JP2893345B2 - Thermal recording method - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、感熱記録、熱転写記録、通電感熱記録、通
電転写記録等の熱記録方法に関する。The present invention relates to a thermal recording method such as thermal recording, thermal transfer recording, energized thermal recording, and energized transfer recording.
本発明は、サーマルヘッドの発熱抵抗体あるいは通電
記録紙の通電発熱抵抗層等の発熱抵抗体（以下煩雑さを
避けるため、前記発熱抵抗体及び前記通電発熱抵抗層を
ともに発熱抵抗体と呼ぶ）に通電してこの発熱抵抗体を
発熱させ、この発熱による発熱抵抗体の温度上昇によっ
て記録媒体に記録を行う感熱記録、熱転写記録、通電感
熱記録、通電転写記録等の熱記録方法において、上記発
熱抵抗体への通電による発熱抵抗体の温度上昇、及び上
記発熱抵抗体への給電停止による発熱抵抗体の温度降下
とほぼ同期し、かつ上記発熱抵抗体の温度変化と同等ま
たはほぼ相似の温度変化をするモニタ部分を設け、例え
ばこのモニタを電気伝導度が特定温度領域を境に低温側
で金属的、高温側で非金属的となる変化、例えば相転移
をする物質で構成して、モニタの温度が特定温度領域ま
で昇温すると、上記モニタ部で上記発熱抵抗体への通電
を抑え発熱抵抗体の昇温を停止させ、上記特定温度領域
以下では再び上記発熱抵抗体の昇温に足りる通電を可能
として、上記発熱抵抗体に上記特定温度領域に対応した
温度領域以上への昇温を行わせないことを特徴とし、上
記モニタにおける温度変化に伴うモニタ自身の通電制御
機能によって、前記発熱抵抗体のピーク温度を一定温度
以上にしない発熱温度制御機能を与え、よって記録品質
等において優れた記録を実現するものである。The present invention relates to a heating resistor such as a heating resistor of a thermal head or a heating resistor layer of a current-carrying recording paper (to avoid complexity, both the heating resistor and the heating resistor layer are referred to as heating resistors). In a thermal recording method such as heat-sensitive recording, thermal transfer recording, energized heat-sensitive recording, or energized transfer recording, in which recording is performed on a recording medium by increasing the temperature of the heat-generating resistor due to the heat generation. A temperature change that is substantially synchronous with a temperature rise of the heating resistor due to energization of the resistor and a temperature drop of the heating resistor due to the stoppage of power supply to the heating resistor, and is equal to or substantially similar to the temperature change of the heating resistor. For example, this monitor is made of a substance that changes in electrical conductivity such that the electrical conductivity becomes metallic on a low temperature side and non-metallic on a high temperature side, for example, a phase transition, over a specific temperature range. When the temperature of the monitor rises to a specific temperature range, the monitor section suppresses energization to the heating resistor, stops the heating of the heating resistor, and raises the temperature of the heating resistor again below the specific temperature range. And the heating resistor is not allowed to raise the temperature to a temperature range corresponding to the specific temperature range or higher. The present invention provides a heating temperature control function that does not keep the peak temperature of the heating resistor above a certain temperature, thereby realizing recording excellent in recording quality and the like.
従来の熱記録方法においては、例えばサーマルヘッド
を用いた感熱記録方法では、サーマルヘッドの発熱抵抗
体として、酸化ルテニウム、窒化タンタル等の金属化合
物抵抗体や、タンタル等の高融点金属に酸化シリコン等
の絶縁物を分散したサーメット抵抗体等が用いられてい
た。In a conventional thermal recording method, for example, in a thermal recording method using a thermal head, as a heating resistor of the thermal head, a metal compound resistor such as ruthenium oxide or tantalum nitride, or a silicon oxide or the like having a high melting point metal such as tantalum is used. A cermet resistor or the like in which the insulator is dispersed has been used.
上記従来のサーマルヘッドの発熱抵抗体に適当な電圧
を印加すると、発熱抵抗体に電流が流れジュール熱が発
生し、この状態を一定時間維持して記録に必要な熱エネ
ルギーを感熱記録紙等に与える。上記発熱抵抗体で発生
するジュール熱エネルギーは、発熱抵抗体の抵抗値、印
加する電圧、この電圧を印加する時間で決定され、一般
的な熱記録機器においては、使用する感熱紙の熱感度特
性や、発熱抵抗体から感熱紙への熱伝達特性、発熱抵抗
体周辺のバックグラウンド温度、記録媒体自身の温度等
によって、前記印加電圧かまたは電圧印加時間を調整し
て最適な記録品質、あるいは階調記録における目的の記
録濃度となるように、発熱抵抗体での発生熱エネルギー
を最適値に合わせ込む感熱記録方法が行われていた。When an appropriate voltage is applied to the heating resistor of the above-described conventional thermal head, a current flows through the heating resistor to generate Joule heat, and this state is maintained for a certain period of time to transfer the heat energy required for recording to a thermosensitive recording paper or the like. give. The Joule heat energy generated by the heating resistor is determined by the resistance value of the heating resistor, the voltage to be applied, and the time for applying this voltage. In general thermal recording equipment, the thermal sensitivity characteristics of the thermal paper used Depending on the heat transfer characteristics from the heating resistor to the thermal paper, the background temperature around the heating resistor, the temperature of the recording medium itself, or the like, the applied voltage or the voltage application time is adjusted to optimize the recording quality or the recording quality. A thermal recording method has been performed in which heat energy generated in a heating resistor is adjusted to an optimum value so as to obtain a target recording density in tone recording.
また、例えば通電発熱抵抗層を有するインクドナーシ
ート等と通電ヘッドを用いた通電転写記録方法において
は、上記通電発熱抵抗層としてカーボン塗料などが用い
られ、通電ヘッドによって上記通電発熱抵抗層に通電し
インクドナーシート自身を発熱し、インクを溶融または
昇華させ記録媒体にインクを転写するものであるが、上
述の感熱記録方法と同様に、通電発熱抵抗層のシート抵
抗、インクドナーシート自身の温度、通電ヘッドの電極
温度等の条件によって、印加電圧かまたは電圧印加時間
を調整して最適な記録品質あるいは階調記録における目
的の記録濃度となるように、通電発熱抵抗層での発生熱
エネルギーを最適値に合わせ込む熱記録方法が行われて
いた。Further, for example, in an energization transfer recording method using an ink donor sheet or the like having an energization heating resistance layer and an energization head, a carbon paint or the like is used as the energization heating resistance layer. The ink donor sheet itself is heated, and the ink is transferred to the recording medium by melting or sublimating the ink.Similarly to the above-described thermal recording method, the sheet resistance of the current-carrying resistance layer, the temperature of the ink donor sheet itself, Adjust the applied voltage or voltage application time depending on the conditions such as the electrode temperature of the energizing head to optimize the thermal energy generated in the energizing heating resistor layer so that the optimum recording quality or the target recording density in gradation recording is obtained. A thermal recording method was performed to match the values.
従来の熱記録方法においては、下記の理由により、発
熱抵抗体への印加電圧と電圧印加パルス幅の調整による
記録に関わる熱エネルギーの調整がきわめて煩雑で、か
つ記録機器を大きく高価なものとさせていた。In the conventional thermal recording method, the adjustment of the thermal energy involved in recording by adjusting the voltage applied to the heating resistor and the pulse width of the voltage applied to the heating resistor is extremely complicated for the following reasons, and makes the recording apparatus large and expensive. I was
発熱抵抗体で電圧パルス印加によって発生する熱エネ
ルギーは、前述のように上記印加パルスの電圧またはパ
ルス幅で決定できるが、発熱抵抗体の温度は、上記パル
スの印加周期や、連続印加回数等のパルス印加履歴、注
目する発熱抵抗周辺の発熱抵抗体のパルス印加履歴即ち
発熱履歴、サーマルヘッドの支持基板温度、インクドナ
ーシート温度、環境温度等によって変動しやすい。The heat energy generated by applying a voltage pulse to the heating resistor can be determined by the voltage or pulse width of the applied pulse as described above. However, the temperature of the heating resistor depends on the application cycle of the pulse, the number of continuous applications, and the like. It tends to fluctuate depending on the pulse application history, the pulse application history of the heating resistor around the heating resistor of interest, that is, the heating history, the temperature of the support substrate of the thermal head, the temperature of the ink donor sheet, the environmental temperature, and the like.
熱記録機構は、直接的には発熱抵抗体で発生する熱エ
ネルギーの大きさが問題となるのではなく感熱記録紙の
発色層の温度やインク層の温度、言い換えれば発熱抵抗
体の温度に依存する。従って、均一な記録熱記録を得る
ために、発熱抵抗体の発熱時温度を均一にしようとする
ならば、上述のような発熱しようとしている瞬間の発熱
抵抗体のおかれている熱的環境情報や、熱的履歴情報を
あつめるか、予測することをして、発熱抵抗体の温度が
特定温度まで昇温するよう前記印加電圧または電圧印加
パルス幅を調整決定してから発熱抵抗体を発熱させなけ
ればならない。The thermal recording mechanism does not directly depend on the magnitude of the heat energy generated by the heating resistor, but rather depends on the temperature of the coloring layer and ink layer of the thermal recording paper, in other words, the temperature of the heating resistor. I do. Therefore, if the temperature at the time of heat generation of the heating resistor is to be made uniform in order to obtain a uniform recording heat record, the thermal environment information of the heating resistor at the moment when the heat is to be generated as described above. Or by collecting or predicting thermal history information, adjusting the applied voltage or voltage application pulse width so that the temperature of the heating resistor rises to a specific temperature, and then causing the heating resistor to generate heat. There must be.
上述のような情報収集手段、予測手段、記録条件決定
手段は、サーマルヘッド基板の温度や環境温度を検出す
る各種温度センサ、記録履歴を把握するための過去の記
録データを記憶するメモリや、熱的状態を予測する熱等
価回路等のシミュレータ、演算処理するCPUやゲート回
路等ハードウェア上の負荷がきわめて大きい。またこれ
らのハードウェアをサポートするソフトウェアもきわめ
て複雑なものである。特に発熱抵抗体を多数有する大
型、高精細な熱記録機器や、濃度階調記録を行う機器で
は、処理情報も膨大となってしまい、装置の大型化、高
価格化が避けられなく、記録品質を犠牲にすることもあ
る。また、情報収集、予測、記録条件決定のための処理
時間もCPU等の制約を受け、高速記録の障害ともなって
しまっている。The information collecting means, the predicting means, and the recording condition determining means as described above include various temperature sensors for detecting the temperature of the thermal head substrate and the environmental temperature, a memory for storing past recording data for grasping the recording history, The load on hardware such as a simulator such as a thermal equivalent circuit for predicting a dynamic state, a CPU for processing, and a gate circuit is extremely large. The software supporting these hardware is also very complicated. In particular, large-sized, high-definition thermal recording equipment having a large number of heating resistors, and equipment that performs density gradation recording, the processing information becomes enormous, and it is inevitable that the apparatus becomes large and expensive, and the recording quality is inevitable. May be sacrificed. In addition, the processing time for information collection, prediction, and determination of recording conditions is also restricted by the CPU and the like, which is an obstacle to high-speed recording.
