JPH0218059A - サーマルヘッド - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱昇華型、熱溶融型、感熱発色型などの各種
サーマルプリンタのヘッドとして用いられるサーマルヘ
ッドに関する。

［従来の技術］ 第１３図は熱昇華型プリンタの記録原理を示す図である
。１はプラテンローラであり、回転軸２と、この回転軸
２に嵌込まれた芯金部３と、この芯金部３の外周面を被
覆する如く装着されたプラテンゴム部４とから構成され
ている。５はサーマルヘッドであり、上記回転軸２の軸
心方向に沿って発熱抵抗体アレイをライン状に並べた構
成となっている。

このように構成された熱昇華型プリンタは、次のように
して可視画像を形成する。昇華性染料を塗布したインク
シート６と受像紙７とを、インクシート６をサーマルヘ
ッド５側にした状態で重ね合わせ、プラテンローラ１の
外周面によってサーマルヘッド５に押圧する。そして押
圧した状態において、サーマルヘッド５の発熱抵抗体ア
レイを選択的に加熱して昇華性染料を受像紙７の表面に
転写させる。その結果、受像紙７に可視画像が形成され
る。

上述した熱昇華記録方式の特徴は、サーマルヘッドの発
熱量を制御して、受像紙７へ転写する染料の転写量を調
整し、受像紙７に濃淡のある階調記録を容易に形成し得
る点にある。またイエローマゼンタ、シアンの三色のイ
ンクシートを用いて、受像紙７に各色を重ねて転写する
ことにより、受像紙７上に任意の色で記録できる点にあ
る。このような特徴ををすることから、熱昇華型プリン
タは各種ビデオ機器と組合わせて、写真調のフルカラー
プリントを出力するための端末装置として有望視されて
いる。

熱昇華型プリンタは、上述したようにフルカラー記録を
容易に行ない得るという優れた特徴を有している反面、
次のような欠点を有している。

第１４図は従来の熱昇華型プリンタに使用されているサ
ーマルヘッド５を模式化して示す斜視図である。同図に
おいて、１１は放熱板、１２はセラミクス基板、１３は
ライン状の発熱抵抗体アレイ、１４は保護膜である。な
お図中に示す矢印は印字幅方向を示している。同図に示
すように、セラミクス基板１２と発熱抵抗体アレイ１３
と保護膜１４とから構成されるヘッド基板１５には、サ
ーマルヘッド５のライン方向に沿って数十ミクロンオー
ダーの「うねり」がある。この「うねり」はヘッド基板
１５を構成しているセラミクス基板１２の「反り」に起
因するものである。したがってセラミクス基板１２に発
生する「反り」は現時点での製法技術上避けることがで
きない。

第１５図は上記した「うねり」のあるヘッド基板１５を
有するサーマルヘッド５とプラテンローラ１との関係を
示す側断面図である。同図からも明らかなように、「う
ねり」を有するヘッド基板１５にプラテンローラ１を圧
接させると、ヘッド基板１５上には凹凸部が現われる。

その結果、凸部Ｓｌ、Ｓ２の部分で押圧されるインクシ
ート６および受像紙７には、他の部分に比して相当強い
押圧力（密着力）が加わえられる。また逆に凸部Ｓｌ、
Ｓ２以外で押圧される部分には押圧力が十分加えられな
い。このため、インクシート６の染料塗布面と受像紙７
とを均一な力で十分密着させることができず、密着力の
弱い部分では、記録ドツトが欠けたり、染料が転写され
ない部分が生じてしまったりする。

第１６図は第１５図に示すサーマルヘッド５およびプラ
テンローラ１を用いて形成した画像の例を示す平面図で
ある。同図に示すように、画面の副走査方向（記録紙搬
送方向）と平行な方向に縞状の濃淡模様が生じてしまっ
ている。図中斜線で示す部分がヘッド基板１５の凸部Ｓ
Ｌ、Ｓ２に対応した部分である。また斜線領域以外の部
分の画像は全く記録されないか、白くかすれてしまって
いる。

