JP2003182128A

JP2003182128A - サーマルヘッド

Info

Publication number: JP2003182128A
Application number: JP2001385874A
Authority: JP
Inventors: Sadao Maeyama; 貞夫前山; Minoru Yamazaki; 実山崎
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-12-19
Filing date: 2001-12-19
Publication date: 2003-07-03

Abstract

(57)【要約】【課題】転写フィルムに塗布されたインクを受像紙上
に熱転写する記録方式のサーマルヘッドにおいて、高速
印刷するときに印画濃度が高く、かつ高解像度の画像を
形成する。【解決手段】直線上に配列された複数個の発熱抵抗体
と、上記複数個の発熱抵抗体に印加する電圧を制御して
各発熱抵抗体の発熱温度を制御する駆動回路２３とを有
するサーマルヘッド２０において、上記発熱抵抗体は、
第１の発熱抵抗体２１と、第２の発熱抵抗体２２とを所
定の間隔を置いて直列に接続して構成した。これによ
り、上記第１の発熱抵抗体２１で転写フィルムを予め加
熱し、上記第２の発熱抵抗体２２で予め加熱された転写
フィルムのインクを受像紙上に熱転写することができる
ため、高速印刷するときに印画濃度が高く、かつ高解像
度の画像を形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転写フィルムに塗
布されたインクを受像紙上に熱転写する記録方式のサー
マルヘッドに関し、詳しくは、複数個の単位発熱抵抗体
を所定の間隔を置いて直列接続して構成したことによっ
て、高速印刷するときに印画濃度が高く、かつ高解像度
の画像を形成することができるサーマルヘッドに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の熱転写プリンタのサーマルヘッド
１は、例えば図５に示すように、複数個の発熱抵抗体
２，２，…が直線上に配列され、各発熱抵抗体２に印加
する電圧が駆動回路３で制御されるようになっていた。
そして、上記各発熱抵抗体２の一個に電圧が印加されて
該発熱抵抗体２が発熱すると、図６に示すように、その
上方に位置する転写フィルム４が加熱され、該転写フィ
ルム４に塗布されたインク５が受像紙６のコーティング
層７に熱転写される。このように、上記サーマルヘッド
１の各発熱抵抗体２の発熱温度をそれぞれ制御すること
により、上記受像紙６に熱転写されるインク８の印画濃
度が制御され、画像が形成される。なお、符号９はプラ
テンローラを示している。

【０００３】このような従来のサーマルヘッド１の構造
は、例えば図７に示すように、基板１０の上面に保温層
となるグレーズ層１１が形成され、このグレーズ層１１
の表面には凸状部１２が設けられ、上記グレーズ層１１
の上面には抵抗薄膜１３が形成され、この抵抗薄膜１３
の上面にて上記凸状部１２の前側及び後側には共通電極
１４及び個別電極１５が距離Ｌだけ離されて形成されて
いた。さらに、上記抵抗薄膜１３、共通電極１４及び個
別電極１５の上面には、それらを覆って保護する保護膜
１６が形成されていた。

【０００４】そして、上記共通電極１４と個別電極１５
の間に所定の電圧が印加されると、その下面に形成され
た抵抗薄膜１３に電流が流れ、上記共通電極１４及び個
別電極１５の間にて距離がＬだけ離された部位からジュ
ール熱が発生するようになっていた。このジュール熱の
発生する部位が、図６に示す発熱抵抗体２に相当し、該
発熱抵抗体２から発生する熱によって上記保護膜１６を
介して図６に示す転写フィルム４を加熱するようになっ
ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような発
熱抵抗体２，２，…が配列された従来のサーマルヘッド
１において、図６に示す受像紙６上にインク８を熱転写
するためには上記転写フィルム４に所定の熱エネルギー
を与えなければならず、例えば高速で印刷するために
は、上記プラテンローラ９の速い回転速度に合わせて転
写フィルム４に大きな熱エネルギーを短時間で与えなけ
ればならなかった。この場合、図８のグラフにおいてカ
ーブａで示すように、上記発熱抵抗体２の最高発熱温度
がＴ₁〔℃〕と高くなり、上記転写フィルム４に与える
熱ストレスが大きくなるため、該転写フィルム４にシワ
が発生したり、さらには受像紙６が焼けたりするという
問題点があった。

【０００６】このような大きな熱ストレスによる問題点
を回避するため、図８にカーブｂで示すように、上記発
熱抵抗体２の最高発熱温度を下げてＴ₂〔℃〕（Ｔ₂＜Ｔ
₁）となるように調整する方法が考えられるが、該発熱
抵抗体２から発生する熱エネルギーが減少するため、図
６に示す受像紙６上に熱転写されるインク８の印画濃度
が低下するという問題点があった。

