JPH081973A - サーマルヘッド - Google Patents

サーマルヘッド

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JPH081973A
JPH081973A JP13683194A JP13683194A JPH081973A JP H081973 A JPH081973 A JP H081973A JP 13683194 A JP13683194 A JP 13683194A JP 13683194 A JP13683194 A JP 13683194A JP H081973 A JPH081973 A JP H081973A
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JP
Japan
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heating
heating resistor
resistance layer
layer
conductive layers
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Pending
Application number
JP13683194A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiaki Michihiro
利昭 道廣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】発熱抵抗体への印加電力を大とすることなく、
感熱記録紙に白すじ等のない良好な印字画像を形成する
ことが可能なサーマルヘッドを提供する。 【構成】電気絶縁性基板1上に複数個の発熱抵抗体2と
該発熱抵抗体2に接続される一対の導電層5とを被着さ
せるとともに、前記発熱抵抗体2を、少なくとも第1発
熱抵抗層3及び該第1発熱抵抗層3より小さなシート抵
抗を有する第2発熱抵抗層4を積層して構成し、且つ、
前記一対の導電層5間の第2発熱抵抗層4中央に開口部
4aを形成する。

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として組み込まれるサーマ
ルヘッドの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ワードプロセッサ等のプリンタ機
構として組み込まれるサーマルヘッドは、図4に示す如
く、蓄熱層11aが被着されたアルミナセラミックス製
の電気絶縁性基板11上に、窒化タンタル等から成る発
熱抵抗体12と、アルミニウム等から成り前記発熱抵抗
体12の両端に接続される一対の導電層13とを順次被
着させ、更に前記発熱抵抗体12及び一対の導電層13
を保護層14で被覆した構造を有しており、前記一対の
導電層13間に所定の電力を印加し、発熱抵抗体12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
熱を感熱記録紙に伝導させ、感熱記録紙を発色させて感
熱記録紙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。
【0003】尚、前記蓄熱層11aは、発熱抵抗体12
の発した熱の一部を蓄積しサーマルヘッドの熱応答特性
を良好になすためのものであり、ガラスやポリイミド樹
脂等の低熱伝導性材料により形成されている。
【0004】また前記保護層14は、発熱抵抗体12や
一対の導電層13を大気中に含まれている水分等の接触
による酸化腐食や感熱記録紙の摺接による摩耗から保護
するためのものであり、窒化珪素、サイアロン等により
形成されている。
【0005】
【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、例えば、一対の導電層
13間に所定の電力(0.2mJ)を印加し発熱抵抗体
12をジュール発熱させた際、発熱抵抗体12の表面温
度は、図5に示す如く、発熱抵抗体12の中心部と周辺
部とで大きく相違し、最も高温となる中心部(表面温
度:約150℃)と最も低温となる両端部(表面温度:
約90℃)とでは約60℃もの大きな温度差が発生す
る。かかるサーマルヘッドの発熱抵抗体12に、発熱抵
抗体12の表面温度が約120℃以上の温度となったと
きに発色する所定の感熱記録紙(例えば、富士写真フィ
ルム株式会社製TSP-F50US )を摺接させて印字を行った
場合、前記感熱記録紙は発熱抵抗体12の中心部付近で
発色するものの、周辺部では発色せず、感熱記録紙に形
成される印字ドットの大きさが発熱抵抗体12の大きさ
に比し極端に小さなものになるとともに、隣接する印字
ドット間に白すじ等が形成される欠点を有していた。
【0006】また上記欠点を解消するために発熱抵抗体
12への印加電力を大として発熱抵抗体12の周辺部で
も感熱記録紙が発色するようになすことが考えられる。
【0007】しかしながら、発熱抵抗体12への印加電
力を大として印字を行った場合、発熱抵抗体12の中心
部が過度に高温となり、発熱抵抗体12が短時間で熱破
損される危険性を有している。
【0008】また発熱抵抗体12への印加電力を大とし
て印字を行うと、印字に要する電力量が増加することか
ら、サーマルヘッドの熱効率が低下する欠点も有してい
た。
【0009】
【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は、発熱抵抗体への印加電力を大とするこ
となく感熱記録紙に白すじ等のない良好な印字画像を形
成することが可能なサーマルヘッドを提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のサーマルヘッド
は、電気絶縁性基板上に複数個の発熱抵抗体と該発熱抵
抗体に接続される一対の導電層とを被着させて成るサー
マルヘッドにおいて、前記発熱抵抗体は、電気絶縁性基
板上に少なくとも第1発熱抵抗層と該第1発熱抵抗層よ
り小さなシート抵抗を有する第2発熱抵抗層とを積層し
て成り、且つ、前記一対の導電層間に位置する第2発熱
抵抗層の中央に開口部が形成されていることを特徴とす
る。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付した図面に基づ
いて詳細に説明する。
【0012】図1は本発明のサーマルヘッドの一実施例
を示す平面図、図2(a)は図1のR部拡大図、図2
(b)は図2(a)のX−X線断面図であり、1は電気
絶縁性基板、1aは蓄熱層、2は発熱抵抗体、3は第1
発熱抵抗層、4は第2発熱抵抗層、4aは開口部、5は
一対の導電層、6は保護層である。
【0013】前記電気絶縁性基板1はアルミナセラミッ
クス等の電気絶縁性材料から成っており、アルミナ、シ
リカ、マグネシア等のセラミックス原料粉末に適当な有
機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状と成すとともにこれ
を従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法
等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、しかる後、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するとともに高温(約1600
℃)で焼成することによって製作される。
【0014】また前記電気絶縁性基板1の上面にはガラ
スやポリイミド樹脂等の低熱伝導性材料から成る蓄熱層
1aが25〜60μmの厚みに被着されており、該蓄熱
層1aはその上面に被着される発熱抵抗体2の発する熱
の一部を蓄積し、サーマルヘッドの温度を短時間で感熱
記録紙に印字画像を形成するに必要な温度とする作用を
為す。
【0015】前記蓄熱層1aは、ガラスから成っている
場合、ガラス粉末に適当な有機溶剤を添加混合して得た
ガラスペーストを電気絶縁性基板1上面の所定領域に従
来周知のスクリーン印刷法等を採用することによって印
刷塗布し、しかる後、これを高温、例えば約600℃の
温度で焼き付けることによって電気絶縁性基板1の上面
に被着される。
【0016】また前記蓄熱層1aの上面には、複数個の
発熱抵抗体2(幅W:115μm、長さL:175μ
m)と該発熱抵抗体2に接続される一対の導電層5とが
順次被着されている。
【0017】前記発熱抵抗体2は、TaSiO2 から成
り所定のシート抵抗(4000μΩ・cm)を有した第
1発熱抵抗層3と、Cr−Si−Oから成り前記第1発
熱抵抗層3より小さなシート抵抗(1000μΩ・c
m)を有した第2発熱抵抗層4とから成っており、前記
一対の導電層5間に位置する第2発熱抵抗層4の中央に
は矩形状の開口部4a(幅w:75μm、長さl:13
5μm)が形成されている。
【0018】前記第1発熱抵抗層3及び第2発熱抵抗層
4は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5を介して所定の電力が印加されると一対の
導電層5間の領域でそれぞれジュール発熱を起こす。
【0019】また前記第2発熱抵抗層4の開口部4a
は、一対の導電層5間に流される電流の多くが発熱抵抗
体2の周辺部を流れるようになす作用を為し、このた
め、印字に際して一対の導電層5間に所定の電力(0.
2mJ)を印加すると、第1発熱抵抗層3及び第2発熱
抵抗層4には夫々所定の電流が流れ、第1発熱抵抗層3
の中心部付近、即ち、発熱抵抗体2の中心部付近と第2
発熱抵抗層4が配されている発熱抵抗体2の周辺部とが
同時に発熱することによって発熱抵抗体2の表面温度が
中心部から周辺部にかけてほぼ一定になる。
【0020】図3は、図1のサーマルヘッドの一対の導
電層5間に0.2mJの電力を印加して発熱抵抗体2を
ジュール発熱させた際に図2(a)のA−B線に沿って
発熱抵抗体2の表面温度を赤外線放射温度計を用いて測
定した結果を示すグラフであり、該測定結果からも明ら
かなように、発熱抵抗体2の表面温度は中心部から周辺
部にかけてほぼ一定になり、発熱抵抗体2の大部分が中
心部に近い温度まで上昇される。
【0021】かかるサーマルヘッドの発熱抵抗体2に、
発熱抵抗体2の表面温度が約120℃以上の温度となっ
たときに発色する所定の感熱記録紙(富士写真フィルム
株式会社製TSP-F50US )を摺接させて印字を行う場合、
印字ドットの大きさは発熱抵抗体2の大きさとほぼ等し
くなり、感熱記録紙に白すじ等が形成されるのが有効に
防止される。これによって発熱抵抗体2への印加電力を
大とすることなく感熱記録紙に良好な印字画像を形成す
ることが可能となる。
【0022】尚、前記第2発熱抵抗層4のシート抵抗が
第1発熱抵抗層3のシート抵抗と同じか、またはそれよ
りも大きいと、第2発熱抵抗層4を流れる電流が少なく
なり、電流の多くが第1発熱抵抗層3を流れるようにな
ることから、発熱抵抗体2の周辺部を効果的に発熱させ
ることができなくなる。従って第2発熱抵抗層4のシー
ト抵抗は第1発熱抵抗層3のシート抵抗より小さくなし
ておく必要がある。
【0023】また前記第1発熱抵抗層3及び第2発熱抵
抗層4は、TaSiO2 、Cr−Si−Oを従来周知の
スパッタリング法等によって蓄熱層1a上に所定厚み
(TaSiO2 の厚み:100〜1000Å、Cr−S
i−Oの厚み:100〜500Å)をもって順次被着さ
せ、次に前記TaSiO2 及びCr−Si−Oをフォト
リソグラフィー技術を採用し、所定パターンに加工する
とともにCr−Si−Oに矩形状の開口部を形成するこ
とによって蓄熱層1a上に被着される。
【0024】一方、前記発熱抵抗体2の両端に接続され
る一対の導電層5はアルミニウム等から成っており、該
導電層5は発熱抵抗体2をジュール発熱させるに必要な
所定の電力を印加する作用を為す。
【0025】前記一対の導電層5は従来周知のスパッタ
リング法及びフォトリソグラフィー技術を採用すること
によって発熱抵抗体2上に所定パターン、所定厚み
(0.5μm乃至2.0μmの厚み)に被着される。
【0026】また前記発熱抵抗体2や一対の導電層5は
保護層6によって被覆されており、該保護層6は発熱抵
抗体2及び一対の導電層5を大気中に含まれる水分等の
接触による酸化腐食や感熱記録紙の摺接による摩耗から
保護する作用を為す。
【0027】前記保護層6は、窒化珪素、サイアロン等
から成り、従来周知のスパッタリング法等によって発熱
抵抗体2や一対の導電層5の上面に3〜6μmの厚みに
被着される。
【0028】かくして、本発明のサーマルヘッドは、一
対の導電層5間に所定の電力を印加し、発熱抵抗体2を
選択的にジュール発熱させるとともに、該発熱した熱を
感熱記録紙に伝導させ、感熱記録紙を発色させて感熱記
録紙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。
【0029】尚、本発明は上述した実施例に限定される
ものでは無く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において
種々の変更、改良等が可能であり、例えば上記実施例で
は第1発熱抵抗層上に第2発熱抵抗層を形成したが、こ
れに代えて、第2発熱抵抗層上に第1発熱抵抗層を形成
しても良く、この場合も上記実施例と同様の効果を得る
ことができる。
【0030】また上記実施例においては、発熱抵抗体を
第1発熱抵抗層及び第2発熱抵抗層の2層で形成した
が、前記第2発熱抵抗層上に、該第2発熱抵抗層より更
に小さなシート抵抗を有し、かつ、第2発熱抵抗層の開
口部より更に大きな開口部を有する第3の抵抗層を被着
させても良く、この場合、発熱抵抗体表面の温度差は更
に小さくなり、感熱記録紙に極めて良好な印字画像を形
成することができるようになる。従って、第2発熱抵抗
