JP2000246935A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】個々の印画ドットの発色面積が小さくなって印
画濃度が不足する傾向があり、またそれを防止するため
に各印画ドットの発色面積を広く確保すべく発熱抵抗体
への印加電力を大きめに設定すると、発熱抵抗体の中央
域が過度に高温となって他の発色層まで発色させてしま
うという欠点を有していた。 【解決手段】絶縁基板上に略矩形状の発熱抵抗体3 を複
数個、被着・配列させてなるサーマルヘッドにおいて、
各々の発熱抵抗体3 のシート抵抗値を、周辺域で大き
く、中央域で小さくなす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はビデオプリンタやフ
ァクシミリ等の印画デバイスとして組み込まれるサーマ
ルヘッドに関し、特に光定着型カラー感熱紙へのカラー
画像の記録に適したサーマルヘッドに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ビデオプリンタ等の印画デバイス
として組み込まれるサーマルヘッドは、アルミナセラミ
ックス等から成る矩形状基板の上面に該基板の長手方向
に沿って複数個の発熱抵抗体を例えば３００ｄｐｉのド
ット密度（線密度）で直線状に被着・配列させた構造を
有しており、外部からの画像データに基づいて前記発熱
抵抗体に所定の電力を印加し、発熱抵抗体を個々に選択
的にジュール発熱させるとともに、該発熱した熱を感熱
紙等の記録媒体に伝導させ、記録媒体に所定の印画を形
成することによってサーマルヘッドとして機能する。

【０００３】また上述のサーマルヘッドを用いてカラー
の印画を形成する場合は、１枚の記録紙に対してシア
ン，マゼンタ，イエローと３色のカラー画像を順番に形
成し、これらの画像を重ね合わせることによって所謂フ
ルカラー印刷を行なうようにしている。

【０００４】かかるフルカラー印刷に使用される記録媒
体としてはインクリボンを使わずにカラー印画を形成し
得る光定着型のカラー感熱紙が注目されている。このカ
ラー感熱紙は発色温度の異なる３種類の発色層（シアン
発色層，マゼンタ発色層，イエロー発色層）をベース上
に順次積層して成り、各発色層をイエロー、マゼンタ、
シアンの順番で発色させながら、それぞれの発色層の発
色直後に所定波長の光を照射し、未発色部分のジアゾニ
ウム塩化合物を光分解することによってカラー画像を定
着させるというものである。

【０００５】尚、各発色層の発色温度は、イエロー発色
層が２００℃〜２３０℃、マゼンタ発色層が２３０℃〜
２６０℃、シアン発色層が２６０℃〜３００℃であり、
従ってこのカラー感熱紙にカラー画像を形成するには、
発熱量の異なる３本のサーマルヘッドを準備するか、も
しくは、発熱抵抗体の発熱量が各々のカラーの発色工程
毎に異なるように発熱抵抗体への印加電力を３段階で調
整する必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで上述のサーマ
ルヘッドは、通常、複数個の発熱抵抗体をスパッタリン
グやフォトリソグラフィー，エッチング等の薄膜手法に
よって各々が所定の矩形状をなすようにパターニングさ
れており、かかる手法によって形成された各発熱抵抗体
のシート抵抗値はその全域にわたって略一定となる。こ
の場合、各発熱抵抗体をジュール発熱させたときの温度
分布は、図５に示す如き、中央域で高く、周辺域で低い
山状の分布となる。ちなみに、図５の温度分布は電気抵
抗値が４０００Ωの発熱抵抗体に１５０ｍＪ／ｍｍ² の
電力を印加した際の表面温度を赤外線温度計により測定
した結果を示すものである。

