JP2780850B2 - 通電方式記録ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、画像、文字等を印写乃至は印字する通電方
式記録ヘッドに関するものであり、更に詳しくは、かか
る記録ヘッドの先端部の構造に関するものである。

（背景技術） 従来より、通電方式記録ヘッドに関しては、数多くの
提案が為されており、特に記録電極と帰路電極とが基板
と共に多層構造にて形成されてなる記録ヘッドについて
は、特開昭61−35972号公報、特開昭62−292461号公
報、特開昭54−141140号公報、特開昭58−12790号公
報、特開昭61−230966号公報等において、その各種の構
造が明らかにされている。

そして、それらの特許公報にも記載されているよう
に、通電方式の記録は、シート，リボン，ローラ等の表
面或いは内部に担持又は塗布されて形成されるフィルム
状（即ち、膜状または層状）記録媒体或いは発色記録紙
の抵抗層或いは導電層に、記録ヘッドの電極を通じて電
流を流し、例えば抵抗層で発生するジュール熱によって
フィルムのインク層を融解、昇華或いは拡散せしめて、
所定の被転写紙に転写させるか、或いは記録媒体や記録
紙の所定の部分を発色させることにより、目的とする印
字、印写を行なう方式として、認識されている。また、
通電方式の記録において、この抵抗層は、電気抵抗体の
層だけでなく、導電体の層、インク層としての役割も兼
ね備える導電性インク層や電気抵抗体インク層、或いは
電解質を含んだ感熱発色層のような層でも、所謂通電出
来る層、電流を流せる層であれば、どのような層でも用
いることが出来ると認識されている。

従って、通電方式記録ヘッドにおいては、記録電極、
帰路電極等の電極は、常に抵抗層に電気的に接触させる
必要がある。そのために、上記の特許公報等で提案され
ている如き、従来の記録ヘッドにあっては、その電極
が、基材や絶縁層よりも耐摩耗性に優れた材料により形
成されているのである。

しかしながら、恒常的に、記録ヘッドを抵抗層に摺動
させ、その抵抗層に電気的に良好に接触させるには、上
述した如く、電極と基材、絶縁層の材質設定のみでは不
充分であり、印写が進むにつれて、記録電極又は帰路電
極のどちらか一方のみが選択的に摩耗されて、その摩耗
が進み、接触不良を発生したり、電極と抵抗層の摩擦に
より電極の基板からの剥離等が生じて、結果として、電
極と抵抗層との電気的に良好な接触を得るのが困難な場
合が多いという問題が生じていた。

さらに、高速印字・印写の場合には、抵抗層で発熱し
た熱の蓄積によって、インクが滲み、ドット形状がぼや
ける等という問題が発生して、結果として、印字乃至は
印写品質を向上せしめることは困難であった。

（解決課題） 本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであ
り、その解決すべき課題とするところは、上記の問題点
を悉く解消し、電極と抵抗層との接触性が長期間に亘っ
て良好に保たれ得、また抵抗層で発熱した熱を速やかに
逃して、蓄熱を防止し、もって高記録品質と高速印刷性
を実現することにある。

（解決手段） そして、本発明にあっては、かかる課題解決のため
に、電気絶縁性の基板と、該基板の一方の面に支持され
た記録電極とを備え、ヘッド先端部において、それら基
板及び電極が、通電される抵抗層を少なくとも有するフ
ィルム状記録媒体若しくは発色記録紙に接触せしめられ
るようにした通電方式記録ヘッドにおいて、前記基板
が、前記記録電極よりも易摩耗性である絶縁性材料によ
り形成されていると共に、その先端部の少なくとも一方
の面側に所定深さの欠除部を有し、ヘッド先端部からヘ
ッド基部側に所定長さに亘って該ヘッド基部側の部位よ
りも薄肉厚とされている一方、金属或いは合金のシート
からなる帰路電極が、かかる基板の電極非支持面側と対
向するように、積層されていることを特徴とする通電方
式記録ヘッドを、その要旨とするものである。

なお、本発明において、上記した金属及び合金のシー
トからなる帰路電極は、単一の共通電極から構成されて
いても、予めシートをストライプ状または櫛形にパター
ン化した記録電極と同様の複数の電極から構成されてい
ても、何等差支えないが、特に、接触の安定性や放熱性
に優れる単一の共通電極からなる構成が、好適に採用さ
れる。

ところで、かかる本発明は、次のような考えに基づい
て見い出されたものである。即ち、耐摩耗性の記録電極
と帰路電極とが、多層構造に積層一体化した構造に形成
されている通電方式記録ヘッドにおいて、帰路電極とし
て、膜状ではない金属又は合金のシート（箔、フォイル
等を含む）を用いて、記録電極を形成した基板と積層一
体化することにより、帰路電極の硬度、耐摩耗性を向上
せしめ得、結果として、抵抗層と帰路電極の接触性を長
期間に亘って良好に保つことが出来るという考えであ
る。

