JPH02273249A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の目的） （産業上の利用分野） 本発明は熱記録方式の記録装置に用いられるサーマルヘ
ッドに関する。

（従来の技術） 一般に、この種のサーマルヘッドは、両端にリー、ド電
極を直列に接続した発熱抵抗体を記録主走査方向に複数
配列し、これらを薄膜技術により絶縁基板上に積層形成
して構成される。

係る構成のサーマルヘッドは、上記複数の発熱抵抗体に
それぞれの両リード電極を通じて画信号に応じた駆動Ｍ
Ｐ、を選択的に通電することにより発熱駆動することが
でき、熱記録方式による各種サーマルプリンタに採用さ
れている。

例えば、感熱記録装置では、上記駆動制御に伴う発熱部
に感熱記録紙を直接当接させてこれを発色させることに
より上記画信号に応じた記録画像を得ることができる。

また、感熱転写記録装置では、上記発熱部により熱転写
用リボンのインクを溶融させて記録紙に転写することに
より、普通紙を用いた画像記録にも対応可能である。

更に、記録媒体として熱昇華性リボンを用いる記録８置
では、上記発熱エネルギにより然昇華性リボンのインク
を記録紙に昇華させて記録画像を形成することができる
。

ところで、この種のサーマルプリンタでは、上記サーマ
ルヘッドの構成如何によっては白と黒の２値画像のみな
らず、写真のような中間調を記録することもできる。

第５図は、その中間ａｊ！ｉ＊を記録するために用いら
れる発熱ドツト変調可能な従来のサーマルヘッドの一例
を示したものである。

このサーマルヘッドは上述したように薄膜技術により積
層形成されたものであって、例えば、セラミックスまた
はアルミナから成る絶縁基板１上に複数の発熱抵抗体２
ａ、２ｂ、２ｃ、・・・・・・が配列され、かつこれら
の両端には方形の形状を成す第１リードｔｌｉ３ａ、３
ｂ、３ｃ、−−−−−−および第２リード電極４ａ、４
ｂ、４ｃ、・・・・・・がそれぞれ直列に接続されてい
る。

ここで、発熱抵抗体２ａ、２ｂ、２ｃ、・・・・・・の
形状は、その配列方向と所定の角度で交わる斜辺を有す
る平行四辺形の形状を成している。

これは中間調記録のための発熱ドツト変調に特に好Ｊな
発熱分布特性が得られるように、種々の実験結果をもと
に決められた形状であって、発熱駆動時には第６図に示
すような電流分布を呈するものである。

すなわち、第６図では測定点が黒点で示され、ここから
延びる線の向きがその測定点における電流の向き、そし
てその線の長さがその測定点における電流の大きさを表
している。

このことから、上記発熱抵抗体２ｎの発熱駆動時におけ
る電流分布はその幅方向の中心部分ほど密であり、その
周辺部におよぶにつれて粗となることが分かる。

このことは、以下に示す式に着目した論証によって明ら
かとなる。

一般に、発熱駆動時に発熱抵抗体２０内のある点を流れ
る電流ｉは、電圧を■、導電率をσするとき、電磁気学
により、 で表される。

これにより電圧Ｖは、 なるラプラス方程式で表される。

このラプラス方程式はコンピュータ計算方法の１つであ
る境界要素法で解くことができ、これによりＭＲベクト
ルが求められる。

そして、求めたｘｉベクトルを図示したものが第６図で
あって、発熱抵抗体２ｎの中央部分に向かうにつれて電
流が大きくなること、つまりＩｆ流が集中することが明
確となっている。

ここで発熱抵抗体２ｎ内のある点における発熱ｆｆ１Ｅ
は、その抵抗値をＲとするとき、Ｅ＝Ｒ＋　　　　　　
　　　　　・・・（３）で表すことができる。

つまり、発熱ＭＥはＭ流ｉの２乗に比例するため、第６
図に示すような電流分布を有する発熱抵抗体２ｎではそ
の電流分布が密でしかも電流値が大きい中心部が周辺部
に比べて際立って発熱量が大きいものとなる。

