JPH05116360A - サーマルヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】感熱紙等に鮮明な印字画像を形成することがで
きる高速印字に適したサーマルヘッドを提供する。 【構成】基板１上にガラスから成る蓄熱層２を被着させ
るとともに、該蓄熱層２上に発熱抵抗体層４及び一対の
導電層５ａ、５ｂを被着させたサーマルヘッドであっ
て、前記蓄熱層２はその内部に気泡を有し、かつ表面で
少なくとも発熱抵抗体層４及び一対の導電層５ａ、５ｂ
が被着される部位に耐熱性樹脂から成る平滑化層３が被
着される。この場合、蓄熱層２の上面は平滑化層３によ
ってほぼ平滑で良好なものとなるため、蓄熱層２上に被
着される発熱抵抗体層４等の厚みは均一と成って感熱紙
等に鮮明な印字画像を形成することができる高速印字に
適したサーマルヘッドと成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はワードプロセッサやファ
クシミリ等のプリンタ機構に組み込まれるサーマルヘッ
ドの改良に関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来、ワードプロセッサやファクシミリ等
のプリンタ機構に組み込まれるサーマルヘッドは図３に
示す如く、アルミナセラミックス等から成る基板１１の
上面にガラスから成る蓄熱層１２を被着させるととも
に、該蓄熱層１２の上面に窒化タンタル等から成る発熱
抵抗体層１４及びアルミニウム等から成る一対の導電層
１５ａ、１５ｂを被着させ、前記発熱抵抗体層１４や一
対の導電層１５ａ、１５ｂの上面を窒化珪素等から成る
保護層１６で被覆した構造を有しており、前記一対の導
電層１５ａと１５ｂの間に所定の電力を印加し、発熱抵
抗体層１４を印字画像を形成するに必要な温度にジュー
ル発熱させるとともに該発熱した熱を感熱紙等に伝導さ
せ、感熱紙等に印字画像を形成することによってサーマ
ルヘッドとして機能する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のサーマルヘッドにおいては、前記発熱抵抗体層１４
の下部にガラスから成る蓄熱層１２が配されており、該
ガラスから成る蓄熱層１２は、通常、その熱伝導率が
２．２×１０^-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇと比較的
大きいため、印字開始時、発熱抵抗体層１３の発する熱
はその一部が蓄熱層１２に吸収されて発熱抵抗体層１４
を感熱紙等に印字画像を形成するに必要な温度となすの
に長時間を要してしまい、その結果、印字の立ち上がり
が悪く、印字画像が不鮮明となると共に高速印字に供し
ないという欠点を有していた。

【０００４】

【問題点を解決するための手段】本発明のサーマルヘッ
ドは、電気絶縁性の基板上にガラスから成る蓄熱層を被
着させるとともに、該蓄熱層上に発熱抵抗体層及び一対
の導電層を被着させたサーマルヘッドであって、前記ガ
ラスから成る蓄熱層はその内部に気泡を有しており、か
つ表面で少なくとも発熱抵抗体層及び一対の導電層が被
着される部位に耐熱性樹脂から成る平滑化層が被着され
ていることを特徴とする。

【０００５】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を
説明する。

【０００６】図１は本発明のサーマルヘッドの破断面
図、図２は図１のＸ−Ｘ’線断面図であり、１は基板、
２は蓄熱層、３は平滑化層、４は発熱抵抗体層、５ａ、
５ｂは一対の導電層、６は保護層である。

【０００７】前記基板１は例えばアルミナセラミックス
等の耐熱性に優れた電気絶縁性材料から成り、アルミ
ナ、シリカ、マグネシア等のセラミックス材料粉末を適
当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状と為すととも
にこれを従来周知のドクターブレード法を採用すること
によってセラミックグリーンシートを形成し、次に前記
セラミックグリーンシートを所定形状に打ち抜き加工を
施すとともに高温（約１６００℃）で焼成することによ
って製作される。

【０００８】また前記基板１の上面には蓄熱層２が約５
０μｍの厚みに被着されており、該蓄熱層２の上面には
更に複数個の発熱抵抗体層４と一対の導電層５ａ、５ｂ
が被着されている。

【０００９】前記蓄熱層２は気泡入りガラスから成り、
該気泡入りガラスはその熱伝導率が気泡中の気体によっ
て１．０〜２．０×１０^-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅ
ｇ程度に小さくなっているため、発熱抵抗体層４の発す
る熱が蓄熱層２に吸収されることは少なくなり、その結
果、印字開始時、発熱抵抗体層４は短時間で感熱紙等に
印字画像を形成するに必要な温度となり、印字の立ち上
がりが極めて速く、高速印字に対応し得るようになる。

