JPS61217274A

JPS61217274A - サ−マルヘツド駆動装置

Info

Publication number: JPS61217274A
Application number: JP60058256A
Authority: JP
Inventors: Hiroharu Saito; 斎藤　弘治; Haruhiko Moriguchi; 晴彦森口; Toshiji Inui; 利治乾; Masayuki Hisatake; 真之久武
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1985-03-25
Filing date: 1985-03-25
Publication date: 1986-09-26

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】「産業上の利用分野」本発明は熱的な記録または表示を行う装置に使用される
サーマルヘッド駆動装置に関する。

「従来の技術」感熱記録紙や熱転写型記録媒体を用いて熱的な記録を行
う記録装置は、ファクシミリやプリンタ等に広く使用さ
れている。通常このような記録装置では、発熱の最小単
位としての単位発熱体く発熱要素）を列状に配置したサ
ーマルヘッドが記録ヘッドとして用いられる。磁化潜像
を利用して記録や表示を行う表示装置にも同様のサーマ
ルヘッドが使用されている。

さて、サーマルヘッドを用いて記録や表示を行う際は、
サーマルヘッドに設けられた多数の単位発熱体に印字デ
ータに応じて選択的に電気パルスを印加する。この電気
パルスによって各単位発熱体が発熱し、その温度で例え
ば感熱記録紙の特定個所が発色する。この温度が十分高
くないと発色が不十分となり記録画像が薄くかすれる。

また、この温度が高すぎると必要以上に濃く発色したり
、発色面積が広くなって記録画像の細部がつぶれたりす
る現象を生ずる。また、記録開始時良好な印字が行われ
ても長時間の記録作業の後半ではサーマルヘッド全体の
蓄熱現象によって単位発熱体の平均温度が上昇し、記録
画像に全体として濃度むらが生じることがある。

この蓄熱現象を防止するために、第９図に示したように
、サーマルヘッド１を設けた基板２の表面にヒートシン
ク３を設けたものがある。

また、第１０図に示すように基板２を風冷するファン４
が設けられた装置もある。このファン４は、基板２の記
録動作の開始と同時に起動し、記録動作の終了と共に停
止する。

［発明が解決しようとする問題点」ところが、例えば画像密度の高い画像の記録を断続的に
行ったような場合、連続的に記録を行った場合よりもむ
しろ蓄熱現象が激しくなる傾向がある。

これは、記録紙の走行停止と冷却用ファンの停止によっ
て動作中よりも基板の放熱が悪くなり、この状態での一
時的な蓄熱増大現象が、後続する記録動作開始時の基板
温度を引き上げるためと推測される。

記録画像の画質を評価する方法の一種として、画質のシ
ャープ度の測定がある。これは、第１１図に示すように
、まず一定の形状（ここでは１００ｍｍＸ２０　Ｑｍｍ
の方形）の全面黒色の画像６を記録紙上に記録させる。

次に第１１図のように、主走査方向７にマイクロ電子メ
ータのスリット８を動かして、記録画像６の各部の濃度
を測定する。この測定結果をプロッタに描かせたものを
第１２図に示す。実線１１は、サーマルヘッドの温度が
１０°Ｃの場合、破線１２はサーマルヘッドの温度が５
５°Ｃの場合の測定結果を示している。このグラフは縦
軸が記録画像の光学濃度で、上方はど濃く、横軸は第１
１図の主走査方向７の位置を示している。

このグラフから、記録画像の白と黒の境界で、光学濃度
の変化する立上り部分゛の幅をＸ（μｍ）としたとき、
Ｘ分の１００を画像のシャープ度と定義している。この
Ｘの幅が狭いほど画像の輪郭が明瞭になるから、シャー
プ度が大きい程良好な記録が行われたことになる。そし
て、サーマルヘッドの基板の蓄熱現象によって、第１２
図のグラフに示すように、このシャープ度が低下する。

このシャープ度と基板温度との関係を、第１３図に示す
。これにより、シャープ度の特性曲線１５は、基板温度
が４０°Ｃを越えると傾きが急になることもわかる。

一方、サーマルヘッドの基板の長手方向の蓄熱のむらに
よって、記録画像が部分的にその画質の低下を生じる場
合がある。

第１４図は、サーマルヘッドの基板の長手方向（横軸）
の温度（縦軸）分布の一例を示している。

図中、特性■は、サーマルヘッドの長手方向に一定の匂
配をもった蓄熱現象が生じた場合、特性■は、サーマル
ヘッドの長手方向に不均一に波状の蓄熱現象が生じた場
合の例を示す。