ここで発熱１ｉＥは上記（３）式から電流ｉの値に追従
して変化し、更にこの発熱ｆｆ１Ｅはそのときの発熱ド
ツトの大きさに対応して実際の記録における記録ドツト
濃度を変化させることから、発熱抵抗体２ｎに供給する
電流ｉを画信＠濃度により調整することで任意の階調記
録が実現できる。

ここで確実かつ鮮明な階調記録を行うには、駆動電流ｉ
に対する発熱量Ｅの応答特性が良好であることが望まれ
、発熱抵抗体２ｎの熱効率をできるだけ高く保つ必要が
ある。

この点に関し、上記従来のサーマルヘッドは発Ｊ！！抵
抗体２ｎの熱効率が充分ではなく、その要因としては以
下のことが考えられた。

すなわち、従来のサーマルヘッドでは発熱抵抗体２０内
における発熱特性が第６図に示す電流分布に対応してそ
の中心部ほど発熱量が大きいものであるのに対して、そ
の形状が平行四辺形を成していて、周辺部からの熱拡散
を生じ易く、特に、電流分布の少ない鋭角部分からの熱
拡散が！Ｍ著であった。

また、同じ形状に関して、第１リード電極３ｎおよび第
２リード電極４ｎは、平行四辺形の形状を成す発熱抵抗
体２ｎにおける当該発熱抵抗体配列方向の辺と同じ幅で
形成されていた。

このため発熱抵抗体２０と両リード電極３ｎ。

４ｎとの当接幅が広く、熱拡散が更に助長される結果、
熱効率が極端に低下し、駆ｖＪ電流に対する発熱抵抗体
２ｎの熱応答性の悪化に伴って解像度の高い記録を行う
ことができなかった。

（発明が解決しようとする課題） このように上記従来のサーマルヘッドでは、発熱抵抗体
が発熱駆動時に中心部ほど発熱量の大きい平行四辺形の
形状を成していたため、その両端のリード電極との当接
幅が広いことも作用して周辺部からの熱拡散が激しく、
熱効率の悪化に伴う中間調記録画像の品質低下を免れな
いという問題点があった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、発熱抵
抗体およびその両リード電極の形状に起因する周辺部か
らの熱拡散を抑え、熱効率を高めることによって品質良
好な中間調記録画像を得ることのできるサーマルヘッド
を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明のサーマルヘッドは、両端に第１および第２のリ
ード電極をそれぞれ直列に接続した発熱抵抗体列を薄膜
技術により絶縁基板上に８Ｉ層形成して成るサーマルヘ
ッドにおいて、前記発熱抵抗体の形状を、該発熱抵抗体
の発熱駆動時にその中心部ほど電流密度が高い電流分布
特性を持ち得る形状とし、当該基本形状の周辺部を発熱
ドツト変調に影響を与えない範囲で適当な形状に削除し
て前記両リード電極まで延設するようにしたことを特徴
とする。

（作用） 本発明のサーマルヘッドでは、例えば、平行四辺形の形
状を成す発熱抵抗体においては、第６図に示すような電
流分布特性に従って周辺部の発熱が発熱ドツトの形成に
殆ど作用していないことに着目し、その周辺部（平行四
辺形の形状を成すものに関しては、その鋭角部分等）を
発熱ドツトに影響を与えない範囲で適当な形状に削除し
て両リード電極まで延びる形状としたものである。

これにより発熱量が比較的高い部分のみが発熱抵抗体と
して残されるため、結果的に熱拡散をこれまでより少な
く抑えることができる。

また、不要周辺部を削除するという加工に追従させて発
熱抵抗体の両端のリード電極の幅も狭くすることで両者
の当接幅に起因する熱拡散も少なくすることができ、こ
れらの相乗作用によって熱効率を飛躍的に高めることが
可能となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて詳細に説
明する。

