JPH0776118A

JPH0776118A - サーマルプリンタ

Info

Publication number: JPH0776118A
Application number: JP22412293A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Takeuchi; 栄一竹内
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1993-09-09
Filing date: 1993-09-09
Publication date: 1995-03-20

Abstract

(57)【要約】【目的】安定した電圧供給により安定した階調を実現す
るヘッド先端構造を備えたサーマルプリンタを提供す
る。【構成】印字ヘッド６には画像の主走査１ライン分の最
大データ数に対応する数の発熱体７を主走査方向の印字
ピッチＤＯＰ_Mと同一間隔で配列する。発熱体７の横寸
法Ｄ₁を主走査方向の印字ピッチＤＯＰ_Mより小さく、
縦寸法Ｄ₂を副走査方向の印字ピッチＤＯＰ_Sより小さ
く形成する。発熱体７の副走査方向の両端にコモン電極
８及びセグメント電極９をそれぞれ接続する。コモン電
極８を１本のコモン配線８ａに接続し、コモン配線８ａ
から発熱体７と同数のコモン配線８ｂを分岐させ、セグ
メント電極９と同方向に引き出してコモン電源に接続す
る。これにより、配線と発熱体とが１対１に対応するた
め各配線の負荷は常に一定し、この結果、印加エネルギ
ー（印加電圧パルス）を同時に供給する発熱体７の数が
変動しても安定した電圧を供給できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】発熱ヘッドの熱制御に基づいてイ
ンク転写により印字を行うサーマルプリンタに係わり、
特に電圧変動が少なく高画質に印字を行うヘッド先端構
造を備えたサーマルプリンタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、サーマルプリンタは、図１２
(a) に示すように、印字ヘッド（基板）１の先端に備え
た多数の発熱体２を選択的に発熱させて感熱紙を発色さ
せ又は普通紙にインクリボンのインクを転写（溶融転写
又は昇華転写）して画像の印字を行っている。画像濃度
の階調は、各発熱体によって転写されたインクの印字ド
ット毎の広がりで表現される。

【０００３】これら発熱体２の主走査方向（印字動作の
横方向）の印字ピッチは、配列間隔によって決る。ま
た、副走査方向（印字動作の縦方向）の印字ピッチは、
用紙送り量（用紙送り距離）と印字タイミングによって
決り、通常、主走査方向の印字ピッチと大差はない。

【０００４】発熱体２の配列数は、画像の主走査１ライ
ン分の最大データ数に対応しており、これらの各発熱体
２の主走査方向のサイズ（幅寸法）ｍは、殆ど主走査方
向の印字ピッチと同じである。また、その副走査方向の
サイズ（縦寸法）ｎは、副走査方向の印字ピッチと同じ
か又は大きい。

【０００５】通常、サーマルプリンタによる印字ピッチ
は１ｍｍ（ミリメートル）当たり８ドット程度のものが
多い。印字ピッチを主・副走査方向共に８ドット／１ｍ
ｍとすれば、発熱体２の縦横の寸法は、それぞれおよそ
１２５μｍ（ミクロン）である。

【０００６】同図に示すように、発熱体２の副走査方向
の両端には、発熱体２の横寸法と同幅のコモン電極３及
びセグメント電極４がそれぞれ接続している。発熱体２
は、両電極により選択的に印加エネルギー（通常は印加
電圧パルス）を供給されて発熱し、この発熱に基づく熱
エネルギーを感熱紙又はインクリボンに伝達する。セグ
メント電極４は、それぞれに対応する発熱体２に、その
発熱体２に対応する印字信号に応じた電圧を供給し、他
方、コモン電極３は、コモン配線４ａを介して通電され
る共通電圧を各発熱体２に一括供給する。

【０００７】図１３は、このような構成の印字ヘッドを
用いて印字を行う状態を模式的に示す断面図である。同
図に示すように、印字ヘッド１の先端部には、図１２に
示したコモン電極３及びセグメント電極４に接続する発
熱体２が配設されている。この発熱体２上を用紙Ｐとイ
ンクリボンｒが互いに当接した状態で通過した後分離さ
れ、用紙Ｐは同図の矢印Ａで示す上方向に搬送され、イ
ンクリボンｒは同図の矢印Ｂで示す下方向に排出され
る。発熱体２上を通過するとき、発熱体２からインクリ
ボンｒのベースフィルムｒ₂を介して伝達される熱量に
応じてベースフィルムｒ₂上のインクｒ₁が用紙Ｐ面に
転写される。この転写されるインクｒ₁の広がりの程度
により画像の濃度が変化して見える。したがって、濃度
に応じて発熱体２に供給する印加エネルギーを制御すれ
ば濃度階調（印字ドットの階調）のある印字ができると
いえる。

【０００８】この発熱体２から伝達される熱エネルギー
に基づいて、インクリボンｒから用紙Ｐに転写されるイ
ンクｒ₁の転移状態は、図１４に示すように、大別して
２通りある。同図に示すように、インクリボンｒ上のイ
ンクｒ₁は一定の厚さの層をなしている。インクリボン
ｒに供給される熱エネルギーが小さいと、インクｒ₁は
層の途中から剥離した状態（以下、インク状剥離とい
う）ｒ₃となって用紙Ｐ面に転移する。そして熱エネル
ギーがある大きさ以上であれば最下層（ベースフィルム
ｒ₂面）から剥離した状態（以下、面状剥離という）ｒ
₄となって用紙Ｐ面に転移する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、濃度
階調は、インクそのものの濃度で表現するのではなく印
字ピッチ毎のインクの広がり、即ち印字ドットの大きさ
変化で表現する。したがって印字されるインクそのもの
に濃淡があってはならず、完全な剥離をしなければなら
ない。このことから、面状剥離したインクｒ₄は完全な
剥離であるため理想的な剥離状態であるといえる。一
方、インク状剥離したインクｒ₃は完全な剥離ではない
から、濃度階調を忠実に表現できるとはいえない。

