JPS597068A - 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】 ［発明の技術分野］ この発明は、熱によって記録を行う熱記録装置に関する
。

［発明の技術的背景吉その問題点］ 情報処理装置が普及するにつれて、情報端末機器に対す
る要求が厳しくなりつつある。例えば、記録装置では、
ただ単に記録ができるだけでは不充分であり、普通紙釦
記録できること、よシ画像が鮮明なこと、カラー化でき
ること、ランニングコストが低いこ吉、騒音がないこと
が要求されつつある。

これに応える記録装置として、熱転写記録装置がある。

この熱転写記録装置は、加熱により軟化又は溶融するイ
ンクが塗布されるインク担体に発熱素子から記録画像に
応じて熱パターンを加え、記録紙に転写するものである
。

このような熱転写記録装置は、普通紙にも記録可能であ
り、カラー化もでき、騒音が少ない。しかし、印字速度
が遅いのが欠点のひとつとされている。

この原因を具体的に説明する。通常、複数の発熱素子は
、サーマルヘッドに並設され、選択的に通電される。低
速記録で、しかも同一発熱抵抗体への通電が連続して行
われない時には、サーマルヘッドの熱容量及び放熱が大
きく、熱が蓄積することがないので、画像の劣化はなか
った。

ところが、高速記録で、しかも同一発熱抵抗体への通電
を繰シ返して行うと、サーマルヘッドへの蓄熱が進み、
第１図に示されるようにサーマルヘッドの基板の温度Ｔ
ｏが激しく上昇していく。通電を行わない限シ、基板の
温度’ｒｏは、発熱抵抗体の温度と同一である。従って
、通電を繰り返し行うと、連続に通電される発熱抵抗体
の温度は必要以上に上昇し、又通電されない発熱抵抗体
の温度も上昇していく。すると、記録濃度ムラや画像エ
ッヂ部分のぼけなどの画質の劣化を生じる。

このような問題に対し、従来技術として次のような方法
が提案されている。第１の方法は、サーマルヘッド基板
の温度に応じて発熱抵抗体への印加パルス電圧又は印加
パルス幅を制御するものである。第２の方法は、過去の
記録パターンから現在の印加パルス電圧又は印加パルス
幅を制御するものである。

第１の方法によれば、蓄熱によシ、サーマルヘッド基板
の温度が上昇したら、印加パルス電圧又ハ印加パルス幅
を減少させるので、確かに温度上昇は、抑え気味になる
２、シかし、どの物理量をどのように制御すればよいか
という定量的な解析はなく、云わば、温度が上昇したら
、供給エネルギーを減少させるという程度の技術しかな
く、有力とは言い難かった。

これに対し、第２の方法は、現在量も有力とされる制御
方法である。この方法は、例えば特公昭５７−１１７８
４号公報にも示されるように、発熱素子毎に注目し、通
電状態が続いた時には、その素子への印加パルス幅を狭
くするものである。この方法によると、発熱素子毎の時
間的に急激な熱変動には、効果があると報告されている
。

しかし、本発明者が実験をしたところ、高速印字、例え
ば発熱素子に２乃至３ｍ５ｅｃの間隔で通電を繰り返し
たところ、第２図に示されるよう゛に、電気信号が供給
される発熱抵抗体の到達する温度ＴＲは、一旦大きく低
下し、温度Ｔ□の上昇は、若干抑えられる。

ところが、基板の温度Ｔ。は、上昇する一方であり、第
１の方法とほとんど変化がない。従って転も同様の蓄熱
の問題があった。

［発明の目的］ この発明は１以上の欠点を除去し画質が高く、高速記録
を良好に行いうる熱記録装置を提供することを目的とす
る。

〔発明の概要］ この発明は、発熱素子を含めた基板の温度が何度であろ
うとも、ある印加電圧を発熱素子に印加すれば、必ず−
、定の温度上昇をもたらすという実験に基づき成された
もので、基板の温度を検出し。

発熱素子が所定温度に到達するに適した電圧に調整して
、発熱素子に供給するものである。

［発明の効果］ この発明では、基板の温度を検出し、所定温度差に応じ
た電圧を調整して、発熱素子に供給するので、基板の過
度の蓄熱が防止される。従って記録は良好に行われると
共に、無駄な電力を消費することもない。