第１図は本発明の一実施例に係るサーマルヘッドの構成
を示すものである。

第１図において、１はセラミックスやアルミナ等から成
る絶縁基板、２Ａ、２８．２Ｇ、・・・・・・は絶縁基
板１上に形成される発熱抵抗体、３Ａ。

３Ｂ、３Ｃ，・・・・・・はこの発熱抵抗体２Ａ、２８
゜２Ｇ、・・・・・・の一端にそれぞれ接続される第１
リード電極、４Ａ、４Ｂ、４Ｇ、・・・・・・は上記発
熱抵抗体２Ａ、２Ｂ、２Ｃ，・・・・・・の他端にそれ
ぞれ接続される第２リード電極である。

この本発明のサーマルヘッドは、発熱抵抗体２Ａ、２Ｂ
、２Ｃ，・・・・・・の形状に関して従来のものとは異
なっている。

このことは、第１図に示すサーマルヘッドの１構成要素
である発熱抵抗体２Ｎとその両端に接続される第１リー
ド冶極３Ｎおよび第２リード電極４Ｎの構成を拡大して
示す第２図を参照してより明らかとなる。

すなわち、第２図において、本発明のサーマルヘッドを
構成する発熱抵抗体２Ｎは同図に点線によって示す平行
四辺形（従来の発熱抵抗体２ｎの形状に対応する）の鋭
角を含む平面を部分的に削除した形状を有している。

この削除加工に伴って、発熱抵抗体２Ｎの第１リード電
極３Ｎおよび第２リード電極４Ｎとの当接部分の幅が必
然的にこれまでより狭くなる。

そこで、本発明では、第１リード電極３Ｎおよび第２リ
ード電極４Ｎの幅を上記加工により規定されたものと同
じ幅に変更し、これを方形形状に整形している。

次に、第１図のサーマルヘッドを１作させるには、画素
パターンに従って任意の発熱抵抗体２Ａ。

２Ｂ、２Ｃ，・・・・・・の両リード電極３Ａ、３８゜
３Ｇ、・・・・・・と４Ａ、４Ｂ、４Ｃ，・・・・・・
との間に所定の駆ｖＪ電流を流せばよい。

この制御に伴う発熱駆動時、その力−マルヘッドの発熱
抵抗体２Ｎ（第２図参照）に着目したその内部における
電流分布は第３図に示す如くのものとなる。

この電流分布自体は、第６図に示す従来の電流分布の特
性と同様と考えることができるが、発熱抵抗体２Ｎにお
ける熱拡散に関して従来とは異なる作用が働く。

例えば、本発明のサーマルヘッドでは、発熱抵抗体２Ｎ
と第１リード電極３Ｎおよび第２リード電極４Ｎとの当
接幅を狭めたため、従来のものに比べて発熱駆動時にお
ける熱拡散が抑えられ、その分だけ熱効率を高めること
ができる。

ここで、上記サーマルヘッドにより写真等の中間調画像
を記録する場合は、各発熱抵抗体２Ａ。

２Ｂ、２Ｇ、・・・・・・の両リード電極３Ａ、３Ｂ。

３Ｃ，・・・・・・と４Ａ、４Ｂ、４Ｃ，・・・・・・
との間に流す駆動Ｎ流をその濃度に応じて変化させ、発
熱ドツト変調を行いつつ記録紙上に所定階調度の記録画
像を得る。

その際、本発明のサーマルヘッドのように熱効率が高い
ものでは、駆動電流に対する発熱抵抗体２Ｎの熱応答性
がよいために発熱ドツト変調の制御が容易であり、結果
的に階ｗ４度を鮭明に表現することができる。

更に、本発明では、第３図の電流分布に着目すれば分か
るように、発熱抵抗体２Ｎの電流分布が密な中心部分は
そのまま残し、電流分布が粗である周辺部のみを削除す
るようにしたが、この削除した部分はもともと発熱量が
小さくそのこと自体が記録精度に影響を与えることはな
い。

しかしながら、この削除した部分は発熱量が小さいが故
に熱拡散を伴い易い部分であるから、これを削除した本
発明のサーマルヘッドでは、上述の発熱抵抗体２Ｎとそ
の両リード電極３Ｎおよび４Ｎとの当接幅を狭めたこと
による作用と相俟って熱効率を格段に高めることができ
、鮮明な階調画像の記録のためのより好適な条件を提供
することが可能となる。