【００１０】ところで、前述したように、図１２に示し
たコモン電極３は、コモン配線４ａを介して通電される
共通電圧を各発熱体２に一括供給する。したがって、例
えば横１本線を描く場合のように主走査１ラインの複数
個の発熱体２に同時に通電が行われるときには、コモン
配線４ａに大電流が流れる。一般に、印字ヘッド基板上
の配線インピーダンスは高いから、このように一度に大
電流が流れると電圧低下が生じ、この電圧低下を起因と
して発熱体２からインクリボンｒに伝達される熱エネル
ギーが低下し、印字濃度が所定の濃度より低下する。こ
のことばかりでなく、上記の電圧低下は通電される発熱
体２の数によって変動するため階調に対応する濃度にば
らつきを生じ、このため印字品質を著しく低下させる。

【００１１】このような電圧低下を極力避けるために、
即ち大電流を容易に供給できるようにするために、従来
は図１２(a),(b) に示すようにコモン配線４ａの幅Ｃ″
を太く形成していた。このため、印字ヘッド先端部分か
ら発熱体２までの距離Ｃが大きくなり、印字ヘッド側端
部から発熱体までの距離Ｃ′も大きくなる。このため、
上記の距離Ｃが大きくなった分、熱により溶融したイン
クｒ₁がインクリボンｒから剥離するまでの時間経過が
長くなり（図１３参照）、時間が長くなった分インク剥
離の状態が不安定になって印字品質が低下するという問
題が発生した。また、距離Ｃ′が大きくなった分、イン
クリボンｒと発熱体２の関係が不安定になり、印字品質
の低下を招くという問題もあった。

【００１２】また、大電流をさらに容易に供給できるよ
うに、図１２(b) に示すように、印字ヘッド先端部分の
コモン配線４ａに銀ペースト５を塗布して導電性を向上
させ、これによって電圧低下の程度を小さく抑える構成
が知られている。しかしながら、このような印字ヘッド
は、銀ペーストという高価な使用部材と、その塗布工程
の増加により製品価格を上昇させるという問題を有して
いた。また、そればかりでなく、銀ペースト５の塗布部
分が形状的に盛り上がるため、インクリボンｒへの発熱
体２の当接姿勢に問題が生じ設計が極めて難しくなると
いう欠点を有していた。

【００１３】上述した溶融型熱転写方式では、例えば最
小濃度から最大濃度までのドット階調を９段階に分けて
抽出すると、これに対応するインクの剥離状態は、低濃
度階調から中間濃度階調に対応して、図１５(a) に示す
ように、インク状剥離の状態ｒ_3-10〜ｒ_3-30及び面状剥
離の状態ｒ_4-10の４段階の状態が混在することが観察さ
れる。そして、中間濃度階調から高濃度階調にかけて
は、図１５(b) に示すように、面状剥離の状態ｒ_4-10〜
ｒ_4-50の５つの状態が観察される。

【００１４】このような熱の広がり（熱分布）に基づく
インク剥離において、発熱体２に供給される印加エネル
ギーと濃度（ドット階調）との関係を示す濃度特性曲線
は、図１６に示すような曲線になる。この濃度特性曲線
において、上述したように、インク剥離を生じさせる熱
エネルーの発生は印字ピッチとほぼ同じ大きさの発熱体
２全体に供給される印加エネルギーによるため、濃度発
生となるインク剥離開始（図１５(a) のｒ_3-10参照）を
起こすための最低印加エネルギーＪ(th)は大きくなる。
他方、発熱体２周囲に殆ど間隙が無いため、この間隙に
配設される蓄熱材への熱拡散が小さく、このため熱エネ
ルーは発熱体２内部に早期に充満する。したがって、最
大濃度Ｄ(m) となる最大剥離（図１５(b) のｒ_4-50参
照）を起こすための上限印加エネルギーＪ(m) は比較的
小さくなる。これにより、最低印加エネルギーＪ(th)か
ら上限印加エネルギーＪ(m) まで印加エネルギーが変化
する幅は小さく、印加エネルギーＪ(n) に対する濃度Ｄ
(n) の特性曲線αは傾斜角が比較的大きく、曲線が全体
として縦長に立った形で表される。

【００１５】このように最低印加エネルギーＪ(th)から
上限印加エネルギーＪ(m) まで印加エネルギーが変化す
る幅が小さいため、ドット階調を得るためには微小な印
加エネルギー制御が必要である。また、濃度特性曲線α
が立っているため、ヘッド抵抗値バラツキ、印加エネル
ギーバラツキ（電圧、パルス幅バラツキ）、環境変化に
よるバラツキ等による曲線変動α₁，α₂により濃度バ
ラツキΔＤ(n) が大きくなる。したがって階調濃度が不
安定になり、これらの補正制御が極めて困難になる。こ
れらのことから、ドット階調は一般に不安定である。

【００１６】一般に、人間の目による濃度変化の感じ方
は、高濃度における変化よりも低濃度の変化の方が感じ
やすい。したがって、美しい画像を表現するには低濃度
の方を滑らかに表現（低濃度領域での濃度変化を細かく
表現）した方が高印字品質の画像が得られる。

