KR100523273B1 - 서멀헤드용 기판과 서멀헤드 및 이를 이용한 컬러프린터와 프린트 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컬러프린터 등에 적합한 서멀헤드, 화상기록방법 및 열화상기록방법에 관한 것이다.

고속인자를 가능케하는 실용가능한 더블라인 서멀헤드를 실용화하도록, 기판과 이 기판의 표면을 씌워서 설치되어 표면의 일부가 부풀어 오른 절연층과, 이 절연층의 부풀어 오른 개소의 표면에 형성된 발열저항체의 패턴과를 구비하고, 상기 기판은 상기 기판의 표면에서 돌출하여 상기 절연층의 부풀어 오른 개소를 관통하여 절연층의 표면에서 노출하는 것에 의해 상기 발열저항체의 패턴에 접속되고, 그 접속개소를 중심으로하여 상기 발열저항체의 패턴을 제1 발열저항체와 제2 발열저항체로 분할하는 공통전극을 가지는 것으로 구성하였다.

따라서, 감열지의 반송경로를 직선화하여 반송하여 얼룩등이 없고, 부품의 간소화로 비용이 절감되며, 앞라인 인쇄와 다음라인 예열이 병행되어 인쇄시간이 짧고, 다수 서멀헤드들의 업/다운을 동기하여 고품위의 인쇄를 얻을 수 있다.

Description

서멀헤드용 기판과 서멀헤드 및 이를 이용한 컬러프린터와 프린트 방법{Printed circuit board and thermal head & color printer and thermal head for this use}

본 발명은 컬러프린터 등에 적합한 서멀헤드, 화상기록방법 및 열화상기록방법에 관한 것이다.

종래 컬러프린터에 사용되는 한예로 발열저항대가 형성된 싱글라인(Single Line)서멀헤드의 구조를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.

도 1은 발열저항체가 일렬로 형성되어 있는 싱글라인 서멀헤드의 사시도이다. 도 2는 도 1의 서멀헤드의 A-A선 단면도이다. 이들 도면에 있어서, 알루미나기판(101)의 상면에 서멀헤드의 각 부품이 형성되고, 하면에 방열핀(102; Heat Sink)이 접착되어 있다. 방열핀(102)은 서멀헤드의 동작에 있어서, 각부에서 발생한 열을 공기중에 효율적으로 방사시킨다.

발열저항체(103)는 공통전극(104)과 개별리드전극(105)과의 사이의 통전상태에서 열에너지를 발생하는 것이다. 공통전극(104)은 발열저항체(103, 103, ‥‥) 모두에 공통의 전극이고, 발열저항체(103, 103, ‥‥)의 콘택트부(106)에 공통으로 접속되어 있다. 개별리드전극(105)은 발열저항체(103, 103, ‥‥) 각각의 콘택트부(107)에 접속되어 IC(Integrated Cireuit; 108)의 단자(109, 109, ‥‥)에 각각 배선되어 있다.

그레이즈(Glaze; 110)는 알루미나기판(101)의 윗면에 반 방추형상으로 형성되어 인자(印字)처리시 발열저항체(103)가 발생한 열에너지를 축적하는 것이다. 접속용 플랙시블프린트판(111)은 도시되지 않은 프린터 본체의 콘트롤러와 접속하는 배선이 형성되어 있는 것이다. 보호층(112)은 인자(印字)시에 종이와의 접촉에 의한 마모에서 발열저항체(103) 및 전극(104, 105)을 보호한다.

다음에, 도 1의 상술한 서멀헤드의 제조방법을 설명한다. 먼저, 알루미나기판(101)의 표면 위의 먼지를 제거하기 위해 알루미나기판(101)의 세정이 행해진다. 세정후, 스패터링(Spattering)장치에 의해 알루미나기판(101)의 윗면에 소정의 시이트저항이 되도록 발열저항체(103)의 박막재료를 스패터링에 의해 형성시킨다. 그리고, 스패터링 또는 증착법에 의해 발열저항체(103)의 박막재료의 윗면에 전극재료(예컨대, 알루미늄)를 형성시킨다.

다음에, 상기 알루미늄 위에 포토레지스트(Photoresist)가 코팅되어 포토리소그라피(Photolithography)에 의한 공통전극(104) 및 개별리드전극(105)의 레지스트패턴(Register pattern)이 작성된다. 이 레지스트패턴을 마스크(Mask)로 하여 알루미늄을 에칭(Etching)하고 공통전극(104) 및 개별리드전극(105)을 형성한다. 그리고, 레지스트가 모두 제거되어 발열저항체(103)의 박막재료, 공통전극(104) 및 개별리드전극(105) 위에 새로운 레지스트가 코팅된다.

다음에, 인자도트(Dot)마다의 발열저항체(103)를 형성하는 레지스트패턴이 포토리소그라피에 의해 형성된다. 그리고, 발열저항체(103)의 박막재료가 에칭에 의해 각 도트마다 발열저항체(103)에 분리된다. 다음에, 보호막 형성용의 마스크를 이용하여 스패터링에 의해 그레이즈(110) 상부에 보호막(112)이 형성된다. 그리고, 열처리에 의해 발열저항체의 저항값의 안정화 및 발열저항체와 전극재료와의 밀착의 안정화가 행하여진다.

다음, 공통전극(104) 위의 IC탑재영역에 절연막을 형성하고, 이 IC탑재영역 위에 IC(108)가 다이본딩(Die Bonding)된다. 그리고, IC(108)의 단자와 개별리드전극(105)의 와이어본딩단자(109)가 와이어본딩에 의해 접속되어 IC(108), 와이어본딩 부분 및 개별리드전극(105)의 일부분이 수지에 의해 봉합고정된다. 상술한 제조공정에 의해 싱글라인 서멀헤드가 제조된다.

또한, 제2 종래예로서 도 3 및 도 4에 도시된 서멀헤드(일본국 특원소62-217627)가 있다. 도 3은 복수의 발열저항체가 병렬로 2열 배설된 더블라인 서멀헤드의 평면도이다. 도 4는 B-B'선 단면도이다. 이 도면에서 제1 알루미나기판(301)과 제2 알루미나기판(302)은 금속판(314)을 협지하여 계합되어 구성시킨 것이다. 금속판(314)은 공통전극이고, 다른 공통전극(313)과 접속되어 있다.

제1 발열저항체(305)는 제1 개별리드전극(306)에 대해 콘택트영역(307)을 개재하고, 또한, 공통전극(313)에 대해 콘택트영역(312)을 개재하여 각각 접속되어 있다. 제2 발열저항체(309)는 제2 개별리드전극(315)에 대해 콘택트영역(316)을 개재하고, 또한, 공통전극(313)에 대해 콘택트영역(310)을 개재하여 각각 접속되어 있다. 보호층(311)은 인화되는 용지와의 접촉에 의한 마모에서 발열저항체(305, 309)를 보호한다.

또, 제3의 종래예로서 도 5에 도시된 단면도의 더블라인 서멀헤드가 있다. 이 도면에서 알루미나기판(300)에는 배선용홈(318)이 형성되어 있고, 공통전극(317)은 배선용홈(318) 안에 벌크금속을 매입하여 형성된다. 다른 공통전극(313)은 공통전극(318) 위에 형성되어 있고, 공통전극(318)과 접합하고 있다.

제1 발열저항체(305)는 개별리드전극(306)에 대해 콘택트영역(307)을 개재하고, 또 공통전극(313)에 대해 콘택트영역(312)을 개재하여 각각 접속되어 있다. 제2 발열저항체(309)는 개별리드전극(315)에 대해 콘택트영역(316)을 개재하고, 또한, 공통전극(313)에 대해 콘택트영역(310)을 개재하며 각각 접속되어 있다. 보호막(311)은 인자되는 용지와의 접촉에 의한 마모에서 발열저항체(305, 309)를 보호한다.

다음에, 도 1의 서멀헤드의 동작을 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 서멀헤드의 등가회로를 표시하고 있다. 이 도면에서, 전원(120)은 서멀헤드의 구동전력을 공급한다. 발열저항체(103), 공통전극(104), 개별리드전극(105), 콘트롤IC(108)가 있다.

먼저, 도시하지 않은 프린터본체에서 보내져오는 일정주기의 클럭신호(CLK)에 동기하여 각 발열저항체(103)에 대응한 데이터신호(DATA)가 콘트롤IC(108)에 입력되어 래치신호(LATCH)의, 예컨대, 「일어남」(Rise)에서 데이터신호(DATA)의 정보가 콘트롤IC(108) 내부의 기억부에 기억된다. 이 기억된 정보에 기하여, 예컨대 스트로브신호(STB)가 「1」일 때, 발열저항체(103)는 통전되어 열에너지를 발생한다. 여기서, 프린트시에 다음라인의 인자정보가 데이터신호(DATA)에 의해 클럭신호(CLK)에 동기하여 프린터본체에서 전송되어져 온다. 콘트롤IC는 이 당해 제어부에서 공급되는 데이터에 기하여 상기 발열저항체(103)를 온/오프(ON/OFF) 제어하도록 되어있다. 또, 상기 서멀헤드기판은 양면 접착테이프의 접착제 등으로 방열핀(102)에 고정되어 있다.

한편, 상기 서멀헤드에 의해 발색되어지는 감열지는 도 7과 같은 구조로 되어있다. 즉, 기초재로 되는 종이 등의 지지체(711) 위에 시안기록층(712), 마젠타기록층(713), 옐로우기록층(714)을 순차 적층하고, 그 표면을 내열보호층(715)으로 피복한 구조로 되어 있다. 상기 시안기록층(712)은 시안현색재(716)를 주체로 하고, 그 내부에 마이크로캡슐(717)을 분산시켜 이 마이크로캡슐(717)중에 상기 시안현색재(716)와 반응하여 이를 발색시키는 시안로이코(Cyanide leuco)염료(718)를 봉입한 구조로 되어 있다. 상기 마젠타기록층(713)은 커플러(719)를 주체로 하고, 그 내부에 마이크로캡슐(720)을 분산시켜 이 마이크로캡슐(720)중에 상기 커플러와 반응하여 마젠타로 발색하는 마젠타디아조염료(Magenta diazo; 721)를 봉입한 구조로 되어 있다. 상기 옐로우기록층(14)은 옐로우커플링제(722)에 옐로우마이크로캡슐(723)을 분산시켜 이 옐로우마이크로캡슐(723)중에 상기 옐로우커플링제(722)와 반응하여 발색하는 옐로우디아조염료(Yellow diazo; 724)를 봉입한 구조로 되어 있다.

도 8은 이렇게 구성된 풀컬러(Full Colour)감열지를 사용한 프린터의 한 종래예를 도시한 것이다. 용지카세트(830)에는 상기 구성의 감열지(831)가 집적되어 있다. 이들 집적상태의 감열지(831)의 위쪽에는 이 감열지의 상면에 접촉하여 지면방면(도 8의 우측방향)으로 마찰력을 작용시키는 배출롤러(832)가 설치되고, 또한 이 배출롤러(832)의 송출 방향에는 페이퍼카세트(833)가 설치되어 있어 감열지(831)를 상방으로 안내하도록 되어있다. 상기 용지카세트(830)의 위쪽에는 롤러(834, 835, 836, 837)에 회권된 벨트(838)가 설치되어 있다. 이들 롤러(834∼837)의 안에 롤러(836)는 소정의 타이밍에서 압착되는 롤러(839)와의 사이에 감열지(831)와 벨트(838)를 협지하여 도면중의 화살표 방향으로 이송하도록 되어있다. 또, 상기 롤러(837)는 플래턴(Platan; Planetree)롤러로서 서멀헤드(870)와 대향되게 설치되어 있다.

상기 벨트(838)의 외주에는 용지카세트(830)에서 송출되는 감열지(831)를 클램프(Clamp)하는 클램퍼(839)에 의해 감열지(831)를 협지하도록 되어 있다.

