JPS6019558A - 感熱記録用サ−マルヘツド - 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】 産業上の利用分野 感熱記録方式は保守が容易であることからファク／ミリ
ヲハじめ多くの端末用プリンターとして利用されている
。更に、近年感熱転写方式の開発がなされ、多色記録あ
るいはフルカラー記録も可能となり、新しい記録機器と
しての展開もなされている。

本発明は多色あるいはフルカラー記録を可能とする感熱
転写記録方式において有用とされるサーマルヘッド、具
体的には多数の発熱体を一列に発熱体基板の端面に形成
した端面型サーマルヘッドの構造に関する。

従来例の構成とその問題点 第１図に従来の単色記録に多く用いられているサーマル
ヘッドと記録紙の関係を示す。

第１図において、１２Ｌは受像紙、１ｂは転写紙であり
、本構成においては受像紙１ａと転写紙１ｂは一体とな
り記録紙１を形成している。２は紙送り用ローラ、３は
サーマルヘッドで、発熱体基板３ａの２つの主平面の一
方の面上に発熱体列３ｂを形成して構成されている。こ
の形のヘッドを以下平面型サーマルヘッドとよぶ。

第１図において、紙送りローラ２で受像紙１１Ｌと転写
紙１ｂｉサーマルヘツド３の発熱体列３ｂに圧接させて
矢印の方向に送りながら１発熱体列Ｂｂ１画信号に従っ
て加熱すると、受像紙１＆上に単色の記録を行うことか
でさる。

第１図Ｖｉ転写型記録全示しているが、受像紙１ａと転
写紙１ｂの代りに直接発色型の感熱記録紙を用いると、
通常の感熱記録方式の記録が行える。

ところで、感熱記録において、第２図に示すような記録
部の構成が考えられる。第２図において、サーマルヘッ
ド５は発熱体基板６ａの厚さ方向に平行な４つの面の１
つの面（端面）に発熱体列６ｂを形成して構成される。

以下では第２図に示す構成のヘッドを端面型サーマルヘ
ッドとよぶ。

第１図と第２図の比較から判るように、単色の感熱転写
記録方式においても、端面型サーマルヘッドを用いて記
録部全構成する方が記録状態を速く見ることかでさるし
、記録紙全有効に利用でさる利点を有している。！！た
、第１図と第２図に示した記録紙１は受像紙１１Ｌと転
写紙１ｂを一体として構成した場合であるが、一般的に
は受像紙１ａと転写紙１ｂは別々の送り機構から送られ
てさてサーマルヘッドで圧接する↓つに構成する。この
ような場合には、端面型サーマルヘッドの方が装置設計
上非常に有利である。

さらに、感熱転写記録方式でカラー記録部する場合、端
面型サーマルヘッドでは第３図に示すように簡単な構成
で多色ドツトの色ずれの問題を解消でさる。

第３図において、受像紙１ａは紙送ジローラ２に巻きつ
けて固定されておジ、この状態で受像紙１ａＵザーマル
ヘソド６の発熱体列（紙と接触する端面に設けである。

図示せず）［転写紙１ｂ６介して圧接され、ローラ２の
回転とともに受像紙１２Ｌ全矢印の方向に送る。転写紙
１ｂにはシアン１　ｌ　ｂ、マゼンタ１２ｂ、イエロー
１３ｂとブラック１４ｂが受像紙と同一幅でかつローラ
２金１回転する長さと略々同一の長さで図示するように
順次塗布されている。なお、転写紙に形成する上記の塗
布層の順番は用いる染料や顔料等のインクの条件により
変る。紙送りローラの１回転毎にシアン、マゼンタ、イ
エロー、ブラックの各色の転写（画信号に従って発熱体
を加熱し転写紙上の染料又は顔料の加熱された部分のみ
全受像紙に印刷する操作）全行つとカラー記録ができる
。

受像紙金ローラに巻きつけて用いることの特長は図示す
るように装置機構が簡単であり、しかも各色の重ね合わ
せ位置の調整は紙送りローラの回転位置により簡単にか
つ確実に行えることである。

第１図に示した平面型ヘッドを用いても第３図に示すよ
うな記録部を構成することは可能である。

但し、この場合には第１図のサーマルヘッドの発熱体が
形成さ几ている面において、発熱体が形成されている部
分以外は受像紙や転写紙あるいはローラに接触しないこ
とが必要となる。この制限は従来の平面型ヘッドでは大
きな問題点となる。

