(57)【要約】【課題】サーマルヘッドの予熱に要するエネルギーを抑制するとともに、装置を小型化する。【解決手段】発熱素子アレイ２２に電力を供給する電源ユニット２３を、サーマルヘッド１７と一体化する。電源ユニット２３から発生する廃熱で発熱素子アレイ２２の予熱を行う。ワイヤーハーネスなどの配線が不要となり、サーマルヘッド１７の負荷電流変化による電圧降下が低減され、安定した濃度で印画を行うことができる。サーマルヘッド１７と電源ユニット２３とで別々に必要であった冷却ファンを共用することが可能となり、装置の小型化、部品コストの削減を実現させることができる。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の発熱素子がライン状に形成された発熱素子アレイと、この発熱素子アレイが設置される基板とを有し、前記発熱素子アレイを感熱記録紙に圧接させて熱記録を施すサーマルヘッドにおいて、
前記発熱素子アレイに電力を供給する電源ユニットを前記基板に一体的に設けたことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
前記電源ユニットは、パワー半導体素子を有するスイッチング電源であり、前記サーマルヘッドの基板に取り付けられた放熱板に前記パワー半導体素子を接触させたことを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド。
【請求項３】
請求項１または２に記載のサーマルヘッドを用いて前記感熱記録紙に熱記録を施すことを特徴とするサーマルプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感熱記録紙に発熱素子アレイを圧接させて熱記録を施すサーマルヘッドおよびこれを用いたサーマルプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
サーマルプリンタ、例えばカラー感熱プリンタでは、サーマルヘッドに形成された発熱素子アレイをカラー感熱記録紙に圧接させ、プリントデータに合わせて各発熱素子を発熱させることで多階調および多色の印画を行っている。
【０００３】
カラー感熱プリンタで適切な濃度およびカラーバランスのプリントを得るためには、各発熱素子をプリントデータに応じた温度に発熱させることが必要である。しかしながら、連続して印画が行われるとサーマルヘッドが蓄熱してしまい、発熱素子の温度が上昇して濃度およびカラーバランスが劣化するとともに、カラー感熱記録紙の表面にいわゆる熱荒れが生じ、プリント画質を著しく低下させる。また、印画開始直後はサーマルヘッドの温度が低いため、充分な濃度に発色させることができない。
【０００４】
上記のような問題を解決するために、従来のカラー感熱プリンタでは、サーマルヘッドの近傍に冷却用のファンを設けている。また、サーマルヘッドを印画待機時に予備加熱する予備発熱部を設け、印画開始直後の濃度ムラの発生を防止したサーマルヘッドが提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−４６２９７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のカラー感熱プリンタでは、発熱素子アレイに電力を供給する電源ユニットは、サーマルヘッドとは別の離れた位置に設置されている。この電源ユニットからは、その使用に伴って回路部品や配線の熱損失による廃熱が発生するが、この廃熱は有効利用されず、場合によっては冷却用のファンを設ける必要があり、装置の大型化、ランニングコストの増大を招いていた。
【０００７】
本発明は、サーマルヘッドの予熱に要するエネルギーを抑制するとともに、装置を小型化することができるサーマルヘッドおよびサーマルプリンタを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、多数の発熱素子がライン状に形成された発熱素子アレイと、この発熱素子アレイが設置される基板とを有し、前記発熱素子アレイを感熱記録紙に圧接させて熱記録を施すサーマルヘッドにおいて、前記発熱素子アレイに電力を供給する電源ユニットを前記基板に一体的に設けたことを特徴とする。なお、前記電源ユニットは、パワー半導体素子を有するスイッチング電源であり、前記サーマルヘッドの基板に取り付けられた放熱板に前記パワー半導体素子を接触させることが好ましい。
