(57)【要約】【課題】サーマルプリンタで記録されるプリント画像の光沢異方性を低減する。【解決手段】サーマルヘッド１４の主走査方向には、発熱素子５０の有無に応じて段差６４が生じている。この段差６４の高さΔＨを、０．０５μｍ〜０．３μｍとなるように定める。カラー感熱記録紙表面の主走査方向における凹凸が低減する。また、１画素の記録に必要な駆動パルスを複数に分割し、１画素を記録する間に複数のパルスを発熱素子５０に印加する。発熱素子５０の温度ピークが小さくなり、記録紙表面が荒れにくくなる。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の発熱素子を主走査方向に一定ピッチで並べたサーマルヘッドを備え、感熱記録材料を副走査方向に搬送しながら前記発熱素子を駆動することで画像を１ラインずつ熱記録するサーマルプリンタにおいて、
前記サーマルヘッドの主走査方向における段差を０．０５μｍ〜０．３μｍとするとともに、前記発熱素子への駆動パルスをほぼ均等に複数分割して駆動パルス群とし、１ラインを記録する間に前記駆動パルス群を印加する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、感熱記録材料の表面の光沢性を損なうことなく、画像の熱記録を行うことを可能とするサーマルプリンタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
サーマルヘッドを用いて、カラー感熱記録紙に画像の熱記録を行うサーマルプリンタが広く知られている。カラー感熱記録紙には、互いに熱感度の異なるシアン感熱発色層、マゼンタ感熱発色層、イエロー感熱発色層、保護層が順に形成されており、各色発色層に固有の熱量を与えることで、画像の熱記録を面順次に行う。そして、マゼンタ画像記録時にイエロー層が、シアン画像記録時にマゼンタ層がそれぞれ発色することがないように、イエロー及びマゼンタ画像の記録直後に各層に特有な波長域の紫外線や紫色可視光線を照射して光定着を行う。
【０００３】
サーマルヘッドには、アルミナ基板上に、シリンドリカル形状の部分グレーズが設けられ、この部分グレーズの頂部付近に多数の発熱素子が主走査方向に一定ピッチで並べられている。搬送中のカラー感熱記録紙に発熱素子アレイを押し付け、所望の濃度を発色させるように各発熱素子を駆動することにより、画像が１ラインずつ熱記録される。
【０００４】
発色記録時での発熱素子の熱エネルギーが高いとき（例えば、熱感度の最も小さなシアン画像を記録する際）、カラー感熱記録紙の保護層が高温に加熱される。この保護層が部分グレーズから離れる時点での温度がガラス転移点以上になると、保護層内の物質（例えばブロッキング防止剤）が保護層の表面に飛び出すため、カラー感熱記録紙の表面には不規則な凹凸が発生する。これにより記録紙表面の光沢度が低下する。
【０００５】
上記の問題を改善するために、発熱素子に与える駆動パルス群の幅を２等分し、２つの駆動パルス群を印加することにより１画素を記録するプリント方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法によれば、１画素記録中の発熱素子の温度ピークの値が小さくなり、保護層の温度が過度に高くなることがないため、記録紙の表面凹凸を少なくすることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２９４２６８０号公報（図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、サーマルヘッドには、発熱素子が一定ピッチで並べられていることから、発熱素子の有無に応じた凹凸が主走査方向に生じている。画像記録の際、発熱素子が設けられた部分のみが記録紙を押圧するため、プリント後の画像には凹凸が主走査方向に発生し、この凹凸によって主走査方向での光沢度が低減する。発熱素子の有無に起因する凹凸は副走査方向には見られないため、主走査方向と副走査方向における光沢度の違いによる光沢異方性が生じていた。
