JPH04358849A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画素単位での中間調表
現が可能なサーマルヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種のプリンタが実用化されてお
り、例えば、印刷作業が静粛なノンインパクトプリンタ
としてはサーマルプリンタなどがある。これはサーマル
ヘッドに連続配置した発熱素子の選択的な発熱走査で副
走査移動する感熱紙などに画像形成を行なうものである
。

【０００３】図９に例示するように、このようなサーマ
ルヘッド１は、一般的に副走査方向の両端部に電極２，
３が接続された発熱抵抗体からなる発熱素子４を、絶縁
基板５上に主走査方向に線形に連設した構造などとなっ
ている。そして、このようなサーマルヘッド１の各電極
２，３に駆動回路を接続して発熱素子４を記録媒体の搬
送路上に位置させることで、サーマルプリンタ（図示せ
ず）が形成される。

【０００４】そこで、このようなサーマルプリンタでは
、サーマルヘッド１の電極２，３にイメージ情報に対応
した駆動電力を入力して発熱素子４を選択的に発熱させ
、これらの発熱素子４上を副走査方向に移動する記録媒
体にドットマトリクスで画像を形成する。なお、このよ
うな記録媒体としては、インクシートを重複させた印刷
用紙や感熱紙などが利用されている。

【０００５】ここで、上述のようなサーマルヘッド１を
備えたサーマルプリンタで中間調印刷を行なうことが要
望されており、例えば、印加電力の電流量で発熱素子の
発熱分布を可変してワックス形式のインクシートから印
刷用紙に転写されるインクの面積を可変するものや、発
熱素子の熱量を可変して昇華性のインクシートから印刷
用紙に転写されるインク濃度を可変するものなどが提案
されている。

【０００６】さらに、このようなサーマルヘッド１を利
用するサーマルプリンタでは、例えば、印刷用紙と同一
サイズのカラーシートが順次連設されたインクシートを
利用してカラー画像を印刷することが実施されている。 このようなサーマルプリンタでは、一番目のカラーシー
トを重複させた印刷用紙を副走査移動させて一番目の単
色画像を印刷し、この印刷用紙を一番目のカラーシート
から剥離させて初期位置まで引き戻す。そこで、この印
刷用紙に次のカラーシートを重複させて上述のような動
作を繰返し、三原色や黒色の単色画像を印刷用紙に順次
重ね印刷することでカラー画像が形成される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のようなサーマル
ヘッド１に線形に連設された発熱素子４を駆動走査する
ことで、相対的に副走査移動する記録媒体に主走査線を
順次印刷してドットマトリクス方式の画像を形成するこ
とができる。

【０００８】ここで、このようなサーマルヘッド１では
、印刷する画像の形態によっては、発熱状態が連続する
発熱素子４や休止状態が連続する発熱素子４などが発生
して蓄熱や放熱のために印刷品質が低下するので、事前
の駆動状態を参照して駆動電力を調整することが行なわ
れている。しかし、これでは駆動回路や制御回路の構造
が複雑化してサーマルプリンタの生産性向上などが阻害
されることになる。

【０００９】さらに、このようなサーマルヘッド１では
、印刷用紙と同一サイズのカラーシートが順次連設され
たインクシートを利用してカラー画像を印刷することが
実施されている。つまり、一番目のカラーシートを重複
させた印刷用紙を副走査移動させて一番目の単色画像を
印刷し、この印刷用紙を一番目のカラーシートから剥離
させて初期位置まで引き戻す。そこで、この印刷用紙に
次のカラーシートを重複させて上述のような動作を繰返
し、三原色や黒色の単色画像を印刷用紙に順次重ね印刷
することでカラー画像が形成される。

【００１０】また、このようなサーマルヘッド１は、主
走査線を順次印刷して画像を形成するので、前述したよ
うにカラー画像を印刷するためには印刷用紙の副走査移
動を繰返す必要がある。しかし、これでは印刷用紙の搬
送機構や制御機構の構造が複雑化してサーマルプリンタ
の小型軽量化や生産性向上などが阻害されることになり
、サーマルヘッド１に対する印刷用紙の相対位置を精緻
に再現することが困難であるために印刷品質も低下する
ことになる。