상기 서멀헤드(870) 보다 하류 쪽의 위치에는 각각 소정파장의 광선을 감열지(831)의 표면에 조사하는 Y램프(840), M램프(841)가 설치되어 있다. 또, 이들 램프(840, 841)의 작용의 상세한 것은 다음에 기술한다. 이들 램프(840, 841)에서 보다 하류의 위치에서 상기 롤러(834)의 근방에는 롤러(834)의 주위에서 굴곡된 벨트(838)에서 떨어져 접선방향으로 이동하려고 하는 감열지(831)의 선단을 협지하여 종이를 배출하는 한 쌍의 배지(排紙)롤러(842, 843)가 설치되어 있다. 게다가, 한쪽의 배지롤러(842)의 외주에는 페이퍼카세트(844)가 설치되어 있다. 상기 롤러(842)에서 송출되는 인쇄가 끝난 감열지(831)를 소정의 배지방향으로 안내하도록 되어 있다.

상기 구성의 프린터에서 컬러인쇄의 원리를 도 7, 8, 9 및 도 10에 의해 설명한다. 벨트(838)의 클램퍼(839)에 선단이 협지된 감열지(831)는 플래턴롤러(837)까지 보내진다. 감열지(831)의 선단이 상기 플래턴롤러(837)를 통과하는 타이밍에서 상기 서멀헤드(870)가 감열지(831)에 압접되고, 하기 a) 내지 e)의 행정으로 이루어지는 처리가 실행된다.

a) 옐로우기록층(714)을 가열하면, 그 내부의 옐로우캡슐(723)이 열에 의하여 연화하고 그 내부의 옐로우디아조염료(724)가 침투하여 옐로우커플링제(722)와 반응하여 발색한다{도 9의 옐로우기록층(714)에서의 빗금친(Hatching)부분}. 상기 옐로우디아조염료(724)의 투과량은 도 10에 도시하는 바와 같이 서멀헤드(870)에서 감열지(831)로 가하여지는 에너지량에 비례되고, 따라서, 가하여지는 에너지에 의해 도 10의 특성에 의한 옐로우농도를 발색한다. 또, 마젠타캡슐(720) 및 시안마이크로캡슐(717)은 모두 옐로우마이크로캡슐(723)보다 높은 연화온도로 설정되어 있어서 마젠타기록층(713) 및 시안기록층(712)이 발색하는 일은 없다.

b) 감열지(831)의 선단이 옐로우정착램프(Y램프; 840)의 위치에 도달하면, 이 옐로우정착램프(840)를 점등시켜서, 그 빛으로 도 9b의 처리가 행하여진다. 즉, 미발색의 옐로우염료를 분해한다.

c) 벨트(838)를 회전시켜 감열지(831)를 재차 서멀헤드(870)로 보내고, 마젠타 발색을 하게한다. 구체적으로는 마젠타마이크로캡슐(720)이 열에 의해 연화하여 그 내부의 마젠타디아조염료(721)가 마젠타커플링제(719)와 반응하여 발색한다｛마젠타기록층(713)에서의 빗금친 부분｝. 게다가, 시안마이크로캡슐(717)의 연화온도는 상기 마젠타마이크로캡슐(720)의 연화온도보다 높게 설정되어져 있어서, 시안기록층이 발색하는 일은 없다. 또, 이 마젠타염료(721)의 투과량에 대하여서도 상기 옐로우의 경우와 같이 도 8에 도시한 서멀헤드(870)에서 감열지(831)로 가해지는 에너지량에 비례하고, 그 에너지량에 대응한 농도로 발색한다.

d) 감열지(831)의 선단이 마젠타정착램프(M램프; 841)의 위치에 달하면, 마젠타정착램프(841)를 점등시켜서, 그 빛에 의해 도 9d의 처리가 행하여진다. 즉, 미발색의 미젠타염료를 빛이 분해하여 발색능력을 상실시킨다. 마젠타정착램프(841)는 파장 365㎚에서 피크를 가지는 광선에 의해 마젠타염료를 분해한다.

e) 벨트(838)를 회전시켜서 감열지(831)를 재차 서멀헤드(870)로 보내고, 시안발색을 행하게 한다. 구체적으로는 시안마이크로캡슐(717)이 열에 의해 연화하고, 그 내부의 시안로이코염료(718)가 시안현색제(716)와 반응하여 발색한다{도 9의 시안기록층(712) 빗금친 부분}.

상기 e)의 행정에 의한 시안발색으로 풀컬러프린트가 완결되면, 감열지(831)의 선단을 클램퍼(839)에서 떼어 배지롤러(842, 843)의 사이에 송입하여 가이드플레이트(844)에 따라서 배출한다. 또한, 필요에 따라 벨트(838)를 더욱 회전시켜 옐로우정착램프(840) 및 마젠타정착램프(841)에 의해 무발색부의 표백처리를 더욱 행하도록 하여도 좋다.

금속기판의 특징인 벤딩가공을 고려하는 경우 발열저항체부와 IC탑재부에는 가능한 굽힘응력이 가해지지 않는 구조가 바람직하다. 이는, 인장 또는 압축에 의한 굽힘외곡에 의해 발열체의 저항값이 변동하거나 내펄스 수명을 단축할 가능성과 접착된 IC의 박리가 생기거나 오동작의 가능성이 있기 때문이다.

즉, 금속판의 두께가 동일하더라도 이에 씌워지는 그레이즈유리층에 절결부가 있다면 이러한 절결부는 강성이 약하고 굽힘가공에 대해 집중적으로 변형하고, 게다가 위치가 발열저항체의 바로 아래에 있어야 하므로 벤딩에는 적합하지 않다.

또한, 굽힘변형이 동일하게 되어도, 변형은 발열저항체와 IC탑재부에도 동일하게 일어나서 좋지 않고, 상기 도 15의 구조에서도 비록 많은 개량은 되어있지만, 벤딩가공을 실시하면 동일한 결점이 생길 수 있다.

그래서, 본 발명의 제1의 목적은 발열저항체부와 IC탑재부에 걸리는 변형과 응력을 완화시키는 서멀헤드 구조를 제공함에 있다.

………… 목적1 ; 응력완화 서멀헤드

한편, 도 3의 더블라인 서멀헤드를 사용하면 2 라인을 동시에 프린트할 수 있으므로 원리적으로는 프린트시간을 반으로 단축시킨다. 그러나, 도 3, 도 4 및 도 5에 도시되는 서멀헤드는 벌크금속을 사용한 공통전극과 알루미나기판과의 열팽창율이 다르므로 쌍방의 접합계면에서 서로 박리가 생긴다. 특히, 알루미나기판과 벌크금속의 박리에 의해 공통전극 위에 형성된 박막의 전극에 열응력이 걸려서 박막의 기계적 강도가 대단히 약하기 때문에 박막이 손상을 받아버리므로 실용화가 곤란한 결점이 있었다. 고속인자를 가능케하는 실용가능한 더블라인 서멀헤드를 실용화하는 것이 본 발명의 제2 목적이 된다.

………… 목적2 ; 더블라인 서멀헤드

한편, 더블라인 서멀헤드의 경우, 한쪽 열의 발열저항체를 바이어스에너지를 가하기 위한 프리히트(Free Heat)용으로 사용하는 경우, 발열저항체는 각 인자도트단위에 대응시켜서 온/오프 제어의 필요는 없다. 즉, 발열체마다 개별 콘드를IC에 접속할 필요는 없고, 일괄 혹은 두 개 이상의 불럭으로 모아서 온/오프 제어하면 좋다.본 발명의 제3 목적은 제조비용이 싸고, 프리히트 기능을 가지는 고속인자 가능한 서멀헤드를 제공하는 것이다.

………… 목적3 ; 프리히트 서멀헤드

그런데, 프린트속도의 고속화에는 상기 서멀헤드의 발명뿐만이 아니라, 복수개의 서멀헤드를 탑재하는 프린트 방식도 있다. 도 11은 3개의 서멀헤드를 사용한 고속프린터의 구조이다.

이 프린터에 탑재하는 서멀헤드는 상기 도 1 또는 도 3에 도시한 것이다. 이들 서멀헤드에서는 도 11의 1112Y, 1112M, 1112C로 나타낸 바와 같이 서멀헤드 기판면에 대해 IC의 두께만큼 부풀어오른 부분을 피하기 위해 가이드롤러를 사용하여 용지의 패스라인(Path line)을 복잡하게 굽히고 있다. 그 때문에, 기구가 복잡할 뿐더러, 각 서멀헤드에서의 위치맞춤 정밀도 확보가 곤란하고 인화(印畵)도트의 오차가 발생되기 쉬운 결점이 있다.

본 발명의 제4의 목적은 용지의 통로를 직선적으로 구성시킬 수 있는 서멀헤드를 제공하는 것이다.

………… 목적4 ; 곡면 서멀헤드

여러 색의 발색에 필요한 통전펄스길이(에너지)에는 다음의 관계가 있다.

옐로우의 펄스길이 < 마젠타펄스길이 < 시안펄스길이 (도 10 참조)

여기서, 각 색이 발색하기 직전의 임계 에너지를 바이어스에너지라고 부르기로 하면, Y, M, C 각 색의 바이어스에너지는 도 10에서 P _BY, P _BM, P _BC로 된다. 한편, 각 색에 대해 소정의 계조(階調]를 나타내기 위해서 필요한 에너지는 도 10에서 P _GY, P _GM, P _GC로 표시되어져 있고, 실제 발색에서는 P _BY + P _GY, P _BM + P _GM, P _BC + P _GC에 대응하는 펄스가 서멀헤드(870)에 공급되고 있다.

일반적으로 감열지(831)에서의 P _GY, P _GM, P _GC의 최대값은 거의 동일 값으로 되도록 물성이 조정되어 P _GY ≒ P _GM ≒ P _GC ≒ P_G ------ (1)식

(P_G …… 최대계조에 대응하는 펄스길이)

또한, 직접감열방식의 경우 도 10에서 명백하듯이 각 펄스간에 다음관계가 성립한다.

P _BM ≒ P _BY + P_G , P _BC ≒ P _BM + P _G ≒ P _BY + 2 P_G ------ (2)식

또, 정량 프린트 시간 P_T는 다음 식으로 산출된다.

P_T = ｛(P _BY + P_G) + (P _BM + P_G) + (P _BC + P_G)｝× 라인수 ----- (3)식

게다가, P_T는 3색을 프린트하기 위해 필요한 정량의 시간이고, 실제 프린트에서는 용지의 취입, 배출 등의 시간이 포함되므로 이 P_T보다 긴시간이 필요하게 된다.

본 발명의 제5의 목적은 상기 사정을 감안하여 된 것으로, 감열지의 발색에 필요한 에너지가 소정의 값으로 설정된 조건하에서 발색에 필요한 에너지를 감열지에 유효하게 작용시켜서 프린트 소요시간의 단축 및 프린트능력의 향상을 도모하는 프린트방법을 제공하는 것에 있다.

………… 목적5 ; 프리히트방법

더구나, 본 발명의 제6의 목적은 상기 프린트법을 사용하여 도트의 높은 정밀도의 중첩을 실현하는데 필요한 직선적 반송통로를 구성하는 인화기구를 제공하는 것에 있다.

………… 목적6 ; 리니어 원패스 인화방식

청구항 1 기재의 발명은 Cr과 Al을 포함하는 철금속 또는 스텐레스강의 금속체로 이루어지고, 균일한 두께를 가지거나 또는 발열저항체부, IC탑재부와 같이 굽힘외곡을 발생시키지 않아야 하는 부위의 두께를 두껍게 하고, 굽힘외곡이 문제로 되지 않는 부위의 판두께를 얇게 하도록 판두께 조정을 행하여 가공된 것을 특징으로 한다. 따라서, 서멀헤드용 기판은 승화와 TA컬러프린터에 사용되어 굽힘외곡을 발생시키지 않아야 하는 부위, 예컨대 발열저항부, IC탑재부 등의 판두께는 두껍게 하고, 굽힘외곡이 문제가 되지 않는 부위는 얇게 하는 구조를 택한 것이다.

청구항 2 기재의 발명은 청구항 1 기재의 판두께 조정용 만곡부의 폭은 판두께정도 이상이면 굽힘가공할 수 있고, 만곡 개소는 1매의 기판중 복수 개소에 있어도 지장이 없는 것을 특징으로 한다.

