JPH02158352A - 記録ヘッド及び前記記録ヘッドを用いた熱記録装置 - 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、被記録媒体に画像記録を行うにあたって、中
間調表現が可能な記録ヘッド及び前記記録ヘッドを用い
た熱記録装置に関するものである。

［従来の技術］ プリンタやファクシミリなどの記録装置は、記録ヘッド
に設けた複数のドツト形成素子を記録情報（画像信号）
に基いて選択的に駆動しながら、記録シート（記録用紙
やプラスチック薄板などの記録媒体）上にドツトパター
ンを形成するものである。このような記録装置の形式に
は、記録ヘッドをシートの幅方向に移動させながら記録
していくシリアル型、行方向に所定の長さ分まとめて記
録するラインプリント型および１頁分まとめて記録する
ベージプリント型などがある。

また、記録方式には、サーマル式、インクジェット式及
びワイヤドツト式などがあり、このうちサーマル式は、
インクシートを用いて普通紙にインクを転写する熱転写
式と、サーマルヘッドで感熱紙を加熱して発色させる感
熱方式とに分けることができる。

従来より、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックな
どの複数色を用いるカラー記録或いは画像記録時におい
て、濃度差を表現するための中間調記録方法が採用され
ている。このような従来の中間調記録では、一般的に２
値記録の原理に基づく方法が採用されており、従来の方
法で階調表現を行うには複数ドツトを１単位として、そ
の単位中のドツトのオン・オフ（２値）の割合によって
中間調を表現するデイザ法などの面積階調法により、疑
似的に中間調を表現する手法が取られていた。

［発明が解決しようとしている課題］ しかしながら、上述した面積階調法を採用すると、多く
の階調を表現するためには１画素に対して必要なドツト
数が増大するため、画像の解像度が低下するという問題
がある。この面積階調法により、例えば６４階調で６画
素／　ｍ　ｍ程度の解像度の画像を得るためには、記録
ヘッドの解像度としては４８ドツト／　ｍ　ｍ程度が必
要になる。これをサーマルプリンタで実現するには、４
８ドツト／　ｍ　ｍのサーマルヘッドが必要になるが、
このような高密度のサーマルヘッドの製造は極めて困難
であり、たとえ製造できたとしても膨大な素子数になる
ため、このサーマルヘッドの駆動に大規模な駆動回路が
必要になり現実的でない。このような理由により、２値
記録では高画質な階調記録を得るのに限界があり、何ら
かの方法によって１ドツトの大きさを多階調に表現する
多値階調記録を実用化することが要請されていた。

従来より、一般に利用されているサーマルヘッドを用い
た熱溶融転写による記録では、印加エネルギーの変化に
対応する濃度変化は第４図（Ａ）のようになる。即ち、
印加エネルギーに対する記録濃度の変化率（傾き）が大
きく、また記録濃度のばらつき幅もグラフ中の垂直線４
０１の長さで示すごとく大きいため、中間の濃度を出す
ことは非常に困難であった。第４図（Ｂ）は従来のサー
マルヘッドの形状とその発熱温度分布を示す図である。

ここでは、発熱素子１０１と電極１０２とが同一幅にな
るような形状になっているため、発熱素子１０１に流れ
る電流の分布は、１．０３で示すようにほぼ均一になる
。また、発熱素子を形成し、でいる発熱抵抗層部分が、
下部のグレーズ層、土部の保護層を含め平滑となってい
るため、インクシート及び記録紙を介したヘッドとプラ
テン間の押圧力は、発熱素子のほぼ全面において均一で
、その温度分布も、放熱量が比較的少ない発熱素子１０
１の中央部で若干高温になる程度である。従って、電極
１０２に印加するパルス電圧の印加時間を変化させて、
発熱素子１０１の温度分布を、１１Ａ及び１２Ａ（印加
時間はＩＩＡ＜１２Ａ）のように変化させてみても、発
熱素子１０１の温度が熱転写インクの溶融点Ｔ□より高
い温度になるかそうでないかは、発熱素子１０１に印加
するエネルギーのわずかな差で大きく異なってしまう。

