JPH05193168A - サーマルプリントヘッド発熱部の構造 - Google Patents
サーマルプリントヘッド発熱部の構造Info
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- JPH05193168A JPH05193168A JP1013092A JP1013092A JPH05193168A JP H05193168 A JPH05193168 A JP H05193168A JP 1013092 A JP1013092 A JP 1013092A JP 1013092 A JP1013092 A JP 1013092A JP H05193168 A JPH05193168 A JP H05193168A
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- heating resistor
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- 238000007651 thermal printing Methods 0.000 title 1
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Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 隣接発熱抵抗体間の熱干渉を抑制し、熱分離
性を高めることによって印字品質を向上させる。 【構成】 グレーズ層と発熱抵抗体との層間に該グレー
ズ層の熱伝導率および保護層の熱伝導率よりも高い熱伝
導率を有する絶縁性熱整流層を形成するとともに、該整
流層が共通電極および個別リード電極の下層にまで延在
し、かつ隣接する発熱抵抗体の発熱部間で分離されてい
る。
性を高めることによって印字品質を向上させる。 【構成】 グレーズ層と発熱抵抗体との層間に該グレー
ズ層の熱伝導率および保護層の熱伝導率よりも高い熱伝
導率を有する絶縁性熱整流層を形成するとともに、該整
流層が共通電極および個別リード電極の下層にまで延在
し、かつ隣接する発熱抵抗体の発熱部間で分離されてい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は感熱記録、熱転写記録な
どの熱記録装置において用いられるサーマルプリントヘ
ッドの発熱部の構造に関するものである。
どの熱記録装置において用いられるサーマルプリントヘ
ッドの発熱部の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のサーマルプリントヘッド発熱部の
構造を図面に基づいて説明する。図４は従来の薄膜型サ
ーマルプリントヘッド発熱部の構造を示す断面模式図で
ある。グレーズ層２上に形成された発熱抵抗体３に共通
電極４および個別リード電極５を介してパルス通電する
ことにより、発熱抵抗体３の発熱部７に発生したジュー
ル熱を保護層６を介して感熱紙、インクシートなどのメ
ディアに伝えることにより熱記録が行われる。
構造を図面に基づいて説明する。図４は従来の薄膜型サ
ーマルプリントヘッド発熱部の構造を示す断面模式図で
ある。グレーズ層２上に形成された発熱抵抗体３に共通
電極４および個別リード電極５を介してパルス通電する
ことにより、発熱抵抗体３の発熱部７に発生したジュー
ル熱を保護層６を介して感熱紙、インクシートなどのメ
ディアに伝えることにより熱記録が行われる。
【０００３】しかし、熱記録においては隣接する発熱抵
抗体間の熱干渉が印字品質上問題となる。この熱干渉を
抑制し、発熱抵抗体間の熱分離性を高めるため図５のよ
うな構造も考案されている。即ち、蓄熱層として作用す
るグレーズ層２を発熱抵抗体３の配列のギャップ部８に
ついてエッチングなどにより除去した構造をとってい
る。
抗体間の熱干渉が印字品質上問題となる。この熱干渉を
抑制し、発熱抵抗体間の熱分離性を高めるため図５のよ
うな構造も考案されている。即ち、蓄熱層として作用す
るグレーズ層２を発熱抵抗体３の配列のギャップ部８に
ついてエッチングなどにより除去した構造をとってい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４の
ような従来構造では隣接発熱抵抗体間の熱干渉が著し
く、熱分離性が悪いため、連続した２ドット，３ドッ
ト，…の発熱抵抗体が同時に発熱する場合には印字濃度
が基準より高くなってしまうという問題点をもってい
る。この点の因果関係を以下に説明する。
ような従来構造では隣接発熱抵抗体間の熱干渉が著し
く、熱分離性が悪いため、連続した２ドット，３ドッ
