JPH02286357A - 記録ヘッド及び前記記録ヘッドを用いた熱記録装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、被記録媒体に画像記録を行うにあたって、中
間調表現が可能な記録ヘッド及び前記記録ヘッドを用い
た熱記録装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来のサーマルヘッドの発熱素子の形状を第２図に示す
。このサーマルヘッドはこのような発熱素子を複数個配
列して構成されており、発熱抵抗体３のそれぞれは、記
録する画像信号に対応してその信号レベルが変更される
信号電極ｌと共通電極２で挟、まれた形状で構成されて
いる。また中間調記録を目的としたサーマルヘッドの発
熱素子は６０−５８８７７で示される様に発熱抵抗体の
中央部を絞り込んだ形状である。

［発明が解決しようとしている課題］ しかしながら、第２図に示すような従来例のサーマルヘ
ッドでは、発熱抵抗体３を流れる電流の密度分布は均一
となるため、発熱分布もほぼ均一で放熱量の少ない発熱
素子３の中央部でやや高温となるだけである。従って、
インクシートのインクを溶融して記録紙などに転写・記
録する場合には、印加エネルギーの大小により発熱抵抗
体の面積とほぼ等しい面積のインクを転写させるか、あ
るいは全く転写させないかのいわゆる２値記録であった
。このため、従来例で中間調記録を行おうとすれば、デ
イザ法、濃度パターン法などを用いた疑似的な階調表現
手段により記録する必要があり、画素あたりの解像度が
粗い画像しか得られなかった。

また中間調記録を目的としたサーマルヘッドである発熱
抵抗体の中央部を絞り込んだ構成の従来例では、電流が
過度にその絞り込み部に集中し、温度の上昇、下降が繰
り返されるため耐久性に問題があった。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、発熱抵抗
体を流れる電流の密度を偏らせることにより、中間調表
現を可能にした記録ヘッド及び前記記録ヘッドを用いた
熱記録装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明の記録ヘッドは以下の
様な構成からなる。即ち、 １対の電極の間に発熱抵抗体を設けて形成された発熱素
子を複数個配してなる記録ヘッドにおいて、前記発熱抵
抗体の１辺に接続された第１の電極と、前記第１の電極
とは分離され、前記第１の電極が接続された前記発熱抵
抗体の対辺以外の２辺に接続された第２の電極とを有す
る。

また他の発明の記録ヘッドを用いた熱記録装置は以下の
様な構成からなる。即ち、 発熱抵抗体の一辺に接続された第１の電極と、前記第１
の電極が接続された前記発熱抵抗体の対辺以外の２辺に
接続された第２の電極と、前記第１の電極が接続された
前記発熱抵抗体の対辺に接続された第３の電極とを有す
る記録ヘッドと、前記第１の電極あるいは第２の電極の
いずれかを選択する電極選択手段と、多値画像信号を入
力し、前記画像信号の階調度に対応して前記記録ヘッド
の前記発熱抵抗体のそれぞれの階調度を決定する階調決
定手段と、前記電極選択手段により選択された電極を通
して、前記階調度に従って前記発熱抵抗体のそれぞれに
通電して記録する記録手段とを有する。

［作用］ 以上の構成において、記録ヘッドは発熱抵抗体の１辺に
接続された第１の電極と、その第１の電極とは分離され
、第１の電極が接続された発熱抵抗体の対辺以外の２辺
に接続された第２の電極とを有し、それら第１の電極と
第２の電極間に通電することにより、発熱抵抗体中の電
流密度を変化させて階調記録を行うことができる。

また、このような記録ヘッドを備えた熱記録装置は、多
値画像信号を入力し、その画像信号の階調度に対応して
記録ヘッドの発熱抵抗体のそれぞれの階調度を決定する
。そして記録ヘッドの電極を通し、階調度に従って発熱
抵抗体のそれぞれに通電して記録するように動作してい
る。

