JPH0464460A - Thermal printer head - Google Patents
Thermal printer headInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、ファクシミリ、ワープロ等のサーマルプリン
ターヘッドに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a thermal printer head for facsimiles, word processors, etc.
感熱記録は、■無騒音であること、■機構が簡単なため
機器が低コストであること、■メンテナンスが不要であ
ることなどの面で光学記録やインパクト記録等の他方式
よりすぐれており、現在量も普及しているプリント方式
の１つである。Thermal recording is superior to other methods such as optical recording and impact recording in that it is noiseless, has a simple mechanism and is low cost, and requires no maintenance. Printing is also one of the popular printing methods.
サーマルプリンターヘッドは、このプリント方式に用い
られるものであって、ファクシミリをはじめとして、そ
の記録スピードの向上とともにプリンタ・プロッタ、一
般計測用及びＭＥ用レコーダ、コンピュータ端末などの
高速記録分野でも市場が拡大しつつある。Thermal printer heads are used in this printing method, and as the recording speed improves, the market is expanding in high-speed recording fields such as printers/plotters, general measurement and ME recorders, and computer terminals. It is being done.
しかしながら、従来のサーマルプリンターヘッドにあっ
ては、記録中に黒ドツトが連続して現われる時、はじめ
のドツトの濃度が以後連続して現われるドツトの濃度に
比べて極端に低く、特にキャラクタ−印字では品質劣化
が大きい。However, with conventional thermal printer heads, when black dots appear continuously during recording, the density of the first dot is extremely low compared to the density of subsequent dots that appear continuously, especially in character printing. Significant quality deterioration.
これは、高速化に伴い、記録のくり返し時間が短くなる
ために蓄熱現象が顕著に現われて、記録濃度変化が大き
くなることに起因している。This is due to the fact that as the speed increases, the repetition time of recording becomes shorter, so the heat accumulation phenomenon becomes noticeable and the change in recording density increases.
前記サーマルプリンターヘッドの問題点を改善するもの
として、
０画像光学コンファレンス
「ハイスピード サーマルラインプリンター」 （東芝
）■三菱電機技報Ｖｏ１．５７． Ｎｏ、６．１９８３
「ドライバ搭載形厚膜サーマルヘッド」 （三菱）■Ｒ
ｉｃｏｈ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ Ｎｏ、
１６． ＪＡＮＵＡＲＹ、 １９８７「高画質記録用サ
ーマルヘッドＬＨ８４８−７２Ｊ （リコー）などが開
発されている。To improve the problems of the thermal printer head, 0 Image Optical Conference "High Speed Thermal Line Printer" (Toshiba) ■Mitsubishi Electric Technical Report Vol. 1.57. No.6.1983
“Driver mounted thick film thermal head” (Mitsubishi) ■R
icoh Technical Report No.
16. JANUARY, 1987 ``Thermal head LH848-72J (Ricoh) for high-quality recording has been developed.
しかし、これらのサーマルプリンターヘッドにおいては
、パルス幅コントロールのための回路や予備パルス作成
の回路が必要であり、コストの上昇をもたらしている。However, these thermal printer heads require a circuit for pulse width control and a circuit for creating preliminary pulses, resulting in an increase in cost.
ところで、これら従来のサーマルプリンターヘッドにお
ける発熱体素子において、発熱体素子で発生したジュー
ル熱のうち、紙への伝達分は約３０％で、約７０％がロ
スとなっており、特に薄膜型サーマルヘッドの場合、エ
ネルギーロスの９０％以上が抵抗体下部ブレースから流
出している。By the way, in the heating element in these conventional thermal printer heads, of the Joule heat generated in the heating element, only about 30% is transferred to the paper, and about 70% is lost. In the case of the head, more than 90% of the energy loss flows out from the resistor lower brace.
また、サーマルプリンターヘッドを用いて、高速印字を
実現しようとする場合、抵抗発熱体素子を発色開始温度
まで上昇させ印字するには、数ｍ５ｅｃ必要であり、１
ラインあたりの印字時間を短くするためには多数ドツト
を同時に印字しなければならない。そうすると、電源ラ
インに数］、ＯＡの電流が流れることになり、電源の供
給方法・設計・基板幅について制限が大きくなりコスト
上昇をまねいている。In addition, when trying to achieve high-speed printing using a thermal printer head, it takes several m5ec to raise the resistance heating element to the coloring start temperature and print.
