(57)【要約】【課題】画像の記録および消去を確実に行える画像記録消去用のサーマルプリントヘッドおよびサーマルプリントヘッド装置を提供すること。【解決手段】セラミック基板１１上に形成したグレーズ層１２と、このグレーズ層１２上に形成した発熱部１３ａと、この発熱部１３ａと電気的に接続する電極１４と、発熱部１３ａおよび電極１４を覆う第１保護層１６と、電極１４を通して発熱部１３ａに流す電流を制御する駆動部２２とを具備したサーマルヘッドにおいて、発熱部１３ａの副走査方向における長さを副走査ピッチの１．５〜２．５倍にしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基板上に形成したグレーズ層と、このグレーズ層上に形成した発熱部と、この発熱部と電気的に接続する電極と、前記発熱部および前記電極を覆う保護層と、前記電極を通して前記発熱部に流す電流を制御する駆動部とを具備したサーマルヘッドにおいて、前記発熱部の副走査方向における長さを副走査ピッチの１．５〜２．５倍にしたことを特徴とするサーマルプリントヘツド。
【請求項２】
グレーズ層の厚さが１１０μｍ以上で、２００μｍ以下である請求項１記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項３】
保護層の少なくとも最上層領域が６．０Ｗ／Ｍ・Ｋ以上の熱伝導度をもつ材質で形成されている請求項１記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項４】
発熱部が直線上に位置する複数で構成され、かつ、順に隣り合う少なくとも２つの発熱部に共通の電流が流れる請求項１記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項５】
発熱部を構成する発熱抵抗体の一部を除去した請求項１記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載のサーマルプリントヘッドに設けた温度検出器と、前記サーマルプリントヘッドを構成する発熱部に消去用電流および記録用電流を供給する電流源と、前記温度検出器で検出した温度に対応する温度データによって、前記消去用電流および前記記録用電流の少なくとも一方の大きさを制御する制御部とを具備したサーマルプリントヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感熱紙などの印刷媒体に記録した画像を消去し、また、画像を消去した印刷媒体に対して新に画像を記録する画像記録消去用のサーマルプリントヘッドおよびサーマルプリントヘッド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一部銀行カードなどでは、書き換えが可能なリライタブル感熱紙などを用い、画像の記録および消去を繰り返し行う画像記録消去方式が採用されている。画像記録消去方式では、たとえば１ラインの間に、画像を記録した感熱紙に熱を加えて画像を消去し、さらに、画像を消去した感熱紙に熱を加えて新しい画像を記録している。したがって、画像記録消去方式のプリンタには、感熱紙に記録した画像を消去する機能、および、感熱紙に画像を記録する機能を備えたリライタブルプリンタが用いられている。
【０００３】
従来のリライタブルプリンタは、画像消去用にたとえば消去バーやヒートローラなどの熱源を用い、画像記録用にたとえばサーマルプリントヘッドを用いている。
【０００４】
上記したようなリライタブルプリンタを用いた画像記録消去方式は特許文献１などに記載されている。
【特許文献１】特開平１１−２７７７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の画像記録消去方式は、リライタブル感熱紙などに記録した画像を消去するために、あるいは、画像消去後に新しい画像を記録するために、それぞれ専用のデバイスを使用している。
