JP2609748B2

JP2609748B2 - 厚膜型感熱記録ヘツドおよび記録装置

Info

Publication number: JP2609748B2
Application number: JP2217014A
Authority: JP
Inventors: 太作清野; 道弘渡邊; 宗利善; 和恭佐藤; 小幡　　茂; まや荒井; 和彦阿藤; 謙太郎半間
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-09-08
Filing date: 1990-08-20
Publication date: 1997-05-14
Anticipated expiration: 2012-05-14
Also published as: JPH03175058A; US5157414A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は感熱記録装置、およびそれに搭載する厚膜型
感熱記録ヘツドの構造に関するもので、特に、フルカラ
ー高画質向きの記録ヘツドに関する。

〔従来の技術〕

従来、感熱記録ヘツドの保護膜の高熱伝導化に関して
は、特開昭55−87683号公報，特開昭57−89978号公報お
よび特開昭57−89980号公報に記載のように、薄膜感熱
ヘツド保護層表面にスパツタ、もしくは蒸着等により、
高硬度，高熱伝導度の物質を形成して耐摩耗層とし、こ
れにより感熱ヘツドと発色メデイア間の熱伝導率の向上
を図るものとしている。

また、厚膜方式の感熱ヘツドでは、一般的に交互リー
ド構造の電極方式を採つているために、印画の際に電極
直上部の抵抗体には電流が流れない、つまりその部分の
抵抗体は発熱せず、そのため感熱ヘツド表面に低温領域
が発生し、印画画像に副走査方向の白筋が現われる特徴
がある。さらに特開平１−128849号公報では、予膜型感
熱記録ヘツドの保護ガラス中に金属酸化物を混入するこ
とにより熱効率を向上させるとしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の厚膜方式の感熱記録ヘツドでは、一般的に交互
リード構造の電極方式を採用しており、この方式を用い
る場合、印画記録の際に第18図に示したように、電極直
上部分の抵抗体には電流が流れず、そのため抵抗体表面
の等温線は、図に示したように画素の中央部を中心とし
て同心円状の分布を示す。そして非発熱部分は低温領域
となり印画画像に副走査方向の白筋となつて現われる、
という問題点があつた。ここで副走査方向とは発色メデ
イアの送り方向のことであり、これに対して主走査方向
は副走査方向と直交する方向、つまり、発熱抵抗体の発
列されている方向のことである。なお、図18の矢印は、
主走査方向を示している。

また、特開昭55−84683号，特開昭57−89978号、およ
び同57−89980号各公報に記載の従来技術では、感熱ヘ
ツドと発色メデイアとの熱的接触性を向上させることを
目的とした、耐摩耗性の高熱伝導層の形成を行なつてお
り、また特開平−128849号公報では熱効率向上を目的と
して保護ガラス中に金属酸化物を混入し、保護層の熱伝
導率を上げているが、発熱抵抗体表面の温度分布の差に
よる濃度むら、および感熱ヘツド表面と発色メデイア間
の摩擦、もしくは印画画像の解像度等についての配慮が
なされていない問題があった。

また、第５図に示される発熱抵抗体上に金属よりなる
浮遊導体を形成したものとして実開昭55−13050号公報
に記載されているが、電極間の電気が金属を経由して流
れてしまい発熱抵抗体において発生する熱が減少すると
いう問題があった。

本発明の目的は、感熱記録ヘツド表面の各画素内の温
度分布を均一にすることにより、滑らかな印画画像を得
ることにあり、またその際の画像の解像度の低下を起こ
すことなく前記目的を達成することにある。また、発色
メデイアに対する熱伝達効率の向上を図りながら、同時
に感熱ヘツド−発色メデイア間の接触抵抗の低下を目的
とする。さらに、上述した機能を有する感熱記録ヘツド
を搭載することにより、印画画像、熱効率の向上した感
熱記録装置を構成することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、絶縁物基板上に熱抵抗層、電極、発熱抵
抗体、及び保護層を順次積層して構成する感熱記録ヘッ
ドにおいて、発熱抵抗体と、その発熱抵抗体上に帯状に
位置するように形成した金属製の高熱伝導性熱拡散性被
膜と、その熱拡散性被膜に電流が流れ込まないように発
熱抵抗体と熱拡散性被膜との間に形成した電気絶縁性保
護層とを備えることにより達成される。

