JPH03288667A - サーマルヘッド - 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］ 本発明は、感熱式印字装置等に組み込まれるサーマルヘ
ッドに関するものである。

［従来の技術］ 従来より、サーマルヘッドについては、低消費電力化及
び印字の高速化が望まれている。このような特性は、サ
ーマルヘッドを構成する基板の熱特性により大きく左右
されるため、これについての改善が種々提案されている
。

第２図は従来のサーマルヘッドを示す概略断面図である
。同図に示されるように、従来のサーマルヘッドにおい
ては、絶縁性の基板１１上に保温層１２が備えられ、そ
の上に発熱抵抗体層１３、給電体１４ａと１４ｂ１保護
層１５が順に備えられている。そして、発熱抵抗体１３
の給電体１４ａと１４．ｂとの間の部分Ａが発熱部とな
る。

ところで、一般には、保温層１２は熱伝導率３×１０−
８〜９×１Ｏ−３ｃａ１／ｃｍ−８・℃のガラスで構成
されており、発熱抵抗体１３で発生した熱が基板１１に
必要以上に逃げないようにしている。

そして、従来は、この保温層１２の熱伝導率を発熱抵抗
体１３を挟んで反対に位置する保護層１５（ＳｉＯｓ又
はＴａ２Ｏ，等）の熱伝導率より小さくして、基板１１
に必要以上の放熱がなされないようにするため、保温層
１２を厚く形成していた。

ところが、保温層１２を厚く形成した場合には、発熱抵
抗体１３の通電をオフにした後の発熱部Ａの放熱が速や
かになされなくなる。このため、印字繰返し周期が速い
場合には、発熱部Ａの温度が十分に低下しないうちに次
の印字が開始され、発熱部Ａの温度が上昇しすぎて、印
字品質が低下するとの問題が生じる。

そこで、サーマルヘッドの保温層の熱伝導率を小さくす
るため保温層に多数の孔を有するガラスをもちいたもの
（例えば、特開昭６２−１５５４号公報に開示）が提案
されている。この保温層は熱伝導率が小さく保温性に優
れ、また、薄型に形成することにより良好な熱応答性を
もたせることを可能にしている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来例に示されるような多孔質ガラ
ス層を製造するためには、焼成に際して設定する温度を
、例えば、設定温度の±２〜３°Ｃの範囲内に維持しな
ければならず、このような温度制御は技術的に高度で、
且つ、困難であるという問題があった。

また、焼成温度が適当に設定されていないことにより、
ガラス粉内部より発生する気泡の径が大きくばらつくた
め、サーマルヘッドの熱応答性にも製品ごとにばらつき
が生じる問題があった。

さらに、気泡の径が大きすぎるときには、保温層の機械
的強度が弱くなる問題があった。

さらにまた、気泡の径が大きすぎるときには、気泡が多
孔質ガラスの表面に露出して、表面が凹凸状になり、こ
のため、保温層上に形成される発熱抵抗体や導電体等の
微細加エバターンの形成（例えば、フォトリソグラフィ
技術を用いる）が困難になり、又、印字品質に悪影響を
与える等の問題があった。

そこで、本発明は上記したような従来技術の課題を解決
するためになされたもので、その目的とするところは、
保温層の熱伝導率が小さく、機械的強度が強く、良好な
印字品質を得ることができるサーマルヘッドを提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係わるサーマルヘッドは、絶縁基板と、上記絶
縁基板上に備えられた保温層と、上記保温層上に備えら
れた発熱抵抗体とを有するサーマルヘッドにおいて、上
記保温層をフッ化ビニリデンへキサフルオロアセトン共
重合体により形成したことを特徴としている。

［作用］ 本発明においては、保温層を、耐熱性に優れた特性を持
ち、且つ、空孔を備えなくとも熱伝導率を十分に低くで
きる特性を持つ材質であるフッ化ビニリデン−ヘキサフ
ルオロアセトン共重合体により形成している。この保温
層は熱伝導率が低いために、空孔を形成する必要がなく
、このため保温層の機械的強度を強くでき、空孔の径の
ばらつきによる熱応答性のばらつきをなくすることがで
きる。また、空孔が表面に露出することがなく、しかも
、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロアセトン共重合体
は成膜性に優れ膜厚の制御も容易であるので、均−且つ
平滑な膜に形成できるので、その上に形成される発熱抵
抗体等の平滑性を高くできる。