【０００８】
本発明は、上記問題点を考慮してなされたものであり、感熱記録紙の表面凹凸を減らすとともに、プリント画像の光沢異方性を小さくすることのできるサーマルプリンタを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のサーマルプリンタは、サーマルヘッドの主走査方向における段差を０．０５μｍ〜０．３μｍとするとともに、発熱素子への駆動パルスをほぼ均等に複数分割して駆動パルス群とし、１ラインを記録する間に駆動パルス群を印加している。これにより、記録材料表面の凹凸を低減し、かつ光沢異方性の少ない良好なプリント画像を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を実施したカラー感熱プリンタの概略を示す。カラー感熱プリンタ１０は、給紙ローラ１２，サーマルヘッド１４、プラテンローラ１６，光定着器１８、カッタ２０、排紙ローラ２２、及びこれらの動作制御を行うシステムコントローラ２８から構成される。記録材料として長尺のカラー感熱記録紙２４が用いられ、これを巻き取った記録紙ロール２６が図示しないマガジンに収納されてプリンタ内部にセットされる。
【００１１】
図２に示すように、カラー感熱記録紙２４には、支持体３０の上に、シアン感熱発色層３２、マゼンタ感熱発色層３４、イエロー感熱発色層３６、保護層３８が順次層設されている。各感熱発色層の熱感度はそれぞれ異なっており、イエロー、マゼンタ、シアンの各画像を面順次で記録することによるフルカラープリントが可能となっている。なお、各感熱発色層の熱感度の差を大きくするために、実際には各感熱発色層の間に図示しない中間層が設けられている。
【００１２】
イエロー感熱発色層３６及びマゼンタ感熱発色層３４は、互いに異なる波長域の紫外線、または近紫外線によってその発色能力が消失するようにされている。このため、イエロー感熱発色層３６及びマゼンタ感熱発色層３４を発色させることなく、マゼンタ画像記録及びシアン画像記録をそれぞれ行うことが可能である。
【００１３】
保護層３８は、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を主剤とする透明な樹脂層であり、各感熱発色層に塵埃が付着したり傷が付いたりするのを防止する。この保護層３８には、カラー感熱記録紙２４が貼り付くのを防止するためのブロッキング防止剤や潤滑剤などが添加されている。なお、保護層３８は２層以上の構成としても良い。
【００１４】
また、シアン、マゼンタ、イエローの３色の感熱発色層の他に、ブラック発色層を加えて４層構造としても良い。さらに、各感熱発色層の配置を変えてもよく、例えばシアン感熱発色層を最上層としても良い。
【００１５】
図３に示すように、熱感度が最も低いイエロー感熱発色層３２は、小さな熱エネルギーで発色し、熱感度が最も高いシアン感熱発色層３６は最も大きな熱エネルギーを必要とする。イエロー（Ｙ）の画素を熱記録する場合には、バイアス熱エネルギーＢＹに階調熱エネルギーＧＹＪ  を加えた熱エネルギーがカラー感熱記録紙２４に与えられる。バイアス熱エネルギーＢＹは、イエロー感熱発色層３２が発色する直前の熱エネルギーであり、この値は一定である。一方、階調熱エネルギーＧＹＪ  は、記録画素の階調値に応じて定められる。なお、マゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）についても同様である。
【００１６】
図１において、給紙ローラ１２は、モータ４０及びドライバを介してシステムコントローラ２８に接続される。給紙ローラ１２は、システムコントローラ２８からの制御信号に基づいて、カラー感熱記録紙２４をサーマルヘッド１４に向けて搬送し、あるいは記録紙ロール２６の方向へ戻す。
【００１７】