即ち、従来の平面型サーマルヘッドでは第１図に示すよ
うに、発熱体基板３ａの発熱体列３ｂｉ形成した面にカ
バー３０と３ｄが設けられている。

このカバーは発熱体列３ｂの加熱を容易にするための各
発熱体に接続さｎている半導体素子あるいは発熱体の電
極部に接続されているリード線等を機械的に保護する目
的で設けられる。

一方、第３図に示す方法でカラー記録全行うには、受像
紙１ａを巻きつけるローラの外周の長さは少なくとも記
録画面の短辺よすは長いことが必要である。第１図に示
すような単色記録の場合には通常ローラ径は直径２ｏｍ
ｍ程度であるのに対して、第３図の方法で８６版の記録
全行うためにｕＳローラ径として直径約ｔｓｏｍπとす
ることが必要となる。このローラ径は記録紙が犬さくな
るとともに太きくなる。

この結果、第３図のような記録部全構成型ヘッドで構成
するには発熱体基板３ａ全単色記録用の場合に比べて太
きくしなければならなくなる。発熱体基板金入きくする
ことはヘッドの価格全人きく増加させることになるとと
もにカラー記録装置自体も大さく、かつ価格も上昇する
。

また、ｔつ１つの問題点として次の点がある。

カラー記録においてはヘッドの発熱体列は非常に均一な
圧接力で転写紙と受像紙に接することが要求されるのに
対して、これを満足するような平坦Ｆ’ｃ平面型ヘッド
用の発熱体基板で得ることは困難である。

一方、端面型ヘッドでは第３図に示すようにローラ径が
変わってもヘッド形状は影響されず、小型に作成できる
。しかも、発熱体列は端面に形成することから平坦度全
確保することも可能である。

こ几らの点から現在最も一般的に多く用いられている平
面型サーマルヘッドはカラー記録装置を構成するうえに
おいては大きな問題点金有しており、端面型サーマルヘ
ッドの開発が要望される。

ところで、端面又は端面に近い形状のヘッドも一部従来
から作成はさｎていた。第４図に半導体シリコンの板の
端面に発熱体を設けたヘッド全示す。図はヘッドの発熱
体基板部分を示す。図において、１１は板状の単結晶シ
リコン基板、１３はシリコン基板端面上に形成したメサ
部、１３ａＵメサ部１３上と両側主平面にまで延長して
形成した拡散抵抗体、１２は電極であり抵抗体と両側主
平面で接続されている。１４は抵抗体を感熱紙による摩
耗から防止するための耐摩耗保護膜である。

このように半導体シリコン型ヘッドは端面型ヘッドであ
り、外部との接続用電極部は両側主平面に形成されてい
ることからヘッドとしての実装もやりやすく望筐しい形
状をしている。なお、端面部から両側主平面への接続を
電極膜で行うことはパターン形成上困難であることから
、拡散によりノリコン内部金抵抗体とする方法により達
成している。

この／リコン型ヘッドは端面に発熱体列を設けており、
シかもヘッドとして実装しやすい基板形状を有している
にもかかわらず、感熱転写方式カラー記録用ヘッドとし
ては用いられない。これは以下に述べる理由による。

第１に、基板のコストが高いことである。基板として単
結晶シリコンを用い、しかも最小長さとしてもＢ６サイ
ズ（約１４０朋長さ）の形状の平板はインゴットから切
り出す歩留りが悪く、非常に高価なものとなる。

第２に、抵抗体を拡散によりシリコン中に直接形成する
ことから、抵抗体で発熱した熱は記録紙へ伝わる量よジ
もンリ°コン基板の方へ無駄ににげる量の方が多く、従
って熱効率が悪い。

第３に、上述と同じ理由により発熱体の隣接ドツト間に
も熱が伝わり、このため熱分離ができず高密度化ができ
ない。

以上のように、半導体シリコンを用いた端面型ヘッドは
カラー記録用ヘッドとしては適していない。

熱効率と高密度化の問題点の主原因は、両側主平面の電
極との接続を行うためにシリコン中に抵抗体を設けねば
ならなかったためで、シリコン基板を用いても熱絶縁層
金膜けて発熱体を形成できれば上記の２つの問題点は解
消でさる。しかしながら、このように絶縁層を形成した
基板上に発熱体を高晶度で作成することは困難と考えら
几ていた。このように、感熱転写方式によるカラー記録
では端面型ヘッドの有用性は明白であるが、高性能で低
価格のヘッドはなかった。

