JPH04219257A - 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】 Ａ、発明の目的 １）産業上の利用分野 本発明は、ワードプロセッサ、パソコン等の出力装置と
してのサーマルプリンタやファクシミリ等に使用される
サーマルヘッドに関する。

２）従来の技術 従来、前記サーマルヘッドは、印刷時の騒音が小さく、
また、現像・定着工程が不要なため取り扱いが容易であ
る等の利点を有しており、広く使用されている。

次にこのような従来のサーマルヘッドの一例を第７、８
図により説明する。

第７図はサーマルヘッドの絶縁基板０２表面の部分斜視
図、第８図は同絶縁基板０２表面の部分平面図、である
。

これらの図において、絶縁基板０２表面に主走査方向Ｘ
に延設された共通電極０３と、主走査方向に列設された
複数の個別電極０４の先端部との間にそれらを接続する
発熱抵抗体０５が形成されている。そして、前記各個別
電極０４の基端部にはＩＣ接続用のパッド０４ａが形成
されている。

そして、前記個別電極基端部のパッド０４ａと前記共通
電極０３との間に所定の電圧Ｖが印加されたとき、前記
個別電極０４のパッド０４ａと共通電極０３との間には
電流Ｉが生じる、そして、この電流Ｉの大きさは、前記
共通電極０３および個別電極先端部０４ａ間の発熱抵抗
体０５の抵抗値Ｒ（第８図参照）と、個別電極先端部お
よび基端部間の個別電極０４自体の抵抗値ｒ（第８図参
照）とによって定まる。

すなわち、 この場合、発熱抵抗体０５で消費される電力Ｗは、 となる。

（２）式から分かるように、サーマルヘッドの各発熱抵
抗体０５の抵抗値Ｒおよび個別電極０４の抵抗値ｒにバ
ラツキがあると、各発熱抵抗体０５で消費される電力Ｗ
にバラツキが生じる。

ところで、前記個別電極０４の抵抗値ｒおよび発熱抵抗
体０５の抵抗値Ｒの大きさは、たとえば、ｒ＝３０Ω、
Ｒ＝２０００Ω程度のオーダであり、その場合にはｒ≪
Ｒである。そして、前記ｒ＝３０Ωの個別電極０４は、
第０２図に示すような巾８０μｍ、長さ１２ｍｍの形状
の電極を、シート抵抗２００ｍΩ／□の電極材料で形成
すれば得られる。すなわち、この形状の個別電極０４の
抵抗値には、 となる。

ところで、一般に電極は比較的均一に形成されるので、
個別電極０４の抵抗値にのバラツキは小さい。しかも前
述のようにｒ≪Ｒであるので、サーマルヘッドの各発熱
抵抗体０５で消費される電力Ｗのバラツキは、主として
各発熱抵抗体０５の抵抗値Ｒのバラツキによって生じる
。

そして、サーマルヘッドの各発熱抵抗体０５の抵抗値Ｒ
のバラツキにより、各発熱抵抗体０５で消費される電力
Ｗにバラツキが生じると、印字の際に発熱する各発熱抵
抗体０５の温度に差が生じる。そうすると、熱転写紙等
に印字を行った際、印字した「字」または「図」等に濃
度ムラが発生する。

従来、厚膜技術で製作したサーマルヘッドにおいては、
前記濃度ムラの発生を防止するために、各印字ドットに
対応する発熱抵抗体の抵抗値を均一にする抵抗値調整用
トリミングが行われている。

これは、発熱抵抗体に抵抗破壊を生じない範囲で所定の
強度の電界を印加すると、その電界強度に応じて発熱抵
抗体の抵抗値が減少するという性質を利用している。

このような発熱抵抗体の抵抗値を均一化する従来の技術
として、たとえば、特開昭６１−８３０５３号公報に記
載されたパルストリミング法が知られている。

前記パルストリミング法は、先端部が対向配置された複
数の個別電極および共通電極間をそれぞれ接続する各発
熱抵抗体に幅が一定で電圧値の異なるトリミングパルス
、または、幅および電圧値一定で数の異なるトリミング
パルスを印加するようにしている。

このパルストリミング法によって発熱抵抗体の抵抗値は
±３％の範囲内で均一化される。

前述のように、厚膜技術を用いて形成した各発熱抵抗体
の抵抗値を均一化する技術が開発されている一方、他方
では厚膜技術を用いてより均一なしかもドット密度の高
い発熱抵抗体を形成するための技術の開発がなされてい
る。

