JPH09123502A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】蓄熱層を形成した際、基板が軟化変形したり、
或いは、発熱抵抗体を繰り返しジュール発熱させた際、
蓄熱層が変形して発熱抵抗体にクラックが入ったりすて
いた。 【解決手段】アルミニウム、銅、鉄、もしくはこれらの
合金のうち少なくとも１種から成る基板１上に、発熱抵
抗体４を被着する薄板ガラス製の蓄熱部材２を、直接、
半田３を介して取着させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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】

【従来技術及びその課題】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
２に示す如く、基板１１の上面にガラス等の低熱伝導性
材料から成る蓄熱層１２を被着させるとともに、該蓄熱
層１２上に発熱抵抗体１３と一対の電極１４とを順次、
被着させた構造を有しており、前記一対の電極１４間に
外部からの印字信号に基づいて所定の電力を印加し、発
熱抵抗体１３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媒体に伝導させ、感熱記録媒体
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、前記基板１１は、その上面で発熱抵抗
体１３等が被着された蓄熱層１２を支持するとともに、
蓄熱層１２の熱の一部を吸収して蓄熱層１２の温度状態
を良好に保つためのものであり、通常、アルミナセラミ
ックス等のセラミック材料により形成されている。

【０００４】また前記蓄熱層１２は、発熱抵抗体１３の
発する熱を蓄積して発熱抵抗体１３の温度を短時間で印
字に必要な所定の温度となすためのものであり、耐熱性
に優れた低熱伝導性材料、例えば、軟化点が700 ℃以上
の高軟化点ガラスにより形成されている。

【０００５】しかしながら、この従来のサーマルヘッド
においては、基板１１を形成するアルミナセラミックス
の熱伝導率が25.1Ｗ／ｍ・ｋと比較的小さいことから、
発熱抵抗体１３の温度を短時間で印字に必要な所定温度
となすために発熱抵抗体１３への印加電力を大として高
速印字を行った場合、蓄熱層１２の温度を速やかに冷却
することができず、次のラインの印字を行う際に印画濃
度が極めて高くなって濃度むらが形成されたり、或い
は、非印字時であっても不要な印字が形成される尾引き
現象が発生する欠点を有していた。

【０００６】そこで上記欠点を解消するために、基板を
アルミニウム等の良熱伝導性材料（アルミニウムの熱伝
導率：20〜24Ｗ／ｍ・ｋ）により形成して基板１１の放
熱性を上げることが検討されている。

【０００７】しかしながら、サーマルヘッドの基板１１
をアルミニウムによって形成する場合、基板１１を形成
するアルミニウムの融解温度が660 ℃と比較的低いこと
から、基板１１上に蓄熱層１２を従来周知の厚膜手法に
よって被着形成するにあたり高軟化点ガラスをアルミニ
ウム製の基板１１に焼き付ける際、ガラスが溶解する前
に基板１１が軟化し、変形してしまう。

【０００８】このため、サーマルヘッドの基板１１がア
ルミニウム等から成っている場合は、蓄熱層１２を低軟
化点ガラス（軟化温度：400 〜500 ℃）により形成する
必要があった。

【０００９】しかしながら、蓄熱層１２を低軟化点ガラ
スによって形成した場合、発熱抵抗体１３の発熱温度
（250 〜300 ℃）が蓄熱層１２の軟化温度に比較的近い
ことから、発熱抵抗体１３を繰り返しジュール発熱させ
ると、蓄熱層１２が発熱抵抗体１３の熱によって少しず
つ変形してその上に被着される発熱抵抗体１３にクラッ
クが入るという欠点を誘発していた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記欠点に鑑み
案出されたもので、アルミニウム、銅、鉄、もしくはこ
れらの合金のうち少なくとも１種から成る基板上に、発
熱抵抗体を被着する薄板ガラス製の蓄熱部材を、直接、
半田を介して取着させたことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
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形
態を示す断面図であり、１は基板、２は蓄熱部材、３は
半田、４は発熱抵抗体、５は一対の電極である。

【００１３】前記基板１はアルミニウム、銅、鉄、もし
くはこれらの合金のうち少なくとも１種から成ってお
り、その上に、発熱抵抗体３を有する薄板ガラス製の蓄
熱部材２を、直接、半田を介して取着させている。

【００１４】前記基板１は、その上面で蓄熱部材２を支
持するとともに、後述する蓄熱部材２中の熱の一部を吸
収して蓄熱部材２を短時間で冷却するためのものであ
り、例えば、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ合金により５ｍｍの厚み
をもって形成される。

【００１５】このＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ合金等から成る基板
１は、その熱伝導率が200 Ｗ／ｍ・ｋと極めて大きく、
高い放熱性を有しているため、発熱抵抗体４の温度を短
時間で印字に必要な所定温度となすために発熱抵抗体４
への印加電力を大として高速印字を行う場合であって
も、印字が終わると、蓄熱部材２及び基板１を短時間で
良好に冷却することができ、濃度むらや尾引きの無い良
好な印字画像を形成することが可能となる。

【００１６】尚、前記基板１は、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ合金
により形成されている場合、従来周知の金属加工法を採
用することによって製作される。

【００１７】また基板１の上面で支持されている蓄熱部
材２は、発熱抵抗体４の発する熱を蓄積して発熱抵抗体
４の温度を短時間で印字に必要な所定温度となすための
ものであり、このような蓄熱部材２としては、例えば厚
み30μｍ程度の薄板ガラスが用いられる。