熱効率と高密度化を達成するためには発熱体を形成する
面には少なくとも基材よジ熱伝導率の小さい絶縁層全形
成することが必要である。このような基板形状の端面部
から主平面部にかけて微細パターン（８本／朋以上）の
配線密度でパターン形１ｙ、に１本の断線も生じさせず
に行うことば従来非常に困難とされていた。

一部、丸棒上に８本／闘の密度でパターンの形成全行っ
ている例があるが、これは断面が円形金有する形状とい
う特長を用いて達成したものである。

発明の目的 本発明者らは、ヘッドとしての実装が行いやすい平板形
状で端面型ヘッドを作成するための新しい基板構成全見
出し、高密度で低価格の端面型ヘッドを提供することを
可能としたものである。

発明の構成 本発明の感熱記録用サーマルヘッドは、電気的絶縁性平
板の端面とこの端面ｆｆ：はさむ２つの主平面の１主平
面上に、前記平板の材料よりも小さな熱伝導で電気的絶
縁ｆｆＥｅ有する材料層を形成した発熱体基板と、前記
発熱体基板の前記端面上に設けた列状の発熱体と、前記
発熱体基板の前記端面より前記１主平面上に前記発熱体
の各々から延長して形成した半導体素子との接続電極部
と、前記発熱体基板の前記端面よす他の１主平面上に前
記発熱体の他端を共通して接続して延長した共通電極部
とを有してなるものである。

カラー記録に用いるヘッドはドライバー回路を構成する
半導体素子をヘッドに搭載することが低コスト化のため
にも必要である。従って、端面部に設けた発熱体からの
電極は一端を全発熱体に共通して接続し両側主平面の１
主平面に形成し、他端は各発熱体毎に分離して端面部か
ら両側主平面の他の１主平面」二にパターン形成すれば
良い。即ち、発熱体を形成した端面部より１主平面に延
長してパターン形成を行うのは片側面のみでよいこ七に
なる。しかしながら、１主平面上に形成するパターンは
半導体素子と接続定行うために通常発熱体列のパターン
密度よりも高ｆｆ度パターンとすることが必要で、この
ためにこの面は鏡面を有することが要求される。

また、端面部から１主平面部へ微細パターンを断線ある
いはショートなく形成するためには、端面部から１主平
面部にかけて同一材料で滑らかに連続した鏡面部金有す
る基板とすることで少なくとも１２本／ｍｍ程度１での
パターン形成が可能とすることがでさた。

この連続した鏡面部を設けるためには、基板の端面に形
成する熱絶縁層であるガラス層を１主平面に１で同時に
形成することで行える。又、あるいは端面部上にガラス
層全形成した後に端面の一部より耐熱性樹脂、例えばポ
リイミド膜金１虫干面にかけて塗布しても良い。

ところで、共通電極を設けるもう１つの主平面は基台に
接着又は固定して、この面より基台へ放熱させることが
重要であることから熱伝導性の小さな材料層は形成しな
い方が良い。

実施例の説明 先述の点から発熱体基板の一実施例として第５図に示す
基板を作成した。第５図において、２１は電気絶縁性基
板で本実施例においてはアルミナを用いた。２２は熱絶
縁性材料層で本実施例においてはガラスであり、これを
端面から１つの主平面にかけて連続的に鏡面となるよう
に形成した。

