JP2524109B2 - サ−マルヘツド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はファクシミリ等のプリンター機構に組み込ま
れるサーマルヘッドの改良に関するものである。

（従来の技術） サーマルヘッドは、発熱抵抗体にパルス状の電流を流
したときに発生するジュール熱によって感熱記録紙に発
色記録を行うか、或いは前記ジュール熱によって感熱リ
ボンのインクを普通紙に転写し、記録を行うといったい
わゆるサーマルプリント方式を実行するものである。

かかるサーマルヘッドは従来、第３図に示すようにセ
ラミック、ガラス等の電気絶縁材料から成る基板11上
に、数百乃至数千個の窒化タンタル（Ta₂N）等から成る
発熱抵抗体12を、その長手方向に沿って直線状に、かつ
一定間隔毎に被着形成するとともに各発熱抵抗体12の両
端より金（Au）、アルミニウム（A1）等の金属から成る
共通リード電極13及び個別リード電極14をそれぞれ引き
出した構造を有しており、発熱抵抗体12に外部入力信号
に応じた電力を共通リード電極13及び個別リード電極14
を介して印加し、各発熱抵抗体12に選択的にジュール発
熱をおこさせることによってサーマルヘッドとして機能
する。

しかし乍ら、この従来のサーマルヘッドは発熱抵抗体
１個を発熱させるのに約50mA程度の電流が必要であり、
全黒印字のようにすべての発熱抵抗体12を同時に発熱さ
せる場合、例えば幅256mm（B4サイズ用）で、発熱抵抗
体が8dot/mmのサーマルヘッドの場合には、 256mm×8dot/mm×50mA102.4〔Ａ〕と極めて大きな電
流が瞬時に流れることとなり、発熱抵抗体をジュール発
熱させる電源として極めて大容量のものが必要となる欠
点を有していた。

また、この際、各発熱抵抗体12に印加される電圧が共
通リード電極13及び個別リード電極14の有する電気抵抗
によって大きな電圧降下を発生し、その結果、発熱抵抗
体を所定温度に発熱させることができず印字にむらを生
じて印字品質が著しく低下するという欠点も有してい
た。

そこでかかる欠点を解消するために近時、第４図に示
すような直線状に配された多数の発熱抵抗体12を複数の
区画A₁，A₂・・・Amの発熱抵抗体12に印加される電力を
駆動用IC素子16a,16b・・・16nによって順次時間をずら
せて印加されるようになした所謂、分割駆動型のサーマ
ルヘッドが提案され実用化されている。

しかし乍ら、このサーマルヘッドは分割駆動により全
黒印字の場合であっても大きな電流が一度に流れること
はなく、小容量の電源にして印字むらの発生を防止する
ことができるが、感熱記録紙等に白スジを発生させると
いう欠点がある。即ち、発熱抵抗体の発熱領域は隣接す
る発熱抵抗体の発熱状態によって大きく影響を受け、隣
接する発熱抵抗体が発熱していない時は中央部のみで狭
く、発熱している時はその発熱抵抗体側に大きく拡がる
という傾向があるので各区画の発熱抵抗体に順次時間を
ずらせて電力を印加し、分割駆動させた場合には、区画
の両端に位置する発熱抵抗体は常に隣接する区画の発熱
抵抗体が発熱していない状態であるため、第５図に示す
ように発熱領域Ｋが中央部より区画の内側方向に片寄る
傾向を示し、各区画の隣接部の温度を印字に必要な所定
温度に上げることができず、その結果、感熱記録紙等に
白スジを発生してしまうという欠点があった。

（発明の目的） 本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的
は直線状に配した多数の発熱抵抗体を複数の区画に区分
し、各区画毎に順次電力を印加させて分割駆動したとし
ても各区画の隣接部における発熱温度を大として感熱記
録紙等に白スジが発生するのを皆無となしたサーマルヘ
ッドを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は直線状に配された多数の発熱抵抗体をその複
数個を一区画として複数の区画に区分するとともに各区
画毎に電力を印加することによって発熱抵抗体を選択的
にジュール発熱させてなるサーマルヘッドにおいて、前
記各区画の両端に位置する発熱抵抗体をスリットにより
分割したことを特徴とするものである。

（実施例） 次に、本発明を第１図及び第２図に示す実施例に基づ
き詳細に説明する。

第１図は本発明のサーマルヘッドの一実施例を示し、
１はセラミック、ガラス等の電気絶縁材料から成る基板
であり、その上面に多数の発熱抵抗体２が直線状に配列
取着さている。