【０００６】
しかし、画像消去に用いる消去バーやヒートローラは、画像消去に必要な温度に到達するまでの立ち上がり時間が長いという問題がある。また、画像消去に必要な温度の維持、あるいは画像を消去した後の蓄熱の制御が難しいという問題がある。
【０００７】
一方、画像記録に用いるサーマルヘッドは発熱のピーク温度が高いという性質がある。ピーク温度が高いと、リライタブル感熱紙の可逆層に熱ダメージを与え、画像消去や画像記録を繰り返し行える回数が少なくなるという問題、あるいは、画像を確実に消去できないという問題がある。
【０００８】
また、画像の消去条件や記録条件はリライタブル感熱紙の種類によって相違する。しかし、従来の画像記録消去方式に使用している画像消去用あるいは画像記録用の各デバイスは、リライタブル感熱紙の種類に合わせて、動作条件を設定することが困難になっている。
【０００９】
本発明は、上記した欠点を解決し、感熱紙などの印刷媒体に対する熱ダメージの発生を防止し、画像の記録および消去を確実に行える画像記録消去用のサーマルプリントヘッドおよびサーマルプリントヘッド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】
【００１０】
本発明は、セラミック基板上に形成したグレーズ層と、このグレーズ層上に形成した発熱部と、この発熱部と電気的に接続する電極と、前記発熱部および前記電極を覆う保護層と、前記電極を通して前記発熱部に流す電流を制御する駆動部とを具備したサーマルヘッドにおいて、前記発熱部の副走査方向における長さを副走査ピッチの１．５〜２．５倍にしたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載のサーマルプリントヘッドに設けた温度検出器と、前記サーマルプリントヘッドを構成する発熱部に消去用電流および記録用電流を供給する電流源と、前記温度検出器で検出した温度に対応する温度データによって、前記消去用電流および前記記録用電流の少なくとも一方の大きさを制御する制御部とを具備したサーマルプリントヘッド装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、感熱紙などの印刷媒体に与える熱ダメージを防止し、画像の記録および消去を確実に行えるサーマルプリントヘッドおよびサーマルプリントヘッド装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態について図１を参照して説明する。
【００１４】
発熱抵抗体基板部１０は、セラミック基板１１およびセラミック基板１１上に形成したグレーズ層１２などから構成されている。グレーズ層１２の厚さはたとえば１１０μｍ以上で、２００μｍ以下に形成される。
【００１５】
グレーズ層１２上に発熱抵抗体１３が形成され、発熱抵抗体１３上に電極１４が形成されている。電極１４は、図の左側に位置する帯状の個別電極１４ａ、および、図の右側に位置する帯状の共通電極１４ｂなどから構成され、両者の間に間隙Ｇが設けられている。個別電極１４ａと共通電極１４ｂの組み合わせは複数設けられ、これら複数組の個別電極１４ａおよび共通電極１４ｂは互いに平行に配置されている。そして、共通電極１４ｂどうしはたとえば主走査方向に延びる接続導体１５によって電気的に接続されている。また、個別電極１４ａと共通電極１４ｂとの間に位置する複数の間隙Ｇは、図面の表側から裏側方向、つまり主走査方向にたとえば直線上に配置されている。
【００１６】
電極１４の間隙Ｇ部分に位置する発熱抵抗体１３は発熱部１３ａを形成し、発熱部１３ａの副走査方向における長さは、副走査ピッチの１．５〜２．５倍に設定されている。発熱部１３ａは、たとえば個別電極１４ａや共通電極１４ｂの下方に位置する発熱抵抗体１３を通して、個別電極１４ａおよび共通電極１４ｂと電気的に接続している。また、発熱部１３ａおよび電極１４は絶縁材料からなる第１保護層１６で覆われている。
