JPH08150750A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】感熱記録媒体に発熱抵抗体の大きさに近い大き
な印字ドットを形成して鮮明で良好な印字画像を得るこ
とが可能なサーマルヘッドを提供する。 【構成】絶縁基板１の上面に、所定幅の発熱抵抗体３を
複数個、配列して成り、前記発熱抵抗体３上に、所定温
度に加熱されることにより印字ドットを形成する感熱記
録媒体を搬送して印字を行うサーマルヘッドであって、
前記感熱記録媒体の搬送方向上流側に、前記発熱抵抗体
３よりも幅広で、且つ、感熱記録媒体を前記所定温度よ
りも低い温度に加熱する予熱用抵抗体６を前記発熱抵抗
体３と直列接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワードプロセッサやフ
ァクシミリ等のプリンタ機構に組み込まれるサーマルヘ
ッドの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワードプロセッサ等のプリンタ機
構に組み込まれるサーマルヘッドは、図４に示す如く、
アルミナセラミックス等の電気絶縁性材料からなる絶縁
基板１１上に、窒化タンタル等からなる複数個の発熱抵
抗体１２（電気抵抗値：１．５ｋΩ）を被着配列すると
ともに、該各発熱抵抗体１２に個別電極１３及び共通電
極１４を接続した構造を有しており、前記発熱抵抗体１
２上に、感熱記録紙やインクリボン等の感熱記録媒体を
接触させた状態で搬送しながら、前記個別電極１３及び
共通電極１４間に所定の電力を印加し、発熱抵抗体１２
を選択的にジュール発熱させるとともに、該発熱した熱
を感熱記録媒体に伝導させ、感熱記録媒体に所定の印字
画像を形成することによってサーマルヘッドとして機能
する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のサーマルヘッドにおいては、個別電極１３と共通電
極１４との間に所定の電力（０．２ｍＪ）を印加して発
熱抵抗体１２をジュール発熱させた際、発熱抵抗体１２
の表面温度は、発熱抵抗体１２の中央域と周辺域とで大
きく相違し、最も高温となる中央域（表面温度：約１５
０℃）と最も低温となる周辺域（表面温度：約９０℃）
とでは約６０℃もの大きな温度差が発生する。かかるサ
ーマルヘッドの発熱抵抗体１２上に、例えば１２０℃以
上の温度に加熱されると印字ドットを形成するような感
熱記録紙（例えば、富士写真フィルム株式会社製TSP-F5
0US ）を搬送して印字を行うと、前記感熱記録紙は発熱
抵抗体１２の中心域では発色するものの、周辺部では発
色せず、感熱記録紙に形成される印字ドットの大きさが
発熱抵抗体１２の大きさに比し極端に小さくなって鮮明
な印字画像を形成することができないという欠点を有し
ていた。

【０００４】

【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は、感熱記録媒体に発熱抵抗体の大きさに
近い大きな印字ドットを形成して鮮明で良好な印字画像
を得ることが可能なサーマルヘッドを提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のサーマルヘッド
は、絶縁基板の上面に、所定幅の発熱抵抗体を複数個、
配列して成り、該発熱抵抗体をジュール発熱させるとと
もに、感熱記録媒体を接触させた状態で搬送することに
よって印字を行うサーマルヘッドであって、前記感熱記
録媒体の搬送方向上流側に、前記各発熱抵抗体よりも幅
広で、且つ、発熱抵抗体よりも低い温度にジュール発熱
する予熱用抵抗体を配置させるとともに前記発熱抵抗体
に対し直列に接続させたことを特徴とする。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。

【０００７】図１は本発明のサーマルヘッドの一実施例
を示す平面図、図２は図１のサーマルヘッドのＸ−Ｘ線
断面図であり、１は絶縁基板、２はグレーズ層、３は発
熱抵抗体、４は個別電極、５は共通電極、６は加熱手段
としての予熱用抵抗体、７は保護膜である。

【０００８】前記絶縁基板１はアルミナセラミックス等
の電気絶縁性材料から成っており、アルミナ、シリカ、
マグネシア等のセラミックス原料粉末に適当な有機溶
剤、溶媒を添加混合して泥漿状と成すとともにこれを従
来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等を
採用することによってセラミックグリーンシートを形成
し、しかる後、前記セラミックグリーンシートを所定形
状に打ち抜き加工するとともに高温（約１６００℃）で
焼成することによって製作される。

