JPH0858137A - サーマルヘッドの駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、局所的な蓄熱と全体的な蓄
熱による濃度ムラや、ドット形状が変化するという欠点
を解決し、濃度ムラが無く、再現性のある記録画像を高
速に得る駆動方法を提供することにある。 【構成】 本発明のサーマルヘッドの駆動方法は、キュ
リー点において自己温度制御される正の温度係数を有す
る補助発熱体を記録用発熱体の近傍に配置したサーマル
ヘッドの駆動方法であって、前記記録用発熱体が非通電
で、前記補助発熱体のみ通電し、当該補助発熱体がキュ
リー点にて自己温度制御しているとき、サーマルヘッド
とメディアとが圧接し静止した状態では印字し、メディ
アが記録速度にて搬送されている状態では印字を阻止す
べく、前記補助発熱体のキュリー点を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ、プリン
タ等に用いられているサーマルヘッドの駆動方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】熱転写記録装置は、一般に、サーマルヘ
ッドの表面に形成された記録用発熱体をインクシートを
介して記録紙に押し当て、記録用発熱体に通電すること
で発熱を行い、その熱によって、インクシート上のイン
クを記録紙表面に転写して記録を行うもの、あるいは、
感熱紙の表面を加熱して発色させるものである。インク
に溶融性の顔料を用いる場合を溶融型熱転写と呼び、昇
華性染料を用いる場合には昇華型熱転写と呼ぶ。

【０００３】従来の一般的なサーマルヘッドの構成を説
明する。図７は、従来の一般的なサーマルヘッドの側面
断面図である。絶縁性の基板２００の上に、熱伝導率の
低い材質で保温層２０４を形成し、その上に記録用発熱
抵抗体２０５と、記録用電極対２０６ａ、２０６ｂを形
成する。記録用発熱体２０５は多数の記録用電極対２０
６ａ、２０６ｂに挟まれており、一対の記録用電極２０
６ａ、２０６ｂに挟まれた部分が一つの発熱要素とな
り、これは個々に分割されている場合もある。記録信号
に応じて、個々の記録用電極対２０６ａ、２０６ｂ間に
通電することで、任意の発熱体要素２０５を発熱するこ
とができる。記録用発熱体２０５と記録用電極対２０６
ａ、２０６ｂの上に、これらの酸化と摩耗を防止するた
めに、保護層２０７が形成される。熱転写記録における
問題点を昇華型熱転写の場合を例にとり説明する。

【０００４】通電時間とその後の冷却時間で構成される
印写周期で、記録用発熱体が繰り返し発熱すると、その
近傍の保温層に蓄熱が発生し、温度が上昇して、いずれ
は飽和する。これを局所的な発熱と呼ぶことにする。さ
らに発熱を繰り返すと、保温層の蓄熱はヘッド基板にま
で伝わり、ヘッド基板温度を上昇させ、いずれは飽和す
る。これを全体的な蓄熱と呼ぶことにする。

【０００５】局所的な蓄熱が大きいほど、通電開始時点
の発熱体を含む近傍の温度が高くなるので、通電終了時
点の記録用発熱体の最高温度も高くなり、その結果、記
録画像の濃度は高くなる。このように、同じ印加エネル
ギーでも、蓄熱の状態によって濃度に違いが発生する。

【０００６】全体的な蓄熱においても、局所的な蓄熱と
同様に、記録画像の濃度が高くなる。全体的な蓄熱の度
合は、環境温度や、記録画像の濃淡、印写枚数によって
変化するため、記録画像の濃度の再現性等に影響を及ぼ
す。

【０００７】以上のような蓄熱に起因する問題は、昇華
型熱転写に限らず、溶融型熱転写や感熱紙を使用する場
合にも、濃度変化に代わって、ドット形状変化の形で発
生する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述した局
所的な蓄熱と全体的な蓄熱による濃度ムラや、ドット形
状が変化するという欠点を解決課題とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のサーマルヘッド
の駆動方法は、前記課題を解決するために、キュリー点
において自己温度制御される正の温度係数を有する補助
発熱体を記録用発熱体の近傍に配置したサーマルヘッド
の駆動方法であって、前記記録用発熱体が非通電で、前
記補助発熱体のみ通電し、当該補助発熱体がキュリー点
にて自己温度制御しているとき、サーマルヘッドとメデ
ィアとが圧接し静止した状態では印字し、メディアが記
録速度にて搬送されている状態では印字を阻止すべく、
前記補助発熱体のキュリー点を設定したことを特徴とす
る。

【００１０】また、前記メディアの搬送速度が任意の速
度以下の場合には、前記補助発熱体への供給電力を遮
断、もしくは、低減させたり、前記サーマルヘッドがリ
リース位置より圧接位置と移動したときと、圧接位置よ
りリリース位置に移動しようとするとき、当該サーマル
ヘッドの記録用発熱抵抗体を、インクシートのインク未
形成部上に位置させる。

