JPH02167757A - Thermal head, ink sheet and the like therefor, and recording using same - Google Patents
Thermal head, ink sheet and the like therefor, and recording using sameInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はサーマルヘッドを加熱して記録を行う記録方法
とこれに用いられるサーマルヘッド、インクシート及び
記録紙に係り、特に低エネルギーで高速度記録を行う記
録方法とこれに用いられるサーマルヘッド、インクシー
トわよび記録紙に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a recording method for recording by heating a thermal head, and the thermal head, ink sheet, and recording paper used therefor, and particularly relates to a recording method that performs high-speed recording with low energy. This paper relates to the recording method used and the thermal head, ink sheet, and recording paper used in the method.
従来の技術
近年、画像信号プロセッサー等の高速化が進んでおり、
これに伴ってそれらの出力装置にも高速記録が要求され
ている。感熱記録、および熱転写記録はそのメンテナン
スフリー性、高画質なフルカラー記録への対応性から広
く普及しているが、一般に熱記録は応答性が悪く、蓄熱
による記録濃度変化等の問題が発生するために、記録速
度を上げることが非常に困難であった。第８図は従来の
熱転写記録方法の一例についての概念図である。Conventional technology In recent years, image signal processors, etc. have become faster.
Along with this, high-speed recording is also required for these output devices. Thermal recording and thermal transfer recording are widely popular due to their maintenance-free properties and ability to perform high-quality full-color recording. However, thermal recording generally has poor responsiveness and problems such as changes in recording density due to heat accumulation. However, it was extremely difficult to increase the recording speed. FIG. 8 is a conceptual diagram of an example of a conventional thermal transfer recording method.
サーマルヘッド２００は層状断面構成を有しており、放
熱基板２０ｉ上にグレーズ層２０２を設け、この上に発
熱体２０３をスパッタ形成している。さらにこの上に対
をなす導電線２０４．２０５を設け、これを抵抗体を保
護する保護層２０６と耐摩耗層２０７でおおっている。The thermal head 200 has a layered cross-sectional configuration, and a glaze layer 202 is provided on a heat dissipation substrate 20i, and a heating element 203 is sputtered thereon. Furthermore, a pair of conductive wires 204 and 205 are provided on this, and these are covered with a protective layer 206 that protects the resistor and a wear-resistant layer 207.
インクシート２１０はベースフィルム２１１上にインク
層２１２を設け、またベースフィルム２１１の反対の面
に耐熱コート層２１３を設けた構成をしている。The ink sheet 210 has a structure in which an ink layer 212 is provided on a base film 211, and a heat-resistant coating layer 213 is provided on the opposite surface of the base film 211.
記録を行う場合には、インクシート２１ｏのインク層２
１２側に記録紙２２０を密着させ、インクシート２１Ｏ
の耐熱コート層２１３側にサーマルヘッド２００を密着
させる。そして、導電線２０４．２０５間に電位差を与
えて発熱体２０３に電流を流してオーム熱を発生させる
。発熱体２゜３で発生した熱が熱伝導によって周囲に拡
散し、特に保ｗＪ層２０６、耐摩耗層２ｏ７、耐熱コー
ト！２１３、ベースフィルム２１１を介して次第に伝え
られた熱によってインク層２１２の温度が上昇すると、
インク層２１２中のインクが昇華、拡散あるいは溶融し
て記録紙２２０に転写する。When recording, the ink layer 2 of the ink sheet 21o
The recording paper 220 is brought into close contact with the 12 side, and the ink sheet 21O
The thermal head 200 is brought into close contact with the heat-resistant coating layer 213 side. Then, a potential difference is applied between the conductive wires 204 and 205 to cause current to flow through the heating element 203 to generate ohmic heat. The heat generated in the heating element 2゜3 is diffused to the surroundings by thermal conduction, especially the retaining wJ layer 206, the wear-resistant layer 2o7, and the heat-resistant coat! 213, when the temperature of the ink layer 212 increases due to the heat gradually transferred through the base film 211,
The ink in the ink layer 212 sublimates, diffuses, or melts and is transferred to the recording paper 220.
発明が解決しようとする課題
然しながら前記のような構成では、蓄熱の問題が生じる
ために記録速度を上げることができない、同時に記録効
率が低いため大きな記録エネルギーを必要とするという
問題点があった。これは発熱体からインク層までのエネ
ルギー伝達を伝導伝熱形態によっていることに最大の原
因があった。このことについてさらに詳しく説明する。Problems to be Solved by the Invention However, with the above configuration, there are problems in that the recording speed cannot be increased due to the problem of heat accumulation, and at the same time, the recording efficiency is low and a large amount of recording energy is required. The main reason for this is that energy is transferred from the heating element to the ink layer by conductive heat transfer. This will be explained in more detail.
熱転写記録は、インク層を加熱することによるインクの
相変化（昇華、溶融）あるいは物性変化（拡散性、粘性
）を利用している。したがって記録を行うためにはイン
ク層さえ熱すればよく、本来ならばインク層を直接加熱
することが最も効率的である。Thermal transfer recording utilizes phase changes (sublimation, melting) or changes in physical properties (diffusivity, viscosity) of ink caused by heating the ink layer. Therefore, in order to perform recording, it is only necessary to heat the ink layer, and it is originally most efficient to directly heat the ink layer.
