JPS5912872A - 熱記録装置 - 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】 本発明は熱記録装［１関するものである。

従来の感熱記録装口において使用されるサーマル（ライ
ン）ヘッドは、例えばセラミック基板上に熱絶縁層を有
し、この上に発熱体層、多数の対向電極を積層し、更に
表面保饅層で覆った構造になされている。　このような
サーマルヘッドを用いた感熱記録の一例として、感熱紙
が供給ｐ−ルから繰出され、サーマルヘッドとプラテン
ローラーとの間で挟着されてヘッドによる加熱で選択的
九発色せしめられ、これＫよりてこの感熱紙には画像が
色パターンとして記録される。　しかしこの感熱記録に
おいては、サーマルヘッドを感熱紙に圧接して記録する
ために、紙の搬送を簡単に行なえず、かつまたサーマル
ヘッドの熱応答特性に依存していることから高速化が困
難である。　他方、従来から知られている感熱転写記録
方弐忙よれば、熱溶融性インク（例えばカーボン入り低
融点ワックス）をコンデンサ紙等のンイルム状基板に塗
布し、このインクフィルムを転写位置で被記録紙と対接
せしめ、熱転写用のサーマルヘッド疋よって所定の電気
信号に対応する熱ドツトパターンでインクを被記録紙上
に転写し、目的とするインク像を形成している。　この
感熱転写においても、インクフィルムと被記録紙及びサ
ーマルヘッドの間の圧接状態が悪いと、転写率が劣化す
るという致命的な欠陥がある。

また、上記した記録方式とは異なるいわゆるワイヤート
ッドプリンタによれば、ピアノ線等のワイヤをマグネッ
トコイル忙よる駆動で被記録体（特忙、インクリボン又
はフィルムを介在せしめた被記録紙）に強く当接させ、
ドツト状のインクパターンを被記録紙上に形成している
。　ところが、このプリンタはワイヤを被記録体に強く
当接させるインパクトを利用したものであるから、ワイ
ヤ駆動のためにマグネットコイルに大きな印加エネルギ
ーを必要とし、またワイヤの径を細くした場合にはイン
パクト時にインクリボンや紙を突き破り【しまうことが
ある。　従って、ワイヤの径を細く（特に０．２閣ψ以
下Ｋ）することはできず、記録パターンの解像度が不十
分になると共に、高速印字にも１＋ａ度があり、しかも
消費・ｄ力が多く、かつ騒音も生じるとい５問題がある
。

本発明は、上記した各記録方式のもつ欠点を解消すると
同時に各特長を巧みに生かし、高速記録、高転写率、高
解像度、低電源容量、更には長寿命で低コストの熱記録
装置を程供することを目的とするものである。

即ち、本発明による熱記録装置は、被記録体（例えばイ
ンクフィルム又はシートを介在させた被記録紙）に対し
て近接若しくは当接せしめられる針状部材（例えばビア
）線からなるワイヤ）と、この針状部材を記録信号に応
じて所定位置へ移動させるための圧電素子部（例えばバ
イモルフ状の圧電セラミックス板を有する針状部材の駆
動部）と、前記針状部打圧所定の熱を付与するための手
段（例えば剣状部材の尖端付近に配されたヒーター）と
を有することを特徴とするものである。

この本発明による装置は、まずＭｌに、上記した感熱（
転写）記録装置の欠点（サーマルヘッドと被記録体とを
常時圧接する点）を解消するために、被記録体に対して
サーマルヘッドの代りにワイヤ等の針状部材を近接若し
くは当接せしめ、その針状部材の熱で熱記録するようＫ
なしたものである。　従って、細い針状部材を例えばヒ
ーターで常時一定の温度（特に８０〜３００’Ｃ８度）
に加熱しておき、画像債号等の記録信号に応じて動かす
ことＫよって記録が可能である。　このため、常時圧接
する方弐如比べ被記録体の搬送が容易となる上に、Ｘ速
記録が可能となり、しかも熱伝達が充分であることから
転写率も向上する。　本発明における針状部拐は、被記
録体に軽くタッチする程度の弱いインパクト（或いは被
記録体に接力虫せずに近接するだけでもよい。）で被記
録体に作用するものであるから、被記録体側を突き破る
ことがないために針状部材の径を細くして解像度を高め
ることができ、更に騒音も大幅に少なくできる。