サーマルヘッド１４は、プラテンローラ１６上でカラー感熱記録紙２４に圧接する記録位置と、プラテンローラ１６から離れる退避位置との間で揺動する。サーマルヘッド１４には、後述するように複数の発熱素子を並べた発熱素子アレイが設けられ、ドライバ４２を介して接続されたシステムコントローラ２８からの制御信号に基づき、カラー感熱記録紙２４に画像を熱記録する。プラテンローラ１６は、システムコントローラ２８からの制御信号に基づき、搬送モータ４４からの駆動力を受けて回転する。プラテンローラ１６は、サーマルヘッド１４との間でカラー感熱記録紙２４を挟持して、図１で示す記録方向及び戻し方向にカラー感熱記録紙２４を搬送する。
【００１８】
光定着器１８は、イエロー定着用ランプ４６、マゼンタ定着用ランプ４８、反射板等から構成され、ドライバを介してシステムコントローラ２８により動作制御される。イエロー定着用ランプ４６は、カラー感熱記録紙２４へのイエロー画像の記録時に点灯し、４２０ｎｍ付近に発光波長のピークを有する近紫外光を照射してイエロー感熱発色層３６を定着処理する。マゼンタ定着用ランプ４８は、マゼンタ画像の記録時に点灯し、３６５ｎｍ付近に発光波長のピークを有する紫外線を照射してマゼンタ感熱発色層３４を定着処理する。
【００１９】
カッタ２０及び排紙ローラ２２は、記録方向において光定着器１８の下流側に配置され、システムコントローラ２８によって動作制御される。カッタ２０は、感熱記録紙２４の搬送路を挟むように配置された一対の刃によって構成され、感熱記録紙２４に記録された画像の後端がカッタ２０の間を通過したときに、一方の刃を他方の刃へ向けて移動することにより、カラー感熱記録紙２４が一定サイズのプリントにカットされる。排紙ローラ２２は、切断されたプリントを挟持して排紙口５０へ搬送する。
【００２０】
図４に示すように、サーマルヘッド１４は、ヘッド基板５２の上に層設されたアルミナ基板５４及びプリント基板５６を有する。アルミナ基板５４には、円弧状に突出した部分グレーズ５８と、その上に形成された多数の発熱素子６０と、各発熱素子６０の両側に設けられた個別電極６２及び共通電極６４が設けられている。発熱素子６０は、記録画素数に応じて一定ピッチで主走査方向に並べられ、発熱素子アレイを構成する。
【００２１】
プリント基板５６には、多数の電極を含む回路パターンが形成され、ドライバ４２が設けられる。各発熱素子６０の一端に接続された共通電極６４は互いに電気的に接続されており、１本のリード線６６によってプリント基板５６に接続される。また、各個別電極６２は、リード線６８及び電極を介してドライバ４２に電気的に接続されており、ドライバ４２から個々に出力される駆動信号によって各発熱素子６０を通電する。
【００２２】
サーマルヘッド１４の副走査方向に沿った断面を示す図５において、シリンドリカル状の部分グレーズ５８を覆うように発熱素子（抵抗体）６０が設けられ、この発熱素子６０の両側に個別電極６２と共通電極６４とが層設される。さらに、発熱素子６０及び電極６２，６４の上には、酸化ケイ素や窒化ケイ素等からなる保護膜６８が形成される。発熱素子６０への通電によって発生した熱は、部分グレーズ５８の頂部付近の伝熱部７０（電極６２，６４の間の部分）からカラー感熱記録紙２４に伝達される。
【００２３】
図６に示すように、サーマルヘッド１４の主走査方向では、発熱素子６０が一定ピッチで設けられているため、発熱素子６０が設けられている部分（発熱部）７２ａと設けられていない部分（非発熱部）７２ｂとの間に段差７４が生じる。段差７４の高さΔＨは、保護膜６８の最も高い部分と最も低い部分との差によって定義され、発熱素子６０の厚さによって変動する。
【００２４】
画像記録時では、サーマルヘッド１４の発熱部７２ａのみがカラー感熱記録紙２４を押圧するため、記録後のカラー感熱記録紙２４には、段差７４の高さに応じた凹凸が主走査方向に発生する。この凹凸が大きいと可視光が乱反射されるため、主走査方向の光沢性が悪化するだけでなく、主走査方向と副走査方向での光沢に異方性が生じてしまう。これを防止するため、段差７４の高さΔＨが０．０５μｍ以上０．３μｍ以下の間で定められ、特に好ましくは０．０５μｍである。主走査方向における段差の上限を０．３μｍ以下に定めることで、カラー感熱記録紙２４表面の凹凸が可視光の波長よりも十分小さくなり、可視光の乱反射を十分小さくすることができる。
