JPH08112924A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、ヘッド基板の補助電極を利
用して記録用共通電極の配線抵抗を低減して主走査方向
のムラを削減することにある。 【構成】 本発明は、複数の記録用発熱抵抗体、該記録
用発熱抵抗体に個別に接続される個別電極と、共通に接
続される共通電極、前記記録用発熱抵抗体の熱的に近接
して配置された補助発熱抵抗体、該補助発熱抵抗体に給
電するための補助電極、からなり、前記記録用発熱抵抗
体の共通電極と前記補助発熱抵抗体の一方の補助電極は
電気的に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感熱記録装置や熱転写
記録装置に利用されるサーマルヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】熱転写記録装置は、一般に、サーマルヘ
ッドの表面に形成された記録用発熱抵抗体をインクシー
トを介して記録紙に押し当て、記録用発熱抵抗体に通電
することで発熱を行い、その熱によって、インクシート
上のインクを記録紙表面に転写して記録を行うもの、あ
るいは、感熱紙の表面を加熱して発色させるものであ
る。インクに溶融性の顔料を用いる場合を溶融型熱転写
と呼び、昇華性染料を用いる場合には昇華型熱転写と呼
ぶ。

【０００３】どの方式の熱転写記録においても、印写周
期はサーマルヘッドの記録用発熱抵抗体へ電流を供給す
る通電時間と電流の供給を遮断し記録用発熱抵抗体を冷
却する冷却時間で構成される。印写周期を繰り返すこと
によって、記録用発熱抵抗体近傍の保温層の温度が上昇
し、蓄熱が起こる。これを局所的な発熱と呼ぶことにす
る。さらに発熱を繰り返すと、保温層の蓄熱はヘッド基
板にまで伝わり、ヘッド基板温度を上昇させる。これを
全体的な蓄熱と呼ぶことにする。

【０００４】局所的な蓄熱が大きいほど、通電開始時点
の発熱抵抗体を含む近傍の温度が高くなるので、通電終
了時点の記録用発熱抵抗体の最高温度も高くなり、その
結果、記録画像の濃度は高くなる。このように、同じ印
加エネルギーでも、蓄熱の状態によって濃度に違いが発
生する。

【０００５】全体的な蓄熱においても、局所的な蓄熱と
同様に、記録画像の濃度が高くなる。全体的な蓄熱の度
合は、環境温度や、記録画像の濃淡、印写枚数によって
変化するため、記録画像の濃度の再現性等に影響を及ぼ
す。

【０００６】このような蓄熱に起因する画像不良を防ぐ
方法としては、一般的に、局所的な蓄熱に対しては注目
する記録用発熱抵抗体の過去の発熱履歴を調べ、この履
歴によって通電時間を制御する履歴制御があり、全体的
な蓄熱に対してはヘッド基板に設けたサーミスタによっ
て基板温度を検知し補正を加える等の制御を行ってい
た。

【０００７】そこで、特別な補正回路を用いることなく
上記のような蓄熱による記録画像の濃度再現性不良を解
決すべく本発明者は特願平６−１９９６４０号におい
て、自己温度制御が可能な正の温度係数を有する補助発
熱抵抗体（ＰＴＣヒータ）を記録用発熱抵抗体の近傍に
配置したサーマルヘッドを提案した。図５は斯るサーマ
ルヘッドの構造を示し、同図ａは記録ヘッド部の補助発
熱用電極形状を示す上面図、同図ｂは記録ヘッド部を示
す側面断面図である。

【０００８】同図において２０１は正の抵抗温度特性を
持ち、自己温度制御が可能なチタン酸バリウムの焼結体
から形成されたヘッド基板（以下、ＰＴＣヘッド基板と
言う）、２０４ａ、２０４ｂは前記ＰＣＴヘッド基板２
０１上に形成された補助電極で、一定距離Ｌを隔てて対
向している。２０５はＰＴＣヘッド基板２０１と補助電
極２０４ａ、２０４ｂを覆う電気絶縁性と耐熱性が有
り、熱伝導率が小さい、例えばガラスを用いた保温層で
ある。

【０００９】２０６は保温層２０５上に複数の発熱部に
跨って、あるいは個別に形成された記録用発熱抵抗体
で、図５ａでは省略されているが従来ヘッドと同様に記
録用共通電極２０７ａと記録用個別電極２０７ｂとの間
に個別電極２０７ｂの数の発熱部を形成する。２０８は
記録用発熱抵抗体２０６、及び記録用電極２０７ａと２
０７ｂを覆う保護層である。

