JPH02128861A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱転写型のプリンタ等に使用されるサーマル
ヘッドに関する。

〔従来の技術〕

熱転写型インクや熱昇華性インクを塗布したインクリボ
ンを使用する方式のプリンタには、サーマルヘッドが使
用される。また、感熱紙を使用する方式のプリンタにも
サーマルヘッドが使用される。

このサーマルヘッドの構成は、例えば、第８図に示すよ
うに、基板１の上面に櫛歯状電極２を介して、多数の発
熱抵抗素子３が接続された構成となっている。各発熱抵
抗素子３には、櫛歯状電極２ともう一方のリード電極５
とによって駆動電流が印加され、ジュール熱によって発
熱する。これが、例えばインクリボン状のインクを加熱
溶融させ、記録紙上に転写して印字が行なわれる。

第９図には、そのようなサーマルヘッドによって印字さ
れたドツトの平面図を示す。このように、記録紙上でド
ツト４は、主走査方向に見たとき、サーマルヘッドの発
熱抵抗素子の配列ピッ千で印字され、副走査方向に見た
とき、記録紙の搬送速度と発熱抵抗素子３の駆動電流印
加タイミ、、、。

グとによって定まる配列ピッチに印字される。この配列
ピッチは、走査方向、副走査方向共にほぼ等しい値に設
定される。

単色の印字を行なう場合、ドツト４がこのような配列で
印字され記録作業は完了するが、カラー印字の場合には
、同一個所に３〜４色のドツトが重ねて印字される。従
って、単色の場合もカラー印字の場合にも、記録された
画像の解像度はドツト４の配列ピッチ、即ち、サーマル
ヘッドにおける発熱抵抗素子の配列ピッチによって定ま
ってしまう。

発熱抵抗素子の配列ピッチが定まると、隣接するドツト
が重なり合わないためには、各ドツトのサイズも制限さ
れる。従って、更に解像度を向上させようとすれば、第
１０図に示すように、発熱抵抗素子の配列ピッチを短く
し、かつ、ドツトの面積もより小さなものとしなければ
ならない。

一方、記録画像に濃度表現を施そうとする場合、インク
リボンに塗布されたインクの性質に応じた手法が取り入
れられる。

例えば、インクリボンに溶融転写型のインクを塗布した
場合、いわゆるデイザ法による階調表現が行なわれる。

第１１図は、このデイザ法を用いた場合の印字ドツト例
を示し、同図（ａ）と同図（ｂ）を比較して分かるよう
に、単位セル（図中点線で囲まれた部分）を構成するド
ツト数が（ａ）では４、（ｂ）では５である。従って単
位セルを構成するドツトの数が多い（ｂ）の方が（ａ）
よりも階調度が高い。しかし、セル自体の密度は逆にな
るから（ｂ）の解像度は（ａ）よりも低い。即ち解像度
と階調度は逆の関係になっているので、両方を向上する
ためにはドツトの密度を高くしなければならない。

また、インクリボンに昇華型インクを塗布したものの場
合、発熱抵抗素子の発熱温度に応じて、ドツト４の面積
を第１２図のように変化させることができる。このよう
な階調表現を行なう場合においても、解像度を（ａ）［
又は（ｂ）］と同じに考えた場合、階調度は（ａ）［又
は（ｂ）］よりも高いが、リード電極１個にドツトが１
個対応しているので、ヘッドを構成するドツトの密度に
よって両方が制約を受ける。また、人間の目に敏感な横
と縦の線ノイズ（ａ）及び（ｂ）が強調されるという欠
点もある。

従来、解像度の不足に対する欠点を解消するために、第
１４図に示す如くのヘッドが考案され現在広く使われて
いる。これは第８図に示した抵抗体に縦方向に切り目を
入れ、１本のリード電極５への入力でドツトが２個形成
されるようにしたものである。ところが、このようなヘ
ッドではドツト密度は向上するものの縦横の線ノイズは
依然として残り、且つ階調度もドツト密度によって制約
されるものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記のような従来方法によると、例えば、カ
ラーオフセットあるいはグラビア印刷等と比較した場合
、どうしてもサーマルヘッドにより印刷された画像には
不自然さが残ってしまう。

