JPH0858129A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速印字やカラー印字のような高度に発熱量
を均一化する必要が有る場合に必要な良質な画質が得ら
れるサーマルヘッドを実現する。 【構成】 薄い金属膜を材料とする共通電極１は、パタ
ーン形成時に発熱素子２の近傍だけでなく補強電極３の
近傍まで、発熱素子のアレイ配列に対する垂直方向に発
熱素子ピッチと同様の間隔で間隙（ギャップ）４が形成
されている。従って、共通電極１内で電流は発熱素子２
のアレイ方向に流れることは無くなり、補強電極３から
共通電極１を介して各発熱素子２に印加される電圧は各
発熱素子２ごとで均一となり、各発熱素子２の発生する
熱量が均一化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は感熱記録に使用するサー
マルヘッドに関し、特に高速・高画質の記録が可能なサ
ーマルヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】ワープロやパーソナルコンピュータなど
のＯＡ機器、ファクシミリ等の情報通信機器、計測機等
の出力用印刷機器において、サーマルヘッドを利用した
ハードコピー装置等はランニングコストが安価である点
やメインテナンスが容易な点や画像記録が静かな点など
の利点から様々に組み込まれて多用されている。それら
の利用は近年ますます高度化されており、さらなる高速
・高画質のものが求められている。

【０００３】従来のサーマルヘッドは、図８、図９に示
すような構造のものが一般的である。 絶縁基板２０１
上にアレイ状に発熱素子２０２が接続されており、この
発熱素子２０２に接続された個別電極２０３と共通電極
２０４から電圧を印加して、発熱素子２０２の各に選択
的に電流を流して発熱させることで、感熱記録紙やイン
クリボンを使用した普通紙に対して感熱記録による画像
の記録を行なっている。 前記の個別電極２０３はそれ
ぞれドライバＩＣ（図示省略）の各出力端に接続されて
おり、そのドライバＩＣにより制御されて駆動される。

【０００４】一般に、共通電極２０４及び個別電極２０
３は金属膜で形成されているため、発熱素子２０２内で
発生した熱の放散（エネルギーロス）に占める割合が大
きい。そこで、できるだけ熱の放散を抑えて効率を良く
するために、共通電極２０４、個別電極２０３は薄い金
属膜を使用している。

【０００５】しかしながら、例えばＡ3 −400 ｄｐｉ
（ｄｏｔ／ｉｎｃｈ）の場合には発熱素子２０２の数は
4864素子にもなり、共通電極２０４に多くの電流を流す
必要がある。そのため共通電極２０４に補強電極２０５
を形成して電流容量を補強することが一般的に行なわれ
ている。このような補強電極２０５を形成することによ
って共通電極部での電圧降下を抑えて小さくすることが
でき、発熱素子に印加される電圧を効果的に用いること
ができるとともに各素子で均一化することができる。近
年、ハードコピーに対する高速、高画質への要求は高度
になり、さらにビデオプリンタ等のカラーハードコピー
に対しては色再現性の要求は難しいものとなっている。
そこで、補強電極２０５内の電圧分布をさらに小さくす
るために、補強電極２０５の抵抗値をできるだけ小さな
値となるよう通電上十分な補強を行なっている。なお絶
縁基板２０１の裏面には放熱板２０６が貼設されてお
り、また絶縁基板２０１の直上には蓄熱層２０７が形成
され、さらにその上に抵抗膜２０８が形成されており、
この抵抗膜２０８の露出している部分が発熱素子２０２
である。そして発熱素子２０２や補強電極２０５や共通
電極２０４や個別電極２０３を覆うように保護膜２０９
が形成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、印字の
状態によってはサーマルヘッドの長手方向（図中横方
向）に流れる電流が発熱素子２０２に印加される電圧に
対して無視できない影響を与える。

【０００７】例えば、アレイ状に配列された発熱素子２
０２のうち両端の発熱素子は、他の発熱素子に比較して
発熱量が大きくなる。

【０００８】また、両端以外の発熱素子においても、近
隣の発熱素子が非選択状態である場合にはそれら非選択
の発熱素子に挟まれた発熱素子の発熱量が大きくなる。

【０００９】また、発熱素子２０２のうちの近隣の複数
の発熱素子が連続して選択されている場合には、それら
に挟まれた発熱素子は発熱量が小さくなる。このような
発熱素子２０２の選択状態や位置ごとの発熱量のばらつ
きにより、印字品位の低下が生じるという問題があっ
た。