【０００７】また、上記サーマルヘッド１における共通
電極１４と個別電極１５の間の距離を図７に示す距離Ｌ
よりも離して形成し（図示省略）、図８にカーブｃで示
すように、カーブａの場合と同様の熱エネルギーを図６
に示す転写フィルム４に与える方法も考えられるが、こ
の場合、上記発熱抵抗体２自体の長さが長くなり、１画
素あたりの面積が大きくなるため、図６に示す受像紙６
上に熱転写されるインク８の解像度が低下し、印刷画像
の画質が劣化するという問題点があった。

【０００８】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、高速印刷するときにも印画濃度が高く、かつ高解
像度の画像を形成す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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるサーマルヘッドは、直線上に配列され
た複数個の発熱抵抗体と、上記複数個の発熱抵抗体に印
加する電圧を制御して各発熱抵抗体の発熱温度を制御す
る駆動回路と、を具備するサーマルヘッドにおいて、上
記発熱抵抗体は、複数個の単位発熱抵抗体を所定の間隔
を置いて直列に接続して構成したものである。

【００１０】このような構成により、複数個の単位発熱
抵抗体を所定の間隔を置いて直列に接続して構成したこ
とによって、各単位発熱抵抗体がそれぞれ発熱素子とな
り、該複数個の単位発熱抵抗体の発熱温度が上記駆動回
路で同時に制御され、所定の熱エネルギーが転写フィル
ムに与えられる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明によるサ
ーマルヘッド２０の実施形態を示す回路図である。この
サーマルヘッド２０は、例えば図６に示すと同様に、転
写フィルム４に塗布されたインク５を受像紙６に熱転写
するために該転写フィルム４を加熱するもので、第１の
発熱抵抗体２１と、第２の発熱抵抗体２２と、駆動回路
２３と、を備えて成る。

【００１２】上記第１の発熱抵抗体２１は、所定電圧を
印加して電流が流れるとジュール熱を発生する単位発熱
抵抗体となるもので、複数個の第１の発熱抵抗体２１，
２１，…が、図６に示すと同様の転写フィルム４に対し
て予め熱を与える部位に配列されている。この複数個の
第１の発熱抵抗体２１，２１，…は、上記転写フィルム
４を予め加熱する補助発熱素子となるもので、後述する
第２の発熱抵抗体２２に対し、転写フィルム４の走行方
向手前側に設けられている。

【００１３】上記各第１の発熱抵抗体２１には、図１に
示すように、第２の発熱抵抗体２２が所定の間隔を置い
て直列に接続されている。この第２の発熱抵抗体２２
は、所定電圧を印加して電流が流れるとジュール熱を発
生する単位発熱抵抗体となるもので、複数個の第２の発
熱抵抗体２２，２２，…が、図６に示すと同様の転写フ
ィルム４に接触する部位に等間隔で直線上に配列されて
いる。この複数個の第２の発熱抵抗体２２，２２，…
は、上記第１の発熱抵抗体２１によって予め加熱された
転写フィルム４のインク５を受像紙６上に熱転写する主
発熱素子となるものである。そして、上記複数個の第２
の発熱抵抗体２２，２２，…に対しそれぞれ直列接続さ
れた各第１の発熱抵抗体２１，２１，…は、共通電極２
４に接続されており、該共通電極２４に所定電圧が供給
されるようになっている。

【００１４】上記直列接続された複数組の第１の発熱抵
抗体２１及び第２の発熱抵抗体２２は、駆動回路２３に
接続されている。この駆動回路２３は、上記複数組の第
１の発熱抵抗体２１及び第２の発熱抵抗体２２に印加さ
れる電圧を制御して各発熱抵抗体２１，２２の発熱温度
を制御するもので、図示省略のヘッドコントローラから
送出される画像信号及びクロック信号を端子２５，２６
で入力してパラレル信号に変換するシフトレジスタ回路
２７と、図示省略のヘッドコントローラから送出される
ラッチ信号を端子２８で入力して上記パラレル信号を保
持するラッチ回路２９と、図示省略のヘッドコントロー
ラから送出されるストローブ信号を端子３０で入力して
上記複数組の第１の発熱抵抗体２１及び第２の発熱抵抗
体２２を選択的に通電させる複数個のゲート回路３１，
３１，…及びドライバ素子３２，３２，…とを備えて成
る。

