JPH02503658A - サーマル・プリンタによる像コントラストの改良 - 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】 サーマル・プリンタによる像コントラストの改良（技術分野） 本発明は、連続画調の熱転写プリンタにおけるイメージのコントラストの改善に 関する。

（背景技術） 典型的な熱転写プリンタにおいては、異なるカラーの熱転写可能なダイの一連の 間隔をおいて置かれたフレームを含むウェブ・タイプのダイ・キャリアがキャリ ア供給スプール上に巻き付けられている。このキャリアは、供給スプールから送 り出され、巻取りスプールに巻き戻される。このキャリアは、ヒータを備えた熱 転写ヘッドとグイ吸収用受は取りシートとの間に形成される噛合い部を通って移 動する。この受は取りシートは、回転可能なドラムに緊締される。前記受は取り シートは、例えばコート紙でよく、また印刷ヘッドは複数の加熱要素から形成さ れている。熱がダイ・キャリアへ熱転写印刷ヘッド内に組み込まれたヒータによ り供給される時、ダイは受は取りシートへ転写される。

印刷されたダイは、ヒータの温度とキャリアが加熱される時間の関数であり、換 言すれば、ヒータからキャリアへ伝えられるエネルギの関数である。

熱によるダイ転写プリンタは、真に「連続する画調」のダイ濃度転写の利点を提 供する。この結果は、各ヒータに与えられるエネルギを変化させることによって 得られ、受は取りシート上にダイの可変濃度のイメージのピクセルを生じる。

電気信号のディジタル・イメージ処理は、しばしば連続的な画調印刷のコントラ ストを改善するために使用される。

典型的な印刷ヘッドは、しばしばアルミニウムから作られる熱シンクに固定され るセラミック基板を含んでいる。

大部分の製造業者は、このセラミックを直接アルミニウムの熱シンクへ取り付け る。アルミニウムおよびセラミックは鏡面研磨された面ではないため、２つの面 は大スは、絶縁体として働く空気で充填される。空隙スペースを充填した空気は 、セラミックとアルミニウムとの間の熱抵抗をやや高くする。セラミックとアル ミニウムとの間のこの熱抵抗は、セラミックに形成された局在化した熱を生じて 、印刷されたイメージにおけるコントラストの低下を招く結果となる。

ある印刷ヘッドの製造業者は、セラミックとアルミニウムの熱シンクとの間に薄 い柔軟材料の帯材を使用する。

この材料は、電子産業において、２つの面（典型的には、電力型半導体２熱シン クの）の間に良好な熱伝導率を提供するため使用される。多くのタイプの材料が 使用可能であるが、１つのタイプはポリイミド・プラスチック・テープである。

熱シンクの目的は、過剰な熱の問題を解決することであった。適正な熱の発散が なければ、過度の温度が寸法的な変化を生じて、電子素子の作用に影響を及ぼす おそれがある。更に、印刷中に生じた過度の温度は、ヒータおよび（または）印 刷ヘッド上に取り付けられたシフト・レジスタ／ドライバ集積回路を破損するお それがある。

もしセラミックとアルミニウムとの間の熱抵抗が小さすぎるならば、印刷効率に 著しい低下を生じることになろう。

ポリイミドは剥き出しのジヨイントに比してセラミックと熱シンク間に良好な熱 伝導率を呈するが、このポリイミドはある熱抵抗を呈する。

ポリイミドを使用する印刷ヘッドは、印刷の立ち上がりにおいてウオームアツプ 現象を呈する。セラミックの平均温度が上昇するに伴い、固定された電気入力に 対して転写されるダイの量が増大する。このことは、効果において、印刷ヘッド が媒体を横切って移動する時転写されるダイにおける濃度の「勾配」を減少させ る。この問題に対する従来の解決策は、実際のイメージの転写の開始に先立ち、 印刷ヘッドを予熱することあるいは初期の比較的低いセラミック温度について補 正するためデータの修正を含んでいる。ヘッドに取り付けられたサーミスタは、 セラミックの平均温度を感知する手段を提供する。

（発明の要約） 本発明の目的は、改善されたコントラストを有する連続する画調のプリントを生 じることができ、また上記の印刷ヘッドの諸問題を最小限に抑えることができる 熱プリンタの提供にある。

セラミックと熱シンク間の熱抵抗を小さくすることは、実際に有益であり、かつ コントラストを改善して印刷ヘッドの諸問題を最小限に抑える。

本発明の目的は、５第１および第２の面を持つセラミック基板と、第一の面上に 設けられたヒータと、熱シンクとを有する印刷ヘッドを備えた連続する画調のプ リンタにおいて使用されるために達成され、熱シンクをセラミック基板の第２の 面に固定するための手段は、このヘッドにより生じる熱印刷のコントラストを改 善させる約０．４℃／ワットより小さな熱抵抗を持つ熱ペーストあるいは他の材 料からなっている。