更に上記感熱記録ヘッドには以下の様にすることが望
ましい。

（１）熱拡散性被膜の上に最上層保護膜として電気伝導
性を有する保護膜を更につけ加える。

（２）電気伝導性を有する保護膜に表面平滑性を持たせ
る。

（３）熱拡散性被膜は金，銀，或いは銅の膜により構成
する。

（４）熱拡散性被膜の中心線が発熱抵抗体の中央に対し
て熱転写用インクフィルムと記録紙、もしくは感熱紙か
らなる発色メディアの搬入方向側に片寄って配置する。

（５）発熱抵抗体の中心線が熱抵抗層の頂上部に対し
て、発色メディアの搬入方向側に片寄って配置する。

更に上記目的は、絶縁基板上に熱抵抗層，電極，発熱
抵抗体、及び保護層を順次積層して構成される感熱記録
ヘッドにおいて、発熱抵抗体上に帯状に形成した電気導
電性金属薄膜で構成される熱拡散性被膜と、その熱拡散
性被膜上に形成される保護層と、発熱抵抗体と熱拡散性
被膜の境界面に、熱拡散性被膜に電流が流れ込まないよ
うに電気絶縁膜を形成することにより達成される。

更に上記目的は、感熱記録装置及びファクシミリ装置
に、上記各構成の厚膜型感熱記録ヘッドを用いることに
より達成できる。

〔作用〕

感熱記録ヘツドでは電極配置の関係で、印画の際の画
素となる各発熱抵抗体の間の部分が発熱せず、この部分
が印画画面で筋となつて現われる場合がある。しかし感
熱記録ヘツドの保護膜に前述の膜構成を用いた場合、高
熱伝導性被膜中において発熱部分の熱が拡散し、第21図
に示したように電極上部の低温領域、つまり感熱ヘツド
による非発色部分がなくなるため、画質劣化の原因とな
る白筋が発生することがない、また、熱拡散性被膜によ
り、感熱ヘツドから発色メデイアへの熱伝達が良好とな
り、上記感熱ヘツドを用いることにより熱効率の良い感
熱記録装置を構成し得る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

（１）第１図，第２図，第３図，第19図および第20図を
用いて、以下実施例（１）について説明する。

アルミナ基板１上に熱抵抗層である部分グレーズ層2,
電極３、さらに金属、もしくは金属酸化物とガラスを主
成分とする厚膜抵抗体４を順次積層する。さらに４の上
に絶縁保護層５を形成し、その上に熱拡散性被膜（高熱
伝導層。以下同じ。）として金属膜６を帯状に、かつ厚
膜抵抗体４の上部に位置するように形成する。

金属膜６は金，銀、あるいは銅が80〜99重量％に対し
てガラス粒子と有機バインダを加えた粘度20〜100kcps
のペーストをスクリーン印刷機により印刷し、乾燥，焼
成後の膜厚が１〜３μｍ、副走査方向のパターン幅が発
熱低抗体の幅に対して50〜150％になるように形成す
る。さらに最上層で表面が平滑で、RuO₂を５〜15重量％
混入させることで導電性を有するガラスを主成分とした
表面保護層７を２〜15μｍの膜厚で形成することによ
り、感熱ヘツドを構成する。なお、第19図に本実施例の
断面の斜視図を示した。

上記感熱ヘツドの形成方法としては、第２図に示した
ようにアルミナ基板１、部分グレース層２、電極３、厚
膜抵抗体４の形成までは前述と同様の手順で行ない、絶
縁保護層５、及び金属膜６、さらに表面保護層７につい
てはそれぞれスクリーン印刷、乾燥を行ない、その後で
１度に焼成して保護層を形成する。