【００１７】
発熱抵抗体基板部１０に隣接して駆動基板部２０が配置されている。駆動基板部２０は絶縁基板２１などから構成され、絶縁基板２１上にＩＣなどから構成される駆動部２２が搭載されている。駆動部２２は、たとえばワイヤーＷによって複数の個別電極１４ｂとそれぞれ個別に接続されている。また、駆動部２２およびワイヤーＷは第２保護層２３で覆われ、第１保護層１６と第２保護層２２との間はポリイミドなどの第３保護層２４で覆われている。
【００１８】
上記した構成において、印刷媒体たとえばリライタブル感熱紙がプラテンローラ（図示せず）などによって押しつけられながら発熱部１３ａ近傍の第１保護層１６上を、たとえば図の左側から右側、いわゆる副走査方向に移動する。このとき、駆動部２２の制御によって、個別電極１４ｂおよび共通電極１４ｂ間に消去信号、いわゆる消去用電流を流し、たとえばすべての発熱部１３ａを発熱させる。そして、発熱部１３ａの発熱を利用してリライタブル感熱紙に記録した画像、たとえば文字などを消去する。その後、駆動部２２の制御により、新しく記録する画像に対応して選択された所定の個別電極１４ｂに記録信号、いわゆる記録用電流を流し、所定の個別電極１４ｂに接続された発熱部１３ａを加熱し、リライタブル感熱紙に新しい画像、たとえば文字などを記録する。
【００１９】
上記した動作の繰り返しで、リライタブル感熱紙に記録した画像の消去、および、新しい画像の記録が行われる。
【００２０】
ここで、駆動部２２から電極１４に供給する消去信号および記録信号について図２を参照して説明する。
【００２１】
図２（ａ）は一定周期の制御パルスＣを示し、制御パルスＣの１周期Ｔはたとえば副走査方向の１ピッチに対応し、この１周期Ｔで、たとえばリライタブル感熱紙の１つの主走査方向における画像の消去と記録が１回ずつ行われる。
【００２２】
たとえば、図２（ｂ）に示すように、制御パルスＣに同期して所定幅ｔ１の消去信号Ｄが生成される。消去信号Ｄはたとえば複数のパルスｄで構成されている。この消去信号Ｄは駆動部２２の制御で、たとえばすべての個別電極１４ｂに供給され、主走査方向に配置されたすべての発熱部１３ａを発熱させる。そして、発熱部１３ａの発熱を利用して、移動中のリライタブル感熱紙に記録された１走査方向における画像を消去する。その後、休止期間ｔ２を経て記録信号Ｒが生成される。記録信号Ｒは、記録画像に合わせて選択された所定の個別電極１４ｂに供給され、選択された個別電極１４ｂに接続する発熱部１３ａを発熱させる。そして、発熱部１３ａの発熱を利用して、リライタブル感熱紙の１走査方向に新しい画像を記録する。
【００２３】
上記した動作の間に、リライタブル感熱紙は副走査方向に１ピッチ分移動し、その後、上記した動作が順に繰り返される。
【００２４】
消去信号Ｄは、そのパルス幅ｔ１の調整により、あるいは図２（ｂ）に示すように複数のパルスｄで構成した場合は、パルスｄの周期などの調整により、画像消去時の加熱温度が制御される。
【００２５】
記録信号Ｒについても、そのパルス幅ｔ３の調整により、あるいは複数のパルスで構成した場合は、その複数パルスの周期の調整により、画像記録時の加熱温度が制御される。
【００２６】
図２の説明では、画像消去時にすべての発熱部１３ａを発熱させ、リライタブル感熱紙全面の画像を消去している。しかし、リライタブル感熱紙の移動中に、選択した一部の個別電極１４ｂのみに消去信号Ｄを加える構成にすれば、リライタブル感熱紙に記録された画像の一部、たとえば任意領域の画像だけを消去することもできる。
【００２７】
次に、発熱部１３ａの温度曲線について図３を参照して説明する。図３の横軸は時間（μｓ）、縦軸は温度（℃）で、符号Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３は個別電極１４ａに電力Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３（Ｗ１＞Ｗ２＞Ｗ３）を加えた場合の温度曲線の一例である。
