JPH03248860A - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は感熱方式の記録装置で用いられるサーマルヘッ
ドに関するものである。

（従来の技術） 感熱方式の記録装置は電気的な記録信号を複数の発熱素
子を有するサーマルヘッドで対応する熱パターンに変換
し、これを感熱紙等の記録媒体へ伝達して印字を形成す
る。

第６図は従来のサーマルヘッドに用いられる発熱素子の
温度特性を示したものであり、曲線ａ。

ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ通電時間ｔａ、ｔｂ、ｔｃ。

ｔｄ　（ｔａ＜ｔｂ＜ｔｃ＜ｔｄ）ときの表面温度の分
布を示している。第６図からも明らかなように従来の発
熱素子は電流密度が平均化しているため温度分布が平坦
になり、表面温度が所定の発色温度Ｔｏ以上に達したと
きに感熱紙を発色させる。

従って、発熱素子が発色温度Ｔｏ以上の温度Ｔａでは感
熱紙が発色せず、また発色温度Ｔｏを越える温度Ｔｂ、
Ｔｃ、Ｔｄで感熱紙を発色する。すなわち、発熱素子の
温度が発色温度Ｔｏ以上であるか否かによって感熱紙を
発色させるか否かが決定されてしまう。また、発熱素子
の温度をＴｂからＴｄのあいだで変化させても発色温度
Ｔｏ以上の領域はほとんど変化がなく、画素内での滑ら
かな、いわゆるアナログ的な階調表現を行なうことが困
難であった。

このため、１画素を複数個の発熱素子を用いて形成し、
この１画素内のドツトである発熱素子を変化させること
により階調表現を行なう、いわゆるデイザ法などの面積
階調が考えられせる。

ところがこのような面積階調によっても多階調性と高解
像度の両方を満たすことは困難であり、特に発熱素子の
高密度化には限度があることから感熱紙へ記録される画
像の解像度が面積階調をとった分だけ低下してしまうと
いう欠点を有していた。

そこで、階調表現を行ない得る発熱素子を用いたサーマ
ルヘッドが提案されている（特開昭６０−５８８７７号
公報、特開昭６１−２３０９５９号公報）。

第７図に示す従来の発熱素子１０１は、一対の電極１０
３ａ、１０３ｂのあいだに発熱抵抗体１０５を形成して
いる。この発熱抵抗体１０５には複数の孔１０７を設け
て多孔面状に形成している。

このように複数の孔１０７を設けたことにより、孔１０
７によって挟まれる部分が高抵抗となり、発熱量が他の
部分より増加する。従って、一対の電極１０３ａ、１０
３ｂ間へ印加する電圧値又は電圧の印加時間を変化させ
ることによって発熱抵抗体１０５上の高抵抗の部分を中
心に感熱紙を発色させる発色面積を変化させることがで
き階調表現を行なうことができる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら第７図に示すように発熱抵抗体１０５を多
孔面の形状に形成するには高い加工精度を必要とし、高
い解像度を得ることが困難であった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、簡単な構成
により細かな階調表現を行なうことができ、且つ高い解
像度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） 上記目的を達成するための本発明が提供する手段は発熱
体と、この発熱体に接続される一対の第１の電極と、こ
の一対の第１の電極に接続される第２の電極と、前記発
熱体に第１の電極と非接触状態に設けられる少なくとも
１つの導体とを有して構成した。

（作用） 本発明は発熱体が発熱すると、このひ発熱体に接触する
記録媒体を発色させて記録を行なう。

発熱体には第１の電極が接続され、この第１の電極には
第２の電極が接続されており、電極方向への熱の移動を
低減させることができる。また、発熱体にはこの第１の
各電極とは非接触状態に少なくとも１つの導体が設けら
れており、この導体の周辺へ電流が集中的に流れる。こ
の結果、導体周辺の発熱量が他の部分に比べて多くなり
、電流の値を変化させることにより発熱量が変化して階
調表現を行なうことができる。また記録領域内の発熱体
上に複数の高温部が生じることにより、単位画素当たり
複数のドツトが形成されるので、高い解像度が得られる
。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明に係る一実施例を詳細に説
明する。