さらに、サーマルヘッドでは一般に熱効率を高くする
ために保温層としてのグレーズ層を設けているが、この
グレーズ層は厚膜プロセスで作られているため、厚さの
バラツキが厚みの平均値の±20％以上に達し、個々のサ
ーマルヘッドでこのグレーズ層による保温効果がランダ
ムに大きくばらついてしまう。従って、前述のようにい
くら発熱抵抗体の熱的環境の情報を正確に捕らえ、処理
して、その都度記録条件を決定しても、サーマルヘッド
の熱的特性のバラツキによって精度の高い発熱温度制御
はできない。もし、より高い精度の発熱温度制御を行お
うとすれば、サーマルヘッド個々の熱特性のバラツキを
も制御パラメータとして盛り込まねばならず、記録機器
１台１台で調整するなど量産性に多大な犠牲を払わねば
ならない。また、サーマルヘッドの故障や寿命などで、
記録機器内のサーマルヘッドを交換する場合等を考える
と、実質的には、サーマルヘッド個々の特性に記録機器
の設定を調整するなどのことは、ほとんど困難である。
熱容量、熱抵抗のバラツキは、通電熱記録における発熱
抵抗層周辺部にも存在し、上述のサーマルヘッドの場合
と同様の問題がある。Further, in the thermal head, a glaze layer is generally provided as a heat insulating layer in order to increase thermal efficiency.Since the glaze layer is made by a thick film process, the thickness variation is ± 20 of the average value of the thickness. % Or more, and the thermal insulation effect of this glaze layer varies greatly in individual thermal heads at random. Therefore, even if information on the thermal environment of the heating resistor is accurately captured and processed as described above, and the recording conditions are determined each time, even if the thermal characteristics of the thermal head vary, highly accurate heating temperature control can be performed. Can not. If a more accurate control of the heat generation temperature is to be performed, the variation in the thermal characteristics of the thermal head must be incorporated as a control parameter, and there is a great sacrifice in mass productivity, such as adjusting each recording device one by one. I have to pay. Also, due to failure or life of the thermal head,
Considering the case where the thermal head in the recording device is replaced, it is practically difficult to adjust the setting of the recording device to the characteristics of the individual thermal head.
Variations in heat capacity and thermal resistance also exist in the peripheral portion of the heat-generating resistive layer in energized thermal recording, and have the same problems as in the above-described thermal head.
本発明は、上記発熱抵抗体温度均一化のための種々の
問題を解決するためになされたもので、発熱抵抗体の温
度を特定温度以上に昇温させない自己温度制御機能をも
たせることによって、従来の様な、発熱抵抗体の温度制
御の煩雑さを払拭するものである。The present invention has been made in order to solve the various problems for uniformizing the temperature of the heating resistor, and has a self-temperature control function of preventing the temperature of the heating resistor from being raised to a specific temperature or higher. This eliminates the complexity of controlling the temperature of the heating resistor.
本発明は、発熱体への通電による発熱体の温度上昇、
及び上記発熱体への給電停止による発熱体の温度降下と
ほぼ同期し、かつ上記発熱体の温度変化と同等またはほ
ぼ相似の温度変化をするモニタ部分を設け、例えばこの
モニタの発熱抵抗体そのものとし、この発熱抵抗体を電
気伝導度が特定温度領域を境に低温側で金属的、高温側
で非金属的となる変化、例えば相転移をする物質で構成
して、モニタの温度が特定温度領域まで昇温すると、上
記モニタ部で上記発熱抵抗体への通電を抑え発熱抵抗体
の昇温を停止させ、上記特定温度領域以下では再び上記
発熱抵抗体の昇温に足りる通電を可能とする機構とし
た。The present invention is to increase the temperature of the heating element by energizing the heating element,
And a monitor part which is substantially synchronized with the temperature drop of the heating element due to the stop of the power supply to the heating element and has a temperature change that is equal to or substantially similar to the temperature change of the heating element. The heating resistor is made of a substance that changes in electrical conductivity between a specific temperature range and becomes metallic on a low temperature side and non-metallic on a high temperature side, for example, a substance that undergoes a phase transition. When the temperature rises to above, a mechanism that suppresses energization to the heating resistor by the monitor unit and stops the heating of the heating resistor, and enables energization sufficient to raise the temperature of the heating resistor again below the specific temperature region. And
例えば、電気伝導度が特定温度領域を境に低温側で金
属的、高温側で非金属的となる変化する物質で、前記モ
ニタとなる発熱抵抗体を構成することによって、この発
熱抵抗体に電圧印加し、ジュール熱を発生させ、発熱抵
抗体の温度が上記特定温度、即ち金属非金属の相転移温
度に達すると、発熱抵抗体は抵抗値をほぼ絶縁的にある
いは半導体的に高くし電流をほとんど遮断してしまう。
従って、印加パルス幅とこのパルスの電圧が、前記発熱
抵抗体の上記相転移温度以下での抵抗値に対して少なく
とも上記相転移温度まで昇温させることのできる適当な
大きさの値を持っていれば、上記相転移温度を超える温
度までに発熱抵抗体の温度が上がることがなく、発熱抵
抗体の昇温ピーク温度を上記相転移温度領域に均一に制
御することができる。発熱温度を均一に制御することに
よって、熱記録における記録の均一化を実現できる。For example, by forming a heating resistor serving as the monitor with a substance whose electrical conductivity changes from a specific temperature region to being metallic on a low temperature side and non-metallic on a high temperature side, a voltage is applied to the heating resistor. When the temperature of the heat-generating resistor reaches the above-mentioned specific temperature, that is, the phase transition temperature of metal or non-metal, the heat-generating resistor increases the resistance almost insulatively or semi-conductively and increases the current. Almost shut off.
Therefore, the applied pulse width and the voltage of this pulse have a value of an appropriate magnitude that can raise at least the phase transition temperature with respect to the resistance value of the heating resistor below the phase transition temperature. Accordingly, the temperature of the heating resistor does not rise to a temperature exceeding the above-mentioned phase transition temperature, and the temperature rise peak temperature of the heating resistor can be uniformly controlled in the above-mentioned phase transition temperature region. By controlling the heat generation temperature uniformly, it is possible to achieve uniform recording in thermal recording.
本発明の詳細を実施例をもって説明する。 The details of the present invention will be described with reference to examples.
第１図は、本発明の熱記録方法に用いるサーマルヘッ
ドの一例を示す平面図である。グレージング処理された
アミルナセラミック等の基板６上に、約300℃を境に低
温側で金属的、高温側で非金属的な電気伝導度特性を持
つ材料からなる薄膜の発熱抵抗体１を設け、この発熱抵
抗体の一端を個別電極２と接続し、他端を第１の共通電
極３と接続する。上記個別電極はトランジスタ等の電流
スイッチング素子４と接続されている。５は上記スイッ
チング素子４と接続された第２の共通電極である。サー
マルヘッドとしては前記スイッチング素子４および第２
の共通電極５を設けず、記録機器として別個に設けても
構わない。FIG. 1 is a plan view showing an example of a thermal head used in the thermal recording method of the present invention. A thin-film heat-generating resistor 1 made of a material having a metallic conductivity at a low temperature and a non-metallic conductivity at a high temperature is provided on a substrate 6 made of glazed amylna ceramic or the like at about 300 ° C. One end of the heating resistor is connected to the individual electrode 2 and the other end is connected to the first common electrode 3. The individual electrodes are connected to a current switching element 4 such as a transistor. Reference numeral 5 denotes a second common electrode connected to the switching element 4. The switching element 4 and the second
The common electrode 5 may not be provided and may be separately provided as a recording device.
前記第１の共通電極３にプラス電位、前記第２の共通
電極５にマイナス電位を与えておき、前記スイッチング
素子４を開閉することによって、前記発熱抵抗体１に電
圧パルスを印加する。発熱抵抗体１に電圧パルスを印加
すれば、従来の熱記録におけるサーマルヘッドと同じ
く、印加電圧と発熱抵抗体１の抵抗値によって適当な電
力消費がおきてジュール熱を発生し、発熱抵抗体１の温
度上昇が開始する。A positive potential is applied to the first common electrode 3 and a negative potential is applied to the second common electrode 5, and a voltage pulse is applied to the heating resistor 1 by opening and closing the switching element 4. When a voltage pulse is applied to the heating resistor 1, an appropriate power consumption occurs according to the applied voltage and the resistance value of the heating resistor 1 to generate Joule heat as in the thermal head in the conventional thermal recording, and the heating resistor 1 is heated. Temperature rise starts.
第２図は、前記パルス印加に伴う前記発熱抵抗体１の
表面温度の時間変化を表す図である。この図で、Tcは前
記発熱抵抗体の電気伝導度における金属非金属相転移の
温度を表し、tonは前記パルスの印加開始時刻、tpは前
記発熱抵抗体表面温度が上記相転移温度（Tc）に達する
時刻、toffは前記パルスの印加終了時刻を表す。tpから
toffまでの間は前記発熱抵抗体１は金属非金属相転移を
高温側から低温側、低温側から高温側と繰り返し、この
発熱抵抗体の表面温度は、ほとんど前記相転移温度Tcの
付近で落ち着いた状態となる。実際の発熱抵抗体温度は
発熱抵抗体自身と周辺の構造部材の熱容量や熱抵抗によ
る熱的慣性から上記Tcより若干高くなることもある。t
onからtpまでの発熱抵抗体の表面温度上昇は、発熱抵抗
体１の面積を８ドット/mmの発熱抵抗体密度相当の0.015
mm2,発熱抵抗体の低温側での抵抗値を1000Ω程度、印加
電圧を20Vとした場合、発熱抵抗体表面に感熱紙等の熱
吸収体を接触させなければ、tonから約0.5ミリ秒程度以
下の時間で約300℃のTcに達する。この時間は、サーマ
ルヘッドの前記グレージング基板のグレーズ厚みや、発
熱抵抗体表面にコートされている保護層の厚み等によっ
て発熱抵抗体周辺の熱抵抗や熱容量の熱特性が変わるの
で、サーマルヘッドの構造に伴い個々に違ってくる。し
かし、発熱抵抗体のピーク温度は、この発熱抵抗体を構
成する材料の持つ前記相転移温度Tcで決まってくるた
め、サーマルヘッドの上記のような熱特性、サーマルヘ
ッドの構造には依存しない。FIG. 2 is a diagram showing a time change of the surface temperature of the heating resistor 1 according to the pulse application. In this figure, T c represents the temperature of the metal non-metallic phase transition in the electrical conductivity of the heating resistor, t on the application start time of the pulse, t p is the heating resistor surface temperature above phase transition temperature The time at which (T c ) is reached, and t off represents the end time of the application of the pulse. from t p
Until t off , the heating resistor 1 repeats the metal-metal phase transition from the high-temperature side to the low-temperature side and from the low-temperature side to the high-temperature side, and the surface temperature of the heating resistor is almost in the vicinity of the phase transition temperature Tc . It is in a calm state. The actual temperature of the heating resistor may be slightly higher than the above Tc due to the thermal inertia due to the heat capacity and thermal resistance of the heating resistor itself and surrounding structural members. t
the rise of the surface temperature of the heating resistor to t p from on the area of the heating resistor 1 of the heat generating resistor density equivalent of 8 dots / mm 0.015
mm 2, 1000 [Omega] about the resistance of the low temperature side of the heat generating resistor, when the applied voltage was set to 20V, if brought into contact with the heat absorber of the heat-sensitive paper or the like to the heating resistor surface from t on about 0.5 ms It reaches Tc of about 300 ° C in less than about a minute. This time depends on the glaze thickness of the glazing substrate of the thermal head, the thickness of the protective layer coated on the surface of the heating resistor, and the like. With each other. However, since the peak temperature of the heating resistor is determined by the phase transition temperature Tc of the material constituting the heating resistor, it does not depend on the above-described thermal characteristics of the thermal head and the structure of the thermal head. .
