JP2003191511A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】濃度むらの発生を有効に防止することが可能な
高性能のサーマルヘッドを提供する。 【解決手段】セラミック基板１の上面に、頂部に凸条３
を有する断面円弧状のグレーズ層２を被着させるととも
に、該グレーズ層２の上面のうち、前記凸条３上に主走
査方向に配列する多数の発熱抵抗体を配設して成り、こ
れらの発熱抵抗体を主走査方向に連続するＮ個（Ｎは３
以上の自然数）の発熱抵抗体から成る印画ブロックＡ，
Ｂ・・・毎に時分割駆動しつつ記録媒体を副走査方向に
搬送して印画を行うサーマルヘッドにおいて、前記凸条
３の幅を、各印画ブロックＡ，Ｂ・・・の中央域に位置
する発熱抵抗体の直下に比し両端域に位置する発熱抵抗
体の直下で副走査方向に幅広となす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ファクシミリやビ
デオプリンタ等の記録デバイスとして幅広く用いられて
いるサーマルヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりファクシミリ等の記録デバイス
としてサーマルヘッドが用いられている。

【０００３】かかる従来のサーマルヘッドとしては、例
えば図４に示す如く、セラミック基板１１の上面に、頂
部に凸条１３を有する断面円弧状のグレーズ層１２を被
着させるとともに、該グレーズ層１２の上面のうち、前
記凸条１３上に多数の発熱抵抗体１４を、凸条１３の両
側に、各発熱抵抗体１４に個別に接続される個別導電層
１５ａ及び全ての発熱抵抗体１４に共通接続される共通
導電層１５ｂを被着・形成し、更に個別導電層１５ａの
一端をセラミック基板１２の上面まで導出させた上、こ
れらをドライバーＩＣ１７の出力端子に電気的に接続さ
せた構造のものが知られており、記録媒体を図示しない
プラテンローラ等によってサーマルヘッドの発熱抵抗体
１４上に搬送しながら、多数の発熱抵抗体１４を外部か
らの画像データに基づいて個々に選択的にジュール発熱
させ、これらの熱を記録媒体に伝達させることによって
所定の印画が形成される。

【０００４】尚、前記グレーズ層１２は、ガラス等の低
熱伝導性材料によって所定形状をなすように形成されて
おり、該グレーズ層１２の内部で発熱抵抗体１４の発し
た熱の一部を蓄積及び放散することによりサーマルヘッ
ドの熱応答特性を良好に維持し、また頂部に設けられて
いる凸条１３でもって発熱抵抗体１４を上方へ突出さ
せ、印画に際して両者の密着性を向上させるようにして
いる。

【０００５】また、発熱抵抗体４がＡ４サイズ等に対応
する広い領域にわたって配列されている場合は、全ての
発熱抵抗体１４を一度に発熱させると、発熱抵抗体１４
の一端に共通接続される共通導電層１５ｂや図示しない
グランド電極内で大きな電圧降下を発生し、発熱抵抗体
１４に供給される電力の大きさにバラツキを生じること
から、１ラインを複数個の印画ブロックに区画し、これ
らの印画ブロック毎に発熱抵抗体１４を時分割駆動する
ことで電圧降下の発生を防止するようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のサーマルヘッドにおいては、凸条１３の幅や厚みが
略一定に設計され、凸条１３の熱容量が主走査方向（発
熱抵抗体１４の配列方向）にわたり均一になしてある。

【０００７】このような従来のサーマルヘッドを用いて
時分割駆動を行った場合、駆動中の印画ブロックでは凸
条１３中に発熱抵抗体１４の発した熱の一部が蓄積され
ることにより凸条１３の温度が上昇するのに対し、非駆
動状態の印画ブロックでは発熱抵抗体１４より熱が発生
することはなく、凸条１３の温度は比較的低温に保たれ
ることから、凸条１３内の熱が駆動中の印画ブロックか
らその両側に隣接する非駆動状態の印画ブロックに逃げ
ることにより、凸条１３の温度が印画ブロックの両端域
で大幅に低下してしまうことがある。それ故、印画ブロ
ックの境界付近で印画濃度が薄くなる傾向があり、記録
媒体に印画の濃度むらが形成される欠点を有していた。