まず第１図、第２図及び第３図を参照して構成を説明す
る。本発明に係るサーマルヘッドは複数の発熱素子１が
電極方向へ配列されて構成されている。基板３の上には
蓄熱ガラス層であるグレーズ層５が形成されている。基
板３は第３図に示すように熱伝導率０．２６でＡ１２０
ｓ等のセラミックを用いて厚さ３ｍｍに形成されている
。グレーズ層５は熱伝導率０．０１４でＳｉＯ２等によ
り厚さ２０μｍに形成されている。このグレーズ層５の
上にはＮｉ−Ｃｒ等の材質を用いた発熱抵抗体７が厚さ
０．３μｍに形成されている。発熱抵抗体７の上には第
１の電極である一対の電極９ａ、９ｂが積層されている
。一対の電極９ａ、９ｂはクロム（Ｃｒ）等の部材を用
いて厚さ２０００Ａに形成されている。また、一対の電
極９ａと９ｂ間の距離り、は例えば１２５μｍに設定さ
れ、この一対の電極９ａ、９ｂとのあいだの領域が記録
領域を形成している。すなわち発熱抵抗体７の記録領域
が発色温度Ｔｏ以上に上昇すると、この記録領域に接触
する記録媒体である感熱紙を発色させて記録を行なう。

一対の電極９ａ、９ｂの上には第２の電極である一対の
電極ＩＱａ、１０ｂが積層されている。

一対の電極１０ａ、１０ｂは金（Ａｕ）等の部材により
厚さ３μｍに形成されている。また一対の電極１０ａ、
１０ｂは電極９ａ、９ｂより後退した位置に配置され、
一対の電極１０ａ、１０ｂの距離は距離Ｌ１より長く設
定されている。

一対の電極９ａと９ｂのあいだとなる記録領域内の発熱
抵抗体７の上には電極９ａ、９ｂ、・１０ａ、１０ｂと
は非接触状態にフロート電極１１が設けられている。こ
のフロート電極１１は記録領域のほぼ中央部に配置され
、クロム（Ｃｒ）等の部材により厚さ２０００　に形成
されている。またフロート電極１１は電極方向の長さＬ
２が例えば３０μｍに設定され、四角形状に形成される
。

ここで、一対の電極９ａ、９ｂの厚さは１μｍ以下、あ
るいは一対の電極１０ａ、１０ｂの厚さの１１５以下に
設定することが望ましい。また、フロート電極１１の厚
さを一対の電極９ａ、９ｂの厚さ以下にすると感熱紙１
５と記録領域との密着性を向上させることができる。

このように、フロート電極１１が一対の電極９ａと９ｂ
とのあいだの記録領域の中央部に配置されることにより
、第１図に矢印で示すように、発熱抵抗体７を流れる電
流がフロート電極１１の周辺部へ集中する。

電極９　ａ、　９　ｂ、　　１０　ａ、　　１０　ｂ及
びフロート電極１１の表面上には熱電導率０．０１４で
５ｉ０２等の部材により厚さ１０μｍの保護層１３が形
成されている。

感熱紙１５はプラテン１７によって発熱素子１へ押圧さ
れて記録領域に接触する。

次に作用を説明する。

一対の電極９ａ、９ｂを介して発熱抵抗体７へ電流を流
すと、この発熱抵抗体７を流れる電流がフロート電極１
１の周辺部へ集中する。発熱抵抗体７は流れる電流値に
応じて発熱する。

第４図はフロート電極１１を通る発熱抵抗体７の断面の
温度分布を示したものであり、発熱抵抗体７を流れる電
流が集中するフロート電極１１の周辺部の温度が他の部
分の温度より高くなる。

第５図は第１図に示した発熱素子１を単位画素として用
いた場合の９画素分の画像を示したものである。

発熱抵抗体７へ流れる電流の通電時間が所定時間ｔ、で
ある場合には、第４図曲線ａに示すようにフロート電極
１１の周辺部の２箇所だけが発色温度Ｔｏを越えて温度
Ｔａａに達する。この結果第５図（Ａ）に示すように単
位画素当たり２箇所の発色部、すなわち２個のドツト２
１ａが形成される。このように、単位画素当たり２個の
ドツトを形成することができるので画像の解像度を改善
することができる。

