JPH05318789A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発熱素子の整列方向における熱分布を良好に
して、この方向においてもプリンタにおける画像の分解
能通りに発熱を行って良好な品質の印字を行うこと。 【構成】 各発熱素子３Ａが発熱素子３Ａの整列方向に
間隔をおいて複数個の高発熱部３ａを生じるように、各
発熱素子３Ａを発熱素子３Ａの整列方向における複数の
部位に区画し、少なくとも隣接する部位において材質お
よび厚さの少なくとも一方を異ならせ、通電により各発
熱素子３Ａの整列方向に間隔をおいて複数個の高発熱部
３ａを生じさせ、高温とならない高発熱部３ａのふもと
の部分の面積を小さくして、発熱素子３Ａの整列方向に
おける熱分布を良好にしたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サーマルプリンタに用
いられるサーマルヘッドに係り、特に、その発熱素子に
おける発熱の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】サーマルプリンタに搭載するサーマルヘ
ッドは、例えば複数個の発熱素子を絶縁性基板上に蓄熱
層を介して直線的に整列配置し、情報に従ってこの発熱
素子を選択的に通電加熱させて、感熱記録紙に発色記録
させるか、あるいはインクリボンを介して普通紙に転写
記録するために用いられる。

【０００３】図３はサーマルヘッドの一般的な構成を示
す断面図、図４は従来のサーマルヘッドを示す要部の平
面図、図５は発熱素子の発熱分布を示す平面図およびグ
ラフである。

【０００４】図３に示すように、セラミック基板等の絶
縁性基板１上には、蓄熱層として機能するガラスからな
るグレーズ層２が形成されており、このグレーズ層２は
発熱抵抗体層３の形成予定領域に、上面の断面が円弧状
のものとして部分的に形成されている。

【０００５】このグレーズ層２の頂部にはＴａ₂ Ｎ等か
らなる複数個の発熱素子３Ａが、前記グレーズ層２上に
積層した発熱抵抗体層３をフォトリソ技術によって細分
化して、複数個直線状に配置・形成されている。

【０００６】前記各発熱素子３Ａの両端部上には、さら
に、各発熱素子３Ａに対して給電するための電極４が形
成されている。この電極４は、例えばＡｌ、Ａｌ−Ｃ
ｕ、Ｃｒ−Ｃｕ、Ｃｕ等からなるもので、層状に重積し
たものからフォトリソ技術により所望形状のパターンに
形成され、各発熱素子３Ａの両側にそれぞれ一方が共通
電極４ａとして、また他方が個別電極４ｂとして導出さ
れている。この対を成す共通電極４ａおよび個別電極４
ｂ間において、１ドット相当分の発熱領域を形成された
発熱素子３Ａは、前記両電極４ａ，４ｂ間に電圧を印加
することによって発熱される。

【０００７】また、前述した発熱素子３Ａおよび電極４
上には、これらの発熱素子３Ａおよび電極４を保護する
薄膜の保護層５が形成されている。この保護層５は、絶
縁性基板１上に前記各電極４と一体に形成され外部回路
（ＴＡＢ、ＦＰＣ）との接続のために使用される接続端
子以外のヘッド面を覆っている。

【０００８】ところで、隣位の１対の発熱素子３Ａ、３
Ａ間には、図４に示すように、隣位の１対の個別電極４
ｂ，４ｂ間の間隙６と連通する間隙７が形成されてお
り、各間隙７は、各発熱素子３Ａの横幅と等しい長さに
形成されている。すなわち、前記両電極４ａ，４ｂ間に
露出している各発熱素子３Ａは、各間隙７によって隣位
の発熱素子３Ａと完全に分割されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来のものにおいては、隣位の１対の発熱素子３Ａ，
３Ａが間隙７によって完全に分割されているため、各発
熱素子３Ａの整列方向に直交する方向においては、プリ
ンタにおける画像の分解能通りに発熱を行なうことがで
きるが、各発熱素子３Ａの整列方向においては、間隙７
の介在により熱分布が悪く、また、図５に示すように、
高発熱部が各発熱素子３Ａに１つしかなかったためもあ
って、プリンタにおける画像の分解能より小さい寸法で
しか発熱を行うことができず、正確な印字を得られなか
った。

【００１０】すなわち、図５の発熱素子３Ａ上に同心円
状に記載されているのは、この発熱素子３Ａへ通電を行
ったときの温度分布を示しており、その中心部ほど高温
になっている。また、発熱素子３Ａの右方ならびに下方
に示されている曲線は、この方向からの発熱素子３Ａに
おける発熱分布を示すものである。そして、高発熱部が
各発熱素子３Ａに１つしかないと、各発熱素子３Ａに通
電されても高温とならない高発熱部のふもとの部分の面
積が大きいため、プリンタにおける画像の分解能より小
さい寸法でしか発熱を行うことができないことになる。

