JPH05525A

JPH05525A - 端面型サーマルヘツド

Info

Publication number: JPH05525A
Application number: JP3276662A
Authority: JP
Inventors: Yukihisa Takeuchi; 幸久武内
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1991-01-22
Filing date: 1991-09-28
Publication date: 1993-01-08
Anticipated expiration: 2015-01-24
Also published as: JP3002582B2

Abstract

(57)【要約】【目的】発熱抵抗部の感熱紙やフィルムとの接触性が
向上され、発熱応答性に優れ、更に記録品質も良好な端
面型サーマルヘッドを提供する。【構成】セラミック基板の少なくとも先端部を薄肉と
為し、かかる薄肉部に発熱抵抗体を設けると共に、該発
熱抵抗体に通電を行なうための記録電極及び帰路電極
を、それぞれ、前記セラミック基板にて支持せしめる一
方、該セラミック基板の少なくとも先端部に位置し、且
つ前記発熱抵抗体に近接するように、放熱体を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、感熱式や熱転写式のプリンタや
ファクシミリ等に好適に使用される端面型サーマルヘッ
ドに関するものである。

【０００２】

【背景技術】従来から、プリンタやファクシミリ等に使
用されるサーマルヘッドとして、駆動用ドライバＩＣが
設けられている部分と発熱抵抗部とを基板の同一主平面
上に設けた平面型サーマルヘッドや、特開昭６０−８０
８１号公報、特開昭６１−４０１６８号公報等に示され
る如き、発熱抵抗部を基板の端面上に設けた端面型サー
マルヘッドが実用化されている。

【０００３】特に、端面型サーマルヘッドは、平面型サ
ーマルヘッドに比して、発熱抵抗部の感熱紙やフィルム
への接触性が良いこと、また駆動回路とプラテンとの接
触を避けるための逃げを設ける必要がなく、装置全体を
小型化し易いこと、更には発熱抵抗部を設ける部分の平
坦度を確保し易いこと等の、種々の利点を有するものと
して、より有利であることが認識されている。

【０００４】しかしながら、かかる端面型サーマルヘッ
ドにおいて、その印写乃至は印字等の記録品質を向上せ
しめるためには、発熱抵抗部を電気的に接続する記録電
極と帰路電極との間の距離を均一に且つ小さくする必要
があるが、それら電極間に位置させられる基板を、かか
る要求に応え得る程度の薄板にて構成した場合にあって
は、ヘッド製造時において、そのような薄板の取り扱い
が極めて難しく、また機械的強度も充分に確保され得な
い等の問題を内在していた。更に、そのような従来の端
面型サーマルヘッドにあっては、発熱抵抗部がヘッド全
体を支持する基台から感熱紙やフィルムに向かって突出
する構造を採用しているため、発熱抵抗部において発生
した熱を印画に用いた後、速やかに基台等へ放熱するこ
とが困難な場合が多く、そのためドットボケ、尾引き等
が生じ、記録品質が充分に良好なものではなかった。

【０００５】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、上述の如き事情
を背景にして完成されたものであって、その解決すべき
課題とするところは、発熱抵抗部の感熱紙やフィルムと
の接触性が向上され、発熱応答性に優れ、更に記録品質
も良好な端面型サーマルヘッドを提供することにある。

【０００６】

【解決手段】そして、本発明にあっては、かかる課題を
解決するために、セラミック基板の少なくとも先端部を
薄肉と為し、かかる薄肉部に発熱抵抗体を設けると共
に、該発熱抵抗体に通電を行なうための記録電極及び帰
路電極を、それぞれ、前記セラミック基板にて支持せし
める一方、該セラミック基板の少なくとも先端部に位置
し、且つ前記発熱抵抗体に近接するように、放熱体を設
けたことを特徴とする端面型サーマルヘッドを、その要
旨とするものである。

