JP2005254506A - サーマルヘッドおよびサーマルプリンタ - Google Patents
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Abstract
【課題】 簡単な構造で通常の画像記録と細線や小さいドットなどの微細な表現とを行うことができるサーマルヘッドおよびサーマルプリンタを提供する。
【解決手段】 サーマルヘッド18の発熱素子31は、グレーズ層33上に形成された第1電極層34と、第1電極層34と対向する位置に形成された第2電極層35と、記録紙10の搬送方向に関する第1電極層34の両端が露出するように、第1電極層34上に形成された第1絶縁体層37と、搬送方向に関する第1絶縁体層37の両端が露出するように、第1絶縁体層37上に形成された第3電極層36と、第1〜第3電極層34〜36を跨がるように形成された発熱抵抗体層38と、これらの層34〜38全体を覆うように形成された保護層39とからなる。システムコントローラ20は、第1〜第3電極層34〜36への通電を、記録する画像データに応じて選択的に変化させる。
【選択図】 図2
【解決手段】 サーマルヘッド18の発熱素子31は、グレーズ層33上に形成された第1電極層34と、第1電極層34と対向する位置に形成された第2電極層35と、記録紙10の搬送方向に関する第1電極層34の両端が露出するように、第1電極層34上に形成された第1絶縁体層37と、搬送方向に関する第1絶縁体層37の両端が露出するように、第1絶縁体層37上に形成された第3電極層36と、第1〜第3電極層34〜36を跨がるように形成された発熱抵抗体層38と、これらの層34〜38全体を覆うように形成された保護層39とからなる。システムコントローラ20は、第1〜第3電極層34〜36への通電を、記録する画像データに応じて選択的に変化させる。
【選択図】 図2
Description
本発明は、複数の発熱素子がライン状に配列された発熱素子アレイを備え、発熱素子を選択的に発熱させて、発熱素子上に搬送される記録材料に画像を記録するサーマルヘッド、およびこれを備えたサーマルプリンタに関する。
ライン状に配列された複数の発熱素子を備えたサーマルヘッドを用いて、記録紙に画像を記録するサーマルプリンタが知られている。サーマルプリンタには、発熱素子で感熱記録紙を直接加熱して発色させる感熱プリンタや、記録紙に重ねたインクリボンの背後を発熱素子で加熱して、インクリボンのインクを記録紙に転写する熱転写プリンタがある。
上記のようなサーマルプリンタに用いられるサーマルヘッドとしては、記録紙の搬送方向上流側に設けられた第1発熱抵抗体と、その下流側に設けられた第2発熱抵抗体とからなり、第1発熱抵抗体によって発色に必要な最小限のエネルギーを、第2発熱抵抗体によって所定の階調で発色するためのエネルギーをそれぞれ記録紙に与えることで、第2発熱抵抗体に供給すべき駆動電流を減少させることが可能なものが提案されている(特許文献1参照)。
また、発熱抵抗体の一方に共通電極を、他方に個別電極を接続して形成した第1および第2発熱抵抗体を有し、第1発熱抵抗体に対して、第2発熱抵抗体を記録紙の搬送方向に所定幅だけずらして配置し、これらを選択的に用いることで、発熱素子の寿命を延ばすことができるサーマルヘッドが提案されている(特許文献2参照)。
ところで、上記のようなサーマルヘッドで細線や小さいドットを表現するためには、記録紙の搬送方向に関する発熱素子の長さを短くして、局部的に記録紙を加熱すればよい。しかしながら、特許文献1に記載のサーマルヘッドでは、第1、第2発熱抵抗体の長さは異なるものの、第1発熱抵抗体で発色させた後、第2発熱抵抗体で再び発色させるため、細線や小さいドットを表現することができない。また、特許文献2に記載のサーマルヘッドでは、発熱素子の寿命を延ばすことはできるが、発熱抵抗体の長さは同じであるため、特許文献1に記載のサーマルヘッドと同様に、細線や小さいドットを表現することができない。