［実施例］ 以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細
に説明する。

第１図は本実施例のサーマルヘッド１０の発熱と電極部
分とを拡大して示した図面で、第２図の従来例と共通す
る部分は同じ番号で示している。

第１図において、１は画像信号に応じて印加する電圧を
変更して発熱抵抗体３に通電するための信号電極、１２
は発熱抵抗体３のそれぞれに電圧を印加している共通電
極である。３は電極に比して高い抵抗値を有し、共通電
極１２より信号電極ｌ側に流れる電流により発熱する発
熱抵抗体である。信号電極１および゛共通電極１２及び
発熱抵抗体３により、サーマルヘッド１０の１つの発熱
素子を形成している。信号電極ｌは矩形の発熱抵抗体３
の１辺３ａに接続されており、その辺３ａと隣り合った
長さｙの２辺３ｂの、信号電極１が接続された辺３ａの
反対側の頂点からＸの長さのところまで共通電極１２が
接続されている。また、１３は開口部あるいは絶縁部で
、信号電極１が接続された辺３ａの対辺３ｃには電極が
接続されていない。この様な発熱素子がライン状に複数
配置されてサーマルヘッド１０を構成している。

次に、上記構成のサーマルヘッド１０の発熱抵抗体３に
おける転写面積の変化を、第３図を参照して説明する。

第１図の構成からなる発熱素子の発熱抵抗体３に印加す
るエネルギーを段階的に増加させでいった場合、第３図
に示す様にインクの転写面積が増大してい、＜、即ち、
発熱抵抗体３を流れる電流は電極間の距離が最も短い部
分を流れようとするため、印加エネルギーが小さい場合
には第３図のａに示す領域が高温になる。この発熱抵抗
体３を流れる電流の密度分布は、３０１と３０２で示さ
れた部分で最高に密となり、発熱抵抗体３の中心線に向
うに従って粗になる様な形で分布している。

そこでこのまま徐々に印加エネルギーを高くしていくに
従って、高温となる発熱抵抗体３の部分は第３図のｂに
示す状態に遷移していく、さらに同様に印加エネルギー
を高くしていくに従って高温となる領域は第３図のｃ　
−ｘ　ｄ→ｅと遷移し、最終的に発熱抵抗体３のほぼ全
ての領域が高温領域となる。従って、このような高温領
域の増大にともない、熱転写記録において溶融して転写
するインク領域も増大してい（ことになる。

第４図は従来の発熱抵抗体における印加エネルギーと記
録濃度の関係を示す図で、ある印加エネルギーＥ１で急
激に記録濃度が上昇しており、２値記録にしか適用でき
ないことがわかる。

それに対し、第５図は実施例のサーマルヘッド１０の発
熱抵抗体３における印加エネルギーと記録濃度との関係
を示す図で、印加エネルギーの増加に伴ってリニアに記
録濃度が増加している。

従って、本実施例のサーマルヘッドの構成を用いれぼ印
加エネルギーの大小によって転写するインクの面積をコ
ントロールできるために、１ドツトを１画素として階調
表現することができ、溶融性インクを塗布したインクシ
ートを用いて高解像度の中間調記録が実現できる。

また、発熱抵抗体の中央部を絞った形の発熱素子の様に
過度に電流が集中してしまう部分がない為に高い耐久性
が実現できる。

［他の実施例　（第６図）］ 第６図は本発明の他の実施例の発熱素子の形状を示す図
で、１２−１．１２−３は分割された共通電極で、信号
電極ｌが接続された辺３ａと隣り合った辺３ｂに接続さ
れている。１２−３は信号電極１が接続された辺３ａの
対辺３ｃに接続された共通電極である。

第６図の構成において、共通電極１２−１．１２−２．
１２−３を状況に応じて選択的に使用することができる
。即ち、前述した実施例と同様に溶融性インクを塗布し
たインクシートを用いて中間調記録を行いたい場合には
、共通電極１２−１と１２−３を接続して用いることで
全く同じ効果が得られる。また逆に昇華性インクを用い
た場合には昇華性インクが印加エネルギーに比してアナ
ログ的に昇華する為、上記実施例の様に部分的に集中し
て加熱しなくても階調記録が実現できる。