［実施例］ 以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

火施桝↓ 第１図は、本発明に係わるサーマルヘッドの一実施例を
示す概略断面図である。同図に基づいて本実施例の構成
を説明すると、本実施例においては、絶縁性のアルミナ
基板１上に保温層２が備えられており、この保温層２上
にスパッタ法により形成されたＴａ２Ｎ等よりなる発熱
抵抗体層３が備えられている。そして、発熱抵抗体層３
上に蒸着法及びメツキ法により形成されたＮ１Ｃｒ−Ａ
Ｕ等よりなる給電体４ａと４ｂが備えられ、さらに給電
体４ａ、４ｂ上にスパッタ法等により形成された５ｉ０
２等よりなる保護層５が備えられている。ここで、発熱
抵抗体３の給電体４ａと４ｂのあいだの部分Ａが発熱部
となる。

そして、本実施例では上記保温層２を下記化学式（Ｉ）
で示されるフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロアセトン
共重合体により形成している。

　６ ＣＦ。

（ＣＨ２−ＣＦ　２）Ｔ−（０−Ｃｅ−０・・　・　（
Ｉ）ＣＦ３ （ただし、上式において、ｎ　：ｍ＝１０　：　９０〜
９０：１０の範囲である） 上記フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロアセトン共重合
体は、熱分析装置（理学電機製）を用い空気中で１０℃
／分の速度で昇温した場合に３７０℃にて重量減少が始
るものの、３７０℃以下の温度範囲では殆ど重量減少が
起らないという優れた耐熱性を有する。サーマルヘッド
の発熱抵抗体の最高温度は通常の使用モードでは３００
℃前後と推測されているので、上記フッ化ビニリデン−
ヘキサフルオロアセトン共重合体はサーマルヘッドの保
温層として十分な耐熱性を有するものと考えられる。

また、本発明者らは、先に含フツ素ポリベンゾオキサゾ
ールを保温層として使用するサーマルヘッドについて提
案している（特願平１−３０１３７３号明細書参照）が
、上記フッ化ビニリデンヘキサフルオロアセトン共重合
体は含フツ素ポリベンゾオキサゾールに比較して成膜性
に優れており、表面がより平滑な膜が得られるので有利
である。

上記保温層２をフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロアセ
トン共重合体としたサーマルヘッドは以下の手順により
製造できる。

まず、片面研磨した５０Ｘ５０Ｘ１ｍｍのアルミナ基板
（高純度化学研究新製）上に、Ｎ−β（アミノエチル）
γ−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業
製）１．５ｍｌに純水１５０ｍ１とイソプロピルアルコ
ール１５０ｍ１とを加えて混合した溶液を４００Ｏｒｐ
ｍで３０秒間スピンコードし、１００℃で３０分間乾燥
させる。

次に、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロアセトン共重
合体１０ｇのメチルイソブチルケトン１００ｍ１溶液を
１１００Ｏｒｐで３０秒間スピンコードし、３００℃で
３０分間乾燥させて、１０μｍ厚のフッ化ビニリデン−
ヘキサフルオロアセトン共重合体膜が得られる。

次に、保温層２上にスパッタ法によりＴａ２Ｎよりなる
発熱抵抗体層３を形成し、その上に蒸着法及びメツキ法
によりＮｉＣｒ−Ａｕよりなる給電体４ａと４ｂを形成
し、さらにその上にスパッタ法によりＳｉＯ２よりなる
保護層５を形成している。