すなわち、Ｔｌ１１よりわずかに印加エネルギーか小さ
ければインクシートのインクは全く溶融せず、逆にＴヨ
よりわずかでも印加エネルギーが大きくなると、発熱素
子に接するインクのほとんどが溶融することになる。

このため、従来のサーマルヘッドを用いた熱転写方式で
は２値記録しか行えず、これを実現するには、印加エネ
ルギーに対する記録濃度の関係を示す曲線の傾きを小さ
くし、しかもこの記録濃度のばらつきを小さくできるサ
ーマルヘッドが得られれば、熱転写による多値記録が可
能になる。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、多値記録
が可能で、多階調での記録を容易に実現できる安価な記
録ヘッド及び前記記録ヘッドを用いた熱記録装置を提供
することを目的とする。

［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記録ヘッドは以下の
様な構成からなる。即ち、 列状に複数配され、記録媒体に対向する面に複数の突起
部を設けた発熱素子と、前記発熱素子のそれぞれに電気
エネルギーを供給するための電極とを有する。

また上記目的を達成する本発明の記録ヘッドを用いた熱
記録装置は以下の様な構成からなる。即ち、 列状に複数配され、記録媒体に対向する面に複数の突起
部を設けた発熱素子と、前記発熱素子のそれぞれに電気
エネルギーを供給するための電極とを有する記録ヘッド
と、多値画像信号を入力し、該画像信号の階調度に対応
して前記記録ヘッドの各発熱素子で記録する画像データ
の階調度を決定する階調決定手段と、前記階調度に従い
前記記録ヘッドの各発熱素子に通電して記録する記録手
段とを有する。

［作用］ 以上の構成により、本発明の記録ヘッドは、突起部に対
応した、転写領域の中心となる複数の領域を有し、この
転写領域の大きさを変えることにより階調記録を行うこ
とができる。

また、このような記録ヘッドを用いた熱記録装置では、
多値画像信号を入力し、その画像信号の階調度に対応し
て記録ヘッドの各発熱素子で記録する画像データの階調
度を決定する。そして、その階調度に従って、記録ヘッ
ドの各発熱素子に通電して記録するように動作する。

［実施例コ 以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細
に説明する。

［サーマルヘッドの説明（第１図〜第３図）コ第１図は
実施例のサーマルヘッド１０の１−っの発熱素子１１と
電極（１２，１３）の形状を示す拡大正面図である。

図において、１１はサーマルヘッド１０に列状に配され
た複数の発熱素子のうちの１つの発熱素子である。１２
は複数の発熱素子に電力を供給している共通電極である
。１３は信号電極で、各発熱素子に対応して設けられ、
その電圧レベルにより対応する発熱素子に電流を流すか
どうかが制御される。１４は発熱素子１１に設けられた
微細突起部で、ここでは１つの発熱素子に９個の微細突
起部１４が設けられている。ここでは、この微細突起部
１４を発熱抵抗体を被覆している保護層の厚みを変更す
ることにより形成している。

１５は、実施例の発熱素子１１のＡ−Ａ’部分と、それ
に接触しているインクシートとの接点部分の温度分布を
示している。なお、ここではサーマルヘッド１０は、対
向しているプラテンに押圧力２．５ｋｇで押圧されてい
るものとする。

ここで、発熱素子１１に印加するパルス電圧の印加時間
を次第に長くしていくと、発熱素子１１のＡ−Ａ’部分
に接しているインクシート上の温度は、１６ａから１６
ｂのように上昇する。このときのパルス印加時間は、１
６ａ＜１６ｂとなっている。

これは微細突起部１４がある部分の押圧力が局部的に高
くなり、インクシートから記録紙へのインクの転写が部
分的に促進されるためである。さらに、微細突起部１４
以外の部分では、サーマルヘッドとインクシートの間に
若干の空気層ができるため熱伝導が悪くなり、微細突起
部１４部分よりも温度上昇に遅れが生じるためでもある
と考えられる。また、中央の微細突起部１４における温
度上昇に対して、両端近傍の微細突起部における温度上
昇が少なくなっているのは、発熱素子１１の端部におけ
る放熱によるものである。

