JPS59135174A

JPS59135174A - 感熱ヘツド

Info

Publication number: JPS59135174A
Application number: JP58009399A
Authority: JP
Inventors: Naohiro Ozawa; 小沢　直弘; Toshihiko Nakajima; 中島　敏彦; Osamu Hattori; 修服部; Takahiko Yoshida; 隆彦吉田; Mikio Shiraishi; 幹夫白石
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-01-25
Filing date: 1983-01-25
Publication date: 1984-08-03

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】〔発明の利用分野〕本発明は、ファクシミリや感熱ラインプリンタなどに好
適な感熱ヘッドに関する。

〔従来技術〕

従来、電話ファクシミリや感熱ラインプリンタにおいて
は、セラミックなどの基板上に微小な発熱素子を多数ラ
イン状に配列されてなる感熱ヘッドが用いられていた。

かかる感熱ヘッドは、データに応じて発熱素子が発熱状
態あるいは非発熱状態に設定されるものであって、かか
る発熱素子に感熱紙を押しつけることにより、感熱紙に
発熱素子の設定された状態に応じたパターンが形成され
て印字が行なわれるっ発熱素子をデータに応じて発熱状態あるいは非発熱状態
とするために感熱ヘッドは、発熱素子毎に夫々その端子
を介して基板の外部に設けられた駆動回路が接続され、
駆動回路にデータが供給されると、各駆動回路が供給さ
れたデータに応じた電圧を対応する発熱素子に印加する
ように構成されている。

そこで、かかる構成の感熱へンドには、■　発熱素子の
数と同数の引出線接続部を設ける必要があって基板の寸
法が大きく、■　発熱素子数と同数の駆動回路が必要で
多量の部品が必要であり、また、■　感熱ヘッド組立時
に発熱素子の基板と駆動回路との接続作業が必要となる
などの問題、′点があり、感熱ヘッドは必然的に大形で
高価となるという欠点があった。

これに対し、かかる欠点を解消する感熱ヘッドとして、
熱移送素子を用いた感熱ヘッドが提案された、この感熱
ヘッドは、熱移送素子を構成する感温半導体による抵抗
体素子の負温度特性を利用し、熱移動素子中をデータが
熱的に転送され、また、熱的に保持されるようにしたも
のであって、このために、駆動回路としては、熱移送素
子にデータを注入するための簡単な回路構成となる。な
お、負温度特性とは、印加電圧がある値以上になると、
抵抗体素子の自己発熱により、抵抗値が急激に低下して
電流が急増する現象をいう。

次に、熱移送素子を用いたかがる従来の感熱ヘッドにつ
いて説明するが、その前連まず、感温半導体の負温度特
性について説明する。

第１図、第２図は、感温半導体として二酸化バθ）抵抗値の変化を、また、第２図は周囲温度が一定である
ときの印加電圧と電流との関係を夫々示している。

第１図から明らかなように、この感温半導体は、常温（
２０℃）で直流抵抗値がＲＬ（二１ｏ５Ω・ｃＩｎ）で
あったものが、臨界温度Ｔ。（ご６７℃）を越えるとＲ
ヨ（＝１０’Ｊ２・σ）に急減する。

第２図において、特性曲線ａは周囲温度ｔ１の場合のも
のであり、また、特性曲線すは周囲温度ｔ２の場合のも
のであって、ｔｌ〈ｔ２である。

電圧Ｖ。１は周囲温度ｔ□における臨界電圧、電圧■。

２　は周囲温度ｔ２における臨界電圧であって、■Ｃ２
＜■Ｃ１であり、臨界電圧では感温半導体が臨界温度に
達して抵抗値が急減する。

いま、周囲温度がｔｌであるとき、感温半導体の印加電
圧を増加させていくと、臨界電圧Ｖ。１に達するまでは
、感温半導体のそれに流れる電流による自己発熱と感温
半導体の放熱とが平衡し、印加電圧の上昇とともに感温
半導体の温度と電流とが単調に増加する。印加電圧が臨
界電圧ＶＣ□を越えると、感温半導体は臨界温度’ｒｏ
（第１図）を越えて抵抗値が激減し、したがって、電流
が急増する（特性曲線ａ）。周囲温度がｔ２の場合も同
様であるがその臨界電圧Ｖ。２は周囲温度がｔ□の場合
の臨界電圧■。１よりも低いから、感温半導体は低い印
加電圧で臨界温度′Ｉ゛。に達することになる。