ところが、従来例で述べたような構成では、インク層を
温度上昇させるために発熱体、導電線、保Ｍ層、耐摩耗
層、耐熱コート層、ベースフィルム、といった本来加熱
する必要のない中間介在物を熱する必要がある。このよ
うに多くのものを熱しているために全体の熱容量が大き
くなり、温度上昇、下降に時間がかかる、すなわち印加
エネルギーに対する応答性が遅くなるという欠点をもっ
ている。However, in the configuration described in the conventional example, in order to raise the temperature of the ink layer, intermediates such as a heating element, a conductive wire, an M retention layer, an abrasion resistant layer, a heat resistant coating layer, and a base film that do not need to be heated are used. You need to heat things up. Since many things are heated in this way, the overall heat capacity becomes large, which has the disadvantage that it takes time to raise and lower the temperature, that is, the response to applied energy is slow.
特に、温度下降、即ち冷却のために要する時間が記録速
度を考えるときには重要な問題となる。In particular, the time required for temperature reduction, ie, cooling, becomes an important issue when considering recording speed.
この冷却期間とは、蓄熱の問題を生じない程度に発熱体
周りの温度が冷却されるために必要な時間のことをいう
。蓄熱の問題とは、例えば文字をドツトマトリクスで印
字する場合に顕著に現れるが、数ドツト黒色を印字した
後に無印字部をもうけると、前ドツトの印字時の熱がま
だ残っているために本来無印字のドツトに印字が行われ
たようになり、記録品質が低下する問題である。一般に
印字濃度はインク層に与えられるエネルギー量で定まる
が、これにはあるスレシθルド値があり、このスレショ
ルド値以下のエネルギーを与えても印字濃度は零になる
。蓄熱の問題を防ぐには前ドツトの印字時に加えられた
熱エネルギーでまだインク層に伝達可能な熱エネルギー
がこのスレショルド値以下になるまで冷却期間を設けて
から次のドツトの印字を開始しなければならない。それ
ではこのためにどの程度発熱体周りの温度を冷却しなけ
ればならないかを説明する。インク層に与えられる熱エ
ネルギーは伝導伝熱の場合、以下の式で与えられる。単
位時間、単位面積あたりの伝導熱量をＱとし、−軸方向
のみについて考えた場合、位置を×１ 温度をＴとす
ると、Ｑ＝−ｋ （ｄＴ／ｄＸ）と表され、伝導熱量は
温度勾配に比例するため、インク層に与える熱エネルギ
ーをスレシロルド値以下、例えば最高伝導熱量の１／１
０以下にするためには温度勾配を１７１０以下にしなけ
ればならない。このためには発熱体周りの温度を最高温
度の１／１０以下にする必要がある。第９図に発熱体周
りの温度の時間変化を説明するための説明図を示す。図
中Ａ点が発熱体周りの温度が最高温度の１／１０以下に
なった点であり、ｔ、１で示される冷却期間が必要とな
る。これが相当に大きく、記録速度が上げられない大き
な要因になっている。以上、述べたような要因によって
記録速度を大きくできないという問題があった。次に記
録効率の問題であるが、上記のように熱の伝熱拡散を用
いているためにインク層に熱エネルギーを集中させるこ
とができず、インク層に与えたエネルギーの何倍ものエ
ネルギーがインク層以外の部材の加熱に使用され、効率
が低いという問題があった。なお、輻射熱を用いるサー
マルヘッドは特開昭５８−８９０７７号公報に見られる
が、これは発熱体の上面に断熱層を設けずに直接保護膜
を設けている。従って伝導伝熱に関してはこれを積極的
に遮断する構成ではない。このため、発熱体を加熱した
場合には保護膜が伝導伝熱によって加熱されるので、熱
容量が大きくなって応答性が劣化する問題と熱拡散によ
る損失が大きくなる問題とは依然残っており、また、ヘ
ッドから記録媒体への伝熱形態も輻射形態のみではなく
、伝導形態と輻射形態の双方が同時に行なわれざるを得
す、伝導伝熱が行なわれるときには上で述べたように蓄
熱を防ぐために相当長い冷却期間が必要とされる。This cooling period refers to the time required for the temperature around the heating element to be cooled down to a level that does not cause the problem of heat accumulation. The problem of heat accumulation is noticeable when printing characters in a dot matrix, for example, but if a blank area is created after printing several black dots, the problem of heat accumulation is caused by the fact that the heat from printing the previous dots still remains. This is a problem in which printing appears to be printed on blank dots, resulting in a decrease in recording quality. Generally, the print density is determined by the amount of energy given to the ink layer, but there is a certain threshold value for this, and even if energy below this threshold value is given, the print density will be zero. To prevent heat build-up problems, a cooling period must be allowed until the thermal energy added during printing of the previous dot that can still be transferred to the ink layer falls below this threshold value before printing the next dot. Must be. Now, we will explain how much the temperature around the heating element must be cooled for this purpose. In the case of conductive heat transfer, the thermal energy given to the ink layer is given by the following formula. If the amount of heat conducted per unit time and area is Q, and if we consider only the -axis direction, then the position is x1 and the temperature is T, then it is expressed as Q = -k (dT/dX), and the amount of heat conducted is determined by the temperature gradient. Since it is proportional to
In order to make it 0 or less, the temperature gradient must be 1710 or less. For this purpose, it is necessary to reduce the temperature around the heating element to 1/10 or less of the maximum temperature. FIG. 9 shows an explanatory diagram for explaining the change in temperature around the heating element over time. Point A in the figure is the point where the temperature around the heating element has become 1/10 or less of the maximum temperature, and a cooling period indicated by t,1 is required. This is quite large and is a major reason why the recording speed cannot be increased. There is a problem in that the recording speed cannot be increased due to the factors described above. Next, there is the issue of recording efficiency.As mentioned above, because heat transfer and diffusion is used, it is not possible to concentrate thermal energy on the ink layer, and the energy is many times greater than the energy given to the ink layer. It is used to heat members other than the ink layer, and has a problem of low efficiency. A thermal head using radiant heat is found in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-89077, but in this, a protective film is directly provided on the top surface of the heating element without providing a heat insulating layer. Therefore, the structure is not designed to actively block conductive heat transfer. For this reason, when the heating element is heated, the protective film is heated by conduction heat transfer, so the problems of increased heat capacity and degraded response and increased loss due to thermal diffusion still remain. In addition, the form of heat transfer from the head to the recording medium is not only radiation form, but both conduction form and radiation form must occur at the same time.When conduction heat transfer is performed, heat accumulation is prevented as mentioned above. A fairly long cooling period is required for this to occur.
