(57)【要約】【課題】  発熱抵抗体に対して効率的に通電を行うことにより、記録の際に省電力化を実現するとともに、適切な濃度階調画像、または記録するドットの径を均一である良好な画像の記録を行う。【解決手段】  保護層６の熱伝導率λと各発熱抵抗体４に対する連続した通電回数との関係から、発熱抵抗体４に対する単位通電周期に対するオン時間の比の最適値を求め、この最適値に基づいて発熱抵抗体４に対する通電時間を制御する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に少なくとも、複数の発熱抵抗体、電極および保護層を有するサーマルヘッドを用いて、記録媒体上にインクを転写して画像印刷を行う熱転写プリンタの通電制御方法であって、前記保護層の熱伝導率と前記各発熱抵抗体に対する連続した通電回数との関係から、前記発熱抵抗体に対する単位通電周期に対するオン時間の比の最適値を求め、この最適値に基づいて前記発熱抵抗体に対する通電時間を制御することを特徴とする熱転写プリンタの通電制御方法。
【請求項２】
前記サーマルヘッドは、熱転写プリンタの印刷方式である、熱溶融印刷と熱昇華印刷に使用可能であり、前記保護層の熱伝導率が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の場合は、前記熱昇華印刷における単位通電周期に対するオン時間の比の最適値を基準値として、これを元に前記熱溶融印刷における単位通電周期に対するオン時間の比を設定することを特徴とする請求項１に記載の熱転写プリンタの通電制御方法。
【請求項３】
前記熱溶融印刷における単位通電周期に対するオン時間の比は、最初の通電においては前記基準値に１０％加えた値とし、連続通電における最短のオン時間は、前記基準値から１０％減じた値としたことを特徴とする請求項２に記載の熱転写プリンタの通電制御方法。
【請求項４】
前記サーマルヘッドは、熱転写プリンタの印刷方式である、熱溶融印刷と熱昇華印刷に使用可能であり、前記保護層の熱伝導率が３．０Ｗ／ｍ・Ｋより大きく１０．０Ｗ／ｍ・ｋ以下の場合は、前記前記熱溶融印刷の通電時間の最適値を基準値として、これを元に前記熱昇華印刷における最適な通電時間を設定することを特徴とする請求項１に記載の熱転写プリンタの通電制御方法。
【請求項５】
前記熱昇華印刷における単位通電周期に対するオン時間の比は、最初の通電においては前記基準値から１０％減じた値とし、連続通電における最短のオン時間は、前記基準値に１０％加えた値としたことを特徴とする請求項４に記載の熱転写プリンタの通電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱転写プリンタの通電制御方法にかかり、特にサーマルヘッドにおいて発熱抵抗体及び電極を保護する保護層の熱伝導率を考慮した熱転写プリンタの通電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、サーマルヘッドの発熱素子を選択的に発熱させることにより、記録媒体上に所望の文字や図形等の画像の記録を行うサーマルプリンタが、高印字品質、低騒音、低コスト、メンテナンスの容易性等の理由により、コンピュータ等の出力装置として多用されている。
【０００３】
このサーマルヘッドは、基板の表面に、保温層を有している。この保温層の表面には、複数の発熱抵抗体が、所定の間隔を設けて整列配置して設けられており、これら発熱抵抗体の表面には、個別電極および共通電極がそれぞれ配設されている。
【０００４】
前記発熱抵抗体および前記個別電極ならびに共通電極の表面には、発熱抵抗体を保護するための保護層が形成されている。
【０００５】
このようなサーマルヘッドを用いて記録を行う場合には、個別電極および共通電極を介して前記発熱抵抗体に選択的に通電を行うことにより、通電を行った所望の発熱抵抗体を発熱させる。
【０００６】
そして、この発熱抵抗体の発熱によって、例えば、熱転写方式の場合は、インクリボン等の感熱記録媒体のインクを記録紙等の被記録物の記録面に熱転写させ、ダイレクト方式の場合は、感熱記録紙における発熱抵抗体の圧接部位を発色させることにより、所望の記録を行っていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、従来より、前記サーマルヘッドを用いて連続してドットを印画する場合、同じ通電時間で印画を続けると、サーマルヘッドが蓄熱し、発熱抵抗体のピーク温度が徐々に高くなり、転写されるインクのドット径が大きくなったり、転写されるインク量が多くなり、印画ドットの濃度が濃くなっていく、といった不具合が生じることが知られており、この不具合を解決するために、蓄熱状態に応じて通電時間を制御して発熱抵抗体のピーク温度をほぼ一定に制御し、転写されるインクのドット径の大きさを一定にしたり、転写されるインク量を一定にすることが行われている。
