JPH06246963A - プリンタヘツド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、印字時におけるレーザ光のエネルギ
ー損失を低減し得ると共に、プリンタを小型化し得るプ
リンタヘツド装置の実現を目的とするものである。 【構成】レーザ光放射手段をレーザ光の照射対象から所
定の間隙を維持した状態に保持し、このときレーザ光放
射手段が印字データに基づいて放射するレーザ光の拡散
光で光熱変換して当該印字データを印字するようにした
ことにより、レンズ及びミラー等の光学系を必要とせず
に印字でき、かくして印字時におけるレーザ光のエネル
ギー損失を低減し得ると共に、プリンタを小型化し得る
プリンタヘツド装置を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術（図１４〜図２０） 発明が解決しようとする課題（図１４〜図２０） 課題を解決するための手段（図１〜図１３） 作用（図１〜図１３） 実施例 （１）第１実施例（図１〜図９） （２）第２実施例（図１０及び図１１） （３）第３実施例（図１２及び図１３） （４）他の実施例（図１〜図１３） 発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明はプリンタヘツド装置に関
し、特にレーザ光を熱に交換（以下これを光熱交換と呼
ぶ）して得られた熱により昇華転写記録をするようにな
された、いわゆるレーザ熱転写型のプリンタのプリンタ
ヘツド装置に適用して好適なものである。

【０００３】

【従来の技術】従来レーザを用いた昇華転写記録におい
ては、例えば図１４に示すように、透明なベースフイル
ム１の一面に赤外線吸収染料及び昇華性染料からなる染
料層２を形成したインクリボン３を、染料層２が受像紙
４の受像面４Ａに当接するように当該受像紙４に密着さ
せ、レーザ５から放射されたレーザ光Ｌをレンズ６等の
光学系で集光及び結像した後インクリボン３のベースフ
イルム１を介して染料層２に照射するようになされ、こ
の結果染料層３の赤外線吸収染料がレーザ光Ｌを光熱変
換して昇華性染料を受像紙４の受像面４Ａに転写させる
ことにより印字するようになされている。

【０００４】この場合インクリボンとしては、図１５に
示すように、ベースフイルム１の一面にカーボン層７及
び昇華染料でなる昇華染料層８を形成し、当該カーボン
層７においてレーザ光Ｌを光熱変換し、得られた熱で昇
華染料を受像紙４の受像面４Ａに転写するようになされ
たものや、図１６に示すように、カーボンを含有するベ
ースフイルム９の一面に染料層８を形成し、当該ベース
フイルム９においてレーザ光Ｌを光熱変換して昇華性染
料を受像紙４の受像面４Ａに転写するようになされたも
のなど、種々の型のものが提案されている。

【０００５】また昇華転写記録では、ある程度の大きさ
の画像等を印字する場合、例えば図１７に示すように、
受像紙４及びインクリボン３が密着するように巻き付け
られた回転ドラム１０を回転させながら、レーザ５から
放射されたレーザ光Ｌをコリメートレンズ１１及びシリ
ンドリカルレンズ１２等を介して所定の角速度で回転す
る例えば６角柱形状のポリゴンミラー１３の周側面で反
射させることにより、当該反射したレーザ光Ｌを球面レ
ンズ２４及びトロイダルレンズ２５等を介してインクリ
ボン１上に結像させてインクリボン３上を走査させて印
字する方法や、図１８に示すように、ポリゴンミラー１
３に代えて板状の反射鏡１６が回転するようになされた
ガルバノミラー１７を用いた方法が行われている。

【０００６】また他の方法として、図１９に示すよう
に、レーザ５とレーザ光Ｌを結像する結像レンズ２０と
を１つの筐体２１に収納し、当該筐体２１をレーザ光Ｌ
がインクリボン３上で結像するように保ちながらリード
ねじ２２又はベルト等を用いてインクリボン３の幅方向
に往復させることによりレーザ光Ｌにインクリボン３上
を走査させる方法や、図２０に示すように、光フアイバ
ケーブル２３によつてレーザ５と接続された結像レンズ
２０だけを筐体２１に収納するなどの方法も提案されて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
に昇華転写記録では、大きさのある画像等を印字するた
めにはレーザ光Ｌを集光及び結像するためのレンズやミ
ラー等の光学系１１〜１６及び２０が必要となり、この
場合レンズにおけるレーザ光Ｌの反射及び光の利用効率
の悪さなどからエネルギー損失が大きい問題があつた。
例えば図１７及び図１８に示すような方法では、コリメ
ートレンズ１１でレーザ光Ｌを平行に矯正する際当該レ
ーザ光Ｌの全てをカバーするためにはＮ・Ａを大きくし
なくてはならず装置が大型化するために、一般的には小
さいレンズを用いると共にこれによつて光の利用効率が
悪くなる分レーザ５の出力を上げる手法が用いられてい
る。

【０００８】このためこの種のプリンタでは高出力レー
ザを使用することにより、その操作には危険が伴う問題
があつた。さらに図１７〜図２０に示すような装置で
は、インクリボン３に照射するレーザ光Ｌのピント合わ
せなど、光学系１１〜１６及び２０の位置調整作業が煩
雑な問題があると共に、光路長を長く取るために装置が
大型化し、かつ部品点数が多くなる問題があつた。