【００１７】しかし、上述したように、最低印加エネル
ギーＪ(th)が大きく、この最低印加エネルギーＪ(th)で
既に熱広がりが起きてしまい低濃度印字（小さい範囲の
インク剥離）が得にくい。即ち低濃度域での滑らかな階
調が得にくい。また滑らかな階調を得るためには理論的
には極めて微小な印加エネルギー制御を行えばよいが、
上述したようにドット階調が不安定であるため、現実的
には低濃度階調の制御は不可能に近い。

【００１８】また、図１５(a) に示したように、インク
の剥離が中間濃度の濃い領域においてインク状剥離から
面状剥離に切り変わってインク自体の濃度が不安定状態
から完全剥離状態に切り換わる。このように濃度により
印字の調子が変化するため全体として印字品質が低下す
る。

【００１９】また、インク状剥離では、用紙Ｐに転移し
た付着インク表面が凹凸状態である。一方、面状剥離で
は、ベースフィルムｒ₂面から剥離するため付着インク
表面は平らである。この付着インクの２通りの表面状態
により印字面の印字状態が異なって見える。この差異
は、図１５(a),(b) のように低濃度領域と高濃度領域間
に顕著に現れ、また中間濃度領域では異なる両方の状態
が混在して発生し、印字品質を非常に低下させる。

【００２０】本発明は、上記従来の実情に鑑み、発熱ヘ
ッドに安定した電圧を供給でき、且つ低濃度の領域から
滑らかなドット階調による高品質の画像を出力でき、こ
のように機能が高度でありながら価格が低廉なサーマル
プリンタを提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】以下に、本発明に係わる
サーマルプリンタの構成を述べる。本発明は、主走査方
向に配列された複数の発熱体を有するサーマルヘッドを
用い、上記発熱体への通電時間を可変してインクリボン
上のインクの溶融面積を可変し該溶融されたインクを用
紙に転写して階調性画像を形成するサーマルプリンタに
適用される。

【００２２】本発明のサーマルプリンタの上記サーマル
ヘッドは、発熱体の主走査方向のサイズをＤ₁、発熱体
の主走査方向の配列ピッチをＤＯＰ_M、及び係数Ｎを値
１より小さい数とするとき、Ｄ₁＜ＤＯＰ_M×Ｎの関係
を有し、且つ発熱体の副走査方向のサイズをＤ₂、及び
発熱体の副走査方向の用紙送り量と印字タイミングで決
定される印字ピッチをＤＯＰ_Sとするとき、Ｄ₂＜ＤＯ
Ｐ_S×Ｎの関係を有し、上記複数の発熱体の個々に印字
信号に応じた電源を供給する信号電極を、複数の発熱体
の副走査方向の一方の側に引き出し、複数の発熱体に一
括して電源を供給する共通電極を、上記一方の側と反対
の他方側に引き出し、該他方側に引き出された共通電極
から各信号電極の間を通り上記一方の側へ更に共通電極
を引き出すように構成する。

【００２３】上記係数Ｎは、例えば請求項２記載のよう
に、値０．５より小さい数である。また、上記インクリ
ボンを構成するベースフィルムの厚さは、例えば請求項
３記載のように、５μｍ以下である。

【００２４】

【作用】この本発明は、サーマルヘッドの発熱体の主走
査方向のサイズＤ₁及び副走査方向のサイズＤ₂が、発
熱体の主走査方向の配列ピッチＤＯＰ_M及び副走査方向
の印字ピッチＤＯＰ_Sより例えば０．５以下と小さな形
状になり、これにより、低濃度に対応する印加エネルギ
ーの段階からインクの完全剥離が出現して低濃度の領域
から滑らかなドット階調による高品質の画像を出力でき
るようになる。

【００２５】また、複数の発熱体に一括して電源を供給
する共通電極の配線が発熱体個々に電源を供給する信号
電極の反対側及び同一方向の双方へ引き出され、これに
より、発熱ヘッドに大電流を安定した電圧で供給でき、
したがって安定した濃度階調が得られるようになる。

【００２６】また、インクリボンのベースフィルムの厚
さが例えば５μｍ以下と薄くなり、これにより、上記の
機能が一層強化される。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳述する。図１は、一実施例の印字ヘッドの構成
を示す部分平面図である。同図に示すように、印字ヘッ
ド６には、発熱体７が、主走査方向に同一間隔で配列さ
れ、この間隔が主走査方向の印字ピッチＤＯＰ_M（図１
２では印字ピッチｍとして説明）となる。これら配列さ
れている発熱体７の総数は、画像の主走査１ライン分の
最大データ数と同一である。

【００２８】同図に示すように、発熱体７の横寸法Ｄ₁
は主走査方向の印字ピッチＤＯＰ_Mより小さくなるよう
形成されており、これらには、係数Ｎ＜１とすれば、Ｄ
₁＜ＤＩＰ_M×Ｎの関係が与えられる。本例ではＮ＝
０．５としてあり、したがって、発熱体７の横寸法Ｄ₁
は主走査方向の印字ピッチＤＯＰ_Mの１／２の大きさで
ある。また、同様に発熱体７の縦寸法Ｄ2 も、副走査方
向の印字ピッチＤＯＰ_Sより小さく、これらにも、Ｄ₂
＜ＤＩＰ_S×Ｎの関係が与えられる。

【００２９】上記発熱体６は、副走査方向の両端が、発
熱体７の横幅Ｄ₁と同幅のコモン電極８及びセグメント
電極９にそれぞれ接続しおり、両電極により選択的に印
加エネルギー（本実施例では後述する印加電圧パルス）
を供給されて発熱し、この発熱による熱エネルギーを後
述のインクリボンｒに伝達する。