【００２８】
消去に必要な温度がたとえば１１０℃（点線Ｘ）で、記録に必要な温度がたとえば１４０℃（点線Ｙ）の場合、消去に必要な温度に到達する時間、つまり消去信号Ｄのパルス幅は、大電力Ｗ１、中電力Ｗ２、小電力Ｗ３の場合、それぞれ２．３５×１０2 μｓ、３．２７×１０2 μｓ、５．１１×１０2 μｓとなっている。また、記録温度に到達する時間、つまり記録信号Ｒのパルス幅は、大電力Ｗ１、中電力Ｗ２、小電力Ｗ３の場合、それぞれ４．５６×１０2 μｓ、６．６３×１０2 μｓ、９．０１×１０2 μｓとなっている。
【００２９】
たとえば中電力Ｗ２（Ｗ２＝０．１９９Ｗ／ｄｏｔ）の場合、消去信号Ｄのパルス幅（図２のｔ１）は０．３２７ｍｓ、記録信号Ｒのパルス幅（図２のｔ３）は０．６６３ｍｓになる。したがって、デューティ比が５０％の場合、たとえば図２でｔ１＝ｔ２、ｔ３＝ｔ４の場合、１つの主走査方向における画像の消去と記録はほぼ２ｍｓの周期で行える。
【００３０】
次に、発熱部１３ａの長さと発熱温度分布との関係について図４を参照して説明する。図４は発熱部１３ａの熱分布特性の一例を示し、横軸は発熱部の長さ  （μｍ）、縦軸は温度（℃）である。符号Ｌ０は、従来技術で使用されている発熱部の一例で、たとえば発熱部の長さは１０５μｍと、副走査ピッチ（たとえば８３μｍ）のほぼ１．２倍になっている。符号Ｌ１および符号Ｌ２は本発明に使用される発熱部で、発熱部の長さはＬ１＝１４０μｍ、Ｌ２＝１８０μｍと、副走査ピッチ（たとえば８３μｍ）の１．５倍から２．５倍の範囲に設定されている。
【００３１】
図４に示すように、発熱部の温度は中心Ｍで一番高く、長さが長くなるほど副走査方向になだらかに低下し、温度分布が全体的に均一化している。
【００３２】
本発明の場合、発熱部１３ａの長さが副走査ピッチの１．５倍から２．５倍と長くなっている。したがって、発熱のピーク温度が低下し、リライタブル感熱紙に対する熱ダメージが防止される。また、熱分布が広い範囲で均一化し、感熱紙に記録された画像を確実に消去できる。
【００３３】
なお、発熱部１３ａの長さが副走査ピッチよりも長くなると、副走査方向におけるその前後のドットへの影響が予想される。しかし、副走査方向における温度分布は山形で、発熱部１３ａの前後両端の温度が低くなっている。そのため前後のドットへの影響は回避できる。
【００３４】
しかし、発熱部１３ａが長くなりすぎると前後のドットに影響が出る。そのため、発熱部１３ａの長さは副走査ピッチの２．５倍以下が望ましい。逆に、発熱部１３ａの長さが短すぎると、ピーク温度が高くなり、リライタブル感熱紙に熱ダメージが発生する場合があるため、発熱部１３ａの長さは副走査ピッチの１．５倍以上が望ましい。
【００３５】
また、グレーズ層の厚さを１１０μｍ以上と厚くしている。この構成によれば、グレーズ層の蓄温効果が大きくなり、画質に影響しないレベルでの蓄熱が実現し、グレーズ層の熱が有効に利用できる。しかし、グレーズ層の厚さが厚くなると、発熱温度の制御が困難になり、熱応答性が低下する。したがって、グレーズ層の厚さは２００μｍ以下が望ましい。
【００３６】
また、第１保護層全体あるいはその一部の最上層領域を熱伝導性が６．０Ｗ／Ｍ・Ｋ以上の材質で形成している。この構成によれば、第１保護層の熱伝導性が高くなり、グレーズ層に蓄積した熱や発熱部の発熱が第１保護層上を移動する感熱紙に良好に伝達する。その結果、熱応答性が向上し、画像の消去や記録を確実に行える。
【００３７】
なお、第１保護層の最上層領域の熱伝導性を高くする構造の場合は、たとえば複数回のスパッタによって第１保護層を複数層に構成し、その最上層部分などを熱伝導性の高い材料で形成するなどの方法が用いられる。
【００３８】
