JPH0671922A - サーマルプリントヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 感熱記録の濃度むらを解消する。 【構成】 共通電極１２を介して発熱素子１４に供給さ
れる電力が全ての発熱１４について等しくなるように、
選択的に除去される共通電極１２の端部１２ａ，１２ｂ
を補正することによって、発熱素子の幅ｄまたは長さを
増減し、電気抵抗値の調整を行う。これによって、内側
寄りの発熱素子を駆動するときに、共通電極によって生
じる電圧降下を補償して、外側寄りの発熱素子も内側寄
りの発熱素子に等しい電力を供給することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ装置など
の記録装置や、プリンタなどの印字装置に用いられる、
サーマルプリントヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ファクシミリ装置には、図８
図示のサーマルプリントヘッド１が感熱記録用に用いら
れている。サーマルプリントヘッド１は、セラミックな
どの耐熱性を有する電気絶縁性基板上に形成される。こ
の基板の表面上には、主走査線方向に平行な１辺に沿っ
て共通電極２が形成される。共通電極２の両端には、共
通電極の長手方向と垂直な方向に延びる共通電極ライン
３，４がそれぞれ接続される。共通電極２の長手方向と
平行な仮想線であるヒータライン５上には、複数の発熱
素子６ａ，６ｂが形成される。各発熱素子６ａ，６ｂ
は、一端が共通電極２に共通接続され、他端が複数の個
別電極ライン７ａ，７ｂにそれぞれ接続される。複数の
個別電極ライン７ａ，７ｂは、複数の駆動用ＩＣ８ａ，
８ｂに接続される。各駆動用ＩＣ８ａ，８ｂ内には、各
発熱素子６ａ，６ｂを駆動するための駆動回路が含まれ
る。駆動回路が能動化されると、電源から共通電極ライ
ン３，４を介して発熱素子６ａ，６ｂに電流が流れるよ
うに、個別電極ライン７ａ，７ｂが駆動される。駆動さ
れた各発熱素子６ａ，６ｂはジュール熱によって発熱
し、感熱記録紙や熱転写リボンによる感熱記録を行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来からの図８図示の
ようなサーマルプリントヘッド１においては、各個別電
極ライン７ａ，７ｂは、ほぼ同一の長さ、幅および厚み
で形成され、電気抵抗値がほぼ等しくなるように設計さ
れている。また、共通電極２の幅や厚みも一定であり、
各発熱素子６ａ，６ｂの抵抗値も一定に設計される。こ
のため、共通電極２内の電圧降下によって、共通電極２
の端から端まで一定の電力が供給されるのではなく、中
央付近の発熱素子６ｂへの供給電力が少なくなる。特
に、プリンタなどにおいては、ファクシミリ装置等と異
なって印字率が高く、全発熱素子６ａ，６ｂが発熱に近
い状態となることが多いので、外側寄りの発熱素子６ａ
と、内側寄りの発熱素子６ｂとの発熱量むらが記録結果
の濃度むらとして目立ち易い。

【０００４】このような問題を解決するため、次のよう
な対策が考えられている。

【０００５】 共通電極２の幅を大きくして、電気抵
抗を小さくし、電圧降下の影響を小さくする。

【０００６】 全ての発熱素子６ａ，６ｂを同時には
駆動せず、分割駆動によって駆動電流を低減する。

【０００７】 分割駆動と併用して、印字エネルギー
の位置による調整を行う。

【０００８】上述のような対策は、次のような問題点を
生じ、有効な対策とはなり得ない。すなわち、の対策
については、共通電極２の幅の拡大はサーマルプリント
ヘッド１の大型化を招き、サーマルプリントヘッド１の
製造コストを上昇させる。の分割印字では、１ライン
の印字に要する時間が長くなり、感熱記録の高速化がで
きなくなる。の印字エネルギーの調整は、制御駆動用
ＩＣなどのコストが高くなり、サーマルプリントヘッド
としての製造原価が上昇する。

【０００９】本発明の目的は、製造コスト上昇および記
録速度の減少を防ぎ、かつ記録結果の濃度むらが生じな
いサーマルプリントヘッドを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の発熱素
子が直線状に配列されて形成され、各発熱素子の一端は
配列方向に延びる共通電極に接続され、各発熱素子の他
端は各発熱素子毎に設けられる個別電極にそれぞれ接続
されるサーマルプリントヘッドにおいて、各発熱素子
は、共通電極を介して供給される電力が全ての発熱素子
について等しくなるように、電気抵抗値が調整されて形
成されることを特徴とするサーマルプリントヘッドであ
る。

