JP2000246934A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】記録媒体の摺接抵抗が極めて大きくなることに
起因してスティッキング現象が頻繁に発生したり、記録
媒体の摺接により発生した紙カスが発熱素子上に付着す
るといった不具合があった。 【解決手段】基板1 上に、基層部2a及び凸条部2bを有し
たグレーズ層2 を形成し、前記凸条部2b上に多数の発熱
素子3 を被着・配列させるとともに、これら発熱素子3
の両端に一対の給電配線4,5 を接続し、これらを保護膜
6 により被覆して成るサーマルヘッドであって、一方の
給電配線5 の先端を凸条部2bの搬送方向上流側側面近傍
まで延在させ、且つ他方の給電配線4 の先端を凸条部2b
の搬送方向下流側側面と離間させて配置することにより
凸条部2bに対して記録媒体の搬送方向下流側に位置する
保護膜表面に凸条部2bに近接した溝6aを形成する。

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、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、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基板11の上
面に断面山状のグレーズ層12を被着させるとともに、該
グレーズ層12の頂部に多数の発熱素子13を被着・配列さ
せ、これら全体を保護膜15で被覆した構造を有してお
り、かかるサーマルヘッドは、発熱素子13の配列と直交
する方向に搬送される感熱記録紙等の記録媒体P を発熱
素子13上の保護膜表面に摺接させながら、多数の発熱素
子13を外部からの画像データに基づいて個々に選択的に
ジュール発熱させ、該発熱した熱を記録媒体P に伝導さ
せることによって所定の印画を形成するようになってい
る。

【０００３】尚、前記グレーズ層12は、サーマルヘッド
の表面温度が印画に適した温度となるように発熱素子13
の発する熱を蓄積及び放散することでサーマルヘッドの
熱応答特性を良好に維持するとともに、記録媒体P に鮮
明な印画ドットが形成されるように記録媒体P に対する
押圧力（印圧）を高めるためのものであり、この押圧力
をより有効に高める手段として、グレーズ層12の頂部に
更に凸部12a を形成することが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のサーマルヘッドにおいては、グレーズ層12の頂部に
凸部12a を形成したことにより記録媒体P に対する押圧
力は有効に高められる反面、記録媒体P の摺接抵抗が増
大することに起因してスティッキングと呼ばれる記録媒
体P の引っかかりを発生することがある。特に、凸部12
a に対して記録媒体P の搬送方向上流側に給電配線14の
エッジ形状等に沿った大きな溝が形成されている場合、
記録媒体P の摺接抵抗が極めて大きくなるので前述した
スティッキング現象が頻繁に発生することとなり、その
結果、記録媒体P を安定的に走行させることが不可とな
って、記録媒体P の搬送方向（図３の矢印方向）と直交
する方向に白スジ等の印画不良が形成される欠点を有し
ていた。

【０００５】また従来のサーマルヘッドにおいては、上
述した如く記録媒体P の摺接抵抗が増大することに起因
して紙カス（記録媒体P の磨耗により生じた粉）の発生
量も増加する。このような紙カスが凸部12a に対して記
録媒体P の搬送方向上流側の溝に溜まると、その一部が
記録媒体P の摺接に伴って発熱素子13上まで流動するこ
とがある。この場合、発熱素子13が紙カスによって覆わ
れるため、発熱素子13の発した熱を記録媒体P 側に良好
に伝導させることができず、印画が不鮮明になる欠点も
有していた。

【０００６】

【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、基板上
に、断面円弧状の基層部及び該基層部の頂部付近に凸条
部を有したグレーズ層を形成し、該グレーズ層の凸条部
上に多数の発熱素子を被着・配列させるとともに、これ
ら発熱素子の両端に一対の給電配線を接続し、前記グレ
ーズ層、発熱素子及び給電配線を略一定厚みの保護膜に
より被覆して成り、前記発熱素子の配列と直交する方向
に搬送される記録媒体を発熱素子上の保護膜表面に摺接
させながら発熱素子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、一方の給電配線
の先端を凸条部の搬送方向上流側側面近傍まで延在さ
せ、且つ他方の給電配線の先端を凸条部の搬送方向下流
側側面と離間させて配置することにより前記凸条部に対
して記録媒体の搬送方向下流側に位置する保護膜表面に
凸条部に近接する溝を形成したことを特徴とするもので
ある。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図１は本発明の一形態に係るサーマ
ルヘッドを部分的に示す斜視図、図２は図１のサーマル
ヘッドの断面図であり、1 は基板、2 はグレーズ層、3
は発熱素子、4 ,5は一対の給電配線、6 は保護膜、6aは
溝である。尚、図１は図面を簡略化すべく保護膜6 を省
略して示すものである。