【０００８】
なお、連続するドットを印画する際に通電時間をどのように制御するかは、サーマルヘッドの特性によって異なる。
【０００９】
そして、このようなサーマルヘッドの特性に、前記保護層の熱導電率λが関係があることが分かったが、従来はこの保護層の熱伝導率λを考慮した通電時間の制御は行われていなかったために、必ずしも効率的な通電制御は行われず、電力の消費量が多くなってしまったり、あるいは逆に必要な通電時間が行われずに印刷画像が薄くなってしまったりする場合があった。また、近年は、充電池により駆動する携帯可能なサーマルプリンタが多用されるようになっており、このようなサーマルプリンタにおいては、通電制御を最適化することにより、最適の印刷画像を省電力で得ることが望まれている。
【００１０】
なお、図５は、前記保護層の熱伝導率λが異なる２つのサーマルヘッドに対して、同じ環境で同じ通電条件で前記各発熱抵抗体に連続通電した際のヘッド温度を表すグラフである。
【００１１】
この図５から、保護層の熱伝導率λが小さいときは、オン通電時における発熱抵抗体のピーク温度とオフ通電時に冷却された時の温度（バレー温度）の差が小さく、熱伝導率λが大きいサーマルヘッドにおいては、ピーク温度とバレー温度の差が大きいことが分かる。また、前記熱伝導率λの小さいサーマルヘッドは、熱伝導率λの大きいサーマルヘッドに比べて、最初の通電においてはピーク温度が低いが、数ドット連続通電された後はピーク温度が高くなることが分かる。
【００１２】
このことは、熱伝導率λの小さいサーマルヘッド、すなわちピーク温度とバレー温度の差が小さなサーマルヘッドは転写するインクの量を制御して濃度階調で印刷を行う熱昇華印刷に適していることを示している。さらに、熱伝導率λの大きいサーマルヘッド、すなわち単発の通電でも高いピーク温度が得られ、またピーク温度とバレー温度の差が大きなサーマルヘッドは、小さなドットが転写でき、また転写されるインクドットのエッジの切れもよくなるので熱溶融印刷に適していることを示している。
【００１３】
しかしながら、必ずしも保護層の熱伝導率λの小さいサーマルヘッドが熱昇華印刷に、保温層の熱伝導率λの大きいサーマルヘッドが熱溶融印刷に使用されるとは限らないために、それぞれの印刷方式において最適値での通電制御を行うようにする必要がある。
【００１４】
【特許文献１】特開平５−２２９１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、発熱抵抗体に対して効率的に通電を行うことにより記録の際において省電力化を実現するとともに、適切な濃度階調画像、または記録するドット径を均一である良好な画像の記録を行うことができる通電制御方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するため、本発明に係る通電制御方法の特徴は、基板上に少なくとも、複数の発熱抵抗体、電極および保護層を有するサーマルヘッドを用いて、記録媒体上にインクを転写して画像印刷を行う熱転写プリンタの通電制御方法であって、前記保護層の熱伝導率と前記各発熱抵抗体に対する連続した通電回数との関係から、前記発熱抵抗体に対する単位通電周期に対するオン時間の比の最適値を求め、この最適値に基づいて前記発熱抵抗体に対する通電時間を制御する点にある。
【００１７】
本発明に係る他の通電制御方法の特徴は、前記サーマルヘッドが、熱転写プリンタの印刷方式である、熱溶融印刷と熱昇華印刷に使用可能であり、前記保護層の熱伝導率が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の場合は、前記前記熱昇華印刷における単位通電周期に対するオン時間の比の最適値を基準値として、これを元に前記熱溶融印刷における単位通電周期に対するオン時間の比を設定する点にある。
【００１８】
また、前記熱溶融印刷における単位通電周期に対するオン時間の比は、最初の通電においては前記基準値に１０％加えた値とし、連続通電における最短のオン時間は、前記基準値から１０％減じた値としてもよい。
【００１９】
