JP3105227B2

JP3105227B2 - 熱転写式記録装置

Info

Publication number: JP3105227B2
Application number: JP22740990A
Authority: JP
Inventors: 有介武田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1989-10-09
Filing date: 1990-08-29
Publication date: 2000-10-30
Anticipated expiration: 2015-10-30
Also published as: JPH03277562A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、一定の方向に配列された複数の発熱抵抗体
を有するサーマルヘッドとプラテンとの間で、印写媒体
と被印写物を重ねた状態にして、これらをサーマルヘッ
ドに対して、同方向に移送し、サーマルヘッドに対し記
録画像信号を印加して前記発熱抵抗体を記録画像信号に
対応して選択的に発熱させ、前記印写媒体の一部を溶融
または昇華させ、これを被印写物に転写して印写動作を
行う熱転写式記録装置に関する。

〔従来の技術〕

ファクシミリの印写部や、プリンタ、または複写機な
どとして構成される上記形式の熱転写式記録装置は従来
より周知である。この形式の記録装置は、サーマルヘッ
ドの発熱抵抗体により、例えばインクシートより成る印
写媒体の一部を、溶融または昇華させてそのインクを記
録紙などの被印写物に転写して印写動作を行い、その
際、１つの発熱抵抗体によって一度に１画素を形成し、
かかる画素により記録画像を形成するものである。

上述の印写動作は各種の態様で実行でき、例えば印写
動作時に印写媒体と被印写物をサーマルヘッドに対して
静止させ、或いは印写動作時に印写媒体と被印写物をサ
ーマルヘッドに対して移動させることもできる。また被
印写物を印写媒体よりも速く移送させながら印写動作を
行う方式も公知である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、いずれの方式の印写動作を実行するとき
も、記録画像の画質を向上させるには、印写形成された
各画素を、できるだけ真円に近い形状にする必要があ
る。若しも、その真円度が悪くなると、得られる記録画
像に対して縦線と横線の太さに違いを生じたり、斜め線
が「ギザギザ」になったりして、その画質が低下する。

画素の真円度は発熱抵抗体の形状に大きく左右され、
その形状によってはドット状の画素の真円度が悪くな
り、上述した如く記録画質が低下するのである。

ところが従来は、発熱抵抗体の形状条件を、各画素が
真円に近くなるように設定することについて特に考慮が
払われておらず、その面からの記録画像の画質の向上を
図ることはなされてはいなかった。

本発明の目的は、真円度の良好な画素を得ることので
きるように発熱抵抗体の形状条件を設定し、これにより
画質の向上を図ることのできる熱転写式記録装置を提供
することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するため、冒頭に記載した
形式の熱転写式記録装置において、前記発熱抵抗体の個
々の実効発熱部に関し、印写媒体及び被印写物の移送方
向と直交する方向におけるその長さをl₁とし、その移送
方向におけるその長さをl₂とし、発熱抵抗体を選択的に
発熱させて印写動作を行うときの印写媒体と被印写物と
の各移送速度をそれぞれv_S,v_Pとし、１ラインの印写に
要する時間をΔｔとしたとき、前記寸法l₁,l₂を、 l₂＋v_S・Δｔ≦l₁≦l₂＋v_P・Δｔなる条件を満足するように定めると共に、サーマルヘッ
ドとプラテンとの間で、被印写物の、印写媒体に対する
相対移送速度比を１より大きく設定して両者を搬送し、
v_P/v_S＞１を満足させたことを特徴とする熱転写式記録
装置を提案する。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。

第１図において、符号１はサーマルヘッド、２はドラ
ム状又はローラ状のプラテンをそれぞれ示す。サーマル
ヘッド１は、プラテン２に相対向する面（符号3Aで示す
面）に絶縁層を被覆した基板３を有しており、その絶縁
層面3A上には窒化タンタル（Ta₂N）や二酸化硅素タンタ
ル（TaSiO₂）等より成る複数の発熱抵抗体４が設けられ
ている。この発熱抵抗体４は、一定の方向、例えば図示
するようにインクシート８の移送方向ｙと直交する方向
（第１図の紙面に対して垂直な方向）ｘ（第２図乃至第
６図参照）、または移送方向ｙに対して斜め横方向に一
定の間隔をあけて所定個数配列されている。

