JP2005254461A - Thermal head - Google Patents

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JP2005254461A JP2004065102A JP2004065102A JP2005254461A JP 2005254461 A JP2005254461 A JP 2005254461A JP 2004065102 A JP2004065102 A JP 2004065102A JP 2004065102 A JP2004065102 A JP 2004065102A JP 2005254461 A JP2005254461 A JP 2005254461A
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Atsushi Okitsu
淳 興津
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Alps Alpine Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermal head which can improve the printing quality by increasing the continuity of adjacent printing dots while increasing the recording density. <P>SOLUTION: This thermal head is equipped with a plurality of heating resistors which are heated when power is fed. In the thermal head, the dimension in the resistor length direction of each heating resistor is specified to be larger at the central position in the resistor width direction than that at both end positions in the same direction (L>L'). <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、溶融熱転写プリンタに搭載される高性能のサーマルヘッドに関する。   The present invention relates to a high-performance thermal head mounted on a fusion thermal transfer printer.

溶融熱転写プリンタ用のサーマルヘッドは、通電により発熱する複数の発熱抵抗体と、これら複数の発熱抵抗体に通電するための電極層とを備え、発熱抵抗体の熱によりインクを溶融させて被印字媒体に転写させる。この溶融タイプは、発熱抵抗体の発熱温度を制御することで、印刷ドット径の大きさを可変することができる。   A thermal head for a melting heat transfer printer includes a plurality of heating resistors that generate heat when energized and an electrode layer that supplies electricity to the plurality of heating resistors, and melts ink by the heat of the heating resistors to print. Transfer to media. In this melting type, the print dot diameter can be varied by controlling the heat generation temperature of the heat generation resistor.

近年では、更なる高記録密度化(600dpi〜1200dpi程度)、小型化、高速化及び低コスト化が求められている。この高記録密度化、小型化、高速化及び低コスト化に伴い、ヘッドの大きさは変えずに又は小さくして該ヘッドに備える発熱抵抗体の数、すなわち印刷ドット数を増大できるよう、各発熱抵抗体の平面的な大きさ(発熱面積)は小さく、各発熱抵抗体の間に設けるドット間ギャップも狭くなってきている。   In recent years, further higher recording density (about 600 dpi to 1200 dpi), smaller size, higher speed, and lower cost have been demanded. With this higher recording density, smaller size, higher speed, and lower cost, the number of heating resistors provided in the head can be increased without changing or reducing the size of the head, i.e., the number of printed dots. The planar size (heat generation area) of the heating resistors is small, and the inter-dot gap provided between the heating resistors is also becoming narrower.

特開昭63−126767号公報JP 63-126767 A 特開平4−255363号公報JP-A-4-255363 特開平4−255364号公報JP-A-4-255364 実開平4−47543号公報のマイクロフィルムJapanese Utility Model Publication No. 4-47543

しかしながら、上記ドット間ギャップが狭くなり過ぎると、その狭ドット間ギャップを高精度で形成することが難しく、ドット間ギャップのばらつきによる発熱抵抗体の抵抗値ばらつきを招いたり、ゴミの付着等により、結果として歩留まりを悪化させてしまうことが懸念されている。ここで歩留まりを考慮すると、ドット間ギャップは一定以上狭くすることができず、各発熱抵抗体に対して相対的にドット間ギャップが大きくなる。発熱抵抗体では、その抵抗長方向に沿って通電したとき、該通電方向に直交する抵抗幅方向の中心部は、周縁部に比べて温度上昇が大きい。このため、印刷ドット形状は、図8に示すように、発熱抵抗体105の周縁部よりも中心側に寄った円形状になる。各発熱抵抗体105に対して相対的にドット間ギャップαが大きくなると、隣り合う印刷ドットDが不連続になってしまい、それぞれの印刷ドット形状が独立してあらわれてしまうことが判明した。発熱抵抗体への供給電力を増大することにより印刷ドット径を大きくして連続性を確保することも考えられるが、高速印刷時には発熱抵抗体への電力供給時間に制限があって供給電力が少なくなることから、印刷ドットの不連続性が特に顕著である。   However, if the inter-dot gap becomes too narrow, it is difficult to form the narrow inter-dot gap with high accuracy, causing variations in the resistance value of the heating resistor due to variations in the inter-dot gap, As a result, there is concern that the yield will be deteriorated. In consideration of the yield here, the inter-dot gap cannot be narrowed beyond a certain level, and the inter-dot gap becomes relatively large with respect to each heating resistor. In the heating resistor, when energized along the resistance length direction, the temperature rise in the central portion in the resistance width direction orthogonal to the energizing direction is larger than that in the peripheral portion. For this reason, as shown in FIG. 8, the printed dot shape is a circular shape that is closer to the center side than the peripheral edge of the heating resistor 105. It has been found that when the inter-dot gap α becomes relatively large with respect to each heating resistor 105, the adjacent print dots D become discontinuous, and the respective print dot shapes appear independently. Increasing the power supply to the heating resistor may increase the printing dot diameter to ensure continuity, but the power supply time to the heating resistor is limited during high-speed printing, and the supply power is low. Therefore, the discontinuity of printed dots is particularly remarkable.

