JPH06227016A - サーマルヘッドのトリミング方法およびトリミング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フルカラ−プリンタ等の高画質プリンタにお
ける厚膜型サ−マルヘッドのトリミング感度の向上と、
感度の高いトリミングを達成させるトリミング方法およ
び装置の提供。 【構成】 幅寸法を５０マイクロメ−トル以下とするサ
−マルヘッド７０の発熱抵抗体のマルチプレクサ・リレ
ー４０で設定した各ビット毎、あるいは各半ビット毎に
発熱抵抗体の抵抗値を測定器３０により測定する。目標
抵抗値の所定の領域内の値と測定値とを比較し、目標領
域との差に応じた電圧の２０ナノ秒の短い高圧パルスを
抵抗体に印加して、電界強度に応じて発熱抵抗体の抵抗
値を減少させる。高圧パルス発生器はサ−マルヘッドの
発熱抵抗体の抵抗に並列に低抵抗値の抵抗器を挿入し、
制御装置１０がパルス発生器２０に制御信号を出力した
とき、コンデンサに充電した電圧をリレ−を介して放電
して２０ナノ秒以下の短いパレスを発生させ、トリミン
グ感度を高め、高階調の用途にも適するトリミングを達
成させ、厚膜型サ−マルヘッドの抵抗値の高精度化を図
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フルカラープリンタ等
の高画質プリンタに適する厚膜型サ−マルヘッドのトリ
ミング方法およびトリミングを実施するトリミング装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】サ−マルヘッドは絶縁性基板２上に導電
性材料からなる個別電極４，７と共通電極３，６との間
を発熱抵抗体５，８で接続して構成され、導電体材料か
らなる個別電極４，７と共通電極３，６間に一定の電圧
を一定時間印加させて発熱抵抗体５，８にジュ−ル熱を
発生させ、その熱によって、発熱抵抗体５，８に接触し
て配置した感熱記録紙を発色させる構造である（図７、
図８参照）。これらのサ−マルヘッドにおいては、例え
ば、Ａ４サイズのヘッドあたり１７２８ビット分の発熱
抵抗体が形成されているが、その全発熱抵抗体が同じ値
の抵抗値を示すとは限らず、バラツキが生じる。しか
し、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、感熱転写紙等に印字等を
行った場合、印字した字あるいは図等に濃度むらが発生
する不都合があった。このような濃度むらの発生防止の
ため、各発熱抵抗体の抵抗値を均一化する処理が行われ
ている。

【０００３】従来サーマルヘッドの発熱抵抗体の抵抗値
のばらつきを均一化するための抵抗値調整（トリミン
グ）方法として、パルストリミングが知られている。こ
のパルストリミングは、発熱抵抗体に抵抗破壊を生じさ
せない範囲で所定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、発熱抵抗体の抵抗値を均一化するものであり（例
えば、特開昭６１−８３０５３号公報参照）、抵抗値を
均一化した発熱抵抗体に記録電流を流すことによってビ
ット分の抵抗体の発熱量を均一化させ、発熱抵抗体の発
熱量の差異による濃度ムラの発生を阻止させている。こ
のトリミングに採用されるパルス幅は１〜数μsec程度
に設定されていた。

【０００４】ところで、サ-マルヘッドの発熱抵抗体の
形状は種々の形状が存在し、形状によって抵抗値も異な
る。たとえば、図７に示す交互リ-ド型の電極３、４間
を接続する帯状の発熱抵抗体５の１ビット分の発熱抵抗
体５ａに対応する発熱抵抗体５の形状および抵抗値と、
図８に示す対向配置型の電極６、７の形状および抵抗体
８の抵抗値はかなり相違している。すなわち、交互リ−
ド型の電極３、４間の間隔は３０μm程度であって、対
向配置型の電極６、７間の間隔は１３０μm程度のもの
が多い。そして、例えば、交互リ−ド型の発熱抵抗体５
をトリミングする場合、トリミングパルス幅を１μsec
とした場合、電界強度を５×１０⁶Ｖ／ｍ程度で充分な
抵抗変化率が得られた。しかしながら、対抗配置型のよ
うに電極６、７間の間隔が大きい発熱抵抗体８を、パル
ス幅を１μsecとしたトリミングパルスを用いてトリミ
ングする際には、電界強度が２×１０⁶Ｖ／ｍ程度で最
大の抵抗変化率が得られる。しかし、この最大の抵抗変
化率は−５０％に達しない値であって、サ−マルヘッド
の発熱抵抗体のトリミングでは最大５０％以上抵抗値を
下げる必要が生じる場合もある。