청구항 3 기재의 발명은 인쇄데이터에 기하여 발열저항체에 구동전류를 공급함으로서 발열시켜 도트인쇄를 행하는 서멀헤드에 있어서, 기판과 이 기판의 표면을 씌워서 설치되어 표면의 일부가 부풀어 오른 절연층과, 이 절연층의 부풀어 오른 개소의 표면에 형성된 발열저항체의 패턴과를 구비하고, 상기 기판은 상기 기판의 표면에서 돌출하여 상기 절연층의 부풀어 오른 개소를 관통하여 절연층의 표면에서 노출하는 것에 의해 상기 발열저항체의 패턴에 접속되고, 그 접속개소를 중심으로 하여 상기 발열저항체의 패턴을 제1 발열저항체와 제2 발열저항체로 분할하는 공통전극을 가지는 것을 특징으로 한다.

청구항 4 기재의 발명은 청구항 1, 2, 3 기재의 서멀헤드에 있어서, 상기 제1 발열저항체와 공통전극과로 둘러싸여진 상기 절연층의 부풀어 오른 부분 및 상기 제2 발열저항체와 공통전극과로 둘러싸여진 상기 절연층의 부풀어 오른 부분이 축열성 재료에 의해 구성된 것을 특징으로 한다.

청구항 5 기재의 발명은 청구항 3 또는 청구항 4에 기재된 서멀헤드에 있어서, 상기 기판이 금속기판이고, 이 금속기판과 상기 공통전극과는 일체로 형성되어서 등전위이고, 상기 금속기판은 전극으로서의 기능을 가지는 것을 특징으로 한다.

청구항 6 기재의 발명은 청구항 3, 4, 5 기재의 서멀헤드에 있어서, 상기 공통전극의 폭이 0㎜를 넘어 2㎜이하로 형성된 것을 특징으로 한다.

청구항 7 기재의 발명은 상기 제1 제2 발열저항체의 리드선이 함께 콘트롤IC에 접속되어서 통전 제어되는 것을 특징으로 하는 청구항 3, 4, 5, 6의 어느 것에 기재된 서멀헤드이다.

청구항 8 기재의 발명은 상기 청구항 7 기재의 서멀헤드에 있어서, 상기 제1 발열저항체와 상기 제2 발열저항체는 길이방향으로 발열체의 간격(D)의 1/2의 거리를 비켜서 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 9 기재의 발명은 제1 발열체의 리드가 일괄 또는 블럭단위로 모아져 트랜지스터에 접속되는 것을 의미한다. 이 경우 필요로 되는 트랜지스터 개수는 불럭수에 대응하여 같은 수량으로 된다. 또한, 상기 기재의 서멀헤드에 있어서, 인쇄용지의 송급방향에 대해 상기 제1 발열저항체가 제2 발열저항체보다 앞에 배설된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 그 중앙표면에 소정길이의 공통전극부가 돌출형성된 기판과, 상기 공통전극부보다 한쪽편의 상기 기판의 표면에 형성된 제1 절연체와, 상기 공통전극부보다 다른쪽편의 상기 기판의 표면에 형성된 제2 절연체와, 상기 제1 절연체의 표면에 형성되고 또한 그 일단부가 상기 공통전극부에 전기적으로 접합된 제1 발열저항체와, 상기 제2 절연체의 표면에 형성되고 또한 그 일단부가 상기 공통전극부에 전기적으로 접합된 제2 발열저항체와를 구비하는 것을 특징으로 한다.

청구항 10 기재의 발명은 표면이 만곡 형성되고, 표면에 나사구멍이 형성된 히트싱크와, 상기 나사구멍보다 큰 직경의 구멍이 형성된 상기 기판과, 상기 구멍을 관통하는 상기 나사구멍에 나합되어 상기 기판을 상기 히트싱크 상면에 연하여 취부하는 나사를 구비하는 것을 특징으로 하는 청구항 1, 2 기재의 서멀헤드이다.

청구항 11 기재의 발명은 상기 히트싱크와 서멀헤드에 있어서 상기 구멍을 관통하여 나사구멍에 나합되어 상기 기판을 상기 히트싱크 상면에 연하여 길이방향으로 상기 기판이 슬라이드 가능하게 취부되는 나사를 구비하고, 상기 구멍은 상기 전극부에 대하여 평행방향으로 장직경을 갖는 장원으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 12 기재의 발명은 발열체에 의해 가열함에 의해 인화용지를 발색시키는 프린터장치에 있어서, 상기 인화용지의 발색에 최소한도로 필요로 되는 바이어스에너지를 상기 제1 발열저항체에 의해 상기 인화용지에 부여하고, 바이어스에너지가 부여된 상기 예열부분중 인화해야 할 부분에 대하여 다시 상기 제2 발열저항체에 의해 에너지를 가해 소정 계조의 농도로 발색시키는 것을 특징으로 한다.

청구항 13 기재의 컬러프린터 발명은 제12항에 있어서, 상기 제1 발열저항체의 구동회로는 상기 바이어스에너지를 프린터의 사용조건에 응하여 보정하고, 상기 에너지보정은 주변온도 및 라인이력(履歷)중 하나이상에 기하여 실시되는 것을 특징으로 한다.

청구항 14는 제1 발색에너지 이상의 에너지가 부여됨에 의해 제1색으로 발색하는 제1 발색제와, 제2 발색에너지 이상의 에너지가 부여됨에 의해 제2색으로 발색하는 제2 발색제와, 제3 발색에너지 이상의 에너지가 부여됨에 의해 제3색으로 발색하는 제3 발색제가 순차로 적층도포되어 형성되는 감열지와, 상기 감열지를 라인단위로 반송하는 반송수단과, 청구항 7, 8, 9, 10에 기재된 서멀헤드에서 그 표면이 만곡형성되어 있고, 상기 감열지의 직선반송로 도중에 배설된 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 도 12는 본 발명의 한 실시형태에 의한 서멀헤드의 구성을 도시한 사시도이다. 스테인레스기판(1221)은 기판평면 위에 길이상으로 공통전극(1227)이 형성되어 있다. 공통전극(1227)은 제1 발열저항체(1228, 1228, ‥‥) 및 제2 발열저항체(1229, 1229, ‥‥)에 공통으로 접속되어 있다.

도 13은 도 12의 평면도이다. 제1 발열저항체(1228)는 감열지를 발색직전까지의 예열에 필요한 바이어스에너지를 발생한다. 제2 발열저항체(1229)는 예열된 감열지를 발색시키는데 필요한 계조에너지를 발생한다. 접속용 플렉시블프린트기판(1240)은 도시되어 있지 않은 프린터본체의 콘트롤러와 접속하는 배선이 형성되어 있다.

제2 발열저항체(1229)의 일괄전극(1232)은, 도면에는 도시되지 않았지만, 발열저항체(1229)에 대해 통전을 위해 전압을 인가하는 콘트롤IC에 접속되어 있다. 1225는 제1부분 그레이즈유리이고, 1224는 제2부분 그레이즈유리이다. 1227은 공통전극이다.

또, 도 14는 도 13에 도시되는 서멀헤드의 B-B'선 단면도이다. 개별리드전극(1232, 1232, ‥‥)과 발열저항체의 사이에는 도시하지 않은 아주 얇은 박막층이 있고, 전극막과 저항체막의 밀착성을 향상시킴과 동시에 각 구성재료의 상호확산을 방지하는 기능이 있다.

보호막(1236)은 인자시에 용지와의 접촉에 의한 마모에서 발열저항체(1228, 1228, ‥‥ 및 1229, 1229, ‥‥)를 보호한다.

도 12는 본 발명의 한 실시형태에 의한 더블라인 서멀헤드의 외관구성을 도시한다. 도 13은 평면도이다. 도 14는 도 13에 도시된 B-B'선 단면도이다.

도 14에 도시한 서멀헤드에 있어서, 스텐인레스기판(1221)은 예컨대 0.8㎜두께 이고, 이 스테인레스기판(1221)의 표면에는 길이상의 공통전극부(1222)가 돌출형성되어 있다. 이 공통전극부(1222)의 높이는 50㎛로 되어 있다. 그레이즈유리(1234)는 스테인레스기판(1221)의 배면에 형성되어 있다.

제1 그레이즈유리(1226)는 도 14에 도시한 공통전극부(1222)보다 같은 도면 좌측의 스테인레스기판(1221)의 좌측표면에 형성되어 있고, 그 공통전극부(1222) 근방의 부분은 부풀어 오름이 형성되어 있고, 부풀어오름부분(1225)으로 되어 있다. 제2 그레이즈유리(1223)는 공통전극부(1222)보다 같은 도면 우측의 스테인레스기판(1221)의 우측표면에 형성되어 있고, 그 공통전극부(1222) 근방 부분은 부풀어오름이 형성되어 있고, 부풀어오름부분(1224)으로 되어 있다.

발열저항체(1228)는 제1 부분 그레이즈유리(1225)에서 공통전극부(1227)를 걸쳐서 각 표면에 형성되어 있다. 이 발열저항체(1228)는 1도트에 대응하여 설치되어 있고, 실제로는 일정간격을 두고 복수로 설치되어 있다. 이 발열저항체(1228)에서, 공통전극부(1227)의 표면에 당접하는 부분은 당해 표면과 전기적으로 접합되어 있다.

제1 개별전극(1231)은 제1 부분 그레이즈유리(1225)의 표면에 형성되어 있고, 그 일단부는 발열저항체(1228)의 일단부와 전기적으로 접합되어 있다. 이 제1 개별전극(1231)의 타단부는 제1 콘트롤IC(1233)의 단자에 접속되어 있다. 상기 제1 콘트롤IC는 도 1에 도시한 제1 콘트롤IC(108)와 동일한 기능을 가지고 있다.

제2 개별전극(1232)은 그레이즈유리(1224)의 표면에 형성되어 있고, 그 일단부는 발열저항체(1229)의 타단부와 전기적으로 접합되어 있다. 이 제2 개별전극(1232)의 타단부는 제2 콘트롤IC(1230)의 단자에 접속되어 있다. 상기 제2 콘트롤IC는 상기 제2 콘트롤IC(1233)와 동일한 기능을 가진다.

공통전극(1227)은 도 12에 도시한 공통전극부(1227)에 연하여 배선되어 있고, 그 배면이 도 14에 도시한 발열저항체(1235)의 표면에 전기적으로 접합되어 있다. 즉, 도 14에 도시한 발열저항체층(1235)에서는 제1 개별전극(1231) 및 공통전극(1227)과 접합하지 않은 부분이 실제로 발열저항체로서 작용하고, 이하 이 부분을 제1 발열저항체(1228)라 칭한다. 또, 발열저항체(1235)에서는 제2 개별전극(1232) 및 공통전극(1227)과 접합하지 않은 부분이 실제로 발열저항체로서 작용하고, 이하 이부분을 제2 발열저항체(1229)라 칭한다.

즉, 도 14에 도시한 서멀헤드는 복수의 제1 발열저항체(1228, 1228, ‥‥) 및 복수의 제2 발열저항체(1229, 1229, ‥‥)를 가지고 있다. 도 14에 도시한 보호막(1236)은 제1 개별전극(1231) 등의 표면전체를 씌운다. 또한, 도 12, 13에서는 상기 보호막(1236)의 도시가 생략되어 있다.

다음에, 도 14 및 도 15를 참조하여 도 12의 서멀헤드의 제조공정을 설명한다. 도 15는 서멀헤드의 B-B'선 단면도이고, 제조공정의 과정을 도시한 것이다. 여기서 사용하는 그레이즈유리의 제조방법은「일본국 특공평 7-12068」에 따르고 있다. 먼저, 예컨대 0.8㎜ 두께의 스테인레스기판(1221)이 n-프로필브로마이드와 같은 유기용재에 의해 탈지 세정된다.