その原因は、先ず、各色のインクを同一位置に重ね合わ
せて印刷するために、解像度あるいは階調性の上で、限
界が発生するという点にある。

また、ドツトの配列上、人間の目に敏感な縦横の線ノイ
ズが強調される傾向がある。更に、解像度を向上させる
ために発熱抵抗素子の配列密度を４　ドツト／ｍｍから
　６　ドツト／ｍｍ、　　８　ドツト／ｍｍ、１２　　
ドツト／ｍｍ。

１６ドツ）／ｍｍというように増加させていくと、サー
マルヘッド製造時のパターニングの困難性から、サーマ
ルヘッドの歩留まりが極端に低下し、コストアップにな
るという問題もあった。

さて、例えばカラーグラビア印刷は、サーマルヘッドに
よる印刷と異なり、次のような特徴を持っている。

先ず、カラーグラビア印刷は３色又は４色刷りで、各色
のドツト密度は６ドツ）／ｍｍ〜７ドツ）／ｍｍ程度の
ものが一般的である。また、各色毎にそのドツト位置が
ずらしである。更に、各色毎にそのドツトサイズが変化
している。

第１３図に、そのようなカラーグラビア印刷の場合のド
ツト配列を示す。尚、この図では何れの色のドツトも同
一径で表示した。

このように、各色［ブラック（Ｂ）、シアン（Ｃ）、マ
ゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）］毎についてみれば、そ
のドツト配列は比較的粗い（ピッチ氾）が、色毎のドツ
ト位置をずらしているため、ドツトのある方向における
線密度が単色の場合よりも増加し解像度が向上している
。また、各色毎にドツト位置をずらし、更にドツトサイ
ズを階調に応じて変化させるため、一定の面積の領域中
のドツト数は、転写する色の種類だけ増加し、ドツトの
面密度が増加し、各ドツトのサイズが変化しているため
、階調度が大幅に向上している。また、従来のサーマル
ヘッドによるカラー印刷の場合、各色がそれぞれ一点に
重なり合って印字されるため、特に、図中の縦横方向、
即ち矢印ａ、ｂ方向の線について線ノイズが強調される
。

しかしながら、第１３図に示したようなカラーグラビア
印刷においては、図中、矢印ｃ、ｄ、ｅ方向の線も同様
に強調されることから、矢印ａ方向あるいは矢印す方向
の線ノイズが相対的に減少する。サーマルヘッドによる
印刷においても、このような特徴を取り入れた印刷を行
なうことが望ましい。

本発明は以上の点に着目してなされたもので、解像度及
び階調度の向上と線ノイズの減少を図ったサーマルヘッ
ドを提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のサーマルヘッドは、基板上に多数の発熱抵抗素
子を長手方向にほぼ直線的に配列し、前記各発熱抵抗素
子に櫛歯状電極を介して駆動電流を印加するサーマルヘ
ッドにおいて、前記発熱抵抗素子は、その電流路に沿っ
て見たとき１個所に最細幅部を有する形状とされ、かつ
隣接する発熱抵抗素子は互いに前記長手方向に交叉する
方向に交互に位置をずらして配置されていることを特徴
とするものである。

〔作用〕

以上のサーマルヘッドは、発熱抵抗素子がその電流路に
沿って見たとき、１個所に最細幅部を有する形状とされ
ているため、この最細幅部が駆動電流によって最高温度
に発熱する。即ち、発熱の中心が一点に集中し、駆動電
流が増大すればその点を中心として発熱部分が拡大する
。この結果、高精度の面積階調制御を行なうことができ
る。また、隣接する発熱抵抗素子を、互いにサーマルヘ
ッドの長手方向に交叉する方向に交互に位置をずらして
配置したので、印字されたドツトに、縦横方向以外に斜
め方向の線ノイズが強調され、相対的に縦横方向の線ノ
イズが減少する。

［実施例］ 以下、本発明を図の実施例を用いて詳細に説明する。

第１図（ａ）は縦横の線ノイズ減少と階調度の向上を目
的とした本発明のサーマルヘッドの主要部を示す平面図
で、同図（ｔｌ））はこれによって印字されたドツトの
平面図である。また、同図（ｃ）は、発熱抵抗素子の発
熱動作を示す説明図である。

