JPH0789113A

JPH0789113A - サーマルヘッド

Info

Publication number: JPH0789113A
Application number: JP23610193A
Authority: JP
Inventors: Masashi Hiroki; 正士廣木; Takeo Miki; 武郎三木; Takashi Hatakeyama; 隆至畠山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-09-22
Filing date: 1993-09-22
Publication date: 1995-04-04

Abstract

(57)【要約】【目的】耐久性や寿命が高く、製造が容易で歩留まりが
高く、記録エネルギ・消費電力を少なくできるサーマル
ヘッドを提供する。【構成】サーマルヘッドは、一対の電極間に配置された
発熱抵抗体２を備え、この発熱抵抗体２は、両端部の両
辺が主走査方向に対して直角となるように平行に形成さ
れ、中間部の両辺が主走査方向に対して傾斜するように
平行に形成され、両端部の両辺と中間部の両辺との間に
１８０度以上の角度の折曲部からなる一対の発熱集中部
Ａを形成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱転写記録において、
画素内で良好な階調記録を得ることができるサーマルヘ
ッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】熱転写記録は低コスト・小型軽量・保守
が容易等の特徴からプリンタ、ファクシミリ等の記録方
式に採用されている。また、近年、画像情報の多様化や
カラー化が進み一画素が階調を有するようになり、記録
装置としてはその情報を正確に画像として表現すること
が望まれている。熱転写記録でも色材として昇華性染料
も用いた昇華型熱転写記録では、サーマルヘッドの発熱
抵抗体に加えたエネルギに応じた量の色材が転写し画素
内で階調記録が可能であるが、色材や記録紙が高価でプ
リントコストが高く、記録速度も遅いという問題があ
る。また、溶融型熱転写記録は昇華型熱転写記録に対し
プリントコストが低く記録速度も速いが、画素内で階調
記録を行うことが困難なため、複数の画素で擬似的に階
調を表現する方法が用いられており、記録画素の解像度
が低下し、ざらつきの多い画像になるという問題があ
る。

【０００３】２つの方法のうち、溶融型熱転写記録によ
る階調特性の向上を目的とした開発が進んでいる。図８
に溶融型熱転写記録の記録原理図を示す。サーマルヘッ
ド１の発熱抵抗体２とプラテン７でインクリボン５と記
録紙６をはさみ、溶融インク５ａと記録紙６が接するよ
うにする。インクリボン５と記録紙６を矢印方向に搬送
させながら、発熱抵抗体２に画像信号に応じて電圧を加
えると発熱抵抗体２がジュール熱で発熱し、溶融インク
５ａが溶融する。溶融したインク５ａと記録紙６とに接
着力が生じインク５ａが記録紙６に転写し記録紙６に画
像が形成される。

【０００４】このような記録方式において画素内で階調
記録を行う原理を示す。図９に従来の一般的な発熱抵抗
体２の形状と、印加する電圧のパルス幅ｔ１〜ｔ３と発
熱抵抗体のＸＸ′線上の温度分布ａ１〜ａ３、印字ドッ
トの形状ｄ１〜ｄ３の関係を示す。Ｔ℃はインクが溶融
する温度である。パルス幅ｔ１の場合発熱抵抗体上では
ａ１のような温度分布になり、温度がＴ℃を越えた領域
のインクが溶融して記録紙に転写するのでｄ１のような
小さなドットが形成される。パルス幅をｔ２、ｔ３と長
くするとＴ℃を越える領域が大きくなり、形成されるド
ットｄ２，ｄ３と大きくなる。このようにパルス幅をｔ
１〜ｔ３と変えることで画素内のドットがｄ１〜ｄ３と
変調され、濃度階調が得られる。しかし、この方法で
は、パルス幅が小さいドット（例えばｔ１）を形成する
場合、温度分布を示す曲線ａ１がＴ℃に接しているた
め、わずかにパルス幅が長くなっただけでＴ℃を越えた
領域が大幅に増加し濃度が急激に上昇してしまう。ま
た、Ｔ℃を越えている領域の温度もわずかにＴ℃より高
いだけなので、インクの溶融が不完全であり、転写・未
転写が安定しない。このため、小さなドットを安定して
得ることは困難である。

