JP3545951B2

JP3545951B2 - Thermal recording device

Info

Publication number: JP3545951B2
Application number: JP31024698A
Authority: JP
Inventors: 直人松久保
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2018-10-30
Also published as: JP2000135805A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はワードプロセッサやファクシミリ等のプリンタ機構として組み込まれる感熱記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の感熱記録装置は、例えば図６に示す如く、絶縁基板１１の上面に長方形状もしくは正方形状を成す複数個の発熱抵抗体１２を直線状に被着配列させるとともに該各発熱抵抗体１２の両端に一対の導電層１３ａ，１３ｂを接続したサーマルヘッド１０と、該サーマルヘッド１０の発熱抵抗体１２上に配置される円柱状のプラテンローラ（図示せず）とを備えて成り、感熱紙等の記録媒体を前記プラテンローラとサーマルヘッド１０の間に送り込んで記録媒体をサーマルヘッドの表面に摺接させながら、サーマルヘッド１０の発熱抵抗体１２を印画データに基づいて個々に選択的に発熱させ、記録媒体に所定の印画を形成することによって感熱記録装置として機能する。
【０００３】
また前記サーマルヘッド１０の発熱抵抗体１２や導電層１３ａ，１３ｂ上には、窒化珪素等の耐磨耗性材料から成る保護膜（図示せず）が被着されている。この保護膜は発熱抵抗体１２を完全に覆うようにして被着されているため、印画時、記録媒体は発熱抵抗体１２上の保護膜表面に摺接され。発熱抵抗体１２の磨耗が有効に防止される。尚、前記記録媒体の保護膜に対する摺接方向は、発熱抵抗体１２の配列と直交する方向（図６の矢印Ａ方向）となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の感熱記録装置においては、高速印画を行なった際、プラテンが大きく弾性変形することにより、発熱抵抗体１２に対する記録媒体の摺接圧が摺接方向下流側よりも上流側で大きくなる。そのため、記録媒体の摺接方向下流側では十分な印圧が得られなくなり、印画が不鮮明になる欠点を有していた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記欠点に鑑み案出されたもので、本発明の感熱記録装置は、絶縁基板上に略台形状を成す複数個の発熱抵抗体を直線状に被着配列させるとともに該各発熱抵抗体の両端に導電層を接続したサーマルヘッドと、該サーマルヘッドの発熱抵抗体上に配置されるプラテンとを備えて成り、記録媒体を前記プラテンによってサーマルヘッドの表面に摺接させながら前記発熱抵抗体を選択的に発熱させることにより記録媒体に印画を形成する感熱記録装置であって、前記発熱抵抗体の選択的な発熱周期、すなわち印画ライン毎の印画周期を０．１ｍｓｅｃ〜０．２ｍｓｅｃに、前記発熱抵抗体の摺接方向下流側の端部の幅を、上流側の端部の幅に比して１．０５〜１．３倍にそれぞれ設定することを特徴とするものである。
【０００７】
【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は本発明の一形態にかかる感熱記録装置の構成を示す断面図、図２は図１の感熱記録装置に使用されるサーマルヘッドの平面図、図３は図２の要部拡大部であり、１はサーマルヘッド、７はプラテンローラである。
【０００８】
前記サーマルヘッド１は、グレーズ層３を有した絶縁基板２の上面に、複数個の発熱抵抗体４と、該各発熱抵抗体４の両端に接続される一対の導電層５ａ，５ｂとを順次、被着させ、これらを更に保護膜６で被覆した構造を有している。
【０００９】
前記絶縁基板２は、例えばアルミナセラミックス等の電気絶縁性材料から成り、その上面でグレーズ層３や発熱抵抗体４，一対の導電層５ａ，５ｂ，保護膜６等を支持するための支持母材として機能する。
【００１０】
前記絶縁基板２は例えばアルミナセラミックスから成る場合、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ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、該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り製作される。
【００１１】
尚、前記絶縁基板上面のグレーズ層３は、印画時、発熱抵抗体４の発する熱を蓄積及び放散することによりサーマルヘッド１の熱応答特性を良好となすためのものであり、例えばガラス等の低熱伝導性材料により形成される。
【００１２】
また、前記絶縁基板２上の発熱抵抗体４は、例えば３００ｄｐｉのドット密度で直線状に被着配列される。
【００１３】
前記発熱抵抗体４は、ＴａＳｉＯ系抵抗材料やＴｉＳｉＯ系抵抗材料，ＴａＮ系抵抗材料等から成り、それ自体が所定の電気抵抗率を有しているため、一対の導電層５ａ，５ｂを介して所定の電力が印加されるとジュール発熱を起こし、感熱紙等の記録媒体Ｐに印画ドットを形成するのに必要な温度、例えば２００〜３５０℃の温度となる。
【００１４】
そして前記発熱抵抗体４は更に、記録媒体Ｐの摺接方向（矢印Ａ方向）下流側端部が上流側端部よりも幅広の略四角形状、即ち、記録媒体の摺接方向下流側が長く、上流側が短い辺の台形状をなすようにパターニングされている。
【００１５】
ここで前記発熱抵抗体４を記録媒体Ｐの摺接方向下流側で幅広になしたのは、記録媒体Ｐの摺接方向下流側における接触面積を有効に広げて記録媒体Ｐに形成される印画ドットの形状を長方形もしくは正方形に近づけるためであり、例えば印画ライン毎の印画周期が０．１〜０．２ｍｓｅｃであれば、下流側端部の幅ｗ_１を上流側端部の幅ｗ_２に対して１．０５〜１．３倍に設定しておくことが好ましい。
【００１６】
