JPS62282950A

JPS62282950A - 感熱記録ヘツド

Info

Publication number: JPS62282950A
Application number: JP12572286A
Authority: JP
Inventors: Osamu Hattori; 修服部; Takahiko Yoshida; 隆彦吉田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-06-02
Filing date: 1986-06-02
Publication date: 1987-12-08

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】３、発明の詳細な説明〔産業上の利用分野〕本発明は、昇華性染料インク紙を用いる転写型感熱記録
などくより、ビデオ画像等の中間調濃度記録を行なうに
好適な感熱記録ヘッドに関する。

〔従来の技術〕

ビデオ画像等の中間調！Ｉ度記碌においては、記録画面
全体にわたって濃度むら、色むらのないこと、絵柄によ
るスジ状の！１度むらのないことが高画質を得る上で不
可欠である。

画像の記録は、通常、−列に発熱素子を並べたラインヘ
ッドの発熱素子を、画像情報によって適宜選択通電する
ことＫより行なう。ところで、通電する発熱素子の数は
画像情報によって変化する（支）ζ、色のついていない
画像情報は極めて少ないため、しばしば発熱素子すべて
が通電状態となり、このときヘッド全体に流れる電流は
１０Ａ以上に達する。このため、ヘッドの共通電極の抵
抗により、発熱素子に至るまでに電熱降下が生じ、発熱
素子の並び方向の両端部に比べて中央部の印画濃度が低
下したり、画像情報によって濃度むらが発生するという
問題があった。

これを解決する方法として、特開昭６０−８０８４号公
報には、共通電極を基板の端面を通り裏面に一体に形成
する方法が提案されている。この方法によれば、共通電
極の配線抵抗を十分小さくできる可能性があるが、発熱
素子形成面の共通電極と基板端面の共通電極との接続に
ついて十分配慮されていなかった。

また、発熱素子からドライバＩＣに至る配線は、ドライ
バＩＣのピット数に対応して配線パターンが周期性をも
っており、配線抵抗が周期的にばらつくが、従来ヘッド
においてはこの配線抵抗のばらつきが発熱素子抵抗の１
チ以上あり、画像記録−においては記録画面上に周期的
な濃度むらが検知されるという問題点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、発熱素子形成面の共通電極と基板端面
の共通成極との接続について十分に配慮されておらず、
両面間の電極の接続が不完全で接触抵抗をもちやすいと
いう問題があった。また、ドライバＩＣ配線抵抗のばら
つきについては画像記録の観点からの配慮がされていな
かった。

本発明は、上記した問題点を解決し、共通電極抵抗をほ
ぼ０にするとともに、ＩＣ配勝抵抗ばらつきを極めて小
さくすることによって、画像記録時の濃度むらを検知限
以下に抑え、高画質を得ることばある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、アルミナセラミック基板の一辺の近傍に設
けた断面が円弧状の細幅の発熱素子用ガラス層上に発熱
素子を形成し、発熱素子の共通電極を基板の端部から端
面を経由して基板裏面に連続する金属厚膜により形成す
ることと、発熱素子−用ガラス層とは分離した位置にド
ライバーＩＣ配線用ガラス層を形成し、各発熱素子から
ドライバーＩＣ端子に至る配線ノベターンに細１Ｂツク
ターン部を設け、各発熱素子ごとに核細幅のパターンの
形状を変えることにより発熱素子とドライバー１０間の
配線抵抗値がすべての発熱素子についてほぼ一定となる
ようにすることにより達成される。

〔作用〕

セラミック基板の端面と裏面のみならず、基板の端部に
も厚膜共通電極を設けたので、共通電極の接続が完全知
なり、共通成極の抵抗値をほぼ０にすることができる。

基板端部の共通電型の厚みを、発熱素子を形成するガラ
ス層の厚みと同等以下にすることは容易であるから、端
部の厚膜電極部に記録紙（プラテン）が接触する恐れは
ない。