【００１０】本発明は、このような問題を解決するため
に成されたもので、その目的は、高速印字やカラー印字
のような高度に発熱量を均一化する必要が有る場合に必
要な良質な画質が得られるサーマルヘッドを実現するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のサーマルヘッド
は、絶縁基板上にアレイ状に配列形成された複数の発熱
素子と、該複数の発熱素子のアレイに共通に接続されて
電流を供給する共通電極と、該共通電極に電気的に接触
するように形成されて前記共通電極の電流容量を補強す
る補強電極と、前記複数の発熱素子の一つ一つにそれぞ
れ一つ一つが接続された複数の個別電極とを有するサー
マルヘッドにおいて、前記補強電極は、前記複数の発熱
素子の配列に対して略平行に間隙を隔てて形成され、前
記補強電極から前記複数の発熱素子に至る経路における
前記共通電極は、前記複数の発熱素子の隣り合う各発熱
素子どうしの間ごとに、該発熱素子のアレイ方向に対す
る垂直方向に間隙が設けられて、前記各発熱素子一つ一
つに対して一本ずつ個別のパターンで接続するように形
成されていることを特徴としている。

【００１２】あるいは、絶縁基板上にアレイ状に配列形
成された複数の発熱素子と、該複数の発熱素子のアレイ
に共通に接続されて電流を供給する共通電極と、該共通
電極に電気的に接触するように形成されて前記共通電極
の電流容量を補強する補強電極と、前記複数の発熱素子
の一つ一つにそれぞれ一つ一つが接続された複数の個別
電極とを有するサーマルヘッドにおいて、前記補強電極
は、前記複数の発熱素子の配列に対して略平行に間隙を
隔てて形成され、前記補強電極から前記複数の発熱素子
に至る経路における前記共通電極は、前記複数の発熱素
子のうち隣り合う 2つ以上の発熱素子ごとを 1ブロック
単位として複数のブロック単位に分けられて、隣り合う
前記ブロック単位どうしの間ごとに前記発熱素子のアレ
イ方向に対する垂直方向に間隙が設けられて、前記発熱
素子の 1ブロック単位ごとに一つずつ個別のパターンで
接続するように形成されていることを特徴としている。

【００１３】

【作用】従来のサーマルヘッドにおいては一般に、熱の
放散を防ぐことが必要であるため、図８、図９を参照し
て述べると、補強電極２０５は発熱素子２０２から発熱
素子サイズの数倍程度の距離をあけて形成することが避
けられない。この距離の電気的接続は共通電極２０４で
接続していた。

【００１４】例えば、図８中に示すアレイ状に並んだ発
熱素子２０２のうち最端の発熱素子に対しては、隣り合
う発熱素子が片方には存在せず、補強電極２０５から共
通電極２０４を介しての電流供給は、その共通電極２０
４の縦方向および横方向からも行なわれる。一方、アレ
イの途中の（例えばアレイ中央部の）発熱素子に対して
流れ込む電流は、その発熱素子の両隣りの発熱素子やさ
らにその隣りの発熱素子などが位置的に連続して選択さ
れているような場合には、主に図８中縦方向だけからの
電流となる。従って、最端の発熱素子においては、その
他の中央部などの発熱素子に比較して流れ込む電流およ
び印加される電圧が大きくなり発熱量も大きくなってい
た。また、最端以外の発熱素子においても、近隣の発熱
素子が選択されない場合にはそれらに挟まれた位置の発
熱素子はアレイの配列に対する平行方向（図８中横方
向）からの電流が多く流れ込むことによって、印加され
る電圧が大きくなって、発熱量も大きくなっていた。

【００１５】このように、従来のサーマルヘッドでは、
同一の電圧および電流を供給しても印字にばらつきが生
じてしまい印字品位の低下が生じていた。その原因は上
記の如く共通電極２０４における隣り合う発熱素子どう
しに流れ込む電流の干渉に起因して発熱素子の配列の位
置ごとに発熱量のばらつきが生じてしまうためであるこ
とを、我々は確認した。

【００１６】つまり、本発明に係る間隙が形成されてい
ない従来のサーマルヘッドの場合には、補強電極と発熱
素子との間を結ぶ共通電極において発熱素子のアレイ配
列に対する平行方向に電流が流れていたため、補強電極
と発熱素子との間の電気抵抗値は各発熱素子の選択状態
ごとあるいは各発熱素子の配列位置ごとに、各発熱素子
で異なったものとなり、発熱素子に加わる電圧が不均一
になって、同一印加電圧に対して各発熱素子で不均一な
発熱が行なわれていた。