サーマルヘッドには従来技術の問題点で説明したよう
に、発熱抵抗体にとっての熱放散特性等の熱特性のバラ
ツキが依存するが、このバラツキは上記tonからtpまで
の昇温勾配のバラツキに、即ち、tpの時刻のバラツキに
現れるのみである。ところで、熱記録における発色機構
は、直接感熱方式では発色剤の熱による化学反応であっ
て反応速度は温度に依存し、また熱転写方式ではインク
の物理的溶融や昇華といった物理的相変化の類でありイ
ンクの温度によって記録が支配される。従って、tpのバ
ラツキにのみ現れるサーマルヘッドの熱特性のバラツキ
の記録特性への影響は、従来技術によるような発熱ピー
ク温度まで変動してしまうケースに比べ、はるかに小さ
い。As described in the problems of the conventional thermal head technology, although variations in the thermal characteristics of the heat dissipation characteristics for the heat generating resistor is dependent, this variation is the variation of the temperature increase gradient of the t on to t p to, that is, it only appears in the variation in the time of t p. By the way, the coloring mechanism in thermal recording is a chemical reaction due to the heat of a coloring agent in the direct thermal method, and the reaction speed depends on the temperature.In the thermal transfer method, it is a kind of physical phase change such as physical melting or sublimation of ink. The recording is controlled by the temperature of the ink. Therefore, influence on the recording characteristics of the variation in thermal characteristics of the thermal head appearing only in the variation of t p, compared to the case where fluctuated until the exothermic peak temperature, such as by the prior art, much smaller.
また、発熱抵抗体の抵抗値バラツキが、抵抗膜厚等に
よる従来の熱記録におけるサーマルヘッド、本発明の熱
記録におけるサーマルヘッドを問わず依存しうるが、こ
のバラツキも、本発明では前記tonからtpまでの時間の
バラツキとしてしか現れず、発熱ピーク温度は変わらな
い。上記発熱抵抗体の抵抗値バラツキによる昇温勾配、
tpの時刻バラツキをより厳密に小さく、均一なものにし
ようとするなら、前記発熱抵抗体の低温側における金属
的電気伝導度の相での発熱抵抗体抵抗値の大小に合わ
せ、電力で均一になるように、印加電圧を調整、設定し
てやればよい。The resistance variation of the heating resistor, the thermal head in a conventional thermal recording by resistive film thickness and the like, but can depend regardless of the thermal head in the thermal recording of the present invention, this variation also, the t on the present invention from not appear only as a time of variation of up to t p, the exothermic peak temperature does not change. Temperature rise gradient due to resistance value variation of the heating resistor,
The time variation of the t p more strictly reduced, if you try to be uniform, suit the size of the heating resistor resistance of the phase of the metallic electric conductivity at a low temperature side of the heat generating resistor, uniform power The applied voltage may be adjusted and set such that
上述したようにサーマルヘッドの熱特性バラツキ、抵
抗値バラツキによる記録特性への影響は、本発明の場合
極めて小さいのであるが、特に前記tonからtpまでの昇
温時間に比べ、印加パルス幅、即ち第２図におけるton
からtoffまでの時間が長いほど、即ち最も記録特性に寄
与する発熱ピーク温度の保持時間（toff−tp）の変化
率、バラツキ率が小さくなり、記録品質は一層向上す
る。Thermal characteristic variation of the thermal head as described above, the influence on the recording characteristics due to the resistance value variation, although the extremely small in the present invention, compared with the particular heat-up time from the t on to t p, applied pulse width That is, t on in FIG.
The longer the time from to t off , that is, the rate of change and the variation in the retention time (t off -t p ) of the heat generation peak temperature that contributes the most to the recording characteristics, and the recording quality is further improved.
上記実施例では前記発熱抵抗体の金属非金属転移の温
度を約300℃と設定したが、より高速記録を要求される
サーマルヘッドの場合には、400℃あるいは450℃等と高
い相転移温度の発熱抵抗体にし、発熱抵抗体としての抵
抗値を低く（あるいは印加電圧を高く）して電力を大き
くすれば、急速昇温かつ高ピーク温度で、感熱紙の発色
反応等が高温によって短時間で充分おき、前記tpからt
offの時間の短い印加パルス幅（toff−ton）でも発熱ピ
ーク温度保持時間を確保でき、均一な記録が可能とな
る。逆に低速低消費電力型のサーマルヘッドでは、印加
電圧を低く（あるいは発熱抵抗体としての抵抗値を高
く）するなどして発熱抵抗体での消費電力値を小さくし
ても良いし、前記相転移温度を250℃等に下げても良い
し、その組合わせを実施しても良いであろう。In the above embodiment, the temperature of the metal-to-metal transition of the heating resistor is set to about 300 ° C., but in the case of a thermal head requiring higher speed recording, a phase transition temperature as high as 400 ° C. or 450 ° C. If the power is increased by lowering (or increasing the applied voltage) the resistance value of the heating resistor, the temperature rises rapidly and at a high peak temperature. Enough, from t p to t
Even with an applied pulse width (t off -t on ) with a short off time, the heat generation peak temperature holding time can be secured, and uniform recording can be performed. Conversely, in a low-speed and low-power-consumption type thermal head, the power consumption value of the heating resistor may be reduced by lowering the applied voltage (or increasing the resistance value of the heating resistor). The transition temperature may be lowered to 250 ° C. or a combination thereof.
第４図は、窒化タンタル等の通常の発熱抵抗体材料か
らなる発熱抵抗体７に接触するように、前述した第１図
に示したサーマルヘッドの発熱抵抗体に用いたように金
属非金属相転移をする物質から成る配線８を、上記発熱
抵抗体７と個別電極２と直列に配置したサーマルヘッド
の要部平面図である。第12図は、このサーマルヘッドの
要部断面図である。上記配線８は上記発熱抵抗体７より
線抵抗を低く設定してあり、個別電極２と共通電極３と
の間に電圧印加した場合、記録に寄与する発熱は発熱抵
抗体７で主に発生し、上記配線８では、発熱抵抗体での
上記発熱に比べ僅かにしか発熱しないが、ほとんど発熱
しない構成としてある。上記配線として用いた金属非金
属転移をする材料によって、発熱抵抗体７の抵抗値に比
較しシート抵抗の小さい例えば数十ミリΩのシート抵抗
の膜が形成できるなら上記個別電極２と配線８を区別す
ることなく個別電極をも上記金属非金属転移をする物質
で構成することも可能である。FIG. 4 shows a metal non-metallic phase as used for the heating resistor of the thermal head shown in FIG. 1 described above so as to be in contact with the heating resistor 7 made of a normal heating resistor material such as tantalum nitride. FIG. 3 is a plan view of a main part of a thermal head in which a wiring 8 made of a substance that undergoes a transition is arranged in series with the heating resistor 7 and the individual electrode 2. FIG. 12 is a sectional view of a main part of the thermal head. The wiring 8 is set to have a lower line resistance than the heating resistor 7, and when a voltage is applied between the individual electrode 2 and the common electrode 3, heat that contributes to recording is mainly generated by the heating resistor 7. The wiring 8 generates a small amount of heat compared to the heat generated by the heat generating resistor, but hardly generates heat. If a film having a sheet resistance smaller than the resistance value of the heating resistor 7, for example, a sheet resistance of several tens of milliohms can be formed by the material having a metal-to-metal transition used as the wiring, the individual electrode 2 and the wiring 8 are formed. Without distinction, the individual electrodes can also be made of the above-mentioned metal-to-metal transition material.
発熱抵抗体７に電圧が印加されるとジュール熱により
発熱抵抗体と周辺部が昇温する。配線８は、この発熱抵
抗体７の発熱に伴って温度が高くなり、例えば金属非金
属の相転移温度が200℃であれば、配線８の温度が200℃
に達するまで電流を長し続ける。そして上記相転移温度
に達したところで非金属的電気伝導度となって電流をほ
とんど遮断し、前記発熱抵抗体７のジュール熱発生を停
止させる。配線８の温度が200℃を下回ると再び電流を
流し、発熱抵抗体の発熱が起こる。前記配線８の前記発
熱抵抗体の昇温による温度変化はこの一配線の中で分
布、勾配を生じるが、上述の電流調整機能は発揮する。
こうして、前述の第１の実施例の場合と同じように、少
なくとも前記配線８の温度は電圧印加が続く間200℃の
温度を保持する。前記発熱抵抗体７から一定距離にある
配線８等の温度を維持することは、即ち発熱抵抗体７の
温度が少なくとも配線８の温度以上に高い温度でほぼ一
定していることであって、前述の第１の実施例の場合と
同様、発熱抵抗体７の表面温度は一定温度以上になりえ
ず、温度が制御されていることになる。この発熱抵抗体
部分での温度制御の精度は、前記配線８が前記発熱抵抗
体に近いほど高く、発熱抵抗体の発熱エリアの中に前記
配線を設けてもよい。When a voltage is applied to the heating resistor 7, the heating resistor and its peripheral portion are heated by Joule heat. The temperature of the wiring 8 rises with the heat generated by the heating resistor 7. For example, if the phase transition temperature of metal and nonmetal is 200 ° C., the temperature of the wiring 8 becomes 200 ° C.
Continue increasing the current until it reaches When the temperature reaches the above-mentioned phase transition temperature, it becomes nonmetallic electric conductivity, almost interrupts the current, and stops the generation of Joule heat of the heating resistor 7. When the temperature of the wiring 8 falls below 200 ° C., a current flows again, and the heating resistor generates heat. The temperature change of the wiring 8 due to the temperature rise of the heating resistor causes a distribution and a gradient in this wiring, but the above-described current adjusting function is exhibited.
Thus, as in the case of the first embodiment, at least the temperature of the wiring 8 is maintained at 200 ° C. while the voltage application is continued. Maintaining the temperature of the wiring 8 and the like at a fixed distance from the heating resistor 7 means that the temperature of the heating resistor 7 is substantially constant at least at a temperature higher than the temperature of the wiring 8. As in the case of the first embodiment, the surface temperature of the heating resistor 7 cannot be higher than a certain temperature, and the temperature is controlled. The accuracy of the temperature control at the heating resistor portion is higher as the wiring 8 is closer to the heating resistor, and the wiring may be provided in a heating area of the heating resistor.