ここで、特許文献1に記載のサーマルヘッドには、第1、第2発熱抵抗体を選択的に加熱することにより、長さの短い第1発熱抵抗体で細線や小さいドットを表現することができる可能性はあるが、第1、第2発熱抵抗体の間を縫うように電極層を形成しなければならず、構造が複雑になって製造コストの増大を招くおそれがあるうえ、隣接する発熱素子のピッチを開ける必要があり、小型化を阻害するという問題があった。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、簡単な構造で通常の画像記録と細線や小さいドットなどの微細な表現とを行うことができるサーマルヘッドおよびサーマルプリンタを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、複数の発熱素子がライン状に配列された発熱素子アレイを備え、前記発熱素子を選択的に発熱させて、前記発熱素子上に搬送される記録材料に画像を記録するサーマルヘッドにおいて、前記発熱素子は、絶縁基板上に形成された第1電極層と、前記第1電極層と対向する位置に形成された第2電極層と、前記記録材料の搬送方向に関する前記第1電極層の両端が露出するように、前記第1電極層上に形成された第1絶縁体層と、前記搬送方向に関する前記第1絶縁体層の両端が露出するように、前記第1絶縁体層上に形成された第3電極層と、前記第1〜第3電極層を跨がるように形成された発熱抵抗体層と、これらの層全体を覆うように形成された少なくとも1層の保護層とからなることを特徴とする。
なお、前記搬送方向に関する前記第2電極層の一端が露出するように、前記第2電極層上に第2絶縁体層を形成するとともに、前記搬送方向に関する前記第2絶縁体層の一端が露出するように、前記第2絶縁体層上に第4電極層を形成してもよい。
また、本発明のサーマルプリンタは、請求項1または2に記載のサーマルヘッドと、前記第1〜第3電極層または前記第1〜第4電極層への通電を、記録する画像データに応じて選択的に変化させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
本発明のサーマルヘッドおよびサーマルプリンタによれば、発熱素子を、絶縁基板上に形成された第1電極層と、第1電極層と対向する位置に形成された第2電極層と、記録材料の搬送方向に関する第1電極層の両端が露出するように、第1電極層上に形成された第1絶縁体層と、搬送方向に関する第1絶縁体層の両端が露出するように、第1絶縁体層上に形成された第3電極層と、第1〜第3電極層を跨がるように形成された発熱抵抗体層と、これらの層全体を覆うように形成された少なくとも1層の保護層とから構成し、各電極層への通電を、記録する画像データに応じて選択的に変化させる制御手段を備えたので、簡単な構造で通常の画像記録と細線や小さいドットなどの微細な表現とを行うことができる。これにより、さらに高画質・高精細なプリントを得ることが可能となる。
図1において、本発明を適用したカラー感熱プリンタ2には、記録材料として、長尺のカラー感熱記録紙(以下、単に記録紙という)10が使用される。記録紙10は、ロール状に巻かれた記録紙ロール11の形態でカラー感熱プリンタ2にセットされる。
記録紙10は、周知のように、支持体上にシアン感熱発色層、マゼンタ感熱発色層、イエロー感熱発色層、および保護層が順次層設された構造となっている。最上層となるイエロー感熱発色層は熱感度が最も高く、小さな熱エネルギーでイエローに発色する。最下層となるシアン感熱発色層は熱感度が最も低く、大きな熱エネルギーでシアンに発色する。
イエロー感熱発色層は、420nmの近紫外線が照射されたときに発色能力が消失する。マゼンタ感熱発色層は、イエロー感熱発色層とシアン感熱発色層との中間程度の熱エネルギーでマゼンタに発色し、365nmの紫外線が照射されたときに発色能力が消失する。なお、例えばブラック感熱発色層を設けて4層構造にした記録紙を使用してもよい。
記録紙ロール11の外周面には、搬送モータ12によって回転される給紙ローラ13が当接している。搬送モータ12はステッピングモータであり、モータドライバ14から入力される駆動パルスによって駆動される。給紙ローラ13が図中反時計方向に回転すると、記録紙ロール11は図中時計方向に回転し、記録紙10が記録紙ロール11から送り出される。給紙ローラ13が図中時計方向に回転すると、記録紙ロール11は図中反時計方向に回転し、記録紙10が記録紙ロール11に巻き戻される。