そこで、第２図に示すように、印加電圧■を臨界電圧■
。１．ｖｃ２間に設定した場合、周囲温度が１、である
ときには（特性曲線ａ）、感温半導体に流れる電流は１
１であって微小であり、感温半導体の発熱量も極めて少
ないが、かがる感温半導体を外部より加熱し、周囲温度
を１２（＞１１）にすると（特性曲線ｂ）、印加電圧■
が臨界電圧ＶＣ２を越えていることから、感温半導体に
は大きな電流Ｉ２が流れることになり、感温半導体の発
熱量が急増して感温半導体はその温度が周囲温度ｔ２よ
りもさらに高い状態に保たれる。なお、印加電圧が一定
であることを条件とし、周囲温度を変化させた場合、感
温半導体に大電流が流れ始める周囲温度を切換温度とい
うことにする。

そこで、感温半導体を上記特性を利用して高温かつ小電
流のスイッチ素子あるいは記憶素子として用いることが
でき、かかる素子を多数近接して一列に配置し、相互に
熱的に結合してデータを熱的に転送することができるよ
うにした素子が上記の熱移送素子である。

第３図はかかる熱移送素子を用いた従来の感熱へンドの
一例を示す部分斜視図であって、１は基板１２Ｎ−１１
２Ｎ＋２は印字用発熱抵抗体、３Ｎ−２〜３Ｎ＋３は電
圧印加端子、４は熱移送素子、５は共通電極、６は発熱
抵抗層、７−１．７−２は転送電極、８は転送・印字電
極である。

同図において、基板１上には、共通電極５に前記の感温
半導体からなる発熱抵抗Ｎ６が積層され、さらに、その
上に電圧印加端子が１列に配列された熱移送素子４が設
けられている。第３図は、上記のように、感熱ヘッドの
一部を示したものであるが、その部分は、第（Ｎ−２）
番目の電圧印加端子３Ｎ−２から第（Ｎ−４−３）番目
の電圧印加端子３Ｎ４−３までの部分である。

３１１Ｍ目毎の電圧印加端子”Ｎ−２１３Ｎ＋１は基板
上に設けられた転送電極７−１に接続され、他の３個目
毎の電圧印加端子３Ｎ、３Ｎ＋３は転送電極７−２に接
続され、さらに他の３個目毎の電圧印加端子３Ｎ−１１
Ｎ＋２は夫々印字素子を構成する印字用発熱抵抗体２Ｎ
−１１２Ｎ＋２と直列に転送・印字電極８に接続されて
いる。

次に、第３図の熱移送素子４の熱移送について、第４図
（ａ）、（＋））、（（）を参照して説明する。なお、
第４図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は第３図の熱移送素子４
の長手方向の概略断面を示し、第３図に対応する部分に
は同一符号をつゆている。

まず、電圧印加端子３ＮＫ一定期間電圧を印加し、電圧
印加端子３Ｎ、共通電極５間に電圧が加わると、発熱抵
抗層６の電圧印加端子３Ｎの直下部分が発熱する。そし
て、この部分で発生した熱は発熱抵抗層６の他の部分に
も伝搬し、第４１０（ａ）で破線で示すように、発熱抵
抗層６の電圧印加端子３Ｎ−１，Ｎ−１−１の直下の電
圧印加端子３Ｎに近い部分までも温度が上昇することに
なり、温度上昇した部分がその温度に相応して抵抗値が
低下している。

次に、電圧印加端子３Ｎからの印加電圧を遮断し、次の
電圧印加端子３　　に電圧を印加すると、Ｎ＋＋発熱抵抗層６の電圧印加端子３Ｎ＋１直下部分カゝ発熱
するが、この部分の電圧印加端子３Ｎに近゛（・音す分
は先の加熱により温度上昇して〜・る力・ら、他の部分
よりも早（切換温度を越え、第４図（ｂ）で破線で示す
部分の抵抗値が急減して大きな電流カー流れ、その部分
での発熱量が増加する。

そして、破線で示す発熱部分で発生した熱シま、やがて
他の部分にも伝搬されて加熱され、抵抗イ直が低下する
とともに、第４図（Ｃ）で破線で示すように、電圧印加
端子３Ｎ＋１の直下刃・ら電圧印加端子３Ｎ、３Ｎ＋２
の直下の電圧印加端子３Ｎ＋１に近い範囲で発熱抵抗層
６の温度が上昇し、イ氏ゼ（抗値領域が形成される。

このようにして、以下、電圧印加端子３Ｎ＋２１３Ｎ＋
３．・・・・・・に順次電圧を印加することにより、発
熱部分、したがって、低抵抗部分が電圧印７Ｊ［］端子
の位置毎に順次発熱抵抗層６中を移動して（・く。

ところで、このように発熱部分が伝搬するためには、発
熱抵抗Ｊ＠６の電圧印加端子３Ｎ直下部分が、電圧印加
端子３ＮＫｌｆ、圧が印加される直ｍＩに加熱されてい
なければならず、この加熱は直前の電圧印加端子３　　
への電圧印加によって行なわ−１れ、結局、最初の電圧印加端子に印加される電圧を、臨
界電圧以上とすることにより、発熱部分の伝搬が可能と
なる。