前記発熱抵抗体２は窒化タンタル（Ta₂N）、ニクロム
（Ni−Cr）、酸化ルテニウム（RuO₂）等から成り、従来
周知の蒸着、スパッタリングあるいはスクリーン印刷等
の薄膜、厚膜手法及びエッチング加工法により絶縁基板
１上に直線状に、かつ一定間隔毎に被着形成される。こ
の発熱抵抗体２は感熱記録紙等に発色による印字、印画
を行わせる作用を為し、所定の電力が印加されると感熱
記録紙等を発色させるに必要な温度、例えば400℃の温
度にジュール発熱する。

前記発熱抵抗体２はその複数個が一区画として複数の
区画B₁，B₂，・・・Bnに区分されており、各区画B₁，
B₂，・・・Bnの各発熱抵抗体２は後述する駆動用IC素子
によって印加される電力が分割制御され、各区画毎に時
間的ずれをもってジュール発熱することとなる。

また、前記発熱抵抗体２はその一端が個別リード電極
３の一端に、また他端が共通リード電極４に各々接続さ
れており、該個別リード電極３及び共通リード電極４は
発熱抵抗体２にジュール発熱を起こさせるための電力を
印加する作用を為す。

前記個別リード電極３及び共通リード電極４はアルミ
ニウム（A1）、金（Au）等の金属から成り、従来周知の
蒸着法により個別リード電極３は一個の発熱抵抗体２に
ついて一個づつ、また共通リード電極４は全ての発熱抵
抗体２が共通に接続されるようにして絶縁基板１上に被
着形成される。

また、前記一端が発熱抵抗体２と接続している各個別
リード電極３の他端はそれぞれ絶縁基板１上に取着され
ている駆動用IC素子5a,5b,・・・5nに接続されている。

尚、この場合、区画B₁の発熱抵抗体２と接続している
個別リード電極３は駆動用IC素子5aに接続され、以下同
様にして区画B₂・・・Bnの各発熱抵抗体２と接続してい
る個別リード電極３はそれぞれ駆動用IC素子5b・・・5n
の夫々に接続されている。

前記個別リード電極３に接続している駆動用IC素子5
a,5b,・・・5nは発熱抵抗体２に印加される電力のオン
・オフ制御を行うと同時に各区画B₁，B₂，・・・Bnの発
熱抵抗体に印加される電力の時間的タイミングを制御す
る作用を為し、各区画B₁，B₂，・・・Bnの発熱抵抗体２
に時間的ずれをもって電力を印加させることにより発熱
抵抗体を選択的にジュール発熱させる。

尚、前記、駆動用IC素子5a,5b・・・5nは各区画B₁，B
₂，・・・Bnの発熱抵抗体２に印加される電力を順次時
間をずらせるよう制御することから全黒印字の際も大き
な電流が一度に流れることはなく、小容量の電源で十分
印字、印画を行うことができ、また電圧降下による印字
むらを発生することもない。

前記駆動用IC素子5a,5b・・・5nは多数のスイッチン
グ用トランジスタから成り、樹脂等の接着剤を介して絶
縁基板１上に取着され、個別リード電極３の夫々とボン
ディング用のワイヤを介し電気的に接続される。

かくして絶縁基板１上に直線状に配された多数の発熱
抵抗体２を複数の区画B₁，B₂，・・・Bnに区分するとと
もに各区画B₁，B₂，・・・Bnの発熱抵抗体２に印加され
る電力を駆動用IC素子5a,5b,・・・5nによって順次時間
をずらせて印加し、発熱抵抗体２を選択的にジュール発
熱させることによってサーマルヘッドとして機能する。

本発明においては各区画の両端に位置する発熱抵抗体
をスリットにより分割することが重要である。そのため
第２図に示すように区画B₁，B₂，・・・Bnの両端に位置
する発熱抵抗体２をそれぞれスリットＳにより２つに分
割している。このように各区画の両端に位置する発熱抵
抗体２をスリットＳにより分割すると該発熱抵抗体２の
発熱領域ＨをスリットＳによって２分割するとともに外
側の発熱領域が区画の内側方向に引っ張られて片寄るの
を有効に防止し、その結果、各区画の隣接部における発
熱温度を印字・印画に必要な所定温度として感熱記録紙
等に白スジが発生するのを防止することが可能となり、
この場合、発熱抵抗体２への電力供給に用いる電源とし
て定電流電源、定電圧電源のいずれを用いても構わな
い。

即ち、上述の構成において、発熱抵抗体２への電力供
給用電源として定電流電源を用いる場合、スリットＳで
分割された発熱抵抗体２はスリットのない発熱抵抗体２
よりもスリットＳの分だけ幅が狭く、抵抗値が高くなる
ことから、発熱抵抗体２に電力を印加した際、スリット
Ｓで分割された発熱抵抗体２のジュール発熱量はスリッ
トＳのない発熱抵抗体２のジュール発熱量に比べて大と
なり、区画の両端に位置する発熱抵抗体２は、スリット
Ｓによってその発熱領域が区画の内側に片寄るのが有効
に防止されることに加えて、その温度がスリットＳのな
い他の発熱抵抗体２に比し全体的に高くなり、各区画の
隣接部における発熱温度を高くして感熱記録紙等に白ス
ジの発生が見られない所期の印字画像を形成することが
できる。

