JPS60184858A - サ−マルヘツド - Google Patents

サ−マルヘツド

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JPS60184858A
JPS60184858A JP59040871A JP4087184A JPS60184858A JP S60184858 A JPS60184858 A JP S60184858A JP 59040871 A JP59040871 A JP 59040871A JP 4087184 A JP4087184 A JP 4087184A JP S60184858 A JPS60184858 A JP S60184858A
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JP
Japan
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resistor
energy
area
thermal head
printing
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JP59040871A
Other languages
English (en)
Inventor
Makoto Tsumura
誠 津村
Ryozo Takeuchi
良三 武内
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/345Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads characterised by the arrangement of resistors or conductors

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  • Electronic Switches (AREA)

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〕 本発明はサーマルヘッドに係シ、特に多階調の中間調表
示が可能なサーマルヘッドに関する。
〔発明の背景〕
第1図は従来の白黒2値サーマルヘッドの1ドツト分の
構造を示し、囚は平面図、@はその人−A断面図である
。第1図において、セラミックやガラスなどの絶縁物の
基板3上に、CrSi (クロム・シリコン)などの半
導体合金でほぼ一定厚さの抵抗体層2とアルミニウムや
クロムなどの導体の対成極1が積層されている。抵抗体
層のうち対電極間の抵抗体は、対電極1を通して電力が
供給され発熱するので、特に発熱抵抗体2と呼ぶ。
サーマルヘッドによる印画には、感熱紙を用いる感熱方
式と、裏面にインクを塗布したフィルムにサーマルヘッ
ドを当てて普通紙に転写する熱転写方式が普及している
。第1図の従来例のように、発熱抵抗体2の幅及び厚さ
が一定の構造では、均一発熱となるため、発熱抵抗体2
相当の面積のドツトがほぼ均一に印画される。一方、発
熱抵抗体2よシも小さなドツト面積を印画して中間調を
表現する従来の中間調表現方法には、印加エネルギと印
画ドツト面積との関係が一定にならないなどの理由で、
この構造は適していない。
第2図は中間調表現が可能な従来のサーマルヘッドの構
造全示し、囚は平面図、■はそのB−B断面図である。
第2図のサーマルヘッドの構造は第1図の従来の2値サ
ーマルヘツドとほぼ同様であるが、発熱抵抗体4の形状
が異なる。第2図(6)に示すように発熱抵抗体4の厚
さは一定である。しかし第2図囚に示すように、発熱抵
抗体4の幅が中心部に近いほど細くなっている。本構造
においては発熱抵抗体4の中心部の電流密度が高く周辺
部よシも発熱し易い。したがって印加エネルギが少ない
時には、中心部だけが印画し、従来の2値サーマルヘツ
ドに比較して、小さな印画ドツトが得られる。
また印加エネルギの増大に伴って周辺部も印画可能とな
)、印画ドツト面積が増大する。このヘッドを用い、階
調データに基づいて印加エネルギを制御すると、中間調
画像を再生できる。
