JPH04250074A - 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。

このようなサーマルヘッドは、絶縁基板上に列設された
複数の個別電極とこれらの先端部に対応して配置された
共通電極との間にそれらを接続する発熱抵抗体が形成さ
れている、そして、前記サーマルヘッドは、選択された
個別電極および共通電極間に電力を供給して、その部分
の発熱抵抗体を発熱させ、熱記録（印字）を行うように
構成されている。

前記絶縁基板上に発熱抵抗体を形成する方法としては、
スクリーン印刷等の厚膜技術を用いる方法と、スパッタ
リング等の薄膜技術を用いる方法とが知られている。

前記薄膜技術は均一な発熱抵抗体を形成することができ
るので、薄膜技術で発熱抵抗体を形成した場合には、発
熱抵抗体の抵抗値を一定にするためのトリミング工程を
省略することが可能である。

しかしながら、薄膜技術は生産性が低いという問題点が
ある。

前記厚膜技術は薄膜技術に比べて製造設備が安価で生産
性も高いが、一般的にドット密度が高くて均一な発熱抵
抗体を形成することが困難である。

サーマルヘッドの絶縁基板表面に形成された各発熱抵抗
体（すなわち、各印字ドットに対応する発熱抵抗体）の
抵抗値が均一でないと、発熱した際の発熱抵抗体の温度
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つ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（Ｍｅ
ｔａｌｌｏ−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においては、隣接発熱抵抗体間の抵
抗値のバラツキは、約±２％程度と小さく、且つ形状の
バラツキが少ないためドット再現性は良好であるが、基
板全体での発熱抵抗体の抵抗値を±５％以内とすること
は塗布の際の膜厚ムラのため困難である。

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％程度以上のバラツキが生じる、そして、この
±３％以上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、前記従来のレーザトリミング法では、発
熱抵抗体の幅を挟くしてその抵抗値を調整しているので
、発熱抵抗体が損傷されて耐電力強度が低下したり、印
字ドット形状が変化したりする等の問題点が生じる。

また、従来の発熱抵抗体は、通常、矩形をしているもの
が多いが、それらの各抵抗体での発信量分布は各部分で
同一である。このため、各発熱抵抗体の温度分布は、中
央部において温度が高く、周辺部において温度が低くな
っている。このため、各発熱抵抗体の中央部にヒートス
ポットが生じている。このヒートスポットの温度が高く
なり過ぎると、発熱抵抗体の寿命が短くなるという問題
点があり、前記ヒートスポットの温度を低く保持すると
、発熱抵抗体外周辺部の温度が低くなり過ぎるという問
題点があった。発熱抵抗体周辺部の温度が低くなり過ぎ
ると、ある一定温度以上で発色する感熱記録紙を用いて
熱記録（印字）を行った場合、感熱記録紙は、前記発熱
抵抗体の中央部と接触する部分は発色するが、低温の周
辺部と接触する部分は発色せず、印字ドットの再現性が
悪くなるという問題点があった。

ところで、本発明者は、研究の結果、発熱抵抗体の中央
部に電流を流す方向（副走査方向）に特開平４−２５０
０７４（３） 沿ってスリットを形成した場合、発熱抵抗体の抵抗値は
そのスリットの長さに比例して変化することを発見した
。

本発明は前述の事情および研究結果に鑑みてなされたも
ので、印字ドットの再現性を悪化させることなく、発熱
抵抗体の抵抗値を調整すると同時に発熱抵抗体の温度分
布を調整して前記ヒートスポットが生じないようにする
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、本出願の第１発明のサーマ
ルヘッドは、副走査方向に延びるとともに主走査方向に
列設された複数の個別電極と、それらの個別電極先端部
に対応して副走査方向に離れて配置された共通電極と、
金属有機物抵抗体材料を焼成して形成されるとともに前
記個別電極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たサーマルヘッドにおいて前記
発熱抵抗体の中央部に副走査方向に沿うスリットが形成
されたことを特徴とする。

また、本出願の第２発明のサーマルヘッドは、前記第１
発明において、前記副走査方向に離れて配置された各個
別電極と共通電極との間隔が、主走査方向中央部よりも
側方部の方が短く形成されたことを特徴とする。