記録紙ロール11から送り出された記録紙10は、水平方向に配置された搬送経路内に送り込まれる。この搬送経路内には、記録紙10を挟み込んで搬送する搬送ローラ対15および排紙ローラ対16が配置されている。搬送ローラ対15および排紙ローラ対16は、搬送モータ12によって回転されるキャプスタンローラ15a、16aと、このキャプスタンローラ15a、16aに圧接するピンチローラ15b、16bとからなり、記録紙10を図中A方向(給紙方向)とB方向(巻戻方向)とに往復搬送する。排紙ローラ対16のA方向下流側には、画像記録済みの記録紙10を排出する排紙口17が設けられている。
給紙ローラ13と搬送ローラ対15との間には、サーマルヘッド18と、このサーマルヘッド18に向き合うように搬送経路の下方に配置されたプラテンローラ19とが設けられている。サーマルヘッド18のヘッド基板30の記録紙10に対向する表面には、複数の発熱素子31(図2および図3参照)がライン状に配列された発熱素子アレイ32が設けられている。
図2および図3に示すように、ヘッド基板30上には、グレーズドガラスからなるグレーズ層33、発熱素子31を構成する第1〜第3電極層34〜36、第1絶縁体層37、発熱抵抗体層38、および保護層39が積層されている。グレーズ層33の一部には、シリンドリカル突条に膨出した部分グレーズ40が形成される。この部分グレーズ40の長手方向は、記録紙10の幅方向と一致している。なお、図3では、煩雑を避けるため、保護層39は不図示にしてある。
第1電極層34と第2電極層35とは、記録紙10の搬送方向と平行に対向して配置されている。第1絶縁体層37は、記録紙10の搬送方向の第1電極層34の両端が露出するように、第1電極層34上に形成されている。第3電極層36は、記録紙10の搬送方向の第1絶縁体層37の両端が露出するように、第1絶縁体層37上に形成されている。発熱抵抗体層38は、発熱素子31の内側の第1〜第3電極層34〜36の端部を跨がるように形成されている。保護層39は、第1、第3電極層34、36、および第1絶縁体層37の端部を残して、これらの各層34〜38を覆うように形成されている。なお、保護層39は多層であってもよい。
第1〜第3電極34〜36には、発熱素子31への通電を制御するドライバICが搭載されたプリント基板(図示せず)に接続されており、第2電極層35が共通電極、第1、第3電極層34、36が個別電極となっている。保護層39に覆われていない第1、第3電極層34、36の端部には、図示しないリード線が接続されている。各発熱素子31は、ドライバICにより選択的に駆動される。
図1において、発熱素子アレイ32は、システムコントローラ20からヘッドドライバ21に入力された駆動データに基づいて発熱し、記録紙10の各感熱発色層を発色させる。システムコントローラ20は、第1〜第3電極層34〜36への通電を、記録する画像データに応じて選択的に変化させる。具体的には、通常の画像記録時には、第3電極層36を選択し、第2電極層35と第3電極層36との間の発熱抵抗体層38を発熱させる。一方、細線や小さいドットを表現する場合は、第1電極層34を選択し、第1電極層34と第2電極層35との間の発熱抵抗体層38を発熱させる。
プラテンローラ19は、記録紙10の搬送に応じて従動回転し、記録紙10と発熱素子アレイ32との当接状態を安定させる。また、プラテンローラ19は、上下方向に移動自在とされ、図示しないバネによって発熱素子アレイ32に圧接する方向に付勢されている。記録紙10の給紙時および排紙時には、カムやソレノイドなどから構成されるシフト機構(図示せず)によってプラテンローラ19が下降し、サーマルヘッド18との記録紙10の挟持が解除される。