以上のように記録速度が遅く、記録効率が低いという課
題が残っている。As described above, the problems of slow recording speed and low recording efficiency remain.
課題を解決するための手段
本発明では上記問題点を解決するために、絶縁性を有す
る基板上に少なくとも複数対の電極とこの電極に接続す
る発熱体とこの発熱体の上部に位置して前記発熱体の放
射する輻射線に対して高透過性を持つ断熱層とを備えた
サーマルヘッドと、輻射線吸収体を備えた記録媒体とを
用い、記録媒体に前記サーマルヘッドが放射する輻射線
を吸収させて温度上昇させることにより前記インク層を
前記記録紙に熱転写させて記録を行うものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention provides at least a plurality of pairs of electrodes on an insulating substrate, a heating element connected to the electrodes, and a heating element located above the heating element. A thermal head equipped with a heat insulating layer that is highly transparent to the radiation emitted by the heating element and a recording medium equipped with a radiation absorber are used to transmit the radiation emitted by the thermal head to the recording medium. Recording is performed by thermally transferring the ink layer to the recording paper by absorbing the ink and raising the temperature.
作用
本発明は、サーマルヘッドの発熱体を熱して輻射線を発
生させ、この輻射線を記録媒体に配置した輻射線吸収体
に吸収させることによりインク層を加熱して熱記録を行
うものであり、発熱体の上部に断熱層を設けることによ
って伝熱による熱拡散を防止している。これによって発
熱体周りの温度上昇、下降に関与する熱容量が低減して
熱応答が良好になる。また熱エネルギー伝達形態が伝熱
から放射に変わっていることにより、伝熱による場合は
ど発熱体周りの温度を低くまで冷却する必要が１１！（
い。これらの効果によって記録速度の上昇と記録効率の
改善を図ることができる。Function The present invention heats a heating element of a thermal head to generate radiation, and this radiation is absorbed by a radiation absorber disposed on a recording medium, thereby heating an ink layer and performing thermal recording. , by providing a heat insulating layer on top of the heating element, heat diffusion due to heat transfer is prevented. This reduces the heat capacity involved in temperature rise and fall around the heating element, improving thermal response. Also, because the form of thermal energy transfer has changed from conduction to radiation, it is necessary to cool the temperature around the heating element to a low level when using heat conduction. (
stomach. These effects can increase recording speed and improve recording efficiency.
実施例 本発明の実施例について図を用いて説明する。Example Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は本発明による熱転写記録方法の１実施例を示し
た概念図である。１００はサーマルへラドで、図面と直
角方向に複数個の発熱体がライン状に配列されている。FIG. 1 is a conceptual diagram showing one embodiment of the thermal transfer recording method according to the present invention. 100 is a thermal heating element, and a plurality of heating elements are arranged in a line in a direction perpendicular to the drawing.
１０１は記録時に矢印Ａ方向に回転して記録紙１０２を
搬走するドラム、１０３は記録紙１０２の一端をドラム
１０１に対して圧接して保持する紙先端保持板、１０４
は記録紙１０２をドラム１０１との間で圧接挟持するガ
イドローラーである。１０５はインクシート、１０６は
供給リール、１０７は巻取リールである。インクシート
１０５は供給リールｌＯ６から引き出され、記録時には
サーマルヘッド１００近傍の記録部で記録紙１０２と密
着し、記録後は巻取り一ル１０７の方向に巻取られる。101 is a drum that rotates in the direction of arrow A and transports the recording paper 102 during recording; 103 is a paper leading edge holding plate that holds one end of the recording paper 102 in pressure contact with the drum 101; 104
A guide roller holds the recording paper 102 in pressure contact with the drum 101. 105 is an ink sheet, 106 is a supply reel, and 107 is a take-up reel. The ink sheet 105 is pulled out from the supply reel lO6, comes into close contact with the recording paper 102 at a recording section near the thermal head 100 during recording, and is wound up in the direction of the winding reel 107 after recording.
サーマルヘッド１００の部分断面図を第２図に示す。１
１０は基板であり、石英ガラス、ケイ酸塩セラミックス
等の熱伝導率の低い電気絶縁体で形成している。本例で
は基板１１０には１本の細い溝１１０ａが設けてあり、
この溝１１０ａをはさんで対向する電極１１１．１１２
を形成する。A partial cross-sectional view of the thermal head 100 is shown in FIG. 1
Reference numeral 10 denotes a substrate, which is made of an electrical insulator with low thermal conductivity such as quartz glass or silicate ceramics. In this example, one thin groove 110a is provided in the substrate 110,
Electrodes 111 and 112 facing each other across this groove 110a
form.