上述の実施例の場合では、配線８は発熱抵抗体の片側
に接して設けたが、第５図のように両側に設けても構わ
ない。配線８に利用した金属非金属転移をする物質の非
金属相での電気伝導度があまり小さくならないような場
合で、高温側でも電流をリークいて発熱抵抗体の昇温が
続くような場合、あるいは配線８の方が高温側でのリー
ク電流で発熱してしまうような場合は、第５図のように
発熱抵抗体７の両側に配線８を設けた方が電流遮断能力
が高くなり、温度制御の観点からすればより良い構成で
ある。In the above embodiment, the wiring 8 is provided in contact with one side of the heating resistor, but may be provided on both sides as shown in FIG. In the case where the electric conductivity in the non-metal phase of the substance which undergoes the metal-metal transition used for the wiring 8 does not decrease so much, the current leaks even on the high temperature side and the temperature of the heating resistor continues to rise, or In the case where the wiring 8 generates heat due to the leak current on the high-temperature side, the provision of the wiring 8 on both sides of the heating resistor 7 as shown in FIG. This is a better configuration from the viewpoint of.
また、第６図に平面図、第13図に要部断面図を示した
ように発熱抵抗体７と配線８の間に短い電極22を介在さ
せても、発熱抵抗体の昇温による配線８の昇温は大して
変わらない。特に発熱抵抗体材料と金属非金属転移をす
る配線材料が、高温時に化学的反応等をして特性を変え
てしまうことの懸念がある場合は、少なくとも配線８の
材料との組合わせで安定な金等の安定金属を電極22に用
いて、発熱抵抗体７から離してやることは効果がある。Even if a short electrode 22 is interposed between the heating resistor 7 and the wiring 8 as shown in the plan view of FIG. 6 and the sectional view of the main part in FIG. Temperature rise does not change much. In particular, when there is a concern that the wiring material that undergoes a metal-to-metal transition with the heating resistor material may change its characteristics due to a chemical reaction or the like at a high temperature, a stable combination with at least the wiring 8 material is obtained. It is effective to use a stable metal such as gold for the electrode 22 and separate it from the heating resistor 7.
上述の実施例のように、発熱抵抗体を一般に用いられ
ている発熱信頼性の高い抵抗材料で構成することは、高
温で電流遮断をする材料の発熱高温信頼性に高いものを
要求しないという利点もある。As in the above-described embodiment, forming the heating resistor from a generally used resistance material having high heat generation reliability has an advantage that a material that cuts off current at high temperature does not require high heat generation high temperature reliability. There is also.
第１図，第４図に示したサーマルヘッドを、連続パル
スで駆動した場合の発熱抵抗体表面の温度変化の様子を
第３図に示した。第１のパルスから第ｎのパルスまで、
発熱ピーク温度は一定であり、第１のパルスによる昇温
時間が、発熱抵抗体の初期のバックグラウンド温度が低
い分長めとなるが、第２のパルス以降はほとんど発熱カ
ーブが同じとなる。このように一切駆動上の制御を行う
ことなく一定発熱温度に自己制御することができる。上
記第１のパルスでの発熱昇温時間が長いことは、たとえ
昇華型階調プリンタなどにおいても特に問題とならない
が、厳密な記録濃度管理を必要とする場合は、第１のパ
ルス即ちバックグラウンド温度が低い場合のみ昇温時間
の長い分印加パルス幅を延ばして、ピーク温度保持時間
を均一に制御してやっても良い。FIG. 3 shows how the temperature of the surface of the heating resistor changes when the thermal head shown in FIGS. 1 and 4 is driven by continuous pulses. From the first pulse to the n-th pulse,
The heat generation peak temperature is constant, and the temperature rise time by the first pulse becomes longer by the lower initial background temperature of the heat generating resistor, but the heat generation curve becomes almost the same after the second pulse. In this way, self-control to a constant heat generation temperature can be performed without performing any drive control. The long heat-up time of the first pulse does not cause any particular problem even in a sublimation type gradation printer, but when strict recording density control is required, the first pulse, that is, the background Only when the temperature is low, the applied pulse width may be extended by the longer heating time to uniformly control the peak temperature holding time.
階調記録を行う記録機器においては、直接感熱方式、
昇華転写方式を問わず、印加パルス幅の長短で階調制御
することが一般的である。従来のサーマルヘッドでは、
パルス幅の長さと共に発熱ピーク温度も変化してしまう
ため、発熱ピーク温度の変動によって階調制御が難しか
ったが、本発明のサーマルヘッドでは、発熱温度が一定
値に自己制御されているため、時間のパラメータのみ
で、発熱ピーク温度を気にすることなく階調制御が可能
で、より厳密な階調を実現できる。従来例では64階調程
度の相対濃度制御を行っていることもあるが、絶対濃度
制御では、せいぜい16階調が限度である。しかし、本発
明のサーマルヘッドでは上述の説明によって明らかなよ
うに、絶対濃度制御が容易であり、128階調、256階調も
可能である。第15図は階調制御に本発明のサーマルヘッ
ドを応用した場合の発熱抵抗体への印加パルス幅に対す
る、発熱抵抗体表面温度の温度波形を表した図である。
第１階調パルス（19−１）による発熱抵抗体温度波形
（18−１）が、昇温過程の途中で冷却降下開始している
が、このような階調パルス設定であっても、第Ｎ階調ま
でのほとんどのパルスによる発熱ピークが、平坦に温度
制御された時間域にあれば、階調精度は高いものとな
る。For recording devices that perform gradation recording, the direct thermal method,
Regardless of the sublimation transfer method, it is common to perform gradation control with the length of the applied pulse width. With a conventional thermal head,
Since the heat generation peak temperature changes with the length of the pulse width, gradation control was difficult due to the change in the heat generation peak temperature. However, in the thermal head of the present invention, since the heat generation temperature is self-controlled to a constant value, With only the time parameter, the gradation control can be performed without concern for the heat generation peak temperature, and more strict gradation can be realized. In the conventional example, the relative density control of about 64 tones may be performed, but the absolute density control is limited to at most 16 tones. However, in the thermal head of the present invention, as apparent from the above description, the absolute density control is easy, and 128 gradations and 256 gradations are possible. FIG. 15 is a diagram showing a temperature waveform of a heating resistor surface temperature with respect to a pulse width applied to the heating resistor when the thermal head of the present invention is applied to gradation control.
The heating resistor temperature waveform (18-1) due to the first gradation pulse (19-1) starts to cool down in the middle of the temperature rising process. If the heat generation peaks due to most of the pulses up to the Nth gradation are in the time region where the temperature is controlled flat, the gradation accuracy will be high.
以上は、感熱記録紙などの記録媒体、または記録媒体
に転写されるインクドナーシートに熱を印加する素子で
あるサーマルヘッドの発熱抵抗体の発熱温度に均一に制
御する実施例であったが、発熱抵抗層を持つ感熱記録紙
やインクドナーシートに、通電電極を持つ通電ヘッドに
よって電圧パルスを印加し、上記発熱抵抗層を持つ感熱
記録紙やインクドナーシート自身が発熱し記録する通電
熱記録方法において、上記発熱抵抗層に例えば金属非金
属の相転移をする材料を用いても発熱温度の均一化によ
って記録の均一化が図れる。通電熱記録における本発明
の実施例を以下説明する。The above is an example in which the heating temperature of the heating resistor of the thermal head, which is an element for applying heat to a recording medium such as a thermosensitive recording paper or an ink donor sheet transferred to the recording medium, is uniformly controlled. A current-carrying thermal recording method in which a voltage pulse is applied to a thermosensitive recording paper or ink donor sheet having a heating resistance layer by a current-carrying head having a current-carrying electrode, and the heat-sensitive recording paper or ink donor sheet itself having the heating resistance layer generates heat and records. In this case, even if a material that undergoes a phase transition between a metal and a non-metal, for example, is used for the heating resistance layer, the recording temperature can be made uniform by making the heating temperature uniform. An embodiment of the present invention in energization heat recording will be described below.
第17図は、通電感熱記録装置の断面図であって、通電
感熱記録50は、発色記録層51,基材52,発熱抵抗層53から
成り、この発熱抵抗層53は電気伝導度が特定温度領域の
低温側で金属的、高温側で非金属的な変化をする素材を
主成分とした材料を均一塗布した層である。上記電気伝
導度の変化を起こす特定温度領域は、高速記録型、低消
費電力型、階調記録型等記録装置によっても違いを与え
るべきであるが、例えば200℃程度である。上記通電感
熱記録紙50が、プラテン55と通電ヘッド60に挟まれた状
態で、通電電極61,帰路電極62間に電圧パルスが印加さ
れ、前記発熱抵抗層53を発熱させて、発色記録層51にお
ける発色をもたらす。FIG. 17 is a cross-sectional view of the energized thermal recording apparatus. The energized thermal recording 50 is composed of a color recording layer 51, a base material 52, and a heating resistance layer 53. This layer is formed by uniformly applying a material mainly composed of a material that changes metallically on the low temperature side and nonmetallic on the high temperature side of the region. The specific temperature region in which the above-mentioned change in electric conductivity should be made different depending on the recording apparatus such as a high-speed recording type, a low power consumption type, and a gradation recording type. With the energized thermosensitive recording paper 50 sandwiched between the platen 55 and the energizing head 60, a voltage pulse is applied between the energized electrode 61 and the return electrode 62 to cause the heat generating resistive layer 53 to generate heat, and the color recording layer 51 In color.
第19図は、発熱抵抗層53とは別に導電層54を持つ通電
転写用インクドナーシートを用いた通電記録装置の断面
図であり、通電ヘッドの通電電極61と、この通電ヘッド
から幾分離れた箇所に設けられた帰路電極65間の電流
は、発熱抵抗層53において、この層の深さ方向に主に流
れる。この記録装置における上記発熱抵抗層53に電気伝
導度が特定温度領域の低温側で金属的、高温側で非金属
的な変化をする素材を主成分とした材料を用いることも
可能である。上記発熱抵抗層、導電層は、インクドナー
シートに設けられていなくとも、発熱シートとしてイン
クドナーシートと別シートであっても構わない。FIG. 19 is a cross-sectional view of an energization recording apparatus using an energization transfer ink donor sheet having a conductive layer 54 separately from the heating resistance layer 53, and is partially separated from the energization electrode 61 of the energization head. The current between the return electrodes 65 provided at the places where the current flows is mainly flowing in the heating resistance layer 53 in the depth direction of this layer. It is also possible to use a material whose main component is a material whose electrical conductivity changes metallically on the low temperature side and nonmetallic on the high temperature side in the specific temperature region for the heating resistance layer 53 in this recording apparatus. The heat generating resistance layer and the conductive layer are not necessarily provided on the ink donor sheet, and may be separate sheets from the ink donor sheet as the heat generating sheet.
上記第17図、第19図の発熱抵抗層に金属非金属転移を
する材料を用いた実施例において、前述の第１の実施例
におけるサーマルヘッドを用いた熱記録の場合と同様
に、前記発熱抵抗層53は、通電電圧、通電時間、発熱抵
抗層のシート抵抗、通電ヘッドの温度、発熱抵抗層を含
む通電感熱紙の温度、プラテンや環境温度等によらず、
通電された場合の発熱ピーク温度は常に一定である。従
って、従来の様な熱制御をほとんど必要とせず、均一な
熱記録を実現できる。In the embodiment using the material having a metal-to-metal transition in the heat-generating resistor layer shown in FIGS. 17 and 19, the heat generation is performed similarly to the case of the thermal recording using the thermal head in the first embodiment. The resistance layer 53 is not affected by the energizing voltage, the energizing time, the sheet resistance of the heat generating resistive layer, the temperature of the energizing head, the temperature of the energizing thermal paper including the heat generating resistive layer, the platen, the environmental temperature, etc.