ト，…の発熱抵抗体が同時に発熱する場合には印字濃度
が基準より高くなってしまうという問題点をもってい
る。この点の因果関係を以下に説明する。
【０００５】印字品質をサーマルプリントヘッド発熱部
の発熱特性の面からみると、発熱温度および発熱温度分
布の二つの特性を考えなければならない。つまり、発熱
抵抗体にパルス通電すると発熱部の発熱温度および発熱
温度分布は例えば図６のようになる。印字濃度ムラのな
い良好な印字品質を得るには、この発熱温度および発熱
温度分布がいかなる印字パターンにおいてもすべての発
熱抵抗体について均一であることが理想である。しかし
ながら従来のサーマルプリントヘッド発熱部構造では熱
伝導特性が２次元的に等方であるため、隣接する発熱抵
抗体が同時に発熱した場合発熱抵抗体の配列方向にもジ
ュール熱がリークし、図７に示すように発熱抵抗体配列
のギャップ部８も印字に寄与するに十分な発熱温度にな
ってしまう。この結果印字ドットは図８のような形状と
なり、印字形状のくずれ、印字濃度ムラなどの印字品質
の低下をもたらすことになる。
の発熱特性の面からみると、発熱温度および発熱温度分
布の二つの特性を考えなければならない。つまり、発熱
抵抗体にパルス通電すると発熱部の発熱温度および発熱
温度分布は例えば図６のようになる。印字濃度ムラのな
い良好な印字品質を得るには、この発熱温度および発熱
温度分布がいかなる印字パターンにおいてもすべての発
熱抵抗体について均一であることが理想である。しかし
ながら従来のサーマルプリントヘッド発熱部構造では熱
伝導特性が２次元的に等方であるため、隣接する発熱抵
抗体が同時に発熱した場合発熱抵抗体の配列方向にもジ
ュール熱がリークし、図７に示すように発熱抵抗体配列
のギャップ部８も印字に寄与するに十分な発熱温度にな
ってしまう。この結果印字ドットは図８のような形状と
なり、印字形状のくずれ、印字濃度ムラなどの印字品質
の低下をもたらすことになる。
【０００６】この欠点を改善するために図５のような発
熱部構造も考案されている。つまり、蓄熱機能をもつグ
レーズ層の発熱抵抗体配列ギャップ部分を除去し、この
部分の熱伝導を妨げることにより熱分離性を高めようと
するものである。しかしながらグレーズ層は一般にガラ
ス材料からなっており、かつ厚さも一般に５０μｍ程度
あるため、エッチングなどにより形状精度を確保しなが
ら熱分離性を十分に高めるまでに深く除去することは極
めて難しい。またこのようにしても保護層を介した熱リ
ークは防ぐことはできないため、印字品質にとって本質
的な改善にはなっていない。
熱部構造も考案されている。つまり、蓄熱機能をもつグ
レーズ層の発熱抵抗体配列ギャップ部分を除去し、この
部分の熱伝導を妨げることにより熱分離性を高めようと
するものである。しかしながらグレーズ層は一般にガラ
ス材料からなっており、かつ厚さも一般に５０μｍ程度
あるため、エッチングなどにより形状精度を確保しなが
ら熱分離性を十分に高めるまでに深く除去することは極
めて難しい。またこのようにしても保護層を介した熱リ
ークは防ぐことはできないため、印字品質にとって本質
的な改善にはなっていない。
【０００７】以上のように、従来のサーマルプリントヘ
ッド発熱部構造では発熱抵抗体間の熱干渉を抑えること
はできず、このため連続した複数ドットが印字される場
合には印字ドット形状のくずれ、印字濃度ムラなどの問
題を引き起こしていた。またこの問題点を解決すべく考
案された発熱部構造も加工精度を保つことは難しく、か
つ改善度も極めて低いという欠点を有していた。
ッド発熱部構造では発熱抵抗体間の熱干渉を抑えること
はできず、このため連続した複数ドットが印字される場
合には印字ドット形状のくずれ、印字濃度ムラなどの問
題を引き起こしていた。またこの問題点を解決すべく考
案された発熱部構造も加工精度を保つことは難しく、か
つ改善度も極めて低いという欠点を有していた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するために、本発明ではサーマルプリントヘッド発熱部
の構造としてグレーズ層と発熱抵抗体との層間にグレー
ズ層材料および保護層材料よりも高い熱伝導率を有する
材料からなる絶縁性熱整流層を設け、かつ該熱整流層が
発熱抵抗体配列のギャップ部分で分離される構造とし
た。
するために、本発明ではサーマルプリントヘッド発熱部
の構造としてグレーズ層と発熱抵抗体との層間にグレー
ズ層材料および保護層材料よりも高い熱伝導率を有する
材料からなる絶縁性熱整流層を設け、かつ該熱整流層が
発熱抵抗体配列のギャップ部分で分離される構造とし
た。
【０００９】
【作用】グレーズ層および保護層よりも高い熱伝導率を