尖施例ス 第３図は本発明に係わるサーマルヘッドの他の実施例を
示す概略断面図である。同図において、第１図の実施例
と同一の構成部分には同一の符号を付して実施例の構成
を説明すると、第３図の実施例は保温層２と発熱抵抗体
層３の間にスパッタ法により１μｍ厚に形成された５ｉ
０２よりなる中間層６を備えている点のみが第１図の実
施例と相違する。この中間層６によりスパッタ法により
形成されるＴａ２Ｎの発熱抵抗体層３は高分子化合物で
ある保温層２上に直接ではなく、中間層６を介して形成
されることとなる。従って、中間層６は、保温層２がＴ
ａ２Ｎのスパッタによる熱応力の影響を受けにくくする
働きを持つ。尚、上記以外の構成は第１図の実施例と同
一である。

上記実施例１と実施例２によるサーマルヘッドの性能を
確認するため、サーマルヘッドに与えられる電力を変化
させて感熱記録紙に全黒印字を行ない、マクベス濃度計
により印字濃度を測定した。

尚、比較のため以下に比較例１、比較例２として示され
る構成のサーマルヘッドについても同様の測定を行なっ
た。

比較例↓ 保温層の材質を厚さ１０μｍのグレーズガラスとしたこ
とのみが上記実施例１と異なり、これ以外は実施例１と
同一の構成のサーマルヘッド。

ル較桝又 保温層の材質を厚さ４０μｍのグレーズガラスとしたこ
とのみが上記実施例１と異なり、これ以外は実施例１と
同一の構成のサーマルヘッド。

測定により、以下の表１の結果が得られた。

＝　９ ０ ここで、第４図は上記測定結果を示すグラフであり、Ａ
、Ｂ、Ｃ，Ｄはそれぞれ実施例１、実施例２、比較例１
、比較例２を示したものである。

実施例１．２と比較例１．２の比較により、実施例１．
２のいずれも、比較例１．２より、少ない電力で高い濃
度が得られることが確認できた。尚、実施例１と実施例
２の比較より中間層によりわずかに放熱量が増し、印字
濃度の低下が見られるが、その差は極めて小さく、性能
にほとんど悪影響を与えないことが確認できた。

上記したフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロアセトン共
重合体により形成された実施例１．２の保温層は、十分
な保温性能があるので、保温層に空孔を形成する必要が
なく、このため空孔を有する従来のグレーズガラスのよ
うに焼成温度を厳密に設定することが要求されず製作が
簡単になり、しかも、保温層２の機械的強度を向上でき
る。また、空孔を必要としないので空孔の径のばらつき
による熱応答性のばらつきをなくすることができる。さ
らに、空孔が表面に露出することがないので表面の平滑
性も高くでき、しかも、フッ化ビニリデン−ヘキサフル
オロアセトン共重合体は成膜性に優れ均−且つ平滑に形
成できるので、その上に形成される発熱抵抗体等の平滑
性を高くできる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明においては保温層を耐熱性
に優れ熱伝導率の低い材質であるフッ化ビニリデン−ヘ
キサフルオロアセトン共重合体により形成したので、保
温層に空孔を形成することなく十分な保温性能を持たせ
ることができる。また、保温層に空孔を形成する必要が
ないため、従来のグレーズガラスのように焼成温度を厳
密に設定することが要求されず製作が簡単になり、しか
も、保温層の機械的強度を強くできる。さらに、空孔の
径のばらつきによる熱応答性のばらつきをなくすること
ができ、しかも、保温層表面の平滑性を高めることによ
りその上に形成される層の平滑性を高めることにより、
印字品質を良好にできるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるサーマルヘッドの一実施例を示
す概略構成図、 第２図は従来のサーマルヘッドの概略構成図、第３図は
他の実施例を示す概略構成図、第４図は実施例１．２と
比較例１．２の印加電力・濃度特性を示すグラフである
。 １・・・アルミナ基板、 ２・・・保温層、 ３・・・発熱抵抗体層、 ４ａ、４ｂ・・・給電体、 ５・・・保護層、 ６・・・中間層、 Ａ・・・発熱部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 絶縁基板と、 上記絶縁基板上に備えられた保温層と、 上記保温層上に備えられた発熱抵抗体とを有するサーマ
   ルヘッドにおいて、 上記保温層をフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロアセト
   ン共重合体により形成したことを特徴とするサーマルヘ
   ッド。