JPH0553633B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 感熱記録方式は保守が容易であることからフア
クシミリをはじめ多くの端末用プリンターとして
利用されている。更に、近年感熱複写方式の開発
がなされ、多色記録あるいはフルカラー記録も可
能となり、新しい記録機器としての展開もなされ
ている。

本発明は多色あるいはフルカラー記録を可能と
する感熱転写記録方式において有用とされるサー
マルヘツド、具体的には多数の発熱体の一列に発
熱体基板の端面に形成した端面型サーマルヘツド
の構造に関する。

従来例の構成とその問題点 第１図に従来の単色記録に多く用いられている
サーマルヘツドと記録紙の関係を示す。

第１図において、１ａは受像紙、１ｂは転写紙
であり、本構成においては受像紙１ａと転写紙１
ｂは一体となり記録紙１を形成している。２は紙
送り用ローラ、３はサーマルヘツドで、発熱体基
板３ａの２つの主平面の一方の面上に発熱体列３
ｂを形成して構成されている。この形のヘツドを
以下平面形サーマルヘツドとよぶ。

第１図において、紙送りローラ２で受像紙１ａ
と転写紙１ｂをサーマルヘツド３の発熱体列３ｂ
に圧接させて矢印の方向に送りながら、発熱体列
３ｂを画信号に従つて加熱すると、受像紙１ａ上
に単色の記録を行うことができる。

第１図は転写型記録を示しているが、受像紙１
ａと転写紙１ｂの代りに直接発色型の感熱記録紙
を用いると、通常の感熱記録方式の記録が行え
る。

ところで、感熱記録において、第２図に示すよ
うな記録部の構成が考えられる。第２図におい
て、サーマルヘツド５は発熱体基板５ａの厚さ方
向に平行な４つの面の１つ面（端面）に発熱体列
５ｂを形成して構成される。以下では第２図に示
す構成のヘツドを端面型サーマルヘツドとよぶ。

第１図と第２図の比較から判るように、単色の
感熱転写記録方式においても、端面型サーマルヘ
ツドを用いて記録部を構成する方が記録状態を速
く見ることができるし、記録紙を有効に利用でき
る利点を有している。また、第１図と第２図に示
した記録紙１は受像紙１ａと転写紙１ｂを一体と
して構成した場合であるが、一般的には受像紙１
ａと転写紙１ｂは別々の送り機構から送られてき
てサーマルヘツドで圧接するように構成する。こ
のような場合には、端面型サーマルヘツドの方が
設置設計上非常に有利である。

さらに、感熱転写記録方式でカラー記録をする
場合、端面型サーマルヘツドでは第３図に示すよ
うに簡単な構成で多色ドツトの色ずれの問題を解
消できる。

第３図において、受像紙１ａは紙送りローラ２
に巻きつけて固定されており、この状態で受像紙
１ａはサーマルヘツド５の発熱体列（紙と接触す
る端面に設けてある。図示せず）に転写紙１ｂを
介して圧接され、ローラ２の回転とともに受像紙
１ａを矢印の方向に送る。転写紙１ｂにはシアン
１１ｂ、マゼンタ１２ｂ、イエロー１３ｂとブラ
ツク１４ｂが受像紙と同一幅でかつローラ２を１
回転する長さと略々同一の長さで図示するように
順次塗布されている。なお、転写紙に形成する上
記の塗布層は順番は用いる染料や顔料等のインク
を条件により変る。紙送りローラの１回転毎にシ
アン、マゼンタ、イエロー、ブラツクの各色の転
写（画信号に従つて発熱体を加熱し転写紙上の染
料又は顔料の加熱された部分のみを受像紙に印刷
する操作）を行うとカラー記録ができる。

受像紙をローラに巻きつけて用いることの特長
は図示するように操作機構が簡単であり、しかも
各色の重ね合わせ位置の調整は紙送りローラの回
転位置により簡単にかつ確実に行えることであ
る。

第１図に示した平面型ヘツドを用いても第３図
に示すような記録部を構成することは可能であ
る。但し、この場合には第１図のサーマルヘツド
の発熱体が形成されている面において、発熱体が
形成されている部分以外は受像紙や転写紙あるい
はローラに接触しないことが必要となる。この制
限は従来の平面型ヘツドでは大きな問題点とな
る。