【０００７】なお、かかる本発明において、前記基板
は、好適には、マイカを含有する快削性ガラスセラミッ
ク基板から構成されることとなる。

【０００８】また、本発明において、前記発熱抵抗体
は、一般に、前記基板上に、グレーズ層を介さず、直接
形成されることが好ましい。

【０００９】

【具体的構成・実施例】以下に、本発明を更に具体的に
明らかにするために、本発明の幾つかの実施例を、図面
を参照しつつ、詳細に説明することとする。

【００１０】先ず、図１〜図４には、それぞれ、本発明
に従う端面型サーマルヘッドの一例が示されている。そ
れらの図において、セラミック基板２には、少なくとも
その先端部が薄肉となるように形成されており、そして
その両主面において、、ストライプ状の多数本の記録電
極４及びセラミック基板２の一方の主面形状に対応して
設けられた帰路電極６が、それぞれ支持されている。ま
た、該セラミック基板２の薄肉先端部の端面には、記録
電極４及び帰路電極６に電気的に接続され得るように、
発熱抵抗体８が設けられている。なお、図１〜３におい
ては基板２の帰路電極６を支持する主面の外側に、図４
においては基板２（２ａ）の記録電極４を支持する主面
の外側に、少なくともヘッド先端部に位置し、且つ発熱
抵抗体８に近接するように、放熱体１２が、接着材１０
を介して張り合わされており、以て、一体的なヘッド構
造とされている。

【００１１】ところで、このような端面型サーマルヘッ
ドにおいて、発熱抵抗体８は、基板２の先端部の薄肉部
に設けられている必要があるが、その形態としては、基
板２に記録電極４及び帰路電極６が形成された後、それ
ら電極４，６に対して電気的に接続されるように、図
２，４に図示の如く、それら電極４，６の先端部を覆っ
て設けられてなる構成であっても、或いは図３に図示の
如く、電極４，６の形成に先立って、基板２の先端面に
発熱抵抗体８が設けられ、そののち電極４，６が基板２
にそれぞれ形成されてなる構成であっても、何等差支え
なく、その何れもが適宜に採用され得るものである。

【００１２】また、かかる端面型サーマルヘッドにおい
て、セラミック基板２は、図示の如く、その少なくとも
ヘッド先端部（各図において上部の部分）が薄肉として
構成される必要があり、その形状としては、全体が薄肉
厚として形成されたものでも（図１）、発熱抵抗体が設
けられるヘッド先端部の所定長さ部分だけ薄肉厚となる
ように、機械加工やプレス成形等によって先端部に欠除
部が形成されたものであっても（図２，３）、更には、
薄肉厚の板或いはグリーンシート（２ａ）と厚肉厚の板
或いはグリーンシート（２ｂ）とを、ヘッド先端部の所
定長さ部分が薄肉厚となるように積層或いは接合して、
必要に応じて加熱処理等を施し、一体的に形成されたも
のであっても（図４）、何れもが採用され得るものであ
る。なお、図２及び図３において、基板２の先端部にお
ける厚肉部から薄肉部（欠除部）に至る面は、ここで
は、鈍角な傾斜面とされているが、鋭角な傾斜面であっ
ても、また段付形状を与える直角な面とされていても良
く、更にはアール形状の面とされていても、何等差支え
ないのである。

【００１３】なお、かかるセラミック基板２の発熱抵抗
体が形成される部分の幅（基板先端部の厚さ：例えば図
２において左右方向の基板２先端部の長さ）は、ヘッド
先端部に要求される印字乃至は印写特性等に応じて、適
宜に選定されることとなるが、本発明においては、１０
〜４００μｍ程度、好ましくは２０〜１００μｍ程度が
好適に採用される。即ち、かかる幅が１０μｍより薄い
と、発熱抵抗体の幅が短くなり、品質の良好なドット形
状が得られず、また４００μｍより厚くなると、発熱抵
抗体と放熱体との距離が大きくなり、発熱部の蓄熱の問
題が生じるからであり、高品質な記録を得るには、上記
の範囲における幅とすることが望ましいのである。

【００１４】また、このようなセラミック基板２として
は、具体的には、ガラスセラミック基板、快削性ガラス
セラミック基板、マイカを含有する快削性ガラスセラミ
ック基板、ジルコニア基板、ガラス基板等が挙げられる
が、好ましくはマイカを含有する快削性ガラスセラミッ
ク基板が用いられる。