特性■のような現象は、基板の構造上の問題である場合
が多く、第１５図に示したように、サーマルヘッド１を
載置した基板２の下面に取り付けたヒートシンク３の冷
却力（ここではフィンの長さ）に差をつけるようにすれ
ば抑制が可能である。

また、第６図の特性■のような現象は、特殊な画像の連
続記録の際に生じ、通常熱拡散により比較的短時間に回
復するが、ヒートシンクを大型化して冷却効果を高めた
り、ファンを並用したりしてその抑制を図っている。

ところが、以上のような方法によっても、記録装置の設
置環境、記録画像の特殊性その他種々の要因によって、
サーマルヘッドの基板に不均一な蓄熱現象が生じること
を完全に防止することができない。

ラインタイプのサーマルヘッドを使用して記録を行った
場合、第１４図■に示したように、その長手方向に不均
一な蓄熱現象が生じると、記録画像に縞状の濃淡が生じ
て非常に画質が劣化する。

第１４図の特性Ｉのような一定の匂配をもった蓄熱現象
が生じると、記録画像が左側にいくほど濃く、これも画
質を劣化させる。そして、この濃い記録が行われた画像
のシャープ度も低下する。

本発明は以上の点を解決するためになされたもので、サ
ーマルヘッドの基板を効果的に冷却することのできるサ
ーマルヘッド駆動装置を提供するものである。また本発
明は、サーマルヘッドの基板の不均一な蓄熱現象の発生
による印字品質の低下を防止することのできるサーマル
ヘッド駆動装置を提供することを目的とするものである
。

「問題点を解決するための手段」本発明のサーマルヘッド駆動装置は、サーマルヘッドと
、このサーマルヘッドを載置した基板と、この基板の温
度を測定する温度測定器と、前記基板を冷却する強制冷
却装置を有し、この強制冷却装置は、サーマルヘッドの
記録動作と共に動作しかつ、この記録動作の終了後は、
前記温度測定器の測定データが所定の温度を越えている
ときのみ動作し所定温度以下になるまで動作を続けるこ
とを特徴としている。

例えば、この温度測定器は、基板の２箇所以上に設けら
れ、サーマルヘッドの記録動作の終了後は、これらの温
度測定器のいずれかの測定データが所定温度を越えてい
るとき強制冷却装置が動作する。

また、強制冷却装置は、サーマルヘッドの記録動作中、
その測定データに基づいて前記基板を所定の区分ごとに
互に独立した冷却力で冷却することが好ましい。

更に、強制冷却装置は、基板の区分ごとにそれぞれ各区
分に対向して配置されたファンとその風量制御回路とか
ら構成され、前記ファンはサーマルヘッドの記録動作と
共に動作しかつこの記録動作の終了後はそれと対向して
いる区分の基板温度が所定温度を越えたときのみ動作す
るようにしてもよい。

ここで、ファンは、それぞれ対向している区分の基板温
度が高い程風量が多くなるよう制御されることが好まし
い。

「作用」このように本発明のサーマルヘッド駆動装置は、サーマ
ルヘッドの記録動作中はサーマルヘッドを連続的に冷却
し、更に、サーマルヘッドが記録動作を終了してもその
基板温度が所定の温度以下になるまで基板の冷却を続行
する。

従ってサーマルヘッドの記録動作の終了直後、一時的に
放熱が悪くなりサーマルヘッドの基板に蓄熱が生じるよ
うな現象を生じない。

従って、連続的な使用でも、間欠的な使用でも常に強力
に基板の放熱を行うことができる。

また、基板の各部の温度を測定し、その温度分布を予測
し、その結果に応じてサーマルヘッドの記録動作中ある
いは記録動作の終了後も、所定の区分ごとに互に独立し
た冷却力で基板を冷却すれば、基板に局部的な蓄熱が生
じた場合、その部位を集中的に冷却して、基板全体の温
度の均一化を図ることができる。

「実施例」（ブロックの説明）第１図は本発明のサーマルヘッド駆動装置の実施例を示
す概略図である。

発熱抵抗線等から成るサーマルヘッド１は、例えばセラ
ミック製の基板２の上面に直線状に載置されている。周
知のように、これに印字パルスを供給するためのリード
線や周辺回路もこの基板上に配置されるが、その図示は
省略した。この基板２の側面にはその長手方向の一端と
、他端および中央に２つずつ孔が設けられ、温度測定器
例えばサーミスタ２１．〜２１６が挿入されている。基
板２の直下には３台のファン４１．４２．４３　とその
風量制御部２２とから成る強制冷却装置２３が配置され
ている。