【０００９】また前記絶縁基板１の上面には、ガラスや
ポリイミド樹脂等の低熱伝導性材料から成るグレーズ層
２が、例えば２５〜６０μｍの厚みに被着されており、
該グレーズ層２はその上に被着される発熱抵抗体３の発
する熱の一部を蓄積し、サーマルヘッドの熱応答特性を
良好にする作用を為す。

【００１０】尚、前記グレーズ層２は、例えばガラスか
ら成っている場合、所定のガラス粉末に適当な有機溶
媒、溶剤を添加混合して得たガラスペーストを前記絶縁
基板１の上面にスクリーン印刷等によって印刷塗布し、
これを高温で焼き付けることによって被着形成される。

【００１１】また前記グレーズ層２上には、直線状に配
列された複数個の発熱抵抗体３と、該各発熱抵抗体３に
接続される個別電極４及び共通電極５とがそれぞれ被着
されている。

【００１２】前記発熱抵抗体３は、例えば、幅３０μ
ｍ、長さ４０μｍの大きさに形成され、窒化タンタル等
の電気抵抗材料により形成されているため、個別電極４
及び共通電極５を介して所定の電力が印加されると、感
熱記録媒体に印字ドットを形成し得る所定の温度にジュ
ール発熱する作用を為す。尚、この発熱抵抗体３の電気
抵抗値は、例えば１．５ｋΩに設定される。

【００１３】また前記発熱抵抗体３に接続される個別電
極４及び共通電極５は、アルミニウム等の金属から成っ
ており、前記発熱抵抗体３に印字信号に基づいて所定の
電力を印加する作用を為す。

【００１４】前記発熱抵抗体３、個別電極４及び共通電
極５は、まずグレーズ層２が被着された絶縁基板１の上
面に窒化タンタル及びアルミニウムをスパッタリング法
等の薄膜手法によって順次被着し、次にこれらをフォト
リソグラフィー技術によって所定形状にパターンニング
することによって被着形成される。

【００１５】また更に前記発熱抵抗体３等が被着された
絶縁基板１の上面には、感熱記録媒体の搬送方向上流側
に、前記各発熱抵抗体３よりも幅広で、且つ、発熱抵抗
体３よりも低い温度にジュール発熱する予熱用抵抗体６
が配置されるとともに、前記発熱抵抗体３に対し直列に
接続されている。

【００１６】前記予熱用抵抗体６は、発熱抵抗体３が幅
３０μｍ、長さ４０μｍの大きさに形成されている場
合、例えば、幅４５μｍ、長さ１５μｍの大きさを有し
ており、発熱抵抗体３の端部から６２．５μｍ離れた位
置に形成される。尚、この予熱用抵抗体６の電気抵抗値
は、発熱抵抗体３の電気抵抗値が１．５ｋΩの場合、例
えば５００Ωに設定される。

【００１７】この予熱用抵抗体６は、前述した発熱抵抗
体３と全く同じ窒化タンタル等の電気抵抗材料から成っ
ているため、所定の電力が印加されると、感熱記録媒体
に印字ドットを形成する温度よりも低い温度、例えば、
感熱記録媒体として、１２０℃の温度で発色する富士写
真フィルム株式会社製の感熱記録紙（TSP-F50US ）を使
用する場合、約１１０℃の温度に発熱するようになって
いる。

【００１８】このため、感熱記録媒体が発熱抵抗体３上
に連続的に搬送されてきた際、この感熱記録媒体は、発
熱抵抗体３上に搬送される前に、発熱抵抗体３よりも幅
広の予熱用抵抗体６によってその全体が約５０℃の温度
に予め加熱され、その結果、発熱抵抗体３の全領域にわ
たりその表面温度を高くなすことができ、感熱記録媒体
に発熱抵抗体３と同等の大きな印字ドットを形成して鮮
明で良好な印字画像を得ることができる。しかも、前記
予熱用抵抗体６は各発熱抵抗体３と直列に接続されてお
り、発熱抵抗体３がジュール発熱する際に予熱用抵抗体
６も同時に発熱するため、予熱用抵抗体６を発熱駆動す
るのに別途、駆動素子等を設ける必要はなく、サーマル
ヘッドの回路構成が複雑化することもない。