一方、ＩＣ配線パターンを発熱素子形成用ガラス層と分
離したＩＣ配線用ガラス層上に形成したので、発熱素子
の放熱に悪影響を及ぼすことなく配線抵抗均−化精萱パ
ターンを形成することができるので配線パターンの抵抗
値ばらつきを極めて小−さくすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第５図により説明す
る。

第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２図は同側
面図、第３図は発熱素子部の拡大平面図である。

第１図および第２図において、１はアルミナセラミック
基板、２はセラミック基板１の一端面３の近傍に設けた
断面が円弧状で頂上部の厚みか５０μ属程度の細幅の発
熱素子形成用ガラス層、４は発熱素子、５は薄膜共通電
極部、６は薄膜個別電極形成部である。７は発熱素子形
成用ガラス層２と分離して設けた、厚みが発熱素子形成
用ガラスＪｔｉと同等以下のＩＣパターン形成用ガラス
層であり、このガラス層上に、ドライバーＩＣ８が搭載
されるとともに、ドライバーＩＣのビット数に対応した
周期の、抵抗値を均一化したＩＣ配＠パターン９が形成
される。ガラス層分離部の長さｌは、発熱素子の放熱性
が悪化しない範囲で最小にするの−が良い。

発熱素子４は例えば第６図に示、すような形状をしてい
る。第３図において、２は発熱素子形成用ガラス層であ
り、この上に発熱素子４が形成されており、ガラス層２
およびセラミック基板１上に薄膜共通電極５、薄膜個別
電極６が形成されている。発熱素子４には微小幅のスリ
ット１０が、ドツト分離スリット１１と同一幅となるよ
うに形成されている。ドツト分離スリット１１はガラス
層２の端部１２に位置する部分は若干幅広に形成されて
おり、。

ドツト間の電極の短絡を防いでいる。発熱素子４を断面
が円弧状のガラス層２の頂上部に形成したため、ヘッド
製造プロセスにおけろフォトマスクとのコンタクトが良
好で、微小幅のスリ７１’１０１１１を高精度で形成す
ることができ、発熱素子４の抵抗値ばらつきを極めて小
さ垂することができる。

また、発熱素子４を２分したため、発熱素子の並び方向
の発熱温度分布を平坦に近くでき、白スジの発生しない
高画質を得ることができろ。

第４図はヘッド内の抵抗値分布を示す等価回路である。

第４図において、Ｖｍはヘッド駆動電源電圧、１３は共
通電極抵抗、１４は発熱素子抵抗、１５は発熱素子とド
ライバーＩＣ間の配線抵抗、１６はドライバーＩＣであ
る。ドライバーＩＣ１６は画像情報に応じてＯＮ　、０
ＦＦＬ、ＯＮ状態ではヘッド、駆動電圧ＶＨＫよるヘッ
ド電流工…が共通電極を流れ、各発熱素子に個別電流Ｉ
Ｒが流れる。共通電極抵抗１３による電圧降下をＶｃ　
、配線抵抗１５による電圧降下をＶＬ　、ドライバー１
６のＯＮＮ、圧をＶＤとすれば、発％　素子Ｋ　カカ６
　電圧Ｖｎ　ハ、ＶＲ＝Ｖａ　−Ｖｃ　−ＶＬ　−Ｖｎ
となり、発熱素子の抵抗値をＲとすれば、発熱素子には
ＶＲ／Ｒ＝　ＩＲＲの電力が印加され、電力に比例して
発熱する。第４図から明らかなように、ヘッド電流ＩＩ
は通電発熱素子数により変わるため、共通ＴＬ衡低抵抗
ほぼ０にして通電発熱素子数にかかわらずＶｃをほぼＯ
になるようＫする必要がある。

