JP2000135804A - サーマルヘッド - Google Patents

サーマルヘッド

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JP2000135804A
JP2000135804A JP31024598A JP31024598A JP2000135804A JP 2000135804 A JP2000135804 A JP 2000135804A JP 31024598 A JP31024598 A JP 31024598A JP 31024598 A JP31024598 A JP 31024598A JP 2000135804 A JP2000135804 A JP 2000135804A
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JP
Japan
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heat storage
storage layer
thermal head
electrodes
heating resistor
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JP31024598A
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English (en)
Inventor
Tamotsu Asai
保 浅井
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】書き始めの期間、十分な濃さの印画ドットを形
成することができず、印画が不鮮明になっていた。 【解決手段】絶縁基板1 上に蓄熱層2 を帯状に被着させ
るとともに、該蓄熱層2上に複数個の発熱抵抗体4 を直
線状に配列させて成り、記録媒体を発熱抵抗体4上に搬
送しながら発熱抵抗体4 を選択的に発熱させることによ
り記録媒体に印画を形成するサーマルヘッドであって、
前記蓄熱層2 を電気抵抗率が250〜3000μΩcm
のガラスにより形成するとともに該蓄熱層2 の両端に一
対の電極7a,7bを接続し、これら電極7a,7b間に通電
し、蓄熱層2 を発熱させるようにする。

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
ーマルヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のサーマルヘッドは、例えば図3に
示す如く、アルミナセラミックス等から成る絶縁基板11
の上面に断面山状の蓄熱層12を被着させるとともに該蓄
熱層12の頂部付近に複数個の発熱抵抗体13を被着・配列
し、これら発熱抵抗体13の両端に個別電極14a 及び共通
電極14b を接続した構造を有しており、感熱紙等の記録
媒体を発熱抵抗体13上に搬送しながら発熱抵抗体13を外
部からの印画データに基づいて個々に選択的にジュール
発熱させ、記録媒体に所定の印画を形成することによっ
て感熱記録を行なうようになっている。
【0003】尚、前記蓄熱層12は、印画動作中、発熱抵
抗体13の発する熱を蓄積及び放散することによってサー
マルヘッドの熱応答特性を良好に維持するためのもので
あり、該蓄熱層12は電気絶縁性や耐熱性,低熱伝導性等
を兼ね備えた材料、例えばガラスやポリイミド樹脂等で
形成されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のサーマルヘッドによれば、印画を開始しようと
する際、蓄熱層12の温度は室温とほぼ等しくなっている
ことが多く、この状態から印画を始めると、最初は発熱
抵抗体13の発した熱の多くが蓄熱層12側に吸収されて、
印画にはあまり寄与されない。そのため、印画を開始し
てから蓄熱層12がある程度温まるまでの期間(所謂、書
き始めの期間)は十分な濃さの印画ドットを形成するこ
とができず、印画が不鮮明なものとなる欠点を有してい
た。
【0005】そこで上記欠点を解消するために、書き始
めの期間における発熱抵抗体13の発熱量が大となるよう
に発熱抵抗体13への印加電力を制御することが提案され
ている。
【0006】ところが、このような印加電力の制御には
過去の印画情報を記憶しておくためのメモリ等が必要と
