JPH07227984A - カラープリンタおよび感熱溶融転写装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精細で高階調な画像を得る。 【構成】 複数色のインクの熱転写が可能な熱転写記録
媒体と、この熱転写記録媒体より画像を転写定着する記
録紙と、熱転写記録媒体を介して記録紙へ画像データを
熱転写するためのサーマルプリントヘッドを有し、その
サーマルプリントヘッド上に形成される発熱素子の形状
が平行四辺形であり、かつ記録する画像のドットサイズ
に応じてサーマルプリントヘッドへ投入される投入エネ
ルギー量を制御する手段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラープリンタおよび
感熱溶融転写装置に関し、とくに高画質な画像が得られ
るサーマルプリントヘッドを有するカラープリンタおよ
び感熱溶融転写装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パーソナルコンピュータ、ワープロなど
のＯＡ機器、ファクシミリなどの情報通信機器、計測用
端末機器などの使用が現在盛んになってきており、これ
ら情報処理装置の端末装置として、電気信号を画像化す
るハードコピー手段は、その重要性が増している。とく
に、情報処理の高度化に伴い、中間調画像、カラー画
像、高精細画像等を効率よく得ることのできるハードコ
ピー手段が求められている。ハードコピー手段のなかで
も電気信号を熱に変換して画像を形成する熱転写方式に
よるカラープリンタおよび感熱溶融転写装置は、比較的
簡易な装置で画質、画像形成速度、価格、保守性のバラ
ンスが得られることから需要が増えている。

【０００３】カラープリンタおよび感熱溶融転写装置の
概略構成図を図８に示す。熱転写記録媒体２はプラテン
ローラ３によりサーマルプリントヘッド４上を普通紙、
ＯＨＰフィルム、特殊紙等の記録紙１と同時に接触して
移動するがサーマルプリントヘッド４上に形成された発
熱素子５よりなる発熱素アレイの発熱により画像が形成
される構成となっている。また発熱素子アレイを形成す
る従来の発熱素子の形状を図９に示す。ここでカラープ
リンターにおいては、熱転写記録媒体２としてイエロ
ー、マジェンダ、シアン、ブラックなどの色を含んだ複
数のインクドナーフィルムなどを用い、感熱溶融転写装
置においては、通常の単色のインクを含んだインクドナ
ーフィルムなどを用いている。また、図示を省略した
が、熱転写記録媒体２や記録紙１の搬送を制御する制御
手段、所望の画像を形成するための画像データ生成手段
等を具備している。

【０００４】従来、このような装置において、イエロ
ー、マジェンダ、シアンの基本の 3色以外の色や白黒の
写真画像のような中間調を表現する方法として複数のド
ットを使用して階調を表現するディザ法が一般的に用い
られている。 4×4 のドット数を用いて 17 階調の濃度
を表現する場合の例を図１２に示す。たとえば、カラー
表現において、各 3色に対して 4×4 のドット数を用い
て階調表現を行えば、色の重ね合わせにより、16×16×
16＝4096色の色をディザ法で表現できる。

【０００５】また、単色のインクを使用する感熱溶融転
写装置においてディザ法以外で高画質な記録を実現する
ために、従来は各発熱素子に投入するエネルギーを記録
されるドットのサイズにしたがって制御している。たと
えば、中間調の記録を行う場合や滑らかな外形を記録す
る場合は、ベタ画像を記録する場合に較べ小さなサイズ
のドットで記録するようにしている。しかし、周辺の画
像内容や装置周辺の環境により記録時の発熱素子の温度
が異なり同一のエネルギーを投入したのでは得られるド
ットのサイズが異なる。そこで従来は、画像に対応する
投入エネルギーに対して複雑な制御を行っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１２
に示すように、複数のドットを使用して階調を表現する
ディザ法においては、サーマルプリントヘッドの解像度
に対して記録画像の解像度が低下し、また処理スピード
も遅くなってしまうという問題がある。たとえば、 4×
4 のドット数を用いて階調を表現すれば、サーマルプリ
ントヘッドの発熱素子の解像度に対して、 1つの点を表
すのに記録画像の解像度は 1/4に、記録スピードも 1/4
に低下してしまい、これは階調を増やせば増やすほど顕
著になる。