このような欠点の解決手段として、例えば「昇華型感熱
転写カラープリンタの一開発と応用展開」　（大日本印
刷株式会社）　日本工業技術センターセミナー、Ｔ−１
８３０，Ｉ）Ｉ）、１〜８（１９８６）において発表さ
れているように、プラテンゴム部４として柔らかいもの
を用いると共に、サーマルヘッド５に対するプラテンロ
ーラ１の押圧力を大きなものとし、プラテンゴム部４を
変形させて、インクシート６および記録紙７に加えられ
る密着力のバラツキを吸収させ、均一な密着力を得るよ
うにする手段がある。

また別の解決手段として、プラテンローラ１の外形をサ
ーマルヘッド５のヘッド基板１５の「うねり」に応じた
形状に製作する手段が考えられている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが上述した各解決手段には次のような欠点が有る
。プラテンゴム部４の硬度および押圧力を調整して密着
力を均一化する手段では、プラテンゴム部４を柔かくし
過ぎると、サーマルヘッド５の感熱抵抗体ラインがプラ
テンゴム部４に食込んでしまい、インクシート６および
記録紙７の走行性に支障が生じる。また柔かいプラテン
ゴム部４を使用すると、抑圧幅が広くなり、インクシー
ト６および記録紙７に加えられる単位面積当りの押圧力
が小さくなる。このため記録ドツトのシャープさが低下
してしまい、「切れ」のわるい画像となる。なおプラテ
ンゴム部４を硬くすると、単位面積当りの押圧力は大き
くなり、鮮明な画像を得ることはできるが、濃度むらが
目立つ上、サーマルヘッドの押圧面が機械的な摩耗によ
る損傷が激しいものとなる。したがって比較的濃度むら
が目立たなく、かつ画像のシャープさを損わな、い程度
に、プラテンゴム部４の硬度および押圧力の組合わせを
選んで使用しているのが実状である。そのため熱昇華記
録方式の持つ特徴を十分に活かしきれておらず、画像の
高画質化を図るには至っていない。

またヘッド基板１５の「うねり」に対応させた直径を有
するプラテンローラを製造し使用するという考えは、濃
度むらの発生を抑える手段としては理想的であるが、側
番のサーマルヘッドに合わせたプラテンローラを製造し
なければならず、プラテンローラの価格が極めて高くな
ってしまう。

またサーマルヘッドの破損や寿命切れによりサーマルヘ
ッドを交換する場合は、サーマルヘッドの交換に応じて
プラテンローラも交換しなくてはならず、実用化は困難
である。

なお上記した欠点は熱昇華型プリンタに限ったものでは
なく、サーマルヘッドを使用する方式のプリンタたとえ
ば感熱発色型プリンタ、熱溶鍛型プリンタ等においても
同様に生じる問題である。

そこで本発明の目的は、サーマルヘッドが、たとえ「う
ねり」のあるヘッド基板を有するものであっても、均一
で十分な密着力を容易に得ることができ、濃度むらのな
い高画質な画像を安定に得ることのできる、安価なサー
マルプリンタ用プラテンローラを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記課題を解決し目的を達成するために次の
ような手段を講じた。すなわち、ヘッド基板と放熱板と
の間の空隙を、ヘッド基板の「うねり」に応じて調整す
るための空隙調整手段を備えるようにした。

［作用］ 上記手段を講じたことにより次のような作用を奏する。

すなわち、ヘッド基板に対するプラテンローラの圧接力
が均一になるので、記録用紙に均一な密着力が働き、印
字画像の記録濃度が一様になる。

［実施例］ 第１図（ａ）（ｂ）は本発明の第１実施例を示す図であ
り、第１図（ａ）はサーマルヘッド２０の斜視図であり
、第１図（ｂ）はサーマルヘッド２０とプラテンローラ
１とでインクシート６および受像紙７を挟圧保持した状
態を示す正面図である。なお第１図（ａ）（ｂ）におい
て第１３図〜第１５図と同一部分には同一符号を付しで
ある。