【０００８】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は、濃度むらの発生を有効に防止すること
が可能な高性能のサーマルヘッドを提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のサーマルヘッド
は、セラミック基板の上面に、頂部もしくはその近傍に
凸条を有する断面円弧状のグレーズ層を被着させるとと
もに、該グレーズ層の上面のうち、前記凸条上に主走査
方向に配列する多数の発熱抵抗体を配設して成り、これ
らの発熱抵抗体を主走査方向に連続するＮ個（Ｎは３以
上の自然数）の発熱抵抗体から成る印画ブロック毎に時
分割駆動しつつ記録媒体を副走査方向に搬送して印画を
行うサーマルヘッドにおいて、前記凸条の幅を、各印画
ブロックの中央域に位置する発熱抵抗体の直下に比し両
端域に位置する発熱抵抗体の直下で副走査方向に幅広に
なしたことを特徴とするものである。

【００１０】また本発明のサーマルヘッドは、記録媒体
の摺接方向上流側に位置する前記凸条のエッジが主走査
方向にわたり直線状であることを特徴とするものであ
る。

【００１１】本発明のサーマルヘッドによれば、グレー
ズ層の頂部もしくはその近傍に設けられる凸条の幅を、
各印画ブロックの中央域に位置する発熱抵抗体の直下に
比し両端域に位置する発熱抵抗体の直下で幅広になした
ことから、凸条の熱容量を各印画ブロックの両端域で大
きく設定することができる。従って、サーマルヘッドを
用いて時分割駆動を行う際に凸条内の熱の一部が駆動中
の印画ブロックからその両側に隣接する非駆動状態の印
画ブロックに逃げても、印画ブロック両端域の凸条内に
は十分な熱が残ることとなって凸条の温度が印画ブロッ
クの両端域で大幅に低下することはなく、これによって
印画濃度を主走査方向にわたり均一化して、濃度むらの
少ない鮮明な印画を形成することが可能となる。

【００１２】また本発明のサーマルヘッドによれば、記
録媒体の摺接方向上流側に位置する凸条のエッジを主走
査方向にわたり直線状となしておくことにより、記録媒
体の押圧が極めて強くなる凸条の上流側角部において記
録媒体を凸条に対して主走査方向にわたり略等しい強さ
で押圧することができるようになり、記録媒体のシワや
紙詰まりの発生を有効に防止することが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係るサ
ーマルヘッドの平面図、図２は図１のサーマルヘッドの
断面図であり、図中の１はセラミックセラミック基板、
２はグレーズ層、３は凸条、４は発熱抵抗体、５ａは個
別導電層、５ｂは共通導電層、６は保護膜、７はドライ
バーＩＣである。

【００１４】前記セラミック基板１は、アルミナセラミ
ックス等の電気絶縁性材料により矩形状をなすように形
成されており、その上面にはグレーズ層２や多数の発熱
抵抗体４，個別導電層５ａ，共通導電層５ｂ,保護膜６,
ドライバーＩＣ７等が設けられ、これらを支持する支持
母材として機能する。

【００１５】前記セラミック基板１は、アルミナセラミ
ックスから成る場合、アルミナ、シリカ、マグネシア等
のセラミックス原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加
混合して泥漿状に成すとともに、これを従来周知のドク
ターブレード法やカレンダーロール法等を採用すること
によってセラミックグリーンシートを得、しかる後、前
記セラミックグリーンシートを所定形状に打ち抜いた
上、高温で焼成することによって製作される。

【００１６】また前記セラミック基板１の上面に設けら
れているグレーズ層２はガラス等の低熱伝導性材料によ
り断面円弧状をなすように形成され、その頂部には断面
台形状の凸条３が主走査方向にわたって被着されてい
る。

