JP2000006455A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サーマルヘッドを記録媒体に圧接した時に加
わる接触面圧のバラツキに対応して、複数の発熱抵抗体
の発熱を個別に制御して、高品質の画像を得ることがで
きるサーマルヘッドを提供する。 【解決手段】 本発明のサーマルヘッドＳは、複数の発
熱抵抗体３の列方向の両端側の外側の保温層２上に感圧
素子５ａ、５ｂを形成し、この感圧素子５ａ、５ｂで発
熱抵抗体３に加わる接触面圧を感知し、２つの感圧素子
５ａ、５ｂの接触面圧に差があると、発熱抵抗体３に通
電する電気エネルギーを制御して、接触面圧の差に対応
して、発熱抵抗体３の発熱を個別に制御して、印刷濃度
差を解消するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はサーマルプリンタに
使用されるサーマルヘッドに係わり、特に、記録部材に
圧接する接触面圧にバラツキがあったとしても、濃度差
のない印刷画像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】従来のサーマルプリンタに使用されるサ
ーマルヘッドは、一般に、基板上に保温層を突出形成
し、この保温層上に列方向に配列した発熱抵抗体が複数
形成されている。前記発熱抵抗体の上には、発熱抵抗体
の発熱部を発熱させるために、電力エネルギーを供給す
る共通電極、及び個別電極を対向させて形成し、この共
通電極、及び個別電極に挟まれた部分に、１列に整列さ
れた複数の発熱部が形成されている。また、前記発熱抵
抗体上、及び共通電極、個別電極上には、所定の厚さの
保護層が形成されて、従来のサーマルヘッドが構成され
ている。

【０００３】このような従来のサーマルヘッドは、サー
マルプリンタ側のキャリッジに、取り付けられるように
なっている。そして、記録媒体に印刷するときは、キャ
リッジに取り付けられたサーマルヘッドをヘッドダウン
させ、記録媒体を、プラテンに圧接して、前記複数の発
熱抵抗体に選択的に通電することにより、発熱部を選択
的に発熱させ、記録媒体に所望の画像を印刷することが
できるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したよう
な従来のサーマルヘッドを使用して、記録媒体に画像を
印刷するときに、サーマルヘッドをヘッドダウンさせて
記録媒体をプラテンに圧接したとき、列方向に整列され
た発熱抵抗体の接触面圧がばらついて、印刷後の画像に
濃度差が発生することがあった。この濃度差は、特に発
熱抵抗体の列方向の外寄りに多く発生していた。

【０００５】前記印刷後の画像の濃度差による印刷不良
は１〜３％あり、サーマルヘッドの発熱抵抗体に加わる
接触面圧のバラツキを、どのように吸収するかが大きな
課題になっていた。本発明は、前述のような課題を解決
して、発熱抵抗体の列方向の接触面圧にバラツキが発生
しても、高品質の画像を得ることができるサーマルヘッ
ドを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の解決手段として本発明のサーマルヘッドは、基
板上に形成された保温層と、この保温層の上に整列して
形成された複数の発熱抵抗体と、この発熱抵抗体に給電
する共通電極および個別電極とを備え、前記複数の発熱
抵抗体が形成された前記保温層上に複数の感圧素子をそ
れぞれ遠ざけて配設し、この感圧素子で前記発熱抵抗体
に加わる接触面圧を感知するようにした構成とした。

【０００７】また、前記課題を解決するための第２の解
決手段として、前記感圧素子は、前記複数の発熱抵抗体
の両外側の前記保温層上に配設した構成とした。

【０００８】また、前記課題を解決するための第３の解
決手段として、前記感圧素子の厚さを、前記発熱抵抗体
と同じ厚さに形成し、前記感熱素子と前記発熱抵抗体と
の上に同じ厚さの保護層を形成した構成とした。

【０００９】また、前記課題を解決するための第４の解
決手段として、前記保護層の厚さを１〜２μｍの範囲内
に形成した構成とした。

【００１０】また、前記課題を解決するための第５の解
決手段として、前記感圧素子は、ＣｒＯｘ、あるいはＳ
ｎＯｘ、あるいはＭｎ−Ｎｉ−Ｃｕ等の材料で形成した
構成とした。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のサマールヘッド
の実施の形態について説明する。図１は本発明のサーマ
ルヘッドの断面図、図２は図１に示す本発明のサーマル
ヘッドの平面図である。