また、品価なサーマルヘッドを用いないので、低コスト
化を図れ、かつ寿命も長くできる。

また１本発明による装置は、針状部材を圧電素子部の作
用によって移動若しくは記動するという独得の駆＃機構
を肴している。　従って、圧ｇ、素子部に所定のパルス
電圧を与えることによって圧電素子を所望のス）ｐ−り
だけ変形させ、この変形量に応じ１針状部材を被記録体
に対し所定の位置へ確実に移動させることができ、また
パルス電圧を切れば圧１区素子の原形への復帰圧より針
状部材を元の位置へ戻すことができる。　この移動は、
従来のマグネット駆動式に比較し°〔非常に簡単で製作
容易な機構によりて達成される。　従ってこのような移
動機構は装置の人員生産に好適であり、低コスト化を可
能とする。

本発明による装置においては、針状部材の他端側に、記
録信号に基いて熱変形する圧電素子が作用せしめられる
のがよいが、この際、圧′ｗＬ素子に対し”〔、記録信
号に応じ、電圧一定でパルス幅が可変のパルス電圧が印
加され、これによって被記録体番ζ対する針状部材の近
接若しくは当接時間を変化させ、中間調の記録又は発色
パターンを形成することができる。　また、圧電゛素子
に対して、記録信号をζ応じ、パルス幅が一定で電圧の
異７よるパルス電圧が印加され、これによって圧電素子
の変形Ｍ（即ちストローク）を変化させ、針状部材の移
動をコン）ｐ−ル又は微調整することができる。　本発
明による記録方式は従来の如ぎインパクト方式によるも
のではないから、針状部材のストロークは小さくてよい
が、上記の如くパルス電圧を変化させれば、より正確に
移動位置が決められる。

針状部材は被記録体に対し軽く当接せしめられ、また往
復動可能となされるよ５に構成するのがよい。　この針
状部材の熱は尖端部付近のヒーターから与えられる他、
ψ１状部材自体を発熱体で形成して電流を通じることに
よりて生じる熱を利用してもよい。　この場合、針状部
材のうち、圧電素子側の部分が断熱性材料（例えばガラ
ス）で形成されているのがよいが、これは、針状部材が
接す・る圧電素子のピエゾ効果が針状部材の熱で悪影響
を受ける（＃にキエリ一点以上に加熱される）のを効果
的に防止するのに有効である。

本発明では、被−己録体として感熱記録利が使用される
が、この感熱記録材に対しては針状部材の熱により【発
色パターンを直接形成できる。　また、針状部材と被記
録体とのｆｌａＫ熱溶融性インクシートや熱昇華性のイ
ンクシートが介在せしめられ、これらのインクシートに
対して針状部材が作用せしめられるととくよってドツト
状のインクパターンが被記録体上に転写されるよう圧し
てもよい。

以下、本発明を図面に示す実施例につい【更に詳細に説
明する。

まず、第１図について１本実施例における熱配弁装置を
説明する。

この装置の印字ヘッドＩＫは直線的に往復動可能なピア
ノ線、鋼線等の耐熱性で熱容量の大きいワイヤ２が配さ
れ、このワイヤ２がその尖端部付近にてガイド兼用のヒ
ーター３によって所定温度（８０〜３００℃）に常時加
熱されるようＫなっている。　ワイヤ２の他端側は圧電
素子４に固定（若しくは固着）され、圧電素子４の変形
に伴なってワイヤ２全体が往復動し得るようになってい
る。

例えば、圧電素子４が一点鎖線の如く圧変形すれば、ワ
イヤ２が矢印１５方向（即ち被配弁紙１６側）へ所定の
ストローク分だけ移動し、その移動位置にて熱記蝉がな
される。

圧電素子４は、ＢＪｌｏａ　、ＰＺＴ等の圧電セラミッ
クス板５，６をバイモルフ状にしたものからなって−）
てよい。　例Ｃば、第２図に明示する如く、バイモルフ
の厚みｔを０．６５　ｍｍ　、長さｌを２０ｍｍ　とす
れば、圧電素子４によるワイヤ２の変位置又は移動量ｄ
は、圧電素子４への印加電圧にほぼ比例し【次のように
なる。