即ち、従来の平面型サーマルヘツドでは第１図
に示すように、発熱体基板３ａの発熱体列３ｂを
形成した面にカバー３ｃと３ｄが設けられてい
る。このカバーは発熱体列３ｂの加熱を容易にす
るための各発熱体に接続されている半導体素子あ
るいは発熱体の電極部に接続されているリード線
等を機械的に保護する目的で設けられる。

一方、第３図に示す方法でカラー記録を行うに
は、受像紙１ａを巻きつけるローラの外周の長さ
は少なくとも記録画面の短辺よりは長いことが必
要である。第１図に示すような単色記録の場合に
は通常ローラ径は直径20mm程度であるのに対し
て、第３図の方法でB6版の記録を行うためには
ローラ径として直径約50mmとすることが必要とな
る。このローラ径は記録紙が大きくなるとともに
大きくなる。

この結果、第３図のような記録部を平面型ヘツ
ドで構成するには発熱体基板３ａを単色記録用の
場合に比べて大きくしなければならなくなる。発
熱体基板を大きくすることはヘツドの価格を大き
く増加させることになるとともにカラー記録装置
自体も大きく、かつ価格も上昇する。

また、もう１つの問題点として次の点がある。
カラー記録においてはヘツドの発熱体列は非常に
均一な圧接力で転写紙と受像紙に接することが要
求されるのに対して、これを満足するような平坦
度を平面型ヘツド用の発熱体基板で得ることは困
難である。

一方、端面型ヘツドでは第３図に示すようにロ
ーラ径が変わつてもヘツド形状は影響されず、小
型に作成できる。しかも、発熱体列は端面に形成
することから平坦度を確保することも可能であ
る。

これらの点から現在最も一般的に多く用いられ
ている平面型サーマルヘツドはカラー記録装置を
構成するようえにおいては大きな問題点を有して
おり、端面型サーマルヘツドの開発が要望され
る。

ところで、端面又は端面に近い形状のヘツドも
一部従来から作成はされていた。第４図に半導体
シリコンの板の端面に発熱体を設けたヘツドを示
す。図はヘツドの発熱体基板部分を示す。図にお
いて、１１は板状の単結晶シリコン基板、１３は
シリコン基板面上に形成したメサ部、１３ａはメ
サ部１３上と両側主平面にまで延長して形成した
拡散抵抗体、１２は電極であり抵抗体と両側主平
面で接続されている。１４は抵抗体を感熱紙によ
る摩耗から防止するための耐摩耗保護膜である。

このように半導体シリコン型ヘツドは端面型ヘ
ツドであり、外部との接続用電極部は両側主平面
に形成されていることからヘツドとしての実装も
やりやすく望ましい形状をしている。なお、端面
部から両側主平面への接続を電極膜で行うことは
パターン形成上困難であることから、拡散により
シリコン内部を低抗体とする方法により達成して
いる。

このシリコン型ヘツドは端面に発熱体列を設け
ており、しかもヘツドとして実装しやすい基板形
状を有しているにもかかわらず、感熱転写方式カ
ラー記録用ヘツドとしては用いられない。これは
以下に述べる理由による。

第１に、基板のコストが高いことである。基板
として単結晶シリコンを用い、しかも最小長さと
してもB6サイズ（約140mm長さ）の形状の平板は
インゴツトから切り出す歩留りが悪く、非常に高
価なものとなる。

第２に、抵抗体を拡散によりシリコン中に直接
形成することから、低抗体で発熱した熱は記録紙
へ伝わる量よりもシリコン基板の方へ無駄ににげ
る量の方が多く、従つて熱効率が悪い。

第３に、上述と同じ理由により発熱体の隣接ド
ツト間にも熱が伝わり、このため熱分離ができず
高密度化ができない。

以上のように、半導体シリコンを用いた端面型
ヘツドはカラー記録用ヘツドとしては適していな
い。

熱効率と高密度化の問題点の主原因は、両側主
平面の電極との接続を行うためにシリコン中に低
抗体を設けねばならなかつたためで、シリコン基
板を用いても熱絶縁層を設けて発熱体を形成でき
れば上記の２つの問題点は解消できる。しかしな
がら、このように絶縁層を形成した基板上に発熱
体を高密度で作成することは困難と考えられてい
た。このように、感熱転写方式によるカラー記録
では端面型ヘツドの有用性は明白であるが、高性
能で低価格のヘツドはなかつた。