風量制御部２２に設けられた各風量制御回路２２、〜２
２３は、それぞれ２個ずつのサーミスタ２１．〜２１６
の温度検出出力を受は入れて、基板２のサーミスタの取
り付けられた個所に対向してファン４．〜４３のオン・
オフと風量とを制御するものである。この実施例で、各
風量制御回路２２．〜２２３は、全て同一の回路構成と
され、隣り合う他の風量制御回路とは全く独立に動作す
る。

その一つの結線例を第２図に示す。

この風量制御回路２２１　は、交流型＃Ｉ３０に対して
、オン・オフリレー回路３１と位相制御回路３２とファ
ン４．とが直列に接続されたものであ１する。また、リレー回路３１に並列にスイッチ回路３３が
接続されている。このスイッチ回路３３は、サーマルヘ
ッド１（第１図）の記録動作と連動してオンし記録動作
終了と共にオフするものである。

リレー回路３１は、リレースイッチ３１１　と、このリ
レーコイル３１２に直流電源３１４の電流を供給するス
イッチングトランジスタ３１３　と、そのスイッチング
動作調整用の抵抗器３１５とから構成されている。

起動制御用サーミスタ２１、は例えば第１図の基板の左
端に取り付けられた温度測定器である。

この起動制御用サーミスタ２１．は、直流電源３１４に
対して抵抗器３１５　と直列に接続されている。基板温
度が上昇して、サーミスタ２１１の電気抵抗が下がると
、抵抗器３１５の両端の分担電圧は上昇し、トランジス
タ３１３のベース電流が増大しこのトランジスタ３１３
がオンする。これによって直流電源３１．からリレーコ
イル３１２へ電流が供給されてリレースイッチ３１、が
オンする。リレー回路３１はこのように、基板温度が一
定の温度以上のときリレースイッチ３１、をオンし、一
定温度以下のときはリレースイッチ３１゜をオフする回
路である。

一方、位相制御回路３２は、トライアック３２１１トリ
ガダイオード３２２、抵抗器３２３およびコンデンサ３
２４　とから構成される。

トライアック３２１は交流電源３０とファン４１に直列
に挿入されている。また、トライアック３２、のゲート
には、トリガダイオード３２２が接続されている。抵抗
器３２３とコンデンサ３２゜およびサーマルヘッドを載
置した基板に固定された風力制御用サーミスタ２１２　
とは電源３０に″直列に接続されている。トリガダイオ
ード３２□はこの抵抗器３２３　とコンデンサ３２４の
接続部に接続されている。トライアック３２１　と並列
接続された抵抗器３２Ｓ　とコンデンサ３２６とはサー
ジ吸収用のものである。

ここで、サーミスタ２１□の固定された基板温度が上昇
すると、サーミスタ２１２の抵抗値が下る。サーミスタ
２１２の抵抗値が下るとコンデンす３２４の充電速度が
速くなり、コンデンサ３２４の両端の電圧がトリガダイ
オード３２２のブレークオーバ電圧に達するのが速くな
る。従ってトライアック３２、のゲート電流が速いタイ
ミングで供給され、トライアック３２１　の導通角が大
きくなり、ファン４１　の風量が増加する。基板温度が
下ればその逆に、トライアック３２１　の導通角が小さ
くなりファン４．の風量が減少する。

（風量制御回路の動作の説明）第３図は、第４図に示したドツトパターン４０をＡ列３
版（日本工業規格）の用紙の全面に記録する動作を、用
紙１０枚分について行い、次に同時間休止後再び用紙１
０枚分の記録を行い、このような動作を反復したときの
、基板の温度の変化を示したものである。

第４図のドツトパターン４０は、１インチ（２５，４ミ
リメートル）あたり３００ドツトのサーマルヘッドで、
縦６ドツト、横６ドツトのマトリックスで構成された市
松模様の記録を行ったものである。

第３図において、サーマルヘッドの記録動作は直線４１
のように一定時間ごとに起動、停止をくり返している。

第１図に示した本発明の強制冷却装置は、このサーマル
ヘッドの動作停止後も直線４２のように、所定時間冷却
動作を継続している。

従って、サーマルヘッドの記録動作中のみファンを動作
させた場合、図の破線４４のように基板温度が上昇して
いくが、本発明の場合、強制冷却装置が基板温度３６〜
３７°Ｃ付近に低下するまで冷却動作を継続するので、
常に起動直前の基板温度を一定温度以下に引き下げてお
くことができる。