そして、絶縁基板表面に均一でドット密度の高い発熱抵
抗体を、厚膜技術により形成するため、従来ＭＯＤ（Ｍ
ｅｔａｌｏ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
法（たとえば、特開平１−２２０４０２号公報参照）が
提案されている。この従来のＭＯＤ法においては、スク
リーン印刷、ロールコートその他の厚膜技術により、絶
縁基板表面に塗布した金属有機物抵抗体材料を焼成して
前記発熱抵抗体を形成している。このＭＯＤ法によって
形成した発熱抵抗体の抵抗値のバラツキは約±３％程度
である。

３）発明が解決しようとする課題 前述のように、パルストリミング法によって各発熱抵抗
体の抵抗値を均一化しても、また、ＭＯＤ法によって発
熱抵抗体を形成しても、それらの各発熱抵抗体の抵抗値
には±３％程度のバラツキが生じる、そして、この±３
％の抵抗値のバラツキに基づく発熱抵抗体の発熱量のバ
ラツキより、印字画像に濃度ムラが発生する。

ところが、高品質の中間調を表示する高画質印字におい
ては、前記発熱抵抗体の発熱量を均一化するために、そ
の抵抗値のバラツキは、±１％以下であることが要求さ
れる。この要求を満たす手段として、発熱抵抗体をレー
ザでカットしたり、発熱抵抗体にスポット（孔）を開け
たりして、発熱抵抗体の抵抗値を均一化するレーザトリ
ミング法が考えられる。

このレーザトリミング法を用いれば、各発熱抵抗体の抵
抗値のバラツキを小さくして、各発熱抵抗体での発熱量
を均一化することが可能である。

しかしながら、レーザにより発熱抵抗体が損傷されるの
で、発熱抵抗体の耐電力強度が低下したり、印字ドット
形状が変化する等の問題点が生じる。

そこで、本発明者はサーマルヘッドの各発熱抵抗体の発
熱量を均一にする方法について種々検討した。

すなわち、第９図は、第８図に示す共通電極０３、個別
電極０４、および各発熱抵抗体０５の等価回路図である
。この第９図において、Ｒ１、Ｒ２、…各発熱抵抗体０
５の抵抗値、ｒ１、ｒ２、…は各個別置極０４の抵抗値
である。

前記第８、９図の各発熱抵抗体０５がパルストリミング
によって２０００Ω±３％の範囲に調整された場合、最
大抵抗値は２０６０Ωであり、最小抵抗値は１９４０Ω
である。いま、たとえば各発熱抵抗体０５の抵抗値の中
で、Ｒ１＝２０６０Ωであり、Ｒ２＝１９４０Ωであり
、さらに第９図に示す最大抵抗値Ｒ１＝２０６０Ωの発
熱抵抗体０５が接続されている個別電極０４の抵抗値に
１＝３０Ωとする、この場合、各抵抗値Ｒ１、Ｒ２の発
熱抵抗体０５での発熱量が一定であるためのに２の条件
は次のようである。

この式において、Ｒ１＝２０６０、Ｒ２＝１９４０、ｒ
１＝３０を代入すると、ｒ２＝８８（Ω）となる。

すなわち、最小抵抗値Ｒ２＝１９４０Ωの発熱抵抗体０
５に接続する個別電極０４の抵抗値ｒ２の値を８８Ωに
すれば最大抵抗値Ｒ１＝２０６０Ωの発熱抵抗体０５と
最小抵抗値Ｒ２＝１９４０Ωの発熱抵抗体０５とは同一
の発熱量（すなわち、消費電力が同一）になる。したが
って、前記最大抵抗値２０６０Ωと最小抵抗値１９４０
Ωとの中間の抵抗値を有する各発熱抵抗体０５は、それ
らの各発熱抵抗体０５に接続する個別電極０４の抵抗値
を３０Ω〜８８Ωの間で調節することにより、発熱量（
消費電力）を全て同一にすることができるはずである。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、サーマル
ヘッドにおいて、印字に使用する各発熱抵抗体の抵抗値
にバラツキが生じていても、それらの各発熱抵抗体の発
熱量を均一にして、印字画像の濃度ムラを少なくするこ
とを課題とする。