あるいは第３図に示したように、アルミナ基板１上に
部分グレース層２、電極３を形成した後、その上に帯状
の厚膜抵抗体８を埋め込んだ絶縁保護層のグリーンシー
ト９を印刷し、さらに帯状の金属膜10を埋め込んだ、表
面保護層のグリーンシート11を印刷した後に焼成を行な
い、保護層を形成する。これらの保護層形成法によれ
ば、プロセスをより簡略化できる。

前記ヘツドの電極３に対して、印画信号に応じた電圧
が引加され、厚膜抵抗体４が通電加熱されると、４で発
生したジユール熱は、保護層５中を伝播する。厚膜型感
熱ヘツドに一般的に用いられている交互リード方式の電
極構造では、抵抗体４中の電極３の直上部は電流が流れ
ないために発熱せず、低抗体４の表面では電極−電極間
部分に比較して電極直上部の温度が低いという温度分布
になる。

保護層５には一般的にガラスが用いられるが、熱伝導
率0.5〜0.6W/m・Ｋと低いために面内方向での熱の拡散
が起こらず、厚膜抵抗体４の温度分布がそのまま保護層
５と金属膜６の境界面まで保持される。これに対して金
属膜６では、材料として金を用いた場合約320W/m・Ｋ、
銀で約420W/m・Ｋ、銅では約400W/m・Ｋと高い熱伝導率
であるため、面内方向に熱が拡散して、低抗体４で不均
一な熱分布は均一に、つまり印字時の画素ドツトが拡大
して表面保護層７の表面、つまり感熱ヘツド表面に伝わ
るため、滑らかな画像を出力できる。

第20図に金による金属膜を形成した場合の改良モデル
と、従来構造の感熱ヘツドの表面の温度分布の比較を示
す。図に見られるように従来構造の感熱ヘツドに対して
改良モデルでは温度分布が滑らかになつているのがわか
る。なお、図では抵抗体の幅を350μｍ、金属膜の幅を3
00μｍ、膜厚を２μｍとした。

金属膜６に用いる材料としては、上述の金，銀，銅の
ほかに非金属の高熱伝導性物質も使用可能であり、それ
ら材料の一覧を金属、非金属あわせて表に記載した。

また、本実施例では、金属膜６は厚膜抵抗体４に沿つ
て帯状に形成されているため、感熱ヘツドの副走査方向
には熱の拡散は起こらず、解像度の低下を抑止できる。
また、最上層に形成した表面保護層７により、感熱ヘツ
ド表面と発色メデイアとの接触を良好にし、さらに感熱
ヘツドと発色メデイアとの摩擦により生じた静電気を除
電する効果を有するため、厚膜抵抗体４の静電破壊を防
止する効果を有する。

（２）第４図により、以下実施例（２）について説明す
る。

本実施例では実施例（１）と同様にアルミナ基板１上
に部分グレーズ層2,電極3,厚膜低抗体４を順次積層した
後、絶縁保護層５を形成し、さらに金属膜６として金，
銀、あるいは銅80〜99％重量に対してガラス粒子と有機
バインダを加えたペーストをスクリーン印刷機により印
刷し、乾燥，焼成後の膜厚が１〜３μｍ、副走査方向の
パターン幅が発熱抵抗体の幅に対して50〜150％になる
ように形成する。帯状に、かつ厚膜抵抗体の上部に位置
するように形成する。本実施例によれば、金属膜６の熱
拡散効果により印画画像の画質が滑らかになる上、金属
膜６が直接発色メデイアに接触するため、感熱ヘツドと
しての熱効率が向上する効果がある。

（３）第６図により、以下実施例（３）について説明す
る。

本実施例では、実施例（１）の感熱ヘッドにおいて、
厚膜低抗体４と金属６の間に電気絶縁保護膜を設け絶縁
保護層をその上に形成したものである。12はガラスペー
ストをスクリーン印刷機により印刷し、焼成後の膜厚が
１〜３μｍになるように形成される。本実施例によれ
ば、画素ドツドの拡大を行なつたうえで、低抗体４と金
属膜６とが電気的に分離させるため、抵抗体４に対して
通電した電流が金属膜６に流れ込むことがなく、熱感ヘ
ツドの抵抗値の調整が容易であるという効果を有する。