そこで昇華性インクを用いる場合には第２図に示す従来
の発熱素子のようにに一様に発熱する構成の方が望まし
い訳であるが、第６図の構成をとれば共通電極として電
極１２−２を用い、電極１２−１と１２−３に通電しな
いようにすることで、従来品と同様に使用することがで
きる。

この実施例の制御動作は、第７図の構成に従えば好都合
である６第７図はこの実施例の発熱抵抗体を駆動する等
価回路を示し、電極１２−１．１２−２．１２−３のそ
れぞれはアナログスイッチ７０を介して共通電源線７１
に接続されており、サーマルヘッド駆動用のトランジス
タＴＲは記録信号によってオン・オフされる。このサー
マルヘッドを例えば、溶融型インクのインクシートを用
いて中間調記録に使用するときは、アナログスイッチ７
０のスイッチ７０ａ、７０ｃを導通させ、共通電極１２
−１．１２−３に電源を投入する。

一方、昇華性インクを用いるときは、アナログスイッチ
７０の７０ｂのみをオン状態にし、電極１２−２を通し
て発熱抵抗体３に通電する。

第８図は前述した第１の実施例のサーマルヘッドの変形
例を示す図で、前述した実施例の発熱素子と共通する部
分は同一番号で示している。

１２ａは共通電極、１は信号電極、３０１は発熱抵抗体
である。この発熱抵抗体３０１の信号電極側の辺３ａに
隣り合っている辺には電極１２ａが入り込んでおり、発
熱体３０１の幅が少し狭くなっている。この場合も前述
した第１の実施例と同様に、はぼ第３図に示すように印
加エネルギーを変更することにより、転写面積を拡大し
ていくことができる。

次に、上述した実施例のサーマルヘッド１０を実装した
熱転写記録装置の一例を説明する。

第９図において、１１０は記録シートである普通紙を保
持している普通紙カセット、１１１は普通紙の有無を検
出するセンサ、１０６は普通紙をカセット１１０よりピ
ックアップして搬送するための搬送用モータである。１
２３はステッピングモータで、プラテン３４を不図示の
減速機構を介して回転駆動している。１３１はサーマル
ヘッド１０をアップ／ダウンさせるためのモータで、こ
のモータ１３１の駆動によりサーマルヘッド１゜が、イ
ンクシート３２及び記録誌を介してプラテン３４に押し
付けられたり（ダウン状態）、プラテン３４より離反さ
れる（アップ状態）。また、１３９はインクシート３２
の送り機構の駆動源であるモータで、モータ１３９の回
転が巻取りロール１４０の駆動軸に伝達されてインクシ
ート３２が矢印方向に巻取られる。また、１４１はイン
クシート３２の供給ロールである。

３５は入力した画像データを一時保存するバッフアメそ
り、３６はバッファメモリ３５より読み出した画像デ、
−夕を変換する画像データ変換テーブルで、通常はＲＯ
Ｍなどのルックアップテーブルなどで構成されている。

３７は第１０図にその詳細を示すヘッド駆動パルス制御
回路である。

第１１図はサーマルヘッドｌＯの構成を示すブロック図
である。

図において、１１は発熱素子で、各発熱素子は前述した
実施例に基づい”Ｃ作成され、記録紙の幅方向に１ライ
ン分設けられている。７０は第６図に示すような構成の
発熱素子を備えたサーマルヘッドにおいて、共有電極を
切換えるのに使用されるアナログスイッチで、第７図に
示したように発熱抵抗体３の共通電極（１２−１，１２
−３：１２−２）を切換えることかできる。２３３は１
ライン分の記録データをラッチするラッチ回路、２３４
はシフトレジスタで、シリアル記録データ（階調データ
）４４４をクロック信号ＣＬＫに同期して順次入力する
。こうしてシフトレジスタ２３４に入力されたシリアル
データは、ラッチ信号２３５によりラッチ回路２３３に
ラッチされて、パラレルデータに変換される。こうして
、各発熱素子に対応する記録データがラッチ回路２３３
に保持される。そして、ストローブ信号５ＴＢ４４５に
より電圧を印加するタイミング及び時間が定められ、デ
ータのあるＡＮＤ回路２３２に接続された出力トランジ
スタ２３１が“ＯＮ”される。これにより、対応する発
熱抵抗体３に共通電極１２（あるいは１２−１．１２−
２または１２−２）より信号電極１に通電されて、発熱
素子が発熱運動される。

