JPH081984A - サーマル記録方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクを熱溶融して記録媒体に転写する記録
方式において、微細画点の形成及び１ドットでの高階調
の確保が可能となる記録装置の提供を目的とする。 【構成】 ベースフィルム上でのインクがストライプ状
に分布するインクリボンと、インクの存在領域とインク
の存在しない領域との境界で発熱を行う発熱手段と、イ
ンクと発熱手段との重なる面積を制御する回路とからな
る。 【効果】 発熱手段の発熱面積よりも小さい画点を形成
できるとともに、１ドットでの階調表現を向上させるこ
とが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクフィルム上のイ
ンクを溶融して記録紙に転写することで画像を形成する
サーマル記録方法及びその装置に関わる。

【０００２】

【従来の技術】溶融型熱転写記録は、コントラストが高
く視認性の良好な画像が得られる、機構が簡単である、
メンテナンスが容易である、記録の保存性が高い、など
の利点を有しており、携帯用のハンディプリンタからフ
ルカラー複写機まで幅広く使われている。フルカラー記
録では画素の中間調表現が重要なポイントであるが、溶
融型熱転写記録は一般的に濃度特性が急勾配になるた
め、１ドットでの中間調表現が困難である。そこで１ド
ット単位では２値制御を行い、それを組み合わせて複数
ドットからなるマトリクス構成で１画素の中間調表現を
行っているのが現状である。複数ドットで１画素を表現
している限りは高画質な画像を得るのに不利である。ま
た、これにより得られる階調特性は低濃度領域に問題が
ある。すなわち、１ドットの面積が最小画点となるた
め、濃度０と最小濃度との間でのトーンジャンプが大き
く、ハイライト部で画質劣化を引き起こす原因となって
いる。

【０００３】一方、サーマルヘッドの駆動制御を工夫す
ることで階調を確保する方法（ H.Saito,F.Inui,Y.Sono
da,T.Miyazaki,K.Yamakawa,H.Kokubo,M,Sato,"A Half-T
oneColor Thermal Printer"LOUVER" Using Wax Transfe
r Thermal Printing Method",IS&T The 9th Internatio
nal Congress on NIP/Japan Hardcopy´93,pp334、ある
いは、大西、日川、斉藤、岡、電子情報通信学会技術研
究報告、IE84-111，pp19，1985）も知られている。この
方法では副走査方向の幅が比較的小さい発熱抵抗素子を
用いており、更に副走査方向へのヘッド移動ステップを
発熱抵抗素子の幅よりも小さく設定している。そのため
に発熱抵抗素子よりも小さい面積で階調の増加分を表現
できるため、高階調化に有利となる。ただしこの方法で
も最小ドット面積は発熱抵抗素子の大きさに依存するの
で、副走査方向の幅を狭くしたとはいえ低濃度領域のト
ーンジャンプを免れない。発熱抵抗素子を小さくしてい
けば階調の確保が容易になるが、エッチング技術での微
細化の限界、微細化による発熱抵抗素子の強度低下、と
いった問題を伴うことになり、低濃度領域でのトーンジ
ャンプを無視できるほど発熱抵抗素子を小さくするのは
困難である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように溶融型熱
転写記録で中間調表現する場合には、１ドット単位での
階調確保が困難であるため複数ドットのマトリクス構成
で１画素当たりの階調を表現するのが一般的であった。
また、サーマルヘッドの副走査方向への移動ステップを
発熱抵抗素子の幅よりも小さくすることで階調を確保す
る方法もあるが、最小ドットが発熱抵抗素子の面積とな
る限りトーンジャンプを無くすことは困難である。ま
た、発熱抵抗素子を小さくすれば階調確保に有利となる
が、加工性や耐久性からくる限界がある。

【０００５】そこで本提案では、発熱抵抗素子の大きさ
に関係なく微細な画点を形成することが可能で、１ドッ
トの階調表現を向上させることが可能なサーマル記録方
法及びその装置の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によるサーマル記
録方法は、インクフィルム上に存在するインクを発熱手
段により溶融して記録紙に転写し、記録紙上に画点を形
成する際に、インクフィルム上のインクが存在する部分
とインクが存在しない部分との境界上、あるいはインク
フィルムの端上に発熱手段を位置させて発熱させ、該発
熱手段の発熱面積よりも小さい画点を記録紙上に形成す
るものである。更に発熱手段の境界あるいは端に対する
位置を画像信号に応じて段階的に制御することにより、
前記画点の大きさを所望のものにできる。