（４）第７図により、以下実施例（４）について説明す
る。

本実施例では、実施例（１）と同用にアルミナ基板上
に部分グレーズ層２、電極３、厚膜抵抗体４、絶縁保護
膜５を形成した後、保護層５上に金属膜６を帯状に、か
つ低抗体４の上部に位置するように形成し、さらに最上
層に表面が平滑で、RuO₂を混入させることにより導電性
を持たせてガラスを主成分とした表面保護層７を形成す
る。ただし、金属膜６の中心線は、抵抗体６の断面の中
央部から抵抗体の発色メデイアの進入方向側の端の間に
いずれかの部分に位置するものとし、つまり金属膜は発
色メデイアの進入方向側にずれているものとする。ゴム
ローラを用いて感熱体、あるいはインクフイルムと熱転
写紙等の発色メデイアを感熱ヘツドに圧着、発色させる
方式を採る場合、前記発色メデイアと接触するのは、抵
抗体上部の凸状部のうち主として発色紙の進入方向側に
限られる。このため本実施例のように金属膜６を発色メ
デイアの進入方向側にずらすことにより、感熱ヘツドか
ら感熱紙への熱伝達をより効率的に行なうことができ
る。

（５）第８図により、以下実施例（５）について説明す
る。

本実施例では実施例（１）と同様にアルミナ基板上に
部分グレース層2,電極3,厚膜抵抗体4,絶縁保護層５を形
成した後、保護層５上に金属膜６を帯状に、かつ抵抗体
４の上部に位置するように形成し、さらに最上層に表面
が平滑で、かつ導電性を有する表面保護層７を形成す
る。ただし厚膜抵抗体４は、部分グレーズ層３の頂上部
から発色メデイアの進入方向側にずれているものとし、
さらに金属膜６は、低抗体４の断面中央部に対して、や
はり、発色メデイアの進入方向側にずれているものとす
る。ただし厚膜抵抗対の中心線の位置は部分グレーズ層
の中心線から最大で厚膜抵抗体の幅分だけずれるものと
し、また金属膜の中心線も最大で厚膜抵抗体の端の位置
までずれるものとする。本実施例によれば感熱ヘツドか
ら、発色メデイアへの熱伝達効率が向上する効果があ
る。

（６）第９図により、以下実施例（６）について説明す
る。

本実施例では、アルミナ基板１上に部分グレーズ層2,
電極14,厚膜抵抗体4,絶縁保護層５を形成し、保護層上
に帯状に、かつ抵抗体４の上部に位置するように金属膜
13を形成する。さらに金属膜13をエツチングにより、印
画時の各画素ドツトに対応するように第９図に示したよ
うにパターニングを行なう。

なお、副走査方向の隣接する金属膜同士の間隔は５〜
30μｍとする。金属膜13主成分を金とした場合のエツチ
ングは、まず帯状に形成された金属膜にロールコータ
ー、もしくはスピンナーによりフオトレジストを塗布、
その後に形成しようとする金属膜13の形状に対応したフ
オトマスクを用いてフオトレジストを10秒から30秒超高
圧水銀灯により感光、さらに現像液中で現像処理を行な
う。これをヨウ化アンモン，ヨウ素，水からなるエツチ
ング液中に20秒から１分間放置することによりパターニ
ングを行なう。

厚膜型感熱ヘツドに一般的に用いられる交互リード方
式では、個別電極14−ａが各画素ドツトの中心に対応
し、共通電極14−ｂは各画素ドツト間の境界に対応す
る。このため第９図に示したように金属膜13の方向パタ
ーンは14−ａの上を中心としている。金属膜13のパター
ニング後、最上層に表面が平滑で、かつ導電性を有する
表面保護層７を形成することにより感熱ヘツドを構成す
る。本実施例によれば、金属膜13による画素拡大の際
に、隣接ドツトへの熱の拡散、つまり主走査方向の解像
度の低下を防ぐことができる。

