JPS633970A - サ−マルヘツド - Google Patents

サ−マルヘツド

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Publication number
JPS633970A
JPS633970A JP14702386A JP14702386A JPS633970A JP S633970 A JPS633970 A JP S633970A JP 14702386 A JP14702386 A JP 14702386A JP 14702386 A JP14702386 A JP 14702386A JP S633970 A JPS633970 A JP S633970A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat generating
heating element
thermal head
heat
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP14702386A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Kanamori
孝史 金森
Tomohiro Nakamori
仲森 智博
Taiji Tsuruoka
鶴岡 泰治
Susumu Shibata
進 柴田
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.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP14702386A priority Critical patent/JPS633970A/ja
Publication of JPS633970A publication Critical patent/JPS633970A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/335Structure of thermal heads

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、サーマルヘッドすなわちシリアルプリンタ
におけるドツト熱印字ヘッドの構造に関するものである
(従来の技術) ノンインパクトプリンタとして感熱転写型サーマルプリ
ンタは、普通紙に印字できること、容易にカラー印字で
きることからその需要が急速に伸びてさている。特に最
近では、被転写紙として表面粗度の大きいボンド紙と呼
ばれるラフペーパーへの印字要求が高まっている。この
ようなラフペーパーに効率よく鮮明に文字や図形を印字
するためには、インクリボンの改良、ヘッド構造の改良
、プラテン圧の適正化などの検討が必要である。
ラフペーパー対応で紙面との接触効率を高めたサーマル
ヘッドとしてはたとえば特開昭58−59865号公報
に開示されたものがある。第10図は同公報に示された
サーマルヘッドの断面図である。このサーマルヘッドは
、セラミック放熱基板1に部分グレーズ層2を形成した
後、発熱部の直下にもう一段部分グレーズ層2よりさら
に細い2段目の上部グレーズ層3を設け、さらに発熱抵
抗体層4、給電体層5、および保護膜6を形成した構成
となっている。
このような構造は発熱部のみが凸状になっているためラ
フペーパーとの面接触効率が高まり良好な印字品質が得
られるようになる。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上記構成の従来のサーマルヘッドには発
熱抵抗体の信頼性に問題がある。以下その理由を第11
図を用いて説明する。第11図は印字時のサーマルヘッ
ドの動作状態を示す図で、図中第10図と同じ要素には
同一符号が付しである。なお7はインクリボン、8は被
転写用紙をあられしている。
第11図に示すように、このサーマルヘッドによれば、
印字の際9で示したインクリボン7と接触しない発熱体
側面部分は空焚の状態となり極めて高温になる。連続印
字による信頼性試験では発熱体側面9での断線による故
障モードが最も大きな障害であフた。さらに部分グレー
ズ層を2段に形成することは、コスト高となるばかりか
、フォトリソ工程での歩留りが低下するなどの問題を生
じさせる。
この発明は、以上述べた信頼性が低くかつコストが高い
という従来技術の問題点を除去し、ラフペーパーに対し
優れた印字特性を有するサーマルヘッドを提供すること
を目的としている。
(問題点を解決するための手段) この発明は、前記従来技術の問題点を解決するため、部
分グレーズ層を設けた放熱基板上に、発熱抵抗体からな
る複数の発熱要素と当該各発熱要素に給電する複数の給
電体とこれらの要素を保護する保護膜とを備えたサーマ
ルヘッドにおいて、前記発熱抵抗体を温度係数が−3,
OX 10−’ (deg−’)以下の材料で構成した
