JPH0373365A

JPH0373365A - サーマルヘッド

Info

Publication number: JPH0373365A
Application number: JP1220747A
Authority: JP
Inventors: Kiyoto Nakazawa; 中澤　清人; Hitoshi Higuchi; 均樋口; Hideo Asai; 秀夫浅井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-05-10
Filing date: 1989-08-28
Publication date: 1991-03-28

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、ワードプロセッサの出力装置１パーソナルコ
ンピユータの出力端末等に用いられる感熱転写プリンタ
用のサーマルヘッドに関するものである。

従来の技術近年、凹凸の大きな粗い記載用紙にも、ヘッド搬送上の
トラブルも起こさずに高速印字を可能にするサーマルヘ
ッドが、すでに開発されている。

（特開昭６３−１５３１６５号公報参照）これは、第３
図に示すように、平板からなるアルミナ等の基板１の主
面２と端面３との間に形成された傾斜面４に電気絶縁性
材料からなるグレーズ層５、その上にＳ　ｉ　０２等か
らなるアンダーコート膜６と複数の発熱抵抗体膜７とが
形成され、発熱抵抗体膜７の端部には主面２側及び端面
３側へ向けて延出する電極膜８，９が形成されている。

さらにその表面には、耐摩耗性及び酸化防止のために５
ｉ０２からなる保護膜１０が全面に形成されている。

発明が解決しようとする課題より高速化を図るためには、第３図に示す保護膜１０を
薄くすることが考えられるが、保護膜１０を薄くするの
はその性格上自ずと限界がある。

また、高熱伝導率の保護膜を用いることも考えられるが
、従来のように全面に同一熱伝導率の保護膜１０を形成
してしまうと、本来発熱抵抗体膜７の真上の保護膜１０
を十分高温にするための寄与がむしろ低下してしまう。

これは、第４図に示すサーマルヘッドの熱解析シミュレ
ーションの結果からも明らかである。原因として考えら
れるのは、熱伝導率が高いと発熱抵抗体膜７の真上の保
護膜１０への熱の流れよりも、主面２側及び端面３側へ
延出する保護膜１０への熱の流れが勝るためと考えられ
る。

第４図に示すように低熱伝導率の保護膜を用いると、主
面２側および端面３側へ延出する保護膜１０への熱の流
れが上記の場合に比して低下するため結果として発熱抵
抗体膜７の真上の保護膜１０の温度が高くなる。しかし
、この方法では、発熱抵抗体膜７の真上の保護膜１０の
み選択的に温度を高めることが困難であるため、印字信
号に対する忠実性が失われ、印字品質を低下させてしま
う。

また、低熱伝導率の保護膜を用いると発熱抵抗体膜７の
真下にあるアンダーコート膜６．グレーズ層５へ相対的
に熱の流れが増加し熱効率上好ましくない。

本発明は以上のような従来の欠点を除去し、印字品質の
高いサーマルヘッドを提供することを目的とするもので
ある。

課題を解決するための手段上記課題を解決するために本発明は、基板と、グレーズ
層と、発熱抵抗体膜と、電極膜と、保護膜を有し、前記
保護膜は発熱抵抗体膜の真上に高熱伝導率部を形成し、
それ以外の部分は相対的に低熱伝導率部である構成とす
るものである。

作用この構成によれば、電極膜を除き、発熱抵抗体膜の真上
の保護膜以外は主に低熱伝導率材料からなり、熱効率上
有利であるばかりか、高熱伝導率部の保護膜は選択的に
温度が高くなり、高速印字においても印字信号に対する
忠実度が高まり印字品質向上が可能となる。

実施例以下本発明の一実施例を図面とともに説明する。

（実施例１）第１図は本発明のサーマルヘッドの構造を示す断面図で
ある。

例えばアルミナ等のセラミックス材料からなる基板１）
の主面１２と端面１３との間に傾斜面１４が、主面１２
に対して３０’の角度をなすように形成されている。こ
の傾斜面１４の幅は０．３閤であって、その表面に２０
μｍの厚さになるように低熱伝導率かつ電気絶縁性のあ
るグレーズ層１５が設けられている。本発明においては
、傾斜面１４の幅、グレーズ層１５の厚さは、必ずしも
上記値に限定されるものではない。グレーズ層１５の表
面にはスパッタリングによりＴｉＣ−８ｉＯ２からなる
発熱抵抗体膜１６が形成されている。また、発熱抵抗体
膜１６の端部には主面１２側及び端面１３側へ向けて延
出するＣｒ−Ｃｕ等からなる電極膜１７．１８が、スパ
ッタ等を行った後フォトエツチングを行うことにより所
定のパターンに形成されている。更にその表面には、２
種類の熱伝導率、すなわち、発熱抵抗体膜１６の真上に
は高熱伝導率、それ以外の部分には低熱伝導率からなる
保護膜１９．２０が形成されている。