このように発熱抵抗体４を記録媒体Ｐの摺接方向下流側端部で幅広になしておくことにより、印画時、プラテン７の弾性変形等に起因して記録媒体Ｐの摺接方向下流側で印圧が低下しても、該下流側での接触面積を広げて印画濃度の低下を有効に防止することができ、これによって十分な濃度の鮮明な印画を形成することが可能となる。
【００１７】
尚、前記発熱抵抗体４の両端に接続される導電層５ａ，５ｂはアルミニウムや銅等の金属から成り、該導電層５ａ，５ｂは前述の発熱抵抗体４に外部からの電力を印加する作用を為す。
【００１８】
このような発熱抵抗体４や一対の導電層５ａ，５ｂは、従来周知の薄膜形成技術、具体的には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３が被着されている絶縁基板２の上面に所定厚み（発熱抵抗体４は０．０１〜０．５０μｍの厚み、一対の導電層５ａ，５ｂは０．５〜２．０ μｍの厚み）、所定パターンに被着形成される。
【００１９】
また更にこれら発熱抵抗体４及び導電層５ａ，５ｂを被覆する保護膜６は、極めて硬質で、且つ封止性に優れた無機質材料、例えば窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）やサイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）等から成り、大気中に含まれている水分等の接触による酸化腐食や記録媒体Ｐの摺接による磨耗等から発熱抵抗体４等を保護する作用を為す。
【００２０】
尚、前記保護膜６は、従来周知のスパッタリング法や真空蒸着法等の薄膜手法によって例えば３〜１０μｍの厚みに被着形成される。
【００２１】
そして、このようなサーマルヘッド１の発熱抵抗体４上には円柱状のプラテンローラ７が配置される。
【００２２】
前記プラテンローラ７は、回転可能に保持される軸心の周囲にクロロプレンゴム、シリコンゴム等の弾性材料をロール状に形成してなり、該プラテンローラ７は１〜５ｋｇ／ヘッドの押圧力でサーマルヘッド１に押圧され、図示しないモータ等によって軸心回りに回転する。
【００２３】
このプラテンローラ７は、ゴム硬度が４０度〜５０度の弾性材料により形成されており、印画動作時、記録媒体Ｐをサーマルヘッド１の表面に押圧しつつ搬送する作用、即ち、記録媒体Ｐを発熱抵抗体４上の保護膜表面に摺接させる作用を為す。
【００２４】
尚、前記プラテンローラ７は弾性材料で形成されているために、印画動作時、記録媒体Ｐをサーマルヘッド１の表面に摺接させると大きく弾性変形し、発熱抵抗体４に対する印圧が記録媒体Ｐの摺接方向上流側端部において下流側端部よりも大きくなるが、この下流側では発熱抵抗体４に対する接触面積が十分に広くなっているために印画ドットが下流側で濃度不足とならないことは前述した通りである。
【００２５】
かくして上述した感熱記録装置は、記録媒体Ｐをサーマルヘッド１とプラテンローラ７の間に送り込んで記録媒体Ｐをサーマルヘッド１の表面に摺接させながら、サーマルヘッド１の発熱抵抗体４を印画データに基づいて個々に選択的にジュール発熱させるとともに該発熱した熱を記録媒体Ｐに伝導させ、記録媒体Ｐに所定の印画を形成することによって感熱記録装置として機能する。
【００２６】
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。
【００２７】
例えば上述の形態においては発熱抵抗体４を絶縁基板２の上面に配置させるようにしたが、これに代えて図４及び図５に示す如く、発熱抵抗体４を絶縁基板２の上面と端面との間に設けた面取り部Ｃに配置させても構わない。
【００２８】
また上述の形態においてはグレーズ層３を絶縁基板２の上面全体にわたって形成するようにしたが、これに代えてグレーズ層３は絶縁基板２の上面に部分的に形成しても構わない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の感熱記録装置によれば、印画動作時、プラテンの弾性変形等に起因して記録媒体の摺接方向下流側で印圧が低下しても、該下流側での記録媒体に対する接触面積を広く確保することで印画濃度の低下を有効に防止することができ、これによって十分な濃度の鮮明な印画を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態にかかる感熱記録装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１の感熱記録装置に使用されるサーマルヘッドの平面図である。
【図３】図２の要部拡大部である。
【図４】本発明の他の形態にかかる感熱記録装置の構成を示す断面図である。
【図５】図４の感熱記録装置に使用されるサーマルヘッドの平面図である。
【図６】従来の感熱記録装置に使用されるサーマルヘッドの平面図である。
【符号の説明】
１・・・サーマルヘッド、２・・・絶縁基板、４・・・発熱抵抗体、５ａ，５ｂ・・・導電層、６・・・保護膜、７・・・プラテンローラ、Ｐ・・・記録媒体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a thermal recording device incorporated as a printer mechanism such as a word processor or a facsimile.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 6, for example, a conventional thermal recording apparatus has a plurality of heating resistors 12 having a rectangular shape or a square shape attached to an upper surface of an insulating substrate 11 in a linear manner. A thermal head 10 having a pair of conductive layers 13a and 13b connected to both ends; and a cylindrical platen roller (not shown) disposed on the heating resistor 