JPS581576A - ２次元サ−マルヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、漢字等の文字を感熱記録法によりシリアル
に印字するプリンタ等に用いられる二次元サーマルヘッ
ドに関する。

従来、漢字プリンタの記録装置としては、ワイヤドツト
方式が一般的に使われているが、騒音、・記録速度が遅
い等の欠点があり、改善が望まれている。特に記録速度
については現状で数十字／秒程度であり、これを数百字
／秒程度までに上げたい要望がある。一部に感熱式シリ
アルノリンタも使われているが、騒音は無いものの記録
速度が士数字／秒程度でやはり十分でない。感熱式では
発熱素子を１次元に配列したサーマルへラドによるライ
ンプリンタもあるが、欠点として価格が高い、記録速度
が遅いことがあげられる。

これに対し、発熱素子を２次元マ）　ＩＪワックス状配
列した２次元サーマルヘッドで印字する方式にすると、
記録速度はある程度向上する。

しかし、発熱素子をマトリックス状に並べても、それぞ
れのリード線を引き出していたのでは、リード線数が非
常に多くなるので、発熱素子相互間の間隙を通すことが
難しくなシ、特に高解像度を得るべく発熱素子の配列密
度を上げるほどリード線の配線は困難となる。この点を
解決するため、半導体基板の上にメサをマ）　ＩＪワッ
クス状形成してその底部に発熱素子を形成１〜、メサ内
にダイオードまたはトランジスタ等の駆動素子を形成し
て高密度化を図ったモノリシック構造の２次元サーマル
へ、ドが考えられている。

しか１〜ながら、この方式では駆動素子を発熱素子とと
もにメサ内に形成することから、発熱素子の発熱が駆動
素子に伝わるはかりでなく駆動素子の放熱性も悪いため
、記録速度を上けて単位時間当９０発熱量が増えると、
駆動素子が誤動作したり熱破壊を起しやすく、信頼性の
点で問題があった。

この発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的
は高解像度かつ高速の記録が可能で、信頼性にもすぐれ
た２次元サーマルヘッドを提供するにある。

この発明は発熱部と駆動回路とを別々に形成して、両者
を接続用導体を絶縁体ブロックに埋設した熱分離体を介
して結合することによって、発熱素子の配列密度を高く
することを可能とするとともに、発熱部から駆動回路部
への熱伝達を防止し駆動回路部の放熱性を向上させたも
のでおる。

以下、この発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明
する。

第１図（ａ）　（ｂ）にこの発明の一実施例に係る２次
元サーマルヘッドの分解斜視図と断面図を示す。

１０は発熱素子を２次元マ）　ＩＪワックス状配列して
なる発熱部で、発熱抵抗体膜１１と、この上に順次積層
された共通電極導体膜１２およびこれらを保薩する保護
膜１３からなる。２ｏはその一端面上に発熱部１０を支
持する熱分離体で、絶縁体ブロック２１と、このブロッ
ク２ノの両端面に２次元マトリックス状に端部を配列す
る如くこのプロ、り２１に埋設された接続導体２２とか
らなる。３０は熱分離体２θの他端面の接続導体２２端
部配列と対応する位置に駆動端子３ノを２次元７トリツ
クス状に配列した駆動素子を有する駆動回路部である。

次に、第１図の各部の構造を製造プロセスとともに更に
詳しく説明する。まず発熱部１０は５− 例えば熱分離体２０の一端面に発熱抵抗体膜１１、導体
膜１２、保護膜１３をス・千ツタして得られる。発熱抵
抗体膜１１には、比抵抗１〜１０Ωｍ程度のＳ　ｉ　１
Ｔａ　−Ｓ　ｉｏ２等を０５μｍの厚さにスノＪ？ツタ
したものが用いられる。この場合、発熱抵抗体膜１ノの
うち接続導体２２との接触領域が発熱素子となる。保護
膜１３はその一部例えば角部の一つが欠除しておシ、導
体膜１２はこの部分で露出して共通電極端子１２ａとな
っている。

熱分離体２０は接続導体２２として例えば直径０、１　
ｍのコパール線を２４本×２４本、合計５７６本を用意
し、これらを縦横とも１６７μｍのピッチでマトリック
ス状に配置したものを絶縁体ブロック２１となるガラス
で固め、これを適当な長さに切断し両端面を研磨したも
のである。この場合、両端面には接続導体２２の両端面
が絶縁体ブロック２１よシ露出して２次元マトリックス
状に配列された形となる。なお、熱分離体２０は、他に
アルミナセラミックスの直方体に同様な形状に穴をあけ
導体ペーストを流６− し込んで焼成したものでもよい。この状態で共通電極端
子１２ａと接続導体２２との間に通電すると、電流は導
体２２から発熱抵抗体膜１ノを経て共通電極導体膜１２
へと流れ発熱素子である導体２２の近傍の発熱抵抗体膜
１１が局部的に発熱し、この熱が導体膜１２、保膿膜１
３を経てこれと接触する感熱紙４０を発色略せる。