【００１５】すなわち、基板２は、先端部が上記の如く
薄肉とされているところから、発熱抵抗体８を介して各
種の記録方式に用いられる際に、該発熱抵抗体８がフィ
ルムや感熱紙に効率良く押し付けられることとなり、そ
の接触性が著しく向上せしめられるが、一方、発熱した
熱を必要な部位に効率良く集中させるためには、基板２
が適度に蓄熱性を有することが必要であるところから、
アルミナ、窒化アルミニウム等ほど蓄熱性が小さくな
く、ガラスほど蓄熱性が大きくない、マイカを含有する
快削性ガラスセラミックスが好適に用いられるのであ
り、以て良好な発熱応答性が得られ、更には記録品質の
向上も図り得るのである。

【００１６】しかも、図２及び図３に示される如く、ヘ
ッド先端部の所定部分だけ薄肉厚となるように機械加工
する場合、前述するマイカを含有する快削性ガラスセラ
ミック基板は、機械加工性に優れており、それ故に容易
に高精度な先端薄肉部位を形成し得るのである。

【００１７】また、前述の如く、基板２として蓄熱性に
適し、機械加工により容易に高精度な基板表面を得るこ
とが出来る快削性ガラスセラミック基板を用いることに
より、従来では基板と発熱抵抗体との間に必然的に設け
られていたグレーズ層を設ける必要がなくなり、以てコ
ストダウンが有利に図られ得、更には発熱体とグレーズ
層の反応による発熱体の短寿命化の問題も回避されると
いう利点も発揮するのである。

【００１８】ところで、かかる構造のサーマルヘッドに
あっては、基板２の少なくとも先端部に位置し、且つ発
熱抵抗体に近接するように、所定の放熱体１２が設けら
れているが、このように放熱体１２を発熱抵抗体８に近
接、配置させることにより、発熱抵抗体１２の放熱特性
が良好となり、以てドットボケ、尾引き等のない良好な
記録品質が得られるのである。

【００１９】なお、このような放熱体１２を構成する材
料として、より具体的には、快削性アルミナ、快削性窒
化ボロン、快削性窒化アルミニウム、シンチュウ、銅、
アルミニウム、青銅等から選ばれた材料を主成分とする
材料、またはそれらを組み合わせてなる材料が好ましく
採用され、中でも、快削性アルミナ、快削性窒化ボロ
ン、快削性窒化アルミニウム等を主成分とする材料が、
ヘッドの摺動性、接触性等に優れるので、好ましく用い
られる。また、この発熱抵抗体８に近接して設けられる
放熱体１２は、放熱性を向上させるために、感熱紙また
はフィルムに直接接触するよう、ヘッドの感熱紙または
フィルムとの接触面において発熱抵抗体８と同一面上に
設置されることが好ましい。

【００２０】また、かかる構造のサーマルヘッドにあっ
ては、有利には、図５に示される如く、発熱抵抗体８が
設けられている少なくともヘッド先端の薄肉部に対し
て、かかる基板２の主平面の一方の側において、少なく
とも該ヘッド先端部の薄肉厚部を補強すべく、所定の補
強材１４が、接着材１０を介して、ヘッド先端部の基板
の形状に沿うように張り付けられる。なお、この補強材
１４としては、好ましくは、記録電極４や帰路電極６よ
りも硬度が小さく且つ発熱抵抗体８よりも易摩耗性の材
料、或いは後述の保護層（２４）が設けられている場合
には、それよりも易摩耗性の材料が用いられることとな
るが、特にヌープ硬度が１０００kgf ／mm²以下、より
好適には５００kgf ／mm²以下の金属、セラミック、ガ
ラス、ガラスセラミック等の材料が適宜に選択されて使
用される。これによって、基板２の端面に設けられる発
熱抵抗体８が、感熱紙またはフィルムと摺動しながら、
補強材１４端面よりも前方に少し突出する形状になり、
機械的強度と接触性とを共に満足し得るのである。