本発明に係る他の通電制御方法の特徴は、前記サーマルヘッドが、熱転写プリンタの印刷方式である、熱溶融印刷と熱昇華印刷に使用可能であり、前記保護層の熱伝導率が３．０Ｗ／ｍ・Ｋより大きく１０．０Ｗ／ｍ・ｋ以下の場合は、前記前記熱溶融印刷の通電時間の最適値を基準値として、これを元に前記熱昇華印刷における最適な通電時間を設定する点にある。
【００２０】
また、前記熱昇華印刷における単位通電周期に対するオン時間の比は、最初の通電においては前記基準値から１０％減じた値とし、連続通電における最短のオン時間は、前記基準値に１０％加えた値としてもよい。
【００２１】
これら本発明に係る通電制御方法によれば、保護層の熱伝導率λと発熱抵抗体に対する通電時間、すなわち連続した通電回数との相関関係から通電オン時間の最適値を求めることができる。また、熱伝導率λの値に適した印刷方式の最適値を基準値として設定し、このサーマルヘッドを他方の印刷方式に用いる場合は、設定した基準値に対して補正を行うことにより、それぞれの印刷方式での通電オン時間を設定して印刷を行うことができる。
【００２２】
これにより、サーマルヘッドの保護層の熱伝導率λを考慮して、最も効率のよい通電時間により通電制御を行うことができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上述べたように、本発明に係る通電制御方法によれば、発熱抵抗体に対して効率的に通電を行うことにより、記録の際における電力消費量を低減することができ、サーマルプリンタの省電力化を図ることができる。また、サーマルヘッドの保護層の熱伝導率λを考慮した通電制御を行うことができるので、熱昇華印刷においては適切な濃度階調画像が、熱溶融印刷においては転写するドット径が均一である良好な画像が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る通電制御方法の実施形態を図１から図３を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本実施形態の通電制御方法に用いられるサーマルプリンタのサーマルヘッドの構造を示す要部断面図である。図１に示すように、このサーマルヘッド１は、アルミナあるいは単結晶シリコン等からなる基板２を有しており、この基板２の表面には、断面形状が略凸状のグレーズ等からなる保温層３が設けられている。
【００２６】
この保温層３の表面には、Ｔａ２  ＮやＴａ−ＳｉＯ２  等からなる矩形状の複数の発熱抵抗体４が、所定の間隔をもって整列配置して設けられており、これら発熱抵抗体４の表面には、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ等からなる個別電極５ａおよび共通電極５ｂがそれぞれ所定の間隙をもって対向するように配設されている。これら個別電極５ａは、各発熱抵抗体４と電気的に個別に接続されており、また共通電極５ｂは、すべての発熱抵抗体４と電気的に一体に接続されている。
【００２７】
前記発熱抵抗体４および前記個別電極５ａならびに共通電極５ｂの表面には、発熱抵抗体４を保護するためのＳｉ−Ｏ−ＮやＳｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ等からなる保護層６が形成されている。
【００２８】
次に、本実施形態の通電制御方法について説明する。
【００２９】
本実施形態においては、個別電極５ａおよび共通電極５ｂを介して発熱抵抗体４に選択的に通電を行い、通電を行った所望の発熱抵抗体４を発熱させることにより、サーマルヘッド１を用いて記録媒体上に所望の画像の記録を行うようになっている。
【００３０】
ここで、まず前記保護層６の熱伝導率λと前記各発熱抵抗体４に対する連続した通電回数との関係から、発熱抵抗体４に対する通電時間の最適値を求める。
【００３１】
図２乃至図４は、前記保護層６の熱伝導率λのサーマルヘッドを用いた場合の熱溶融印刷時と熱昇華印刷時の、前記発熱抵抗体４に連続した通電回数（印画ドット数）と単位通電周期に対するオン時間の占める割合（通電オンタイム率）との理想的な関係を示したものである。
【００３２】
図２は前記保護層６の熱伝導率λが低い（λ≦１．０Ｗ／ｍ・Ｋ）サーマルヘッドを用いた場合であり、実線が熱溶融印刷を行うの場合、鎖線が熱昇華印刷を行う場合である。また、図３は前記保護層６の熱伝導率λが一般的な値（１．０Ｗ／ｍ・Ｋ＜λ≦３．０Ｗ／ｍ・Ｋ）のサーマルヘッドを用いた場合であり、実線が熱溶融印刷を行う場合、鎖線が熱昇華印刷を行う場合である。さらに、図４は前記保護層６の熱伝導率λが高い（３．０Ｗ／ｍ・Ｋ＜λ≦１０．０Ｗ／ｍ・Ｋ）サーマルヘッドを用いた場合であり、実線が熱溶融印刷を行う場合、鎖線は熱昇華印刷を行う場合である。なお、図２乃至図４において、通電時間は具体的な時間（ｍｓｅｃ）ではなく単位通電周期に対するオン時間の比で表したものである。