【０００７】本発明によるサーマル記録装置は、フィル
ム上にストライプ状に分布したインク層を有するインク
リボンと、選択的に発熱を行う発熱手段と、該発熱手段
をインクリボン上のインク存在部と非インク存在部との
境界、あるいはインクリボンのエッジ上に位置させて発
熱を行わせる制御手段とを備える。更にインクと該発熱
手段との重なる面積を画像信号に応じて調節する制御手
段を備えると良い。また、フィルム上にストライプ状に
分布したインク層を有するインクリボンの代わりに、フ
ィルム上に均一に分布したインク層を有するインクリボ
ンを用い、画像形成位置より手前でインクを１ライン毎
に溶融してインクのストライプパターンを形成する手段
を備えることもできる。

【０００８】

【作用】本発明では、インクがストライプ状に分布した
インクリボンを用いているので常にインク存在部と非イ
ンク存在部とがある。その境界に発熱手段を位置させる
ことによって、１ドット分の発熱手段では面積の一部だ
けがインクに接することになるので、発熱手段の面積よ
りも小さい面積のインクを溶融することになり、微細な
画点が形成される。また、インクと発熱手段との重なる
面積を細かく調整できるために１ドットで高階調を表現
することが可能となる。

【０００９】

【実施例】次に本発明の第１の実施例を示す。図１に本
発明による記録装置の構成を示す。記録装置１は、記録
媒体２の取り込みを行う取り込みローラ３、表面に記録
媒体２を巻き付ける搬送ドラム４、ベースフィルム５ｂ
上にストライプ状のインク５ａを保持するインクリボン
５、インクリボン５を供給するリボン送出ローラ６、使
用済みのインクリボン５を巻き取るリボン巻き取りロー
ラ７、画像信号に基づいてインク５ａへの熱供給を行
う、発熱抵抗素子を有するサーマルヘッド８、記録媒体
２の搬送方向を適正するガイド板９、記録媒体２の搬送
方向を決定する分岐つめ１０、取り込みローラ３と、搬
送ドラム４と、リボン送出ローラ６とリボン巻き取りロ
ーラ７のいずれか、あるいは両方と、サーマルヘッド８
とを制御する図示しない回路、からなる。インクリボン
５は図２のようにベースフィルム５ｂ上にインク５ａが
ストライプ状に塗布されており、インク５ａの副走査方
向の幅はサーマルヘッド８の発熱抵抗素子の副走査方向
幅と一致している。

【００１０】次に図１を用いて動作原理について説明す
る。まず、太矢印左方向で挿入された記録媒体２は取り
込みローラ３によって搬送ドラム４表面へと搬送され、
図示しない手段によって搬送ドラム４に取り付けられ
る。搬送ドラム４の回転により記録位置までくるとサー
マルヘッド８には画像信号が加えられており、画像信号
に応じた発熱素子による熱供給を受けたインク５ａだけ
が溶融し、記録媒体２に転写される。

【００１１】ここで、サーマルヘッド８の動作について
図３を用いて説明する。図３はインクリボン５と発熱抵
抗素子８ａを有するサーマルヘッド８が重なっている状
態で、その一部だけを示している。説明のためサーマル
ヘッド８は透過させて描いてある。インクリボン５はベ
ースフィルム５ｂ上にインク５ａがストライプ状に塗布
されているため、インクの存在領域５ｃとインクが存在
しない領域５ｄとが交互に現れる。ここで、インク存在
領域５ｃとサーマルヘッド８の発熱抵抗素子８ａとの関
係に注目する。インク５ａと発熱抵抗素子８ａとが完全
に分離している（全く重なっていない）状態をスタート
位置として見ると（図３（ａ））、インクリボン５が搬
送されてスタート位置から離れるに従って、インク５ａ
とサーマルヘッド８の発熱抵抗素子８ａとの重なる面積
が徐々に増加していく（図３（ｂ））。よってスタート
位置で発熱抵抗素子８ａの発熱を開始させると、発熱を
終了させるまでの発熱抵抗素子８ａの移動距離がそのま
ま画点の大きさを決定することになる。よって、図３
（ａ）の発熱抵抗素子８ａ列に対し、左から順に図４の
ような信号を与えるとベースフィルム５ｂ上では図５
（ａ）のようにインク５ａが転写されて、記録媒体２上
では図５（ｂ）のような像が形成される。

