JPH0560847U - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発熱源を微小化して保護層拡散により熱を広
げ、パルス幅による面積階調表示を容易にする。 【構成】 発熱抵抗体両端の相対配置される電極形状を
先端に向かって細くなるように形成し、保護層に熱伝導
率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の窒化アルミニウムを用い
た。そして、電極配線に印可する電力のパルス幅を可変
するかもしくは印加パルス回数を可変することにより印
字ドットの面積が制御できる。 【効果】 溶融転写印字において、印加パルス幅を制御
することにより、容易に階調表示が制御できるようにな
った。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ファクシミリやビデオプリンタ等に用いられるサーマルヘッドに関 する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、薄膜型サーマルヘッドは、図２（Ａ）（Ｂ）にその一例を示す如く、絶 縁性基板１表面にグレーズ層２を形成しその上に発熱抵抗体３をスパッタし、熱 転写印字の際の印字ドット密度と同じ形状寸法の発熱ドットを形成した上に一対 の電極４としての導電層を形成してなるもので、その表面は保護層５によって覆 われている。そして、該電極に電圧を印加することによりその間に存在する発熱 ドットの部分に電流が流れて発熱抵抗体３が発熱する。その熱が保護層５を介し てプラテン６との間に保持された熱転写インク７に伝えられインクが溶融し紙８ に付着する。この時、保護層５内を流れる熱は表面方向にはほとんど広がらずパ ターニングされた発熱抵抗体３形状を保持して熱転写インク７に伝導する。従っ て、印加パルスに依存することなく常に同じ面積の熱転写インク７を溶融する。 そして、熱転写インク７と紙８は発熱ドット位置から移動し、紙とインクの引き 離し機構によってインクシート部が剥離されインクの溶融部のみが紙に転写され る。さらに、連続的にこのような動作を繰り返すことにより紙への描画が行われ る仕組みになっている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、従来構造のサーマルヘッドを用いて熱転写印字を行った場合、印加電 力を可変して発熱抵抗体に通電しても保護層の中を面方向にほとんど熱が拡散し ないため、印字ドット形状はほとんど変化しない。その結果、階調印字を行うこ とを目的として転写面積を印加電力によって可変しようとしても転写面積の変化 が得られず同じ階調になる。そこで、発熱温度が保護層表面を拡散して移動する ように熱伝導率の大きい保護層材料を用いてサーマルヘッドを作製すると、今度 は発熱ドットの形状に対してその大きさ以上に熱が拡散するため、従来の発熱体 形状では印字密度以上に印字ドットが拡大し、印字のにじみや尾引き等が生じる 。従って、印加電力を可変して保護層の表面熱拡散によって印字面積が変化し、 しかも、熱が表面拡散しても印字面積を印字密度以下にすることが課題であった 。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために、この考案では保護層に熱伝導率の大きい材料であ る窒化アルミニウムを用いて発熱抵抗体から発生する熱が時間と共に保護層表面 を拡散する構造とし、さらに、印字密度以上に印字ドットが拡散することを防ぐ ために、一対の電極間の発熱抵抗体通電部を先端に向かって細くなるようにパタ ーニングし、発熱部の面積を印字密度よりも小さくしたもので、このような構造 を持つことによりパルスの印加量を制御することにより階調印字を制御すること が可能となる。

【０００５】

【作用】

上記のような特徴をもったサーマルヘッドを用いて階調印字を行った場合、短 時間のパルス印加を行うと、発熱部の大きさと等しい部分が溶融インクの融点以 上に達し、発熱部と同じ面積の印字ドットが求められる。さらに、パルス印加を 長く続けると保護層表面を熱が拡散することにより、溶融インクの融点以上の部 分がヘッド表面において増加し溶融転写インク量は増大する。この結果、印加パ ルス量を可変することにより、面積の異なった印字ドットが得られ、ドットの面 積変化による階調印字を行うことができる。

【０００６】

【実施例】

以下に、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。図１（Ａ）（Ｂ）にお いて、アルミナからなる絶縁基板１上にガラスペーストを印刷し、焼成を行って 約７０μｍのグレーズ層２を形成する。次に、Ｔａ−ＳｉＯ₂ 発熱抵抗体３をス パッタリングにより約０．１μｍ生膜し、フォトエッチングプロセスを用いてド ットの形にパターニングした基板を作製した。この上に、アルミニウムを１μｍ スパッタしフォトマスクを用いて露光を行い、電極４を先端に向かって細くなる ようにパターニングし、更に、その上に窒化アルミニウムの保護層５を５μｍス パッタして、本考案のサーマルヘッドを試作した。尚、１ドットの抵抗値は従来 のサーマルヘッドと同じくらいになるように２５００Ω／ｄｏｔとした。