【００１１】

【作用】前述の如く記録用発熱体が非通電で、前記補助
発熱体のみ通電し、当該補助発熱体がキュリー点にて自
己温度制御しているとき、サーマルヘッドとメディアと
が圧接し静止した状態では印字し、メディアが記録速度
にて搬送されている状態では印字を阻止すべく、前記補
助発熱体のキュリー点を設定したことによって、補助発
熱体は絶えず高温状態に維持される。

【００１２】さらに、非印写時と印写時との記録用発熱
体の温度差が低くなるため、ヒートショックによる抵抗
値変化等が低減される。

【００１３】

【実施例】図１に本発明の制御の対象となるサーマルヘ
ッドの側面断面図を示す。同図において、１００は正の
抵抗温度特性を持ち、自己温度制御が可能な材質で形成
されたヘッド基板（以下ＰＴＣヘッド基板という）であ
る。例えば、抵抗値が急激に変化する温度であるキュリ
ー点が１００℃、厚み０．６ｍｍ、熱伝導率が２〜３Ｗ
／ｍｄｅｇのチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）を用い
る。 このＰＴＣヘッド基板１００のキュリー点は、当
該基板製造時に、添加物としてストロンチウム（Ｓ
ｒ）、錫（Ｓｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）などを用いる
ことによりその添加量に応じて低温側へ、鉛（Ｐｂ）を
用いることによりその添加量に応じて高温側へ容易にシ
フトさせることができる。

【００１４】１０３ａ、１０３ｂは補助発熱用電極で、
金、銀、銅、アルミ等を用い、薄膜技術あるいは厚膜技
術で形成する。またニッケルメッキを用いても良い。該
補助発熱用電極は、図１の紙面垂直方向に、平行な２本
のライン状となるように形成される。

【００１５】１０４はＰＴＣヘッド基板１００と補助発
熱用電極１０３ａ、１０３ｂを覆う電気絶縁性と耐熱性
が有り、熱伝導率が小さい、例えばガラスを用いた保温
層である。記録用発熱部分１０２と図示しないインクシ
ートとの密着性を向上するために、保温層１０４の層厚
みは、記録用発熱体１０５が形成される部分において他
の部分より厚くしても良い。保温層１０４の上には、従
来ヘッドと同様に、記録用発熱体１０５、記録用電極対
１０６ａ、１０６ｂを薄膜技術や厚膜技術を用いて形成
する。１０７は保護層で、記録用発熱体１０５、及び、
記録用電極対１０６ａ、１０６ｂを覆うように形成す
る。

【００１６】図１に示したような構造を有するサーマル
ヘッド１０１にて、ＰＴＣヘッド基板１００のキュリー
点（温度）を異ならしめた数種類のサーマルヘッドに
て、補助発熱部の温度が定常状態になった後、記録用発
熱体１０５への投入エネルギー、印写周期を一定の条件
として、印写した際の印写濃度を測定すると、ＰＴＣヘ
ッド基板１００のキュリー点が高い程、高濃度の印写が
得られる。すなわち、キュリー点が高いＰＴＣヘッド基
板１００を使う事により、記録用発熱体１０５への投入
エネルギーを低減できる、もしくは、印写の高速化が可
能であることを示している。

【００１７】しかしながら、キュリー点が高くなると記
録用発熱体１０５への通電を行っていないにも拘わら
ず、補助発熱の発熱により、印写してしまう現象が発生
する。よって、ＰＴＣヘッド基板のキュリー温度はサー
マルヘッドが圧接した状態にて、記録紙、及び、インク
シートが所定の記録速度にて搬送した時に印写しない温
度に設定しなければならない。

【００１８】また、一般に、熱転写記録装置の動作シー
ケンスは記録紙の給紙時、ないしは、記録開始時、及
び、記録終了時に、サーマルヘッドが圧接状態であっ
て、記録紙、及び、インクシートの搬送が停止、もしく
は、搬送速度が記録速度以下である状態が存在する。よ
って、該サーマルヘッドのＰＴＣキュリー温度を記録速
度において印写しない温度と設定した場合においても、
記録用発熱体の発熱無しに印写してしまうという不具合
が発生することがある。

