JPH03164268A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利川分野） 本発明は、複数の発熱単抗体を配列して構成され、例え
ばサーマルプリンタに適用されるサーマルヘッドに関す
る。

（従来の技術） 第５図は従来のサーマルヘッドの一構戊例を示す図であ
る。このサーマルヘッドは、セラミックスまたはアルミ
ナからなる絶縁基板５０上に、平行四辺形状をなす複数
の発熱単抗体５１を所定の間隔で一次元的に配列し、か
つこれらの発熱単抗体５１の両端にそれぞれ一対のリー
ド電極５２，５３を重ねて設け、さらにこのリード電極
５２，５３のそれぞれに外部端子５４．５５を接続して
構成されている。なお、発熱批抗体５１は、リード電極
５２．５３が接続された一対の辺が当該発熱単抗体５１
の配列方向に沿った状態となっている。また、リード電
極５２はそれぞれ接続されており、共通電極となってい
る。

以上のように構成されたサーマルヘッドでは、各発熱単
抗体５１に印加するエネルギーユを変化させることによ
り記録ドットの大きさを変調することができる。なぜな
らば、サーマルヘッドを構戊する発熱単抗体５１は平行
四辺形状となっており、この発熱単抗体５１中のエネル
ギー分布に偏りが生じ、エネルギー集中が起きるためで
ある。

これにより、中間調画像の記録を良好に行い得る。

（発明が解決しようとする課題） 以下、サーマルヘッドの姑礎技術に付き説明する。

まず、上紀構或のサーマルヘッドでは、リード電極５２
．５３に電正を印加した際に、発熱批抗体５１中の電流
分布は第６図に示すものとなる。

なお、同図において、黒点は測定点、線の向きはその測
定点における電流の向き、線の長さはその測定点での電
流の大きさをそれぞれ示している。

以下、発熱単抗体５１中の電流分市が第６図示のように
なることを説明する。なお、発熱単抗体５１の抵抗値は
、発熱により変化しないと仮定する。また、発熱単抗体
は例えば薄膜であり、若干の厚みを有しているが、微少
であるために発熱単抗体５１の厚みを無視して二次元と
みなす。

まず、上記仮定に基づくと、発熱単抗体５ｌ内の電流分
布は定常電流場となる。定當電流場は磁束密度Ｅ（Ｂｘ
．Ｂｙ）が変化しないから、マクスウエルの方程式より
、 となる。また電荷保存の法則より、電流密度ｌ′（ｉｘ
，ｉｙ）は、 ｄ　ｉ　ｖ　ｊ　−　０　　　　　　　　　　−（２）
となる。またオームの法則より伝導率σ、電ＩＡ″（Ｅ
ｘ，Ｅｙ）とすると、 ｌ゛一σ！　　　　　　　　　　　　・・・（３）が成
り立つ。

式（３）を式（２）へ代入すると、 ｄｉｖＥ−０　　　　　　　　　　・・・（４）となり
、式（１）と式（２）からスカラ一関数Ｖが（Ｆ在して
、 ！−−ｇｒａｄＶ　　　　　　　　　　　　・・・（５
）という関係がある。なお、このＶは電位である。

そして、式（５）を式（４）へ代人すると、のラブラス
方程式になる。またエネルギー密度ｅｎは、 ｅ　　ｎ　　＃　　ｉＥｍ　ａ　　Ｅ２　　　　　　　
　　　　−・（７）となる。よって式（６）を解き、式
（５）より電界ｒを求め、式（７）より発熱エネルギー
分布を求めることができる。

次に境界要素法を用いて式（６）を数値解析する。

ここで境界要素法は、第７図に示すように、閉じた系の
境界を要素に分割し、予め決まっている境界条件を用い
て計算し、全ての要素の解を得る。

そして、系内部の状態を求める。

これにより、第６図示の電流分布が得られる。

第６図から分かるように、電流は発熱単抗体５１の中央
部分に向かうに従って大きくなっている。ここで、発熱
単抗体５１内のある点での発熱量は、当該位置での電流
量の２乗と発熱単抗体５１の抵抗値との積で表される。