In order to shorten the printing time per line, many dots must be printed simultaneously. In this case, several OA currents will flow through the power supply line, which increases restrictions on the power supply method, design, and board width, leading to an increase in costs.
本発明の目的は、
■発熱体を予熱することにより発色開始温度に上昇する
までの時間を短縮する、
■発熱体を予熱することにより１ドツトあたりの発色開
始温度に上昇させるのに必要な電力を低減させ、電力供
給ラインの設計等についての自由度を大きくし、コスト
の低減を可能にする、
■記録濃度の変化等、各ドツトの熱履歴による悪影響を
簡便な方法で低減する、
ことのできるサーマルプリンターヘッドを提供するにあ
る。The objects of the present invention are: 1) Preheating the heating element to shorten the time it takes to reach the coloring start temperature; 2) Preheating the heating element to increase the power required to raise the coloring start temperature per dot. ■ Reduces the negative effects of each dot's thermal history, such as changes in recording density, in a simple way. We are able to provide thermal printer heads.
本発明は、基板上に発熱体が形成されたサーマルプリン
ターヘッドにおいて、予熱手段を設けたことを特徴とす
るサーマルプリンターヘッドに関する。The present invention relates to a thermal printer head in which a heating element is formed on a substrate, and the thermal printer head is characterized in that a preheating means is provided.
前記サーマルプリンターヘッドにおける予熱手段は、温
度センサの情報に基づいて温度制御されることが好まし
く、また予熱手段は、発熱体素子の近傍、とくにその下
部にあたる部分に設けることが好ましい。Preferably, the temperature of the preheating means in the thermal printer head is controlled based on information from a temperature sensor, and the preheating means is preferably provided near the heating element, particularly at a lower portion thereof.
以下、図面を参照しながら本発明を説明する。The present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図は、本発明サーマルプリンターヘッドの一例の要
部断面図、第２図はその平面図である。FIG. 1 is a sectional view of a main part of an example of a thermal printer head of the present invention, and FIG. 2 is a plan view thereof.
石英基板１あるいはセラミック板上にＳｉＯ□をＣＶＤ
、スパッタ等の方法で形成して得られた基板１上に多数
個のトランジスタの活性層３および多数個の予熱用発熱
体２として使用するためのポリシリコンをＣＶＤ装置等
で堆積させバターニングする。予熱手段としての予熱用
発熱体２として利用するポリシリコンは発熱体素子６の
下部に相当する部分を利用する。活性層３と予熱用発熱
体２の材質が異なる場合には、別々に形成される。CVD SiO□ on quartz substrate 1 or ceramic plate
Polysilicon, which will be used as the active layer 3 of a large number of transistors and a large number of heating elements 2 for preheating, is deposited on a substrate 1 obtained by a method such as sputtering, and is patterned using a CVD device or the like. . As for the polysilicon used as the heating element 2 for preheating as a preheating means, a portion corresponding to the lower part of the heating element 6 is used. When the active layer 3 and the preheating heating element 2 are made of different materials, they are formed separately.
予熱用発熱体としては、前記ポリシリコンのほかＴａ−
５ｉｎ□、 Ｔａ−５ｉ 、 ＴａＮ 、 ＮｉＣｒ
、 Ｔａ−５ｉＣ、ＴａＮ１５ｉＯｚ １ＴａＯ□等、
発熱体素子に用いられているものが使用できる。厚さは
、たとえばポリシリコンの場合には５００人〜１．０μ
ｍ、好ましくは３０００Å以下、とくに好ましくは１０
００人である。In addition to the above-mentioned polysilicon, Ta-
5in□, Ta-5i, TaN, NiCr
, Ta-5iC, TaN15iOz 1TaO□, etc.
Those used for heating element elements can be used. The thickness is, for example, 500 to 1.0μ in the case of polysilicon.
m, preferably 3000 Å or less, particularly preferably 10
There are 00 people.
次にゲート酸化膜４を形成する。この場合、前記活性層
３及び予熱用発熱体２を、たとえばポリシリコンで同時
に１０００人形成しているときは、第１図に示すように
予熱用発熱体２にも酸化膜１０が形成される。Next, a gate oxide film 4 is formed. In this case, when 1000 active layers 3 and preheating heating elements 2 are simultaneously formed of polysilicon, for example, an oxide film 10 is also formed on the preheating heating elements 2 as shown in FIG. .