The exothermic peak temperature when current is supplied is always constant. Therefore, uniform thermal recording can be realized with almost no need for conventional thermal control.
前記第19図の様な導電層54持つ通電発熱シートの場合
には、発熱抵抗層53に金属非金属転移をする材料を用い
る代わりに、導電層54に上記金属非金属転移をする材料
を用いてもよい。この場合、導電層として機能させるた
め比抵抗を低くする必要があるが、発熱抵抗層と熱的に
充分接触しているので発熱抵抗層の発熱温度に対する電
流制御機能、温度制御機能は発熱抵抗層に金属非金属転
移をする材料を用いた場合と変わりはない。In the case of an energized heat generating sheet having the conductive layer 54 as shown in FIG. 19, instead of using a material that undergoes metal-to-metal transition for the heating resistance layer 53, a material that performs the above-described metal-to-metal transition is used for the conductive layer 54. You may. In this case, it is necessary to lower the specific resistance in order to function as a conductive layer. However, since it is in sufficient thermal contact with the heating resistor layer, the current control function for the heating temperature of the heating resistor layer and the temperature control function are not provided. There is no difference from the case where a material that undergoes a metal-to-metal transition is used.
第18図は、通電ヘッドの斜視図である。この図の実施
例においては、通電電極61の先端部、即ち通電感熱記録
紙に接触する部分64が、前記金属非金属の相転移をする
材料で構成されている。通電ヘッドは、サーマルヘッド
と異なり、発熱部を持たないが、通電感熱記録紙等が発
熱した場合、この熱が通電電極に伝達され、この通電電
極の温度上昇が起こる。従って、通電感熱記録紙の温度
変化に対して最も敏感な、上記通電電極61の先端部64
を、温度によって通電遮断制御機能をもつ前記材料で構
成することによって、前記通電感熱記録紙の通電による
発熱抵抗層の温度上昇に伴う上記先端部64の温度上昇が
この先端部を構成する材料の電気伝導度の転移点に達す
ると、通電を停止し、従って前記発熱抵抗層の発熱ピー
ク温度を一定値以下に制御できる。上記通電電極の先端
部64は記録紙の摺動によって摩耗するが、摩滅しない程
度の長さ、例えば0.1mmを初期に持っていれば、通電遮
断機能は損なわない。この摩耗に関しては、通電電極の
支持基材63の摩耗度を上記行先端部64を構成する材料の
摩耗度に合わせておくことが必要である。この実施例に
おいては、通電ヘッドの電極のみ特殊で、通電感熱記録
紙や発熱シートは従来の一般的なものを利用できる。第
18図の通電ヘッドは、発熱抵抗体を通電感熱記録紙に持
たせただけで、通電電極の先端部64の作用は、サーマル
ヘッドにおける第４図，第５図，第６図の実施例におけ
る配線８と何ら違いのないことは明らかなので、発熱温
度特性等の詳細な記述に関しては省略する。FIG. 18 is a perspective view of an energizing head. In the embodiment shown in this figure, the tip of the current-carrying electrode 61, that is, the portion 64 that comes into contact with the current-carrying thermosensitive recording paper, is made of a material that undergoes a metal-nonmetal phase transition. The current-carrying head has no heat-generating portion, unlike the thermal head, but when the current-carrying thermosensitive recording paper or the like generates heat, this heat is transmitted to the current-carrying electrode, and the temperature of the current-carrying electrode rises. Therefore, the tip 64 of the current-carrying electrode 61, which is most sensitive to the temperature change of the current-carrying thermosensitive recording paper,
Is composed of the material having the function of controlling the current supply and cutoff depending on the temperature. When the transition point of the electric conductivity is reached, the current supply is stopped, so that the heat generation peak temperature of the heat generation resistance layer can be controlled to a certain value or less. The leading end 64 of the current-carrying electrode is worn by the sliding of the recording paper. However, if it has a length that does not wear out, for example, 0.1 mm, the current-carrying-off function is not impaired. With respect to this abrasion, it is necessary to match the degree of wear of the support base 63 of the current-carrying electrode to the degree of wear of the material forming the row end portion 64. In this embodiment, only the electrodes of the current-carrying head are special, and conventional general heat-sensitive recording paper and heat-generating sheets can be used. No.
The current-carrying head shown in FIG. 18 merely has a heating resistor on the heat-sensitive recording paper, and the action of the leading end 64 of the current-carrying electrode is the same as that of the embodiment shown in FIGS. 4, 5, and 6 in the thermal head. Since it is apparent that there is no difference from the wiring 8, detailed description such as heat generation temperature characteristics is omitted.
第18図を用いて、通電感熱記録について本発明の実施
例を述べたが、これらの実施例は発熱抵抗層を持つイン
クドナーシート（あるいは発熱シート）と通電ヘッドを
用いた通電転写記録においても利用でき、効果も全く変
わらない。Embodiments of the present invention have been described with reference to FIG. 18 regarding energized thermal recording. However, these embodiments are also applicable to energized transfer recording using an ink donor sheet (or an exothermic sheet) having an exothermic resistance layer and an energized head. It can be used and the effect remains the same.
ところで前記金属非金属転移をする物質としては、酸
化バナジウム系化合物がある。酸化バナジウムに微量の
Crをドープすることによって室温より高い温度の領域で
金属非金属的な電気伝導度の変化を起こす。より高温側
で非金属的、より低温側で金属的な電気伝導度をもつ。
バナジウム、酸化バナジウムとも高融点物資であって発
熱抵抗体として使用可能である。発熱抵抗体膜としてス
パッタリング等の薄膜プロセスによる成膜が可能であ
り、パウダ化してバインダを混ぜるなどしてベースト化
して、あるいは有機金属化して塗布等厚膜プロセスによ
る製造等も可能である。いずれの場合も、成膜された酸
化バナジウム成分は、少なくとも多結晶構造を必要とす
る。スパッタリングの場合、金属バナジウムとクロムの
合金ターゲット、あるいはクロムを埋め込んだ金属バナ
ジウムターゲットをアルゴンと酸素ガスを用いてスパッ
タする方法、酸化バナジウム粉体と酸化クロム粉体を焼
結したターゲットを、アルゴンガスまたはアルゴンガス
に酸素を微量混合して高周波スパッタする方法等があ
る。いずれのスパッタリングにおいても、より結晶状態
を確実にするため着膜部の温度は数百℃以上であること
が望ましい。By the way, as the substance that undergoes the metal-metal transition, there is a vanadium oxide-based compound. Trace amounts of vanadium oxide
Doping with Cr causes a change in electrical conductivity like a metal non-metal in a region higher than room temperature. It has non-metallic conductivity at higher temperatures and metallic conductivity at lower temperatures.
Both vanadium and vanadium oxide are high melting point materials and can be used as a heating resistor. The heat-generating resistor film can be formed by a thin film process such as sputtering, and can also be manufactured by a thick film process such as powdering and mixing with a binder or the like, or organic metalizing and coating. In any case, the formed vanadium oxide component needs at least a polycrystalline structure. In the case of sputtering, an alloy target of metal vanadium and chromium, or a metal vanadium target in which chromium is embedded is sputtered using argon and oxygen gas, and a target obtained by sintering vanadium oxide powder and chromium oxide powder is treated with argon gas. Alternatively, there is a method in which a small amount of oxygen is mixed with argon gas to perform high-frequency sputtering. In any of the sputterings, it is desirable that the temperature of the deposited portion is several hundred degrees Celsius or more to ensure a more crystalline state.
Crを適量ドープした場合、電気伝導度は上記転移温度
において２〜３桁変化するので、サーマルヘッドの発熱
抵抗体や通電感熱紙の発熱抵抗層として利用すると、一
定電圧印加状態において、上記転移温度の上下で消費電
力値として２〜３桁変化し、熱記録という観点からは実
質的に発熱非発熱の変化を伴う。ドープするCrの割合で
前記転移温度を変化させることが可能であって、発熱抵
抗体の昇温ピーク温度の設定が可能となる。Crをドープ
しない酸化バナジウムでは抵抗値変化の割合は小さく、
かつ温度に対して緩やかな変化であるが、約400℃を境
に低温側から高温側に向かって１桁の抵抗値上昇があ
り、本発明のサーマルヘッドに利用できる。When an appropriate amount of Cr is doped, the electrical conductivity changes by two to three orders of magnitude at the above transition temperature. Therefore, when used as a heating resistor of a thermal head or a heating resistor layer of an electrically conductive paper, the above-mentioned transition temperature can be obtained under a constant voltage applied state. Above and below, the power consumption value changes by two to three digits, and from the viewpoint of thermal recording, a substantial change in heat generation and non-heat generation is involved. The transition temperature can be changed by the ratio of Cr to be doped, and the peak temperature of the heating resistor can be set. In the case of vanadium oxide not doped with Cr, the rate of change in resistance is small,
Although the change is gradual with respect to the temperature, the resistance value increases by one digit from the low temperature side to the high temperature side at about 400 ° C., and can be used for the thermal head of the present invention.
第16図は、前述の第１の実施例における金属非金属転
移をする発熱抵抗体の線抵抗の温度変化を表す図であ
る。線抵抗自体は、膜厚、線幅によって変化するので参
考値ではあるが、前記Crをバナジウムに対し0.5％程度
ドープした酸化バナジウムでは、線抵抗特性カーブ31の
ような約150℃で３桁ほどの抵抗値変化がある。Crのド
ープ量によって抵抗値変化を起こす温度領域は変化し、
Crのドープ量を増やしていくと前記抵抗値変化の温度領
域は徐々に低温側へシフトしてくる。Crのバナジウムに
対するドープ量が数％を超えると、低温側から高温側に
向かう抵抗値増大の変化が消失してしまうため本発明の
目的を達せられない。上述のように、Crのドープ量が抵
抗変化の温度特性を変化させるため、酸化バナジウムに
対するCrのドープ量の試料内のミクロ的な不均一度によ
って、上記線抵抗の変化は、例えば第16図32のカーブの
ようにある温度幅を持つなだらかなものとなることもあ
る。このようななだらかな変化であっても本発明の目的
は達せられる。また、例えば一辺0.数6mmの発熱抵抗体
に通電して昇温させようとしたとき、発熱抵抗体内では
空間的に均一に温度上昇が起こらないので、例えばサー
マルヘッドの発熱抵抗体に上述の物質を用いた場合、発
熱抵抗体としての抵抗値の変化は、見掛け上第16図32の
ようななだらかなものとなるが、この場合においてもミ
クロ的には昇温と通電停止の状態が起こっており、発熱
抵抗全体として昇温、非昇温を実現でき、何ら問題な
い。FIG. 16 is a diagram showing a temperature change of the line resistance of the heating resistor having a metal-to-metal transition in the first embodiment. The line resistance itself is a reference value because it changes depending on the film thickness and the line width. However, in the case of vanadium oxide doped with about 0.5% of Cr with respect to vanadium, about three digits at about 150 ° C. as shown in the line resistance characteristic curve 31. There is a change in the resistance value. The temperature range where the resistance value changes depending on the doping amount of Cr changes,
As the Cr doping amount is increased, the temperature range of the change in the resistance value gradually shifts to a lower temperature side. If the doping amount of Cr with respect to vanadium exceeds several percent, the change in the increase in the resistance value from the low-temperature side to the high-temperature side disappears, and the object of the present invention cannot be achieved. As described above, since the doping amount of Cr changes the temperature characteristic of the resistance change, the change in the line resistance due to the microscopic non-uniformity of the doping amount of Cr with respect to vanadium oxide in the sample is, for example, as shown in FIG. It can be gentle with a certain temperature range, like the curve of 32. The object of the present invention can be achieved even with such a gentle change. Further, for example, when trying to raise the temperature by energizing a heating resistor having a side of 0.6 mm, since the temperature does not uniformly rise in the heating resistor, the above-described heating resistor of the thermal head may be used. When a substance is used, the change in the resistance value as a heating resistor appears to be gradual as shown in FIG. 32. As a result, the temperature of the heating resistor as a whole can be increased or decreased without any problem.