一般に、人間の目の中間調に対する認識能力は、低濃度
領域で敏感になる。したがって、サーマルヘッドの中間
調表現能力も低濃度領域での表現能力が最も重要である
。すなわち、最小印画ドツト面積が小さく、かつ、印加
エネルギに対するドツト面積が安定したヘッドはど中間
調表現に適したヘッドといえる。
第3図は、第2図で示した従来の中間調サーマルヘッド
について、印加エネルギに対するドツト面積の平均値と
ドツト面積の安定性を示す標準偏差値とを実験によ請求
めた特性図である。横軸には発熱抵抗体4とほぼ同一面
積を印画するに必要なエネルギを1とした相対エネルギ
を、左側の縦軸には発熱抵抗体4の面積を基準値とした
相対ドツト面積を、右側の縦軸にはドツト面積Sで除し
てドツト面積で規格化した標準偏差値(以下単に標準偏
浬値という)をそれぞれ示す。この標準偏差値が大きい
ほど、印画特性が不安定で中間調表現能力が低下する。
実験検討によシ、ドツト面積の標準偏差値が1を越える
領域では階調表現能力が大幅に低下することが確認され
た。第3図の実線11は印加エネルギに対するドツト面
積を示し、破線12はドツト面積の標準偏差値を示して
いる。
第3図に示すように、従来の中間調サーマルヘッドでは
、発熱抵抗体4よシも小さいドツトを印画する時の標準
偏差値が1以上の値を示し、中間調表現能力が低下して
いる。この理由を第4図によシ説明する。
第4図は第2図の従来の中間調サーマルヘッドに、適当
な電気エネルギが印加されている状態を示している。発
熱抵抗体4の中心部13付近は、単位表面積車シの印加
エネルギが大きく、確実な印画が可能な領域である。そ
の周辺部14は印画が不安定となるエネルギが印加され
ている領域で、対電極1に接する領域15は印加エネル
ギが少なく、印画が不可能な領域である。このように従
来の中間調サーマルヘッドでは、発熱抵抗体4よシも小
さい面積を印画する際には、常に不安定印画領域14が
伴うため、印画特性が安定せず、特に安定した微小ドツ
ト印画を必要とする低濃度階調の印画品質が悪化する欠
点がめった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、高い印画品質、特に低濃度領域の印画
品質に優れ、かつ多階調の中間調表現が可能なサーマル
ヘッドを提供することである。
〔発明の概要〕
本発明は、単位電流通電時の単位表面積車シの印加エネ
ルギが異なる複数組の抵抗体要素を電気的に直列接続し
て発熱抵抗体を構成し、段階的に印画の容易さの異なる
抵抗体要素を組合せることによシ、印画特性の不安定領
域を大幅に低減し、特に低濃度の印画品質を向上させる
とともに、多階調の中間調表示をなし得るようにしたも
のである。
〔発明の実施例〕
第5図は本発明の一実施例を示す構成図で、囚は平面図
、@はそのC−C断面図を示す。基本構成は従来の2値
サーマルヘツドと同様であるが、発熱抵抗体5の形状が
異なる。第5図に示すように本実施例では、単位表面積
車シの印加エネルギ値が異なる3種類の直方体状の抵抗
体要素5a。
5b、5Gによシ発熱抵抗体5を構成した。本実施例は
抵抗体要素5個で構成しているが、5個以上あるいは以
下でもよい。まだ抵抗体要素の配置が左右非対称でもよ
い。
第5図で抵抗体要素の長さをC−C方向の辺の長さとし
、幅をC−C方向に垂直かつ基板に平行な辺の長さとし
、厚さを長さと幅で定義される平面に垂直方向の辺の長
さと定義する。各抵抗体要素に印加されiエネルギP、
は、抵抗率ρ(Ω・cm ) 。
長さをt(cIn)、幅をW(crn)、厚さをd(c
*)。
電流を1(A)、印加時間をt(秒)とすると、ρ ・
1−1 P、=i” (ワット・秒) −d となる。また単位表面積当υに印加されるエネルギPヨ
に換算すると、 となる。この単位表面積abに印加されるエネルギP、
が大きいほど、単位表面積車シの発熱量が多くなル、容
易に印画できる。P、を決定する要素のうち、抵抗率ρ
は抵抗体の素材によシ決定される数値で、プロセス上一
定と考えられる。また、電流iと印加時間tも本発明の
構造上、各抵抗体要素間で共通である。したがって、抵
抗体要素の幅の二乗値と厚さとの積で示される特性値W