（図面の簡単な説明） 第１図は本発明により使用が可能な熱印刷装置を示す概略図、第２図は熱の発散 が改善された印刷ヘッドを示す断面図、および第３図は材料の実際の熱抵抗の測 定に用いられる熱抵抗試験固定装置を示す概略図である。

（実施例） まず、第１図においては、ダイ・キャリア１４および受は取りシート１２を使用 する熱印刷装置１０が示される。受は取りシート１２は、駆動機構１５に機械的 に結合された回転自在なドラム１６に対して緊締されている。駆動ａｌｉｌ１５ は、時計方向あるいは反時計方向のいずれかにドラムを前進させ得ることが理解 されよう。ドラム１６が反時計方向に前送されつつある時、キャリア１４からの ダイか噛合い部位置における受は取りシートに対して転写される。

マイクロコンビコータ　１７が、機構１５の動作を制御する。

熱転写印刷ヘッド　１８は、ダイ・キャリア１４と受は取りシート１２をドラム １６の表面に対して押し付ける。このキャリア１４は、供給ローラ２０からの経 路に沿って、巻き取りローラ２２と結合された駆動機構２３により巻き取りロー ラ２２上へ送られる。マイクロコンピュータ１７はまた、駆動機構２３を制御す る。駆動機構１５および２３は、それぞれキャリアを前送する、あるいはドラム を時計方向または反時計方向のいずれかに回転するモータを含んでいる。

印刷ヘッド１８におけるヒータは、マイクロコンピュータ１７によっても制御さ れる駆動回路２４により選択的に付勢される。

当業者には、ダイ・キャリア部材１４が反復する列状の熱的に転写可能なダイ・ フレームで形成できることが理解されよう。各列は、イエロー、マゼンタおよび シアンのダイ・フレームを含んでいる。一つの列は、受は取り部材１２に１つの カラーのイメージを印刷するため使用される。このように、ドラム１６は、フル ・カラーのイメージを形成するためには、受は取りシート１２を印刷ヘッド１８ を経て３回回転させねばならない。最初はイエローが形成され、２回目はマゼン タのダイ・イメージがイエローのダイ・イメージ上に重ねて形成され、３回目は シアンのダイ・イメージが最初の２つのダイ・カラー・イメージ上に重ねて形成 され、フル・カラーのイメージを完成する。

次に第２図においては、熱印刷ヘッドの断面図が、上面にヒータ３２を含み、ま た中断された印刷中にセラミック基板３０を冷却するため、アルミニウムの熱シ ンク３６に固定された底面を含むセラミック基板を示している。この基板３０の 上面には、グレーズ・ビード（ｇｒａｚｅ　ｂｅａｄ）３４が形成されている。

このグレーズ・ビード３４上には複数のヒータ（抵抗）３２がある。断面図には 、ただ１つの抵抗が示されている。また、基板３０上には、駆動集積回路３７が 取り付けられている。圧力板とカバーの組み合わせ４０は、基板３０を固定位置 に保持するよう働く。セラミック基板あるいはアルミニウムの熱シンクはいずれ も完全に平坦ではなく、もしセラミックがアルミニウムの熱シンク３６と直接接 触するならば、３点接触を生じる。この３点接触は、セラミックとアルミニウム との間に小さな熱伝導状態を生じ、その結果印刷が中断中セラミック過剰の熱上 昇をもたらすことになる。

