JP2000127466A - 記録ヘッドおよび記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各発熱部に個別の電極や複雑な配線を必要と
しない光熱記録方式で、トータル的なエネルギー効率が
高く、耐久性も高い記録ヘッドおよび記録装置を提供す
る。 【解決手段】 透明基材１０上に、透明電極１１、光熱
変換層１４、熱−抵抗スイッチング素子１５、発熱抵抗
体１６、電極１７および保護層１８を、この順序で積層
して、円筒状のヘッド積層体を形成し、電極１１，１７
間にバイアス電圧を印加する。ヘッド積層体を一方向に
回転させて、保護層１８上にインク薄膜９を形成する。
画像情報に応じてレーザ光ＬＢを、透明基材１０および
透明電極１１を介して光熱変換層１４に照射して、光熱
変換層１４を発熱させ、その熱を熱−抵抗スイッチング
素子１５に印加して、熱−抵抗スイッチング素子１５を
高抵抗値から低抵抗値に変化させ、発熱抵抗体１６を通
電発熱させる。その通電発熱によるジュール熱によっ
て、インク薄膜９を膜沸騰させて、記録紙３上にインク
滴を吐出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プリンタ、ファ
クシミリ、複写機などに用いる、通電発熱方式による記
録ヘッドおよび記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通電発熱によるジュール熱を利用した代
表的な記録方式としては、サーマルヘッドを用いた熱転
写記録方式や電気熱変換型のインクジェット記録方式が
ある。サーマルヘッドを用いた熱転写記録方式は、文献
「井上信弘『高解像度熱転写印字ヘッド』Ｊａｐａｎ
Ｈａｒｄｃｏｐｙ ’８８論文集Ｐ２５０」などに示さ
れるように種々のものが提案されているが、代表的なも
のを図１２に示す。

【０００３】図１２の方式では、紙幅対応サイズのサー
マルヘッド３０内に、１ドットに対応する発熱部を連続
的または離散的に、１ラインに対応する複数ドット分形
成し、各発熱部に個別の電極を配線する。そして、サー
マルヘッド３０とプラテンロール３４との間に熱溶融性
のインクフィルム３２および記録紙３３を圧接し、駆動
電源３１および図では省略した駆動ＩＣによってサーマ
ルヘッド３０の各発熱部を選択的に通電させて、１ライ
ンずつ印字を行うものである。

【０００４】したがって、各発熱部および配線間隔を微
細化すれば、解像度を上げることが可能であるが、各発
熱部に個別の電極と駆動用ＩＣとはボンディングワイヤ
で接続されるため、正確な接続を行うためには、配線間
にある程度の間隔が必要である。近年、ＩＣの実装技術
が進歩し、６００ＤＰＩ程度相当の解像度は実現される
ようになったが、より高解像度化への対応には、依然と
して実装技術的、コスト的に困難である。

【０００５】一方、電気熱変換型のインクジェット記録
方式は、インクをヒータで加熱することによって発生す
るバブルの圧力をインク吐出エネルギーに利用する方式
で、電気機械変換型のインクジェット記録方式と並ん
で、プリンターなどに実用化され、広く普及している。
各ヒータと対応する各ノズルの構成により、エッジシュ
ーター型やルーフシューター型と呼ばれるものがある
が、いずれも、そのインク吐出原理には膜沸騰現象が利
用されている。実際には、ヒータに印加する信号のパル
ス幅の制御によって、膜気泡の発生消滅過程が制御さ
れ、記録に利用されている。したがって、サーマルヘッ
ドを用いた熱転写記録方式と同様に、より高解像度化へ
の対応には、ノズル、ヒータおよび駆動用ＩＣの高集積
化が必要となるが、製造技術と信頼性の点で課題が残さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、各発熱部に個
別の電極や複雑な配線を必要としない、光で印字のオン
オフをスイッチングし、光による熱を利用する記録方式
として、レーザヒートモード熱記録方式、光熱変換型の
インクジェット記録方式、および光熱記録方式が提案さ
れている。

【０００７】レーザヒートモード熱記録方式は、文献
「入江満他『レーザ熱転写の記録特性(III)−カラー記
録特性−』Ｊａｐａｎ Ｈａｒｄｃｏｐｙ ’９１論文
集Ｐ２３７」などに示されているが、この方式による印
字方法を図１３に示す。

【０００８】この方法では、レーザ光源３５から１ドッ
ト相当のレーザ光を透明圧接板３６を介して熱溶融性の
インクフィルム３７に直接照射して、インクフィルム３
７自身が光エネルギーを吸収して発熱することによって
インクを溶融し、その溶融したインクを記録紙３８上に
転写して、画像を記録する。

【０００９】この方法によれば、レーザ光のビーム径を
絞ることによって６００ＤＰＩをはるかに越える高解像
度を実現できるが、インクフィルム３７の表面層を溶融
するまでに、ある程度の時間を要するため、印字速度が
非常に遅くなる。さらに、この方法では、与えられた光
エネルギーがすべて吸収されて熱エネルギーに変換され
るわけではなく、また、レーザそのものの電気光変換効
率も悪いため、所望の熱量を得るために出力の非常に大
きなレーザが必要となって、莫大な消費エネルギーを必
要とし、実用的な印字技術として採用するのは困難であ
る。

【００１０】一方、光熱変換型のインクジェット記録方
式は、特開昭６２−１８４８６０号公報などに示されて
いる。この方式を図１４に示す。

【００１１】この方式では、一面に光吸収材４１が設け
られた透明基体４０の光吸収材４１上にインク４２を塗
布し、他面側から画像信号に応じて変調されたレーザ光
４３を光吸収材４１に照射して、インク４２内の気泡の
破裂によってインク４２を記録材４４上に転移させ、画
像を形成する。しかし、この方式では、光吸収材４１や
図では省略した光反射防止材を設けることによって、消
費電力が少なくてすむようにしているが、それでも、光
エネルギーの熱エネルギーへの変換効率を十分高くする
ことは難しく、また、レーザそのものの電気光変換効率
も低いため、大きなトータルエネルギーを必要とし、実
用上、依然として問題がある。

【００１２】これらの光を直接、熱に変換する方式に対
して、特開平７−３１４７４４号公報などに示された光
熱記録方式は、光の照射によって光導電部材の導電性、
すなわち電気抵抗値をスイッチングし、発熱部材の通電
発熱によってインクを溶融し、転写するものである。

【００１３】図１５に、この光熱記録方式を示す。この
方式では、画像信号に応じて照射されるレーザ光５０を
受光して発熱する受光発熱素子として、透明基板５１上
の透明電極５２と電極５５との間に、レーザ光５０が照
射された領域の電気抵抗値が低下する光導電層５３と発
熱層５４とを積層し、電気抵抗値が低下した光導電層５
３を介して発熱層５４に通電することによって発熱層５
４を発熱させ、電極５５上に積層した保護層５６に圧接
させた熱溶融性のインクフィルム５７を溶融して、記録
材５８上にインクを転写する。

【００１４】この方式によれば、光エネルギーは、光導
電層５３の電気抵抗値のスイッチングだけに用いられる
ため、小さな光エネルギーでよく、発熱は発熱部材の通
電によるので変換効率が高く、上述した光エネルギーを
発熱部材に吸収させて直接、熱エネルギーに変換して記
録を行う方式と比べて、効率が良く、より少ないエネル
ギーで記録を行うことが可能である。しかしながら、受
光発熱素子を構成する光導電層５３が常に加熱冷却サイ
クルの影響を受けるため、素子の繰り返し耐久性が低く
なり、実際的な利用は困難である。

【００１５】以上のように、従来の熱記録方式ないし光
熱記録方式では、エネルギー効率の低さ、またはスイッ
チング素子の耐久性が非常に大きな問題である。

【００１６】そこで、この発明は、各発熱部に個別の電
極や複雑な配線を必要としない光熱記録方式であって、
トータル的なエネルギー効率が高く、耐久性も高い記録
ヘッドおよび記録装置を提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の記録ヘ
ッドは、少なくとも熱−抵抗スイッチング素子からなる
発熱部材と、この発熱部材にバイアス電圧を印加する電
圧印加手段と、画像情報に応じて前記熱−抵抗スイッチ
ング素子の領域に選択的に熱を印加する熱印加手段とを
備え、前記電圧印加手段により前記発熱部材にバイアス
電圧を印加した状態で、前記熱印加手段により前記熱−
抵抗スイッチング素子の領域に選択的に熱を印加するこ
とによって、その領域の前記熱−抵抗スイッチング素子
を高電気抵抗値から低電気抵抗値に変化させて、その領
域の前記発熱部材を通電させ、これにより前記発熱部材
で発生するジュール熱を画像の記録に用いるものであ
る。

【００１８】請求項２の発明では、請求項１の発明の記
録ヘッドにおいて、前記熱−抵抗スイッチング素子とし
て、非線形的な負の温度抵抗特性を示すＣＴＲサーミス
タと非線形的な正の温度抵抗特性を示すＰＴＣサーミス
タとの積層複合体を用い、前記発熱部材は、前記熱−抵
抗スイッチング素子と発熱抵抗体との積層複合体で構成
する。