全ての発熱抵抗体４の一端には共通電極６が接続さ
れ、その各他端には各発熱抵抗体ごとに個別電極５が接
続されている。これら電極5,6は金又は白金などから成
る。このような電極や発熱抵抗体の上を覆うようにし
て、SiO₂などから成る電気絶縁体の保護層７が設けられ
ている。

記録動作時には、破線で模式的に示した、印写媒体の
一例であるインクシート８が、被印写物の一例である記
録紙９に重ねられた状態で、サーマルヘッド１とプラテ
ン２との間で、サーマルヘッド１に対して両者がそれぞ
れ矢印ｙで示した同方向に移送される。その際、本例で
はインクシート８と記録紙９が連続的に移送され、この
とき発熱抵抗体４を有するサーマルヘッド１に対して記
録画像信号が印加される。これにより、個別電極５側か
ら共通電極６に向けて選択的に電流が流され、通電され
た発熱抵抗体４が選択的に発熱し、これに対向したイン
クシート８の部分を溶融もしくは昇華させ、そのインク
をドット状の画素として記録紙９上に転写する。発熱抵
抗体４を記録画像信号に対応して選択的に発熱させ、印
写媒体の一部を溶融または昇華させ、これを被印写物に
転写して印写動作を行うのである。このような印写動作
が、発熱抵抗体４の配列方向に１ラインごとに行われ、
所定の記録画像が形成される。

ここで、本例では記録紙９を１ライン分の送り量だけ
移送させる間で、インクシート８については、その移送
量の1/N（Ｎは１より大きい数）の送り量だけ移送する
ようにしてある。すなわち、発熱抵抗体４を選択的に発
熱させて印写動作を行うときの記録紙９の移送速度をv_P
とし、インクシート８のそれをv_Sとするものとして、サ
ーマルヘッド１とプラテン２との間で、記録紙９の、イ
ンクシート８に対する相対移送速度比v_P/v_Sを１より大
きく設定して両者を搬送し、v_P/v_S＞１を満足させてい
る。これにより、両者の相対移送速度比を1:1とする場
合と比べて、インクシートの消費量を節約することがで
きる。このような送り方式で熱転写記録を行うことを、
一般にｎ倍印写ということもある（特開昭58−7377号公
報参照）。

第２図は第１図のサーマルヘッド１を矢印Ｚ方向から
見たものであり、保護層７については図示を省略してあ
る。

この例の場合は、１個の発熱抵抗体４が矩形状を成し
ている。第３図に示す例は、発熱抵抗体４にスリット4A
を入れたものである。この例のものは特開昭53−87240
号公報などに開示されている。

第４図に示す例は、発熱抵抗体４に矩形状の切り欠き
21を設けたものである。

第６図に示す例は、発熱抵抗体４をジグザグ状にした
ものである。この例のものは特開昭52−142527号公報な
どに開示されている。

このように発熱抵抗体４として種々の形状を有するも
のを用いることができるが、かかる発熱抵抗体４は、全
面が一様に発熱するものばかりでなく、一部分に発熱が
集中して生じるものもある。このように発熱が集中する
部分を実効発熱部と定義するものとして、この部分は第
２図及び第３図に示す発熱抵抗体例では斜線部分とな
る。この例の場合は形状通りの実効発熱部となるのであ
る。

これに対し、第４図に示す発熱抵抗体の例では第５図
に示す斜線部分が実効発熱部となり、また第６図に示す
発熱抵抗体の例では符号E,Fで示す部位が実効発熱部と
なる。これらの例の場合は発熱抵抗体の形状通りの実効
発熱部とはならないのである。

記録紙９上に実際に形成される各画素はこのような実
効発熱部を中心としてドット状に形成される。

ここで、ドット状の画素について着目するものとし
て、第８図（ａ），（ｂ）に示すようにインクシート８
の移送方向ｙ（第１図）におけるドット状画素の長さを
y₁、その方向と直交する方向ｘにおける長さをx₁とする
として、ｎ倍印写時のドット状の画素の縦横比は第７図
において特性曲線Ｌに沿う。

ここで、第２図、第３図、第５図、第６図のそれぞれ
に示す発熱抵抗体例の実効発熱部に関し、インクシート
及び記録紙９の移送方向ｙと直交する方向ｘの長さを
l₁、移送方向ｙの長さをl₂とし、前述のように、発熱抵
抗体４を選択的に発熱させて印写動作を行うときのイン
クシート８と記録紙９との移送速度をそれぞれv_S,v
_P（＞v_S）とし、１ラインの印写動作に要する時間をΔ
ｔとしておく。