（７）第10図により、以下実施例（７）について説明す
る。

本実施例は、実施例（６）の金属膜のパターンを主走
査方向に半ピツチだけずらして金属膜15としたもので、
このため金属膜の方向パターンの中心は、各画素ドツト
の境界部の上に位置している。本実施例によれば、隣接
ドツトの境界部分についても画素が拡大し、画像を滑ら
かにしたうえで、さらに隣の画素ドツトにまで熱が拡散
することを防ぎ、解像度の低下を防ぐ効果がある。

（８）第11図により、以下実施例（８）について説明す
る。

本実施例は、実施例（６）の金属膜の分割パターンを
台形状にして金属膜16とし、隣接ドツトごと交互に上下
を逆にして配置したものである。本実施例によれば、電
極直上部分の発熱抵抗体の非発熱部分を、金属膜10で漏
れなく覆うことにより画像を滑らかにしたうえで、なお
かつ隣接ドツトに対する熱の拡散を防ぎ、解像度低下を
防ぐ効果がある。

（９）第12図により、以下実施例（９）について説明す
る。

本実施例は実施例（６）の金属膜の分割パターンを平
行四辺形状にして、金属膜17としたものである。本実施
例によれば、電極直上部分の発熱抵抗体の非発熱部分
を、金属膜17で漏れなく覆うことにより画像を滑らかに
したうえで、なおかつ隣接ドツトに対する熱の拡散を防
ぎ、解像度低下を防ぐ効果がある。

（10）第13図により、以下実施例（10）について説明す
る。

本実施例では、アルミナ基板上１上に部分グレーズ層
2,電極3,厚膜抵抗体４、及び絶縁保護層５を順次積層、
形成した後、絶内円保護層５上の抵抗体４の直上部分
に、エツチング、もしくは機械加工により深さ１〜３μ
ｍ、幅が厚膜抵抗体の50〜150％の帯状の溝を形成す
る。前述の溝に金属膜６を埋め込んだ後、表面にコーテ
イング処理を施すことにより平滑にし、その後表面が平
滑で、かつ導電性を有する表面保護層７を形成すること
により感熱ヘツドを構成する。本実施例によれば、表面
保護層７の膜厚を薄くしても表面の平滑性を確保できる
ため、金属膜６から発色メデイアに対しての熱伝達の効
率が向上する効果を有する。

（11）第14図、および第15図により、以下実施例（11）
について説明する。

本実施例では、アルミナ基板１上に部分グレーズ層2,
下部電極18−a,厚膜抵抗体４を形成した後、抵抗体４の
上にかかるようにして電極18−ａと反対方向に上部電極
18−ｂを形成する。ただし、第15図に示したように、上
部電極18−ｂは画素ドツト分をほぼ覆つているものとす
る。その上部に絶縁保護層５、そして最上部に表面が平
滑で、かつ導電性を有する表面保護層７を形成すること
により、感熱ヘツドを構成する。本実施例によれば上部
電圧18−ｂが高熱伝導被膜としての機能を兼ねているた
め、さらに熱拡散のため金属膜を余分に対加することな
く、簡易な構造で画質の滑らかな厚膜型感熱ドツトを構
成することが可能である。

（12）第16図により、実施例（12）について説明する。

本実施例は、実施例（１）から（11）までで示した感
熱ヘツドのいずれかを記録装置19に組み込んだものであ
る。

第16図において、装置19の内部に前述の感熱ヘツド20
が装着され、記録紙カセツト21から給紙される記録紙
が、プラテンローラ22上で熱転写用インクフイルムとと
もに感熱ヘツド21に加熱，印画される。本実施例によれ
ば、印画画像の画質の滑らかな感熱記録装置を構成する
ことができさらに、感熱記録装置事態の熱効率を向上さ
せる効果を有する。