次に、本発明の他の実施形態について、電極部分を抜き出した図５の概略上面図を参照して説明する。図５は図１に対応する部分に同じ符号を付し、重複する説明を一部省略する。図５（ａ）に示すようにセラミック基板１１上に、第１個別電極５１が図の上下方向、たとえば副走査方向に延びている。第１個別電極５１は、回路基板２１上に搭載した駆動部２２とワイヤーＷで接続されている。また、第１個別電極５１の延長上に、間隙Ｇ１を挟んで第１折り返し電極５２が配置されている。
【００３９】
第１折り返し電極５２は、たとえば中間で折り返したコ字状に形成され、第１個別電極５１の延長上に位置する一端側５２ａとこの一端側と平行に延びる他端側５２ｂ、折り返しとなる中間部５２ｃから構成されている。また、第１折り返し電極５２の他端側５２ｂの延長上に、間隙Ｇ２を挟んでコ字状の共通電極５３が配置されている。
【００４０】
共通電極５３は第１折り返し電極５２の他端側５２ｂの延長上に位置する一端側５３ａとこの一端側５３ａと平行する他端側５３ｂ、折り返しとなる中間部５３ｃから構成されている。また、共通電極５３の他端側５３ｂの延長上に、間隙Ｇ３を挟んで第２折り返し電極５４が配置されている。
【００４１】
第２折り返し電極５４は、たとえば中間で折り返したコ字状に形成され、共通電極５３の他端側５３ｂの延長上に位置する一端側５４ａとこの一端側５４ａと平行に延びる他端側５４ｂ、折り返しとなる中間部５４ｃから構成されている。また、第２折り返し電極５４の他端側５４ｂの延長上に、間隙Ｇ４を挟んで第２個別電極５５が配置されている。
【００４２】
第２個別電極５５は第１個別電極５１と平行に配置され、ワイヤーＷで駆動部２２と接続されている。
【００４３】
第１個別電極５１および第１折り返し電極５２、共通電極５３、第２折り返し電極５４、第２個別電極５５などの下方部分には発熱抵抗体（図示せず）が連続して形成され、各間隙Ｇ１〜Ｇ４に位置する発熱抵抗体はそれぞれ発熱部Ｈ１〜Ｈ４を形成している。この場合も、各発熱部Ｈ１〜Ｈ４の長さは副走査ピッチの１．５倍から２．５倍の長さに設定される。
【００４４】
そして、上記した構成の複数の電極単位を主走査方向に並べてサーマルプリントヘッドが構成される。この場合、各電極単位の共通電極どうしは導電線路などで互いに接続される。
【００４５】
上記の構成で、たとえば第１個別電極５１および共通電極５３間に消去信号あるいは記録信号が加えられると、第１個別電極５１および共通電極５３間に位置して、隣接する２つの発熱部Ｈ１、Ｈ２に共通の電流が逆向きに流れ、２つの発熱部Ｈ１、Ｈ２が発熱する。また、第２個別電極５５および共通電極５３間に消去信号あるいは記録信号が加えられると、第２個別電極５５および共通電極５３間に位置して、隣接する発熱部Ｈ３、Ｈ４に共通の電流が逆向きに流れ、２つの発熱部Ｈ３、Ｈ４が発熱する。
【００４６】
ここで、上記した折り返し構造をもつ発熱部の発熱特性について、発熱部Ｈ１、Ｈ２の部分を例にとり図５（ｂ）を参照して説明する。図５（ｂ）の横軸は主走査方向、縦軸は温度を示す。符号Ｈ１、Ｈ２は発熱部Ｈ１、Ｈ２の発熱特性で、全体の発熱はＨ０となり、ピーク温度が低く、主走査方向に均一化した熱分布が得られる。
【００４７】
したがって、図１のサーマルプリントヘッドの電極部分に図５（ａ）の電極構造を採用すれば、主走査方向および副走査方向で均一化した熱分布が得られ、画像の消去がより確実に行える。
【００４８】
次に、本発明の他の実施形態として、もう１つの他の電極構造について図６を参照して説明する。図６は発熱部近傍を抜き出した上面図で、共通電極６１と個別電極６２の間の間隙Ｇに発熱部Ｈが設けられている。そして、発熱部Ｈ内に、発熱抵抗体の一部を副走査方向に除去した除去領域Ｑを設けている。この場合、１つの発熱部Ｈは、除去領域Ｑを挟んで、その左側の第１発熱部Ｈｌと右側の第２発熱部Ｈｒに分割される。第１発熱部Ｈｌと第２発熱部Ｈｒは、たとえば除去領域Ｑに対して対称に、また、同じ面積になるように均等に分割される。
【００４９】