【００３０】上記のコモン電極８は、印字ヘッド６先端
部に配設された印字ピッチＤＯＰ_Sと同程度の太さの１
本のコモン配線８ａに接続しており、そのコモン配線８
ａから分岐した多数のコモン配線８ｂが、上記セグメン
ト電極９とセグメント電極９との間をセグメント電極９
と同方向に引き出されて、その端部が図外のコモン電源
に接続している。これによって、１個の発熱体７に隣接
する１個のコモン配線８ｂが、セグメント電極９と同様
に該発熱体７に１対１に対応して、共通電圧を供給でき
る。このように発熱体７に対しコモン電極８及びコモン
配線８ｂが１対１に対応しているので、１個の発熱体７
へのコモン配線８ｂ、８ａ、及びセグメント電極９によ
る通電時における配線負荷は常に一定になる。したがっ
て、コモン電源から全ての発熱体７に印加エネルギーを
同時に供給する場合でも、配線負荷は１個の発熱体７に
印加エネルギーを供給する場合と同様である。

【００３１】これによって、全体として大電流が流れる
ときでも電圧降下を生じることがない。したがって、常
に安定した電圧を供給できる。即ち、濃度階調に正しく
対応した印加エネルギーを供給でき、階調制御が容易で
ある。

【００３２】このように、電圧降下を生じることがない
ので、図１２(b) に示した銀ペースト５などを塗布する
必要がない。また、同様の理由により、コモン配線８ａ
を図１２(a),(b) に示したコモン配線４ａのように印字
ピッチの３倍にもなるほど太くする必要がなく、図１に
示すように、印字ピッチＤＯＰ_Sと同程度の太さに抑え
ることができる。この結果、印字ヘッド６の先端から発
熱体７までの距離Ｅが、図１２(a),(b) に示した従来の
印字ヘッド１の有する距離Ｃに比較して短くなる。ま
た、印字ヘッド６側端部から発熱体７までの距離Ｆも従
来の印字ヘッド１の有する距離Ｃ′に比較して同様に短
くなる。

【００３３】図２(a),(b) は、上記構成の印字ヘッド６
を用いて印字を行う状態を模式的に示す断面図である。
同図に示す印字ヘッド６の先端部には、図１に示したコ
モン電極８及びセグメント電極９に接続する発熱体７が
配設されている。この場合も、発熱体７上を用紙Ｐとイ
ンクリボンｒが互いに当接した状態で通過した後分離さ
れ、用紙Ｐが同図の矢印Ｇで示す上方向に搬送され、イ
ンクリボンｒが図の下方に排出されることは従来と変り
はない。しかし、本実施例の印字ヘッド６は、同図に示
すように、印字ヘッド６の先端部から発熱体７までの距
離が極めて短いから、インクｒ₁が溶融した後用紙Ｐと
インクリボンｒとが分離されるまでの時間が短く、した
がって、溶融したインクｒ₁の転移が滑らかに行われ
て、むらのないインクｒ₁の広がりが得られ、高画質の
印字ができる。

【００３４】また特に、本実施例では、同図(b) に示す
ように、印字ヘッド６を一定の傾きθを有するように配
設することができる。このように配設しても、印字ヘッ
ド６の先端部から発熱体７までの距離が極めて短いた
め、発熱体７がインクリボンｒから離れることがない。
カラー印字では、Ｙ（イエロー：黄色），Ｍ（マゼン
タ：赤），及びＣ（シアン：青）の３色の転写を連続し
て行うが、このとき用紙Ｐを最初の印字位置まで引き戻
す際、発熱体７をインクリボンｒとの当接状態から一時
的に離脱させるため印字ヘッド６を下方に微移動させ
る。次の印字に際してインクリボンｒに発熱体７を再び
当接させるべく印字ヘッド６を上方に微移動させたと
き、機械的な誤差に基づいて印字ヘッド６に傾きθと反
対方向への傾きが発生しても、この傾きを配設の傾きθ
が吸収する。もし、同図(a) のように配設の傾きθがな
いと、上記のような機械的な誤差に基づく傾きが発生し
たとき、発熱体７がインクリボンｒに正しく当接しない
虞が生じる。図１３に示した従来の印字ヘッド１のよう
に印字ヘッド１の先端部から発熱体２までの距離が長い
場合には、上述の機械的な誤差に基づく傾きによって発
熱体１のインクリボンｒからの離脱が確実に発生し、正
しい印字が得られない。

【００３５】次に、図３(a) 〜(h) に、上述した本実施
例の構成の印字ヘッド６において発熱体７に供給される
印加エネルギーに対応する熱分布の状態を模式的に示
す。同図は、濃度０から最大濃度までの印字ドット階調
（印字ドットのインクｒ₁の広がり変化）に合せて発熱
体７に供給される印加エネルギーに対応する熱分布の状
態を、８段階に分けて抽出したものである。

【００３６】同図(a) は、濃度０印字に対応する印加エ
ネルギー零の状態を示し、同図(b),(c) は、発熱体７の
幅寸法Ｄ₁が主走査方向の印字ピッチＤＯＰ_Mより小さ
いため、低濃度の印字ドット階調の段階で発熱体７内部
で生ずる熱分布１３のむらの広がりが印字ピッチＤＯＰ
_Mに対して小さいことを示している。また、同図(d),
(e) は、同様に発熱体７の幅寸法Ｄ₁が従来より小さい
ため低濃度の印字ドット階調の早い段階で熱分布１３が
発熱体７の上方に伝播することを示している。そして、
同図(f) 〜(h) は、高濃度の印字ドット階調の段階で
は、熱分布１３が、発熱体７に接して基板１２上に配設
されている蓄熱材１４を介して伝播することを示してい
る。