また、本発明は、次のような考え、即ち抵抗層で発熱
した熱を、熱伝導率の高い金属又は合金のシートを用い
た帰路電極自体を通して放熱することにより、高速印字
・印写時における蓄積を防止することが出来、以て高画
質・高速記録ヘッドが得られるという考えに基づいて、
完成されたものである。

（具体的構成・実施例） 以下に、本発明を更に具体的に明らかにするために、
本発明の幾つかの実施例を、図面を参照しつつ、詳細に
説明することとする。

先ず、第１図及び第２図には、それぞれ、本発明に従
う記録ヘッドの一例が示されており、第３図及び第４図
は、それぞれ、第１図及び第２図の構造を概念的に示し
た部分断面斜視図である。

そこにおいて、２は、電気絶縁性を有する基板であっ
て、この基板２の一方の面上にストライプ状の多数本の
記録電極４が直接的に設けられている。一方、かかる基
板２の他方の面には、接着材８を介して、金属又は合金
のシートからなる帰路電極６が張り付けられて、積層さ
れている。更に、記録電極４の外側には、接着材８を介
して、補強板10が張り付けられて、これら基板2,電極4,
6及び補強板10が接着材８を介して一体化された構造に
おいて、それぞれの記録ヘッドが構成されている。

そして、このような記録ヘッドにおいて、基板２は、
そのヘッド先端部に相当する部位において、その一方の
面側に所定深さの欠除部を有し、薄肉厚とされている。
換言すれば、基板２は、フィルム状記録電極若しくは発
色記録紙に接触せしめられるヘッド先端部（第１図及び
第２図において、下方部位）において、該ヘッド先端部
から記録ヘッドの基部側（第１図及び第２図において、
上方部位）に所定長さ:Lに亘って、該ヘッド基部側の部
位よりも薄肉厚（厚さ:d）とされており、これによって
ヘッド先端部の基板欠除部形成面側には、該欠除部にて
凹部が形成されることとなるのである。

かくして、そのような基板２の両側に、フィルム状記
録媒体若しくは発色記録紙と接触する記録電極４及び帰
路電極６が、それぞれ設けられることとなり、よれによ
って、それら電極4,6間の距離は、基板２の先端部の薄
肉厚部位の厚さ:d及び接着材（層）の厚さ:d′にて規定
されることとなるが、基板２の先端部の加工が精度良く
行なわれ得ること、及び接着層が一層しか存在しないと
ころから、電極間の距離の精度が有利に向上せしめられ
得、以て印字・印写の品質を高めることが可能となるの
である。

しかも、ヘッド基部においては厚く、ヘッド先端部に
おいては薄い基板２が、記録電極４と帰路電極６との間
の電気絶縁層としての役割をも兼ね備えているところか
ら、電気絶縁層として全体の厚みが薄い薄板を用いる必
要がなく、それ故に、その取り扱い易さ、機械的強度の
点において優れているのである。即ち、フィルム状記録
媒体若しくは発色記録紙と接触するヘッド先端部の記録
電極４と帰路電極６とが、それらの間のクロストークを
抑制しつつ、所望の大きさの印字乃至は印写ドットを形
成し得る短い間隔（ｄ＋ｄ′）を保ち、またその間隔も
摩耗する方向に均一であり、しかも記録ヘッドとしての
機械的強度及び実装作業性等にも優れたものとなるので
ある。

なお、かかる記録ヘッドにおける基板２の先端部の薄
肉厚部位の厚さ:dや摩耗方向となる長さ:Lは、電極4,
6、基板２の材質、ヘッド先端部に要求される印字乃至
は印写特性、更にはフィルム状記録媒体若しくは発色記
録紙に電極を接触させる時の印圧等に応じて、適宜選定
されることとなるが、一般に、その厚さ:dとしては、15
0μｍ以下、好ましくは25〜90μｍ程度が、またその長
さ:Lとしては50〜4000μｍ、好ましくは100〜1000μｍ
程度が採用される。

また、かかる基板２の先端部の薄肉厚部位の形成は、
研削やスライシング等の公知の精密な機械加工により、
例えば該基板２の先端部の少なくとも一方の面側が所定
深さに切除されるように実施され、それによって欠除部
が形成され、その後、そのような欠除部を含む基板２の
の片面に、記録電極４が形成されることとなるが、該記
録電極４の形成の後に、上述の如く、薄肉厚部位が形成
されるようにしても何等差支えない。更に、予め基板２
の先端部を薄肉厚に成形して、欠除部を形成したものを
用いても良いし、薄肉厚と厚肉厚の基板を接着して先端
部に欠除部を形成せしめた基板２を用いても良い。