【００１２】また逆に、インク５ａと発熱抵抗素子８ａ
が重なっている状態をスタート位置として見る（図３
（ａ´））と、インクリボン５が搬送されてスタート位
置から離れるに従って、インク５ａとサーマルヘッド８
の発熱抵抗素子８ａとの重なる面積が徐々に減少してい
く（図３（ｂ´））。この場合には、発熱を開始する時
間により画点の大きさが変わり、記録媒体２上では図５
（ｂ´）のような階調表現ができる。発熱抵抗素子８ａ
の副走査方向幅よりも短いピッチでインクリボン８を移
動させると、ピッチ数が１つの発熱抵抗素子８ａで表せ
る階調数となる。ストライプを形成するインク５ａの副
走査方向幅をｄ、ピッチ数をｎとすると発熱抵抗素子８
ａは最小で（ｄ／ｎ）の幅の画点を形成することにな
る。各発熱抵抗素子８ａは画像信号に従って、（画点を
形成しない場合を除き）スタート位置で発熱を開始し所
定のピッチ数だけ発熱を続けることで（ｄ／ｎ）〜ｄま
でのｎ種類の幅の画点を形成することができる。

【００１３】前者の、インク５ａと発熱抵抗素子８ａと
の重なる面積が増加していくタイミングで画点形成を行
う方法では、ステップ毎の溶融すべきインクの面積は一
定であるため、搬送速度、発熱抵抗素子への注入エネル
ギーともに一定になる。ところが後者の場合は、インク
５ａと発熱抵抗素子８ａとの重なる面積が溶融すべきイ
ンクの面積でもあるために、必要なエネルギーはステッ
プ毎に異なる。このため、階調によってエネルギー印加
時間あるいは注入エネルギーの大きさを変える必要があ
る。前者の画素形成方法の方が制御が容易であるが、後
者の方法と組み合わせることでより多彩な画素パターン
を生成することが可能となる。

【００１４】上記動作で、１つの発熱抵抗素子８ａでｎ
階調を表現したインク像が得られるわけであるが、イン
ク５ａは発熱抵抗素子８ａの幅でフィルム５ｂにストラ
イプ状に塗布されているため、この時点では１ラインお
きの画像となる。そこで次にその間を埋めるために再度
同様の画点形成を行う。ただし、同じ画点形成動作を繰
り返しても同一位置にインク５ａが重ねられるだけであ
るため、記録媒体２の下端がサーマルヘッド８の位置を
過ぎてから記録媒体２の上端が再びサーマルヘッド８の
位置にくる間に、１ラインが通過する時間分だけ記録媒
体２の搬送を一時停止させる。すなわち、取り込みロー
ラ３と搬送ドラム４を停止する。その結果、記録媒体２
とインクリボン５の動きはお互いに１ライン分だけずれ
ることになり、２回目は前回の記録位置の間で記録を行
うことができる。以上２回の記録動作により、１枚分の
画像が記録できる。その後、分岐つめ１０によって太右
矢印方向に向けられて排出される。

【００１５】インクリボン５と記録媒体２の位置制御は
各ローラを制御することで行えるが、リボンの伸張収縮
やローラの偏心等により位置ずれが生じることも考えら
れる。そこで図６のように記録媒体２とインクリボン５
に近接させて位置検知手段３０を設けることにより、両
者の位置関係を更に正確に制御することも可能となる。
位置検知手段３０は、少なくとも図示しない光源と図示
しない受光素子あるいは受光素子群とで構成することが
でき、記録媒体２あるいはインクリボン５に位置合わせ
用のマーキングを施すことで精度を向上させることもで
きる。

【００１６】以上の処理を３色（イエロー、マゼンダ、
シアン）、あるいは４色（イエロー、マゼンダ、シア
ン、ブラック）分行うことで、カラー記録も可能とな
る。ただし、この場合にはインクリボン５上に３色、あ
るいは４色分のインクが同様な形状で順次塗布されてい
ることが必要である。カラー記録時には記録媒体２は６
回、あるいは８回の記録動作を経て、カラー画像が形成
されることになる。