次に、第１０図を参照してヘッド駆動パルス制御回路３
７について説明する。

４５０は所定の周波数のクロックＣＬＫを出力する発信
器、４５１はクロック信号ＣＬＫを分周し、例えばサー
マルヘッド１０の１ラインの発熱素子数分を計数する毎
にラッチ信号２３５を出力する分周回路である。４４０
は入力した画素データの各画素に対応し、シフトレジス
タ２３４の各レジスタ段へ階調データ４４４をＣＬＫ信
号に同期して転送する階調変換デコーダである。これに
より、例えばカラー画像を処理する場合は、Ｙ。

Ｍ、Ｃ各色毎に階調変換デコーダ４４０で階調変換が行
われる。

４４１は階調カウンタで、ラッチ信号２３５を入力する
毎にカウントアツプし、ＣＰＵ３８よりの指示信号４４
３に基づき、例えば昇華性インクシートのときはｍｏｄ
６４（６ビツト）の計数を、溶融性インクシートのとき
はＭＯＤ１６（４ビツト）の計数を実施している。階調
変換デコーダ４４０は階調カウンタ４４１よりの計数値
と、入力した画素データとを比較し、画素データの方が
大きいかあるいは等しいときに階調データ４４４として
“１”を出力し、画素データの方が小さくなると“０“
を出力している。ストローブ信号発生回路４４２は、ラ
ッチ信号２３５より少し遅れてストローブ信号５ＴＢ４
４５を出力し、これにより発熱素子が駆動されて記録が
行われる。

また、第６図に示したサーマルヘッドを使用するときは
、信号４４６により発熱素子３に通電する共通電極をア
ナログスイッチ７０により１２−２あるいは１２−１．
１２−３に切替えることにより、例えば使用するインク
シートの種類や画像データの特徴等に対応して階調画像
を記録することができる。

第１２図は実施例のサーマルヘッドｌＯの駆動及びスト
ローブ信号ＳＴＢのタイミングを示す図である。

サーマルヘッド１０はライン型のヘッドで、１２０は１
ライン分の記録タイミングを示している。いま、階調変
換デコーダ４４０に入力される１画素当りの画像データ
が、例えば６ビツトで構成されているとすると、１画素
当り６４通りのデータの種類を取り得る。従って、この
場合はＮ階調のＮは“６４”となる、まず、シフトレジ
スタ２３４に１ライン分のデータ１回目のＳＴＢ信号Ｂ
、に対する階調データ４４４が転送され、ラッチ信号２
３５によりラッチ回路２３３にラッチされる。次に、ス
トローブ信号Ｂ１が出力されて発熱素子が駆動される。

この発熱駆動の間に、次の階調データ４４４がシフトレ
ジスタ２３４に入力され、ＳＴＢ信号４４５が立ち下が
ると、ラッチ信号２３５によりラッチ回路２３３にラッ
チされる。こうして次に、ＳＴＢ信号がＢ２の聞出力さ
れる。このような動作が６４回（ＳＴＢ信号Ｂ　ｌ−８
１１４）実行されて１ライン分の記録が終了する。

即ち、階調変換デコーダ４４０は画像データを入力し、
その画像のうち記録するラインのｍ番目の画像データの
値が“２０“であったとき、その画素データの位置に対
応しているシフトレジスタ２３４の、ｍ段目に、階調カ
ウンタ４４１の値を参照しながら、前半の２０個のデー
タが“ｌ”で、後半の４４　（６４−２０）個のデータ
が“０”となるようなデータ４４４を合計６４回出力す
る。