【０００５】そこで、発熱抵抗体のトリミング時の最大
抵抗変化率を大きくするため、トリミング時のトリミン
グパルスのパルス幅を２００ｎsec以下に設定したサ−
マルヘッドの製造方法が、特開平３−２６１５６６号公
報に開示されている。このように発熱抵抗体の抵抗変化
率を大きくして、抵抗値ばらつきが小さくなるようにト
リミングすると濃度むらには著しい改善は見られるが、
それでも高階調な用途にはまだ適さないという問題があ
った。この問題点を解決する方法として、トリミング後
の抵抗値変動を小さく抑えるために熱アニールをおこな
う方法（特開平３−２６６６５０号公報参照）、半ビッ
ト毎にトリミングを施すことにより各ビット（画素）の
抵抗値を同一とすると共に、発熱抵抗体全体の抵抗値を
均一化する方法（特開昭６３−５９５５５号公報、特開
平２−７２９６９号公報参照）等が提案されている。ま
た、抵抗体幅を細くしたサーマルヘッドを用いてフルカ
ラー転写多階調記録をおこなう（特開平３−２１９９６
９号公報参照）ことも提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、抵抗体幅を細
くする、或いは／同時に、半ビット毎にトリミングを施
すという方法で高画質プリンタに適する厚膜型感熱記録
ヘッドを作製する場合には、従来のサーマルヘッドに比
べて抵抗値ばらつきが大きくなるという問題点が発生し
た。この現象は、厚膜抵抗体の抵抗値のばらつきの２乗
は抵抗体サイズにほぼ逆比例しているという事実から発
生している問題である。すなわち、抵抗体幅を従来の半
分幅に細くすると、抵抗値ばらつきは従来の約１．４
（√２）倍に増大する。さらに、半分幅に細くした抵抗
体を、半ビット分毎に分割してトリミングすると、抵抗
値ばらつきは更に約１．４（√２）倍に増大する。この
ことは、抵抗値ばらつきが±２０％あった従来のサ−マ
ルヘッドに対して、抵抗体幅を細くし、かつ半ビット毎
のトリミングを施した場合には約±４０％に抵抗値のば
らつきが増大する。すると、従来の方法でのトリミング
で１２０％から８０％まで３３％落せば抵抗値がほぼ均
一化されたものが、抵抗体幅を細くして半ビットトリミ
ングを施した場合には１４０％から６０％まで最大で５
７％落さなくては全ての抵抗値を揃えることができなく
なる。すなわち、抵抗体幅を細くしたサ−マルヘッドを
トリミングしたり、半ビットトリミングを施すには、ト
リミング感度（抵抗値の低下最大幅）を上げる必要があ
る。そこで、第１の発明はフルカラ−プリンタ等の高画
質プリンタにおける厚膜型サ−マルヘッドのトリミング
感度を向上させるトリミング方法を提供するものであ
る。さらに、トリミング感度に有効なパラメータを調べ
たところ、トリミングのパルス幅を短くすることが最も
有効であることがわかった。

【０００７】図６は従来のＭＯＳＦＥＴ１００を用いた
パルス発生回路を示す。この回路ではサ−マルヘッド抵
抗体Ｒ₁に並列に６８０オ−ムの抵抗器Ｒ₂を挿入し、Ｄ
Ｃ電源とＭＯＳＦＥＴ１００でパルスを発生する回路を
構成する。ＤＣ電源には１３６０オ−ムの抵抗器Ｒ₃と
５０μＦ／２５０ＶのコンデンサＣ₁が並列に配設され
て、発振回路が構成されている。この回路にあっては、
数１００Ｖ耐圧のＭＯＳＦＥＴは静電容量が大きいため
１００ｎｓｅｃ以下のパルスを発生させることが難しか
った。ＦＥＴを用いずにパルスを発生する手段として
は、トランスでパルスを増幅するトランス方式、真空管
を用いる真空管方式、ケーブルの長さでパルス幅を決め
る水銀反射方式、コンデンサに電荷を貯めてリレーで放
電するコンデンサ方式等の手段がある。トランス方式、
真空管方式は、大電流電源が必要で大電流電源は電圧設
定に時間を要し、実用には適さないが、水銀反射方式、
コンデンサ方式はケーブル或いはコンデンサに電荷を貯
め、それをリレーで切り替えてパルスを発生させるため
高速の電源を用いることができる。そこで、第２の発明
は高画質プリンタにおけるサ−マルヘッドのトリミング
に最適とする短いパルス幅を発生させることができるト
リミング装置を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のサ−マルヘッド
のトリミング方法は、複走査方向の幅寸法を５０マイク
ロメ−トル以下の細幅の発熱抵抗体の各ビット毎の抵抗
値を測定する抵抗値測定工程と、測定値と予め設定され
た目標領域の抵抗値との差に応じた電圧のパルスを、２
０ナノセカント以下のパルス幅で印加するパルス印加工
程とを具備する。さらに本発明のサ−マルヘッドのトリ
ミング方法は、発熱抵抗体の半ビット分の発熱抵抗体毎
の抵抗値を測定する抵抗値測定工程と、測定値が予め設
定された目標領域の抵抗値との差に応じた電圧であって
パルス幅を２０ナノセカント以下のパルスを、半ビット
分の各発熱抵抗体毎に印加するパルス印加工程とを具備
する。