【００１７】図１では記録媒体２の搬送にドラム４を用
いたが、図７のように搬送ベルト３１を用いても良い。
搬送ドラム４の代わりにベルト支持ローラ３２、搬送ベ
ルト３１、記録媒体２とインクリボン５を密着させるプ
ラテンローラ３３を設ける以外は図１と同様である。複
数のローラを一度に駆動する困難さを伴うが、装置の小
型化には有利となる。

【００１８】次に第２の実施例について述べる。図８は
通常のインクリボンからストライプ状のインク５ａを生
成する手段３４を有し、均一なインク層を有するインク
リボン５０を使用する。ストライプ状インク生成手段３
４は、インクリボン５０のフィルム５ｂ側にストライプ
生成サーマルヘッド８０を、インクリボン５０のインク
５ａ側にインク除去ローラ３５を有する。ストライプ生
成サーマルヘッド８０は図９のようにライン方向に均一
の発熱抵抗素子８１を有する。つまり、信号が付加され
るとライン全体が発熱することになる。また、インク除
去ローラ３５は表面をインクが染み込みやすい、例えば
フエルト材などで構成すると良い。動作原理について説
明する。送出ローラ６から搬送された表面に均一なイン
ク層を有するインクリボン５０は、ストライプ生成サー
マルヘッド８０よりサーマルヘッド８０の発熱抵抗素子
８１の副走査方向幅分の間隔を開けて熱を付加され、１
ライン分のインク５ａが１ラインおきにインク除去ロー
ラ３５に転写される。その結果、インクフィルム５ｂ上
にはインク５ａがストライプ状に分布することになる。
その後の動作は第１の実施例と同様である。このように
インクリボン５０にストライプ状のインクパターンを形
成する手段３４を付加することで、従来使われているイ
ンクリボン５０でも本発明の記録装置に適用でき、高階
調画像を提供することができる。

【００１９】次に第３の実施例について述べる。図１０
はサーマルヘッド８を上下させる手段３６（例えば、ア
クチュエータなど）を備えている以外は図１と同様の構
造である。図１０及び図１１を用いて動作の説明を行
う。実施例１の方法で１ライン分の記録を行った（図１
１（ａ））後、搬送ドラム４を停止させるとともにサー
マルヘッド８を離してインクリボン５への加圧を解除す
る（図１１（ｂ））。インクリボン５は移動を続けるた
め加熱されたインク５ｆのみが記録媒体２上に残り、加
熱されなかったインク５ａはフィルム５ｂに残ったまま
搬送される（図１１（ｃ））。次のラインのインク先端
がサーマルヘッド８の発熱抵抗素子８ａ上方に移動して
きた瞬間にサーマルヘッド８をインクリボン５に押しつ
け、さらに搬送ドラム４の回転を再開させると、前ライ
ンで形成した画素と隣接して次のラインの画素を形成す
ることができる（図１１（ｄ））。すなわち、インクリ
ボン５がストライプ状であるにも関わらず、記録媒体２
上ではライン抜けのない画像を得ることができる。この
例では搬送ドラム４とサーマルヘッド８の駆動に困難を
伴うが、実施例１のような位置合わせをする必要がな
く、１回転で１色分の記録が可能となる。カラー画像は
３回転ないし４回転で記録することができる。

【００２０】上記のすべての実施例では、発熱手段とし
て発熱抵抗素子を有するサーマルヘッドを用いている
が、レーザ、ハロゲンランプなどの光による加熱でもよ
く、この場合には光のスポットとインクとの重なる面積
を調整することで、スポット面積よりも小さい画点の形
成が可能となる。この他、インクに対して熱を供給でき
る手段であれば本発明に用いることができる。また、発
熱抵抗素子を用いる場合にはその形状は長方形とは限ら
ずに、楕円、円、菱形など他の形状にして階調の確保を
図ることもできる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果が得ら
れる。第１の実施例によるサーマル記録装置では、スト
ライプ状に分布したインクを有するインクリボンを用い
ており、サーマルヘッドの発熱抵抗素子をインクの境界
上に位置させてインクと発熱抵抗素子との重なる面積を
小さくすることで、発熱抵抗素子の面積よりも小さい微
細画点の形成が可能になる。更にインクと発熱抵抗素子
との重なる面積を調節することで１ドットの発熱抵抗素
子で高階調を表現することができる。