ものである。
(作 用) 本発明では、発熱抵抗体を温度係数が−3,OX In
−’ (deg−’)以下の材料で構成したので、発熱
体中心部に急峻な温度ピークをもたせることができるた
め、発熱体側面部分が高温になるのを防止する。これに
より断線等の故障が大幅に減少し、印字品質が向上する
。したがってラフペーパーへの印字にも充分対応できる
ようになり、前記従来技術の問題点が解決される。
(実施例) 以下本発明の一実施例を詳細に説明する。
第1図は本実施例のサーマルヘッドの断面図である。こ
のサーマルヘッドは、放熱性の良いセラミック基板11
に部分グレーズ層12を設けたものに、発熱抵抗体層1
4、給電体層15を形成し、さらに発熱部に保護膜16
を形成したものである。なお、発熱部はドツト対応に複
数個並設される。この実施例の特徴は、発熱抵抗体層1
4の構成材料に温度係数が−3,Ox 10−’ (d
eg−9以下のものを用いた点にある。これにより、発
熱体中心部に急峻な温度ピークをもたせることができ、
ラフペーパーへの印字を効率的に行うことができるよう
になる。
本発明のサーマルヘッドにおける発熱抵抗材料としては
たとえばTa−5i−C,Cr−5i−0、Ta−5i
−0、Ta−5i−N等が挙げられる。−般的にサーマ
ルヘッドで使用する発熱抵抗材料はアモルファス状態又
は多結晶の状態で用いられ、この時温度係数は低い値を
示す傾向がある。しかしこの抵抗材料を加熱し再結晶さ
せると温度係数は著しく上昇する。
非晶質の状態で温度係数が負であっても再結晶後に正と
なる例がほとんどである。従ってサーマルヘッド用発熱
抵抗体で長時間の使用において抵抗体の再結晶を防止し
初期の負の温度係数を保つことが1つのポイントである
。この意味で、上記材料のうちTa−5t−Cは800
℃以上の高温でも再結晶を生じないため長時間の使用に
対し温度係数の変化がほとんどなく、本発明の発熱抵抗
体材料として好適である。また例に示した上記各発熱抵
抗体材料は、組成変化により容易に温度係数を変化させ
ることが可能である。−般的に体積抵抗率の上昇ととも
に温度係数は負に大きくなる。これらのことに留意して
多元系発熱抵抗体材料の組成成分を温度係数が−3,O
X 10−’ (deg−”)以下となるように調整す
ることにより、本発明で使用する発熱抵抗体材料が得ら
れる。
次に、発熱体中心部に急峻な温度分布をもたせることと
ラフペーパーに対する印字効率の向上との関係について
説明する。
第2図は(a)に角形、(b)にミアンダ形の発熱体を
示したものである。この2つの発熱体に電力を印加した
とき発熱体中心を通るX方向に赤外線温度計によりそれ
ぞれの位置で温度を測定する。
第3図はその測定結果を示すもので、ミアンダ形発熱体
のデータを20、角形発熱体のデータを21にあられす
。第3図から明らかなようにミアンダ形発熱体の温度分
布21は平坦な温度分布を示すのに対し角形発熱体の温
度分布2]は発熱体中心付近において急峻な温度ピーク
をもつことがわかる。
第4図は、パルスくり返し間隔2.76m5 、パルス
幅1.6msのパルスを用い、かつインクリボンとして
レジン系インクリボン(富士化学紙製TNIIC−64
)、被転写用紙としてストラスモア・ボンド(STRA
TIIMORE BOND)紙(ベック粗度テスタ(B
Eにに5M0OTIINESS TESTER)による
表面粗度約10秒)を用いて、第2図の発熱体の印字エ
ネルギとこれに対する印字濃度を測定したものである。
第4図において22はミアンダ形発熱体データ、23は
角形発熱体データを示したものである。ここで用いた発
熱抵抗体材料はTa2N薄膜であり抵抗の温度係数は約
g x 1o−’ (deg−’)である。
第4図から明らかなように角形発熱体とミアンダ形発熱
体を比較した場合、角形発熱体の方が効率の良い印字が
可能であることがわかる。従ってラフペーパーに対しさ
らに良好な印字特性を得るためには、発熱体中心部で急
峻な温度分布があれば良い。
急峻な温度分布を得る方法として第5図に示すように発
熱体幅を狭くする方法が考えられる。第5図において(
a)は発熱体形状を示し第2図(a)より発熱体幅を狭
くしである。なお図中点線が第2図(a)の発熱体幅に
相当する。第5図(b)は発熱体幅を狭くした場合のサ
ーマルヘッドの断面図を示したものである。第5図(a
)で示す如く発熱体幅を狭くして急峻な温度ピークを得
ようとすると第5図(b)に示すように給電体15が部
分グレーズ層12の頂上付近に位置することになる。そ
して、最終的には発熱体部が四部の底辺に位置し、その
結果インクリボン、被転写紙との接触効率が低下し印字
効率の悪いものになってしまう。
本発明は、発熱体材料の抵抗温度係数を−3,0X 1
0−’ (deg−’)以下とすることにより、発熱体
形状を変えずに発熱体部に急峻な温度分布を得て前述の
欠点を除去しようとするものである。