【０００７】この問題への対策としてディザ法を使用し
ないで記録するドットサイズの大きさを可変にする方法
が考えられる。しかし、従来のカラープリンタや感熱溶
融転写装置に搭載されているサーマルプリントヘッドの
発熱素子は図９に示すように、長方形の形状をしてい
る。このような長方形の形状をしている発熱素子の場
合、発熱素子アレイ方向の温度分布は図１０に示すよう
になだらかな分布となる。これは、長方形の抵抗体によ
り発熱素子内に流れる電流が均一となるため、熱の拡散
の影響を除けば、発熱素子内の温度分布が一様となるこ
とによる。そこで、このような特性の発熱素子を使用し
て投入エネルギーを変化させて得られる転写ドットの形
状を考えると、図１１に示すように、十分な投入エネル
ギーが与えられない場合、転写されるドットサイズの面
積は低下するものの温度も全般に低下しているため、転
写されるドット形状８は不規則となり転写されるインク
量についてもエネルギーの変化に対して不安定なものと
なる。そのため階調表現が非常に困難となる問題があ
る。

【０００８】また、白黒の写真画像のような中間調を表
現する場合や滑らかな外形を記録する場合は、画像に対
応する投入エネルギーに対して複雑な制御を行わなけれ
ばならず、さらに発熱素子内の温度分布が一様であるた
め、投入エネルギーの増減に対して転写サイズを制御し
にくいという問題がある。

【０００９】矩形の発熱素子形状のドットサイズを制御
することが困難であることを改善する１つの方法とし
て、図１３に示す発熱素子の形状が考えられる。このよ
うな発熱素子が実現できれば投入エネルギーの制御によ
りドットサイズを容易に制御できる。つまり矩形では発
熱素子内で均一に流れていた電流が本形状の発熱素子と
することにより中央部に集中して流れることになる。つ
まり投入エネルギーを変化させることで発熱分布が大き
く変化するため周辺の画像内容や装置の置かれた環境の
変化を受け難くなり、ドットサイズの制御が容易にな
る。ところが、図１３に示す形状を持ったサーマルプリ
ントヘッドを実現することは非常に困難である。つま
り、図１３の形状を実現するには図１４の実線に示す形
状に発熱素子膜および電極膜をパターニングし、その後
点線Ｃ−Ｃ´で挟まれた領域の電極膜を除去するといっ
た方法が考えられるが、Ｃ−Ｃ´の領域が少々ずれるだ
けで電流の集中の仕方が大きく影響を受け、所望のドッ
トサイズ制御が不可能になる。たとえば、300 ドット／
インチの解像度を持つサーマルプリントヘッドの場合に
は± 2μm 程度に位置ずれを抑える必要がある。以上の
ような理由でドットサイズ制御に適したサーマルプリン
トヘッドを搭載したカラープリンタや感熱溶融転写装置
の実現が困難であった。

【００１０】一方、サーマルプリントヘッドにおいて平
行四辺形の形状を有する発熱素子が知られている（特開
平 3-268952 号公報）が、投入エネルギー量とドットサ
イズの明確さおよび発熱素子アレイ方向の温度分布につ
いては知られていない。このため、より高精細で高階調
な画像が要求されるカラープリンタや感熱溶融転写装置
への適用は考慮されていなかった。

【００１１】本発明はこのような問題に対処するために
なされたもので、高精細で高階調な画像を得ることがで
きるカラープリンタおよび感熱溶融転写装置を提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のカラープリンタ
は、複数色のインクの熱転写が可能な熱転写記録媒体
と、この熱転写記録媒体より画像を転写定着する記録紙
と、熱転写記録媒体を介して記録紙へ画像データを熱転
写するためのサーマルプリントヘッドを有し、そのサー
マルプリントヘッド上に形成される発熱素子の形状が平
行四辺形であり、かつ記録する画像のドットサイズに応
じてサーマルプリントヘッドへ投入される投入エネルギ
ー量を制御する手段を有することを特徴とする。

