JPH0890808A - サーマルプリントヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発熱抵抗体から発生される熱量を十分に被印
刷体側へ供給する。 【構成】 サーマルプリントヘッドの保護膜を発熱抵抗
体上にて基板より高い熱伝導率で形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発熱抵抗体並びに共通
及び個別電極配線上に保護膜が形成されたサーマルプリ
ントヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ファクシミリ等のＯＡ機器のプリ
ンタや券売機のプリンタ、並びにラベルプリンタ等に、
感熱紙に熱を付与することにより必要な画像情報を形成
するサーマルプリントヘッドが広く用いられている。従
来のサーマルプリントヘッドは、厚膜型を例に説明する
と、図 に示すように、アルミナ等を焼結して形成した
基板２１と、基板２１の表面上に部分的若しくは全面的
に形成されたガラス等から成る蓄熱体としてのグレーズ
層２２と、基板２１の一側の表面からグレーズ層２２上
に櫛歯状に形成された共通電極配線２３と、基板２１の
他側からグレーズ層２２上に向けて共通電極配線２３の
先端部間に延びる個別電極配線２４と、共通電極配線２
３と個別電極配線２４の各先端部上を横断するように形
成された発熱抵抗体２５と、から構成されている。

【０００３】これらの従来のサーマルプリントヘッド
は、一般に、発熱抵抗体２５や共通及び個別電極配線２
３、２４を被覆するように耐熱性及び耐摩耗性のガラス
から成る保護膜２６が形成されている。この保護膜２６
は、発熱抵抗体２５や電極配線２３、２４等を感熱性媒
体等による機械的な摩耗から保護するために、若しく
は、これらの要素同士または外部の物質を介しての短絡
等による電気的な損傷を防止したりする等の目的のため
に設けられている。

【０００４】このような従来のサーマルプリントヘッド
では、基板２１は一般にアルミナを主成分（約９６％ア
ルミナ）とした焼結体から成り、その熱伝導率は約２０
ｗ／ｍ・ｋ程度であることが知られており、この表面に
形成されたグレーズ層２２の熱伝導率はある程度の蓄熱
作用が付与されるように比較的低い約０．８ー１．０ｗ
／ｍ・ｋ程度に形成されている。他方、グレーズ層２２
または基板２１の表面の発熱抵抗体２５や共通及び個別
電極配線２３、２４を被覆する保護膜２６には、約１ー
１．５ｗ／ｍ・ｋ程度のいわゆるオーバーコートガラス
が一般に使用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のサーマ
ルプリントヘッドでは、保護膜２６の熱伝導率が基板に
比較して大幅に小さいため、発熱抵抗体２５から発生さ
れた熱量は印刷のための加熱に十分に利用されることな
く、概略その７０％程度は基板２１を介して放熱されて
いると一般に考えられている。

【０００６】他方、近年、各種のＯＡ機器の小型化や高
性能化に伴って、サーマルプリントヘッドの小型軽量化
への傾向はますます高まっており、特に、電池駆動式で
持ち運び可能なポータブル型のサーマルプリントヘッド
の開発も強く要請されている。このような状況下で、従
来、サーマルプリントヘッドの省電力化を図るべく、グ
レーズ層の使用に代えてポリイミド膜を利用する試みも
成されているが、ポリイミドを使用した場合、耐熱性に
劣ることや機械的な強度に欠ける等の問題が生じること
から未だに実用化に至っていない。

【０００７】また、グレーズ層の厚さを増大させること
により基板側への熱の放散を減少させることも考えられ
るが、一定以上厚くするとその蓄熱作用により熱応答性
が低下して良好な印刷を得ることが困難になる問題があ
る。従って、本発明は、発熱抵抗体から発生された熱量
を十分に被印刷体側に供給可能で熱応答性の良好なサー
マルプリントヘッドを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明によれば、基板と、基板上に形成された発熱
抵抗体と、発熱抵抗体に電気的に接続された共通電極配
線及び個別電極配線と、発熱抵抗体及び共通及び個別電
極配線を被覆するように基板上に形成された保護膜とか
ら成るサーマルプリントヘッドであって、保護膜は前記
発熱抵抗体上にて基板より熱伝導率が高くなるように形
成されたことを特徴とするサーマルプリン上記保護膜は
ガラスから形成し且つ少なくとも発熱抵抗体上にて基板
より熱伝導率の高い物質をフィラーとして含有させるこ
とにより構成することができる。

【０００９】上前基板は前記発熱抵抗体の下方にて中空
領域を形成するように構成することができる。

【００１０】

【作用および効果】保護膜が発熱抵抗体上にて基板より
熱伝導率が高くなるように形成されているので、サーマ
ルプリントヘッドの使用時に、発熱抵抗体から発生され
た熱量はその大半が、基板を介して外部に放散されるこ
となく、保護膜を介してその上面に押圧状に移動される
被印刷体への加熱に利用される。このため、一定のサイ
ズや設計のサーマルプリントヘッドに対して、発熱効率
を向上でき、以て良好な熱応答性が得られると共に、一
定の発熱特性のサーマルプリントヘッドの電源を低電力
化することが可能になる。