【０００５】この問題を解消するために、図１０（ａ）
（ｂ）（ｃ）に示すように、発熱抵抗体２の電極３，４
間の中央部を細くするな発熱抵抗体形状が提案されてい
る。発熱抵抗体２の電極間中央部を細くすると、発熱抵
抗体２の電極間中央部ほど抵抗値が高くなるので、中央
部の発熱量が多く温度が高くなる。図１１に図９（従来
型）、図１０（集中型）の発熱抵抗体２の主走査方向中
央部の発熱分布を示す。図１２に印加する電圧のパルス
幅と図１０に示した形状の発熱抵抗体２のＸＸ′線上の
温度分布ａ１〜ａ３、印字ドットｄ１〜ｄ３を示す。パ
ルス幅が短い場合でもパルス幅のわずかな変化に対して
Ｔ℃を越える領域が大きく変化することがなく、また、
短いパルス幅でもＴ℃を越えた領域の温度がＴ℃より十
分高いので小さなドットが安定に形成できる。

【０００６】また、図１３に示すように発熱抵抗体の形
状を平行四辺形にし、主走査方向に斜めに配置するもの
も提案されている。この場合、平行四辺形の鈍角Ａ，Ｂ
に電流は集中する。熱的にはＡ，Ｂを中心とした２つの
円が重なり合ったドットがエネルギの印加時間に応じて
変化し、一画素内で階調記録を行う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図１０、図１３に示し
た形状の発熱抵抗体では発熱集中部があるので、そこを
中心にパルス幅に応じて小さなドットから大きなドット
が形成され、一画素内で良好な階調画素が得られる。

【０００８】しかし、図１０に示した形状の発熱抵抗体
では中央部が細いので、高温になった場合中央部が破損
しやすく、従来の発熱抵抗体の幅が一様のものより耐久
性や寿命が劣るという問題があった。また、発熱抵抗体
の細い部分は実質的に解像度が高くしたことと同じであ
り、製造が困難で歩留まりが低下する。

【０００９】図１３に示した形状の発熱抵抗体では電流
が集中し発熱量の多い部分（平行四辺形の鈍角Ａ，Ｂ）
が電極と接しているため、電極へ流れる熱が多くなる。
そのため、印加エネルギのうちインクの溶融に使われる
熱の割合が低下し、その結果、記録エネルギ・消費電力
の増加を招く。

【００１０】また、図１０、図１３に示すように、発熱
集中部がＡ，Ｂ２ヵ所あると、印加するパルスが短い場
合に２つの小さなドットが形成される。２つのドットが
徐々に大きくなり１つになるときに、ドットとドットの
間で不要インクが転写してしまい、望む濃度が得られな
い場合がある。