【００１７】本発明はこのような問題に対処するため
に、共通電極を、発熱素子のアレイ配列に対してほぼ垂
直方向に間隙を設けたパターンに形成している。このよ
うなパターンに共通電極を形成することで、どのような
選択状態の組み合わせの場合でも、またどの位置の発熱
素子でも、補強電極から各発熱素子に流れる電流量（換
言すれば補強電極から各発熱素子までの電気抵抗）は各
発熱素子に対して均一に保つことができる。つまり、本
発明のサーマルヘッドは、薄い膜で形成された共通電極
を、補強電極と接触していない部分に対しては隣り合う
一つ一つの発熱素子どうしの間、あるいは複数の発熱素
子をひとつのブロック単位として複数のブロック単位に
分けたその隣り合う各ブロック単位どうしの間ごとに、
アレイの配列方向に対する直交方向に間隙を設けたパタ
ーンに形成して、各発熱素子あるいは複数のブロック単
位ごとに独立した配線パターンを経由して電流を流すよ
うにしている。これにより、本発明のサーマルヘッドに
おいては、各発熱素子ごとに均一な電流容量で電流を供
給することができ、均一な印字を行なうことができる。
また、発熱素子アレイに対して直交する方向に間隙を
設けた共通電極を備えた本発明に係るサーマルヘッドに
おいては、、補強電極は発熱素子から距離をおいて形成
されているため断面積を十分に取ることが可能であり、
またこの補強電極は十分に低抵抗に形成することが可能
であるため電流量が所望の印字濃度に対応して変化した
場合でも補強電極内の電位を均一に保つことができる。
したがって均一な印字を行なうことができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明に係るサーマルヘッドの実施例
を、図面に基づいて詳細に説明する。

【００１９】図１は本発明に係るサーマルヘッドの構造
の概要を示す平面図である。また図２はそのＡ−Ａ´断
面図である。

【００２０】薄い金属膜を材料とする共通電極１は、パ
ターン形成時に発熱素子２の近傍だけでなく補強電極３
の近傍まで、発熱素子のアレイ配列に対する垂直方向に
発熱素子ピッチと同様の間隔で間隙（ギャップ）４が隣
り合う各発熱素子２どうしの間ごとに形成されている。

【００２１】従って、共通電極１内で電流は発熱素子２
のアレイ方向に流れることは無くなり、補強電極３から
共通電極１を介して各発熱素子２に印加される電圧は各
発熱素子２ごとで均一となり、各発熱素子２の発生する
熱量は均一化される。従って、補強電極３とは反対側
の、各発熱素子２のもう一方の入力端子側である個別電
極５から電圧が印加されると、その電圧が同じであれば
同じ熱量が正確に発熱素子２から発せられる。本実施例
においては、そのような印字むらを発生させる要因であ
る電圧変動を発熱素子アレイ全体で± 1％以内と極めて
低く抑えることに成功した。

【００２２】本発明に係るサーマルヘッドの上記の他の
主要構造としては、図２に示すように、絶縁性基板６の
上の全面あるいは一部に蓄熱層７が形成され、さらにそ
の上に抵抗膜８び共通電極１、個別電極５が形成されて
いる。抵抗膜８のうちその上に共通電極１の金属膜が被
覆しておらず露出している部分が発熱素子２にあたる部
分である。なお、場合によっては個別電極５、共通電極
１が絶縁性基板６上面に近い下層にあり抵抗膜８がその
上層に形成される場合もある。共通電極１には補強電極
３が電気的に接触して形成され、さらに発熱素子２上を
含む基板上ほぼ全面を覆うように保護膜９が形成されて
いる。補強電極３は、発熱素子２のアレイ配列に対して
間隙を隔てて平行なパターンに形成されている。

【００２３】共通電極１の、発熱素子２と直交するパタ
ーンとして設けられた間隙４は、図３に示すように、発
熱素子２に印加される電位が大きく変化しない範囲で複
数の発熱素子２を 1グループ単位にまとめてその隣り合
う各グループ単位どうしの間ごとに形成しても、上記の
図１に示した場合と同様な電圧均一化の効果が得られ
る。

【００２４】また、図４は発熱素子２から補強電極３ま
での間のうちの中間地点を中心としたスロット状および
各発熱素子２から補強電極３に至る途中までの長さに形
成されたスリット状に間隙４を形成した場合を示してい
る。また図５は、発熱素子２から補強電極３までの間の
うちの補強電極３に到達する少し前の位置まで間隙４を
形成した場合を示している。この図４や図５に示すよう
に、間隙４は必ずしも補強電極３（と共通電極１との接
触部）にまで達するパターンとして設ける必要は無い。
さらにこの他のパターンでも、発熱素子２のアレイ方向
に電流が十分流れないようにできる間隙形状であれば上
記と同様の効果が得られる。