そこで、最初の電圧印加端子に電圧を印加しないで、以
降の電圧印加端子に順次電圧を印加しても発熱部分の伝
搬は行なわれないが、この場合には、逆に、非発熱部分
が発熱抵抗層６中を伝搬されているものと考えると、２
値データの１”、０″を夫々発熱部分、非発熱部分に対
応させることにより、該データを発熱抵抗層６中で、し
たがって熱移送素子４中で熱的に転送させることができ
る。

第５図（ａ）はかかる熱移送素子のデータ転送機能を利
用した第３図の感熱ヘッドの動作を説明するための概略
構成図であって、９は入力電圧印加端子、１０はトラン
ジスタ、１１はデータ入力端子であり、第３図に対応す
る部分には同一符号をつけている。

また、第５図（ｂ）は第５図（ａ）の転送電極、転送・
印字電極に供給されるクロックパルスを示すタイミング
チャートである。

なお、第５図（ａ）において、入力電圧印加端子９は先
に説明した最初の電圧印加端子に相当し、以下、データ
転送のために電圧が印加される電圧印加端子を３１，３
２，３３．・・・・・・、３□２．・・・・・・として
示し、また、印字用発熱抵抗体を２３．２６．２８．、
。

２１２、・・・・・・　として示した。

電圧印加端子３１，３４，３７，３１ｏ、・・・・・・
は転送電極７−１に接続され、電圧印加端子３２，３．
．３８゜３．１．・・・・・・は転送電極７−２に接続
され、さらに、電圧印加端子３３，３６，３０，３□２
．・・・・・・は夫々印字用発熱抵抗体２３，２６，２
８，２１゜、・・・・・・を介して転送・印字電極８に
接続されている。

転送電極７−１，７−２．転送・印字電極８には夫々所
定の電圧レベルのクロックパルスψ１．ψ２゜ψ３が供
給され、各クロックパルスは幅Ｔ　１．周期３′「１で
あって、互いに順次幅Ｔ□だけ位相がずれている。また
、クロックパルスψ３は、所定の周期で幅Ｔ２（＞　Ｔ
、　）　　のパルスを含み、ソノパルス期間、クロック
パルスψ１．ψ２は発生しない。転送電極７−１．７−
２．転送・印字電極８への幅７．０クロックパルスψ０
．ψ２．ψ３の供給にともない、電圧印加端子３１，３
□、・・・・・・、３１２・・・・・・には転送電圧が
印加され、また、転送・印字電極８への幅′■゛２のク
ロックパルスψ３の供給にともない、電圧印加端子３３
，３６，３．．３１□、・・・・・・に印字電圧が印加
される。

一方、データ入力端子１１に供給されるデータは１”　
Ｎ　Ｑ　ＩＩの２値付号であって、データが１′のとき
にはトランジスタ１０がオンして電源電圧■。０が入力
電圧印加端子９に供給され、また、０″のととにはトラ
ンジスタ１０はオフする。データの１１″、′０″′信
号のタイミングはクロックパルスψ３のタイミングに一
致し、また、電源電圧■。０は発熱抵抗層６の臨界電圧
以上に設定されている。

そこで、データ入力端子１１に供給されるデータの１″
、″ｌＯ”に応じて発熱抵抗Ｎ６０入力電圧印加端子９
直下部分が発熱あるいは非発熱（発熱しないこと）し、
これによって生じた発熱部分あるいは非発熱部分がクロ
ックパルスψ１．ψ２．ψ３のタイミングで発熱抵抗層
６中を各電圧印加端子３、．３２．・・・・・・毎に順
次転送される。

転送電圧が供給される電圧印加端子は３Ｍ（ただし、Ｍ
は充分大きな正整数）個あり、データ入力端子１１に最
初に供給された１”あるいは“０”信号によって生じた
発熱部分あるいは非発熱部分が最後から１つ前の電圧印
加端子”３Ｍ−１に達スると、クロックパルスψ１．ψ
２．ψ３による転送電圧の供給が停止し、転送・印字電
極８に幅１゛２の印字電圧が供給されて、発熱抵抗層６
の電圧印加端子３３，３６，３９，３１□、・・・・・
・３３Ｍの直下部分に発熱部分あるいは非発熱部分が保
持される。すなわち、熱移送素子４にデータが保持され
ることになるが、このデータは、印字される感熱紙（図
示せず）に形成される１行分のドツト列を表わしている
。なお、印字用発熱抵抗体２３，２６，２９，２．２．
・・・・・・はＭ偏設けられ、感熱紙の走行方向とは垂
直方向に配列され、その方向のドツトを形成するもので
ある。