【０００９】本発明の複数の発熱抵抗体に電圧パルスを
印加し、複数の発熱抵抗体の抵抗値を予め設定された目
標抵抗値の所定の領域内の値に揃えるサーマルヘッドの
トリミング装置は、サ−マルヘッドの発熱抵抗体に連絡
するプローバと、サ−マルヘッドの発熱抵抗体の抵抗に
並列に低抵抗値の抵抗器を挿入し、コンデンサに充電し
た電圧をリレ−を介して放電することにより、２０ナノ
秒以下の高電圧パルスを発生するパルス発生器と、発熱
抵抗体の抵抗値を測定する抵抗測定器と、プローバに接
続されると共に、切り換えスイッチを介してパルス発生
器の出力端子および抵抗測定器の入力端子とに選択的に
接続されるマルチプレクサ・リレーと、プローバと発熱
抵抗体との接続の選択および切り換えスイッチの切り換
えを制御する制御装置とを具備する。

【００１０】

【作用】本発明によれば、高速電源を用いて、貯めてあ
る電荷を制御装置で制御されるリレ−で切り換えて短い
パルス幅のトリミングパルスを発生させ、抵抗体に短い
パルス幅の高圧電圧を印加して実施するトリミングによ
り、トリミング感度を高めることができ、抵抗値のばら
つきの大きなサーマルヘッドもトリミングすることが可
能となる。これは、とくに転写多階調等に適用する抵抗
体幅を細くしたサーマルヘッド、或いは／且つ、半ビッ
ト毎にトリミングする場合に有効である。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
この実施例のサ−マルヘッドは抵抗体の幅を細くし、か
つ、半ビット分の発熱抵抗体毎にトリミングする場合を
示している。図４は本発明を採用したサ−マルヘッドの
電極構成を示している。基板上にＡｕやＣｕからなる電
極膜をスクリ−ン印刷と８００℃の焼成により形成した
後、フオトエッチングにより形成された電極パタ−ン
は、電極８０，８５が交互に引き出された形状をしてい
る。この走査方向Ｘに交互に重複する両電極８０，８５
の上にＲｕＯ₂よりなる抵抗体９０を印刷、焼成により
リフトオフタイプの抵抗体９０を複走査方向Ｙの幅寸法
を５０μｍとした帯状抵抗体を形成する。この後、パル
ス電圧を印加することによる電極の抵抗値の調整（トリ
ミング）を行う。

【００１２】次にトリミング装置の構成を図１に示すブ
ロック図により説明する。プローバ６０は接続端子を介
して電極８５のパッドに接触する探針６１，６２，６３
・・・・を備えている。そして、プローバ６０にはマル
チプレクサ・リレー４０が接続されており、プローバ６
０およびマルチプレクサ・リレー４０はコンピュ−タ１
０に制御されて、プローバ６０の探針６１，６２，６３
・・・・、個別電極８５を介して発熱抵抗体９０を選択
するよう構成されている。マルチプレクサ・リレー４０
はコンピュ−タ１０により制御される切り換えスイッチ
５０を介してパルス発生器２０の出力端子、または抵抗
測定器３０の入力端子に選択的に接続されている。そし
て、このトリミング装置は、コンピュータ１０により、
半ビット毎に発熱抵抗体の抵抗値を測定しながら発熱抵
抗体９０への印加パルスを制御し、抵抗値を下げること
により所望の抵抗値に揃えるものである。