Ｂ、発明の構成 １）課題を解決するための手段 前記課題を解決するために、本発明のサーマルヘッドは
、 複数の個別電極と、それらの個別電極先端部に対応して
配置された共通電極と、前記個別電極先端部および共通
電極間を接続する発熱抵抗体とが絶縁基板表面に形成さ
れ、前記各個別電極の基端部と前記共通電極との間に選
択的に印加される電圧によって前記発熱抵抗体が発熱す
るように構成されたサーマルヘッドにおいて、 前記各個別電極に接続された各発熱抵抗体での消費電力
が均一となるように、前記個別電極に、個別電極の抵抗
値を調節するスリットが形成されたことを特徴とする。

２）作用 前述の本発明のサーマルヘッドでは、前記各個別電極に
接続された各発熱抵抗体での消費電力が均一となるよう
に、前記個別電極に、個別電極の抵抗値を調節するスリ
ットが形成されているので、各発熱抵抗体の抵抗値にバ
ラツキがあっても、それらの発熱抵抗体での発熱量は均
一となる。

３）実施例 次に、図面により本発明の一実施例について説明する。

第１図は本発明のサーマルヘッドの一実施例の全体説明
図、第２図はその要部の斜視図、第３図は第２図の矢視
ＩＩＩ部分の拡大図、第４Ａ図は同実施例の要部の平面
図で第３図のＩＶＡ矢視図、第４Ｂ図および第４Ｃ図は
第４Ａ図のＩＶＢ−ＩＶＢ線およびＩＶＣ−ＩＶＣ線断
面図である。

第１図に示すように、プラテンロールＲの外周に沿って
搬送される感熱記録紙Ｐに熱記録（印字）を行うための
サーマルヘッドＨは、支持板１を備えている。この支持
板１の表面には、第１図中、右側部分に絶縁基板２が接
着剤によって張付けられており、この絶縁基板２は、ア
ルミナ製本体２ａとその表面に形成された約６０μｍの
厚さのアンダーグレーズ層２ｂとから構成されている。

そして、第３図に示すように前記絶縁基板２の表面には
、帯状の共通電極本体部３ａとこの共通電極本体部３ａ
から櫛歯状に副走査方向Ｙに突出する多数の共通電極接
続部３ｂとを有する共通電極３と、前記多数の共通電極
接続部３ｂに対向する位置に所定の距離を置いて配置さ
れた多数の個別電極４とが形成されている。これらの電
極３，４は、たとえば、メタロオーガニック（Ｍｅｔａ
ｌｌｏ　ｏｇａｎｉｃ）金ペーストを塗布、焼成し、さ
らに露光、現像して形成されている。前記各共通電極接
続部３ｂおよび個別電極４は前記絶縁基板２表面上に主
走査方向Ｘに沿つて島状に配設された多数の発熱抵抗体
５によってそれぞれ接続されている。また、前記個別電
極４の基端部（第１図中、左端部）は後述の駆動用ＩＣ
と接続するためのパッド（すなわち、ＩＣ接続端子）４
ａとして形成されている。

そして、前記共通電極３、個別電極４および発熱抵抗体
５等は耐摩耗層６（第１，３，４Ａ，４Ｂ図等参照）に
よって被覆されている。

前記支持板１の表面には、第１図中、左側部分にプリン
ト配線板７が接着剤によって張付けられており、このプ
リント配線板７表面には外部接続用配線８が形成されて
いる。この外部接続用配線８はその入力端側（第１図中
、左側）において前記プリント配線板７を貫通するリー
ドピン９を介して、駆動信号入力端子としてのソケット
１０に接続されている。プリント配線板７の前記絶縁基
板２に近い部分には駆動用ＩＣが配設されており、この
駆動用ＩＣはボンディングワイヤ１１および１２によっ
て前記個別電極４のパッド４ａおよび外部接続用配線８
と接続されている。

前記ＩＣおよびボンディングワイヤ１１，１２は、保護
樹脂１３によって被覆されており、さらに、前記保護樹
脂１３はアルミ製のカバー１４によって保護されている
。

そして、前記サーマルヘッドＨは、前記符号１〜１４で
示された構成要素および前記駆動用ＩＣ等から構成され
ている。そして、前記各発熱抵抗体５が前記耐摩耗層６
を介してローラプラテンＲ上の感熱記録紙Ｐに押付けら
れた状態で熱記録（印字）が行われる。