【００１１】さらに、このようなサーマルヘッド１では
、相対的に副走査移動する記録媒体によって表面が擦過
されるので、その摩耗を防止するために強固な対摩被膜
を表面に形成する必要が生じて生産性が低下している。

【００１２】ここで、上述のような課題を解決するサー
マルヘッドとしては、特開平１−２６９５５８号公報に
開示された装置がある。これは、絶縁基板上に多数の線
形の行電極を連設し、これらの行電極上に発熱抵抗層を
形成し、この発熱抵抗層上に行電極と交差する多数の線
形の列電極を連設した構造となっている。このサーマル
ヘッドでは、縦横に配列された電極の交差部が発熱素子
として機能するので、印刷用紙を移動させることなくド
ットマトリクス形式の画像を印刷することができる。

【００１３】ここで、発熱量の決定要因である抵抗値は
、発熱素子の電極間の距離に比例するが、上記公報のサ
ーマルヘッドでは、発熱抵抗層の層厚が電極間の距離で
あるために抵抗値が低くなって発熱量を確保することが
困難である。また、一般的に金属で形成される電極は熱
伝導率が良好であるが、上記公報のサーマルヘッドでは
、発熱素子として機能する発熱抵抗層が電極を介して記
録媒体に対向することになるので、その発熱が電極方向
に離散するなどして印刷品質が低下することになる。

【００１４】本発明が解決しようとする課題は、発熱抵
抗体が各電極と導通する部分の間隔を確保して縦横にマ
トリクス配列した発熱抵抗体の発熱量を向上させたサー
マルヘッドを提供しようとするものである。さらに、本
発明は、発熱抵抗体から各電極に離散する発熱量を低減
し、発熱抵抗体の発熱量を確保して印刷品質を向上させ
たサーマルヘッドを提供しようとするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
絶縁基板上に多数の線形の行電極を連設し、これらの行
電極上に第一絶縁体を介して交差する多数の線形の列電
極を連設し、これらの列電極と行電極との交差部上に第
二絶縁体を形成し、これら第二絶縁体上に列電極と行電
極とに第二絶縁体の外周部で導通する発熱抵抗体を形成
した。

【００１６】請求項２記載の発明は、熱伝導性が低い第
二絶縁体を形成した。

【００１７】

【作用】請求項１記載の発明は、絶縁基板上に多数の線
形の行電極を連設し、これらの行電極上に第一絶縁体を
介して交差する多数の線形の列電極を連設し、これらの
列電極と行電極との交差部上に第二絶縁体を形成し、こ
れら第二絶縁体上に列電極と行電極とに第二絶縁体の外
周部で導通する発熱抵抗体を形成したことで、この発熱
抵抗体が各電極と導通する部分の間隔を確保して縦横に
配列された発熱抵抗体の発熱量を向上させるようにした
。

【００１８】請求項２記載の発明は、熱伝導性が低い第
二絶縁体で、発熱抵抗体から各電極に離散する発熱量を
低減するようにした。

【００１９】

【実施例】本発明の実施例を図１ないし図８に基づいて
説明する。まず、このサーマルヘッド６は、図１及び図
２に例示するように、各々平行に連設されて互いに直交
する行電極７と列電極８との交差部上に発熱抵抗体から
なる発熱素子９が形成されることで、これらの発熱素子
９が縦横にマトリクス配列された構造となっている。