すなわち、発熱量は電流の２乗に比例する。従って、発
熱低抗体５１のψ心部分において発熱量が大きい。

ところで、画点の記録を行うには一定量以上の熱量が必
要である。従って、発熱単抗体５１への印加電圧が小さ
い場合には第６図中に６１ａで示す範囲の発熱によって
画点が記録される。また印加電圧を増加するにしたがい
　同図に６１ｂ，６１ｃで示す範囲の発熱で画点が記録
される。

しかして、発熱単抗体５１に印加するエネルギー量を変
化させることにより大質的な発熱１ｉｌｉｆａを例えば
第６図に６　１　ａ，　６　ｌ　ｂ，　６　１　ｃで示
すように変化させることができ、画点の大きさを嚢調す
ることができる。

ところで、発熱単抗体５１中における電流分布は、発熱
単抗体５１の形状によって異なり、最適な階調記録を行
える形状がある。これは、発熱の集中がある程度以上に
生じる形状である。ここで、平行四辺形の形状を表す数
値としては第８図に示すように、一辺５１ａの長さＬａ
と辺５１ａと交わる辺５１ｂの長さＬｂとの比ｇおよび
、辺５１ａと辺５ｌｂとがなす角（ここでは鋭角）の角
度θとがあるが、上記最適な形状は、比ｇ（ｂ／ａ）≦
１，角度θ≦４５度 である。これについては、本出願人により特願平１−１
９５６８６号にて提案済みである。

以下、発熱単抗体５１の最適な形状が以上のようになる
ことを簡単に説明する。なおここでは、Ｇ３ファクシミ
リ装置に適用されるサーマルヘッドを例示して説明する
。

Ｇ３ファクシミリ装置では、主走査方向（発熱批抗体５
１の配列方向）の解像度が８　［ｄｏｔｓ／＋ｉ］と規
定されているから、発熱単抗体５１の幅、すなわち長さ
Ｌａは、 Ｌａ≦１２５ｇｍ となり、発熱単抗体５１どうじのギャップを２５５ｍ取
り、かつ発熱単抗体をできるかぎり大きくするとすれば
、 Ｌａ−１００１Ｉｍとなる。

ここで、 ■角度θが３０度で、比ｇが「１」， ｒ１．５」，ｒ２Ｊ。

■角度θが４５度で、比ｇが「１」， ｒｌ．５Ｊ，ｒ２Ｊ． ■角度θが６０度で、比ｇが「１」， ｒｌ．５Ｊ，ｒ２Ｊ。

■角度θが７５度で、比ｇが「１」， ｒｌ．５Ｊ，ｒ２Ｊ。

の１２種類の形状について、Ｌ　ａ　−　１　０　０　
ｐｍｓリード電極５３の電位を２４ｖ１リード電極５２
の電位をＯＶとし、第８図に示すように発熱単抗体５１
の輪郭を境界として前述した方法により電流分布を求め
た結果を第９図に示す。

ここで、第９図（ａ）（ｂ）（ｃ）は上述の■のそれぞ
れを、第９図（ｄ）（ｅ）（ｆ）は上述の■のそれぞれ
を、第９図（ｇ）（ｈ）（ｉ）は上述の■のそれぞれを
、第９図（ｊ）（ｋ）（ｆｆ）は上述の■のそれぞれを
示している。

また、発熱単抗体５１の水平方向（第８図参照）および
対角線方向（第８図参照）の電界ｊを求め、それをもと
に前述した式（７）により計算したエネルギー密度ｅｎ
を伝導率σで割ったｅｎ／σを第１０図乃至第１５図に
示す。

ここで、第１０図および第１１図は、比ｇが「１」の場
合の水平ｈ゛向および対角線方向、第１２図および第１
３図は、ｌｔ　ｇがｒｌ．５Ｊの場合の水平方向および
対角線方向、第１４図および第１５図は、比ｇが「２」
の場合の水平方向および対角線方向をそれぞれ示してい
る。