【０００７】しかしながら、先に述べた光定着型のカラ
ー感熱紙にカラー印画を形成する場合、発熱抵抗体の温
度分布が上述の如く山状であると、各発色層を所定のパ
ターンで正しく発色させてカラーマッチングを良好にと
ることが難しい。即ち、発熱抵抗体への印加電力を小さ
めに設定すると、発熱抵抗体の周辺域の温度が対象とな
る発色層の発色温度まで至らなくなり、それ故、個々の
印画ドットの発色面積が小さくなって印画濃度が不足す
る欠点があり、またそれを防止するために各印画ドット
の発色面積を広く確保すべく発熱抵抗体への印加電力を
大きめに設定すると、発熱抵抗体の中央域が過度に高温
となって他の発色層まで発色させてしまったり、或い
は、カラー感熱紙の表面に被着されている表面コート層
が熱によって焼き付いてしまう危険性があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記欠点に鑑み
案出されたもので、本発明のサーマルヘッドは、絶縁基
板上に略矩形状の発熱抵抗体を複数個、被着・配列させ
てなるサーマルヘッドにおいて、各々の発熱抵抗体のシ
ート抵抗値が、周辺域は大きく、中央域は小さいことを
特徴とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図１は本発明の一形態に係るサーマ
ルヘッドの斜視図、図２は図１のサーマルヘッドの断面
図であり、1 は絶縁基板、2 はグレーズ層、3 は発熱抵
抗体、4,4は一対の導電層、5 は保護層である。尚、図
１の斜視図はグレーズ層2 及び保護層5 を省略して示し
たものである。

【００１０】前記絶縁基板1 はアルミナセラミックス等
のセラミック材料から成り、その上面でグレーズ層2 や
発熱抵抗体3 、導電層4,4 、保護層5 等を支持するため
の支持母材としての作用を為す。

【００１１】前記絶縁基板1 は、アルミナ、シリカ、マ
グネシア等のセラミックス原料粉末に適当な有機溶剤、
溶媒を添加混合して泥漿状と成すとともにこれを従来周
知のドクターブレード法やカレンダーロール法等を採用
することによってセラミックグリーンシートを形成し、
しかる後、前記セラミックグリーンシートを所定形状に
打ち抜き加工するとともに高温で焼成することによって
製作される。

【００１２】また前記絶縁基板1 の上面にはグレーズ層
2 が２０〜６０μｍの厚みに被着・形成されている。

【００１３】前記グレーズ層2 はガラスやポリイミド樹
脂等の低熱伝導性材料により形成されており、発熱抵抗
体3 の発する熱が適当な温度となるようにその内部で熱
を蓄積及び放散させることによってサーマルヘッドの熱
応答特性を良好な状態に維持する作用を為す。

【００１４】尚、前記グレーズ層2 は、例えばガラスに
よって形成する場合、ガラス粉末に適当な有機溶媒、溶
剤を添加・混合して得た所定のガラスペーストを従来周
知のスクリーン印刷によって絶縁基板上面の全体もしく
は部分的に所定の厚みでもって印刷・塗布し、しかる
後、これを高温（約９００℃）で焼き付けることによっ
て絶縁基板1 の上面に被着・形成される。

【００１５】また前記グレーズ層2 上には複数個の発熱
抵抗体3 が例えば６００ｄｐｉのドット密度で被着・配
列され、これら発熱抵抗体3 の両端には一対の導電層4,
4 が電気的に接続される。

【００１６】前記発熱抵抗体3 は例えばＴａＳｉＯ系や
ＴａＳｉＮＯ系，ＴｉＳｉＯ系，ＴｉＳｉＣＯ系，Ｎｂ
ＳｉＯ系の電気抵抗材料によって各々が略矩形状をなす
ように単層で０．０１μｍ〜０．５μｍの厚みに被着さ
せて成り、該各発熱抵抗体3はそれ自体が所定の電気抵
抗率を有しているため、一対の導電層4,4 を介して外部
電源からの電力が印加されるとジュール発熱を起こし、
感熱紙等の記録媒体Ｒに印画を形成するのに必要な所定
温度にジュール発熱する。