ゲート酸化膜４形成後、層間絶縁層８を形成し、さらに
ゲート電極５および発熱体素子６となるポリシリコンを
やはりＣＶＤ装置で堆積させパターニングする。After forming gate oxide film 4, interlayer insulating layer 8 is formed, and polysilicon which will become gate electrode 5 and heating element 6 is also deposited and patterned using a CVD apparatus.
このようにゲート電極５と発熱体素子６としてポリシリ
コンを共に用いる場合には、ゲート電極５のパターニン
グ時に発熱体素子６を同時に形成するとよい。When polysilicon is used for both the gate electrode 5 and the heat generating element 6 in this way, it is preferable to form the heat generating element 6 at the same time when patterning the gate electrode 5.
発熱体６の形成後、ＡＱ、Ａｕ、Ｃｕをスパッタあるい
は蒸着等の方法で堆積させ配線７をする。その後、第１
図では省略しているが全面に耐摩耗層９（第３図参照）
を形成する。After the heating element 6 is formed, wiring 7 is formed by depositing AQ, Au, and Cu by sputtering or vapor deposition. Then the first
Although not shown in the figure, there is a wear-resistant layer 9 on the entire surface (see Figure 3).
form.
なお、配！７の一端７ａはスイッチ用トランジスタへ、
他端７ｂは電源ラインへ接続される。In addition, distribution! One end 7a of 7 is connected to a switching transistor,
The other end 7b is connected to a power supply line.
第３図は、本発明サーマルプリンターヘッドの他の例の
要部断面図、第４図はその平面図である。FIG. 3 is a sectional view of a main part of another example of the thermal printer head of the present invention, and FIG. 4 is a plan view thereof.
第１図に示す例との大きな相違点は、予熱用発熱体２を
発熱体素子６と同じ層に形成した点であり、薄膜トラン
ジスタ部の構成・作成方法は同じである。The major difference from the example shown in FIG. 1 is that the preheating heating element 2 is formed in the same layer as the heating element 6, and the structure and manufacturing method of the thin film transistor section are the same.
この場合、活性層−発熱体一子熱用発熱体または発熱体
−予熱用発熱体に同一材料を用い同時に形成すると有利
である。In this case, it is advantageous to use the same material for the active layer and the heating element for single heating element or for the heating element and the heating element for preheating and to form them simultaneously.
以上の２例では、いずれも駆動回路を薄膜トランジスタ
で発熱体素子と同一基板上に形成しているが、駆動回路
を外部にもつ構成としてもかまわない。In both of the above two examples, the drive circuit is formed using a thin film transistor on the same substrate as the heating element, but the drive circuit may be provided externally.
また、厚膜の発熱体素子を用いる場合は、第３図のよう
に、発熱体素子と予熱用発熱体素子が同じ層にある構成
とすればよい。Further, when using a thick-film heating element, the heating element and the preheating heating element may be arranged in the same layer as shown in FIG.
さらに、予熱発熱体の電源は基板の両端から印加する構
成にしてもよく、また分割してブロック別にしてもよい
。Further, the power for the preheating heating element may be applied from both ends of the substrate, or may be divided into blocks.
なお、薄膜サーマルヘッドの作成方法は、例えば特開昭
６２−２０４９６４号（ソニー）等の公知の方法をすべ
て利用できる。Note that all known methods such as Japanese Patent Laid-Open No. 62-204964 (Sony) can be used as a method for manufacturing the thin film thermal head.
予熱用発熱体の温度制御は、サーミスタのような温度セ
ンサを用いて行うことができ、予熱用発熱体を分割して
ブロック別に構成した場合にはブロック別に温度センサ
を設けておくとよい。また、作成したサーマルヘッドを
支持体に実装し、その支持体の発熱部近傍に、たとえば
サーミスタのような温度センサを設け、これからの情報
によって予熱発熱体への印加電圧を調節して温度をコン
トロールするようにしてもよい。Temperature control of the preheating heating element can be performed using a temperature sensor such as a thermistor, and when the preheating heating element is divided into blocks, it is preferable to provide a temperature sensor for each block. In addition, the created thermal head is mounted on a support, and a temperature sensor such as a thermistor is installed near the heat generating part of the support, and the temperature is controlled by adjusting the voltage applied to the preheating heating element based on the information obtained. You may also do so.
第５図に温度コントロール回路を有する構成の回路図を
示す。図中５１が温度コントロール回路、５２が温度セ
ンサ、５３が電源、５４がスイッチ用トランジスタ、５
５が駆動回路である。FIG. 5 shows a circuit diagram of a configuration having a temperature control circuit. In the figure, 51 is a temperature control circuit, 52 is a temperature sensor, 53 is a power supply, 54 is a switching transistor, 5
5 is a drive circuit.