熱効率と高密度化を達成するためには発熱体を
形成する面には少なくとも基材より熱伝導率の小
さい絶縁層を形成することが必要である。このよ
うな基板形状の端面部から主平面部にかけて微細
パターン（８本／mm以上）の配線密度でパターン
形成を１本の断線も生じさせずに行うことは従来
非常に困難とされていた。

一部、丸棒上に８本／mmの密度でパターンの形
成を行つている例があるが、これは断面が円形を
有する形状という特長を用いて達成したものであ
る。

発明の目的 本発明者らは、ヘツドとしての実装が行いやす
い平板形状で端面型ヘツドを作成するための新し
い基板構成を見出し、高密度で低価格の端面型ヘ
ツドを提供することを可能としたものである。

発明の構成 本発明の感熱記録用サーマルヘツドは、電気的
絶縁性平板の端面とこの端面をはさむ２つの主平
面の１主平面上に、前記平板の材料よりも小さな
熱伝導で電気的絶縁性を有する材料層を形成した
発熱体基板と、前記発熱体基板の前記端面上に設
けた列状の発熱体と、前記発熱体基板の前記端面
より前記１主平面上に前記発熱体の各々から延長
して形成した半導体素子との接続電極部と、前記
発熱体基板の前記端面より他の１主平面上に前記
発熱体の他端を共通して接続して延長した共通電
極部とを有してなるものである。

カラー記録に用いるヘツドはドライバー回路を
構成する半導体素子をヘツドに搭載することが低
コスト化のためにも必要である。従つて、端面部
に設けた発熱体からの電極は一端を全発熱体に共
通して接続し両側平面の１主平面に形成し、他端
は各発熱体毎に分離して端面部から両側主平面の
他の１主平面上にパターン形成すれば良い。即
ち、発熱体を形成した端面部より１主平面に延長
してパターン形成を行うのは片側面のみでよいこ
とになる。しかしながら、１主平面上に形成する
パターンは半導体素子と接続を行うために通常発
熱体列のパターン密度よりも高密度パターンとす
ることが必要で、このためあにこの面は鏡面を有
することが要求される。

また、端面部から１主平面部へ微細パターンを
断線あるいはシヨートなく形成するためには、端
面部から１主平面部にかけて同一材料で滑らかに
連続した鏡面部を有する基板とすることで少なく
とも12本／mm程度までのパターン形成が可能とす
ることができた。

この接続した鏡面部を設けるためには、基板の
端面に形成する熱絶縁層であるガラス層を１主平
面にまで同時に形成することで行える。又、ある
いは端面部上にガラス層を形成した後に端面の一
部より耐熱性樹脂、例えばポリイミド膜を１主平
面にかけて塗布しても良い。

ところで、共通電極を設けるもう１つの主平面
は基台に接着又は固定して、この面より基台へ放
熱させることが重要であることから熱伝導性の小
さな材料層は形成しない方が良い。

実施例の説明 先述の点から発熱体基板の一実施例として第５
図に示す基板を作成した。第５図において、２１
は電気絶縁性基板で本実施例においてはアルミナ
を用いた。２２は熱絶縁性材料層で本実施例にお
いてはガラスであり、これを端面から１つの主平
面にかけて連続的に鏡面となるように形成した。
なお、この場合に端面から１つの主平面にかけて
連続的に形成できるようにアルミナ板の端部を面
取りや曲面研摩した後にガラス層２２を形成をし
た。

この発熱体基板を用いて真空蒸着およびスパツ
タリングの薄膜方式で第６図に示す端面型ヘツド
を作成した。第６図は、基板部分を示している。
２１はアルミナ基板、２２はガラス層、２３は発
熱抵抗体、２４は電極、２５は発熱抵抗体と電極
を摩耗から保護するための耐摩耗保護膜である。