12 of the thermal head 10. While the recording medium is fed between the platen roller and the thermal head 10 and the recording medium is slid in contact with the surface of the thermal head, the heating resistors 12 of the thermal head 10 are individually and selectively heated based on the print data. By forming a predetermined print on a recording medium, it functions as a thermal recording apparatus.
[0003]
On the heating resistor 12 and the conductive layers 13a and 13b of the thermal head 10, a protective film (not shown) made of a wear-resistant material such as silicon nitride is applied. Since this protective film is applied so as to completely cover the heating resistor 12, the recording medium slides on the surface of the protection film on the heating resistor 12 during printing. Wear of the heating resistor 12 is effectively prevented. The direction in which the recording medium slides on the protective film is a direction perpendicular to the arrangement of the heating resistors 12 (the direction of arrow A in FIG. 6).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this conventional thermal recording apparatus, when high-speed printing is performed, the platen is greatly elastically deformed, so that the sliding contact pressure of the recording medium with respect to the heating resistor 12 is greater on the upstream side than on the downstream side in the sliding direction. Become. Therefore, a sufficient printing pressure cannot be obtained on the downstream side of the recording medium in the sliding contact direction, and there is a problem that the printed image becomes unclear.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been devised in view of the above-mentioned drawbacks, and a thermal recording apparatus according to the present invention has a plurality of heating resistors each having a substantially trapezoidal shape, which are linearly attached and arranged on an insulating substrate, and the respective heating resistors are arranged. A thermal head having conductive layers connected to both ends of a resistor; and a platen disposed on a heating resistor of the thermal head, wherein the heat is generated while the recording medium is brought into sliding contact with the surface of the thermal head by the platen. A thermal recording apparatus for forming a print on a recording medium by selectively causing a resistor to generate heat , wherein a selective heating cycle of the heating resistor, that is, a printing cycle for each printing line is 0.1 msec to 0.2 msec. The width of the end of the heating resistor on the downstream side in the sliding contact direction is set to be 1.05 to 1.3 times the width of the end on the upstream side. .
