JPS60171176A - 感熱記録ヘツドの駆動方法 - 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】 １、産業上の利用分野 本発明は感熱記録ヘッドの駆動方法に関する。

２、従来技術 感熱記録ヘッド（以下、単にヘッドと称す。）は被記録
紙または感熱紙等の被記録体に対して直接的若しくはイ
ンクフィルムを介して当接された状態で記録用の電気信
号によって発熱部がドツト状に選択加熱され、これによ
って被記録体に画像等を記録できるように構成されてい
る０従来のヘッドでは一般に、絶縁体基板上に発熱体層
を設け、この上に多数の対向電極を形成させて発熱部を
構成し、その上を絶縁被膜で覆って対向電極や発熱体層
を保護するようにし、その対向電極を構成する信号電極
に対して例えば後述するライン方式にあっては集積回路
（以下、ＩＣと称す。）部から目的とする画像パターン
に対応する信号を与えるようにしている。

上記のヘッドを駆動する方法として、印字の１ドツト分
について、パルス信号を送って発熱部を加熱し、次いで
冷却する方法が採られている。

このパルス信号によって前記発熱体層に供給される電力
と前記絶縁被膜の表面温度とは、連続ドツトの・場合、
第１図に示す如き関係にある。

第１図に於いて、絶縁被膜の加熱は絶縁体基板を被覆す
るグレーズ層上に被着された発熱体層に生ずるジュール
熱によりてなされ、グレーズ層は熱保持体としてこの熱
が絶縁体基板に逃げるのを防止する。　また、絶縁被膜
の冷却は主としてその表面からの放熱によってなされる
。

被記録体にインクフィルムによって印字する場合、イン
クフィルムを構成するインク材料を溶融または昇華させ
るために必要な温度以上に絶縁被膜を加熱しなければな
らず、絶縁被膜の加熱温度は所定の温度以上とする必要
がある。

この温度（第１図にＬで示す。）はインクフィルムを゛
構成する材料によって定まるが、通常４００〜５００℃
の範囲内にある。　また、絶縁被膜の加熱直前の温度（
図中’ｌ’ｏ−＋　、Ｔｏ−＊　、Ｔｏ−ｓ・・・・・
・Ｔｏ−ｎで示す。）は次の加熱に際して急速にＬの温
度に到達するように成る温度以上を保つよう、常時適当
な電力を発熱体層に供給するようにしている。　なお、
Ｔｏ−ｎは連続ドツトの場合、漸次上昇して成る温度に
限シなく近付くが、Ｔｏ−ｎの上記到達温度はαよりも
余裕を以りて低い温度α以下に抑える必要がある。

ところで、従来は上記パルス信号の周期を第１図に示す
ように、冷却時間ｔ、を加熱時間ｔ１よシも充分長くと
りていた（例えば’霊／ｌ、　＝　３　）。　その理由
は、絶縁被膜に耐摩耗性を付与するために七の材料にＴ
ａ＊Ｏｗが広く使用されているが、Ｔａ５ｋｓ状熱伝導
性が良好ではないため、自然放冷による冷却速度が遅く
、温度がＴｏ−ｎに到達するのに時間を要するためであ
る。

このように１．を大きくとることは、１パルス当りのｔ
、とｔ倉との合計時間にかなシの時間（従来は１．５〜
２ｍ町を要することとなシ、記録装置の高速化を図るの
にネックとなっていた。

上記（１，＋　１．　）の時間を短縮するためには、加
熱時の昇温速度を速めて１．を短縮することが考えられ
る。　しかし、昇温速度を速めても、通常インクフィル
ムのベース材料に使用されるポリエチレンテレ７タレー
）（ＰＥＴ）は熱伝導率が低いために短時間ではインク
を溶融また社昇華するに至らず、印字が困難となる。　
しかも、ｔＩを短縮しようとすれば発熱体層に供給する
電力が増大するので、発熱体層に亀裂や酸化が生じてこ
れを劣化させたシ、或いは印加パルスのＯＦＦ直後の暫
時の温度上昇（熱慣性による温度上昇であって、通常は
無視できる程度に小さい。）が無視できない程に大きく
なりてＰＥＴを加熱、軟化させる。

その結果、例えばインクフィルムと絶縁被膜との間の摩
擦係数が増大して両者が貼付く、所謂スティッキングを
起してその後の印字を困難にするようになるという致命
的欠陥を生じる。

３、発明の目的 本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、ヘ
ッドの劣化や記録装置の稼動中のトラブルを起すことな
く、時間を短縮して記録装置の高速化を可能にするヘッ
ドを提供することを目的としている。