【００１９】従って、本実施例では、記録紙、及び、イ
ンクシートの搬送速度が任意の速度以下である場合に
は、ＰＴＣヘッド基板１００への供給電圧を遮断してい
る。

【００２０】図２は本実施例の動作を説明するタイミン
グチャートである。同図において、波形ａは記録紙の搬
送速度、波形ｂはサーマルヘッド１０１の位置（Ｌ：圧
接状態、Ｈ：リリース状態）、波形ｃはＰＴＣヘッド基
板１００への供給電圧、波形ｄは補助発熱の温度を示し
ている。本実施例では、記録紙搬送速度が記録速度ｖｂ
以下であるｖａの時、補助発熱の発熱により印写が起こ
るような、ＰＴＣヘッド基板１００のキュリー点となっ
ている。時刻ｔ０の状態は、記録紙搬送用モータは停
止、サーマルヘッド１０１はリリース状態、補助発熱へ
の供給電圧は遮断され、補助発熱の温度は室温で、ま
た、記録紙は既に所定位置に給紙されているものとす
る。時刻ｔ１において、サーマルヘッド１０１は圧接状
態となり、時刻ｔ２に記録紙搬送用モータの駆動が開始
し、加速を始める。記録紙の搬送が開始され、予め設定
している任意の搬送速度ｖａに到達した時点（時刻ｔ
３）にて補助発熱への電圧印加を開始する。時刻ｔ４に
て、記録紙は記録速度ｖｂに到達し、一定速度で駆動す
る。時刻ｔ５にて補助発熱の温度はキュリー点に達し、
以後、一定温度となるよう自己制御する。この時、記録
紙は既に記録速度ｖｂにて搬送されている為、補助発熱
の発熱により印写されることは無い。その後、印字デー
タに従い記録用発熱体の発熱により、画像の記録を行
う。

【００２１】記録終了時点を説明すると、時刻ｔ６にて
印写が終了し、記録紙の搬送は減速を始める。記録紙の
搬送が減速し、任意に設定された記録速度ｖａとなった
時点（時刻ｔ７）にて、補助発熱の供給電圧を遮断す
る。このように制御することによって、記録紙の搬送が
停止、もしくは、任意の速度に達していない場合に、補
助発熱の発熱により、印写する不具合を防ぐことが可能
である。

【００２２】図３は本発明の第２の実施例を示すタイミ
ングチャートで、波形ａ〜ｄの信号名は図２と同様であ
る。本実施例の目的は、補助発熱の昇温特性、及び、冷
却特性が悪い（時間を有する）場合の制御方法を示した
ものである。図２に示した第１の実施例においては、補
助発熱への電圧供給の制御を予め設定した任意の記録紙
搬送速度ｖｂに同期させたが、図３に示す第２の実施例
においては、補助発熱の昇温、及び、冷却特性が悪い
為、電圧の供給は記録紙搬送速度がｖｂに達する時間よ
りも（ｔ４−ｔ２）だけ早くＯＮとしている。さらに、
供給電圧の遮断時も、記録紙搬送速度がｖｂまで減速す
る時刻より（ｔ７−ｔ６）だけ早くＯＦＦとしている。

【００２３】図４は、本発明のさらに他の実施例を説明
するタイミングチャートで、図５は本実施例を実現する
熱転写記録装置の主要な機構部の側面図で、同図（ａ）
はサーマルヘッドが圧接した状態、（ｂ）はサーマルヘ
ッドがリリースした状態を示している。同図において、
１０１は図１に示したサーマルヘッド、１１０はプラテ
ンローラ、１１１は記録紙、１１２はインクシート、１
１３はインクシート上のタイミングマークを検知するイ
ンクシートセンサである。図６はカラーインクシートを
示す。図４の波形ａ〜ｄの信号名は図２、図３と同様で
あり、波形ｅは図５のインクシートセンサの出力値、波
形ｆはインクシート用モータのＯＮ・ＯＦＦ、及び、回
転方向を示した波形である。本発明はサーマルヘッドが
圧接、及び、リリースする時にサーマルヘッド１０１の
記録用発熱体１０５とインクシートのインク未形成部と
が同一位置にあるように制御したものであり、具体的な
制御方法を以下に示す。

【００２４】まず、図６のカラーインクシートについて
説明すると、本インクシートはイエロー・マゼンダ・シ
アンの３色を各々面順次に形成されており、さらに、各
色の上流側には色の開始位置を示すタイミングマークＴ
Ｍ１と、イエローの上流側には頁の開始位置を示すタイ
ミングマークＴＭ２が形成され、各色の間にはインク未
形成部Ｎがある。このインク未形成部ＮとＴＭ１との距
離ｌは、図５のインクシートセンサにてＴＭ１をセンス
し、この状態においてサーマルヘッド１０１を圧接した
時に、サーマルヘッド１０１の記録用発熱体１０５とイ
ンクシートのインク未形成部Ｎが接触するような位置関
係にある。