【００１１】また本発明は、前記共通電極の少なくとも
一端から電力が供給され、前記発熱素子の電気抵抗値が
発熱素子の配列方向に沿って２次関数となるように、各
発熱素子の幅または長さが調整されて形成されることを
特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明に従えば、サーマルプリントヘッドには
複数の発熱素子が直線状に配列されて設けられる。各発
熱素子の一端は配列方向に延びる共通電極に共通接続さ
れる。各発熱素子の他端は、複数の個別電極にそれぞれ
接続される。各発熱素子は、共通電極を介して供給され
る電力が全ての発熱素子について等しくなるように、電
気抵抗値が調整されて形成される。共通電極を介して供
給される電力が各発熱素子について等しいので、発熱素
子毎の発生熱量の差は小さく、感熱記録の結果には濃度
むらが生じない。各発熱素子の電気抵抗を調整するだけ
で濃度むらの発生を防止することができるので、記録速
度の減少を防ぎ、製造コストの上昇も抑えることができ
る。

【００１３】また本発明に従えば、発熱素子の電気抵抗
値が発熱素子の配列方向に沿って２次関数となるように
各発熱素子の幅または長さが調整されて形成される。こ
れによって共通電極の断面積が一定で、単位長さ当りの
電気抵抗値が一定であり、個別電極と発熱素子とを接続
する導電路の電気抵抗値も一定であるとき、一定間隔に
配列される発熱素子に対して、等しい駆動電力を供給す
ることができる。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明の一実施例によるサーマルプ
リントヘッド１１の発熱抵抗素子１４付近の断面構造を
示す。アルミナセラミックなどの電気絶縁性基板２０の
上にＳｉＯ₂ ガラスなどによる蓄熱層２１が形成され
る。蓄熱層２１が形成された電気絶縁性基板２０上に
は、スパッタリング法によって窒化タンタルＴａ₃Ｎ₄な
どのような発熱抵抗体層２２が形成される。発熱抵抗体
層２２の上には、アルミニウムＡｌや銅Ｃｕなどの金属
薄膜がスパッタリング法などによって形成される。この
金属薄膜は、フォトリソグラフィ法によって選択的に除
去され、共通電極１２および個別電極ライン１５に分離
するとともに、発熱抵抗素子１４が形成される。表面に
は、窒化ケイ素Ｓｉ₃Ｎ₄などからなる保護層２３が形成
される。注目すべきは、共通電極１２を介して発熱素子
１４に供給される電力が全ての発熱１４について等しく
なるように、選択的に除去される共通電極１２の端部１
２ａ，１２ｂを補正することによって、発熱素子の幅ｄ
または長さを増減し、電気抵抗値の調整を行うことであ
る。

【００１５】図２は、図１図示のサーマルプリントヘッ
ド１１の外形を示す。サーマルプリントヘッド１１は、
ヒータライン５が形成されるヘッド基板部３０と、記録
装置への電気的接続のためのプリント基板部３１から構
成される。プリント基板部３１には、取付用のねじ孔３
２も設けられる。

【００１６】図５および図６は、図１図示の実施例の発
熱素子１４を用いたサーマルプリントヘッド１１におけ
る長手方向に対する特性値変化を示す。図３はヘッド基
板の共通電極１２内の電圧降下の変化を示し、図４は共
通電極１２の抵抗値の変化を示し、図５は発熱素子１４
の電気抵抗値の変化を示し、図６は全配線抵抗の変化を
示す。図３において、図７図示の両側の共通電極ライン
３，４から電力を供給すると、共通電極１２による電圧
降下は中央部で最大となる放物線形状を示す。これは、
共通電極ライン３，４の抵抗値が図４で示されるように
１次関数で表され、その値が中央部で最大値となってい
るためである。直線上に配列されている各発熱素子１４
の電気抵抗を、図４図示の直線と対称な図５図示のよう
な直線に従って変化させると、共通電極１２および発熱
素子１４に供給される電力は、図６図示のように一定の
値となる。

【００１７】図７は、発熱抵抗素子２７の抵抗値の調整
によって共通電極２の電圧降下分が補償される過程を示
す。図７図示のように、ヒータライン５は長さＬを有
し、中央の点Ａを通る中心線に対し線対称であり、両側
の共通電極ライン３，４から電流Ｉが供給される場合を
想定する。すなわちＢ点から供給される電流Ｉは、共通
電極ライン３，４内の抵抗値Ｒ０による電圧降下を受け
てヒータライン５両端の点Ｃ，Ｃに至る。点Ｃ間の共通
電極２の電気抵抗値は、単位長さ当りｒ（Ω／ｍｍ）と
なるように、幅および厚みが一定に形成される。しか
も、点Ａに関して線対称であるので、図７図示の左側の
長さＬ／２の部分についてだけ考慮すればよい。左側の
点Ｃからｘだけ離れた位置における共通電極２の電気抵
抗値は、次の数１の式によって表される。

【００１８】

【数１】

【００１９】ここでＲ０は、共通電極ライン３，４の電
気抵抗値である。単位長さ当り、発熱素子６ａ，６ｂに
流れる電流が一定値ｉであるとすると、ｘの位置におけ
る共通電極２中を流れる電流Ｉ（ｘ）の値は次の数２の
式によって与えられる。