【００１７】前記グレーズ層２の上面には、凸条３上に
多数の発熱抵抗体４が、凸条２の両側に凸条３を挟んで
対向する個別導電層５ａ及び共通導電層５ｂがそれぞれ
被着・形成されており、かかるグレーズ層２は、前記凸
条３によって多数の発熱抵抗体４を上方に突出せしめ記
録媒体に対する発熱抵抗体４の押圧力を有効に高めると
ともに、その内部で発熱抵抗体４の発する熱の一部を蓄
積及び放散してサーマルヘッドの熱応答特性を良好に維
持する作用を為す。

【００１８】また前記グレーズ層２は、全体の幅及び厚
みが主走査方向にわたり略一定（±１０％以内）の寸法
（幅：０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ、厚み：２５μｍ〜９０
μｍ）に設定されているのに対し、凸条３はその厚みの
みが略一定（２μｍ〜４μｍ）で、幅ｗは図３に示す如
く印画ブロック（時分割駆動の際に同時に駆動される領
域）の両端域と中央域とで異なる寸法に設定されてい
る。より具体的には、前記凸条３の幅ｗは、印画ブロッ
クＡ，Ｂ，Ｃの中央域で６０μｍの場合、両端域では例
えば中央域の幅ｗの１２０％〜１５０％に相当する７２
μｍ〜９０μｍに設定され、しかも記録媒体の摺接方向
上流側に位置する凸条３のエッジは主走査方向にわたり
直線状になしてある。

【００１９】このように、凸条３の幅ｗを印画ブロック
Ａ，Ｂ，Ｃの中央域に位置する発熱抵抗体４の直下に比
し両端域に位置する発熱抵抗体４の直下で幅広になして
おくのは、凸条３の熱容量を各印画ブロックＡ，Ｂ，Ｃ
の両端域で大きくなすためであり、これによってサーマ
ルヘッドを用いて時分割駆動を行う際に凸条３内の熱の
一部が駆動中の印画ブロックからその両側に隣接する非
駆動状態の印画ブロックに逃げても、印画ブロック両端
域の凸条３内には十分な熱が残ることとなって凸条３の
温度が印画ブロックの両端域で大幅に低下することはな
い。

【００２０】また記録媒体の摺接方向上流側に位置する
凸条３のエッジを主走査方向にわたり直線状になしてお
くのは、印画に際して記録媒体を凸条３に押圧すると
き、記録媒体の押圧が極めて強くなる凸条３の上流側角
部で記録媒体を凸条３に対し主走査方向にわたって略等
しい強さで押圧するためであり、これによって記録媒体
のシワや紙詰まりの発生も有効に防止される。

【００２１】尚、前記グレーズ層２は、まずガラス粉末
に適当な有機溶剤を添加・混合して得た所定のガラスペ
ーストを従来周知のスクリーン印刷等によってセラミッ
ク基板１の上面に２８μｍ〜９５μｍの厚みで帯状に印
刷・塗布するとともに、これを高温で焼き付けることに
よって断面円弧状のガラス層を形成し、しかる後、得ら
れたガラス層の一部表面、具体的には頂部を除く部位を
例えば２μｍ〜４μｍの深さ領域までエッチング除去
し、頂部に断面台形状の凸条３を残すことによって形成
される。

【００２２】そして、上述したグレーズ層２の凸条３上
に設けられる多数の発熱抵抗体４は、例えば３００ｄｐ
ｉ（dot per inch）の密度で主走査方向に直線状に配列
されており、印画に際して、主走査方向に連続するＮ個
（Ｎは３以上の自然数）の発熱抵抗体４から成る印画ブ
ロック毎に時分割駆動される。

【００２３】前記発熱抵抗体４は、その各々がＴａＳｉ
ＯやＴｉＳｉＯ，ＴｉＣＳｉＯ等の電気抵抗材料により
形成されているため、その両端に接続される個別導電層
５ａ及び共通導電層５ｂを介して電源電力が供給される
とジュール発熱を起こし、記録媒体に印画ドットを形成
するのに必要な所定の温度、例えば１５０℃〜３００℃
の温度となる。

