JP2660106B2 - サーマルプリンタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サーマルプリンタに関
し、更に詳しくはサーマルヘッドの駆動回路の改良に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】サーマルプリンタには熱転写プリンタと
感熱プリンタとがあるが、このうち感熱プリンタは、感
熱記録材料に直接に画像を記録するものであり、廃棄物
が発生しないという特長があるところから、ファクシミ
リ等に広く用いられている。最近では、フルカラーの画
像を記録することができるカラー感熱記録材料の研究も
かなり進んでいる。例えば、特開昭６１ー２１３１６９
号には、マゼンタ感熱発色層，シアン感熱発色層，イエ
ロー感熱発色層を支持体上に順次層設したカラー感熱記
録材料が記載されている。このカラー感熱記録材料で
は、各感熱発色層を選択的に発色させるために、その発
色熱エネルギーが異なっており、深層の感熱発色層ほど
高い発色熱エネルギーが必要である。また、次の感熱発
色層を熱記録する際に、その上にある熱記録済みの感熱
発色層が再度熱記録されないように、熱記録済みの感熱
発色層に特有な電磁波を照射して光定着が行われる。

【０００３】感熱プリンタには、多数の発熱素子をライ
ン状に配列したサーマルヘッドが設けられており、記録
すべき感熱発色層に応じた発色熱エネルギーをカラー感
熱記録材料に与える。この発色熱エネルギーは、発色直
前の熱エネルギー（以下、これをバイアス熱エネルギー
という）に、所望の濃度に発色させるための熱エネルギ
ー（以下、これを階調表現熱エネルギーという）を加え
たものである。このバイアス熱エネルギーは、感熱発色
層の発色特性に応じて決まる一定な値である。他方、階
調表現熱エネルギーは、高階調を表現するにはきめ細か
な発熱制御を行うことが必要である。一般的には、バイ
アス加熱では発熱素子が数ｍｓ〜数十ｍｓ程度通電さ
れ、また階調表現加熱では数μｓ〜数十μｓの単位で発
熱素子の通電を制御する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述した２種類の加熱
を行うには、バイアス加熱用パルスと、階調表現用パル
スとが用いられるが、これらのパルスはパルス幅が約１
０００倍程度違っているため、パルス発生用クロックの
分周比を加熱の種類に応じて切り換えることが必要であ
った。したがって、バイアス加熱後に直ぐに階調表現加
熱を開始することができないから、バイアス熱の一部が
失われてしまう等の欠点があった。また、発熱素子を駆
動するための駆動データに、バイアス加熱のデータを含
ませた場合には、駆動データのビット数がかなり大きく
なってしまう。逆に、駆動データのビット数が限られて
いる場合には、階調表現に割り当てられるビット数が少
なくなるから、きめ細かな階調を表現することができな
くなる。本発明は、バイアス加熱後に直ちに階調表現加
熱を行うことができるとともに、きめ細かな階調表現を
行うことができるようにしたサーマルプリンタを提供す
ることを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のサーマルプリンタは、１ライン毎の加熱制
御のための階調表現用パルスを発生するための手段と、
１ライン毎の加熱制御のためのバイアス加熱用パルスを
発生するための手段と、前記２種類のパルスを合成して
１ラインを記録するためのストローブ信号を作成する手
段と、階調データと画像データとの比較によりバイアス
加熱用駆動データと階調表現用駆動データとを発生させ
る駆動データ発生手段と、この駆動データ発生手段から
の駆動データと前記ストローブ信号とに基づき前記各発
熱素子を駆動させる手段とを設けたものである。

【０００６】

【実施例】図２において、プラテンドラム１０は、その
外周にカラー感熱記録材料１１を保持し、熱記録時にパ
ルスモータ（図示せず）によって回転される。このプラ
テンドラム１０にクランプ部材１２が取り付けられてお
り、カラー感熱記録材料１１の少なくとも１ケ所例えば
先端をプラテンドラム１０に固定する。クランプ部材１
２はコ字形をしており、両端部に設けた長穴１２ａ，１
２ｂが、プラテンドラム軸１５，ガイドピン１６にそれ
ぞれ嵌合している。このクランプ部材１２は、スプリン
グ１７によってプラテンドラム１０に圧接しており、カ
ラー感熱記録材料１１のクランプ時又はクランプ解除時
に、ソレノイド１８によってプラテンドラム１０から離
れる方向に移動される。

