JPS60176780A - 感熱記録ヘツド - 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】 １、産業上の利用分野 本発明は感熱記録ヘッドに関する。

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。

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、その上を耐摩耗性を有する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
ては業績回路（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りる。

第１図に示すように、一般にヘッドの発熱部２の構造は
、発熱部基板３ａ上にグレーズ層１６が被覆されて＝基
板３が構成され、その上に発熱体層８が配置され、発熱
体層８には両側から間隙１１を以って互に相対向する対
向電極９及び１０が接続し、更に対向電極９．１０上は
発熱体層８上を含めて酸化防止層１８及びその上に耐摩
耗性保護層１７るのを防ぎ、更に滑らかな面として膜付
きを良くするために設けられたものである。

発熱部基板３ａの材料としてはセラミック、特にＡＩ！
、　０３が使用され、グレーズ層１６の材料としてはＰ
ｂＯ，５ｉ０２　、Ｂ２Ｏ３、Ｂａｄ、　ＣａＯｌＺｎ
Ｏ１Ｍ２０．の内の３種以上を組合せた組成のガラスが
広く使用されており、恰も陶磁器をオ由（うわぐすり）
で表面処理するように、発熱部基板３ａの表面にグレー
ズ層３ｂｔｌ−形成して絶縁体基板３が製造される。

ところで、上記のガラスはカリウムやナトリウム等アル
カリ金属が可成り含まれている（無アルカリガラスと呼
ばれているものでもに、　００．３−０．６ｗｔ、　％
、　Ｎａ、００．３〜０．８　ｗｔ、’１６程度含有す
る。）０にやＮａは融点を下げてグレーズ層の形成を容
易にし、熱膨張率をセラミックのそれに近づける利点は
あるが、ＫやＮａ等アルカリ金属を含むガラスは軟化点
が５６０℃程度と低く耐熱性に問題があゆ、また、Ｋ＋
Ｎａは例えばＴａ、Ｎからなる発熱体層と高温で反応し
て発熱体層を劣化させ、ヘッドの寿命を縮める一つの原
因となっていた。

３、発明の目的 本発明は上記のような従来のヘッドの有する問題点を解
消し、発熱体層の劣化を防止したヘッドを提供すること
を目的としている。

４、発明の構成及び作用効果 即ち、本発明は、絶縁体基板上に発熱体層が配置され、
この発熱体層に間隙を以って互に相対向する対向電極が
接続されている構造を有する感熱記録ヘッドにおいて、
前記絶縁体基板が琺瑯基板からなることを特徴とする感
熱語録ヘッドに係る。

上記琺瑯付被膜はＫやＮａ等のアルカリ金属の含有量が
低い（一般に合計で１０００　ｐｐｍ　（重量比）以下
）ので、発熱体層、と化学的に反応することが極めて少
なく、また、軟化点が高いので、加熱、冷却の繰返しに
よる熱衝撃に対して抵抗力を有しており、ヘッドに耐久
性が付与される。

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。

ヘッドは、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明する。

第２図に例示するように、ヘッド加の共通の基板（例え
ばアルミニウム基板）１上に、発熱部２を設けた絶縁体
基板３と、多数（例えばＵ（（社）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■−■線に沿う拡大
断面図である第４図で詳述する。

発熱部基板３ａ上に下地となる絶縁性被膜（即ち、後記
の琺瑯材層）３ｂが設けられた絶縁体基板３の上には、
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ミ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、（資）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によってワイヤポンディングされている
。なお、上記の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６本、但し、図では６本に省略して示しである
。）の例えば銅箔製のリード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１５の両端部を予め張出させておき、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ボンディングは、公知の半導体装技
術によって行なえるので、それらの詳細は省略す？、ま
た、絶縁体基板３上には更に、酸化防止層１８とその上
に耐摩耗性保護層（絶縁被膜）１７が被着される。

上記した発熱部２においては、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
際には膜厚間μｍ以下の例えば窒化タンタル発熱体（抵
抗体）層８上は配線９．１０上も含めて酸化防止層１８
とその上に耐摩耗性保護層（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逐次
印字方式の２方式があるが、発熱部の構造は両者に共通
しているので、ここでは縦一列印字方式について説明す
る。

ヘッドの配装置は、第７図に示すように、ヘッド加には
、発熱部２が記録紙（図示せず。）の送り方向Ｘに平行
の方向に一列に通常Ｕ個装置され、ヘッド加は記録紙の
送り方向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、発熱部基板３ａ上に直線上に設け
られた保護層３ｂ上を横切って配列されている通常別個
の発熱体層８の片側は共通の電極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。このヘッド加は１
．信号電極１０から選択的にパルス信号によって発熱部
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、発熱部基板３ａ上に
被着された保護層３ｂには発熱体層８が被着され、発熱
体層８の上には間隙共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
隙状に発熱部グが形成される。