【００２４】本実施形態においては全体を３つの印画ブ
ロックＡ，Ｂ，Ｃに区画して、各印画ブロックＡ，Ｂ，
Ｃに含まれる発熱抵抗体４の個数（Ｎ個）を例えば３８
４個に設定し、各印画ブロックに含まれるＮ個の発熱抵
抗体４を２個のドライバーＩＣ７により発熱・駆動す
る。この場合、１個のドライバーＩＣ７によって１９２
個の発熱抵抗体４に対する通電が制御されることとな
る。

【００２５】尚、前記個別導電層５ａは、その一端側が
凸条３に対し記録媒体の搬送方向上流側で各発熱抵抗体
４に個別に接続され、他端側はセラミック基板１の上面
まで導出された上、ドライバーＩＣ７の出力端子に対し
て電気的に接続される。一方、前記共通導電層５ｂは、
その一部が凸条３に対し記録媒体の搬送方向下流側に発
熱抵抗体４の配列と略平行に配されており、この部分で
全ての発熱抵抗体４に共通接続されている。

【００２６】また前記発熱抵抗体４とドライバーＩＣ７
との接続は、例えばドライバーＩＣ７がフリップチップ
タイプである場合、ドライバーＩＣ７の出力端子を半田
等のロウ材を介して対応する個別導電層５ａの導出部に
対向配置させ、両者を半田接合することによって行なわ
れる。

【００２７】このような発熱抵抗体４や個別導電層５
ａ，共通導電層５ｂは、従来周知の薄膜形成技術、例え
ばスパッタリング法やフォトリソグラフィー技術，エッ
チング技術等を採用することによってグレーズ層２の表
面からセラミック基板１の表面にかけて所定厚み、所定
パターンをなすように被着・形成される。

【００２８】そして更に前記発熱抵抗体４や個別導電層
５ａ,共通導電層５ｂの上面には、耐磨耗性、並びに封
止性に優れた無機質材料、例えば窒化珪素や炭化珪素等
等から成る保護膜６が被着され、かかる保護膜６によっ
て発熱抵抗体４や個別導電層５ａ,共通導電層５ｂが被
覆されている。

【００２９】前記保護膜６は、発熱抵抗体４や個別導電
層５ａ,共通導電層５ｂを記録媒体の摺接による磨耗や
大気中に含まれている水分等の接触による腐食から保護
するためのものであり、上述の無機質材料を従来周知の
薄膜形成技術、例えばスパッタリングや真空蒸着法等を
採用し、発熱抵抗体４等の上面に例えば３μｍ〜１３μ
ｍの厚みに被着させることにより形成される。

【００３０】かくして上述した本実施形態のサーマルヘ
ッドは、記録媒体を図示しないプラテンローラ等によっ
て副走査方向に搬送して、これを発熱抵抗体４上の保護
膜表面に摺接させながら、発熱抵抗体４を外部からの画
像データに基づいて印画ブロック毎に時分割駆動させる
とともに、各印画ブロックＡ，Ｂ，Ｃの発熱抵抗体４よ
り発する熱を記録媒体へ伝達させ、記録媒体に所定の印
画を形成することによってサーマルヘッドとして機能す
る。

【００３１】以上のような本実施形態のサーマルヘッド
によれば、グレーズ層２の頂部に設けられる凸条３の幅
ｗを、各印画ブロックＡ，Ｂ，Ｃの中央域に位置する発
熱抵抗体４の直下に比し両端域に位置する発熱抵抗体４
の直下で幅広になしたことから、凸条３の熱容量を各印
画ブロックＡ，Ｂ，Ｃの両端域で大きく設定することが
できる。従って、サーマルヘッドを用いて時分割駆動を
行う際に凸条３内の熱の一部が駆動中の印画ブロックか
らその隣に位置する非駆動状態の印画ブロックに逃げて
も、印画ブロック両端域の凸条３内には十分な熱が残る
こととなって凸条３の温度が印画ブロックＡ，Ｂ，Ｃの
両端域で大幅に低下することはなく、これによって印画
濃度を主走査方向にわたり均一化して、濃度むらの少な
い鮮明な印画を形成することが可能となる。