【００１１】本発明は、このような従来のものにおける
問題点を克服し、発熱素子の整列方向における熱分布を
良好にして、この方向においてもプリンタにおける画像
の分解能通りに発熱を行って良好な品質の印字を行うこ
とのできるサーマルヘッドを提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明のサーマルヘッドは、絶縁性基板上に蓄熱層を設
け、この蓄熱層上に、複数個の発熱素子を配置するとと
もに、前記蓄熱層上に、前記発熱素子に給電する共通給
電体および個別給電体からなる電極を配置してなるサー
マルヘッドにおいて、各発熱素子が発熱素子の整列方向
に間隔をおいて複数個の高発熱部を生じるように、各発
熱素子を発熱素子の整列方向における複数の部位に区画
し、少なくとも隣接する部位において材質および厚さの
少なくとも一方を異ならせたことを特徴としている。

【００１３】

【作用】前述した構成からなる本発明のサーマルヘッド
によれば、通電により各発熱素子の整列方向に間隔をお
いて複数個の高発熱部が生じるので、高温とならない高
発熱部のふもとの部分の面積を小さくすることができ、
発熱素子の整列方向における熱分布も良好になるので、
縦横両方向においてプリンタにおける画像の分解能通り
に発熱を行うことができ、印字むらの少ない良質な印字
を行うことができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１および図２につ
いて説明する。なお、従来と同一部分には同一符号をも
って説明する。

【００１５】図１は本実施例のサーマルヘッドの主要部
の平面図であり、図２は図１のサーマルヘッドにおける
発熱素子の発熱分布を示す平面図およびグラフである。

【００１６】本発明のサーマルヘッドは、従来のものと
同様、絶縁性基板１上に形成されたグレーズ層２上にフ
ォトリソ技術によって整列状に配列・形成された複数個
の発熱素子３Ａ…の各一側上には共通電極４ａが積層さ
れており、また、発熱素子３Ａの他側上には、複数本の
個別電極４ｂ，４ｂ…が相互に間隙６をもって積層され
ている。

【００１７】そして、本発明のサーマルヘッドにおいて
は、前記発熱素子３Ａは、その整列方向においてその材
質および厚さの少なくとも一方を異にするように形成さ
れている。

【００１８】すなわち、図１および図２に示すように、
発熱素子３Ａは発熱素子３Ａの整列方向に３分割されて
おり、電気抵抗値の高い材質からなる高発熱部３ａが、
電気抗値の低い材質からなる低発熱部３ｂを介するよう
に両端に配置され、これにより、１つの発熱素子３Ａに
２つの高発熱部３ａ，３ａが、発熱素子３Ａの整列方向
に間隔を隔てて形成されることになる。

【００１９】この発熱素子３Ａを発熱素子３Ａの整列方
向に３分割した場合の、１対の高発熱部３ａ，３ａおよ
び低発熱部３ｂのそれぞれの幅を一側端よりＷ１，Ｗ
２，Ｗ３とすると、高発熱部３ａの幅：Ｗ１＝高発熱部
３ａの幅：Ｗ３、低発熱部３ｂの幅：Ｗ２≠０、高発熱
部３ａの幅：Ｗ１≧低発熱部３ｂの幅：Ｗ２となるよう
に形成されている。

【００２０】ここにおいて、両高発熱部３ａ，３ａの幅
が等しいというＷ１＝Ｗ３の条件を満たさない場合は両
高発熱部３ａ，３ａの温度が相互に変わってしまい、１
ドットの形状が歪になる。

【００２１】また、低発熱部３ｂの幅：Ｗ２＝０の場合
は従来と同様に１つの高発熱部しか得られないことにな
ってしまい、従来と同様の温度分布になってしまう。さ
らに、低発熱部３ｂの幅：Ｗ２があまり広いと、両高発
熱部３ａ，３ａが、それぞれ独立した発熱素子を構成し
てしまうことになり、この場合も従来と同様の温度分布
になってしまう。したがって、低発熱部３ｂとしては、
太からず細からずといったある程度の幅に設定する必要
がある。

【００２２】さらにまた、高発熱部３ａの幅：Ｗ１＜低
発熱部３ｂの幅：Ｗ２とすると、中心部の温度が低いた
め、各発熱素子３Ａの１ドット全体の温度が低くなり過
ぎることになってしまう。

【００２３】また、高発熱部３ａおよび低発熱部３ｂに
おける電気抵抗値の比は１＜３ａ／３ｂ≦１００の範囲
内が好ましい。すなわち、この比が１以下であると、従
来と同様の高発熱部３ａが発熱素子３Ａの整列方向の中
央部に１つのパターンとなって生じること同様になって
しまうし、一方、１００以上では中心部の温度が低すぎ
ることとなってしまうからである。そして、この範囲内
でも、２≦３ａ／３ｂ≦１０の範囲内が印字品質のうえ
で特に好ましい。

