JPH0363141A - 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】 産業上の利用分野 本発明は発熱素子アレイを複数列にした形式のサーマル
ヘッドに関するものである。

従来の技術 近年、サーマルプリンタに印刷の高速化が要望されて発
熱素子アレイを二列にしたサーマルヘッドが開発された
。このようなサーマルヘクトとしては、特公昭５１−３
６０７４号公報に開示されている装置が存する。

そこで、この装置をサーマルヘッドの第一の従来例とし
て第１０図及び第１１図に基づいて説明する。このサー
マルヘッド１は、−本の共通電極２の両側に発熱素子３
を連設して第一第二の発熱素子アレイ４，５を形成した
もので、各発熱素子３に接続された個別電極６は基板７
の両側に配置されている。なお、第一第二の発熱素子ア
レイ４゜５間の間隔は、これら発熱素子アレイ４，５の
幅と同一になっている。

このような構成において、このサーマルヘッド１を使用
したサーマルプリンタでは、第一第二の発熱素子アレイ
４，５を交互に発熱駆動して相対的に副走査移動する感
熱紙８に画像を印刷する。

そこで、このサーマルヘッド１による印刷を第二１図を
参考に説明する。なお、同図では第一第二の発熱素子ア
レイ４，５により印刷が行なわれた部分をＡ、Ｂとして
示す。

まず、第一の発熱素子アレイ４が感熱紙８に主走査ライ
ンＣ２を印刷している時、ここから二主走査ライン後方
の位ＮＣ０に第二の発熱素子アレイ５は位置している。

そこで、次の印刷タイミングでは第二の発熱素子アレイ
５が前記主走査ラインＣ２−Ｃ０間の主走査ラインＣ１
を印刷し、第一の発熱素子アレイ４は前記主走査ライン
Ｃ２前方の位ｔａ　ＣＪ上で休止する。さらに、次の印
刷タイミングでは、第二の発熱素子アレイ５は前記主走
査ラインＣ２上に位置して休止し、この主走査ラインＣ
２から二主走査ライン前方の位置Ｃ４を第一の発熱素子
アレイ４が印刷する。以下同様にして、第一第二の発熱
素子アレイ４，５が交互に発熱駆動されて高速印刷が行
なわれる。

つまり、このサーマルヘッド１は、二列の発熱素子アレ
イ４，５で印刷部分を分担して交互に休止することで１
発熱素子３を良好に冷却することができ、サーマルプリ
ンタの印刷の高速化に寄与することができる。

だが、上述したサーマルヘッド１は、−本の共通電極２
で全発熱素子３に電力を供給するため、共通電極２には
過大な電流が通電されることになる。従って、このサー
マルヘッド１は、大量の発熱素子３を連設するラインヘ
ッドに適用することが困難である。このような課題を解
決する方法としては、共通電極２の幅を広くして電気抵
抗を減少させることか考えられるが、上述したような高
速印刷を実行するためには、発熱素子アレイ４゜５と共
通電極２との幅を同一に形成する必要がある。

そこで、この、ような課題を解決したものとしては特開
昭５７−１４４７７２号公報に開示されている装置が存
する。そこで、このサーマルヘッドを第二の従来例とし
て第１２図及び第１３図に基づいて説明する。このサー
マルヘッド９は、基板１０上にコの字形の発熱素子１１
が二列に連設されて第一第二の発熱素子アレイ１２，１
３が形成され、前記発熱素子１１の各端部に個別電極１
４と共通電極１５とが接続されている。なお、前記第一
第二の発熱素子アレイ１２．１３は、ごく狭い間隔で隣
接している。

このような構成において、このサーマルヘッド９も、第
一第二の発熱素子アレイ１２，１３を交互に発熱駆動し
て印刷を行なう、そこで、このサーマルヘッド９による
印刷を第８図を参考に説明する。なお、同図では第一第
二の発熱素子アレイ１２．１３により印刷が行なわれた
部分をＡ、Ｂとして示す。

まず、第一の発熱素子アレイ１２が感熱紙８に主走査ラ
インＣ工を印刷している時、この後方の位置Ｃ０に第二
の発熱素子アレイ１３は位置しており、この位置のまま
１次の印刷タイミングで第二の発熱素子アレイ１３が前
記主走査ラインＣ０を印刷し、第一の発熱素子アレイ１
２は前記主走査ラインＣ１上で休止する。そこで、感熱
紙８は相対的に二主走査ライン副走査移動し、次の印刷
タイミングでは、第二の発熱素子アレイ１３が前記主走
査ラインＣ□の前方の位置Ｃ２上で休止し、この前方の
位置Ｃ１を第一の発熱素子アレイ１２が印刷する。以下
同様にして、第一第二の発熱素子アレイ１２．１３が交
互に発熱駆動されて高速印刷が行なわれる。