【００１５】そして、図６に示すと同様の転写フィルム
４を予め加熱する第１の発熱抵抗体２１と、予め加熱さ
れた転写フィルム４のインク５を受像紙６上に熱転写す
る第２の発熱抵抗体２２とは、直列に接続されているの
で、上記第１の発熱抵抗体２１の発熱温度は、上記第２
の発熱抵抗体２２の発熱温度に比例し、上記駆動回路２
３によって同時に制御されるようになっている。これに
より、上記第１の発熱抵抗体２１の発熱温度を個別に制
御しなくてもよい。例えば、高い印画濃度を必要とする
ときには、上記第１の発熱抵抗体２１が転写フィルム４
を予め加熱する温度が高くなり、また印画濃度が低くて
もよいときには、上記第１の発熱抵抗体２１が転写フィ
ルム４を予め加熱する温度が低くなる。

【００１６】次に、このように構成されたサーマルヘッ
ド２０の構造例について、図２を参照して説明する。例
えばセラミックから成る基板３３の上面には、例えばガ
ラスグレーズアルミナ等から成り、保温層として働くグ
レーズ層３４が形成されている。このグレーズ層３４の
表面には、凸状部３５が設けられている。この凸状部３
５は、図６に示す転写フィルム４と受像紙６との密着力
を高めてインク８の転写率を向上させるもので、例えば
盛り上がった円弧状断面を有している。このようなグレ
ーズ層３４の上面には、図２に示すように、例えばTa‐
SiO₂の薄膜工程から成る抵抗薄膜３６が形成されてい
る。

【００１７】また、上記抵抗薄膜３６の上面にて上記凸
状部３５に対応する位置には、例えばアルミニウム（A
l）、タングステン（W）、チタン（Ti）などの薄膜工程
から成る共通電極２４（図１参照）と、接続電極３７
と、個別電極３８とが形成されている。ここで、上記接
続電極３７は、図１に示す第１の発熱抵抗体２１と第２
の発熱抵抗体２２とを電気的に接続するための電極とな
るもので、図２に示すように、所定の長さＬ₁に形成さ
れている。この接続電極３７と上記共通電極２４との間
の距離は、上記Ｌ₁と同等又はそれに近似する距離だけ
離されて形成されている。また、上記接続電極３７と個
別電極３８とは、所定の距離Ｌ₂（＞Ｌ₁）だけ離されて
形成されている。したがって、上記共通電極２４と個別
電極３８との間の距離Ｌ₀は、Ｌ₀≒２Ｌ₁＋Ｌ₂と表され
る。なお、上記個別電極３８は、図１に示す駆動回路２
３の複数個のドライバ素子３２，３２，…に接続されて
いる。

【００１８】そして、上記共通電極２４と接続電極３７
との間の薄膜抵抗３６の部分が、図１に示す第１の発熱
抵抗体２１に相当し、また上記接続電極３７と個別電極
３８との間の薄膜抵抗３６の部分が、図１に示す第２の
発熱抵抗体２２に相当し、上記接続電極３７の長さＬ₁
が上記第１の発熱抵抗体２１と第２の発熱抵抗体２２と
の間隔に相当する。ここで、上記距離Ｌ₁の長さは、例
えば３０〔μm〕に形成されており、また上記距離Ｌ₂の
長さは、例えば１５０〔μm〕に形成されているとす
る。

【００１９】さらに、上記抵抗薄膜３６及びその上面に
形成された共通電極２４、接続電極３７、個別電極３８
の上面には、それらを覆って保護する保護膜３９が形成
されている。上記保護膜３９は、上記抵抗薄膜３６及び
その上面の共通電極２４、接続電極３７、個別電極３８
が酸化するのを防止すると共に、図６に示すプラテンロ
ーラ９の圧着による磨耗を防止するものである。

【００２０】なお、上記接続電極３７の長さＬ₁、該接
続電極３７と共通電極２４との距離Ｌ₁、上記接続電極
３７と個別電極３８との距離Ｌ₂は、上記の長さに限ら
れず、任意の長さに形成すればよい。このとき、上記Ｌ
₁の長さを有する第１の発熱抵抗体２１は、上記第２の
発熱抵抗体２２の長さＬ₂の２０〜３０％に形成される
ことが望ましい。これにより、上記第１の発熱抵抗体２
１の抵抗値は、第２の発熱抵抗体の抵抗値の２０〜３０
％となり、上記第１の発熱抵抗体２１からの発熱量を、
第２の発熱抵抗体２２からの発熱量の２０〜３０％とす
ることができる。