【００１９】請求項３の発明では、請求項１の発明の記
録ヘッドにおいて、前記熱−抵抗スイッチング素子とし
て、非線形的な負の温度抵抗特性を示すＣＴＲサーミス
タと非線形的な正の温度抵抗特性を示すＰＴＣサーミス
タとの積層複合体を用い、前記発熱部材は、前記熱−抵
抗スイッチング素子で構成する。

【００２０】請求項４の発明では、請求項１の発明の記
録ヘッドにおいて、前記熱−抵抗スイッチング素子とし
て、線形的な負の温度抵抗特性を示すＮＴＣサーミスタ
と非線形的な正の温度抵抗特性を示すＰＴＣサーミスタ
との積層複合体を用い、前記発熱部材は、前記熱−抵抗
スイッチング素子と発熱抵抗体との積層複合体で構成す
る。

【００２１】請求項５の発明では、請求項１の発明の記
録ヘッドにおいて、前記熱−抵抗スイッチング素子とし
て、線形的な負の温度抵抗特性を示すＮＴＣサーミスタ
と非線形的な正の温度抵抗特性を示すＰＴＣサーミスタ
との積層複合体を用い、前記発熱部材は、前記熱−抵抗
スイッチング素子で構成する。

【００２２】請求項６の発明では、請求項１〜５のいず
れかの発明の記録ヘッドにおいて、前記熱印加手段をレ
ーザ加熱によるものとする。

【００２３】請求項７の発明の熱転写記録装置は、請求
項１〜５のいずれかの発明の記録ヘッドとして、透明基
材上に、透明電極、光熱変換層、前記発熱部材、電極お
よび保護層を、この順序で、かつ前記発熱部材の前記熱
−抵抗スイッチング素子が前記光熱変換層と接するよう
に積層して、ライン状または回転可能な円筒状のヘッド
積層体を形成し、前記電圧印加手段は、前記透明電極と
前記電極との間にバイアス電圧を印加するものとし、前
記熱印加手段は、前記透明基材および前記透明電極を介
して前記光熱変換層にレーザ光を照射して前記光熱変換
層を発熱させ、その熱を前記熱−抵抗スイッチング素子
に印加するものとし、前記発熱部材で発生するジュール
熱によって、前記保護層と接するインクリボンフィルム
のインクを溶融し、前記インクリボンフィルムと接する
記録媒体上に転写するものである。

【００２４】請求項８の発明のインクジェット記録装置
は、請求項１〜５のいずれかの発明の記録ヘッドとし
て、透明基材上に、透明電極、光熱変換層、前記発熱部
材、電極および保護層を、この順序で、かつ前記発熱部
材の前記熱−抵抗スイッチング素子が前記光熱変換層と
接するように積層して、回転可能な円筒状のヘッド積層
体を形成し、前記電圧印加手段は、前記透明電極と前記
電極との間にバイアス電圧を印加するものとし、前記熱
印加手段は、前記透明基材および前記透明電極を介して
前記光熱変換層にレーザ光を照射して前記光熱変換層を
発熱させ、その熱を前記熱−抵抗スイッチング素子に印
加するものとし、前記保護層上にインク薄膜を形成し
て、前記発熱部材で発生するジュール熱によって、その
インク薄膜を膜沸騰させ、前記保護層と対向する記録媒
体上にインク滴を吐出させるものである。

【００２５】

【作用】上記のように構成した請求項１の発明の記録ヘ
ッドでは、熱印加手段により熱−抵抗スイッチング素子
の領域に選択的に印加される熱は、熱−抵抗スイッチン
グ素子の領域の電気抵抗値のスイッチングだけに用いら
れ、記録には用いられない。記録に用いられる熱は、電
気抵抗値のスイッチングにより低電気抵抗値化された熱
−抵抗スイッチング素子の領域、ないし熱−抵抗スイッ
チング素子と隣接する発熱抵抗体の領域への、電圧印加
手段による通電によって、熱−抵抗スイッチング素子な
いし発熱抵抗体の領域が発熱して、これからジュール熱
として取り出される熱である。

【００２６】したがって、比較的低温の熱で発熱素子の
電気抵抗値をスイッチングし、効率の良い通電発熱によ
り発生する比較的高温のジュール熱で画像を記録する、
トータル的なエネルギー効率の高い記録ヘッドを実現す
ることができる。

【００２７】しかも、熱−抵抗スイッチング素子の材料
としてセラミックス系のサーミスタ材料を用いることが
できるので、従来の光熱記録方式のように受光発熱素子
の光導電層のスイッチングに対する繰り返し耐久性が低
いというようなこともなく、スイッチング素子の寿命の
長い、耐久性の高い記録ヘッドを実現することができ
る。

【００２８】具体的に、熱−抵抗スイッチング素子を低
電気抵抗値化する温度は、熱溶融性インクフィルムの溶
融によるインク転写や、水性インクの膜沸騰によるイン
ク吐出などの、画像の記録に必要な温度より、十分に低
い温度、例えば５０℃前後となるように、設定される。
これに対して、熱−抵抗スイッチング素子ないし発熱部
材の通電による発熱温度、すなわち画像の記録に必要な
温度は、例えば、熱溶融性インクフィルムを溶融する場
合には約７０℃となるように、水性インクを膜沸騰させ
る場合には約３００℃となるように、設定される。

【００２９】熱−抵抗スイッチング素子の温度抵抗特性
は、発熱部材の通電による発熱温度が所定温度に達する
と、熱−抵抗スイッチング素子の電気抵抗値が絶縁性を
示す程度に高くなって発熱部材への通電が阻止されるよ
うに、調整される。

【００３０】請求項２の発明の記録ヘッドでは、熱−抵
抗スイッチング素子は、ＣＴＲ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｔ
ｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｒｅｓｉｓｔｅｒ）サーミスタ
とＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタとの積層複合体
で構成され、発熱部材は、その熱−抵抗スイッチング素
子と発熱抵抗体との積層複合体で構成される。

【００３１】ＣＴＲサーミスタは、ＶＯ_２系材料などの
相転移に伴う半導体から金属への転移によるスイッチン
グ作用を有し、相転移に対応した温度（キューリー点、
以下では「Ｔｃ」と略する）を越える温度で、電気抵抗
値が高電気抵抗値から低電気抵抗値に非直線的に著しく
急変する。ＣＴＲサーミスタのＴｃは、Ｇｅ，Ｎｉ，Ｍ
ｏ，Ｗなどの酸化物のドープによって、３０〜８０℃の
間で調整される。

【００３２】ＰＴＣサーミスタは、ＢａＴｉＯ_３系材料
の相転移に伴うスイッチング作用を有し、Ｔｃを越える
温度で、電気抵抗値が低電気抵抗値から高電気抵抗値に
非直線的に著しく急変する。ＰＴＣサーミスタのＴｃ
は、Ｂａの一部をＳｒまたはＰｂで置き換えることによ
って、−１００〜４００℃の間で調整される。

【００３３】この請求項２の発明の記録ヘッドでは、ま
ず、熱印加手段により選択的に熱が印加されることによ
って、ＣＴＲサーミスタの電気抵抗値が高電気抵抗値か
ら低電気抵抗値に変化して、電圧印加手段により、選択
された領域の発熱抵抗体が通電され、発熱する。このと
き、選択された領域のＣＴＲサーミスタおよびＰＴＣサ
ーミスタは、それぞれの電気抵抗値が十分低くなってい
るので、ほとんど発熱しない。そして、通電発熱により
発熱抵抗体の温度が所定温度に達し、発熱抵抗体からの
熱伝導によりＰＴＣサーミスタの温度が所定温度、ここ
では、そのＴｃに達すると、ＰＴＣサーミスタの電気抵
抗値が低電気抵抗値から高電気抵抗値に急変して、発熱
抵抗体への通電が阻止され、発熱抵抗体の発熱が停止す
る。

【００３４】これに対して、請求項３の発明の記録ヘッ
ドでは、熱−抵抗スイッチング素子がＣＴＲサーミスタ
とＰＴＣサーミスタとから構成される点は請求項２の発
明の記録ヘッドと同じであるが、その熱−抵抗スイッチ
ング素子そのものが発熱抵抗体を構成する。

【００３５】この請求項３の発明の記録ヘッドでは、ま
ず、熱印加手段により選択的に熱が印加されることによ
って、ＣＴＲサーミスタの電気抵抗値が高電気抵抗値か
ら低電気抵抗値に変化して、電圧印加手段により、選択
された領域のＰＴＣサーミスタが通電され、発熱する。
このとき、選択された領域のＣＴＲサーミスタは、その
電気抵抗値が十分低くなっているので、ほとんど発熱し
ない。また、このときＰＴＣサーミスタが発熱抵抗体と
なるように、その電気抵抗値が調整され、材料が選定さ
れる。そして、通電発熱によりＰＴＣサーミスタの温度
が所定温度、ここでは、そのＴｃに達すると、ＰＴＣサ
ーミスタの電気抵抗値が低電気抵抗値から高電気抵抗値
に急変して、ＰＴＣサーミスタへの通電が阻止され、Ｐ
ＴＣサーミスタの発熱が停止する。