【０００７】前記プラテンドラム１０の外周には、サー
マルヘッド２０と、光定着器２１とが設けられている。
サーマルヘッド２０には、一定のバイアス熱エネルギー
と、画素の発色濃度に応じた階調表現熱エネルギーとを
順次発生する発熱部２２が設けられている。光定着器２
１は、図３の実線で示すように、ほぼ３６５ｎｍと４２
０ｎｍに発光ピークを持った棒状の紫外線ランプ２３
と、点線で示すような透過特性を持ったカットフイルタ
２４とから構成されている。このカットフイルタ２４
は、ソレノイド等によって紫外線ランプ２３の前に入れ
られたときに、ほぼ４２０ｎｍ付近の近紫外線を透過す
る。給排紙通路２７には、搬送ローラ対２８が配置され
ており、これを通ってカラー感熱記録材料１１が搬送さ
れる。また、給排紙通路２７のプラテンドラム側には、
排紙時にカラー感熱記録材料１１の後端を給排紙通路２
７に案内するための分離爪２９が設けられている。この
実施例では、１つの通路が給紙通路と排紙通路に兼用さ
れているが、これらは別個に設けてもよい。

【０００８】図４はカラー感熱記録材料の一例を示すも
のである。支持体３２の上に、シアン感熱発色層３３，
マゼンタ感熱発色層３４，イエロー感熱発色層３５，保
護層３６が順次層設されている。これらの各感熱発色層
３３〜３５は、熱記録される順番に表面から層設されて
いるが、例えばマゼンタ，イエロー，シアンの順番に熱
記録する場合には、イエロー感熱発色層３５とマゼンタ
感熱発色層３４との位置が入れ換えられる。前記支持体
３２としては、不透明なコート紙又はプラスチックフイ
ルムが用いられ、そしてＯＨＰシートを作製する場合に
は、透明なプラスチックフイルムが用いられる。シアン
感熱発色層３３は、電子供与性染料前駆体と電子受容性
化合物を主成分として含有し、加熱されたときにシアン
に発色する。マゼンタ感熱発色層３４としては、最大吸
収波長が約３６５ｎｍであるジアゾニウム塩化合物と、
これに熱反応してマゼンタに発色するカプラーとを含有
している。このマゼンタ感熱発色層３４は、熱記録後に
３６５ｎｍ付近の紫外線を照射するとジアゾニウム塩化
合物が光分解して発色能力が失われる。イエロー感熱発
色層３５は、最大吸収波長が約４２０ｎｍであるジアゾ
ニウム塩化合物と、これと熱反応してイエローに発色す
るカプラーとを含有している。このイエロー感熱発色層
３５は４２０ｎｍの近紫外線を照射すると光定着して発
色能力が失われる。

【０００９】図５は各感熱発色層３３〜３５の発色特性
を示すものである。この実施例のカラー感熱記録材料１
１は、イエロー感熱発色層３５の発色熱エネルギーが最
も低く、シアン感熱発色層３３の発色熱エネルギーが最
も高い。イエローＹの画素を熱記録する場合には、バイ
アス熱エネルギーＢＹに階調表現熱エネルギーＧＹ_I を
加えた発色熱エネルギーがカラー感熱記録材料１１に与
えられる。このバイアス熱エネルギーＢＹは、イエロー
感熱記録層３５が発色する直前の熱エネルギーであり、
これは一定な値である。階調表現熱エネルギーＧＹ
_I は、記録すべき画素の発色濃度のレベルＩに応じて決
められる。なお、マゼンタＭ及びシアンＣも同様である
ので、記号のみを付してある。

【００１０】図１は、カラー感熱プリンタの電気回路を
示すものである。フレームメモリ４０には、１フレーム
の画像データが色毎に分離された状態で書き込まれてい
る。階調表現加熱に際して、フレームメモリ４０からプ
リントすべき色の画像データが１ラインずつ読み出され
てラインメモリ４１に書き込まれる。このラインメモリ
４１の画像データは、画素毎に読み出されてコンパレー
タ４２に送られる。コンパレータ４２は、各画素の画像
データと階調データとを比較し、画像データの方が大き
い場合には「１」の信号を出力する。

【００１１】制御回路４３は、例えば６４階調の場合
に、１６進法で「０」〜「３Ｆ」の階調データを順番に
発生する。コンパレータ４２は、制御回路４３から
「０」の階調データが送られると、この階調データに対
して各画素の画像データを順番に比較する。これによ
り、１ライン分の比較結果がシリアル信号としてコンパ
レータ４２から出力されてシフトレジスタ４４に送られ
る。１ライン分の画像データの比較が終了すると、制御
回路４３は、「１」の階調データを発生してコンパレー
タ４２に送る。したがって、「０」〜「３Ｆ」の階調デ
ータを用いることにより、各画素の画像データは６４回
比較され、６４ビットの駆動データに変換される。そし
て、この６４ビットの駆動データは、６４回に分けてシ
フトレジスタ４４に送られる。シリアルな駆動データ
は、クロックによってシフトレジスタ４４内でシフトさ
れてパラレル信号に変換される。シフトレジスタ４４で
パラレル信号に変換された駆動データは、ラッチ信号に
同期してラッチ回路４５にラッチされる。ＡＮＤゲート
４６は、ストローブ信号が入力されたときに、入力され
ている駆動信号が「１」の場合に「Ｈ」の信号を出力す
る。これらのラッチ回路４５とＡＮＤゲート４６は、各
画素毎に回路素子を設けたアレイ構造をしている。ＡＮ
Ｄゲート４６の各出力端子には、トランジスタ４８ａ〜
４８ｎがそれぞれ接続されており、出力信号が「Ｈ」の
場合にトランジスタがＯＮする。これらのトランジスタ
４８ａ〜４８ｎには、発熱素子４９ａ〜４９ｎが直列に
接続されている。各発熱素子４９ａ〜４９ｎとしては抵
抗素子が用いられている。

【００１２】バイアス加熱パルス発生回路５２は、制御
回路４３からの信号によって作動し、記録すべき感熱発
色層の種類に応じたパルス幅のバイアス加熱用パルスを
発生する。このバイアス加熱パルスはＯＲゲート５３に
送られ、制御回路４３からの階調表現用パルスと混合さ
れる。この階調表現用パルスは、例えば数μｓ程度とパ
ルス幅が小さい。

【００１３】次に、上記実施例の作用について簡単に説
明する。給紙時には、プラテンドラム１０はクランプ部
材１２が図１において垂直となった状態で停止してい
る。ソレノイド１８が通電されると、クランプ部材１２
がクランプ解除位置にセットされる。搬送ローラ対２８
は、カセット（図示せず）から供給されたカラー感熱記
録材料１１をニップしてプラテンドラム１０に向けて搬
送する。この搬送ローラ対２８は、カラー感熱記録材料
１１の先端がプラテンドラム１０とクランプ部材１２と
の間に入り込んだときにいったん停止する。その後、ソ
レノイド１８がＯＦＦすると、クランプ部材１２はスプ
リング１７によって戻され、カラー感熱記録材料１１の
先端をクランプする。このクランプ後に、プラテンドラ
ム１０と搬送ローラ対２８とが回転するから、カラー感
熱記録材料１１がプラテンドラム１０の外周に巻き付け
られる。

【００１４】プラテンドラム１０が一定ステップずつ間
欠回転して、カラー感熱記録材料１１の記録エリアの先
端がサーマルヘッド２０に達すると熱記録が開始され
る。この熱記録に際しては、フレームメモリ４０からイ
エロー画像の画像データが１ライン分読み出されてライ
ンメモリ４１にいったん書き込まれる。次に、ラインメ
モリ４１から各画素の画像データを順番に読み出してコ
ンパレータ４２に送り、ここで階調レベル「０」の階調
データと比較される。イエロー画像を記録する画素では
コンパレータ４２の出力が「１」となり、イエロー画像
を記録しない画素では「０」となる。この各画素の比較
結果は、シリアルな駆動データとしてシフトレジスタ４
４に送られ、そしてクロックによってシフトレジスタ４
４内でシフトされてパラレルな駆動データに変換され
る。このパラレルな駆動データは、ラッチ回路４５でラ
ッチされてから、ＡＮＤゲート４６に送られる。