又、発熱素子がインク担体に塗布されたインクの転写温
度に設定されるので、記録されたインクは美しい色相と
なる。

〔発明の実施例］ 次にこの発明の詳細な説明する。この説明に先立ち、本
発明者の行なった実験結果について説明する。

本発明者の確認した点は、第１に、第３図に示されるよ
うに、発熱抵抗体の初期温度ｌ１ｌｏにかかわらず、印
加パルス信号のパルス幅ｔｎ、パルス電圧Ｖにより、一
意的に発熱抵抗体の温度上昇分ΔＴは決定され、しかも
、よりパルス電圧Ｖに依存する点である。第２に、熱転
写において、記録濃度りは、第４図に示されるように発
熱抵抗体到達温度ＴＦＬに依存し、発熱抵抗体の初期温
度ＩＩＩ。Ｃｌ１ｌｏ、Ｉｌｌ　、は第５図に示す。）
には依存しない。

即ち、熱転写記録において発熱抵抗体の到達温度ＴＩＬ
を制御することが、画質向上の鍵である。この発熱抵抗
体の到達温度ＴＦＬは、高速駆動の場合には印加パルス
幅１ｎよりも、印加パルス磁圧Ｖを調節して制御する方
が容易であり、又、正確である０又、この為には、発熱
抵抗体の初期温度Ｔｏ、到達到達温度イルインクインダ
で決まる定数、セしてΔＴ　（＝Ｔルー　Ｔｏ）対パル
ス′１圧Ｖ特性のデータが必要となる。

以下の実施例ではこの実験結果をその原理としている。

この実施例での熱転写記録装置は、第６図に示されるよ
うに、セラミックから成る放熱板としての基板（１］）
と、この基板αｌの上に、例えば薄膜技術により設けら
れた発熱抵抗体Ｈと、基板（ＩＩｌ上に設けられこの基
板０１）の温度に対応したアナログ磁気信号を出力する
基板温度検出素子ａ（至）と、この基板温度検出素子（
１″ｌＩからのアナログ信号をディジタル信号に変換す
るＡ−Ｄ変換器ａ←ＬこのＡ−Ｄ変換器側からのディジ
タル信号を用いて、以下の電圧ｍ！ｌ　司ルＣＰ　Ｕ（
１５１（！：、Ａ　−Ｄ　変換器ｆ１４カラ。

ディジタル信号から対応するディジタル信号としての電
圧値を出力する電圧決定部ｆｉｅと、この電圧決定部Ｏ
ｅからのディジタル信号をアナログ量に変換するＤ−Ａ
変換器（１７）と、このＤ−Ａ変換器αηからの出力に
応じた電圧を有する駆動信号を出力するパワーアンプ型
電源（１５１と、このパワーアンプ型電源舖に画像信号
を供給をし、パワーアンプ型電源（１１１９の出力を制
御する画像信号供給装置（１１とから成シ、パワーアン
プ型電源ａ８１の出力を発熱抵抗体抵抗体（１２に対応
し、電圧設定手段は電圧決定部（ｔ（ｉ）に対応し、電
圧発生手段は、パワーアンプ型電源囮に対応する。

さて、駆動信号を供給された発熱抵抗体０シは、発熱す
る。この熱の一部（ｌ！υは、インクが塗布されたイン
ク担体（図示しない）に供給され、残りｅυは、発熱抵
抗体（ｔａが設けられた基板αυに流れる。

基板θυに流出した熱の一部Ｃ渇は外部へ流出する。

このような熱収支において、基板圓の温度は流入する熱
θ９及び流出する熱（２邊とのバランスによって決定さ
れる。

このような基板Ｑｌｌの温度は、基板温度検出素子器０
ａの出力は、ディジタル化された発熱抵抗体Ｏｚの初期
温度Ｔ。である。

前述の発明の原理として示したように発熱抵抗体α２の
温度上昇分△Ｔ対印加パルス電圧■特性が必要である。

罎〕≦二発熱抵抗体０邊の初期温度Ｔ。・と温度上昇分
とは、一対一であり、初期温度ｑｌ。さえ指定すればよ
い。

一方、電圧決定部Ｏｅは、リード・オンリー・メモ！ｊ
　　（Ｒｅａｄ　−０ｎｌｙ　−１１ｅｍｏｒｙ　：以
下Ｒ，ＯＭと略す。）で構成する。このＲＯＭのアドレ
ス指定は、ディジタル化された発熱抵抗体（ｌｓ６の初
期温度Ｔ。で行い指定された番地に、第３図及び第４図
で指定される電圧値を収納しておく。但し、この実施例
ではパワーアンプ型電源（１８からの出力のパルス幅の
調整は行わないものとする。

