JPH0482753A - 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］ （産業上の利用分野） 本発明は感熱方式の記録装置に用いられるサーマルヘッ
ドに関するものである。

（従来の技術） 従来の感熱方式を用いた感熱記録装置は電気的な記録信
号を複数の発熱素子を有するサーマルヘッドによって、
対応する熱パターンに変換し、感熱紙等の記録媒体に印
字するようにしていた。

第８図は従来のサーマルヘッドに用いられる発熱素子の
温度特性を示したものであり、曲線ａ。

ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ通電時間ｔａ、ｔｂ、ｔｃ。

ｔ　ｄ　（ｔ　ａ＜　ｔ　ｂ＜　ｔ　Ｃ＜　ｔ　ｄ）と
きの表面温度の分布を示している。第８図からも明らか
なように従来の発熱素子は電流密度か平均化しているた
め温度分布が平坦になり、表面温度が所定の発色温度Ｔ
ｏ以上に達したときに感熱紙を発色させる。

従って、発熱素子が発色温度Ｔｏ以上の温度Ｔａでは感
熱紙が発色せず、また発色温度Ｔｏを越える温度Ｔｂ、
Ｔｃ、Ｔｄて感熱紙を発色する。すなわち、発熱素子の
温度が発色温度Ｔｏ以上であるか否かによって感熱紙を
発色させるか否かが決定されてしまう。また、発熱素子
の温度をＴｂからＴｄのあいだて変化させても発色温度
Ｔｏ以上の領域はほとんど変化がなく、画素内での滑ら
かな、いわゆるアナログ的な階調表現を行なうことが困
難であった。

このため、１画素を複数個の発熱素子を用いて形成し、
この１画素内のドツトである発熱素子を変化させること
により階調表現を行なう、いわゆるデイザ法などの面積
階調が考えられる。

ところがこのような面積階調によっても多階調性と高解
像度の両方を満たすことは困難であり、特に発熱素子の
高密度化には限度があることから感熱紙へ記録される画
像の解像度が面積階調をとった分だけ低下してしまうと
いう欠点を有していた。

そこで、階調表現を行ない得る発熱素子を用いたサーマ
ルヘッドが提案されている（特開昭６０−５８８７７号
公報、特開昭６１−２３０９５９号公報）。

第９図に示す従来の発熱素子１０１は、一対の電極１０
３ａ、１０３ｂのあいだに発熱抵抗体１０５を形成して
いる。この発熱抵抗体１０５には複数の孔〕０７を設け
て多孔面状に形成している。

このように複数の孔１０７を設けたことにより、孔１０
７によって挟まれる部分が高抵抗となり、発熱量が他の
部分より増加する。従って、一対の電極１０３ａ、１０
３ｂ間へ印加する電圧値又は電圧の印加時間を変化させ
ることによって発熱抵抗体１０５上の高抵抗の部分を中
心に感熱紙を発色させる発色面積を変化させることがで
き階調表現を行なうことができる。

（発明が解決しようとする課題） しかしなから第７図に示すように発熱抵抗体１０５を多
孔面の形状に形成するには高い加工精度を必要とし、高
い解像度を得ることが困難であった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、簡単な構成
により細かな階調表現を行なうことかでき、且つ高い解
像度を得ることのできるす〜マルヘッドを提供すること
を目的とする。

［発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 電極と、この電極を介して給電されることにより発熱す
る発熱抵抗体と、この発熱抵抗体に、前記電極とは非接
触状態で設けられ、前記発熱抵抗体の幅よりも狭い幅を
有する導体とを具備したことを特徴とする。

（作用） 本発明のサーマルヘッドでは発熱抵抗体を流れる電流は
導体でより多く流れるので、この独立した導体と電極と
の間に電流が集中し発熱量が多くなり、そのため発熱抵
抗体内に局部的に高温部分が形成される。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明に係る一実施例を詳細に説
明する。

まず第１図、第２図及び第３図を参照して構成を説明す
る。

本実施例のサーマルヘッドは複数の発熱素子１が電極方
向へ配列されて構成されている。基板３の上には蓄熱ガ
ラス層であるグレーズ膜５が形成されている。

セラミック基板３は第３図に示すように熱伝導率０．２
６でＡｆｆｉｚＯｓで等のセラミックを用いて厚さ３ｍ
ｍに形成されている。

グレーズ膜５は熱伝導率０．０１４以下の結晶化ガラス
等により厚さ２０μｍに形成されている。

このグレーズ膜５の上にはＴａ２Ｎ等の材質を用いた発
熱抵抗体７か厚さ０．３μｍに形成されている。この発
熱抵抗体７の上には一対の電極９ａ。

９ｂが設けられている。この一対の電極９ａ、９ｂはＡ
ｕ等の部材を用いて厚さ３μｍに形成され、この一対の
電極９ａと９ｂ間の距離り、は例えば１２５μｍに設定
されている。この一対の電極９ａと９ｂの間、すなわち
発熱抵抗体７が発熱して感熱紙を発色させる領域である
記録領域にはフロト電極１１が電極９ａ、９ｂとは非接
触状態に設けられている。