第５図は、前記絶縁基板２表面に形成された共通電極３
、個別電極４および発熱抵抗体５の平面拡大図である。

そして、第６図は第５図の等価回路である。

この第６図において、Ｒ１，Ｒ２，…は各発熱抵抗体５
の抵抗値、ｒ１，ｒ２，…は各個別電極４の抵抗値であ
る。各発熱抵抗体５はパルストリミングによって２００
０Ω±３％の範囲に調整されている。この場合、最大抵
抗値は２０６０Ωであり、最小抵抗値は１９４０Ωであ
る。

そして、前記各個別電極４は、シート抵抗値が２００ｍ
Ωの電極材料を用いて、巾８０μｍ、長さ（パッド４ａ
と個別電極先端との距離）１２ｍｍに形成されており、
この個別電極４には、抵抗値の異なる各発熱抵抗体５で
の消費電力を調節するためのスリット４ｂ（後述）が形
成されている。前記各個別電極４は前記スリット４ｂが
形成される前はそれらの抵抗値が全て３０Ωに形成され
ているが、前記スリット４ｂが形成された後ではそれら
の抵抗値ｒｉ（ｉ＝１，２，…）はそれぞれ異なる値に
調整されている。

前記各個別電極４に形成するスリット４ｂの形状はたと
えば次のようにして決定される。

たとえば、各発熱抵抗体５の抵抗値Ｒｉの中で、Ｒｉ＝
２０００Ω＋２０００Ω×３％＝２０６０Ω（最大抵抗
値）である場合、この最大抵抗値Ｒ１を有する発熱抵抗
体５に接続された個別電極４にはスリットを形成しない
。このスリットを形成しない発熱抵抗体５に接続された
個別電極の抵抗値ｒ１＝３０Ωである。

前記抵抗値Ｒｉ（１９４０Ω≦Ｒｉ≦２０６０Ω）を有
する各発熱抵抗体５での消費電力を均一にする条件（す
なわち、発熱量を均一にする条件）は（４）式で示され
る。

この（４）式において、Ｒ１＝２０６０、Ｒ２＝１９４
０、ｒ１＝３０を代入すると、ｒ２＝８８（Ω）となる
。

すなわち、最小抵抗値Ｒ２＝１９４０Ωの発熱抵抗体５
に接続する個別電極４の抵抗値に２の値を８８Ωにすれ
ば最大抵抗値Ｒ１＝２０６０Ωの発熱抵抗体５と最小抵
抗値Ｒ２＝１９４０Ωの発熱抵抗体５とは同一の発熱量
（すなわち、消費電力が同一）になる。また、最大抵抗
値２０６０Ωと最小抵抗値１９４０Ωとの間の抵抗値Ｒ
ｉを有する発熱抵抗体５に接続された個別電極４の抵抗
値ｒｉは３０Ωと８８Ωとの間の値になる。したがって
、各個別電極４の抵抗値を３０Ωと８０Ωとの間の値に
調節することにより、全ての発熱抵抗体の発熱量を同一
にすることができる。

ところで、前記最小抵抗値Ｒ２に接続された前記個別電
極４には、その抵抗値ｒ２を８８Ωにするため、第５図
に示すように、長さ１０ｍｍにわたって電極巾を２４．
１μｍとするスリット４ｂが形成されている。このスリ
ット４ｂは、レーザビームによって形成されており、個
別電極４の一側から個別電極４を横切る方向に延びる長
さ５５．９μｍの横方向スリット部分とこの横方向スリ
ット部分に連続して縦方向に延びる長さ１０ｍｍの縦方
向スリット部分とを有している。このような形状のスリ
ット４ｂによって、個別電極４の有効な巾（電極巾）は
２４．１μｍとなっている。このようなスリット４ｂを
形成するレーザ装置は、一般にハイブリッドＩＣの製造
に使用されているレーザ装置を使用することができる。

次に、前記個別電極４の抵抗値を８８Ωにするために、
電極巾を前記２４．１μｍとした理由について説明する
。

前述のように、第５図に示す個別電極４は、シート抵抗
値が２００ｍΩで、巾８０μｍ、長さ１２ｍｍに形成さ
れており、その抵抗値はスリット形成前は３０Ωである
。この個別電極の巾を狭くすることによりその抵抗値を
３０Ωから８８Ωにすることが可能であるが、この個別
電極の長さ１２ｍｍの中でその両端の合計２ｍｍの部分
は巾８０μｍのまま使用することとする。そして、長さ
方向の中央の１０ｍｍの部分の巾を狭くすることにより
、個別電極の抵抗値ｒ２を８８Ωにすることにする。