一方、発熱素子からドライバーＩＣに至る配線抵抗１５
０周期的なばらつきが例えば発熱素子の抵抗Ｒに対して
１％あると、発熱素子に流れる電流ＩＲが１％変化し、
発熱素子に印加される電力が約η階調の濃度差に対応す
る。人間の目は周期的な濃度むらは２階調程度でも明確
に検知するため、ＩＣ配線抵抗による濃度むらを生じさ
せないためには、少なくとも濃度むらを１階調以下に抑
える必要がある。ところが、ＩＣ配線パターンは極めて
幅が小さいためかなりの抵抗値をもち、従来ヘッドは配
線抵抗１５０荀期的なばらつきが発熱素子自体凡の１％
以上に達することが多（、ＩＣのピット数に対応した３
２ドツト周期あるいに’７．６４ドツト周期の濃度むら
が発生していた。

本発明はこれらの問題を解決するため罠、以下に詳述す
る手段を用いる。

まず、ＩＣ配線抵抗については、第５図に一例を示すよ
うな抵抗値均一化パターンをｆｃ配線パターン形成用ガ
ラス層７の上に形成する。ガラス層７は底面を甑めて平
滑にでさるため、微小幅の複雑かつ梢密な配線パターン
の形成がｄ」醪である。

第５図は一個のドライバーｆＣの片側の配線パターンを
示しており、２？ＬピントのＩＣであれば九本分のパタ
ーンを示している。第５図に８いて４は発熱素子、１７
（１７’）、１Ｂ（１８’）、１９（＋９’）は発熱素
子４からＩＣ８に至る配線パターンもあり、２０（２０
’）はＩＣ８にワイヤポンディングされるワイヤである
。第５図における第１番目の発熱素子からの配線パター
ン１７，１８．１９は、第１番目の発熱素子からの配線
パターン１７．１８．１９に比べて長さが短かいため、
同一幅で配線すると第九番目の配線抵抗の方が第１番目
の配線抵抗より太き（なる。そこで、本発明においては
、配線パターンの幅と長さを各ドツトごとに変え、第１
番目から第ｒＬ番目まですべての配線抵抗を下記の式を
満足させるようにした。すなわち、最も配線抵抗の大き
い（通常第九番目の）パターンの抵抗値をトμ、最も配
線抵抗の小さい（通常第１番目の）パターンの抵抗値を
ＲｍＬ　ＶＬ　、発熱素子自体の抵抗値をＲとしたとき
、ｋａｚ　−Ｒｍ、、、Ｌ／几＜０．５％−＋ｎこれは
１例えば第５図において、Ｒ＋　＋　＋＆　２ヰＦＬＶＬｌ十版２＋腺５とするこ
とにより実現できろ。ＩＣ配線抵抗のほらつきがｔ１１
氏を満足すれば、第４図から明らかなよ−５に、各発熱
素子に流れる電流ＩＲの、ＩＣ配線抵抗によるばらつき
が０．５％より小さくなり、発熱素子への印加電圧＝＝
　ＩＡ几を１チ以下のばらつきに抑えることができる。

したがってドライバーＩＣのピット数に対応した周期的
濃度むらを１階調以下、すなわち検知限以下にすること
ができる。

第６図に、配線抵抗均一化パターンを採用した本発明ヘ
ッドによる、発熱素子並び方向の記録一度特性を従来ヘ
ッドと比較しズ示す。本発明ヘッド（実線）は、配線抵
抗均一化を考慮していない従来ヘッド（破線）にあった
ＩＣピット数に対応した周期的！１度むら（矢示）がな
く、発熱素子自体の抵抗値のばらつきによるランダムな
一度むら（検知されば（い）がわずかに生じているにす
ぎない。

なお、ＩＣ配線抵抗均一化パターンは第５図のような形
状に限られるものではなく、（１）式を満足する任意の
形状に設計してよいことは言うまでもない。また、配線
パターン形状の工夫に加えて発熱素子の抵抗Ｒを大きく
することが有効であるこ−とがｆｉ１式よりわかる。こ
れには、発熱素子（抵抗体）の材質、膜厚を変える必要
があるが、併用することＫより、より大きな効果を得る
ことができる。