【００２５】
発熱素子６０への駆動パルスの発生タイミングを図７に示す。本実施形態では、感熱発色層の熱感度及び発色濃度を考慮して定められた加熱時間のほぼ１／２となるように駆動パルスの発生時間が設定され、１画素の記録中に２回の駆動パルスが供給される。カラー感熱記録紙２４の記録領域の１ライン目が記録位置（伝熱部７０の直下）にセットされると、システムコントローラ２８は、時間ＴＬ１の駆動パルスを２回供給して各発熱素子６０を駆動する。次に、記録領域の２ライン目を記録位置に移動し、必要な加熱時間をほぼ２等分した時間ＴＬ２の駆動パルスを２回供給して、２ライン目の画素を所望濃度に発色する。以下、同様にして３ライン目以降が熱記録される。
【００２６】
なお、図７の例では、駆動パルスを２等分して１画素を記録しているが、この分割数を３以上にしてもよい。
【００２７】
上記構成によるサーマルプリンタの作用について説明する。プリントの実行が命令されると、システムコントローラ２８は給紙ローラ１２を駆動してカラー感熱記録紙２４をプラテンドラム１６に向けて送り出す。カラー感熱記録紙２４の先端がサーマルヘッド１４に達すると、サーマルヘッド１４及びプラテンローラ１６によってカラー感熱記録紙２４が挟持され、プラテンローラ１６の回転により搬送される。記録領域の１ライン目がサーマルヘッド１４に達すると、最初にイエロー画像の熱記録が行われる。システムコントローラ２８は、１ライン目の記録時間Ｔの間に２つの駆動パルスを各発熱素子６０に供給し、各画素を所望の濃度に発色する。
【００２８】
本発明のサーマルプリンタでは、１画素を記録する間に２つの駆動パルスを与えているから、各発熱素子６０の温度ピークが２つに分散され、各温度ピークは１つの駆動パルスを与えて記録する場合に比べて小さくなる。このため、記録中の保護層３８の温度が低く抑えられ、ブロッキング防止剤等の突出による表面凹凸が低減する。したがって、プリント画像の光沢性が向上する。
【００２９】
また、サーマルヘッド１４の伝熱部６０における段差７４が、可視光の波長よりも十分に小さい０．３μｍ以下とされているから、サーマルヘッド１４の押圧によって生じる主走査方向の凹凸が小さくなる。このため、主走査方向の光沢度低減に起因する光沢異方性を低減することが可能となる。
【００３０】
以下、同様にして２ライン目以降のイエロー画像がカラー感熱記録紙２４に記録される。サーマルヘッド１４を通過したカラー感熱記録紙２４はさらに送り出され、イエロー画像が熱記録された記録領域の先端が光定着器１８に達すると、イエロー定着用ランプ４６が点灯し、イエロー感熱発色層３６が光定着される。そして、記録領域の後端が光定着されると、システムコントローラ２８はカラー感熱記録紙２４の搬送を一旦停止し、記録領域の１ライン目がサーマルヘッド１４に達するまで、カラー感熱記録紙２４を戻し方向に搬送する。
【００３１】
次に、システムコントローラ２８は、カラー感熱記録紙２４を記録方向に移動しながらサーマルヘッド１４を駆動して、マゼンタ感熱発色層３４の熱記録を行う。イエロー画像の熱記録の場合と同様に、１画素を記録する間に２つの駆動パルスを与えているから、画素濃度の違いによる表面荒れの影響が小さくなり、記録画像の光沢性が向上する。また、伝熱部７０の主走査方向における段差が小さいため、主走査方向の凹凸に起因する光沢異方性を低減することができる。なお、イエロー感熱発色層３６は既に光定着されているため、マゼンタ画像の記録時にイエロー感熱発色層３６が発色することはない。
【００３２】
マゼンタ画像が記録されたカラー感熱記録紙２４は、光定着器１８を通過する間にマゼンタ定着用ランプ４８から紫外線が照射され、マゼンタ感熱発色層３４が光定着される。光定着の終了後、同様にしてシアン画像の熱記録が行われ、カラー感熱記録紙２４は排紙ローラ２２に向けて送り出される。排紙ローラ２２に挟持されたカラー感熱記録紙２４は排紙口５０へ向けてさらに送り出される。記録領域の後端がカッタ２０を通過すると、システムコントローラ２８はカッタ２０を駆動してカラー感熱記録紙２４を所定サイズのプリントに切断する。切断されたプリントは、排紙ローラ２２によって排紙口５０からプリンタ１０の外部へ排出される。