次に本発明の熱記録方法におけるサーマルヘッドや通
電ヘッドの別な駆動方法について実施例で説明する。Next, another driving method of the thermal head and the energizing head in the thermal recording method of the present invention will be described with reference to embodiments.
第７図は、前述の第１図のサーマルヘッドにおけるス
イッチング素子を、サイリスタで構成したサーマルヘッ
ドの平面図である。記録データに応じて金属非金属転移
をする各発熱体１に1:1で接続されたサイリスタ10のゲ
ート11に任意のタイミングでターンオン信号を入力し、
上記サイリスタ10をオンさせる。第１の共通電極３には
プラス電位、第２の共通電極５にはマイナス電位が印加
されており、上記サイリスタがオンすることによって、
発熱抵抗体１には、上記プラス、マイナスの電位差がほ
とんど印加された状態となって、電流が流れ始める。発
熱抵抗体は、この通電によりジュール熱を発生し昇温を
開始する。発熱抵抗体１の温度が、この発熱抵抗体を構
成する材料のもつ金属非金属転移温度に達すると、例え
ば前記Crをドープした酸化バナジウムの発熱抵抗体であ
れば、この発熱抵抗体に流れる電流値が２〜３桁小さく
なり、前記サイリスタのターンオフ特性の適当な素子を
選んでおくと、発熱抵抗体の通電電流の遮断によって、
前記サイリスタはターンオフする。一度ターンオフする
とゲート11にターンオン信号を入力しない限り再び発熱
抵抗体１に通電することができないため、発熱抵抗体１
における発熱は停止する。すなわち、発熱抵抗体１は、
通電によって前記相転移温度まで昇温すると自動的に発
熱を停止、次のサイリスタのターンオン信号入力まで冷
却待機することになる。FIG. 7 is a plan view of a thermal head in which the switching elements in the thermal head of FIG. 1 are formed by thyristors. A turn-on signal is input at an arbitrary timing to a gate 11 of a thyristor 10 connected 1: 1 to each heating element 1 that makes a metal-to-metal transition according to recorded data,
The thyristor 10 is turned on. A positive potential is applied to the first common electrode 3 and a negative potential is applied to the second common electrode 5, and when the thyristor is turned on,
Most of the positive and negative potential differences are applied to the heating resistor 1, and current starts to flow. The heating resistor generates Joule heat by this energization, and starts increasing the temperature. When the temperature of the heating resistor 1 reaches the metal-nonmetal transition temperature of the material constituting the heating resistor, for example, if the heating resistor is a Cr-doped vanadium oxide heating resistor, a current flowing through the heating resistor is used. If the value is reduced by two to three digits and an appropriate element having the turn-off characteristic of the thyristor is selected, the current flowing through the heating resistor is cut off.
The thyristor turns off. Once turned off, the heating resistor 1 cannot be energized again unless a turn-on signal is input to the gate 11, so that the heating resistor 1
The heat generation at stops. That is, the heating resistor 1 is
When the temperature is raised to the phase transition temperature by energization, heat generation is automatically stopped, and cooling standby is performed until the next thyristor turn-on signal is input.
第８図は、第７図のサーマルヘッドの発熱抵抗体１を
前記サイリスタで連続駆動した場合の発熱抵抗体の表面
温度の時間変化を表した図である。13は発熱体表面温
度、14はサイリスタのゲート入力信号であって、発熱開
始のタイミング信号である。Tcは前記相転移温度であ
る。この図から明らかなように、いかなるタイミングで
ゲート入力信号が入力されても、発熱抵抗体表面温度は
Tcを超えることがなく、熱記録における最も重要な温度
領域である発熱ピーク温度近辺での昇温、冷却カーブは
いずれの発熱においてもほとんど同一である。FIG. 8 is a diagram showing a time change of the surface temperature of the heating resistor when the heating resistor 1 of the thermal head of FIG. 7 is continuously driven by the thyristor. 13 is a heating element surface temperature, 14 is a gate input signal of the thyristor, and is a timing signal for starting heating. Tc is the phase transition temperature. As is clear from this figure, no matter what timing the gate input signal is input, the heating resistor surface temperature will
The temperature rise and cooling curves near the heat generation peak temperature, which is the most important temperature region in thermal recording, do not exceed Tc , and are substantially the same in any heat generation.
上述の昇温、冷却カーブの説明では、特定発熱抵抗体
において、この発熱抵抗体の発熱履歴の影響を受けない
ことを示したが、当該発熱抵抗体に隣接する等周辺の発
熱抵抗体の同時発熱や、過去の発熱の履歴等、あるいは
サーマルヘッド基板温度に対しても、上述の発熱ピーク
波形は影響を受けることがなく、常に均一な発熱を実現
できる。さらに、発熱抵抗体抵抗値のバラツキに伴う印
加電力バラツキ、グレーズ層厚み等のバラツキに伴う熱
特性バラツキが、個々の発熱抵抗体間あるいは個々のサ
ーマルヘッド間に存在していても前記相転移温度で決定
される発熱ピーク温度、およびこのピーク温度近辺の発
熱波形は均一なものとなる。In the above description of the heating and cooling curves, it has been shown that the specific heating resistor is not affected by the heating history of the heating resistor. The heat generation peak waveform described above is not affected by heat generation, the history of past heat generation, or the temperature of the thermal head substrate, and uniform heat generation can always be realized. Furthermore, even if there is a variation in thermal characteristics due to variation in applied power due to variation in resistance value of the heating resistor, variation in thickness of the glaze layer, etc., between the individual heating resistors or between individual thermal heads, the phase transition temperature does not increase. The heat generation peak temperature determined by and the heat generation waveform near this peak temperature become uniform.
上記金属非金属転移材料とサイリスタとの組合わせに
よるサーマルヘッドの場合、発熱抵抗体の発熱ピーク温
度が常に一定であるため、同一の発熱駆動条件の元で
は、感熱紙の種類等の差による発色感度に違いがあった
場合記録濃度に差が生じてしまう。第14図に発熱抵抗体
表面温度の変化を示したように、発熱抵抗体に印加する
電圧によって発熱抵抗体表面温度の上昇曲線（15,16,1
7）は変化するが、例えば標準感度の感熱紙を使用する
場合は、16のような発熱抵抗体表面温度の上昇曲線にな
るよう前記印加電圧を設定し、低感度の感熱紙の場合に
は、印加電圧を低くして17のように発熱ピーク温度近辺
の温度維持時間を長くとってやり、逆に高感度の感熱紙
の場合には、印加電圧を高くして15のように瞬時にピー
ク温度に達してしまうように設定すれば、感熱紙等の記
録感度特性の違いに対しても１つのサーマルヘッドで対
応できる。In the case of a thermal head using a combination of the above-mentioned metal-non-metal transition material and thyristor, since the heat generation peak temperature of the heat generation resistor is always constant, the color development due to the difference in the type of heat-sensitive paper under the same heat generation drive conditions. If there is a difference in sensitivity, a difference occurs in recording density. As shown in FIG. 14, the change in the surface temperature of the heating resistor shows a rise curve (15,16,1) of the surface temperature of the heating resistor depending on the voltage applied to the heating resistor.
7) changes, for example, when using thermal paper of standard sensitivity, the applied voltage is set so as to have a rising curve of the surface temperature of the heating resistor such as 16; in the case of thermal paper of low sensitivity, By lowering the applied voltage, increase the temperature maintenance time near the peak heat generation temperature as shown in 17; conversely, in the case of high-sensitivity thermal paper, increase the applied voltage to instantly increase the peak as shown in 15. If the temperature is set so as to reach the temperature, one thermal head can cope with a difference in recording sensitivity characteristics of thermal paper or the like.
また、感度違いに対応する手段としては、感熱紙やイ
ンクシートの発熱抵抗対寸前での予備加熱も有効な手段
である。例えば低感度感熱紙の場合には、上記予備加熱
温度を高めに設定しておけば、特に発熱抵抗体への印加
電圧を変更しなくとも対応できる。As a means for coping with the difference in sensitivity, preheating just before the heat generation resistance of the thermal paper or the ink sheet is also an effective means. For example, in the case of low-sensitivity thermal paper, setting the preheating temperature to a higher value can cope with the above without particularly changing the voltage applied to the heating resistor.
通電熱記録における通電ヘッドの駆動においても、通
電のスイッチングにサイリスタを用いれば、上述のサー
マルヘッドの場合と全く同様の効果が得られる。通電熱
記録で通電感熱記録紙などの発熱抵抗層に温度による電
流遮断機能をもたせた場合においては、発熱抵抗層が広
い面状のものであるため、１画素に対応する微小部分が
非導通状態になっても回り込み電流路が残ってしまい、
極端な電流減少が望めない。従って、ターンオフ電流の
大きめの回路が必要となることに注意しなければならな
い。もし上記回り込み電流を少しでも低減して、一通電
電極における電流の遮断性をより確実にすることによっ
てスイッチング素子のターンオフ性や記録ドットの鮮明
さをもたらそうとするなら、第20図に斜視図を示したよ
うに、通電発熱抵抗層53aを記録画素の寸法程度以下、
通電電極のピッチ程度以下の一辺をもつ島に分離するこ
とで解決できる。In driving the energizing head in energizing thermal recording, if a thyristor is used for energization switching, exactly the same effects as in the case of the above-described thermal head can be obtained. In the case where the heat-generating resistance layer such as the heat-sensitive recording paper is provided with a current interruption function by temperature in the energization heat recording, the minute part corresponding to one pixel is in a non-conductive state because the heat-generating resistance layer has a wide planar shape. , The sneak current path remains,
Extreme current reduction cannot be expected. Therefore, it should be noted that a circuit having a large turn-off current is required. If it is desired to reduce the sneak current as much as possible and to more surely cut off the current at the one conducting electrode to bring about the turn-off property of the switching element and the sharpness of the recording dots, a perspective view in FIG. As shown in the drawing, the energized heating resistance layer 53a is about the size of a recording pixel or less,
The problem can be solved by separating into islands having one side less than the pitch of the conducting electrodes.