【００３６】または、まず、熱印加手段により選択的に
熱が印加されることによって、ＣＴＲサーミスタの電気
抵抗値が高電気抵抗値から低電気抵抗値に変化して、電
圧印加手段により、選択された領域のＣＴＲサーミスタ
自身が通電され、発熱する。このとき、選択された領域
のＰＴＣサーミスタは、その電気抵抗値が十分低くなっ
ているので、ほとんど発熱しない。また、このときＣＴ
Ｒサーミスタが発熱抵抗体となるように、その電気抵抗
値が調整され、材料が選定される。そして、ＣＴＲサー
ミスタからの熱伝導によりＰＴＣサーミスタの温度が所
定温度、ここでは、そのＴｃに達すると、ＰＴＣサーミ
スタの電気抵抗値が低電気抵抗値から高電気抵抗値に急
変して、ＣＴＲサーミスタへの通電が阻止され、ＣＴＲ
サーミスタの発熱が停止する。

【００３７】両者を比較すると、熱応答性の観点から
は、前者のＰＴＣサーミスタを通電発熱させる方が好ま
しい。

【００３８】請求項４の発明の記録ヘッドでは、熱−抵
抗スイッチング素子は、ＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔ
ｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サー
ミスタとＰＴＣサーミスタとの積層複合体で構成され、
発熱部材は、その熱−抵抗スイッチング素子と発熱抵抗
体との積層複合体で構成され、ＮＴＣサーミスタの温度
上昇に伴う電気抵抗値の連続的（指数関数的）減少特性
と、上述したＰＴＣサーミスタのスイッチング作用とが
利用される。ＮＴＣサーミスタの電気抵抗値と温度との
関係は、 Ｒ＝Ｒｏ〔ｅｘｐＢ｛（１／Ｔ）−（１／Ｔｏ）｝〕…（１） で表される。ここで、Ｒ，Ｒｏは、それぞれ温度Ｔ，Ｔ
ｏにおける電気抵抗値であり、Ｂは、Ｂ定数と呼ばれ、
特性曲線の傾斜を示す。

【００３９】この請求項４の発明の記録ヘッドでは、ま
ず、熱印加手段により選択的に熱が印加されることによ
って、ＮＴＣサーミスタの電気抵抗値が高電気抵抗値か
ら低電気抵抗値に変化して、電圧印加手段により、選択
された領域の発熱抵抗体が通電され、発熱する。このと
き、選択された領域のＮＴＣサーミスタおよびＰＴＣサ
ーミスタは、それぞれの電気抵抗値が十分低くなってい
るので、ほとんど発熱しない。そして、通電発熱により
発熱抵抗体の温度が所定温度に達し、発熱抵抗体からの
熱伝導によりＰＴＣサーミスタの温度が所定温度、ここ
では、そのＴｃに達すると、ＰＴＣサーミスタの電気抵
抗値が低電気抵抗値から高電気抵抗値に急変して、発熱
抵抗体への通電が阻止され、発熱抵抗体の発熱が停止す
る。

【００４０】これに対して、請求項５の発明の記録ヘッ
ドでは、熱−抵抗スイッチング素子がＮＴＣサーミスタ
とＰＴＣサーミスタとから構成される点は請求項４の発
明の記録ヘッドと同じであるが、その熱−抵抗スイッチ
ング素子そのものが発熱抵抗体を構成する。

【００４１】この請求項５の発明の記録ヘッドでは、ま
ず、熱印加手段により選択的に熱が印加されることによ
って、ＮＴＣサーミスタの電気抵抗値が高電気抵抗値か
ら低電気抵抗値に変化して、電圧印加手段により、選択
された領域のＰＴＣサーミスタが通電され、発熱する。
このとき、選択された領域のＮＴＣサーミスタは、その
電気抵抗値が十分低くなっているので、ほとんど発熱し
ない。また、このときＰＴＣサーミスタが発熱抵抗体と
なるように、その電気抵抗値が調整され、材料が選定さ
れる。そして、通電発熱によりＰＴＣサーミスタの温度
が所定温度、ここでは、そのＴｃに達すると、ＰＴＣサ
ーミスタの電気抵抗値が低電気抵抗値から高電気抵抗値
に急変して、ＰＴＣサーミスタへの通電が阻止され、Ｐ
ＴＣサーミスタの発熱が停止する。

【００４２】または、まず、熱印加手段により選択的に
熱が印加されることによって、ＮＴＣサーミスタの電気
抵抗値が高電気抵抗値から低電気抵抗値に変化して、電
圧印加手段により、選択された領域のＮＴＣサーミスタ
自身が通電され、発熱する。このとき、選択された領域
のＰＴＣサーミスタは、その電気抵抗値が十分低くなっ
ているので、ほとんど発熱しない。また、このときＮＴ
Ｃサーミスタが発熱抵抗体となるように、その電気抵抗
値が調整され、材料が選定される。そして、ＮＴＣサー
ミスタからの熱伝導によりＰＴＣサーミスタの温度が所
定温度、ここでは、そのＴｃに達すると、ＰＴＣサーミ
スタの電気抵抗値が低電気抵抗値から高電気抵抗値に急
変して、ＮＴＣサーミスタへの通電が阻止され、ＮＴＣ
サーミスタの発熱が停止する。

【００４３】両者を比較すると、熱応答性の観点から
は、前者のＰＴＣサーミスタを通電発熱させる方が好ま
しい。後者のＮＴＣサーミスタを通電発熱させる方法
は、実施可能であるが、温度上昇とともに電気抵抗値が
十分に下がって発熱しなくなるので、記録に利用できる
温度が低い範囲に限定される。

【００４４】請求項６の発明の記録ヘッドでは、熱印加
手段をレーザ加熱によるものとするので、レーザ光のビ
ームスポット径を４０μｍ程度以下に絞ることによっ
て、熱−抵抗スイッチング素子の選択的に熱が印加され
る領域を６００ＤＰＩ以上相当にすることができ、高解
像度化を実現することができる。

【００４５】請求項７の発明の熱転写記録装置では、ト
ータル的なエネルギー効率が高く、耐久性も高い熱転写
記録装置を実現することができる。

【００４６】請求項８の発明のインクジェット記録装置
では、トータル的なエネルギー効率が高く、耐久性も高
い電気熱変換型のインクジェット記録装置を実現するこ
とができる。

【００４７】

【発明の実施の形態】〔記録ヘッドの実施形態〕 （第１の実施形態…図１〜図３）図１は、この発明の記
録ヘッドの第１の実施形態を示す。

【００４８】この実施形態の記録ヘッドは、基材１０上
に、電極１１、熱−抵抗スイッチング素子（サーミスタ
素子）１５、発熱抵抗体１６、電極１７および保護層１
８を、この順序で積層して、ヘッド積層体を形成し、駆
動電源１９によって電極１１，１７間にバイアス電圧を
印加し、熱印加手段２０によって熱−抵抗スイッチング
素子１５の領域１５ａに選択的に熱Ｈを印加するもので
ある。熱−抵抗スイッチング素子１５は、２つの層１５
ｂおよび１５ｃによって構成する。

【００４９】第１の例として、基材１０側の層１５ｂを
ＣＴＲサーミスタ、発熱抵抗体１６側の層１５ｃをＰＴ
Ｃサーミスタとし、それぞれの温度抵抗特性を図２
（Ａ）に示すようなものとする。

【００５０】ＣＴＲサーミスタ１５ｂのＴｃは、Ｗの酸
化物のドープによって、５０℃に調整し、Ｔｃ前後の電
気抵抗値は、Ｔｃを下回る温度では１０^５Ω程度である
ものが、Ｔｃの５０℃に達すると急激に低下して、Ｔｃ
を越える温度では１０^１Ω程度となるようにする。

【００５１】ＰＴＣサーミスタ１５ｃは、強誘電体とし
て知られるＢａＴｉＯ_３（チタン酸バリウム）にＹ，Ｌ
ａなどの希土類の酸化物を微量添加するか、ＢａＴｉＯ
_３を還元雰囲気中で焼成することによって、半導体化し
たセラミックスとして形成する。ＰＴＣサーミスタ１５
ｃのＴｃは、Ｂａの一部をＳｒまたはＰｂで置き換える
ことによって、−１００〜４００℃の間で可変できる
が、この例では、ＢａＴｉＯ_３で、その組成比を変える
ことによって、７０℃に調整する。Ｔｃ前後の電気抵抗
値は、Ｔｃを下回る温度では１０^１Ω程度であるもの
が、Ｔｃの７０℃に達すると急激に上昇して、Ｔｃを越
える温度では１０^６Ω程度に達するようにする。