４、発明の構成及びその作用効果 即ち、本発明は、パルス信号によって発熱部の加熱とこ
の加熱に続く冷却とを行う感熱記録ヘッドの駆動方法に
於いて、前記発熱部の加熱時間をその冷却時間よりも長
くすることを特徴とする感熱記録ヘッドの駆動方法に係
る。

本発明によれば、加熱時間１＋と冷却時間ｔ、との比ｔ
Ｉ／ｌｔを１．０以上とすべきである。　これが１．０
未満では（１，＋１．）を短縮できず、これが２．０を
越えるように加熱時間を長くすると絶縁被膜の温度が高
くなシ過ぎてスティッキングを起すようになり、或いは
冷却時間を短かくし過ぎると絶縁被膜の温度が充分に杜
下らなくなるようになる。

好ましいｔｓ／ｌｔの範囲ａ１．０〜２．０であり、特
に好ましいｔｓ／ｌ＊の範囲状１．５〜２．０である。

なお、本発明にあって社、冷却時間を成可く短かくでき
るよう、絶縁被膜の材料としては耐摩耗性のみならず熱
伝導性の良いものが好ましく、例えば５ｔｓＮａ、Ｓｉ
Ｃ，Ａ４！ｔＯｓＳＢＮが好適であり、その厚さも成可
く薄くすることが望ましい（例えば５０００Ａ　〜３μ
ｍ）。

５、実施例 始めにヘッドの発熱部及びその周辺について本発明の詳
細な説明する。

ヘッド社、ヘッドを固定した状態で記録するライン方式
と、ヘッドを記録紙の送り方向に直角の方向に移動させ
ながら記録するシリアル方式との２方式に大別される。

先ずライン方式について説デする。

第２図に例示するように、ヘッド２０は共通の基板（例
えばアルミニウム基板）ｌ上に、発熱部２を設けた絶縁
体基板（例えばアルミナ等のセラミック基板）３と、多
数（例えば６４個）のＩＣチップ４を固定したプリント
基板（例えばガラス・エポキシまたはセラミック板）５
とが一定の間隙６を置いて対向して固定されている。　
ＩＣチップ４と発熱部２との電気的接続は、上記間隙６
上にてプリント基板５と絶縁体基板３との間に架は渡さ
れたフィルムキャリアテープ７によって行われている。

この接続方式を第３図及び第３図のＩＶ−ＩＶ線に沿う
拡大断面図である第４図で詳述する。

絶縁体基板３上に下地となる酸化珪素膜１６が設けられ
、この上に発熱体（例えば窒化タンタル）層８が形成さ
れ、更にこの上に、例えばアルミニウム製の共通の接地
電極９と、同発熱体層８上において接地電極９の長さ方
向に多数本配列せしめられている例えばアルオニウム製
の信号電極１０とが設けられている。　これら両電極９
と１０との各対向部分１１によって発熱部２が形成され
ている。　一方、ＩＣチップ４は一定個数毎に、３０で
示した分離ラインで互いに接合された別々のプリント基
板５上にマウントされ、プリント基板５上に所定パター
ンに設けられた例えばアルミニウム製の配線１２に対し
、Ａｕ又はＭ等のワイヤ１３によりてワイヤボンディン
グされている。　なお、上記の各配線パターンは簡略図
示されている。

フィルムキャリアテープ７は、例えばポリイミド基板１
４上に、上記信号電極１０及び配線１２に対応した本数
（例えば６４本但し、図では６本に省略して示しである
。）の例えば銅箔製のり−ド１５が接着されたものから
なっている。　これらのリード１５と信号電極１０及び
配線１２との接続は所謂ビームリード方式で行って良く
、リード１５０両端部を予め幾分張出させておき、ここ
を熱圧着して接続を行うことができる。

なお、上記した各電極または配線の形式、ＩＣチップの
マウント及びワイヤポンディングは、公知の半導体装技
術によりて行えるので、それらの詳細は省略する。　ま
た、絶縁体基板３上には更に１耐摩耗性保護層（絶縁被
膜）１７が被着される。

上記したヘッドの発熱部２に於いては、第５図及び第５
図のＶＩ　−ＶＩ線に沿う矢視断面図である第６図に示
す如く、実際には膜厚３ｏμｍ以下の例えば窒化タンタ
ル発熱体Ｃ抵抗体）層８上には配線９、ｌＯ上も含めて
耐摩耗性保護層（絶縁被膜）１７で被覆、保護されてい
る。

次にシリアル方式について説明する。

シリアル方式にはヘッドが一列に配置される縦一列印字
方式と、ヘッドがマ）　ＩＪソックス状配置される桁遂
次印字方式の２方式があるが、発熱部の構造は両者に共
通しているで、ここでは縦一列印字方式について説明す
る。