また、転送・印字電極８に幅Ｔ２のクロックパルスψ３
が供給されると、発熱抵抗層６に保持されたデータが印
字用発熱抵抗体２３，２６ｔ２ｇ＋２１１１・・・・・
・に転送され、感熱紙への印字が行なわれる。すなわち
、いま、発熱抵抗層６の電圧印加端子３３直下部分に発
熱部分が保持されていると、その部分の抵抗値は充分に
小さいから、印字用発熱抵抗体２３には大きな電流が流
れて印字用発熱抵抗体２３０発熱量は大きく、また、電
圧印加端子３６直下部分に非発熱部分が保持されている
と、その部分の抵抗値は充分太きいから、印字用発熱抵
抗体２６に流れる電流は小さく、印字用発熱抵抗体２６
０発熱量は小さい。したがって、感熱紙には、印字用発
熱抵抗体２３によってドツトが形成され、印字用発熱抵
抗体２６によってはドツトは形成されない。このように
して、その直下に発熱部分が保持された電圧印字端子に
接続された印字用発熱抵抗体のみが充分に発熱し、感熱
紙にドツトが形成される。

ドツトの形成生完了すると、次の行に対するデータがデ
ータ入力端子１１に供給され、また、感熱紙は所定量移
動し、同様に、発熱抵抗層６中のデータの熱的転送、保
持と印字用発熱抵抗体２３゜２６．２３，２．□、・・
・・・・への転送が行なわれ、順次、各行のドツトが形
成されて印字が行なわれる。

なお、発熱抵抗層６中一方向にデータ（すなわち、発熱
部分と非発熱部分）を転送するためには、少なくとも３
Ｍ個の電圧印加端子による転送手段が必要であり、この
場合、少なくとも３個目毎の電圧印加端子の直下部分に
データが保持される。

このデータを表わす発熱部分が保持された部分では、温
度が非常に高い（第１図）から、熱移送素子４に感熱紙
を押しつけても印字を行なうことができるが、データが
保持されている部分に対応した電圧印加端子間の間隔が
大きく、感熱紙」二に形成される文字パターンのドツト
間の隙間が大きくなる。そこで、面積の大きな印字用発
熱抵抗体２３゜２６．２８，２，２．・・・・・・を設
け、これらの隙間を小さくして形成される文字パターン
の形状を整えるようにしている。このように、印字用発
熱抵抗体２３゜２６．２０，２１２．・・・・・・ば、
面積が大ぎいと、熱容量も大きく、このために、印字時
に転送・印字電極８に供給されるクロックパルスψ３の
幅をＴ２ト太キくし、大きな電流を長時間流して発熱量
を増加させている。

第６図は熱移送素子を用いた従来の感熱ヘッドの他の例
を示す概略構成図であって、７−３は転送電極、】２は
ナンド回路、１３はインバータ、１４−１．１４−２は
転送−印字電極、１５は印字電極であり、第５図に対応
する部分には同一符号をつげている。

第６図においては、発熱抵抗層６に一列に配列された電
圧印加端子が一つを代表して符号３として示し、点線で
囲まれた部分が熱移送素子４を構成している。また、符
号２として代表して示される印字素子が３個目毎の電圧
印加端子２に対向１゜て設けられ、さらに、符号２ｔで
代表される印字素手素子２　、２’　、　２“は夫々熱
移送素子４と同一構成をなしてその順で面積が大きくな
っており、がっ夫々は転送・印字電極１４−１．１４−
２、印字電極１５に接続されている。共通電極は、図示
しないが、発熱抵抗層６の下方全体に設けられて熱移送
素子４．印字用素子２　、２’　、　２”に共通となっ
ており、それらの間が相互に熱的結合が可能となってい
る。

第７図は第６図のデータ入力端子１１に供給されるデー
タＳ、転送電極７−１　、７−２　、７−３に供給され
るクロックパルスψ０．ψ２．ψ３．転送・印字電極１
４−１．１４−２に供給されるクロックパルスψい、ψ
８および印字電極１５に供給されるクロックパルスψ。

のタイミング関係を示すタイミングチャートである。

第６図、第７図において、期間Ａでは、データ入力端子
１１からのデータＳに応じた電圧が入力電圧印加端子９
に供給されて発熱抵抗層６に発熱部分あるいは非発熱部
分が生じ、転送電極７−１゜７−２．７−３へのクロッ
クパルスψ１．ψ２．ψ３の供給とともに発熱部分ある
いは非発熱部分が発熱抵抗層６中を転送されることは、
第３図〜第５図で示した従来技術と同様である。

そして、感熱紙（図示せず）１行当りのデータが全て供
給されると（期間Ｂ）、転送電極７−２に広幅のクロッ
クパルスψ２が供給され、このデータに応じた発熱部分
あるいは非発熱部分が、発熱抵抗層６０転送電極７−２
に接続された３個目毎の電圧印加端子２の直下部分に保
持される。とれとともに、発熱部分に対応した電圧印加
端子３に隣り合う印字素子２の直下の発熱抵抗層６０部
分も加熱されており、したがって、転送・印字電極１４
、−ＩＫ高レベルのクロックパルスψ６　が供給される
と、印字素子２のうち発熱抵抗層６が上記のように加熱
されている印字素子は大きな発熱状態となる。すなわち
、クロックパルスψ４　により、データが熱移送素子４
から印字素子２に転送される。同様にして、次に転送・
印字電極１４−２にクロックパルスψ８　が供給される
と、印字素子２から印字素子２′にデータが転送される
。