いま、インクシートのインクの溶融点をＴ。とすると、
第１図においてＴ□よりも高い温度領域ではインクシー
トのインクが溶融して記録紙へのインクの転写が行われ
る。このようにして記録紙に転写される転写面積を示し
たのが第２図（Ａ）〜（Ｄ）である。ここで、サーマル
ヘッド１０への印加エネルギーの量はＡ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄの
順になっている。

第２図（Ａ）ではサーマルヘッド１０への印加エネルギ
ーが小さいため、各微細突起部１４に対応する部分のみ
が転写され、比較的放熱量が少ない中央近傍の突起部分
による転写領域が比較的太きくなっている。第２図（Ｂ
）は（Ａ）の場合よりも印加エネルギーを増大させた場
合を示し、各微細突起部１４に対応する転写領域が更に
拡大している。第２図（Ｃ）は（Ｂ）よりも更に印加エ
ネルギーを増大させた場合で、ここでは中央近傍の４つ
の微細突起部に対応する転写領域が更に拡大して１つに
まとまっている。そして、第２図（Ｄ）では発熱素子１
１のほぼ全域に亙り転写領域がひろがっている。

このように、サーマルヘッド１０への印加エネルギーを
増加していくことにより、記録紙に転写される転写領域
をリニアに増大させることができるため、中間調の記録
に際し画像濃度に対応した面積階調による記録を行うこ
とができる。

第３図は実施例のサーマルヘッド１０による印加エネル
ギーと記録濃度との関係を示す図である。

第３図と第４図（Ａ）とを比較すれば明らかなように、
実施例のサーマルヘッド１０によれば印加エネルギーに
対してほぼリニアに記録濃度が増加しており、また、垂
直線で示された印加エネルギーに対する記録濃度のバラ
ツキも小さくなっている。これにより、このサーマルヘ
ッド１０によれば画像の中間調を精度よく再生できるこ
とがわかる。なお、この実施例では、発熱素子１１に設
けられた微細突起部１４の分散率を４００個／ｍｍ２と
したが、発熱素子のピッチ以下の間隔であれば、この分
散率をさらに高くして高密度にしても効果が得られるこ
とはいうまでもない。

以上説明したように、本実施例のサーマルヘッドを用い
ることにより、多値記録による中間調表現が容易に実現
できるため、解像度を犠牲にすることなく階調記録を行
うことができる。また、このようなサーマルヘッドを用
いることにより、高画質で低価格な記録装置を提供でき
る。

なお、この実施例では発熱素子に９個の微細突起部１４
を配した場合で説明したが、これに限定されるものでな
く、例えば発熱素子の端部に複数の突起部を形成した場
合でも同様な効果が得られる。

次に、このサーマルヘッド１０を用いた熱記録装置の一
例を示す熱転写記録装置について説明する。

［熱記録部の説明　（第５図）］ 第５図は実施例のサーマルヘッド１０を用いた熱転写記
録装置の記録部の模式図である。

列状に設けられた複数の発熱素子及びその発熱素子に電
気エネルギーを供給する共通電極１２及び信号電極１３
を備えたサーマルヘッド１ｏの発熱部に対向するように
プラテン３４が設けられている。そして、このサーマル
ヘッド１０はプラテン３４の面に対し圧接及び離隔可能
に取付けられている。サーマルヘッド１０の発熱部は、
記録時プラテン３４に支持された記録シート３３及びイ
ンクシート３２を介して圧接されている。この状態で、
画像信号に基いてサーマルヘッド１０の発熱素子１１を
選択的に駆動することにより、インクシートのインクを
記録シート３３へ転写させて記録が行われる。