発明が解決しようとする課題 上述したサーマルヘッド９は、各発熱素子１１毎に個別
電極１４と共通電極１５とが接続されているので、各電
極１４．１５に局所的に過大な電流が流れて発熱等する
こともなく、大量の発熱素子１１を連設したラインヘッ
ドを形成することも可能である。

だが、このサーマルヘッド９では、各発熱素子１１がコ
の字形なので、その内外周で長さが異なって抵抗値に差
が存していることになる。従って、発熱素子１１内で局
所的に電圧差などが生じやすく、発熱素子１１の破壊や
温度差による印刷ムラ等が発生しやすい。

課題を解決するための手段 請求項１記載の発明は、発熱素子を主走査方向に連設し
た発熱素子アレイを副走査方向に複数列に形成したサー
マルヘッドにおいて、素子中心から主走査方向に位置す
る二辺が互いに平行で副走査方向に対して傾斜した発熱
素子を形成し、この発熱素子の素子中心から副走査方向
に位置する辺に接続されたリード電極を発熱素子の傾斜
した辺の間に位置させる。

請求項２記載の発明は、リード電極の発熱素子に接続さ
れる部分を発熱素子と同一幅に形成する。

請求項３記載の発明は、発熱素子の大きさが互いに異な
る発熱素子アレイを副走査方向に複数列に形成する。

請求項４記載の発明は、発熱素子の抵抗値が互いに異な
る発熱素子アレイを副走査方向に複数列に形成する。

請求項５記載の発明は、複数列の発熱抵抗素子アレイが
印刷用紙の同一部分に印刷を行なうようにした。

作用 請求項１記載の発明は、素子中心から主走査方向に位置
する二辺が互いに平行で副走査方向に対して傾斜した発
熱素子を形成し、この発熱素子の素子中心から副走査方
向に位置する辺に接続されたリード電極を発熱素子の傾
斜した辺の間に位置させたことにより、簡易に各発熱素
子にリード電極を接続することができる。

請求項２記載の発明は、リード電極の発熱素子に接続さ
れる部分を発熱素子と同一幅に形成したことにより、各
発熱素子に同一幅の電極から電力が供給されて局所的に
電圧差などが生じることがないので、発熱素子内の電圧
電流が均一で発熱が均等である。

請求項３ないし５記載の発明は、発熱素子の大きさが互
いに異なる発熱素子アレイを副走査方向に複数列に形成
することや１発熱素子の抵抗値が互いに異なる発熱素子
アレイを副走査方向に複数列に形成することや、複数列
の発熱抵抗素子アレイが印刷用紙の同一部分に印刷を行
なうようにしたことにより５画像形成時に濃度が異なる
画素を組合わせるなどして各種の階調印刷を行なうこと
が可能である。

実施例 請求項１記載の発明の実施例を第１図ないし第５図に基
づいて説明する。なお、前述の従来例と同一の部分は同
一の名称及び符号を用いて説明も省轄する。まず、本実
施例のサーマルヘッド１６では、二剤に形成された第一
第二の発熱素子アレイ１７，１８の各発熱素子１９が、
素子中心から主走査方向に位置する二辺２０が互いに平
行で副走査方向に対して傾斜した平行四辺形として形成
されている。そして、このサーマルヘッド１６では、共
通電極２１に接続されたリード電極２２と、各々開動回
路（図示せず）に接続された個別電極であるリード電極
２３とは、前記発熱素子１９の素子中心から副走査方向
に位置する辺２４に接続されて前記傾斜した辺２０の間
に位置している。

なお、第２図に例示するように、前記第一第二の発熱素
子アレイ１７，１８の各発熱素子１９は副走査方向に平
行移動すると重なるようになっており、さらに、各発熱
素子１９の突出した角部ａは、隣接する発熱素子１９の
突出した角部すと重なるようになっている。

そこで、このサーマルヘッド１６の製造方法の一例を、
第３図に例示する第１図のＡ−Ａ断面図を参考に説明す
る。まず、セラミクス等からなる基板２５の全面に形成
されたガラスグレーズＭ２６の上に、前記発熱素子１９
となる発熱抵抗体層２７が形成される。そして、この上
に金属被膜°等で前記電極２１〜２３が形成されて全面
が保護層２８で披われている。