なお、この場合に端面から１つの主平面にかけて連続的
に形成でさるようにアルミナ板の端部を面取りや曲面研
摩した後にガラス層２２全形成した。

この発熱体基板を用いて真空蒸着およびスパフタリング
の薄膜方式で第６図に示す端面型ヘッドを作成した。第
６図は、基板部分を示している。

２１はアルミナ基板、２２はガラス層、２３は発熱抵抗
体、２４は電極、２６は発熱抵抗体と電極を摩耗から保
護するための耐摩耗保護膜である。

発熱体全形成した端面と１つの主平面に延長して設けた
半導体素子との接続用電極は連続した滑らかな鏡面部分
に形成されることから断線や／ヨー１等の問題点の発生
を防止できる。なお、第６図に示した実施例のヘッド基
板を用いて実装したもの全第７図に示す。第７図におい
て、２６は発熱体と電極および保護膜を形成した第６図
に示すヘッド基板、３０は半導体素子、３１は半導体素
子３ｏとヘッド基板２６・上の接続電極および外部回路
との接続用プリント板３２とを接続するためのフィルム
キャリヤ、３３はヘッド基板を両端で固定するための押
え板で基台３４にネジ止め固定される。なお、半導体素
子３ｏおよびヘッド基板２６を機械的に保護するための
カバーを設けるが、図には示していない。− 第７図では８本／騎の高密度で端面型ヘッド全作収し、
フィルムキャリヤにより実装した例を示した。本発明の
新規基板構造により、従来の平面型へノドと同様な高密
度でかつ熱効率の良いヘッドを従来と同様な簡単な実装
方式で作成が可能となった。

さらに、他の実施例として駆動用半導体素子全発熱体基
板上に設けてワイヤボンディングで実装シタヘッドを第
８図に示す。第８図において、２１は発熱体基板で、２
１ｂは共通電極、２１０ｉｄ個別電極、２１ｅはガラス
層、３ｏは駆動用半導体素子でワイヤ４ｏで接続される
。３４は基台、４１はフィルムリード４２を圧着しかつ
保護するためのカバー、４３は圧着用ゴム、４４はカバ
ー固定ネジ、４Ｓはスペーサである。

本実施例においては、駆動用半導体素子３０’ｉ７実装
する部分の電極配線は高密度にパターン形成することが
要求される。これについても作成上の問題点はない。本
実施例のヘッドはヘッドの組立が簡単で、かつ自動化が
可能であり、低コスト化に太さな効果を有している。

発明の効果 本発明により、高密度で熱効率の良好な端面型ヘッドを
低コストで作成できるようになり、感熱転写方式のカラ
ー記録の実用化に大きな役割を果す。また、発熱体列金
膜ける端面部は充分な平坦度を得ることができ、従来の
゛ヘッドに比べて優れた画質を得ることもできる。さら
に、ヘッド基板については抵抗体膜と耐摩耗保護膜は幅
の狭い端面部のみに形成すれば良いことから従来の平面
型ヘッドに比較して大幅な生産性の向上が図れる。

ヘッド基板を実装する場合、主平面部でボンディングが
行えることから従来と同一の装置を用いることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の平面型サーマルヘッドを用いて発色型感
熱紙での記録又は単色感熱転写記録を行う場合の模式図
％第２図は端面型ヘッド金層いて単色の感熱転写記録又
は発色型感熱紙による記録を行う場合の模式図、第３図
は端面型ヘッドを用いてカラー記録全行う場合の模式図
、第４図は半導体シリコンを用いた端面型ヘッドの基板
部分の概略構成図、第６図は本発明の実施例の１つで端
面と主平面の一面に同一ガラス材料で連続的な鏡面全形
成した基板の形状を示す斜視図、第６図は第５図に示し
た基板を用いてフィルムキャリヤ方式で実装するために
形成したヘッド基板の構成図、第７図、第８図は本発明
の構造を用いたヘッド実装状態金示す構成図である。 ２１ｂ・・・・・・共通電極、２１Ｃ・・・・・・個別
電極、２１・・・・・・アルミナ基板、２２・・・・・
・ガラス層、２３・・・・・・発熱抵抗体、２４・・・
−・・電極、２６・・・・・・ヘッド基板、３ｏ・・・
・・・半導体素子。 第１図 ？ 第２図 第３図 第５図 第７図 ｚ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電気的絶縁性平板の端面とこの端面全はさむ２つの主平
   面の１主平面上に、前記平板の材料よりも小さな熱伝導
   で電気的絶縁性を有する材料層を形成した発熱体基板と
   、前記発熱体基板の前記端面上に設けた列状の発熱体と
   、前記発熱体基板の前記端面より前記１主平面上に前記
   発熱体の各々から延長して形成した半導体素子との接続
   電極部と、前記発熱体基板の前記端面より他の１主平面
   上に前記発熱体の他端全共通して接続して延長した共通
   電極部とを有してなる感熱記録用サーマルヘッド。