JPH04147869A - 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、サーマルプリンタに搭載され、印字情報に従
って発熱素子を選択的に通電加熱することにより所望の
印字を行なうサーマルヘッドに係り、特に、その印字寿
命の改良に関する。

〔従来の技術〕

一般に、サーマルプリンタに搭載されるサーマルヘッド
は、例えば、複数の発熱素子を絶縁性を有する基板上に
直線的に整列配置し、印字情報に従って前記各発熱素子
を選択的に通電加熱させることにより、感熱プリンタに
おいては感熱記録紙に発色記録させるようにして、また
、熱転写プリンタにおいてはインクリボンのインクを溶
融して普通紙に転写記録するようにして印字を行なうよ
うになっている。

第３図は従来のこの種のサーマルヘッドの一般構造を示
すものであり、アルミナ等の絶縁性材料により構成され
ている基板１の上面には、蓄熱層として機能するガラス
からなるグレーズ層２がほぼ４０μｍの厚さで形成され
ており、このグレーズＷ２の上面の発熱素子３の形成予
定領域には、印字における熱効率を高めるため縦断面は
ぼ台形状の突起２ａが、フォトリソグラフィ技術により
ほぼ１０μｍの高さに形成されている。

前記グレーズＩ！２の平面部２ｂから突起２ａにかけて
は、Ｔａ２Ｎ、Ｔａ−８ｉ　Ｏ２等の発熱抵抗材料から
なる複数の発熱素子３が、蒸着、スパッタリング等によ
り層状に被着された後にエツチングを行なうことにより
直線状に整列して形成されている。

前記突起２ａの両側面の下部より下方のグレーズ層２上
には、突起２ａの頂部２Ｃ上における各発熱素子３の両
側に位置し各発熱素子３に対して給電するための共通電
極４ａおよび個別電極４ｂがそれぞれ形成されており、
これらの各電極４ａ。

４ｂは、例えば、Ａｌｌ　、Ｃｕ　、Ａｕ等の軟質金属
により形成されており、蒸着、スパッタリング等により
所望形状のパターンに形成されている。

そして、前記各発熱素子３は、前記共通電極４ａおよび
個別電極４ｂ間となる突起２ａの頂部２Ｃ上に、最小印
字単位たる゛１ドツト相当分の発熱部３ａを露出するよ
うにして各個独立に形成され、この発熱素子３の発熱部
３ａは、前記各電極４ａ、４ｂ間に電圧を印加すること
により発熱されるようになっている。

前記発熱素子３、電極４ａ、４ｂならびにグレーズ層２
の上面には、これらの発熱素子３および電極４ａ、４ｂ
を保護するとともに、印字熱効率を高めるために４〜６
μｍの等しい膜厚の保護層５が主に窒化シリコン系の材
料により形成されている。この保護層５は、発熱素子３
を酸化による劣化から保護するとともに、インクリボン
等との接触による発熱素子３の摩耗を保護する機能を単
層で有するものとなっており、前記各電極４ａ。

４ｂの端子部以外の表面のすべてを被覆するようになっ
ている。この保１１８５はスパッタリング等の手段によ
り積層され、その後最終工程において前記絶縁性基板を
分割して、所望のサーマルへラドチップを得るようにな
っている。

前述した従来のサーマルヘッドを使用する熱転写プリン
タにおいては、このサーマルヘッドをインクリボンを介
して用紙に圧接させ、所定の印字情報に基づいて所望の
発熱部３ａに対応する個別電極４ｂに通電することによ
り、その発熱素子３を発熱させ、前記インクリボンのイ
ンクを部分的に前記用紙に溶融転写させて、前記用紙上
に所望の印字を行なうことができる。また、同様に各発
熱部３ａを選択的に発熱させることにより直接感熱記録
紙に対しても所望の印字を行うことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前述した従来のサーマルヘッドにおいて
は、前記発熱素子３の発熱部３ａが、グレーズ層２に設
けた断面台形状の突起２ａ上に配設され、その突起２ａ
の高さＡに対し保護１ｉ５の厚さＢをＡ　８として、発
熱素子３の発熱部３ａがインクリボン等に圧接しやすく
するとともに、保護層５を薄くして発熱部３ａの発熱に
よる熱エネルギをインクリボンに伝達しやすくし、印字
における熱効率を著しく高めるようにしている。