【００１０】尚、前記気泡入りガラスから成る蓄熱層２
は、例えばホウケイ酸ガラスの粉末に窒化アルミニウム
等から成る発泡剤、有機溶剤等を添加混合して得たガラ
スペーストを基板１の上面に従来周知のスクリーン印刷
法等によって印刷塗布し、しかる後、これを所定の温度
に加熱して前記発泡剤を熱分解及び発泡させるととも
に、ガラスペーストを焼成することによって基板１の上
面に被着される。

【００１１】また前記気泡入りガラスから成る蓄熱層２
は気泡の全容積が蓄熱層２の全容積に対し１０％未満と
なると蓄熱層２の熱伝導率が大きくなって高速印字に適
さなくなる傾向にあり、また６０％を越えると蓄熱層２
の機械的強度が低下し、印字時に外力が印加された場
合、蓄熱層２にクラックが発生して印字品質が低下する
傾向にある。従って、気泡入りガラスから成る蓄熱層２
は、気泡の全容積を蓄熱層２の全容積に対し１０乃至６
０％の範囲としておくことが好ましい。

【００１２】更に前記気泡入りガラスから成る蓄熱層２
は気泡の平均径を３乃至６μｍの範囲としておくと蓄熱
層２が発熱抵抗体層４の発する熱を適度に蓄積し、短時
間でサーマルヘッドを印字に必要な温度に昇温させるこ
とができる。従って、蓄熱層２は、その内部に入り込ん
でいる気泡の平均径を３乃至６μｍの範囲としておくこ
とが好ましい。

【００１３】前記気泡入りガラスから成る蓄熱層２はそ
の表面で少なくとも発熱抵抗体層４及び一対の導電層５
ａ、５ｂが被着される部位に平滑化層３が被着されてい
る。

【００１４】前記平滑化層３は気泡入りガラスで蓄熱層
２を形成した時、蓄熱層２表面に穴部２ａが形成され、
該穴部２ａで発熱抵抗体層４及び一対の導電層５ａ、５
ｂに断線や導電抵抗のバラツキ等が発生するのを有効に
防止する作用を為し、蓄熱層２の表面に該蓄熱層２表面
に形成されている穴部２ａを完全に埋めるようにして被
着される。

【００１５】前記平滑化層３は、例えばポリイミド樹脂
等の耐熱性樹脂から成り、ポリイミド樹脂となるワニス
を従来周知のスピンコート法等を採用することによって
蓄熱層２の上面に所定の厚みをもって塗布し、しかる
後、これを高温で熱硬化させることによって蓄熱層２の
上面に被着される。

【００１６】尚、前記平滑化層３はその厚みが３μｍ未
満であると蓄熱層２表面に形成されている穴部２ａを完
全に埋めるとができず、その上面に被着される発熱抵抗
体層４や一対の導電層５ａ、５ｂに断線等を発生させて
しまう危険性があり、また１０μｍを越えると平滑化層
３に感熱紙等の接触摺動に伴う外力が印加されると該外
力によって平滑化層３が大きく変形し、これにより平滑
化層３の表面に被着される発熱抵抗体層４や一対の導電
層５ａ、５ｂに断線や導電抵抗のバラツキ等を発生させ
る危険性がある。

【００１７】従って、前記平滑化層３はその厚みを３乃
至６μｍの範囲としておくことが好ましい。

【００１８】前記表面に平滑化層３を被着させた蓄熱層
２はまたその上面に複数個の発熱抵抗体層４が直線状に
被着配列されており、更に個々の発熱抵抗体層４上には
一対の導電層５ａ、５ｂが間に一定の間隔をもって被着
されている。

【００１９】前記発熱抵抗体層４は例えば窒化タンタル
等から成り、それ自体が所定の電気抵抗率を有している
ため、一対の導電層５ａ、５ｂを介して電力が印加され
るとジュール発熱を起こし、印字画像を形成するに必要
な温度、例えば２００〜３００℃の温度に発熱する。

【００２０】また、前記発熱抵抗体層４上に被着されて
いる一対の導電層５ａ、５ｂはアルミニウム、銀等の金
属から成り、該導電層５ａ、５ｂは発熱抵抗体層４にジ
ュール発熱を起こさせるために必要な所定の電力を印加
する作用を為す。

【００２１】尚、前記発熱抵抗体層４及び一対の導電層
５ａ、５ｂは従来周知のスパッタリング法、フォトリソ
グラフィー技術等を採用することによって平滑化層３が
被着された蓄熱層２上に順次被着される。