【００１８】この蓄熱部材２として用いられる薄板ガラ
スは、例えば、熱伝導率が0.9 Ｗ／ｍ・ｋで軟化点が70
0 〜800 ℃の低アルカリガラス、より具体的にはホウケ
イ酸ガラスにより形成されており、ガラス材料を板状に
成形した後、表面を研摩加工することにより製作され
る。

【００１９】このように、軟化点が700 〜800 ℃の高軟
化点ガラスから成る薄板ガラスを用いて蓄熱部材２を形
成することにより、発熱抵抗体４を250 〜300 ℃の温度
で繰り返しジュール発熱させても、蓄熱部材２が変形し
て発熱抵抗体４にクラックが入ることは一切なく、発熱
抵抗体４の寿命を長くしてサーマルヘッド長期にわたり
良好に機能させることができる。

【００２０】また前記蓄熱部材２の上面には、複数個の
発熱抵抗体４と、一対の電極５とが順次被着されてい
る。

【００２１】前記発熱抵抗体４は例えば窒化タンタル等
から成っており、それ自体が所定の電気抵抗率を有して
いるため、一対の電極５を介して外部電源からの電力が
印加されるとジュール発熱を起こし、感熱記録媒体に印
字画像を形成するのに必要な所定温度、例えば200 ℃〜
350 ℃の温度に発熱する。

【００２２】また前記発熱抵抗体４上に被着される一対
の電極５はアルミニウム等の金属材料から成っており、
該一対の電極５は発熱抵抗体４にジュール発熱を起こさ
せるために必要な所定の電力を印加する作用を為す。

【００２３】尚、前記複数個の発熱抵抗体４及び一対の
電極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基板１上に取着
された蓄熱部材２の上面に所定パターン、所定厚み（発
熱抵抗体４は0.01〜0.5 μｍの厚み、一対の電極５は0.
5 〜2.0 μｍの厚み）をもって被着形成される。

【００２４】また前記基板１と蓄熱部材２との間には、
この両者を接着するための半田３が介在されている。

【００２５】前記半田３は、Ｐｂ−Ｓｎ系のものが用い
られ、より具体的には、旭硝子株式会社製のセラソルザ
♯297(商品名）が好適に用いられる。

【００２６】このセラソルザ♯297 は、蓄熱部材２を形
成するガラスと基板１を形成するアルミニウム、銅、
鉄、もしくはこれらの合金とを化学結合によって強固に
接合することができるもので、その溶融温度は297 ℃に
設定されている。

【００２７】従って、半田３を溶融させるのに必要な温
度は300 ℃程度で、アルミニウム合金の融解温度（融解
温度：660 ℃）に比し十分に低いため、蓄熱部材２を基
板１の上面に被着させる際、基板１が熱によって融解し
てしまうことはない。

【００２８】またこの半田３の熱伝導率は約35Ｗ／ｍ・
ｋと蓄熱部材２を形成する高軟化点ガラスに比し高いも
のであるため、蓄熱部材２から基板１への熱伝導が半田
３によって阻害されることはなく、良好な高速印字に供
することができる。

【００２９】また更に前記半田３の溶融温度は297 ℃で
あり、サーマルヘッドを駆動させる際に蓄熱部材２と基
板１との界面近傍に印加される熱（約40℃）に比し高く
設定されているため、発熱抵抗体４を繰り返し発熱させ
るような場合であっても、半田３が加熱溶融する恐れは
なく、蓄熱部材２を基板１の上面に常に強固に取着させ
ておくことができる。

【００３０】尚、前記蓄熱部材２の基板１上への接着
は、まず基板１の上面に所定の半田ペーストを10〜50μ
ｍの厚みに印刷塗布し、しかる後、その上に蓄熱部材２
を載置させるとともに、300 ℃の温度で５分間リフロー
することによって行う。

【００３１】このとき、蓄熱部材２が半田接合される基
板１の表面をアルマイト処理等によって酸化しておけ
ば、半田３が基板表面の酸素に対して良好に化学結合す
るため、基板１と蓄熱部材２とをより強固に接合させる
ことができる。したがって蓄熱部材２が半田接合される
基板１の表面を酸化しておくことが好ましい。

【００３２】かくして上述したサーマルヘッドは、前記
一対の電極５間に外部からの印字信号に基づいて所定の
電力を印加し、発熱抵抗体４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媒体に伝導さ
せ、感熱記録媒体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。

【００３３】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、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、図１のサーマル
ヘッドにおいてサーマルヘッドの耐摩耗性、耐腐食性を
向上させるために発熱抵抗体４等を窒化珪素等から成る
保護膜によって被覆しても構わない。

【００３４】

【発明の効果】本発明のサーマルヘッドによれば、高速
印字を行う場合であっても、蓄熱部材及び基板を短時間
で良好に冷却して濃度むらや尾引きの無い良好な印字画
像を形成することができるようになるとともに、発熱抵
抗体の寿命を長くしてサーマルヘッドを長期にわたり良
好に機能させ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を示す断面図である。

【図２】従来のサーマルヘッドの断面図である。

【符号の説明】

１・・・基板 ２・・・蓄熱部材 ３・・・半田 ４・・・発熱抵抗体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミニウム、銅、鉄、もしくはこれらの
   合金のうち少なくとも１種から成る基板上に、発熱抵抗
   体を被着する薄板ガラス製の蓄熱部材を、直接、半田を
   介して取着させたことを特徴とするサーマルヘッド。