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a thermal recording apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a thermal head used in the thermal recording apparatus of FIG. 1, and FIG. There is a thermal head 1 and a platen roller 7.
[0008]
The thermal head 1 includes a plurality of heating resistors 4 and a pair of conductive layers 5a and 5b connected to both ends of each heating resistor 4 sequentially on an upper surface of an insulating substrate 2 having a glaze layer 3. , And these are further covered with a protective film 6.
[0009]
The insulating substrate 2 is made of, for example, an electrically insulating material such as alumina ceramics, and has a top surface supporting a glaze layer 3, a heating resistor 4, a pair of conductive layers 5a and 5b, a protective film 6, and the like. Function as
[0010]
When the insulating substrate 2 is made of, for example, alumina ceramics, an appropriate organic solvent and a suitable solvent are added to a ceramic raw material powder such as Al ₂ O ₃ , SiO ₂ , MgO or the like, and the mixture is formed into a slurry. A ceramic green sheet is obtained by employing a method, a calendar roll method, or the like. Thereafter, the green sheet is punched into a predetermined shape and fired at a high temperature.
[0011]
The glaze layer 3 on the upper surface of the insulating substrate is used for improving the thermal response characteristics of the thermal head 1 by accumulating and dissipating the heat generated by the heating resistor 4 during printing. It is formed of a low thermal conductive material.
[0012]
The heating resistors 4 on the insulating substrate 2 are linearly attached and arranged at a dot density of, for example, 300 dpi.
[0013]
The heating resistor 4 is made of a TaSiO-based resistance material, a TiSiO-based resistance material, a TaN-based resistance material, or the like, and has a predetermined electric resistivity. Therefore, the heating resistor 4 is provided via a pair of conductive layers 5a and 5b. When a predetermined electric power is applied, Joule heat is generated, and a temperature required for forming printing dots on the recording medium P such as thermal paper, for example, a temperature of 200 to 350 ° C. is obtained.
[0014]
The heating resistor 4 further has a substantially rectangular shape whose downstream end in the sliding contact direction (direction of arrow A) of the recording medium P 1 is wider than its upstream end, that is, the downstream end in the sliding contact direction of the recording medium is longer. The upstream side is patterned so as to form a trapezoid with short sides.
[0015]
Here, the reason why the heating resistor 4 is widened on the downstream side in the sliding contact direction of the recording medium P 1 is that the contact area on the downstream side in the sliding contact direction of the recording medium P 2 is effectively expanded to form the print formed on the recording medium P 1. is for approximating the shape of a dot in a rectangular or square, for example if the printing period of each printing line 0.1～0.2Msec, the width w ₁ of the downstream end in the width w ₂ of the upstream end Preferably, it is set to 1.05 to 1.3 times.
[0016]
By making the heating resistor 4 wide at the downstream end in the sliding contact direction of the recording medium P 2 in this manner, the downstream side in the sliding contact direction of the recording medium P 2 due to the elastic deformation of the platen 7 during printing. Therefore, even if the printing pressure decreases, the contact area on the downstream side can be increased to effectively prevent the printing density from lowering, whereby a clear printing with sufficient density can be formed.
[0017]
The conductive layers 5a and 5b connected to both ends of the heating resistor 4 are made of a metal such as aluminum or copper, and the conductive layers 5a and 5b serve to apply external power to the heating resistor 4 described above. Make
[0018]
The heating resistor 4 and the pair of conductive layers 5a and 5b are covered with the glaze layer 3 by employing a conventionally known thin film forming technique, specifically, a sputtering method, a photolithography technique, an etching technique, or the like. A predetermined thickness (the heating resistor 4 has a thickness of 0.01 to 0.50 μm, and the pair of conductive layers 5a and 5b has a thickness of 0.5 to 2.0 μm) on the upper surface of the insulating substrate 2 which is covered with a predetermined pattern. Is formed.