このフロート電極１１は一対の電極９ａと９ｂとの間の
記録領域のほぼ中央部に配置され、Ａｕ等の部材により
形成されている。またフロート電極１１は長さＬ　２　
、例えば３０ｕｍで厚さ３μｍに形成される。このよう
な四角形状のフロート電極１１か一対の電極９ａと９ｂ
間の発熱抵抗体７のほぼ中央部に配置されることにより
、第１図に矢印で示すように発熱抵抗体７を流れる電流
がフロート電極１１の周辺部へ集中することになる。

この一対の電極９ａ、９ｂ、及びフロート電極１１の上
層には熱伝導率０．　０１４テＳ　ｉ　０２　／Ｔａ２
Ｏ，等の部材により厚さ５μｍの保護膜１３が形成され
ている。また、感熱紙１５へ印字を形成する際には第２
図に示すように感熱紙１５がプラテン１７によって押圧
されて感熱紙１５が発熱抵抗体７の記録領域と接触し、
この接触部分が第４図に示す発色温度Ｔ。以上となった
ときに発色して印字が形成される。

尚、発熱抵抗体用材料としてＮｉ−Ｃｒ、Ｔａ−５ｉｎ
２、ＨｆＢ２、ＴｉＯｘなど、電極用材料としてＡ１、
Ｃｕなども用いられる。

次に作用を説明する。

まず、一対の電極９ａ、９ｂを介して発熱抵抗体７へ電
流を流すと、この発熱抵抗体７を流れる電流がフロート
電極１１の周辺部へ集中する。発熱抵抗体７の各部は流
れる電流値に応じて発熱する。

第４図はフロート電極１１を通る発熱抵抗体７の断面の
温度分布を示したものであり、発熱抵抗体７を流れる電
流が集中するフロート電極１１の周辺部に温度が他の部
分の温度より高くなることか示される。

第４図において通電時間は、それぞれａ；２ｍｓ、ｂ　
；３ｍｓ、ｃ　；４ｍｓ、ｄ　；５ｍｓである。

第５図は第１図に示した発熱素子１を単位画素として用
いた場合の９画素分の画像を示したものである。

発熱抵抗体７へ流れる電流の通電時間が所定時間ｔａで
ある場合には、第４図曲線ａに示すようにフロート電極
１１の周辺部の２箇所だけが発色温度ＴＯ１例えば６５
℃を越えて温度Ｔａａに達する。この結果、第５図（Ａ
）に示すように単位画素当たり２箇所の発色部、すなわ
ち２個のドツト２１ａが形成される。このように単位画
素当たり２個のドツトを形成することができるので画像
の解像度を改善することができる。

発熱抵抗体７へ流れる電流の通電時間が所定時間ｔ、よ
り長い時間ｔ、である場合には、第４図曲線すに示すよ
うにフロート電極１１の周辺部の温度が更に上昇して温
度Ｔａａより高い温度Ｔｂｂに達する。このときフロー
ト電極１１と対応する部分の温度は依然として発色温度
ＴＯ以下であるか、フロート電極１１の周辺部では曲線
ａと比較して発色温度Ｔｏを上回る領域が拡大する。こ
の結果、第５図（Ｂ）に示す如く単位画素を形成する２
個のドツト２１ｂの面積が拡大する。

次に発熱抵抗体７へ流れる電流の通電時間か時間ｔ、よ
り長い時間ｔ０である場合には、第４図曲線Ｃに示すよ
うに発熱抵抗体７の温度が全体的に上昇してフロート電
極１１及びその周辺部分の温度が共に発色温度Ｔｏを上
回る。このときのフロート電極１１の周辺部の温度は温
度Ｔｂｂより高い温度Ｔｃｃに達する。この結果、第５
図（Ｃ）に示すように対応するドツトの面積が拡大して
単位画素当り１個のドツト２１Ｃが形成される。

次に発熱抵抗体７へ流れる電流の通電時間が時間ｔｃよ
りも長い時間１．である場合には、第４図曲線ｄに示す
ように発熱抵抗体７の温度が更に全体的に上昇し、曲線
Ｃと比較して発色温度ＴＯを上回る領域が拡大する。こ
のときのフロート電極１１の周辺部の温度は温度Ｔｂｂ
より高い温度Ｔｃｃに達する。この結果、第５図（Ｄ）
に示すように単位画素を形成するドツト２１ｄの面積が
更に拡大する。