ヘッドの配置は、第７図に示すように、ヘッド２０には
、発熱部２が記録紙（図示せず。）の送シ方向Ｘに平行
の方向に一列に通常２４個配置され、ヘッド２０は記録
紙の送シ方向Ｘに直角の方向Ｙ方向に移動しながら印字
するようになっている。

第８図に示すように、絶縁体基板３上に直線状に設けら
れたグレーズ層１６上を横切って配列されている、通常
２４個の発熱体層８０片側は共通の電極９に接続し、他
の側は信号電極１０に接続し、発熱部２へ送られる信号
を信号電極１０から送るようになっている。　このヘッ
ド２０社、信号電極１０から選択的にパルス信号により
て発熱部２が選択的に発熱し、第７図に示すＹ方向に移
動しながら印字するようになっている。

発熱部２の構造は第８図のＩＸ−ＩＸ線に沿う矢視拡大
断面図である第９図に示すように、絶縁体基板３上に被
着されたグレーズ層１６には発熱体層８が被着され、発
熱体層８の上に社間隙１１を以って相対向する共通電極
９と個別の信号電極１０とからなる対向電極が被着され
、間隙１１に発熱部２が形成される。

電極間隙１１下の発熱体層８と電極９．１０は耐摩耗性
を有する絶縁被膜１７によって被覆、保護されている。

なお、ヘッドを構成する各構成部分の材料は、前記ライ
ン方式に於けるそれらと変るところはない。

５μｍ厚のＴａ、０層層と１１１℃厚の８ｉ０Ｊｉとの
２層からなる絶縁被膜を備えたヘッドと、５ｉｓＮＩか
らなる３μｍ厚の絶縁被膜を備えたヘッドを使用して、
加熱時間（１＋）、冷却時間（魁）を共に０、５　ｍ５
ｅｃ、負荷電力０．７Ｗで連続ドツトしたときの時間一
温度曲線をめたところ、第１０図に示す結果が得られた
。　図中、符号Ｍを付した曲線は絶縁被膜にＴａｔＯｔ
及び６１０鵞を使用したヘッドの、符号Ｎを付した曲線
は絶縁被膜にＳ　ｉａ　Ｎａを使用したヘッドの測定結
果を示す０ 必要加熱温度りを４００℃、冷却到達温度Ｔｏ−ｎの初
回冷却温度ＴＯ−１を２２０℃とした場合、曲線Ｍでは
１パルス周期を１　ｍ５ｅｃとしなければならないが、
曲線Ｎでは加熱時間ｔ、を０．５　ｍ５ｅｃの侭で冷却
時間ｔ！を０．３５ｍ５ｅｃとして１パルス周期を０．
８５ｍ５ｅｃとし、破線で示すようにこれを短縮できる
ことが可能であることが理解できる０ 以下に本発明の具体的な実施例について疲明する０ 実施例１ 第７図〜第９図に示したヘッドに於いて、グレーズ層１
６の材料を酸化珪素、その厚さを５０μｍ１発熱体層８
の材料を窒化タンタルとし、絶縁被膜１７の材料をＳｉ
、Ｎ、とじ、絶縁被膜１７の厚さを３μｍとして、供給
電力を０．５Ｗとした。

１＋及びｔ、について第１１図中、 曲線Ａ：ｔｉを０．４　ｍ５ｅｃｓ　を雪を０．４　ｍ
５ｅｃ、　ｔｔ　＋　を菅を０．８ｍ５ｅｃに、 曲線Ｂ　：　ｔｔを０−５　ｍ５ｅｃ−ｔｔを０．３　
ｍ５ｅｃＳｔｔ　＋　を倉を０．８　ｍ５ｅｃに、 曲線Ｃ：　ｔｔを０．６　ｍ５ｅｃＳｔ＊を０．２　ｍ
５ｅｃ％　ｔｔ　＋　を雪を０．８　ｍ５ｅｃに、 曲線″”Ｄ　：　ｔｔを０．５　ｍ５ｅｃＳｊ！を０．
５　ｍ５ｅｃｓ　ｔｔ　＋　ｔｔを１．０ｍ式に 夫々とりて連続ドツトによシ印字したところ、同図に示
す時間一温度曲線が得られた。　この結果によれば１＋
／１１はＡが１．０、Ｂが１．７、Ｃが３．０、Ｄが１
．０であり、Ａ、Ｂ及びＤが望ましい例である０ これらの時間一温度曲線、例えば曲線Ｂを得るだめの信
号パルス及びヘッド移動信号は第１１図に示す如き波形
でありてよく、これらはパルスモータを使用する通例の
制御回路によって得られる。