【００２１】図３は上記サーマルヘッド２０の発熱抵抗
体の長さと発熱温度との関係を示すグラフである。この
グラフにおいて、一点鎖線のカーブａは、図７に示す従
来の発熱抵抗体２の最高発熱温度がＴ₁〔℃〕となると
きの熱エネルギー（図８のカーブａと同じ）を示し、ま
た二点鎖線のカーブｃは、従来の発熱抵抗体自体の長さ
を長く形成したときの熱エネルギー（図８のカーブｃと
同じ）を示している。また、細線のカーブｄは、上記第
１の発熱抵抗体２１から発生する熱エネルギーを示し、
細線のカーブｅは、上記第２の発熱抵抗体２２から発生
する熱エネルギーを示している。そして、太線のカーブ
ｆは、上記カーブｄ及びカーブｅに示す熱エネルギーを
足し合わせたもので、上記第１の発熱抵抗体２１及び第
２の発熱抵抗体２２によって、図６に示すと同様の転写
フィルム４に与える熱エネルギーを示している。これに
より、上記転写フィルム４に対し、高速印刷するのに必
要な熱エネルギーを短時間で与えることができるため、
印画濃度が高い画像を形成することができる。

【００２２】この場合、従来のように発熱抵抗体２の最
高発熱温度がＴ₁〔℃〕（カーブａ参照）まで高くなら
ず、カーブｆに示すように、上記発熱抵抗体２２の最高
発熱温度がＴ₂〔℃〕となる。ここで、上記カーブｆ
は、距離Ｌ₀で最高発熱温度Ｔ₂まで至ることから、上記
転写フィルム４に与える熱ストレスはＴ₂／Ｌ₀で表さ
れ、距離Ｌ₂で最高発熱温度Ｔ₁まで至る従来の発熱抵抗
体２（図７参照）による熱ストレスＴ₁／Ｌ₂よりも小さ
い。したがって、上記転写フィルム４に与える熱ストレ
スを抑え、該転写フィルム４にシワが発生したり、受像
紙６が焼けることを防止することができる。

【００２３】また、所定の熱エネルギーを転写フィルム
４に与えるために、従来のように発熱抵抗体２の長さを
長く形成（図３のカーブｃ参照）しなくてもよく、上記
長さＬ₂の第２の発熱抵抗体によって、図６に示すと同
様の受像紙６上にインクを熱転写することができるた
め、１画素あたりの面積が小さくなり、上記熱転写され
るインク８の解像度を維持して高解像度の画像を形成す
ることができる。

【００２４】図４は、図２に示すサーマルヘッド２０の
第２の発熱抵抗体２２の長さと印画濃度との関係を示す
グラフである。横軸は上記第２の発熱抵抗体２２の長さ
を示し、縦軸は熱転写されたインクの印画濃度を示す。
カーブｇは、上記サーマルヘッド２０が高速印刷すると
き、例えば上記第２の発熱抵抗体２２の加熱時間が2.74
〔msec〕の場合を示し、またカーブｈは、通常速度で印
刷するとき、例えば上記第２の発熱抵抗体Ｌ₂の加熱時
間が5.43〔msec〕の場合を示している。上記カーブｇに
よれば、上記第２の発熱抵抗体２２の長さＬ₂が150〔μ
m〕のときに高速印刷した場合にも、約２．０Ｄ以上の
高い印画濃度が得られることが示されている。これによ
り、高速印刷するときにも印画濃度が高く、かつ高解像
度の画像を形成できる。

【００２５】なお、以上の説明において、単位発熱抵抗
体として図１に示す第１発熱抵抗体２１と第２発熱抵抗
体２２との２個としたが、これに限られず、３個以上と
してもよい。また、図２においては、抵抗薄膜３６の上
面にて、共通電極２４と接続電極３７と個別電極３８と
が形成されているとしたが、これに限られず、上記抵抗
薄膜３６の第１発熱抵抗体２１と第２発熱抵抗体２２と
に相当する部位を分断し、その間に上記共通電極２４及
び接続電極３７、個別電極３８を埋め込んで形成しても
よい。

【００２６】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
請求項１に係る発明によれば、直線上に配列された複数
個の発熱抵抗体は、複数個の単位発熱抵抗体を所定の間
隔を置いて直列に接続して構成したことにより、各単位
発熱抵抗体がそれぞれ発熱素子となり、該複数個の単位
発熱抵抗体の発熱温度を上記駆動回路で同時に制御し、
所定の熱エネルギーを転写フィルムに与えることができ
る。これにより、複数個の単位発熱抵抗体の発熱温度を
個別に制御しなくてもよく、また転写フィルムに所定の
熱エネルギーを短時間で与えることができる。したがっ
て、高速印刷するときに印画濃度が高く、かつ高解像度
の画像を形成することができる。