【００１２】本発明のサーマルヘッドＳは、図１に示す
ように、アルミナ等のセラミックで形成された基板１上
に、部分グレーズからなる凸状の保温層２が形成され、
保温層２の表面が円弧状になっている。この保温層２の
円弧状の頂部には、複数個の発熱抵抗体３が形成され、
この発熱抵抗体３は、ＴａーＳｉＯ₂等からなる発熱抵
抗体３の材料を保温層２上に、スパッタリング等に被着
した後、フォトリソ技術によりエッチングすることによ
りパターン状に形成されている。

【００１３】複数の発熱抵抗体３の表面の一方側には、
各発熱抵抗体３に接続される共通電極４ａが積層形成さ
れている。また、発熱抵抗体３の表面の他方側、および
基板１上にかけて、各発熱抵抗体３に独立して通電を行
うための個別電極４ｂがパターン状に形成され、この個
別電極４ｂに接続する個別接続端子部４ｃが、基板１の
他端側に延長されて形成されている。

【００１４】前記発熱抵抗体３は、共通電極４ａと個別
電極４ｂとに挟まれた部分にドット状の発熱部３ａが形
成されている。この発熱部３ａは、図２に示すように１
列に整列して形成され、共通電極４ａと個別電極４ｂと
に電力エネルギーを供給すると、発熱部３ａが発熱する
ようになっている。

【００１５】また、図２に示すように、複数の発熱抵抗
体３の発熱部３ａの整列された両方の外側の保温層２上
には、発熱部３ａと同形状でドット状に形成された感圧
素子５ａ、５ｂが、発熱抵抗体３と同様のスパッタリン
グとエッチングとにより形成されている。この感圧素子
５ａ、５ｂの働きは、サーマルヘッドＳをヘッドダウン
させて、記録媒体（図示せず）にサーマルヘッドＳを圧
接すると、感圧素子５ａ、５ｂに加わる接触面圧によっ
て、感圧素子５ａ、５ｂが歪み、この歪みによって感圧
素子５ａ、５ｂの抵抗値が変化し、この抵抗値の変化で
感圧素子５ａ、５ｂに加わる接触面圧の値を検出するこ
とができるようになっている。

【００１６】前記感圧素子５ａ、５ｂは、ＣｒＯｘ、あ
るいはＳｎＯｘ、あるいはＭｎ−Ｎｉ−Ｃｕ等の材料で
形成され、その厚さ寸法は発熱抵抗体３と略同じ厚さに
形成されている。また、図２に示す上下両端の個別電極
４ｂと個別接続端子部４ｃとの外側の基板１上には、感
圧素子５ａ、５ｂに接続する個別電極５ｃと、この個別
電極５ｃに接続されて基板１の他端側に延長される感圧
素子接続接続端子部５ｄが形成されている。

【００１７】前記共通電極４ａは、図２に示すように、
発熱抵抗体３と保温層２上に形成されると共に、感圧素
子５ａ、５ｂに接続する個別電極５ｃの外側で、図示上
下の略３角形状の基板１上にも形成され、共通電極４ａ
に接続する共通接続端子部４ｄ、４ｄが、基板１の他端
側に形成されている。前記共通電極４ａ、個別電極４
ｂ、および各接続端子部４ｃ、４ｄ、５ｄは、例えば、
Ａｌ、Ｃｕ等からなり、蒸着、スパッタリング等により
被着された後、エッチングにより、図２に示すような所
望形状のパターンに形成されている。

【００１８】また、前記発熱抵抗体３、各電極４ａ、４
ｂ、および露出している基板１、および保温層２の表面
には、これらを保護するサイアロン等からなる保護層６
がスパッタリング等により積層形成されている。この保
護層６の厚さ寸法は、１〜２μｍの範囲に形成されてい
る。前記保護層６の厚さ寸法を規定する理由は、サーマ
ルヘッドＳをヘッドダウンさせて印刷中の発熱抵抗体
３、あるいは感熱素子５ａ、５ｂに加わる接触面圧が、
２５〜５０Ｋｇｆ／ｃｍ²と非常に大きい。そのため
に、保護層６の厚さを１μｍより薄くすると、発熱部３
ａの摩耗が早くなり、サーマルヘッドＳの寿命が短くな
る問題がある。