以上のデータ転送は期間Ｂでなされるが、この期間印字
電極１５は低レベルに保持される。

データが印字素子２′に転送されると、印字電極１５０
レベルは高レベルドナってクロックパルスψ。が供給さ
れ、印字素子２！のデータは印字素子２“に転送されて
保持される。そして、印字素子２“はデータに応じて発
熱状態あるいは非発熱状態になり、感熱紙（図示せず）
に印字が行なわれる。

この印字は第７図の期間Ａで行なわれ、同時に、この期
間Ａでは、熱移送素子４に次のデータが転送される。

以上、熱移送素子を用いた従来の感熱ヘッドについて２
種類の例を説明した。これらの違いは、以上の説明から
明らかなように、熱移送素子から印字素子へのデータの
転送方法にあるものであって、電気的に転送するもの（
第３図〜第５図に示した感熱ヘッド）と熱的に転送する
もの（第６図および第７図に示した感熱ヘッド）とに区
分される。

ところで、熱移送素子から印字素子へデータを熱的に転
送するようにした感熱ヘッドは、印字と熱移送素子での
データ転送とを同時に行なうことができ、また、熱移送
素子４．印字素子２．２’。

２′の順に小さな寸法の部分から大きな寸法の部分へ安
定したデータ転送が可能となるが、その反面、熱移送素
子４と印字素子２とは熱伝搬性が容易な関係にあること
から、熱移送素子４内をデータが転送しているとき乙印
字素子方向にも熱が逃げてしまうことになり、データ転
送速度が遅（なるという欠点がある。

一方、熱移送素子と印字素子との間のデータ転送が電気
的に行なわれる第３図〜第５図の感熱ヘッドは、熱伝搬
が熱移送素子内で行なわれるために、電圧印加端子直下
の加熱速度が速く、データ転送速度が速いという利点を
有している。したがって、ファクシミリや感熱ラインプ
リンタなどにおいては、・印字速度を向上させるために
は、熱移送素子、印字素子間のデータ転送が電気的に行
なわれる感熱ヘッドの方がむしろ好ましいことになる。

しかしながら、この感熱ヘッドには、次のような大きな
問題点があることが判明した。すなわち、第５図（ａ）
において、いま、感熱抵抗層６の電圧印加端子３３の直
下部分に発熱部分があるとすると、転送・印加電極８に
印加電圧が供給されて印字用発熱抵抗体２３に大電流が
流れて印字のための発熱が生ずるのであるが、同時に、
この大電流は熱移送素子４にも流れることになる。

しかも、印字用発熱抵抗体２３，２６，２８，２，２゜
・・・・・・は、互いに隙間が小さいように面積を太彦
くしており、このために、熱容量が大きくなるから、充
分な発熱量を得るためには、印字用発熱抵抗体２３に大
電流を長時間流さなければならず、印字時において、転
送・印字電極８に広幅１゛２のパルス（２ｇ５図（ｂ）
）が供給されることになる。

したがって、印字時においては、熱移送素子４にも局部
的に大電流が長時間流れることになり、局部的に長時間
の発熱が生じて熱移送素子４が破損するととＫなる。す
なわち、熱移送素子、印字素子間のデータ転送が電気的
に行なわる感熱ヘッドにおいては、寿命の点で問題があ
る。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除き、データ転
送速度が改善され、長寿命化した感熱ヘッドを提供する
にある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために、本発明は、基本的には熱移
送素子、印字素子間のデータ転送を電気的に行なう構成
がとられるが、該印字素子として共通電極と負温度特性
の感温半導体からなる発熱抵抗層と印字用発熱抵抗体と
が積層してなり、かつ、熱移送素子の共通電極に逆電圧
印加端子を設け、印字時において、該印字素子に大電流
を流すようにするとともに、該逆電圧印加端子に逆電圧
を印加して前記熱移送素子に大電流が流れる期間を短縮
するようにした点に特徴がある。

熱移送素子、印字素子間のデータ転送を電気的に行なう
感熱ヘッドにおいては、熱移送素子の熱的破損を防止す
るためには、印字時に熱移送素子の大電流が流れる期間
を短か（しなければならない。このためには、熱移送素
子と印字素子との間が電気的に遮断可能とし、印字時に
熱移送素子と印字素子とに大電流が流れた後、熱移送素
子の電流を遮断し、印字素子のみに大電流が流れるよう
にしなければならない。