【００３２】また本実施形態のサーマルヘッドによれ
ば、記録媒体の摺接方向上流側に位置する凸条３のエッ
ジが主走査方向にわたり直線状となしてあることから、
記録媒体の押圧が極めて強くなる凸条３の上流側角部に
おいて記録媒体を凸条３に対して主走査方向にわたり略
等しい強さで押圧することができ、記録媒体のシワや紙
詰まりの発生を有効に防止することも可能となる。

【００３３】尚、本発明は上述の形態に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の変更、改良等が可能である。

【００３４】例えば、上述の実施形態においては凸条３
をグレーズ層２の頂部に設けたが、これに代えて、凸条
３をグレーズ層２の頂部から少しずれた位置に設けても
構わない。

【００３５】また上述の実施形態において、凸条３をフ
ォトエッチングにて形成した後でグレーズ層全体をアニ
ールし、凸条３の角部に丸みを設けるようにすれば、そ
の上に被着される発熱抵抗体４の断線を有効に防止する
ことができる利点もある。

【００３６】

【発明の効果】本発明のサーマルヘッドによれば、グレ
ーズ層の頂部もしくはその近傍に設けられる凸条の幅
を、各印画ブロックの中央域に位置する発熱抵抗体の直
下に比し両端域に位置する発熱抵抗体の直下で幅広にな
したことから、凸条の熱容量を各印画ブロックの両端域
で大きく設定することができる。従って、サーマルヘッ
ドを用いて時分割駆動を行う際に凸条内の熱の一部が駆
動中の印画ブロックからその両側に隣接する非駆動状態
の印画ブロックに逃げても、印画ブロック両端域の凸条
内には十分な熱が残ることとなって凸条の温度が印画ブ
ロックの両端域で大幅に低下することはなく、これによ
って印画濃度を主走査方向にわたり均一化して、濃度む
らの少ない鮮明な印画を形成することが可能となる。

【００３７】また本発明のサーマルヘッドによれば、記
録媒体の摺接方向上流側に位置する凸条のエッジを主走
査方向にわたり直線状となしておくことにより、記録媒
体の押圧が極めて強くなる凸条の上流側角部において記
録媒体を凸条に対して主走査方向にわたり略等しい強さ
で押圧することができるようになり、記録媒体のシワや
紙詰まりの発生を有効に防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドの構
成を示す平面図である。

【図２】図１のサーマルヘッドの要部を拡大して示す断
面図である。

【図３】図１のサーマルヘッドにおける凸条の幅を示す
ための概略図である。

【図４】従来のサーマルヘッドの構成を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１・・・セラミックセラミック基板１・・・グレーズ層
２・・・凸条、４・・・発熱抵抗体、５ａ・・・個別導
電層、５ｂ・・・共通導電層、６・・・保護膜、７・・
・ドライバーＩＣ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミック基板の上面に、頂部もしくはそ
   の近傍に凸条を有する断面円弧状のグレーズ層を被着さ
   せるとともに、該グレーズ層の上面のうち、前記凸条上
   に主走査方向に配列する多数の発熱抵抗体を配設して成
   り、これらの発熱抵抗体を主走査方向に連続するＮ個
   （Ｎは３以上の自然数）の発熱抵抗体から成る印画ブロ
   ック毎に時分割駆動しつつ記録媒体を副走査方向に搬送
   して印画を行うサーマルヘッドにおいて、 前記凸条の幅を、各印画ブロックの中央域に位置する発
   熱抵抗体の直下に比し両端域に位置する発熱抵抗体の直
   下で副走査方向に幅広になしたことを特徴とするサーマ
   ルヘッド。
2. 【請求項２】記録媒体の摺接方向上流側に位置する前記
   凸条のエッジが主走査方向にわたり直線状であることを
   特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド。