JPH06340101A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐熱性が高く熱効率の良いサーマルヘッドを
提供する。 【構成】 基板１１上に熱分解開始温度が４５０℃以上
の樹脂から成る蓄熱層１２を形成し、その上に熱伝導率
が８×１０^-4ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ℃以上の樹脂から成
る蓄熱層１２ｂが形成される。さらにその上には、発熱
抵抗体層３が形成され、その上には個別電極１４ａおよ
び共通電極１４ｂがエッチングなどによって画素単位で
断面垂直方向に多数形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリやプリン
タなどの感熱記録装置に用いられるサーマルヘッドに関
する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、従来のサーマルヘッドの一例を
示す部分断面図である。従来のサーマルヘッドは、アル
ミナＡｌ₂Ｏ₃などの電気絶縁性のセラミック基板１の上
に、断面が凸状であって、エポキシまたは芳香族ポリイ
ミド等の樹脂から成る蓄熱層２が形成され、さらにその
上に窒化タンタルＴａ₃Ｎ₄などから成る発熱抵抗体層３
が形成され、その上には、アルミニウム、銅などから成
る個別電極４ａおよび共通電極４ｂがエッチングなどに
よって画素単位で断面垂直方向に多数形成されることに
よって、印画領域５において多数の発熱抵抗体が主走査
線方向に形成される。また、個別電極４ａおよび共通電
極４ｂの上に、窒化ケイ素などから成る保護層が形成さ
れる場合がある。

【０００３】このようなサーマルヘッドにおいて、個別
電極４ａと共通電極４ｂとの間に電流を画素毎に選択的
に流すことによって、印字領域５における発熱抵抗体層
３にジュール熱が発生し、感熱紙などの記録媒体を加熱
するとともに、熱の一部は蓄熱層２に伝わって、蓄熱が
行われる。このような動作によって、発熱抵抗体のジュ
ール熱を効率よく感熱紙などへ伝達し、印画を行うこと
ができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の蓄熱層では、エ
ポキシまたは芳香族ポリイミドなどの樹脂が用いられて
いる。しかし、実際のサーマルヘッドの蓄熱層に用いら
れる材料の条件としては、２００℃〜４００℃の温度の
中で動作するサーマルヘッドの動作条件に耐え得る高耐
熱性を有し、かつ熱効率を良くするために熱伝導率が低
いことが必要である。しかしながら、従来から用いられ
ているエポキシまたは芳香族ポリイミドなどの樹脂は、
前述の蓄熱層の材料の条件を満足しておらず、また他の
樹脂においてもこれらの条件を満足するものは無いとい
う課題がある。

【０００５】本発明の目的は、高耐熱性を有し、かつ熱
効率の良い蓄熱層を有するサーマルヘッドを提供するこ
とである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、電気絶縁性の
基板上に蓄熱層が設けられ、その上に発熱抵抗体層と、
個別電極および共通電極が形成されるサーマルヘッドに
おいて、前記蓄熱層は少なくとも２層の樹脂層から成
り、前記発熱抵抗体側の樹脂層が熱分解開始温度４５０
℃以上の樹脂から成り、前記基板側の樹脂層が熱伝導率
８×１０^-4ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ℃以下の樹脂から成る
ことを特徴とするサーマルヘッドである。

【０００７】

【作用】本発明に従えば、発熱抵抗体層の下層には、熱
分解温度が４５０℃以上の樹脂層を用いているため、サ
ーマルヘッドの動作中に発生する熱によって、その樹脂
層の破壊が生じない。また、前述の樹脂層の下層には、
熱伝導率が８×１０^-4ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ℃以下であ
る熱伝導率の低い樹脂層を用いているので、この樹脂層
は、発熱抵抗体が発生した熱を良好に蓄熱する。したが
って耐熱性が高く、熱効率の良い蓄熱層を構成すること
ができる。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明の一実施例のサーマルヘッド
における部分断面図である。従来のサーマルヘッドは、
アルミナＡｌ₂Ｏ₃などの電気絶縁性のセラミック基板１
１の上に、厚みｔ₁＝２０μｍ、幅ｗ₁＝１．５ｍｍの第
１蓄熱層１２ａ、厚みｔ₂＝１０μｍ、幅ｗ₂＝４ｍｍの
第２蓄熱層１２ｂの２層から成る蓄熱層１２が長さ２８
０ｍｍにわたって順次形成され、さらにその上には、窒
化タンタルＴａ₃Ｎ₄などから成る発熱抵抗体層１３が形
成され、その上には、アルミニウム、銅などから成る個
別電極１４ａおよび共通電極１４ｂがエッチングなどに
よって画素単位で断面垂直方向に多数形成されることに
よって、印画領域１５において多数の発熱抵抗体が主走
査線方向に形成される。また、個別電極１４ａおよび共
通電極１４ｂの上に、窒化ケイ素などから成る保護層が
形成される場合がある。

【０００９】このようなサーマルヘッドにおいて、個別
電極１４ａと共通電極１４ｂとの間に電流を画素毎に選
択的に流すことによって、印字領域１５における発熱抵
抗体層１３にジュール熱が発生し、感熱紙などの記録媒
体を加熱するとともに、熱の一部は蓄熱層１２に伝わっ
て、蓄熱が行われる。このような動作によって、発熱抵
抗体のジュール熱を効率よく感熱紙などへ伝達し、印画
を行うことができる。

【００１０】ここで、第１蓄熱層の材料には、たとえば
特開昭６１−２８７９２６号公報に開示されているポリ
アミド酸の末端にアミノシリコン化合物を含まない樹脂
（下記，式（１０））が用いれられ、第２蓄熱層の材料
には、たとえば前述の公報に開示されているポリアミド
酸の末端にアミノシリコン化合物を含む樹脂｛下記，式
（８），式（９）｝が用いられている。

【００１１】これらの樹脂の製造方法は、下記の式
（１）で表されるテトラカルボン酸二無水物Ａモル、式
（２）で表されるジアミンＢモル、式（３）で表される
アミノシリコン化合物Ｃモルを、式（４）および式
（５）の関係をもって反応を行う。この場合の溶媒中温
度は、３０±０．０１℃で、濃度０．５重量％で測定さ
れた固有粘度が０．０５〜５ｄｌ／ｇである。

【００１２】

【化１】

【００１３】〔式（１）〜式（３）においてＲ¹は４価
の炭素環式芳香族基を表し、Ｒ²は炭素数２〜１２個の
脂肪族基、炭素数４〜３０個の脂環式基、炭素数６〜３
０個の芳香脂肪族基、炭素数６〜３０個の炭素環式芳香
族基、次式（４）で表されるポリシロキサン基または式

【００１４】

【化２】

【００１５】であり（ただし、ここにｓは１〜４の整数
を表す。）、Ｒ⁴は独立に炭素数１〜６のアルキル基、
フエニル基、または炭素数７〜１２個のアルキル置換フ
エニル基を表し、Ｘは独立にアルコキシ基、アセトキシ
基またはハロゲンを表し、ｋは１≦ｋ≦３の値をとる。

【００１６】

【化３】

【００１７】であり（ただし、ｓは１〜４の整数を表
す。）、Ｒ⁶は独立に炭素数１〜６のアルキル基、フェ
ニル基、または炭素数７〜１２個のアルキル置換フェニ
ル基を表し、Ｘは独立にアルコキシ基、アセトキシ基ま
たはハロゲンを表し、Ｌは１≦Ｌ≦１００の値をと
る。｝〕

【００１８】

【化４】

【００１９】｛式（８）〜式（１０）においてＲ¹，
Ｒ²，Ｒ³，Ｒ⁴およびＸは既述とおりであり、ｍ₁，ｍ₂
およびｍ₃は０または正の整数である。} ここで、式（６）において、Ｌ≒１のとき、第１蓄熱層
の材料である式（１０）のポリアミド酸の末端にアミノ
シリコン化合物を含まない樹脂が得られ、Ｌ≒１００の
とき、第２蓄熱層の材料である式（８），式（９）のポ
リアミド酸の末端にアミノシリコン化合物を含む樹脂が
得られる。

【００２０】前述の第１蓄熱層の材料は、熱伝導率が８
×１０^-4ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ℃以下であり、熱伝導率
が低いので、サーマルヘッドの動作時、発熱抵抗体が発
生するジュール熱を良好に蓄熱し、サーマルヘッドの熱
効率を向上させる。第１蓄熱層の材料の熱効率は、好ま
しくは６×１０^-4ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ℃以下が良い。

【００２１】また、前述の第２蓄熱層の材料は、熱分解
温度が４５０℃である。したがって、サーマルヘッドの
動作中の発熱抵抗体から発生する温度は、４００℃にも
達するけれども、前述の材料を使用すれば、耐熱性が向
上し、熱による破壊が生じず、長期的信頼性が向上す
る。第２蓄熱層の材料の熱分解温度は、好ましくは５０
０℃以上が良い。

【００２２】以上のような材料を用いた第１蓄熱層１２
ａおよび第２蓄熱層１２ｂから蓄熱層１２を構成するこ
とによって、耐熱性が高く、熱効率の良い蓄熱層１２を
実現することができる。

【００２３】次に本発明の一実施例のサーマルヘッドの
製造方法について説明する。前記基板１１は、たとえば
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成す
とともに、これを従来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、そ
の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。

【００２４】次に、第１蓄熱層１２ａを形成する。この
第１蓄熱層１２ａの形成方法は、前述の第１蓄熱層の材
料である樹脂の前駆体ワニス（固形分４４％、粘度１０
０００ｃｐ、溶媒はニトロメチルピロリドンを用い
る。）をディスペンサーによって塗布する。