次に、共通電極抵抗をほぼ０にする方法として、本発明
によるヘッドにおいては、第１図、第２図に示すように
、セラミック基板１０発熱素子形成面の端部にメッキあ
るいは厚膜印刷による厚膜共通電極２１を形成し、さら
に、セラミック基板１の端面および裏面に連続する厚膜
共通を極２２．２３を設けた。端部共通電極２１を設け
、この上に＃膜共通電極５を形成すること釦より、発熱
素子４からセラミック基板裏面に至る共通電極の接触抵
抗および電極自体の抵抗をほぼ０にすることができる。

セラミック基板１は、薄膜の絶縁シート２５を介して基
板取付は用基体２４に固定されている。また、共通電極
のリード線２６は、セラミック基板の裏面厚膜電極にハ
ンダ付けされており、ｂｚは端子基板２７に接続されて
いる。端子基板２７はフレキシブル配線基板を用い、ス
ペーク２９の上に浴わせてドライバーＩＣ８の端子２８
と図示しないゴム等により圧接するとともに、ヘッドの
入力コネクタ３０に接続されている。

なお、ドライバー丁Ｃ８の端子２８とフレキシブル基板
２７との圧接は、図示しないＩＣ保護カバーを装着する
際、ゴムを介してネジ化めすることにより容易に行なう
ことができる。

なお、基板端部に厚換共通電＠２１を設けることにより
、その厚み分（保。４膜を設ければさらに厚くなる）だ
け凸となるが、発熱素子を形成するガラス層２の厚さと
同等以下にすることは容易であり、端部共通電極２１を
設けたことｒζよって、ヘッドの端部でヘッドと記録紙
（プラテン）とが接触する恐れはない。したがって発熱
素子形成用ガラス層２は、ヘッド端３に十分近い位置に
位置でき、また、ＩＣの端子２８をフレキシブル基板２
７と接続することにより、セラミック基板１０幅を小さ
くすることができる。一方、共通電極をセラミック基板
の端面から裏面に形成したので、セラミック基板の長さ
く発熱素子の兼び方向）も発熱素子列１の長さ分あれば
よく、高価なセラミック基板を小型化することができる
のでヘッドのコスト低減も実現できる。

次に本発明に用いる感熱記録ヘッドの形状について説明
する。

第７図は本発明による感熱記録ヘッドの一実施例を示す
平面図、第８図は第７図のＡ−Ａ線断面図である。

第７図および第２図において、３１はアルミナセラミッ
ク基板、３２はセラミック基板３１上にガラスペースト
を印刷し、焼成することにより形成きれた部分グレーズ
層であり、その断面は十分な当接圧力を確保するため最
大厚さ５０．ＩＩＺ’−前後、曲率半径３謡以下の円弧
状をしている。３６は抵抗体薄膜、３４は導電性薄膜で
あり、蒸着、スパッタリング等によりこれらの薄膜を形
成したのち、フォトエツチングにより第７図に示すよう
な平面形状にバターニングして発熱素子３５を成形し、
最後に耐酸化および耐摩耗保護膜３６をスパッタリング
等により形成して発熱素子を完成させる。

−１ドツトに相当する発熱素子３５は、導電付薄膜３４
からなる共通電極３７と個別電極３８とにはさまれた抵
抗体薄膜よりなり、ドツト間分離スリクト３９により隣
接発熱素子と分離されるとともに、発熱素子の幅方向中
央に設けた中央スリット４０によって２個の部分発熱素
子３５６Ｌ、５５ｂ　Ｋ分離されている。

ドツト分離スリット３９０幅と中央スリット４００幅と
は同一であり、かつその幅は２５μｍ以下に形成されて
いる。このスリット幅は画像記録において白スジを生じ
させないために不可欠な形状であり、これを第９図の温
度分布図を用いて説明する。第９図は本発明による感熱
記録ヘッドの１ドツトに相当する発熱素子の幅方向の発
熱温度分布を示す図である。第９図において、αは中央
スリットを設けない、通常の矩形発熱素子の温度分布を
示しており、発熱素子の中央に大きなピークがあり、発
熱素子の端部からドツト間スリット部にかけては著しく
低温となっている。このため、画像印画時にドツト間に
非発色領域が生じ、これが白スジとなって検知される。