この第９図および、第１０図乃至第１５図より、角度θ
および比ｇはともに小さいほど電流の中央集中が大きく
なることが分かる。また、第１０図乃至第１５図におい
て比ｇに注目すると、比ｇ−ｒ２Ｊのとき（第１４図お
よび第１５図）エネルギー分布はほぼ均一であり、エネ
ルギー集中がほとんど生じていないことが分かる。さら
に、比ｇ−　ｒｌ．５Ｊでは若干エネルギー集中が生じ
、比ｇ＝　ｒｌＪでは顕著にエネルギー集中が生じるこ
とが分かる。また、比ｇ−ｒｌＪにおいて角度θに注目
すると、第１０図および第１１図から分かるように、角
度θが４５度以下のときにエネルギー集中が顕著となる
。

これらの結果より、発熱単抗体５１の最適な形状が、 比ｇ≦１，角度θ≦４５度 であることが推測できる。

ところで、Ｇ３ファクシミリ装置に適用するサーマルヘ
ッドを構成する場合、上述したように幅が１００ｊｍに
規定されるため、発熱単抗体５１を上述した最適な形状
とするには、発熱単抗体５１の高さは約７０μｍ以下と
なる。ここで、高さが７０１ｍ以下であると、副走査方
向の解像度が１　５．　４　［Ｉ１ｎｃｓ／ａｓ］以上
の場合に最適なサイズである。

しかし、ファクシミリ装置（Ｇ３）において現在一般的
に使用されている解像度は、例えば８　［ｄｏＬｓ／ｍ
ａｌ　Ｘ　７　．　　７　［１ｉｎｅｓ／ｍｓ１等の副
走査ｈ゜向の解像度が１　５．　４　［１ｉｎｅｓ／ａ
ｍ］より代い解像度である。従って、前記従来の構成で
はこのような一股的な低解像度のサーマルヘッドを構成
することが困難である。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり
、その目的とするところは、発熱単抗体を最適な形状と
した上で、より低解像度での記録を行えるサーマルヘッ
ドを提供することにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本願第１の発明では、扱数の発熱単抗体のリード電極が
接続されていない一対の対辺に垂直な方向に当該発熱単
抗体を配列するようにした。

また本願第２の発明では、度数の発熱単抗体のリード電
極が接続されていない一対の対辺に垂直な方向に、かつ
隣合う発熱単抗体どうしが線対象の関係となる状態で当
該発熱単抗体を配列するようにした。

（作　用） このような手段を講じたことにより、複数の発熱単抗体
のリード電極が接続されていない一対の対辺が当該発熱
単抗体の配列方向（主走査方向）に対して垂直となる。

従って、主走査方向に対して垂直な方向（副走査方向）
の発熱単抗体の長さ、すなわち発熱単抗体の高さは、発
熱単抗体のリード電極が接続されていない一対の対辺の
長さとなり、主走査方向の長さ（幅）よりも大きくなる
。

（実施例） 以下、図面を参照して本願第１の発明の一実施例に係る
サーマルヘッドにつき説明する。

第１図は同サーマルヘッドの構成を示す平面図である。

このサーマルヘッドは、セラミックスまたはアルミナか
らなる絶縁基板１０上に、平行匹辺形状をなす複数の発
熱単抗体１１を所定の間隔で一次元的に配列し、かつこ
れらの発熱単抗体１１の両端にそれぞれリード電極１２
．１３を重ねて設け、さらにこのリード電極１２．１３
に外部端子１４．１５をそれぞれ接続して構成されてい
る。なお、ここではリード・電極１２はそれぞれ接続さ
れており、」（通電極となっている。

ここで発熱単抗体１１は、リード電極１２，１３が接続
されている一対の辺ＡＩ，Ａ２の長さＬＡとリード電極
１２．１３が接続されていない一対の辺Ｂｌ，Ｂ２との
長さＬＢとは同一となっている。また、辺ＡＩ，Ａ２と
辺Ｂｌ．Ｂ２とで形成される鋭角θは４５″となってい
る。そして以上のような形状をなした発熱単抗体１１の
配列方向は、辺Ｂｌ，Ｂ２に直交する方向となっている
。