【０００９】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、印字時におけるレーザ光のエネルギー損失を低減し
得ると共に、プリンタを小型化し得るプリンタヘツド装
置を提案しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、供給される印字データに基づいて
レーザ光Ｌを照射対象３に照射することにより、照射対
象３において光熱変換させて印字データを記録するプリ
ンタ６０のプリンタヘツド装置３０において、レーザ光
Ｌを放射するレーザ光放射手段３１及び３３と、レーザ
光放射手段３１及び３３をレーザ光Ｌの照射対象３から
所定の間隙を維持した状態に保持するレーザ保持手段３
４とを設け、レーザ光放射手段３１及び３３から放射さ
れたレーザ光Ｌの拡散光を照射対象３に直接照射するよ
うにした。

【００１１】また本発明においては、レーザ保持手段３
４は照射対象３に対して印字方向に摺動するようにし
た。

【００１２】さらに本発明においては、供給される印字
データに基づいてレーザ光Ｌを照射対象３に照射するこ
とにより、照射対象３において光熱変換させて印字デー
タを記録するプリンタ６０のプリンタヘツド装置３０に
おいて、レーザ光Ｌを放射するレーザ光放射手段３１及
び３３と、レーザ光放射手段３１、３３及び照射対象３
間に配置され、レーザ光Ｌのパワー分布を平均化するパ
ワー分布平均化手段８１と、レーザ光放射手段３１及び
３３から放射されたレーザ光Ｌがパワー分布平均化手段
８１を介して照射対象３に入射するようにレーザ光放射
手段３１、３３及びパワー分布平均化手段８１を一体に
保持するレーザ保持手段３４とを設けた。

【００１３】さらに本発明においては、レーザ保持手段
３４は照射対象３上を印字方向に移動するようにした。

【００１４】さらに本発明においては、供給される印字
データに基づいてレーザ光Ｌを照射対象３に照射するこ
とにより、照射対象３において光熱変換させて印字デー
タを記録するプリンタ６０のプリンタヘツド装置におい
て、レーザ光Ｌを放射するレーザ光放射手段３１、３３
と、レーザ光放射手段３１、３３及び照射対象３間に配
置され、レーザ光Ｌが透過できる透過率を有すると共
に、レーザ光Ｌの光路上で照射対象３と対向する一面側
７１Ａに所定の大きさの窪み７１Ｂが形成された板状の
透過部材７１と、レーザ光放射手段３１、３３から放射
されたレーザ光Ｌが透過部材７１を介して照射対象３に
入射するようにレーザ光放射手段３１、３３及び透過部
材７１を一体に保持する保持手段３４とを設け、透過部
材７１の一面７１Ａ側を照射対象３に当接させて使用す
るようにした。

【００１５】さらに本発明においては、レーザ保持手段
３４は照射対象３上を印字方向に移動するようにした。

【００１６】

【作用】レーザ光放射手段３１及び３３からレーザ光の
拡散光を照射対象３に直接照射するようにしたことによ
り、レンズ及びミラー等の光学系を必要とせずに印字で
き、かくして印字時におけるレーザ光のエネルギー損失
を低減し得ると共に、プリンタ６０を小型化し得るプリ
ンタヘツド装置３０を実現できる。

【００１７】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００１８】（１）第１実施例 図１４〜図２０との対応部分に同一符号を付して示す図
１〜図３において、３０は全体としてプリンタヘツド装
置を示し、半導体レーザ３１は信号入力端子３１Ａが円
筒形状のヒートシンク３２を介してハーネス用基板３３
に半田付けされ、当該ハーネス用基板３３のリード線３
３Ａを通して供給される印字データに基づき必要に応じ
てレーザ光を放射するようになされている。この半導体
レーザ３１は、ヒートシンク３２をレーザヘツド筐体３
４の上段部３４Ａ及び下段部３４Ｂの中央を貫くように
設けられた貫通穴３４Ｃに嵌め込むと共にハーネス用基
板３３をレーザヘツド筐体３４の上面に形成された方形
状の溝３４Ｄに嵌め込むようしてレーザヘツド筐体３４
に収納される。

【００１９】このときヒートシンク３２の周側面には高
さ方向に溝３２Ａが形成されると共に、レーザヘツド筐
体３４の下段部３４Ｂの周側面には貫通穴３４Ｃにまで
達するピン穴３４Ｅが形成され、かくして半導体レーザ
３１、ヒートシンク３２及びハーネス用基板３３を当該
レーザヘツド筐体３４に装着した後ピン３５をピン穴３
４Ｅに嵌め込むことにより当該ピン３５の先端がヒート
シンク３２の溝３２Ａに嵌まり込み、この結果ヒートシ
ンク３２及び半導体レーザ３１の不要な回転を規制でき
るようになされている。さらにレーザヘツド筐体３４に
おいては、下段部３４Ｂの下面に円盤形状のカバーガラ
ス３６が接着剤等を用いて固着されると共に、上段部３
４Ａの溝３４Ｄの先端にはハーネス用基板３３とほぼ等
しい高さの台部３４Ｆが形成されてコ字状に成形された
基板固定用板ばね３７が配設され、これにより当該基板
固定用板ばね３７がハーネス用基板３３の裏面を押圧す
ることで半導体レーザ３１の先端面がカバーガラス３６
に圧接するようになされている。

【００２０】この場合レーザヘツド筐体３４は、板状に
形成されたレーザヘツド圧着用台座３８の下面側に固着
されると共に、当該レーザヘツド圧着用台座３８はレー
ザヘツド圧着用ばね３９を介して所定の機構に固定され
た板状のばね受け板４０に取り付けられ、かくしてレー
ザヘツド圧着用ばね３９がレーザヘツド圧着用台座３８
を下方に押すことにより、半導体レーザ３１がカバーガ
ラス３６を介して受像紙４及び当該受像紙４上に配置さ
れたインクリボン３をプラテンロール４１に圧着させる
ようになされている。