なお、この基板２の先端欠除部における薄肉厚部に至
る面は、ここでは、鈍角な傾斜面とされているが、また
段付形状を与える直角な面とされていても良く、更には
アール形状の面とされていても、何等差支えないのであ
る。

ところで、このような記録ヘッドにおいて、基板２と
しては、摺接せしめられるフィルム状記録媒体若しくは
発色記録紙に対する電極端面の接触性を考慮して、電極
（4,6）よりも易摩耗性である材料から形成されたもの
が用いられ、特に電極（4,6）よりも硬度が小さく、摩
耗し易い、精密加工に適したセラミック系の基板が好ま
しく選択され、中でも、マイカを含有する快削性ガラス
セラミック板、易摩耗性アルミナ基板，窒化ホウ素基
板、窒化ホウ素を含む快削性セラミック基板乃至は快削
性ガラスセラミック基板、窒化ホウ素と窒化アルミニウ
ムを含む快削性セラミック基板乃至は快削性ガラスセラ
ミック基板等が好ましく、更にその中でも、マイカを含
有する快削性ガラスセラミック基板が特に有利に用いら
れることとなる。

また、基板２の一方の面に設けられる記録電極４に
は、記録電極４を支持する基板２よりも耐摩耗性の大き
い導体材料が用いられるが、特にクロム，チタン，タン
タル，ジルコニウム等の金属及びそれらを含む合金、ま
たはそれらの化合物を主成分とする導体材料が好適に採
用され、それらは機械的耐摩耗性に優れると共に、電気
的作用による電極の消耗も小さいところから、有利に用
いられるものである。なお、その中でも、特にクロムの
金属、合金若しくは化合物を主成分とする導体材料が好
ましく、とりわけクロムと窒素を含む合金若しくは化合
物を主成分とする導体材料が好適に用いられることとな
る。そして、それら記録電極４は、スパッタ法，蒸着
法，イオンプレーティング法,CVD法，塗布法，印刷法，
メッキ法等によって膜形成し、フォトリソグラフィ技術
を利用したエッチング法やリフトオフ法等の各種パター
ン形成法を用いることによって、好ましくは少なくとも
１μｍ以上の厚さにおいて設けられ、またそれら電極の
表面には、必要に応じて、ニッケル，スズ，クロム，
銅，金等のメッキが施される。

また、かかる帰路電極６に用いられる金属或いは合金
のシートには、基板２より耐摩耗性が大きく、熱伝導率
の高い導体材料が用いられるが、特に、Cr,Ti,Ta,Ni,W,
Mo等の金属若しくはそれらを含む合金、ステンレス、Fe
−Ni合金等が採用され、その中でも、特にCr,Ti,Ta及び
ステンレス、Fe−Ni合金等の導体材料が、耐久性が高い
ことから、好適に採用される。更に、その中でも、Tiや
Fe−Ni合金が、基板との接着面での熱応力が生じ難く、
それらの間で剥離したり、反ったり、変形したりするこ
とがないので、好ましい。

ところで、帰路電極として用いられる金属及び合金の
シートの厚さは、電極4,6、基板２の材質、ヘッド先端
部での基板２の厚さ;d、ヘッド先端部に要求される印字
乃至は印写特性、更にはフィルム状記録媒体若しくは発
色記録紙に電極を接触させる時の印圧等に応じて、適宜
選定されることとなるが、その厚さとしては、一般に、
2000μｍ以下が好ましく、特に20〜500μｍが好まし
い。

そして、第１図に示される例においては、このように
両側に記録電極４と帰路電極６が設けられてなる基板２
において、その先端部の欠除部形成面側には、接着材８
を介して、かかる基板欠除部の形状に沿って、補強板10
が張り付けられている。このような補強板10の配設によ
って、記録ヘッド（基板）先端部の薄肉厚部位が補強せ
しめられるのである。一方、第２図に示される記録ヘッ
ドにおいては、帰路電極６は、基板２の欠除部の形状に
沿った形状とされて、接着材８を介して張り付けられて
おり、補強板の役割を兼ねている一方、更に、記録電極
４の外側にも、補強板10が接着材８を介して張り付けら
れている。

なお、これらの実施例で用いられているヘッド先端部
の補強板10としては、記録電極４や帰路電極６よりも硬
度が小さく、摩耗し易い板状材料が好ましく採用され、
中でも快削性ガラスセラミック板、マイカを含有する快
削性ガラスセラミック板、快削性セラミック板、金属
板、表面を電気絶縁性処理した金属板等が有利に用いら
れ、また窒化ホウ素や窒化アルミニウム等の熱伝導性に
優れた材料を主成分とする板状体を用いれば、放熱板と
しての役割を兼ね備えさせることも可能である。特に、
この補強板10として、基板２と同じ材料のものを用いる
と、それら基板２と補強板10との熱膨張率が同じとな
り、基板との接着面での熱応力が生じ難く、それらの間
で剥離したり、反ったり、変形したりする問題の発生を
効果的に回避することが出来る。

