JPH0647943A - サーマルプリントヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 感熱記録の濃度むらを解消する。 【構成】 ヒータライン１５上に形成される発熱素子１
６ａ，１６ｂの一端は共通電極１２に共通接続される。
発熱素子１６ａ，１６ｂの他端は、個別電極ライン１７
ａ，１７ｂを介して駆動用ＩＣ１８ａ，１８ｂに接続さ
れる。外側寄りの個別電極ライン１７ａの電気抵抗値
は、内側寄りの個別電極ライン１７ｂの電気抵抗値より
も大きくなるように、配線長が長く形成される。これに
よって、内側寄りの発熱素子１６ｂを駆動するときに、
共通電極１２によって生じる電圧降下を補償して、外側
寄りの発熱素子１６ａも内側寄りの発熱素子１６ｂに等
しい電流で駆動することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ装置など
の記録装置や、プリンタなどの印字装置に用いられる、
サーマルプリントヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ファクシミリ装置には、図８
図示のサーマルプリントヘッド１が感熱記録用に用いら
れている。サーマルプリントヘッド１は、セラミックな
どの耐熱性を有する電気絶縁性基板上に形成される。こ
の基板の表面上には、主走査線方向に平行な１辺に沿っ
て共通電極２が形成される。共通電極２の両端には、共
通電極の長手方向と垂直な方向に延びる共通電極ライン
３，４がそれぞれ接続される。共通電極２の長手方向と
平行な仮想線であるヒータライン５上には、複数の発熱
素子６ａ，６ｂが形成される。各発熱素子６ａ，６ｂ
は、一端が共通電極２に共通接続され、他端が複数の個
別電極ライン７ａ，７ｂにそれぞれ接続される。複数の
個別電極ライン７ａ，７ｂは、複数の駆動用ＩＣ８ａ，
８ｂに接続される。各駆動用ＩＣ８ａ，８ｂ内には、各
発熱素子６ａ，６ｂを駆動するための駆動回路が含まれ
る。駆動回路が能動化されると、電源から共通電極ライ
ン３，４を介して発熱素子６ａ，６ｂに電流が流れるよ
うに、個別電極ライン７ａ，７ｂが駆動される。駆動さ
れた各発熱素子６ａ，６ｂはジュール熱によって発熱
し、感熱記録紙や熱転写リボンによる感熱記録を行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来からの図８図示の
ようなサーマルプリントヘッド１においては、各個別電
極ライン７ａ，７ｂは、ほぼ同一の長さ、幅および厚み
で形成され、電気抵抗値がほぼ等しくなるように設計さ
れている。また、共通電極２の幅や厚みも一定であり、
各発熱素子６ａ，６ｂの抵抗値も一定に設計される。こ
のため、共通電極２内の電圧降下によって、共通電極２
の端から端まで一定の電力が供給されるのではなく、中
央付近の発熱素子６ｂへの供給電力が少なくなる。特
に、プリンタなどにおいては、ファクシミリ装置等と異
なって印字率が高く、全発熱素子６ａ，６ｂが発熱に近
い状態となることが多いので、外側寄りの発熱素子６ａ
と、内側寄りの発熱素子６ｂとの発熱量むらが記録結果
の濃度むらとして目立ち易い。

【０００４】このような問題を解決するため、次のよう
な対策が考えられている。 共通電極２の幅を大きくして、電気抵抗を小さく
し、電圧降下の影響を小さくする。 全ての発熱素子６ａ，６ｂを同時には駆動せず、分
割駆動によって駆動電流を低減する。 分割駆動と併用して、印字エネルギーの位置による
調整を行う。 上述のような対策は、次のような問題点を生じ、有効な
対策とはなり得ない。すなわち、の対策については、
共通電極２の幅の拡大はサーマルプリントヘッド１の大
型化を招き、サーマルプリントヘッド１の製造コストを
上昇させる。の分割印字では、１ラインの印字に要す
る時間が長くなり、感熱記録の高速化ができなくなる。
の印字エネルギーの調整は、制御駆動用ＩＣなどのコ
ストが高くなり、サーマルプリントヘッドとしての製造
原価が上昇する。