第７図において、横軸はインクシート及び記録紙の移
送方向上の実効発熱部の長さ（l₂）を表わし、この長さ
が短くなると、ドット状の画素は第８図（ａ）に示す如
く記録紙とインクシートの移送方向ｙに短軸をもつ楕円
形ないしは長円形になる。またl₂が長くなると、同図
（ｂ）に示す如く記録切及びインクシートの移送方向ｙ
に長軸をもつ楕円形ないしは長円形になる。すなわち、
l₂が短くなる程、画素は横方向に偏平度を増すようにな
り、l₂が長くなる程、縦方向に偏平度を増すようになる
のである。

ドット状の画素がほぼ真円である場合、すなわち、y₁
/x₁が１である場合、完成した記録画像の斜め線のギザ
ギザ度などが大幅に低減し、或いは縦線と横線の各太さ
の違いが生じにくくなり、記録画質は一段と向上する。
y₁/x₁が１に成る部分は、第７図に示した特性線ＬのＡ
点になるが、次のような条件式を満足させるようなl₁,l
₂をそれぞれ設定することで、ドット状の画素を真円又
はこれに近いものとすることができる。この点について
は実験的にも確認されている。

l₂＋v_S・Δｔ≦l₁≦l₂＋v_P・Δｔ（１）第２図、第３図、第４図、第６図の各図に示す各発熱
抵抗体例において、その実効発熱部に対する寸法l₁,l₂
を、上述の如き条件式を満足させ得るような長さに設定
することで、ｎ倍印写の場合でも、ドット画素を真円又
はこれに近いものとすることができる。本例の熱転写式
記録装置は、かような条件を満足し得る発熱抵抗体を具
備しているのである。

以上説明した実施例では、記録紙８の、インクシート
９に対する移行速度比を１より大きく設定して両者を連
続的に移送させたが、インクシートと記録紙を、サーマ
ルヘッドに対して、同方向ｙに間欠的に移送させ、サー
マルヘッドに対してインクシートと記録紙を静止させた
状態で発熱抵抗体を選択的に発熱させて印写動作を行う
ときも、（１）式を満足させることによって、各画素を
真円又は真円に近いものとすることができる。この場合
には、（１）式におけるv_Pとv_Sが零、すなわちv_P＝v_S＝
０となるので、（１）式は l₁＝l₂ （２）と表わすことができる。

以下に、これに関する具体例を説明するが、この例で
は次の点も考慮されている。

すなわち、発熱抵抗体の発熱量を調製すると、１画素
の面積を変え得るので、このことを利用して所謂面積変
調により記録画像の濃度に階調性を与えることが可能で
ある。

このような観点から、サーマルヘッドとして「１画素
当たりに３つの電極を設け、これら３つの電極の間に変
形させた抵抗対を配備し、各抵抗対に通電することによ
り複数の発熱集中筒所を実現した」ものが知られている
（特開昭63−126767号公報）。

ところがこのサーマルヘッドは１画素当たりに３つの
電極が必要であるためサーマルヘッドの構造が複雑化
し、サーマルヘッドのコストも高くつく。また、発熱抵
抗体の形状が円弧状や三角形形状と複雑であるため作製
精度のばらつきを小さくするのが難しく、サーマルヘッ
ド作製の歩留まりの向上が困難である。

そこで、１画素の画像濃度を面積変調時に変化させる
場合、第４図及び第５図を参照して先に説明したよう
に、各発熱抵抗体の発熱分布において、発熱の集中する
実効発熱部が複数個あると、この発熱抵抗体の発熱を制
御することによって、形成される画素の大きさを調整で
き、簡単な構成で１画素の画像濃度を面積変調的に変化
させることができ、記録画像に階調性を出すことができ
る。

以下に説明する例はこのような点も考慮に入れて構成
されている。

第９図はこの例のサーマルヘッド１における一つの発
熱部の構造を示した断面図であり、サーマルヘッド全体
では、先に説明した実施例と同じく、図の如き構造の発
熱部が、例えば図面に直交する方向へ１列に配列されて
いる。

第９図において、符号３は基板、符号20はグレーズ
層、符号４は発熱抵抗体、符号5,6は電極、符号７は保
護層を示す。基板３は例えばアルミナにより構成され、
発熱抵抗体４は、例えばTaSiO₂,Ta₂N等により形成され
ることは先に説明した実施例と同じであり、電極5,6は
発熱抵抗体４に通電するための電極であって、電極６は
全発熱抵抗体に共通化された電極であり、電極５は各発
熱抵抗体ごとに個別化されていることも変りはない。