かくして以上のように構成された本サーマルヘッドを０
３ファクシミリ装置ように設計すると、次のようになる
。

まず主走査方向の解像度が８　［ｄｏｔｓ／ｍａｌであ
るから、前述したように発熱単抗体１１の１つ当りの幅
（主走査方向の長さ）は１　０　０　ＩＩｎとなる。こ
こで発熱批抗体１１の形状は、辺Ａｌ，Ａ２の長さＬＡ
と辺Ｂｌ，Ｂ２との長さＬＢとは同一であり、かつ辺Ａ
ｌ，Ａ２と辺Ｂｌ，Ｂ２とで形成される鋭角θは４５″
である゛１邑行四辺形であるので、ＬＡおよびＬＢは、 ＬＡ−ＬＢ−１ｏｏｘ＠丁［μｆｆｌ］で求まり、約１
４１μｍとなる。

ここで本サーマルヘンドにおいては辺Ｂｌ，Ｂ２が発熱
単抗体１１の配列方向（主走査方向）に直交しているの
で、発熱単抗体１１の高さ（副走査方向の長さ）はＬＢ
と一致する。従って、発恕批抗体の高さは約１４１μｍ
となり、主走査線どうしのピッチが約１３０μｍである
８［ｄｏｔｓ／ＩＩｍ］　Ｘ７　．　　７　［１ｉｎｃ
ｓ／＋ｓｌなる解像度に対応したものとなる。

このように本実施例によれば、発紬抵抗体１１のリード
電極１２．１３が接続していない一対の辺Ｂｌ，Ｂ２に
直交する方向に当該発熱単抗体１１を配列するものとな
っているため、発熱単抗体１１の形状を、 ■リード電極１２．１３が接続されている一対の辺ＡＩ
，Ａ２の長さＬＡとリード電極１２，１３が接続されて
いない一対の辺Ｂｌ，Ｂ２との長さＬＢとの比は１以下
。

■辺ＡＩ，Ａ２と辺Ｂｌ，Ｂ２とで形成される鋭角θは
４５″以下。

という最適な形状とした場合でも、発熱批抗体１１の高
さを従来に比べて大きく確保することができ、より低解
像度な記Ｄを行うのに適したものとすることができる。

ところで、以上のように構成されたサーマルヘンドでは
、把ｉｉされるドットは前述したように楕円形状をなす
が、この楕円形状のドットの長袖方向は、主走査方向お
よび副走査方向に対して傾いた状態となる。従って、本
サーマルヘッドを用いて記録された画像の斜めの線に着
目すると、例えば第２図に示すように非常に大きなギザ
ギザとなる。これにより、画質が低下してしまうおそれ
がある。

次にこのような不具合を除去する本願第２の発明の一丈
施例に係るサーマルヘッドにつき説明する。

第３図は同サーマルプリンタの構成を示す平面図である
。なお、第１図と同一部分には同一符号を付し、その詳
細な説明は省略する。

ここで本発明が特徴とするところは、前述した第１の発
明に係るサーマルヘッドにおいて、隣合う発熱単抗体１
１どうしが線対象となるように、図示の如く発熱把抗体
１１の形状を１つおきに反転させた形状とした点である
。すなわち、第１図示のサーマルヘッドと同状態の発熱
単抗体１１ａと、第１図示のサーマルヘッドとは反転さ
せた状態の発熱単抗体１ｌｂとを交瓦に設けたものとな
っている。

かくして以上のように構成された本サーマルヘッドでは
、発熱単抗体１１ａによって：ｉｌ！録されるドットの
長袖方向と、発熱単抗体１ｌｂによって記録されるドッ
トの長軸方向とはおよそ９０度冗なることとなる。従っ
て本サーマルヘッドを用いて斜めの線を記録すると、第
４図に示すような状態となり、ギザギザが減少される。

このように本丈施例によれば、発熱単抗体１１のリード
電極１２．１３が接続していない一対の辺Ｂｌ，Ｂ２に
直交する方向に当該発熱単抗体１１を配列するものとな
っているため、允熱抵抗体１１の形状を、 ■リード電極１２．１３が接続されている一対の辺Ａｌ
，Ａ２の長さＬＡとリード電極１２．１３が接続されて
いない一対の辺Ｂｌ，Ｂ２との長さＬＢとは向一 ■辺ＡＩ，Ａ２と辺Ｂｌ．Ｂ２とで形成される鋭角θは
４５＠ という最適な形状とした場合でも、発熱単抗体１１の高
さを従来に比べて大きく確保することができ、より代解
像度な記録を行うのに適したものとすることができる。