印加電圧（直流電圧）　　変位置ｄ １００Ｖ　　　　　　　　７６μｍ ２００Ｖ　　　　　　　　　　１５５μｍ３０（１’　
　　　　　　　　　２２０μｍ５００Ｖ　　　　　　　
　　　３８０μｍこれ釦よれば、公知のワイヤドツト方
式でのマグネット駆動のものでもワイヤ変位量は１００
μｍ以上であればよいことから、上記圧電素子４による
場合も充分な変位量が得られることが分る。　また、圧
ｍ素子４への印加電圧は幾分大きくはなるが、８子には
電流が殆んど流れないために電源容量は小さくて済み、
しかも数Ｋ１１ｚ程度の周波数で所望の繰返し速度が得
られることからマグネット駆動の場合よりも速度を向上
させることができる。

圧電素子４によるワイヤ駆動に際し、ワイヤ移動Ｊｔ（
ス）＋＝−り）は上記の如く印加電圧によって調整でき
るが、更忙印加電圧を一定にしてパルス幅を可変すれば
被記録体圧対するワイヤの近接若しくは当接時間をコン
トロールし、被記録体へのドツト状記録パターンの径や
発色濃度として中間調のものが得られる。

圧電素子４の作動方式としては、第３図（＆）のよ５に
バイモルフ駆動の方が変位量を一般圧大きくできるが、
第３図（ｂ）のようにユニモルフ駆動（図中の７は各Ｐ
Ｎダイオード）でも差支えない。

また、圧電素子４の変位量は第４図の如？！周波数特性
を示すが、特にこの周波数特性がフラットな斜線で示す
周波数の電圧でＩ騒動することが望ましい。　なお、圧
電素子４に対する熱の影響を防ぐため（（、ワイヤ２の
例えば右半分をガラス等の断熱部材で形成し、ヒーター
３による熱がワイヤ２から圧電素子４へ伝達されないよ
う九することが望ましい８ ワイヤ２は、上記の圧電素子４の変形によって移動せし
められ、その尖端部は本実施例忙おいては、被記録紙１
θ上の熱溶融性インクフィルム（又はシート）１７に桶
く当接若しくは近接する位置まで移動する。

インクフィルム１７は既述した公知のインクフィルムと
同様に、例えばコンデンサ紙等のフィルム状基板１８に
熱溶融性のカーボン入り低融点ワックス層１９を塗布し
たものからなっている。

従って、プラテン２０上に被記録紙１６を支持し、この
被記録紙１６−ヒに上記インクフィルム１７を対接せし
めた状態で、上記の如くにヒーター３で加熱されたワイ
ヤ２の尖端部がインクフィルム１７に当接すれば、ワイ
ヤ２の熱でインク（ワックス）Ｗ４１９の一部分がドツ
ト状に溶融して被記録紙１６へ転着し、これ圧よって目
的とするドツト状印字（記録）パターンを被記録紙１６
上に形成することができる。

第５図及び第６図は上記ヘッド１の一例を具体的に示す
ものである。　ここでは、ヘッド１内に配されたワイヤ
２は複数本、通常は７〜数１０本（第１図では簡略化の
ために１本のみ示した。）設けられており、各ワイヤに
対応した個数のワイヤ駆動部力を設けられている。　図
中の２１は各圧電素子４に与える電圧を制御するための
メモリ回路内蔵の制御回路部ひの接続用の端子板、１２
はストッパ（これは必ずしもなくてよい。）、２５は調
整用ねじである。　このヘッド１はわゆるシリアル印字
方式であってよ（、全体が矢印２６方向（被記録紙の幅
方向）に直線的妊往復移動可能に構成されている。　こ
れ以外にも、シャトル型やライン型のものも使用してよ
い。　他方、被記録紙１６は印字のインターバルに応じ
て第５図の紙面垂直方向へパルスモークで間欠送りされ
る。

第７図は本実施例による熱記録装置の平面構造を示すも
のであって、図中の２７はインクフィルム１７を供給又
は巻取るためのロール、２８は紙１６の間欠送り及びヘ
ッド１の移動を同時に行なうパルスモータ、２９“はヘ
ッド１を案内するドライブシャフト、３０はヘッド１又
はモータ２８　　のコネクタ接続用リード、３１はタイ
ミングコイル、３２はテンシロンレバー、３３はチャリ
ッジである。　被記録紙１６はプラテン２０Ｋ　沿って
紙面垂直方向へ間欠送りされ、インクフィルム１７はそ
れと１に文する方向へ繰出された状態で、ヘッドエが一
ヒ記した如くに作動され、実線位置と仮想線（二点鎖線
）位置との間で往復動するようになっている。