電極間隙ｐ下の発熱体層８と電極９．１０は酸化防止層
１８及び耐摩耗性を有するＩｅ、緑被膜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
ン方式におけるそれらと変るところはない。

以上の構成において注目されるべきことは、例えば第２
図〜第６図に示したヘッドにおいて、絶縁体基板３を厚
さ０．６〜１．０７ｍの鉄板３ａとその上面を被覆する
厚さ５０〜１００μｍ琺瑯材層３ｂとからなる琺瑯鉄板
としていることである。琺瑯層３ｂは重量比で２８％Ｍ
ｇ０，３７％Ｂａ０，２０％Ｂ２Ｏ３，１５％８ｉ０．
、不純物としてのに、Ｎａ及びＬｉが合計　４で１００
　ｐｐｍ以下、からなる琺瑯材層としである。

このような琺瑯基板３は、鉄板（例えば軟鋼板）を、例
えば上記のような化学組成を有する無アルカリガラスを
溶融、凝固させてＩμｍ以下の粒度に粉砕したガラス粉
末をイソプロパツールに懸濁させたスラリー中に浸漬し
、電気泳動によって上記鉄板表面に被着させ、焼成して
被着したスラリーを結晶、化させて形成することができ
る。

上記のような構造としたヘッドによれば、層３ｂは、従
来ヘッドのようなに、Ｎａ、Ｌｉを含有するガラス製グ
レーズ層とは根本的に異なり、化学的に安定な酸化物か
らなり、かつ、ＫやＮａ等のアルカリ金属の含有量が極
めて微量な琺瑯層としているので、記録装置の稼動中に
琺瑯材層３ｂが発熱体層８と反応することがない。その
上、軟化点が従来のガラスより高く（例えば９００℃以
上）発熱部２の加熱、冷却の繰返しによる熱衝撃に対す
る抵抗力が大きいので、長時間の連続使用に対しても発
熱部２の劣化を起す虞れがない。

更に、この例では発熱部基板３ａを従来のアルミナ製に
替えて鉄製としているので、発熱体層８で発する熱の蓄
積が少なくなり、発熱部２の不必要な温度上昇を抑えて
ヘッドの寿命を延長し迦うるに記録装置の高速化を図る
ことを可能にする。

これについて以下に詳述する。

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発熱部の表面温度とは、従来のヘッ
ドにあっては連続ドツトの場合、第１０図中に破線で示
す如き関係にある。

同図において、発熱部の加熱は、従来ヘッドにあっては
発熱部基板を被覆するグレーズ層上に被着された発熱体
層に生ずるジーール熱によってなされ、グレーズ層は熱
保持体としてこの熱が発熱部基板に過度に逃げるのを防
止する。また、発熱部の冷却は被記録紙と空気を通して
の表面からの放熱及びグレーズ層を経て基板への伝導に
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スる場合、イン
クフィルムを構成するインク材料（溶融点は一般に７０
〜８０℃）を溶融または昇華させるために必要な温度以
上に発熱部を加熱しなければならず、発熱部表面の耐摩
耗性保護層の温度は所定の温度以上とする必要がある。

この温度（第１０図中にＴ２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、インクを短時間に
溶融または昇華させるためには可成りの高温を必要とし
、通常４００〜５００℃の範囲内にある。また、耐摩耗
性保護層の加熱直前の温度（図中Ｔｏ−ｒ、ｌ’ｊｌｏ
−２、Ｔ＜１−３、−−”＝　’ｌ”ｏ−ｎで示す。）
は連続ドツトの場合、漸次上昇して成る温度に限りなく
近付くが、Ｔｏ　−ｎの上記到達温度はＴ２よりも余裕
を以って低い温２Ｔ１以下に抑える必要がある。

第１０図中、時間一温度曲線に付したｔｌは１サイクル
当りの発熱部加熱時間、ｔ２は同じく冷却時間を示して
いる。

従来のヘッドではＴＯ−ｎがＴｌ　ｆ越えないようにす
るため、発熱部基板の材料をセラミックの内では熱伝導
性のよいアルミナを使用しているものの、アルミナはセ
ラミック以外の材料、例えば金属や合金に較べて熱伝導
性の良い材料ではない。この例のように絶縁体基板を琺
瑯鉄板とし、かつ、琺瑯層を適当な厚さくこの例では５
０〜１００μｍ）としているので、発熱部の熱は絶縁体
基板をも経由して放熱され、第１０図中に実線で示すよ
うに冷却時の冷却速度が速くなり、かつ、発熱部に蓄積
される熱による前記’ｌ’＋）−ｎの上昇が従来のヘッ
ドに較べて僅少となる。