このような構成において、このサーマルヘッド１６は、
前述のサーマルヘッド９と略同様な工程により高速印刷
を行なう。そこで、このサーマルヘッド１６による印刷
工程を第４図及び第５図を参考に説明する。なお、第４
図に例示する感熱紙８には第一第二の発熱素子アレイ１
７，１８により印刷が行なわれた部分をＡ、Ｂとして示
し、第５図に例示するタイミングチャートでは各発熱素
子アレイ１７，１８に印加される駆動パルスの出力タイ
ミングをｔ、〜ｔｎとして示す。

このサーマルヘッド１６では、各々別のドライバＩＣ（
図示せず）に接続された第一第二の発熱素子アレイ１７
．１８が同時に印刷を行なう。つまり、第一第二の発熱
素子アレイ１７，１８には出力タイミング１１＋　１．
で同時に駆動パルスが出力され、感熱紙８に第二の発熱
素子アレイ１８が主走査ラインＣ０を印刷すると同時に
、この主走査ラインＣ，の前方の主走査ラインＣ１を第
一の発熱素子アレイ１７が印刷する。そして、このサー
マルベツド１６に対して感熱紙８は相対的に二主走査ラ
イン副走査移動され、この間、各発熱素子アレイ１７，
１８は休止する。そこで、次のタイミングｔ３ｊ　ｔ４
では、第二の発熱素子アレイ１８が前記主走査ラインＣ
工の前方の主走査ラインＣ２を印刷すると共に、この前
方の主走査ラインＣ３を第一の発熱素子アレイ１７が印
刷する。以下同様にして、このサーマルヘッド１６では
、第一第二の発熱素子アレイ１７，１８が同時に発熱駆
動されて感熱紙８がニピッチ移動され、発熱素子プレイ
が一列のサーマルヘッド（図示せず）の約二倍の速度で
印刷が行なわれる。

なお、本実施例のサーマルヘッド１６では、二剤に配置
した発熱素子アレイ１７，１８を別個に駆動することが
できるので、文字や図形を１＆密に印刷することの他、
バーコードの縦印刷や横印刷を高速に行なうこともでき
る。また、本実施例ではサーマルヘッド上６で感熱紙８
に印刷を行なうことを想定した説明を行なったが、本発
明のサーマルヘッド１６はインクリボン（図示せず）を
使用する普通紙への印刷も行なうことができる。

つぎに、請求項２記載の発明の実施例を第６図に基づい
て説明する。このサーマルヘッド２９は、各リード電極
３０．３１の接続部３２を発熱素子１９の辺２４と同一
幅に形成したものである。

このような構成において、このサーマルヘッド２９は前
述のサーマルヘッド１６と同様にして高速印刷を行なう
。そして、このサーマルヘッド２９は、各発熱素子１９
に、これと同一幅の接続部３２から電力が供給されるの
で、発熱素子１９内の電圧電流が均一で発熱が均等であ
り、素子破壊を防止できると共に高品質な印刷が可能で
ある。

さらに、請求項３ないし５記載の発明の実施例を第７図
及び第８図に基づいて説明する。このサーマルヘッド３
３は、第一の発熱素子アレイ３４の発熱素子３５に対し
て第二の発熱素子アレイ３６の発熱素子３７を小さく形
成したものである。

なお２本実施例のサーマルヘッド３３は、前記発熱素子
３５．３７の主走査方向長さをｗ、ｘとして副走査方向
長さをＱｐＶとすると、Ｑ　／　ｗ″：ｙ　／　ｘ ｗ　Ｑ　／　ｘ　ｙ　、：　Ｚ ｗ＞　ｘ　ｖ　　Ｑ＞　ｙ　Ｆ　　ｚ＞　１の関係を満
足するようになっている。

このような構成において、このサーマルヘッド３３は、
例えば、第一第二の発熱素子アレイ３４゜３６が同一部
分に重ね印刷を行なうことで、第８図に例示するように
、大小の画素３８．３９が重なって中心部の濃度が高い
画素４０が印刷できる。

ここで、小さい発熱素子３７の抵抗値は、上述したよう
な形状差のために大きい発熱素子３５の２倍になってい
るが、その面積比が１／Ｚであるため、同一の電力を同
一時間供給することで同一濃度の画素３８．３９を印刷
することができ、簡易な構造で駆動回路（図示せず）を
形成することができる。すなわち、発熱素子３５．３７
の抵抗値をＲ，、Ｒ，、駆動パルスの電圧をＶ、電流印
加時間をｔｉｆ　ｔ、、単位面積当りの出力エネルギを
Ｐとすると。

となるため、電流印加時間ｔ工＝１．で同一濃度で大小
の画素３８．３９が印刷できる。

そこで、このサーマルヘッド３３を利用した各種の特種
印刷を第９図のタイミングチャートを参考にして以下に
説明する。

まず、第９図（１）に例示するように、感熱紙８の移動
に同期した駆動パルスを第一第二の発熱素子アレイ３４
，３６に印加して、二つの画素３８゜３９を重ね印刷す
ることで、第８図に例示したように、中央部の濃度が高
い画素４０で緻密な印刷を行なうことができる。