また一方、発熱抵抗体２への電力供給に用いる電源と
して定電圧電源を用いる場合、スリットＳで分割された
発熱抵抗体２は、その抵抗値がスリットＳのない発熱抵
抗体２よりも高くなることから、発熱抵抗体２に電力を
印加した際、スリットＳで分割された発熱抵抗体２のジ
ュール発熱量は、前述の定電流電源を用いる場合とは逆
に、スリットＳのない発熱抵抗体２のジュール発熱量に
比べて小さくなる。しかしながら、サーマルヘッドの発
熱抵抗体２は一般に高熱伝導性材料からなっており、区
画の両端に位置する発熱抵抗体２をスリットＳで分割す
れば、スリットＳによって分割された各部分は常に同時
に発熱駆動されることとなるので、分割された発熱抵抗
体２のうち区画の内側に位置する部分から熱が区画の外
に逃げることは殆どなく、スリットＳで分割された発熱
抵抗体２を全体にとして見たとき、区画の外に放散され
る熱量はこの発熱抵抗体２にスリットＳを形成しない場
合に比して大幅に少なくなる。従って区画の両端に位置
する発熱抵抗体２の温度がその他の発熱抵抗体２に比し
て大きく低下することはなく、その結果、区画の両端に
位置する発熱抵抗体２は、前述の定電流電源を用いる場
合とほぼ同様に、その発熱領域がスリットＳによって区
画の内側に片寄るのが有効に防止され、各区画の隣接部
における発熱温度を高くして感熱記録紙等に白スジの発
生が見られない所期の印字画像を形成することができ
る。

このように、本願発明においては、発熱抵抗体２への
電力供給用電源として定電流電源、定電圧電源のいずれ
を用いる場合であっても、区画の両端における発熱領域
の片寄りを有効に防止して感熱記録紙等に白スジが発生
するのを皆無にすることができ、発熱抵抗体２への電力
供給に用いる電源の種類を何ら特定するものではない。

尚、前記スリットＳは各区画の両端に位置する発熱抵
抗体２の一部を従来周知のエッチング加工法を採用し、
エッチング除去することによって形成される。

また前記スリットＳは分割された発熱抵抗体のそれぞ
れの幅が実質的に同一となるように設けると区画の両端
に位置する発熱抵抗体２の発熱領域Ｈを全体にわたって
より均一となすことができ各区画の隣接部における発熱
温度を印字に必要な所定温度として感熱記録紙等に白ス
ジが発生するのを皆無となすとともに隣接部の発熱温度
を区画中央の発熱抵抗体の発熱温度と実質的に同一とな
すことができ隣接部における色むらの発生も有効に防止
することが可能となる。したがってスリットＳは分割さ
れる発熱抵抗体のそれぞれの幅が実質的に同一となるよ
うに設けることが好ましい。

（発明の効果） 本発明のサーマルヘッドによれば直線状に配された多
数の発熱抵抗体をその複数個を一区画として複数の区画
に区分するとともに各区画毎に順次時間をずらせて電力
を印加することから全黒印字の場合であっても一度に大
電流がながれることはなく小容量の電源で印字・印画を
可能とするとともに電圧降下による色むらの発生も皆無
となる。

また各区画の両端に位置する発熱抵抗体をスリットに
より分割したことから区画の両端に位置する発熱抵抗体
の発熱領域が区画の内側方向に片寄るのが有効に防止さ
れ、各区画の隣接部における発熱温度を大として感熱記
録紙等に白スジが発生するのも皆無となすことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のサーマルヘッドの概略的平面図、第２
図は本発明のサーマルヘッドの発熱領域を示す部分拡大
平面図、第３図は従来のサーマルヘッドの概略的平面
図、第４図は同じく従来のサーマルヘッドの概略的平面
図、第５図は従来のサーマルヘッドの発熱領域を示す部
分拡大平面図である。 1:絶縁基板、2:発熱抵抗体 3:個別リード電極、4:共通リード電極 5a,5b,・・・5n:駆動用IC素子 B₁，B₂，・・・Bn:区画 S:スリット H:発熱領域

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直線状に配された多数の発熱抵抗体をその
   複数個を一区画として複数の区画に区分するとともに各
   区画毎に電力を印加することによって発熱抵抗体を選択
   的にジュール発熱させてなるサーマルヘッドにおいて、
   前記各区画の両端に位置する発熱抵抗体をスリットによ
   り分割したことを特徴とするサーマルヘッド。