【００１５】制御回路４３は、バイアス加熱パルス発生
回路５２を作動させ、図６に示すような幅が長いバイア
ス加熱用パルスを発生させる。このバイアス加熱用パル
スは、ＯＲゲート５３を経てから、ストローブ信号とし
てＡＮＤゲート４６に送られる。ＡＮＤゲート４６は、
ストローブ信号とラッチ回路４５の出力信号との論理積
を出力するから、ＡＮＤゲート４６の各出力端子のう
ち、ラッチ回路４５の出力端子が「１」となっているも
のが「１」を出力する。例えば、ＡＮＤゲート４６の第
１番目の出力端子が「１」の場合には、トランジスタ４
８ａがＯＮするから、発熱素子４９ａが通電されて発熱
する。これにより、発熱素子４９ａがバイアス加熱用パ
ルスに応じた時間だけ通電され、バイアス熱エネルギー
ＢＹをカラー感熱記録材料１１に与える。

【００１６】前記バイアス加熱が終了する前に、制御回
路４３は階調レベルが「０」の階調データを発生してコ
ンパレータ４２に送り、再び各画素の画像データと比較
する。この比較によってシリアルな駆動データが形成さ
れ、この駆動データがシフトレジスタ４４に書き込まれ
る。バイアス加熱が終了すると、制御回路４３は、パル
ス幅が短い階調表現用パルスを発生する。この階調表現
用パルスは、ＯＲゲート５３を経てから、ストローブ信
号としてＡＮＤゲート４６に送られる。このストローブ
信号によって発熱素子が短時間通電され、イエロー感熱
発色層３５を階調レベル「１」の濃度に発色させる。以
下、制御回路４３が階調レベルを「１」から「３Ｆ」ま
で順番に変化させるために、各階調レベルに応じた駆動
データがコンパレータ４２から出力される。これによ
り、各発熱素子４９ａ〜４９ｎが画像データに応じた回
数だけ通電され、カラー感熱記録材料１１に階調表現熱
エネルギーＧＹ_I を与えて所望の濃度に発色させる。例
えば、６４階調の場合には、最大濃度の画素に対して
は、階調表現のために６４個のパルス電流が発熱素子に
供給される。

【００１７】イエロー画像の第１ラインが記録される
と、プラテンローラ１０が１画素分ステップ回転し、こ
れとともにフレームメモリ４０からイエロー画像の第２
ライン目の画像データが読み出される。このイエロー画
像の第２ライン目の画像データに基づいて、カラー感熱
記録材料１１に第２ライン目が熱記録される。イエロー
画像を熱記録した部分が光定着器２１に達すると、ここ
でイエロー感熱発色層３５が光定着される。この光定着
器２１は、カットフイルタ２４が紫外線ランプ２３の前
にセットされているから、４２０ｎｍ付近の近紫外線が
カラー感熱記録材料１１に照射される。これにより、イ
エロー感熱記録材料１１に含有されたジアゾニウム塩化
合物が分解して発色能力が消失する。

【００１８】プラテンドラム１０が１回転して記録エリ
アが再びサーマルヘッド２０の位置にくると、マゼンタ
画像が１ラインずつマゼンタ感熱発色層３４に記録され
る。このマゼンタ画像の熱記録には、バイアス加熱用パ
ルス発生回路５２が、マゼンタのバイアス熱エネルギー
ＢＭに応じたパルス幅のバイアス加熱用パルスを発生す
る。このバイアス加熱用パルスによって、バイアス熱エ
ネルギーＢＭがカラー感熱記録材料１１に与えられる。
その直後に、階調表現用パルスによってＡＮＤゲート４
６が作動され、各画素の画像データに応じた個数のパル
ス電流が発熱素子に供給され、階調表現用熱エネルギー
ＧＭ_I がカラー感熱記録材料１１に与えられる。このマ
ゼンタ画像の発色熱エネルギーは、イエロー画像の発色
熱エネルギーよりも大きいが、イエロー感熱発色層３５
は既に光定着されているので、このイエロー感熱発色層
３５が再度発色することはない。マゼンタ画像を記録し
たカラー感熱記録材料１１は、前述したように定着器２
１で光定着される。この場合には、カットフイルタ２４
が紫外線ランプ２３の前から退避しているので、紫外線
ランプ２３から放射された全ての電磁波がカラー感熱記
録材料１１に照射される。この電磁波のうち、３６５ｎ
ｍ付近の紫外線によってマゼンタ感熱発色層３４が光定
着される。

