JPS5941280A - 熱移送素子 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は電話ファクシミリ、感熱ラインプリンタに用い
られる感熱ラインヘッドなどに応用できる熱移送素子に
関する。

〔従来技術〕

電話ファクシミリ、感熱式ラインプリンタに用いられる
感熱ラインヘッド等の微小な発熱素子を多数個用いる部
品罠おいて、従来技術ではセラミック等の基板上に発熱
素子を形成して各素子に端子をつけ、その端子に各素子
ごとに駆動回路を接続し、さらに各駆動回路に発熱素子
の発熱、非発熱を決定するデータを与える線を接続する
必要があった。そのため、■素子数と同数の引出線をつ
ける必要があり、基板の寸法が大きくなる。■素子数と
同数の駆動回路が必要で大量の部品が必要っ■感熱ヘッ
ド組立時に発熱素子の基板と、駆動回路を接続する必要
がある。という３点から感熱ラインヘッドが非常に高価
になっていた。駆動回路の簡略化のために１個の駆動回
路で２個以上の発熱素子を切換えて駆動したり、駆動回
路をシフトレジスタを内蔵した集積回路化して部品点数
を低減し、かつデータ入力を簡単にするなどのくふうが
なされているが、発Ｐ８素子から駆動回路への配線の数
を低減することはできなかっｒ”Ｃ６ 第１図は従来技術の発熱ヘッドの購造を示す図である。

セラミック等の絶縁物の基板１上に発熱抵抗体２が設け
られ、発熱抵抗体２には端子５α、５Ａ％５ｃ　　　・
・が接続されている。さらに端子３α、５ｈ、　３ｃ・
・　・・は駆動回路に接続するだめの引出線４ａ、４Ａ
、４ｃ・・・　に接？ｉＦ、されているこのように従来
技術の発熱ヘッドでは、発熱抵抗体よりも、端子、引出
線、および両者を接続する配線が基板面積の大部分を占
めてい込。特に引出線の部分は圧着、ハンダ付、ワイア
ボンディング等により他部品と接続するために大面積を
要する。第２図は従来技術の駆動回路の一例を示す図で
ある。共通電極５ａまたけ５ｈに電圧を加え、駆動トラ
ンジスタ６Ａを導通させると、電極５１１．５Ａ　、端
子５ｂで区切られた発熱抵抗体２の微小部分（以下発熱
素子と呼ぶ）２Ａまたは２Ｃに電流が流れ、発熱する。

この構成では駆動トランジスタの数は発熱素子数の半分
で良いが、共通電極と発熱素子の間に分離用のダイオー
ドが必要であり、発熱素子を駆動トランジスタおよび分
離用ダイオードに接続するための引出線は発熱素子数と
同数になる。ファクシミリでは発熱素子は１ｍあたり８
個の密度で並べられておｐ、Ａ４サイズおよびレターサ
イズを扱うファクシミリでは、引出線の数は１７２８個
にも達する。

丈なわら、上記の例の従来技術でファクシぼす用感熱ラ
インヘッドを組立てると、１７２８個の引出線、同数の
駆動回路との接続作業８６４個の駆動トランジスタ、１
７２８個のダイオードが必要になり、非常に高価になる
。

〔発明の目的〕

本発明の目的は個別の駆動回路を不要にし、引出１線、
接続点数、駆動回路部品点数を大幅（て低減し、安価な
熱移送素子を提供することにある。

〔発明の概要Ｊ このため本発明は発熱素子自身にデータ転送および記憶
能力を持プしせること（・である。

本発明の原坤は、負の温度考性を持つ感湿半導体ごｔ’
Ｆ一つ／ζ抵抗体素子にある値以上の電圧をかけると、
自己発熱により抵抗値が低下して電流が急増する現象を
利用している。第３図、第４図はこの種の感温半導不の
−ＮＮ　ｆある酸化バナジウム（’ＶＯ２）の特性の一
例である。第３図は、素子の温度が臨界一度’ｌ’　ｃ
を越えると素子の直流抵抗１１ｉが几りからＬＬ）ｉに
急減することを示している。また第４図は、環境温度を
一定にして素子に印加する電圧を大きくして行くと、臨
界電圧Ｖｃまでは素子に流れる電流による自己発熱と素
子からの放熱が平衡して、電圧の上昇に伴ない素子温度
と電流が単調増加するが、臨界電圧を越えると素子温Ｋ
が第３図の臨界温度を越えて抵抗が激減し、電圧を増加
しなくても電流が急増することを示〔７ている。このと
きの電流は、第３図の直流抵抗値Ｒ，ｓにより決まる。