【００２２】この場合、発熱抵抗体層４及び一対の導電
層５ａ、５ｂが被着される蓄熱層２の上面には耐熱性樹
脂から成る平滑化層３が被着されており、これによって
蓄熱層２の上面はほぼ平滑で良好なものとなっているた
め、該蓄熱層２表面の穴部２ａに起因して発熱抵抗体層
４や一対の導電層５ａ、５ｂの厚みが不均一と成った
り、或いは発熱抵抗体層４や一対の導電層５ａ、５ｂが
断線することは一切無く、蓄熱層２上にほぼ均一な厚み
をもった発熱抵抗体層３や一対の導電層５ａ、５ｂを良
好に被着させることができる。

【００２３】前記一対の導電層５ａ、５ｂを上面に有す
る発熱抵抗体層４はまた、その表面が窒化珪素等から成
る保護層６によって覆われており、該保護層６は発熱抵
抗体層４及び一対の導電層５ａ、５ｂを感熱紙等との摺
動による摩耗や大気中の水分や感熱紙等に含まれる塩素
イオン、ナトリウムイオン等の汚染物質による腐食から
保護する作用を為す。

【００２４】前記保護膜６は従来周知のスパッタリング
法等を採用することによって発熱抵抗体層４や一対の導
電層５ａ、５ｂの上面に所定の厚みをもって被着され
る。

【００２５】この場合、前記蓄熱層２の表面は平滑化層
３によってほぼ平滑で良好なものとなっているため、蓄
熱層２上に被着される保護層６の上面も平滑で良好なも
のとなり、その結果、印字時、保護層６と感熱紙等との
接触状態は常に良好に維持され、感熱紙等に鮮明な印字
画像が形成されるようになる。

【００２６】かくして上述したサーマルヘッドは、外部
電気信号に対応させて一対の導電層５ａと５ｂの間に電
力を印加し、発熱抵抗体層４を所定の温度にジュール発
熱させるとともに該発熱した熱を感熱紙等に伝導させ、
感熱紙等に所定の印字画像を形成することによってサー
マルヘッドとして機能する。

【００２７】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種
々の変更、改良等は何ら差し支えなく、例えば前記平滑
化層３と発熱抵抗体層４との間に酸化珪素や窒化珪素等
から成る軟化防止層７をスパッタリング等の薄膜形成技
術により２〜１０μｍの厚みに被着介在させておけば、
軟化防止層７が発熱抵抗体層４の発する熱を拡散緩和
し、発熱抵抗体層４の熱によって樹脂製の平滑化層３が
軟化、変形するのを完全に防止することができる。従っ
て、平滑化層３と発熱抵抗体層４との間には厚み２〜１
０μｍの酸化珪素や窒化珪素等から成る軟化防止層７を
介在させておくことが好ましい。

【００２８】

【発明の効果】本発明のサーマルヘッドにおいては、蓄
熱層を熱伝導率の小さな気泡入りガラスで構成したこと
から、発熱抵抗体層の発する熱は蓄熱層に吸収されるこ
とが少なくなり、その結果、印字開始時、発熱抵抗体層
は短時間で感熱紙等に印字画像を形成するに必要な温度
となり、印字の立ち上がりが極めて速く、高速印字に対
応し得るようになる。

【００２９】また本発明のサーマルヘッドにおいては、
蓄熱層の上面に耐熱性樹脂から成る平滑化層を被着させ
たことにより、蓄熱層の表面はほぼ平滑と成り、その結
果、蓄熱層の上面に発熱抵抗体層や一対の導電層を良好
且つ均一な厚みに被着させることができるようになる。

【００３０】更に本発明のサーマルヘッドにおいては、
蓄熱層の上面に平滑化層を被着させることによってその
表面状態をほぼ平滑で良好なものと成したため、蓄熱層
上に被着される保護層の上面も平滑で良好なものと成
り、その結果、印字時、保護層と感熱紙等との接触状態
は常に良好に維持され、感熱紙等に鮮明な印字画像が形
成されるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサーマルヘッドの破断面図である。

【図２】図１のＸ−Ｘ’線による断面図である。

【図３】従来のサーマルヘッドの断面図である。

【符号の説明】

１・・・基板 ２・・・蓄熱層 ２・・・穴部 ３・・・平滑化層 ４・・・発熱抵抗体層 ５ａ、５ｂ・・・一対の導電層 ６・・・保護層 ７・・・軟化防止層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気絶縁性の基板上にガラスから成る蓄熱
   層を被着させるとともに、該蓄熱層上に発熱抵抗体層及
   び一対の導電層を被着させたサーマルヘッドであって、
   前記ガラスから成る蓄熱層はその内部に気泡を有してお
   り、かつ表面で少なくとも発熱抵抗体層及び一対の導電
   層が被着される部位に耐熱性樹脂から成る平滑化層が被
   着されていることを特徴とするサーマルヘッド。