発熱抵抗体７へ流れる電流の通電時間が所定時間ｔ、よ
り長い時間ｔ、である場合には、第４図曲線すに示すよ
うにフロート電極１１の周辺部の温度が更に上昇して温
度Ｔａａより高い温度Ｔｂｂに達する。このときフロー
ト電極１１と対応する部分の温度は依然として発色温度
Ｔｏ以下であるが、フロート電極１１の周辺部では曲線
ａと比較して発色温度Ｔｏを上回る領域が拡大する。こ
の結果、第５図（Ｂ）に示す如く単位画素を形成する２
個のドツト２１ｂの面積が拡大する。

次に発熱抵抗体７へ流れる電流の通電時間が時間ｔ、よ
り長い時間ｔｅである場合には、第４図曲線Ｃに示すよ
うに発熱抵抗体７の温度が全体的に上昇してフロート電
極１１及びその周辺部分の温度が共に発色温度Ｔｏを上
回る。このときのフロート電極１１の周辺部の温度は温
度Ｔｂｂより高い温度Ｔｃｃに達する。この結果、第５
図（Ｃ）に示すように対応するドツトの面積が拡大して
単位画素当たり１個のドツト２１ｃが形成される。

次に発熱抵抗体７へ流れる電流の通電時間が時間１．よ
りも長い時間ｔｄである場合には、第４図曲線ｄに示す
ように発熱抵抗体７の温度が更に全体的に上昇し、曲線
Ｃと比較して発色温度Ｔ。

を上回る領域が拡大する。このときのフロート電極１１
の周辺部の温度は温度Ｔｃｃより高い温度Ｔｄｄに達す
る。この結果、第５図（Ｄ）に示すように単位画素を形
成するドツト２１ｄの面積が更に拡大する。

以上の如く発熱抵抗体７へ流れる電流の通電時間を適宜
変更することにより、単位画素当たりのドツトの数及び
ドツトの大きさを容易に変更することができる。またド
ツトの大きさを適宜変更することにより単位画素当たり
の濃度変調を無段階に行なうことができる。

また、一対の電極９ａ、９ｂの上に電極１０ａ。

１、　Ｏｂを積層して二層構造の電極を形成するととも
に、電極９ａ、９ｂの厚さを電極１０ａ、１０ｂの厚さ
よりも薄く形成したので、電極方向への熱の移動を低減
させることができる。

また、フロート電極１１の厚さを一対の電極９ａ、９ｂ
の厚さ以下に形成したことにより、感熱紙１５と発熱素
子１との密着性が向上し、記録領域の温度分布が忠実に
感熱紙へ伝達される。

尚、第１図及び第２図に示した実施例では１個のフロー
ト電極１１を設けて構成したが、本発明はこれに限定さ
れることなく２以上の適宜の数のフロート電極を設けて
構成することができる。

このように複数のフロート電極を設けると、このフロー
ト電極の数に相応して単位画素当たりのドツトの数を増
加させることができ、更に解像度を高くすることができ
る。

［発明の効果］ 以上説明してきたように本発明によれば、電極を二段構
造に形成するとともに、記録領域内の発熱体に第１の電
極とは非接触状態に少なくとも１つの導体を設けて構成
したので、細かな階調表現を行なうことができる。

また、単位画素当たり複数のドツトを形成することがで
き高い解像度が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例を示した平面図、第２図
は第１図のＡ、　−Ａから断面にした場合を周辺装置と
ともに示した断面図、第３図は本発明に係る一実施例の
各部の材質等を示した説明図、第４図は本発明に係る実
施例の通電時間を変化させた場合の温度分布を示した特
性曲線図、第５図は１ 通電時間を変化させた場合に形成されるそれぞれのドツ
トを示した説明図、第６図は従来例の通電時間を変化さ
せた場合の温度分布を示した特性曲線図、第７図は従来
例の平面図である。 ７・・・発熱抵抗体 ９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂ−・・電極１１・・・フロ
ート電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　発熱体と、この発熱体に接続される一対の第１の電極
   と、この一対の第１の電極上に接続される第２の電極と
   、前記発熱体に第１の電極と非接触状態に設けられる少
   なくとも１つの導体と、を有することを特徴とするサー
   マルヘッド。