【００１３】パルス発生器２０の構成を図３に示す回路
図により説明する。この回路にあってはＤＣ電源に直列
に２００キロオ−ムの抵抗器Ｒ₃₀と、第１の水銀リレ−
２００と第２の水銀リレ−２５０が挿入される。サ−マ
ルヘッドの発熱抵抗体の抵抗Ｒ₁₀に並列に１０オ−ムと
いう低い値の抵抗器Ｒ₂₀が挿入される。第１の水銀リレ
−２００と第２の水銀リレ−２５０との間とア−ムとの
間には２０００ｐＦ／１．５ｋＶのコンデンサＣ₁₀を挿
入して、発振回路を構成する。この回路は水銀リレ−に
より開閉されるので、変動が少なく、かつパルス幅の短
いトリミングパルスを発生させることができる。パルス
発生回路はこの構成に限るものではなくトランスファー
・リレーを用いてもよい。

【００１４】次に、トリミング装置の作用を図２に示す
フロ−チャ−トにより説明する。ステップＳ₀でスタ−
トし、ステップＳ₁でマルチプレクサ・リレーによりチ
ャンネルの設定をおこなう。ステップＳ₂で発熱抵抗体
の抵抗値を測定し、ステップＳ₃で測定値が目標領域の
抵抗値かどうかを判定する。ＮＯの場合はステップＳ₄
に進み、電圧計算により抵抗値に応じた印加電圧を設定
し、ステップＳ₅で２０ｎｓｅｃ以下のパルス幅の高電
界パルスを印加する。ステップＳ₆で抵抗値の安定化の
ために１ｍｓｅｃ前後のパルス幅のアニールパルスを印
加する。そして、ステップＳ₂に戻り、発熱抵抗体の抵
抗値の測定をし、ステップＳ₃で測定値が目標領域の抵
抗値かどうかを判定し、目標領域の抵抗値となっていな
い場合はステップＳ₄に進みパルス印加をくり返すこと
により、半ビット毎に発熱抵抗体の抵抗値を目標の抵抗
値に揃えていく。ステップＳ₃で目標領域の抵抗値であ
ると判断されるとステップＳ₇に進み、全ビット完了し
たかを判定し、ＮＯの場合はステップＳ₁で次のチャン
ネル設定をする。そして、全ビットの調整が終了したと
判定されるとステップＳ₈でトリミング作業が終了す
る。

【００１５】図４に示す電極を用いてパルス電圧を印加
することによるトリミングの仕方を説明する。先ず電極
８０１と電極８５１とに挾まれた半ビット分の発熱抵抗
体である第１の抵抗体９０１の抵抗値を測定し目標領域
の抵抗値となるための印加電圧を計算し、演算上の電圧
のパルスを電極８０１と電極８５１の間に印加すると、
第１の抵抗体９０１の抵抗値が目標領域内に落ちる。次
に、電極８０２と電極８５１とに挾まれた半ビット分の
発熱抵抗体である第２の抵抗体９０２の抵抗値測定およ
び抵抗値調整を行い、第１と第２の抵抗体９０１，９０
２よりなる１ビット分の発熱抵抗体９０のトリミングを
実行する。この動作を繰返し、半ビット分の第３の抵抗
体９０３，第４の抵抗体９０４・・・・の抵抗値調整を
行い、発熱抵抗体９０のすべての抵抗体の抵抗値を目標
領域内に揃えることが可能となる。このトリミング方法
により、ヘッドの抵抗値のばらつきがどれも±４０％程
度のサ−マルヘッドの平均抵抗値を均一化するトリミン
グ実験を行った。パルス電圧のパルス幅は１０ｎｓｅ
ｃ、２０ｎｓｅｃ、４０ｎｓｅｃ、１００ｎｓｅｃ、と
し、アニールパルス幅１μｓｅｃで、トリミングビット
数はそれぞれ９６０ビットとした。

【００１６】その結果を図５に示す。このグラフは印加
したパルス幅に対応したトリミング感度（抵抗値の低下
最大幅）を表している。この実験結果からわかるよう
に、１μｓｅｃのトリミングパルス幅では−４０％程度
の低下幅であるが、パルス幅を１０ｎｓｅｃ以下とする
ことで−６０％以上の低下幅となった。ばらつきが±４
０％程度のサ−マルヘッドの場合、パルス幅を２０ｎｓ
ｅｃ以下とするとトリミング感度が−５７％以上とれ、
トリミングすることが可能となる。そして、４０ｎｓｅ
ｃのパルス幅では高抵抗ビットの抵抗値が落ちきらず、
トリミング不良が発生した。以上のように、この実施例
におけるサ−マルヘッドのトリミングはパルス幅を２０
ナノ秒（ｎｓｅｃ）の短いパルス幅で高電圧を印加する
ことにより、トリミング感度を向上させる。