【００１３】また、本発明の感熱溶融転写装置は、単色
のインクの熱転写が可能な熱転写記録媒体と、この熱転
写記録媒体より画像を転写定着する記録紙と、熱転写記
録媒体を介して記録紙へ画像データを熱転写するための
サーマルプリントヘッドを有し、そのサーマルプリント
ヘッド上に形成される発熱素子の形状が平行四辺形であ
り、かつ記録する画像のドットサイズに応じてサーマル
プリントヘッドへ投入される投入エネルギー量を制御す
る手段を有することを特徴とする。

【００１４】さらに、上述のカラープリンタまたは感熱
溶融転写装置において、投入エネルギー量を制御する手
段が供給される時間の長短によって行うことを特徴とす
る。

【００１５】

【作用】サーマルプリントヘッド上に形成される平行四
辺形をした形状の発熱素子について説明する。まず、 1
個の発熱素子について考えると、図２に示すように、平
行四辺形の形状をもつ発熱素子５は発熱素子の両端に形
成された電極リードがずれた位置で向かい合わせとなっ
ているため最もリードが近接した部分を中心に電流７が
発熱素子中を流れることになる。そのため、発熱領域の
集中が生じ発熱素子内の温度分布は急峻なものとなる。

【００１６】つぎに、発熱素子アレイ方向の温度分布に
ついて考えると、図３に示すように、隣接する発熱素子
に影響されないで、それぞれの発熱素子について急峻な
温度分布を得られることがわかった。したがって、投入
エネルギーを変化させることで 1個の発熱素子および発
熱素子アレイ方向の温度分布を大きく変化させることが
できる。

【００１７】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 実施例１ サーマルプリントヘッド、サーマルプリントヘッド保持
機構、プラテンローラおよびソレノイド機構を有する印
字部、記録紙およびインクシートなどの熱転写記録媒体
搬送機構を有する機構部、およびこれらを制御する制御
部を有しているカラープリンタを構成する。ここで制御
部には各種インターフェース、検知回路、制御回路など
と共に、サーマルプリントヘッドへ画像データを出力す
る制御回路を含んでおり、この制御回路にサーマルプリ
ントヘッドへ投入される投入エネルギー量を電圧や電流
を変化させることにより制御する手段を有している。

【００１８】図６にドットサイズを変化させるための制
御系概略図を示す。ＲＧＢデータからＹＭＣデータに変
換を施した画像情報を使用して各色 16 階調の制御を行
う場合を示す。 16 通りのドットサイズを実現するため
に、各色に対して 1ラインの画像データから 16 通りの
階調データを作成する。たとえばＡ４サイズで 300ドッ
ト／インチの画像記録を行う場合は、 1ライン 2560 点
の画点それぞれのドットサイズを 16 通りのドットサイ
ズ情報に分解し、サーマルプリントヘッド内の発熱素子
に電流を供給するドライバーのＯＮ／ＯＦＦを制御す
る。つまり図７に示すような信号処理により大きなドッ
トサイズはドライバーのＯＮ時間を長くし、小さなドッ
トサイズに対してはＯＮ時間を短くするように制御を行
う。

【００１９】図１（ａ）は本実施例のカラープリンタに
使用されているサーマルプリントヘッドの発熱素子部の
平面図である。また、図１（ｂ）は図１（ａ）の形状を
得るためのパターニングを示す図である。電極６および
６´間に設けられた発熱素子５は平行四辺形の形状とな
っている。したがって、図２に示すように発熱素子中を
流れる電流は電極６および６´の間を最も電極が近接し
ている部分に集中して流れることになる。発熱素子上の
温度分布は電流の 2乗に比例するため発熱素子の中央部
の温度が高く周辺に行くにしたがって温度が急激に低下
する分布を有することになる。カラープリンタに搭載す
るサーマルプリントヘッドは、その用途から200 ｄｐ
ｉ、300 ｄｐｉ、400 ｄｐｉあるいはそれ以上の解像度
を必要とする。たとえば200 ｄｐｉの解像度の場合、記
録紙の幅方向のピッチは 127μｍとなる。