しかし、第３図〜第５図に示した印字素子として発熱抵
抗体の４からなる従来技術においては、転送・印字電極
８に高レベルの印加電圧が供給されて印字が行なわれる
ものであるから、熱移送素子４での大電流が遮断された
後にも電圧が印加されると、この電圧が印加される全て
の印字用発熱抵抗体２３１２６１２９１２１２１　””
　”’が発熱してしまうことになり、印字を行なうこと
ができない。この問題点を解消するためには、印字素子
としてデータを保持する機能を備えていなければならず
、保持されたデータに応じて印字素子が発熱するように
しなければならない。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面について説明する。

第８図は本発明による感熱ヘッドの一実施例を示す部分
斜視図であって、１６は共通電極、１７は発熱抵抗層で
あり、第３図に対応する部分には同一符号をつけて説明
を一部省略する。

第９図は第８図の一点鎖線Ｘ−Ｘ７に沿った断面図であ
り、第８図に対応する部分には同一符号をつけている。

第１０図（ａ）は第８図の感熱ヘッドの動作を説明する
ための概略構成図であって、１８は逆電圧印加端子であ
り、第５図（ａ）、第８図に対応する部分には同一符号
をつけている。また、第１０図（ｂ）は同図（ａ’）の
転送電極、転送・印字電極、逆電圧印加端子へ供給され
るクロックパルスのタイミングを示すタイミングチャー
トである。

第８図、第９図において、熱移送素子４の構成、電圧印
加端子３Ｎ−２Ｎ−４−４と転送電極７−１゜７−２お
よび転送・印字電極８との接続関係などは第３図に示し
た従来技術と同様であり、また、熱移送素子４中のデー
タの転送の仕方もこの従来技術と同様である。

これに対して、印字素子としては、基板１上に共通電極
Ｉ６、負温度特性の感温半導体による発熱抵抗層１７、
印字用発熱抵抗体２Ｎ１２Ｎ＋３　　が積層してなり、
各印字素子は印字用発熱抵抗体２Ｎ。

２Ｎ＋３１・・・・・・で区分され、共通電極１６、発
熱抵抗層１７は各印字素子に共通となっている。

印字用発熱抵抗体２３，２６，２９，２．□、・・・・
・・の表面積は電圧印加端子３３，３６，３９，３．□
、・・・・・・の表面積よりも充分太きいから、発熱抵
抗層６．１７の厚さをはｇ等しくしておくと、印字素子
の発熱抵抗層１７の方が熱移送素子４０発熱抵抗層６よ
りも抵抗値が小さく、転送・印字電極８に電圧が印加さ
れると、印字素子の発熱抵抗層１７により多くの電流が
流れることになる。すなわち、第２図において、外部温
度に対して発熱抵抗層６が曲線ａあるいはｂの特性を有
するものとすると、発熱抵抗層１７のｌ特性は曲線ａ′
ある（・はＶのようになり、低電圧大電流の傾向を示３
ことになる。

そこで、同一の初期温度ｔ１の条件のもとに、熱移送素
子４０発熱抵抗層６と印字素子の発熱抵抗層１７とに電
圧■を印加すると、発熱抵抗層６．１７は夫々流れる電
流により発熱し、第２図の曲線ａにあった発熱抵抗層６
の特性は曲線すの方向に変化し、温度の上昇とともに臨
界電圧が低下して、印加電圧■が臨界電圧になったとき
に発熱抵抗層６に大電流が流れ始める。このときの温度
をｔ２とすると、これが発熱抵抗層６の切換温度である
。

これに対して、発熱抵抗層１７の特性は曲線ａ′にあり
、温度上昇とともに曲線Ｖの方向に変化するが、温度ｔ
２になる前にこの臨界電圧は印加電圧■に一致すること
になる。したがって、発熱抵抗層１７の切換温度は発熱
抵抗層６の切換温度よりも低いことになる。

しかし、発熱抵抗層１７の熱容量は、発熱抵抗層６の熱
容量よりも太きいから温度上昇速度が遅く、発熱抵抗層
１７が発熱抵抗層６よりも切換温度に達するに要する時
間が短かいわけではな（、発熱抵抗層６，１７０構成に
より、発熱抵抗層１７が切換温度に達するよりも、発熱
抵抗層６が早く切換温度に達するようにすることができ
る。

この実施例では、発熱抵抗層６，１７０寸法などを特定
することにより、転送・印字電極８への転送電圧の印加
に対しては、データに応じて発熱抵抗層６の電圧印加端
子３３　　、・′・・・・直下のＮｔ　　Ｎ＋３部分が切換温度以上となり、かつ、印字素子の発熱抵抗
層１７は切換温度以上とはならず、熱移送素子４中のデ
ータ転送のみが行なわれ、転送電圧よりも充分に長い期
間の印字電圧が印加されて始めて、発熱抵抗層１７も切
換温度以上となるようにしている。