７ｒ１極１１１．１１２はＷ％ ＭＯｌＮｂｉ Ｔ
ａ１ＲｅＮ Ｍｏ／Ｍｎ１ Ｍｏ／Ｔｆ等から選ばれ
た高融点材料の電気伝導体からできている。電極１１１
１１１２は各々＃１１０ａから離れたほうの一端で導電
線１１３．１１４と接続している。導電線１１３．１１
４はＣｕ等の電気良導体からできている。溝１１０ａの
底部にはＡＩ蒸着によって鏡面層１１５を設けている。7r1 pole 111.112 is W% MOINbi T
It is made of an electrically conductive material with a high melting point selected from a1ReN Mo/Mn1 Mo/Tf, etc. electrode 111
1112 are each connected to conductive wires 113 and 114 at one end remote from #110a. Conductive wire 113.11
4 is made of a good electrical conductor such as Cu. A mirror layer 115 is provided at the bottom of the groove 110a by AI vapor deposition.
１１６は電極１１１と１１２との間に架設した発熱体で
ある。発熱体１１６は炭化ケイ素質、ケイ化モリブデン
質、炭素質、ランタンクロマイト等から選ばれた高融点
材料の電気伝導体からできている。１１７は保護層であ
り、 Ｍ ｇ Ｆ２、 Ｚ ｎ Ｓｌ Ｃａ Ｆｌ、
Ｚ ｎ Ｓ ｅｌ Ｍｇｏ、ＣａＴｅ１ Ａｌ２Ｏ３、
ＳｉＯ２ガラス、５ｉ１Ｔ ＩＢ ｒ−Ｔ Ｉ ＣＬ
Ｃｓ Ｂ ｒｌＫＢ ｒ％ Ｔ ｔ。116 is a heating element installed between the electrodes 111 and 112. The heating element 116 is made of an electrically conductive material with a high melting point selected from silicon carbide, molybdenum silicide, carbon, lanthanum chromite, and the like. 117 is a protective layer, M g F2, Z n Sl Ca Fl,
Z n S el Mgo, CaTe1 Al2O3,
SiO2 glass, 5i1T IBR-TI CL
Cs B rlKB r% T t.
ｅ ＫＣＬ Ｋ Ｌ Ｌ
Ｉ Ｆｌ Ｐ ｂＦ２、 ＢａＦ２、
Ｇｅ１ Ｍｇ０−Ａ １２０ａ等から選ばれた赤外線高
透過材料からできている。発熱体ｔｔｅと保護層１１７
との間には空間を設け、これを真空近くにまで低圧にし
て、断熱層１１８とする。発熱体１１６と鏡面層１１５
との間にも空間を設け、これも真空近くにまで低圧にし
て、断熱層１１９とす以上のように構成したサーマルヘ
ッドについて、電極１１１．１１２間に電位差を与える
と、発熱体１１６に電流が流れて発熱体１１６が発熱す
る。e KCL K L L
I Fl P bF2, BaF2,
It is made of a material with high infrared transmittance selected from Ge1 Mg0-A 120a, etc. Heating element tte and protective layer 117
A space is provided between the two and the pressure in this space is reduced to near vacuum to form a heat insulating layer 118. Heating element 116 and mirror layer 115
When a potential difference is applied between the electrodes 111 and 112 of the thermal head configured as described above, a current is generated in the heating element 116. flows and the heating element 116 generates heat.
発熱体１１６の周りは断熱層１１８と断熱層１１９とに
囲まれているため電極１１１．１１２方向以外への熱の
拡散はほとんど無く、従って温度上昇、下降に関わる熱
容量はほぼ発熱体１１６の熱容量だけとなり非常に小さ
い。このため、印加エネルギーに対する温度の応答性は
大変高くなっている。発熱体１１６は温度が上昇するに
伴いステファン＝ボルツマンの式 Ｕ＝εσＴ４に従っ
て単位面積あたりその温度の４乗に比例して輻射エネル
ギーを放出する。発熱体１１６の上面から放射された輻
射熱は断熱層１１８、保護層１１７を透過してヘッド外
へ放出される。発熱体１１６の下面から放射された輻射
熱は鏡面層１１５で反射されて、発熱体１１６に再吸収
されるかあるいは断熱層１１８、保護層１１７を透過し
てヘッド外へ放出される。第３図に第２図に示したサー
マルヘッドの部分平面図を示す。１１Ｌ１１２は電極、
１１６は発熱体である。電極１１Ｌ１１２は各々くびれ
部１１１ａ１１１２ａを持っている。これは電極方向へ
の熱の拡散を防止する効果を有する。Since the heat generating element 116 is surrounded by the heat insulating layer 118 and the heat insulating layer 119, there is almost no diffusion of heat in directions other than the direction of the electrodes 111 and 112. Therefore, the heat capacity related to temperature rise and fall is almost the heat capacity of the heat generating body 116. It is very small. Therefore, the temperature response to applied energy is very high. As the temperature increases, the heating element 116 emits radiant energy per unit area in proportion to the fourth power of its temperature according to the Stefan-Boltzmann equation U=εσT4. Radiant heat emitted from the upper surface of the heating element 116 passes through the heat insulating layer 118 and the protective layer 117 and is emitted to the outside of the head. Radiant heat emitted from the lower surface of the heating element 116 is reflected by the mirror layer 115 and reabsorbed by the heating element 116, or transmitted through the heat insulating layer 118 and the protective layer 117 and emitted to the outside of the head. FIG. 3 shows a partial plan view of the thermal head shown in FIG. 2. 11L112 is an electrode,
116 is a heating element. Each of the electrodes 11L112 has a constricted portion 111a1112a. This has the effect of preventing heat diffusion toward the electrodes.