【００２１】かかる補強材１４を構成する易摩耗性材料
として、より具体的には、快削性ガラスセラミック、マ
イカを含有する快削性ガラスセラミック、快削性アルミ
ナ、快削性窒化ボロン、快削性窒化アルミニウム、真
鍮、銅、アルミニウム、青銅等から選ばれた材料を主成
分とする材料、またはそれらを組み合わせてなる材料が
好ましく採用され、中でも、マイカを含有した快削性ガ
ラスセラミック、快削性アルミナ、快削性窒化ボロン、
快削性窒化アルミニウム等を主成分とする材料が、ヘッ
ドの摺動性、接触性等に優れるので好ましく用いられ
る。特に、快削性アルミナ、快削性窒化ボロン、快削性
窒化アルミニウム等を主成分とする材料は、熱伝導性に
優れるところから、前述した放熱体１２の役割を兼ね備
えることになり、このような易摩耗性材料からなる補強
材を設けることにより、放熱特性がより向上し得るので
ある。

【００２２】このように、かくの如きサーマルヘッド構
造において、そのヘッドの少なくとも先端部に所定の補
強材１４が配設されるように構成することにより、その
使用に際して、感熱紙やフィルム等との摺接による発熱
抵抗体８や保護層（２４）の剥離等が惹起されず、その
剥離物等が電極と感熱紙等との間に挟まって、印字乃至
は印写を邪魔する問題を惹起することがない等の点にお
いて、優れた特徴が発揮されるのである。

【００２３】なお、上記の如き放熱体１２や補強材１４
を基板２に張り付ける接着材１０としては、アルミナ、
シリカ、窒化ホウ素等を含むような無機系材料、乃至は
エポキシ、フェノール、ポリイミド等を含むような樹脂
系材料を用いても、それら無機材料と樹脂系材料とを含
む複合材料を用いても良く、その中でも、アルミナ、シ
リカ、窒化ホウ素等を含むような無機系の材料が好適に
選ばれる。

【００２４】また、本発明にあっては、発熱抵抗体８や
電極４，６等を保護するために、必要に応じて、適当な
絶縁材料、例えばケイ素酸化物、ケイ素窒化物、ケイ素
炭化物、タンタル酸化物、ガラス等から適宜に選択され
た材料を用いて、少なくともヘッド先端部に保護層２４
を設けることも可能であり（図１３〜１５参照）、かか
る保護層２４によって、酸化防止、耐摩耗、絶縁被覆等
が効果的に図られ得るのである。なお、この保護層２４
は、スパッタリング、ＣＶＤ、厚膜法等の公知の手法に
従って設けられるものであり、上記の材料から選ばれた
一層構造のみでなく、上記の材料からなる多層構造とさ
れてもよく、また後述の如きリードの絶縁被覆のために
用いられる場合には、有機系材料、例えばエポキシ、フ
ェノール、ポリイミド等が有利に用いられるのである。

【００２５】さらに、本発明に係るサーマルヘッドにあ
っては、図６に示されるように、基板２の主平面や先端
面に、必要に応じて、ガラス等の電気絶縁層、所謂グレ
ーズ層１６が設けられて、その上に記録電極４及び帰路
電極６が支持される構造とすることも出来る。これによ
り、発熱抵抗体８における熱拡散が遅くなると共に、該
抵抗体８がより強固に基板２に対して接合され得るので
ある。

【００２６】なお、基板２にそれぞれ設けられる記録電
極４及び帰路電極６には、通常の導体材料が用いられる
が、特にクロム，チタン，モリブデン，タングステン，
ニッケル，金，銅等の金属及びそれらを含む合金，それ
ら金属の窒化物，炭化物，硼化物等から適宜に選択使用
される。また、それら記録電極４や帰路電極６は、上記
の如き電極材料を用いて、通常の薄膜手法や厚膜手法等
により、基板２の各主平面に対してそれぞれ形成される
こととなるが、記録電極４は、通常、ヘッドの記録密度
に応じてパターン形成され、一方帰路電極６は、記録電
極４と同様にパターン形成されたものであってもよい
が、好適には、共通電極として設けられるものであっ
て、公知の適当な手法により層状に形成されたり、板状
の電極として接合されたりすることとなる。なお、それ
ら記録電極４及び帰路電極６の厚さとしては、少なくと
も０．５μｍ以上、好ましくは１μｍ以上、更に好まし
くは３μｍ以上において選定されることとなり、また上
記電極材料を用いて多層構造として設けられることも、
可能である。