【００２４】つぎに、発熱素子３Ａの高発熱部３ａと低
発熱部３ｂの材質についてみると、例えば、高発熱部３
ａ、低発熱部３ｂをともに厚さ約２０００Ａ（オングス
トローム）とし、高発熱部３ａにＴa-ＳｉＯ₂ を用いる
と抵抗値は約１６００Ωとなり、発熱部３ｂにＴa-Ｎ等
を用いると抵抗値は約４００Ωとなる。すると、高発熱
部３ａおよび低発熱部３ｂにおける電気抵抗値の比は４
となり、前述した特に好ましい範囲２≦３ａ／３ｂ≦１
０の条件を充足することになる。

【００２５】つぎに、前述した構成からなる本実施例の
作用について説明する。

【００２６】図２は、発熱素子３Ａの発熱分布を示す平
面図およびグラフであり、図２の発熱素子３Ａの各高発
熱部３ａ，３ａ上にほぼ多重楕円状に記載されているの
は、この発熱素子３Ａへ通電を行ったときの温度分布を
示しており、その中心部ほど高温になっている。また、
発熱素子３Ａの右方ならびに下方に示されている曲線
は、この方向からの発熱素子３Ａにおける発熱分布を示
すものである。

【００２７】図２に示すように、各発熱素子３Ａに電気
抵抗値が大きい高発熱部３ａを複数個形成することによ
って、発熱素子３Ａの右方に示す曲線から明らかなよう
に、発熱素子３Ａの両高発熱部３ａ，３ａ間に位置する
低発熱部３ｂにも印字に供しうる程度の発熱が生じるば
かりでなく、発熱素子３Ａの整列方向において発熱素子
３Ａ，３Ａ間の間隙７における熱分布も良好となる。一
方、整列方向に直交する発熱素子３Ａの長手方向におい
ても、発熱素子３Ａの右方に示す曲線から明らかなよう
に、発熱素子３Ａに通電されても高温とならないふもと
の部分の面積が大きくはならない。

【００２８】したがって、縦横両方向においてプリンタ
における画像の分解能通りに発熱を行うことができ、印
字むらの少ない良質な印字を行うことができる。

【００２９】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、必要に応じて変更することができる。

【００３０】たとえば、前述した実施例においては、発
熱素子３Ａの高発熱部３ａおよび低発熱部３ｂをともに
同一の厚さにして、材質のみを異ならせて電気抵抗値を
変化させるようにしたが、高発熱部３ａ、低発熱部３ｂ
としてともに同一材質のＴa-ＳｉＯ₂ を用い、厚さのみ
をそれぞれ約２０００Ａと約４０００Ａとに異ならせて
形成しても、抵抗値はそれぞれ約１６００Ω（高発熱部
３ａ）、約８００Ω（低発熱部３ｂ）となり、前述した
実施例において材質を異にした場合と同様に、発熱素子
３Ａに部分的に複数個の高発熱部３ａを形成することが
できる。

【００３１】また、材質と厚さの両者を変えて発熱素子
３Ａに部分的に複数個の高発熱部３ａを形成することも
可能である。

【００３２】

【発明の効果】このように本発明によれば、発熱素子間
の整列方向の熱分布も良好になるので、プリンタにおけ
る画像の分解能通りに発熱を行うことができ、印字むら
の少ない良質な印字を行うことができるという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るサーマルヘッドの実施例を示す主
要部の平面図

【図２】図１の発熱抵抗体の発熱分布を示す平面図およ
びグラフ

【図３】サーマルヘッドの一般的な構成を示す断面図

【図４】従来のサーマルヘッドを示す要部の平面図

【図５】図４の発熱抵抗体の発熱分布を示す平面図およ
びグラフ

【符号の説明】

１ 絶縁性基板 ２ グレーズ層 ３ 発熱抵抗体 ３Ａ 発熱素子 ３ａ 高発熱部 ３ｂ 低発熱部 ４ 電極 ４ａ 共通電極 ４ｂ 個別電極 ５ 保護層 ６，７ 間隙

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性基板上に蓄熱層を設け、この蓄熱
   層上に、複数個の発熱素子を配置するとともに、前記蓄
   熱層上に、前記発熱素子に給電する共通給電体および個
   別給電体からなる電極を配置してなるサーマルヘッドに
   おいて、各発熱素子が発熱素子の整列方向に間隔をおい
   て複数個の高発熱部を生じるように、各発熱素子を発熱
   素子の整列方向における複数の部位に区画し、少なくと
   も隣接する部位において材質および厚さの少なくとも一
   方を異ならせたことを特徴とするサーマルヘッド。