【００１１】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、耐久性や寿命が高く、製造が容易で歩留ま
りが高く、パルスが短い場合でも所望の濃度を得ること
ができ、記録エネルギ・消費電力を少なくできるサーマ
ルヘッドを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第一の発明のサーマルヘ
ッドは、所定の方向に走査されるサーマルヘッドにおい
て、この走査方向に沿って平行に配置された一対の電極
と、この一対の電極間に配置された発熱抵抗体とを有
し、この発熱抵抗体は、上記走査方向に沿う長さが均一
で、かつ電極間に存在する中間部に１８０度以上の角度
の折曲部又は１８０度以上の角度の湾曲部からなる発熱
集中部を備えている。好適な例としては、発熱抵抗体
が、電極間に存在する両端部が上記走査方向に対して直
角となるように平行に形成され、中間部の対向する２辺
が上記走査方向に対して傾斜するように平行に形成さ
れ、両端部の２辺と中間部の２辺との間に１８０度以上
の角度の折曲部又は１８０度以上の角度の湾曲部からな
る発熱集中部を形成している。また中間部の両辺の折曲
部又は湾曲部を結ぶ直線が中間部の傾斜辺と直角をなす
のが好ましい。さらに、別の例では、発熱抵抗体は、電
極間に存在する一端部の対向する２辺が上記走査方向に
対して直角となるように平行に形成され、かつ他端部の
対向する２辺が上記走査方向に対して傾斜するように平
行に形成され、一端部の辺と他端部の辺との中間部に１
８０度以上の角度の折曲部又は１８０度以上の角度の湾
曲部からなる発熱集中部を備えている。さらに異なる例
では、発熱抵抗体は、電極間に存在する一端部の対向す
る２辺が上記走査方向に対して傾斜するように平行に形
成され、かつ他端部の対向する２辺が上記走査方向に対
して、前記一端部の両辺の傾斜方向と逆方向に傾斜する
ように、平行に形成され、一端部の辺と他端部の辺との
中間部に１８０度以上の角度の折曲部又は１８０度以上
の角度の湾曲部からなる発熱集中部を備えている。

【００１３】第二の発明のサーマルヘッドは、所定の方
向に走査されるサーマルヘッドにおいて、この走査方向
に沿って平行に配置された一対の電極と、この一対の電
極間に配置された発熱抵抗体とを備え、この発熱抵抗体
は、上記走査方向に沿う長さが均一で、かつ両電極に接
する領域の一部に高抵抗率領域を形成している。この例
では、発熱抵抗体は、両辺が上記走査方向に対して傾斜
するように平行に形成されて、両電極に接する一方の角
隅部を鈍角としたサーマルヘッドにおいて、この鈍角の
角隅部に高抵抗率領域を形成するのがよい。

【００１４】

【作用】第一の発明によれば、発熱抵抗体は上記走査方
向に沿う長さが均一で、一部分を細くすることがない。
このため、耐久性や寿命が高く、製造が容易で歩留まり
が高くなる。また、中間部に設けた折曲部や湾曲部が発
熱集中部になるので、記録エネルギ・消費電力を少なく
できる。特に、電極に接する箇所に発熱集中部がないも
のは、電極に熱が拡散せず、よりエネルキー効率が高く
なる。さらに発熱集中部を一か所とすることにより、パ
ルスが短い場合でも所望の濃度を得ることができる。

【００１５】また、第二の発明によれば、電極と接する
領域の一部に高抵抗率領域を形成して、ここに電流が流
れにくくしたために、結果として発熱抵抗体の中央部分
が発熱集中部となるので、パルスが短い場合でも所望の
濃度を得ることができ、しかも記録エネルギ・消費電力
を少なくできる。特に、熱が拡散しやすい電極と接する
角隅部に高抵抗率領域を形成すれば、よりエネルキー効
率が高くなる。

【００１６】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。（実施例１）図１は第一の発明に係る実施例１のサーマ
ルヘッドの発熱抵抗体２の形状とＸＸ′断面図の一例を
示している。発熱抵抗体２の形状は図９に示した発熱集
中の無い発熱抵抗体の電極３，４の中間部を一部分斜め
にしたものである。すなわち、両端部の両辺が主走査方
向に対して直角となるように平行に形成され、中間部の
両辺が主走査方向に対して傾斜するように平行に形成さ
れ、両端部の両辺と中間部の両辺との間に１８０度以上
の角度の折曲部からなる一対の発熱集中部Ａ，Ｂを形成
している。断面構造は、発熱抵抗体２は厚さ１０００Ａ
（オングストローム）のＴａ、電極３，４は厚さ１〜２
ｕｍのアルミであり、これらがグレーズ層８、セラミッ
ク基板９に積層されている。また、発熱抵抗体２、電極
３，４上には耐摩耗膜１０が設けてある。サーマルヘッ
ドの断面構造は発熱抵抗体の形状によらず図１と同様で
ある。