同図（ａ）４こ示す如く発熱抵抗体アレイ１３が配設さ
れている発熱ライン１６を有するヘッド基板１５は、基
板保持プレート１７により放熱板１１上に固定されてい
る。ヘッド基板１５と放熱板１１との間には空隙調整手
段としての薄膜シート状の補正部材２１．２２が介挿さ
れている。この補正部材２１．２２の寸法および介挿す
る位置は、発熱ライン１６の表面の形状を測定すること
により決定される。

第２図（ａ）（ｂ）は模擬的に示すサーマルヘッド２０
に補正部材２１を介挿した状態を示す図で、（ａ）はプ
ラテンローラ１をサーマルヘッド２０に圧接する前の状
態を示す正面図であり、（ｂ）はプラテンローラ１をサ
ーマルヘッド２０に圧接した状態を示す側面図である。

第３図（ａ）（ｂ）は補正部材をサーマルヘッド２０に
介挿しない場合を示す図で、（ａ）はプラテンローラ１
をサーマルヘッド２０に圧接する前の状態を示す図で、
（ｂ）はプラテンローラ１をサーマルヘッド２０に圧接
した状態を示す図である。

第２図（ａ）（ｂ）および第３図（ａ）（ｂ）において
は、説明を簡単化するために、上記ヘッド基板１５の「
うねり」を一つの「へこみ」で示している。

第２図（ａ）に示す一つの「へこみ」を有するヘッド基
板１５の底面と放熱板１１との間に補正部材２１を介挿
した状態で、第２図（ｂ）に示すようにプラテンローラ
１をヘッド基板１５に圧接すると、補正部材２１を介挿
したことによりヘッド基板１５がプラテンローラ１から
新たに受ける圧接力の分布は、第４図（ｂ）に示すよう
になる。

ツマリヘッド基板１５の「へこみ」の底面部分に当接す
る補正部材２１によってヘッド基板１５は下方から突上
げられることになり、プラテンゴム４が圧縮する分だけ
大きくなる。そして、ヘッド基板１５の凹形部の位置か
ら遠ざかるほど、ヘッド基板１５にかかる圧接力は少な
くなる。

第３図（ａ）（ｂ）に示すように補正部材を介挿しない
でプラテンローラ１をサーマルヘッド２０に圧接すると
圧接力分布は、第４図（ａ）に示すようになる。つまり
、ヘッド基板１５の「へこみ」部の位置が最も小さく、
「へこみ」郡部からライン方向へ遠ざかるほどヘッド基
板１５に及ぼす圧接力は強くなる。

第４図（ａ）に示す補正部材２１が付けられていない場
合の圧接力分布と、第４図（ｂ）に示すように補正部材
２１を介挿した場合の圧接力分布との合成は、相互の凹
凸部が相殺し合う結果、第４図（Ｃ）に示すように−様
なものとなる。

第５図（ａ）は発熱ラインの表面の形状を示す図であり
、第５図（ｂ）および第５図（ｃ）はサマルヘッドによ
り印字記録したサンプルのライン方向の濃度の状態を示
す図である。なお、実際の発熱ライン１６には、複数の
「へこみ」がある場合が多い。そこで、このような場合
における補正部材２１の介挿位置および寸法の決定方法
について第１図（ａ）（ｂ）および第５図（ａ）〜（ｃ
）を適時参照して説明する。

発熱ライン１６の表面の形状を測定すると、例えば第５
図（ａ）に示すような状態を呈している。

図の横軸は発熱ライン１６の長さ方向の位置、縦軸が発
熱ライン１６の表面のへこみの度合いを示しており、図
中Ｌｌ、Ｌ２．Ｌ３で示す部分では最大２５μｍへこん
でいる。

第５図（ｂ）は第５図（ａ）（ｂ）のような「うねり」
を有する発熱ライン１６を備えたサーマルヘッド２０を
用いてベタ印字記録したときのライン方向の濃度を示し
ている。第５図（ａ）のＬ２．Ｌ３で示す部分において
濃度が凹形状に低下しており、記録濃度のムラが発生し
ている。そこで、発熱ライン１６が凹形状をなす位置に
補正部材２１．２２等を介挿する。