一方、こんどは、サーマルヘッドの記録動作中、何らか
の要因で基板に第１４図の特性■に示したような一定の
勾配を持った蓄熱現象が生じたとする。このときサーミ
スタ２１．．２１２　が最高温度を検知し、サーミスタ
２１３．２１４、サーミスタ２１５．２１６の順に低い
温度を検出する。

第５図はこのとき各ファン４．．４２．４３に加わる電
源電圧波形を表わしている。サーミスタ２１□、２１４
．２１６の基板温度測定データに基づいて、導通角α１
、２、α３がそれぞれ異α なるよう制御されている。すなわち、第１図の基板２を
３つの区分２．．２２．２．に分けると、温度が高い区
分２．に対向しているファン４．に最も多く電力を供給
して風量を多くし、他の区分に対向しているファンは順
に風量を少なくするよう制御する。基板の各区分汎、２
２．２３　の温度と風量の相関関係は、基板自体の放熱
性に負うところが大きい。基板に第９図に示したような
冷却力の大きいヒートシンク３が設けてあれば、風量の
わずかな増減によって冷却力を可変できる。

この実施例の装置を用いて、始めに３台のファンの風量
を一定にしたまま、基板の区分２．の側の黒比率が他の
区分に比べて著しく高い画像の連続記録を行ったところ
、一定時間後にサーミスタ２１２は３４．５°Ｃ１サー
ミスタ２１４は３０．３’Ｃとなった。次に、各サーミ
スタ２１２２１、．２　Ｉｓ　の測定温度に基づいてフ
ァンの風量を増減し記録を継続したところ、サーミスタ
２１２は３１．１°Ｃ１サーミスタ２１４は３０．２°
Ｃとなり、記録画像にほとんど影響の無い温度分布とな
った。

第６図の実線５１は、この実験中に得られた記録画像の
左側と右側の光学濃度差（縦軸）と記録枚数（横軸）と
の関係を示したものである。

破線５２はファンの風量を一定にした場合で、記録枚数
が増えるに従って光学濃度差が著しく増加していくこと
がわかる。これに対して、本発明のサーマルヘッド駆動
装置のように風量制御を行うと、記録枚数が増加しても
光学濃度差の変化が少なく安定した記録画質が得られる
ことがわかる。

記録動作中はもちろん記録動作の終了後も、基板の長手
方向の温度分布に勾配があると次の記録動作の立上り時
にその勾配が悪影響を及ぼす恐れがある。第１図の実施
例に示した本発明の装置は、記録動作終了後も、蓄熱の
著しい部分の冷却を継続し、基板温度の冷却と均一化を
図ることができる。

「変形例」本発明のサーマルヘッド駆動装置は上記実施例に限定さ
れない。

第７図は、本発明の強制冷却装置をマイクロプロセッサ
を用いて制御する実施例のブロック図である。第７図に
おいて、温度測定器例えばサーミスタ６１．〜６１３　
は、この場合、第１図に示した基板の各区分２１．２゜
、２３　に１個ずつ取り付けられる。

この温度検出データは、人力インターフェイス６２を介
して制御回路６３に取り込まれる。制御回路６３は、マ
イクロプロセッサ（ｃｐｕ）や、その動作に必要なプロ
グラムを格納したメモリ等で構成されている。この温度
検出データをもとに、一定温度以上の場合はファンをオ
ンする信号を出力インターフェイス６４を通じて、ファ
ン４．〜４３のスイッチ回路６６、〜６６３　に送る。

また、このスイッチ回路６６１〜６６３をオン・オフ動
作させるくり返し周期やパルス幅を変えてやれば、ファ
ンの風量の制御が可能である。このとき、制御回路６３
は、基板の温度に応じたスイツチング用のパルスをこの
スイッチング回路６６１〜６６２　に送るようにする。

このスイッチング回路６６１〜６６３は、電源６７とフ
ァン４．〜４３の間に直列に挿入された図示しないスイ
ッチングトランジスタで構成し、その動作を行うドライ
バにパルスを送ってスイッチングを制御する。なお、こ
の種の動作を行う回路として、ここに示した側辺外に、
既知の各種の回路を採用することが可能である。

この実施例の場合、制御回路６３は、サーマルヘッドの
記録動作の制御にも使用されており、記録動作中は各ス
イッチング回路６６１〜６６、に対して温度測定器の測
定結果に応じたスイッチング用のパルスを供給し、記録
動作後は、温度測定結果が一定値以上の場合に、スイッ
チング用のパルスを供給する。