【００１７】

【発明の効果】本発明によるトリミング方法は、パルス
幅を２０ｎｓｅｃ以下に短くすることにより、トリミン
グ感度が向上し、従来抵抗値ばらつきが大きいために出
来なかった副走査方向に抵抗体幅の細いサ−マルヘッド
のトリミング、または半ビットトリミング、あるいは細
幅抵抗体の半ビットトリミングにおける感度の高いトリ
ミングが可能となった。これによって、高解像な厚膜型
サーマルヘッドや転写多階調用の厚膜型サーマルヘッド
の抵抗値の高精度化がはかれる。さらに、本発明のトリ
ミング装置は２０ｎｓｅｃ以下のパルス幅の短いパルス
をノイズ、バウンズなしで発生させるので、被トリミン
グ個所に短いパルス幅の高圧電荷を確実に印加させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明で用いたトリミング装置のブロック
図。

【図２】 本発明で用いたトリミングのフローチャー
ト。

【図３】 本発明のトリミング装置のパルス発生回路を
示す説明図。

【図４】 サーマルヘッドの電極および発熱抵抗体の説
明図。

【図５】 パルス幅とトリミング感度との関係を示すグ
ラフ。

【図６】 従来のパルス発生回路を示す説明図。

【図７】 サ−マルヘッドの従来例。

【図８】 サ−マルヘッドの従来例。

【符号の説明】

１０ コンピュ−タ、 ２０ パルス発生器、 ３０
抵抗測定器、 ４０マルチプレクサ・リレ−、 ５０
スイッチ、 ６０ プローバ、 ６１，６２，６３ 探
針、 ７０ サ−マルヘッド。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の発熱抵抗体に電圧パルスを印加
   し、複数の発熱抵抗体の抵抗値を予め設定された目標抵
   抗値の所定の領域内の値に揃えるサーマルヘッドのトリ
   ミング方法であって、 １ビット分の発熱抵抗体の抵抗値を測定する抵抗値測定
   工程と、測定値と予め設定された目標領域の抵抗値との
   差に応じた電圧のパルスを印加するパルス印加工程とを
   備え、 前記発熱抵抗体は複走査方向の幅寸法を５０マイクロメ
   −トル以下の細幅の発熱抵抗体とすると共に、 前記パルス印加工程におけるパルス印加のパルス幅を２
   ０ナノ秒以下に設定したことを特徴とするサーマルヘッ
   ドのトリミング方法。
2. 【請求項２】 複数の発熱抵抗体に電圧パルスを印加
   し、複数の発熱抵抗体の抵抗値を予め設定された目標抵
   抗値の所定の領域内の値に揃えるサーマルヘッドのトリ
   ミング方法であって、 半ビット分の各発熱抵抗体の抵抗値を測定する抵抗値測
   定工程と、測定値と予め設定された目標領域の抵抗値と
   の差に応じた電圧のパルスを半ビット分の発熱抵抗体毎
   に印加するパルス印加工程とを備え、 前記パルス印加工程におけるパルス印加のパルス幅を２
   ０ナノ秒以下に設定したことを特徴とするサーマルヘッ
   ドのトリミング方法。
3. 【請求項３】 発熱抵抗体の複走査方向の幅寸法を５０
   マイクロメ−トル以下とした請求項２記載のサーマルヘ
   ッドのトリミング方法。
4. 【請求項４】 複数の発熱抵抗体に電圧パルスを印加
   し、複数の発熱抵抗体の抵抗値を予め設定された目標抵
   抗値の所定の領域内の値に揃えるサーマルヘッドのトリ
   ミング装置は、 サ−マルヘッドの発熱抵抗体に連絡するプローバと、高
   電圧パルスを発生するパルス発生器と、発熱抵抗体の抵
   抗値を測定する抵抗測定器と、プローバに接続されると
   共に、切り換えスイッチを介してパルス発生器の出力端
   子および抵抗測定器の入力端子とに選択的に接続される
   マルチプレクサ・リレーと、プローバと発熱抵抗体との
   接続、および切り換えスイッチの切り換えを制御する制
   御装置とを備え、 前記パルス発生器は、サ−マルヘッドの発熱抵抗体の抵
   抗に並列に低抵抗値を有する抵抗器を挿入すると共に、
   制御装置がパルス発生器に制御信号を出力したとき、コ
   ンデンサに充電した電圧をリレ−を介して放電すること
   により、２０ナノ秒以下のパルスを発生させるサ−マル
   ヘッドのトリミング装置。