【００１０】補助電極２０４ａ、２０４ｂ間に一定の直
流電圧、あるいは交流電圧を印加することにより、ＰＴ
Ｃヘッド基板２０１のこの補助電極２０４ａ、２０４ｂ
に挟まれたライン状の部分に発熱が起こり、ＰＴＣの特
性により記録用発熱抵抗体２０６の近傍を一定温度に保
つことができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように複数の発熱
部をライン状に配置したライン型サーマルヘッドの場
合、記録用共通電極の配線抵抗による電圧ドロップによ
って、記録用発熱抵抗体が並ぶ主走査方向において濃度
ムラが生じやすい。これを防ぐには、記録用共通電極の
配線面積を広くしたり、この共通電極に流れる電流を抑
える、すなわち、同時に通電を行う記録用発熱抵抗体の
個数を制限したりする必要がある。

【００１２】本発明は、ヘッド基板の補助電極を利用し
て記録用共通電極の配線抵抗を低減して主走査方向のム
ラを削減することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、斯る目的を達
成するために、複数の記録用発熱抵抗体、該記録用発熱
抵抗体に個別に接続される個別電極と、共通に接続され
る共通電極、前記記録用発熱抵抗体の熱的に近接して配
置された補助発熱抵抗体、該補助発熱抵抗体に給電する
ための補助電極、からなり、前記記録用発熱抵抗体の共
通電極と前記補助発熱抵抗体の一方の補助電極は電気的
に接続されていることを特徴とする。

【００１４】

【作用】前述の如く記録用発熱抵抗体の共通電極と前記
補助発熱抵抗体の一方の補助電極は電気的に接続するこ
とによって、前記一方の補助電極は記録用発熱抵抗体へ
の通電時の電流路として作用する。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の好適な実施例として自己温度
制御が可能なＰＴＣ特性を有する補助発熱抵抗体を、記
録用発熱抵抗体の近傍に配置したサーマルヘッドを例と
し、特に電極構造を中心に説明する。

【００１６】図１は本発明サーマルヘッドの第１の実施
例を示し、同図ａは記録用発熱抵抗体側から臨んだ上面
図で、同図ｂは同図ａのＡ−Ａ’線断面図である。

【００１７】図１において１０１は正の抵抗温度特性を
持ち、自己温度制御が可能な材質で形成されたＰＴＣヘ
ッド基板である。例えば、抵抗が急激に変化する温度で
あるキュリー点が１００℃、厚み０．６ｍｍ、熱伝導率
が２〜３Ｗ／ｍｄｅｇのチタン酸バリウムのセラミック
ス焼結体からなる。

【００１８】１０４ａ、１０４ｂは一対の補助電極で、
金、銀、銅、アルミ等金属からなり、薄膜技術あるいは
厚膜技術で前記ＰＣＴヘッド基板１０１上に平行な２本
のライン状となるように形成される。

【００１９】１０５はＰＴＣヘッド基板１０１と補助電
極１０４ａ、１０４ｂを覆う電気絶縁性と耐熱性を有
し、熱伝導率が小さい、例えばガラスを用いた保温層で
ある。この保温層１０５の層厚は、図示しないインクシ
ートや記録紙等との密着性を向上するために発熱部分な
どを部分的に厚くしても良い。

【００２０】１０６は前記保温層１０５の上にライン状
に個別に発熱制御可能に配置された記録用発熱抵抗体、
１０７ａはこの記録用発熱抵抗体１０６に共通に接続さ
れた記録用共通電極、１０７ｂは記録用発熱抵抗体１０
６に個別に接続された記録用個別電極で、これらは薄膜
技術や厚膜技術を用いて形成される。１０８は記録用発
熱抵抗体１０６及び記録用電極対１０７ａ、１０７ｂを
覆うように形成された保護層で、図１ａでは省略されて
いる。

【００２１】１１１は前記補助電極１０４ａと記録用共
通電極１０７ａとを電気的に接続させ記録用発熱体１０
６への配線抵抗を低減するためのスルーホールである。
このスルーホールの形成は保温層１０５を焼成する前の
スクリーン印刷時にスルーホールとなるようにガラスペ
ーストを印刷しても良いし、全面に均一に保温層を形成
した後、エッチング等でスルーホールとなるようにして
も良い。