다음에, 스테인레스기판(1221) 표면위의 먼지를 제거하기 위해 스테인레스기판(1221)은 스크랩퍼로 세정되고, 스테인레스기판(1221)에서 표면의 요철에 흡착되어 있는 먼지를 제거하기 위해 스테인레스기판(1221)은 브롬화메틸의 세정액 중에서 초음파 세정으로 표면 세정된다. 다음에, 스테인레스기판(1221) 표면의 표면 연마처리를 위해, 예컨대 FeCl₃ 50g, HCl 500㎖ 및 H₂0 1,000㎖의 염화제2철 용액에 의해 스테인레스기판(1221) 표면을 2분간의 완만한 에칭에 의해 연마처리가 행하여진다.

다음에, 서멀헤드를 구성하는 스테인레스기판(1221)의 표면에 포토레지스트를 코팅한다. 그리고, 공통전극(1222)의 형성부만 포토레지스트가 남도록 포토리소그라피에 의해 코팅된 포토레지스트의 패터닝이 행하여진다. 이 남은 포토레지스트의 패턴을 마스크로하여 H₂C₂O₄·2H₂O 200g + H₂0 2,000㎖의 수산(Oxaric acid)용액 중에서 전극간격을 20㎜로 하여 전극간에 5V의 전압을 인가하여 약 0.67㎛/_min의 에칭속도로 스테인레스기판(1221) 표면이 에칭되어 공통전극(1222)이 형성된다.

이 에칭에 의해 돌출형성되는 공통전극(1222)의 높이는 표면조도 측정기로 감시된다. 또, 상기 설명에서는 스테인레스기판(1221)의 공통전극(1222)의 형성이 에칭용액에 의해 에칭으로 행해졌지만, 예컨대 다른 수단으로서 연마가공, 절삭가공, 롤가공, 프레스가공, 인발가공 및 이들 방법이 조합된 가공법을 사용하여도 형성할 수 있다. 특히, 치수 정밀도를 확보하기 위하여, 예컨대 에칭과 연마를 조합하는 등, 가공법을 복합시키는 것이 유효하다.

다음에, 스테인레스기판(1221)이 900℃로 10분간 소성되고, 스테인레스기판(1221) 표면에 산화피막이 형성된다. 다음, 도 15에 도시하는 바와 같이 용재로 유리의 분말을 녹여 페이스트상의 유리형성 재료인 글라스페이스트가 스테인레스로 작성된 메쉬판을 사용한 스크린으로 인쇄되고, 850℃에서 소성되는 것으로서 각 그레이즈유리로 된다. 먼저, 글라스페이스트(1226, 1223)가 공통전극(1222)의 영역 이외의 스테인레스기판(1221)의 표면에 균일하게 스크린인쇄된다. 이 글라스페이스트(1226, 1223)의 두께는 20㎛로 된다. 그리고, 인쇄된 글라스페이스트(1226, 1223)를 포함하여 스테인레스기판(1221)의 표면이 평탄화 된다.

여기서, 글라스페이스트(1226, 1223)가 140℃에서 미리 글라스페이스트에 포함되는 용제가 급작한 비등이 되지않고 휘발하는 온도로 가열되는 프리베이킹(Prebaking)이 행해지고, 글라스페이스트(1226, 1223)에 포함되는 용제가 서서히 휘발되게 된다. 다음에 스테인레스기판(1221)의 아랫면에 글라스페이스트(1224)가 균일하게 스크린인쇄된다. 그리고, 이 글라스페이스트가 평탄화된 후, 140℃에서 프리베이킹되어 스테인레스기판(1221)의 아랫면의 글라스페이스트에 포함되는 용제가 서서히 휘발되도록 한다.

다음에, 로의 온도가 850℃로 되고, 스테인레스기판(1221)이 로중에서 가열되어 스테인레스기판(1221) 표면의 글라스페이스트(1226, 1223) 및 스테인레스기판 아랫면의 글라스페이스트(1234)의 소성화를 행하고, 스테인레스기판(1221)이 실온이 될 때까지 자연냉각 된다. 여기서 글라스페이스트(1226, 1223)는 글레이즈유리(1226, 1223)로 된다. 그리고, 금속의 마스크를 이용하여 공통전극(1222)의 양측벽부 및 그레이즈유리(1226, 1223) 표면에 글라스페이스트(1225, 1224)가 두께 30㎛로 스크린 인쇄된다.

다음, 스테인레스기판(1221)의 표면이 평탄화되고 공통전극 양쪽의 그레이즈유리(1225, 1224)가 140℃에서 프리베이킹되어 글라스페이스트(1225, 1224)에 포함되는 용제가 휘발된다. 그리고, 로의 온도가 850℃로 되고, 스테인레스기판(1221)이 가열되어 공통전극(1222) 양쪽의 글라스페이스트(1225, 1224)가 소성되고, 각각 그레즈(1225 및 1224)가 형성된다. 여기서, 필요에 따라 공통전극(1222) 및 그레이즈유리(1225, 1224) 표면이 지립(砥粒) 및 버프(Buff)연마에 의해 연마된다.

다음, 스테인레스기판(1221) 위에 형성된 각 막위에, 예컨대 TaSiO₂의 저항체가 스패터링에 의해 형성된다. 그리고, 이 저항체의 상부에 마스크로서, 예컨대 NiCr이 전자빔증착에 의해 0.1㎛의 두께로 형성된다. 다음, 발열저항체(1228, 1229) 및 콘택트영역(1231, 1227, 1232) 부분의 형상에 포토레지스트의 패턴이 남도록 포토리소그리피에 의해 포토레지스트의 패터닝이 행하여진다.

다음, 이 포토레지스트의 패턴을 마스크로하여 초산셀륨암모늄용액에 의해 NiCr이 에칭된다. 그리고, 포토레지스트를 제거함으로서 발열저항체(1228, 1229) 및 콘택트영역(1231, 1227, 1232) 부분의 형상에 NiCr이 패터닝된다. 그리고, 이번에는 NiCr을 마스크로하여 저항체막을 에칭함으로서 발열저항체(1228, 1229) 및 콘택트영역(1231, 1227, 1232) 부분의 형상에 저항체막이 패터닝된다.

다음, 알루미늄의 전극형성이 밀착성 좋게 할 수 있도록 발열저항체(1228, 1229)와 알루미늄의 전극(1231, 1227, 1232)과의 사이에 밀착성을 향상시키기 위해 도시하지 않은 바인더박막이 0.1㎛의 두께로 형성시킨다. 그리고, 전극재료로서의 알루미늄막이 전자빔증착에 의해 형성된다. 다음, 전극형상과 저항체영역을 합친 영역에 포토레지스트가 남도록 포토리소그리피에 의해 포토레지스트의 패터닝이 행하여진다.

다음, 이 포토레지스트의 패턴을 마스크로하여 인산에 의해 알루미늄막 및 바인더박막이 제거된다. 그리고, 포토레지스트를 제거함으로서 알루미늄의 전극(1231, 1227, 1232)이 형성된다. 다음, 보호막(1236), 예컨대 SIALON(일본국 등록상표)이 스패터링에 의해 5㎛의 두께로 형성된다. 그리고, 550℃로 1시간의 열처리에 의해 저항체가 어닐링(Annealing) 된다.

다음, 도면에 도시하지 않은 IC배설영역(1233, 1230)에 절연막을 형성시켜 이 IC배설영역의 절연막 위에 콘트롤IC가 다이본딩된다. 그리고, 콘트롤IC의 단자와 개별리드전극(1231, 1232)이 각각 다른 IC(1233, 1232)에 와이어본딩에 의해 접속되고, 콘트롤IC와 와이어본드부분 및 개별리드전극(1233, 1232)의 일부분이 에폭시 수지에 의해 봉합 지지된다.

또한, 상술한 한 실시 태양에 의한 서멀헤드의 등가회로를 도 16에 도시한다. 이는 상술한 도 6에 도시한 종래의 서멀헤드의 등가회로에 대응하는 것이므로, 발열체 열이 제1 발열체 열과 제2 발열체 열인 2열이 있고, 도 6의 등가회로 2개도 일반전극을 중첩하여 계합시킨 형태로 되어 있다. 회로동작에 대하여는 후술하도록 한다.

다음에, 상기 더블라인 서멀헤드와 다른 형태의 더블라인 서멀헤드 예를 이하에 도면을 참조하여 설명한다. 도 17은 도트시프트 형태의 서멀헤드의 평면도로 상기 도 13에 대응하는 것이다.

여기서, 상기 도 13의 더블라인 서멀헤드와의 차이점을 제1 발열저항체(1728, 1728, ‥‥)와 제2 발열저항체(1729, 1729, ‥‥)와는 프린트시의 종이 송급방향(도 17에 도시한 X방향)에 있어서, 동일 직선 위에 형성되어 있지 않다. 즉, 제1 발열저항체(1728, 1728, ‥‥)와 제2 발열저항체(1729, 1729, ‥‥)와는 어느 것도 피치(간격)의 값이 「P」로 형성되어있으나, 제1 발열저항체(1728, 1728, ‥‥)와 제2 발열저항체(1729, 1729, ‥‥)와는 배설되어 있는 위치가 상대적으로 「P/2」만큼씩 어긋난 도 17에 도시한 상태(이하 지그재그 상태라 함)로 되어 있다.

한편, 본 도트시프트 서멀헤드에는 부수효과로서 단순히 더블라인 서멀헤드로만이 아니고, 2배 밀도 프린트기능을 가지는 서멀헤드로서도 가능한다. 즉, 제1 발열저항체(1728, 1728, ‥‥)와 제2 발열저항체(1729, 1729, ‥‥) 사이의 거리(D)를 다음 식에서 표시하는 치수라고 하면, 그 프린트 도트패턴은 단순한 더블라인 서멀헤드의 인화도트패턴이 도 18〔A〕임에 대해, 도트시프트 서멀헤드에서는 부주사(副走査)방향의 송급량을 단순히 더블라인의 1/2로 하는 것으로 도 18〔B〕와 같이 주주사(主走査), 부주사방향 공히 두배의 도트밀도로 프린트할 수 있다.

D = (n + ½) × P (n은 자연수 n≥1)

또한, 상술한 도트시프트 서멀헤드의 제조방법은 상기 도트시프트 서멀헤드와 동일하고, 또 동작에 있어서는 후술한다.

다음에, 도 19는 도 13, 17에 도시한 서멀헤드와는 다른 형태의 서멀헤드 이다. 제1 발열체(1905)는 일괄되어 트랜지스터(1952)에 접속된다. 도 20에서는 설명의 편의상 트랜지스터(1952)가 1개로 설명되었지만, 트랜지스터는 복수 개 있고, 이 경우 제1 발열체(1905)는 트랜지스터 수개에 대응한 수의 블록으로 나누어져 블록마다 별개의 트랜지스터에 접속된다. 또한, 도 19의 제1 부분 그레이즈(1910)과 제2 부분 그레이즈(1911) 체형상에 관하여는 반드시 같은 형상이지는 않고, 제1, 제2 발열저항체의 방열특성에 의한 형상은 최적화된다. 서멀헤드의 동작은 도 20을 참조하여 설명한다. 도 20은 도 19의 서멀헤드의 등가회로로 도시되어 있다. 이 도에 있어서, 콘트롤러IC(1950)는 전원(1951)에서 공급되는 전압에 의해 발열저항체(1904)를 각각 구동하는 것이다. 구동용 트랜지스터(1952)는 전원(1953)에서 공급되는 전압에 의해 발열저항체(1905)를 각각 구동하는 것이다. 접지점(1954)은 발열저항체(1904, 1905)의 공통전극(1912)이 접촉되어 있는 것이다.

먼저 도시하지 않은 프린터본체에서 보내져오는 일정주기의 클럭신호(CLK)에 동기하여 각 발열저항체(1904)에 대응한 데이터신호(DATA)가 콘트롤IC(1950)에 입력되어 래치신호(LATCH)의 예컨대 「일어남」(Rise)에서 데이터신호(DATA)의 정보가 콘트롤IC(1950) 내부의 기억부에 기억된다. 이 기억된 정보에 기하여, 예컨대 스토로프신호(STB)가 「1」인때, 발열저항체(1904)는 통전되어 열에너지를 발생한다.