なることから、サーマルヘッドの制御回路等が複雑化及
び大型化する欠点があり、またかかる制御は次ラインの
印画を行なったときの温度状態を過去の印画情報から推
測して行なうものであり、そのため、その精度は比較的
低く、十分な印画品質を得るには至っていない。
【0007】
【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、本発明のサーマルヘッドは、絶縁基
板上に蓄熱層を帯状に被着させるとともに、該蓄熱層上
に複数個の発熱抵抗体を直線状に配列させて成り、記録
媒体を前記発熱抵抗体上に搬送しながら発熱抵抗体を選
択的に発熱させることにより印画を形成するサーマルヘ
ッドであって、前記蓄熱層を電気抵抗率が250〜30
00μΩcmのガラスにより形成するとともに該蓄熱層
の両端に一対の電極を接続し、これら電極間に通電し、
前記蓄熱層を発熱させるようにしたことを特徴とするも
のである。
【0008】また本発明のサーマルヘッドは、前記蓄熱
層と前記発熱抵抗体との間に電気絶縁層が介在されてい
ることを特徴とするものである。
【0009】更に本発明のサーマルヘッドは、前記一対
の電極間に印加される電力の大きさが、蓄熱層の温度状
態に応じて決定されることを特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明のサーマルヘッドを
添付図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明のサ
ーマルヘッドの一形態を示す斜視図、図2は図1のX−
X線断面図であり、1 は絶縁基板、2 は蓄熱層、3 は電
気絶縁層、4 は発熱抵抗体、7a,7bは電極である。
【0011】前記絶縁基板1 は厚み0.5〜1.5mm
程度のアルミナセラミックス等から成り、その上面で後
述する蓄熱層2 や電気絶縁層3 ,発熱抵抗体4 等を支持
するための支持母材として機能する。
【0012】尚、前記絶縁基板1 は、例えばアルミナセ
ラミックスから成る場合、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
いた上、高温で焼成することにより製作される。
【0013】また前記絶縁基板1 の上面には断面山状の
蓄熱層2 が帯状に形成されており、該蓄熱層2 の頂部付
近には電気絶縁層3 を介して複数個の発熱抵抗体4 が被
着・配列される。
【0014】前記蓄熱層2 は所定の耐熱性を備えたガラ
スにより形成されており、1.0×10-3〜5.0×1
-3cal/cm・sec・℃の熱伝導率を有している
ため、印画動作中、発熱抵抗体4 の発する熱を蓄積及び
放散することによってサーマルヘッドの熱応答特性を良
好に維持することができる。
【0015】また前記蓄熱層2 は断面山状に形成されて
いることから、その上に配置される複数個の発熱抵抗体
4 を上方に突出させて記録媒体に対する押圧力(印圧)
を有効に高めることができる。
【0016】そして前記蓄熱層2 の内部には、常温にお
ける電気抵抗率が250〜3000μΩcmとなるよう
に、Ag(銀)やTi(チタン),Cr(クロム)等の
金属微粒子が5〜40重量%だけ含有されている。
【0017】このため、前記蓄熱層2 の長手方向の両端
部に電気的に接続される一対の電極7a, 7b間に通電する
と、蓄熱層自体がジュール発熱を起こし、印画を行なう
のに適した温度、例えば40〜60℃の温度となる。
【0018】例えば、蓄熱層2 の電気抵抗値が576Ω
(20℃)の場合、一対の電極7a,7b間に24Vの電圧
を所定時間印加することによって蓄熱層全体を60℃の
温度となすことができる。尚、蓄熱層2 への印加電力
は、蓄熱層2 そのものの蓄熱特性のみならず、絶縁基板
1 等の蓄熱特性等も考慮して決定される。
【0019】従って、これから印画を開始しようとする
際に蓄熱層2 の温度が室温とほぼ等しくなっていたとし
ても、蓄熱層2 を上述の如く発熱させて蓄熱層2 の温度
を印画に適した温度となしておくことにより、発熱抵抗
体4 の発する熱の多くを印画に効率良く寄与させて、所
謂、書き始めから十分な濃さの印画ドットを形成するこ
とができ、これによって常に鮮明で且つ良好な印画を形
成することが可能となる。
【0020】また前記電極7a, 7b間に印加される電力
は、まず現在の蓄熱層2 の温度を検出し、そこから蓄熱