［熱転写記録装置の説明 （第６図〜第１０図）］ 第６図は実施例のサーマルヘッド１０を用いた熱転写記
録装置の概略構成を示すブロック図で、第５図と共通す
る部分は同一番号で示している。

第６図において、１１０は記録シートである普通紙を保
持している普通紙カセット、１１１は普通紙の有無を検
出するセンサ、１０６は普通紙をカセット１１０よりピ
ックアップして搬送するための搬送用モータである。１
２３はステッピングモータで、プラテン３４を不図示の
減速機構を介して回転駆動している。１３１はサーマル
ヘッド１０をアップ／ダウンさせるためのモータで、こ
のモータ１３１の駆動によりサーマルヘッド１０が、イ
ンクシート３２及び記録紙を介してプラテン３４に押し
付けられたり（ダウン状態）、プラテン３４より離反さ
れる（アップ状態）。また、１３９はインクシート３２
の送り機構の駆動源であるモータで、モータ１３９の回
転が巻取りロール１４０の駆動軸に伝達されてインクシ
ート３２が矢印方向に巻取られる。また、１４１はイン
クシート３２の供給ロールである。

３５は入力した画像データを一時保持するバッファメモ
リ、３６はバッファメモリ３５より読出した画像データ
を変換する画像データ変換テーブルで、通常はＲＯＭな
どのルックアップテーブルなどで構成されている。３７
は第７図にその詳細を示すヘッド駆動パルス制御回路で
ある。

第８図は実施例のサーマルヘッド１０の構成を示すブロ
ック図である。

図において、１１は１つの発熱素子で、第１図で説明し
たように、１つの発熱抵抗体で構成されている。１２は
共通電極、１３は信号電極を示している。これら発熱素
子は記録紙の幅方向に１ライン分設けられている。２３
３は１ライン分の記録データをラッチするラッチ回路、
２３４はシフトレジスタで、シリアル記録データ（階調
データ）４４４をクロック信号ＣＬＫに同期して順次入
力する。こうしてシフトレジスタ２３４に入力されたシ
リアルデータは、ラッチ信号２３５によりラッチ回路２
３３にラッチされて、パラレルデータに変換される。こ
うして、各発熱素子に対応する記録データがラッチ回路
２３３に保持される。そして、ストローブ信号５ＴＢ４
４５により電圧を印加するタイミング及び時間が定めら
れ、データのあるＡＮＤ回路２３２に接続された出力ト
ランジスタ２３１が゛オン′°される。これにより、対
応する発熱素子の信号電極を通して発熱抵抗体に通電さ
れ、その発熱素子が発熱駆動される。

次に、第７図を参照してヘッド駆動パルス制御回路３７
について説明する。

４５０は所定の周波数のクロックＣＬＫを出力する発振
器、４５１はクロック信号ＣＬＫを分周し、例えばサー
マルヘッド１０の１ラインの発熱素子数分を計数する毎
にラッチ信号２３５を出力する分周回路である。４４０
は入力した画素データの各画素に対応し、シフトレジス
タ２３４の各レジスタ段へ階調データ４４４をＣＬＫ信
号に同期して転送する階調変換デコーダである。これに
より、例えばカラー画像を処理する場合は、Ｙ。

Ｍ、Ｃ各色毎に階調変換デコーダ４４０で階調変換が行
われる。

４４１は階調カウンタで、ラッチ信号２３５を入力する
毎にカウントアツプし、ＣＰＵ３８よりの指示信号４４
３に基づき、例えば昇華性インクシートのときはｍｏｄ
ｅ４　（６ビツト）の計数を、溶融性インクシートのと
きはｍｏｄ１６（４ビツト）の計数を実施している。階
調変換デコーダ４４０は階調カウンタ４４１よりの計数
値と、人力した各画素データとを比較し、画素データの
方が大きいかあるいは等しいときに階調データ４４４と
して°゛１′°を出力し、画素データの方が小さくなる
と°゛Ｏ′°を出力している。ストローブ信号発生回路
４４２は、ラッチ信号２３５より少し遅れてストローブ
信号５ＴＢ４４５を出力しており、これにより発熱素子
が駆動されて記録が行われる。