【００２０】

【数２】

【００２１】中央部のＡ点ではＩ（ｘ）は０になるか
ら、このような境界条件下でＩ（ｘ）は次の数３の式に
よって表される。

【００２２】

【数３】

【００２３】共通電極２は、単位長さ当りｒの抵抗値を
有するので、その電圧降下Ｅ（ｘ）は次の数４の式のよ
うに表される。

【００２４】

【数４】

【００２５】数４に示されるように電圧が変化する共通
電極２から、単位長さ当りｉの電流を流すためには、発
熱素子および個別電極の等価抵抗Ｗ（ｘ）は、次の数５
の式によって表される必要がある。

【００２６】

【数５】

【００２７】ここで、ａ，ｂは定数を示す。等価抵抗Ｗ
（ｘ）が図５のように２次関数として変化すれば、単位
長さ当りの電流ｉは一定となる。この一定の電流ｉでジ
ュール熱による発熱量を均一化するためには、発熱素子
の電気抵抗値も一定にする必要がある。このため、Ｗ
（ｘ）として必要な電気抵抗値の変化は、発熱素子６
ａ，６ｂの電気抵抗値の調整を行うことによって達成さ
せる必要がある。

【００２８】たとえば、発熱素子１４の幅ｄで電気抵抗
値を調整する場合には、図８図示のようなサーマルプリ
ントヘッド中央部１ａは、サーマルプリントヘッド両端
部１ｂ，１ｃに比べて、各発熱素子１４の幅ｄを徐々に
広くしてゆく、また、発熱素子１４の長さで電気抵抗値
を調整する場合には、サーマルプリントヘッド中央部１
ａは、サーマルプリントヘッド両端部１ｂ，１ｃに比べ
て発熱素子１４の長さを徐々に短くしてゆく。

【００２９】このようにして、各発熱素子１４の電気抵
抗を共通電極ライン３，４の抵抗値に対応して１次関数
となるように調整するだけで、共通電極２および発熱素
子１４に供給される電力を一定に保つことができる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、発熱素子
の電気抵抗値を変えて、共通電極を介して供給される電
力が全ての発熱素子について等しくなるように調整し、
感熱記録結果の濃度むらを防止することができる。複数
の発熱素子を同時に駆動しても濃度むらが生じないの
で、分割駆動の必要はなく、迅速に感熱記録が可能であ
る。駆動回路などの構成も単純でよく、共通電極の電気
抵抗値も特別に小さくなるようにする必要はない。これ
によってサーマルプリントヘッドの製造コストの上昇を
防ぐことができる。

【００３１】また本発明によれば、発熱素子の電気抵抗
値は、発熱素子の配列方向に沿って２次関数となるよう
に各発熱素子の幅または長さが調整されて形成されるの
で、共通電極を介して供給される電力を全ての発熱素子
について等しくすることができ、感熱記録の濃度むらの
発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるサーマルプリントヘッ
ド１の発熱素子１４の付近の構造を示す断面図である。

【図２】図１図示の実施例によるサーマルプリントヘッ
ドの概略的な平面図である。

【図３】図１図示の実施例の共通電極１２における電圧
降下の変化を示すグラフである。

【図４】図１および図７におけるサーマルプリントヘッ
ド１，１１の共通電極ライン３，４の電気抵抗の変化を
示すグラフである。

【図５】図１図示の実施例のサーマルプリントヘッド１
１の発熱素子１４の電気抵抗の変化を示すグラフであ
る。

【図６】図１図示の実施例の発熱素子１４および共通電
極１２により供給される電力の変化を示すグラフであ
る。

【図７】共通電極２による電圧降下を計算するための等
価抵抗を示す図である。

【図８】従来からのサーマルプリントヘッド１の概略的
な電極配置を示す平面図である。

【符号の説明】

１，１１ サーマルプリントヘッド ２，１２ 共通電極 １２ａ，１２ｂ 共通電極の端部 ３，４ 共通電極ライン ５ ヒータライン １４，６ａ，６ｂ 発熱素子 ２０ 電気絶縁性基板 ２１ 蓄熱層 ２２ 発熱抵抗体層 ２３ 保護層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の発熱素子が直線状に配列されて形
   成され、各発熱素子の一端は配列方向に延びる共通電極
   に接続され、各発熱素子の他端は各発熱素子毎に設けら
   れる個別電極にそれぞれ接続されるサーマルプリントヘ
   ッドにおいて、 各発熱素子は、共通電極を介して供給される電力が全て
   の発熱素子について等しくなるように、電気抵抗値が調
   整されて形成されることを特徴とするサーマルプリント
   ヘッド。
2. 【請求項２】 前記共通電極の少なくとも一端から電力
   が供給され、前記発熱素子の電気抵抗値が発熱素子の配
   列方向に沿って２次関数となるように、各発熱素子の幅
   または長さが調整されて形成されることを特徴とする請
   求項１記載のサーマルプリントヘッド。