もつ上記の熱整流層をグレーズ層と発熱抵抗体との層間
に形成することにより、発熱抵抗体配列方向の熱コンダ
クタンスに比較し、発熱抵抗体配列方向に垂直な方向の
熱コンダクタンスを高くすることができ、発熱抵抗体配
列方向にリークし隣接発熱部との熱干渉を引き起こす余
分な熱量を発熱抵抗体配列方向に垂直な方向に速やかに
拡散させることができ、これによって印字ドット形状の
くずれのない良好な印字品質を得ることができる。この
作用を図面に基づき定量的に説明する。
もつ上記の熱整流層をグレーズ層と発熱抵抗体との層間
に形成することにより、発熱抵抗体配列方向の熱コンダ
クタンスに比較し、発熱抵抗体配列方向に垂直な方向の
熱コンダクタンスを高くすることができ、発熱抵抗体配
列方向にリークし隣接発熱部との熱干渉を引き起こす余
分な熱量を発熱抵抗体配列方向に垂直な方向に速やかに
拡散させることができ、これによって印字ドット形状の
くずれのない良好な印字品質を得ることができる。この
作用を図面に基づき定量的に説明する。
【００１０】図９においてグレーズ層、保護層および熱
整流層の熱伝導率および層厚を表１のように定める。
整流層の熱伝導率および層厚を表１のように定める。
【００１１】
【表１】
【００１２】また、発熱抵抗体の長さをＬ，熱整流層の
幅をＷとする。このとき、発熱抵抗体配列方向（Ｍ方
向）の熱コンダクタンスＣM ，発熱抵抗体配列方向に垂
直な方向（Ｓ方向）の熱コンダクタンスＣS は近似的に
各々次式で表すことができる。 ＣM ＝Ｌ（λG ・ｔG ＋λP ・ｔP ） (1） ＣS ＝Ｗ（λG ・ｔG ＋λP ・ｔP ＋λC ・ｔC ） (2） 従って、Ｓ方向熱コンダクタンスとＭ方向熱コンダクタ
ンスとの比ρは、 ρ≡ＣS ／ＣM ＝（Ｗ／Ｌ）＝１＋ｔC ／ ｛ｔG(λG ／λC)＋ｔP (λP ／λC )｝ (3) と書ける。ここで各パラメータが次のような値をとると
する。
幅をＷとする。このとき、発熱抵抗体配列方向（Ｍ方
向）の熱コンダクタンスＣM ，発熱抵抗体配列方向に垂
直な方向（Ｓ方向）の熱コンダクタンスＣS は近似的に
各々次式で表すことができる。 ＣM ＝Ｌ（λG ・ｔG ＋λP ・ｔP ） (1） ＣS ＝Ｗ（λG ・ｔG ＋λP ・ｔP ＋λC ・ｔC ） (2） 従って、Ｓ方向熱コンダクタンスとＭ方向熱コンダクタ
ンスとの比ρは、 ρ≡ＣS ／ＣM ＝（Ｗ／Ｌ）＝１＋ｔC ／ ｛ｔG(λG ／λC)＋ｔP (λP ／λC )｝ (3) と書ける。ここで各パラメータが次のような値をとると
する。
【００１３】λG ＝1W/mk λP ＝5W/mk λC ＝200W/mk ｔG ＝60um ｔP ＝6um ｔC ＝2um Ｌ ＝150um Ｗ ＝70um このとき、熱コンダクタンス比ρは約2.５となる。つま
り上記のパラメータのもとでは発熱抵抗体配列方向と垂
直な方向へ拡散する熱量は、発熱抵抗体配列方向へ拡散
する熱量より約2.５倍多くなる。従って、隣接発熱抵抗
体が同時に発熱した場合でも印字に寄与しない余分な熱
量は発熱抵抗体配列方向と垂直な方向へ速やかに拡散す
るため隣接発熱抵抗体との熱干渉を防ぐことができ、こ
れにより高品位な印字品質を得ることができる。
り上記のパラメータのもとでは発熱抵抗体配列方向と垂
直な方向へ拡散する熱量は、発熱抵抗体配列方向へ拡散
する熱量より約2.５倍多くなる。従って、隣接発熱抵抗
体が同時に発熱した場合でも印字に寄与しない余分な熱
量は発熱抵抗体配列方向と垂直な方向へ速やかに拡散す
るため隣接発熱抵抗体との熱干渉を防ぐことができ、こ
れにより高品位な印字品質を得ることができる。
【００１４】また、この効果はグレーズ層熱伝導率およ
び保護層熱伝導率に対する熱整流層熱伝導率の比が高
く、熱整流層厚が厚いほど大きくなる。なお、実際のパ
ラメータ設定に当たって、発熱部の発熱特性を損なわな
い範囲で上記の熱拡散効果を最大限高めるために実験あ
るいは熱伝導シミュレーションなどの方法により熱整流
層の熱伝導率、層厚の値を決定することは容易なことで
ある。
び保護層熱伝導率に対する熱整流層熱伝導率の比が高
く、熱整流層厚が厚いほど大きくなる。なお、実際のパ
ラメータ設定に当たって、発熱部の発熱特性を損なわな
い範囲で上記の熱拡散効果を最大限高めるために実験あ
るいは熱伝導シミュレーションなどの方法により熱整流
層の熱伝導率、層厚の値を決定することは容易なことで
ある。
【００１５】
【実施例】図１に本発明の第１の実施例を示す。図１に
おいて熱整流層９はグレーズ層と発熱抵抗体との層間に
形成されるとともに共通電極４および個別リード電極５
の方向にも延在して形成されている。かつ隣接する発熱