【００２２】次に斯る構成のサーマルヘッドの記録メカ
ニズムを説明する。

【００２３】補助電極１０４ａ及び記録用共通電極１０
７ａに共通の一定電圧（約ＤＣ２０Ｖ）を印加すると、
ＰＴＣヘッド基板１０１の表面において、補助電極１０
４ａ、１０４ｂに挟まれたライン状の部分に発熱が起こ
る。ＰＴＣ特性を持つ材料は、その温度が物性値である
キュリー点を越えると抵抗値が急激に上昇する。そのた
め、ＰＴＣ基板１０１の表面の発熱部では、温度がキュ
リー点を越えると電流が流れにくくなり、温度がキュリ
ー点を下回る。すると、また抵抗値が下がり、電流が流
れ発熱を始める。

【００２４】このように電流の制御が自動的にしかも連
続的に滑らかに行われ、理想的な状態で温度が一定に保
たれる。従って、環境温度や印写による蓄熱の状況に左
右されず、記録用発熱抵抗体１０６の近傍を一定の温度
に保つことができる。その結果、再現性のあるドット形
状や濃度が得られる。

【００２５】このようにして、印写前に記録用発熱抵抗
体１０６の近傍を一定温度に保っておき、印写を開始す
る。ＰＴＣヘッド基板１０１の発熱部は極めてわずかな
面積であるので、温度の立ち上がりは数秒という短時間
で行われる。よって、記録紙の給紙時や印字データの受
信時の間に昇温させることが可能であり、新たにウオー
ムアップ時間等は発生しない。さらに、昇温が早いため
ＰＴＣヘッド基板１０１への通電は常時行う必要が無
く、無駄な電力の消費を抑えることができる。

【００２６】印写時は図示しないドライバＩＣにより記
録信号に応じて、記録用共通電極１０７ａと個別電極１
０７ｂ間に電流が流れ記録用発熱抵抗体１０６が発熱す
る。その熱はＰＴＣヘッド基板１０１にも伝わり、その
部分の温度はキュリー点以上になり、その部分のみ電流
が流れなくなる。記録用発熱抵抗体１０６の発熱が終了
した時点より、記録用発熱抵抗体１０６の温度が下が
り、追ってその近傍のＰＴＣヘッド基板１０１の温度も
下がるが、ＰＴＣ特性のため温度はキュリー点付近で自
己制御される。

【００２７】同時通電の発熱抵抗体１０６が多い場合、
従来のサーマルヘッドでは電流が記録用共通電極のみに
流れ、配線抵抗による電圧ドロップによって、主走査方
向における中央部が両端部に比べて記録濃度が薄くなる
が、図１に示した本発明のサーマルヘッドでは記録用共
通電極１０７ａと補助電極１０４ａが保温層１０５のス
ルーホール部１１１にて電気的接続されている為、補助
電極１０４ａが記録電流用の電流路として作用する。そ
の結果、配線抵抗が低くなり従来見られた共通電極１０
７ａによる電圧ドロップに起因する主走査方向の濃度ム
ラが低減される。

【００２８】図２は本発明サーマルヘッドの第２の実施
例を示し、同図ａは記録用発熱抵抗体側から臨んだ上面
図で、同図ｂは同図ａのＡ−Ａ’線断面図である。

【００２９】同図において図１と同一箇所には同じ番号
を付けている。この図２においては図１の第１実施例と
異なるところは保温層１０５にスルーホールを設けるの
ではなく、ＰＴＣの補助電極１０４ａの一部が保温層で
覆い尽くされることなく露出した構造とし、この露出し
た補助電極１０４ａと記録用共通電極１０７ａとを電気
的に接続し配線抵抗の低減を図っている。

【００３０】この構造にすることによって、保温層製造
時にスルーホールの形成が不必要となり、生産性が向上
する。また、前述の共通電極による電圧ドロップについ
ても、記録用共通電極１０７ａとＰＴＣの補助電極１０
４ａとがより広い面積で接触しているため、配線抵抗が
低減し、主走査方向の濃度ムラを削減し、高画質な記録
画像を得ることができる。印写動作は第１の実施例と同
様である。

【００３１】図３及び図４は本発明の第３実施例を説明
するためのものであり、図３はこの実施例の特徴である
ＰＴＣヘッド基板１０１上の補助電極１１４ａ、１１４
ｂのパターンを臨む上面図、図４ａは記録用発熱抵抗体
側から臨んだ上面図で、同図ｂは同図ａのＡ−Ａ’線断
面図である。

【００３２】この実施例は、通常昇華型熱転写記録は１
ドットにて多階調を得ることができるが、この記録品質
は鮮鋭度が溶融型記録等に比較して劣ることに鑑みてな
されたものである。この鮮鋭度の低下は、熱量に応じた
昇華性色素が記録紙に転写するという記録原理と、記録
用発熱抵抗体が通電発熱した際にこの熱が記録用発熱抵
抗体表面に留まらず抵抗体周辺に伝熱するためである。

