JPH0489265A - 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］１１いられる発熱素
子の温度特性を示したものであり、曲線ａｂ、ｃ、ｄは
それぞれ通電時間をｔａ、　　ｔｂ、ｔＣ，ｔｄ　（ｔ
ａ＜ｔｂ＜ｔＣ＜ｔｄ）とした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
子は電流密度か平均化しているため温度分布が平坦にな
り、表面温度か所定の発色温度１０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
以下の温度Ｔａでは感熱紙が発色せず、また発色温度Ｔ
ｏを越える温度Ｔｂ、Ｔｃ、　　１”ｄて感熱紙を発色
する。すなわち、発熱素子の温度が発色温度１０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の間
で変化させても発色温度Ｔｏ以上の領域はほとんと変化
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との面積
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
高密度化には限度かあることから感熱紙へ記録される画
像の解像度か面積階調をとった分た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
ルヘッドか提案されている（特開昭６０５８８７７号公
報、特開昭６１−２３０９５９号公報）。

第７図に示す発熱素子１０１においては、一対の電極］
、０３ａ、］、０３ｂの間に発熱抵抗体１０５を形成し
ている。この発熱抵抗体１０５には複数の孔］０７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］０
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、１．
０３ｂ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。

（発明か解決しようとする課題） しかしなから第７図に示すように発熱抵抗体］０５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か困難であり、多階調性と高解像度
化の両方を満たずことはできなかった。

また、従来の電流集中型サーマルヘッドでは、高濃度記
録を行うとき高温集中部分が必要以上に高い温度になる
ため、感熱紙記録では感熱紙を脱色させ、熱転写記録で
は転写すべきインクか熱転写リボンに再転写され白抜け
を起こし、階調再現性を損ない、或いはサーマルヘッド
の寿命を短くする等の問題を生した。

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と高い解像度を両立し、且つ長寿
命のサーマルヘッドを提供することを［」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か提１！（する手段は
複数の発熱抵抗体と、この発熱抵抗体に接する第１の電
極と、前記発熱抵抗体と接していない部分を有する第２
の電極から成る前記発熱抵抗体に給電する電極と、前記
発熱抵抗体内に前記第２の電極の膜厚以下である膜厚を
有する導体を設けたことを要旨とする。

（作用） 本発明のサーマルヘッドにおいては、第１の電極と第２
の電極からなる電極から発熱抵抗体へ給電され、発熱抵
抗体か発熱すると、記録媒体の、この発熱抵抗体と接触
する部分か発色し記録を行なう事ができる。また、この
とき発熱抵抗体に設けられる導体は前記第２の電極の膜
厚以下であるよう構成されるので、記録媒体との密着性
に優れより高い解像度を得ることができる。

（実施例） １’ｌド、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図を参１！＜（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。セラミック基板３の
上には、表面の平滑性とセラミック基板３への熱の拡散
を良好にするために蓄熱ガラス層であるグレーズ膜５が
形成されている。セラミック基板３は第３図に示すよう
に熱伝導率０゜２６でＡｌ２Ｏ５等のセラミックを用い
て厚さ３ｍｍに形成されている。グレーズ膜５は熱伝導
率０．０１．４の結晶化カラス等により厚さ２０μｍに
形成されている。

このグレーズ膜５の上にはＴａ２Ｎ等の伺質を用いた発
熱抵抗体７が８素子／　ｍ　ｍの密度で、且つ厚さ０．
３μｍに形成−されている。尚、このとき発熱抵抗体材
料として、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｔａ−３ｉＯ２、ＨｆＢ２及び
Ｔ１０８等も用いられる。

この発熱抵抗体７の上には第１の電極である−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（Ｃ「）等の部材を用いて厚さ２００ＯＡ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との間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、例えば６５℃
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。尚、第１の電極
用材料として、ＡＩ及びＣｕ等も用いられる。

一対の電極９ａ、９ｂの上には第２の電極である一対の
電極１０ａ、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、
例えば５２５μｍに設定されている。

一対の電極９ａと９ｂとの間の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
（Ｃ「）等の部材により厚さ２００ＯＡ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Ｌ２が例え
ば３０μｍに設定され、且つ電極９ａ、９ｂの幅よりも
狭い幅の四角形状に形成される。尚、このとき構成材料
としては、Ｃｒの他、Ｃｕ、ＡＩ及びＴｉ等の材料を用
いることができる。

ここで、一対の電極９ａ、９ｂの厚さはＩｐｍ以下、あ
るいは一対の電極１０ａ、１０ｂの１ｖ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
１５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９）
１との間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９ａ　　Ｑｂ、］Ｏａ、１’Ｏｂ及びフロート電極
１１の表面上には、酸化或いは機械的磨耗による劣化を
防くために、熱電導率０．０１４てＳｉ　０２　／　Ｔ
　ａ　２０５等の部材により厚さ５μｍの保護膜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１［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か所定時間ｔｍ、
例えば２ｍｓ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Ｔ
ｏを越えて温度Ｔａａに達する。この結果第５図（Ａ）
に示すように中位画素当たり２箇所の発色部、すなわち
２個のドツト２１ａが形成される。このように、中位画
素当たり２個のドツトを形成することかできるので画像
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か所定時間ｔ、よ
り長い時間（ｂ、例えば３ｍｓである場合には、第４図
曲線すに示すようにフロート７［Ｓ極１１の周辺部の温
度か更に上昇して温度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１
１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個のドラｌ−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ｔｈよ
り長い時間ｔｏ、例えば４ｍｓ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の温度か全体的に上昇
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Ｔｂ
ｂ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か拡大して単位画
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１ｅよ
りも長い時間ｔｄ、例えば５ｍｓ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の温度か更に全体的
に上昇し、曲線Ｃと比較して発色温度Ｔｏを上回る領域
か拡大する。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の面積か更に拡大する。

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かできる。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］０ａ１０ｂ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ＩＣ）ａ、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」ニし、記録領域の温度分布か忠実
に感熱紙へ伝達される。

尚、第１図及び第２図に示した実施例ては１個のフロー
ト電極］１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かでき
る。

［発明の効果コ 以上説明してきたように本発明によれば、発熱抵抗体内
の導体の膜厚を第２の電極の膜厚以下としたので、細か
な階調表現を行なうことかできる。

また、！１１位画素当たり複数のトソトを形成すること
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 ａ ９ｂ、ＩＱａ ］　Ｏｂ−電極 １１・・・フロート電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の発熱抵抗体と、この発熱抵抗体に接する第１の電
   極と、前記発熱抵抗体と接していない部分を有する第２
   の電極から成る前記発熱抵抗体に給電する電極と、前記
   発熱抵抗体内に前記第２の電極の膜厚以下である膜厚を
   有する導体を設けたことを特徴とするサーマルヘッド。