近年、サーマルプリンタの発達にともない、各種グレー
ドのインクリボンや感熱記録紙といった感熱記録部材が
市販されているが、これらの感熱記録部材に前記サーマ
ルヘッドを圧接して印字したとき、感熱記録部材のなか
でも特に感熱紙の中に保護層５を強く摩耗させるものが
多くあり、このためサーマルヘッドが破壊され所望の印
字寿命が得られないケースが続出していた。このため、
保護層５の耐摩耗性の向上が研究されているが、発熱部
３ａが突出して、発熱部３ａ上の保護Ｉ５に集中荷重が
生じているため、単純に材料だけさらに耐摩耗性のある
ものに変更しても、解決しきれないという問題点を有し
ている。

本発明は、前述した従来のものにおける問題点を克服し
、良好な印字品質を雑持し、かつ寿命の長いサーマルヘ
ッドを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

前述した目的を達成するため本発明のサーマルヘッドは
、基板上に、部分的な突起を有する蓄熱層を積層し、こ
の蓄熱層上に複数の発熱素子を、それぞれの発熱部が前
記突起上に位置しかつ各発熱素子に選択的に通電可能と
なるように形成するとともに、前記蓄熱層および各発熱
素子上を保護層により被覆してなるサーマルヘッドにお
いて、前記蓄熱層の突起以外の部位を被覆する前記保護
層の表面を前記蓄熱層の突起より上位となるように形成
したことを特徴としている。

〔作　用〕

前述した構成からなる本発明のサーマルヘッドによれば
、例えば、摩耗性の大なる感熱配録部材を用いて印字を
行なった場合、蓄熱層の突起上の保護層は、局部的に突
出して集中荷重が作用するため、摩耗が急速に進み、こ
の突起上の保護層の厚さは短期のうちに薄くなる。しか
しながら、突起上の保！！層の厚さが薄くなって他の部
位の保護層とほぼ等高になると、感熱記録部材に対する
保護層の接触面積が著しく大きくなるため、突起上の保
護層への局部的な集中荷重がなくなり、この部位の保１
１層の摩耗は急速に軽減され、その後は、印字距離に対
する摩耗量が著しく減少し、サーマルヘッドの破壊には
直ちには至らないものとなる。

また、印字品質上からみると、発熱素子を電極より突出
して設けることは絶対条件であり突出の有無にお１ブる
印字濃度差は顕著なものがある。このため前記突起の＾
さは高いほどよいが、本発明の構成によれば、突起の高
さを高くすればするほど保ＩＩＩの厚さも厚くしなけれ
ばならない。ところが、保護層の厚さが増すと、保護層
における熱損失が大きくなるため、突起の高さはあまり
高くない方がよい。そして、このような構成によれば、
印字品質を低下させることなく、印字寿命を所望のレベ
ルにまで引上げることができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例により説明する。なお
、前述した従来のものと同一ないしは相当する構成につ
いては、図面中に同一の符号を付して説明する。

第１図は本発明に係るサーマルヘッドの実施例を示すも
のである。第１図において、１はアルミナなどの絶縁性
材料からなる基板であり、この基板１上には、ガラスか
らなる蓄熱層たるグレーズｌｉ２が積層されている。こ
のグレーズ層２はその上面を平面に形成されており、こ
の上面の発熱素子３の形成予定領域には、フォトリソグ
ラフィ技術により頂部２Ｃを平面とした縦断面はぼ台形
状の突起２ａが一体に形成されている。この突起２ａの
高さは、最大はぼ５μｍ程度に設定することが望ましい
。