【００２７】一方、基板２の先端の薄肉部に設けられる
発熱抵抗体８としては、薄膜抵抗膜、厚膜抵抗膜等であ
って、高耐熱パルス特性、高抵抗を有するものが好まし
く、一般に、高融点金属やその合金を主成分とする材
料、高融点金属やその合金と酸化物、窒化物、硼化物及
び炭化物の何れかとの混合物を主成分とする材料、また
はチタン、タンタル、クロム、ジルコニウム、ハフニウ
ム、バナジウム、ランタン、モリブデン、タングステン
等から選ばれた少なくとも一つの元素の窒化物、炭化
物、硼化物、珪化物等を主成分とする材料、ルテニウム
系酸化物を主成分とする材料等が適宜に採用されること
となる。そして、そのような発熱抵抗体８は、通常の薄
膜手法等により、ヘッドの記録密度に応じてパターン形
成されたり、或いは連続した単一の帯状に設けられたり
することとなる。

【００２８】ところで、前述の発熱抵抗体８を形成する
基板２の少なくとも先端部に位置する薄肉部の基板面
は、図１〜６に示される如く、必ずしも電極４，６を支
持する面（所謂主平面）と直交する面（所謂端面）であ
る必要はなく、図７，８に示す如く、主平面に対し、斜
めの面或いは主平面より連続して湾曲してなる曲面上で
あってもよい。更にまた、図９に示すように、主に電極
４，６を支持する面と、主に発熱抵抗体８を支持する面
とを結ぶ端部は、Ｒをもつ曲面で結ばれていても、何等
差支えなく、その何れもが適宜に採用され得るものであ
る。

【００２９】さらに、本発明に従う各種の他の実施例
が、それぞれ、図１０〜図１５に示されており、そこに
おいて、先ず、図１０は、記録電極４が前例と同様にグ
レーズ層１６を介して基板の一方の主平面に設けられて
いる一方、帰路電極６が、基板２の他方の主平面におい
て、グレーズ層１６を介してヘッド先端部のみに位置す
るように設けられていると共に、それら記録電極４及び
帰路電極６上にそれぞれ補強材１４，放熱体１２が接着
材１０を介して設けられてなる構造のサーマルヘッドを
用いた例を示している。そして、そこでは、そのような
構造のヘッドが、実装基板１８に対して、そのリード２
６と該帰路電極６に接続するように、接着材１０を介し
て接合されることにより、実装せしめられている。

【００３０】また、図１１は、基板２の一方の主平面
に、グレーズ層１６を介して記録電極４が支持され、他
方の主平面には、接着材１０を介して、共通電極（帰路
電極）として所定厚さの電極板２０が張り合わされてな
る構造のサーマルヘッドの例であり、かかる電極板２０
は放熱板及び補強板としての役割をも兼ね備えており、
また電極板２０の外側には、絶縁板２２が設けられてい
る。更に、図１２は、発熱抵抗体８が、基板２の先端部
に設けられた後、該基板２の対向する主平面に、記録電
極４と帰路電極６とがそれぞれ形成された例である。な
お、記録電極４、帰路電極６上には、図１０の場合と同
様な補強材１４，放熱体１２が接合されて一体的に設け
られている。

【００３１】そして、図１３〜図１５には、それぞれ、
発熱抵抗体８の上に、更に適当な保護層２４が設けられ
た例が示されている。即ち、図１３は、基板２の両主平
面に、それぞれグレーズ層１６を介して電極４，６が設
けられ、更にその外側に、接着材１０を介して補強材１
４，放熱体１２が設けられると共に、ヘッド端面に発熱
抵抗体８が形成された後、ヘッド端面を覆うように、所
定厚さの保護層２４が設けられた例であり、図１４は、
基板２に対して電極４，６を形成した後、発熱抵抗体
８、保護層２４を順次形成し、更にその後放熱体１２，
補強材１４を設けた例であり、また図１５は、基板２の
両主平面に電極４，６を設けた後、その先端面上のみに
発熱抵抗体８及び保護層２４を順次形成した後、更に基
板２の両主平面の外側にそれぞれ補強材１４，放熱体１
２を設けた例である。