【００１７】図２に図１に示した発熱抵抗体における、
電極２に１０Ｖ、電極３を０Ｖ（接地）、発熱抵抗体の
電気伝導率を４０．５（１／Ω・ｍｍ）にした場合の電
流分布を示す。電流が一対の発熱集中部Ａ，Ｂ点に集中
し、発熱部となることが分かる。ここで、発熱抵抗体２
と、電極３，４の熱伝導度は発熱抵抗体２が約０．５
（Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇ）、電極３，４は約２．５（Ｗ／ｃ
ｍ・ｄｅｇ）である。このため、先に述べた図１３（従
来例）のように、熱伝導率が高く、厚い電極に接する鈍
角部Ａ，Ｂに発熱集中点があると、発生した熱が鈍角部
Ａ，Ｂを通って電極３，４に流れてしまう。これに対
し、本発明の図１のような形状では発熱集中点が発熱抵
抗体２の中間部にあるので熱が耐摩耗層１０を介してイ
ンクリボンに伝達される。すなわち、熱効率が高い。

【００１８】また、図１において発熱抵抗体２の斜めに
平行な辺Ａａ，Ｂｂに対して、発熱集中点Ａ，Ｂを結ん
だ直線が直角をなすように配置されている。このため、
発熱集中点Ａ，Ｂが最も接近しており、小さなドットを
印字した場合に形状が歪まない。（実施例２）図３は第一の発明に係る実施例２のサーマ
ルヘッドの発熱抵抗体の形状を示す。図１の発熱抵抗体
２の斜めに曲がる部分の角部を滑らかな曲線で結んだ湾
曲形状になっている。図４は図３に示した発熱抵抗体に
おける電流分布を示した図である。図２と比較してＡ，
Ｂ点における電流集中が小さくなり、中央部Ｃでの電流
密度が高くなる。このため、短いパルスでも小さなドッ
トが２つできるのではなく１つのドットになり、ドット
形成が安定する。（実施例３）図５に第一の発明に係る実施例３のサーマ
ルヘッドの発熱抵抗体の形状を示す。電極３と接する側
の発熱抵抗体２が発熱抵抗体並び方向に対して斜めに形
成され、電極４と接する側の発熱抵抗体２は直行した向
きに配置されている。すなわち、電極３側の両辺が主走
査方向に対して傾斜するように平行に形成され、電極４
側の両辺が主走査方向に対して直角となるように平行に
形成されている。このような形状の発熱抵抗体２では電
流は中間部の１８０度以上の角度の折曲部である発熱集
中部Ａと、電極３に接する鈍角の，角隅部である発熱集
中部Ｂに集中する。しかし、図１３で説明したように角
隅部である発熱集中部Ｂで発生した熱は電極３に逃げる
ので、温度的にはＡ点が最も高くなる。従って、Ａ点に
集中した熱を電極に逃がすこと無く有効にインクの溶融
に使うことができ、また、熱集中部が１点なので、短い
パルスの場合に小さなドット１つ形成されドットが歪む
ことがない。（実施例４）図６に第一の発明に係る実施例４のサーマ
ルヘッドの発熱抵抗体の形状を示す。電極３と接する側
の発熱抵抗体２が発熱抵抗体並び方向に対して斜めに、
電極４と接する側の発熱抵抗体２は、電極３と接する側
の発熱抵抗体の傾きの反対方向に斜めになるような形状
になっている。すなわち、電極３側の両辺が主走査方向
に対して傾斜するように平行に形成され、かつ電極４側
の両辺が主走査方向に対して、前記一端部の両辺の傾斜
方向と逆方向に傾斜するように、平行に形成されてい
る。このような形状の発熱抵抗体２では電流は、鈍角の
角隅部である発熱集中部Ａ，Ｃと、中間部の１８０度以
上の角度の折曲部である発熱集中部Ｂに集中する。しか
し、図１３で説明したように角隅部である発熱集中部
Ａ，Ｃ部で発生した熱は電極３，４に逃げるので、温度
的にはＢ点が最も高くなる。Ｂ点に集中した熱を電極に
逃がすこと無く有効にインクの溶融に使うことができ、
また、熱集中部が１点なので、短いパルスの場合に小さ
なドット１つ形成されドットが歪むことがない。（実施例５）図７に第二の発明に係る実施例４のサーマ
ルヘッドの発熱抵抗体の形状・構造を示す。外観形状は
図１３と同様に平行四辺形の形状をしている。すなわ
ち、両辺が主走査方向に対して傾斜するように平行に形
成されて、両電極に接する一方の角隅部を鈍角としてい
る。発熱抵抗体２の電極３，４に接する鈍角部Ａ，Ｂ近
傍に、その他の部分の発熱抵抗体２より高抵抗な高抵抗
率領域２０（斜線で示す）を設ける。発熱抵抗体２は通
常厚さが１０００Ａ（オングストローム）なので高抵抗
領域２０を厚さを薄くすることで抵抗を高くすることが
できる。厚さはスパッタリングする時間を短くすること
で薄くすることができる。高抵抗領域２０は鈍角部から
幅方向にＬ１、長さ方向にＬ２の平行四辺形とすると、
Ｌ１，Ｌ２とも幅Ｗ、長さＬの２５％程度が望ましい。
この結果鈍角部近傍で電流集中が小さくなる。すなわ
ち、発熱量Ｗは電流ｉ、抵抗値ｒとするとＷ＝ｉ² ×ｒとなるが、例えば、抵抗値を３倍にすると、電流は約１
／３になるため発熱量は１／３になる。この結果、発熱
抵抗体２の中央部Ｃに発熱が集中したことになり、短い
パルスの場合中央部Ｃに小さなドットが形成される。ま
た、発生しても電極２，３に逃げてしまう鈍角部近傍で
の発熱が減少するので、記録エネルギを低減することが
できる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、一対の電極間に設けら
れた発熱抵抗体の電極間の中間部に、発熱集中部を設け
ることができる。このため、集中して発生した熱を電源
に逃がすこと無くインクの溶融に使うことができるので
記録エネルギを低減することができる。