【００１９】図３は、図１に示すサーマルヘッドを用い
て印字を行った場合と、図４に示す従来のサーマルヘッ
ドを用いて印字を行った場合に、感熱記録紙の表面温度
を赤外線温度計を用いて測定した結果を示すグラフであ
る。尚、図１のサーマルヘッドにおいては、予熱用抵抗
体６によって感熱記録紙を所定温度（約５０℃）に加熱
した後、これを０．２ｍＪの電力が印加されてジュール
発熱を起こしている発熱抵抗体３上に搬送したときの感
熱記録紙の表面温度を測定し、図４のサーマルヘッドに
おいては、感熱記録紙を０．２ｍＪの電力が印加されて
ジュール発熱を起こしている発熱抵抗体１２上に搬送し
たときの感熱記録紙の表面温度を測定した。

【００２０】この測定結果によれば、図４に示す従来の
サーマルヘッドにおいては、感熱記録紙が発熱抵抗体１
２の中央域では１５０℃の温度に達しているものの、発
熱抵抗体１２の周辺域では９０℃〜１００℃程度にしか
温度上昇していないのに対し、図１のサーマルヘッドに
おいては、感熱記録紙が発熱抵抗体３のほぼ全域にわた
り、１２０℃の温度を超えており、印字に寄与する領域
が大きくなっていることが判る。

【００２１】尚、前記予熱用抵抗体６は、発熱抵抗体３
をフォトリソグラフィー技術によって形成する際、同時
に個別電極５の一部をエッチング除去することによって
形成することができる。このとき、予熱用抵抗体６が形
成される部分は幅広となっているため、エッチング除去
する部分の長さ寸法が比較的長くなり、パターンニング
の難易性が緩和されることとなる。

【００２２】また前記発熱抵抗体３、予熱用抵抗体６、
個別電極４及び共通電極５は、窒化珪素等により形成さ
れた保護膜７によって被覆されている。

【００２３】前記保護膜７は発熱抵抗体３、予熱用抵抗
体６等を大気中に含まれる水分等の接触による酸化腐食
や感熱記録紙の摺接による摩耗から保護する作用を為
す。

【００２４】尚、前記保護膜７は、発熱抵抗体３、予熱
用抵抗体６等の上面に従来周知のスパッタリング法等を
採用することによって所定厚みに被着される。

【００２５】かくして、本発明のサーマルヘッドは、個
別電極及び共通電極４間に印字信号に基づいて所定の電
力を印加し、該電極４間の発熱抵抗体３を選択的にジュ
ール発熱させるとともに、該発熱した熱を感熱記録紙に
伝導させ、感熱記録紙を発色させて感熱記録紙に印字ド
ットを形成することによってサーマルヘッドとして機能
する。

【００２６】尚、本発明は上述した実施例に限定される
ものでは無く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において
種々の変更、改良等が可能である。

【００２７】

【発明の効果】本発明のサーマルヘッドによれば、感熱
記録媒体は、発熱抵抗体上に搬送される前に、発熱抵抗
体よりも幅広の予熱用抵抗体によって所定の温度に予め
加熱されることとなり、その結果、発熱抵抗体の全領域
にわたりその表面温度を高くなすことができ、感熱記録
媒体に発熱抵抗体と同等の大きな印字ドットを形成して
鮮明で良好な印字画像を得ることができる。しかも、前
記予熱用抵抗体は各発熱抵抗体と直列に接続されてお
り、発熱抵抗体がジュール発熱する際に予熱用抵抗体も
同時に発熱するため、予熱用抵抗体を発熱駆動するのに
別途、駆動素子等を設ける必要はなく、サーマルヘッド
の回路構成が複雑化することもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサーマルヘッドの一実施例を示す平面
図である。

【図２】図１に示すサーマルヘッドのＸ−Ｘ線断面図で
ある。

【図３】発熱抵抗体３表面の温度分布を示すグラフであ
る。

【図４】従来のサーマルヘッドの平面図である。

【符号の説明】

１・・・絶縁基板 ２・・・グレーズ層 ３・・・発熱抵抗体 ４・・・個別電極 ５・・・共通電極 ６・・・予熱用抵抗体 ７・・・保護膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁基板の上面に、所定幅の発熱抵抗体を
   複数個、配列して成り、該発熱抵抗体をジュール発熱さ
   せるとともに、感熱記録媒体を接触させた状態で搬送す
   ることによって印字を行うサーマルヘッドであって、 前記感熱記録媒体の搬送方向上流側に、前記各発熱抵抗
   体よりも幅広で、且つ、発熱抵抗体よりも低い温度にジ
   ュール発熱する予熱用抵抗体を配置させるとともに前記
   発熱抵抗体に対し直列に接続させたことを特徴とするサ
   ーマルヘッド。