!dが小さいほど、単位表面積車シの印加エネルギが増
大し、印画しやすい抵抗体要素となる。第5図の実施例
では、W2d値は抵抗体要素5c、5b+5aの職に小
さくなり、この順序で印画しやすさが増大する。また幅
Wと厚さdの積値、すなわち断面積はどの抵抗体要素も
ほぼ等しく、電流密度一定の分布を示し、従来の中間調
ヘッドでは避けられなかった電流集中による抵抗体寿命
の低下を防止するとともに1抵抗体要素の最小幅を従来
の中間調ヘッドの2分の1以下に縮小できる。
第6図(4)は上記の関係を実験的に検討した特性図で
、横軸に印加エネルギP、と比例する印加時間tを、縦
軸にはドツト面積Sをとっである。ここでは第5図の抵
抗体要素の面積比が抵抗体要素5a、5b、5Cの順で
0.1.0.2.0.3の単体抵抗体素子について測定
し、それぞれ曲線20゜21.22で示しである。曲線
20,21.22のうち抵抗体要素5aに相当する曲線
20のWld値が最も小さく、印画が容易で、他の抵抗
体要素よりも短い印加時間で印画する。これら3つの抵
抗体要素の印画特性20,21.22に共通しているこ
とは、印画開始条件付近では、ドツト面積が抵抗体要素
の表面積とほぼ一致するまで急峻かつドツト面積が不安
定な特性を示すが、その後、印加時間に対して安定して
ドツト面積が増大して飽和に至る安定領域が存在するこ
とである。すなわち曲線20,21.22の特性の安定
領域を合成した特性が、多階調の中間調表示に適した特
性といえる。
第5図の複数抵抗体素子による特性を第6図面に示す。
実線23はドツト面積S、破線24はドツト面積の標準
偏差値σ、/Sを示す。標準偏差値を示す破線24が、
時間2及び3付近に極大値を有しているが、これは抵抗
体要素5b、5Cの印画開始点付近の不安定領域に相当
する。この不安定領域の影響は、印画開始点付近におい
て既に印画している抵抗体要素による印画領域が印画開
始状態にある抵抗体要素上に及ぶように各抵抗体要素の
形状を選択すると解決できる。
本実施例の場合、抵抗本要素5aの発熱抵抗体5に占め
る面積比は約0.1程度で、階調表現可能用できる最小
ドツト面積とほぼ一致する。本実施例では階調表現可能
な最小印画ドツト面積を従来の中間調ヘッドの約6分の
1以下に縮小できる。
また階調表現数が少なくとも32階調以上可能であるこ
とを確認した。
第7図に本実施例によるドツト面積の推移の一例を示す
。抵抗体への印加エネルギが臨界値を越えると印画開始
となル、はぼ抵抗体要素5aの面積に一致したドツト3
1が印画され、その後印加エネルギの増大に伴ってドツ
ト32が安定に増大する。さらに印加エネルギが増大す
ると抵抗体要素5bの全域でほぼ同時に印画が開始する
経過を繰シ返してドツト33の面積を増大させる。
第8図は本発明の他の実施例を示す構成図で、囚は平面
図で、■は正面図である。基本構成は第5図の実施例と
ほぼ同様であるが、各抵抗体要素6a、6b、6Cの厚
さを一定とした点が異なる。
厚さを一定にしたことで最小幅の抵抗体要素6Cに電流
集中が発生するため、抵抗体要素6Cの面積とほぼ一致
する最小ドツトが得られる。ここでは第5図の実施例は
どはドツトを小さくできないが、安定した中間調表示特
性が得られる。さらに抵抗体層が一層で済むため、多層
に比較して精度良く抵抗体を形成することが可能で、し
かも製造プロセスの簡略化も図れる。
第9図は本発明の他の実施例を示す平面図である。抵抗
体要素7a、’yb、7cを分離して配置し、各抵抗体
要素間を導体8で接続している。抵抗体要素の厚さは一
定でもよいし、各抵抗体要素で変えてもよい。本実施例
では電極間距離一定の条件下において、各抵抗体要素の
面積が小さくなるため、印画特性の不安定領域における
ドツト面積の標率偏差値を小さくすることが可能で、よ
り安定した中間調表示が可能となる。
また、第10図も本発明の他の実施例を示し、■は平面
図、■は正面図である。本実施例の如く、各抵抗体要素
9a、9b、9Cの厚さを制御するだけでも中間調表示
が可能である。
第11図に本発明によるサーマルヘッドを用いて、中間
調画像を再生する装置の主要部の一例を示す。本発明に
よるサーマルヘッド40の構成は、基板41上に複数の