つぎに、第９図（２）に例示するように、第一の発熱素
子アレイ３４のみ開動パルスを印加することで、比較的
濃度が低く大きい画素３８で画素密度が高い印刷を行な
うことができる。

そして、第９図（３）に例示するように、第一の発熱素
子アレイ３４のみ開動パルスを印加することで、比較的
濃度が低く小さい画素３９で画素密度が低い印刷を行な
うことができる。

つまり、上述したように各駆動パルスをオンオフするこ
とで画像形成時の濃度が異なる画素３８〜４０が印刷で
き、簡易に階調印刷を実現することができる。

なお、第９図（４）に例示するように、駆動パルスの電
圧印加時間を変化させることで、さらに多様な階調印刷
を行なうことも可能である。

発明の効果 上述のように請求項１記載の発明は、素子中心から主走
査方向に位置する二辺が互いに平行で副走査方向に対し
て傾斜した発熱素子を形成し、この発熱素子の素子中心
から副走査方向に位置する辺に接続されたリード電極を
発熱素子の傾斜した辺の間に位置させたことにより、簡
易に各発熱素子にリード電極を接続することができるの
で、生産性が高いサーマルヘッドを得ることができ、請
求項２記載の発明は、リード電極の発熱素子に接続され
る部分を発熱素子と同一幅に形成したことにより、各発
熱素子に同一幅の電極から電力が供給されて局所的に電
圧差などが生じることがないので１発熱素子内の電圧電
流が均一で発熱が均等になり、素子破壊が防止されて印
刷が高品質なサーマルヘッドを形成することができ、さ
らに、請求項３ないし５記載の発明は、発熱素子の大き
さが互いに異なる発熱素子アレイを副走査方向に複数列
に形成することや、発熱素子の抵抗値が互いに異なる発
熱素子アレイを副走査方向に複数列に形成することや、
複数列の発熱抵抗素子アレイが印刷用紙の同一部分に印
刷を行なうようにしたことにより、画像形成時に濃度が
異なる画素を組合わせるなどして各種の階調印刷を行な
うことが可能であり、サーマルヘッドの高性能化に寄与
することができる等の効果を有するものである。

タイミングチャート、第６図は請求項２記載の発明を示
す平面図、第７図は請求項３ないし５記載の発明を示す
平面図、第８図は印刷画素の説明図、第９図は開動パル
スのタイミングチャート、第１０図は第一の従来例を示
す平面図、第１１図は感熱紙への印刷の説明図、第１２
図は第二の従来例を示す平面図、第１３図は感熱紙への
印刷の説明図である。

１６．２９，３３・・・サーマルヘッド、１７，１８．
３４．３６・・・発熱素子アレイ、１９，３５゜３７・
・・発熱素子、２０・・・辺、２２，２３，３０゜３１
・・・リード電極

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は請求項１記載の発明を示す実施例を
示す平面図、第３図は第１図のサーマルヘッドをＡ−Ａ
線で断面とした断面図、第４図は感熱紙への印刷の説明
図、第５図は開動パルスの出　　願　　人 東京電気株式会社 ０ Ｃｚ ＣＩ＋ 、、ｙ３コＯ 図 （追跡す） ３」」 図　　（客荘ミ４（１タリ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発熱素子を主走査方向に連設した発熱素子アレイを
   副走査方向に複数列に形成したサーマルヘッドにおいて
   、素子中心から主走査方向に位置する二辺が互いに平行
   で副走査方向に対して傾斜した発熱素子を形成し、この
   発熱素子の素子中心から副走査方向に位置する辺に接続
   されたリード電極を前記発熱素子の傾斜した辺の間に位
   置させたことを特徴とするサーマルヘッド。 ２、リード電極の発熱素子に接続された部分が前記発熱
   素子と同一幅に形成したことを特徴とする請求項１記載
   のサーマルヘッド。 ３、発熱素子の大きさが互いに異なる発熱素子アレイを
   副走査方向に複数列に形成したことを特徴とする請求項
   １又は２記載のサーマルヘッド。 ４、発熱素子の抵抗値が互いに異なる発熱素子アレイを
   副走査方向に複数列に形成したことを特徴とする請求項
   １、２又は３記載のサーマルヘッド。 ５、複数列の発熱抵抗素子アレイが印刷用紙の同一部分
   に印刷を行なうようにしたことを特徴とする請求項１、
   ２、３又は４記載のサーマルヘッド。