２）作用 前述の特徴を備えた本出願の第１発明および第２発明の
サーマルヘッドは、発熱抵抗体の中央部に副走査方向に
沿うスリットが形成されており、そのスリットの長さを
各発熱抵抗体で異ならせることにより発熱抵抗体の抵抗
値が調整される。したがって、各発熱抵抗体の抵抗値が
均一になる。

また、前記スリットが発熱抵抗体の中央部に形成されて
いるため、発熱抵抗体の中央部の発熱量が主走査方向両
側部の発熱量よりも少なくなる。このため、前記スリッ
トは、ヒートスポットが生じるのを防止する作用を奏す
る。そして、発熱抵抗体の抵抗値を大きく変化させる（
調整する）場合、前記スリットが長くなるが、幅が狭い
ので、そのスリット部分にはその両側の発熱部分から充
分な熱量が流入する。したがって、発熱抵抗体の中央部
分の温度が低くなり過ぎることはない。

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
ｍ部分の拡大図、第４Ａ図は同実施例の要部の平面図、
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図および第４Ａ図に示すように前記絶縁基
板２の表面には、幅９０μｍ、長さ３００μｍの複数の
発熱抵抗体３が主走査方向Ｘに沿って島状に設けられて
いる、これらの各発信抵抗体３の中の大部分のものの中
央部には副走査方向Ｙに沿って抵抗値調整用の幅１０μ
ｍのスリットが形成されている。なお前記スリットにつ
いては後で詳述する。

また、前記絶縁基板２表面上には、第３図に示すような
帯状の共通電極本体部４ａとこの共通電極本体部４ａ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４ｂとを有する共通電極４が形成されている。また前
記絶縁基板２表面上には、前記多数の共通電極接続部４
ｂに対向する位置に所定の距離（１５０μｍ）を置いて
配置された多数の個別電極５が主走査方向Ｘに沿って列
設されている。前記各共通電極接続部４ｂおよび個別電
極５の先端部は前記絶縁基板２表面上に主走査方向Ｘに
沿って列設された前記発熱抵抗体３によって接続されて
いる。前述のように幅９０μｍ、長さ３００μｍの発熱
抵抗体３によって接続された前記両電極４、５間の距離
は１５０μｍであるので、発熱抵抗体３の発熱部の長さ
（発熱抵抗体３の有効長さ）は１５０μｍである。また
、前記個別電極５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）５ａとして形成されている。そして、前記発
熱抵抗体３、共通電極４、および個別電極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を貫通するコネ
クタピン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５のＩＣ接続端子５ａ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３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。

次に第５Ａ図〜第９Ｃ図により、前記サーマルヘッドの
製造方法の実施例を説明する。

先ず、前記絶縁基板２表面に、イリジウムＩｒ（または
Ｒｕ）を含む発熱抵抗体形成用の金属有機物材料（すな
わち、金属有機物抵抗体材料）をスクリーン印刷により
ベタ印刷する。

次にこの金属有機物抵抗体材料が印刷塗布された絶縁基
板２を乾燥後６００℃で焼成して、絶縁基板２表面に抵
抗体膜３Ｌ（第５Ａ，５Ｂ図参照）を形成する。この抵
抗体膜３Ｌ上にレジスト層ＲＩを形成してからその上に
露光用のマスクＭ１を重ねて露光、現像を行う。そうす
ると、第６Ａ，６Ｂ図に示すような発熱抵抗体形成用の
レジストパターンＲｐが得られる。

次に前記抵抗体膜３Ｌをエッチング技術で個別に分離し
て第７Ａ，７Ｂ図に示す発熱抵抗体３を形成する。

次に前記発熱抵抗体３が多数形成された絶縁基板２表面
にメタロオーガニック金ペーストを塗布、焼成後、フォ
トイソエッチング技術により第８Ａ〜８Ｃ図に示す共通
電極４および個別電極５を形成する。

前記第５Ａ図〜第８Ｃ図に示した発熱抵抗体３、共通電
極４および個別電極５を形成する工程が厚膜技術の一種
のＭＯＤ（Ｍｅｔａｌｌｏ−Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｄｅｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ）法である。

前記ＭＯＤ法で形成したこの実施例の発熱抵抗体３は幅
９０μｍ、発熱部（前記両電極４，５先端間の部分）の
長さ１５０μｍ、であり、その抵抗値のバラツキは±１
０％以内であった。