次に第１図におけるインクシート１０５の詳細について
説明する。インクシートの断面図を第４図に示す。１２
０はＰＥＴ等のベースフィルムでアル。ベースフィルム
１２０の上面に黒色顔料等の熱線吸収層１２１を設け、
この熱線吸収層１２１の上に分散染料とバインダを含む
昇華性インク層１２２を塗布して設ける。図示しない記
録紙と昇華性インク層１２２とを密着させた状態で熱線
を外部から供給すると熱線吸収層１２１がこの熱線を吸
収し、温度上昇をする。すると、昇華性インク層１２２
も温度上昇して昇華性染料が昇華拡散し、熱転写記録が
行われる。熱線吸収層１２１はベースフィルム１２０に
強＜接着されており、昇華性染料と一緒に記録紙に転写
されることはな％１−
再び第１図において、以上のような構成の熱転写記録方
法の動作について説明する。サーマルヘッド１００は図
示しない移動手段によってドラム１０１に接離可能であ
る。記録時には記録紙１０２を紙先端保持板１０３とガ
イドローラー１０４とによってドラム１０１外周上に沿
った状態で保持し、ドラム１０１の回転によって搬走す
る。インクシート１０５は巻取り−ル１０７の巻取力と
、供給リール１０Ｂの巻取抗力とによって生じる張力に
よって記録紙１０２に密着している。サーマルヘッド１
００をインクシー）１０５に当接しつつ、入力信号に応
じて発熱体に印加エネルギーを与えて輻射線を発生させ
る。この輻射線はインクシート１０５の熱線吸収層に吸
収されて、インクが温度上昇し、記録紙１０２に転写記
録が行われる。Next, details of the ink sheet 105 in FIG. 1 will be explained. A cross-sectional view of the ink sheet is shown in FIG. 12
0 is a base film such as PET. A heat ray absorbing layer 121 made of black pigment or the like is provided on the upper surface of the base film 120,
On this heat ray absorbing layer 121, a sublimable ink layer 122 containing a disperse dye and a binder is applied and provided. When a heat ray is supplied from the outside with a recording paper (not shown) and the sublimable ink layer 122 in close contact with each other, the heat ray absorbing layer 121 absorbs the heat ray and raises the temperature. Then, the sublimable ink layer 122
As the temperature rises, the sublimable dye sublimates and diffuses, resulting in thermal transfer recording. The heat ray absorbing layer 121 is strongly adhered to the base film 120 and is not transferred to the recording paper together with the sublimable dye. The operation will be explained. The thermal head 100 can be moved toward and away from the drum 101 by a moving means (not shown). During recording, the recording paper 102 is held along the outer circumference of the drum 101 by a paper leading edge holding plate 103 and a guide roller 104, and is transported by the rotation of the drum 101. The ink sheet 105 is in close contact with the recording paper 102 due to the tension generated by the winding force of the winding reel 107 and the winding resistance of the supply reel 10B. Thermal head 1
While contacting the heating element 105 (Inc. 00), energy is applied to the heating element according to the input signal to generate radiation. This radiation is absorbed by the heat ray absorbing layer of the ink sheet 105, the temperature of the ink increases, and transfer recording is performed on the recording paper 102.
以上述べたような構成では温度上昇、降下に関与してい
る主要なものが、サーマルヘッド１００内の発熱体と、
インクシート内の熱線吸収層とインク層だけであり、不
必要な中間介在物の加熱は行われないため熱拡散による
損失が小さく、同時に温度上昇、降下に関与する熱容量
が小さいために印加エネルギーに対する応答性が向上す
る。しかも、輻射伝熱形態では既述したとおり、発熱体
からの放射エネルギーは発熱体温度の４乗に比例する。In the configuration described above, the main things involved in temperature rise and fall are the heating element in the thermal head 100,
There is only a heat ray absorption layer and an ink layer in the ink sheet, and unnecessary intermediate inclusions are not heated, so loss due to thermal diffusion is small, and at the same time, the heat capacity involved in temperature rise and fall is small, so Improves responsiveness. Moreover, in the radiant heat transfer mode, as described above, the radiant energy from the heating element is proportional to the fourth power of the temperature of the heating element.
従って、インク層に与える熱エネルギーを例えば最高伝
熱量の１／１０以下にするためには発熱体温度を（１／
１０）ｌ・２６＝０．５８以下、およそ最高温度の半分
以下にしてやればよいことがわかる。伝導伝熱による場
合は発熱体周りの温度を１／１０に下げてやらなくては
ならなかったことと比較すると発熱体温度は相当高いま
までもよいといえる。このように発熱体温度が十分冷却
しなくても、インク層に与えられる熱エネルギーは急速
に減少し、蓄熱の問題を生じにくい。第９図に発熱体周
りの温度の時間変化を説明するための説明図を示す。図
中Ｂ点が発熱体周りの温度が最高温度の０．５６倍以下
になった点であり、ｔ８で示される冷却期間しか必要と
しない。これらの特徴によって、記録速度が速く、記録
効率の高い熱転写記録を行うことが可能となっている。Therefore, in order to reduce the thermal energy given to the ink layer to, for example, 1/10 or less of the maximum amount of heat transfer, the temperature of the heating element should be set to (1/1/
10) It can be seen that it is best to keep the temperature below l・26=0.58, approximately half of the maximum temperature. Compared to the case of conductive heat transfer, where the temperature around the heating element had to be lowered to 1/10, it can be said that the temperature of the heating element can remain considerably high. In this way, even if the temperature of the heating element is not sufficiently cooled, the thermal energy given to the ink layer rapidly decreases, making it difficult to cause the problem of heat accumulation. FIG. 9 shows an explanatory diagram for explaining the change in temperature around the heating element over time. Point B in the figure is the point where the temperature around the heating element has become 0.56 times or less of the maximum temperature, and only the cooling period indicated by t8 is required. These features make it possible to perform thermal transfer recording with high recording speed and high recording efficiency.