【００２０】特に、中間部の一対の発熱集中部間の距離
を最短距離としたものは、歪みのない安定したドットが
得られる。また、中間部の一対の発熱集中部を湾曲形状
としたものは、電極間を結ぶ辺の角部が滑らかな曲線で
形成されているので、局部的な熱集中が緩和され、発熱
抵抗体中央部Ｃが高温になる。このため、印加するパル
スが短い場合でも１つのドットが形成され、ドット形成
が安定し、低濃度域での画質が向上する。

【００２１】また、中間部の一つの発熱集中部を形成
し、電極近傍の鈍角部にも発熱集中部を形成したもの
は、鈍角部で発生する熱は電極に逃げるので、高温部は
中間部の発熱集中部一か所のみとなる。このため、印加
するパルスが短い場合でも１つのドットが形成され、ド
ット形成が安定し、低濃度域での画質が向上する。

【００２２】両電極に接する領域の一部、特に鈍角部に
高抵抗率領域を形成したものは、高抵抗率領域（鈍角の
近傍の領域）がその他の発熱抵抗体より高抵抗であるた
め、ここでの電流集中が小さくなる。このため、インク
の溶融に使われることなく、多くが電極に逃げてしまう
高抵抗率領域（鈍角近傍領域）での発熱量を少なくする
ことができる、この結果、記録エネルギを低減すること
ができる。また、高温部が発熱抵抗体中央部一ヵ所にな
るので、印加するパルスが短い場合でも１つのドットが
形成され、ドット形成が安定し、低濃度域での画質が向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例のサーマルヘッドの発熱
抵抗体を示す図。