次に第９Ａ〜９Ｃ図に示すように、前記発熱抵抗体３の
中央部にＹＡＧレーザにより幅１０μｍの抵抗値調整用
のスリットを副走査方向Ｙに沿って形成し、各発熱抵抗
体３の抵抗値を均一にする。

ところで、本実施例の発熱抵抗体の場合、前記スリット
の長さと抵抗値変化率（抵抗値上昇率）の関係は第１０
図に示すようであった。そして、あるスリット長さでの
抵抗値変化率の相対標準偏差は２％程度と良好であった
。

前記各発黙抵抗体３の抵抗値を前記スリットによる抵抗
値上昇で均一化しようとすれば、各発熱抵抗体３の抵抗
値を一番大きな抵抗値に合わせるようにトリミング（調
整）する必要がある。ところが前述のように、各発熱抵
抗体３の抵抗値のバラツキは±１０％以内であるから、
各発熱抵抗体３の抵抗値を抵抗値が最大の発熱抵抗体に
合わせるようにトリミングする場合、抵抗値が最小の発
熱抵抗体３は、その抵抗値を約２０％上昇させるような
スリットを形成する必要がある。そして、特開平４−２
５００７４（５） 抵抗値が最大の発熱抵抗体３にはスリットを形成する必
要はない。また、その他の発熱抵抗体３は、前記スリッ
ト形成による抵抗値のトリミングにおいて、抵抗値の上
昇率は２０％以下でよい。前記第１０図によれば、本実
施例の発熱抵抗体３は、幅１０μｍ、長さ１００μｍの
スリットにより２０％の抵抗値変化率が得られる。した
がって、前記その他の発熱抵抗体３は、幅１０μｍ、長
さ１００μｍ以下のスリットによって抵抗値のトリミン
グを行うことができる。

前述のようにして長さが定まるスリットを形成してから
、絶縁基板２表面を対摩耗層で被覆して、前記第４Ａ〜
４Ｃ図に示す構成を備えたサーマルヘッドを製造する。

前述の抵抗値トリミング用のスリット３ａを形成した各
発熱抵抗体３は、その抵抗値のバラツキを基板全体で±
１％以内にすることができた。

次に、前述の構成を備えたサーマルヘッドの作用を説明
する。

第１図に示す駆動用ＩＣを介して前記個別電極５および
共通電極４間に選択的に電圧が印加されると、発熱抵抗
体３に電流が流れて発熱抵抗体３が発熱する。この場合
、各発熱抵抗体３は、その抵抗値が前記スリットにより
均一化されているので、消費電力、発熱量が略同じ値と
なる。そして、前記抵抗値トリミング用のスリットが形
成された発熱抵抗体３の主走査方向の発熱量分布ｈは、
第１１図に示すようになる。この第１１図から分かるよ
うに、発熱抵抗体３の主走査方向中央部（前記スリット
３ａの位置と対応した部分）Ａは、その両側部Ｂ１，Ｂ
２に比べて発熱量が少ないかまたは０になっている。こ
の場合、発熱量の多い前記両側部Ｂ１，Ｂ２から発熱量
が少ないかまたは０の前記中央部Ａに熱が伝導されるの
で、発熱抵抗体３の温度分布ｔ（第１１図参照）は略均
一化される。したがって、断定温度Ｔｏ以上で発色する
感熱記録紙を用いて熱記録（印字）を行うと、第１１図
下部に示すように発熱抵抗体３の略全面（斜線部分）Ｃ
がヒートスポットを生じることなく、所定の発色温度を
ｔｏ以上となり、その面と接する感熱記録紙は発色する
。したがつて、ヒートスポットを生じることなく、印字
ドットの再現性を良好にすることができる。

次に、第１２図により本発明のサーマルヘッドの第２実
施例を説明する。

この第２実施例は、対向する両電極４，５先端部の主走
査方向Ｘ中央部を矩形状に切り欠いて、両電極４，５先
端部間の距離が主走査方向中央部よりも両側部において
短くなるように構成した点が前記第１実施例と異なって
いる。