【００２５】Ａ3 − 400ｄｐｉ（記録長 293ｍｍ、発熱
素子数4864素子）のサーマルヘッドに64ドットごとに間
隙４を設け、このサーマルヘッドを用いて濃度むらが顕
著に表れるビデオプリンタ用の記録紙に印字させた場合
の例では、濃度むらを従来のの60％に低減できた。本発
明を適用したサーマルヘッドの濃度むらは抵抗値分布か
ら予想される値と一致しており、これは従来構造の共通
電極で発生していた濃度むらを本発明によって無くすこ
とができ、顕著な改善が得られたことを示している。

【００２６】なお、本発明に係る共通電極２の電流容量
の補強方法（つまり補強電極の形態）としては、必ずし
も絶縁性基板６上に形成されるものばかりでなく、例え
ば図６に示すようにフレキシブルプリントボード等の上
に形成された共通電極２に半田付け等の接続手段１０に
より導通を取って補強電極３とした構造の場合などに
も、上記と同様の効果が得られることは言うまでもな
い。

【００２７】また、抵抗膜８を印刷によって形成した場
合にも、共通電極７０１を図７に示すようなパターンに
形成して、隣り合う発熱素子２どうしの間隙４を設ける
ことで、上記と同様の効果が得られることも言うまでも
ない。

【００２８】また、上記実施例においては放熱板１１が
絶縁性基板６の下面のうち蓄熱部分に接合するように配
置されているが、放熱板１１はこれのみには限定されな
い。この他にも例えば絶縁性基板６の下面全面に接合し
てもよいことは言うまでもない。

【００２９】

【発明の効果】以上、詳細な説明で明示したように、本
発明によれば、熱の放散を防ぐため薄く形成せざるを得
ない共通電極に対して発熱素子アレイ方向に垂直に間隙
を設けることにより、発熱素子に印加される電圧が周囲
の記録有無に関わらず均一にすることができ、高速印字
等で大きな電流が流れる場合でも濃度ムラのない高画質
な画像が得られる。かくして、本発明によれば、高速印
字やカラー印字のような高度に発熱量を均一化する必要
が有る場合に必要な良質な画質が得られるサーマルヘッ
ドを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るサーマルヘッドの平面図。

【図２】本発明に係るサーマルヘッドの断面図

【図３】本発明に係るサーマルヘッドの平面図。

【図４】本発明に係るサーマルヘッドの平面図。

【図５】本発明に係るサーマルヘッドの平面図。

【図６】本発明に係るサーマルヘッドの断面図。

【図７】本発明に係るサーマルヘッドの平面図。

【図８】従来のサーマルヘッドの平面図。

【図９】従来のサーマルヘッドの断面図。

【符号の説明】

１………共通電極 ２………発熱素子 ３………補強電極 ４………間隙 ５………個別電極 ６………絶縁性基板 ７………蓄熱層 ８………抵抗膜 ９………保護膜 １０………接続手段 １１………放熱板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板上にアレイ状に配列形成された
   複数の発熱素子と、該複数の発熱素子のアレイに共通に
   接続されて電流を供給する共通電極と、該共通電極に電
   気的に接触するように形成されて前記共通電極の電流容
   量を補強する補強電極と、前記複数の発熱素子の一つ一
   つにそれぞれ一つ一つが接続された複数の個別電極とを
   有するサーマルヘッドにおいて、 前記補強電極は、前記複数の発熱素子の配列に対して略
   平行に間隙を隔てて形成され、 前記補強電極から前記複数の発熱素子に至る経路におけ
   る前記共通電極は、前記複数の発熱素子の隣り合う各発
   熱素子どうしの間ごとに、該発熱素子のアレイ方向に対
   する垂直方向に間隙が設けられて、前記各発熱素子一つ
   一つに対して一本ずつ個別のパターンで接続するように
   形成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】 絶縁基板上にアレイ状に配列形成された
   複数の発熱素子と、該複数の発熱素子のアレイに共通に
   接続されて電流を供給する共通電極と、該共通電極に電
   気的に接触するように形成されて前記共通電極の電流容
   量を補強する補強電極と、前記複数の発熱素子の一つ一
   つにそれぞれ一つ一つが接続された複数の個別電極とを
   有するサーマルヘッドにおいて、 前記補強電極は、前記複数の発熱素子の配列に対して略
   平行に間隙を隔てて形成され、 前記補強電極から前記複数の発熱素子に至る経路におけ
   る前記共通電極は、前記複数の発熱素子のうち隣り合う
   2つ以上の発熱素子ごとを 1ブロック単位として複数の
   ブロック単位に分けられて、隣り合う前記ブロック単位
   どうしの間ごとに前記発熱素子のアレイ方向に対する垂
   直方向に間隙が設けられて、前記発熱素子の 1ブロック
   単位ごとに一つずつ個別のパターンで接続するように形
   成されていることを特徴とするサーマルヘッド。