【００５２】発熱抵抗体１６としては、図２（Ａ）に示
すように、加熱領域１６ａの電気抵抗値が１００Ω程度
から２．５ｋΩ程度であるような材料を用いる。

【００５３】この例では、熱Ｈの印加によってＣＴＲサ
ーミスタ１５ｂの温度が５０℃を越えると、ＣＴＲサー
ミスタ１５ｂが低電気抵抗値に変化することによって、
発熱抵抗体１６が通電され、発熱する。そして、その発
熱抵抗体１６からの熱伝導によりＰＴＣサーミスタ１５
ｃの温度が７０℃に達すると、ＰＴＣサーミスタ１５ｃ
が高電気抵抗値に変化することによって、発熱抵抗体１
６への通電が阻止され、発熱抵抗体１６の発熱が停止す
る。

【００５４】したがって、この例の記録ヘッドは、記録
に必要な温度が７０℃程度の比較的低温の熱転写記録な
どの記録方式に用いることができる。

【００５５】第２の例として、第１の例と同様に、層１
５ｂをＣＴＲサーミスタ、層１５ｃをＰＴＣサーミスタ
とするが、それぞれの温度抵抗特性を図２（Ｂ）に示す
ようなものとする。

【００５６】具体的に、ＣＴＲサーミスタ１５ｂのＴｃ
は、第１の例と同様に、Ｗの酸化物のドープによって、
５０℃に調整し、ＰＴＣサーミスタ１５ｃのＴｃは、Ｂ
ａの一部をＰｂで置き換え、その組成比を変えることに
よって、２８０℃に調整する。Ｔｃ前後の特性は、それ
ぞれ図２（Ａ）と同様である。

【００５７】発熱抵抗体１６としては、図２（Ａ）と同
様に、加熱領域１６ａの電気抵抗値が１００Ω程度から
２．５ｋΩ程度であるような材料を用いる。

【００５８】この例では、熱Ｈの印加によってＣＴＲサ
ーミスタ１５ｂの温度が５０℃を越えると、ＣＴＲサー
ミスタ１５ｂが低電気抵抗値に変化することによって、
発熱抵抗体１６が通電され、発熱する。そして、その発
熱抵抗体１６からの熱伝導によりＰＴＣサーミスタ１５
ｃの温度が２８０℃に達すると、ＰＴＣサーミスタ１５
ｃが高電気抵抗値に変化することによって、発熱抵抗体
１６への通電が阻止され、発熱抵抗体１６の発熱が停止
する。

【００５９】したがって、この例の記録ヘッドは、記録
に必要な温度が２８０℃程度の高温の電気熱変換型のイ
ンクジェット記録などの記録方式に用いることができ
る。

【００６０】第３の例として、層１５ｂをＮＴＣサーミ
スタ、層１５ｃをＰＴＣサーミスタとし、それぞれの温
度抵抗特性を図３（Ａ）に示すようなものとする。

【００６１】ＮＴＣサーミスタは、Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，
Ｎｉ，Ｃｕなどの遷移金属酸化物の複合焼結体からなる
が、基本的にはＦｅ_３Ｏ_４スピネル相を主成分としたも
のである。その他、還元型ＴｉＯ_２焼結体、ＳｉＣ焼結
体を用いたものや、Ｖ_２Ｏ_５またはＦｅ_２Ｏ_３をベース
としたガラス半導体系サーミスタがある。２００℃以上
では還元性雰囲気によって還元劣化するので、ガラス被
覆される。ＮＴＣサーミスタのＢ定数は２０００〜５０
００Ｋの範囲が一般的であるが、この例のＮＴＣサーミ
スタ１５ｂとしては、Ｂ定数が３０００Ｋ以上のもの
で、電気抵抗値を図３（Ａ）のように調整したものを用
いる。

【００６２】ＰＴＣサーミスタ１５ｃのＴｃは、ＢａＴ
ｉＯ_３で、その組成比を変えることによって、１３０℃
に調整する。Ｔｃ前後の特性は、図２（Ａ）と同様であ
る。発熱抵抗体１６としては、図２（Ａ）と同様に、加
熱領域１６ａの電気抵抗値が１００Ω程度から２．５ｋ
Ω程度であるような材料を用いる。

【００６３】この例では、熱Ｈの印加によってＮＴＣサ
ーミスタ１５ｂの温度が約５０℃を越えると、ＮＴＣサ
ーミスタ１５ｂの自己発熱と、発熱抵抗体１６の通電発
熱が進むが、温度の上昇につれて、ＮＴＣサーミスタ１
５ｂの発熱は停止し、発熱抵抗体１６からの熱伝導によ
りＰＴＣサーミスタ１５ｃの温度が１３０℃に達する
と、ＰＴＣサーミスタ１５ｃが高電気抵抗値に変化する
ことによって、発熱抵抗体１６への通電が阻止され、発
熱抵抗体１６の発熱が停止する。

【００６４】したがって、この例の記録ヘッドは、記録
に必要な温度が１３０℃程度の比較的高温の記録方式に
用いることができる。

【００６５】第４の例として、第３の例と同様に、層１
５ｂをＮＴＣサーミスタ、層１５ｃをＰＴＣサーミスタ
とするが、それぞれの温度抵抗特性を図３（Ｂ）に示す
ようなものとする。

【００６６】具体的に、ＮＴＣサーミスタ１５ｂは、図
３（Ａ）と同じ特性にし、ＰＴＣサーミスタ１５ｃは、
図２（Ｂ）と同じ特性にする。

【００６７】発熱抵抗体１６としては、図２（Ａ）と同
様に、加熱領域１６ａの電気抵抗値が１００Ω程度から
２．５ｋΩ程度であるような材料を用いる。

【００６８】この例では、熱Ｈの印加によってＮＴＣサ
ーミスタ１５ｂの温度が約５０℃を越えると、ＮＴＣサ
ーミスタ１５ｂの自己発熱と、発熱抵抗体１６の通電発
熱が進むが、温度の上昇につれて、ＮＴＣサーミスタ１
５ｂの発熱は停止し、発熱抵抗体１６からの熱伝導によ
りＰＴＣサーミスタ１５ｃの温度が２８０℃に達する
と、ＰＴＣサーミスタ１５ｃが高電気抵抗値に変化する
ことによって、発熱抵抗体１６への通電が阻止され、発
熱抵抗体１６の発熱が停止する。

【００６９】したがって、この例の記録ヘッドは、記録
に必要な温度が２８０℃程度の高温の電気熱変換型のイ
ンクジェット記録などの記録方式に用いることができ
る。

【００７０】なお、層１５ｂを形成するＣＴＲサーミス
タまたはＮＴＣサーミスタ、および層１５ｃを形成する
ＰＴＣサーミスタは、図２（Ａ）（Ｂ）または図３
（Ａ）（Ｂ）に示した特性以外の特性とすることもでき
る。

【００７１】（第２の実施形態…図４〜図６）図４は、
この発明の記録ヘッドの第２の実施形態を示す。この実
施形態は、熱−抵抗スイッチング素子１５と別に発熱抵
抗体を設けず、熱−抵抗スイッチング素子１５そのもの
を発熱抵抗体とする場合で、熱−抵抗スイッチング素子
１５を２つの層１５ｂおよび１５ｃによって構成する点
を含めて、その他は図１に示した第１の実施形態と同じ
である。

【００７２】第１の例として、層１５ｂをＣＴＲサーミ
スタ、層１５ｃをＰＴＣサーミスタとし、それぞれの温
度抵抗特性を図５（Ａ）に示すようなものとする。

【００７３】具体的に、図２（Ａ）の例と同様に、ＣＴ
Ｒサーミスタ１５ｂのＴｃは、Ｗの酸化物のドープによ
って、５０℃に調整し、Ｔｃ前後の電気抵抗値は、Ｔｃ
を下回る温度では１０^５Ω程度であるものが、Ｔｃの５
０℃に達すると急激に低下して、Ｔｃを越える温度では
１０^１Ω程度となるようにする。

【００７４】ＰＴＣサーミスタ１５ｃのＴｃは、ＢａＴ
ｉＯ_３で、その組成比を変えることによって、７０℃に
調整し、Ｔｃ前後の電気抵抗値は、Ｔｃを下回る温度で
は１０^２Ω程度であるものが、Ｔｃの７０℃に達すると
急激に上昇して、Ｔｃを越える温度では１０^６Ω程度に
達するようにする。

【００７５】この例では、熱Ｈの印加によってＣＴＲサ
ーミスタ１５ｂの温度が５０℃を越えると、ＣＴＲサー
ミスタ１５ｂが低電気抵抗値に変化することによって、
ＰＴＣサーミスタ１５ｃが通電され、発熱する。そし
て、その通電発熱によりＰＴＣサーミスタ１５ｃの温度
が７０℃に達すると、ＰＴＣサーミスタ１５ｃが高電気
抵抗値に変化することによって、ＰＴＣサーミスタ１５
ｃへの通電が阻止され、ＰＴＣサーミスタ１５ｃの発熱
が停止する。

【００７６】したがって、この例の記録ヘッドは、記録
に必要な温度が７０℃程度の比較的低温の熱転写記録な
どの記録方式に用いることができる。

【００７７】第２の例として、第１の例と同様に、層１
５ｂをＣＴＲサーミスタ、層１５ｃをＰＴＣサーミスタ
とするが、それぞれの温度抵抗特性を図５（Ｂ）に示す
ようなものとする。