部７の下層部分の熱整流層とは分離されている。従っ
て、発熱部７に発生した印字に寄与しない熱量の多くは
該熱整流層９を伝導して矢印のように該共通電極４およ
び該個別リード電極５の方向へ拡散する。このため隣接
する発熱抵抗体どうしの熱干渉を抑制することが可能と
なり、図２のように熱分離性の高い発熱特性を達成する
ことができ、くずれのない印字ドット形状を得ることが
できる。
おいて熱整流層９はグレーズ層と発熱抵抗体との層間に
形成されるとともに共通電極４および個別リード電極５
の方向にも延在して形成されている。かつ隣接する発熱
部７の下層部分の熱整流層とは分離されている。従っ
て、発熱部７に発生した印字に寄与しない熱量の多くは
該熱整流層９を伝導して矢印のように該共通電極４およ
び該個別リード電極５の方向へ拡散する。このため隣接
する発熱抵抗体どうしの熱干渉を抑制することが可能と
なり、図２のように熱分離性の高い発熱特性を達成する
ことができ、くずれのない印字ドット形状を得ることが
できる。
【００１６】熱分離性を高めることは熱制御を容易にす
ることをも可能とする。つまり、熱分離性が低い場合に
は、連続した複数の発熱抵抗体が発熱するとき熱干渉に
よる印字ドット形状の過大化を防ぐために、基準値より
も小さくした印字エネルギーを発熱抵抗体に印加すると
いう制御方法がとられることが一般的である。しかしな
がらこの方法では印字パターンに応じて印字エネルギー
を制御しなければならず、正確な制御をするための熱制
御テーブルを得ることはきわめて困難である。本発明の
方法により熱分離性を高めることによって以上のような
熱制御を不要とすることが可能である。
ることをも可能とする。つまり、熱分離性が低い場合に
は、連続した複数の発熱抵抗体が発熱するとき熱干渉に
よる印字ドット形状の過大化を防ぐために、基準値より
も小さくした印字エネルギーを発熱抵抗体に印加すると
いう制御方法がとられることが一般的である。しかしな
がらこの方法では印字パターンに応じて印字エネルギー
を制御しなければならず、正確な制御をするための熱制
御テーブルを得ることはきわめて困難である。本発明の
方法により熱分離性を高めることによって以上のような
熱制御を不要とすることが可能である。
【００１７】なお、該熱整流層９は例えば約240W／mkの
熱伝導率を有するとされる窒化アルミニウム材料などを
薄膜形成技術によりグレーズ層上に成膜した後、フォト
エッチング技術により高精度で微細パターニングするこ
とにより形成することができる。また、パターン形成
幅、層厚などを制御することによりサーマルプリントヘ
ッド仕様に応じて必要となる熱コンダクタンスを調整す
ることが可能である。
熱伝導率を有するとされる窒化アルミニウム材料などを
薄膜形成技術によりグレーズ層上に成膜した後、フォト
エッチング技術により高精度で微細パターニングするこ
とにより形成することができる。また、パターン形成
幅、層厚などを制御することによりサーマルプリントヘ
ッド仕様に応じて必要となる熱コンダクタンスを調整す
ることが可能である。
【００１８】図３に本発明の第２の実施例を示す。本実
施例では熱整流層９のうち、発熱部７の下層に位置する
部分を除去している。この構造により発熱部７の中央部
分にヒートスポットを形成することができ、パルス通電
により十分な発熱温度を得ると同時に熱分離性も高い発
熱特性を達成することができる。また除去する部分の位
置、サイズ、形状を設計変更することにより、要求され
る仕様に応じた発熱温度および発熱温度分布を得ること
が可能となる。
施例では熱整流層９のうち、発熱部７の下層に位置する
部分を除去している。この構造により発熱部７の中央部
分にヒートスポットを形成することができ、パルス通電
により十分な発熱温度を得ると同時に熱分離性も高い発
熱特性を達成することができる。また除去する部分の位
置、サイズ、形状を設計変更することにより、要求され
る仕様に応じた発熱温度および発熱温度分布を得ること
が可能となる。
【００１９】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明はサーマル
プリントヘッド発熱部においてグレーズ層と発熱抵抗体
との層間にグレーズ層および保護層よりも高い熱伝導率
を有する熱整流層を設け、かつ隣接する発熱抵抗体の発
熱部との間の熱整流層は除去されている構造としたた
め、隣接する発熱抵抗体が同時に発熱する場合に隣接発
熱抵抗体方向への熱リークによって引き起こされる熱干
渉を防ぐことができ、これによって 発熱部間の熱分
離性を高め、印字ドット形状のくずれのない良好な印字
品質を得ることができる。印字パターンによって印加