図において、本発明のサーマルヘッドは、図示しない基
板上に、多数の発熱抵抗素子１０が基板長手方向にほぼ
直線的に配列されている。また、各発熱抵抗素子１０に
は、櫛歯状電極１１が一端に接続され、他端にリード電
極１２が接続されて、これらの電極を介し、各発熱抵抗
素子１０に対し駆動電流が選択的に供給されるよう構成
されている。尚、各発熱抵抗素子１０は、その電流路（
矢印１３方向）に沿って見たとき、１個所に最細幅部１
０ａを有する。

また、隣接する発熱抵抗素子１０は、互いに長手方向に
交叉する方向に交互に位置をずらして配置されている。

駆動電流供給の結果、第１図（ｂ）に示すように、長手
方向に見て、偶数番目の発熱抵抗素子と奇数番目の発熱
抵抗素子とによって印字されたドツト４が、互いに交互
にずれて印字される。

尚、上記発熱抵抗素子の配列ピッチは、例えば、６〜７
ドツト／ｍｍに設定しておく。

ところで、上記発熱抵抗素子１ｏは、ここに一定の駆動
電流が供給されると、電気抵抗が最も高くなる最細幅部
１０ａにおいて集中的に発熱する。この理由を第１５図
（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。

第１５図（ａ）において、発熱抵抗素子の中心部を細く
して図の様に１．２の領域に分割する。

それらの抵抗値をＲｔ　、ＲｔとするとＲｓ　＜　Ｒａ
である。また、流れる電流をｉとして、各領域で消費さ
れる電力をそれぞれＰｔ、Ｐｇとすると、ＰＩ　＝Ｒ１
ｉ” Ｐｚ＝Ｒｚｉ” Ｒｔ　＜Ｒ，よりＰ　１　＜　Ｐ　ａとなり、消費され
る電力の多い２の領域が１よりも発熱量が多くなる。

第１５図（ｂ）は、（ａ）を滑らかに変化させた場合で
あって、電流が増えれば中心部１０ａからそれに応じて
発熱領域が広がってくる。

そして、第１図（Ｃ）に示すように、駆動電流が増大す
れば、その発熱領域は破線の円弧に示すように次第に広
がっていく、これによって、きめの細かい面積階調を表
現することができる。

また、第１図（ｂ）に示すように、ドツトの配列が矢印
ａ、ｂに示すような縦横方向だけでなく、ｃ、ｄに示す
ような斜め方向にも存在するため、縦横方向の線ノイズ
が相対的に減少し画質が向上する。

第２図（ａ）には、縦横の線ノイズの減少と階調度の向
上の他に解像度の向上をも目的とした本発明のサーマル
ヘッドの他の実施例を示した。

この実施例では、電極１１．１２を介して、同時に駆動
電流を供給される発熱抵抗素子を２分割し、その形状は
第１図に示した各発熱抵抗素子と同一とし、それぞれ互
いに長手方向に交叉する方向に交互に位置をずらして配
置している。

この場合、発熱抵抗素子１０′が、それぞれ第１図に示
した奇数番目の発熱抵抗素子に該当し、第２図の発熱抵
抗素子１０″が、第１図に示した偶数番目の発熱抵抗素
子に該当する。その結果、第２図（ｂ）に示したように
、ドツト４の配列ピッチを更に高密度にすることができ
、合わせてその線ノイズの多方向性も確保している。

第３図は、第２図に示した発熱抵抗素子１０’、１０″
を、同時に長手方向に蛇行させたような形状とされてい
る。この場合にも、同時に駆動電流を供給される左右一
対の発熱抵抗素子１０’、１０″には、それぞれ最細幅
部が設けられており、これらは同時に発熱して、斜め方
向に配列されたドツト４が印字されることになる。その
作用効果は、第１図”、第２図に示したものと同様であ
る。

尚、第４図〜第７図には、本発明のサーマルヘッドの比
較例を示した。

第４図は、第１図のサーマルヘッドの各発熱抵抗素子の
形状を従来の一般的な形状としたものである。この場合
、発熱抵抗素子１０の発熱面積は不変であるから、印字
されたドツト４は面積的な階調表現が第１図のものに比
べて劣る。

また、第５図は、第２図に示したサーマルヘッドの、そ
れぞれ同時に駆動電流を供給される発熱素子１０’、１
０″について、相互にその位置をずらした例を示してい
る。この例の場合、同図（ｂ）に示すように、やはり発
熱抵抗素子の発熱面積が不変であるから、ドツトの形状
は全て同一である。