【００３７】図４は、このような熱エネルギー伝播の変
化に対応して剥離するインクの剥離状態を示したもので
ある。同図に示すように、低濃度の段階でインクリボン
ｒから用紙Ｐに転写されるインクｒ₁に生じるインク状
剥離の状態ｒ_3-5〜ｒ_3-15は、発熱体７の小さな幅寸法
Ｄ₁に対応して狭い範囲においてのみ発生し、この範囲
より大きくは発生しない。上述したように、上方への熱
分布は早い時期に行なわれ、したがって低濃度の段階で
早期に面状剥離の状態ｒ_4-5に切り換わる。そして以
後、印加エネルギーの上昇に伴い面状剥離の状態が最大
濃度まで順次拡大する（同図の面状剥離状態ｒ_4-40〜ｒ
_4-50参照）。

【００３８】図５は、このような発熱体７に供給される
印加エネルギーと濃度（ドット階調）との関係を示す濃
度特性曲線である。上述したように、発熱体７の主、副
走査方向の寸法はそれぞれ主、副走査方向の印字ピッチ
より小さい。即ち熱伝導の体積が従来より小さい。この
結果、印加エネルギー変化の早い段階でインク剥離を開
始させる有効な熱エネルギーが発生する。したがって、
これに要する最低印加エネルギーＪ(th)は、同図に示す
ように従来よりも小さい（図１６参照）。他方、最大剥
離を起こすための熱エネルギーは、発熱体７周囲の比熱
の比較的大きな蓄熱材１４を介して伝播する。発熱体７
が従来より小さくなった分、周囲の蓄熱材１４の領域は
増大している。このため最大剥離のために要する上限印
加エネルギーＪ(m) は、従来よりも大きくなる。したが
って、濃度発生から最大濃度Ｄ(m) までに、最低印加エ
ネルギーＪ(th)から上限印加エネルギーＪ(m) まで印加
エネルギーが変化する幅が大きくなる。つまり、印加エ
ネルギーＪ(n) に対する濃度Ｄ(n) の特性曲線αは傾斜
角が小さく、曲線は全体として横長に寝た形で表され
る。

【００３９】このように最低印加エネルギーＪ(th)から
上限印加エネルギーＪ(m) まで印加エネルギーが変化す
る幅が大きいため、ドット階調を得るための印加エネル
ギーの各階調毎に対応する変化量を大きくとることがで
きる。したがって、階調制御が容易である。また、濃度
特性曲線αが横長に寝ているため、ヘッド抵抗値バラツ
キ、印加エネルギーバラツキ（電圧、パルス幅バラツ
キ）、環境変化によるバラツキ等による曲線変動α₁，
α₂による濃度バラツキΔＤ(n) が小さい。したがって
階調濃度が安定し、補正制御も容易である。これらのこ
とから、ドット階調は極めて良好である。

【００４０】また、最低印加エネルギーＪ(th)近傍での
発熱体７の熱分布のむら（バラツキ）は、図３(b) に示
したように発熱体７の幅の範囲である。このため、発熱
体７の面積が印字ドット最大面積より小さいことと、上
記むらの発生が極めて低濃度の段階（超低濃度領域）で
しか発現しないことから、視覚的には感知できない程度
のものであり、画像の品質に影響することは全くないと
いえる。

【００４１】そして、インクの剥離が、低濃度の段階で
早くもインク状剥離の状態から面状剥離の状態に切り変
わるため、低濃度の領域を滑らかに即ち低濃度領域での
濃度変化を忠実に細かく表現できばかりでなく、どの濃
度階調においても常時均一な印字の調子が得られる。し
たがって、高印字品質の美しい画像が得られる。

【００４２】続いて、図６は、上述した印字ヘッド６を
備えたサーマルプリンタの構成ブロック図である。同図
において、画像データ出力部Ｋ₁は、画像データを一時
的に収納している回路であり、階調データを伴った例え
ば８ビット幅の画像データＳ _Dを階調データ制御部Ｋ₂
に出力する。階調データ制御部Ｋ₂は、予めプログラミ
ングされた階調アーキテクチャ例えば図５に示したよう
な濃度曲線テーブルに基づいて、画像データ出力部Ｋ₁
から入力される画像データＳ_Dに含まれる階調データに
所定の補正を行って、この補正後の画像信号を、シリア
ル印字データＳ ₄としてシリアル／パラレル変換部Ｋ₄
に出力する。制御パルス発生部Ｋ₃は、装置全体を制御
する回路であり、転送クロックＳ₀を画像データ出力部
Ｋ₁へ、データ読み込みクロックＳ₁を階調データ制御
部Ｋ₂及びシリアル／パラレル変換部Ｋ₄へ、ラッチク
ロックＳ₂及びストローブ信号Ｓ₅をシリアル／パラレ
ル変換部Ｋ₄へ、並びにモータ送り信号Ｓ₃をモータ・
ドライバＭ₁へそれぞれ出力する。モータ・ドライバＭ
₁はモータ送り信号Ｓ₃によりステッピングモータＭ₂
を駆動する。上記シリアル／パラレル変換部Ｋ₄は、階
調データ制御部Ｋ₂から入力されるシリアル印字データ
Ｓ₄をパラレルデータＳ₄′に変換して、ヘッドドライ
バＬに出力する。ヘッドドライバＬは、パラレルの駆動
信号Ｄd を出力して印字ヘッド６を駆動する。