第９図は実施例のサーマルヘッド１０の駆動及びストロ
ーブ信号ＳＴＢのタイミングを示す図である。

サーマルヘッド１０はライン型のヘッドで、７０は１ラ
イン分の記録タイミングを示している。

いま、階調変換デコーダ４４０に入力される１画素当り
の画像データが、例えば６ビツトで構成されているとす
ると、１画素当り６４通りのデータの種類を取り得る。

従って、この場合はＮ階調のＮは６４°゛となる。まず
、シフトレジスタ２３４に１ライン分のデータ１回目の
ＳＴＢ信号信号一対する階調データ４４４が転送され、
ラッチ信号２３５によりラッチ回路２３３にラッチされ
る。次に、ストローブ信号Ｂ１が出力されて、Ｂ１のパ
ルス幅だけデータ゛°１°゛が出力された発熱素子が駆
動される。この発熱駆動の間に、次の階調データ４４４
がシフトレジスタ２３４に入力され、ＳＴＢ信号４４５
が立ち下がると、ラッチ信号２３５によりラッチ回路２
３３にラッチされる。こうして次に、ＳＴＢ信号がＢ２
の聞出力される。このような動作が６４回（ＳＴＢ信号
信号−Ｂ６４）実行されて１ライン分の記録が終了する
。

即ち、階調変換デコーダ４４０は画像データを入力し、
その画像のうち記録するラインのｍ番目の画素データの
値が“２０°°であったとき、その画素データの位置に
対応しているシフトレジスタ２３４のｍ段目に、階調カ
ウンタ４４１の値を参照しながら、前半の２０個のデー
タが１゛で、後半の４４　（６４−２０）個のデータが
０′′となるようなデータ４４４を合計６４回出力する
。

但し、このときシフトレジスタ２３４の他の段には、対
応する画素の階調度に応じてデータがセットされている
ことはもちろんである。

このとき、各ストローブ信号ＳＴＢは、図示の如＜　Ｓ
ＴＢ信号の出力回数に対応して、そのパルス幅が変更さ
れている。このようなストローブ信号ＳＴＢのパルス幅
調整を実行しているのが、ストローブ信号発生回路４４
２である。このスト０一ブ信号発生回路４４２は前述し
たように、インクシート３２の種類に対応した階調デー
タ４４４を対応するＲＯＭテーブルなどにより入力して
おり、インクシート３２の種類に対応してＳＴＢ信号４
４５の幅や周期などを調整している。

第１０図は実施例の熱転写記録装置における記録処理を
示すフローチャートで、ＣＰＵ３８のＲＯＭに記憶され
ている。

ステップＳ１で画像データを入力するとステップＳ２に
進み、その画像データをバッファメモリ３５に記憶する
。ステップＳ３では記録紙をカセット１１０よりピック
アップして記録位置まで搬送し、ステップＳ４でインク
シート３２を搬送して、インクシート３２の所望の位置
が記録位置にくるようにする。次にステップＳ５に進み
、モータ１３１を駆動してサーマルヘッド１０をダウン
させる。

ステップＳ６で１ライン分の画素データをバッファメモ
リ３５より読出し、変換テーブル３６を通してヘッド駆
動パルス制御回路３７に出力する。これにより、第９図
に示すようなタイミングで階調データ４４４やラッチ信
号２３５及びストローブ信号ＳＴＢが出力される。これ
により、サーマルヘッド１０が発熱され、記録紙に転写
記録が行われる。次にステップＳ７に進み、記録紙とイ
ンクシート３２とを１ライン分搬送し、ステップＳ８で
１頁の記録処理が終了したかどうかをみる。そして、１
頁の記録が終了していなければステップＳ６に戻り、次
のラインの画素データをバッファメモリ３５から読出し
て、再び前述した記録処理を行う。