記録の際には、図示していないプラテンとサーマルヘ
ッド１との間で、同じく図示していないインクシートと
記録紙が重ね合された状態で、サーマルヘッド１に対し
て、矢印ｙで示した同方向に移送される。このときイン
クシートが保護層７に接触し、さらにその上に記録紙が
置かれる（第１図参照）。

サーマルヘッド１に対して記録画像信号を印加し、電
極5,6により発熱抵抗体４に通電して発熱抵抗体４を選
択的に発熱させ、インクシートの一部を溶融もしくは昇
華させてそのインクを画素として記録紙に転写する。こ
れらの点も先に説明した実施例と全く変りはない。但
し、インクシートと記録紙がサーマルヘッド１に対し
て、同じ速さでｙ方向へ間欠的に移送される点は先の実
施例と異なっている。

第10図は、発熱部の配列状態を保護層７を取り除いた
状態で示している。

図に示すようにグレーズ層20は全発熱部に共通であ
り、その上に複数の発熱抵抗体…,4−ｎ−1,4−n,4−ｎ
＋1,…が第10図左右方向（ｘ方向）へ等間隔で１列に配
列されている。これら発熱抵抗体には、対応する個別電
極…,5b−ｎ−1,5b−n,5b−ｎ＋1,…が接続され、また
全発熱抵抗体に共通して電極６が接続されている。発熱
抵抗体４−ｎ（ｎ＝1,2,…,n−1,n,n＋1,…）の、イン
クシートと記録紙の移送方向ｙに直交する方向ｘにおけ
る配列ピッチはｃである。

各発熱抵抗体は、第４図及び第５図に示した実施例と
同様に印写領域中央部が矩形状に切り欠かれている。す
なわち第９図に示すように、両電極5,6の間の通電され
る発熱抵抗体領域（画素形成に与かる印写領域）Ｗの中
央部に切り欠き部21が形成されているのである。この切
り欠き部21は、互いに平行な２対の辺のうちの１対が、
インクシート及び記録紙の移送方向ｙと直交する方向ｘ
に延びている。また本例では他の一対も移送方向ｙに平
行になっているが、これについては、必ずしもｙ方向に
平行にしなくともよく、切り欠き21の形状を例えば平行
四辺形に形成することもできる。

各切り欠き部21の大きさは、上述の移送方向ｙに直交
する方向ｘの大きさがａ、移送方向ｙの大きさがｂであ
る。ｙ方向は、各発熱抵抗体に通電する際に電流が流れ
る方向であるが、この方向はまた前述のように記録の際
にインクシートと記録紙がサーマルヘッドに相対的に間
欠的に移動する方向でもある。

任意の発熱抵抗体４−ｎに通電すると発熱抵抗体４−
ｎにおける発熱は、矩形状の切り欠きの４隅の部分（第
10図で斜線を施した部分）で最も大きくなる。すなわ
ち、第５図を参照して先にも説明したように、これらの
部分が実効発熱部となるのである。

ここで、前述のa,b,cの間には、ａ≒ｂ≒c/2 （３）好ましくはａ＝ｂ＝c/2 （４）なる関係が設定されている。

本例におけるサーマルヘッド１を用いた記録装置で
は、各ラインごとに行われる印写動作時、すなわち画素
が転写されるときに、サーマルヘッドとインクシートと
記録紙の三者は相対的に静止状態にある。

発熱抵抗体に通じた電流が小さいときは、第11図の左
端の図のように「切り欠き部」の４隅に対応して、斜線
を付して示した４つのドットが「１画素を構成するドッ
ト」として記録紙に転写される。これらの４つのドット
の各々の大きさは、発熱抵抗体への通電電流、即ち印加
エネルギーが大きくなるに従い次第に大きくなる。そし
て印加エネルギーが十分に大きくなると、第11図右端の
図のように４つのドットは互いに重なる。

実際には第11図に斜線を付した複数または１つのドッ
トのまわりにも薄い濃度の像が形成され、第11図に鎖線
で概略を示した形態の画素が形成される。この画素のｘ
方向の長さをα₁,y方向の長さをβ_１として示してあ
る。