（13）第17図により、実施例（13）について説明する。
本実施例は実施例（１）から（11）までのいずれかの実
施例に記載された感熱ヘツドをフアクシミリ装置に組み
込んだものである。第16図において、装置23の内部に感
熱ヘツド24が装着され、記録紙カセツト25から送られて
きた記録紙はプラテンローラ26上で熱転写用インクフイ
ルム27と共に感熱ヘツドに押し付けられ、回線を通じて
送られてきた画像信号に応じて感熱ヘツド24により加熱
され、画像が記録される。本実施例によれば、印画画像
の画質の滑らかな感熱記録装置を構成することができ
る。さらに、感熱記録装置自体の熱効率を向上させる効
率を有する。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば各画素内の温度分
布を均一にすることができるので滑らかな印画画像が解
像度の低下を起こすことなく得られるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例による厚膜型感熱ヘツ
ドの断面図、第２図，第３図は夫々第１の実施例のプロ
セスを断面変化で示した説明図、第４図は第２の実施例
の断面図、第５図は従来例の断面図、第６図は第３の実
施例の断面図、第７図は第４の実施例の断面図、第８図
は第５の実施例の断面図、第９図は第６の実施例のパタ
ーン配置図、第10図は第７の実施例のパターン配置図、
第11図は第８の実施例のパターン配置図、第12図は第９
の実施例のパターン配置図、第13図は第10の実施例の断
面図、第14図は第11の実施例の断面図、第15図は同じく
第11の実施例によるヘッドの一部の構成図、第16図は第
12の実施例による応用装置を示す斜視図、第17図は第13
の実施例による応用装置を示す斜視図、第18図は従来技
術を用いた感熱ヘツド抵抗体上の等温線分布図、第19図
は第１図の感熱ヘツドの断面の斜視図、第20図はヘツド
表面の温度分布説明図、第21図は本発明の一例を用いた
感熱ヘツド抵抗体上の等温線分布図である。１……アルミナ基板、２……部分グレーズ層、３……電
極、４……厚膜抵抗体、４……電気絶縁性保護層、6,1
3,15,16,17……金属膜、７……表面保護層、９……電気
絶縁保護層グリーンシート、11……表面保護層グリーン
シート、18−ａ……下部電極、18−ｂ……上部電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤和恭茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者小幡茂茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者荒井まや茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者阿藤和彦茨城県勝田市大字稲田1410番地株式会社日立製作所東海工場内 (72)発明者半間謙太郎茨城県勝田市大字稲田1410番地株式会社日立製作所東海工場内 (56)参考文献特開平１−214450（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−278867（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁物基板上に熱抵抗層、電極、発熱抵抗
体、及び保護層を順次積層して構成する感熱ヘッドにお
いて、前記発熱抵抗体上に帯状に位置するように形成した金属
製の高熱伝導性熱拡散性被膜と、この熱拡散性被膜に電
流が流れ込まないように前記発熱抵抗体と前記熱拡散性
被膜との間に電気絶縁性を有する前記保護層とを備え、
前記熱拡散性被膜の中心線が前記発熱抵抗体の中央に対
して熱転写用フィルムと記録紙、若しくは感熱紙からな
る発色メディアの搬入方向側に片寄って配置されること
を特徴とする厚膜型感熱記録ヘッド。
【請求項２】絶縁物基板上に熱抵抗層、電極、発熱抵抗
体、及び保護層を順次積層して構成する感熱ヘッドにお
いて、前記発熱抵抗体上に帯状に位置するように形成した金属
製の高熱伝導性熱拡散性被膜と、この熱拡散性被膜に電
流が流れ込まないように前記発熱抵抗体と前記熱拡散性
被膜との間に電気絶縁性を有する前記保護層とを備え、
前記熱抵抗体の中心線が前記熱抵抗層の頂上部に対し
て、発色メディアの搬入方向側に片寄って配置されるこ
とを特徴とする厚膜型感熱記録ヘッド。
【請求項３】前記熱拡散性被膜の上に最上層保護層とし
て電気導電性を有する保護層を更につけ加えることを特
徴とする請求項１又は２に記載の厚膜型感熱記録ヘッ
ド。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の厚膜型
感熱記録ヘッドを用いることを特徴とする感熱記録装
置。
【請求項５】請求項１乃至３のいずれかに記載の厚膜型
感熱記録ヘッドを用いることを特徴とするファクシミリ
装置。