前記個別電極の両端の合計長さ２ｍｍの部分の抵抗値は
、 であり、また、この個別電極の中央部の長さ１０ｍｍの
部分のスリット形成前の抵抗値は２５Ωである。したが
って、前記長さ１０ｍｍの中央部分の個別電極の巾を狭
くしてその抵抗値を２５Ωから８３（＝８８−５）Ωに
すれば、この個別電極の抵抗値に２は両端部分の前記抵
抗値５Ωと合わせて８８Ωとすることができる。

前記個別電極ｒ２中央部の抵抗値はその巾に反比例する
から、前記２５Ωの抵抗値を８３Ωにするために、その
巾を８０μｍからＢ２μｍにしたものとすると、 Ｂ２＝８０μｍ×（２５／８３）＝２４．１μｍとなる
。

前述の説明から分かるように、各個別電極４の抵抗値を
ｒｉ（ｉ＝１，２，…）とした場合、その個別電極４の
巾Ｂｉ（ｉ＝３，４，…）を次の（５）式で定めると、
各発熱抵抗体５の発熱量が均一になる。

そして、（５）式中のｒｉは前述したように、３０〜８
８（Ω）の間の値となるので、（５）式のＢｉの値は８
０μｍ〜２４．１μｍの間の値となる。

すなわち、スリット形成前の個別電極４が前記第５図で
説明したように構成されているならば、前記個別電極４
の中央部の巾を８０μｍ〜２４．１μｍの間で調節する
ことにより、前記各発熱抵抗体５の発熱量を均一にする
ことができる。

以上、本発明によるサーマルヘッドの実施例を詳述した
が、本発明は、前述の実施例に限定されるものではなく
、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で
、種々の設計変更を行うことが可能である。

たとえば、本発明は、発熱抵抗体および個別電極が厚膜
技術または薄膜技術で形成された種々のサーマルヘッド
に適用することができる。また、各発熱抵抗体の抵抗値
の平均値に応じて、個別電極の固有抵抗率、膜厚等を適
当な値に設定し、その個別電極のスリット形成前の抵抗
値を３０Ω以外の適当な値に設定することも可能である
。

Ｃ、発明の効果 前述の本発明のサーマルヘッドは、前記各個別電極に接
続された各発熱抵抗体での消費電力が均一となるように
、前記個別電極に、その抵抗値を調節するスリットが形
成されているので、各発熱抵抗体の抵抗値にバラツキが
あっても、それらの発熱抵抗体での発熱量を均一とする
ことができる。

したがって、印字時における各発熱抵抗体の温度が均一
になるので、印字画像の濃度ムラを少なくすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のサーマルヘッドの一実施例の全体説明
図、第２図はその要部の斜視図、第３図は第２図の矢視
ＩＩＩ部分の拡大図、第４Ａ図は第３図のＩＶＡ矢視図
、第４Ｂ図は第４Ａ図のＩＶＢ−ＩＶＢ線断面図、第５
図は同実施例の個別電極のスリットの説明図、第６図は
第５図の等価回路、大７〜９図は従来技術の説明図、で
ある。 ２…絶縁基板、３…共通電極、４…個別電極、４ｂ…ス
リット、５…発熱抵抗体、 特許出願人　富士ゼロックス株式会社 代理人　弁理士　田中隆秀 外２名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の個別電極（４）と、それらの個別電極先端部に対
   応して配置された共通電極（３）と、前記個別電極先端
   部および共通電極（３）間を接続する発熱抵抗体（５）
   とが絶縁基板（２）表面に形成され、前記各個別電極（
   ４）の基端部および前記共通電極（３）間に印加する電
   圧によつて前記発熱抵抗体（５）が発熱するように構成
   したサーマルヘッドにおいて、 前記各個別電極（４）に接続された各発熱抵抗体（５）
   での消費電力が均一となるように、前記個別電極（４）
   に、個別電極（４）の抵抗値を調節するスリット（４ｂ
   ）が形成されたことを特徴とするサーマルヘッド。