絶縁被膜の必要加熱温度りを４００℃、必要冷却到達温
度−を２５０℃とすると、１．＋　１＊を０．８ｍ５ｅ
ｃの一定にとった場合、ｔｔ　／ｌ、が大きくなる程最
高温度、最低温度共に上昇するものの、ｔｉ　／　ｔｍ
を１．０または１．７とした例ＡまたはＢではその上昇
は少なく、冷却温度（前記Ｔｏ−ｎ　）がＴ、を越える
ことがない。

例りは１＋　＋　１１を１ｍ５ｅｃに、１．　／１．を
１．０にとった例であるが、例Ｂの曲線を例りの曲線と
比較すれば、ｔｔを変えずにｔ、を短縮してｔＩ／ｌｔ
を１．０から１．７に増加させることによシ、加熱温度
、冷却温度の過大な上昇を伴うことなく、ｔｔ　＋　ｔ
ｔ　（ｉ周期時間）を短縮して印字速度を速めることが
でき、また、発熱部の冷却期間内にパルスモータを駆動
してヘッドを移動させるのに、その期間の長さ魁が従来
の方法では長いので、熱による印字部分の尾引きが屡々
起っていたが、本発明の方法によれば、上記ｔ、が短か
いので、このような尾引きを生ずることがないことが容
易に理解されよう。

実施例２ この例は供給電力を０．６Ｗ、ｔｌ＋ｔｌを０−６　ｍ
５ｅｃとし、１＋　／ｌ、及びグレーズ層の厚さを変化
させた例である。　その余の条件は前記実施例１に於け
ると同様である。

（Ｅ）グレーズ層厚さを５０　μｍＳ”　／　ｔｔをＩ
Ｄに、（Ｆ）グレーズ層厚さを同じく５０μｍに、ｔ、
　／ｊ、を２．０に、（Ｇ）グレーズ層厚さを３０μｍ
に・　”／ｌ＊を２．０にとシ、連続ドツトしたところ
、第１２図に示す時間一温度曲線が得られた。　上記は
いずれも本発明の方法によっている。

第１２図に於いて、曲線ＥとＦとを比較すると、ｔＩ／
ｌｔを増大させることによって加熱温度、冷却温度共に
破線で示すように上昇するが、特に１＋／１１≦２．０
の範囲内であれば、その上昇は問題とする程のものでな
いことは前記実施例１に於けると同様でおる。

曲線ＦとＧとを比較すると、グレーズ層が厚くなる程そ
の熱保持体としての作用をより発揮して絶縁被膜がよシ
効率的に加熱され、その結果、絶縁被膜の加熱温度、冷
却温度共に上昇程度が大きくなっていることが解る。　
このことから、１．／１゜を近付ける場合はグレーズ層
を必要以上に厚くしない方が無難であることが理解でき
る。

以上の結果から本発明の方法によるときは、加熱時間１
１　（発熱体層への負荷時間）を冷却時間ｔ。

よりも長くする方法（望ましくは１．０≦１＋　／ｌ、
≦２．０、特に１．５≦１＋　／１ｍ≦２．０）である
から、発熱体層の供給電力を大きくする必要がなく、従
ってヘッドの劣化や絶縁被膜の過度な温度上昇がなく、
かつ、を會を短縮して１．　＋　１１を短縮することが
可能であることが容易に理解されよう。

次に上記のようなヘッドを使用した感熱記録方法及びそ
の装置を説明する。

第１３図の例によれば、ヘッド２０をインクフィルム４
１を介して被記録紙３３に当接させた感熱転写タイプの
感熱記録装置３９に於いて、ケース２３内の感熱記録の
ための各種装置が組込まれている。

被記録紙３３は、例えばカセット３４内に折畳み状態で
収納され、０−９−２５を経て熱転写部３６へ送られ、
転写後は矢印Ｘの如く装置外へ排紙される。　インクフ
ィルム４１は、供給ロール４２から、ガイドロー２４３
、駆動ローラー４４を経て熱転写部３６へ送られ、更に
駆動ローラー４５から巻取ジロー２−４６に巻取られる
。　なお、インクフィルム４１は、例えば供給ロール４
２とガイドローラー４３との間で、熱溶融性インク（図
示せず）が塗布されるように構成されている。

インクフィルム４１の移動経路中において、駆動ローラ
ー４４の手前位置に熱溶融性インクを塗布したインクフ
ィルム４１を検出するための７オトセンサ（例えば赤外
光センサ）４７が配されている。　まだ被記録紙３３の
検出用として、圧接ローラー４８の手前位置に７オトセ
ンサ（例えば赤外光センサ）４９が配されている。