【図２】図１に示した発熱抵抗体における電流分布を示
す図。

【図３】本発明の第二の実施例のサーマルヘッドの発熱
抵抗体を示す図。

【図４】図３に示した発熱抵抗体における電流分布を示
した図

【図５】本発明の第三の実施例のサーマルヘッドの発熱
抵抗体を示す図。

【図６】本発明の第四の実施例のサーマルヘッドの発熱
抵抗体を示す図。

【図７】本発明の第五の実施例のサーマルヘッドの発熱
抵抗体を示す図。

【図８】溶融型熱転写記録の記録原理図。

【図９】従来の発熱抵抗体形状と、印加する電圧のパル
ス幅と発熱抵抗体ＸＸ′上の温度分布、印字ドットの形
状の関係を示す図。

【図１０】改良された従来の発熱抵抗体の形状を示す図
で、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ異なる例を示す。

【図１１】図９、図１０の発熱抵抗体の主走査方向中央
部の発熱分布を示す図。

【図１２】印加する電圧のパルス幅と図１０に示した形
状の発熱抵抗体のＸＸ′線上の温度分布、印字ドットを
示す図。

【図１３】従来の発熱抵抗体の形状を示す図。

【符号の説明】

１…サーマルヘッド、２…発熱抵抗体、３，４…電極、
５…インクリボン、５ａ…インクリボン基材、５ｂ…イ
ンク層、８…グレーズ層、９…セラミック基板、１０…
耐摩耗膜。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の方向に走査されるサーマルヘッド
において、この走査方向に沿って平行に配置された一対
の電極と、この一対の電極間に配置された発熱抵抗体と
を有し、この発熱抵抗体は、上記走査方向に沿う長さが
均一で、かつ電極間に存在する中間部に１８０度以上の
角度の折曲部又は１８０度以上の角度の湾曲部からなる
発熱集中部を形成しているサーマルヘッド。
【請求項２】発熱抵抗体は、電極間に存在する両端部
が上記走査方向に対して直角となるように平行に形成さ
れ、中間部の対向する２辺が上記走査方向に対して傾斜
するように平行に形成され、両端部の２辺と中間部の２
辺との間に１８０度以上の角度の折曲部又は１８０度以
上の角度の湾曲部からなる一対の発熱集中部を形成して
いる請求項１に記載のサーマルヘッド。
【請求項３】折曲部間を結ぶ直線又は湾曲部間を結ぶ
直線が、中間部の傾斜辺と直角をなす請求項２に記載の
サーマルヘッド。
【請求項４】発熱抵抗体は、電極間に存在する一端部
の対向する２辺が上記走査方向に対して直角となるよう
に平行に形成され、かつ他端部の対向する２辺が上記走
査方向に対して傾斜するように平行に形成され、一端部
の辺と他端部の辺との中間部に１８０度以上の角度の折
曲部又は１８０度以上の角度の湾曲部からなる発熱集中
部を形成している請求項１に記載のサーマルヘッド。
【請求項５】発熱抵抗体は、電極間に存在する一端部
の対向する２辺が上記走査方向に対して傾斜するように
平行に形成され、かつ他端部の対向する２辺が上記走査
方向に対して、前記一端部の両辺の傾斜方向と逆方向に
傾斜するように、平行に形成され、一端部の辺と他端部
の辺との中間部に１８０度以上の角度の折曲部又は１８
０度以上の角度の湾曲部からなる発熱集中部を形成して
いる請求項１に記載のサーマルヘッド。
【請求項６】所定の方向に走査されるサーマルヘッド
において、この走査方向に沿って平行に配置された一対
の電極と、この一対の電極間に配置された発熱抵抗体と
を備え、この発熱抵抗体は、上記走査方向に沿う長さが
均一で、かつ両電極に接する領域の一部に高抵抗率領域
を形成したサーマルヘッド。
【請求項７】発熱抵抗体は、両辺が上記走査方向に対
して傾斜するように平行に形成されて、両電極に接する
一方の角隅部を鈍角としたサーマルヘッドにおいて、こ
の鈍角の角隅部に高抵抗率領域を形成した請求項６に記
載のサーマルヘッド。