【００７８】具体的に、ＣＴＲサーミスタ１５ｂのＴｃ
は、Ｗの酸化物のドープによって、５０℃に調整し、Ｔ
ｃ前後の電気抵抗値は、Ｔｃを下回る温度では１０^５Ω
程度であるものが、Ｔｃの５０℃に達すると急激に低下
して、Ｔｃを越える温度では１０^２Ω程度となるように
する。

【００７９】また、ＰＴＣサーミスタ１５ｃのＴｃは、
Ｂａの一部をＰｂで置き換え、その組成比を変えること
によって、７０℃に調整し、Ｔｃ前後の電気抵抗値は、
Ｔｃを下回る温度では１０^１Ω程度であるものが、Ｔｃ
の７０℃に達すると急激に上昇して、Ｔｃを越える温度
では１０^６Ω程度に達するようにする。

【００８０】すなわち、この例では、ＣＴＲサーミスタ
１５ｂのＴｃを越える温度での電気抵抗値と、ＰＴＣサ
ーミスタ１５ｃのＴｃを下回る温度での電気抵抗値と
を、図５（Ａ）の第１の例に対して入れ替える。

【００８１】この例では、熱Ｈの印加によってＣＴＲサ
ーミスタ１５ｂの温度が５０℃を越えると、ＣＴＲサー
ミスタ１５ｂが低電気抵抗値に変化することによって、
ＣＴＲサーミスタ１５ｂ自身が通電され、発熱する。そ
して、このＣＴＲサーミスタ１５ｂからの熱伝導により
ＰＴＣサーミスタ１５ｃの温度が７０℃に達すると、Ｐ
ＴＣサーミスタ１５ｃが高電気抵抗値に変化することに
よって、ＣＴＲサーミスタ１５ｂへの通電が阻止され、
ＣＴＲサーミスタ１５ｂの発熱が停止する。

【００８２】したがって、この例の記録ヘッドは、記録
に必要な温度が７０℃程度の比較的低温の熱転写記録な
どの記録方式に用いることができる。

【００８３】第３の例として、第１および第２の例と同
様に、層１５ｂをＣＴＲサーミスタ、層１５ｃをＰＴＣ
サーミスタとするが、それぞれの温度抵抗特性を図５
（Ｃ）に示すようなものとする。

【００８４】具体的に、ＣＴＲサーミスタ１５ｂのＴｃ
は、第１の例と同様に、Ｗの酸化物のドープによって、
５０℃に調整し、Ｔｃ前後の電気抵抗値は、図５（Ａ）
と同様にする。

【００８５】ＰＴＣサーミスタ１５ｃのＴｃは、Ｂａの
一部をＰｂで置き換え、その組成比を変えることによっ
て、３００℃に調整し、Ｔｃ前後の電気抵抗値は、Ｔｃ
を下回る温度では１０^２Ω程度であるものが、Ｔｃの３
００℃に達すると急激に上昇して、Ｔｃを越える温度で
は１０^６Ω程度に達するようにする。

【００８６】この例では、熱Ｈの印加によってＣＴＲサ
ーミスタ１５ｂの温度が５０℃を越えると、ＣＴＲサー
ミスタ１５ｂが低電気抵抗値に変化することによって、
ＰＴＣサーミスタ１５ｃが通電され、発熱する。そし
て、その通電発熱によりＰＴＣサーミスタ１５ｃの温度
が３００℃に達すると、ＰＴＣサーミスタ１５ｃが高電
気抵抗値に変化することによって、ＰＴＣサーミスタ１
５ｃへの通電が阻止され、ＰＴＣサーミスタ１５ｃの発
熱が停止する。

【００８７】したがって、この例の記録ヘッドは、記録
に必要な温度が３００℃程度の高温の電気熱変換型のイ
ンクジェット記録などの記録方式に用いることができ
る。

【００８８】第４の例として、第１〜第３の例と同様
に、層１５ｂをＣＴＲサーミスタ、層１５ｃをＰＴＣサ
ーミスタとするが、それぞれの温度抵抗特性を図５
（Ｄ）に示すようなものとする。

【００８９】具体的に、ＣＴＲサーミスタ１５ｂのＴｃ
は、Ｗの酸化物のドープによって、５０℃に調整し、Ｔ
ｃ前後の電気抵抗値は、Ｔｃを下回る温度では１０^５Ω
程度であるものが、Ｔｃの５０℃に達すると急激に低下
して、Ｔｃを越える温度では１０^２Ω程度となるように
する。

【００９０】また、ＰＴＣサーミスタ１５ｃのＴｃは、
Ｂａの一部をＰｂで置き換え、その組成比を変えること
によって、２８０℃に調整し、Ｔｃ前後の電気抵抗値
は、Ｔｃを下回る温度では１０^１Ω程度であるものが、
Ｔｃの２８０℃に達すると急激に上昇して、Ｔｃを越え
る温度では１０^６Ω程度に達するようにする。

【００９１】すなわち、この例では、ＣＴＲサーミスタ
１５ｂのＴｃを越える温度での電気抵抗値と、ＰＴＣサ
ーミスタ１５ｃのＴｃを下回る温度での電気抵抗値と
を、図５（Ｃ）の第３の例に対して入れ替える。

【００９２】この例では、熱Ｈの印加によってＣＴＲサ
ーミスタ１５ｂの温度が５０℃を越えると、ＣＴＲサー
ミスタ１５ｂが低電気抵抗値に変化することによって、
ＣＴＲサーミスタ１５ｂ自身が通電され、発熱する。そ
して、このＣＴＲサーミスタ１５ｂからの熱伝導により
ＰＴＣサーミスタ１５ｃの温度が２８０℃に達すると、
ＰＴＣサーミスタ１５ｃが高電気抵抗値に変化すること
によって、ＣＴＲサーミスタ１５ｂへの通電が阻止さ
れ、ＣＴＲサーミスタ１５ｂの発熱が停止する。したが
って、この例の記録ヘッドは、記録に必要な温度が２８
０℃程度の高温の電気熱変換型のインクジェット記録な
どの記録方式に用いることができる。

【００９３】第５の例として、層１５ｂをＮＴＣサーミ
スタ、層１５ｃをＰＴＣサーミスタとし、それぞれの温
度抵抗特性を図６（Ａ）に示すようなものとする。

【００９４】具体的に、ＮＴＣサーミスタ１５ｂは、図
３（Ａ）（Ｂ）と同じ特性にし、ＰＴＣサーミスタ１５
ｃのＴｃは、ＢａＴｉＯ_３で、その組成比を変えること
によって、１５０℃に調整し、Ｔｃ前後の電気抵抗値
は、図５（Ａ）と同様にする。この例では、熱Ｈの印加
によってＮＴＣサーミスタ１５ｂの温度が約５０℃を越
えると、ＮＴＣサーミスタ１５ｂの自己発熱と、ＰＴＣ
サーミスタ１５ｃの通電発熱が進むが、温度の上昇につ
れて、ＮＴＣサーミスタ１５ｂの発熱は停止し、ＰＴＣ
サーミスタ１５ｃの温度が１５０℃に達すると、ＰＴＣ
サーミスタ１５ｃが高電気抵抗値に変化することによっ
て、ＰＴＣサーミスタ１５ｃへの通電が阻止され、ＰＴ
Ｃサーミスタ１５ｃの発熱が停止する。

【００９５】したがって、この例の記録ヘッドは、記録
に必要な温度が１５０℃程度の比較的高温の記録方式に
用いることができる。

【００９６】第６の例として、第５の例と同様に、層１
５ｂをＮＴＣサーミスタ、層１５ｃをＰＴＣサーミスタ
とするが、それぞれの温度抵抗特性を図６（Ｂ）に示す
ようなものとする。

【００９７】具体的に、ＮＴＣサーミスタ１５ｂは、図
６（Ａ）と同じ特性にし、ＰＴＣサーミスタ１５ｃのＴ
ｃは、ＢａＴｉＯ_３で、その組成比を変えることによっ
て、７５℃に調整し、Ｔｃ前後の電気抵抗値は、Ｔｃを
下回る温度では１０^１Ω程度であるものが、Ｔｃの７５
℃に達すると急激に上昇して、Ｔｃを越える温度では１
０^６Ω程度に達するようにする。

【００９８】この例では、熱Ｈの印加によってＮＴＣサ
ーミスタ１５ｂの温度が約５０℃を越えると、ＮＴＣサ
ーミスタ１５ｂの自己発熱が進むが（ＰＴＣサーミスタ
１５ｃは通電するが、電気抵抗値が低いので発熱しな
い）、そのＮＴＣサーミスタ１５ｂからの熱伝導により
ＰＴＣサーミスタ１５ｃの温度が７５℃に達すると、Ｐ
ＴＣサーミスタ１５ｃが高電気抵抗値に変化することに
よって、ＰＴＣサーミスタ１５ｃへの通電が阻止され、
ＮＴＣサーミスタ１５ｂの通電発熱が停止する。したが
って、この例の記録ヘッドは、記録に必要な温度が７５
℃程度の比較的低温の熱転写記録などの記録方式に用い
ることができる。