【００１９】また、保護層６の厚さを２μｍより厚くす
ると、保護層６に前述したような非常に大きな値の接触
面圧が加わっても、保護層６が硬質のために、保護層６
に加わる接触面圧を正確に感圧素子５ａ、５ｂに伝える
ことができない。そのために、保護層６の厚さ寸法を１
〜２μｍの範囲内に規定することにより、発熱抵抗体３
の寿命特性を良くすることができる。また、保護層６に
加わる接触面圧を、そのまま感圧素子５ａ、５ｂに加わ
えることができる。即ち、保護層６の厚さ寸法を１〜２
μｍの範囲内に規定することにより、サーマルヘッドＳ
の寿命特性と、高精度の接触面圧の感知との両方の性能
を満足させて両立させることができる。

【００２０】前記各接続端子部４ｃ、４ｄ、５ｄの表面
には、半田付け性の良い、例えばスズ等のメッキ（図示
せず）が施されて、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基
板）等の配線パターンを半田付けできるようになってい
る。このような構成の本発明のサーマルヘッドＳは、図
３に示すようなプリンタＰ側のキャリッジ６に取り付け
られ、記録媒体に印刷するときは、サーマルヘッドＳを
プラテン７側にヘッドダウンさせ、例えばプリンタＰが
熱転写プリンタであれば、インクリボン（図示せず）を
介して記録媒体（図示せず）を、平板状のプラテン７に
圧接する。そして、前記複数の発熱抵抗体３に選択的に
通電することによって、１列に整列された複数の発熱部
３ａを選択的に発熱させ、インクリボンのインクを記録
媒体に転写して、所望の画像を印刷することができるよ
うになっている。

【００２１】本発明のサーマルヘッドＳをヘッドダウン
させて、インクリボンを介して記録媒体をプラテンに圧
接すると、図２に示す発熱抵抗体３の列方向（図示上下
方向）に整列された両方の外側の感圧素子５ａ、５ｂに
接触面圧が加わる。この接触面圧によって感圧素子５
ａ、５ｂが歪み、この歪みによって、感圧素子５ａ、５
ｂの例えば抵抗値が変化する。この抵抗値の変化が、感
圧素子接続端子部５ｄを経由して、プリンタ側の図示し
ない制御部に送られる。この制御部が、感圧素子５ａ、
５ｂの抵抗値の変化から、感圧素子５ａ、５ｂに加わっ
ている接触面圧を感知することができる。

【００２２】そして、前記２つの感圧素子５ａ、５ｂに
加わる接触面圧が、例えば図示上部側の感圧素子５ａの
方が、下部側の感圧素子５ｂに比べて大きい場合には、
制御部からの指示で、図示上部側の感圧素子５ａ近傍の
発熱部３ａの発熱を、図示下部側の感圧素子５ｂ近傍の
発熱量より小さくするように、複数の発熱部３ａの発熱
量をそれぞれ個別に制御するようになっている。また、
発熱部３ａの発熱量の制御は、感圧素子５ａが検出する
接触面圧の大きさに比例して、自由に制御することがで
きるようになっている。

【００２３】また、本発明の実施の形態の説明では、感
圧素子５ａ、５ｂを複数の発熱抵抗体の両外側に配設し
たもので説明したが、複数の発熱抵抗体３ａが形成され
た保温層２上に、複数の感圧素子５ａ、５ｂをそれぞれ
遠ざけて配設（図示せず）してたものでもよい。

【００２４】

【発明の効果】本発明のサーマルヘッドは、複数の発熱
抵抗体が形成された保温層上に複数の感圧素子をそれぞ
れ遠ざけて配設し、この感圧素子で発熱抵抗体に加わる
接触面圧を感知するようにしたので、前記複数の発熱抵
抗体に加わる接触面圧に差があると、この接触面圧の差
を感圧素子が感知して、発熱抵抗体に供給する電気エネ
ルギーを個別に制御し、発熱抵抗体の発熱温度を制御す
ることができる。そのために、サーマルヘッドを記録媒
体に圧接した時の接触面圧にバラツキがあったとして
も、印刷濃度差のない高品質の印刷画像を得ることがで
きる、サーマルヘッドを提供することができる。