前記グレーズ層２上には、Ｔａ２ＮまたはＴａＳ　ｉ　
０２等からなる発熱素子３の材料ならびにＡＩ等からな
る電極の材料をスパッタリング等によりほぼ２μｍの厚
さとなるように積層し、フォトリソグラフィ技術により
パターニングすることにより、整列配置された複数の発
熱素子３が、それぞれの発熱部３ａがグレーズ［１２の
突起２ａ上に位置するように形成されるとともに、各発
熱素子３に対応する共通電極４ａおよび個別電極４ｂが
グレーズ層２の平面部２ｂ上の各発熱素子３上に形成さ
れる。そして、これらの各発熱素子３、共通電極４ａ、
個別電極４ｂならびに露出しているグレーズ層２上には
、窒化シリコン系からなる保護層１５が、最大はぼ５μ
ｍ程度の厚さとなるようにスパッタリング等により積層
されている。

このような構成のサーマルヘッドについて摩耗性の大な
る感熱紙を用いて印字耐久テストを行なうと、第２図に
示すように、印字距離に対するグレーズ層２の突起２ａ
上の保護層５の摩耗カーブは、印字開始時においてはグ
レーズ１１２の突起２ａ上の保護層５が他の部位の保護
層５より突出しているので、このグレーズ１！２の突起
２ａ上の保護層５は他の部位より突出しなくなるａ点ま
で急速に先行摩耗することになる。しかしながら、グレ
ーズＩ！２の突起２ａ上の保護層５が摩耗して他の部位
の保護層５にも摩耗痕が発生するようになるａ点以後に
おいては、グレーズ層２の突起２ａ上すなわち発熱素子
３の発熱部３ａ上の保護層５の摩耗が急激に軽減される
ことになる。

ところで、本実施例のサーマルヘッドにおいては、グレ
ーズ層２の突、起２ａの高さＡと保護層５の厚さＢとが
Ａ≦Ｂを満たしているが、グレーズ層２の突起２ａ上の
保護層５の突部が先行摩耗して、グレーズ１！２の平面
部２ｂ上の保１１８５にまで広く感熱記録部材（図示せ
ず）が接触するようになったところでは共通電極４ａお
よび個別電極４ｂの厚さがほぼ２μｍあるため、第１図
に想像線で示すように、発熱素子３の発熱部３ａ上の保
護層５の厚さはほぼ２μｍ残存していることになる。し
たがってこの時点から、発熱部３ａ上の保護層５の摩耗
スピードは著しく低下することになるので、はぼ２μ瓦
の厚さの保護層５であっても所望の印字耐久寿命を有す
るようになる。

また、印字品質についてみると、印字開始の初期におい
ては、はぼ５μｍの保護層５の突部が十分に感熱記録部
材と接触しているので良好な印字品質が得られる。とこ
ろで、印字が進むことによって保１１Ｊｉ５の突部が摩
耗し、感熱記録部材に対する接触状態が次第に悪化する
が、同時に保護層５の厚さも薄くなり、発熱素子３の発
熱部３ａにおいて発生した熱が感熱記録媒体に良好に伝
熱しやすくなり、感熱配録部材との接触性も保護層５の
摩耗とともに良好となるので、印字品質の劣化はほとん
ど見られることなく、良好な印字品質を保持して、印字
耐久寿命を著しく向上したものとすることが−できる。

なお、本発明は、前述した実施例に限定されるものでは
なく、必要に応じて種々の変更が可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係るサーマルヘッドによれ
ば、良好な印字品質を維持し、かつ寿命を長くできると
いう優れた効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るサーマルヘッドの実施例を示す縦
断面図、第２図は第１図のサーマルヘッドの摩耗量の推
移を示すグラフ、第３図は従来のサーマルヘッドを示す
縦断面図である。 １・・・基板、２・・・グレーズ層、２ａ・・・突起、
３・・・発熱素子、３ａ・・・発熱部、４ａ・・・共通
電極、４ｂ・・・個別電極、５・・・保護層。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板上に、部分的な突起を有する蓄熱層を積層し、この
   蓄熱層上に複数の発熱素子を、それぞれの発熱部が前記
   突起上に位置しかつ各発熱素子に選択的に通電可能とな
   るように形成するとともに、前記蓄熱層および各発熱素
   子上を保護層により被覆してなるサーマルヘッドにおい
   て、前記蓄熱層の突起以外の部位を被覆する前記保護層
   の表面を前記蓄熱層の突起より上位となるように形成し
   たことを特徴とするサーマルヘッドヘッド。