こうして、電圧値が決定されると、Ｄ−Ａ変換器αηを
介し、公知であるパワーアンプ型電源０樽に設定電圧値
に対応したアナログ信号が供給される。

パワーアンプ型電源ａ枠は、この入力アナログ信号に応
じた電圧（発熱抵抗体αのを駆動することが可能）を有
する駆動信号を出力する。但し、このノくワーアンプ型
電源ａ８からの出力は、画像信号供給装置（ｌｉからの
出力によって制御される。即ち、画像信号供給装置（１
１からの出力信号によって、オンオフ（即ち、パルス幅
も含まれる。）が制御され電圧だけがこのパワーアンプ
型電源（１８１によって調整される。

本発明者は、この実施例の効果を確かめるために高速連
続記録を行ったところ、第７図に示されるように、基板
αυの温度Ｔ。の上昇は防止され、又当然であるが、発
熱抵抗体Ｑ２の到達温度′Ｖ几は一定となった。

記録画像の画質もホヤけることがなく、鮮明となった。

［発明の第２の実施例コ 前述の実施例においてｌ’ＬＯＭの内容を変更すれば、
より複雑な制御が可能となる。

例えば、温度検出、信号変換に要する時間及び熱の伝達
の時間遅れ等を考慮することも可能である。即ち、基板
０υの温度＋１＋　ｏの変化から、篇度上昇中又、下降
中かを判断し、測定された時刻でのデータから、実際に
発熱抵抗体（１２）での発熱する時間での基板Ｑｌｌの
温度（二基板（１１１の初期温度）を推測するのである
。

具体的に言うと、ディジタル化された基板温度検出素子
（１階からの信号をｃ　ｐ　Ｕ　（１５）の指令の下、
微分していく。そして、第６図での電圧決定部ＯＱに対
応するものとして、第８図に示されるように、温度推定
部Ｃ（１）と、電圧決定部（３２とを設ける。温度推定
部Ｃ）υ、電圧決定部Ｃ３７ＪともＲ，ＯＭである。温
度推定部（３υは、基板ＯＢの温度及びこの微分値のそ
れぞれのディジタル直によってアドレス指定を行う。

アドレス指定された番地には、パワーアンプ型電源（１
８１からの電気信号によって発熱抵抗体（１’ｌＤが発
熱する時の発熱抵抗体（１２１の初期温度Ｔ。の推定値
が収納されている。

この温度推定部（３υを構成するＴｔＯＭから読み出さ
れた温度によって゛心圧推定部（、（２のアドレス指定
を行う。この電圧決定部６つは、第６図に示される電圧
決定部Ｃ３ａと全く同様であり、α王位の情報が収納さ
れている。

この電圧値の情報に応じた電圧を有する電気信号が、Ｄ
−Ａ変換器（１７）、パワーアンプ型電源（１８）によ
って、実現され発熱抵抗体ａのに供給される。

このように、発熱抵抗体（＋Ｊの初期温度を予想して発
熱抵抗体ａりに供給される電気信号の電圧を決定するの
で、基板ａυの熱制御がより適切に行われる。

［発明の第３の実施例］ 次に発明の第３の実施例を図面に従って説明する０ この装置では、各発熱抵抗体に印加するパルス信号のう
ち、パルス幅を発熱抵抗体毎に過去のパルス印加履歴に
よって決定し、パルス電圧を発熱抵抗体が設けられてい
る基板の温度履歴によって決定するものである。よシ明
確に目的を示すなら発熱抵抗体への印加パルス幅を制御
することにより、微細領域での制御（以下ミクロ制御と
呼ぶ）をし、全発熱抵抗体への共通電圧を制御すること
により、発熱抵抗体全体へ流入するエネルギー、したが
って基板全体の蓄熱、を制ａ１（以下マクロ制御と呼ぶ
。）する。