【００２５】また、前記感圧素子は、複数の発熱抵抗体
の両外側の前記保温層上に配設したので、外側寄りの発
熱抵抗体の接触面圧に差があると、この接触面圧の差を
感圧素子で精度良く感知することができる。また、複数
の発熱抵抗体の接触面圧に差があったとしても、この接
触面圧の差を感圧素子が精度良く感知して、発熱抵抗体
の発熱温度を制御することができるので、サーマルヘッ
ドをキャリッジに取り付けるときに、プラテンとサーマ
ルヘッドとの平行度を高精度にして取り付けなくて良
く、プリンタの組立効率を向上させることができる。

【００２６】また、前記感圧素子の厚さを、前記発熱抵
抗体と同じ厚さに形成し、前記感圧素子と前記発熱抵抗
体との上に同じ厚さの保護層を形成したので、発熱抵抗
体に加わる接触面圧を感圧素子で精度良く感知すること
ができ、発熱抵抗体の発熱部の発熱を個別に精度良くす
る制御することができる。

【００２７】また、前記保護層の厚さを１〜２μｍの範
囲内に形成したので、発熱抵抗体の寿命特性を良くする
ことができ、また、感圧素子に加わる接触面圧の感知を
高精度に行うことができ、両方の性能を両立して満足さ
せることができるサーマルヘッドを提供できる。

【００２８】また、前記感圧素子は、ＣｒＯｘ、あるい
はＳｎＯｘ、あるいはＭｎ−Ｎｉ−Ｃｕ等の材料で形成
したので、感圧素子の形成を、発熱抵抗体の形成と同じ
スパッタリングとエッチングとで行うことができる。そ
のために、同一製造設備で発熱抵抗体と、感圧素子とを
形成することができ、設備を兼用することで無駄な設備
投資を抑えて、サーマルヘッドのコスト低減ができる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサーマルヘッドの断面側面図である。

【図２】本発明のサーマルヘッドの平面図である。

【図３】本発明のサーマルヘッドを使用したプリンタの
概略斜視図である。

【符号の説明】

Ｓ サーマルヘッド １ 基板 ２ 保温層 ３ 発熱抵抗体 ３ａ 発熱部 ４ａ 共通電極 ４ｂ 個別電極 ４ｃ 個別接続端子部 ４ｄ 共通接続端子部 ５ａ 感圧素子 ５ｂ 感圧素子 ５ｃ 個別電極 ５ｄ 感圧素子接続端子部 Ｐ プリンタ ６ キャリッジ ７ プラテン

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成された保温層と、この保温
   層の上に整列して形成された複数の発熱抵抗体と、この
   発熱抵抗体に給電する共通電極および個別電極とを備
   え、前記複数の発熱抵抗体が形成された前記保温層上に
   複数の感圧素子をそれぞれ遠ざけて配設し、この感圧素
   子で前記発熱抵抗体に加わる接触面圧を感知するように
   したことを特徴とするサーマルヘッド。
2. 【請求項２】 前記感圧素子は、前記複数の発熱抵抗体
   の両外側の前記保温層上に配設し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】 前記感圧素子の厚さを、前記発熱抵抗体
   と同じ厚さに形成し、前記感熱素子と前記発熱抵抗体の
   上に同じ厚さの保護層を形成したことを特徴とする請求
   項１、または２記載のサーマルヘッド。
4. 【請求項４】 前記保護層の厚さを１〜２μｍの範囲内
   に形成したことを特徴とする請求項３記載のサーマルヘ
   ッド。
5. 【請求項５】 前記感圧素子は、ＣｒＯｘ、あるいはＳ
   ｎＯｘ、あるいはＭｎ−Ｎｉ−Ｃｕ等の材料で形成した
   ことを特徴とする請求項１、２、または３記載のサーマ
   ルヘッド。