【００３２】以上、本発明の具体的構成並びに実施例
を、図面を参照しつつ、詳細に説明してきたが、本発明
は、上記の記述に何等限定されるものではなく、本発明
の趣旨を逸脱しない限りにおいて、本発明には、当業者
の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等が加え
られ得るものであることが、理解されるべきである。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る端面型サーマルヘッドは、セラミック基板の少な
くとも先端部が薄肉とされて、該薄肉部に発熱抵抗体が
設けられていると共に、該発熱抵抗体に通電を行なう記
録電極及び帰路電極が、基板により支持されているとこ
ろから、発熱抵抗部の感熱紙やフィルムとの接触性が良
好で、発熱応答性にも優れ、以て印字乃至は印写品質の
向上を有利に図り得るのであり、また、そのようなセラ
ミック基板の先端部（薄肉部）に所定の放熱体が配設さ
れているところから、印字乃至は印写に使われた熱が速
やかに放熱され、以てドットボケ、尾引きのない良好な
品質が高速印字乃至は印写において得られるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る端面型サーマルヘッドの一例を示
す斜視図である。

【図２】本発明に係る端面型サーマルヘッドの他の一例
を示す断面説明図である。

【図３】本発明に係る端面型サーマルヘッドの更に異な
る他の一例を示す断面説明図である。

【図４】本発明に係る端面型サーマルヘッドにおいて、
基板が積層構造とされた一例を示す断面説明図である。

【図５】本発明に係る端面型サーマルヘッドにおいて、
基板の主平面の一方の面に補強材が設けられた一例を示
す断面説明図である。

【図６】本発明に係る端面型サーマルヘッドにおいて、
基板の主平面の一方の面に補強材が設けられた他の一例
を示す断面説明図である。

【図７】本発明に係る端面型サーマルヘッドにおいて、
先端部に位置する基板面が主平面と直交する面でない一
例を示す断面説明図である。

【図８】本発明に係る端面型サーマルヘッドにおいて、
先端部に位置する基板面が主平面と直交する面でない他
の一例を示す断面説明図である。

【図９】本発明に係る端面型サーマルヘッドにおいて、
先端部に位置する基板面が主平面と直交する面でない更
に異なる他の一例を示す断面説明図である。

【図１０】本発明に係る端面型サーマルヘッドにおい
て、帰路電極が基板の一方の主平面においてヘッド先端
部のみに位置するように設けられた一例を示す断面説明
図である。

【図１１】本発明に係る端面型サーマルヘッドにおい
て、帰路電極として板状電極を用いた一例を示す断面説
明図である。

【図１２】本発明に係る端面型サーマルヘッドにおい
て、発熱抵抗体を設けた後に記録電極と帰路電極が形成
された一例を示す断面説明図である。

【図１３】本発明に係る端面型サーマルヘッドにおい
て、発熱抵抗体の上に更に保護層が設けられた一例を示
す断面説明図である。

【図１４】本発明に係る端面型サーマルヘッドにおい
て、発熱抵抗体の上に更に保護層が設けられた他の一例
を示す断面説明図である。

【図１５】本発明に係る端面型サーマルヘッドにおい
て、発熱抵抗体の上に更に保護層が設けられた更に異な
る他の一例を示す断面説明図である。

【符号の説明】

２基板４記録電極６帰路電極８発熱抵抗体１０接着材１２放熱体１４補強材１６グレーズ層２０電極板２２絶縁材２４保護層２６リード

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】セラミック基板の少なくとも先端部を薄
肉と為し、かかる薄肉部に発熱抵抗体を設けると共に、
該発熱抵抗体に通電を行なうための記録電極及び帰路電
極を、それぞれ、前記セラミック基板にて支持せしめる
一方、該セラミック基板の少なくとも先端部に位置し、
且つ前記発熱抵抗体に近接するように、放熱体を設けた
ことを特徴とする端面型サーマルヘッド。【請求項２】前記基板が、マイカを含有する快削性ガ
ラスセラミック基板からなる請求項１に記載の端面型サ
ーマルヘッド。【請求項３】前記発熱抵抗体が、前記基板上に直接形
成されていることを特徴とする請求項１または２に記載
の端面型サーマルヘッド。