JPH023342A - サーマルヘッド及び記録装置 - 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 本発明はサーマルヘッドを加熱して記録を行う記録装置
とこれに用いられるサーマルヘッドに係り、特に輻射熱
伝熱を利用して記録を行うサーマルヘッドに関する。

従来の技術 サーマルヘッドによって発生した熱を伝導伝熱で感熱イ
ンクに伝えて記録を行う熱記録ではサーマルヘッドを記
録媒体にかなりの押し付は圧で密着させて記録している
。このためにサーマルヘッド表面の摩耗が激しい等の理
由からサーマルヘッドの押し付は圧を軽減できる輻射伝
熱利用のサーマルヘッドが提案されている。このような
サーマルヘッドは特開昭５８−６９０７７号公報に見る
ことができる。

第７図は従来の輻射熱サーマルヘッドの一例についての
概略構成図である。

２０１は基板、２０２は発熱抵抗体で記録画素の面積と
ほぼ同等の発熱面積を持ったものである。

２０３は輻射線を透過する物質で形成される保護膜であ
る。２０４は保護膜２０３に軽く押し付けられた感熱記
録紙である。感熱記録紙２０４の平滑性が小さくて表面
が荒れている場合には、感熱記録紙２０４と保護膜２０
３との間には接触部２０４ａと空間部２０５が存在する
。発熱抵抗体２０２で発生した熱エネルギーの多くは、
保護膜２０３中を輻射線の形で移動し、感熱記録紙の発
熱抵抗体２０２の発熱部分に対応した部分の発色剤を発
色させ印字を行う。

発明が解決しようとする課題 輻射エネルギーの放出量は下記のステファン−ボルツマ
ンの式に従う。

単位時間当りの輻射エネルギーをＵとして、Ｕ−εσＴ
ＡＳ　の関係がある。ここてεは発熱体の材質による定
数（ε≦１）、σは定数（５，７ｘｌＯ−１２Ｊ／ｃｍ
２ｓＫ’）、Ｔは発熱体の絶’ｉ４温度、Ｓは発熱体の
発熱面積である。

ところが、この定数σの値が小さいために、必要な輻射
エネルギーＵを与えるためにはその他のε、Ｔ１　Ｓの
値を大きくしてやる必要がある。ここで、従来例で述べ
たような装置においては、εは発熱体の材質から定まっ
ており、Ｓは記録画素の大きさにほぼ等しいとして定ま
るために、Ｔを大きくせざるを得なかった。昇華性染料
を用いた熱転写記録を例にとると、発熱体温度Ｔは２０
００〜３０００にとなり、相当な高温になる。このため
、発熱抵抗体や電極の材質が耐熱性のあるものに限定さ
れるといった材料面での制約の問題や、このような高温
と常温との間で温度」−昇、降下を繰返すために、発熱
体の熱サイクルによる寿命が短いといった問題があった
。このような発熱体の寿命の問題は特に多階調プリンタ
用のサーマルヘッドの場合に顕著であり、発熱体の抵抗
値が熱サイクルによって変化するとこれが濃度ムラの原
因となり、記録品質を低下させることが問題となってい
た。

また、従来例で述べたような装置においては保護膜と感
熱紙が接触しているために輻射伝熱以外にも伝導伝熱に
よる伝熱が行われている。空気は熱伝導性が悪いために
空間部では伝熱が少なく、接触部では伝熱が大きい。平
滑度が低い感熱記録紙を用いた場合には空間部が多く接
触部が少ないため、伝熱エネルギー中輻射エネルギーの
占める割合が大きく、逆に平滑度が高い感熱記録紙を用
いた場合には空間部が少なく接触部が多いため、伝熱エ
ネルギー中伝導エネルギーの占める割合が増える。この
ように空間部の大小やその存在密度が伝熱量に影響して
くるために、感熱記録紙の種類、特に平滑度によって記
録濃度が変化するという問題があった。

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、サーマルヘッ
ド外の少なくともある一点を通過する輻射線の単位面積
当りの輻射エネルギー値を、発熱素子が単位表面積当り
に放射する輻射エネルギー値以上になるようにしたサー
マルヘッドを構成し、発熱素子で発生した熱エネルギー
を輻射伝熱により記録媒体に伝達して記録を行うもので
ある。

作用 一記録画素に対応する発熱体の発熱表面積を大きくとり
、この発熱体から放射される輻射エネルギーを集中して
記録媒体に与えることにより、発熱体の単位面積当りの
輻射エネルギーを下げることができ、発熱体の加熱温度
を低く設定できるため、熱サイクルによる発熱体寿命の
長寿命化を図ることができる。

実施例 第１図は本発明による熱転写記録装置の一実施例を示し
た概略構成図である。工Ｏｏはサーマルヘッドで、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。１０１は図示しない筐体に回動自在に軸支されたプ
ラテンローラ、１゜２は記録紙である。１０３．１０４
は記録紙１０２をインクシート１０５とをプラテンロー
ラ１゜１との間て圧接挟持するガイドローラーである。