その結果、Ｔｏ−ｎｆ例えば従来ヘッドにおけるそれと
同じくする場合には、同図中に一点鎖線で示すように、
冷却時間ｔ２（ｉ−従来よりも短かくしてパルス信号周
期を短縮し、記録装置の高速化を無理なく図ることがで
き、その上、琺瑯基板は琺瑯鉄板としているのでその製
造原価は低く、この例によって得られる効果は頗る大き
い。

なお、上記の例では琺瑯基板を琺瑯鉄板としたが、他の
琺瑯金属板或いは琺瑯合金板としても良く、また本発明
ヘッドをシリアル方式の記録装置（第７図〜第９図に例
示した。）に適用可能であることはいうまでもない。

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１１図の例によれば、ヘッド２０１１：インクフィル
ム４１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において、ケースｎ内の感熱記録
のための各種装置が組込まれている。

被記録紙おけ、例えばカセッ）・３４内に折畳み状態で
収納され、ローラー５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
ーラー４３、駆動ローラー４４ヲ経て熱転写部３６へ送
られ、更に駆動ローラー４５から巻取りローラー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４２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
ー必の手前位置に熱溶融性インクを塗布しタインクフィ
ルム４１ヲ検出するためのフォトセンサ（例えば赤外光
センサ）４７が配されている。また被記録紙３３の検出
用として、圧接ローラ−４８０手前位置にフォトセンサ
（例えば赤外光センサ）４９が配されている。

熱転写部３６には、上述したヘッド加とプラテンローラ
ー２４との組が設けられている。甘た、被記録紙３３及
びインクフィルム４１を挟着するための圧接ローラー４
８が配されている。なお、図面中の矢印Ｚ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１２図に拡大図示する如くにプラテンローラー冴とヘ
ッド囚との間に被記録紙３３とインクフィルム４１とを
発熱部２の位置で挟着して記録を行う（即ち、インクフ
ィルム４１上の熱溶融性インク５゜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′全形成
する）際に、上述した如きヘッド構成に基いて発熱部２
金図中のヘッド左端（１ｔｌに設けることができること
がら、記録直後に被記録紙３３ヲヘツド（９）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上の記録パターン艶′ヲ目視することがで
き、極めて都合がよい。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
かなりの距離があるため、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１３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
ーノＬ５２から繰出され、ヘッド加とプラテンローラ聞
との間で挟着されてヘッド加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
思想に基いて夷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。

６、発明の詳細 な説明したように本発明ヘッドを使用するときは、絶縁
体基板を琺瑯基板としているので、発熱体層の化学的反
応による劣化が生じず、かつ琺瑯材層の軟化点が高いた
めに発熱部の加熱、冷却の繰返しＫよる熱衝撃に対する
抵抗力が大きい。

従って、ヘッドの耐久性を増してその寿命が延長される
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の感熱記録ヘッドの発熱部及びその周辺の
構造を示す断面図である。 第２図〜第６図は実施例に使用したライン方式感熱記録
ヘッドの構造金示し、 第２図は斜視図、 第３図は平面図、 第４図は第３図のＩＶ−ＩＶＶＩ線断面図第５図は発熱
部及びその周辺の拡大平面図、第６図は第５図のＶＩ−
ＶＩ線断面図であるへ　。 第７図〜第９図はシリアル方式感熱記録ヘッドの構造を
示し、 第７図は部分平面図、 第８図は第７図の部分拡大図、 第９図は第８図のＩＸ−ＩＸ線拡大断面図である。 第１０図はパルス信号と発熱部温度との関係を経降的に
示すグラフである。 第１１図は感熱転写記録装置全体の概略断面図、第１２
図は第１１図の要部拡大図、 第１３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おいて、 ２・・・・発熱部 ３・・・・絶縁体基板 ３ａ　・・・鉄板 ３ｂ　・・・琺瑯層 ８・・・・発熱体層 ９．１０・・電極 １７・・・・耐摩耗性保護層 １８・・・・酸化防止層 加・・・・感熱記録ヘッド である。 代理人　弁理士逢　坂　宏　（他１名）第１図 １ 第２図 ％３図 第４図 第６図 第７図 １０　１０　９ ｂ 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁体基板上に発熱体層が配置され、この発熱体層
   に間隙を以って互に相対向する対向電極が接続されてい
   る構造を有する感熱記録ヘッドにおいて、前記絶縁体基
   板が琺瑯基板からなることを特徴とする感熱記録ヘッド
   。 ２、琺瑯基板が、酸（ヒマグネシウム、酸化バリウム、
   三酸化二硼素及び二酸化珪素を主成分とし、不純物とし
   てのカリウム、ナトリウム及びリチウムの含有量が合計
   で１０００重量ｐｐｍ以下の琺瑯付被膜を発熱体層との
   界面側に有する琺瑯基板である、特許請求の範囲第１項
   記載の感熱記録ヘッド。 ３、琺瑯基板が、金属又は合金板に琺瑯材が被覆された
   琺瑯基板である、特許請求の範囲第２項記載の感熱記録
   ヘッド。