【００４３】図７は、サーマルプリンタの、上記印字ヘ
ッド６を中心とする主要部の概略を示す構成図である。
同図に示すように、印字ヘッド６は、インクリボンｒの
裏面に当接するように配設される。インクリボンｒは１
対のリボンロールｒ₅、ｒ₅′により保持され、印字画
像の副走査方向である同図の矢印Ｑで示す左方向へリン
ロールｒ₅ ′により巻き取られる。上記の印字ヘッド６
が当接する反対側の面なるインクリボンｒ表面には用紙
Ｐが当接し、同じく印字画像の副走査方向である同図の
矢印Ｒで示す左方向へ搬送される。プラテンｊは、上述
したステッピングモータＭ₂により、同図の矢印Ｕで示
す反時計回りに副走査方向の印字タイミングに同期して
間欠駆動され、用紙Ｐを搬送する。上記インクリボンｒ
も、このプラテンｊの間欠駆動に同期してリボンロール
ｒ₅ ′により巻き取られる。印字ッド６は、上述した発
熱体７を備えた先端部を、ばね１５により同図の下方に
付勢され、インクリボンｒ及び用紙Ｐを適宜にプラテン
ｊ面に押圧する。

【００４４】図８は、このような印字ヘッド６、図６に
示したヘッドドライバＬ及びシリアル／パラレル変換部
Ｋ₄の回路ブロック図である。同図に示すように、シリ
アル／パラレル変換部Ｋ₄は、シフトレジスタＫ_4-1、
ラッチ回路Ｋ_4-2、及びＮＡＮＤ回路Ｋ_4-3から構成さ
れている。

【００４５】シフトレジスタＫ_4-1には、端子ＣＬＫに
入力するデータ読み込みクロックＳ ₁に同期して、端子
ＤＩＮにシリアル印字データＳ₄が順次入力する。シフ
トレジスタＫ_4-1は、シリアル印字データＳ₄を順次シ
フトして、Ｏ₀〜Ｏ_Q-1のパラレルデータに変換し、こ
のパラレルデータＯ₀〜Ｏ_Q-1をラッチ回路Ｋ_4-2へ出
力する。

【００４６】ラッチ回路Ｋ_4-2は、シフトレジスタＫ
_4-1から出力されるパラレルデータＯ ₀〜Ｏ_Q-1を、ラ
ッチクロックＳ₂の入力に同期してラッチし、このラッ
チしたパラレルデータＯ₀〜Ｏ_Q-1をＮＡＮＤ回路Ｋ
_4-3へ出力する。

【００４７】ＮＡＮＤ回路Ｋ_4-3の、上記パラレルデー
タＯ₀〜Ｏ_Q-1に対応する数の各ＮＡＮＤゲートは、一
方の入力端子に入力するストローブ信号Ｓ₅がアクティ
ブ（“１”）である期間、他方の入力端子に上記ラッチ
回路Ｋ_4-2から入力するパラレルデータＯ₀〜Ｏ_Q-1の
それぞれ対応する信号を反転してヘッドドライバＬへ出
力する。

【００４８】ヘッドドライバＬは、上記各ＮＡＮＤゲー
トに対応するＱ個のアンプ（増幅器）により、ＮＡＮＤ
回路Ｋ_4-3の各ＮＡＮＤゲートから入力する反転された
データＯ₀〜Ｏ_Q-1をそれぞれ増幅反転し、パラレルの
印字ヘッド出力Ｄｄとして印字ヘッド６へ出力する。

【００４９】印字ヘッド６の、上記Ｑ個のアンプに対応
するＮｏ．１，２・・・Ｑ−１，ＱまでＱ個ある発熱体
７は、それぞれ対応するアンプからデータ“１”（パル
ス）が入力することにより発熱する。上記アンプ出力
は、図１に示したセグメント電極９の電圧であり、ま
た、図８に示す印字ヘッド６への入力Ｓ₆は、図１に示
したコモン電極８の電圧である。上述の１回のラッチク
ロックＳ₂に対応する上記アンプの出力は１階調分に対
応する印字データ（印加エネルギー）である。

【００５０】したがって、例えば画像データが８ビット
幅の階調データからなるとすれば濃度表現には１２８階
調が得られ、この場合、上述したシリアル印字データＳ
₄がパラレルデータＯ₀〜Ｏ_Q-1に変換され、ラッチ回
路Ｋ_4-2、ＮＡＮＤ回路Ｋ_4- ₃及びヘッドドライバＬを
介して印字ヘッド６に出力されるまでの一連の処理は、
主走査方向１ライン分の処理の１／１２８の処理に対応
する。つまり、主走査方向１ライン分の処理に対してシ
リアル印字データＳ₄は、１２８回、シリアル／パラレ
ル変換部Ｋ₄に入力する。

【００５１】次に、このような構成のサーマルプリンタ
による印字制御の動作を、図９のタイミングチャートを
用いて説明する。同図は、(a) はタイミング期間Ｔ、
(b) はデータ読み込みクロックＳ₁、(c) はシリアル印
字データＳ₄、(d) はラッチクロックＳ₂、(e) はスト
ローブ信号Ｓ₅、(f) は印字ヘッド出力Ｄｄ、及び(g)
はモータ送り信号Ｓ₃である。