【０００９】
また、本発明のサーマルプリンタは、請求項１または２に記載のサーマルヘッドを用いて前記感熱記録紙に熱記録を施すことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明を実施したカラー感熱プリンタの概略構成を示す。カラー感熱プリンタ２では、感熱記録材料として長尺のカラー感熱記録紙（以下、単に記録紙という）１０が用いられる。記録紙１０は、ロール状に巻かれた記録紙ロール１１の形態でカラー感熱プリンタ２にセットされる。記録紙ロール１１は、外周に当接された給紙ローラ１２によって回転され、これにより記録紙１０の送り出しと巻き戻しとが行われる。
【００１１】
記録紙ロール１１の近傍には、記録紙１０を挟み込んで搬送する搬送ローラ対１３が配置されている。この搬送ローラ対１３は、搬送用モータ１４に回転駆動されるキャプスタンローラ１５と、このキャプスタンローラ１５に圧接するピンチローラ１６とからなり、記録紙１０を定着方向Ａと、印画方向Ｂとに往復搬送する。
【００１２】
記録紙１０は、周知のように支持体上にシアン感熱発色層、マゼンタ感熱発色層、イエロー感熱発色層が順次層設された構成となっている。最上層となるイエロー感熱発色層は熱感度が最も高く、小さな熱エネルギーでイエローに発色する。最下層となるシアン感熱発色層は熱感度が最も低く、大きな熱エネルギーでシアンに発色する。イエロー感熱発色層は、４２０ｎｍの近紫外線が照射されたときに発色能力が消失する。マゼンタ感熱発色層は、イエロー感熱発色層とシアン感熱発色層との中間程度の熱エネルギーでマゼンタに発色し、３６５ｎｍの紫外線が照射されたときに発色能力が消失する。
【００１３】
搬送ローラ対１３の定着方向Ａの下流側には、サーマルヘッド１７とプラテンローラ１８とが記録紙１０の搬送経路を挟み込むように配置されている。また、サーマルヘッド１７の近傍には、サーマルヘッド１７とともに後述する電源ユニット２３を冷却する冷却ファン１９が設置されている。図２に示すように、サーマルヘッド１７は、熱伝導性の高い材質、例えばアルミニウムで形成されたヘッド基板２０と、このヘッド基板２０の下面に取り付けられたアルミナ基板２１とからなる。アルミナ基板２１には、多数の発熱素子が記録紙１０の搬送方向と直交する方向にライン状に形成された発熱素子アレイ２２が設けられている。
【００１４】
プラテンローラ１８は、発熱素子アレイ２２に対面する位置で搬送経路の下方に配置されている。このプラテンローラ１８は、上下方向に移動自在となっており、図示しないバネによってサーマルヘッド１７に圧接する方向に付勢されている。
【００１５】
サーマルヘッド１７は、搬送ローラ対１３によって印画方向Ｂに搬送される記録紙１０に圧接し、発熱素子アレイ２２を所定の温度に発熱させて各感熱発色層を発色させる。プラテンローラ１８は、記録紙１０の搬送に応じて従動回転して、記録紙１０と発熱素子アレイ２２との摺接を容易にする。
【００１６】
ヘッド基板２０の上面には、電源ユニット２３および放熱板２４が設置されている。電源ユニット２３は、発熱素子アレイ２２に電力を供給するスイッチング電源であり、パワー半導体素子２３ａやその他の各種回路部品が基板２３ｂに実装されたものである。この電源ユニット２３は、サーマルヘッド１７の駆動制御を行う駆動回路２５に接続されている。パワー半導体素子２３ａは、放熱板２４に接触して設置されている。放熱板２４は、連続印画時に発生するサーマルヘッド１７の蓄熱を外部に放熱するためのものである。
【００１７】
電源ユニット２３と駆動回路２５とは、配線パターンあるいはコネクタにより接続されている。このようにサーマルヘッド１７と電源ユニット２３とを一体化させると、これらを接続するワイヤーハーネスなどの配線が不要となり、サーマルヘッド１７の負荷電流変化による電圧降下が低減され、安定した濃度で印画を行うことができる。また、放熱板２４が、サーマルヘッド１７だけでなく電源ユニット２３の放熱板としても機能し、従来、サーマルヘッドと電源ユニットとで別々に必要であった冷却ファンを共用することが可能となるので、装置の小型化、部品コストの削減を実現させることができる。