上記したように発熱部Ｈを分割構造にした場合、第１発熱部Ｈｌと第２発熱部Ｈｒの発熱はともに山形となり、全体では、図５（ｂ）と同様、ピーク温度が低く、均一化した熱分布が実現される。したがって図１のサーマルプリントヘッドの電極部分に図６の電極構造を採用すれば、主走査方向および副走査方向で均一化した熱分布が得られ、画像の消去がより確実に行える。
【００５０】
図６は、発熱部Ｈの中央に、その一方の端から他方の端まで除去領域Ｑを設けている。しかし、除去領域Ｑは、たとえば発熱部Ｈの副走査方向における一部領域だけに設けることもできる。
【００５１】
次に、本発明の他の実施形態について図７の回路構成図を参照して説明する。図７は図１に対応する部分に同じ番号を付し、重複する説明を一部省略する。
【００５２】
符号７１は上記した発明構造のサーマルプリントヘッドで、たとえば発熱抵抗体基板部１０および駆動基板部２０などから構成されている。また、駆動基板部２０の一部、たとえば駆動部２１の近傍に、サーマルプリントヘッドの動作時の温度を検出する温度検出器７２が配置されている。また、サーマルプリントヘッド７１に消去用電流および記録用電流を供給する電流源７３が設けられている。電流源７３から供給される消去用電流および記録用電流は制御部７４を通してサーマルプリントヘッド７１の駆動基板部２０に送られる。そして、制御部７４において、温度検出器７２で検出した温度データをもとに消去用電流および記録用電流の両方、あるいはその一方の大きさが制御される。
【００５３】
上記した構成によれば、サーマルプリントヘッド７１の発熱状態や蓄熱状態に応じて消去信号あるいは記録信号の大きさが制御され、リライタブル感熱紙に対する熱ダメージが防止される。また、画像消去および画像記録が確実に行える温度となるように制御される。
【００５４】
この場合、消去信号および記録信号の大きさの制御は、図２を参照して説明したように、たとえば消去信号および記録信号のパルス幅、あるいは、消去信号および記録信号のパルスを構成するパルスの周期などを調整して行われる。
【００５５】
上記した図１の実施形態ではグレーズ層を平坦に形成している。しかし、この発明は、グレーズ層のたとえば一部をその断面が山形の凸状になるように形成し、その凸状グレーズ層部分に個別電極および共通電極、発熱部などを形成する構造にも適用できる。この場合、たとえば凸状グレーズ層の頂点部分の厚さが１１０μｍ以上で、２００μｍ以下に設定される。
【００５６】
上記した構成によれば、サーマルプリントヘッドの発熱部に対して、１ラインの間で、画像消去に必要な熱量と印字に必要な熱量が得られるように制御でき、画像の消去と記録を高速で確実に行えるサーマルプリントヘッドおよびサーマルプリントヘッド装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態を説明する概略の断面図である。
【図２】本発明に使用する消去信号および記録信号を説明する図である。
【図３】本発明のサーマルプリントヘッドの表面温度とエネルギーの関係を示す特性図である。
【図４】本発明に使用する発熱抵抗体の発熱部の温度分布図である。
【図５】（ａ）は本発明の他の実施形態を説明する概略の上面図で、電極部分を抜き出した図、（ｂ）は発熱部の温度分布図である。
【図６】本発明の他の実施形態を説明する概略の上面図である。
【図７】本発明の他の実施形態を説明するための回路構成図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０…発熱抵抗体基板部
１１…セラミック基板
１２…グレーズ層
１３…発熱抵抗体
１３ａ…発熱部
１４…電極
１４ａ…個別電極
１４ｂ…共通電極
１５…接続導体
１６…第１保護層
２０…駆動基板部
２１…絶縁基板
２２…駆動部
２３…第２保護層
２４…第３保護層
Ｇ…間隙
Ｗ…ワイヤー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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