第５図に本発明におけるインクシートの別の実施例につ
いて、断面図を用いて説明する。これは記録速度が速く
、記録効率の高い熱転写記録を行うとともに低階調の滑
らかな階調記録を行うことを目的とする。Another embodiment of the ink sheet according to the present invention will be described with reference to a sectional view in FIG. The purpose of this is to perform thermal transfer recording with high recording speed and high recording efficiency, and to perform smooth gradation recording with low gradations.
１３０はＰＥＴ等のベースフィルムである。ベースフィ
ルム１３０の上面に黒鉛微粒子など、黒色の微粒子１３
１を多数配し、黒色微粒子１３１は接着層１３２によっ
てベースフィルム１３０に接着されており、接着層１３
２の上には熱溶融性インク層１３３を設けている。図示
しない記録紙と黒色微粒子１３１とを接触させた状態で
熱線を外部から供給すると黒色微粒子１３１の表面がこ
の熱線を吸収し、温度上昇をする。すると、黒色微粒子
１３１と接している熱溶融性インクがまず溶融しはじめ
、毛細管現象によって黒色微粒子１３１の間を浸透して
いく。これによって記録紙に熱溶融性インクが熱転写さ
れる。微粒子間の毛細管現象によって熱転写を行うこと
は公知技術であるが、従来技術が微粒子とインクとの熱
伝導率の差を利用して微粒子周りのインクを早く溶融さ
せていたのに対し、本発明では黒色の微粒子自身が発熱
するため微粒子とインクとの温度勾配を大きくとること
が可能で、特に低階調においてより滑らかな階調性を得
ることができる。黒色微粒子１３１はベースフィルム１
３０に強く接着されており、熱溶融性インクと一緒に記
録紙に転写されることはない。130 is a base film such as PET. Black fine particles 13 such as graphite fine particles are on the top surface of the base film 130.
1 are arranged in large numbers, and the black fine particles 131 are adhered to the base film 130 by an adhesive layer 132.
A heat-fusible ink layer 133 is provided on top of 2. When a heat ray is supplied from the outside while a recording paper (not shown) is in contact with the black particles 131, the surface of the black particles 131 absorbs the heat rays and the temperature rises. Then, the heat-melting ink that is in contact with the black fine particles 131 first begins to melt and permeates between the black fine particles 131 due to capillary action. As a result, the heat-melting ink is thermally transferred to the recording paper. It is a known technology to perform thermal transfer by capillary action between fine particles, but whereas the conventional technology utilizes the difference in thermal conductivity between fine particles and ink to quickly melt the ink around the fine particles, the present invention In this case, since the black particles themselves generate heat, it is possible to create a large temperature gradient between the particles and the ink, and smoother gradation can be obtained, especially at low gradations. Black fine particles 131 are base film 1
30, and will not be transferred to the recording paper together with the heat-melting ink.
第５図では黒色微粒子１３１の一部が熱溶融性インク層
１３３におおわれずに記録紙と接触している例について
述べたが、黒色微粒子１３１が熱溶融性インク層１３３
におおわれた状態にあってもよく、この場合には黒色微
粒子から記録紙に熱が逃げないために熱が効率よくイン
クの溶融に使用される。In FIG. 5, an example has been described in which a part of the black fine particles 131 is not covered with the heat-fusible ink layer 133 and is in contact with the recording paper.
In this case, heat does not escape from the black particles to the recording paper, so the heat is efficiently used to melt the ink.
第６図に本発明におけるサーマルヘッドの別の実施例に
ついて、断面図を用いて説明する。１４０は基板であり
、石英ガラス、ケイ酸塩セラミックス等の熱伝導率の低
い電気絶縁体で形成している。１４１は基板１４０上に
設けられた発熱体である。発熱体１４１は炭化ケイ素質
、ケイ化モリブデン質、炭素質、ランタンクロマイト等
から選ばれた高融点材料の電気伝導体からできている。Another embodiment of the thermal head according to the present invention will be described with reference to a sectional view in FIG. Reference numeral 140 denotes a substrate, which is made of an electrical insulator with low thermal conductivity such as quartz glass or silicate ceramics. 141 is a heating element provided on the substrate 140. The heating element 141 is made of an electrically conductive material with a high melting point selected from silicon carbide, molybdenum silicide, carbon, lanthanum chromite, and the like.
発熱体１４１上に対向する電極１４２．１４３を形成す
る。電極１４２．１４３はＷＮ Ｍｏ、 Ｎｂ５Ｔ
ａ、、Ｒｅｘ Ｍｏ／Ｍｎｘ Ｍｏ／Ｔｉ等から選
ばれた高融点材料の電気伝導体からできている。電極１
４２．１４３は各々発熱体１４１の中心から離れたほう
の一端で導電線１４４．１４５と接続している。導電線
１４４．１４’５はＣｕ等の電気良導体からできている
。１４６は保護層であり、ＭｇＦ２、ＺｎＳ１ ＣａＦ
２、Ｚｎ５ｅ１ ＭｇＯ。Opposing electrodes 142 and 143 are formed on the heating element 141. Electrodes 142 and 143 are WN Mo, Nb5T
It is made of an electrically conductive material with a high melting point selected from a, Rex Mo/Mnx Mo/Ti, etc. Electrode 1
42 and 143 are connected to conductive wires 144 and 145 at one end remote from the center of the heating element 141, respectively. The conductive wire 144.14'5 is made of a good electrical conductor such as Cu. 146 is a protective layer, MgF2, ZnS1 CaF
2, Zn5e1 MgO.
Ｃａ Ｔ ｅｌＡ １ｔｏｚ、Ｓ ｉ ０２ガラス、Ｓ
ｉ１ ＴｌＢｒ−ＴｌＣ１１ＣｓＢｒ５ ＫＢｒｌ
ＴｉＣｈ、ＫＣｌ、ＫＩＮ ＬＩ ＦＮ Ｐ ｂＦ
２、ＢａＦ２、Ｇｅ。CaTelA 1toz, S i 02 glass, S
i1 TlBr-TlC11CsBr5 KBrl
TiCh, KCl, KIN LI FNP bF
2, BaF2, Ge.