層上に、該第2発熱抵抗層より更に小さなシート抵抗を
有し、かつ、第2発熱抵抗層の開口部より更に大きな開
口部を有する第3の抵抗層を被着させておくことが好ま
しい。
【0031】
【発明の効果】本発明のサーマルヘッドによれば、電気
絶縁性基板上に複数個の発熱抵抗体と該発熱抵抗体に接
続される一対の導電層とを被着させるとともに、前記発
熱抵抗体を少なくとも第1発熱抵抗層と該第1発熱抵抗
層より小さなシート抵抗を有する第2発熱抵抗層とで構
成し、且つ、一対の導電層間に位置する第2発熱抵抗層
の中央に開口部を形成したことから、印字に際して一対
の導電層間に所定の電力を印加すると、前記第1発熱抵
抗層の中心部付近と第2発熱抵抗層とが同時に発熱し、
発熱抵抗体の表面温度が中心部から周辺部にかけてほぼ
一定になる。この結果、所定の感熱記録紙を発熱抵抗体
に摺接させて印字を行うと、印字ドットの大きさが発熱
抵抗体の大きさとほぼ等しくなり、感熱記録紙に白すじ
等が形成されるのが有効に防止される。これによって発
熱抵抗体への印加電力を大とすることなく感熱記録紙に
良好な印字画像を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のサーマルヘッドの一実施例を示す平面
図である。
【図2】(a)は図1のR部拡大図、(b)は(a)の
X−X線断面図である。
【図3】図2(a)に示した発熱抵抗体2の表面温度を
A−B線にわたり測定した結果を示すグラフである。
【図4】(a)は従来のサーマルヘッドの部分拡大図、
(b)は(a)のY−Y線断面図である。
【図5】図4(a)に示した発熱抵抗体12の表面温度
をA’−B’線にわたり測定した結果を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
1・・・・電気絶縁性基板 1a・・・蓄熱層 2・・・・発熱抵抗体 3・・・・第1発熱抵抗層 4・・・・第2発熱抵抗層 4a・・・開口部 5・・・・一対の導電層 6・・・・保護層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電気絶縁性基板上に複数個の発熱抵抗体と
    該発熱抵抗体に接続される一対の導電層とを被着させて
    成るサーマルヘッドにおいて、 前記発熱抵抗体は、電気絶縁性基板上に少なくとも第1
    発熱抵抗層と該第1発熱抵抗層より小さなシート抵抗を
    有する第2発熱抵抗層とを積層して成り、且つ、前記一
    対の導電層間に位置する第2発熱抵抗層の中央に開口部
    が形成されていることを特徴とするサーマルヘッド。
JP13683194A 1994-06-20 1994-06-20 サーマルヘッド Pending JPH081973A (ja)

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JP13683194A JPH081973A (ja) 1994-06-20 1994-06-20 サーマルヘッド

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012011574A (ja) * 2010-06-29 2012-01-19 Kyocera Corp サーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタ
JP2012071520A (ja) * 2010-09-29 2012-04-12 Toshiba Hokuto Electronics Corp サーマルプリントヘッドおよびサーマルプリンタ
JP2013001121A (ja) * 2011-06-14 2013-01-07 Rohm Co Ltd サーマルプリントヘッドおよびサーマルプリンタ

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012011574A (ja) * 2010-06-29 2012-01-19 Kyocera Corp サーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタ
JP2012071520A (ja) * 2010-09-29 2012-04-12 Toshiba Hokuto Electronics Corp サーマルプリントヘッドおよびサーマルプリンタ
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