また、ｂは中央スリット４０権設けた例であるが、中央
スリット幅４０よりもドツト間スリット３９の方が幅が
広い場合を示したものであり、ａに比べれば１ドツト全
体での温度分布は平坦に近くなっているが、ドツト間ス
リクト部９の温度が中央スリット部４０の温度より低い
ため、ドツト間の非発色領域が中央スリット部よりも幅
広となり、やはりドツト間の白スジとなって検知されや
すい。Ｃは本発明による発熱素子の温度分布を示したも
のであり、ドツト間スリット３９と中央スリット４０の
幅を同一としているため温度分布は発熱素子が２倍の密
度になったのと等価な形をしており、かつ、スリット幅
が２５μｍ以下であれば、温度分布の山と谷との差をほ
ぼ５０℃以内とすることができるため、画像プリントに
おいて画質を劣化させる白スジを、明視距離では検知不
可能な３０．αｍ以下にすることができる。

また、スリット幅を細くするほど＠度分布の谷を小さく
することができ、発色効率を向上させることができるの
で、印加電力を小さくすることができる。

−ところで、発熱素子３５は部分グレーズ２上に形成さ
れるため、共通電極６７および個別電極３８をグレーズ
３２上およびセラミクク基板３１上に成形しなければな
らない。白ぬけの生じない部分な記録紙との当接圧力を
得る罠は、グレーズの厚さは５０μ隅前後、曲率半径は
３語以下とすることが必要である。この場合、とくにグ
レーズ３２の端部４１近傍では、第１０図に示すように
、フォトマスク４５と基板３１とが露光時に密着しない
ためにバターニング精度が低下するという問題点があり
、上記した２５μ属以下の微小幅のスリットを形成しよ
うとすると、隣接電極間で短絡が生じやすく、歩留りが
低下するという問題がある。そこで本発明においては、
ドツト間分離スリット３９を、共通電極側はグレーズ上
４３において終端させるとともに、個別電極側はグレー
ズ端４１に位置する部分は幅広のスリット４４とした。

また、中央スリット４０の長さは、部分発熱素子３５ｃ
Ｌ、３５ｂに流れる電流密度を均一にするために、発熱
素子の長さλよりは長くするとともに、バターニングの
容易さを考慮して、グレーズの頂上周辺のみに限定した
。これらにより、微小幅のスリットを形成する領域を、
フォトマスクとの密着性のよいグレーズ頂上周辺（発熱
素子形成部）に限定することができ、発熱素子としての
性能を犠牲にすることなく、ヘッドの要造プロセスを容
易化することができる。

一方、記録紙搬送方向の白スジを生じさせないためには
、発熱素子３５の長さ２を紙搬送ピッチのｔ５倍以上に
することがよいことがわかった。第１０図はプリント画
像の低濃度の部分での１　ドツトの発色長さを示したも
のであり、発熱素子の長さが３００μｍのとき、濃度０
．５における発色長さは約２００μｍ、＠ｑ０．２にお
いては約１５０μｍとなることを示している。紙搬送方
向の白スジを発生させないためＫは、１ドツトの発色長
さを紙搬送ピッチ以上にする必要があるから、入間の肌
色程度（濃度０．５以下）の低ａｉにおいても白スジを
発生させないためには、発熱素子の長さ２を紙搬送ピッ
チの１５倍以上にしなければならないことがわかる。