本実施例においては、保護膜（高熱伝導率部）１９、保
護膜（低熱伝導率部）２０の組み合わせとして、表１に
記した６種類を検討した。また、比較のために高熱伝導
率な保護膜（Ｓ　ｉ　Ｃ）−層からなるもの（ケース７
）、低熱伝導率な保護膜（ＳｉＣ／５ｉＮ＝３０／７０
）−層からなるもの（ケース８）も合わせ検討した。い
ずれの場合も保護膜１９に相当する部分は膜厚４．５μ
ｍ。

保護膜２０に相当する部分は膜厚４．０μｍに揃え熱解
析シミュレーションを行った結果（第２図に示す通り）
、発熱抵抗体膜１６の真上の保護膜温度は、ケース６〉
ケース４〉ケース１〉ケース５〉ケース３〉ケース２〉
ケース８〉ケース７の順に高かった。

なお、第２図に示す保護膜表面上の位置Ａ、Ｂ。

Ｃは第１図に示すＡ、Ｂ、Ｃを指している。

また、ケース１．ケース５．ケース７、ケース８につい
て、発熱抵抗体膜１６の真上の保護膜温度（上記熱解析
シミュレーションと同一個所）を測定した結果、±３％
の精度で一致していた。温度測定後、ケース１、ケース
５．ケース７、ケース８のサーマルヘッドを熱転写プリ
ンタに取り付は実印字を行った結果、熱解析シミュレー
ションの結果と対応するように、ケース１〉ケース５〉
ケース８〉ケース７の順に印字濃度が高かった。

さらに、ケース７、ケース８の印字結果を見ると、ケー
ス１．ケース５に比べてドツトのエツジのボケが目だつ
。これは、ケース１．ケース５のように保護膜（高熱伝
導率部）１９．保護膜（低熱伝導率部）２０を持たない
ため、保護膜上にはっきりした温度分布の境界を生じな
いことに起因していると考えられる。

（以　　下　　余　　白）本実施例においては、保護膜（高熱伝導率部）１９と保
護膜（低熱伝導率部）２０この間に段差を生じないよう
に調節したサーマルヘッドについて説明したが、本発明
は段差の有無に特定されるものではない。また本実施例
において説明したように、保護膜（高熱伝導率部）１９
は発熱抵抗体膜１６と接しているのが望ましいが、必ず
しも本発明はこれに特定されるものではない。また本実
施例においては、保護膜（高熱伝導率部）１９が電極膜
１７．１８と接しているが、必ずしも本発明はこれに特
定されるものではない。

さらに、本実施例に記した保護膜（高熱伝導率部）１９
と保護膜（低熱伝導率部）２０は、各単層膜の場合につ
いて説明したが、本発明は必ずしも単層膜である必要は
なく、所望の性能に合わせて多層膜等であってもなんら
構わない。また、グレーズ層１５のような材質も本来低
熱伝導率であることから、これを保護膜（低熱伝導率部
）２０に用いても当然構わない。

必要条件は保護膜１９が保護膜２０に比して相射的に熱
伝導率が高いことである。また、本実施例において説明
した保護膜（高熱伝導率部）１９と保護膜（低熱伝導率
部）２０は、耐摩耗性２酎酸化性の点において特に問題
はない。

また本実施例において説明したように、アルミナ等のセ
ラミックス材料からなる基板１）の主面１２と端面１３
との間に傾斜面１４が、主面に対して３０’の角度をな
し傾斜面１４の幅が０．３閣と非常に小さいため、その
上に形成するグレーズ層１５の厚さも薄く且つ保護膜全
体の曲率が大きくなる。特に保護膜（高熱伝導率部）１
９に対して保護膜（低熱伝導率部）２０は大きな角度を
持っているため、印字時に熱の流れをより選択的かつ優
先的に保護膜（高熱伝導率部）１９．インクリボン（図
示せず）、記録用紙（図示せず）側に導くことが可能で
ある。その割合は、傾斜面１４の幅が小さくなるほど強
くなる。但し、本発明による効果は、傾斜面１４を持つ
ものに必ずしも限定されない。

本発明は、熱の流れを選択的かつ効率に導く効果がある
ため、サーマルヘッドに与える印加エネルギーを従来よ
りも低下させることが可能である。従って、サーマルヘ
ッドの耐パルス寿命を延ばすことも可能である。