【００１７】尚、光定着型のカラー感熱紙Ｒにカラー印
画を形成するフルカラー印刷用のサーマルヘッドの場
合、発熱抵抗体3 のサイズは例えば縦７０μｍ×横２７
０μｍに、発熱抵抗体3 の電気抵抗値は例えば４０００
Ωに設定される。例えば発熱抵抗体3 がＴａＳｉＯ系抵
抗材料から成る場合、発熱抵抗体3 の厚みは０．０３μ
ｍに設定され、カラー感熱紙Ｒのイエロー発色層ｙを発
色させる際には例えば２００℃〜２３０℃の温度に、マ
ゼンタ発色層ｍを発色させる際には例えば２３０℃〜２
６０℃の温度に、またシアン発色層ｃを発色させる際に
は例えば２６０℃〜３００℃の温度にジュール発熱させ
る。この場合、発熱抵抗体3 への印加エネルギーは、イ
エロー発色層ｙの発色工程で４０〜８０ｍＪ／ｍｍ
² に、マゼンタ発色層ｍの発色工程で１００〜１２０ｍ
Ｊ／ｍｍ² に、またシアン発色層ｃの発色工程で１４０
〜１６０ｍＪ／ｍｍ² に設定する。

【００１８】そして前述した複数個の発熱抵抗体3 は、
各々のシート抵抗値が図３に示す如く周辺域で大きく、
中央域で小さくなるように調整されている。

【００１９】本形態においては、各発熱抵抗体3 の周辺
域のシート抵抗値が９００Ω／□〜１１００Ω／□に、
また中央域のシート抵抗値が周辺域のシート抵抗値の５
０％〜７０％に相当する４５０Ω／□〜７７０Ω／□に
設定してあり、該シート抵抗値は周辺域から中央域に向
かって漸次小さくなるように調整されている。主走査方
向に沿ったシート抵抗値の変化率は、例えば周辺域から
中央域に向かって１μｍ当たり１％〜２％ずつ減少する
ように調整されており、かかるシート抵抗値分布は図３
に示す如き中央域が窪んだ略Ｕ字状になる。

【００２０】かかる発熱抵抗体3 をジュール発熱させた
ときの温度分布は図４に示す如く略一定となり、これに
よって周辺域と中央域の温度差は殆どなくなるため、光
定着型のカラー感熱紙Ｒにカラー印画を形成する場合で
あっても、各発色層ｙ，ｍ，ｃを所定のパターンで正し
く発色させてカラーマッチングを良好にとることが容易
になる。即ち、各発熱抵抗体3 の温度分布が上述の如く
略一定であると、発熱抵抗体3 への印加電力や発熱抵抗
体3 の発熱量等に多少の設定ずれ等が生じたとしても、
各発熱抵抗体3 の略全域を対象となる発色層ｙ，ｍ，ｃ
の発色温度領域内の温度で発熱させることができ、これ
によって個々の印画ドットの発色面積を大きくして鮮明
な印画を形成することが可能となる。

【００２１】またこの場合、各印画ドットの発色面積は
上述した如く広く確保されるため、発熱抵抗体3 の一部
が過度に高温となって他の発色層まで発色させてしまっ
たり、或いは、カラー感熱紙Ｒの表面コート層ｐが焼き
付いたりするのを有効に防止することもできる。

【００２２】ちなみに、図４の温度分布はシアン発色層
を発色させるべく発熱抵抗体3 に例えば１５０ｍＪ／ｍ
ｍ² の電力を印加して発熱抵抗体3 をジュール発熱させ
たときの表面温度を赤外線温度計により測定した結果を
示すものであり、他の発色層を発色させるにあたって発
熱抵抗体3 に図４の測定条件とは異なる大きさの電力を
印加した場合においても同様の略均一な温度分布が得ら
れることが実験により確認された。

【００２３】また一方、前記発熱抵抗体3 の両端に接続
される一対の導電層4,4 はアルミニウム等の金属材料を
例えば０．５μｍ〜２．０μｍの厚みに被着させて成
り、該導電層4,4 は発熱抵抗体3 にジュール発熱を起こ
させるために必要な所定の電力を印加する作用を為す。