なお、カラー記録の場合は、各色の記録データの１頁単
位に記録し、各色の記録が終了するごとに、次に記録す
るインクシートの色部分を記録位置まで搬送し、記録紙
もまたプラテン３４を１周して元の位置まで戻して、別
の色で記録を行う。

この動作を、例えばＹ、Ｍ、Ｃの３色に対して行うこと
により、記録紙にカラー記録を行うことができる。また
、インクシート３２や使用する記録シートの種類に対応
して、前述した階調データ４４４の階調幅や、ストロー
ブ信号ＳＴＢのパルス幅などを変更するようにしても良
い。

以上説明したように本実施例によれば、発熱素子に複数
の微細突起部を設けることにより、インクシートへの押
圧力を変更することにより、インクシートによる転写の
中心点を複数個設けて階調記録を行うことができる。

また、このサーマルヘッドを用いた熱転写記録装置によ
り、転写面積を変更して階調表現を容易にできる効果が
ある。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の記録ヘットによれば、印加
するエネルギーに対応してその発熱面積を精度良く変更
できるため、中間調画像などの階調記録ができる。

また本発明の熱記録装置によれば、多値記録が可能で、
多階調での記録を容易に実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例のサーマルヘッドの発熱素子と電極の形
状を示す拡大正面図、 第２図（Ａ）〜（Ｄ）は発熱素子における各印加時間に
対する転写領域を示す図、 第３図は実施例のサーマルヘッドにおける印加エネルギ
ーに対する記録濃度の関係を示す図、第４図（Ａ）は従
来のサーマルヘッドによる印加エネルギーと記録濃度と
の関係を示す図、第４図（Ｂ）は従来のサーマルヘッド
における電極と発熱素子の形状と、サーマルヘッドの位
置に対応する温度分布を示す図、 第５図は実施例のサーマルヘッドを用いた記録部の形態
を示す図、 第６図は実施例のサーマルヘッドを用いた熱転写記録装
置の概略構成を示すブロック図、第７図はヘッド駆動パ
ルス制御回路の概略構成を示すブロック図、 第８図はサーマルヘッドの構成を示す図、第９図はサー
マルヘッドに印加する信号のタイミングを示す図、そし
て 第１０図は実施例の熱転写記録装置における記録処理を
示すフローチャートである。 図中、１０・・・サーマルヘッド、１１・・・発熱素子
、１２・・・共通電極、１３・・・信号電極、１４・・
・微細突起部、３２・・・インクシート、３３・・・記
録紙、３４・・・プラテン、３５・・・バッファメモリ
、３６・・・画像データ変換テーブル、３７・・・ヘッ
ド駆動パルス制御回路、３８・・・ＣＰＵ、３９・・・
表示部、１０６．１２３，１３１，１３９・・・モータ
、１１０・・・普通紙カセット、２３５・・・ラッチ信
号、４４０・・・階調変換デコーダ、４４２・・・スト
ローブ信号発生回路、４４４・・・階調データ、４４５
・・・ＳＴＢ信号である。 特許出願人　　キャノン株式会社 城鴨鱒堅 遍１４呻擢 」

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）列状に複数配され、記録媒体に対向する面に複数
   の突起部を設けた発熱素子と、 前記発熱素子のそれぞれに電気エネルギーを供給するた
   めの電極と、 を有することを特徴とする記録ヘッド。
2. （２）前記複数の突起部は保護層の厚みを変化させて形
   成されていることを特徴とする請求項第１項に記載の記
   録ヘッド。
3. （３）列状に複数配され、記録媒体に対向する面に複数
   の突起部を設けた発熱素子と、前記発熱素子のそれぞれ
   に電気エネルギーを供給するための電極とを有する記録
   ヘッドと、 多値画像信号を入力し、該画像信号の階調度に対応して
   前記記録ヘッドの各発熱素子で記録する画像データの階
   調度を決定する階調決定手段と、前記階調度に従い前記
   記録ヘッドの各発熱素子に通電して記録する記録手段と
   、 を有することを特徴とする熱記録装置。