但し、このときシフトレジスタ２３４の他の段には、対
応する画素の階調度に応じてデータがセットされている
ことはもちろんである。

このとき、各ストローブ信号ＳＴＢは、図示の如＜ＳＴ
Ｂ信号の出力回数に対応して、そのパルス幅が変更され
ている。このようなストローブ信号ＳＴＢのパルス幅調
整を実行しているのが、ストローブ信号発生回路４４２
である。このストローブ信号発生回路４４２は前述した
ように、インクシート２の種類に対応した階調データ４
４４を対応するＲＯＭテーブルなどにより入力して信号
４４５の幅や周期などを調整している。

第１３図は実施例の熱転写記録装置における記録処理を
示すフローチャートで、ＣＰＯ３８のＲＯＭに記憶され
ている。

ステップＳ１で画像データを入力するとステップＳ２に
進み、その画像データをバッファメモリ３５に記憶する
。ステップｓ３では使用されるインクシート３２の種類
を判別し、例えば第６図の発熱抵抗体を備えたサーマル
ヘッドの場合は、使用されるインクシート３２の種類に
対応してアナログスイッチ７０によりサーマルヘッド１
ｏの共通電極を切換える。このインクシート３２の種類
は図示しない操作部等のスイッチにより指示してもよく
、あるいはインクシート３２に付されたマークなどを読
取って自動的に判別するようにしてもよい０次にステッ
プＳ４に進み、記録紙をカセット１１０よりピックアッ
プして記録位置まで搬送し、°ステップＳ５でインクシ
ート３２を搬送して、インクシート３２の所望の位置が
記録位置にくるようにする。次にステップｓ６に進み、
モモタ１３１を駆動してサーマルヘッド１０をダウンさ
せる。

ステップＳ７で１ライン分の画素データをバッファメモ
リ３５より読出し、変換テーブル３６を通してヘッド駆
動パルス制御回路３７に出力する。これにより、第１２
図に示すようなタイミングで階調データ４４４やラッチ
信号２３５及びストローブ信号ＳＴＢが出力される。こ
れにより、サーマルヘッド１０が発熱され、記録紙に転
写記録が行われる。次にステップＳ８に進み、記録紙と
インクシート３２とを１ライン分搬送し、ステップＳ９
で１ページの記録処理が終了したかどうかをみる。そし
て、１ページの記録が終了していなければステップＳ７
に戻り、次のラインの画素データをバッファメモリ３５
から読出して、再び前述した記録処理を行う。

なお、カラー記録の場合は、各色の記録データの１ペ一
ジ単位に記録し、各色の記録が終了するごとに、次に記
録するインクシートの色部分を記録位置まで搬送し、記
録紙もまたプラテン３４を１周して元の位置まで戻して
、別の色で記録を行う、この動作を、例えばＹ、Ｍ、Ｃ
の３色に対して行うことにより、記録紙にカラー記録を
行うことができる。また、インクシート３２や使用する
記録シートの種類に対応して、前述した階調データ４４
４の階調幅や、ストローブ信号ＳＴＢのパルス幅などを
変更するようにしても良い。

上述したように、電極を選択的に使用することで溶融型
インクを用いた中間調記録にも、昇華型インクを用いた
中間調記録にも対応することができ、１つの記録装置で
２通りの記録方式に対応可能となる効果がある。

上述の実施例では発熱抵抗体をいずれも矩形としたが、
発熱抵抗体の形状はこれには何ら拘束されず、三方に電
極を接続可能な形であれば良い。

また８方とも直線である必要は必ずしもない、また更に
本実施例では、信号電極１が接続された発熱抵抗体３の
対辺には何も接続されていないが、共通電極１２の一部
または全部が接続されても良い。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、発熱抵抗体と、そ
の１辺に接続された信号電極と、信号電極が接続された
前記発熱抵抗体の対辺以外の２辺に接続された共通電極
により発熱素子を構成することによって、１ドツト毎の
階調記録が可能となり解像度の高い中間調記録に適する
記録ヘッドな提供できる。