上述のサイリスタを用いた発熱駆動方法においては、
数マイクロ秒程度のゲート信号を入力すれば、駆動制御
回路は発熱動作から一切開放される。従って、記録画像
データのバッファ回路は、次のラインの記録画像データ
に書換える作業を前記発熱抵抗体の発熱動作と並列処理
ができ、記録の高速化が容易である。In the above-described heating driving method using a thyristor,
When a gate signal of about several microseconds is input, the drive control circuit is completely released from the heat generation operation. Accordingly, the buffer circuit of the recording image data can perform the operation of rewriting the recording image data of the next line in parallel with the heating operation of the heating resistor, and the recording can be easily speeded up.
第９図に、発熱駆動制御回路の一実施例、第10図にこ
の駆動制御回路を用いたサーマルヘッドの駆動タイミン
グチャートを示す。第９図において、35は31にシリアル
入力端子、32にシフトクロック端子をもつシリアルイン
パラレルアウトのシフトレジスタ、36は上記シフトレジ
スタのパラレル出力と発熱タイミング信号入力端子33か
らの信号を入力とし、出力端子を34にもつアンドゲート
である。このアンドゲートの出力端子34は、発熱抵抗体
に接続されたサイリスタ10のゲート11に接続され、サイ
リスタを選択ターンオンさせることができる。第10図に
おいて、41は記録の１ライン分の画像データ、42はシフ
トクロックであり、上記シフトレジスタ35に上記画像デ
ータが整列すると、発熱タイミング信号43が数マイクロ
秒のパルスで入力され、前記画像データの内容によって
前記サイリスタのゲート11の入力信号44が前記出力端子
34から数マイクロ秒のパルスで出力される。このサイリ
スタゲート入力信号44が出力されると、第９図の駆動制
御回路は、発熱動作から開放され次のラインのための、
上述の一連の準備動作に移ることができる。FIG. 9 shows an embodiment of the heat generation drive control circuit, and FIG. 10 shows a drive timing chart of a thermal head using this drive control circuit. In FIG. 9, 35 is a serial-in / parallel-out shift register having a serial input terminal at 31 and a shift clock terminal at 32, and 36 is a parallel output of the shift register and a signal from the heat generation timing signal input terminal 33 as inputs. An AND gate having an output terminal at 34. The output terminal 34 of the AND gate is connected to the gate 11 of the thyristor 10 connected to the heating resistor, so that the thyristor can be selectively turned on. In FIG. 10, 41 is image data for one line of recording, 42 is a shift clock, and when the image data is aligned in the shift register 35, a heat generation timing signal 43 is input with a pulse of several microseconds. The input signal 44 of the gate 11 of the thyristor is changed to the output terminal according to the content of the image data.
It is output with a pulse of several microseconds from 34. When the thyristor gate input signal 44 is output, the drive control circuit of FIG.
It is possible to shift to the above series of preparation operations.
従来のサーマルヘッドの一般的な駆動制御回路には、
発熱抵抗体の発熱動作と並列に記録画像データが書き込
められるように、ラッチ回路をもって高速処理を可能に
していたが、金属非金属転移をする発熱抵抗体とサイリ
スタとの組合わせよって、上記ラッチ回路なしで高速並
列処理が可能となる。従って、駆動制御回路の小型化、
低価格化とともに駆動制御回路を搭載した構造のサーマ
ルヘッドの小型化をも実現できる。General drive control circuits for conventional thermal heads include:
The latch circuit enables high-speed processing so that the recorded image data can be written in parallel with the heating operation of the heating resistor, but the combination of the heating resistor and the thyristor that makes a metal-to-metal transition and the thyristor make the latch circuit High-speed parallel processing can be performed without the need. Therefore, downsizing of the drive control circuit,
It is also possible to reduce the size of a thermal head having a structure equipped with a drive control circuit while reducing the cost.
上述の通電記録を除く全ての実施例において、発熱抵
抗体の発熱ピーク温度は、たとえ発熱抵抗体上に吸熱源
である感熱紙等の記録媒体が接触していても、あるいは
接触していなくとも変化はない。従って、従来の熱記録
のサーマルヘッドにおける発熱抵抗体の無給紙状態での
発熱ピーク温度の異常上昇による発熱抵抗体の劣化、破
壊が、本発明のサーマルヘッドでは起こらない。またノ
イズ等による駆動制御回路やCPUの誤動作、暴走などの
事態に対しても高い信頼性を発揮する。In all the embodiments except for the above-described energization recording, the heat generation peak temperature of the heating resistor is set even if a recording medium such as a thermal paper as a heat absorbing source is in contact with the heating resistor or not. No change. Therefore, the thermal head of the present invention does not cause deterioration or destruction of the heating resistor due to an abnormal rise in the peak heating temperature of the heating resistor in the conventional thermal recording thermal head in the non-feed state. It also demonstrates high reliability against malfunctions and runaway of the drive control circuit and CPU due to noise and the like.
上述のことは通電熱記録においても、回路暴走などに
よる通電感熱記録紙の異常発熱、発火、プラテン等の機
器部品の破壊等を起こすことがなく機器の信頼性、安全
性を高めることで共通する効果である。The above is common to energization heat recording by improving the reliability and safety of equipment without causing abnormal heat generation, ignition, and destruction of equipment parts such as platens, etc., due to circuit runaway etc. The effect is.
第11図は、金属非金属転移をする材料による発熱シミ
ュレータ23を、第４図等と同様の発熱抵抗体７から離れ
た箇所に、個別電極２に直列に配置したサーマルヘッド
の要部平面図である。上記発熱シミュレータ23は、上記
発熱抵抗体７より小さく上記個別電極２より大きな線抵
抗を持たせている。前記発熱抵抗体７を発熱させるため
に通電を行うと、前記発熱シミュレータ23も緩やかな発
熱を開始する。例えば前記発熱シミュレータの金属非金
属転移の温度を120℃程度とすると、発熱シミュレータ2
3は、前記発熱抵抗体７の昇温と同時に、自己のジュー
ル熱で120℃程度まで昇温し、非金属相に転移する。そ
の結果、発熱シミュレータ23と直列接続された個別電極
2,発熱抵抗体８に流れていた電流は遮断され、前述の各
実施例と同様に発熱抵抗体７における発熱制御が実現で
きる。前記発熱シミュレータの昇温、冷却の様子は、前
記発熱抵抗体における昇温、冷却の様子とほぼ相似であ
って、ピーク温度が大きく異なる。前記発熱シミュレー
タは、前記発熱抵抗体から離れて位置しているため、発
熱抵抗体のパルス印加による温度変化の影響を直接には
受けない。前記発熱シミュレータは、自己の発熱による
発熱シミュレータ周辺部での蓄熱や、環境温度や前記発
熱抵抗体の発熱によるサーマルヘッド基板のゆっくりし
た蓄熱昇温によるバックグラウンド温度の影響を最も受
ける。従って、発熱抵抗体よる発熱を完全には制御でき
ないが、例えば環境温度、記録機器内温度変動に伴う感
熱紙自身の温度変動による見掛けの発色感度の変動に対
して敏感な反応を示すことになる。また注目する発熱抵
抗体の隣接等周辺の発熱抵抗体の影響についても、第11
図のように発熱シミュレータ23同士を発熱抵抗体７同士
と同様の位置関係で一例に配置すると、周辺の発熱シミ
ュレータ同士が熱干渉し合って発熱抵抗体の群としての
発熱シミュレーションが可能である。また、前記発熱シ
ミュレータは、あまり高温にならず、熱衝撃も小さいた
め、金属非金属転移をする物質の耐熱信頼性上は有利で
ある。前記発熱シミュレータ上には、発熱抵抗体上の保
護層を同様に設ければ、発熱シミュレータの酸化や熱劣
化、前記相転移に伴う結晶構造変化の衝撃劣化にも信頼
性が向上する。FIG. 11 is a plan view of a main part of a thermal head in which a heat generation simulator 23 made of a material that undergoes a metal-to-metal transition is arranged in series with an individual electrode 2 at a position away from the heat generation resistor 7 as in FIG. It is. The heating simulator 23 has a line resistance smaller than the heating resistor 7 and larger than the individual electrodes 2. When power is supplied to generate heat from the heating resistor 7, the heating simulator 23 also starts gently generating heat. For example, if the temperature of the metal-metal transition of the heat generation simulator is about 120 ° C., the heat generation simulator 2
No. 3 simultaneously raises the temperature of the heating resistor 7 to about 120 ° C. by its own Joule heat, and changes to a non-metallic phase. As a result, individual electrodes connected in series with the heat generation simulator 23
2. The current flowing through the heating resistor 8 is cut off, and the heat generation in the heating resistor 7 can be controlled in the same manner as in the above-described embodiments. The manner of heating and cooling of the heating simulator is substantially similar to the manner of heating and cooling of the heating resistor, and the peak temperature is greatly different. Since the heating simulator is located away from the heating resistor, it is not directly affected by a temperature change due to pulse application of the heating resistor. The heat generation simulator is most affected by the heat storage in the peripheral portion of the heat generation simulator due to its own heat generation, and the background temperature due to the environmental temperature and the slow heat storage of the thermal head substrate caused by the heat generation of the heat generation resistor. Therefore, the heat generated by the heating resistor cannot be completely controlled. However, it is sensitive to a change in apparent color sensitivity due to a change in temperature of the thermal paper itself due to a change in environmental temperature or temperature in a recording apparatus. . In addition, the effects of the heating resistors near the heating resistor, etc.
As shown in the figure, when the heat generation simulators 23 are arranged in the same positional relationship as the heat generation resistors 7 as an example, heat generation simulators in the vicinity can interfere with each other and heat generation simulation as a group of heat generation resistors can be performed. Further, since the heat generation simulator does not become very high in temperature and has a small thermal shock, it is advantageous in terms of the heat resistance of a substance which undergoes a metal-to-metal transition. If a protective layer on the heat generating resistor is similarly provided on the heat generating simulator, the reliability of the heat generating simulator is improved with respect to oxidation, thermal deterioration, and shock deterioration due to the crystal structure change accompanying the phase transition.
なお、上述の全ての実施例において、発熱抵抗体、発
熱抵抗層、通電電極先端部、配線、発熱シミュレータに
用いた材料の特性は、特に特定温度において不連続に電
気伝導度が変化することが必要なわけではなく、特定の
幅を持った温度領域で連続的に温度変化する物質であっ
ても構わない。本発明の効果を確実に発揮するために
は、上記電気伝導度の変化は少なくとも１桁以上であ
り、望ましくは２桁以上である。この必要変化量は、一
定電圧の印加条件下で、発熱による昇温が記録に必要な
温度まで到達することのできる電力消費（エネルギー）
をもたらす抵抗値と、記録に拘る温度レベルにおいて電
力消費（エネルギー）が少なくとも発熱抵抗体や発熱抵
抗層の温度を維持する大きさ以下のものとなる抵抗値の
現実的な最低変化比率を意味している。即ち、本発明に
おけるポイントとなる作用を引き出すためには、温度に
よって最低上記比率の電気伝導度の変化をする物質を利
用することが重要であるといえる。In all of the above-described embodiments, the characteristics of the heating resistor, the heating resistor layer, the end of the conducting electrode, the wiring, and the material used for the heating simulator show that the electrical conductivity changes discontinuously, particularly at a specific temperature. It is not necessary, and may be a substance that changes its temperature continuously in a temperature range having a specific width. In order to ensure the effect of the present invention, the change in the electrical conductivity is at least one digit or more, preferably two digits or more. The required change amount is an amount of power consumption (energy) at which a temperature increase due to heat generation can reach a temperature required for recording under a constant voltage application condition.