１４４図の特性は、素子の材質、形状により変化する。

なお以上に説明した特性ンこついては公知である。

第４図に示すように、臨界電ＬＥνＣは素子の環境温度
により異なり、環境温度が商いほど臨界１に圧は低くな
る。したがって、過当な１１ｔ圧■を素子に印加すると
、環境温度がｔｌのと角は臨界電圧に遅しないため１１
なる微少′−流しか流れず環境温度がｔｌよりも高いｔ
２のときは臨界−比以上になるためＩ２なる大イ流が流
れるような状態を設定することができる。なお、このと
きに素子の印加電圧を一定に保っておけば、電流の急増
により素子の入力電力も急増し、素子温度は臨界温度よ
シ高くなる。−例として、ｔ＋＝２０°０＜２＝７５’
Ｏ１素子印加’ｌｔＥヲＡＶ　、！：　ｔ、［、ＩＴ　
＝０．２６ｍｋｓ　Ｆ＝２！＋＋＋＋Ａ、素子の到達温
度約２５０　’０という素子を製作することができる。

したがって、何らかの方法で素子の環境温度または素子
自身の温度を外部から制御してやれば、この種の素子は
高温状態がＯＮ、低温状態がＯＦＦの熱的なスイッチあ
るいは記憶素子として動作することになる。以下、ある
印加電圧に対し素子がＯＮ状態になる素子の環境温度の
最低値を切換温度と称する。

この種の素子を多数個、隣接素子が相互に熱的に結合さ
れるように近接して一列に配置し、その一端の第１の素
子に電圧をかけ、かつ素子の温度が切換温度より高くな
るように外部から加熱してやると、第１の素子はＯＮ状
態になる。

すると前述のように第１の素子の温度は切換温度より上
昇し、隣接する第２の素子を加熱するっ次に第２の素子
が切換温度に達したところで第２の素子に電圧を印加し
、同時に第１の素子に印加していた電圧を切断すると、
第２の素子がＯＮ状態になシ、第１の素子の温度は低下
する。

この操作を第５の素子およびそれに続く素子に対して次
々に行なうと、第１の素子にあったＯＮ状態を第２の素
子、第Ｓの素子・・・・・・・と次々に転送することが
でき、シフトレジスタと同様な動作が実現できる。多数
のデータを次々に転送するには、以上の操作を繰返して
行なえばよい。

以下、上記のような動作を行なう素子を熱移送素子と呼
ぶ。

本発明の熱移送素子では、ＯＮ状態の素子は、ファクシ
ミリ、プリンタ等に用いられる感熱紙を発色させるのに
充分な温度にすることができるので、感熱紙を圧着する
だけで印字を行なうことができる。

なお、以上に説明した動作は、かならずしも第３図に示
した明確な臨界温度を持たなくても負の温度特性を持ち
、第４図に示す特性を持つ素子でも実現することができ
る。

〔発明の実施例〕

→Ｌ５図は本りる明の一実施例を示す図である。

、絶縁Ｉ吻の基板１の上に共通電極５を設け、その上に
感温半導体の発熱抵抗層７を形成する。さらにその上（
こ端子５１〜３Ｎ〜を形成しである。

各端子ｔよ、５個目ごとに同じクロック電極８−１８−
２．８−３に接続されている。

第６１は、第５図の購造の熱移送素子の動作を説明する
区である。まず５Ｈの端子と共通電極０間（・て′電圧
がかけられ、５１；端子の下の発熱抵抗層が発熱してい
る状態にあるとき、３Ｎ端子の直下で発生した熱は発熱
抵抗Ｎ＆７の中を伝熱し、輸＋１と八−５の端子の直下
の温度も上昇させる。