【００１９】プラテンドラム１０が更に１回転して記録
エリアが再びサーマルヘッド２０の位置にくると、シア
ン画像が１ラインずつシアン感熱発色層３３に記録され
る。この場合にも、バイアス加熱用パルス発生回路５２
は、シアンのバイアス熱エネルギーＢＣに応じたパルス
幅のバイアス加熱用パルスを発生する。このバイアス加
熱後に、画像データに応じた個数のパルス電流で発熱素
子が通電され、階調表現用熱エネルギーＧＣ_I をカラー
感熱記録材料１１に与える。このシアン感熱発色層３３
は、発色熱エネルギーが通常の保管状態では発色しない
値になっているので、シアン感熱発色層３３に対しては
光定着性が与えられていない。そこで、シアン感熱発色
層３３の熱記録では、光定着器２１はＯＦＦ状態になっ
ている。

【００２０】イエロー画像，マゼンタ画像，シアン画像
の熱記録が終了した後に、プラテンドラム１０と搬送ロ
ーラ対２８とが逆転する。このプラテンドラム１０の逆
転により、カラー感熱記録材料１１の後端が分離爪２９
によって給排紙通路２７に案内され、そして搬送ローラ
対２８にニップされる。その後にプラテンドラム１０が
給紙位置に達すると、ソレノイド１８が通電されるとと
もに、プラテンドラム１０が停止する。ソレノイド１８
の通電により、クランプ部材１２がスプリング１７に抗
して移動するから、カラー感熱記録材料１１の先端のク
ランプが解除される。これにより、熱記録済みカラー感
熱記録材料１１は、給排紙通路２７を経てトレイに排出
される。

【００２１】前記実施例は、カラー感熱プリンタである
が、本発明は、モノクロの感熱プリンタや熱転写プリン
タにも適用することができるものである。

【００２２】

【発明の効果】上記構成を有する本発明は、階調表現用
パルスとバイアス加熱用パルスとの２種類のパルスから
ストローブ信号を作成する手段と、階調データと画像デ
ータとの比較によりバイアス加熱用駆動データと階調表
現用駆動データとを発生させる駆動データ発生手段と、
この駆動データ発生手段からの駆動データと前記ストロ
ーブ信号とに基づき各発熱素子を駆動させる手段とを設
けたから、バイアス加熱から階調表現加熱に移行する際
に、発熱素子の通電時間を制御するためのパルスの分周
比を切り換えなくてもよくなる。これにより、バイアス
加熱後に直ぐに階調表現加熱を行うことができる。した
がって、発熱素子は、バイアス加熱後の冷却が小さくな
るから、エネルギー効率が良好となる。また、バイアス
加熱のためにビットを駆動データに割り当てなくてもよ
いから、駆動データのビット数が限られている場合で
も、きめ細かな階調制御を行うことができる。また、駆
動データ発生手段で、階調データと画像データとの比較
によりバイアス加熱用駆動データと階調表現用駆動デー
タとを発生させるから、駆動データ発生手段を兼用タイ
プとすることができ、個別に各駆動データを発生させる
ものに比べて構成を簡単にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】カラー感熱プリンタの電気回路を示すブロック
図である。

【図２】カラー感熱プリンタの一例を示す概略図であ
る。

【図３】光定着器の紫外線ランプとカットフイルタの特
性を示すグラフである。

【図４】カラー感熱記録材料の層構造を示す説明図であ
る。

【図５】各感熱発色層の発色特性を示すグラフである。

【図６】図１に示す各部に供給される信号の波形図であ
る。

【符号の説明】

１１ カラー感熱記録材料 ２０ サーマルヘッド ２１ 光定着器 ４９ａ〜４９ｎ 発熱素子 ５３ ＯＲゲート

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ライン状に配置された複数の発熱素子を
   備え、各発熱素子はパルスによって通電が制御されるよ
   うにしたサーマルプリンタにおいて、１ライン毎の加熱制御のための 階調表現用パルスを発生
   するための手段と、１ライン毎の加熱制御のための バイアス加熱用パルスを
   発生するための手段と、 前記２種類のパルスを合成して１ラインを記録するため
   のストローブ信号を作成する手段と、 階調データと画像データとの比較によりバイアス加熱用
   駆動データと階調表現用駆動データとを発生させる駆動
   データ発生手段と、 この駆動データ発生手段からの駆動データと前記ストロ
   ーブ信号とに基づき前記各発熱素子を駆動させる手段と
   を設けたことを特徴とするサーマルプリンタ。