【００２２】また、２回転で１枚の画像を得る機構であ
るために位置合わせの精度が要求されるが、記録媒体搬
送ドラムとインクリボンの表面付近に位置検知手段を設
けることで、位置合わせの精度を向上させることができ
る。

【００２３】第２の実施例によるサーマル記録装置で
は、画像を形成する工程の前に従来の均一なインク層を
有するインクリボンのインクをストライプ状に形成する
工程を有する。このため、従来のインクリボンも本発明
に適用することができ、新たにストライプ状のインクを
有するインクリボンを製造する必要がないので、高コス
ト化を抑えることができる。

【００２４】第３の実施例によるサーマル記録装置で
は、サーマルヘッドを上下に移動させる手段を設け、１
ライン形成後、一時的に記録媒体の搬送を停止させるこ
とでインクリボンと記録媒体の動きを１ライン分ずらす
ことができる。よって、インクがストライプ状であり、
記録媒体とインクリボンが同速度で移動しているにも関
わらず、ライン抜けのない画像を得ることができる。ま
た、１色当たりの画像を形成するのに複数回転させる必
要がないため、位置ずれの心配がなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施例によるサーマル記録装置の構成
を示す図。

【図２】 第１の実施例によるインクリボンを表す図。

【図３】 第１の実施例による記録原理を説明するため
の図。

【図４】 第１の実施例による発熱抵抗素子制御信号を
示す図。

【図５】 第１の実施例による形成画点を示す図。

【図６】 他の実施例によるサーマル記録装置の構成を
示す図。

【図７】 他の実施例によるサーマル記録装置の構成を
示す図。

【図８】 第２の実施例によるサーマル記録装置の構成
を示す図。

【図９】 第２の実施例によるストライプ形成部のサー
マルヘッドを表す図。

【図１０】 第３の実施例によるサーマル記録装置の構
成を示す図。

【図１１】 第３の実施例による記録原理を説明するた
めの図。

【符号の説明】

２…記録媒体 ４…搬送ドラム ５…インクリボン ５ａ…インク ５ｂ…ベースフィルム ５ｃ…インク存在領域 ５ｄ…インク非存在領域 ５ｅ…生成画点 ５ｆ…溶融インク ８…サーマルヘッド ８ａ…発熱抵抗素子 ８ｂ…記録領域 ３０…位置検知手段 ３４…ストライプパターン生成手段 ３６…サーマルヘッド移動手段 ５０…均一なインク層を有するインクリボン ８０…ストライプパターン生成用サーマルヘッド ８１…発熱抵抗体

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクフィルム上に存在するインクを発熱
   手段により溶融して記録紙に転写し、記録紙上に画点を
   形成するサーマル記録方法において、 前記インクフィルム上のインクが存在する部分とインク
   が存在しない部分との境界上、あるいは前記インクフィ
   ルムの端上に前記発熱手段を位置させ、 前記発熱手段を発熱させ、 前記発熱手段の発熱面積よりも小さい画点を前記記録紙
   上に形成することを特徴とするサーマル記録方法。
2. 【請求項２】前記発熱手段の前記境界あるいは端に対す
   る位置を画像信号に応じて段階的に制御することによ
   り、前記画点の大きさを所望のものとすることを特徴と
   する請求項１記載のサーマル記録方法。
3. 【請求項３】前記インクフィルム上にインクがストライ
   プ状に分布していることを特徴とする請求項１記載のサ
   ーマル記録方法。
4. 【請求項４】フィルム上にストライプ状に分布したイン
   ク層を備えたインクリボンと、 選択的に発熱し、前記インクを溶融して記録紙に転写す
   るための発熱手段と、 この発熱手段を前記インクリボン上のインク存在部分と
   インク不存在部分との境界、あるいはインクリボンの端
   上に位置させて発熱を行わせる制御手段とを具備したこ
   とを特徴とするサーマル記録装置。
5. 【請求項５】前記制御手段は、前記インクと前記発熱手
   段とが重なる面積を画像信号に応じて調整する手段を含
   むことを特徴とする請求項４記載のサーマル記録装置。
6. 【請求項６】フィルム上に均一に分布したインク層を備
   えたインクリボンの上にストライプ状のインクパターン
   を形成する手段を備え、この手段により得られるインク
   リボンを前記制御手段の対象として用いることを特徴と
   する請求項４記載のサーマル記録装置。