第6図はTa、N材料を用いた角形発熱体におけるパル
ス印加時の温度分布を示したものである。第6図におい
て24は等温線を示している。
第6図のように角形発熱体では発熱体の中心部が最も加
熱されることになる。このとき発熱抵抗体として第7図
に示すような温度の上昇とともに抵抗値が下がる材料を
用いた場合(いわゆる負の 1温度係数)、発熱体の中
心部が加熱されるに従い局部的に抵抗値が減少し第6図
の25に示すように電流が中心部に集中するようになる
。従って負の温度係数をもつ発熱体材料を用いた場合相
乗的に中心部に温度集中を起すことになる。
第8図は種々の温度係数をもった発熱体材料と温度分布
の関係を示したものである。第8図において26は温度
係数として−7,OX 10−’ (deg−’)(2
5℃〜600℃)の発熱体抵抗体(例えばTa−5i−
C)、27は温度係数が約Ox 10−’ (deg−
”)の発熱抵抗体(例えばTa2N) 、28は温度係
数が約3.OX 1010−3(de’)の発熱抵抗体
(例えばTa)の温度分布を示している。第8図より明
らかなように温度係数を負にすることにより発熱体中心
部に急峻な温度ピークが出現することがわかる。
第9図は、パルスくり返し間隔2.76m5.パルス幅
1.6msのパルスを用い、第4図のデータを得たとき
と同じインクリボンと被転写用紙を用いて、種々の温度
係数の発熱体の印字エネルギとこれに対する印字濃度を
測定したものである。ここでは、温度係数が負の発熱体
は温度上昇とともに抵抗値が変化するため抵抗に流れる
電流変化をデジタルメモリスコープに記憶させ積分する
ことにより印加エネルギを算出している。第9図におい
て29〜32はそれぞれ温度係数がox to−’、−
1,OX 10−’、−3,OX 10−’ 、−7,
OX 10−’ (deg−’)の発熱体材料による特
性を示している。この図から明らかなように、−3,o
x to−’ (deg−’)以下の温度係数の材料を
使用した場合、著しく印字効率が向上し印字品質も良好
なものとなる。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明によれば、−3,O
X 10−’ (deg−’)以下の温度係数の材料を
発熱抵抗体に用いるので、発熱抵抗体形状を変えずに発
熱体中心部に急峻な温度ピークが得られるようになり、
低コストで高信頼性でラフベーパー印字に好適なサーマ
ルヘッドを提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のサーマルヘッドの一実施例の構成を示
す断面図、第2図(a)及び(b)はそれぞれ角形発熱
体及びミアンダ形発熱体の平面図、第3図は第2図(a
)及び(b)の発熱体の温度分布図、第4図は第2図(
a)及び(b)の発熱体の印加エネルギと印字濃度の関
係図、第5図(a)及び(b)はそれぞれ発熱体幅を狭
くしたサーマルヘッドの平面図及び断面図、第6図はパ
ルス印加時の角形発熱体の温度分布図、第7図は負の温
度係数を持つ発熱抵抗体の温度と抵抗値の関係図、第8
図は種々の温度係数を持つ発熱抵抗体の温度分布図、第
9図は種々の温度係数を持つ発熱抵抗体の印加エネルギ
と印字濃度の関係図、第10図は従来のサーマルヘッド
の構成を示す断面図、第11図は第10図のサーマルヘ
ッドの印字時の線子を示す図である。 11 −・・  基板 12 −・・  部分グレーズ層 34 −・・  発熱抵抗体層 +5 −・・  給電体層 +6 −・・  保護層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 部分グレーズ層を設けた放熱基板上に、発熱抵抗体から
    なる複数の発熱要素と当該各発熱要素に給電する複数の
    給電体とこれらの要素を保護する保護膜とを備えたサー
    マルヘッドにおいて、前記発熱抵抗体を温度係数が−3
    .0×10^−^4(deg^−^1)以下の材料で構
    成したことを特徴とするサーマルヘッド。
JP14702386A 1986-06-25 1986-06-25 サ−マルヘツド Pending JPS633970A (ja)

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JP14702386A JPS633970A (ja) 1986-06-25 1986-06-25 サ−マルヘツド

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JPS633970A true JPS633970A (ja) 1988-01-08

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ID=15420795

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