すべき印字エネルギーを制御するという熱制御方法を不
要にする。という効果をもつものである。
プリントヘッド発熱部においてグレーズ層と発熱抵抗体
との層間にグレーズ層および保護層よりも高い熱伝導率
を有する熱整流層を設け、かつ隣接する発熱抵抗体の発
熱部との間の熱整流層は除去されている構造としたた
め、隣接する発熱抵抗体が同時に発熱する場合に隣接発
熱抵抗体方向への熱リークによって引き起こされる熱干
渉を防ぐことができ、これによって 発熱部間の熱分
離性を高め、印字ドット形状のくずれのない良好な印字
品質を得ることができる。印字パターンによって印加
すべき印字エネルギーを制御するという熱制御方法を不
要にする。という効果をもつものである。
【図１】第１の実施例を示す図である。
【図２】第１の実施例による印字ドット形状を示す図で
ある。
ある。
【図３】第２の実施例を示す図である。
【図４】従来のサーマルプリントヘッド発熱部の構造を
示す図である。
示す図である。
【図５】従来の他のサーマルプリントヘッド発熱部の構
造を示す図である。
造を示す図である。
【図６】発熱温度分布を示す図である。
【図７】発熱温度分布を示す図である。
【図８】印字ドット形状を示す図である。
【図９】本発明の作用を説明する図である。
１ 絶縁性基板 ２ グレーズ層 ３ 発熱抵抗体 ４ 共通電極 ５ 個別リード電極 ６ 保護層 ７ 発熱部 ８ 発熱抵抗体ギャップ部 ９ 熱整流層
Claims (1)
- 【請求項１】 絶縁性基板と、該絶縁性基板上に形成さ
れたグレーズ層と、該グレーズ層上に形成された絶縁性
の熱整流層と、該熱整流層上に形成され、かつ列状に配
置された複数の発熱抵抗体と、該発熱抵抗体上面の各端
部にそれぞれ接続された共通電極及びリード電極と、少
なくとも前記発熱抵抗体の発熱部を含む部分を覆うべく
形成された保護層とを有するサーマルプリントヘッド発
熱部の構造において、前記熱整流層は前記グレーズ層材
料および保護層材料よりも高い熱伝導率を有する材料か
らなり、かつ前記共通電極とリード電極の下層にまで延
在するとともに、少なくとも前記発熱抵抗体の発熱部下
層に位置する前記熱整流層の部分が隣接する発熱抵抗体
の発熱部下層に位置する熱整流層と分離されて形成され
ていることを特徴とするサーマルプリントヘッド発熱部
の構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1013092A JPH05193168A (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | サーマルプリントヘッド発熱部の構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1013092A JPH05193168A (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | サーマルプリントヘッド発熱部の構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05193168A true JPH05193168A (ja) | 1993-08-03 |
Family
ID=11741708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1013092A Pending JPH05193168A (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | サーマルプリントヘッド発熱部の構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05193168A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015193139A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 東芝ホクト電子株式会社 | サーマルプリントヘッド及びサーマルプリンタ |
-
1992
- 1992-01-23 JP JP1013092A patent/JPH05193168A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015193139A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 東芝ホクト電子株式会社 | サーマルプリントヘッド及びサーマルプリンタ |
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