搬送ローラ対15のA方向下流側には、記録紙10の記録面に対面して定着器22が配置されている。また、定着器22と排紙ローラ対16との間には、記録紙10を所定のプリントサイズにカットするカッター23が配置されている。定着器22は、発光ピークが420nmの近紫外線を放出してイエロー感熱発色層を定着するイエロー用定着光源22aと、発光ピークが365nmの紫外線を放出してマゼンタ感熱発色層を定着するマゼンタ用定着光源22bとからなる。これらの光源22a、22bは、ランプドライバ24によって駆動される。
次に、上記構成を有するカラー感熱プリンタ2の動作について説明する。画像記録開始操作が実行されると、搬送モータ12の正転によって給紙ローラ13が反時計方向に回転され、記録紙10が記録紙ロール11からA方向に送り出される。記録紙10の先端部は搬送経路内を移動して、搬送ローラ対15にニップされ、さらにA方向下流側に搬送される。
記録紙10が画像記録開始位置に到達すると、搬送モータ12の回転が一旦停止される。次いで、プラテンローラ19がシフト機構によって上昇され、発熱素子アレイ32との間で記録紙10が挟持される。この状態で再び搬送モータ12が駆動され、記録紙10がA方向に搬送されながら、ヘッドドライバ21に入力された駆動データに基づいて発熱した発熱素子アレイ32により、記録紙10のイエロー感熱発色層にイエロー画像が記録される。
イエロー画像の記録が完了すると、記録画像の後端が定着器22のイエロー用定着光源22aに対面する位置まで搬送され、搬送モータ12の回転が停止される。このとき、プラテンローラ19がシフト機構によって下降され、サーマルヘッド18とによる記録紙10の挟持が解除される。次いで、ランプドライバ24によりイエロー用定着光源22aが点灯され、搬送モータ12が逆転されて記録紙10がB方向に巻き戻されながら、画像記録済みのイエロー感熱発色層が定着される。
イエロー感熱発色層の定着後、記録画像の先端が発熱素子アレイ32に対面する位置まで搬送され、搬送モータ12の回転が停止される。そして、イエロー画像記録時と同様に、プラテンローラ19がシフト機構によって上昇され、発熱素子アレイ32との間で記録紙10が挟持される。この状態で再び搬送モータ12が駆動され、記録紙10がA方向に搬送されながら、記録紙10のマゼンタ感熱発色層にマゼンタ画像が記録される。
マゼンタ画像の記録が完了すると、記録画像の後端が定着器22のマゼンタ用定着光源22bに対面する位置まで搬送され、搬送モータ12の回転が停止される。そして、イエロー画像定着時と同様に、ランプドライバ24によりマゼンタ用定着光源22bが点灯され、搬送モータ12が逆転されて記録紙10がB方向に巻き戻されながら、画像記録済みのマゼンタ感熱発色層が定着される。
マゼンタ感熱発色層の定着後、記録画像の先端が発熱素子アレイ32に対面する位置まで搬送され、搬送モータ12の回転が停止される。そして、イエロー、マゼンタ画像記録時と同様に、記録紙10のシアン感熱発色層にシアン画像が記録される。
各画像記録時には、システムコントローラ20により、第1〜第3電極層34〜36への通電が、記録する画像データに応じて選択的に変化される。すなわち、通常の画像記録時には、第3電極層36が選択され、第2電極層35と第3電極層36との間の発熱抵抗体層38が発熱される。一方、細線や小さいドットを表現する場合は、第1電極層34が選択され、第1電極層34と第2電極層35との間の発熱抵抗体層38が発熱される。これにより、記録紙10の搬送方向に関する発熱素子31の長さが、通常の画像記録時よりも細線や小さいドットを表現する場合の方が短くなり、通常の画像記録時と比較して、より局部的に記録紙10を加熱することができる。
画像記録後の記録紙10は、搬送ローラ対15によりA方向に搬送され、カッター23により所定のプリントサイズに切断された後、排紙ローラ対16により排紙口17から排出される。
上記のように、ヘッド基板30上に各層34〜39を積層し、第1〜第3電極層34〜36への通電を、記録する画像データに応じて選択的に変化させることで、簡単な構造で通常の画像記録と細線や小さいドットなどの微細な表現とを行うことができる。