【００５２】同図(a) のタイミング期間Ｔは、主走査方
向１ライン分の最大印字期間Ｔ_Wと用紙送り期間Ｔ_Mの
タイミングが交互にくる。この最大印字期間Ｔ_Wのタイ
ミング内において、最初の単位印字期間ｔ_Wに、データ
読み込みクロックＳ₁の最初のＱ個のクロックＳ₁₁（同
図(b) 参照）に同期して、１階調分のシリアル印字デー
タＳ₄₁（同図(c) 参照）が、シフトレジスタＫ_4-1に入
力し、これがラッチクロックＳ₂（同図(d) 参照）に同
期して、ラッチ回路Ｋ_4-2にラッチされ、ストローブ信
号Ｓ₅がアクティブ（同図(e) 参照）であることによ
り、ＮＡＮＤ回路Ｋ_4-3及びヘッドドライブＬを介し１
ライン分の初期の印字ヘッド出力Ｄｄとして出力される
（同図(f) 参照）。上記単位印字期間ｔ_Wの処理が１２
８回繰り返されてシリアル印字データＳ₄₁が１２８回積
算され、この積算データＳ₄₂が、最大印字期間Ｔ_Wの印
字ヘッド出力Ｄｄとなる。シリアル印字データＳ₄₁の、
最低階調（白は含まない）の印字ドットに対応するデー
タ（“１”）は、最初の単位印字期間ｔ_Wだけ出力さ
れ、最高階調の印字ドットに対応するデータは全ての単
位印字期間ｔ_W、即ち１２８単位印字期間で出力され
る。中間階調の印字ドットに対応するデータは、最初の
単位印字期間ｔ_Wから階調数に対応する単位印字期間ｔ
_W数だけ連続して出力される。そして、非印字（白）の
場合は“０”が出力される。

【００５３】このように、主走査方向１ライン分の印字
処理において、最低階調から最高階調まで階調制御がな
され、この制御に応じて、前述したように低階調の段階
から面状剥離するインクにより、印字ドット内におけ
る、階調に忠実なインクｒの広がりが得られる。

【００５４】この後、用紙送り期間Ｔ_Mで、モータ送り
信号Ｓ₃により、用紙Ｐ及びインクリボンｒを副走査方
向にピッチＤＯＰ_Sだけ搬送し、再び最大印字期間Ｔ_W
のタイミングで次の主走査方向１ライン分の印字を行
う。上記用紙送り期間Ｔ_Mは、ステッピングモータＭ₂
の送り動作が速ければ短くなり、送り動作が遅ければ長
くなる。即ちステッピングモータＭ₂の送り動作は全体
として印字処理の遅速に影響する。

【００５５】このように、本実施例の印字ヘッド６を用
い、上述したドット階調により、白黒のような単色印字
は勿論のこと、Ｙ（イエロー：黄色），Ｍ（マゼンタ：
赤），及びＣ（シアン：青）の３色の転写リボンを用い
て３色それぞれの印字データに対応したドット階調印字
でＹ，Ｍ，Ｃと３回印字を行うことにより、高画質のフ
ルカラー印字が実現する。

【００５６】ここで、上述した構成の発熱体７と共に用
いるインクリボンｒについて考察する。図１０(a) に示
すように、インクリボンｒのベースフィルムｒ₂が、あ
る厚さ以上では、熱エレルギーがベースフィルムｒ₂内
で横に広がり、このためインクｒ₁に対しても広がりの
ある熱伝導を起こす（同図(a) の熱分布１６、熱力線１
７、インク状剥離ｒ_3-5、ｒ_3-10参照）。このため、低
濃度階調に対応しにくくなり、また、広範囲にわたるイ
ンク状剥離が起きやすくなって、階調が不安定になる。
発明者の実験によれば、インクリボンのベースフィルム
ｒ₂の厚さが６μｍ以上であると上記にような広範囲な
インク状剥離が発現する。

【００５７】本実施例では、図４に示した良好なインク
剥離を実現するために、図１０(b)に示すように、イン
クリボンのベースフィルムの厚さを５μｍ以下に構成す
る。これにより、低濃度階調の早い段階から面状剥離に
よる印字ドット階調に忠実なインクの広がりが得られ、
極めて高品質な画像印字が実現できる。

【００５８】尚、本実施例では、コモン電極８を、一旦
コモン配線８ａに接続し、そのコモン配線８ａから発熱
体７に１対１に対応する多数のコモン配線８ｂを分岐さ
せているが、図１１に示すように、コモン電極８を直接
コモン配線８ｂに接続するように構成してもよく、これ
によって、コモン配線８ａ及びそのコモン配線８ａに接
続するまでのコモン電極８の延長線が不用になり、この
不用になった分、印字ヘッド６先端から発熱体７までの
距離Ｅ′が一層短くなる。したがって図２(a),(b) で説
明した機能が強化される。

【００５９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、コモン電極のコモン配線を、発熱体に１対１に対
応させているので、全ての発熱体に同時に印加エネルギ
ーを供給する場合でも配線の負荷が変化することなく常
に安定した電圧を供給でき、したがって、階調表現の優
れた画像を印字することが可能となる。

【００６０】また、コモン配線をセグメント電極と同一
方向に引き出しているので、印字ヘッド先端から発熱体
までの距離が短くなり、これによって、用紙とインクリ
ボンの分離が早まるため用紙への溶融インクの転移がむ
らなく確実に行われ、したがって、階調に応じた印加エ
ネルギーに正しく対応する印字ドット階調が得られ、階
調の優れた画像を印字することが可能となる。

【００６１】また、発熱体を印字ピッチより小さくして
いるので、発熱体の熱エネルギーが上方に伝導しやす
く、インクが早い時期から面状剥離の状態になる。この
ため低濃度の領域を滑らかに（低濃度領域での濃度変化
を細かく）表現できるようになる。

【００６２】また、発熱体を印字ピッチより小さくして
いることから、最低印加エネルギーから上限印加エネル
ギーまで印加エネルギーが変化する幅が大きくなり、こ
のためドット階調を得るための印加エネルギーの変化を
大きくとることができ、したがって、階調制御が容易に
なる。

【００６３】また、濃度特性曲線が横長になるためヘッ
ド抵抗値バラツキ、印加エネルギーバラツキ、環境変化
によるバラツキ等による曲線変動による濃度バラツキが
小さく、したがって階調濃度が安定し、補正制御も容易
になる。