さらに、かかる張り付けに用いられる接着材８として
は、アルミナ、シリカ、窒化ホウ素等を含むような無機
系、乃至はエポキシ、フェノール、ポリイミド等を含む
ような樹脂系を用いても、アルミナ、シリカ、窒化ホウ
素等の無機材料と樹脂系材料とを含む複合材料を用いて
も良く、その中でも、アルミナ、シリカ、窒化ホウ素等
を含むような無機系の材料が好適に選ばれる。

以上に例示の記録ヘッドについて、本発明者等による
作製結果は、以下の通りである。

先ず、第１図及び第３図に示される記録ヘッドにおい
て、基板２としては、マイカを含有する快削性ガラスセ
ラミック基板が用いられ、そして該基板２の片側の面
に、スパッタ法にて形成したクロム膜を通常のフォトエ
ッチング法によりパターン形成し、更に窒素ガスと水素
ガスを含む雰囲気中において加熱処理を実施することに
より、ストライプ状の記録電極４を形成した。

なお、かかる記録電極４は、電極ピッチ:125μｍ、電
極幅:70μｍ、電極厚さ:6μｍ、総本数:480本のストラ
イプ状を為しており、またヘッド先端部の基板２におい
て、厚さ:dは70μｍ、長さ:Lは800μｍであった。そし
て、帰路電極６としては、厚さ:200μｍのTi板を用い、
補強板10としては、基板２と同じマイカを含有する快削
性ガラスセラミック板を加工して用いて、基板２のそれ
ぞれの面にアルミナを含む無機系接着材にて接着せしめ
た。

一方、第２図及び第４図に示される記録ヘッドにあっ
ては、マイカを含有する快削性ガラスセラミック板から
なる基板２（d:80μｍ、L:1000μｍ）の片面に、上例の
場合と同様の方法にて、記録電極４を形成した。なお、
電極ピッチは167μｍ、幅は80μｍ、総本数は480本であ
った。基板２の欠除部形成面側に張り付けられる帰路電
極６としては、厚さ:500μｍのFe−Ni合金板を、基板欠
除形状に沿って加工して用い、更に基板２の他方の面に
は、窒化ホウ素と窒化アルミニウムを含む快削性セラミ
ック板を補強板10として、それぞれ、アルミナを含む無
機系接着材を用いて張り付けた。

そして、上記の如き構成にて作製された記録ヘッドを
用いた記録装置にて、ヘッド先端部の各電極をフィルム
状記録媒体に対して摺動させ、印写を繰り返して行なっ
た後、、印写品質を検討する評価試験を行なったとこ
ろ、何れの記録ヘッドを用いた記録装置も、高密度で、
極めて鮮明な印写が、高速で、経時変化なく得られ、電
極とフィルム状記録媒体との接触性が良好で、蓄熱の問
題もないことが認められた。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明し
てきたが、本発明が、それらの実施例に限定して解釈さ
れるものでは決してないことは、言うまでもないところ
である。本発明には、本発明の趣旨を逸脱しない限りに
おいて、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、
改良等を加え得るものであって、それらの実施形態のも
のが、何れも、本発明の範疇に属するものであること
が、理解されるべきである。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、電
極と抵抗層との接触性が長期間に亘って良好に保たれ
得、また抵抗層で発熱した熱を速やかに逃して蓄熱を防
止し、以て印字、印写の品質に優れ、高速印刷性をもっ
た記録ヘッドを提供することが出来るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、それぞれ、本発明に従う通電方式
記録ヘッドの異なる一例を示す電極延設方向における縦
断面説明図であり、第３図及び第４図は、それぞれ、第
１図及び第２図の断面形態を与える本発明の一例に係る
記録ヘッドの先端部を示す斜視説明図である。 2:基板、4:記録電極 6:帰路電極、8:接着材 10:補強板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/32 - 2/325

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気絶縁性の基板と、該基板の一方の面に
   支持された記録電極とを備え、ヘッド先端部において、
   それら基板及び電極が、通電される抵抗層を少なくとも
   有するフィルム状記録媒体若しくは発色記録紙に接触せ
   しめられるようにした通電方式記録ヘッドにおいて、 前記基板が、前記記録電極よりも易摩耗性である絶縁性
   材料により形成されていると共に、その先端部の少なく
   とも一方の面側に所定深さの欠除部を有し、ヘッド先端
   部からヘッド基部側に所定長さに亘って該ヘッド基部側
   の部位よりも薄肉厚とされている一方、金属或いは合金
   のシートからなる帰路電極が、かかる基板の電極非支持
   面側と対向するように、積層されていることを特徴とす
   る通電方式記録ヘッド。