以上は平行四辺形の形状を成す発熱抵抗体２Ｎの鋭角部
分を直線的に削除したものに関する実施例であるが、本
発明の特許請求の範囲を逸脱しない範囲内であれば、以
下に述べるような種々の変形が可能である。

例えば、平行四辺形の鋭角部分を同じく直線的に削除す
る場合、第４図（ａ）および（ｂ）に示すような形状に
してもよい。

また、直線的に限らず、同図（Ｃ）および（ｄ）に示す
ような曲線的なＩ’ｌ＋除も可能である。

更には、発熱抵抗体２Ｎの形状を同図（ｅ）に示すよう
に台形形状にしてもよく、その上で、この台形の一部を
同図（ｆ）または（ｇ）に示すように直線的または局線
的に削除することも可能である。

要するに、発熱抵抗体２Ｎとその両端のリード電極３Ｎ
および４Ｎとの、当接幅を狭め、かつ発熱抵抗体２Ｎ内
の発熱駆動時における発熱量が小さい部分を削除すると
いう考えであればよく、発熱抵抗体２Ｎの形状そのもの
を円弧状や曲線状にしたり、更にその１部を直線あるい
は曲線によって削除するというような応用も可能である
。

尚、従来の平行四辺形の形状を成す発熱抵抗体ではドツ
ト変調に最適な発熱抵抗体の傾き角度、長さ、あるいは
幅があり、そのままの形状のものを用いた場合、実装密
度に限界を生じ、ひいては解像度が低下することになっ
た。

その点、本発明のものは発熱駆動時に発熱量が小さい部
分等、記録に直接影響を与えることのない周辺部分を削
除したため、従来を上回る実装密度を確保することがで
き、結果的に解像度をより高めることができる。

更に、発熱抵抗体を部分的に削除するという処理は、今
日の薄膜技術によって発熱抵抗体を平行四辺形の形状に
していたプロセスとほとんど変わらないプロセスで作成
可能である。

（発明の効果〕 以上説明したように本発明のサーマルヘッドによれば、
両リード電極との当接幅が狭まることを意識しつつ発熱
面積変調に影響を与えない範囲で発熱抵抗体の周辺部を
部分的に削除する加工を施したため、発熱量の小さい周
辺部からの熱拡散を抑えた分だけ熱効率を高めることが
でき、より鮭明な中間調画像の記録を実現できるという
優れた利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るサーマルヘッドの構成
を示す図、第２図はこの本発明のサーマルヘッドの１１
１Ｉ成要素である発熱抵抗体およびこれに付属する両リ
ード電極の構成を拡大して示す図、第３図は第２図に示
した発熱抵抗体の発熱駆動時における電流分布を示す図
、第４図は第２図に示したサーマルヘッドの発熱抵抗体
の種々の変形例を示す図、第５図はこの種の従来のサー
マルヘッドの構成を示す図、第６図はこの従来のサーマ
ルヘッドの発熱駆動時における発熱抵抗体内部の電流分
布を示す図である。 １・・・絶縁基板、２ａ〜２ｎ、２Ａ〜２Ｎ・・・発熱
抵抗体、３ａ〜３ｎ、３Ａ〜３Ｎ・・・第１リード電極
、４ａ〜４ｎ、４Ａ〜４Ｎ・・・第２リード電極第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 両端に第１および第２のリード電極をそれぞれ直列に接
   続した発熱抵抗体列を薄膜技術により絶縁基板上に積層
   形成して成るサーマルヘッドにおいて、 前記発熱抵抗体の形状を、該発熱抵抗体の発熱駆動時に
   その中心部ほど電流密度が高い電流分布特性を持ち得る
   形状とし、当該基本形状の周辺部を発熱ドット変調に影
   響を与えない範囲で適当な形状に削除して前記両リード
   電極まで延設するようにしたことを特徴とするサーマル
   ヘッド。