熱転写部３６には、上述したヘッド２０とプラテンロー
ラー２４との組が設けられている。　また、被記録紙３
３及びインクフィルム４１を挾着するための圧接ローラ
ー４８が配されている。

なお、図面中の矢印２は、圧接駆動機構を有することを
示している。

こうした感熱記録装置３９において注目すべきことは、
第１４図に拡大図示する如くにプラテンローラー２４と
ヘッド２０との間に被記録紙３３とインクフィルム４１
とを発熱部２の位置で挾着して記録を行う（即ち、イン
クフィルム４１上の熱溶融性インク５０を選択的に加熱
、溶融せしめて被記録紙３３上に記録パターン５０′を
形成する）際に、上述した如きヘッド構成に基いて発熱
部２を図中のヘッド左端側に設けることができることか
ら、記録直後に被記録紙３３をヘッド２０外へ取出せる
ことである。　この結果、記録後、まもない時間内に被
記録紙３３上の記録パターン５０′を目視することがで
き、極めて都合がよい０　これに反し、従来のヘッドの
ように、発熱部がヘッドの中間位置にある場合には、発
熱部とヘッド端部との間には本実施例のヘッドに比較し
てかなシの距離があるため、その分だけ記録直後に被記
録紙が出てくるまでに時間を要し、使用者にとって扱い
すらいという問題が生じる。

第１５図には、感熱紙を用いる感熱記録装置５９を示し
、これによれば、ケース５３内にて感熱紙５１が供給ロ
ール５２から繰出され、ヘッド２０とプラテンローラー
５４との間で挾着されてヘッド２０による加熱で選択的
に発色せしめられる。

そして、この感熱紙は画像が色パターンとして記録され
た状態で搬送ローラー５５及び５６間から排出される。

以上、本発明を例示したが、上述の例は本発明の技術的
思想に基いて更に変形が可能である。

例えば、発熱部及びＩＣ部の配置や形状、層構成、材料
、電気的接続方式等は種々変更してよい。

上述のプリント基板はヘッド全長に亘って１枚のみ使用
してよいし、また発熱部とＩＣとは単一の基体に対し直
接設けることもできる。

６１発明の詳細 な説明したように本発明の方法は、ヘッドの発熱部の加
熱時間ｔ、と冷却時間ｔ、との比ｔ＊／ｂを１．０以上
（好ましくは１．０〜２．０の範囲）としているので、
即ち、ｔｌを（１〜２）ｔ、としているので、１パルス
周期の時間を短縮するのに発熱体層への負荷電力を大き
くする必要がなく、従って、ヘッドの劣化がなく、また
、絶縁被膜の過度な温度上昇によるスティッキング等が
起ることはない。

従って記録時間を短縮し、記録装置の高速化を容易にす
ることができる０

【図面の簡単な説明】

第１図はパルス信号と発熱部温度との関係を経時時に示
すグラフである。 第２図〜第６図はライン方式の感熱記録ヘッドの構造を
示し、 第２図は感熱記録ヘッドの一部分の概略斜視図、第３図
は第２図の拡大平面図、 第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線拡大断面図、第５図は第
３図の部分拡大平面図、 第６図は第５図のＶ−Ｖ線断面図、 第７図〜第９図社シリアル方式の感熱記録ヘッドの構造
を示し、 第７図紘感熱記録ヘッドの一部分の概略平面図、第８図
は第７図の部分拡大平面図、 た発熱部の時間一温度曲線を示すグラフである０第１３
図は感熱転写記録装置全体の概略断面図、第１４図は第
１３図の要部拡大図、 第１５図は感熱紙を用いる感熱記録装置全体の概略断面
図 である。 なお、図面に示された符号に於いて、 ２・・・・・・・・・・・・・・−・・・・発熱部３・
・・・・・・・・・・・・・・・・・絶縁体基板８・・
−・・・・・・・・・・・・・・発熱体層９．１０・・
・・・・・・・電極 １６・・・・・・・・・・・・・・・グレーズ層１７・
・・・・−・・・・・・・・・絶縁被膜２０・・・・・
・・・・・・・・・・感熱記録ヘッドである。 代理人　弁理士　逢　坂　宏（他１名）＼ も６図 第１３図 第１４図 裏１５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、パルス信号によって発熱部の加熱とこの加熱に続く
   冷却とを行う感熱記録ヘッドの駆動方法に於いて、前記
   発熱部の加熱時間をその冷却時間よシも長くすることを
   特徴とする感熱記録ヘッドの駆動方法。