【００９９】第７の例として、第５および第６の例と同
様に、層１５ｂをＮＴＣサーミスタ、層１５ｃをＰＴＣ
サーミスタとするが、それぞれの温度抵抗特性を図６
（Ｃ）に示すようなものとする。

【０１００】具体的に、ＮＴＣサーミスタ１５ｂは、図
６（Ａ）（Ｂ）と同じ特性にし、ＰＴＣサーミスタ１５
ｃは、図５（Ｃ）と同じ特性にする。

【０１０１】この例では、熱Ｈの印加によってＮＴＣサ
ーミスタ１５ｂの温度が約５０℃を越えると、ＮＴＣサ
ーミスタ１５ｂの自己発熱と、ＰＴＣサーミスタ１５ｃ
の通電発熱が進むが、温度の上昇につれて、ＮＴＣサー
ミスタ１５ｂの発熱は停止し、ＰＴＣサーミスタ１５ｃ
の温度が３００℃に達すると、ＰＴＣサーミスタ１５ｃ
が高電気抵抗値に変化することによって、ＰＴＣサーミ
スタ１５ｃへの通電が阻止され、ＰＴＣサーミスタ１５
ｃの発熱が停止する。

【０１０２】したがって、この例の記録ヘッドは、記録
に必要な温度が３００℃程度の高温の電気熱変換型のイ
ンクジェット記録などの記録方式に用いることができ
る。

【０１０３】なお、層１５ｂを形成するＣＴＲサーミス
タまたはＮＴＣサーミスタ、および層１５ｃを形成する
ＰＴＣサーミスタは、図５（Ａ）〜（Ｄ）または図６
（Ａ）〜（Ｃ）に示した特性以外の特性とすることもで
きる。

【０１０４】〔記録装置の実施形態〕 （記録ヘッドの一例…図７）図７は、この発明の記録装
置に用いる記録ヘッドの一例を示す。

【０１０５】この例の記録ヘッドは、図１の記録ヘッド
において、特に熱印加手段２０をレーザ加熱によるもの
とし、そのため、基材１０を透明基材とし、電極１１を
透明電極とするとともに、透明電極１１と熱−抵抗スイ
ッチング素子１５との間に光熱変換層１４を形成し、レ
ーザ光照射手段２１から透明基材１０および透明電極１
１を介して光熱変換層１４に、画像情報に応じて選択的
にレーザ光ＬＢを照射するものである。

【０１０６】この例の記録ヘッドでは、レーザ光ＬＢが
光熱変換層１４の領域に照射されることにより、その領
域でレーザ光ＬＢの光エネルギーが熱エネルギーに変換
されて、隣接する熱−抵抗スイッチング素子１５の領域
１５ａに熱が印加され、これにより、隣接する発熱抵抗
体１６の領域１６ａが通電発熱する。

【０１０７】透明基材１０の材料としては、レーザ光Ｌ
Ｂに対して高い透過率を示し、特に光熱変換層１４の有
効吸収波長域での透過率が３０％以上となるものが好ま
しい。その耐熱温度は、１２０℃以上が好ましい。具体
的に、透明基材１０の材料としては、各種珪素系ガラス
材、フッ素系化合物材、ポリイミド材、ポリアラミド
材、ポリエステル材、アクリル樹脂材、シリコン樹脂材
などが好ましい。特に、高い耐熱性を必要とする場合に
は、ビス（ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロ
パン無水物系ポリイミド材や、ビス（トリフルオロメチ
ル）ジアミノビフェニル系ポリイミド材などを用いれば
よい。

【０１０８】透明基材１０の厚みは、剛性を生じる厚み
であればよいが、後述するように記録ヘッド１をライン
状に構成する場合には１ｍｍ程度、回転可能な円筒状に
構成する場合には５ｍｍ程度が好ましい。また、回転可
能な円筒状にして他の支持体で補強する場合には、透明
基材１０を無端ベルト状にして７５μｍ程度の厚みにし
てもよい。

【０１０９】透明電極１１の材料としては、抵抗率が１
０^３Ω・ｃｍ以下の光透過性のものであればよく、例え
ば、ＩＴＯ，ＳｎＯ_２またはそのドープ系材料、Ｉｎ_２
Ｏ_３，ＺｎＯまたはそのドープ系材料、ＣｄＩｎ
_２Ｏ_４，Ｃｄ_２ＳｎＯ_４またはそれらの混合材料などが
好ましい。その成膜方法としては、スプレー塗布法、真
空蒸着法、ＲＦスパッタ法、ＤＣスパッタ法、ＣＶＤ
法、ＡＲＥ法などを用いる。

【０１１０】透明電極１１の厚みは、０．２〜１μｍ程
度の範囲が好ましい。透明電極１１の耐熱温度は、繰り
返して記録する場合の安定性のためには、２００℃以上
が好ましく、より高温の記録のためには、４００℃以上
が好ましい。

【０１１１】光熱変換層１４の材料としては、抵抗率が
１０^３Ω・ｃｍ以下の導電性を有するもので、レーザ光
ＬＢを吸収するものであればよい。その厚みは、１μｍ
以下で、光がほとんど透過しない範囲であればよい。レ
ーザ光照射手段２１として発振波長が近赤外域の一般的
なレーザを用いる場合には、光熱変換層１４としてはグ
ラファイトなどの材料を用いることができる。

【０１１２】熱−抵抗スイッチング素子１５は、図１〜
図３または図４〜図６に示したような、ＣＴＲサーミス
タまたはＮＴＣサーミスタとＰＴＣサーミスタとの積層
複合体に限らず、ＣＴＲサーミスタの層単体でもよい。

【０１１３】発熱抵抗体１６は、層内への通電によりジ
ュール熱が発生する電熱現象を生じる材料によって形成
し、その材料は、耐熱温度が１５０℃以上、より好まし
くは３００℃を越えるものがよい。発熱抵抗体１６の抵
抗率は、１０^２Ω・ｃｍ〜１０^４Ω・ｃｍの範囲内に設
定する。発熱抵抗体１６の厚みは、０．２〜１μｍ程度
の範囲が好ましい。

【０１１４】具体的に、発熱抵抗体１６の材料として
は、各種セラミックス材や耐熱性樹脂と導電性または絶
縁性フィラーの１種または複数種からなる混合／複合材
料や、各種セラミックス材料と導電材との混合／複合材
料などを用いる。各種セラミックス材としては、アルミ
ナ、ジルコニア、珪素化合物、マグネシウム化合物など
を用いる。耐熱性樹脂としては、ポリイミド樹脂、ポリ
アラミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミドアミド樹
脂、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、
ポリ−Ｐ−キシリレン樹脂など、またはそれらの誘導体
を含む材料を用いる。導電性フィラーおよび導電材とし
ては、Ｃ，Ｎｉ，Ａｕ，Ａｇ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｐ
ｄ，Ｔａ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｐｔ，Ｍｏ，Ｒｕ，Ｗ，
Ｉｎなどの無機系材料や、ＶＯ_２，Ｒｕ_２Ｏ，ＴａＮ，
ＳｉＣ，ＺｒＯ_２，ＩｎＯ，Ｔａ_２Ｎ，ＺｒＮ，Ｎｂ
Ｎ，ＶＮ，ＴｉＢ_２，ＺｒＢ_２，ＨｆＢ_２，ＴａＢ_２，
ＭｏＢ_２，ＣｒＢ_２，Ｂ_２Ｃ，ＭｏＢ，ＺｒＣ，ＶＣ，
ＴｉＣなどの１種またはそれらの化合物や混合物からな
る材料を用いる。絶縁材料は、電気抵抗値制御や結着の
ために用いるもので、上記の各種セラミックス材と耐熱
性樹脂とにより構成されているものが好ましい。

【０１１５】電極１７としては、抵抗率が１０^２Ω・ｃ
ｍ以下の導電性を有するもので、一般的には金属材料の
薄膜が好適である。その厚みは、０．２〜１μｍ程度の
範囲が好ましい。具体的に、電極１７の材料としては、
Ｃ，Ｎｉ，Ａｕ，Ａｇ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｐｄ，Ｔ
ａ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｐｔ，Ｍｏ，Ｒｕ，Ｗ，Ｉｎな
どの無機系材料や、ＶＯ_２，Ｒｕ_２Ｏ，ＴａＮ，Ｓｉ
Ｃ，ＺｒＯ_２，ＩｎＯ，Ｔａ_２Ｎ，ＺｒＮ，ＮｂＮ，Ｖ
Ｎ，ＴｉＢ_２，ＺｒＢ_２，ＨｆＢ_２，ＴａＢ_２，ＭｏＢ
_２，ＣｒＢ_２，Ｂ_２Ｃ，ＭｏＢ，ＺｒＣ，ＶＣ，ＴｉＣ
などを用いる。