インクシート１０５は、赤外線透過性のベースフィルム
上にカーボンブラック等の赤外線吸収体を含むインク層
を設けたものである。１０６はインクシート１０５の供
給リール、１０７は巻取リールである。インクシート１
０５は供給リール１０６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−ル１０７によって巻取られる。１
０８は図示しない筐体に固定した位置決め部材である。

位置決め部材１０８はサーマルヘッド１００の突起部１
００ａと係合して記録時のサーマルヘッド１００の位置
を決める。

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、ガラス等の熱伝導率の低い電気絶縁
体で形成している。１１１は基板１１０上に設けられた
発熱体である。発熱体１１１上には対向する電極１１２
．１１３を形成している。１１４は集光レンズであり、
同時に発熱体１１１の保護の役割をはたしている。集光
レンズ１１４は赤外線高透過性材料からできており、概
凸状の断面を有している。電極１１２．１１３間に電位
差を与えると、発熱体１１１に電流が流れて発熱し、輻
射線を発する。発熱体１１１からの輻射線は集光レンズ
１１４によって集光されてサーマルヘッド外へ放出され
る。

再び第１図において、記録時にはサーマルヘッド１００
をプラテンローラ１０１方向に付勢し、突起部１００ａ
と位置決め部材１０８とを係合させて位置決めを行う。

位置決め部材１０８の位置は、サーマルヘッド１００が
インクシート１０５から一定距離だけ隔たった位置に固
定されるように設定されている。この距離は、発熱体か
ら見た記録部の立体角ができるだけ大きくなるように、
なるべく小さくすることが望ましく、サーマルヘッド１
００の集光レンズの焦点距離を考慮して定められる。次
に、プラテンローラ１０１を矢印Ａ方向に回転させ、記
録紙１０２とインクシート１０５とを密着させたままプ
ラテンローラ１０１と一体に搬走する。ある一定の搬走
距離毎にサーマルヘッド１００の発熱体を駆動して輻射
線を放射し、これをサーマルヘッド内の集光手段によっ
て集光し、エネルギー密度を高めた状態でインクシート
１０５に照射して吸収させ、インクシート１０５を加熱
し、熱転写記録を行う。

第２図で説明したサーマルヘッドの発熱体の発熱面積と
記録画素面積との関係について、第３図の説明図を用い
て説明する。発熱体１１１の発熱部長さをＬとし、イン
クシート１０５の赤外線吸収体１０５ａに照射される輻
射線の照射部の長さを１とすると、本発明によるサーマ
ルヘッドではＬと１との関係がＬ＞１となるように設定
している。この１はすなわち記録画素長さを表しており
、記録紙送りのライン間距離とほぼ同じ大きさである。

以後、輻射線照射部を記録画素と呼ぶ。発熱部の幅は記
録画素幅とほぼ等しくなるようにしており、従って発熱
部面積と記録画素面積の比はＬ：ｌとなる。このように
発熱体１１１の発熱部面積を記録画素面積よりも大きく
して集光しているので、記録部における輻射エネルギー
密度は発熱体の放射する輻射エネルギー密度よりも高め
られている。このため、従来例で述べたような発熱部面
積き記録画素面積上が等しい例に比較して、同じ輻射エ
ネルギーを与えようとした場合発熱体１１１の単位面積
あたりの輻射エネルギーを下げてやることができる。・
すなわち、発熱体１１１の加熱温度を低く設定すること
ができるために、発熱体１１１の熱サイクルによる寿命
を伸ばすことが可能となる。

また、第１図においてサーマルヘッド１００が位置決め
部材１０８によってインクシート１０５と接触しないよ
うに保持されているために、従来例で述べたような接触
部と空間部の違いがなく、インクシート＋０５の平滑度
等によらず伝熱エネルギーが一定となる。このように記
録温度が記録媒体の種類による影響を受けないという効
果がある。

第１図ではサーマルヘッド１００と筐体に固定した位置
決め部材１０８とを係合させてサーマルヘッド１００の
位置決めを行ったが、サーマルヘッド１００と一体に位
置決めのためのローラを設けて、このローラをインクシ
ート１０５に当接させることでサーマルヘッド１００と
インクシート１０５との間隔を設定することも可能であ
る。また、プラテンがローラでなく平板状をしていても
よく、さらにサーマルヘッド１００が可動でなく固定さ
れたものやキャリッジに搭載されてプラテン軸方向に往
復移動するものであってもよい。

第４図は本発明によるサーマルヘッドの別の実施例を示
した部分断面図である。図において、１２０は基板であ
り、ガラス等の熱伝導率の低い電気絶縁体で形成してい
る。基板１２０には図面に直角方向に伸びる凹状の溝１
２０ａを設けている。

１２１は溝１２０ａ上に設けられた発熱体である。

発熱体１２１上には対向する電極１２２．１２３を形成
している。１２４は発熱体１２１を保護する保護層であ
る。保護層１２４は赤外線高透過性材料からできている
。電極１２２．１２３間に電位差を与えると、発熱体１
２１に電流が流れて発熱し、輻射線を発する。発熱体１
２１からの輻射線が集光されてサーマルヘッド外へ放出
される様＋１− 子を第５図を用いて説明する。