【０００７】 次に、従来のサーマルヘッドと本考案のサーマルヘッドを印加電圧２５ｗ／ｍ ｍ² の条件で、パルス幅を０．８ｍｓｅｃと１．５ｍｓｅｃの２種類印加し、そ の時のサーマルヘッドの表面温度分布の最高値を測定した。図３に従来のサーマ ルヘッドの発熱抵抗体及び、電極上の保護層表面温度分布を示す。実線の温度分 布が１．５ｍｓｅｃのパルス印加時の分布を示し、点線の温度分布が０．８ｍｓ ｅｃのパルス印加時の分布である。従来の保護層は熱伝導率が約５Ｗ／（ｍ・Ｋ ）と非常に小さいので発熱抵抗体より発生した熱はパルス幅の長短に関わらずサ ーマルヘッドの表面に向かって集中した温度上昇を起こし、発熱抵抗体の形状寸 法すなわち印字時のドット密度とほぼ一致する。

【０００８】 図４には本考案のサーマルヘッドの発熱抵抗体及び、電極上の保護層表面温度 分布を示す。図３と同様に実線の温度分布が１．５ｍｓｅｃのパルス印加時の分 布を示し、点線の温度分布が０．８ｍｓｅｃのパルス印加時の分布である。実線 のグラフにおいて従来のサーマルヘッドにおける発熱抵抗体の形状寸法まで拡散 上昇するときの温度を見ると約２３０℃である。この温度を越えている領域につ いて点線の０．８ｍｓｅｃの分布をみると、先が細くなるようにパターニングし た発熱抵抗体の大きさまでの上昇である。この結果を基にパルス幅と熱拡散面積 を求め面積階調印字を行った結果を図５に示す。横軸に印加パルス幅をとり縦軸 にそのときの印字濃度（ＯＤ値）をプロットしたグラフである。白色から黒色ま でパルス幅によってなだらかな階調が得られた。

【０００９】

【考案の効果】

以上のように本考案によれば、発熱抵抗体の寸法が印字ドット密度より小さく なるようにするため、前記発熱抵抗体に通電する一対の電極の対向した先端部を それぞれ先細りにし、その結果、小さいスポットで発熱を起こす。さらに熱伝導 率の大きな窒化アルミニウムを用いて保護層表面の熱拡散率を上げ、印加時間に 対する熱拡散面積を制御できるようにすることにより、熱転写印字における面積 階調を用いた濃淡印字が安易にできるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本考案のサーマルヘッド上面図であ
る。（Ｂ）は本考案のサーマルヘッド断面図である。

【図２】（Ａ）は従来のサーマルヘッド上面図である。
（Ｂ）は従来のサーマルヘッド断面図である。

【図３】従来のサーマルヘッドの表面温度分布である。

【図４】本考案のサーマルヘッド表面温度分布である。

【図５】印加パルス幅と印字濃度の関係である。

【符号の説明】

１ 絶縁性基板 ２ グレーズ層 ３ 発熱抵抗体 ４ 電極 ５ 保護層 ６ プラテン ７ 熱転写インク ８ 紙

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性基板上に発熱したときに蓄熱する
   ためのグレーズ層、印字の際に発熱を起こすための発熱
   抵抗体、発熱抵抗体に電力を供給するための電極配線、
   および、印字における発熱ヘッド部の耐摩耗および絶縁
   を行うための保護層を順次積層してなるサーマルヘッド
   において、該発熱抵抗体の両端から電気エネルギーを供
   給する一対の電極間の発熱抵抗体通電部形状を該電極よ
   り先端に向かって細くなるようにパターニングして前記
   発熱抵抗体の一部を覆い、発熱抵抗体の発熱部面積をサ
   ーマルプリントにおける印字密度よりも小さくしたこと
   を特徴とするサーマルヘッド。
2. 【請求項２】 該発熱抵抗体及び電極配線を覆う保護層
   に熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の窒化アルミニウ
   ムを用いたことを特徴とする請求項１記載のサーマルヘ
   ッド。
3. 【請求項３】 発熱抵抗体に電力を供給するための電極
   配線に印可する電力のパルス幅を可変するかもしくは印
   加パルス回数を可変することにより印字ドットの面積を
   制御し階調印字を行うことを特徴とする請求項２記載の
   サーマルヘッド。