以上の如く発熱抵抗体７へ流れる電流の通電時間を適宜
変更することにより、単位画素当たりのドツトの数及び
ドツトの大きさを容易に変更することができる。またド
ツトの大きさを適宜変更することにより単位当たりの温
度変調を無段階に行なうことができる。

尚、第１図及び第２図に示した実施例では１個のフロー
ト電極１１を設けて構成したが、本発明はこれに限定さ
れることなく２以上の適宜の数のフロート電極を設けて
構成することができる。

このように複数のフロート電極を設けると、このフロー
ト電極の数に相応して単位画素当たりのドツトの数を増
加させることができ、更に解像度を高くすることができ
る。

第５図は本発明の他の一実施例のサーマルヘッドの発熱
抵抗体周辺を示す。このサーマルヘッドはセラミック基
板１の上にグレーズ膜２を設け、その上に発熱素子を構
成する発熱抵抗体７を８個／　ｍ　ｍの密度で形成する
。発熱抵抗体７に通電するため、両端に一対の電極９ａ
、９ｂを設ける。

電極９ａ、９ｂの他端は発熱抵抗体７の駆動回路（図示
せず）に接続されている。発熱抵抗体７に電極９ａ、９
ｂと非接触状態でフロート電極１１Ａが設けられている
。このフロート電極１１Ａは発熱抵抗体７と電極９ａ、
９ｂとの間に介在させた接着膜１９と同じ＜Ｃｒ被膜を
用いて形成されている。発熱抵抗体７及び電極９ａ、９
ｂとフロート電極１１Ａは保護膜１３によって被覆され
ている。プラテン１７はサーマルヘッド１と協働して記
録媒体である感熱紙１５を発熱抵抗体７に押しつけてい
る。

第６図に本実施例のサーマルヘッドの構成材料を示す。

この第６図からも明らかなように本実施例におけるサー
マルヘッドはフロート電極１．１　Ａが第１実施例に示
したサーマルヘッドより薄く構成される。従って１、フ
ロート電極１１Ａの周辺における感熱紙１５の浮き上が
りを抑止でき、発熱抵抗体７への密着性は向上する。こ
のサーマルヘッドにおいても、第２図に示したサーマル
ヘッドと同様のフロート電極による電流集中効果か得ら
れる。このサーマルヘッドを用いて感熱紙記録を行った
ところ、フロート電極による電流集中効果と相俟って、
感熱紙の発熱抵抗体への密着性の向上により、−層階調
記録特性に優れた記録を行うことができる。

以上の実施例では記録媒体として感熱紙を用いたか、こ
れにかえて、記録媒体として熱溶融性或いは昇華性イン
クリボン受容紙を用いても同様の効果が得られ、階調記
録特性に優れた熱転写記録を実現できる。

［発明の効果コ 以上のように、本発明になるサーマルヘッドでは、発熱
抵抗体に流れる電流を局部的に集中させることができる
ので、熱記録装置における画素対応の濃度階調記録か実
現できるサーマルヘッドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例のサーマルヘッドの発熱
抵抗体周辺の平面図、第２図は第１図に示した熱記録部
の一部断面、第３図はサーマルヘッドの各部の材質等を
説明するための図、第４図は第１図に示すサーマルヘッ
ドを感熱紙記録に用いた場合、流す電流の通電時間を変
化させたときに、感熱紙が発色する領域の変化の様子を
示す図、第５図は通電時間を変化させた場合に形成され
るそれぞれのドツトを示した説明図、第６図は他の一実
施例のサーマルヘッドの発熱抵抗体周辺の断面模式図、
第７図は第６図に示すサーマルヘッドの各部の材質等を
説明するための図、第８図は従来のサーマルヘッドの通
電時間による変化を示す図、第９図は従来の熱集中形サ
ーマルヘッドの平面図である。 ３・・・セラミック基板 ５・・・グレーズ膜 ７・・・発熱抵抗体 ９ａ、９ｂ・・・電極 １１・・・フロート電極 １３・・・保護膜 １９・・・接着膜 代駄弁社三好秀和 第 図 第 図（Ａ） 第 第３図 距　離 第４図 図（Ｂ） 第 図（Ｃ） 第 図（Ｄ） Ｆ！鰯

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電極と、 この電極を介して給電されることにより発熱する発熱抵
   抗体と、 この発熱抵抗体に、前記電極とは非接触状態で設けられ
   、前記発熱抵抗体の幅よりも狭い幅を有する導体とを具
   備したことを特徴とするサーマルヘッド。