【０１１６】保護層１８の材料としては、記録用途に応
じて、耐熱温度が１５０℃以上、または３００℃を越え
るものが好ましく、シリコン樹脂、含フッ素樹脂または
それらの樹脂の変性樹脂、酸化珪素またはその化合物、
窒化珪素、炭化珪素またはそれらの化合物、酸化チタ
ン、窒化チタン、炭化チタンまたはそれらの化合物、タ
ンタルセラミックスまたはその化合物、その他のセラミ
ックスまたはその化合物などを用いる。保護層１８の厚
みは、５μｍ以下が好ましい。熱伝導の観点からは、よ
り薄い方がよく、１μｍ程度が好ましい。

【０１１７】駆動電源１９は、透明電極１１と電極１７
との間に電圧を印加できる装置であればよいが、好まし
くは直流電源を用いる。印加電圧は、記録用途に応じ
て、１０〜３０Ｖの範囲で設定する。駆動電源１９は、
熱−抵抗スイッチング素子１５が光熱変換層１４により
加熱されないときには、電極１１，１７間に大きな電流
を流さず、電位を保つ程度の電流を流し、熱−抵抗スイ
ッチング素子１５が光熱変換層１４により加熱される
と、領域１５ａにおいて熱−抵抗スイッチング素子１５
の電気抵抗値が大幅に低下することによって、電極１
１，１７間に大電流を流すという機能を持つものであ
る。これによって、印加された熱に応じたエネルギー
の、ＳＮ比の高い熱像を作成することができる。

【０１１８】レーザ光ＬＢは、６００ＤＰＩ以上相当の
解像度を得るために、スポット直径を２０〜４０μｍの
範囲に絞って用いる。レーザ光照射手段２１としては、
例えば、発振波長７８０ｎｍ、最大出力５０ｍＷの半導
体レーザを用いる。

【０１１９】（レーザ光照射手段の一例…図８）図８
は、この発明の記録装置に用いるレーザ光照射手段の一
例を示す。この例のレーザ光照射手段では、画像情報に
応じて半導体レーザ２２を駆動し、半導体レーザ２２か
らのレーザ光ＬＢを、駆動モータ２３によって回転駆動
されるポリゴンミラー２４で反射させ、図では省略した
結像レンズを介して、記録ヘッド１の図７に示した透明
基板１０および透明電極１１を介して光熱変換層１４に
照射する。

【０１２０】（記録装置の第１の例…図９）図９は、こ
の発明の記録装置の第１の例を示し、熱転写記録方式に
よる場合である。

【０１２１】この例の記録装置では、記録ヘッド１のヘ
ッド積層体をライン状に形成して、その図７に示した保
護層１８とプラテンロール４ｃとの間にインクリボンフ
ィルム２および記録紙３を圧接し、インクリボンフィル
ム２をロール４ａ，４ｂ間に搬送する。そして、画像情
報に応じてレーザ光ＬＢを、図７に示したように透明基
材１０および透明電極１１を介して光熱変換層１４に照
射して、上述したように発熱抵抗体１６の領域１６ａを
通電発熱させ、その熱によってインクリボンフィルム２
のインクを溶融して記録紙３上に転写し、記録紙３上に
画像を記録する。

【０１２２】この場合、図９の紙面に垂直な方向の主走
査は、図７に示したレーザ光照射手段２１を図８のよう
に構成してポリゴンミラー２４を回転させることによっ
て、またはレーザ光源を図９の紙面に垂直な方向にアレ
イ状に形成することによって行い、図９の左右方向の副
走査は、記録紙３を図９の左右方向に搬送して行う。記
録ヘッド１の図７に示した熱−抵抗スイッチング素子１
５は、インクリボンフィルム２のインク溶融温度に応じ
た温度抵抗特性のものとし、例えば、インク溶融温度が
７０℃であれば、図２（Ａ）に示した特性のＣＴＲサー
ミスタ１５ｂとＰＴＣサーミスタ１５ｃとの積層複合体
とする。

【０１２３】（記録装置の第２の例…図１０）図１０
は、この発明の記録装置の第２の例を示し、図９の例と
同様に熱転写記録方式による場合である。

【０１２４】この例の記録装置では、記録ヘッド１のヘ
ッド積層体を円筒状に形成して一方向に回転させ、その
円筒状のヘッド積層体の内側からレーザ光ＬＢを、透明
基材１０および透明電極１１を介して光熱変換層１４に
照射する。その他は、図９の例と同じである。

【０１２５】この例によれば、ヘッド積層体の回転に伴
って、レーザ光ＬＢにより熱が印加され、通電により発
熱する領域が移動して、ヘッド積層体が一周する間に同
一領域が冷えるので、蓄熱の影響がなくなり、図９の例
より高速の記録が可能となる。

【０１２６】（記録装置の第３の例…図１１）図１１
は、この発明の記録装置の第３の例を示し、電気熱変換
型のインクジェット記録方式による場合である。

【０１２７】この例の記録装置では、図１０の例と同様
に、記録ヘッド１のヘッド積層体を円筒状に形成して一
方向に回転させ、その円筒状のヘッド積層体の内側から
レーザ光ＬＢを、透明基材１０および透明電極１１を介
して光熱変換層１４に照射するが、ヘッド積層体の下側
にインク室６を配置して、ヘッド積層体の回転に伴って
インク塗布ロール５により、インク室６内のインク８を
ヘッド積層体の保護層１８上に塗布し、ブレード７によ
り余分なインクを除去して、保護層１８上にインク薄膜
９を形成する。

【０１２８】そして、光熱変換層１４へのレーザ光ＬＢ
の照射によって、上述したように発熱抵抗体１６の領域
を通電発熱させ、その熱によってインク薄膜９の領域を
膜沸騰させて、ヘッド積層体と対向させて図１１の左右
方向に搬送する記録紙３上に微小インク滴を吐出させ、
記録紙３上に画像を記録する。

【０１２９】この例の熱−抵抗スイッチング素子１５
は、インク薄膜９が膜沸騰する温度に応じた温度抵抗特
性のものとし、例えば、膜沸騰する温度が２８０℃であ
れば、図２（Ｂ）に示した特性のＣＴＲサーミスタ１５
ｂとＰＴＣサーミスタ１５ｃとの積層複合体とする。

【０１３０】この例においても、図１０の例と同様に、
蓄熱の影響を除去することができ、高速の記録が可能と
なる。

【０１３１】

【発明の効果】上述したように、請求項１の発明によれ
ば、熱印加手段により熱−抵抗スイッチング素子の領域
に選択的に印加される熱は、熱−抵抗スイッチング素子
の領域の電気抵抗値のスイッチングだけに用いられ、記
録には用いられず、記録に用いられる熱は、電気抵抗値
のスイッチングにより低電気抵抗値化された熱−抵抗ス
イッチング素子の領域、ないし熱−抵抗スイッチング素
子と隣接する発熱抵抗体の領域への、電圧印加手段によ
る通電によって、熱−抵抗スイッチング素子ないし発熱
抵抗体の領域が発熱して、これからジュール熱として取
り出される熱であるので、従来のサーマルヘッドのよう
に各発熱部に個別の電極や複雑な配線を必要とせず、し
かも従来のレーザヒートモード熱記録方式のように大き
な光エネルギーを発熱部材に吸収させて熱エネルギーに
変換する必要もなく、より効率良く、より少ないトータ
ルエネルギーで記録を行うことができる。

【０１３２】しかも、熱−抵抗スイッチング素子の材料
としてセラミックス系のサーミスタ材料を用いることが
できるので、従来の光熱記録方式のように受光発熱素子
の光導電層のスイッチングに対する繰り返し耐久性が低
いというようなこともなく、スイッチング素子の寿命の
長い、耐久性の高い記録ヘッドを実現することができ
る。

【０１３３】請求項２の発明によれば、熱−抵抗スイッ
チング素子としてＣＴＲサーミスタとＰＴＣサーミスタ
との積層複合体を用いるので、ＣＴＲサーミスタのキュ
ーリー点の５０℃前後の比較的低温で、熱−抵抗スイッ
チング素子を高電気抵抗値から低電気抵抗値に急変させ
ることができる。また、ＰＴＣサーミスタのキューリー
点を記録に必要な温度付近に調整することによって、記
録に必要な温度付近で熱−抵抗スイッチング素子を低電
気抵抗値から高電気抵抗値に急変させることができる。
さらに、発熱部材として熱−抵抗スイッチング素子と発
熱抵抗体との積層複合体を用いるので、発熱抵抗体の通
電発熱をＣＴＲサーミスタとＰＴＣサーミスタのスイッ
チングで制御することによって、通電発熱記録のオンオ
フを行うことができる。

【０１３４】請求項３の発明によれば、ＣＴＲサーミス
タとＰＴＣサーミスタとの積層複合体からなる熱−抵抗
スイッチング素子のＰＴＣサーミスタ自身を発熱抵抗体
とするので、ＰＴＣサーミスタの通電発熱をＣＴＲサー
ミスタとＰＴＣサーミスタのスイッチングで制御するこ
とによって、通電発熱記録のオンオフを行うことができ
る。