また、更に上記の構成に加えて対辺に独立した共通電極
を設けることにより昇華性インクに適した記録ヘッドを
提供できる。

また、更に本発明に従えば使用するインクシートの種類
に適合した記録ヘッドに調整できるので、装置の適応性
が増える゛効果がある。

またこの実施例の熱記録装置によれば、階調性良く画像
を記録できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の実施例のサーマルヘッドの発熱抵抗体と
電極の形状を示す図、 第２図は従来のサーマルヘッドの発熱部分の拡大図、 第３図８は第１図の発熱抵抗体における発熱部分の変化
状態な印加エネルギーの増加に沿って示した図、 第４図は従来のサーマルヘッドで記録した場合の印加エ
ネルギーと記録濃度の関係を示した図、第５図は本実施
例のサーマルヘッドにより記録した場合の印加エネルギ
ーと記録濃度の関係を示した図、 第６図は本発明の他の実施例を示した図、第７図は第６
図に示した発熱抵抗体に通電する回路の等価回路図、 第８図は他の実施例の発熱抵抗体が共通電極を共用して
いるサーマルヘッドの一例を示す図、第９図は実施例の
サーマルヘッドを用いた熱転写記録装置の概略構成を示
すブロック図、第１０図はヘッド駆動パルス制御回路の
概略構成を示すブロック図、 第１１図はサーマルヘッドにおける電気的構成を示す図
、 第１２図はサーマルヘッドに印加する信号のタイミング
を示すタイミング図、 第１３図は実施例の熱転写記録装置における記録処理を
示すフローチャートである。 図中、１・・・信号電極、１２．１２ａ・・・共通電極
、３，３０１・・・発熱抵抗体、１０・・・サーマルヘ
ッド、１２−１．１２−２．１２−３・・・分割された
共通電極、１３・・・絶縁部、７０・・・アナログスイ
ッチである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）１対の電極の間に発熱抵抗体を設けて形成された
   発熱素子を複数個配してなる記録ヘッドにおいて、 前記発熱抵抗体の１辺に接続された第１の電極と、 前記第１の電極とは分離され、前記第１の電極が接続さ
   れた前記発熱抵抗体の対辺以外の２辺に接続された第２
   の電極と を有することを特徴とする記録ヘッド。
2. （２）前記第１の電極が接続された前記発熱抵抗体の対
   辺と前記第２の電極との間が絶縁されていることを特徴
   とする請求項第１項に記載の記録ヘッド。
3. （３）一対の電極の間に発熱抵抗体を設けて形成された
   発熱素子を複数個配してなる記録ヘッドにおいて、 前記発熱抵抗体の一辺に接続された第１の電極と、 前記第１の電極が接続された前記発熱抵抗体の対辺以外
   の２辺に接続された第２の電極と、前記第１の電極が接
   続された前記発熱抵抗体の対辺に接続された第３の電極
   と を有することを特徴とする記録ヘッド。
4. （４）発熱抵抗体の一辺に接続された第１の電極と、前
   記第１の電極が接続された前記発熱抵抗体の対辺以外の
   ２辺に接続された第２の電極と、前記第１の電極が接続
   された前記発熱抵抗体の対辺に接続された第３の電極と
   を有する記録ヘッドと、 前記第１の電極あるいは第２の電極のいずれかを選択す
   る電極選択手段と、 多値画像信号を入力し、前記画像信号の階調度に対応し
   て前記記録ヘッドの前記発熱抵抗体のそれぞれの階調度
   を決定する階調決定手段と、前記電極選択手段により選
   択された電極を通して、前記階調度に従つて前記発熱抵
   抗体のそれぞれに通電して記録する記録手段と、 を有することを特徴とする熱記録装置。