JPH0632934B2 - 印写装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は印写装置に関し、詳しくは中間調を表現できる
熱転写式のサーマルプリンタに関する。

（従来技術） 近年、情報処理技術の高度化に伴い、カラー画像のハー
ドコピーの要求が高まりつつある。カラーハードコピー
装置としては、サーマルヘッドで熱融解性インクを選択
的に融解させて記録紙に転写する、いわゆる熱転写方式
がある。この方式は装置が簡単で信頼性も高く、しかも
熱融解性インクの色を変えることによってカラー印刷が
可能である。つまりイエロー、マゼンタ、シアンの３色
の熱融解性インクの重ね合わせにより多色印刷が可能と
なる。

しかしＴＶ画面のハードコピー等、さらに高画質の要求
に対しては、従来の熱転写方式では、１画素に対して２
値の表現しかできないため、マトリックスによる面積変
調で階調表現を行わざるを得なかった。例えば１６階調
を表現するためには、４×４のドットによるマトリック
スを組まなければならないので、４画素／mmの分解能を
得るためには、１６ドット／mmの印刷密度での印刷が可
能な記録ヘッドが必要となり、フルカラーを印刷を可能
とするためには記録ヘッドが非常に高価なものになる。

従来の熱転写方式に用いられたサーマルヘッドの例と、
熱転写方式による印字原理をそれぞれ第９図、第１０図
に示す。従来のサーマルヘッドでは、共通電極２と個別
電極３との間に抵抗層１を設け、一端から他端に一様に
電流が流れるように構成されている。このため、共通電
極２と個別電極３に電圧を印加すると抵抗層１には電流
密度が一定な均一な電流が流れ、抵抗層１による発熱
は、熱伝導率の差で各電極付近が下がるものの、ほぼ均
一な温度分布を示す。

第１０図のように、このサーマルヘッド１０を支持層
５、熱融解性インク層６からなる熱転写シート７と記録
紙１１を重ね合わせた上に押し当て、サーマルヘッドに
通電させると、抵抗層の発熱による熱伝導で、熱融解性
インク層が融解し、記録紙１１に転写する。

このように抵抗層に流れる電流が全体にわたって一様と
なるため、階調性を制御しようとして電流値を変化させ
ると、、転写不良や、また過熱による弊害が生じること
になり、結局のところ、１画素に対してインクを転写す
るか、しないかの２値の状態しかとれない。

（目的） 本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであっ
て、その目的とするところは発熱抵抗体に供給する電気
エネルギーに対応して形成されるドットの面積を任意に
制御することができる新規な印写装置を提供することで
ある。

（実施例） そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて
説明する。

第１図は本発明の印写装置に使用するサーマルヘッドの
一実施例を示すものであって、図中符号２１は、熱転写
シートのインクを記録用紙に転写する発熱体をなす電気
抵抗層で、１ドットとして印刷すべき最大サイズに相当
する発熱面積を備え、中央部に局所的に個別電極２３が
接続されている。２２は、共通電極で、個別電極２３を
取り囲むよう、つまり個別電極２３から一定の距離を隔
て電気抵抗層２１の外周側で、その周縁全体と電気接続
するように基板４に形成されている。

このような構成により電気抵抗層２１を挟んで対向する
各々の電極の周長２５、２６が異なる結果、共通電極２
２と個別電極２３の間に電圧を印加した場合、抵抗層２
１には、個別電極２３から共通電極２２に放射状に電流
が流れ、従って個別電極側の電流密度が高く、共通電極
側の電流密度が小さくなる。もとより発熱量は電流密度
の２乗に比例するので、第２図に示したような電流の最
も集中する個別電極２３を中心とする山形の温度分布を
呈することになる。なお、第１図（ａ）の１９は絶縁
層、１８は転写シートに接する保護層である。

第２図（ｂ）に示す２種類の曲線は、それぞれ投入エネ
ルギーを変化させた時のものである。発生した熱は保護
層１８、熱転写シート７の支持層５を通して熱融解性イ
ンク層６に伝達するが、今、熱融解性インク層の融点を
Ｔｓとすると、発熱によってＴｓ以上の温度にまで昇温
した領域のインク層が融解して記録紙１１に転写される
ことになる。

このような状態で、個別電極２３と共通電極２２に印加
する電圧を変化させてヘッドに供給する電気エネルギー
を変化、例えば大きくすると、インク層の溶融温度Ｔｓ
以上に発熱させる電流密度の領域の面積が拡大するの
で、１つの電気抵抗層２１により形成されるドットの面
積が供給された電気エネルギーに依存して変化、今の場
合は大きくなり、結果として面積階調を掛けることが可
能となる。