第６図は、発熱体の作動時における発熱温度と時間との
関係を示す模式図であり、予熱手段を設けたサーマルプ
リンターヘッドは、予熱手段によって発熱体素子の環境
温度をＴｓｌからＴｓ２にすることにより、発色開始温
度に至るまでの時間を短縮（ｔ□−ｔ２）シ、パルス印
加時間を短かくできるので、高速印字が可能となること
を示している。FIG. 6 is a schematic diagram showing the relationship between the heat generation temperature and time when the heating element is activated, and the thermal printer head equipped with a preheating means changes the environmental temperature of the heating element from Tsl to Ts2 by the preheating means. This shows that the time required to reach the coloring start temperature can be shortened (t□-t2) and the pulse application time can be shortened, making high-speed printing possible.
本発明サーマルプリンターヘッドによれば、予熱手段に
よって発熱体素子の環境温度を発色開始温度に近づけて
おけるので発色開始温度に至るまでの時間を短縮し、パ
ルス印加時間を短かくできるので、高速印字が可能とな
るとともに、予熱手段により発熱体素子が加熱されてい
るので記録濃度変化が少ないので印字品質が向上する。According to the thermal printer head of the present invention, since the environmental temperature of the heating element can be kept close to the coloring start temperature by the preheating means, the time required to reach the coloring start temperature can be shortened, and the pulse application time can be shortened, resulting in high-speed printing. In addition, since the heating element is heated by the preheating means, there is little change in recording density, so printing quality is improved.
また、予熱手段を温度制御することにより、連続印字を
した場合等の支持体あるいは装置全体の温度上昇（蓄熱
）による悪影響をなくすことができる。Furthermore, by controlling the temperature of the preheating means, it is possible to eliminate the adverse effects of temperature rise (heat accumulation) on the support or the entire apparatus during continuous printing.
さらに、発熱体素子の下部に予熱手段を設けた場合には
、発熱体素子下部ブレースからのエネルギーロスを防ぐ
ことができ、各ドツトの熱応答性を向上させることがで
きる。Furthermore, when preheating means is provided below the heating element, energy loss from the lower brace of the heating element can be prevented, and the thermal responsiveness of each dot can be improved.
第１図は、本発明サーマルプリンターヘットの一例の要
部断面図、第２図はその平面図、第３図は、本発明サー
マルプリンターヘッドの他の例の要部断面図、第４図は
その平面図、第５図は、本発明サーマルプリンターヘッ
ドの一例の回路図、第６図は発熱体の作動時における発
熱温度と時間との関係図である。
１・・・基板 ２・・・予熱用発熱体３・・
・活性層 ４・ゲート酸化膜５・・・ゲート電
極 ６・・・発熱体素子７・・・配線
８・・・層間絶縁層９・・・耐摩耗Ｎ１０・・酸化膜
５１・・・温度コントロール回路
５２・・・温度センサ
第
図
第２
図
第
３図
第４
図
第
５図
第６
図
−一一−ＬＬ−一一FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of an example of the thermal printer head of the present invention, FIG. 2 is a plan view thereof, FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of another example of the thermal printer head of the present invention, and FIG. Its plan view, FIG. 5, is a circuit diagram of an example of the thermal printer head of the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing the relationship between heat generation temperature and time when the heating element is activated. 1... Board 2... Preheating heating element 3...
・Active layer 4・Gate oxide film 5...Gate electrode 6...Heating element 7...Wiring
8...Interlayer insulating layer 9...Abrasion resistant N10...Oxide film 51...Temperature control circuit 52...Temperature sensor Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure-1 1-LL-11
Claims (1)
ッドにおいて、予熱手段を設けたことを特徴とするサー
マルプリンターヘッド。1. A thermal printer head in which a heating element is formed on a substrate, characterized in that a preheating means is provided.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17706890A JPH0464460A (en) | 1990-07-04 | 1990-07-04 | Thermal printer head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17706890A JPH0464460A (en) | 1990-07-04 | 1990-07-04 | Thermal printer head |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0464460A true JPH0464460A (en) | 1992-02-28 |
Family
ID=16024561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17706890A Pending JPH0464460A (en) | 1990-07-04 | 1990-07-04 | Thermal printer head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0464460A (en) |
-
1990
- 1990-07-04 JP JP17706890A patent/JPH0464460A/en active Pending
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