【００２７】ここで、請求項２に係る発明によれば、上
記複数個の単位発熱抵抗体は、第１の発熱抵抗体と、第
２の発熱抵抗体とから成るものであることにより、上記
駆動回路で発熱温度が制御される第１の発熱抵抗体によ
って、転写フィルムを加熱し、上記第１の発熱抵抗体に
直列接続された第２の発熱抵抗体によって、転写フィル
ムを更に加熱して該転写フィルムのインクを受像紙上に
熱転写することができる。したがって、上記転写フィル
ムに所定の熱エネルギーを短時間で与えることができ
る。

【００２８】また、請求項３に係る発明によれば、上記
第１の発熱抵抗体は、転写フィルムを予め加熱する補助
発熱素子となり、上記第２の発熱抵抗体は、予め加熱さ
れた転写フィルムのインクを受像紙上に熱転写する主発
熱素子となることにより、上記補助発熱素子及び主発熱
素子によって、転写フィルムに熱エネルギーを与えるこ
とができ、該転写フィルムのインクを受像紙上に熱転写
することができる。したがって、印画濃度が高く、かつ
高解像度の画像を形成することができる。

【００２９】さらに、請求項４に係る発明によれば、上
記第１の発熱抵抗体の抵抗値は、第２の発熱抵抗体の抵
抗値の２０〜３０％であることにより、第１の発熱抵抗
体によっては転写フィルムのインクを熱転写することな
く、該転写フィルムを予め加熱することができる。

【００３０】そして、請求項５に係る発明によれば、上
記第１の発熱抵抗体と第２の発熱抵抗体との間隔は、該
第１の発熱抵抗体の長さ程度の距離だけ離されたことに
より、上記第１の発熱抵抗体によって転写フィルムを予
め加熱し、第２の発熱抵抗体によって前記予め加熱され
た転写フィルムのインクを受像紙上に熱転写することが
できるため、１画素あたりの面積が小さくなり、高解像
度の画像を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるサーマルヘッドの実施形態を示
す回路図である。

【図２】上記サーマルヘッドの構造例を示す断面図で
ある。

【図３】上記サーマルヘッドの発熱抵抗体の長さと発
熱温度の関係を示すグラフである。

【図４】上記サーマルヘッドの発熱抵抗体の長さと印
画濃度との関係を示すグラフである。

【図５】従来のサーマルヘッドを示す斜視図である。

【図６】サーマルヘッドの記録方式を示す説明図であ
る。

【図７】従来のサーマルヘッドの構造を示す断面図で
ある。

【図８】上記サーマルヘッドの発熱抵抗体の長さと発
熱温度の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

２０…サーマルヘッド２１…第１の発熱抵抗体２２…第２の発熱抵抗体２３…駆動回路Ｌ₁…第１の発熱抵抗体の長さＬ₂…第２の発熱抵抗体の長さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2C065 DA07 DA08 DA33 GA01 KA01 KA03 KA06 KA09 KA11 KJ04 KJ09 KJ10 KJ11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直線上に配列された複数個の発熱抵抗体
と、上記複数個の発熱抵抗体に印加する電圧を制御して各発
熱抵抗体の発熱温度を制御する駆動回路と、を具備する
サーマルヘッドにおいて、上記発熱抵抗体は、複数個の単位発熱抵抗体を所定の間
隔を置いて直列に接続して構成したことを特徴とするサ
ーマルヘッド。
【請求項２】上記複数個の単位発熱抵抗体は、第１の発
熱抵抗体と、第２の発熱抵抗体とから成ることを特徴と
する請求項１記載のサーマルヘッド。
【請求項３】上記第１の発熱抵抗体は、転写フィルムを
予め加熱する補助発熱素子となり、上記第２の発熱抵抗
体は、予め加熱された転写フィルムのインクを受像紙上
に熱転写する主発熱素子となることを特徴とする請求項
２記載のサーマルヘッド。
【請求項４】上記第１の発熱抵抗体の抵抗値は、第２の
発熱抵抗体の抵抗値の２０〜３０％であることを特徴と
する請求項２記載のサーマルヘッド。
【請求項５】上記第１の発熱抵抗体と第２の発熱抵抗体
との間隔は、該第１の発熱抵抗体の長さ程度の距離だけ
離されたことを特徴とする請求項２記載のサーマルヘッ
ド。