この装置は、第９図に示されるように、放熱効果を有す
る基板（９１）と、この基板（９１）上に設けられ基板
（９１）の温度を検出する基板温度検出素子（９２）と
、この基板温度検出素子（９２）からのアナログ信号を
ディジタル信号に変換するＡ−Ｄ変換器（９３）　（！
：　、とのＡ−Ｄ変換器（９３）からのディジタル信号
を用いて以下の制御を司るＣ　Ｐ　Ｕ　（９４）と、こ
のＣＰ　Ｕ　（９４）の制御の下、基板（９１）の温度
を推定する温度推定部（９５）と、この温度推定部（９
５）からの温度によって、後述の発熱抵抗体（９６）へ
の供給電圧を決定する電圧決定部（９７）と、この電圧
決定部（９７）からのディジタル信号をアナログ信号に
変換するＤ−Ａ変換器（９８）と、このＤ−Ａ変換器（
９８）からのアナログ信号に応じた電圧を有する電気信
号に変換するパワーアンプ型電源（９９）と、記録する
画ｆ＃に応じたパルス信号を供給する画像信号供給部（
ｉｏｏ）と、この画１象信号供給部（１００）からのパ
ルス信号のパルス幅を調整するパルス幅決定部（１０１
）とから成り、このパルス幅決定部（１０１，）からの
出力のうち、オン、オフするタイミングは保持し、その
パルス電圧のみが、パワーアンプ型電源（９９）によっ
て調整される。このようなパワーアンプ型電源（９９）
からの駆動信号が発熱抵抗体（９６）に供給される。温
度推定部（９５）は、基板（９１）上に設けられた基板
温度検出素子（９２）及び発熱抵抗体（９６）の配設状
態、複数の発熱抵抗体（９６）への通電状態、熱伝導の
時間遅れ、測定での時間遅れ等を考慮し、検出された基
板（９１）の温度から、実際に、発熱抵抗体（９６）が
発熱する際の基板（９］）温度を推定する。

このような機能を有するために、温度推定部（９５）は
、ＲＯＭで構成される。この＋１，０Ｍ内には基板（９
１）に発熱抵抗体（９１）及び基板温度検出素子（９２
）とを実装した上での実測データを収納しておく。

このＲＯＭからデータを引き出すには、基板（９１）の
温度（Ａ−Ｄ変換器（９３）からのディジタル信号）及
びこの基板（９１）の温度変化率である微分係数（Ａ−
Ｄ変換器（９３）からのディジタル信号の微分係数）と
で、アドレス指定することによって行う。

このようなアドレス指定によって指定された番地には、
基板（９１）の推定温度、より正確に言うならば、基板
（９１）の温度状態を示す一種の状態変数である推定温
度が収納されている。

一方、電圧決定部（９７）は、基板（９１）メ温度、即
ち、発熱抵抗体（９６）の初期温度から、インク転写ノ
に適した温度（到達温度）ＴＦＬ迄上昇するに最低限の
電圧を決定する。

前述のように１発熱抵抗体（９６）の温度上昇分は印加
パルス電圧に大きく左右され、印加パルス幅をパラメー
タとして、印加パルス電圧に対して一対一に決定される
。

そこで、との電圧決定部（９７）を、一種のテーブルで
あるＲＯＭで構成する。ＲＯＭには前述の温度推定部（
９５）で決定された推定温度に対する印加パルス電圧デ
ータが収納されている。このＲ，ＯＭのアドレス指定は
、推定温度で行う。アドレス指定された番地には、対応
する印加パルス電圧データを収納しておく。

こうして電圧決定部（ｇ７）で決定された印加パルス電
圧データが対応するアナログ信号に変換されて、パワー
アンプ型電源（９９）で増幅される。

この実施例でのパワーアンプ型電源（９９）　ハ、次の
性能を有する。入力端子数と出力端子数は、同数であり
、出力信号は入力信号に同期している。

ただ、全出力信号の電圧は、このパワーアンプ型電源（
９９）によって決定される。これを決定するのは、電圧
決定部（９７）である。

このパワーアンプ型電源（９９）への入力信号は、パル
ス幅決定部（１０１）を介した後の画像信号供給部（ｉ
ｏｏ）からの画像信号である。画像信号は、記録画像に
応じた「０」［月の信号であり、各発熱抵抗体（９６）
毎に供給される同一パルス幅のパルス信号である。

このパルス信号に対し、パルス幅決定部（１０１）は、
例えば特公昭５７−１１７８４号公報に示されるように
、同一発熱抵抗体（９６）に連続してパルス信号が印加
された時には、そのパルス幅を減少させるものである。

こうして、パワーアンプ型電源（９９）からは、発熱抵
抗体（９６）への通電状況によシその各々のパルス幅が
調整され、基板（９１）の温度によりその全パルス信号
のパルス電圧が調整され、発熱抵抗体（９９）に供給さ
れる。

全パルス信号のパルス′磁圧を前述のように調整すると
いうマクロ制御より、基板（９１）全体への無駄なエネ
ルギーの注入がなくなる。これに対し各発熱抵抗体（９
６）のパルス信号のパルス幅を変化・させるミクロ制御
により、発熱抵抗体（９６）の発熱によるインク転写を
細かく制御できる。