【００２１】ここで、図４に示すように、半導体レーザ
３１としては30〔ｍＷ〕の出力を有し、かつレーザ光の
出力源となるレーザチツプ３１Ｂがベース３１Ｃの上面
３１ＣＸに対して10〔μｍ〕程度台座３１Ｄよりに取り
付けられ、レーザ光Ｌをベース３１Ｃとの接合面３１Ｃ
Ｙに対して水平方向及び垂直方向にそれぞれ12〔°〕及
び24〔°〕の放射角θ_A 及びθ_B をもつた楕円として放
射するものが用いられ、カバーガラス３６としては150
〔μｍ〕程度の厚さのものが用いられている。

【００２２】このとき図５（Ａ）に示すように、一般的
にレーザチツプＬＤから放射されたレーザ光Ｌがガラス
５０内を通るとき、レーザチツプＬＤからガラス５０ま
での距離をｄ₁ 、ガラス５０の厚みをｄ₂ 、レーザ光の
放射角をθ₁ 、ガラス５０による屈折角をθ₂ 及びガラ
ス５０の屈折率をｎ₁ とすると、ガラス５０を透過した
後のレーザ光Ｌのスポツト径Ｄは次式

【数１】 で与えられると共に、放射角θ₁ 、屈折角θ₂ 及び屈折
率ｎ₁ の間には次式

【数２】 なる関係があることが知られている。

【００２３】従つてカバーガラス３６の半導体レーザ３
１が当接していない側の面（以下これを露光面３６Ａと
呼ぶ）におけるレーザ光Ｌの形状を、ｄ₁ を10〔μｍ〕
とし、かつｄ₂ を150 〔μｍ〕として（１）式及び
（２）式を用いて求めると、図５（Ｂ）に示すように、
当該レーザ光Ｌはカバーガラス３６の露光面３６Ａにお
いて長径Ｄ₁ が46〔μｍ〕で短径Ｄ₂ が23〔μｍ〕の楕
円となつて放射されることが分かる。

【００２４】この場合このスポツト径Ｄ₁ 及びＤ₂ のレ
ーザ光Ｌでインクリボンに露光して昇華転写を行うと
き、当該スポツト径Ｄ₁ 及びＤ₂ と等しい大きさのドツ
トが印字されるのであれば、当該プリンタヘツド装置３
０は半導体レーザ３１の接合面３１ＣＹの垂直方向に次
式

【数３】 及び接合面３１ＣＹの水平方向に次式

【数４】 の解像度をもち、従つてフルカラープリンタに適用して
も実用上十分な性能をもつことが分かる。

【００２５】因にこの場合、レーザ光Ｌの強度ｅは図６
に示すようにガウス分布している。ここでいうスポツト
径とはレーザ光Ｌの強度ｅが最大強度の半分の値Ｈ（２
ｅ／２）より大きい部分の幅（以下これを半値幅と呼
ぶ）のことである。このとき図７（Ａ）に示すように、
レーザ光Ｌの強度は昇華性染料が均一に塗布されたイン
クリボン３と組み合わせて使用したときのインクリボン
３内部の温度分布とほぼ等しく、従つて図７（Ａ）及び
（Ｂ）からも明らかなように、昇華（発色）温度Ｔ_W が
半値幅Ｈよりも高い温度Ｔ1 の昇華性染料が用いられた
インクリボン３ではレーザ光Ｌの露光面３６Ａにおける
スポツト径Ｄ₁ 及びＤ₂ よりも小さいドツトで印字する
ことができ、これに対して昇華温度Ｔ_W が半値幅よりも
低い温度Ｔ2 の昇華性染料が用いられたインクリボン３
ではレーザ光Ｌの露光面３６Ａにおけるスポツト径Ｄ₁
及びＤ₂ よりも大きいドツトで印字することができる。

【００２６】従つて当該レーザヘツド装置３０において
は、使用するレーザ３１によるレーザ光Ｌの放射角θ_A
及びθ_B とカバーガラス３６の厚みとインクリボン３の
構造等との組み合わせを変えることにより、種々の解像
度を得ることができる。実際上実験によれば、上述の条
件で厚さが６〔μｍ〕の透明フイルムベース１上に10
〔μｍ〕の厚さのカーボン層７及び昇華性染料層８を順
次形成した構造（図１５）のインクリボンを用いて１ラ
イン印字を行つた場合、50〜80〔μｍ〕の線幅のライン
を印字することができた。

【００２７】この実施例の場合、当該レーザヘツド装置
３０は図８に示すようなプリンタ６０のプリンタヘツド
として使用されている。すなわちプリンタ６０において
は、図示しないローデイング機構は必要に応じて紙カセ
ツト（図示せず）に収納された受像紙４を円柱形状のプ
ラテン６１及びピンチローラ６２間の所定の位置にロー
デイングするようになされている。このときインクリボ
ン供給ローラ６３に巻き付けられた帯状のインクリボン
３は、その一端をインクリボン巻き取りローラ６４で支
持された所定の状態にセツトされる。

【００２８】さらに、図示しないレーザヘツド圧着オン
オフ機構はレーザヘツド装置３０をインクリボン３及び
受像紙４を介してプラテン６１に所定の圧力で押しつけ
る（以下この動作をレーザヘツド圧着と呼ぶ）と共に、
図示しないレーザヘツド移動機構は当該レーザヘツド装
置３０をプラテン６１の長手方向に移動させるようにな
され、このとき印字データに合わせてレーザ光を放射又
は放射を停止させることにより１ライン分の印字（以下
これを１ライン印字と呼ぶ）を行う（以下これを主走査
と呼ぶ）ようになされている。レーザヘツド圧着オンオ
フ機構は１ライン印字が終了するとレーザヘツド装置３
０によるレーザヘツド圧着を停止させると共に、この後
レーザヘツド移動機構は当該レーザヘツド装置３０を移
動させて印字開始位置である初期位置に戻すようになさ
れている。