この結果図６（ａ）中の破線で示した部分は発熱により
抵抗値が非常に減少している。そこで６Ｎ端子の電圧を
切断し、３Ｎ＋、端子に電圧を印加すると、第６図（ｂ
）に示すように〜や、端子の下の５Ｎ端子に隣接した部
分の温度が切換温度を越え抵抗値が下っているために電
流が流れはじめる。やがて電流が流れている部分からの
発熱により端子３Ｎ＋、の下部全体に電流が流れ図６（
ｃ）に示すように発熱部分が拡大し低抵抗部分が形成さ
れる。以下同様に輸＋１端子の電圧を切断して５Ｎ＋２
端子に電圧を印加すると、発熱部分は５Ｎ＋２端子の下
へと移動する。はじめの第６区１（ａｌり状態で３Ｎ端
子の下が発熱していないと上記の動作は起らず、賦圧を
印加する端子を移ＣＩシてもどの端子部も発熱しない。

この場合は非発熱部すなわちＯＦＦ状態を転送したと解
釈することかできる。

以上の説明でＶま発熱抵抗層７中を伝λ■Ｊ゛るとして
説明したが、共通４極５　Ｊ、−よび端子５の熱抵抗が
小さいため、この両者を通しでの伝熱も無視できない。

端子部の伝熱はｉｂ作の障、４にはならないが、共通４
極５ｒ通しての１尺熱は上記の動作に支障があるので、
菓子の設置りに当つＣは、共通ｇ極５の４さを充分、・
Ｉｌ〈ｊ心等の対策が必要である。

第７図は、第６図の素子の駆動方法を示した図で（ａ）
は端子の接続方法、（６）は印加−Ｊ−も、クロックパ
ルスを示している。発熱部分に隣接する電極Ｖｃ嵯圧を
印加した時のみ発熱部分が移動することを利用し、３相
クロツクパルスｙ３＋、ｐｉ？、０５を用いて、左から
右へと発熱部分を転送することができる。２相のクロッ
クでも発熱部分の移動は起るが、移動方向が確定しない
ため使用できない。第７図の構成であれば、熱移送素子
を駆動するだめの弓１出線は共通電極を含めて４本であ
り、駆動回路は３個でよい。これが本発−明の最大のオ
リ点であｐ１従来技術と比較して駆動回路の部品点数、
組立時の接続点数を格段に低減することができる。まだ
、第５図では理解を容易にするために、端子３、クロッ
ク電極８を比較的大きく図示しであるが、実際の素子で
は両者とも内部配線であるので、発熱抵抗体７に比較し
て１０分の１程度の幅があれば良く、基板の面積も従来
技術のヘッドよシ小さくすることができる。したがって
、前記の部品点数、接続点数の低減とあわせて従来技術
よりも格段に安価な感熱ラインヘッドを実現できる。

第７図の９は熱移送素子にデータを入力するだめの端子
で、入力データが１のときはトランジスタ１０をＯＮに
して臨界電圧より高い電圧Ｖｃｃを端子９に印加し、直
下の発熱抵抗体７を発熱させるっ入力データがＯのとき
はトランジスタ１０をＯＦＦにして非発熱とする。入力
データをクロックパルスの０！に同期して与えれば、入
力データの１１０を素子の発熱／非発熱に変換して熱移
送素子に転送することができる。