【０００５】本発明の目的は、製造コスト上昇および記
録速度の減少を防ぎ、かつ記録結果の濃度むらが生じな
いサーマルプリントヘッドを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の発熱素
子が形成され、各発熱素子の一端は共通電極に接続さ
れ、各発熱素子の他端は各発熱素子毎に設けられる個別
電極にそれぞれ接続されるサーマルプリントヘッドにお
いて、各発熱素子と個別電極との間を接続する導電路
は、個別電極と共通電極との間の電力損失が全ての発熱
素子について等しくなるように、電気抵抗値が調整され
て形成されることを特徴とするサーマルプリントヘッド
である。

【０００７】また本発明は、前記共通電極の少なくとも
一端から電力が供給され、前記導電路の電気抵抗値が発
熱素子の配列方向に沿って２次関数となるように形成さ
れることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明に従えば、サーマルプリントヘッドには
複数の発熱素子が設けられる。各発熱素子の一端は共通
電極に共通接続される。各発熱素子の他端は、複数の個
別電極にそれぞれ接続される。各発熱素子と個別電極と
の間を接続する導電路は、個別電極と共通電極との間の
電力損失が全ての発熱素子について等しくなるように、
電気抵抗値が調整されて形成される。個別電極と共通電
極との間の電力損失が等しいので各発熱素子が駆動され
るとき、個別電極と共通電極との間には等しい駆動電流
が流れる。各発熱素子の電気抵抗値はほぼ等しく形成さ
れるので、発熱素子毎の発生熱量の差は小さく、感熱記
録の結果には濃度むらが生じない。発熱素子と個別電極
とを接続する導電路の電気抵抗を調整するだけで濃度む
らの発生を防止することができるので、記録速度の減少
を防ぎ、製造コストの上昇も抑えることができる。

【０００９】また本発明に従えば、個別電極と発熱素子
とを接続する導電路は、発熱素子の配列方向に沿って電
気抵抗値が２次関数となるように形成される。これによ
って共通電極の断面積が一定で、単位長さ当りの電気抵
抗値が一定であり、発熱素子の電気抵抗値も一定である
とき、一定間隔に配列される発熱素子に対して、等しい
駆動電流を供給することができる。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明の一実施例によるサーマルプ
リントヘッド１１の電極配置を示す。セラミックなどの
耐熱性を有する電気絶縁性基板の長手方向の１辺に沿っ
て共通電極１２が形成される。共通電極両端からは、長
手方向に垂直に延びるように、共通電極ライン１３，１
４がそれぞれ形成される。共通電極１２に平行な仮想線
で表されるヒータライン１５上には、複数の発熱素子１
６ａ，１６ｂが形成される。各発熱素子１６ａ，１６ｂ
は、帯状にグレーズされたガラスなどから形成される蓄
熱層上に、窒化タンタルＴａ₃Ｎ₄などの発熱抵抗層を付
着させて形成する。このような発熱素子１６ａ，１６ｂ
は、たとえばＡ４用紙用のファクシミリ装置では、２１
ｃｍの幅を１７２８ドットに分解が可能に形成される。
このような、１ｍｍ当り約８個の高密度で形成される発
熱素子１６ａ，１６ｂの一端は共通電極１２に共通接続
される。各発熱素子１６ａ，１６ｂの他端は、個別電極
ライン１７ａ，１７ｂを介して複数の駆動用ＩＣ１８
ａ，１８ｂに接続される。個別電極ライン１７ａ，１７
ｂは、共通電極ライン１３に近い外側の個別電極ライン
１７ａの方が中央寄りの個別電極ライン１７ｂよりも長
くなるように形成される。各個別電極ライン１７ａ，１
７ｂの材質、幅および厚さを同一に形成すると、外側の
個別電極ライン１７ａの電気抵抗値の方が内側の個別電
極ライン１７ｂの電気抵抗値よりも大きくなる。外側の
個別電極ライン１７ａの電気抵抗値を内側の個別電極ラ
イン１７ｂの電気抵抗値よりも大きくするのは、共通電
極１２の電気抵抗が外側の個別電極ライン１７ａよりも
内側の個別電極ライン１７ｂの方が大きくなるのを補償
するためである。このようにして、共通電極ライン１３
および共通電極１２を含めて、個別電極ライン１７ａ，
１７ｂとともに形成する直列回路の電力損失を等しくす
ることができる。