【００１１】また、発熱抵抗体の下方の基板に中空領域
を設けることにより、中空領域は発熱抵抗体からの熱を
してその伝達が妨げられるように作用するので、基板を
介して外部へ放散される熱量は大幅に減少され、発熱効
率を一層向上させることができる。

【００１２】

【実施例】次に、本発明によるサーマルプリントヘッド
についての実施例に従い図面を参照しながら詳細に説明
する。本発明の第１の実施例によるサーマルプリントヘ
ッドの要部の断面を図１に示す。同図中符号１はをアル
ミナから成る焼結基板を示し、基板１の表面にはガラス
から成るグレーズ層２が全面に形成されている。

【００１３】基板１の一側のグレーズ層２の表面には、
平面視にて概略櫛歯状のパターンを成す共通電極３が形
成されている。この共通電極３は、基板１の長手方向に
延び電気的に共通に接続された共通接続部３ａと、共通
接続部から他側に向けて延出された複数の先端部３ｂか
ら成る。これらの共通電極３の各先端部３ａに対向する
先端部４ａを有する個別電極４が複数形成されている。
これらの共通及び個別電極３、４上には、図示しない感
熱性媒体を加熱するための発熱抵抗体５がこれらの電極
３、４の各先端部３ａ，４ａ上を横断するように線状に
形成されいる。

【００１４】このような発熱抵抗体５並びに個別及び共
通電極３、４が形成されたグレーズ層の表面には、発熱
抵抗体５が形成されている領域を除いて、保護膜６が共
通及び個別電極３、４を被覆するように形成されてい
る。保護膜６は、一般に、珪酸塩ガラスを主成分とする
材料から成りオーバーコートガラスとして市販されてい
るタイプのものである。

【００１５】他方、発熱抵抗体５が形成された領域に
は、大幅に熱伝導率を向上させたオーバーコートガラス
から成る高熱伝導の保護膜７が形成されている。ここ
で、アルミナから成る基板１の熱伝導率は、従来と同様
に、約２０ｗ／ｍ・ｋであり、また、第１保膜６の熱伝
導率は約１．３ｗ／ｍ・ｋである。これに対して、高熱
伝導率の保護膜７は珪酸塩ガラスを主成分とする従来の
オーバーコートガラス材料に高い熱伝導率を有する物質
をフィラーとして混合したガラスペーストを発熱抵抗体
５の上部に塗布及び焼成することにより被着形成されて
いる。

【００１６】この種の熱伝導率の高い物質としては、熱
伝導率が約３６ｗ／ｍ・ｋのアルミナ（１００％アルミ
ナ）が知られているが、アルミナの他にも、例えば、熱
伝導率が約６０ｗ／ｍ・ｋのＭｇＯ、約６０−２５０ｗ
／ｍ・ｋのＡｌＮ、約２６０ｗ／ｍ・ｋのＳｉＣ等が使
用可能であり、これらの物質をフィラーとしてオーバコ
ートガラスに使用することにより約３０ー５０ｗ／ｍ・
ｋの熱伝導率の保護膜を得ることが可能である。

【００１７】本実施例のサーマルプリントヘッドによれ
ば、上述のように、比較的高い熱伝導率、約２０ｗ／ｍ
・ｋ、のセラミック基板１の上の比較的低い熱伝導率、
約０．９ｗ／ｍ・ｋ、のグレーズ層２の表面に発熱抵抗
体５を形成し、発熱抵抗体５の上部を基板より高い熱伝
導率、例えば約３０ー５０ｗ／ｍ・ｋ、のオーバーコー
トガラスから成る高熱伝導率の保護膜７により被覆形成
しているので、サーマルプリントヘッドの使用時に、発
熱抵抗体５から発生された熱はその大半が基板やグレー
ズ層を介して放散されることなく上部の高熱伝導率の保
護膜７を介して有効に被印刷体の加熱に寄与することに
なる。

【００１８】このように熱伝導率を向上させた保護膜７
は、基板またはグレーズ層の表面全体を被覆するように
形成することも考えられるのだが、そのようにした場
合、図２（ａ）に示すように、発熱抵抗体５からの熱は
共通及び個別電極３、４や均一組成、即ち均一熱伝導
率、の保護膜を介して保護膜全体に拡散されてしまうの
で、発熱抵抗体からの加熱温度は同図のグラフに示すよ
うに散漫なものとなりシャープな印字特性を得ることが
できない。これに対して、上述の実施例のように、発熱
抵抗体の上部のみに基板より熱伝導率の高い保護膜を被
覆形成した場合、発熱抵抗体からの熱は基板より熱伝導
率の高い高熱伝導率の保護膜を介して被印刷体側へ有効
に伝達されることになり、よりシャープな印字特性を得
ることができる。