【００３３】
また、表１は、前記保護層６の熱伝導率λと各発熱抵抗体４に対する連続した通電回数（印画ドット数）との関係に基づき求めた熱溶融印刷と熱昇華印刷における通電オン時間の最適値のうち、連続または不連続な通電における１回目の通電である単発通電の通電オン時間の最適値と、連続通電時の最短の通電オン時間の最適値を示すものである。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
図２に示すように、前記保護層６の熱伝導率λが小さいときに、このサーマルヘッドを熱溶融印刷に用いる場合には、通電オン時間の最適値は、最初の通電（単発通電）の９０％から連続通電における最短の２０％まで、連続した通電回数が増すほど緩やかに短くなる。また、このサーマルヘッドを熱昇華印刷に用いる場合は、最初の通電の通電オン時間の８０％から連続通電における最短の通電オン時間の３０％まで、連続した通電回数が増すほど緩やかに短くなる。
【００３６】
また、図３に示すように、前記保護層６の熱伝導率λが一般的な値のときに、このサーマルヘッドを熱溶融印刷に用いる場合には、通電オン時間の最適値は、最初の通電（単発通電）の８５％から連続通電における最短の２５％まで、連続した通電回数が増すほど緩やかに短くなる。また、このサーマルヘッドを熱昇華印刷に用いる場合は、最初の通電の通電オン時間の７５％から連続通電における最短の通電オン時間の３５％まで、連続した通電回数が増すほど緩やかに短くなる。
【００３７】
さらに、図４に示すように、前記保温層６の熱伝導率λが大きいときに、このサーマルヘッドを熱溶融印刷に用いる場合には、通電オン時間の最適値は、最初の通電の８０％から連続通電における最短の３０％まで、連続した通電回数が増すほど緩やかに短くなり、そして、このサーマルヘッドを熱昇華印刷に用いる場合は、最初の通電の通電オン時間の７０％から連続通電における最短の通電オン時間の４０％まで、連続した通電回数が増すほど緩やかに短くなる。
【００３８】
このように、前記保護層６の熱伝導率λの値には関係なく、熱溶融印刷に最適な単位通電周期のオン時間は熱昇華印刷に最適な単位通電周期のオン時間に対して、最初の通電においては約１０％高いオン時間であり、連続通電してサーマルヘッドの蓄熱がほぼ飽和した後は、約１０％低いオン時間となる。また熱溶融印刷に最適な単位通電周期のオン時間と熱昇華印刷に最適な単位通電周期のオン時間は、ある回数の連続通電（連続ドット印刷）で交叉するために、この交叉前の回数の通電においては、昇華印刷に対して溶融印刷の方の通電オン時間が長く、その後は溶融印刷のそれが短くなる。
【００３９】
前述したように前記保護層６の熱伝導率λが小さいサーマルヘッドは、熱昇華印刷に用いるのに適しているために、本実施形態においては、熱昇華印刷時の通電時間を基準値として設定する。そして、このサーマルヘッドを熱溶融印刷に用いる場合は、単発通電の場合は、ピーク温度とバレー温度の差を大きくするために、オン時間を９０％と基準値に対して約１０％上げ、連続通電してサーマルヘッドの蓄熱が飽和した以降はオン時間を２０％と逆に基準値に対して約１０％下げて通電を行うように制御する。なお、最初の通電（単発通電）から蓄熱が飽和するまでの途中の通電においては、最初の通電から数回目（グラフが交叉するまで）の通電は通電オン時間を基準値に対して増加させ、グラフが交叉した後の通電においては通電オン時間を基準値に対して減少させるように制御する。
【００４０】
一方、保護層６の熱伝導率λが高いサーマルヘッドは、熱溶融印刷に用いるのに適しているために熱溶融印刷時の通電時間を基準値として設定するが、このサーマルヘッドを熱昇華印刷に用いる場合は、最初の通電においては、ピーク温度を下げるために、最初の通電の通電オン時間を７０％と基準値に対して１０％下げ、連続通電の場合は４０％と基準値に対して１０％上げて行うように制御する。なお、最初の通電（単発通電）から蓄熱が飽和するまでの途中の通電においては、最初の通電から数回目（グラフが交叉するまで）の通電は通電オン時間を基準値に対して減少させ、グラフが交叉した後の通電においては通電オン時間を基準値に対して増加させるように制御する。
【００４１】