【００１１】図２は、図１図示のサーマルプリントヘッ
ド１１の外形を示す。サーマルプリントヘッド１１は、
ヒータライン１５が形成されるヘッド基板部２０と、記
録装置への電気的接続のためのプリント基板部２１から
構成される。プリント基板部２１には、取付用のねじ孔
２２も設けられる。

【００１２】図４および図５は、図１図示の実施例のサ
ーマルプリントヘッド１１における長手方向に対する特
性値変化を示す。図３はヘッド基板の共通電極１２内の
電圧降下の変化を示し、図４は個別電極ライン１７ａ，
１７ｂの抵抗値の変化を示し、図５は全配線抵抗の変化
を示す。図３において、図１図示の両側の共通電極ライ
ン１３，１４から電力を供給すると、共通電極１２によ
る電圧降下は中央部で最大となる放物線形状を示す。個
別電極ライン１７ａ，１７ｂの電気抵抗を、図３図示の
曲線と対称な図４図示のような放物線に従って変化させ
ると、共通電極１２および各個別電極ライン１７ａ，１
７ｂを含めた電力損失は、図５図示のように一定の値と
なる。

【００１３】図６は、個別電極ライン１７ａ，１７ｂの
抵抗によって共通電極１２の電圧降下分が補償される過
程を示す。図６図示のように、ヒータライン１５は長さ
Ｌを有し、中央の点Ａを通る中心線に対し線対称であ
り、両側の共通電極ライン１３，１４から電流Ｉが供給
される場合を想定する。すなわちＢ点から供給される電
流Ｉは、共通電極ライン１３，１４内の抵抗値Ｒ０によ
る電圧降下を受けてヒータライン１５両端の点Ｃ，Ｃに
至る。点Ｃ間の共通電極１２の電気抵抗値は、単位長さ
当りｒ（Ω／ｍｍ）となるように、幅および厚みが一定
に形成される。しかも、点Ａに関して線対称であるの
で、図６図示の左側の長さＬ／２の部分についてだけ考
慮すればよい。左側の点Ｃからｘだけ離れた位置におけ
る共通電極１２の電気抵抗値は、次の数１の式によって
表される。

【００１４】

【数１】

【００１５】ここでＲ０は、共通電極ライン１３，１４
の電気抵抗値である。単位長さ当り、発熱素子１６ａ，
１６ｂに流れる電流が一定値ｉであるとすると、ｘの位
置における共通電極１２中を流れる電流Ｉ（ｘ）の値は
次の数２の式によって与えられる。

【００１６】

【数２】

【００１７】中央部のＡ点ではＩ（ｘ）は０になるか
ら、このような境界条件下でＩ（ｘ）は次の数３の式に
よって表される。

【００１８】

【数３】

【００１９】共通電極１２は、単位長さ当りｒの抵抗値
を有するので、その電圧降下Ｅ（ｘ）は次の数４の式の
ように表される。

【００２０】

【数４】

【００２１】数４に示されるように電圧が変化する共通
電極１２から、単位長さ当りｉの電流を流すためには、
発熱素子および個別電極の等価抵抗Ｗ（ｘ）は、次の数
５の式によって表される必要がある。

【００２２】

【数５】

【００２３】ここで、ａ，ｂは定数を示す。等価抵抗Ｗ
（ｘ）が図５のように２次関数として変化すれば、単位
長さ当りの電流ｉは一定となる。この一定の電流ｉでジ
ュール熱による発熱量を一定にするためには、発熱素子
の電気抵抗値も一定にする必要がある。このため、Ｗ
（ｘ）として必要な電気抵抗値の変化は、個別電極ライ
ン１７ａ，１７ｂの電気抵抗値の調整によって達成させ
る必要がある。

