JPH08112925A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、熱転写記録、特に昇華型記
録における記録ドットの鮮鋭度を向上させることにあ
る。 【構成】 本発明は、所定のピッチで配列された複数の
記録用発熱抵抗体、該記録用発熱抵抗体に給電するため
の記録用電極、前記記録用発熱抵抗体の下部に近接して
配置された補助発熱抵抗体、該補助発熱抵抗体に給電す
るための櫛型補助電極、からなり、前記記録用電極の下
部に保温絶縁層を配して前記櫛型補助電極が配置されて
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３は斯るサーマ
ルヘッドの構造を示し、同図ａは補助発熱用電極形状を
示す上面図、同図ｂはサーマルヘッドの側面断面図であ
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発熱電極対で、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
補助発熱電極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３ａ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】補助発熱電極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、
ＰＴＣヘッド基板２０１のこの補助発熱電極２０４ａ、
２０４ｂに挟まれたライン状の部分に発熱が起こり、Ｐ
ＴＣ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、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。すなわち、キレの悪いドットになりやす
い。これは、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。

【００１２】本発明は、熱転写記録、特に昇華型記録に
おける記録ドットの鮮鋭度を向上させることを目的とし
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、所定のピッチで配列された複数の記録用
発熱抵抗体、該記録用発熱抵抗体に給電するための記録
用電極、前記記録用発熱抵抗体の下部に近接して配置さ
れた補助発熱抵抗体、該補助発熱抵抗体に給電するため
の櫛型補助電極、からなり、前記記録用電極の下部に保
温絶縁層を配して前記櫛型補助電極が配置されているこ
とを特徴とする。

【００１４】

【作用】前述の如く記録用電極の下部に保温絶縁層を配
して前記櫛型補助電極が配置されることによって、記録
用発熱抵抗体の非通電時において櫛型補助電極のわずか
な放熱が発生し、各記録用発熱抵抗体間は温度が幾分低
温となる。

【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及び図２は本発明の一実施例を説明す
るためのものであり、図１は基板１上の補助電極のパタ
ーンを臨む上面図、図２ａ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】これらの図１、図２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０．６
ｍｍ、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は一対の櫛型補助電極
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上に互いに
所定のピッチを隔てて歯合す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絶縁
層である。

【００２０】１０６は前記保温絶縁層１０５の上にライ
ン状に所定のピッチを隔てて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、１０７
ｂは記録用発熱抵抗体１０６に個別に接続された記録用
個別電極１０７ｂ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２ａでは省略されている。

【００２１】この実施例では前記補助電極１０４ａの一
部が保温絶縁層１０５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。

【００２２】そして、前記記録用発熱抵抗体１０６下の
保温絶縁層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部分的に厚くして
も良い。

【００２３】１１２は前記櫛型補助電極１０４ａ、１０
４ｂ間に挟まれた微小エリアで、この微小エリア１１２
が電圧印加によってＰＴＣヘッド基板１０１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。

【００２４】そして、記録用発熱抵抗体１０６はこの櫛
型補助電極１０４ａ、１０４ｂ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、櫛型補助電極１０
４ａ、１０４ｂ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１０４ａ、１
０４ｂのオーバーラップ距離Ｌ１を決定する。本実施例
では前記Ｌ１を約１ｍｍとした。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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、本実施例のサーマルヘッドでは前述した如く記録用
共通電極１０７ａと保温絶縁層１０５から露出した補助
電極１０４ａが電気的接続されている為、補助電極１０
４ａ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１０７ａ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。

【００３１】そして、図１より明らかなように各記録用
発熱抵抗体１０６間の直下には保温絶縁層１０５を介し
て補助発熱用の補助電極１０４ａ、１０４ｂ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。

【００３２】

【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非通電時において櫛型補助電極のわ
ずかな放熱が発生し、各記録用発熱抵抗体間は温度が幾
分低温となるので、記録用発熱抵抗体に通電を行った際
にはドットキレの良い記録ドットを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明サーマルヘッドの一実施例の補助電極の
パターンを説明するための上面図である。

【図２】本発明サーマルヘッドの一実施例を示し、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】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：櫛型補助電極 １０６：記録用発熱体 １０７ａ：記録用共通電極 １０７ｂ：記録用個別電極 １１２：微小エリア

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】 所定のピッチで配列された複数の記録用
   発熱抵抗体、 該記録用発熱抵抗体に給電するための記録用電極、 前記記録用発熱抵抗体の下部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櫛型補助電極、 からなり、 前記記録用電極の下部に保温絶縁層を配して前記櫛型補
   助電極が配置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。