ここで、第10図に示す如く、先の実施例と同様に発熱
抵抗体の個々の実効発熱部の、記録紙とインクシートの
移送方向ｙにおける長さをl₂、これと直交する方向ｘに
おける長さをl₁とする。このような実効発熱部によって
形成される４つのドットもしくはそれらの重なり合いで
形成される画素像の大きさをｘ方向についてα、ｙ方向
につきβとするとき、これらα、βは印加エネルギーに
より若干変化するが、常にα≒β、好ましくはα＝βで
ある。これは前述の（３），（４）式の関係ａ≒ｂ、好
ましくはａ＝ｂが成り立っており、且つドットの転写が
「サーマルヘッド・インクシート・記録紙の静止状態」
で行われるためである。これは前述の（１）式におい
て、v_S＝v_P＝０のとき、l₁＝l₂（（２）式）となること
と実質的に同一内容を示しており、各画素のｘ方向とｙ
方向の寸法α₁,β_１が完全に、またはほぼ等しくなり、
各画素の真円度が高まっていることを意味する。

もし、条件ａ≒ｂが満たされないと、転写される１画
素のx,y方向の大きさα_１、β_１が互いに略等しくなら
ず、画素はｘ方向もしくはｙ方向へ長細い形状となって
しまい、例えばこれら画素を連ねた直線画像では、その
太さがｘ方向とｙ方向とで異なり記録画像の品質低下を
生じてしまう（第８図（ａ），（ｂ）参照）。

以上のように、この例においても画素の真円度を確実
に高めることができ、しかもサーマルヘッド１に対する
印加エネルギーによって、画素の大きさを変化させ、画
像濃度に階調性を与えることができる。

また、上記条件ａ≒ｂ≒c/2が満足されず、例えばａ
＜c/2であると、第12図に示すように、ｘ方向における
画素を構成すの各ドットの間隔γが幅αより大となり、
このような状態で例えばべた印写を行うとｙ方向に平行
な白っぽいすじが平行に現れてｘ方向に濃度むらが生
じ、矢張り記録画像の品質が低下してしまう。しかるに
本例では条件ａ≒ｂ≒c/2が満足されることにより、こ
のような濃度むらも生じない。

〔発明の効果〕

請求項１に記載の構成によれば、ドット状の画素を真
円又はこれに近い形にすることができるので、斜め線の
ギザギザ度などが低減し、一層の画質の向上を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例のサーマルヘッドの要部を示す
断面図、第２図乃至第４図は発熱抵抗体を各種の形態例
をそれぞれ示す図、第５図は第４図に示した発熱抵抗体
における実効発熱部の形状を示す図、第６図は別の例の
発熱抵抗体を示す図、第７図は実効発熱部の長さと、ド
ット状の画素の短長軸比との相関特性を示す図、第８図
（ａ）及び（ｂ）はドット状画素が縦長になるか横長に
なるかについて説明するための図、第９図は他の例の発
熱部の断面構造を示す図、第10図は第９図に示した発熱
抵抗体の配列状態を説明するための図、第11図および第
12図は、第９図及び第10図に示した例の特徴を説明する
ための図である。１……サーマルヘッド、２……プラテン、４……発熱抵
抗体

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一定の方向に配列された複数の発熱抵抗体
を有するサーマルヘッドとプラテンとの間で、印写媒体
と被印写物を重ねた状態にして、これらをサーマルヘッ
ドに対して、同方向に移送し、サーマルヘッドに対し記
録画像信号を印加して前記発熱抵抗体を記録画像信号に
対応して選択的に発熱させ、前記印写媒体の一部を溶融
または昇華させ、これを被印写物に転写して印写動作を
行う熱転写式記録装置において、前記発熱抵抗体の個々の実効発熱部に関し、印写媒体及
び被印写物の移送方向と直交する方向におけるその長さ
をl₁とし、その移送方向におけるその長さをl₂とし、発
熱抵抗体を選択的に発熱させて印写動作を行うときの印
写媒体と被印写物との各移送速度をそれぞれv_S,v_Pと
し、１ラインの印写に要する時間をΔｔとしたとき、前
記寸法l₁,l₂を、 l₂＋v_S・Δｔ≦l₁≦l₂＋v_P・Δｔなる条件を満足するように定めると共に、サーマルヘッ
ドとプラテンとの間で、被印写物の、印写媒体に対する
相対移送速度比を１より大きく設定して両者を搬送し、
v_P/v_S＞１を満足させたことを特徴とする熱転写式記録
装置。