또, 발열저항체(1904)의 통전과 동시에 모든 발열저항체(1905, 1905, ‥‥)가 프린터본체의 제어신호 온/오프가 「1」로 되므로서 구동용트랜지스터(1952)가 온상태로 되고, 발열저항체(1905)가 가열되어 열에너지가 감열지에 부여된다. 즉, 상술한 도 10에서 바이어스펄스의 펄스폭(P_BY, P_BM, P_BC)으로 발열하는 열에너지에 상당하는 열에너지를 프리히트와 감열지에 부여해 버리고, 다음의 제2 발열체에서 잔존 발색용 에너지(P_GY, P_GM, P_GC)를 부여하여 발색시키므로 바이어스펄스의 펄스폭(P_BY, P_BM, P_BC)의 시간만큼 프린트 시간이 단축되게 된다.

도 20의 등가회로의 실제동작을 도 20, 도 21(a) 및 도 21(b)를 참조하여 설명한다. 이는 1라인째에 190계조, 2라인째에 64계조를 부여하여야 할 경우, 도 21(a)는 제2 발열저항체(1904)를 구동하는 전압값(V₂)의 스트로브신호(STB)의 펄스폭을 나타내는 타이밍차아트이다. 또, 도 21(b)는 제1 발열저항체(1905)를 구동하는 전압값(V₁)의 온/오프(ON/OFF)신호의 펄스폭을 나타낸 타이밍차아트이다. 1라인을 프린트하는 주기는 각각 시각 t0 ∼ t2까지와 t2 ∼ t5까지와, t5 ∼ t7까지로 표시되는 시간폭이다.

제1 발열저항체(1905)를 구동하는 전압값(V₁)의 펄스폭은 보정을 가하지 않는 경우 기본적으로는 항상 일정하며, 바이어스에너지(P_BY, P_BM, P_BC ; 도 10)를 발생하는 통전시간으로 되어 있다. 즉, 시각 t1 ∼ t2로 통전되어 발열저항체(1905)가 발생한 열에너지로 감열지가 예열되고, 다음에 시각 t2 ∼ t5에서 제2 발열저항체(1904)의 예컨대 시각 t2 ∼ t4의 펄스폭이 발생하는 190계조 발색농도의 열에너지가 추가하여 가하여져 목적하는 계조농도로 발색이 완료한다.

또, 시각 t3 ∼ t5로 통전되어 제1 발열저항체(1905)가 발생한 열에너지로 감열지가 예열되고, 시각 t5 ∼ t7에서 제2 발열저항체(1904)의, 예컨대 시각 t5 ∼ t6의 펄스폭이 발생하는 64계조 발색농도의 열에너지에 가해져 프린트동작이 행하여진다. 즉, 제1 발열저항체(1905)로 발생하는 열에너지는 감열지가 발색하는 임계값의 에너지이고, 제2 발열저항체(1904)로 발생하는 에너지는 발색농도의 계조를 결정하는 것이 된다. 게다가, 도 20의 등가회로에서 일반전지(1912)를 접지회로(부하)로 했지만, 이는 설명을 위한 것이고, 실제로는 일반전지는 정극(正極)으로 하는 경우가 많고, 따라서 전원구성은 도 20과 약간 다른 것으로 된다. 그러나, 이건은 본 설명과는 별개의 문제라 할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 청구항 7 또는 8항 기재의 서멀헤드에 있어서, 상기 제1 발열저항체와 공통전극과로 둘러싸인 상기 절연층의 부풀어오른 부분이 축열성 재료로 구성되어 있어서, 효율좋게 감열지에 열을 전달 할 수 있으므로, 제1 발열저항체가 발생한 발열에너지를 효율적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

더구나, 본 발명에 의하면, 청구항 9에 기재된 서멀헤드에 있어서, 인쇄용지의 송급방향에 대하여 상기 제1 발열저항체가 제2 발열저항체보다 전에 배설되므로 상기 제1 발열저항체가 발생한 열에너지가 감열지가 발색하기 직전의 온도까지 가열함에 의하여 제2 발열저항체의 발열에너지를 프린트시에 제2 발열저항체의 발열에너지에 가하여 프린트동작이 행해지므로 제2 발열저항체로의 통전펄스가 짧아지고, 프린트시간의 단축이 가능하게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 청구항 4에 기재된 서멀헤드에 있어서, 상기 제1 발열저항체와 공통전극과로 둘러싸인 상기 절연층의 부풀어오른 부분이 상기 절연막의 다른 영역에 비교하여 두껍게 형성되므로 제1 발열저항체가 발생하는 열에너지의 방열핀 쪽으로의 손실이 적어지므로 제2 발열저항체로의 통전펄스폭을 짧게 할 수 있는 효과가 있다.

더하여, 본 발명에 의하면, 청구항 3 내지 청구항 7, 8, 9의 어느 하나에 기재된 서멀헤드에 있어서, 상기 제1 발열저항체와 공통전극과로 둘러싸여진 상기 절연층의 부풀어오른 부분의 체적이 상기 제2 발열저항체와 공통전극과로 둘러싸인 상기 절연층의 부풀어오른 부분의 체적에 비교하여 크게 형성되었기 때문에, 제1 발열저항체가 발생하는 열에너지의 손실이 적어져 다음라인의 프린트에서 제2 발열체로 발생하는 열에너지량에 영향이 없고, 정밀도가 높은 바이어스에너지로서의 열에너지를 공급할 수 있는 효과가 있다.

곡면구조를 실현하기 위해 본 발명에서 실시하는 서멀헤드용 기판의 제1 실시형태를 도 22에 도시한다. 도 22A는 곡면가공전의 가공도, 도 22B는 곡면가공후의 가공도로 발열저항체(10a), 배선부(10b), IC탑재부(10c)가 있다. 스텐레스 등 금속기판(1902)의 배선부(10b)를 박육화하는 가공은 압연, 절삭, 연마 및 에칭 등 일반적 방법이 적용된다. 부호 1909, 1921은 그레이즈유리층, 1920은 부분 그레이즈유리, 1950은 콘트롤IC이다.

도 23(A)∼(G)에 도시한 제2∼제8 실시형태에 대하여 설명한다. 제2 실시형태를 도시한 도 23(A)에서는 금속기판(1902a)의 도면에서 아래쪽 편면과, 그 아래쪽의 그레이즈유리층(1921a)을 변형 가공하고, 제3 실시형태를 도시한 도 23(B)에서는 이와 반대로 도면에서 위쪽의 그레이즈유리층(1909b)과, 그 아래쪽의 금속기판(1902b)을 변형 가공하고, 배선부(10b)를 형성했다. 제 4, 5 및 6의 실시형태를 도시한 도 23(c)에서는 중간의 금속판(1902c)은 변형가공하지 않고, 도 23(D) 및 도 23(C)와 동일한 금속기판(1c)는 가공하지 않고, 배선부(10b)의 아래 그레이즈유리층(1909c)의 배선부(10b)만을 변형가공 하고, 도 23(E)에서는 아래의 그레이즈유리층(1909e)과 금속기판(1902e)은 변형가공을 하지 않고, 도면에서 위의 그레이즈유리층(1909e)의 배선부(10b)만을 변형가공 했다. 제 7 실시형태를 도시한 도 23(F)에서는 제3의 실시형태를 도시한 도 23(B)의 배선부(10b) 하면의 그레이즈유리층(3)의 배선부(10b)를 제거하여 「3f」로 했다. 제8 실시의 형태를 도시한 도 23(G)에서는 중앙에 공통전극돌기(1903) 및 결정성 글라스페이스트(1910, 1911), 좌우단에 콘트롤IC(1950, 1955)를 구비한 더블라인 서멀헤드로 한 것으로, 도면중 1902g는 금속기판이고, 1909g와 1921g는 그레이즈유리층이다.

다음에, 상기 곡면구조기판을 프리히트기능의 서멀헤드에 적용한 예에 대해 상세히 설명한다. 도 24는 곡면구조를 갖는 서멀헤드의 평면도이다. 본 도에서, 기판은 스테인레스제 서멀헤드기판이다. 복수의 프리히트용 발열저항체(1905, 1905, ‥‥)는 그레이즈의 융기부 표면에 일정간격을 두고 길이상으로 각각 형성되어 있다. 이들 프리히트용 발색저항체(1905, 1905, ‥‥)는 인쇄시에 한 도트에 대응하여 각각 설치되어 있고, 공급된 프리히트의 펄스전압의 펄스폭에 응하여 발생하는 열을 도시하지 않은 컬러감열지(도 8의 831참조)로 각각 부여한다.

계조용 발열저항체(1904, 1904, ‥‥)는 그레이즈의 융기부 표면에 일정간격을 두고 길이상으로 각각 형성되어 있다. 이들 계조용 발열저항체(1904, 1904, ‥‥)는 인쇄시에 한 도트에 대응하여 각각 설치되어 있고, 공급되는 계조제어의 펄스전압의 펄스쪽에 응하여 발생하는 열을 도시하지 않은 컬러감열지(도 8의 831참조)로 각각 부여한다.

공통전극부(1912)는 스테인레스판의 표면에 형성되어 있고, 이 공통전극(1912)에는 인화용 발열저항체(1904, 1094, ‥‥) 및 프리히트용 발열저항체(1905, 1905, ‥‥)의 각 일단부가 전기적으로 공통전극(1912)을 개재하여 각각 접속되어 있다. 복수의 개별리드전극(1908, 1908, ‥‥)은 스테인레스판의 표면에 계조용 발열저항체(1904, 1904, ‥‥)에 각각 대응하여 각각 형성되어 있고, 각 일단부가 인쇄발열저항체(1904, 1904, ‥‥)의 각 타단부에 전기적으로 각각 접속되어 있다. 일괄전극(1907)은 스테인레스판의 표면에 프리히트용 발열저항체(1905, 1905, ‥‥)에 각각 대응하여 각각 형성되어 있고, 파워트렌지스터(60)의 에미터단자에 공통하여 전기적으로 접속되어 있다. 파워트랜지스터는 1개 이상 복수개 사용되고, 일괄전극도 파워트랜지스터의 개수의 합치시킨 블록수에 나누어 배선된다.

개별리드전극(1908, 1908, ‥‥)의 타단부는 리드패드부를 가지고 콘트롤IC(1950)의 리드패드(1923) 각 단자에 접속되어 있다. 계조용 발열저항체(1904, 1904, ‥‥)의 타단부와 콘트롤IC의 단자와는 리드패드부, 리드선 및 리드패드(1923)를 개재하여 전기적으로 접속되어 있다.

게다가, 이 콘트롤IC(1923)는 도시하지 않은 제어부에 의해 플랙시블배선기판에서 접속터미널용 패턴 및 리드패드를 개재하여 공급되는 옐로우인쇄의 인쇄데이터에 기하여 인쇄용 발열저항체(1904, 1904, ‥‥)에 대하여 펄스전압을 각각 공급하도록 제어를 한다.

다음에, 도 24에서 도시되어 있는 서멀헤드기판의 히트싱크로의 취급에 대해서 도 25를 참조하여 설명한다. 도 25는 만곡한 히트싱크로의 서멀헤드기판의 취부방법을 도시한 서멀헤드의 개략도이다. 본 도에서 2512는 콘트롤IC이고, 2551은 만곡한 히트싱크이다. 스테인레스판(2552)은 이 만곡한 히트싱크에 이와 같이 나사(2590)에 의해 장원상의 장홀(2591)에 의해 고정되어 있다. 2595는 플랙시블배선기판이고, 콘트롤IC(2512)를 제어하는 신호가 도면에는 도시되어 있지 않지만 프린터제어부에서 송부되어 온다.

히트싱크(2551)로 스텐인레스판(2552)을 고정하는 나사고정 부분에 대해서 도 26을 참조하여 설명한다. 나사절단된 히트싱크(2551)에 스테인레스판(2552)의 장홀(2591)을 개재하여 나사(2590)를 체결하는 것으로 스테인레스판(2552)은 히트싱크(2551)에 고정된다. 스페이서(2596)는 스테인레스판(2552)의 장홀(2591)에 배설되어 있다.