【００２９】さらにレーザヘツド圧着オンオフ機構はレ
ーザヘツド装置３０によるレーザヘツド圧着を開始させ
ると共に、このとき図示しないインクリボン巻き取り用
モータ及びプラテンロール駆動用モータは所定の角度分
だけ回転してインクリボン巻き取りロール６４及びプラ
テン６１にそれぞれインクリボン３及び受像紙４を１行
分だけ巻き取らせた後（以下これを副走査と呼ぶ）レー
ザヘツド移動機構が当該レーザヘツド装置３０をプラテ
ン６１の長手方向に移動させて２行目の印字を開始させ
るようになされている。この後当該プリンタ６０におい
ては、上述と同様の動作を繰り返すことにより所定の面
積を印字して１色目の印字を終了させる。さらに当該プ
リンタ６０においては、多色印字の場合にはレーザヘツ
ド圧着オンオフ機構がレーザヘツド装置３０にレーザヘ
ツド圧着を停止させると共に、プラテンロール駆動用モ
ータが逆回転してプラテン６１に受像紙４を巻き戻させ
ることによりレーザヘツド装置３０を１行目上に位置さ
せ、この後上述と同様の動作を繰り返し実行して複数色
の印字を行うようになされている。

【００３０】以上の構成において、レーザヘツド筐体３
４がカバーガラス３６を介して受像紙４に密着されたイ
ンクリボン３上を摺動するとき、半導体レーザ３１は常
にカバーガラス３６の厚みに相当する距離を保ちながら
インクリボン３上を移動する。従つてインクリボン３に
は常に同じスポツト径Ｄ1 及びＤ2 のレーザ光の拡散光
が照射され、この結果受像紙４の受像面４Ａ上には使用
するレーザ３１の放射角θ_A 及びθ_B とカバーガラス３
６の厚みとインクリボン３の構造等とに応じた所定の解
像度で画像等が印字される。

【００３１】この場合半導体レーザ３１の光出力の使用
効率はカバーガラス３６表面での反射による損失のみで
あり、実験によれば当該半導体レーザ３１の発光出力が
30〔ｍＷ〕に対してカバーガラス３６の露光面３６Ａで
は27〔ｍＷ〕程度の出力が得られ、結果的に半導体レー
ザ３１から放射されるレーザ光に対して90〔％〕程度の
使用効率を達成することができることが分かつた。

【００３２】以上の構成によれば、レーザヘツド筐体３
４の下段部３４Ｂの下面にカバーガラス３６を固着する
と共に、当該レーザヘツド筐体３４に半導体レーザ３１
を先端が圧接するように収納し、当該レーザヘツド筐体
３４をカバーガラス３６を介して受像紙４と密着された
インクリボン３上を摺動させると共に、このとき半導体
レーザ３１に印字データに基づき必要に応じてレーザ光
を放射させるようにしたことにより、レンズ等の光学系
１１〜１７及び２０（図１７〜図２０）を使用せずにレ
ーザ光の拡散光で印字することができ、かくして印字時
におけるレーザ光のエネルギー損失を低減し得ると共
に、プリンタ６０を小型化し得るプリンタヘツド装置３
０を実現できる。また当該プリンタヘツド装置３０にお
いては、印字時におけるレーザ光のエネルギー損失を低
減し得ることにより、比較的に小さいパワーのレーザ３
１を用いることができ、かくしてプリンタ６０の安全性
を向上でき、かつ消費電力を低減できる。

【００３３】さらに当該プリンタヘツド装置３０におい
ては、光学系１１〜１７及び２０を用いてレーザ光を集
光及び結光することなしにレーザ光の拡散光を用いて熱
転写させるようにしたことにより、プリンタ６０の部品
点数を大幅に削減し得ると共に光学系１１〜１７及び２
０のピント調整等の作業が不要となり、かくしてプリン
タ６０の使い勝手を向上させ得るプリンタヘツド装置３
０を実現できる。

【００３４】（２）第２実施例 図１との対応部分に同一符号を付して示す図１０は第２
実施例のプリンタヘツド装置７０を示し、カバーガラス
３６の代わりにカバーガラス７１を用いていることを除
いて第１のプリンタヘツド装置３０と同様に形成されて
いる。すなわちプリンタヘツド装置７０においては、図
１１（Ａ）に示すように、カバーガラス７１の露光面７
１Ａ側に半導体レーザ３１のレーザチツプ３１Ｂ（図
４）と対向するように窪み７１Ｂが形成され、これによ
りレーザチツプ３１Ｂから放射されたレーザ光Ｌをカバ
ーガラス７１内を通過後、当該窪み７１Ｂを介して外部
に放射するようになされている。

【００３５】このため窪み７１Ｂにおいては、その大き
さがカバーガラス７１の露光面７１Ａを含む平面上での
レーザ光Ｌのスポツトサイズよりも充分大きく、かつカ
バーガラス７１及びインクリボン３間の接触面積よりも
充分小さい大きさに選定されている。