次に、第１０図（ａ）、（ｂ）により、この実施例の動
作について説明する。

第５図（ａ）に示した従来技術と同様に、データ入力端
子１１からデータが供給され、入力電圧印加端子９によ
りデータの１”、０”に応じて発熱抵抗層６に発熱部分
あるいは非発熱部分が発生する。転写電極７−１，７−
２．転写・印字電極８に夫々クロック・パルスψ１．ψ
２．ψ３が供給され、電圧印加端子３□、３□、・・・
・・・に順次幅Ｔ１の転送電圧が印加されて上記データ
が熱的に発熱抵抗層６中を転送される。この場合、この
転送電圧では、データが印字素子の発熱抵抗層１７には
転送されない。

そして、１行当りのデータが熱移送素子４に書き込まれ
ると、広幅１゛２のパルスψ３が転送・印字電極８に供
給されて印字素子と電圧印加端子３３゜３６．３．．３
□２に印字電圧が印加される。広幅′ｒ、のパルスが供
給されてから期間′ｒ３経過後、逆電圧入力端子１８に
パルスψお　が供給される。このパルスψ８　の幅１゛
４　　はＴ　　　＝’ｌ’　　　−’ｒ４　　　　　　２　　　　　　３の関係にあり、上記期間Ｔ３の経過後の印字電圧印加期
間全体にわたってパルスψ８が共通電極５に印加される
。

そこで、いま、発熱抵抗層６の電圧印加端子３３の直下
部分に発熱部分が保持され、電圧印加端子３６の直下部
分に非発熱部分が保持されているものとすると、印字用
発熱抵抗体２３には大きな、電流が流れ、印字用発熱抵
抗体２６には小さな電流が流れる。したがって、印字用
発熱抵抗体２３，２゜ｉ夫々の電流に応じて発熱し、夫
々の直下の発熱抵抗層１７０部分を局部的に加熱する。

しかし、発熱抵抗層１７の印字用発熱抵抗体２３の直下
部の方の温度上昇が当然急激であり、短時間で切換温度
に達することになる。

このことにより、期間１゛３は、発熱抵抗層１７の印字
用発熱抵抗体２３の直下部分が切換温度に達する期間よ
りも長く、印字用発熱抵抗体２６の直下部分が切換温度
に達する期間よりも短かく設定されている。したがって
、転送・印字電極８への印字電圧の印加期間′ｒ２の最
初の期間Ｔ３において、発熱抵抗ｒｆＩ６０発熱部分、
非発熱部分は、発熱抵抗層１７の印字用発熱抵抗体２３
，２６０直下に転送される。

要するに、熱移送素子４に保持されたデータは、印字電
圧の印加期間Ｔ２の最初の期間Ｔ３中に、印字素子に転
送される。

期間Ｔ３経過後も、転送・印字電極８から印字電圧が継
続して印加されるが、これと同時に、逆電圧印加端子１
８に幅Ｔ４のクロックパルスψ８が供給され、これが、
熱移送素子４に関し、電圧印加端子３３．ａ６．ａｏ、
ａ、２．・・・・・・に印加される印字電圧に対して逆
電圧として作用し、発熱抵抗層６にかかる電圧な零また
ははｙ零とする。

そこで、印字期間′ｒ２のうちの期間′Ｉ゛４では、熱
移送素子４に流れる電流ははｙ零となる。これに対して
、発熱抵抗層１７が発熱部分を保持した印字素子におい
ては、発熱抵抗層１７の抵抗値が充分小さくなり、たと
えば、印字用発熱抵抗体２．直下の発熱抵抗層１７部分
が発熱部分を保持して抵抗値が非常に小さいとすると、
印字用発熱抵抗体２．。

発熱抵抗層１７．共通電極１６を通して大きな電流が流
れ、印字用発熱抵抗体２３０発熱量がさらに増加する。

これに対し、たとえば、印字用発熱抵抗体２６直下の発
熱抵抗層１７部分が非発熱部分を保持しているとすると
、この部分の抵抗値は大きく、印字用発熱抵抗体２６は
、その直下の発熱抵抗層１７、共通電極１６を介して流
れる電流が小さいから、印字に要するほどの熱量を発生
しない。

すなわち、各印字素子は、熱移送素子４から転送された
データに応じて発熱状態あるいは非発熱状態となり、印
字素子の印字用発熱抵抗体２３，２．。

２９，２．□、・・・・・・に感熱紙を押しつり−るこ
とにより、印字が行なわれる。

このように、印字素子は、印字機能（すなわち、印字の
ための発熱）とともにデータの保持機能を有しており、
このために、印字期間においては、熱移送素子には、該
熱移送素子で保持されているデータを印字素子に転送す
るに要する期間だけ大電流が流れるものであるから、熱
移送素子に大軍流が流れる期間を大幅に短縮することが
でき、熱移送素子の熱的影響が軽減される。