この第２実施例によれば、発熱抵抗体３の前記両電極４
，５間の抵抗値が主走査方向の両側部よりも中央部で大
きくなっている、したがつて、前記第１実施例と比べて
発熱抵抗体３の主走査方向Ｘ中央部での発熱量がより少
なくなる。この場合、スリットが形成されない発熱抵抗
体３においても、ヒートスポットが生じるのを防止する
ことができる。

次に、第１３図により本発明のサーマルヘッドの第３実
施例を説明する。

この第３実施例は、対向する両電極４，５先端部を三角
形状に切り欠いて、両電極４，５先端部間の距離が主走
査方向中央部から両側部に行くに従って短くなるように
構成した点が前記第１実施例と異なっている。

この第３実施例は、前記第２実施例と同様の作用を奏す
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、スリット形成による発熱抵抗体の抵抗値トリ
ミングは、パルストリミングを行った後に行うことも可
能である。その場合、パルストリミングによって抵抗値
のバラツキが±３％の範囲で均一化された場合、その抵
抗値をスリット形成によってさらに均一化するためには
最大６％の抵抗値変化率が必要となる。スリット形成に
よって６％の抵抗値変化を得るためには、第９図から分
かるように約３０μｍ程度のスリット長とすればよい。

また、前記副走査方向に離れて配置された各個別電極と
共通電極との間隔を、主走査方向中央部よりも側方部の
方が短くなるようにするための前記両電極先端部の形状
としてに、実施例で示した形状以外の種々の形状を採用
することが可能である。その際、前記両電極の先端部の
形状を互いに異なる形状とすることも可能である。さら
に、共通電極４は帯状の共通電極本体部４ａのみから構
成することも可能である。さらにまた、発熱抵抗体をト
リンミング後、熱アニールすることも可能である。そし
て、絶縁基板表面に電極を形成してから発熱抵抗体を形
成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は、発熱抵抗体の中央部に
副走査方向に沿う抵抗値調整用のスリットが形成されて
おり、そのスリットの長さを各発熱抵抗体で異ならせる
ことにより発熱抵抗体の抵抗値が調整されている。した
がって、各発熱抵抗体は、その抵抗値が均一になるので
、発熱量も均一になる。また、前記スリットが発熱抵抗
体の中央部に形成されているため、発熱抵抗体の中央部
の発熱量が主走査方向両側部の発熱量よりも少なくなる
。このため、前記スリットは、ヒートスポットが生じる
のを防止する作用を奏する。したがって、発熱抵抗体の
温度分布が均一化される。

また、前記スリットをレーザトリミングで形成した場合
、熱によって発熱抵抗体中央部に対電力強度の低下部分
が生じるが、前述のように、前記中央部の発熱量が少な
くなるので、前記対電力強度の低下の影響を少なくする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による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ｍ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
Ａ図〜第９Ｃ図は同サーマルヘッドの絶縁基板表面に発
熱抵抗体および電極を形成する方法の説明図、第１０図
は前記実施例の発熱抵抗体にスリットを形成した際のス
リット長と抵抗変化率との関係を示す図、第１１図はス
リットを形成された発熱抵抗体の発熱量分布および温度
分布の説明図、第１２図は本発明の第２実施例の説明図
、第１３図は本発明の第３実施例の説明図、である。 ２…絶縁基板、３…発熱抵抗体、３ａ…スリット、４…
共通電極、５…個別電極。 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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】副走査方向（Ｙ）に延びるとともに主走査
   方向（Ｘ）に列設された複数の個別電極（５）と、それ
   らの個別電極先端部（５ａ）に対応して副走査方向（Ｙ
   ）に離れて配置された共通電極（４）と、金属有機物抵
   抗体材料を焼成して形成されるとともに前記個別電極（
   ５）および共通電極（４）間を接続する発熱抵抗体（３
   ）とが絶縁基板（２）表面に形成されたサーマルヘッド
   において、前記発熱抵抗体（３）の中央部に副走査方向
   （Ｙ）に沿うスリット（３ａ）が形成されたことを特徴
   とするサーマルヘッド。
2. 【請求項２】前記副走査方向（Ｙ）に離れて配置された
   各個別電極（５）と共通電極（４）との間隔は、主走査
   方向（Ｘ）中央部よりも側方部の方が短く形成されたこ
   とを特徴とする請求項１記載のサーマルヘッド。