【００３３】
上記のサーマルプリンタを用いて実際にプリントを作成し、その光沢度を測定した。サーマルヘッド１４の記録エネルギーは３８ｍＪ／ｍｍ２  にして画像をプリントし、光沢度計として変角光沢度計（スガ試験器株式会社製）を用いて測定を行った。なお、測定光の入射角は２０度である。サーマルヘッド１４の段差、及び１画素記録時の駆動パルス分割数を変化させて記録した場合の、主走査方向及び副走査方向の光沢度の測定結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
サーマルヘッド１４の段差が０．８μｍの場合は、主走査方向と副走査方向の光沢度の違いが大きく、光沢異方性が顕著にみられる。これに対し、段差を０．１μｍにしたサーマルヘッドで記録すると、主走査方向における光沢度の低下が抑えられ、副走査方向の値とほぼ同じになる。このため、光沢異方性の少ない、良質のプリント画像を得ることができる。
【００３６】
また、各発熱素子６０への駆動パルスの分割数を増やしたときに、主走査方向及び副走査方向の光沢度が向上するのが見られる。駆動パルスを複数分割することにより発熱素子６０の温度ピークが低く抑えられ、カラー感熱記録紙２４の熱ダメージに起因する表面凹凸が低減することが示されている。
【００３７】
上記実施形態では、バイアス熱エネルギーＢＹに階調熱エネルギーＧＹＪ  を加えた熱エネルギーを１つの駆動パルスで与えるようにしているが、本発明はこれに限定されることはなく、バイアス熱エネルギーを与えるための駆動パルスと、階調熱エネルギーに対応する駆動パルスとに分けて発熱素子６０を駆動しても良い。この場合には、バイアス用パルスと階調パルスをそれぞれ複数分割し、これらを別々に印加することにより、発熱素子６０の温度ピークを低減することができる。
【００３８】
上記実施形態では、１ヘッド３パス方式のカラー感熱プリンタに本発明を適用した例を示しているが、本発明はこれに限られることはなく、例えば３ヘッド１パス方式のカラー感熱プリンタにも適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明のサーマルプリンタによれば、サーマルヘッドの主走査方向における段差を０．０５μｍ〜０．３μｍとするとともに、発熱素子への駆動パルスをほぼ均等に複数分割して駆動パルス群とし、１ラインを記録する間に駆動パルス群を印加して画像を記録するから、主走査方向における表面凹凸を低減することができ、従って光沢異方性の少ない良好なプリント画像を得ることができる。
【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図である。
【図２】カラー感熱記録紙の断面を示す概略図である。
【図３】各感熱発色層へ与える熱エネルギーと発色濃度の関係を示すグラフである。
【図４】サーマルヘッドを示す外観斜視図である。
【図５】図４のサーマルヘッドのＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図４のサーマルヘッドのＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】発熱素子の駆動パルスの発生タイミングを示す説明図である。
【符号の説明】
１０  カラー感熱プリンタ
１４  サーマルヘッド
２８  システムコントローラ
４８  部分グレーズ
５０  発熱素子
５８  保護膜
６２ａ  加熱部
６２ｂ  非加熱部
【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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