【０００８】前記基板1 はアルミナセラミックス等のセ
ラミック材料から成り、その上面でグレーズ層2 や発熱
素子3 ，一対の給電配線4,5 ，保護膜6 等を支持するた
めの支持母材として機能する。

【０００９】尚、前記基板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
混合して泥漿状に成すとともに、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（セラミック生シー
ト）を得、しかる後、該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。

【００１０】また前記基板1 の上面には、断面山状、よ
り具体的には、断面円弧状のなだらかな山状をなす基層
部2aと該基層部2aの頂部付近に突設される凸条部2bとを
一体的に形成した山状のグレーズ層2 が帯状に被着され
ている。

【００１１】前記グレーズ層2 は、ガラスやポリイミド
樹脂等の低熱伝導性材料から成り、サーマルヘッドの表
面温度が印画に適した温度となるように発熱素子3 の発
する熱を蓄積及び放散することでサーマルヘッドの熱応
答特性を良好に維持するとともに、記録媒体P に鮮明な
印画ドットが形成されるようにその頂部付近に配される
多数の発熱素子3 を上方に突出させて記録媒体P に対す
る押圧力（印圧）を高める作用を為す。

【００１２】かかるグレーズ層2 は例えば全体の幅を４
００μｍ〜２０００μｍ、全体の高さを２０μｍ〜９０
μｍとなすように形成される。

【００１３】また前記グレーズ層2 の凸条部2bは前述の
押圧作用をより有効に高めるためのものであり、グレー
ズ層全体の大きさを上記の寸法範囲内に設定する場合、
凸条部2bの幅は５０μｍ〜３５０μｍ、高さは２μｍ〜
３０μｍに設定される。

【００１４】尚、前記グレーズ層2 は、例えばガラスか
ら成る場合、以下の方法によって形成される。まずガラ
ス粉末に適当な有機溶媒、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
って基板1 の上面所定領域に２０μｍ〜９０μｍの厚み
をもって帯状に印刷・塗布し、これを高温（約９００
℃）で焼き付けることによって断面円弧状のガラス層を
形成する。次に前記ガラス層の表面に、凸条部2bを形成
する部位のみが覆われるように、感光性樹脂の塗布、露
光等の工程を経て所定のレジスト膜を被着させ、しかる
後、前記ガラス層の露出領域（レジスト膜が存在しない
領域）を凸条部2bの高さに相当する深さだけエッチング
し、最後に前記レジスト膜をガラス層より剥離させると
ともに、これを熱処理して表面状態を滑らかになすこと
により上述した基層部2aと凸条部2bとから成るグレーズ
層2 が形成される。

【００１５】また、前記グレーズ層2 の頂部付近、より
具体的にはグレーズ層2 の頂部に突設した凸条部2b上に
は該凸条部2bに沿って多数の発熱素子3 が例えば６００
ｄｐｉのドット密度で直線状に被着・配列されている。

【００１６】前記多数の発熱素子3 はＴａＳｉＯやＴａ
ＳｉＮＯ，ＴｉＳｉＯ，ＴｉＳｉＣＯ，ＮｂＳｉＯ系の
電気抵抗材料から成っているため、後述する一対の給電
配線4,5 を介して外部からの電力が印加されるとジュー
ル発熱を起こし、記録媒体Pに印画を形成するのに必要
な温度、例えば１５０℃〜３００℃の温度となる。尚、
前記発熱素子3 の厚みは、例えば０．０１μｍ〜０．５
μｍに設定される。

【００１７】また前述した各発熱素子3 の両端には一対
の給電配線4,5 が電気的に接続されている。

【００１８】前記一対の給電配線4,5 は、発熱素子3 の
各一端に共通接続される共通給電配線4 （他方の給電配
線）と、各他端に個別に接続される多数の個別給電配線
5 （一方の給電配線）とで構成されており、これら２種
類の給電配線のうち、共通給電配線4 は凸条部2bに対し
て記録媒体P の搬送方向（矢印Ａ）下流側に配置され、
また多数の個別給電配線5 は凸条部2bに対して記録媒体
P の搬送方向上流側に配置される。