これら膜１１，１２．１３の膜厚は非常に薄いため、熱
・卆ターンの拡がりは小さくほぼ接続導体２２の断面形
状に等しい。

ここで、例えばシリアル漢字プリンタの場合、２次元サ
ーマルヘッドは第１図（ｂ）のように感熱紙４０と平行
の方向（矢印）に適当な往復機構によって移動し、これ
によって感熱紙４０にシリアルに印字が行なわれる。

一方、駆動回路部３０は８１モノリシツク構造のチップ
で、その等価回路を第２図に示すように、駆動素子とし
てのサイリスタ３１１およびそのダートバイアス用の抵
抗３１２、ダイオード３１３０組を２４Ｘ２４の２次元
マトリックス状に配列して各２４本の列制御ＨＡ　Ｘ　
＋　　、Ｘ２・・・と行制御線Ｙ１＋Ｙ２　・・・との
交差部に接続したもので、サイリスタ３１ノのアノード
電極を駆動端子３ノとしている。駆動端子３ノは第１図
に示したように、支持体２ｏの他端の側の接続導体２２
端面と対応する位置に２次元マトリクス状に配列されて
いる。接続端子３ノはフリップチラノと同様な牛用パン
ｆ構造であシ、熱工程により接続導体２２の端面に接続
される。

以上の構成による２次元サーマルヘッドの動作について
、第３図および第４図を用いて説明する。

第３図は発熱部１０、熱分Ｎ１体２０．駆動回路部３０
を組立てた２次元サーマルヘッドの共通電極端子１２ａ
に、スイッチ４３を介して夕１部の電源４４を接続し、
さらに列・行の各制御線ＸＩ＋Ｘ２・・・、Ｙｌ　　ｒ
　Ｙ２・・・に列選択回路４ノ、行選択回路４２を接続
した図であり、第４図は乞の動作を説明するタイミング
チャートである。

列および行選択回路４１．４２は印字すべき文字・リー
ンを２次元のドツトマトリックスに分解した画情報に応
じて、サイリスタ３１１を点弧する電圧又は０電位を発
生するものである。

まず最初、スイッチ４３が閉じられ、第４図のＳＭのよ
うにすべてのサイリスタ３１１のアノード電極に発熱素
子１１′を発熱させるに十分な電圧■が供給される。こ
のままではダート電位が低く、どのサイリスタ３１１も
オフ状態で印字は行われない。次に、列選択回路４ノか
ら列制御ａ　Ｘ　（＋　Ｘ　２　　＋　Ｘ　ｓ・・・に
順次列選択・母ルスＳＸ、、ＳＸ２．ＳＸｓ・・・が送
られ、これとタイミングをとって行選択回路４２がら行
制御線ＹＩ。

Ｙ２　、Ｙｊ・・・に各列の画信号に対応して行選択ノ
ヤルスＳ　Ｙ１＋　Ｓ　Ｙ２　＋　Ｓ　Ｙｊ・・・が送
られる。ここでＸ、　、Ｙｊ（１＝１　、２　、・・・
、ｊ＝１　、２　、・・・）は抵抗３１２、ダイオード
３１３によってアンドがとられ、Ｘ、、Ｙ、が同時に存
在した場合にのみ対応するサイリスタ３１１のダート電
圧が点弧電圧に達して、そのサイリスクがオン状態と々
９− る。

サイリスク３１ノの点弧パルス幅τは１μｌＩ８度です
むため、２次元の文字情報を全サイリスタに力えるのに
数十μｓで終了する。スイッチ４３は発熱素子１１′が
十分発熱し感熱紙を発色した後に開き、全サイリスタ３
１１はオフ状態となって１字の印字を終了する。この場
合、１字の印字するに要する時間Ｔは発熱素子１個の発
熱時間に等しく、数ミリ秒以下であるから、デユーティ
の高い（通電間隔の短い）非常に高速の印字が可能であ
る。