また、印字素子が印字のために発熱する期間は、熱移送
素子と電気的に遮断されているから、その期間において
、熱移送素子に影響することなく印字素子に印加される
印字電圧を充分に高くすることができ、印字に必要な温
度に達するまでの時間を大幅に短縮することができて、
印字速度を向上させることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、印字素子と熱移
送素子との間を熱的に遮断してそれら間のデータ転送を
電気的に行ない、かつ、該印字素子に印字機能とともに
データ保持機能をもたせたものであるから、データ転送
と印字のための前記印字素子の発熱とを独立に行なうこ
とができ、データ転送速度が速いことと相まって、前記
印字素子の印字電圧を大きくして前記印字素子の温度上
昇速度を速くすることにより、印字速度を大幅に高める
ことができ、さらに、前記熱移送素子にはデータ転送に
のみ大電流が流れるものであって、前記熱移送素子は熱
的影響が大幅に軽減され、上記従来技術の欠点を除いて
優れた機能の長寿命化された感熱ヘッドを提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は感温半導体の特性を示す特性図、第３
図は従来の感熱へ７ドの一例を示す部分斜視図、第４図
（ａ）ｌ　（ｂ）、（Ｃ）は第３図の熱移送素子の熱移
送動作を示す動作説明図、第５図（ａ）は第３図の感熱
ヘッドめ動作を説明するための概略構成図、第５図（ｂ
）は第５図（ａ）の転送電極、転送・印字電極に供給さ
れるクロックパルスを示すタイミングチャート、第６図
は従来の感熱ヘッドの他の例の動作を説明するための概
略構成図、第７図は第６図の各部に供給される信号を示
すタイミングチャート、第８図は本発明による感熱ヘッ
ドの一実施例を示す部分斜視図。第９図は第８図の一点鎖線Ｘ−χに沿った断面図。第１０図（ａ）は第８図の感熱ヘッドの動作を説明する
ための概略構成図、第１０図（ｂ）は第１０図（ａ）の
各部に供給されるクロックパルスを示すタイミングチャ
ートである。１・・・・・・基板２２３，２６，２０，２．２，２Ｎ
、２Ｎ＋３・・・・・・印字用発熱抵抗体、３．〜”１
１”Ｎ−２〜３Ｎ＋４・・・・・・電圧印加端子、４・
・・・・・熱移送素子、５・・・・・・共通電極、６・
・・・・・発熱抵抗層、７−１．７−２　・・・・・・
転送電極、８・・・・・・転送・印字電極、１６・・・
・・・共通電極、１７・・・・・・発熱抵抗層、１８・
・・・・・逆電圧印加端子。第１図１４度（’Ｃ）第２図電ヌＬ第３図（第４図３Ｎ−１３Ｎ　　　　　３Ｎ中７　　　３Ｎ＋２　　３
Ｎ＋３３Ｎ−１３Ｎ　　　　　　３ｈｈｌ　　　３Ｎ＋
２　　　３Ｎ＋３３Ｎ−１３Ｎ　３Ｎ＋１３Ｎ＋２３Ａ
Ｉ＋３第５図（ａ〕（ｂ）第６図＼　　　Ｎ”ｌ　　　　　　’て　　　第　　　（偽　
　　＄　５　今　　も　各　へ第８図第９図第１Ｏ図（ａ〕（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

電圧印加により発熱し臨界温度で電気抵抗が急激に減少
する発熱抵抗層に複数の電圧印加端子が配列されて熱移
送素子が形成され、ｎ（ただし、ｎは３以上の整数）個
目毎の該電圧印加端子をもって１端子群とし、ｎ個の該
端子群の１つは前記電圧印加端子の全てが異なる印字素
子を介して１つの転送・印字電極に接続されるとともに
、他の（ｎ−１）個の前記端子群は（ｎ−１）個の異な
る転送電極に夫々接続されてなり、該転送電極および前
記転送・印字電極に順次転送電圧を印加することにより
データが前記熱移送素子中を熱的に転送されて保持され
、前記転送・印字電極に印字電圧を印加することにより
前記印字素子に前記データに応じた電流を生じさせて発
熱印字可能とした感熱ヘッドにおいて、前記印字素子は
、共通電極と、負の温度特性を有する発熱抵抗層と、前
記電圧印加端子と前記転送・印字電極との間に接続され
た印字用発熱抵抗体とが積層されてなり、前記熱移送素
子に印字期間の一部期間中前記転送・印字電極の印加電
圧とは逆極性の電圧が印加される逆電圧印加端子を設け
、前記印字素子の切換温度を前記熱移送素子の切換温度
よりも低下させ、かつ、印字時の熱移送素子の発熱期間
を減少させることができるように構成したことを特徴と
する感熱ヘッド。