発熱体を形成した端面と１つの主平面に延長し
て設けた半導体素子との接続用電極は連続した滑
らな鏡面部分に形成されることから断線やシヨー
ト等の問題点の発生を防止できる。なお、第６図
に示した実施例のヘツド基板を用いて実装したも
のを第７図に示す。第７図において、２６は発熱
体と電極および保護膜を形成した第６図に示すヘ
ツド基板、３０は半導体素子、３１は半導体素子
３０とヘツド基板２６上の接続電極および外部回
路との接続用プリント板３２とを接続するための
フイルムキヤリヤ、３３はヘツド基板を両端で固
定するための押え板で基台３４にネジ止め固定さ
れる。なお、半導体素子３０およびヘツド基板２
６を機械的に保護するためのカバーを設けるが、
図には示していない。

第７図では８本／mmの高密度で端面型ヘツドを
作成し、フイルムキリヤにより実装した例を示し
た。本発明の新規基板構造により、従来の平面型
ヘツドと同様な高密度でかつ熱効率の良いヘツド
を従来と同様な簡単な実装方式で作成が可能とな
つた。

さらに、他の実施例と駆動用半導体素子を発熱
体基板上に設けたワイヤボンデイングで実装した
ヘツドを第８図に示す。第８図において、２１は
発熱体基板で、２１ｂは共通電極、２１ｃは個別
電極、２１ｅはガラス層、３０は駆動用半導体素
子でワイヤ４０で接続される。３４は基台、４１
はフイルムリード４２を圧着しかつ保護するため
のカバー、４３は圧着用ゴム、４４はカバー固定
ネジ、４５はスペーサである。

本実施例においては、駆動用半導体素子３０を
実装する部分の電極配線は高密度にパターン形成
することが要求される。これについても作成上の
問題点はない。本実施例のヘツドはヘツドの組立
が簡単で、かつ自動化が可能であり、低コスト化
に大きな効果を有している。

発明の効果 本発明により、高密度で熱効率の良好な端面型
ヘツドを低コストで作成できるようになり、感熱
転写方式のカラー記録の実用化に大きな役割を果
す。また、発熱体列を設ける端面部は充分な平坦
度を得ることができ、従来のヘツドに比べて優れ
た画質を得ることもできる。さらに、ヘツド基板
については抵抗体膜と耐摩耗保護膜は狭い端面部
のみに形成すれば良いことから従来の平面型ヘツ
ドに比較して大幅な生産性の向上が図れる。ヘツ
ド基板を実装する場合、主平面部でボンデイング
が行えることから従来と同一の装置を用いること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の平面型サーマルヘツドを用いて
発色型感熱紙での記録又は単色感熱転写記録を行
う場合の模式図、第２図は端面型ヘツドを用いて
単色の感熱転写記録又は発色型感熱紙による記録
を行う場合の模式図、第３図は端面型ヘツドを用
いてカラー記録を行う場合の模式図、第４図は半
導体シリコンを用いた端面型ヘツドの基板部分の
概略構成図、第５図は本発明の実施例の１つで端
面と主平面の一面に同一ガラス材料で連続的な鏡
面を形成した基板の形状を示す斜視図、第６図は
第５図に示した基板を用いてフイルムキヤリヤ方
式で実装するために形成したヘツド基板の構成
図、第７図、第８図は本発明の構造を用いたヘツ
ド実装状態を示す構成図である。 ２１ｂ……共通電極、２１ｃ……個別電極、２
１……アルミナ基板、２２……ガラス層、２３…
…発熱抵抗体、２４……電極、２６……ヘツド基
板、３０……半導体素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電気的絶縁性平板の端面とこの端面をはさむ
   ２つの主平面の１主平面上に、前記平板の材料よ
   りも小さな熱伝導で電気的絶縁性を有する材料層
   を形成した発熱体基板と、前記発熱体基板の前記
   端面上に設けた列状の発熱体と、前記発熱体基板
   の前記端面より前記１主平面上の鏡面に前記発熱
   体の各々から延長して形成した半導体素子との接
   続電極部と、前記発熱体基板の前記端面より前記
   材料層の形成されていない他の１主平面上に前記
   発熱体の他端を共通して接続して延長した共通電
   極部とを有してなる感熱記録用サーマルヘツド。