なお、基板の長手方向の蓄熱の傾きが著しく生じる恐れ
のない装置については、温度測定器もファンも１個ずつ
備えていればよい。このときは第１図のスイッチ回路３
３とリレー回路３１のみを設けて、ファンのオン・オフ
制御だけでさしつかえない。また、基板の温度分布は、
各単位発熱体に印加される印字パルスや、その印字デー
タから予測するようにしてもよい。印字パルス幅の補正
のため基板温度を測定している装置であれば、その温度
測定器の出力の全部または一部を利用してもよい。強制
冷却装置は必ずしもファンを使う必要はない。例えば、
ヒートポンプを用いてその冷却力を制御するようにして
もよい。

また、風量調整は、ファンの回転制御のみならず、第５
図に示すように、ファン４と基板２との間に配置した風
向き調整用の羽根２５の傾き角すなわち基板に吹きつけ
る風の風向きを変化させるようにしてもよい。この実施
例では、羽根２５に挿通されたロッド２６をソレノイド
２７が矢印２８方向に前後させて羽根２５を矢印２９の
ように左右に傾けるようにしている。

「発明の効果」以上説明した本発明のサーマルヘッド駆動装置は、断続
的な使用を行っても、サーマルヘッドの基板温度の上昇
を抑制し、記録画像の画質を一定以上に維持することが
できる。また、サーマルヘッドの基板に不均一な蓄熱現
象が発生したとき、基板を所定の区分ごとに独立した冷
却力で冷却するので基板温度の不均一性が緩和され、印
字品質の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のサーマルヘッド駆動装置の実施例を示
す概略図、第２図はその風量制御部の要部結線図、第３
図と第４図は、第２図のリレー回路の動作とその作用効
果の説明図、第５図と第６図は第２図の位相制御回路の
動作とその作用効果の説明図、第７図は本発明の他の実
施例を示すブロック図、第８図は本発明の他の実施例を
示す要部ブロック図、第９図と第１０図は従来のサーマ
ルヘッドの基板の例を示す斜視図、第１１図〜第１３図
は画質のシャープ度の説明図、第１４図と第１５図は従
来のサーマルヘッドの基板の温度分布の説明図である。１・・・・・・サーマルヘッド、２・・・・・・基板、２０．２□、２３・・・・・・基板の区分、４１．４２
．４３・・・・・・ファン、２１、〜２１．．６１．　
〜６１３・・・・・・温度測定器、２２・・・・・・風量制御部、２２０．２２２．２２３・・・・・・風量制御回路、２
３・・・・・・強制冷却装置。出　願　人　　　　富士ゼロ・７クス株式会社代　理　
人　　　　弁理士　山　内　梅　雄第　１　図第２図３〉第５図第６図第　７回第１１図第１４図苗１ら　ロカ　Ｉ％Ｊ　凶

Claims

【特許請求の範囲】１、サーマルヘッドと、このサーマルヘッドを載置した
基板と、この基板の温度を測定する温度測定器と、前記
基板を冷却する強制冷却装置を有し、この強制冷却装置
は、サーマルヘッドの記録動作と共に動作しかつ、この
記録動作の終了後は、前記温度測定器の測定データが所
定の温度を越えているときのみ動作し所定温度以下にな
るまで動作を続けることを特徴とするサーマルヘッド駆
動装置。２、温度測定器は、基板の２箇所以上に設けられ、サー
マルヘッドの記録動作の終了後は、これらの温度測定器
のいずれかの測定データが所定温度を越えているとき強
制冷却装置が動作することを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のサーマルヘッド駆動装置。３、強制冷却装置は、サーマルヘッドの記録動作中その
測定データに基づいて前記基板を所定の区分ごとに互に
独立した冷却力で冷却することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のサーマルヘッド駆動装置。４、強制冷却装置は、基板の区分ごとにそれぞれ各区分
に対向して配置されたファンとその風量制御回路とから
構成され、前記ファンはサーマルヘッドの記録動作と共
に動作しかつこの記録動作の終了後はそれと対向してい
る区分の基板温度が所定温度を越えたときのみ動作する
ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のサーマル
ヘッド駆動装置。５、ファンは、それぞれ対向している区分の基板温度が
高い程風量が多くなるよう制御されることを特徴とする
特許請求の範囲第４項記載のサーマルヘッド駆動装置。