【００２０】そこで、このサーマルヘッド６の構造を製
造方法と共に以下に詳述する。まず、図４（ａ）に例示
するように、ガラスやセラミクス又はポリイミド等から
なるフレキシブルな絶縁基板１０上に、金属の薄膜や厚
膜で多数の線形の前記行電極７を連設し、図４（ｂ）に
例示するように、これらの行電極７上に円形の第一絶縁
体１１を所定間隔に印刷形成して縦横にマトリクス配列
する。そこで、図４（ｃ）に例示するように、これらの
第一絶縁体１１上に前記行電極７と交差する多数の線形
の前記列電極８を連設し、図４（ｄ）に例示するように
、これらの電極７，８の交差部上に円形の第二絶縁体１
２を印刷形成し、図４（ｅ）に例示するように、これら
第二絶縁体１２上に略矩形の発熱素子９を形成する。こ
の時、このサーマルヘッド６では、図１等に例示するよ
うに、前記発熱素子９が前記第二絶縁体１２より大面積
に形成されることで、この第二絶縁体１２の外周部で前
記発熱素子９と前記電極７，８との導通が確保される。 なお、このサーマルヘッド６の最終工程として、図３に
例示するように、前記部材７〜１２を一様に被う酸化保
護膜１３が形成される。

【００２１】このような構成において、このサーマルヘ
ッド６では、各電極７，８に入力する駆動電力をイメー
ジ情報に対応して同期制御することで各発熱素子９がマ
トリクス駆動されて順次発熱するので、記録媒体を副走
査移動させことなくドットマトリクス形式の画像を形成
することができる。

【００２２】そこで、このサーマルヘッド６を利用した
サーマルプリンタの一例を図５に基づいて説明する。こ
のサーマルプリンタ１４では、三原色や黒色のカラーシ
ートが連設されてロール状に巻回されたインクシート１
５が横方向に張架されており、この上方にサーマルヘッ
ド６が上下方向に移動自在に支持されてインクシート１
５に接離自在となっている。ここで、このインクシート
１５の張架部下には印刷用紙１６の搬送路が形成されて
おり、この印刷用紙１６下に加圧ローラ１７が移動自在
に支持されると共にインクシート１５と印刷用紙１６と
の間を挿通する位置に剥離ローラ１８が移動自在に支持
されている。

【００２３】このような構成において、このサーマルプ
リンタ１４では、まず、サーマルヘッド６が上方に位置
した状態で印刷用紙１６がセットされ、この印刷用紙１
６上にインクシート１５の一番目のカラーシートが重複
される。そこで、降下させたサーマルヘッド６をインク
シート１５上に密着させてイメージ情報に対応した発熱
走査を実行し、この発熱走査に同期させて加圧ローラ１
７を移動させる。このようにして印刷用紙１６に一番目
の単色画像が印刷されると、サーマルヘッド６を上方に
移動させてインクシート１５から離反させ、このインク
シート１５と印刷用紙１６とを移動する剥離ローラ１８
で剥離させる。そこで、インクシート１５を搬送して次
のカラーシートを印刷用紙１６に重複させ、上述のよう
な動作を繰返すことで三原色や黒色の重ね印刷によって
印刷用紙１６にカラー画像が形成される。

【００２４】ここで、上述したサーマルプリンタ１４で
は、上述のような重ね印刷でカラー画像を形成する際、
印刷用紙１６とサーマルヘッド６とは表面と直交する方
向には接離するだけで表面と平行な方向には移動しない
ので、画素の形成位置の変位が防止されて印刷品質が極
めて良好である。さらに、このサーマルヘッド６では、
印刷用紙１６に対して相対的に副走査移動することなく
ドットマトリクス形式の画像を印刷することができるの
で、その印刷速度の向上にも寄与することができる。し
かも、上述したサーマルプリンタ１４では、従来のサー
マルプリンタのように印刷用紙１６を往復移動させて位
置決めすることも要しないので、より印刷速度を向上さ
せることができる。さらに、このサーマルヘッド６は、
上述のようにインクシート１５に接離するだけで擦過さ
れないので表面の摩耗が極めて低減されており、強固な
対摩被膜を形成する必要がないと共に耐久性が良好であ
る。

【００２５】ここで、このサーマルヘッド６では、図６
に例示するように、略矩形の発熱素子９の四辺の中央部
に各電極７，８が導通しているので、これらの電極７，
８を最短距離で連通する位置ほど高温となるような発熱
分布が生じる。そこで、このサーマルヘッド６では、発
熱素子９に印加する駆動電力を可変することで、図７に
例示するように、インクシート１５の溶融温度や感熱紙
の発色温度以上となる部分の面積を可変して画素単位の
高密度な中間調印刷を行なうことができる。つまり、こ
のサーマルヘッド６では、発熱素子９が実際に発熱する
部分を各電極７，８の間隔で形成でき、前述した特開平
１−２６９５５８号公報のサーマルヘッドのように薄膜
層の層厚で形成しないので、その発熱を良好に実現する
ことができる。