上記した感熱記録ヘッドによれば、（１１発熱素子が等価的に２倍の密度となるため、高解
像度が得られる。

（２）　　発熱素子の並び方向の＠度分布が平坦化でき
、並び方行のドツト開山スジを検知できなくすることか
できる。

（３）　　紙搬送方向のドツト開山スジを検知できなく
することができる。

（４１曲率半径の小さな部分グレーズにより、記録紙と
の当接圧力を高くできるので、白ぬげの発生をなくすこ
とができる。

（５）　　発熱素子内の混流密度が均一なため、部分的
な熱破損が生じテ＜＜長寿命である。

（６）　　発色効率が高く、低印加電力ですむ。

など、多くの利点を宵する高性能の画像プリント用感熱
記録ヘッドを容易な製造方法で得ることができる。

〔発明の効果〕

上記したように、本発明によれば、共通電極の抵抗値を
ほぼ０にすることができるので、大電流−ｂＺ流れても
共通電極による電圧降下がなく、それによる＃度むらを
なくすことができる。また、発熱素子とドライバーＩＣ
間の配線パターンを、発熱素子形成用ガラス層と分離し
たＩＣ配線用ガラス層上に、配線抵抗値のばらつきが発
熱素子抵抗の０．５％以下になるように形成したので、
発熱素子の放熱に悪影響を及ぼすことなく、ＩＣ配線パ
ターンによる！１度むらを検知限以下の１階調以下に抑
えることができる。これらにより、極めて高画質の画像
記録を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２図は同側
面図、第３図は発熱素子部の拡大平面図、第４図はヘッ
ド内の抵抗値分布を示す等価回路図、第５図は本発明に
よるＩＣ配線パターンの一例を示す図、第６図は本発明
による感熱記録ヘッドの記録＃に度特性を示す訝÷２第７図は本発明の一実施例を示す平面図、第８図は第７
図のＡ−Ａ線断面図、第９図は発熱素子の温度分布を示
す説明図、第１０図はフォトマスク−との接触状態を示
す断面図、第１１図は発熱素子長さと発色長さの関係を
示す説明図である。１・・・アルミナセラミック基板、２・・・発熱素子形
成用ガラス層、４・・・発熱素子、５・・・薄膜共通電
極、６・・・薄膜個別電極、７・・・ＩＣＣ配線線形成
用ガラ２層８・・・ドライバーＩＣ，９・・・ＩＣ配線
パターン、１３・・・共通電極抵抗、１４・・・発熱素
子抵抗、１５・・・ＩＣ配線抵抗、１７〜２０・・ＩＣ
配線パターン、２１・・・基板端部共通電極、２２・・
・端面共通電極、２３・・・裏面共通電極。第　ｆ　図第　３　図第４　口第５　図第　６２一発蕪家ミ並ひパ方向第　７　【第　フ　図ロトー−−７ド°ウトニ第　７ｏ　’１ｍ第　／ｌ　図アリントコ笑ｆｉ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）アルミナセラミック基板の一辺の近傍に断面が円
弧状をした細幅の発熱素子用ガラス層を設け、この上に
発熱素子を一列に形成した感熱記録ヘッドにおいて、発
熱素子用ガラス層とは分離した位置にドライバーＩＣ配
線用ガラス層を設けるとともに、各発熱素子からドライ
バーＩＣ端子に至る配線パターンに細幅パターン部を設
け、各発熱素子ごとに該細幅パターンの形状を変えるこ
とによって発熱素子とドライバーＩＣ間の配線抵抗値が
すべての発熱素子についてほぼ一定となるようにしたこ
とを特徴とする感熱記録ヘッド。
（２）上記発熱素子とドライバーＩＣ間の配線抵抗値の
最大値Ｒｍａｘと最小値Ｒｍｉｎが発熱素子の抵抗値Ｒ
に対してＲｍａｘ−Ｒｍｉｎ／Ｒ＜０．５％となるよう
なパターン形状としたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の感熱記録ヘッド。
（３）上記発熱素子の共通電極を、発熱素子形成面の端
部から基板端面を経由して基板裏面に連続する金属厚膜
によって形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の感熱記録ヘッド。