さらに、保護層６の熱伝導率λが１．０Ｗ／ｍ・Ｋ＜λ≦１０．０Ｗ／ｍ・Ｋ である場合、前述と同様にして熱溶融印刷および熱昇華印刷における通電オン時間の最適値を求めるが、この場合はどちらの印刷方式の通電オン時間を基準値としてもよい。そして、熱溶融印刷の通電オン時間を基準値に設定した場合は、このサーマルヘッドを用いて熱溶融印刷を行う場合は、基準値に対して最初の通電の通電オン時間を１０％下げ、連続通電の場合は１０％上げて通電を行うように制御する。また、熱昇華印刷の通電オン時間を基準値に設定した場合は、このサーマルヘッドを用いて熱溶融印刷を行う場合は、基準値に対して最初の通電の通電オン時間を１０％上げ、連続通電の場合は１０％下げて通電を行うように制御する。
【００４２】
なお、図５を用いて説明したように、保護層６の熱伝導率λが小さいサーマルヘッドは熱昇華印刷に適し、逆に熱伝導率λが大きいサーマルヘッドは熱溶融印刷に適しているために、それぞれ適した方の印刷方式の最適値を基準値として他方の印刷方式に用いる場合の最適値を補正で求めることで説明したが、基準値を逆の印刷方式で設定して、それに基づき他方の印刷方式の最適値を設定することも可能である。
【００４３】
さらにまた、同じ印刷方式（熱溶融印刷同士あるいは熱昇華印刷同士）で比較すると、保護層６の熱伝導率λの値が大きくなるにつれて、最適の通電オン時間は、それぞれ最初の通電において５％ずつ減少し、連続通電における最短の通電オン時間は逆に５％ずつ増加していることがわかる。
【００４４】
これらのことから、ある熱伝導率λのサーマルヘッドにおいて、熱溶融印刷あるいは熱昇華印刷における最適の通電時間が設定されると、この通電時間を基準値として、異なる熱伝導率λを持つサーマルヘッドに対する最適通電時間、および他方の印刷方式での最適通電時間を設定することが可能となる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態によれば、保護層６の熱伝導率λと発熱抵抗体４に対する通電時間、すなわち連続した通電回数との相関関係から熱溶融印刷と熱昇華印刷における通電オン時間の最適値を求めるとともに、前記熱伝導率λの値に適した印刷方式の最適値を基準値として設定し、このサーマルヘッドを他方の印刷方式に用いる場合は、設定した基準値に対して補正を行うことにより、それぞれの印刷方式での通電オン時間を設定して印刷を行うことができる。
【００４６】
これにより、サーマルヘッド１の保護層６の熱伝導率λを考慮して、熱溶融印刷および熱昇華印刷において最も効率のよい通電時間により通電制御を行うことができる。
【００４７】
したがって、発熱抵抗体４に対して効率的に通電を行うことにより、記録の際における電力消費量を低減することができ、 サーマルプリンタの省電力化を図ることができる。また、サーマルヘッド１の保護層６の熱伝導率λを考慮した通電制御を行うことができるので、熱昇華印刷においては適切な濃度階調画像が、熱溶融印刷においては転写するドット径が均一である良好な画像が得られる。
【００４８】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。
【００４９】
例えば、通電時間の最適値や基準値は本実施形態の数値に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る通電制御方法に用いられるサーマルヘッドの構造を示す要部断面図
【図２】本発明に係る通電方法において保護層の熱伝導率λが小さいサーマルヘッドの場合の発熱抵抗体に対する通電オン時間率と連続した通電回数との関係を示すグラフ
【図３】本発明に係る通電方法において保護層の熱伝導率λが一般的なサーマルヘッドの場合の発熱抵抗体に対する通電オン時間率と連続した通電回数との関係を示すグラフ
【図４】本発明に係る通電方法において保護層の熱伝導率λが大きいサーマルヘッドの場合の発熱抵抗体に対する通電オン時間率と連続した通電回数との関係を示すグラフ
【図５】保護層の熱伝導率の異なるサーマルヘッドの発熱抵抗体に連続通電した時のヘッド温度の変化を示すグラフ
【符号の説明】
【００５１】
１  サーマルヘッド
２  基板
３  保温層
４  発熱抵抗体
５ａ  個別電極
５ｂ  共通電極
６  保護層
【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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