【００２５】次に、図４にて動作シーケンスを説明す
る。本動作においてプリンタの初期状態は、サーマルヘ
ッド１０１がリリース状態にて補助発熱へ供給電圧が印
加され、補助発熱の温度がキュリー温度まで昇温し一定
温度に自己制御されている。印字データがプリンタ内に
蓄えられると、時刻ｔ０においてインクシートモータを
駆動し、インクシートの頁開始位置を探し始める。（イ
ンクシートのＴＭ１とＴＭ２をセンサーにて検知。）セ
ンサにてタイミングマークを検出した時点にてインクシ
ートモータを停止させ、サーマルヘッドを圧接する（時
刻ｔ１）。この時、サーマルヘッド１０１の記録用発熱
体１０５はインクシート上のインク未形成部と接触し、
補助発熱の熱によって印字を行うことは無い。

【００２６】時刻ｔ２においてインクシートモータを正
転（印写方向）へ駆動すると同時に、記録紙も搬送を開
始する。ここで、インク形成部が現れるタイミングは記
録紙搬送速度がｖａに達した後とするように、予め、記
録紙搬送の加速距離、もしくは、インクシートのインク
未形成部の長さを設定する。記録紙の搬送速度が記録速
度ｖｂに到達し一定速度の駆動となった後より、印字デ
ータに従いサーマルヘッド１０１の記録用発熱体１０５
を駆動し画像の記録を行う。

【００２７】印字終了時点においては、インクシートセ
ンサ１１３にてインクシート上のタイミングマークＴＭ
１を検出した時点（時刻ｔ６）で、記録紙の搬送を減速
し時刻ｔ８にて停止し、同時にインクシートモータも停
止させる。この状態においても、サーマルヘッド１０１
の記録用発熱体１０５はインクシート上のインク未形成
部と接触するように、インクシートのタイミングマーク
ＴＭ１とインク未形成部との距離ｌを設定、もしくは、
記録紙の減速距離を設定する。

【００２８】その後、時刻ｔ９にてサーマルヘッド１０
１をリリースするとともに、インクシートモータをイン
クシートのタイミングマークＴＭ１のセンス出力がなく
なるまで逆転駆動させることにより、次色の印写動作に
備えるとともに、インクシートのたるみを無くしてい
る。なお、本実施例においては、インクシートモータを
正転、及び、逆転駆動させたが、インクシート供給側に
トルクリミッタとバックテンションスプリングによっ
て、サーマルヘッド１０１がリリースするとバネの力で
インクシートを逆転させるように構成しても良い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
補助発熱体は絶えず高温状態に維持されるので、濃度ム
ラが無く、再現性のある記録画像を高速に得ることが可
能となる。

【００３０】また、非印写時と印写時との記録用発熱体
の温度差が低くなるため、ヒートショックによる抵抗値
変化等が低減でき、サーマルヘッドの信頼性が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明駆動方法により駆動されるサーマルヘッ
ドの側面断面図である。

【図２】本発明の駆動方法の一実施例を説明するタイミ
ングチャートである。

【図３】本発明の駆動方法の他の実施例を説明するタイ
ミングチャートである。

【図４】本発明の駆動方法のさらに他の実施例を説明す
るタイミングチャートである。

【図５】本発明駆動方法が適用される熱転写記録装置の
側面図である。

【図６】インクシートの外観図である。

【図７】従来のサーマルヘッド側面図である。

【符号の説明】

１００：ＰＴＣ基板 １０１：サーマルヘッド １０２：記録用発熱部分 １００、１０３ｂ：補助発熱用電極 １０４：保温層 １０４：記録用発熱体 １０５ａ、１０５ｂ：記録用電極対 １０７：保護層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬▲渕▼ 宏司 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キュリー点において自己温度制御される
   正の温度係数を有する補助発熱体を記録用発熱体の近傍
   に配置したサーマルヘッドの駆動方法であって、前記記
   録用発熱体が非通電で、前記補助発熱体のみ通電し、当
   該補助発熱体がキュリー点にて自己温度制御していると
   き、サーマルヘッドとメディアとが圧接し静止した状態
   では印字し、メディアが記録速度にて搬送されている状
   態では印字を阻止すべく、前記補助発熱体のキュリー点
   を設定したことを特徴とするサーマルヘッドの駆動方
   法。
2. 【請求項２】 前記メディアの搬送速度が任意の速度以
   下の場合には、前記補助発熱体への供給電力を遮断、も
   しくは、低減させる請求項１記載のサーマルヘッドの駆
   動方法。
3. 【請求項３】 前記サーマルヘッドがリリース位置より
   圧接位置と移動したときと、圧接位置よりリリース位置
   に移動しようとするとき、当該サーマルヘッドの記録用
   発熱抵抗体を、インクシートのインク未形成部上に位置
   させる請求項１記載のサーマルヘッドの駆動方法。