【００３３】これらの図において図１、図２と同一部材
には同番号を記してある。図３、図４においても基板は
正の抵抗温度特性を持ち、自己温度制御が可能なＰＴＣ
ヘッド基板１０１である。このＰＴＣヘッド基板１０１
上には櫛型の補助電極１１４ａ、１１４ｂが形成され、
該補助電極１１４ａ、１１４ｂ間に電圧を印加すること
により、この櫛型形状の補助電極に挟まれた微小エリア
１１２がＰＴＣのキュリー温度付近にて一定温度となる
よう自己制御される。

【００３４】そして、記録用発熱抵抗体１０６はこの櫛
型補助電極１１４ａ、１１４ｂに挟まれ微小エリア１１
２の中央に位置するように形成され、補助電極１１４
ａ、１１４ｂの主走査方向のピッチＬ２は記録用発熱抵
抗体１０６のピッチと等しくし、副走査方向に関しては
所望の補助発熱面積となるよう補助電極１１４ａ、１１
４ｂのオーバーラップ距離Ｌ１を決定する。

【００３５】本実施例では前記Ｌ１を約１ｍｍとした。
同図より明らかなように各記録用発熱抵抗体１０６間の
直下には保温層１０５を介して補助発熱用の補助電極１
１４ａ、１１４ｂが形成されている。電極の材料は熱伝
導率が高いアルミ等であることより、ＰＴＣヘッド基板
１０１のみに電圧が印加され、熱的に定常状態となった
場合にはその電極部の温度は該微小エリア１１２部より
も若干低温となる。よって、記録用発熱抵抗体１０６の
発熱時の主走査方向の温度分布は記録用発熱抵抗体部の
みが高温となり、記録用発熱抵抗体間と大きな温度差が
得られることにより、鮮鋭度の良い記録ドットが得られ
る。

【００３６】なお、この実施例にあっても、図２の第２
実施例と同様に記録用共通電極１０７ａはＰＴＣヘッド
基板１０１上に露出した補助電極１１４ａと電気的に接
続され、配線抵抗の低減が図られているが、図１の第１
実施例のようにスルーホールによる接続構造としても良
い。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
記録用発熱抵抗体の共通電極と前記補助発熱抵抗体の一
方の補助電極は電気的に接続することによって、前記一
方の補助電極は記録用発熱抵抗体への通電時の電流路と
して作用するので、記録用共通電極の配線抵抗を低く
し、共通電極による電圧ドロップを低減し、記録画像に
おいて主走査方向ムラを削減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明サーマルヘッドの第１実施例を示し、同
図ａは上面図、同図ｂは同図ａのＡ−Ａ’線断面図であ
る。

【図２】本発明サーマルヘッドの第２実施例を示し、同
図ａは上面図、同図ｂは同図ａのＡ−Ａ’線断面図であ
る。

【図３】本発明サーマルヘッドの第３実施例の特徴であ
る補助電極のパターンを説明するための上面図である。

【図４】本発明サーマルヘッドの第３実施例を示し、同
図ａは上面図、同図ｂは同図ａのＡ−Ａ’線断面図であ
る。

【図５】従来のサーマルヘッドを示し、同図ａは上面
図、同図ｂは同図ａのＡ−Ａ’線断面図である。

【符号の説明】

１０１：ＰＴＣヘッド基板 １０４ａ、１０４ｂ：補助電極 １０６：記録用発熱体 １０７ａ：記録用共通電極 １０７ｂ：記録用個別電極 １１１：スルーホール １１２：微小エリア １１４ａ、１１４ｂ：櫛型補助電極

フロントページの続き (72)発明者 馬▲渕▼ 宏司 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の記録用発熱抵抗体、 該記録用発熱抵抗体に個別に接続される個別電極と、共
   通に接続される共通電極、 前記記録用発熱抵抗体の熱的に近接して配置された補助
   発熱抵抗体、 該補助発熱抵抗体に給電するための補助電極、 からなり、 前記記録用発熱抵抗体の共通電極と前記補助発熱抵抗体
   の一方の補助電極は電気的に接続されていることを特徴
   とするサーマルヘッド。
2. 【請求項２】 前記補助発熱抵抗体は自己温度制御が可
   能な正の温度係数を有する請求項１記載のサーマルヘッ
   ド。