【０１３５】請求項４の発明によれば、熱−抵抗スイッ
チング素子としてＮＴＣサーミスタとＰＴＣサーミスタ
との積層複合体を用いるので、特にＢ定数が３０００Ｋ
以上のＮＴＣサーミスタを用いることによって、熱−抵
抗スイッチング素子を高電気抵抗値から低電気抵抗値に
連続的に急激に変化させることができる。また、発熱部
材として熱−抵抗スイッチング素子と発熱抵抗体との積
層複合体を用いるので、発熱抵抗体の通電発熱をＮＴＣ
サーミスタの温度抵抗特性とＰＴＣサーミスタのスイッ
チングで制御することによって、通電発熱記録のオンオ
フを行うことができる。

【０１３６】請求項５の発明によれば、ＮＴＣサーミス
タとＰＴＣサーミスタとの積層複合体からなる熱−抵抗
スイッチング素子のＰＴＣサーミスタ自身を発熱抵抗体
とするので、ＰＴＣサーミスタの通電発熱をＮＴＣサー
ミスタの温度抵抗特性とＰＴＣサーミスタのスイッチン
グで制御することによって、通電発熱記録のオンオフを
行うことができる。

【０１３７】請求項６の発明によれば、熱印加手段をレ
ーザ加熱によるものとするので、レーザ光のビームスポ
ット径を絞ることによって、熱−抵抗スイッチング素子
の選択的に熱が印加される領域を６００ＤＰＩ以上相当
にすることができ、高解像度化を実現することができ
る。また、熱−抵抗スイッチング素子は５０℃前後の比
較的低温で高電気抵抗値から低電気抵抗値に変化させる
ことができるので、レーザ光源は出力の小さいものでよ
く、低エネルギーで記録を行うことができる。

【０１３８】請求項７の発明によれば、トータル的なエ
ネルギー効率が高く、耐久性も高い熱転写記録装置を実
現することができる。

【０１３９】請求項８の発明によれば、トータル的なエ
ネルギー効率が高く、耐久性も高い電気熱変換型のイン
クジェット記録装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の記録ヘッドの第１の実施形態を示す
図である。

【図２】図１の熱−抵抗スイッチング素子をＣＴＲサー
ミスタとＰＴＣサーミスタとの積層複合体とする場合の
それぞれの温度抵抗特性の例を示す図である。

【図３】図１の熱−抵抗スイッチング素子をＮＴＣサー
ミスタとＰＴＣサーミスタとの積層複合体とする場合の
それぞれの温度抵抗特性の例を示す図である。

【図４】この発明の記録ヘッドの第２の実施形態を示す
図である。

【図５】図４の熱−抵抗スイッチング素子をＣＴＲサー
ミスタとＰＴＣサーミスタとの積層複合体とする場合の
それぞれの温度抵抗特性の例を示す図である。

【図６】図４の熱−抵抗スイッチング素子をＮＴＣサー
ミスタとＰＴＣサーミスタとの積層複合体とする場合の
それぞれの温度抵抗特性の例を示す図である。

【図７】この発明の記録装置に用いる記録ヘッドの一例
を示す図である。

【図８】この発明の記録装置に用いるレーザ光照射手段
の一例を示す図である。

【図９】この発明の記録装置の第１の例を示す図であ
る。

【図１０】この発明の記録装置の第２の例を示す図であ
る。

【図１１】この発明の記録装置の第３の例を示す図であ
る。

【図１２】従来のサーマルヘッドを用いた熱転写記録装
置を示す図である。

【図１３】従来のレーザヒートモード熱記録装置を示す
図である。

【図１４】従来の光熱変換型のインクジェット記録装置
を示す図である。

【図１５】従来の光熱記録装置を示す図である。

【符号の説明】

１…記録ヘッド ２…インクリボンフィルム ３…記録紙 ８…インク ９…インク薄膜 １０…基材（透明基材） １１…電極（透明電極） １４…光熱変換層 １５…熱−抵抗スイッチング素子 １６…発熱抵抗体 １７…電極 １８…保護層 １９…駆動電源 ２０…熱印加手段 ２１…レーザ光照射手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C057 AF01 AF51 AG21 AG50 AG51 AG97 AG98 AK01 AK13 AN05 AN06 AP02 AR12 AR14 BA13 2C065 AA01 AB02 AB03 AD05 AD06 AE05 CA03 CA09 CA10 CA11 CA13

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも熱−抵抗スイッチング素子から
   なる発熱部材と、この発熱部材にバイアス電圧を印加す
   る電圧印加手段と、画像情報に応じて前記熱−抵抗スイ
   ッチング素子の領域に選択的に熱を印加する熱印加手段
   とを備え、 前記電圧印加手段により前記発熱部材にバイアス電圧を
   印加した状態で、前記熱印加手段により前記熱−抵抗ス
   イッチング素子の領域に選択的に熱を印加することによ
   って、その領域の前記熱−抵抗スイッチング素子を高電
   気抵抗値から低電気抵抗値に変化させて、その領域の前
   記発熱部材を通電させ、これにより前記発熱部材で発生
   するジュール熱を画像の記録に用いることを特徴とする
   記録ヘッド。
2. 【請求項２】請求項１の記録ヘッドにおいて、 前記熱−抵抗スイッチング素子が、非線形的な負の温度
   抵抗特性を示すＣＴＲサーミスタと非線形的な正の温度
   抵抗特性を示すＰＴＣサーミスタとの積層複合体で構成
   され、前記発熱部材が、前記熱−抵抗スイッチング素子
   と発熱抵抗体との積層複合体で構成されたことを特徴と
   する記録ヘッド。
3. 【請求項３】請求項１の記録ヘッドにおいて、 前記熱−抵抗スイッチング素子が、非線形的な負の温度
   抵抗特性を示すＣＴＲサーミスタと非線形的な正の温度
   抵抗特性を示すＰＴＣサーミスタとの積層複合体で構成
   され、前記発熱部材が、前記熱−抵抗スイッチング素子
   で構成されたことを特徴とする記録ヘッド。
4. 【請求項４】請求項１の記録ヘッドにおいて、 前記熱−抵抗スイッチング素子が、線形的な負の温度抵
   抗特性を示すＮＴＣサーミスタと非線形的な正の温度抵
   抗特性を示すＰＴＣサーミスタとの積層複合体で構成さ
   れ、前記発熱部材が、前記熱−抵抗スイッチング素子と
   発熱抵抗体との積層複合体で構成されたことを特徴とす
   る記録ヘッド。
5. 【請求項５】請求項１の記録ヘッドにおいて、 前記熱−抵抗スイッチング素子が、線形的な負の温度抵
   抗特性を示すＮＴＣサーミスタと非線形的な正の温度抵
   抗特性を示すＰＴＣサーミスタとの積層複合体で構成さ
   れ、前記発熱部材が、前記熱−抵抗スイッチング素子で
   構成されたことを特徴とする記録ヘッド。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれかの記録ヘッドにお
   いて、 前記熱印加手段がレーザ加熱によることを特徴とする記
   録ヘッド。
7. 【請求項７】請求項１〜５のいずれかの記録ヘッドとし
   て、透明基材上に、透明電極、光熱変換層、前記発熱部
   材、電極および保護層を、この順序で、かつ前記発熱部
   材の前記熱−抵抗スイッチング素子が前記光熱変換層と
   接するように積層して、ライン状または回転可能な円筒
   状のヘッド積層体を形成し、 前記電圧印加手段は、前記透明電極と前記電極との間に
   バイアス電圧を印加するものとし、 前記熱印加手段は、前記透明基材および前記透明電極を
   介して前記光熱変換層にレーザ光を照射して前記光熱変
   換層を発熱させ、その熱を前記熱−抵抗スイッチング素
   子に印加するものとし、 前記発熱部材で発生するジュール熱によって、前記保護
   層と接するインクリボンフィルムのインクを溶融し、前
   記インクリボンフィルムと接する記録媒体上に転写する
   ことを特徴とする熱転写記録装置。
8. 【請求項８】請求項１〜５のいずれかの記録ヘッドとし
   て、透明基材上に、透明電極、光熱変換層、前記発熱部
   材、電極および保護層を、この順序で、かつ前記発熱部
   材の前記熱−抵抗スイッチング素子が前記光熱変換層と
   接するように積層して、回転可能な円筒状のヘッド積層
   体を形成し、 前記電圧印加手段は、前記透明電極と前記電極との間に
   バイアス電圧を印加するものとし、 前記熱印加手段は、前記透明基材および前記透明電極を
   介して前記光熱変換層にレーザ光を照射して前記光熱変
   換層を発熱させ、その熱を前記熱−抵抗スイッチング素
   子に印加するものとし、 前記保護層上にインク薄膜を形成して、前記発熱部材で
   発生するジュール熱によって、そのインク薄膜を膜沸騰
   させ、前記保護層と対向する記録媒体上にインク滴を吐
   出させることを特徴とするインクジェット記録装置。