この実施例で注意するのは、基板温度検出素子（９２）
の位置である。この基板温度検出素子（９２）で検出す
るのは、基板（９１）の温度であるが、本来は発熱抵抗
体（９６）の温度である。従って、発熱抵抗体（９６）
に接して設けることが、理想的である。しかし、実際に
設けることは、はぼ絶望的である。

そこで１発熱抵抗体（９６）を同一基板（９１）上に設
けＳｏそれは、１個でも構わない。こうして、１回又は
複数の発熱抵抗体（９６）を設けたなら、発熱抵抗体（
９６）に種々の記録パターンに基づいて通電をし、各発
熱抵抗体（９６）の温度分布、温度変化、及び基板温度
検出素子（９２）による温度の測定を行う。

このような測定データをどのように利用するかというと
、基板温度検出素子（９２）の設置数が少ない時には、
画像信号供給部（１００）からの過去の記録パターンを
も考慮して、基板温度検出素子（ｇ２）での測定温度か
ら、発熱抵抗体（！ｆ５）の初期温度１ｒ。

を推測することが好ましい。過去の記録パターンを利用
するのは、基板温度検出素子（９６）の設置数が少ない
と、実測データだけでは発熱抵抗体（９６）の温度分布
がつかみきれないからである。

逆に、印加パルス信号の′成田を制御において、少ない
基板温度検出素子（９２）の実測データのみを用いた時
には、印加パルス信号の電圧をエネルギーロスがない程
度に大ざっばに変化させる。そして、パルス幅決定部（
１０１）にこの情報を伝え、パルス幅の再調整を行って
もよい。

例えば、電圧を所定値以下に低下させた（基板温度検出
素子（９２）での測定データが高温を示す場合）なら、
それをパルス幅決定部（１０１）に伝える。

パルス幅決定部（１０１）では１発熱抵抗体（９６）へ
の通電が連続１−走時Ｋ、パルス幅を減少させるのであ
るが、通電が連続していない発熱抵抗体（９６）の温度
は、基板温度検出素子（９２）の測定データと大きな差
が生じると思われる。そこで通電が長時間なされていな
い発熱抵抗体（９６）　・＼のパルス幅を所定値以上に
することが好ましい。

基板温度検出素子（９２）が複数個設けられた時には、
複数の発熱抵抗体（９６）の温度分布、及び温度変化は
正確に推定さ′れる。従って、画像信号の供給状態を参
照する必要はない。

要するに、温度推定部（９５）では、発熱抵抗体（９６
）にパルス信号を印加する際の状態を予想するのであり
、電圧決定部（９７）はこの予想された状態に対し、余
分なエネルギー注入をしないように、印加パルス電圧を
決定するのである。

以上いくつかの実施例について説明したが、この発明の
趣旨を逸脱しない限り、どのような変形をもこの発明に
含まれる。例えば、基板な平板でなくともよい。発熱素
子の数もいくらでもよい。

温度検出手段の位置は、基板の温度が検出可能な位置で
あればよく、必ずしも幕板上でなくともよい。電圧設定
手段は、測定温度及び設定温度に対して、印加電圧値が
決定されるものであればよい。

このように、この発明の趣旨を逸脱しない限シどのよう
な変形をもこの発明に含まれるのは当然である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は熱転写記録装置における従来の熱制
御による高速印字の際の発熱抵抗体の温度変化を示す図
、第３図乃至第５図は本発明がその基礎とした実験結果
を示す図、第６図は一実施例を示す構成図、第７図は第
６図での実施例における発熱抵抗体の温度変化を示す図
、第８図及び第９図は他の実施例を示す構成図である。 （１１１・・・基板、αの・・・発熱抵抗体、（１３）
・・・基板温度検出素子、ａＯ・・・電圧決定部、Ｈ・
・・パワーアンプ型電源。 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 （ほか１名） 第　　１　　囚 峙間 第　　２　　図 時間 第　　３　　図 Ｖ 第４図 Ｒ 第　　５　　図 Ｎ６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）発熱素子からの熱により記録を行う熱記録装置に
   おいて、前記発熱素子が設けられた基板と、この基板の
   温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段によ
   り検出された前記基板の温度及び前記発熱素子の設定温
   度とに対応して設定される前記発熱素子への電気信号の
   電圧値が記憶されている電圧設定手段と、この電圧設定
   手段に記憶されている電圧値を有する電気信号を発生さ
   せる電圧発生手段とを備えることを特徴とする熱記録装
   置。