【００３６】この場合半導体レーザ３１のレーザチツプ
３１Ｂからカバーガラス７１までの距離をｄ₁₀、カバー
ガラス７１の厚みをｄ₁₁、窪み７１Ｂの深さをｄ₁₂、カ
バーガラス７１によるレーザ光Ｌの屈折率をｎ₁₀、半導
体レーザ３１のレーザチツプ３１Ｂから放射されるレー
ザ光Ｌの放射角をθ₁₀、カバーガラス７１によるレーザ
光Ｌの屈折角をθ₁₁とすると、カバーガラス７１の露光
面７１Ａを含む平面上での当該レーザ光Ｌのスポツト径
Ｄは次式

【数５】 で与えられる。またこのとき放射角θ₁₀、屈折角θ₁₁及
び屈折率ｎ₁₀との間には次式

【数６】 なる関係がある。

【００３７】従つて当該プリンタヘツド装置７０のカバ
ーガラス７１の露光面７１Ａを含む平面上におけるレー
ザ光Ｌのスポツトの形状を、ｄ₁₀を10〔μm 〕、ｄ₁₁を
150〔μm 〕、ｄ₁₂を50〔μm 〕として（５）式及び
（６）式を用いて求めると、図１１（Ｂ）に示すような
長径Ｄ₁₀が63〔μm 〕で短径Ｄ₁₁が31〔μm 〕の楕円と
なることが分かる。

【００３８】この場合このスポツト径Ｄ₁₀及びＤ₁₁のレ
ーザ光Ｌをインクリボン３に照射することにより昇華転
写を行うものとすると、当該スポツト径Ｄ₁₀及びＤ₁₁と
等しい大きさのドツトが印字されるのであれば、当該プ
リンタヘツド装置７０は半導体レーザ３１の接合面３１
ＣＹの垂直方向に次式

【数７】 及び接合面３１ＣＹの水平方向に次式

【数８】 の解像度をもち、従つてフルカラープリンタのプリンタ
ヘツド装置としても実用上十分に適用することができ
る。

【００３９】以上の構成において、レーザヘツド筐体３
４がカバーガラス７１を介して受像紙４に密着されたイ
ンクリボン３上を摺動するとき、半導体レーザ３１は第
１実施例の場合と同様に常にカバーガラス７１の厚みに
相当する距離を保ちながらインクリボン３上を移動す
る。従つてインクリボン３には常に同じスポツト径Ｄ₁₀
及びＤ₁₁のレーザ光Ｌの拡散光が照射され、この結果受
像紙４の受像面４Ａ上には使用する半導体レーザ３１の
放射角θ_A 及びθ_B とカバーガラス７１の厚みとインク
リボン３の構造等とに応じた所定の解像度で画像等を印
字することができる。

【００４０】ここで、例えば第１実施例のプリンタヘツ
ド装置３０ではカバーガラス３６が平板状に形成されて
いるために、インクリボン３上でレーザ光Ｌが照射され
光熱変換により高温となる部分とカバーガラス３６の露
光面３６Ａとが常に当接している。このためこの種のプ
リンタヘツド装置３０ではインクリボン３で発生した熱
のうちカバーガラス３６に逃げて昇華転写に有効に使わ
れない熱エネルギーが多く発生するおそれがある。とこ
ろがこのプリンタヘツド装置７０では、カバーガラス７
１の露光面７１Ａ側におけるレーザ光Ｌの光路部分に窪
み７１Ｂを形成したことにより、インクリボン３上でレ
ーザ光Ｌが照射され光熱変換により高温となる部分とカ
バーガラス７１の露光面７１Ａとが当接するのを常に回
避することができる。

【００４１】従つて当該プリンタヘツド装置７０では、
インクリボン３にレーザ光Ｌを照射することによつて発
生した熱がカバーガラス７１に逃げ難く、この結果光熱
変換により得られる転写熱エネルギーの損失を低減する
ことができる。

【００４２】以上の構成によれば、カバーガラス７１の
露光面７１Ａ側におけるレーザ光Ｌの光路部分に窪み７
１Ｂを形成したことにより、転写熱エネルギーの損失を
低減することができ、かくして第１実施例に比べてより
一層消費電力を低減できる。従つて電源を一層小型化す
ることができ、かくしてプリンタ装置全体をより一層小
型化することができるプリンタヘツド装置を実現でき
る。またレーザ光Ｌの有効利用率が向上することによ
り、第１実施例に比べてパワーの小さいレーザ光源を使
用することができるようになり、かくしてより一層安全
性を向上させることができる。

【００４３】（３）第３実施例 図１との対応部分に同一符号を付して示す図１２は第３
実施例のプリンタヘツド装置８０を示し、カバーガラス
３６の代わりにガラスフアイバーを束ねてスライスした
ものを円盤形状にしたもの（以下これをフアイバー束８
１と呼ぶ）を用いていることを除いて第１実施例のプリ
ンタヘツド装置３０と同様に形成されている。

【００４４】この実施例の場合、フアイバー束８１にお
いては、１本のフアイバー径が25〔μm 〕程度のガラス
フアイバーを複数本束ね、これを１〔mm〕程度の厚さに
スライスすることにより形成されている。

【００４５】以上の構成において、当該プリンタヘツド
装置８０では、半導体レーザ３１のレーザチツプ３１Ｂ
から放射されたレーザ光Ｌをフアイバー束８１を形成す
る各ガラスフアイバーを介して外部に放射する。ここ
で、一般的に半導体レーザから放射されるレーザ光はそ
の強度分布がガウス分布しており、従つて例えば第１実
施例のプリンタヘツド装置３０のように当該レーザ光Ｌ
を平板状のカバーガラス３６を介してインクリボン３上
に照射するような場合には当該インクリボン３上のビー
ムスポツトの中心部が加熱され過ぎるためにこの部分と
当接する受像紙４の受像面が融けだすおそれがある。