熱ペーストあるいは他の材料の層３９が、セラミック基板３０との熱シンク３６ との間に置かれる。熱ペーストを使用するさ、セラミックとアルミニウムの熱シ ンクとの間の熱抵抗が減少するが、これが印刷効率の大きな低下を招く結果とな る。必要として追加されるエネルギーは印刷エネルギーとしては使われず、セラ ミックの背面を経て熱シンクへ「損失」熱として逃げる。しかし、効率の低下は 予期せざる利点を有する。セラミックと熱シンクとの間の熱抵抗は改善された熱 の境界面を用いることにより減少するため、隣接するヒータ間の熱的な「漏洩」 は減少するが、これは熱が更に容易にセラミックから熱ンンクヘ流れ得るためで ある。更に、セラミックの平均温度が減少し、このためより高いコントラストの （即ち、「より鮮明な」印刷を可能にする。印刷ヘッドにおけるセラミックの平 均温度が高くなるほど、あるヒータが高い濃度のイメージのビクセルに続いて低 い濃度のイメージ・ビクセルを生じる能力を低下させる。印刷ヘッドの平均温度 および熱時定数が高くなるほど、ヒータの動的印刷レンジを「圧縮」しようとす る傾向がある。セラミックとアルミニウムとの間の熱抵抗が比較的小さい境界面 を持つよう形成された印刷ヘッドを用いると、平均印刷ヘッド温度を下げ、また ポリイミド・テープを境界面として使用する印刷ヘッドに比較して、ある濃度の イメージ・ビクセルを生じるためにはより多くのエネルギを要する。このエネル ギの差は、ポリイミドで形成されたヘッドにおけるセラミックのより高い平均温 度において「蓄エラれた」エネルギの結果である。印刷ヘッドの平均温度が比較 的高ければ、時間において高い濃度のイメージ・ビクセルに続けて低い濃度のイ メージ・ビクセルを印刷することを許容しないが、これはヘッドと関連する時定 数およびその比較的高い平均温度が低い濃度のイメージ・ビクセルの濃度を増や そうとする傾向を有するためである。更に、比較的低い熱抵抗においては、熱的 な「漏洩」のゆえに印刷ヘッドにおける隣接するヒータが側方向の熱伝達が少な いために、濃度における大きな差を生じ得る。ミクロ・コントラスト（即ち、ダ イナミック・レンジ）はプリントにおける両方の方向に増大する。

ミクロ・コントラストの強化に加えて、ヘッドが画像を印刷し始める時ヘッドに おいて見られるウオームアツプ現象が減少するかあるいは除去される。実質的に 低い平均温度が改善された熱の境界面を持つように形成されたヘッドのセラミッ クにおいて維持されるため、セラミックの平均温度における上昇により生じる　 転写されるダイ濃度における「勾配」の不均一性が除去される。

Ｔｅｒａｏｋａ　５ｅｉｓａｋｕｓｈｏ製のポリイミド・テープ・モデル番号６ ５０Ｓ＃２５ｘ２５ｘ２０が印刷ヘッドにおいて用いられた。テープは、厚さが ２５ミクロンであり、また厚さが２５ミクロンの接着層をも有する。このポリイ ミド・テープにおける平均熱抵抗（多数のテストによる）は、０．８２４５℃／ ワットであった。比較の目的のため、ＤＯＷ　Ｃｏｒｎｉｎｇ社の３４０熱シン ク用組成物もまたテストされた。この材料は、０．０６６５℃／ワットの平均熱 抵抗を有する。この材料を用いた印刷ヘッドにより形成されたイメージはコント ラストが改善された。熱シンク化合物（ペースト）の目的は、１つの材料の表面 から他の材料の表面へ熱を効率よく伝達することである。本明細書に列記した全 ての材料の平均熱抵抗は、第３図に示される熱抵抗テスト具を用いて収集された データから取った。

このテスト具は、熱源４２　、ＴＯ−３（標準）型のトランジスタ・パンケージ により提供されたヘッダ４４、境界面材料３９、アルミニウム板４５、既知の熱 抵抗を有する基準ステンレス鋼素片４６、熱シンク４８、およびそれぞれ場所ａ 。

ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆに置かれた図示されない６つの３６ゲージ・タイプＥ熱電対 からなっている。熱抵抗が測定されるべき材料３９は、ヘッダ４４とアルミニウ ム板４５との間に置かれ、かつ取り付けねじ４７を０．６７８ニユートン・メー タ（Ｈ。

ｍ、）で緊締することにより生じる圧力下に置かれる。

このねじ４７は、所定位置４５に固定される。既知の熱抵抗の基準素片４６の両 側の温度差を測定することにより、熱電流ｒＱＪが見いだされる。次いで、接合 の両側の温度差を測定することにより、またこの値をＱで除すことにより、この 材料における熱抵抗が見いだされるのである。

ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、　３ 国際調青報告 −〜１ｍＭ１＾１−ｊ＋’＊＃ｂ＋＋＋、　　ＰＣＴ／ＬＩＳε９１００２０３ −２−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．連続画調の改善されたサーマル・プリンタ用の印刷ヘッドであって、 （ａ）アルミニウム製の熱シンクと、 （ｂ）第１および第２の面を持つセラミック基板と、（ｃ）該基板の第１の面上 に取り付けられたヒータと、 （ｄ）前記熟シンクを前記セラミック基板の第２の面に固定的に取り付けるため の熱ペーストとを有ずる印刷ヘッドにおいて、 前記熱ペーストが、印刷ヘッドの平均温度と、隣接するヒータ間の横方向の熱転 写の双方を減少させることにより、前記ヘッドにより生じるサーマル・プリント のコントラストを改善させる約０．４℃／ワットより少ない熱抵抗を有すること を特徴とする印刷ヘッド。