【００２４】尚、前記複数個の発熱抵抗体3 及び一対の
導電層4,4 は、まず従来周知の薄膜手法、例えばスパッ
タリングやフォトリソグラフィー，エッチング等を採用
することによってグレーズ層2 の上面にそれぞれ略一定
厚み（±５％以内）をなすようにパターニングされ、し
かる後、各発熱抵抗体3 のシート抵抗値が上述の如く分
布するように、各発熱抵抗体3 に対して所定条件の下で
パルストリミングを施すことによって形成される。具体
的には、発熱抵抗体3 に対して、（酸化を防止するため
に）真空雰囲気中、もしくは窒素雰囲気中で０．０１〜
１．００ｍｓｅｃのトリミングパルスを印加し、各々の
発熱抵抗体3 の中央域を６００℃〜８００℃の高温に、
周辺域を３００℃〜５００℃の高温になすとともに、こ
れら発熱抵抗体3 をその温度状態に応じてアニールする
ことでシート抵抗値の調整が行なわれる。この結果、発
熱抵抗体3 の膜質は発熱抵抗体3 の中央域において結晶
化が顕著に進むこととなり、発熱抵抗体3 のシート抵抗
値は周辺域で大きく、中央域で小さく調整される。尚、
上述したシート抵抗値の調整は、複数個の発熱抵抗体3
に対して同時に行うことで処理時間を短縮することもで
きる。

【００２５】更に上述した発熱抵抗体3 や導電層4,4 の
上面にはＳｉ₃ Ｎ₄ （窒化珪素）等から成る保護層5 が
被着され、該保護層5 によって発熱抵抗体3 と導電層4,
4 の少なくとも一部とを被覆している。

【００２６】前記保護層5 は、発熱抵抗体3 や導電層4,
4 を大気中に含まれている水分等の接触による腐食やカ
ラー感熱紙Ｒ等の記録媒体の摺接による磨耗等から保護
するためのものであり、従来周知のスパッタリング等を
採用することによって例えば４μｍ〜２０μｍの厚みに
被着・形成される。従ってサーマルヘッドを用いて感熱
記録を行なう場合、カラー感熱紙Ｒ等の記録媒体は保護
層5 の表面に摺接され、この保護層5 を介して伝導した
熱が記録媒体に伝わることとなる。

【００２７】次に上述したサーマルヘッドによりカラー
感熱紙Ｒにフルカラー印刷を行う場合の印画動作につい
て説明する。尚、カラー感熱紙Ｒは紙から成るベースｂ
上に発色温度の異なる３種類の発色層、即ち、シアン発
色層ｃ、マゼンタ発色層ｍ及びイエロー発色層ｙ順次積
層し、これらを表面コート層ｐで被覆した構造を有して
おり、各発色層ｃ，ｍ，ｙは所定波長の紫外光を照射す
ることによって画像が定着されるようになっている。

【００２８】まず、カラー感熱紙Ｒを、図示しないプラ
テンローラとサーマルヘッドの発熱抵抗体3 との間に搬
送し、発熱抵抗体3 をイエローのカラー画像データに基
づいて個々に選択的にジュール発熱させてイエローのカ
ラー画像を形成しながら、これに外部の紫外線ランプよ
り光を照射し、イエロー発色層ｙの未発色部分のジアゾ
ニウム塩化合物のみを光分解することによってイエロー
発色層ｙを光定着させる。このとき、発熱抵抗体3 への
印加エネルギーは例えば２０〜４０ｍＪ／ｍｍ² に設定
される。

【００２９】次にカラー感熱紙Ｒをプラテンローラ等に
より発熱抵抗体3 上まで巻き戻し、発熱抵抗体3 をイエ
ロー発色層ｙの発色工程よりも高い熱エネルギー、例え
ば４０〜７０ｍＪ／ｍｍ² のエネルギーでもってマゼン
タのカラー画像データに基づき個々に選択的にジュール
発熱させてマゼンタのカラー画像を形成しながら、これ
に外部の紫外線ランプより光を照射し、マゼンタ発色層
ｍの未発色部分のジアゾニウム塩化合物のみを光分解す
ることによってマゼンタ発色層ｍを光定着させる。この
とき、イエロー発色層ｙでは先の発色工程で既に光定着
がなされているので、イエロー発色層ｙが再度発色した
りすることはない。