【００４６】また第１実施例のプリンタヘツド装置３０
では、レーザ光Ｌの強度分布がガウス分布しているため
に転写されたドツトの中心部とその周辺部との濃度差が
大きくなるために、ビームスポツトの中心部と当接する
受像紙４が融けださないようにレーザ光Ｌの強度を設定
すると周辺部の濃度が低くなり過ぎるといつた問題が生
じるおそれがある。ところがこのプリンタヘツド装置８
０では、図１３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、半導体レ
ーザ３１のレーザチツプ３１Ｂから放射されたレーザ光
Ｌがフアイバー束８１を形成する各ガラスフアイバー８
２内を通るときには当該レーザ光Ｌのうち０次モードの
光だけが通過するために、当該レーザ光Ｌは強度分布が
ガウス分布（図１３（Ａ））よりも中心がつぶれたほぼ
半円形状の分布に平均化された（図１３（Ｃ））、かつ
ガラスフアイバー８２の径とほぼ等しい径のビームとし
て各ガラスフアイバー８２から出射する。

【００４７】従つて当該プリンタヘツド装置８０では、
空間的に均一化された一様な強度分布のレーザ光Ｌをフ
アイバー束８１の各ガラスフアイバー８２の径で決まる
常に同じスポツト径のレーザ光としてインクリボン３上
に照射することができるために受像紙４の過加熱による
融けを防止しながら中心部と周辺部とでの濃度差の少な
い均一なドツトを順次印字することができる。従つて当
該プリンタヘツド装置８０では、供給される印字データ
に基づいて半導体レーザ３１からレーザ光Ｌを発射しな
がらフアイバー束８１を介して受像紙４に密着したイン
クリボン３上を摺動することによつて、受像紙４の受像
面上にフアイバー束８１の各ガラスフアイバー８２の径
とインクリボン３の構造等とに応じた所定の解像度で画
像等を順次印字することができる。

【００４８】実際上実験によれば、厚さが６〔μm 〕の
透明なフイルムベース１上に10〔μm 〕の厚さのカーボ
ン層７及び昇華性染料層８を順次形成した構造（図１
５）のインクリボンを用いて１ライン印字を行つた場
合、40〜50〔μm 〕の線幅のラインを印字することがで
きた。この場合当該プリンタヘツド装置８０では、上述
のようにスポツト径がフアイバー束８１を形成する各ガ
ラスフアイバー８２の径でほぼ決定するために、当該ガ
ラスフアイバー８２の径を選定することにより所望の幅
の線を印字することができる。

【００４９】またこのプリンタヘツド装置８０では、半
導体レーザ３１の光出力の使用効率はフアイバー束８１
表面での反射による損失及び各ガラスフアイバー８２中
の損失だけであり、実験によれば当該半導体レーザ３１
の発光出力が30〔mW〕のときにはフアイバー束８１の露
光面８１Ａ（図１２）側からは27〔mW〕程度の出力が得
られ、結果的に半導体レーザ３１から放射されるレーザ
光Ｌに対して90〔％〕程度の使用効率を達成することが
できることが分かつた。

【００５０】以上の構成によれば、平板状のカバーガラ
ス３６の代わりに複数本のガラスフアイバー８２を束ね
てスライスすることにより形成されたフアイバー束８１
を用いるようにしたことにより、半導体レーザ３１から
出射されたレーザ光Ｌの強度分布をガウス分布から空間
的に均一化した一様な分布に変換することができ、かく
してインクリボン３と圧接する受像紙４の過加熱による
融けを防止し得ると共に中心部とその周辺部とでの濃度
差が少ない均一なドツトを印字し得るプリンタヘツド装
置を実現できる。

【００５１】（４）他の実施例 なお上述の第１実施例においては、カバーガラス３６と
して円盤形状に形成された厚さ150 〔μｍ〕のものを用
いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、カバーガラス３６の形状としてはこの他種々の
形状のものを適用できる。

【００５２】また上述の第１〜第３実施例においては、
半導体レーザ３１として30〔ｍＷ〕の出力を有し、接合
平行角θ_A 及び接合垂直角θ_B がそれぞれ12〔°〕及び
24〔°〕であると共に、レーザチツプ３１Ｂがベース３
１Ｃの上面３１ＣＸから10〔μｍ〕程度台座３１Ｄより
に当該ベース３１Ｃに取り付けられたものを使用した場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、半導体レ
ーザ３１としてはこの他種々の形状のものを適用出来
る。

【００５３】さらに上述の第１実施例においては、半導
体レーザ３１のレーザチツプ３１Ｂをインクリボン３か
ら常に所定の距離を保つと共にごみのレーザヘツド筐体
３４内への進入を防止し、かつレーザチツプ３１Ｂを保
護するためにカバーガラス３６をレーザヘツド筐体３４
の下段部３４Ｂの下面に固着するようにした場合につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、ごみのレーザヘツ
ド筐体３４内への進入を防止し、かつレーザチツプ３１
Ｂを保護する手段としてはこの他種々の方法を適用でき
る。

【００５４】さらに上述の第１〜第３実施例において
は、本発明を昇華性の染料を用いて印字を行う昇華記録
に適用する場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、この他溶融転写記録にも適用できる。この場合、昇
華記録方式でフルカラーにする場合にはインクリボン３
としてフイルムベース１上にカーボン層７及び染料層８
を積層した構造のもの（図１５）が使用されるが、溶融
転写記録では例えばワードプロセツサ及びフアツクス等
で用いられる黒インクリボンは自分自身で発熱すること
によりカーボン層７等の光熱変換層からの熱伝導を必要
としないため、昇華記録に対してより高感度な記録が期
待できる。