サーマルヘッド２０に介挿するための補正部材２１．２
２等の寸法は、第５図（ａ）に示した発熱ライン１６の
表面形状から決定する。Ｌ２の「へこみ」の深さは最大
２５μｍであり、幅は約１５＋＋＋ｍである。したがっ
てヘッド基板１５のＬ２の位置に介挿する補正部材２１
の厚みは「うねり」の深さ２５μｍを打消すために２５
〜３０μｍとし、幅は「うねり」の幅より少なめに１０
〜１４ＩＩＪＩとする。上記補正部材２１０寸法決定方
法と同様の方法で、ヘッド基板１５のＬ３の位置に介挿
する補正部材２２の厚みを１５〜２０μｍ。

幅を７〜９Ｂと決定する。そしてこれらの補正部材２１
．２２を一定の厚みの薄膜シートを用いて作成し、第１
図（ａ）（ｂ）に示すようにヘッド基板１５と放熱板１
１との間に介挿する。

このようにして補正部材２１．２２を挿入したサーマル
ヘッド２０で印字記録すると、第５図（ｃ）に示すよう
に一定の濃度分布が得られ、ヘッド基板１５の「うねり
」による濃度ムラを防止できる。

以下、第１の実施例の変形例について説明する。

第６図（ａ）（ｂ）は補正部材２１とヘッド基板１５の
裏面との間に熱硬化型接着剤２３を介在させ、印字記録
時におけるヘッド基板１５の発熱抵抗体アレイへの通電
により、熱硬化型接着材２３を加熱硬化させ、この熱硬
化型接着剤１４の結合力により補正部材２１をヘッド基
板１５に対して安定に固定するようにした例である。な
お、上記熱硬化型接着剤２３を用いて補正部材２１を放
熱板１１側に固定するようにしても良い。

第７図および第８図（ａ）（ｂ）は放熱板１１またはヘ
ッド基板１５の圧接面のいずれかの面上に補正部材の形
状に相当する突出部２４を一体的に形成するようにした
例である。

第９図（ａ）（ｂ）は放熱板１１に多数のピン孔３１を
形成し、補正部材２１を放熱板１１とヘッド基板１５と
の間に介挿する際に、突出し治具３２のピンを差込んで
ヘッド基板１５を突上げ、その隙間に補正部材２１を介
挿するようにした例である。このようにすれば、補正部
材２１の介挿操作が容易となる。

［第２実施例］ 第１０図（ａ）（ｂ）は本発明の第２実施例を示す図で
ある。本実施例は補正部材の替わりに放熱板から突出す
る空隙調整手段としての補正用ネジを用いて発熱ライン
の「うねり」による印字時の濃度ムラの発生を防止する
ようにした例である。

第１０図（ａ）（ｂ）に示すように、ヘッド基板１５０
発熱ライン（不図示）の直下の放熱板１１に発熱ライン
と平行に多数のネジ孔３３が形成されている。そして、
このネジ孔３３に補正用ネジ３４をドライバー３５でね
じ込むことにより、ヘッド基板１５の所定箇所を押し上
げるように構成されている。このとき補正用ネジ３４に
よりヘッド基板１５を押し上げる高さは、発熱ラインの
表面の形状を測定することにより決定する。かくして本
実施例によれば、第１０図（ｂ）に示すように、印字時
において放熱板１１とヘッド基板１５との間に介在して
いる補正用ネジ３４によって第１実施例と同様の作用効
果を奏する。

［第３実施例］ 第１１図および、第１２図は本発明の第３実施例を示す
図である。本実施例は、第１１図および第１２図に示す
ように、ヘッド基板１５の発熱ライン１６の直下に位置
している放熱板１１上に多数の圧電素子４０を一列に配
設し、かつ特定の圧電素子４０に電圧を選択的に印加す
ることにより圧電素子４０がヘッド基板１５と垂直な方
向に変位するように構成したものである。前記発熱ライ
ン１６の表面の「うねり」の補正をする場合、発熱ライ
ン１６の表面の形状に基づいて、発熱ライン１６の凹部
に対応する圧電素子４０に対して所要の電圧を選択的に
印加すれば、圧電素子４０が所要の状態に変位する。こ
れにより、圧電索子４０がヘッド基板１５を押上げるの
で、前述した実施例と同様の作用効果を奏する。