またこれに加えて、隣合う発熱単抗体１１どうしが線対
象となるようにしたので、隣合う発熱単抗体１１によっ
てそれぞれ記録されるドットの長袖方向は約９０度異な
り、斜めの線を記録する際に生じるギザギザを減少する
ことができる。これにより、斜めの線を滑らかな線とす
ることができ、画質を向上させることができる。

なお本願第１および第２の発明は上記各実施例に限定さ
れるものではない。例えば、上記各実施例ではファクシ
ミリ装置に適用するものを例示し、主走査方向の解像度
を８　［ｄｏｔｓ／ｇ＋ｍｌとしているが、本サーマル
ヘッドは通常のサーマルプリンタなどファクシミリ装置
以外にも適用が可能であり、主走査方向の解像度も８　
［ｄｏｔｓ／＋ｓ］には限らず任意の解像度とすること
ができる。また、上記実施例では辺ＡＩ，Ａ２の長さと
辺Ｂｌ，Ｂ２の長さＬＢを同一長さ（比が１）とし、辺
ＡＩ，Ａ２と辺Ｂ１，Ｂ２とで形成される鋭角θを４５
°としているが、辺ＡＩ，Ａ２の長さと辺Ｂｌ，Ｂ２の
長さＬＢとの比は１以下で、かつ鋭角θは４５″以下で
あれば任意の値であって良い。このほか、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で種々の変形火施が＋＋Ｊ能である。

［発明の効果］ 本願第１の発明によれば、複数の発熱単抗体のリード電
極が接続されていない一対の対辺に垂直な方向に当該発
熱批抗体を配列するようにしたので、発熱単抗体を最適
な形状とした上で、より低解像度での記録を行えるサー
マルヘッドとなる。

また本願第２の発明によれば、護数の発熱単抗体のリー
ド電極が接続されていない一対の対辺に垂直な方向に、
かつ隣合う発熱単抗体どうしが線対象の関係となる状態
で当該発熱単抗体を配列するようにしたので、発熱単抗
体を最適な形状とした上で、より低解像度での記録を行
え、かつ斜めの線を記録する際に生じるギザギザを減少
し、画質を向上させることができるサーマルヘッドとな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願第１の発明の一実施例に係るサーマルヘッ
ドの構成を示す平面図、第２図は本願第１の発明のサー
マルヘッドにおける不具合を説明する図、第３図は本願
第２の発明の一丈施例に係るサーマルヘッドの構戊を示
す平面図、第４図は本願第２の発明の一実施例に係るサ
ーマルヘッドでの記録例（斜めの線）を示す図、第５図
は従来技術を説明する図、第６図乃至第１５図はそれぞ
れサーマルヘッドの基礎技術を説明する図である。 １０・・・絶縁基板、１１・・・発熱単抗体、１２，１
３・・・リード電極、１４．１５・・・外部端子。 １００μｍ 第３図 第４図 第７ 図 第１２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）平行四辺形状をなす複数の発熱抵抗体を配列する
   とともに、この複数の発熱抵抗体のそれぞれの一対の対
   辺にそれぞれ一対のリード電極を接続してなるサーマル
   ヘッドにおいて、 前記複数の発熱抵抗体のリード電極が接続されていない
   一対の対辺に垂直な方向に当該発熱抵抗体を配列したこ
   とを特徴とするサーマルヘッド。
2. （２）平行四辺形状をなす複数の発熱抵抗体を配列する
   とともに、この複数の発熱単抗体のそれぞれの一対の対
   辺にそれぞれ一対のリード電極を接続してなるサーマル
   ヘッドにおいて、 前記複数の発熱抵抗体のリード電極が接続されていない
   一対の対辺に垂直な方向に、かつ隣合う発熱抵抗体どう
   しが線対象の関係となる状態で当該発熱抵抗体を配列し
   たことを特徴とするサーマルヘッド。