나사(2590)는 스페이서(2596)를 개재하여 히트싱크(2551)의 나사구멍에 체결되어 있다. 스토퍼(2597)는 스테인레스판(2552)을 히트싱크(2551)에서 벗어나지 않도록 누르고 있다. 스프링와이어(2598)는 나사(2590)가 헐겁지 않도록 고정하고 있다.

여기서, 스페이서(2596)의 길이는 스테인레스판(2552)의 두께보다도 약간 긴 것으로, 예컨대 ∼100μ정도 긴 스페이서를 사용한다. 이 때문에, 스테인레스판(2552)은 나사(2590)에 의해 히트싱크(2551)에 완전히 고정되어 있지는 않다. 스테인레스판(2552)은 스토퍼(2597)로 히트싱크(2551)에 눌리어 붙혀진 상태로 되어 있다. 즉, 나사(2590)의 체결 가감의 의해 스테인레스판(2552)을 히트싱크(2551)로 밀어붙이는 힘의 상한이 조정된다.

그리고, 장홀(2591)은 장원상으로 되어 있으므로 스테인레스판(2552)과 히트싱크의 선팽창계수가 틀림에 의해 바이메탈효과로 쌍방의 수치가 초기의 상태와 달라진 경우, 고정된 나사(2590)를 기준위치로 하여 히트싱크(2551) 위를 스테인레스판(2552)이 슬라이드한다. 이 때문에, 작동중에서 스테인레스판(2552)이 히트싱크(2551) 위에서 슬라이드하므로 스테인레스판(2552)에 걸리는 응력에 의해 스트레스가 저감된다.

도 19인 프리히트기능의 서멀헤드의 등가회로를 도 20에 도시하지만, 동작은 다음과 같다. 즉, 제1 발열체(1905)와 제2 발열체(1904)는 각 도트마다 직렬로 접속되어 있어 제1 발열체(1905)의 일단과 제2 발열체(1904)의 일단과의 접속점이 일반전지(1912)를 개채하여 접지되어 있다. 상기 제2 발열체(1904)의 타단은 개별전극(1908)을 개재하여 제어회로(도시예에서는 콘트롤IC; 1950)에 접속되어 있다. 이 콘트롤IC(1950)는 상기 각 제2 발열체(1904)와 전원(1951)의 사이에서 개재하여 이들을 소정의 전원으로 구동함에 의해 감열지를 소정의 계조로 발색시킨다. 또한, 제1 발열체(1905)의 타단은 스위칭트렌지스터(1952)의 콜렉터에 접속되어 있다. 이 스위칭트렌지스터(1952)는 베이스에 공급되는 신호에 의해 상기 제1 저항체(1905)를 전원(1953)에 접속하도록 되어있다. 즉, 상기 스위칭트렌지스터(1952)가 온으로 됨에 의해 제1 발열체(1905)가 소정의 온도로 발열하도록 되어 있다.

상기 구성의 서멀헤드는 도 8에 도시한 바와같이 종래의 서멀헤드와 동일하게 프린터에 취부되어 사용된다. 즉, 플래턴롤러(837)의 사이 감열지(831)에 소정의 에너지를 가하는 처리를 벨트(838)를 주행시키면서 Y, M, C의 각색에 대하여 반복함에 의해 각색을 소정의 계조로 발색시키도록 되어있다.

이어서, 상기 서멀헤드의 의한 발색작용을 설명한다.

먼저, 발색의 필요한 에너지에 대해서 설명한다.

종래예로 설명한 바와 같이 감열지(831)를 소정의 농도로 발색시키기에는 기술한 (3)식으로 나타낸 펄스길이가 필요로 되지만, 여기서 기술의 (2)식의 관계를 도입하면,

PT = {(P_BY + P_G) + (P_BM + P_G) + (P_BC + P_G)} × 라인수

= {P_BY + P_BM + P_BC) + (P_G + P_G + P_G)} × 라인수

≒ {3(P_BY + P_G) + 3P_G} × 라인수 --------- (4)식

본 발명에서는 상기 (4)식에서

3(P_BY + P_G) ……… 바이어스에너지

를 제1 발열체(1905)에 의해 부여하고,

3P_G ……… 계조에너지

를 제1 발열체(1905)와는 개별의 제2 발열체(1904)에 의해 부여하는 것으로 하고, 게다가 바이어스에너지의 단위시간당 밀도를 높임에 의해 정량프리트시간 PT를 각색에 대한 계조에너지를 부여함에 필요한 시간의 합과 거의 같은

PT ≒ 3P_G × 라인수 ------- (5)식

으로 되는 시간까지 단축할 수 있다. 게다가, (5)식에서 정의되는 시간은 (3)식에서 정의되는 시간의 1/2 내지 1/3으로 되고, 프린트시간의 대폭적인 단축을 도모할 수 있다.

각 발열체(1905, 1904)에 가해지는 전압의 예를 도 20, 27에 의해 설명한다.

1라인째에 190계조, 2라인째에 64계조를 부여해야할 프린트를 할 경우,

A) Y색에 대해서 먼저, 상기 1도트에 상당하는 거리만큼 앞(상류측)의 라인에서 제1 발열체(1905)에 전압(V₁)의 프리히트 Y색 바이어스펄스를 가하고, 이어서 제2 발열체(1904)의 1라인째에 190계조의 에너지를 가함과 동시에 제1 발열체에 2라인째의 바이어스에너지를 가한다. 이어서, 2라인째에 64계조의 전압(V₂)의 펄스를 가함과 동시에 3라인째의 바이어스펄스를 가한다.

B) C색에 대해서 먼저, 상기 각 라인의 1라인씩 앞의 라인에서 제1 발열체(1905)에 전압(V₁)의 프리히트 C색 바이어스펄스를 가한다. 이 프리히트 C색 바이어스펄스는 상술한 발색원리에 기하여 C색의 바이어스펄스가 Y색의 바이어스펄스보다 크므로, Y색의 경우보다 장시간에 걸쳐 바이어스펄스가 공급된다. 이어서, 제2 발열체(1904)에 대하여 상기 Y색의 경우와 동일한 길이의 계조펄스를 가한다. 즉, 제1 발열체(1904)에서 C색의 바이어스에너지에 대응한 큰 에너지를 공급하므로 제2 발열체(1904)에서 부여되어야할 계조펄스의 길이는 각색과 동일하게 된다.

게다가, M색에 대해서는 Y색과 C색의 중간 바이어스에너지가 필요로 됨으로, 바이어스펄스의 지속시간을 이들 중간의 값으로 하지만, 이 펄스파형의 도시는 생략한다.

게다가, 도시의 경우 제1 발열체(1905)의 길이와 일반전극(1912)의 폭과의 합(=L)을 1도트의 길이와 같이 설정함에 기인하여 상기 제1 발열체(1905)로의 전압의 인가를 1도트 앞의 위치로 행했지만, 상기 L의 값을 2도트, 3도트, 4도트 혹은 그 이상의 도트수에 대응하는 값으로 한 경우에는 각각 2도트, 3도트, 4도트 혹은 그 이상 상류의 위치에서 1도트 앞까지의 복수라인에 걸쳐서 바이어스펄스를 가할 수 있다. 또한 도시의 경우 펄스길이(펄스의 인가시간)에 의해 각색의 필요한 바이어스에너지를 조정하도록 했지만, 파워트렌지스터(1952)의 베이스전류를 제어하여 제1 발열체(1905)의 인가전압을 조정함에 의해 바이어스에너지를 조정하도록 해도 좋다.

도 25에 도시한 곡면구조를 갖는 서멀헤드의 프린트동작에 대하여 도 27, 도 28를 이용하여 설명한다. 도 28에서 옐로우색정착램프(55Y)는 옐로우용 서멀헤드(44Y)의 우측에 배설되어 있고, 420㎚를 피크파장으로 하는 상술한 빛을 컬러감열지(40)의 표면에 조사한다. 이 옐로우색정착램프(55Y)의 구성은 도 11에 도시한 옐로우정착램프와 동일하다. 즉, 이 옐로우색정착램프(55Y)는 컬러감열지(40)의 옐로우기록층에서 노란색을 정착시킨다.

플래턴롤러(56)는 플래턴롤러(43)에 대해 거리(D)를 두고 좌우로 배설되어 있고, 플래턴롤러(43)와 동기하여 컬러감열지(40)를 1라인분씩 동 도면에 도시한 화살표Z방향으로 반송한다. 상기 거리(D)는 통상 1장의 컬러감열지(40a)의 프린트길이, 환언하면 길이방향 길이와 같은 길이, 또는 당해 프린트길이보다 짧은 값이다. 마젠타용 서멀헤드(44M)는 플래턴롤러(56)의 위쪽에 배설되어 있고, 주홍색의 인쇄에 사용된다. 이 마젠타용 서멀헤드(44M)의 구성은 기술한 도 25에 도시한 만곡면을 갖는 서멀헤드이다.

마젠타색 정착램프(55M)는 마젠타용 서멀헤드(44M)의 오른쪽에 배설되어 있고, 365㎚를 피크파장으로 하는 상술한 빛을 컬러감열지(40)의 표면에 조사한다. 이 마젠타색 정착램프(55M)의 구성은 상술한 도 11에 도시한 마젠타색 정착램프(1121M)의 구성과 동일하다. 즉, 마젠타색정착램프(55M)는 컬러감열지(40)의 마젠타기록층에서 주홍색을 정착시킨다.

플래턴롤러(57)는 플래턴롤러(56)에 대하여 거리(D)를 두고 좌우로 배설되어 있고, 플래턴롤러(43 및 56)와 동기하여 컬러감열지(40)를 1라인분씩 동 도면에 도시한 화살표 Z방향으로 반송한다. 시안용 서멀헤드(44C)는 플래턴롤러(57)의 위쪽에 배설되어 있고, 푸른색의 인쇄에 사용된다. 이 시안용 서멀헤드(44C)의 구성은 도 25에 도시한 만곡면을 갖는 서멀헤드이다.

표백용 램프(55C)는 시안용 서멀헤드(44C)의 오른쪽에 배설되어 있고, 소정 파장의 빛을 컬러감열지(40)의 표면에 조사한다. 이 표백용 램프(55C)의 구성은 도 11에 도시한 표백용 램프(1121C)의 구성과 동일하다. 상기 표백용 램프(55C)는 컬러감열지(40)에서 발색하지 않은 부분을 표백한다.

피드롤러(58, 58)는 표백용 램프(55C)의 우하측에 각각 배설되어 있고, 각 외주면에 당접하도록 하여 설치되어 있고, 컬러감열지(40)를 동 도면에 도시한 화살표 Z방향으로 안내한다. 커터(59)는 피드롤러(58, 58)의 오른쪽에 배설되어 있고, 컬러감열지(40)의 단부를 일정길이로 절단한다. 수납케이스(60)는 커터(59)의 오른쪽에 배설되어 있고, 커터(59)에 의해 절단된 컬러감열지(40a, 40a, ‥‥)를 적층 수납한다.

다음에, 상술한 제1 실시형태에 의한 컬러프린터의 동작에 대하여 설명한다. 먼저, 도 28에서 장치 각부의 전원이 공급되면, 피드롤러(42, 42)가 도시하지 않은 모터에 의해 회전구동 된다.

이에 의해 컬러감열지(40)가 취출 피드롤러(42, 42)에 협지되면서 동도에 화살표 Z방향으로 반송된다. 그리고, 컬러감열지(40)의 단부가 피드롤러(58) 위에 위치하면 취출 피드롤러(42, 42)가 정지됨과 함께 피드롤러(58)가 압접하는 서멀헤드(44Y)가 플래턴롤러(43)에 컬러감열지(40)를 개재하여 압접한다.

즉, 지금 컬러감열지(40)의 1라인째는 도 28에 도시한 옐로우용 서멀헤드(44Y)의 제1 발열저항체(1905, 1905, ‥‥) 플래턴롤러(43)에 의해 압접되어 있는 상태에 있다.