また、発熱抵抗素子相互間の位置をずらすことによって
、斜め方向の線も強調され、更に同時に駆動電流を供給
される発熱素子を切り分けたことによって、そのドツト
数が増加し、いわゆる解像度が見掛は上向上する。しか
しながら、やはり第２図に示したような、きめの細かい
階調表現については不十分なものとなる。

第６図は、第２図に示した各発熱抵抗素子の形状を、そ
れぞれ従来と同様のものにした例を示す、この例の場合
、同図（ｂ）に示すように、印字ドツトの形状が全く同
一となる。

第７図は、第３図の発熱抵抗素子を、それぞれ細幅部の
ない均一なものにした例を示す。この場合にも、ドツト
の大きさが一定であるという点で、階調表現上、第３図
のものに劣る。

［発明の効果］ 以上説明した本発明のサーマルヘッドは、発熱抵抗素子
に最細幅部を設けたので、印字ドツトの面積をきめ細か
く変化させ、全体として高精度の濃度階調表現を行なう
ことができる。また、隣接する発熱抵抗素子を、互いに
長手方向に交叉する方向に交互に位置をずらして配置し
たので、印字されたドツトが縦横斜め方向に配列され、
相対的に縦横方向の線ノイズが減少するという効果があ
る。

以上の第１図〜第３図のサーマルヘッドを用いて印字す
るとき、単色の場合は印字は１回の副走査で終了するが
、カラー印字の場合、転写紙の種類をカラーの数だけ用
意して、副走査もカラーの数だけ繰り返して行なう必要
がある。このとき、ドツトの位置を副走査毎に重ならな
いようにするために、副走査の開始に先立って、予めサ
ーマルヘッドの位置又は記録紙の位置を、リード電力の
ピッチ以内で走査方向及び副走査方向にずらすか、又は
位置をずらすのは走査方向だけであり、副走査方向は印
字開始のタイミングをずらす。このとき、カラーオフセ
ット印刷に適用されるスクリーン角の手法を用いて、各
色に対してそれぞれ異なった値にずらせば、出力値の階
調度は飛躍的に向上する。そして、線ノイズも極端に減
少するというメリットがある。特に、第２図、第３図の
サーマルヘッドを用いれば解像度も向上するという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のサーマルヘッドの実施例を示し、同図
（ａ）はその要部平面図、同図（ｂ）は印字されたドツ
トの平面図、同図（Ｃ）はサーマルヘッドの発熱抵抗素
子の動作説明図、第２図及び第３図（ａ）、（ｂ）はそ
れぞれ本発明のサーマルヘッドの変形例を示す要部平面
図と印字されたドツトの平面図、第４図、第５図、第６
図、第７図の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の比較例
のサーマルヘッド要部平面図及び印字されたドツトの平
面図、第８図は従来のサーマルヘッドの一般的な構成を
示す要部平面図、第９図はその印字ドツトの平面図、第
１０図は従来のより高密度に印字された印字ドツトの平
面図、第１１図はデイザ法による印字ドツトの説明図、
第１２図は面積階調法による印字ドツトの説明図、第１
３図はカラーグラビアにおける印刷画像の説明図、第１
４図は従来の高解像度サーマルヘッドの要部平面図、第
１５図（ａ）、（ｂ）は発熱抵抗体の最細幅部において
集中的に発熱する原理を示す説明図である。 ４・・・ドツト、１ｏ・・・発熱抵抗素子、１０ａ・・
・最細幅部、１１・・・櫛歯状電極、１２・・・リード
電極。 第１図 第２図 第５図 第６図 第７図 第１０図 同 第１１図 第１２図 （ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基板上に多数の発熱抵抗素子を長手方向にほぼ直線的に
   配列し、前記各発熱抵抗素子に櫛歯状電極を介して駆動
   電流を印加するサーマルヘッドにおいて、 前記発熱抵抗素子は、その電流路に沿って見たとき１個
   所に最細幅部を有する形状とされ、かつ隣接する発熱抵
   抗素子は互いに前記長手方向に交叉する方向に交互に位
   置をずらして配置されていることを特徴とするサーマル
   ヘッド。