JP2002036614A - 薄膜型サーマルヘッド - Google Patents

薄膜型サーマルヘッド

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JP2002036614A
JP2002036614A JP2000223578A JP2000223578A JP2002036614A JP 2002036614 A JP2002036614 A JP 2002036614A JP 2000223578 A JP2000223578 A JP 2000223578A JP 2000223578 A JP2000223578 A JP 2000223578A JP 2002036614 A JP2002036614 A JP 2002036614A
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JP
Japan
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electrode
thermal head
heating resistor
thickness
film
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JP2000223578A
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English (en)
Inventor
Norimitsu Sanhongi
法光 三本木
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Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Publication date
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    • 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

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  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極の配線抵抗を小さくするために電極膜厚
を厚くすると、発熱体部での電極段差により印字効率が
低減してしまう。 【解決手段】 印字紙と干渉する抵抗体近傍範囲の電極
膜厚を段差の影響が無い程度に薄くし、その他の電極部
分の膜厚を配線抵抗が十分確保出来る程度に厚くする二
段電極構造によるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、小型携帯
用記録装置、ファックス、切符及びレシートの印刷装置
などに用いられているサーマルヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の薄膜型サーマルヘッドの例を図4
に示す。一般に薄膜型サーマルヘッドは、絶縁性基板1
1上にグレーズ層12が形成されており、その上に多数
整列された発熱抵抗体13と、前記発熱抵抗体の個々に
電力を供給するための電極が両側に接続されており、一
方のコモン電極14は高電位側に接続されており、また
もう一方の個別電極15は発熱抵抗体を印字信号に合せ
て選択的に発熱させるためのスイッチング回路を有する
ドライバーICを介してクランド側に接続され、さらに
外部入力端子に接続されている。発熱抵抗体及び電極の
上層には発熱抵抗体と電極の一部を覆い保護膜16が形
成されている。
【0003】サーマルヘッドによる印字は、発熱抵抗体
の上部に位置付けらた一定の直径と硬さを持ったゴム製
で丸棒状のプラテン18により印字紙17が発熱体部に
押付けられながら回転し、プラテン表面と印字紙裏面と
の摩擦力により印字紙を発熱体上部に走行させながら発
熱抵抗体で発生した熱を保護膜層を伝達し、印字紙へ到
達させて発色させるものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような薄膜型サー
マルヘッドは、サーマルヘッドの外部電源より供給され
た電力を発熱抵抗体に十分に供給するため、外部入力端
子から発熱抵抗体までの配線抵抗を考慮して電圧降下が
極力発生ないように設計されている。特に発熱抵抗体の
抵抗値が低いサーマルヘッドの場合、その発熱抵抗体の
抵抗値に対する電極の配線抵抗値の比率が大きくなり、
電力ロスが大きくなるので設計上十分に考慮する必要が
ある。
【0005】具体的には、選択的に抵抗体を発熱させる
ためのスイッチング回路を有するドライバーICのON
抵抗値とドライバーICから発熱抵抗体までの電極の配
線抵抗及び発熱抵抗体からグランド端子までの電極の配
線抵抗値である。
【0006】通常ドライバーICはその種類によりそれ
ぞれ個々の特性を持っており、設計段階での機種選定で
特性が特定されてしまうため設計上選択の余地がほとん
どないが、電極の配線抵抗はサーマルヘッド内における
占有できる物理的面積より決定される電極幅に対して、
電極の膜厚を設計することにより適当な配線抵抗値を選
択することが出来る。
【0007】よって、電極の配線抵抗値を小さくするた
めには電極膜厚を厚くすればよいが、反面、電極膜厚を
厚くすることによって生じる発熱抵抗体両側の段差によ
り、抵抗体上部を走行する印字紙と発熱抵抗体間の段差
によるエアーギャツプが大きくなり、サーマルヘッドか
ら印字紙への熱の伝達効率が低下してしまう問題点があ
る。
【0008】よって、ある一定の電極膜厚まで厚みを増
していくと印字効率は向上するが、それ以上電極膜厚を
増加させると逆に、印字効率が低下してきてしまうとい
う問題点がある。
【0009】そこで、本発明は、このような問題を解決
するために電極の配線抵抗を小さくしつつ、発熱抵抗体
部での電極段差による印字効率の低減を改善することが
出来る薄膜型サーマルヘッドを提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明は、印字紙と干渉する発熱抵抗体近傍の電極
膜厚を段差による影響が無い程度に薄くし、その他の電
極部分の膜厚を配線抵抗が十分確保出来る程度に厚くす