また、第2電極層35を共通電極とし、第1、第3電極層34、36の端部にリード線を接続して個別電極としているので、隣接する発熱素子31のピッチを開けなくともよく、記録紙10の幅方向のサーマルヘッド18のサイズを大きくする必要がない。
なお、図4および図5に示すように、記録紙10の搬送方向に関して、発熱素子50の内側の第2電極層35の一端が露出するように、第2電極層35上に第2絶縁体層52を形成するとともに、記録紙10の搬送方向に関して、発熱素子50の内側の第2絶縁体層52の一端が露出するように、第2絶縁体層52上に第4電極層53をさらに形成してもよい。この場合、第2、第4電極層35、53を共通電極とし、上記実施形態の第1電極層34と第2電極層35、第2電極層35と第3電極層36の組み合わせに加えて、第1電極層34と第4電極層53、第3電極層36と第4電極層53の組み合わせで通電して、発熱抵抗体層38を発熱させる。このようにすると、記録紙10の搬送方向に関する発熱素子50の長さを段階的に変化させられるので、記録する画像データに応じたより高精細な画像記録を行うことができる。
上記実施形態では、部分グレーズ40を有する発熱素子31、50を例に挙げて説明したが、平面グレーズを有する発熱素子であってもよい。また、1個のサーマルヘッド18に対して記録紙10を往復搬送させることで、イエロー、マゼンタ、シアンの熱記録および定着を行う往復印画方式のカラー感熱プリンタ2を例示して説明したが、3個のサーマルヘッドに対して記録紙を1回通過させ、その間に各サーマルヘッドでイエロー、マゼンタ、シアンの熱記録を行ういわゆる1パス方式にも本発明を適用することができる。
上記実施形態では、サーマルプリンタとしてカラー感熱プリンタ2を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、熱転写プリンタなどの他のサーマルプリンタにも適用することができる。
2 カラー感熱プリンタ
10 カラー感熱記録紙(記録紙)
12 搬送モータ
13 給紙ローラ
15 搬送ローラ対
16 排紙ローラ対
18 サーマルヘッド
19 プラテンローラ
20 システムコントローラ
22 定着器
31、50 発熱素子
32、51 発熱素子アレイ
34〜36、53 第1〜第4電極層
37、52 第1、第2絶縁体層
38 発熱抵抗体層
39 保護層
10 カラー感熱記録紙(記録紙)
12 搬送モータ
13 給紙ローラ
15 搬送ローラ対
16 排紙ローラ対
18 サーマルヘッド
19 プラテンローラ
20 システムコントローラ
22 定着器
31、50 発熱素子
32、51 発熱素子アレイ
34〜36、53 第1〜第4電極層
37、52 第1、第2絶縁体層
38 発熱抵抗体層
39 保護層
Claims (3)
- 複数の発熱素子がライン状に配列された発熱素子アレイを備え、前記発熱素子を選択的に発熱させて、前記発熱素子上に搬送される記録材料に画像を記録するサーマルヘッドにおいて、
前記発熱素子は、絶縁基板上に形成された第1電極層と、
前記第1電極層と対向する位置に形成された第2電極層と、
前記記録材料の搬送方向に関する前記第1電極層の両端が露出するように、前記第1電極層上に形成された第1絶縁体層と、
前記搬送方向に関する前記第1絶縁体層の両端が露出するように、前記第1絶縁体層上に形成された第3電極層と、
前記第1〜第3電極層を跨がるように形成された発熱抵抗体層と、
これらの層全体を覆うように形成された少なくとも1層の保護層とからなることを特徴とするサーマルヘッド。 - 前記搬送方向に関する前記第2電極層の一端が露出するように、前記第2電極層上に第2絶縁体層を形成するとともに、
前記搬送方向に関する前記第2絶縁体層の一端が露出するように、前記第2絶縁体層上に第4電極層を形成したことを特徴とする請求項1に記載のサーマルヘッド。 - 請求項1または2に記載のサーマルヘッドと、前記第1〜第3電極層または前記第1〜第4電極層への通電を、記録する画像データに応じて選択的に変化させる制御手段とを備えたことを特徴とするサーマルプリンタ。
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