抵抗体要素からなる発熱抵抗体42がプレイ状に配置さ
れ、各発熱抵抗体には電力を伝達する対電極導体43が
接続されてhる。
本装置例は熱転写方式の装置を示しているため、サーマ
ルヘッド40とプラテンローラ44の間には裏面にイン
クを塗布した転写紙46と普通紙を用いる被転写紙45
とが密着してはさまれている。
各発熱抵抗体に画信号に応じた電力を供給するとともに
、使用済転写紙巻取シローラ47とプラテンローラ44
の同期をとシながら回転させ、被転写紙45に濃淡画像
48を再生していく。
〔発明の効果〕
本発明によれば、最小ドツト面積を大幅に縮小するとと
もに、発熱抵抗体への印加エネルギとドツト面積の関係
が安定し、特に低濃度領域で多階調の中間調表示が可能
なサーマルヘッドが提供される。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の2値サーマルヘツドを示す構成図、第2
図は従来の中間調サーマルヘッドの一例を示す構成図、
第3図は従来の中間調サーマルヘッドの印画特性を示す
特性図、第4図は従来の中間調サーマルヘッドの表示状
態を示す状態図、第5図は本発明の実施例を示す構成図
、第6図は本発明の詳細な説明する特性図、第7図は本
発明によるサーマルヘッドの表示状態を示す状態図、第
8図、第9図、第10図は本発明の他の実施例を示す構
成図、第11図は本発明による濃淡画像再生装置の主要
部の斜視図である。 l・・・対電極、2・・・抵抗体層、3・・・基板、4
・・・発熱抵抗体、5・・・発熱抵抗体、5a、5b、
5C。 6a、6b、6c、7a、7b、7c、9a。 9b、9C・・・抵抗体要素、8・・・導体、11・・
・印加エネルギとドツト面積の関係曲線、12川ドツト
面積標準偏差曲線、13・・・中心部、14・・・周辺
部、15・・・対電極接続領域、2o・・・抵抗体要素
面積比0.1曲線、21・・・抵抗体要素面積比α2曲
線、22・・・抵抗体要素面積比0.3曲線、4o・・
・サーマルヘッド、41・・・基板、42・・・発熱抵
抗体、43・・・導体(対電極)、44・・・プラテン
ローラ、45・・・被転写紙、46・・・転写紙、47
・・・使用済転写紙。 巻取シローラ、48・・・濃淡画像。 代理人 弁理士 鵜沼辰之 ト←− 弔1図 (A) (B) 不2図 (B) 叱3図 Energy P 0 市5図 (八) (B) 3 Σ TiTne t→ Enei−¥7ビ1 (B) (C) 3 (ハ) CB) 生q図 (A) (B)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、絶縁基板上に複数の対電極を配置しそれら対電極間
    に発熱抵抗体を形成したサーマルヘッドにおいて、単位
    電流通電時の単位表面積当りの印加エネルギの異なる複
    数組の直方体状抵抗体要素を電気的に直列接続して前記
    発熱抵抗体を構成したことを特徴とするサーマルヘッド
    。 2、特許請求の範囲第1項において、単位電流通電時の
    単位表面積車シ印加エネルギが大きいほど抵抗体要素の
    幅が小さいことを特徴とするサーマルヘッド。 3、特許請求の範囲第1項において、抵抗体要素のうち
    単位電流通電時の単位表面積車シ印加エネルギが最大の
    抵抗体要素からの距離が大きい抵抗体要素はど、単位電
    流通電時の単位表面積車シ印加エネルギが小さくなるよ
    うに、各抵抗体要素を配置したことを特徴とするサーマ
    ルヘッド。 4゜特許請求の範囲第1項において、各抵抗体要素の幅
    と厚さの積がほぼ等しいことを特徴とするサーマルヘッ
    ド。
JP59040871A 1984-03-02 1984-03-02 サ−マルヘツド Pending JPS60184858A (ja)

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EP85102331A EP0157185B1 (en) 1984-03-02 1985-03-01 Thermal head
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