이어서, 도 27 A)와 같이 제1 발열체에 Y색 바이어스펄스를 가하는 것으로 컬러감열지(40)의 옐로우기록층에 대하여 당해 옐로우기록층에서 노란색이 발색하기 직전의 에너지를 부여하는 프리히트 동작을 행한다. 즉, 제어부는 스위칭트랜지스터(1052)의 베이스단자로, 스위칭제어신호를 일정시간 공급한다. 이에 의해 상기 스위칭트렌지스터(1052)가 일정시간 온 상태로 되어 제1 발열저항체(1905, 1905, ‥‥)에는 상술한 프리히트용 전압이 동시에 각각 인가되어 주울열이 발생한다.

이에 의해, 컬러감열지(40)의 옐로우기록층의 에너지가 시간의 경과와 함께 상승하고, 최종적으로 상기 옐로우기록층에는 상술한 옐로우발색 개시에너지의 직전에너지가 부여된다.

그리고, 일정시간이 경과하면 제어부는 스위칭트렌지스터(1952)의 베이스단자에 대한 스위칭제어신호의 공급을 정지한다. 이어서, 플래턴롤러(43)가 1라인분에 상당하는 각도분 회전구동되어 컬러감열지(40)가 1라인분 도 28에 도시한 화살표 Z방향으로 반송된다. 이에 의해 컬러감열지(40)의 1라인째, 즉 옐로우발색 개시에너지 직전의 에너지가 부여된 부분은 도 24에 도시한 제2 발열저항체(1904, 1904, ‥‥)의 바로 옆에 위치한다. 또한, 이와 동시에 컬러감열지(40)의 2라인째는 제1 발열저항체(1905, 1905, ‥‥)의 바로 옆에 위치한다. 여기서, 도 24에 도시하는 공통전극(1912)의 폭에 대해서는 설명을 간략화 하기 위해 고려하지 않은 것도 있다.

이어서, 제어부는 도 24에 도시한 스위칭트랜지스터(1952)의 베이스단자에 대하여 도 27 A)의 제1 발열체에 스위칭제어신호를 일정시간 공급한다. 이에 의해, 컬러감열지(40)의 2라인째에 대하여 바이어스에너지가 가해져 상술한 프리히트 동작이 행해져 상기 2라인째의 에너지가 옐로우발색 개시에너지 직전의 값으로 된다.

또한, 프리히트 동작에 병행하여 컬러감열지(40)의 1라인째에 대하여 제2 발열체에 도 27의 1라인째의 펄스신호를 가하여 노란색의 인쇄동작이 행해진다.

즉, 콘트롤IC(1950)는 제어부에서 공급되는 노란색에 관한 1라인째의 옐로우색 인쇄데이터를 읽어 넣는다. 이어서, 콘트롤IC(1950)는 상기 옐로우색 인쇄데이터가 예컨대 180계조의 노란색을 인쇄할 것을 지시하는 데이터인 것으로 하면 제2 발열저항체(1904, 1904, ‥‥)중 당해 제2 발열저항체(1904)와 제2 직류전원(도시생략)을 통전시키도록 스위칭 동작을 한다. 이에 의해, 당해 제2 발열저항체(1904)에는 옐로우색 인쇄데이터에 응한 시간분, 계조용 전압이 인가되어 당해 제2 발열저항체(1904)에는 주울열이 발생하다.

그리고, 상기 주울열에 의해 컬러감열지(40)의 1라인째에서 옐로우기록층의 에너지가 옐로우색 개시에너지 이상으로 서서히 상승한다. 이에 의해, 상기 옐로우기록층에는 노란색이 발생한다.

그리고, 시간의 경과와 함께 옐로우기록층의 에너지가 상승하므로 노란색의 계조도가 높아진다.

이어서, 도 28에 도시한 피드롤러(58)가 1라인분에 상당하는 각도분 회전구동된다. 이에 의해, 컬러감열지(40)의 상술한 2라인째는 제2 발열저항체(1904, 1904, ‥‥)의 바로 옆에 위치하고, 이와 동시에 컬러감열지(40)의 3라인째는 제1 발열저항체(1905, 1905, ‥‥)의 바로 옆에 위치한다. 그리고, 상술한 동작과 동일하게 하여 컬러감열지(40)의 3라인째에 대한 프리히트동작 및 컬러감열지(40)의 2라인째에 대한 옐로우 인쇄동작이 행해진다.

그리고, 상술한 노란색의 인쇄가 진행되어 도 28에 도시한 컬러감열지(40)의 단부, 즉 노란색이 발생하고 있는 부분이 옐로우색 정착램프(55Y)의 바로 아래까지 반송되면 컬러감열지(40)에는 옐로우색 정착램프(55Y)에서 발생한 빛이 조사된다. 이에 의해, 노란색의 정착이 행해진다.

그리고, 게다가 노란색의 인쇄가 진행하여 컬러감열지(40)의 단부가 마젠타용 서멀헤드(44M)와 플래턴롤러(56)의 사이에 압접되면 상술한 옐로우용 서멀헤드(44Y)에서 노란색의 인쇄동작과 같이 하여 주홍색의 인쇄동작이 행해진다.

즉, 상기 주홍색의 인쇄동작에 있어서는 컬러감열지(40)의 1라인째에 대한 프리히트동작이 행해진 후, 상기 1라인째에 대하여 주홍색을 실제로 인쇄하는 동작이 행해짐과 함께 2라인째에 대한 프리히트동작이 병렬적으로 행해진다.

즉, 상기 프리히트 동작시에서 도 24에 도시한 제1 발열저항체(1905, 1905, ‥‥)에는 전술한 마젠타발색 개시에너지 직전의 에너지에 대응하는 펄스폭의 프리히트용 펄스전압이 동시에 인가된다. 이에 의해, 도 28에 도시한 컬러감열지(40)의 마젠타기록층에는 마젠타발색 개시에너지 직전의 에너지가 부여된다.

한편, 상술한 주홍색은 실제로 인쇄하는 동작시에는 마젠타색 인쇄데이터에 의해 지정되는 계조도에 응한 펄스폭의 계조용 전압이 도 24에 도시한 제2 발열저항체(1904, 1904, ‥‥)중 당해 제2 발열저항체(1904)에 인가된다. 이에 의해, 상기 마젠타기록층에는 주홍색이 발생한다.

그리고, 도 28에 도시한 컬러감열지(40)의 단부, 즉 주홍색이 발생한 부분이 마젠타색 정착램프(55M)의 바로 아래에 위치하면 컬러감열지(40) 마젠타기록층에서 주홍색이 정착된다.

그리고, 상술한 노란색 및 주홍색의 인쇄가 진행되어 도 28에 도시한 컬러감열지(40)의 단부가 시안용 서멀헤드(44C)와 플래턴롤러(57)의 사이에 압접되면 컬러감열지(40)에 대한 시안색의 인쇄동작이 행해진다.

즉, 도 27 B)와 같이 도 24에 도시한 제1 발열저항체(1905, 1905, ‥‥) 바로 옆에 컬러감열지(40)의 1라인째가 위치한 후, 제1 발열저항체(1905, 1905, ‥‥)에는 프리히트용 전압이 일정시간 동시에 인가된다. 이 프리히트용 전압의 펄스폭은 상술한 시안발색 개시에너지에 대응하고 있다.

따라서, 제1 발열저항체(1905, 1905, ‥‥)에 발생하는 주울열이 컬러감열지(40)의 1라인째로 이동하고, 이 결과 상기 1라인째는 시안발색 개시에너지 직전의 에너지가 부여된다.

이어서, 컬러감열지(40)의 상기 1라인째는 도 24에 도시한 제1 발열저항체(1905, 1905, ‥‥)의 바로 옆에서 제2 발열저항체(1904, 1904, ‥‥) 바로 옆까지 이동되고, 동시에 컬러감열지(40)의 2라인째는 제1 발열저항체(1905, 1905, ‥‥)의 바로 옆에 위치한다.

그리고, 제2 발열저항체(1904)에는, 예컨대 180계조에 대응하는 계조용 펄스전압이 일정시간 인가된다. 이에 의해, 제2 발열저항체(1904)에는 계조용 펄스전압에 대응하는 시안계조에너지의 주울열이 발생한다. 이에 의해, 도 20에 도시한 컬러감열지(40)의 시안기록층에서는 180계조의 푸른색이 발생한다.

상기 푸른색 인쇄시와 동시에 도 20에 도시한 제1 발열저항체(1905, 1905, ‥‥)에는 프리히트용 펄스전압이 일정시간 인가된다. 이에 의해, 상술한 동작과 동일하게 컬러감열지(40)의 2라인째에는 시안색 개시에너지 직전의 에너지가 부여된다.

이하 상술한 동작과 같이 하여 컬러감열지(40)의 2라인째에 대한 푸른색의 인쇄동작 및 3라인째 이하에 대한 프리히트 동작이 행해진다.

그리고, 상술한 노란색, 주홍색 및 푸른색의 인쇄가 진행되어 도 28에 도시한 컬러감열지(40)의 단부가 표백용 램프(55C) 바로 아래에 위치하면, 상술한 컬러감열지(40)에서 인쇄되지 않은 부분에 대한 표백이 행해진다.

그리고, 컬러감열지(40)의 단부가 피드롤러(58, 58)에 의해 커터(59) 방향으로 반송되어 컬러감열지(40)의 일정길이분의 단부는 커터(59)에 의해 절단된 후 수납케이스(30)에 수납된다.

본 발명에 의하면, 인쇄테이터에 기하여 발열저항체에 구동전류를 공급하므로서 발열시켜서 도트인쇄를 행하는 서멀헤드에 있어서, 기판과 이 기판의 표면을 쒸워서 설치되어 표면일부가 부풀어오른 절연층과, 이 절연층의 부풀어오른 개소의 표면에 형성된 발열저항체의 패턴과를 구비하고, 상기 기판은 상기 기판의 표면에서 돌출하여 상기 절연층의 부풀어오른 개소를 관통하여 절연층의 표면에서 노출하므로서 상기 발열저항체의 패턴에 접속되어 이 접속된 개소를 중심으로하여 상기 발열저항체의 패턴을 제1 발열저항체와 제2 발열저항체와로 분할하는 공통전극을 가지므로, 제2 발열저항체의 발열에너지를 프린트시에 제1 발열저항체의 발열에너지에 합쳐서 프린트동작을 행하여 각 발열저항체의 통전펄스를 짧게할 수 있고, 프린트시간의 단축이 가능한 효과가 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 제1 실시형태에 의한 컬러프린터에 의하면 도 28에 도시한 옐로우용 서멀헤드(44Y), 마젠타용 서멀헤드(44M) 및 시안용 서멀헤드(44C)의 표면을 만곡형성 했으므로 컬러감열지(40)의 반송경로를 직선으로 할 수 있다.

따라서, 제1 실시형태에 의한 컬러프린터에 의하면, 컬러감열지(40)의 반송얼룩이 생기지 않아서 감열지(40)에 횡으로 긁힘이나 저항오차가 발생하지 않고, 이에 의해 고품질로 컬러인쇄를 할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또한, 상술한 제1 실시형태에 의한 컬러프린터에 의하면, 컬러감열지(40)의 반송경로를 복잡하게 구부릴 필요가 없으므로 도 11에 도시한 가이드롤러(20, 20), 가이드롤러(24, 24) 등의 부품이 불필요하게 된다.

따라서, 상술한 제1 실시형태에 의한 컬러프린터에 의하면, 종래의 컬러프린터에 비하여 기구를 간단히 할 수 있고, 게다가 비용을 싸게 할 수 있다는 효과가 얻어진다.

게다가, 상술한 제1 실시형태에 의한 컬러프린터에 의하면, 컬러감열지(40)에 대하여 예컨대 미리 가열된 1라인째에 대한 인쇄동작에 병행하여 다음에 인쇄해야 할 2라인째에 대한 예열동작을 행하고 있으므로 종래의 컬러프린터에 비하여 인쇄시간을 짧게 할 수 있다는 효과가 얻어진다.