【００１９】前記給電配線4,5 はＡｌ（アルミニウム）
やＣｕ（銅）等の金属により例えば０．５μｍ〜２．０
μｍの厚みをもって所定パターンをなすように被着・形
成されており、該給電配線4,5 は前述した発熱素子3 に
ジュール発熱を起こさせるのに必要な所定の電力を印加
する作用を為す。

【００２０】そして更に、一対の給電配線4,5 は、凸条
部2bに対して記録媒体P の搬送方向上流側に位置する個
別給電配線5 の先端が凸条部2bの側面近傍まで延在し、
且つ搬送方向下流側に位置する共通給電配線4 の先端が
凸条部2bの側面と例えば２０μｍ〜７０μｍだけ離間す
るように配置されている。

【００２１】ここで個別給電配線5 の先端を凸条部2bの
側面近傍まで延在させておくのはこれらを略一定厚みの
保護膜6 で被覆した際に凸条部2bに対して記録媒体P の
搬送方向上流側に位置する保護膜表面に凸条部2bに近接
した溝が形成されないようになすためであり、また共通
給電配線4 の先端を凸条部2bの側面と離間させておくの
は、前述の理由とは逆に、これらを略一定厚みの保護膜
6 で被覆した際に凸条部2bに対して記録媒体P の搬送方
向下流側に位置する保護膜表面に凸条部2bに近接した所
定の溝6aが形成されるようになすためであり、これによ
って保護膜6 の下地面を所望の形状となすことができ
る。

【００２２】尚、前記発熱素子3 及び一対の給電配線4,
5 は従来周知の薄膜手法、例えばスパッタリングやフォ
トリソグラフィー，エッチング等を採用することによっ
て所定厚み、所定パターンに被着・形成される。

【００２３】また、前記グレーズ層2 、発熱素子3 及び
一対の給電配線4,5 の上面には保護膜6 が被着されてお
り、該保護膜6 によってグレーズ層2 及び発熱素子3 と
一対の給電配線4,5 の一部とを被覆するようにしてい
る。

【００２４】前記保護膜6 は、Ｓｉ₃ Ｎ₄ やＳｉＯＮ等
の耐磨耗性、封止性等に優れた無機質材料から成り、発
熱素子3 や一対の給電配線4,5 を大気中に含まれている
水分等の接触による腐食や記録媒体P の摺接による磨耗
等から保護する作用を為す。

【００２５】かかる保護膜6 は従来周知の薄膜手法、例
えばスパッタリングやプラズマＣＶＤ，真空蒸着等を採
用することによって略一定の厚み（±０．１μｍ以内）
に被着・形成される。

【００２６】この場合、保護膜6 の下地の一部を構成す
る給電配線4,5 は、前述した如く、個別給電配線5 の先
端が凸条部2bの側面近傍まで延在し、且つ搬送方向下流
側に位置する共通給電配線4 の先端を凸条部2bの側面と
離間させて配置してあることから、凸条部2bに対して記
録媒体P の搬送方向上流側に位置する保護膜表面に大き
な溝等が形成されることはない。従って記録媒体P に対
する押圧力を有効に高めつつ、記録媒体P の摺接抵抗を
低く抑えることができ、これによって記録媒体P を常に
安定的に走行させて白スジ等の無い良好な印画を形成す
ることが可能となる。

【００２７】また上述の如く、凸部2bに対して記録媒体
P の搬送方向上流側に位置する保護膜表面に大きな溝等
が形成されることはないため、記録媒体P の摺接抵抗が
低く抑えられて紙カス（記録媒体P の磨耗により生じた
粉）の発生量が少なくなる上に、このような紙カスが発
熱素子3 側に流動して発熱素子3 が紙カスで覆われると
いった不具合が有効に防止され、これによっても記録媒
体P に良好でかつ鮮明な印画を形成することが可能とな
る。

【００２８】更に前記共通給電配線4 は、その先端が凸
条部2bの側面と離間して配置されているため、これらを
覆うように被着される略一定厚みの保護膜表面には、凸
条部2bに対して記録媒体P の搬送方向下流側に凸条部2b
に近接した溝6aが形成されるようになっており、それ
故、印画に際して発生する紙カスの多くは溝6a内に収容
され、発熱素子3 上に紙カスが付着されるのを有効に防
止することができる。しかも、この溝6aは凸条部2bより
も搬送方向下流側に位置しているため、記録媒体P の摺
接に伴って溝6a内の紙カスが凸条部2b側に流動したりす
ることはない。尚、前記溝6aの開口幅は、凸条部2bの側
面と記録媒体P の搬送方向下流側に位置する共通給電配
線4 の先端との間の距離が２０μｍ〜７０μｍの場合、
１０μｍ〜５０μｍの範囲内に設定される。