And the actual minimum change ratio of the resistance value at which the power consumption (energy) at the temperature level involved in recording is at least equal to or less than the temperature for maintaining the temperature of the heating resistor or the heating resistor layer. ing. In other words, it can be said that it is important to use a substance whose electrical conductivity changes at least in the above-mentioned ratio depending on the temperature in order to bring out a function which is a point in the present invention.
以上述べてきたように、本発明によれば、 サーマルヘッドの発熱抵抗体や通電発熱シートの発
熱抵抗層の発熱ピーク温度を、これらの発熱抵抗体等が
おかれているあらゆる温度環境に対しても均一に制御す
ることが可能、 サーマルヘッドのグレーズ層等の熱特性バラツキに
対しても、記録特性のバラツキを抑えることが可能、 発熱抵抗体抵抗値と、発熱抵抗層のシート抵抗値の
バラツキに対しても、記録特性のバラツキを抑えること
が可能、 高精度の濃度階調制御が容易、 発熱駆動制御回路を単純な構成で済ませられ、回
路、サーマルヘッド、通電ヘッド基板の小型化が可能、 記録の高速化が容易、 記録機器における温度検出等の温度情報収集回路や
記録濃度補正回路が不要で、機器を小型、安価に提供す
ることが可能、 発熱抵抗体の耐暴走等に関して高信頼性かつ安全、 等の優れた効果を発揮する。As described above, according to the present invention, the heating peak temperature of the heating resistor of the thermal head and the heating resistor layer of the energized heating sheet can be adjusted for any temperature environment in which these heating resistors and the like are placed. The variation of the recording characteristics can be suppressed even with the variation of the thermal characteristics of the glaze layer of the thermal head.The variation of the heating resistor resistance and the sheet resistance of the heating resistor layer , The variation in recording characteristics can be suppressed, high-precision density gradation control is easy, the heat generation drive control circuit can be simplified, and the circuit, thermal head, and current-carrying head substrate can be miniaturized. It is easy to increase the speed of recording, and there is no need for a temperature information collection circuit such as temperature detection in a recording device or a recording density correction circuit, so that the device can be provided in a small size and at low cost. High reliability with respect to runaway, etc. and safety, exhibits an excellent effect and the like.
第１図は本発明の熱記録方法に用いるサーマルヘッドの
一実施例を示す平面図、第２図、第３図は第１図に示す
サーマルヘッドの発熱温度特性を表す図、第４図、第５
図、第６図はそれぞれ本発明の熱記録方法に用いるサー
マルヘッドの他の実施例を示す要部平面図、第７図は本
発明の熱記録方法に用いるサーマルヘッドの他の実施例
を示す平面図、第８図は第７図に示すサーマルヘッドの
発熱温度特性を表す図、第９図は本発明の熱記録方法に
おける駆動制御回路の一実施例を示すブロック図、第10
図は第９図に示す駆動制御回路の駆動制御タイミング
図、第11図は本発明の熱記録方法に用いるサーマルヘッ
ドの他の実施例を示す要部平面図、第12図、第13図それ
ぞれ第４図及び第６図に示すサーマルヘッドの要部断面
図、第14図は本発明の熱記録方法に用いるサーマルヘッ
ドの発熱温度特性を表す図、第15図は本発明の熱記録方
法に用いるサーマルヘッドの階調発熱温度特性を表す
図、第16図は金属非金属相転移を示す材料の線抵抗の温
度依存性を示す図、第17図，第19図は本発明の熱記録方
法を用いる通電記録装置の要部断面図、第18図は本発明
の熱記録方法に用いる通電ヘッドの斜視図、第20図は本
発明の熱記録方法に用いる通電発熱シートの斜視図であ
る。 1,7……発熱抵抗体 2,22……個別電極 3,5……共通電極 ４……スイッチング素子 ８……配線 23……発熱シミュレータ 10……サイリスタ 11……ゲート 33……発熱タイミング信号入力端子 35……シフトレジスタ 43……発熱タイミング信号 14,44……サイリスタゲート入力信号 13,15,16,17……発熱抵抗体表面温度 50……通電感熱紙 53,53a……発熱抵抗層 54……導電層 60……通電ヘッド 61……通電電極 64……通電電極先端部FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a thermal head used in the thermal recording method of the present invention. FIGS. 2 and 3 are diagrams showing heat generation temperature characteristics of the thermal head shown in FIG. Fifth
FIG. 6 is a plan view of a principal part showing another embodiment of the thermal head used in the thermal recording method of the present invention. FIG. 7 shows another embodiment of the thermal head used in the thermal recording method of the present invention. FIG. 8 is a diagram showing the heat generation temperature characteristics of the thermal head shown in FIG. 7, FIG. 9 is a block diagram showing one embodiment of a drive control circuit in the thermal recording method of the present invention, and FIG.
FIG. 9 is a drive control timing chart of the drive control circuit shown in FIG. 9, FIG. 11 is a plan view of a main part showing another embodiment of the thermal head used in the thermal recording method of the present invention, FIG. 12 and FIG. FIGS. 4 and 6 are cross-sectional views of the essential parts of the thermal head, FIG. 14 is a diagram showing the heat generation temperature characteristics of the thermal head used in the thermal recording method of the present invention, and FIG. FIG. 16 is a diagram showing the gradation heating temperature characteristics of the thermal head used, FIG. 16 is a diagram showing the temperature dependence of the line resistance of a material exhibiting a metal-non-metal phase transition, and FIGS. 17 and 19 are the thermal recording methods of the present invention. FIG. 18 is a perspective view of an energizing head used in the thermal recording method of the present invention, and FIG. 20 is a perspective view of an energizing heating sheet used in the thermal recording method of the present invention. 1,7 Heating resistor 2,22 Individual electrode 3,5 Common electrode 4 Switching element 8 Wiring 23 Heating simulator 10 Thyristor 11 Gate 33 Heating timing signal Input terminal 35 Shift register 43 Heating timing signal 14,44 Thyristor gate input signal 13,15,16,17 Heating resistor surface temperature 50 Heat-sensitive thermal paper 53,53a Heating resistor layer 54 Conductive layer 60 Conductive head 61 Conductive electrode 64 Tip of conductive electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−199965（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−57173（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−218853（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−218857（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B41J 2/32 - 2/385 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-61-199965 (JP, A) JP-A-61-57173 (JP, A) JP-A-3-218853 (JP, A) JP-A-3-3185 218857 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) B41J 2/32-2/385
Claims (9)
熱させ、この発熱による発熱抵抗体の温度上昇によって
記録媒体に記録を行う熱記録方法において、上記発熱抵
抗体への通電による発熱抵抗体の温度上昇、及び上記発
熱抵抗体への給電停止による発熱抵抗体の温度降下とほ
ぼ同期し、かつ上記発熱抵抗体の温度変化と同等または
ほぼ相似の温度変化をするモニタを上記発熱抵抗体とこ
の発熱抵抗体に通電するための給電路で構成される回路
の一部として設け、このモニタの温度が特定温度領域ま
で昇温すると、上記モニタ部で上記発熱抵抗体への通電
を抑えの発熱抵抗体の昇温を停止させ、上記特定温度領
域以下では再び上記発熱抵抗体の昇温に足りる通電を可
能として、上記発熱抵抗体に上記特定温度領域に対応し
た温度領域以上への昇温を行わせないように各発熱抵抗
体を制御することを特徴とする熱記録方法。In a thermal recording method, a current is applied to a heating resistor to cause the heating resistor to generate heat, and recording is performed on a recording medium by a rise in temperature of the heating resistor due to the heat generation. A monitor that is substantially synchronized with the temperature rise of the resistor and the temperature drop of the heater due to the stop of the power supply to the heater and that has a temperature change equal to or substantially similar to the temperature change of the heater is controlled by the heat resistor. Provided as a part of a circuit composed of a body and a power supply path for supplying current to the heating resistor, and when the temperature of the monitor rises to a specific temperature range, the monitor section suppresses electricity supply to the heating resistor. The heating of the heating resistor is stopped, and in the temperature range below the specific temperature range, energization sufficient to raise the temperature of the heating resistor is enabled again, so that the temperature of the heating resistor exceeds the temperature range corresponding to the specific temperature range. Thermal recording method characterized by controlling the heating resistors so as not to perform the temperature increase.
特徴とする請求項１記載の熱記録方法。2. The thermal recording method according to claim 1, wherein said monitor is a heating resistor itself.
給電路の少なくとも一部であることを特徴とする請求項
１記載の熱記録方法。3. The thermal recording method according to claim 1, wherein the monitor is at least a part of a power supply path for supplying a current to the heating resistor.
体に転写されるインクドナーシートに設けられた通電発
熱抵抗層であることを特徴とする請求項２記載の熱記録
方法。4. A thermal recording method according to claim 2, wherein said heating resistor is a current-carrying heating resistor layer provided on a recording medium or an ink donor sheet transferred to the recording medium.
体に転写されるインクドナーシートを加熱するための通
電記録用発熱シートに設けられた発熱抵抗層であること
を特徴とする請求項２記載の熱記録方法。5. The heating resistor according to claim 2, wherein the heating resistor is a heating resistor layer provided on a heating sheet for energization recording for heating a recording medium or an ink donor sheet transferred to the recording medium. The described thermal recording method.
体に転写されるインクドナーシートに熱を印加するサー
マルヘッドの発熱抵抗体であることを特徴とする請求項
２記載の熱記録方法。6. The thermal recording method according to claim 2, wherein the heating resistor is a heating resistor of a thermal head for applying heat to a recording medium or an ink donor sheet transferred to the recording medium.
は記録媒体に転写されるインクドナーシートに設けられ
た導電層であることを特徴とする請求項３記載の熱記録
方法。7. The thermal recording method according to claim 3, wherein the power supply path is a recording medium for energized thermal recording or a conductive layer provided on an ink donor sheet transferred to the recording medium.
写されるインクドナーシートを加熱するための通電記録
用発熱シートに設けられた導電層であることを特徴とす
る請求項３記載の熱記録方法。8. The heat supply according to claim 3, wherein the power supply path is a conductive layer provided on a heating sheet for energization recording for heating a recording medium or an ink donor sheet transferred to the recording medium. Recording method.
写されるインクドナーシートに熱を印加するサーマルヘ
ッドの電極であることを特徴とする請求項３記載の熱記
録方法。9. The thermal recording method according to claim 3, wherein the power supply path is an electrode of a thermal head for applying heat to a recording medium or an ink donor sheet transferred to the recording medium.
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| JPH03130172A (en) | 1991-06-03 |
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