더하여, 상술한 제1 실시형태에 의한 컬러프린터에 의하면, 플래턴롤러(43, 56, 57)의 각 거리(D)를 컬러감열지(40a)의 프린트길이와 같은 길이 까지는 이 프린트 길이보다 짧은 값으로 했으므로 옐로우용 서멀헤드(44Y), 마젠타용 서멀헤드(44M) 및 시안용 서멀헤드(44C)의 각 헤드엎(Head up) 및 각 헤드다운(Head down)을 동기하여 할 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1은 종래 발명인 싱글라인 서멀헤드의 사시도,

도 2는 종래 발명의 요부인 서멀헤드 발열저항체부의 부분단면도,

도 3은 종래 더블라인 서멀헤드의 평면도,

도 4는 종래 더블라인 서멀헤드의 일 실시예,

도 5는 종래 더블라인 서멀헤드의 다른 실시예,

도 6은 종래 싱글라인 서멀헤드의 등가회로도,

도 7은 컬러감열지의 단면도,

도 8은 종래 컬러프린터의 모식도,

도 9는 컬러감열지에 대한 프린팅 설명도,

도 10은 감열지의 프린트 펄스길이와 발색농도의 상관도,

도 11은 본 발명이 적용되는 원패스(One-path)구조의 컬러프린터,

도 12는 본 발명의 더블라인 서멀헤드의 사시도,

도 13은 본 발명의 더블라인 서멀헤드의 평면도,

도 14는 본 발명의 더블라인 서멀헤드의 발열저항체부 단면도,

도 15는 본 발명의 더블라인 서멀헤드용 기판의 단면도,

도 16은 본 발명의 더블라인 서멀헤드의 등가회로도,

도 17은 본 발명의 도트시프트 서멀헤드의 평면도,

도 18은 전사도트의 형상예시도로서, (A)는 싱글라인 서멀헤드에 의한, (B)는 도트시프트 서멀헤드에 의한 전사이고,

도 19는 본 발명의 일괄전극구조인 서멀헤드의 사시도,

도 20은 본 발명의 일괄전극구조인 서멀헤드의 등가회로도,

도 21은 도 20의 동작을 설명하는 파형도,

도 22는 기판일부의 굽힘가공 예시도,

도 23은 본 발명의 다른 실시형태 단면도,

도 24는 본 발명의 다른 일괄전극구조인 서멀헤드의 사시도,

도 25는 본 발명의 만곡히트싱크의 설치 개념도,

도 26은 본 발명의 일요부인 나사고정부의 부분단면도,

도 27은 본 발명의 발열체에 가해지는 전압관계도,

도 28은 본 발명의 원패스 리니어구조의 프린트기구도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

40 --- 컬러감열지 40a --- 인화시의 감열지

41 --- 감열지롤 42 --- 취출피드롤러

43, 1110 --- 옐로우플래턴 44Y, 1111Y --- 옐로우 서멀헤드

44M, 1111M --- 마젠타 서멀헤드 44C, 1111C --- 시안 서멀헤드

53, 108, 1950, 1955, 2512 --- 콘트롤IC

55Y, 726, 840, 1121Y --- 옐로우(Y색)정착램프

55M, 727, 841, 1121M --- 마젠타(M색)정착램프

55C, 1121C --- 표백용램프 56, 1123 --- 마젠타플래턴

57, 1126 --- 시안플래턴 58, 836, 1109, 1128 --- 피드롤러

59, 1129 --- 커터(Cutter) 60, 1130 --- 용지홀더

101, 300 --- 알루미나기판

102, 1901, 2551 --- 방열핀(히트싱크; Heat sink)

103 --- 발열저항체

104, 313, 1227, 1727, 1912 --- 일반전극

105, 1908 --- 리드전극 106 --- 일반측 저항체층(콘택트부)

107 --- 리드측 저항체층(콘택트부) 108, 1950, 1955, 2512 --- 콘트롤IC

109 --- 와이어본딩 단자 110 --- 부분 그레이즈

111, 1240, 1906, 2595 --- 플랙시블(Flexible)프린트판

112, 1236 --- 보호층 120 --- 전원

301 --- 제1 알루미나기판 302 --- 제2 알루미나기판

303, 1226, 1726 --- 제1 그레이즈유리

305, 1228, 1728, 1905 --- 제1 발열저항체

306, 1231, 1731 --- 제1 리드전극 307 --- 제1 저항체층(콘택트영역)

308, 1223, 1723 --- 제2 그레이즈유리

309, 1229, 1729, 1904 --- 제2 발열저항체

310 --- 제2 발열체-일반접속층 312 --- 제2 발열체-일반접속층

315, 1232, 1732 --- 제2 리드전극

316 --- 제2 저항체층 318 --- 배선용홈(溝)

319, 1233, 1733 --- 제1 콘트롤IC 320, 1230, 1730 --- 제2 콘트롤IC

711 --- 기초재층 712 --- 시안발색층

713 --- 마젠타발색층 714 --- 옐로우발색층

715 --- 내열보호층 716 --- 시안현색재

717 --- 시안마이크로캡슐 718 --- 시안로이코염료

719 --- 마젠타커플러 720 --- 마젠타마이크로캡슐

721 --- 마젠타디아조염료 722 --- 옐로우커플러

723 --- 옐로우마이크로캡슐 724 --- 옐로우디아조염료

725 --- 서멀헤드 830, 1101 --- 용지카셋트

831, 1102 --- 풀컬러(Full colour)감열지

832 --- 용지배출롤러 833, 844 --- 용지가이드

834 --- 롤러 835 --- 텐션롤러

837 --- 플래턴 838 --- 벨트

839 --- 클램퍼 842 --- 배지롤러

843 --- 핀치롤러 870 --- 서멀헤드

1103 --- 감열지롤 1112Y --- 옐로우 콘트롤IC

1120, 1122, 1124, 1125, 1127 --- 가이드롤러

1112M --- 마젠타 콘트롤IC 1112C --- 시안 콘트롤IC

1102a --- 프린트중인 용지 1220 --- 더블라인 서멀헤드

1221, 1902 --- 스텐레스기판 1222, 1722, 1903 --- 일반돌기

1224, 1724, 1911 --- 제2 부분 그레이즈유리

1225, 1725, 1910 --- 제1 부분 그레이즈유리

1234, 1921 --- 배면 그레이즈유리 1237, 1953 --- 제1 전원

1238, 1951 --- 제2 전원 1904 --- 제2 발열체(계조용)

1905 --- 제1 발열체(프리히트용) 1907 --- 일괄전극

1909 --- 그레이즈유리 1920 --- 부분그레이즈

1923 --- 리드선 와이어본딩 1924 --- 콘트롤선 와이어본딩

1952 --- 트랜지스터 1954 --- 어스(earth)

2552 --- 기판 2590 --- 나사

2591 --- 장홀 2596 --- 통스페이서(Spacer)

2597 --- 평스페이서 2598 --- 평와셔

Claims (14)

1. Cr과 Al을 포함하는 철금속 또는 스텐레스강의 금속체로 이루어지고, 균일한 두께를 가지거나 또는 발열저항체부, IC탑재부와 같이 굽힘외곡을 발생시키지 않아야 하는 부위의 두께를 두껍게 하고, 굽힘외곡이 문제로 되지 않는 부위의 판두께를 얇게 하도록 판두께 조정을 행하여 가공된 것을 특징으로 하는 서멀헤드용 기판.
2. 제1항에 있어서, 상기 판두께 조정용 만곡부의 폭은 판두께정도 이상이면 굽힘가공할 수 있고, 만곡 개소는 1매의 기판 중 복수 개소에 있어도 지장이 없는 것을 특징으로 하는 서멀헤드용 기판.
3. 제1항 또는 제2항 기재의 기판과 기판의 표면을 씌워서 설치되어 표면의 일부가 부풀어 오른 절연층과, 이 절연층의 부풀어 오른 개소에 형성된 발열저항체의 패턴을 구비하고,

   상기 기판은 상기 기판의 표면에서 수직으로 돌출하여 상기 절연층의 부풀어 오른 개소를 관통하여 절연층의 표면에서 노출하는 것에 의해 상기 발열저항체의 패턴에 접속되고, 그 접속개소를 중심으로 하여 상기 발열저항체의 패턴을 제1 발열저항체와 제2 발열저항체로 분할하는 공통전극을 가지는 것을 특징으로 하는 서멀헤드.
4. 제 3항에 있어서, 상기 제1 발열저항체와 공통전극으로 둘러싸여진 상기 절연층의 부풀어 오른 부분 및 상기 제2 발열저항체와 공통전극으로 둘러싸여진 상기 절연층의 부풀어 오른 부분이 축열성 재료에 의해 구성된 것을 특징으로 하는 서멀헤드.
5. 제3항에 있어서, 상기 기판이 금속기판이고, 이 금속기판과 상기 공통전극과는 일체로 형성되어서 등전위이고, 상기 금속기판은 전극으로서의 기능을 가지는 것을 특징으로 하는 서멀헤드.
6. 제3항 내지 제5항 중 어느 하나에 있어서, 상기 공통전극의 폭이 0㎜를 넘어 2㎜이하로 형성된 것을 특징으로 하는 서멀헤드.
7. 제3항 내지 제5항 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 제2 발열저항체의 리드선이 함께 콘트롤 IC에 접속되어서 통전 제어되는 것을 특징으로 하는 서멀헤드.
8. 제3항 내지 제5항 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 발열저항체와 상기 제2 발열저항체는 길이방향으로 발열체의 간격(D)의 1/2의 거리를 비켜서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 서멀헤드.
9. 제3항 내지 제5항 중 어느 하나에 있어서, 제2 발열저항체의 리드가 콘트롤 IC에 접속되고, 제1 발열저항체의 리드가 어느 블록에 모아져서 복수개의 트랜지스터에 접속되어 통전제어되고, 인화시의 용지의 송급방향에 대해 상기 제1 발열저항체가 제2 발열저항체보다 앞에 배설된 것을 특징으로 하는 서멀헤드.
10. 제1항 또는 제2항 기재의 기판에 있어서, 표면이 만곡 형성되고, 표면에 나사구멍이 형성된 히트싱크와, 상기 나사구멍보다 큰 직경의 구멍이 형성된 상기 기판과, 상기 구멍을 관통하는 상기 나사구멍에 나합되어 상기 기판을 상기 히트싱크 상면에 연하여 취부하는 나사를 구비하는 것을 특징으로 하는 서멀헤드.
11. 제10항 기재의 상기 히트싱크와 서멀헤드에서, 상기 구멍을 관통하여 나사구멍에 나합되어 상기 기판을 상기 히트싱크 상면에 연하여 길이방향으로 상기 기판이 슬라이드 가능하게 취부되는 나사를 구비하고,

    상기 홀은 상기 전극부에 대하여 평행방향으로 장직경을 갖는 장홀로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 서멀헤드.
12. 발열체에 의해 가열함에 의해 인화용지를 발색시키는 프린터장치에 있어서, 상기 발열체와, 상기 인화용지의 발색에 최소한도로 필요로 되는 바이어스에너지를 상기 제1 발열저항체에 의해 상기 인화용지에 부여하고, 바이어스에너지가 부여된 상기 예열부분 중 인화해야 할 부분에 대하여 다시 상기 제2 발열저항체에 의해 에너지를 가해 소정 계조의 농도로 발색시키는 것을 특징으로 하는 프린트 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 제1 발열저항체의 구동회로는 상기 바이어스에너지를 프린터의 사용조건에 응하여 보정하고,

    상기 에너지보정은 주변온도 및 라인이력(履歷)중 하나 이상에 기하여 실시되는 것을 특징으로 하는 프린트 방법.
14. 제1 발색에너지 이상의 에너지가 부여됨에 의해 제1색으로 발색하는 제1 발색제와, 제2 발색에너지 이상의 에너지가 부여됨에 의해 제2색으로 발색하는 제2 발색제와, 제3 발색에너지 이상의 에너지가 부여됨에 의해 제3색으로 발색하는 제3 발색제가 순차로 적층도포되어 형성되는 감열지와,

    상기 감열지를 라인단위로 반송하는 반송수단과,

    청구항 7, 8, 9, 10에 기재된 서멀헤드에서 그 표면이 만곡형성되어 있고,

    상기 감열지의 직선반송로 도중에 배설된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 컬러프린터.