【００５５】さらに上述の第１実施例においては、なん
らコーテイングをしていない円盤形状のカバーガラス３
６を用いることにより発光出力30〔ｍＷ〕に対して露光
面３６Ａでの出力が27〔ｍＷ〕程度でレーザ光の利用効
率を90〔％〕にした場合について述べたが、本発明はこ
れに限らず、反射防止コーテイングを施したカバーガラ
スを用いるようにしても良く、この他ガラス形状及び材
質等の変更によりさらに使用効率を向上させることがで
きる。

【００５６】さらに上述の第１〜第３実施例において
は、プリンタ６０（図８及び図９）が主走査の後副走査
をするようにした場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、主走査方向及び副走査方向を入れ換えるよう
にしても良い。この場合、プリンタヘツド装置３０がイ
ンクリボン３及び受像紙４をプラテン６１に所定の圧力
で押しつけ、当該プリンタヘツド装置３０を固定したま
まプラテン６１を回転させてインクリボン３及び受像紙
４を送り、プラテン６１の回転方向に１ライン印字を行
う。このときインクリボン巻き取りロール駆動用モータ
でインクリボン巻き取りロール６４を回転させ、インク
リボン３を弛まない程度に巻き取る。さらに１ライン印
字終了後、プラテン６１を逆回転させてインクリボン３
及び受像紙４を初期位置に戻すと共に、インクリボン供
給ロール用モータによつてインクリボン供給ロール６３
を回転させてインクリボン３の弛みをとる。

【００５７】さらにプリンタヘツド移動機構によつてプ
ラテン６１の長手方向に１行分レーザヘツド装置３０を
移動させて２行目を印字すると共に同じ動作を所定の回
数だけ繰り返すことにより所定の面積の印字を行う。多
色印字の場合には、この後インクリボン巻き取りロール
６４を回転させることによりインクリボン３を２色目の
部分の印字開始位置まで巻き取らせて印字を行うように
すれば良い。

【００５８】さらに上述の第１〜第３実施例において
は、プリンタヘツド装置３０をプラテン６１の長手方向
を往復しながら順次印字を行うようにしたプリンタ６０
（図８及び図９）に適用するようにした場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、例えばプリンタ６０に
上述の機構に加えてインクリボン３を切断するインクリ
ボンカツト機構と、当該切断されたインクリボン３をプ
ラテン６１に巻き付けるインクリボン巻き付け機構と、
当該プラテン６１に巻き付けられたインクリボン３をプ
ラテン６１から取り外すインクリボン取り外し機構を設
け、１色印字分の長さ以上の外周長をもつプラテン６１
に受像紙４及び１色分のインクリボン３を巻き付けて固
定し、当該インクリボン３にプリンタヘツド装置３０を
圧着させたままプラテン６１を回転させると共に、この
ときプリンタヘツド装置３０をプラテン６１の長手方向
に移動させて印字するようにした、いわゆるドラムスキ
ヤン型のプリンタに適用するようにしても良い。

【００５９】この場合、１色分の印字が終了した後は受
像紙４をプラテン６１に固定したままインクリボン３だ
けをプラテン６１から取り外し、２色目のインクリボン
３を所定の大きさに切断してプラテン６１にローデイン
グすると共に固定し、２色目の印字を行う。さらにこの
後同様の動作を繰り返すことにより多色印字を実現でき
る。

【００６０】さらに上述の第１〜第３実施例において
は、レーザ光の出力手段として半導体レーザ３１を使用
するようにした場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、レーザ光の出力手段としてはこの他種々のもの
を適用できる。

【００６１】さらに上述の第１〜第３実施例において
は、インクリボンとして図１４に示す構造のインクリボ
ン３を用いた場合について述べたが、本発明はこれに限
らず、要は昇華転写型のインクリボンであるのならば、
図１５に示す構造のインクリボンや図１６に示す構造の
インクリボン等この他種々の構造のインクリボンを適用
できる。

【００６２】さらに上述の第３実施例においては、平板
状のカバーガラス３６に代えて複数のガラスフアイバー
８２を束ねてスライスすることにより形成した平板状の
フアイバー束８１を用いるようにした場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、当該フアイバー束８１に
第２実施例と同様にして窪みを形成するようにしても良
い。

【００６３】さらに上述の第２実施例においては、カバ
ーガラス７１の露光面７１Ａ側でレーザ光Ｌの光路上に
所定の大きさの窪み７１Ｂを１つだけ形成するようにし
た場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該
窪み７１Ｂよりも小さい大きさの窪みを複数個カバーガ
ラス７１の露光面７１Ａ側でレーザ光Ｌの光路上に形成
するようにしても第２実施例の場合とほぼ同様の効果を
得ることができる。

【００６４】さらに上述の第３実施例においては、カバ
ーガラス３６の代わりにガラスフアイバー８２を複数本
束ねてスライスすることにより形成されたフアイバー束
８１を用いるようにした場合について述べたが、本発明
はこれに限らず、要はレーザ光Ｌのパワー分布を空間的
に一様にし得るものをカバーガラス３６の代わりに用い
るのであれば、パワー分布平均化手段としてはこの他種
々のものを適用できる。

【００６５】さらに上述の第３実施例においては、フア
イバー束８１をガラスフアイバー８２を複数本束ねてス
ライスすることによつて形成するようにした場合につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、要はレーザ光Ｌの
光路上にガラスフアイバーを配置すれば良く、従つて例
えば周辺部が平板状のもので形成され、中心部がガラス
フアイバー８２で構成されたものを用いることもでき
る。