層2 を印画に適した所定の温度となすのに必要な電力量
を算出することによって決定される。このように一対の
電極7a, 7b間に印加される電力の大きさを、蓄熱層4 の
温度状態に応じて決定することにより、蓄熱層2 の温度
を常に印画に最適な所定の温度となすことができる。
【0021】尚、前記蓄熱層2 の温度検出は、サーミス
タ等から成る温度検出素子を蓄熱層2 上に被着させてお
くことにより行っても良いが、蓄熱層2 の抵抗温度係数
(TCR)を事前に測定した上、一対の電極7a, 7b間の
電気抵抗値を抵抗測定器で検知することによっても行な
うことができる。後者の方法により行なう場合、蓄熱層
全体の平均値が分かることから、蓄熱層2 の温度をより
高精度に制御することが可能である。
【0022】またこのような蓄熱層2 は、ガラス粉末及
びAg粉末に有機溶媒、溶剤を添加・混合して得た所定
のガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷等によっ
て帯状に印刷・塗布し、しかる後、これを500〜80
0℃の温度で焼き付けることによって幅1.0〜3.0
mm、高さ50〜100μmの断面山状をなすように被
着・形成され、また前記電極7a,7bは銅やアルミニウム
等の金属を従来周知の厚膜手法や薄膜手法を採用し、一
端が蓄熱層2 の両端部に接続されるようにして所定厚
み、所定パターンに被着させることにより形成される。
【0023】そして前記蓄熱層2 の頂部付近に配されて
いる複数個の発熱抵抗体4 は、例えば300dpiのド
ット密度で直線状に配列される。
【0024】前記発熱抵抗体4 はその各々がTaSiO
2 やTiSiO2 ,TiCSiO2等の電気抵抗材料
(体積固有抵抗:100μΩcm以上)により形成され
ているため、後述する個別電極5a及び共通電極5bを介し
て所定の電力が印加されるとジュール発熱を起こし、記
録媒体に印画ドットを形成し得る所定の温度となる。
【0025】また前記発熱抵抗体4 と蓄熱層2 との間に
介在される電気絶縁層3 は、ガラスやSi3 4 (窒化
珪素),SiAlON(サイアロン),SiO2 (酸化
珪素),SiON等から成り、例えば0.7〜1.2μ
mの厚みをもって介在される。この電気絶縁層3 は蓄熱
層2 と発熱抵抗体4 とが電気的に短絡するのを確実に防
止するためのもので、特に電気絶縁層3 をガラスやSi
2 ,SiAlON,SiON等のSiO成分を含む材
料により形成する場合、蓄熱層2 と電気絶縁層3 との馴
染みが良好となって蓄熱層2 に対する密着性が向上する
利点がある。
【0026】尚、前記電気絶縁層3 は従来周知のスパッ
タリング法やプラズマCVD法等によって蓄熱層2 の表
面を完全に覆うようにして被着・形成され、また前記発
熱抵抗体4 は従来周知の薄膜手法、即ちスパッタリング
法やフォトリソグラフィー技術,エッチング技術等を採
用することによって所定の線密度で所定パターン、所定
厚みに被着・形成される。
【0027】そして前記発熱抵抗体4 の各一端には個別
電極5aが個別に接続され、各他端には共通電極5bが共通
に接続される。
【0028】前記個別電極5aには図示しないスイッチン
グトランジスタ等を介して電源のマイナス側の端子(G
ND)が、共通電極5bには電源のプラス側の端子(24
V)が接続され、前記スイッチングトランジスタのスイ
ッチング動作を外部からの印画データに基づいて制御す
ることにより両電極5a,5b間の発熱抵抗体4 に所定の電
力を印加する。
【0029】前記個別電極5a及び共通電極5bは、前述し
た一対の電極7a,7bと同様に、銅やアルミニウム等の金
属を従来周知の厚膜手法や薄膜手法を採用し、各一端が
発熱抵抗体4 の両端部に接続されるようにして所定厚
み、所定パターンに被着させることにより形成される。
【0030】かくして上述したサーマルヘッドは、感熱
紙等の記録媒体を発熱抵抗体4 上に搬送しながら個別電
極5a及び共通電極5b間に印画データに対応させて所定の
電力を印加し、発熱抵抗体4 を個々に選択的にジュール
発熱させるとともに、該発熱した熱を記録媒体に伝導さ
せ、所定の印画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。
【0031】尚、本発明は上述の形態に限定されるもの