【００３０】そして最後に、カラー感熱紙Ｒをまたプラ
テンローラ等により発熱抵抗体3 上まで巻き戻し、発熱
抵抗体3 を最も大きい熱エネルギー、例えば７０〜１１
０ｍＪ／ｍｍ² のエネルギーでもってシアンのカラー画
像データに基づき個々に選択的にジュール発熱させてシ
アンのカラー画像を形成し、これによって３色のカラー
画像が重ね合わされた所定のカラー印画が形成されるこ
ととなる。

【００３１】尚、上述した一連のフルカラー印刷におい
て最後に熱記録を行うシアン発色層ｃについては通常の
保管状態で発色することがないので、特に光定着を行わ
なくても良いとされている。

【００３２】尚、本発明は上述の形態に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の変更、改良等が可能である。

【００３３】例えば上述の形態においてはカラー感熱紙
Ｒにフルカラー印刷を行なう場合について説明したが、
これ以外の記録媒体、例えばインクリボンを介して普通
紙に印画を形成する場合においても有効である。

【００３４】また上述の形態においては発熱抵抗体3 を
スパッタリング等の薄膜手法により形成したが、プラズ
マＣＶＤ等の他の薄膜手法や厚膜印刷法等によって発熱
抵抗体3 を形成しても構わない。

【００３５】更に上述の形態では本発明を発熱抵抗体の
発熱量が各々のカラーの発色工程毎に異なるように発熱
抵抗体への印加電力を３段階で調整することによってカ
ラー感熱紙Ｒにカラー画像を形成する場合に使用するサ
ーマルヘッドへの適用例について説明したが、これに代
えて発熱抵抗体の電気抵抗値等を相違させた発熱量の異
なる３本のサーマルヘッドを用いてカラー感熱紙にカラ
ー画像を形成する場合に使用する各々のサーマルヘッド
に本発明を適用しても良く、その場合も上述の形態と全
く同様の効果を奏する。

【００３６】

【発明の効果】本発明のサーマルヘッドによれば、各々
の発熱抵抗体のシート抵抗値を、周辺域で大きく、中央
域で小さくなしたことから、発熱抵抗体をジュール発熱
させたときの温度分布は略一定となり、これによって周
辺域と中央域の温度差は殆どなくなる。それ故、光定着
型のカラー感熱紙にカラー印画を形成する場合であって
も、カラー感熱紙の各発色層を所定のパターンで正しく
発色させてカラーマッチングを良好にとることが容易に
なり、これによって個々の印画ドットの発色面積を大き
くして鮮明な印画を形成することが可能となる。

【００３７】また本発明のサーマルヘッドによれば、各
印画ドットの発色面積は上述した如く広く確保されるた
め、光定着型のカラー感熱紙にカラー印画を形成する場
合に発熱抵抗体の一部が過度に高温となって他の発色層
まで発色させてしまったり、カラー感熱紙表面の保護層
が焼き付いたりするのを有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一形態に係るサーマルヘッドの斜視図
である。

【図２】図１のサーマルヘッドの断面図である。

【図３】図１のサーマルヘッドの発熱抵抗体のシート抵
抗値分布を示す図である。

【図４】図１のサーマルヘッドの発熱抵抗体をジュール
発熱させた際の温度分布を示す図である。

【図５】従来のサーマルヘッドの発熱抵抗体をジュール
発熱させた際の温度分布を示す図である。

【符号の説明】

1 ・・・絶縁基板、2 ・・・グレーズ層、3 ・・・発熱
抵抗体、4 ・・・導電層、5 ・・・保護層、Ｒ・・・カ
ラー感熱紙、ｂ・・・ベース、ｙ・・・イエロー発色
層、ｍ・・・マゼンタ発色層、ｃ・・・シアン発色層、
ｐ・・・表面コート層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁基板上に略矩形状の発熱抵抗体を複数
   個、被着・配列させてなるサーマルヘッドにおいて、 各々の発熱抵抗体のシート抵抗値が、周辺域は大きく、
   中央域は小さいことを特徴とするサーマルヘッド。