【００６６】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、レーザ光
放射手段をレーザ光の照射対象から所定の間隙を維持し
た状態に保持し、このときレーザ光放射手段が印字デー
タに基づいて放射するレーザ光の拡散光で光熱変換して
当該印字データを印字するようにしたことにより、レン
ズ及びミラー等の光学系を必要とせずに印字でき、かく
して印字時におけるレーザ光のエネルギー損失を低減し
得ると共に、プリンタを小型化し得るプリンタヘツド装
置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のプリンタヘツド装置を示す分解斜
視図である。

【図２】図１に示すプリンタヘツド装置の断面構造を示
す断面図である。

【図３】図１に示すプリンタヘツド装置の断面構造を示
す断面図である。

【図４】半導体レーザを示す斜視図である。

【図５】カバーガラスの露光面におけるレーザ光のスポ
ツト径の説明に供する略線図である。

【図６】レーザ光の光強度分布の説明に供する特性曲線
図である。

【図７】インクリボン内の温度と昇華面積との関係の説
明に供する特性曲線図である。

【図８】図１に示すプリンタヘツド装置を用いたプリン
タの一実施例を示す略線的な部分断面図である。

【図９】図８に示すプリンタの外観構成を示す略線的な
斜視図である。

【図１０】第２実施例のプリンタヘツド装置を示す分解
斜視図である。

【図１１】カバーガラスに形成された窪みの様子を示す
略線図である。

【図１２】第３実施例のプリンタヘツド装置を示す分解
斜視図である。

【図１３】各ガラスフアイバーから出射するレーザ光の
強度分布の説明に供する略線図である。

【図１４】昇華転写記録の原理説明に供する略線図であ
る。

【図１５】他のインクリボンの構造を示す略線的な側面
図である。

【図１６】他のインクリボンの構造を示す略線的な側面
図である。

【図１７】従来のプリンタによる走査例を示す略線的な
斜視図である。

【図１８】従来のプリンタによる走査例を示す略線的な
斜視図である。

【図１９】従来のプリンタによる走査例を示す略線的な
斜視図である。

【図２０】従来のプリンタによる走査例を示す略線的な
斜視図である。

【符号の説明】

３……インクリボン、４……受像紙、５……レーザ、３
０、７０、８０……プリンタヘツド装置、３１……半導
体レーザ、３３……ハーネス用基板、３４……レーザヘ
ツド筐体、３６、７１……カバーガラス、３６Ａ、７１
Ａ、８１Ａ……露光面、３８……レーザヘツド圧着用台
座、３９……レーザヘツド圧着用ばね、４０……ばね受
け板、４１、６１……プラテン、６０……プリンタ、７
１Ｂ……窪み、８１……フアイバー束、８２……ガラス
フアイバー。

フロントページの続き (72)発明者 相原 隆 東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー 株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】供給される印字データに基づいてレーザ光
   を照射対象に照射することにより、上記照射対象におい
   て光熱変換させて上記印字データを記録するプリンタの
   プリンタヘツド装置において、 上記レーザ光を放射するレーザ光放射手段と、 上記レーザ光放射手段を上記レーザ光の照射対象から所
   定の間隙を維持した状態に保持するレーザ保持手段とを
   具え、上記レーザ光放射手段から放射された上記レーザ
   光の拡散光を上記照射対象に直接照射することを特徴と
   するプリンタヘツド装置。
2. 【請求項２】上記レーザ保持手段は上記照射対象に対し
   て印字方向に摺動することを特徴とする請求項１に記載
   のプリンタヘツド装置。
3. 【請求項３】供給される印字データに基づいてレーザ光
   を照射対象に照射することにより、上記照射対象におい
   て光熱変換させて上記印字データを記録するプリンタの
   プリンタヘツド装置において、 上記レーザ光を放射するレーザ光放射手段と、 上記レーザ光放射手段及び上記照射対象間に配置され、
   上記レーザ光のパワー分布を平均化するパワー分布平均
   化手段と、 上記レーザ光放射手段から放射された上記レーザ光が上
   記パワー分布平均化手段を介して上記照射対象に入射す
   るように上記レーザ光放射手段及び上記パワー分布平均
   化手段を一体に保持するレーザ保持手段とを具えること
   を特徴とするプリンタヘツド装置。
4. 【請求項４】上記レーザ保持手段は上記照射対象上を印
   字方向に移動することを特徴とする請求項３に記載のプ
   リンタヘツド装置。
5. 【請求項５】供給される印字データに基づいてレーザ光
   を照射対象に照射することにより、上記照射対象におい
   て光熱変換させて上記印字データを記録するプリンタの
   プリンタヘツド装置において、 上記レーザ光を放射するレーザ光放射手段と、 上記レーザ光放射手段及び上記照射対象間に配置され、
   上記レーザ光が透過できる透過率を有すると共に、上記
   レーザ光の光路上で上記照射対象と対向する一面側に所
   定の大きさの窪みが形成された板状の透過部材と、 上記レーザ光放射手段から放射された上記レーザ光が上
   記透過部材を介して上記照射対象に入射するように上記
   レーザ光放射手段及び上記透過部材を一体に保持する保
   持手段とを具え、上記透過部材の上記一面側を上記照射
   対象に当接させて使用することを特徴とするプリンタヘ
   ツド装置。
6. 【請求項６】上記レーザ保持手段は上記照射対象上を印
   字方向に移動することを特徴とする請求項５に記載のプ
   リンタヘツド装置。