第３図は、本発明に使用するサーマルヘッドの第２実施
例を示すもので、図中符号２１は、電気抵抗層で、この
実施例では個別電極２３が配置される側に切欠部２１ａ
を有する扇型として形成されており、中心部で共通電極
２３と局所的、つまり可及的に小さな面積で接続され、
また周縁部全体で共通電極２２に接続されている。

この実施例によれば、可及的に平面構造を採ることが可
能となるため、第１図のように絶縁層１９を必要とする
ことがなく、製造プロセスの簡素化を図ることが可能と
なる。なお、この実施例では、抵抗層２１を基板に形成
した後、各電極を形成するようにしているが、同図
（Ｃ）に示したように予め共通電極２２、及び個別電極
２３を形成した状態で、電気抵抗層２１を形成するよう
にしても同様の作用を奏することは明らかである。

第４図は、第３図（Ｃ）に示した手法を用いてラインヘ
ッドを構成した場合に実施例を示すものであって、基台
表面に共通電極２２のパターン、つまり扇型の空白部２
２ａ、２２ａ、２２ａ‥‥を有する導電パターン、及び
またこの扇型の空白部２２ａ、２２ａ、２２ａ‥‥の中
心まで延びる個別電極２３、２３、２３‥‥のパターン
を形成した上で、個別電極２３、２３、２３に対しては
その先端だけを覆うように電気抵抗層２１を形成したも
のである。この結果、共通電極２２の空白部２２ａ、２
２ａ、２２ａ‥‥に位置する抵抗層だけが選択的に発熱
領域となる。

そして、共通電極２２の空白部２２ａ、２２ａ、２２ａ
‥‥を千鳥状に配置し、片側のピッチＰ＝４００μｍ、
Ｌ＝４００μｍで、共通電極側の円弧はｒ＝３００μｍ
に選択されているので、記録密度５dot／mmで、長さ１
２８mm、６４０画素のラインヘッドで実現でき、しかも
３２階調を得ることができた。

これと同様の性能を、マトリックスにより実現する従来
のサーマルヘッドで得ようとすると、解像度が２０ do
t／mm、２５６０画素のサーマルヘッドが必要となる。

第５図は、本発明の他の実施例を示すものであって、個
別電極２３と抵抗層２１との接続面積を若干大きくして
個別電極２３への電流の流れ込み面積を大きく、もって
抵抗層２１の熱ストレスを和らげたものである。

第６図に駆動回路ブロック例を示した。投入エネルギー
の変調はパルス幅変調で行った。第６図は、本発明をビ
デオプリンタに応用した例であるが、入力装置３０はＮ
ＴＳＣテレビ信号を出力するのであれば良いが、ただこ
の場合は静止画だけを受けるものとする。

入力されたコンポジット信号は同期分離回路３１クロマ
処理回路３２によって、それぞれ水平、垂直同期信号
Ｒ、Ｇ、Ｂ信号に分離され、それぞれコントロールユニ
ット３８、セレクタ３３に入力される。本発明ではペー
ジ単位でイエロー、マゼンタ、シアンの３色を重ね書き
してフルカラーを表現するため、ページ毎にコントロー
ルユニット３８からの制御信号でセレクタ３３を切換
え、Ｂ、Ｇ、Ｒ信号をアナログ→デジタル変換器(A/D)
３４に入力する。Ａ／Ｄは１ワード６ビットで、１有効
水平走査線を６４０ワードサンプリングする。サンプリ
ングしたデータはメモリユニット３５は、４ラインバッ
ファ構成で、独立に同時に読出し、書込みができるよう
構成されている。従ってサンプリングしている間に、同
時にプリンタ側に書込みのデータを供給することができ
る。

パルス面変換は以下のように行う。書込みの期間内に階
調回数（今回の場合は６４回）画像データをメモリユニ
ット３５から読出し、コンパレータにてレファランス信
号と比較して、その大小の結果をシフトレジスタ３９に
転送する。レファランス回路３７は、６４回画像データ
をメモリユニット３５から読出す場合、その１回毎に０
から６３までの値を順に出力する。従って、ある１画素
に注目した場合、その画像データがＮ（０＜Ｎ＜６３）
であったとすると、０回目から（Ｎ−１）回目まではコ
ンパレータの結果はＨで、Ｎ回目に初めてＬになる。従
って、毎回シフトレジスタ３９で転送し、ラッチ４０に
この結果をストアすれば、Ｎというデータがパルス幅に
変換されたことになる。