【００２５】次に、図２で示されるように、温調器３に
よって１００℃に設定されたホットプレート３２上に基
板１１の前述の塗布面を上向きにして２〜３分間、上向
き乾燥させた後、図３で示されるように基板１１の塗布
面を下向きにして１００℃に設定されたホットプレート
において、３０分間下向き乾燥させる。このとき、基板
１１は押さえクリップ３４で固定され、ホットプレート
３２は固定金具３５によって固定される。

【００２６】次に第１蓄熱層１２ａの上に、第２蓄熱層
の材料である樹脂の前駆体ワニス（固形分２５％，粘度
１００００ｃｐ、溶媒はニトルメチルピロリドンを用い
る。）をディスペンサーにより塗布し、前述の第１蓄熱
層と同様の方法で乾燥させる。

【００２７】以上のようにして形成された蓄熱層１２を
オーブンによって２４０℃で３０分間、３００℃で６０
分間、順次焼成することによって、蓄熱層１２が完成す
る。

【００２８】図４は、前述の方法で下向き乾燥した場合
の、蓄熱層１２の断面図の例であり、図５は、下向き乾
燥せずに、乾燥開始から終了まで上向き乾燥した場合の
蓄熱層１２の断面図の例である。このように、上向き乾
燥の場合、中央がくぼんだ形状となり、この部分に発熱
抵抗体を形成するため、印字において紙当たりが悪くな
り、印字効率が低下する。したがって、下向き乾燥した
場合、上向き乾燥に比べて、蓄熱層１２の断面形状が改
善され、印字における紙当たりが良くなり、印字効率が
向上する。

【００２９】次に、蓄熱層１２の上に窒化タンタルから
成る発熱抵抗体層１３を、スパッタリング法、フォトリ
ソグラフィー法などを用いて形成され、さらにその上に
アルミニウム、銅などから成る個別電極１４ａ、共通電
極１４ｂが蒸着やスパッタリング法などの薄膜形成法お
よびフォトリソグラフィー法を用いて形成される。さら
にその上には、保護膜が形成される場合があり、以上の
ようにしてサーマルヘッドが完成する。

【００３０】図６は本発明の他の実施例のサーマルヘッ
ドにおける部分断面図であり、図５の実施例に類似し、
対応する部分には同一の参照符を付す。この実施例で
は、第１蓄熱層１２ａの方が第２蓄熱層１２ｂより幅広
く形成されているため、基板１１と蓄熱層１３の段差が
少なくなるため、配線パターンの断線が少なくなるとい
う利点がある。

【００３１】図７は、本発明のさらに他の実施例のサー
マルヘッドにおける部分断面図であり、図５の実施例に
類似し、対応する部分には、同一の参照符を付す。この
実施例では、発熱抵抗体の部分を他の部分より突出させ
ているため、印字を行う場合は紙当たりが良くなり、印
字効率が向上するという利点がある。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、発熱抵抗
体層の下層には、熱分解温度が４５０℃以上の樹脂層を
用いているため、サーマルヘッドの動作中に発生する熱
によってその樹脂層の破壊が生じない。また、前述の樹
脂層の下層には、熱伝導率が８×１０^-4ｃａｌ／ｃｍ・
ｓｅｃ℃以下である熱伝導率の低い樹脂層を用いている
ので、この樹脂層は、良好に発熱抵抗体から発生した熱
を蓄熱する。

【００３３】したがって、耐熱性が高く、熱効率の良い
サーマルヘッドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のサーマルヘッドにおける部
分断面図である。

【図２】蓄熱層１２の塗布面の上向き乾燥の方法を示す
図である。

【図３】蓄熱層１２の塗布面の下向き乾燥の方法を示す
図である。

【図４】下向き乾燥における蓄熱層１２の形状の変化を
示す図である。

【図５】上向き乾燥における蓄熱層１２の形状の変化を
示す図である。

【図６】本発明の他の実施例におけるサーマルヘッドの
部分断面図である。

【図７】本発明のさらに他の実施例におけるサーマルヘ
ッドの部分断面図である。

【図８】従来のサーマルヘッドの部分断面図である。

【符号の説明】

１１ 基板熱装置 １２ 蓄熱層 １２ａ 第１蓄熱層 １２ｂ 第２蓄熱層 １３ 発熱抵抗体層 １４ａ 個別電極 １４ｂ 共通電極 １５ 印画領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気絶縁性の基板上に蓄熱層が設けら
   れ、その上に発熱抵抗体層と、個別電極および共通電極
   が形成されるサーマルヘッドにおいて、 前記蓄熱層は少なくとも２層の樹脂層から成り、前記発
   熱抵抗体側の樹脂層が熱分解開始温度４５０℃以上の樹
   脂から成り、前記基板側の樹脂層が熱伝導率８×１０^-4
   ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ℃以下の樹脂から成ることを特徴
   とするサーマルヘッド。