ＭｇＯ−Ａ１２０ａ等から選ばれた赤外線高透過材料か
らできている。発熱体１４１と保護層１４６との間には
空間を設け、これを真空近くにまで低圧にして、断熱層
１４７とする。この構成では基板１４０と発熱体１４１
とが接触しているため、温度上昇、降下に関与する熱容
量は大きくなるが、一方で製造が容易であるという効果
がある。It is made of a material with high infrared transmission, such as MgO-A120a. A space is provided between the heating element 141 and the protective layer 146, and the pressure in this space is reduced to near vacuum to form a heat insulating layer 147. In this configuration, the substrate 140 and the heating element 141
Since they are in contact with each other, the heat capacity involved in temperature rise and fall increases, but on the other hand, it has the effect of being easy to manufacture.
なお、第２図において、断熱層１１８．１１９が真空に
近い低圧である例について説明したが、Ａｒ等の不活性
ガスを封止すると発熱体１１６の蒸発を抑制することが
できる。断熱層１１８．１１９を大気圧の空気層とする
と、断熱性は低下するものの密封の必要がなくサーマル
ヘッドの製造が簡単になる。In addition, in FIG. 2, an example has been described in which the heat insulating layers 118 and 119 are at a low pressure close to vacuum, but if an inert gas such as Ar is sealed, evaporation of the heating element 116 can be suppressed. If the heat insulating layers 118 and 119 are air layers at atmospheric pressure, the thermal head will be easier to manufacture since there is no need for sealing, although the heat insulating properties will be lower.
また、第１図において、インクシートと記録紙の代わり
に感熱紙を用いれば、高速度で高効率に感熱記録を行う
ことができる。感熱紙は輻射線吸収効率の点から、黒地
で白色発色するものが好ましい。Further, in FIG. 1, if thermal paper is used instead of the ink sheet and recording paper, thermal recording can be performed at high speed and with high efficiency. From the viewpoint of radiation absorption efficiency, thermal paper is preferably one that develops white color on a black background.
第７図に本発明における記録方法の別の実施例について
、概念図を示す。図において、１００はサーマルヘッド
であり、すでに説明してきたように輻射線を放出するも
のである。１５０は記録紙であり、ＰＥＴ等からなる紙
ベースフィルム１５１上にカーボンブラック等の黒色顔
料を含む黒色受像層１５２を塗工している。１６０はイ
ンクシートであり、シートベースフィルム１６１上に熱
溶融性の白色インク層１８２を塗工したものである。白
色インク層１６２はＴｉＯ２、ＣａＣ０ａ等の白色顔料
を熱溶融性のバインダ中に分散させたものである。FIG. 7 shows a conceptual diagram of another embodiment of the recording method according to the present invention. In the figure, 100 is a thermal head, which emits radiation as already explained. 150 is a recording paper, and a black image receiving layer 152 containing a black pigment such as carbon black is coated on a paper base film 151 made of PET or the like. 160 is an ink sheet, which is a sheet base film 161 coated with a heat-melting white ink layer 182. The white ink layer 162 is made by dispersing white pigments such as TiO2 and CaC0a in a heat-melting binder.
記録時には、黒色受像層１５２と白色インク層１６２と
が接するように記録紙１５０とインクシート１６０とを
密着させ、記録紙１５０の紙ベースフィルム１５１側に
サーマルヘッド１００を当接させる。サーマルヘッド１
００を駆動し輻射線を放出させると、この輻射線を黒色
受像層１５２が吸収して温度上昇する。すると、この熱
が黒色受像層１５２に接している白色インク層１６２に
伝わり、この白色インクが溶融して黒色受像層１５２に
転写される。このように、記録紙に熱線吸収性を持たせ
て発熱させた場合にも同様に記録を行うことができる。During recording, the recording paper 150 and the ink sheet 160 are brought into close contact with each other so that the black image-receiving layer 152 and the white ink layer 162 are in contact with each other, and the thermal head 100 is brought into contact with the paper base film 151 side of the recording paper 150. Thermal head 1
00 is driven to emit radiation, the black image receiving layer 152 absorbs the radiation and its temperature rises. Then, this heat is transmitted to the white ink layer 162 in contact with the black image receiving layer 152, and this white ink is melted and transferred to the black image receiving layer 152. In this way, recording can be performed in the same way even when the recording paper is made to have heat ray absorbing properties to generate heat.
また、この実施例によればインク層を表面から熱して行
くために転写に必要最小限なインクだけを融解してやる
ことが容易である。従ってエネルギー量を変化させるこ
とによる階調記録が行ないやすい特徴がある。Further, according to this embodiment, since the ink layer is heated from the surface, it is easy to melt only the minimum amount of ink necessary for transfer. Therefore, it has the characteristic that it is easy to perform gradation recording by changing the amount of energy.