本発明ではさらに、電源容量を小さくするために、１ラ
インの印字を時分割で１／４に分けて印写する。ラッチ
４０にストアされたデータは、セレクトゲート４１によ
って１ラインの１／４の選択期間にドライバ４２を通っ
て、個別電極に出力される。

なお、１点鎖線で囲んだシフトレジスタ３９、ラッチ４
０、セレクトゲート４１、ドライバ４２は３２ビット分
１チップに集積化されて４３、サーマルヘッド基板上に
実装される。従って全部で２０個のドライバＩＣ４３
が、片側１０個ずつサーマルヘッドに実装されることに
なる。

コントロールユニットは各種のクロックやタイミング信
号を各部に供給するとともに、サーマルヘッドを千鳥状
にしたために必要となるデータの遅延のコントロール
も、メモリユニット３５に対して行う。

第７図に印写装置の概念図を示した。本方式では、色ず
れの防止のために記録紙１１をチャック５５でくわえこ
み、ドラム５２に巻き付ける方法を採った。位置検出器
５１により頭出しを行い、駆動回路５０にて、サーマル
ヘッド５３の駆動及び全体のメカシーケンスをコントロ
ールする。サーマルヘッド５３は熱転写シート７と記録
紙１１を介して、押圧機構５４によってドラム５２に押
し付けられている。熱転写シート７は、シート供給ロー
ル５６、シート抑えロール５８、シート巻取りロール５
７によって、イエロー、マゼンタ、シアンの順にページ
毎に搬送されて印写が行われる。

以上のようにして３３msec／lineの速度で印字を行い、
４dot／mm、１６０×１２０mm²のフルカラービデオ画像
が約１分でできた。

第８図に、イエロー、マゼンタ、シアンの熱融解性イン
クを面順次に塗布された熱転写シート７を示した。

（効果） 以上のように本発明においては、印字すべきドットの最
大サイズに相当する発熱可能面積を備えた電気抵抗層、
電気抵抗層の中央部で局所的に接続する第１の電極、及
び第１の電極と一定の距離をおいて電気抵抗層の実質的
に周縁全体で円形状に接続する第２の電極、第１の電極
と第２の電極とを絶縁する手段を基板表面に形成したサ
ーマルヘッドと、シート搬送機構、サーマルヘッドを熱
転写インクシートを介して記録用紙に接触させる押圧機
構と、位置検出機構と、サーマルヘッドに印字濃度に対
応した電気エネルギーを供給する駆動回路を備えたの
で、１つの抵抗層の温度分布を任意に調整することでき
て、１ドットの面積を制御することができ、その結果サ
ーマルヘッドの構造の簡素化による印写装置全体のコス
ト引き下げと、記録密度の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の印写装置に
使用するサーマルヘッドの一実施例を示す断面図と平面
図、第２図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ同上サマールヘ
ッドの温度分布を示す図、第３図、第４図、第５図は、
それぞれ本発明のサーマルヘッドの他の実施例を電極構
造でもって示す図、第６図は、本発明の印写装置をビデ
オプリンタに使用する場合の駆動回路の一実施例を示す
ブロック図、第７図は、本発明による印写装置の一実施
例を示す構成図、第８図は、熱転写シートの一例を示す
図、第９図は、従来のサーマルヘッドの一例を示す図、
及び第１０図は、熱転写方式の原理を示す図である。 ５……支持層、６……熱融解性インク ７……熱転写シート、１１……記録紙 ２１……抵抗値 ２２……共通電極（第２の電極） ２３……個別電極（第１の電極） ５０……駆動回路、５１……位置検出機構 ５４……押圧機構、５３……サーマルヘッド ５６……シート送りロール ５７……シート巻きロール ５８……シート押えロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 8906−2Ｃ Ｂ４１Ｊ 3/20 １１３ Ｃ １１５ Ｄ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】印字すべきドットの最大サイズに相当する
   発熱可能面積を備えた電気抵抗層、該電気抵抗層の中央
   部で局所的に接続する第１の電極、及び前記第１の電極
   と一定の距離をおいて前記電気抵抗層の実質的に周縁全
   体で接続する第２の電極、前記第１の電極と前記第２の
   電極とを絶縁する手段を基板表面に形成したサーマルヘ
   ッドと、シート搬送機構、前記サーマルヘッドを熱転写
   インクシートを介して記録用紙に接触させる押圧機構
   と、位置検出機構と、前記サーマルヘッドに印字濃度に
   対応した電気エネルギーを供給する駆動手段からなる印
   写装置。
2. 【請求項２】前記電気抵抗層が複数、千鳥状に配置さ
   れ、第１の電極が個別電極として、また第２の電極が共
   通電極として形成されている特許請求の範囲の第１項に
   記載の印写装置。