【００２０】発熱素子幅を 110μｍ、発熱素子長を 100
μｍとし、対角が角度 60 度の平行四辺形発熱素子部と
した場合、ベタ状態の投入エネルギーに対してほぼ 1/2
の投入エネルギーとすると 1/2の面積のドットが得られ
た。そこで、この 2種類のドットサイズを用いてディザ
法による階調表現を行うことができる。その例を図５に
示す。 1種類のドットサイズを用いて階調表現を行うと
前述のように 4096 色の表現ができたのに対して、図５
において 2種類のドットサイズを用いると32×32×32＝
32768 色もの階調表現が可能となる。このように本実施
例により高精細で高階調な画像を得ることができるカラ
ープリンタが得られる。

【００２１】また、本形状により熱の集中を行わせるこ
とにより図１３に対して、はるかに容易に製造を行うこ
とが可能となる。つまり、図１（ａ）の形状を実現する
には図１（ｂ）に示すような形状に発熱素子膜および電
極膜をパターニングし、その後Ｄ−Ｄ´の領域の電極膜
を除去すればよい。図１４では除去する領域の位置精度
を非常に高くする必要があったのに対して大きく位置が
ずれてもなんら支障がない。矩形と同じ精度で製造する
ことができる。

【００２２】実施例２ 発熱素子幅を 110μｍ、発熱素子長を 100μｍとし、対
角が角度 60 度の平行四辺形発熱素子部を用いて実施例
１と同一のカラープリンタを構成する。本実施例におい
ては、サーマルプリントヘッドに投入するエネルギー量
を細かく制御してドットサイズを 16 通りになるように
設定する。 16 通りに設定することにより階調表現に複
数の発熱素子を使用する必要がなくなる。その結果、カ
ラープリンタにより得られる画像の解像度および記録ス
ピードは低下しない。また、図４に示すように低いエネ
ルギーでも発熱素子内での温度分布が急峻なため、くっ
きりとしたドット形状８を記録することができる。すな
わち、転写されるインク量が十分となるため長方形の発
熱素子に比較してドットサイズを制御することがはるか
に容易となる。

【００２３】実施例３ サーマルプリントヘッド、サーマルプリントヘッド保持
機構、プラテンローラおよびソレノイド機構を有する印
字部、記録紙およびインクシートなどの熱転写記録媒体
搬送機構を有する機構部、およびこれらを制御する制御
部を有している感熱溶融転写装置を構成する。ここで制
御部には各種インターフェース、検知回路、制御回路な
どと共に、サーマルプリントヘッドへ画像データを出力
する制御回路を含んでおり、この制御回路にサーマルプ
リントヘッドへ投入される投入エネルギー量を電圧や電
流を変化させることにより制御する手段を有している。

【００２４】発熱素子幅を 110μｍ、発熱素子長を 100
μｍとし、対角が角度 60 度の平行四辺形発熱素子部を
用いたサーマルプリントヘッドにより感熱溶融転写装置
を構成する。このような構成することにより、投入エネ
ルギーを変化させることで同一の温度領域を大きく変化
させることができる。また、低いエネルギー領域でも中
央部は十分高い温度が得られるため、転写濃度が高く
（単位面積当たりのインク転写量が多い）、くっきりと
したドットが記録できる。たとえば、通常のエネルギー
ではギザギザとなる外形に補完的に 1/2のドットを記録
することで滑らかな外形が得られることになる。さら
に、より細かくエネルギーを制御することで写真画像の
ような中間調を有する画像の記録もできる。