第５図において、発熱体１２１上のある点Ａから放射さ
れる輻射線は図の矢印で示すように全方向に広がってい
くが、その内の一部は発熱体上の別の点に照射される。

この発熱体上に照射された輻射線はそのエネルギーの一
部が発熱体によって吸収されるが、残りのエネルギーは
反射されてサーマルヘッド外へ放出される。このように
凹状の溝を設けてその上に発熱体を構成してやることに
より発熱体自身に反射鏡の効果を付与することができ、
輻射線を集光することがてきる。発熱体１２１のわずか
上方にインクシートを配置した場合を考える。記録画素
長さはおよそＢ点から０点までの直線長さになる。一方
、これに対応する発熱部長さはおよそＢ点から０点まで
の溝１２０ａの周状に沿った長さになる。このように記
録画素長さよりも発熱部長さを長クシ、発熱部の幅は記
録画素幅とほぼ等しくなるようにしているため、記録画
素面積よりも発熱部面積のほうが大きいことが判る。従
って、この場合も第２図において説明した実施例の場合
と同様、発熱部における単位表面積あたりの輻射エネル
ギー密度よりもサーマルヘッド外にある記録位置におけ
る照射輻射線の輻射エネルギー密度の方が大きい。

このように発熱体１２１の発熱部面積を記録画素面積よ
りも大きくして集光しているため、第２図において説明
した実施例の場合と同様に、発熱体１２１の加熱温度を
低く設定することができ、発熱体１１１の熱サイクルに
よる寿命を伸ばすことが可能となる。

第６図は本発明によるサーマルヘッドの別の実施例を示
した部分断面図である。図において、１３０は基板であ
り、ガラス等の熱伝導率の低い電気絶縁体で形成してい
る。基板１３０はその一部に十点平均表面粗さ５〜２０
μｍの粗面１３０ａを備えている。１３１はこの粗面１
３０ａ上に設けられた厚さ０．５μｍの発熱体である。

発熱体１３１の厚さが粗面１３０ａの粗さよりも小さい
ために、発熱体１３１の表面は粗面１３０ａのもつ凹凸
がそのまま残された形となる。発熱体１３１上には対向
する電極１３２．１３３を形成している。１３４は発熱
体１３１を保護する保護層である。保護層１３４は赤外
線高透過性材料からできている。電極１３２．１３３間
に電位差を与えると、発熱体１３１に電流が流れて発熱
し、輻射線を発する。発熱体１３１は粗面１３０ａ上に
設けであるために実質的にはその表面積が非常に大きく
なっている。

この場合も発熱体１３１の発熱部面積が記録画素面積よ
りも大きいため、発熱体１３１の単位面積あたりの輻射
エネルギーを下げてやることができ、発熱体１３１の加
熱温度を低く設定することができるために発熱体１３１
の熱サイクルによる寿命を伸ばすことが可能となる。

発明の詳細 な説明してきたように、本発明は、−記録画素に対応す
る発熱体の発熱表面積を大きくとり、この発熱体から放
射される輻射エネルギーを集中して記録媒体に与えるこ
とにより、発熱体の単位面積当りの輻射エネルギーを下
げることができ、発熱体の加熱温度を低く設定できるた
め、熱サイクルによる発熱体寿命の長寿命化を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における熱転写記録装置の概
略構成図、第２図は同実施例におけるサーマルヘッドの
部分断面図、第３図は同サーマルヘッドの発熱体の発熱
面積と記録画素面積との関係図、第４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５図は
同サーマルヘッドにおける集光の様子を示す説明図、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図は従来例のサーマルヘッドの部分断面
図である。 １００・・・サーマルヘッド、１００ａ・・・突起部１
０５・・・インクシート、１０８・・・位置決め部材、
１１０、１２０、１３０・・・基板、　１１１、１２１
．１３１・・・発熱体、１１４・・・集光レンズ、１２
０ａ・・・溝、　１３０ａ・・・粗面。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）発熱体と、この発熱体から放射する輻射線を集光
   するための集光手段とを備えたことを特徴とするサーマ
   ルヘッド。
2. （２）サーマルヘッド外の少なくともある一点において
   、この点を通過する輻射線の単位面積当りの輻射エネル
   ギー値を、発熱体が単位表面積当りに放射する輻射線の
   輻射エネルギー値よりも大きくせしめる集光手段を備え
   たことを特徴とする請求項１記載のサーマルヘッド。
3. （３）少なくとも一部に粗面を設けてなる基板と、前記
   基板の粗面の表面粗さの値よりも小さな値の厚みを有す
   る発熱体とを備えたことを特徴とするサーマルヘッド。
4. （４）発熱体とこの発熱体から放射する輻射線を集光す
   るための集光手段とを備えたサーマルヘッドと、前記サ
   ーマルヘッドの発熱体に記録媒体を介して対向し、かつ
   記録媒体の記録面と反対の面に当接して前記サーマルヘ
   ッドと記録媒体記録面との間隔を所定の値に保つプラテ
   ンとを備え、前記サーマルヘッドの輻射熱により記録媒
   体に記録を行なうことを特徴とする記録装置。