第６図、第７図に示した熱移送素子を、たとえばファク
シミリの感熱ヘッドとして用いるには次のようにする。

まず熱移送素子の素子数は感熱ヘッドとして用いる素子
数の３倍用意する。

印字すべきデータを入力端子１１からクロックパルスハ
に同期して入力し、熱移送素子に転送する。１ライン分
のデータの転送が終了した時点でクロックパルスをｉｎ
で停止する（ハにだけ電圧を印加した状態にする）と、
ｌｓに接続された素子にデータの１１０が発熱／非発熱
の形で記憶されている。すなわち、熱移送素子３個にっ
き１個の割合でデータが記憶されていることになる。こ
の状態で感熱紙を熱移送素子に圧着すると、データ１が
記憶されている素子は高温になっているため、感熱紙を
発色させる。印字を鮮明にするには、第８図に示すよう
に印字に用いる素子だけ面積を大きくしてもよいっ 上記の方法では、印字に用いる素子の密度は熱移送素子
の密度の３分の１になるが、１ラインのデータを３回に
分けて印字する方法を用いれば両者の密度を等しくする
ことができる。最初に、印字すべきデータの右端から数
えて１番目、４番目、７番目・・・・・・・・　３Ｎ＋
１番目（ＩＪは正の整数）と３個ごとのデータを取り出
して熱移送素子に転送する。その後上記の方法と同様に
Ｏｓでクロックパルスを停止し、印字を行なう。

次に２番目、５番目・・・・・・・・３Ｎ＋２番目のデ
ータを転送し、クロックパルスを０２で停止して印字を
行なう。最後に３番目、６番目・・・・・・・・５図番
目のデータを転送してグ１でクロックパルスを停止して
印字を行なうと、熱移送素子の各素子が１回ずつ印字素
子として動作することになり、目的が達せられる。

上記のどちらの方法でも、クロックパルスのに東返し周
波数を高くして行くと、素子が熱平衡に達する以前に転
送が行なわれるようにな、す、第９図に示すように、印
字の目的で転送時のクロックパルスより長いＯＮ時間を
持つパルスを印加すると、転送時より温度が上昇する。

（第９図（ａ）に示す。）このことを利用して、転送時
の素子の温度を感熱紙の発色高度より低くし、印字時に
ＯＮ時間の長いパルスを印加することによりはじめて発
色温度以上の温度を得るようにすることができる。この
ように構成すると、データ転送時に感熱紙が発色するお
それがないため、感熱紙を熱移送素子に圧着したままで
データ転送を行なうことができ、機構を簡単にすること
ができる。なお、上記のパルスのＯＮ時間を変化させる
かわシに、印加電圧を変化させても同様の効果が得られ
るが、この場合にはＯＦＦ状態の素子の臨界電圧を越え
ない範囲にとどめなければならない。いずれの場合でも
、熱移送素子の切換温度が感熱紙の発色温度よりも低く
、かつクロックパルスのＯＮ時間内に転送が行なえるよ
う（で、適切な素子の設計をすることが必々であること
は言うまでもないっ 〔発明の効果〕 以上に説明したように、本発明によれば、簡単な外部回
路を付加するだけでデータ転送、記憶の能力を持つ発熱
素子を得ることができるので、安価な感熱ラインヘッド
を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の感熱ヘッドを示す図、第２１図は従来の
感熱ヘッドの躯動回路を示す図、第３図と第４図は本発
明に使用する感昌半導体の特性の一例を示す図、第５図
は本発明の一実施例を示す図、第６図と第７図は第５図
の実施例の動作を説明する図１．ｊｆ、８図（は本発明
の別の実施例を示す図、第９図は発熱素子の電圧印加時
間と温度上昇の関係を示す図である。 １・・基板　　　　　　　２・・・発熱抵抗体３゛°端
子　　　　　　　４・・・引出線５・・・共通電極　　
　　　６・・・駆動トランジスタ７・・・発熱抵抗Ｒａ
・・・クロック「に極９・・・端子　　　　　　　１ｏ
・・・トランジスタ１１・・・データ入力端子 ・＋’ＣＪＪ人弁理士　薄　１）利　幸、。 ヴ−ｊ　Ａ 才　Ｉ　図 第３図 温浸（’Ｃ） オ＋図 寸　５　図 一才　６　図 （とス、ン （ｂ） 寸　７　図 （ｂ） 一オ　δ　Ｚ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｔ　負の温度特性を持つ抵抗体上に隣接する３個以上の
   電極を構成し、前記隣接する３個以上の電極に順次電圧
   を加えることを特徴とする熱移送素子。