【００１８】
電源ユニット２３からは回路部品や配線の熱損失による廃熱が発生する。カラー感熱プリンタ２では、この廃熱を利用してサーマルヘッド１７の予熱を行う。このようにすると、予熱ヒータなどの特別な加熱手段を設けることなく、印画開始直後の濃度ムラの発生を防止することができる。
【００１９】
図１において、サーマルヘッド１７の定着方向Ａの下流側には、光定着器を構成するイエロー用定着ランプ２６と、マゼンタ用定着ランプ２７とが配置されている。イエロー用定着ランプ２６は、発光ピークが４２０ｎｍの近紫外線を放射して、記録紙１０のイエロー感熱発色層を定着する。マゼンタ用定着ランプ２７は、発光ピークが３６５ｎｍの紫外線を放射してマゼンタ感熱発色層を定着する。これらの定着ランプ２６、２７の背後には、放射された紫外線を記録紙１０に向けて反射する反射板２８が設けられている。
【００２０】
イエロー用定着ランプ２６の定着方向Ａの下流側には、長尺の記録紙１０を記録エリアごとにカットするカッタ２９が設けられている。カッタ２９の下流側には、カットされたシート状の記録紙１０を排出する排紙口３０が設けられている。
【００２１】
次に、上記実施形態による作用について説明する。プリント指示がなされると、記録紙１０が給紙ローラ１２によって給紙され、搬送ローラ対１３によって定着方向Ａに搬送される。次に、搬送ローラ対１３を逆転して記録紙１０を印画方向Ｂに搬送する。この搬送中にイエロー感熱発色層に対してサーマルヘッド１７によるイエロー画像の熱記録を行う。このイエロー画像の熱記録後に、記録紙１０を定着方向Ａに搬送しながらイエロー用定着ランプ２６を点灯し、これから放射された４２０ｎｍ付近に発光ピークを持つ近紫外線を記録紙１０に照射して、イエロー感熱発色層に光定着を施す。
【００２２】
再び記録紙１０を定着方向Ａに送ってから、印画方向Ｂに搬送しながらマゼンタ感熱発色層に対してサーマルヘッド１７によるマゼンタ画像の熱記録を行う。マゼンタ画像の熱記録後、マゼンタ用定着ランプ２７により３６５ｎｍ付近に発光ピークを持つ紫外線を記録紙１０に照射して、マゼンタ感熱発色層に光定着を施す。最後に、再び記録紙１０を定着方向Ａに送ってから、印画方向Ｂに搬送しながらシアン感熱発色層に対してシアン画像の熱記録を行う。シアン画像の熱記録後の記録紙１０を、カッタ２９により記録エリアごとにカットし、排紙口３０から排出して図示しない排紙トレイに順次積層する。
【００２３】
上記実施形態では、電源ユニット２３のみをサーマルヘッド１７と一体化させているが、廃熱が発生する他の電気部品、例えば定着ランプを駆動制御するインバータや、モータ駆動用ＩＣ、プリンタ全体の動作を統括する制御回路などを全てまたは選択して一体化してもよい。
【００２４】
上記実施形態では、ヘッド基板２０に電源ユニット２３と放熱板２４とを設けたが、放熱機能を有するヘッド基板を用いた場合は、放熱板２４を設けなくともよい。また、本発明は、上記実施形態のカラー感熱プリンタに限らず、熱転写型、熱昇華型などの他の記録方式のサーマルプリンタについても適用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明のサーマルヘッドおよびサーマルプリンタによれば、発熱素子アレイに電力を供給する電源ユニットをサーマルヘッドと一体化したので、サーマルヘッドの予熱に要するエネルギーを抑制するとともに、装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施したカラー感熱プリンタの概略構成を示す図である。
【図２】サーマルヘッドの構成を示す拡大図である。
【符号の説明】
２　カラー感熱プリンタ
１０　カラー感熱記録紙（記録紙）
１７　サーマルヘッド
２０　ヘッド基板
２２　発熱素子アレイ
２３　電源ユニット
２３ａ　パワー半導体素子
２４　放熱板
【図１】
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【図２】
2004142356.tif 000004