る二段電極構造によるものである。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
1〜図3に基づいて説明する。
【0012】図1は本発明のサーマルヘッドの断面図で
ある。図1に示すようにサーマルヘッドは、セラミック
基板21上に断熱層の機能を有するガラス系材質からな
るグレーズ層22が形成されている。その上にTa,S
i等を主成分として窒化物と酸化物系材質からなる発熱
抵抗体23が所定間隔で間欠的に形成されており、その
発熱体の個々に電力を供給するためにアルミニウム等の
金属系材質からなる電極が両側に接続されており、一方
のコモン電極24は高電位側に接続されており、またも
う一方の個別電極25が発熱抵抗体を印字信号に合せて
選択的に発熱させるためのスイッチング回路を有するド
ライバーICを介してクランド側に接続されており、さ
らに外部入力端子に接続されている。
【0013】発熱抵抗体に接続されるコモン電極及び個
別電極両方の電極は発熱抵抗体近傍であって一段低くな
った薄付け電極とその他の電極部分である厚付け電極に
より構成されている。そして最上層には発熱抵抗体と電
極の一部を覆い保護膜26が形成されている。 (製造工程)以下に、上述したサーマルヘッドの製造工
程の一実施例を示しながら、さらに詳細に説明する。セ
ラミック基板上へのグレーズ層、アンダーコート層、発
熱抵抗体層及び最上層の保護膜層の形成については従来
よりよく知られている方法なので詳細な説明を省くが、
ここでは二段電極の製造工程について図2及び図3にて
代表的な実施例について説明する。
【0014】製造工程の実施例としては、スパッタリン
グ及びフォトリソ・エツチングにより厚付け電極形成後
に再度薄付け電極を同様な工程を経て形成する二度膜
付け方式による製造工程と、初めに一度スパッタリング
により膜付けを行った後にフォトリソとエッチングを2
回繰り返して薄付け電極部分を形成する二度エッチン
グ方式による製造工程について説明を行う。 二度膜付け方式による製造工程の実施例を図2に示
す。
【0015】まず、(a)スパッタリングにより電極の
配線抵抗に必要な厚付け電極の膜厚のアルミを膜付けし
た後にフォトリソ及び(b)エッチングによりアルミニ
ウム電極のパターニングを行い、発熱抵抗体より一定距
離を離れた範囲まで厚付け電極を形成する。
【0016】(c)その後に再度スパッタリングにより
薄付け電極として必要な膜厚だけアルミニウムを膜付け
した後に、フォトリソ(d)及びエッチングにより薄付
け電極と発熱抵抗体とを接続し、かつ前述した厚付け電
極と重なり合うようにパターニングを行って薄付け電極
を形成する(e)。 二度エッチング方式による製造工程の実施例を図3に
示す。
【0017】まず、(a)スパッタリングにより電極の
配線抵抗に必要な厚付け電極の膜厚のアルミニウムを膜
付けした後にフォトリソ技術及びエッチング(b)によ
りアルミニウム電極のパターニングを行い、発熱抵抗体
と接続するように厚付け電極を形成する。
【0018】(c)その後に発熱抵抗体より一定距離離
れた範囲までフォトリソにより電極の一部をマスキング
した後に、全体膜厚の内一定の膜厚だけエッチング
(d)を行って薄付け電極を形成する(e)。
【0019】以上のように本実施例において電極材料は
アルミニウムにより実施したが、当然に別の金属材料で
あってもかまわないし、二度膜付け方式による製造工程
においては厚付け電極と薄付け電極材料の種類が異なっ
ても可能である。
【0020】このような二段電極構造において、厚付け
電極の膜厚は一般的に1μm〜3μm程度であるのに対し
て、薄付け電極の厚みをこれより低減していくと発熱体
近傍での電極段差が改善され、印字紙と発熱抵抗体上部
との接触性が改善されることにより印字効率が向上す
る。
【0021】しかし、薄付け電極をある一定以下に膜厚
を薄くし過ぎると効率の向上が見られなくなり、また更
に薄くすると効率が悪くなる傾向が見られる。これは、
薄付け電極部分の配線抵抗値が大きくなるためにこの所
での電圧降下が大きく発生してしまい、印字効率が逆に
低下するものと考えられる。
【0022】また、電極膜厚が薄すぎるとスパッタリン
グによる膜厚のバラツキが大きくなり、パターニングも
不安定になることから薄付け電極の膜厚は0.1μm〜
0.5μmの範囲が望ましい。
【0023】また、印字紙とサーマルヘッドの発熱抵抗
体部が干渉する範囲は、印字紙の種類や厚み、印字紙を
サーマルヘッドへ押付けるゴム製のプラテンの直径や硬
さ、押付け力にもよるが、その範囲は発熱抵抗体中心位
置狙いに対して両側にほぼ0.5mm〜2mmずつであ
ることから、薄付け電極の範囲は発熱体部電極先端から
0.5mm〜2mmであることが望ましい。
【0024】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、サ
ーマルヘッドの電極配線抵抗を劣化させずに、印字紙と
発熱抵抗体部の干渉を改善して印字効率を向上させる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のサーマルヘッドの断面図である。
【図2】二度膜付け方式による製造工程を示す図であ
る。
【図3】二度エッチング方式による製造工程を示す図で
ある。
【図4】従来のサーマルヘッドの断面図である。
【符号の説明】
21 セラミック基板 22 グレーズ層 23 発熱抵抗体 24 コモン電極 25 個別電極 26 保護膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発熱体の両側に接続された電極の先端か
    ら一定距離までの前期電極の膜厚がその他の部分よりも
    薄い事を特徴とするサーマルヘッド。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記電極先端の膜厚
    が0.1μm〜0.5μmであることを特徴とするサーマ
    ルヘッド。
  3. 【請求項3】 請求項1において、前記電極先端が薄く
    なっている範囲が0.5mm〜2mmの範囲であること
    を特徴とするサーマルヘッド。
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