上述したことから理解されるように、本実施例忙よる装
置は、従来の如くにヘッドを被記録体に常時圧接したり
或いは強いインパクトで当接させるものではなく、ヘッ
ドのワイヤ自体を所定温度に加熱し、記録信号忙応じて
被記録体に当接して熱的に記録しているために１紙送り
をスムーズに行なえる上Ｋ、熱の伝達が充分となって高
速印字が可能となる。　しかも、ワイヤの当接圧力は弱
くてよいから高速化は一段と向上し、かっ当接圧力が多
少変化しても転写が悪くなることもない。

従って、ワイヤの径を数１０μｍ程度と細くしてもイン
クフィルムや被配弁紙を突き破ることがないから、１０
〜２０本／ｍｍ　　程度のワイヤ本数（ドツト数）に増
やし、解偉度を大幅に高めることができる。　また、１
ドツトずつ弱いインパクトで熱転写することから、確実
忙転写が可能であって高画質化を図ることができ、かつ
操作時の騒音が少なくなり、装置の長寿命化も図れる。

　更Ｋ、従来の如き高価なサーマルヘッドを用いないの
で、低コスト化が可能となる。

更に、ワイヤの駆動を圧電素子忙より行なり【いるので
、圧電素子圧加えるパルス電圧又はパルス幅によって任
意な駆動が可能となり、また電源容量も少なくて済み、
駆動機構自体も簡略なものとなる。

上記熱記録装置は、上述のインクフィルムの代りに、既
述した如き感熱紙等の感熱記録材を用い。

これ忙直接記録する如？！場合や、熱昇華性材料に熱記
録する場合にも適用可能である。　第８図には、感熱紙
を用いて直接記録を行なった場合、圧電素子へのパルス
電圧印加時間による感熱紙の発色濃度（反射濃度）が示
されている。　従って、所望の中間レベルの発色濃度を
得ようとすれば、それに対応したパルス印加時間を選択
すればよいことＫなる。　なお、第８図では、三菱製紙
（（社）製のＦ−２００Ｈを感熱紙仲色）として使用し
、ワイヤを加熱するヒータ一温度を約２４０℃としてお
り。

発色濃度が１．０（相対値）以上では黒色の発色を示す
ものとしている。　また、熱溶融性インクフィルムや熱
昇華性インクフィルムを用いる場合には、熱溶融性イン
クの軟化点（温度）や熱昇華性インクの昇華率に対応し
てパルス印加時間を制御すれば、中間調の記録パターン
を得ることができる。

こうした中間調の記録パターンを得るには、第９図に示
す如き制御回路を用い、第１′０図の、如く□　　　　
　に制御信号のタイミングをとればよい。　この回路に
よれば、中間調情報として例えば１６階調用の所定の計
数信号をメモリしたメモリ部３３から各計数信号（２’
、２”、２雪、ｚ”）’がカウンタ３４にプリセットさ
れ、ロード信号がカウンタ３４　Ｋ入った時点から同カ
ウンタへのクロックが計数され、かつ７リツプフジツプ
Ｆ、　Ｆ、は上記ｐ−ド信号によりセット状態となされ
る。　そして所定の計数信号に対応したりｐツク数が計
数されると、カウンタ３４から７リツプフｐツブＦ、Ｆ
、ヘボｐ−信号が供給され、それまで上記ｐ−ド信号に
よりセット状態にあったフリップフルツブＦ、Ｆ、かリ
セット状態となる。

従りて、　Ｆ、　Ｆ、　　がセット状態にあるときは、
Ｆ、Ｆ、からの”ＩＩ″レベルの出力がインバータ３５
忙より“Ｌ″レベル反転され、これＫよりて圧電素子に
パルス電圧が印加され、１艷した如くに圧電素子が変形
してワイヤ２が被記録体圧近接若しくは当接する。　そ
して、上記クロック数が所定数だけ計数されるとＦ、Ｆ
、はリセット　状態゛となり、その“Ｌ”レベルの出力
がインバータ３５で”Ｈ″レベル反転され、上記圧電素
子は元の原形へ復帰する。　こうして、各階りに対応し
た時間（カウンタ３４による計数）だけ上記ワイヤが被
記録体に対し近接若しくは当接する。

以上、本発明を例示したが、上述の史施例は本発明の技
術的思想に基いて更に変形が可能である。

例えば、上述のワイヤはインクフィルムに対して必ずし
も当接しなくてもよく、単に近接せしめるのみでも熱転
写は可能である。　当接させる場合には、弱いインパク
トは生じるから、被記録紙とインクフィルムとは通常接
していなくてもよい。