【００２５】

【発明の効果】本発明のカラープリンタは、サーマルプ
リントヘッド上に形成される発熱素子の形状が平行四辺
形であり、かつ記録する画像のドットサイズに応じてサ
ーマルプリントヘッドへ投入される投入エネルギー量を
制御する手段を有するので、低いエネルギーにおいても
記録されるドットがより鮮明なものとなり、高精細で高
階調のカラー画像が得られる。また、ディザ法を用いる
ことにより、より高階調のカラー画像が得られる。

【００２６】本発明の感熱溶融転写装置は、サーマルプ
リントヘッド上に形成される発熱素子の形状が平行四辺
形であり、かつ記録する画像のドットサイズに応じてサ
ーマルプリントヘッドへ投入される投入エネルギー量を
制御する手段を有するので、低いエネルギーにおいても
記録されるドットがより鮮明なものとなり、高精細で高
画質の画像が得られる。また、得られるドットの形状も
ドットの鮮明な楕円形のため、中間調記録や滑らかな外
形の記録ができる。

【００２７】さらに、本発明のカラープリンタや感熱溶
融転写装置は、発熱素子の形状が平行四辺形であるの
で、矩形と同じ精度で製造することができ、生産性を低
下させることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明に係わるサーマルプリント
ヘッドの発熱素子部の平面図であり、図１（ｂ）はその
パターニングを示す図である。

【図２】本発明に係わる発熱素子中を流れる電流状態を
示す図である。

【図３】本発明に係わる発熱素子アレイ方向の温度分布
を示す図である。

【図４】本発明によって得られるドット形状を示す図で
ある。

【図５】2種類のドットサイズを用いたディザ法による
階調表現例を示す図である。

【図６】ドットサイズを変化させるための制御系の概略
を示す図である。

【図７】信号処理を説明するための図である。

【図８】カラープリンタおよび感熱溶融転写装置の概略
構成を示す図である。

【図９】従来の発熱素子の形状を示す図である。

【図１０】従来の発熱素子のアレイ方向の温度分布を示
す図である。

【図１１】従来の発熱素子により得られるドット形状を
示す図である。

【図１２】ディザ法による階調表現をする場合の例を示
す図である。

【図１３】発熱素子の１形状を示す図である。

【図１４】図１３に示す発熱素子の形状のパターニング
を示す図である。

【符号の説明】

１………記録紙、２………熱転写記録媒体、３………プ
ラテンローラ、４………サーマルプリントヘッド、５…
……発熱素子、６、６´………電極、７………電流、８
………ドット形状。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｊ 3/20 １１５ Ｄ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数色のインクの熱転写が可能な熱転写
   記録媒体と、この熱転写記録媒体より画像を転写定着す
   る記録紙と、前記熱転写記録媒体を介して前記記録紙へ
   画像データを熱転写するためのサーマルプリントヘッド
   を有するカラープリンタにおいて、 前記サーマルプリントヘッドは、そのサーマルプリント
   ヘッド上に形成される発熱素子の形状が平行四辺形であ
   り、かつ記録する画像のドットサイズに応じて前記サー
   マルプリントヘッドへ投入される投入エネルギー量を制
   御する手段を有することを特徴とするカラープリンタ。
2. 【請求項２】 単色のインクの熱転写が可能な熱転写記
   録媒体と、この熱転写記録媒体より画像を転写定着する
   記録紙と、前記熱転写記録媒体を介して前記記録紙へ画
   像データを熱転写するためのサーマルプリントヘッドを
   有する感熱溶融転写装置において、 前記サーマルプリントヘッドは、そのサーマルプリント
   ヘッド上に形成される発熱素子の形状が平行四辺形であ
   り、かつ記録する画像のドットサイズに応じて前記サー
   マルプリントヘッドへ投入される投入エネルギー量を制
   御する手段を有することを特徴とする感熱溶融転写装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のカラープリンタまたは請
   求項２記載の感熱溶融転写装置において、前記投入エネ
   ルギー量を制御する手段は、投入エネルギー量を供給す
   る時間の長短によって行うことを特徴とするカラープリ
   ンタまたは感熱溶融転写装置。