そして、この発明では発熱部１０と駆動回路部３０とが
熱分離体２０によって熱的に分離され、発熱部１００発
熱による駆動回路部３ｏの温度上昇を極力小さくできる
とともに、駆動（ロ）踏部３０自身の発熱の放熱性もよ
くなるため、このような高速印字を行なっても駆動回路
部３θの誤動作や熱破壊のおそれがなく、著しく信頼性
を高めることができる。また、この場合、第５図に示す
ように熱分離体２０における絶縁１０− 体ブロック２１の周囲にフィン付き金具のような放熱器
２３を装着すれば発熱部１０から駆動回路部３０への熱
伝達量をさらに小さくでき駆動回路部３０の放熱効果も
より向上させることが可能となる。

この発明は上記実施例に限定されるものではなく、例え
ば第６図に示すように熱分離体２０における接続導体２
２０発熱部１０側の端面上に長方形状あるいは円形状等
の導体パターン２２′を蒸着、／４’ターニングして、
発熱素子の発熱パターンを大きくすることも可能である
。また、第７図に示すように熱分離体２０におけるター
ニングし、これらの間に各発熱素子となる発熱抵抗体膜
１ノを互いに分離した形で７４ターニングしその上に保
Ｗｉｍ１３を形成してもよい。

さらに、以上の例では接続導体の配列が並行になってお
シ、その両端面配列は同一間隔の２次元マトリックス状
となっているが、接続導体の間隔を駆動回路側に寄るに
つれて広くシ、発熱部側の端面に比べ駆動回路部側の端
面が拡大されたマトリクス状にしてもよい。この場合、
駆動回路部を発熱部よシ大きな寸法にすることができる
ので、同寸法の駆動回路部を用いた場合にはよｐ高密度
、小寸法の印字が可能となる。

逆に同寸法の印字を行なう場合には、よ多大形の駆動回
路部が使用でき、大入力での駆動が可能となる。

また、発熱部においては、発熱素子毎に保護膜あるいは
導体膜をメサ構造にすることによシ発熱素子同志の熱分
離を容易にすることも可能である。

さらに、前記実施例では、駆動回路部のサイリスタのダ
ートバイアスに抵抗とダイオードによるアンド回路を用
いたが、これはダイオードとダイオードによるアンド回
路または他の論理素子等でおきかえられる。さらに、駆
動素子としてはサイリスク以外のものでもよく、スイッ
チング機能を有するものであればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図（、）　（ｂ）はこの発明の一実施例に係る２次
元サーマルヘッドの分解斜視図および断面図、第２図は
駆動回路部の等価回路図、第３図は同サーマルヘッドの
結線図、第４図はその動作を示すタイムチャート、第５
図は同サーマルヘッドの外観図、第６図および第７図は
この発明の他の実施例の要部のみ示す斜視図である。 １０・・・発熱部、１ノ・・・発熱抵抗体膜、１２・・
・共通電極導体膜、１３・・・保護膜、２０・・・熱分
離体、２１・・・絶縁体ブロック、２２・・・接続導体
、２３・・・放熱器、３０・・・駆動回路部、３１・・
・駆動端子、３１ノ・・・サイリスク（駆動素子）。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦１３−

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）２次元マトリクス状に配列された複数の発熱素子
   を有する発熱部と、前記発熱素子に対応して設けられ各
   駆動端子が２次元マトリクス状に配列された複数の駆動
   素子を有する駆動回路部と、これら発熱部および駆動回
   路部を対向する端面上にそれぞれ支持する絶縁体ブロッ
   クに前記発熱素子と駆動端子とを対応するものどうし接
   続する複数の接続導体を埋設してなシ、前記発熱部と駆
   動回路部とを熱的に分離する熱分離体とを具備してなる
   ことを特徴とする２次元サーマルヘッド。
2. （２）発熱部は接続導体に一方の面が接触する発熱抵抗
   体膜およびこの抵抗体膜の他方の面上に形成された共通
   電極導体膜を有し、発熱抵抗体膜の接続導体との接触領
   域を発熱素子としたものである特許請求の範囲第１項記
   載の２次元サーマルへ、ド。
3. （３）発熱部は複数の発熱素子が互いに分離した発熱抵
   抗体膜によシ形成され、各抵抗体膜の対向する側部が接
   続導体および共通電極導体膜にそれぞれ接続されるもの
   である特許請求の範囲第１項記載の２次元サーマルヘッ
   ド。
4. （４）熱分離体は絶縁体ブロックの周囲に放熱器を装着
   したものである特許請求の範囲第１項記載の２次元サー
   マルヘッド。
5. （５）　　熱分離体内の接続導体の間隔を駆動回路側に
   寄るにつれて広くした特許請求の範囲第１項記載の２次
   元サーマルへ、ド。
6. （６）駆動素子にサイリスクを用いた特許請求の範囲第
   １項記載の２次元サーマルヘッド。