また、ワイヤの尖端部付近をヒーターで加熱したが、そ
の加熱位置はワイヤの後方部でもよい。

ワイヤ自体を発熱体で構成してもよい。　例えば、硬度
が高くて耐熱性のある金属抵抗材料（鉄−りｐムーアル
ミニウム合金、ニクロム線等）や非金属抵抗材料（セラ
ミック等）で構成し、ワイヤ自体に電流を流して発熱さ
せることもできる。　また、上述したワイヤ圧式えて他
の針状部材を用いてもよいし、その駆動部の構造も上述
した以外の種々のものが採用可能であり、更に被記録体
やインクの種類によっては、カラーパターンに記録する
こと罠も応用できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図は熱
記録装置の概略図、 第２図は圧電素子部の拡大図、 第３図（ａ）、（ｂｌは各駆動方式の圧電素子の各概略
図、 第４図は圧電素子の周波数特性を示すグラフ、第５図は
印字ヘッドの斜視図、 第６図は同ヘッドの断面図、 第７図は同ヘッドを組込んだ熱記録装置の内部の平面図
、 第８図は制御回路による駆動部へのパルス印加時間によ
る発色壓感熱紙の発色濃度の変化を示すグラフ、 第９図は駆動部を制御する制御回路のズｐツク図、 ［１０図は同制御回路の信号波形図 である。 なお、図面に示されている符号において、１・・・・・
・・・・・・・・・・印字ヘッド２・・・・・・・・・
・・・・・・ワイヤ３・・・・・・・・・・・・・・ヒ
ーター４・・・・・・・・・・・・・・・圧ｖｌ素子５
．６・・・・・・・・・圧電セラミックス板１６・・・
・・・・・・・・・被記録紙１７・・・・・・・・・・
・・インクフィルム１８・・・・・・・・・・・・基材 １９・・・・・・・・・・・・熱溶融性インク層２０・
・・・・・・・・・・・プラテン２７・・・・・・・・
・・・・ｐ−ル ２８・・・・・・・・・・・・モータ ２９・・・・・・・・・・・・ドライブシャフトである
。 第１図 第２図 第３図 第４図 １つ□、　沼才厨 第５図 第６図 第７図 第８図 ｆ手９ｆ−１４直）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ、被配弁体忙対して近接若しくは当接せしめられる針
   状部材と、この針状部Ｗを記録信号に応じて所定位置へ
   移動させるための圧電素子部と、前記針状部材に所定の
   熱を付与するための手段とを有することを特徴とする熱
   記録装置。 ２、針状部材の他端側に、記録信号に基いて変形し得る
   圧電素子が作用せしめられる、“特ｌ′ｆ請求□の範囲
   の第１項に記載した装置。　　− ３、圧電素子尤対して゛、記録信号に応じ、電圧一定で
   パルス幅が可変のパルス電圧が印加される、特許請求の
   範囲の第１項又は第２項に記載した装置。 ４、圧電素子に対して、記録信号に応じ、パルス幅が一
   定で電圧の異なるパルス眠圧が印加される、特許請求の
   範−の第１項又は第２項に記載した装置。　　　　　　
   　　　　　　゛ ５、針状部材が被記録体に軽く当接せしめられる、特許
   請求の範囲の第１項〜第４項のいずれか１項れるＪ特許
   請求の範囲の５９１１項〜第５項のいずれか′１項に記
   載した装置゛。、 ７、針状部材の尖端付近にヒーターが配され、このヒー
   ターで針状部材が□加熱される、特許請求の範囲の＃！
   ￥１項〜第６項のいずれか１項に記載した裏暑。 ８、針゛状部材が発熱体で構成される、特許請求の範囲
   の第１項〜第７項のいずれか１項に記載した装置。 ９５針状部材のうち、圧電素子側の部分が断熱性材料で
   形成されている。・特許請求の範囲の第１項〜第８項の
   いずれか１項に記載した装置。 １０、被記録体として感熱記録材が使用される、特許請
   求の範囲の第１項〜第９項のいずれか１項に記載した友
   償。 １１、針状部材と被記録体との間に熱溶融性インクシー
   トが介在せしめられ、このインクシートに対して針状部
   材が作用せしめられることによってドツト状のインクバ
   ター／が被記録体上に転写される、特許請求の範囲の第
   １項〜第９項のいずれか１項に記載した装置。