【００２６】ここで、一般的に金属で形成される電極７
，８は熱伝導率が良好で発熱素子９の発熱を離散させや
すいが、このサーマルヘッド６では、電極７，８と発熱
素子９との間に第二絶縁体１２が位置しているので、こ
の第二絶縁体１２の熱伝導性を低減することで発熱素子
９の熱量を確保することができる。なお、第二絶縁体１
２の熱伝導性を低減する具体的手段としては、これをＳ
ｉＯ２やガラス又はポリイミド等のように熱伝導率が低
い材料で形成することや、その膜厚を増加させることな
どが実施可能である。

【００２７】しかも、このサーマルヘッド６では、イン
クシート１５に対向する発熱素子９の下方に各電極７，
８が位置しており、前述した特開平１−２６９５５８号
公報のサーマルヘッドのように発熱抵抗層と記録媒体と
の間に電極が位置することがないので、その発熱がイン
クシート１５に良好に伝導して印刷品質が良好である。

【００２８】なお、本実施例では発熱抵抗体を矩形にエ
ッチングして各々分離した発熱素子９を形成したサーマ
ルヘッド６を例示したが、本発明は上記構造に限定され
るものではなく、図８に例示するように、発熱抵抗体１
９を電極７，８上に一様に膜形成したサーマルヘッド２
０なども実施可能である。この場合、このサーマルヘッ
ド２０でも、各電極７，８に印加する駆動電力をタイミ
ング制御することで発熱抵抗体１９が部分的に発熱する
ので、前述したサーマルヘッド６と同様に機能すること
になる。

【００２９】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、絶縁基板上に多
数の線形の行電極を連設し、これらの行電極上に第一絶
縁体を介して交差する多数の線形の列電極を連設し、こ
れらの列電極と行電極との交差部上に第二絶縁体を形成
し、これら第二絶縁体上に列電極と行電極とに第二絶縁
体の外周部で導通する発熱抵抗体を形成したことにより
、この発熱抵抗体が各電極と導通する部分の間隔を確保
することができるので、縦横に配列された発熱抵抗体の
発熱量を向上させることができる等の効果を有するもの
である。

【００３０】請求項２記載の発明は、熱伝導性が低い第
二絶縁体を形成したことにより、この第二絶縁体で発熱
抵抗体から各電極に離散する発熱量を低減することがで
き、発熱抵抗体の発熱量を確保して印刷品質の向上に寄
与することができる等の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す正面図である。

【図２】斜視図である。

【図３】要部を拡大した縦断面図である。

【図４】製作工程を示す正面図である。

【図５】サーマルプリンタを示す側面図である。

【図６】発熱素子の通電特性を示す正面図である。

【図７】発熱素子の発熱特性を示す正面図である。

【図８】サーマルヘッドの変形例を示す側面図である。

【図９】従来例を示す正面図である。

【符号の説明】

６，２０　　　　　　サーマルヘッド ７　　　　　　　　　　　　行電極 ８　　　　　　　　　　　　列電極 ９，１９　　　　　　発熱抵抗体 １０　　　　　　　　　　絶縁基板 １１　　　　　　　　　　第一絶縁体 １２　　　　　　　　　　第二絶縁体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　絶縁基板上に多数の線形の行電極を連
   設し、これらの行電極上に第一絶縁体を介して交差する
   多数の線形の列電極を連設し、これらの列電極と前記行
   電極との交差部上に第二絶縁体を形成し、これら第二絶
   縁体上に前記列電極と行電極とに前記第二絶縁体の外周
   部で導通する発熱抵抗体を形成したことを特徴とするサ
   ーマルヘッド。
2. 【請求項２】　　熱伝導性が低い第二絶縁体を形成した
   ことを特徴とする請求項１記載のサーマルヘッド。