（実施例２）第１の実施例においては、傾斜面１４の幅０，３閣で、
その表面に２０μｍの厚さになる低熱伝導率かつ電気絶
縁性のあるグレーズ層１５が設けられたものを記したが
、保護膜表面の先端曲率半径をさらに小さくシ、ラフ紙
対応力を高めようとする目的から傾斜面１４の幅をさら
に小さくするものが考えられる。しかし、単純にこの方
法を用いるとグレーズ層１５の厚さも非常に小さくなり
、アルミナ等のセラミックス材料からなる基板１）と反
応した部分が無視できなくなる。要するに結果として、
本来の目的である熱の絶縁性が低下してしまう。

そこで、第１図に示すグレーズ層１５の一部または大半
をグレーズよりもさらに低熱伝導率である耐熱性高分子
材料（例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミ
ド２　ポリイミド）で置き換えたもので検討した。

その結果、保護膜表面の先端曲率半径をより小さくした
まま熱の流れを選択的かつ効率的に発熱体直上の保護膜
表面に導くことが可能となった。

また、第１の実施例で記したサーマルヘッドを用いたも
のに比べて、さらに小さな印加エネルギーで良好な印字
が可能であった。

さらに、保護膜（低熱伝導率部）２０も前記耐熱性高分
子材料で置換したサーマルヘッドを用いたもので印字し
たところ、グレーズ層１５のみを前記耐熱性高分子材料
で置換したサーマルヘッドよりもより小さな印加エネル
ギーで良好な印字が可能であったこのような結果がもたらされた要因として、グレーズ層
１５に相当する部分から基板１）側への熱の流れが抑制
されるばかりでなく、保護膜（高熱伝導率部）１９と保
護膜（低熱伝導率部）２０との熱伝導率比が極めて大き
く、発熱体直上の保護膜表面にさらに選択的かつ効率的
に熱を導くことが可能となったものと考えられる。

また、保護膜表面の先端曲率半径は極めて小さくなるた
め、サーマルヘッド、インクリボンと記録用紙が重なっ
た印字状態においても保護膜（低熱伝導率部）２０が必
ずしも接触しなくなるため、必要に応じてさらに低熱伝
導率な空気層のままであっても構わない。すなわち保護
膜（低熱伝導率部）２０の一部または大半を除去しても
構わない。

発明の効果以上のように本発明のサーマルヘッドにより、発熱抵抗
体膜の真上に高熱伝導率な保護膜、それ以外の部分には
相対的に低熱伝導率な保護膜ないし空気層のまま、さら
に発熱抵抗体膜と基板間にも低熱伝導率な部分を形成す
るといった簡単な構成でラフ紙対応可能であると同時に
低消費電力。

高速印字が可能となり工業的価値の大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるサーマルヘツドの主要
構成部を説明するための断面図、第２図は本発明の保護
膜と従来の保護膜の表面温度を熱解析シミュレーション
により比較した図、第３図は従来のサーマルヘフドの主
要構成部を説明するための断面図、第４図は従来の保護
膜において熱伝導率の違いが保護膜の表面温度に与える
影響を熱解析シミュレーションにより求めた結果を示す
図である。１）・・・・・・基板、１２・・・・・・主面、１３・
・・・・・端面、１４・・・・・・傾斜面、１５・・・
・・・グレーズ層、１６・・・・・・発熱抵抗体膜、１
７．１８・・・・・・電極膜、１９・・・・・・保護膜
（高８伝導率部）、２０・・・・・・保護膜（低熱伝導
率部）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板と、グレーズ層と、発熱抵抗体膜と、電極膜
と、保護膜とを有し、前記保護膜として発熱抵抗体膜の
真上に高熱伝導率の保護膜を形成し、それ以外は相対的
に低熱伝導率の保護膜であるサーマルヘッド。
（２）基板の主面と端面との間に形成された傾斜面にグ
レーズ層と、発熱抵抗体膜と、電極膜と、２種類の保護
膜が形成された請求項１記載のサーマルヘッド。
（３）低熱伝導率の保護膜は、グレーズ層と同等の熱伝
導率からなる請求項２記載のサーマルヘッド。
（４）グレーズ層及び低熱伝導率の保護膜の少なくとも
一部または大半を高分子材料で置換した請求項２記載の
サーマルヘッド。
（５）低熱伝導率の保護膜の一部または大半を除去した
請求項２、請求項３または請求項４記載のサーマルヘッ
ド。