【００２４】図７は、本発明の他の実施例による個別電
極ライン２７ａ，２７ｂの形状を示す。注目すべきは、
外側の個別電極ライン２７ａは細く、中央寄りの個別電
極ライン２７ｂは太く形成されていることである。この
ように個別電極ライン２７ａ，２７ｂの幅を変えること
によって、電気抵抗値を調整することができる。また厚
みを変えたり、電極を形成される材料の導電率を変えた
りしても良いことは勿論である。

【００２５】また以上の実施例では、共通電極１２の両
端側に共通電極ライン１３，１４を設けているけれど
も、片側のみに共通電極ラインを設けるようにしてもよ
いことは勿論である。また共通電極ライン１３，１４を
接続する位置が共通電極１２の両端でないときであって
も、それぞれの接続点からの距離に応じて個別電極ライ
ンの電気抵抗値を調整するようにすればよいことは勿論
である。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、発熱素子
と個別電極とを接続する導電路の電気抵抗値を変えて、
共通電極と個別電極との間の電力損失が等しくなるよう
に調整して、複数の発熱素子を同一の電源から等しい電
流で駆動することができ、感熱記録結果の濃度むらを防
止することができる。複数の発熱素子を同時に駆動して
も濃度むらが生じないので、分割駆動の必要はなく、迅
速に感熱記録が可能である。駆動回路などの構成も単純
でよく、共通電極の電気抵抗値も特別に小さくなるよう
にする必要はない。これによってサーマルプリントヘッ
ドの製造コストの上昇を防ぐことができる。

【００２７】また本発明によれば、発熱素子と個別電極
とを接続する導電路の電気抵抗値は、発熱素子の配列方
向に沿って２次関数となるので、共通電極と個別電極と
の間の電力損失を等しくすることができ、感熱記録の濃
度むらの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略的な電極配置を示す平
面図である。

【図２】図１図示の実施例によるサーマルプリントヘッ
ド１１の概略的な平面図である。

【図３】図１図示の実施例の共通電極１２における電圧
降下の変化を示すグラフである。

【図４】図１図示の実施例の個別電極ライン１７ａ，１
７ｂの電気抵抗の変化を示すグラフである。

【図５】図１図示の実施例の共通電極１２および個別電
極ライン１７ａ，１７ｂによる電力損失の変化を示すグ
ラフである。

【図６】図１図示の実施例の共通電極１２による電圧降
下を計算するため等価抵抗を示す図である。

【図７】本発明の他の実施例による概略的な電極配置を
示す平面図である。

【図８】従来からのサーマルプリントヘッドの概略的な
電極配置を示す平面図である。

【符号の説明】

１１ サーマルプリントヘッド １２ 共通電極 １３，１４ 共通電極ライン １５ ヒータライン １６ａ，１６ｂ 発熱素子 １７ａ，１７ｂ，２７ａ，２７ｂ 個別電極ライン １８ａ，１８ｂ 駆動用ＩＣ ２０ ヘッド基板部 ２１ プリント基板部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の発熱素子が形成され、各発熱素子
   の一端は共通電極に接続され、各発熱素子の他端は各発
   熱素子毎に設けられる個別電極にそれぞれ接続されるサ
   ーマルプリントヘッドにおいて、 各発熱素子と個別電極との間を接続する導電路は、個別
   電極と共通電極との間の電力損失が全ての発熱素子につ
   いて等しくなるように、電気抵抗値が調整されて形成さ
   れることを特徴とするサーマルプリントヘッド。
2. 【請求項２】 前記共通電極の少なくとも一端から電力
   が供給され、前記導電路の電気抵抗値が発熱素子の配列
   方向に沿って２次関数となるように形成されることを特
   徴とする請求項１記載のサーマルプリントヘッド。