【００１９】本実施例のサーマルプリントヘッドの製造
方法について説明すると、まず、従来のサーマルプリン
トヘッドと同様に、基板１の表面全面に約６０μｍの厚
さに形成されたグレーズ層２上に、金から成る導電体ペ
ーストをスクリーン印刷し、焼成後エッチングにより所
要のパターンの共通及び個別電極３、４を形成する。次
いで、これらの共通及び個別電極３、４のそれぞれの先
端部３ａ、４ａ上を横断するように酸化ルテニウムから
成る抵抗体ペーストを線状に印刷及び焼成することによ
り、発熱抵抗体５を形成する。

【００２０】次いで、発熱抵抗体５が形成された領域を
除くグレーズ層２の表面に通常のオーバーコート用のガ
ラスペーストを印刷及び焼成し、発熱抵抗体５が形成さ
れた領域を除いて約４μｍの厚さの第１保護膜６をスク
リーン印刷により形成し、次いで露出された発熱抵抗体
５の上面を被覆するように上述したような熱伝導率の高
い物質をフィラーとして混入したガラスペーストを塗布
後、これを焼成して約６μｍの厚さの高熱伝導率の保護
膜を形成することにより本実施例のサーマルプリントヘ
ッドが得られる。

【００２１】次に本発明の第２の実施例を図３に従い説
明する。本実施例のサーマルプリントヘッドは基板１の
表面にはグレーズ層は形成されてなく、発熱抵抗体５の
下方の基板内には基板１の長手方向に延びる中空状態の
中空領域８が設けられていることを除いて、第１実施例
と同様である。本実施例では、一般に蓄熱体として利用
される熱伝導率の比較的低いガラスのグレーズ層が設け
られていないので、発熱抵抗体５から発生された熱の一
部は直ちに下方の基板１内に伝達されるが、発熱抵抗体
５の下方の基板１ａ内に設けられた中空領域８が更なる
熱の伝導を妨げるように作用するので、基板１ａ全体に
伝導若しくはび放散される熱量は小さく抑えられる。他
方、発熱抵抗体５の上部には上述の実施例と同様に基板
１ａより高い熱伝導率の高熱伝導率の保護膜が形成され
ているので、発熱抵抗体５から発生された熱の大部分は
被印刷体への加熱に利用されることになる。従って、本
実施例の構成は、近年、一層開発の要求が増大してい
る、小型且つ持ち運び可能な、例えば電池駆動式の、サ
ーマルプリントヘッドに適用すれば、低電力消費にて良
好な印字特性の得られるサーマルプリントヘッドを製造
することができる。

【００２２】本実施例のサーマルプリントヘッドの製造
は、基板１ａの表面にグレーズ層を形成することなく直
接発熱抵抗体５及び共通及び個別電極３、４を形成し、
及び発熱抵抗体５の下方の基板１ａ内に中空領域８を設
けることを除けば、第１実施例と同様の方法でに製造す
ることができる。このような中空領域８が内部に設けら
れた基板１ａは、例えば、重量比率にて、約３５％の粉
末状アルミナと、約３５％のほう珪酸系ガラスと、約３
０％の熱可塑性樹脂と、から成り一部にスリットが形成
された複数のグリーンシートを積層及び加熱・焼成並び
に必要により分割を行うことにより得ることができる。
このように基板１ａを形成したら、基板１ａ上に第１実
施例と同様に必要な要素を形成することによりサーマル
プリントヘッドを製造することができる。

【００２３】上述の実施例では、本発明を厚膜型のサー
マルプリントヘッドに適用した場合について示したが、
薄膜型のサーマルプリントヘッドに対しても同様に適用
できることはいうまでもない。また、上述の実施例に限
られることなく、例えば、高熱伝導率の保護膜形成用の
ガラス材料に混合するフィラーの種類や混合量をサーマ
ルプリントヘッドの用途や必要な印字特性に応じて適宜
変更してもよく、また、グレーズ層の形成領域や厚さ等
も適宜変更可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例によるサーマルプリントヘッドの
要部断面図である。

【図２】保護膜と被印刷体への加熱特性の関係を示す図
である。

【図３】第２の実施例によるサーマルプリントヘッドの
要部断面図である。

【図４】従来のサーマルプリントヘッドの断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 基板 ２ グレーズ層 ３ 共通電極配線 ４ 個別電極配線 ５ 発熱抵抗体 ６ 保護膜 ７ 高熱伝導率の保護膜 ８ 中空領域

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板と、前記基板上に形成された発熱抵抗
   体と、前記発熱抵抗体に電気的に接続された共通電極配
   線及び個別電極配線と、前記発熱抵抗体及び前記共通及
   び個別電極配線を被覆するように前記基板上に形成され
   た保護膜とから成るサーマルプリントヘッドであって、
   前記保護膜は前記発熱抵抗体上にて前記基板より高い熱
   伝導率を有することを特徴とするサーマルプリントヘッ
   ド。
2. 【請求項２】前記保護膜はガラスから成り且つ少なくと
   も前記発熱抵抗体上にて前記基板より熱伝導率の高い物
   質をフィラーとして含有する請求項１に記載のサーマル
   プリントヘッド。
3. 【請求項３】前記基板には前記発熱抵抗体の下方にて中
   空領域が形成された請求項１に記載のサーマルプリント
   ヘッド。