【００２９】また更に前記凸条部2bの高さを、給電配線
4,5 の厚みと同等以上で、且つ給電配線4,5 の厚みの４
倍以下に設定しておけば、印画時、記録媒体P に対して
最適な押圧力が得られ、より良好で鮮明な印画を形成す
ることが可能となる。従って、凸条部2bの高さを、給電
配線4,5 の厚みと同等以上で、且つ給電配線4,5 の厚み
の４倍以下に設定しておくことが好ましい。

【００３０】更にまた前記溝6aの深さを０．５μｍ〜
２．０μｍの範囲内に設定しておけば、紙カスが溝6a内
に深く入り込んで強固に付着するといった事態が有効に
防止され、溝6a内の紙カスを記録媒体P の摺接等によっ
て外部に適宜排出させることができる。従って溝6aの深
さは０．５μｍ〜２．０μｍに設定しておくことが好ま
しい。

【００３１】かくして上述した本形態のサーマルヘッド
は、外部のプラテンローラ等によって記録媒体P を発熱
素子3 の配列と略直交する方向に搬送し、記録媒体P を
発熱素子3 上の保護膜表面に摺接させながら、共通給電
配線4 及び個別給電配線5 間に外部からの画像データに
基づいて所定の電力を印加し、発熱素子3 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P 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。

【００３２】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。

【００３３】

【発明の効果】本発明のサーマルヘッドによれば、グレ
ーズ層の凸条部に対して記録媒体の搬送方向上流側に位
置する給電配線の先端を凸条部の側面近傍まで延在し、
且つ搬送方向下流側に位置する給電配線の先端を凸条部
の側面と離間させて配置することにより、これらの上に
被着される略一定厚みの保護膜には、前記凸条部に対し
て記録媒体の搬送方向下流側にのみ凸条部に近接した溝
が形成される。これにより、記録媒体に対するサーマル
ヘッドの押圧力を有効に高めつつ、記録媒体の摺接抵抗
を低く抑えることができるようになり、記録媒体を常に
安定的に走行させて白スジ等の無い良好な印画を形成す
ることが可能となる。

【００３４】また本発明のサーマルヘッドによれば、前
述の如く記録媒体の摺接抵抗が低く抑えられるため、紙
カスの発生量も少なくなる上に、このような紙カスが発
熱素子側に流動して発熱素子が紙カスで覆われるといっ
た不具合が有効に防止され、これによっても良好でかつ
鮮明な印画を形成することが可能となる。

【００３５】更に本発明のサーマルヘッドによれば、記
録媒体の搬送方向下流側に位置する給電配線の先端を凸
条部の側面と離間させて配置することにより、凸条部に
対して記録媒体の搬送方向下流側に位置する保護膜表面
に凸条部に近接した溝を形成したことから、印画に際し
て発生する紙カスの多くはこの溝内に収容され、発熱素
子上に紙カスが付着するのを有効に防止することができ
る。しかも、この溝は凸条部よりも搬送方向下流側に位
置しているため、記録媒体の摺接に伴って溝内の紙カス
が凸条部側に流動したりすることはない。

【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を部分的
に示す斜視図である。

【図２】図１のサーマルヘッドの断面図である。

【図３】従来のサーマルヘッドの要部拡大断面図であ
る。

【符号の説明】 1 ・・・セラミック基板、2 ・・・グレーズ層、3 ・・
・発熱素子、4,5 ・・・給電配線、6 ・・・保護膜、6a
・・・溝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に、断面円弧状の基層部及び該基層
   部の頂部付近に凸条部を有したグレーズ層を形成し、該
   グレーズ層の凸条部上に多数の発熱素子を被着・配列さ
   せるとともに、これら発熱素子の両端に一対の給電配線
   を接続し、前記グレーズ層、発熱素子及び給電配線を保
   護膜により被覆して成り、前記発熱素子の配列と直交す
   る方向に搬送される記録媒体を発熱素子上の保護膜表面
   に摺接させながら発熱素子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、 一方の給電配線の先端を凸条部の搬送方向上流側側面近
   傍まで延在させ、且つ他方の給電配線の先端を凸条部の
   搬送方向下流側側面と離間させて配置することにより前
   記凸条部に対して記録媒体の搬送方向下流側に位置する
   保護膜表面に凸条部に近接する溝を形成したことを特徴
   とするサーマルヘッド。