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、改良等が可能である。
【0032】例えば上述の形態において発熱抵抗体4 や
個別電極5a,共通電極5b等の表面をSi3 4 (窒化珪
素)やサイアロン(SiAlON)等の電気絶縁層3 と
同質の材料から成る保護膜6 で被覆しておけば、発熱抵
抗体4 等の酸化腐食や磨耗等を有効に防止することがで
きる上に、発熱抵抗体4 の上面と下面に印加される熱応
力がほぼ等しくなることから、発熱抵抗体4 や保護膜6
等の膜剥がれが有効に防止される利点もある。
【0033】また上述の形態において蓄熱層2 中に含有
される金属微粒子の含有比率が下部領域から上部領域に
向かって漸次大きくなるようになしておけば、サーマル
ヘッドの熱効率と発熱抵抗体表面の平坦性とを向上させ
ることができる利点がある。従って蓄熱層2 中に含有さ
れる金属微粒子の含有比率が下部領域から上部領域に向
かって漸次大きくなるようになしておくことが好まし
い。
【0034】
【発明の効果】本発明のサーマルヘッドによれば、発熱
抵抗体の直下に配される蓄熱層を電気抵抗率が250〜
3000μΩcmのガラスで形成するとともに該蓄熱層
の両端に一対の電極を接続し、これら電極間に通電し、
前記蓄熱層を発熱させるようになしたことから、発熱抵
抗体の発する熱の多くを書き始めから印画に効率良く寄
与させて十分な濃さの印画ドットを形成することができ
るようになり、常に鮮明で且つ良好な印画を形成するこ
とが可能となる。
【0035】また本発明のサーマルヘッドによれば、前
記蓄熱層と前記発熱抵抗体との間に電気絶縁層を介在さ
せておくことにより、蓄熱層及び発熱抵抗体間の電気的
短絡を確実に防止することができる。
【0036】更に本発明のサーマルヘッドによれば、前
記一対の電極間に印加される電力の大きさを蓄熱層の温
度状態に応じて決定することにより、蓄熱層の温度を印
画に最適な温度となるように制御することができ、従っ
て印画品質の更なる向上に供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一形態に係るサーマルヘッドの斜視図
である。
【図2】図1のX−X線断面図である。
【図3】従来のサーマルヘッドの断面図である。
【符号の説明】
1 ・・・絶縁基板、2 ・・・蓄熱層、3 ・・・電気絶縁
層、4 ・・・発熱抵抗体、5a・・・個別電極、5b・・・
共通電極、6 ・・・保護膜、7a,7b・・・一対の電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁基板上に蓄熱層を帯状に被着させると
    ともに、該蓄熱層上に複数個の発熱抵抗体を直線状に配
    列させて成り、記録媒体を前記発熱抵抗体上に搬送しな
    がら発熱抵抗体を選択的に発熱させることにより印画を
    形成するサーマルヘッドであって、 前記蓄熱層を電気抵抗率が250〜3000μΩcmの
    ガラスにより形成するとともに該蓄熱層の両端に一対の
    電極を接続し、これら電極間に通電し、前記蓄熱層を発
    熱させるようにしたことを特徴とするサーマルヘッド。
  2. 【請求項2】前記蓄熱層と前記発熱抵抗体との間に電気
    絶縁層が介在されていることを特徴とする請求項1に記
    載のサーマルヘッド。
  3. 【請求項3】前記一対の電極間に印加される電力の大き
    さが、蓄熱層の温度状態に応じて決定されることを特徴
    とする請求項1に記載のサーマルヘッド。
JP31024598A 1998-10-30 1998-10-30 サーマルヘッド Pending JP2000135804A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012507069A (ja) * 2008-10-24 2012-03-22 ヴァルコ インスツルメンツ カンパニー, インク. 適応型温度調節装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012507069A (ja) * 2008-10-24 2012-03-22 ヴァルコ インスツルメンツ カンパニー, インク. 適応型温度調節装置

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