[0019]
Further, the protective film 6 covering the heating resistor 4 and the conductive layers 5a and 5b is made of an inorganic material which is extremely hard and has excellent sealing properties, such as silicon nitride (Si ₃ N ₄ ) and sialon (SiAlON). And has a function of protecting the heating resistor 4 and the like from oxidative corrosion due to contact with moisture or the like contained in the atmosphere and abrasion due to sliding contact of the recording medium P 2.
[0020]
The protective film 6 is formed to a thickness of, for example, 3 to 10 μm by a conventionally known thin film method such as a sputtering method or a vacuum evaporation method.
[0021]
A cylindrical platen roller 7 is arranged on the heating resistor 4 of the thermal head 1.
[0022]
The platen roller 7 is formed by forming an elastic material such as chloroprene rubber, silicon rubber or the like in a roll shape around a rotatably held shaft center. The platen roller 7 has a thermal pressure of 1 to 5 kg / head. It is pressed by the head 1 and rotated around the axis by a motor (not shown).
[0023]
The platen roller 7 is made of an elastic material having a rubber hardness of 40 to 50 degrees. The platen roller 7 presses the recording medium P 1 against the surface of the thermal head 1 and conveys the recording medium P 1 during printing operation. It functions to make sliding contact with the surface of the protective film on the heating resistor 4.
[0024]
Since the platen roller 7 is formed of an elastic material, when the recording medium P is brought into sliding contact with the surface of the thermal head 1 during printing operation, the platen roller 7 is greatly elastically deformed, and the printing pressure on the heating resistor 4 is reduced. At the upstream end in the sliding contact direction of P 1, it is larger than the downstream end, but since the contact area with the heating resistor 4 is sufficiently large on the downstream side, the printing dots do not have insufficient density on the downstream side. This is as described above.
[0025]
Thus, in the above-described thermal recording apparatus, the recording medium P is fed between the thermal head 1 and the platen roller 7 so that the recording medium P slides on the surface of the thermal head 1 while the heating resistor 4 of the thermal head 1 is printed. In this case, Joule heat is generated selectively on the basis of the above, and the generated heat is conducted to the recording medium P 1 to form a predetermined print on the recording medium P 1, thereby functioning as a thermal recording apparatus.
[0026]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes, improvements, and the like can be made without departing from the gist of the present invention.
[0027]
For example, in the above-described embodiment, the heating resistor 4 is disposed on the upper surface of the insulating substrate 2. Instead, as shown in FIGS. 4 and 5, the heating resistor 4 is disposed on the upper surface and the end surface of the insulating substrate 2. May be arranged in the chamfered portion C provided between them.
[0028]
Further, in the above embodiment, the glaze layer 3 is formed over the entire upper surface of the insulating substrate 2, but the glaze layer 3 may be partially formed on the upper surface of the insulating substrate 2 instead.
[0029]
【The invention's effect】
According to the thermal recording apparatus of the present invention, even when the printing pressure decreases on the downstream side in the sliding contact direction of the recording medium due to the elastic deformation of the platen during the printing operation, the contact area with the recording medium on the downstream side Is ensured widely, it is possible to effectively prevent the print density from lowering, thereby making it possible to form a clear print with a sufficient density.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a thermal recording apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a thermal head used in the thermal recording apparatus of FIG.
FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG. 2;
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a thermal recording apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan view of a thermal head used in the thermal recording apparatus of FIG.
FIG. 6 is a plan view of a thermal head used in a conventional thermal recording apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thermal head, 2 ... Insulating substrate, 4 ... Heating resistor, 5a, 5b ... Conductive layer, 6 ... Protective film, 7 ... Platen roller, P ... Recording Medium

Claims

A thermal head in which a plurality of heating resistors having a substantially trapezoidal shape are linearly adhered and arranged on an insulating substrate and a conductive layer is connected to both ends of each heating resistor, and on the heating resistor of the thermal head. And a platen to be disposed, wherein the recording medium is slidably contacted with the surface of the thermal head by the platen to selectively heat the heating resistor to form a print on the recording medium, thereby forming a print on the recording medium. The heating period of the heating resistor is selectively set to 0.1 msec to 0.2 msec for each printing line, and the width of the downstream end of the heating resistor in the sliding contact direction is set to the upstream end. A thermosensitive recording apparatus characterized in that the width is set to 1.05 to 1.3 times the width of the section .