発明の詳細
な説明してきたように、本発明は、サーマルヘッドの発
熱体を熱して輻射線を発生させ、この輻射線を記録媒体
に配置した輻射線吸収体に吸収させることによりインク
層を加熱して熱記録を行うものであり、発熱体の上部に
断熱層を設けることによって伝熱による熱拡散を防止し
ている。これによって発熱体周りの温度上昇、下降に関
与する熱容量が低減して熱応答が良好になる。また熱エ
ネルギー伝達形態が伝熱から放射に変わっていることに
より、伝熱による場合はど発熱体周りの温度を低くまで
冷却する必要が無い。これらの効果によって記録速度の
上昇と記録効率の改善を図ることができる。As described in detail, the present invention heats the heating element of the thermal head to generate radiation, and the radiation is absorbed by the radiation absorber disposed on the recording medium, thereby heating the ink layer. A heat insulating layer is provided on top of the heating element to prevent heat diffusion due to heat transfer. This reduces the heat capacity involved in temperature rise and fall around the heating element, improving thermal response. Furthermore, since the form of thermal energy transfer has changed from heat conduction to radiation, there is no need to cool the temperature around the heating element to a low level when heat transfer is used. These effects can increase recording speed and improve recording efficiency.
第１図は本発明の１実施例における熱転写記録方法の概
念図、第２図は本発明の１実施例におけるサーマルヘッ
ドの部分断面図、第３図は本発明の１実施例におけるサ
ーマルヘッドの部分平面図、第４図は本発明の１実施例
におけるインクシートの断面図、第５図は本発明の別の
実施例におけるインクシートの断面図、第６図は本発明
の別の実施例におけるサーマルヘッドの部分断面図、第
７図は本発明の別の実施例における熱転写記録方法の概
念図、第８図は従来例の熱転写記録方法の概念図、第９
図は発熱体周りの温度の時間変化を説明する説明図であ
る。
１００・・・サーマルヘッド、１０５・・・インクシー
ト、 １１０１１４０・・・基板、 １１１、１１２、
１４２．１４３・・・電極、１１５・・・鏡面層、１１
６．１４１・・・発熱体、 １１８、１１９、１４７・
・・断゛熱層、１２０．１３０・・・ベースフィルム、
１２１・・・熱線吸収層、１２２．１３３・・・インク
層、１３１・・・黒色微粒子。
代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名第
！
図
第
飽
第
図
第
図
第
図
第
図FIG. 1 is a conceptual diagram of a thermal transfer recording method according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partial sectional view of a thermal head according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram of a thermal head according to an embodiment of the present invention. A partial plan view, FIG. 4 is a sectional view of an ink sheet in one embodiment of the invention, FIG. 5 is a sectional view of an ink sheet in another embodiment of the invention, and FIG. 6 is another embodiment of the invention. 7 is a conceptual diagram of a thermal transfer recording method according to another embodiment of the present invention. FIG. 8 is a conceptual diagram of a conventional thermal transfer recording method.
The figure is an explanatory diagram illustrating the change in temperature around the heating element over time. 100... Thermal head, 105... Ink sheet, 1101140... Substrate, 111, 112,
142.143... Electrode, 115... Mirror layer, 11
6.141... heating element, 118, 119, 147.
...Thermal insulation layer, 120.130...Base film,
121... Heat ray absorption layer, 122.133... Ink layer, 131... Black fine particles. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao Haka 1st person! Fig. fig. fig. fig. fig.
Claims (6)
極と、この電極に接続する発熱体と、この発熱体の上部
に位置する断熱層とを備え、この断熱層が前記発熱体の
放射する輻射線に対して高透過性であることを特徴とす
るサーマルヘッド。(1) On an insulating substrate, at least a plurality of pairs of electrodes, a heating element connected to the electrodes, and a heat insulating layer located above the heat generating element are provided, and this heat insulating layer A thermal head characterized by high transparency to radiation.
吸収層の上に感熱性インク材料からなる感熱インク層を
設けたことを特徴とするインクシート。(2) An ink sheet characterized in that a heat ray absorbing layer is provided on a base film, and a heat sensitive ink layer made of a heat sensitive ink material is provided on the heat ray absorbing layer.
分散固着し、色材とバインダ材からなる感熱性インク材
料を前記微粒子に接するように塗布したことを特徴とす
るインクシート。(3) An ink sheet characterized in that fine particles having heat ray absorption ability are dispersed and fixed on a base film, and a heat-sensitive ink material consisting of a coloring material and a binder material is applied so as to be in contact with the fine particles.
特徴とする記録紙。(4) A recording paper characterized in that a heat ray absorbing layer is provided on a heat ray transparent substrate.
とこの電極に接続する発熱体とこの発熱体の上部に位置
して前記発熱体の放射する輻射線に対して高透過性を持
つ断熱層とを備えたサーマルヘッドと、インクシートと
、記録紙とを用い、前記インクシート及びまたは前記記
録紙に前記サーマルヘッドが放射する輻射線を吸収させ
ることにより熱転写記録を行なう記録方法。(5) At least a plurality of pairs of electrodes on an insulating substrate, a heating element connected to the electrodes, and a heat insulator located above the heating element and highly transparent to radiation emitted by the heating element. 1. A recording method for performing thermal transfer recording by using a thermal head having a layer, an ink sheet, and a recording paper, and making the ink sheet and/or the recording paper absorb radiation emitted by the thermal head.
とこの電極に接続する発熱体とこの発熱体の上部に接し
て前記発熱体の放射する輻射線に対して高透過性を持つ
断熱層とを備えたサーマルヘッドと、感熱紙とを用い、
この感熱紙に前記サーマルヘッドが放射する輻射線を吸
収させることにより感熱記録を行なう記録方法。(6) At least a plurality of pairs of electrodes on an insulating substrate, a heating element connected to the electrodes, and a heat insulating layer in contact with the upper part of the heating element and highly transparent to radiation emitted by the heating element. Using a thermal head equipped with and thermal paper,
A recording method in which thermal recording is performed by making this thermal paper absorb radiation emitted by the thermal head.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63124355A JP2583965B2 (en) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | Thermal head |
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|---|---|---|---|
| JP63124355A JP2583965B2 (en) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | Thermal head |
Publications (2)
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