なお本発明は上述した実施例に限定されるものではなく
、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能で
あるのは勿論である。

［発明の効果］ 本発明によれば、ヘッド基板と放熱板との間の空隙を、
ヘッド基板の「うねり」に応じて調整するための空隙調
整手段を備えることにより、サーマルヘッドが、たとえ
「うねり」のあるヘッド基板を有するものであっても、
均一で十分な密着力を容易に得ることができ、濃度むら
のない高画質な画像を安定に得ることのできる、安価な
サーマルプリンタ用プラテンローラを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）　〜第５図（ａ）（ｂ）（Ｃ）は本
発明の第１実施例を示す図で、第１図（ａ）はサーマル
ヘッドに補正部材を介挿する状態を示す斜視図、第１図
（ｂ）は補正部材を介挿したサーマルヘッドを用いて受
像紙に印字記録している状態を示す正面図、第２図（ａ
）（ｂ）は模擬的に示すサーマルヘッドに補正部材を介
挿した状態を示す側面図、第３図（ａ）（ｂ）は模擬的
に示すサーマルヘッドに補正部材を介挿しない状態を示
す正面図、第４図（ａ）〜（ｃ）はヘッド基板に作用す
る圧接力の分布状態を示す図、第５図（ａ）は発熱ライ
ンの表面の形状を示す図、第５図（ｂ）および（Ｃ）は
サーマルヘッドにより印字記録したサンプルのライン方
向の濃度状態を示す図である。第６図（ａ）（ｂ）は補
正部材を熱硬化型接着剤により固定するようにした変形
例を示す正面図、第７図および第８図（ａ）（ｂ）は補
正部材に相当する空隙調整手段としての突状部を放熱板
またはヘッド基板に設けた変形例を示す図、第９図（ａ
）（ｂ）は補正部材を治具を用いてサーマルヘッドに介
挿するようにした変形例を示す図である。第１０図（ａ
）（ｂ）は本発明の第２実施例の構成を示す図で、第１
０図（ａ）は補正用ネジによりヘッド基板を所要の高さ
突上げている状態を示す断面図、第１０図（ｂ）はサー
マルヘッドの正面図である。第１１図および第１２図は
本発明の第３実施例を示す図で、第１１図は圧電素子を
空隙調整手段として組込んだサーマルヘッドの分解斜視
図、第１２図はサーマルヘッドの使用状態を示す側面図
である。第１３図〜第１５図は従来のサーマルヘッドの
構成例を示す図、第１６図は同従来例のサーマルヘッド
により印字出力したサンプルの濃度ムラ状態を示す図で
ある。 １・・・プラテンローラ、２・・・回転軸、３・・・芯
金部、４・・・プラテンゴム部、５．２０・・・サーマ
ルへ・ソド、６・・・インクシート、７・・・受像紙、
１１・・・放熱板、１２・・・セラミック基板、１３・
・・発熱抵抗体ライン、１４・・・保護膜、１５・・・
ヘッド基板、１６・・・発熱ライン、１７・・・基板保
持プレート、２１．２２・・・補正部材、２３・・・熱
硬化型接着剤、３２・・・突出し治具、３３・・・ネジ
孔、３４・・・補正用ネジ、３５・・・ドライバ、４０
・・・圧電素子。 出願人代理人　弁理士　坪井　淳 第 図 第 図 （ｂ） （ｃ） （ｍｍ） 第 図 第１１ 図 第 図 （ａ） （ｂ） 第１３図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絶縁基板上に発熱抵抗体アレイを一直線上に形成したヘ
   ッド基板の背面に放熱板を当接してなるサーマルヘッド
   において、上記ヘッド基板と放熱板との間の空隙を上記
   ヘッド基板の「うねり」に応じて調整するための空隙調
   整手段を備えたことを特徴とするサーマルヘッド。