【００６４】また、低濃度の段階でインク状剥離の状態
から面状剥離の状態に切り変わるため、低濃度の領域を
滑らかに（低濃度領域での濃度変化を細かく）表現でき
ばかりでなく、どの濃度階調においても常時均一な印字
の調子が得られ、したがって、高印字品質の美しい画像
が得られる。

【００６５】さらに、インクリボンのベースフィルムの
厚さを５μｍ以下にしているので、上記の機能を一層強
力に発揮することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる一実施例の印字ヘッドの部分構
成図である。

【図２】(a),(b) は上記実施例による印字の状態を示す
側断面図である。

【図３】(a) 〜(h) はの印字ヘッドの発熱体の印加エネ
ルギーに対応する熱分布の状態を示す模式的図である。

【図４】発熱体による熱エネルギー伝播の変化に対応す
るインクの剥離状態を示す図である。

【図５】印加エネルギーと印字ドット階調との関係を示
す濃度特性曲線図である。

【図６】実施例に係わるサーマルプリンタの構成ブロッ
ク図である。

【図７】サーマルプリンタの印字ヘッドを中心とする主
要部の概略構成図である。

【図８】印字ヘッド、ヘッドドライバ及びシリアル／パ
ラレル変換部の回路ブロック図である。

【図９】サーマルプリンタによる印字制御の動作を説明
するタイミングチャートである。

【図１０】(a) は従来のベースフィルムの場合のインク
剥離の例を示す図、(b) は実施例における５μｍ以下の
薄いベースフィルムの場合のインク剥離の例を示す図で
ある。

【図１１】印字ヘッドの他の実施例を示す図である。

【図１２】(a),(b) は従来の印字ヘッドの発熱体の構成
を示す図である。

【図１３】従来の印字ヘッドによりインクリボンからの
インク転写により印字を行う状態を模式的に示す断面図
である。

【図１４】インクリボンから用紙に転写される大別して
２通りのインク転移状態を説明する図である。

【図１５】(a),(b) は従来のインク状剥離と面状剥離の
発生状態を説明する図である。

【図１６】従来の印加エネルギーとドット階調との関係
を示す濃度特性曲線図である。

【符号の説明】

６印字ヘッド７発熱体Ｄ₁ 発熱体の主走査方向の寸法（横寸法）Ｄ₂ 発熱体の副走査方向の寸法（縦寸法）ＤＯＰ_M 主走査方向の印字ピッチＤＯＰ_S 副走査方向の印字ピッチ８コモン電極８ａ，８ｂコモン配線９セグメント電極Ｐ用紙ｒインクリボンｒ₁ インクｒ₂ ベースフィルム１３熱分布１４蓄熱材ｒ_3-5、ｒ_3-10、ｒ_3-15 インク状剥離状態ｒ_4-5、ｒ_4-40、ｒ_4-50 面状剥離状態Ｊ(th) 最低印加エネルギーＪ(m) 上限印加エネルギーＪ(n) 印加エネルギー ΔＤ(n) 濃度バラツキＳ_D 画像データＫ₁ 画像データ出力部Ｋ₂ 階調データ制御部Ｋ₃ 制御パルス発生部Ｋ₄ シリアル／パラレル変換部Ｓ₀ 転送クロックＳ₁ データ読み込みクロックＳ₂ ラッチクロックＳ₃ モータ送り信号Ｓ₄ シリアル印字データＳ₄' パラレルデータＳ₅ ストローブ信号Ｓ₆ コモン電極電圧Ｍ₁ モータ・ドライバＭ₂ ステッピングモータＬヘッドドライバＤｄパラレル駆動信号（印字ヘッド出力）１５ばねｒ₅、ｒ₅' リボンロールｊプラテンＫ_4-1 シフトレジスタＫ_4-2 ラッチ回路Ｋ_4-3 ＮＡＮＤ回路Ｏ₀〜Ｏ_Q-1 パラレルデータＴ_W 最大印字期間Ｔ_M 用紙送り期間ｔ_W 単位印字期間Ｓ₁₁ 階調クロックＳ₄₁ シリアル印字データＳ₄₂ 積算データ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主走査方向に配列された複数の発熱体を
有するサーマルヘッドを用い、前記発熱体への通電時間
を可変してインクリボン上のインクの溶融面積を可変し
該溶融されたインクを用紙に転写して階調性画像を形成
するサーマルプリンタにおいて、前記サーマルヘッドは、前記発熱体の主走査方向のサイ
ズをＤ₁、前記発熱体の主走査方向の配列ピッチをＤＯ
Ｐ_M、及び係数Ｎを値１より小さい数とするとき、Ｄ₁
＜ＤＯＰ_M×Ｎの関係を有し、且つ前記発熱体の副走査
方向のサイズをＤ₂、及び前記発熱体の副走査方向の用
紙送り量と印字タイミングで決定される印字ピッチをＤ
ＯＰ_Sとするとき、Ｄ₂＜ＤＯＰ_S×Ｎの関係を有し、
前記複数の発熱体の個々に印字信号に応じた電源を供給
する信号電極を、前記複数の発熱体の副走査方向の一方
の側に引き出し、前記複数の発熱体に一括して電源を供
給する共通電極を、前記一方の側と反対の他方側に引き
出し、該他方側に引き出された共通電極から前記各信号
電極の間を通り前記一方の側へ更に共通電極を引き出し
たことを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項２】前記係数Ｎは、値０．５より小さい数で
あることを特徴とする請求項１記載のサーマルプリン
タ。
【請求項３】前記インクリボンを構成するベースフィ
ルムの厚さは５μｍ以下であることを特徴とする請求項
１又は２記載のサーマルプリンタ。