なお、従来の300dpi以下の記録密度を有するサーマルヘッドでは、各発熱抵抗体105の平面的な大きさ(抵抗長l=150μm、抵抗幅w=75μm程度)を十分に確保することができ、各発熱抵抗体105に対して相対的にドット間ギャップα(10μm程度)が小さいので、印刷ドットの不連続性は問題になっていない。   In the conventional thermal head having a recording density of 300 dpi or less, the planar size (resistance length l = 150 μm, resistance width w = 75 μm) of each heating resistor 105 can be sufficiently secured. Since the dot gap α (about 10 μm) is relatively small with respect to the heating resistor 105, the discontinuity of the printed dots is not a problem.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、高記録密度化を実現しつつ、隣り合う印刷ドットの連続性を高めて印刷品質を向上可能なサーマルヘッドを得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to obtain a thermal head capable of improving print quality by increasing the continuity of adjacent print dots while realizing high recording density.

本発明は、各発熱抵抗体の抵抗長方向に沿って流れる電流を該通電方向に直交する抵抗幅方向の両端部に多く分流させることにより、各発熱抵抗体のドット間ギャップ近傍の発熱割合が増大し、印刷ドット形状が抵抗幅方向に長く延びることに着目したもので、これにより印刷ドット間のつながりを改善する。   In the present invention, a large amount of current flowing along the resistance length direction of each heating resistor is shunted to both ends in the resistance width direction orthogonal to the energizing direction, so that the heat generation ratio in the vicinity of the gap between dots of each heating resistor can be reduced. This increases the focus of the printed dot shape extending in the resistance width direction, thereby improving the connection between the printed dots.

すなわち、本発明は、通電により発熱する複数の発熱抵抗体を備えたサーマルヘッドにおいて、各発熱抵抗体は、該発熱抵抗体の通電方向に平行な抵抗長方向の寸法が、通電方向に直交する抵抗幅方向の両端部よりも中央部で大きいことを特徴としている。   That is, according to the present invention, in a thermal head provided with a plurality of heating resistors that generate heat upon energization, each heating resistor has a dimension in the resistance length direction parallel to the energizing direction of the heating resistor orthogonal to the energizing direction. It is characterized by being larger at the center than at both ends in the resistance width direction.

各発熱抵抗体は、その抵抗長方向の少なくとも一端部に、抵抗幅方向の中央部の突出量が最も大きい突出部を有していることが好ましい。突出部は、抵抗幅方向の中央部にのみ形成することも可能である。突出部を抵抗幅方向の中央部のみに形成する場合には、該突出部の両側に位置する抵抗幅方向の両端部を平坦にすることが実際的である。   Each heating resistor preferably has a protruding portion with the largest protruding amount at the central portion in the resistance width direction at at least one end portion in the resistance length direction. The protruding portion can be formed only at the central portion in the resistance width direction. When the protrusion is formed only at the center in the resistance width direction, it is practical to flatten both ends in the resistance width direction located on both sides of the protrusion.

具体的に突出部の平面形状は、凸円弧状、凸三角形状又は凸台形状とすることができる。また、突出部が抵抗幅方向の中央部にのみ形成されている場合には、突出部の平面形状を凸矩形状としてもよい。   Specifically, the planar shape of the protruding portion can be a convex arc shape, a convex triangular shape, or a convex trapezoidal shape. In addition, when the protruding portion is formed only at the central portion in the resistance width direction, the planar shape of the protruding portion may be a convex rectangular shape.

各発熱抵抗体の抵抗長方向の両端部にはそれぞれ電極が接続されており、この電極によって各発熱抵抗体の平面形状を規定することが好ましい。あるいは、各発熱抵抗体の表面を覆う絶縁バリア層と、各発熱抵抗体の抵抗長方向の両端部にそれぞれ接続された電極とを備え、絶縁バリア層によって各発熱抵抗体の平面形状を規定することが好ましい。   Electrodes are connected to both ends of each heating resistor in the resistance length direction, and it is preferable that the planar shape of each heating resistor is defined by these electrodes. Alternatively, an insulating barrier layer covering the surface of each heating resistor and electrodes connected to both ends in the resistance length direction of each heating resistor are provided, and the planar shape of each heating resistor is defined by the insulating barrier layer. It is preferable.

本発明によれば、高記録密度化を実現しつつ、隣り合う印刷ドットの連続性を高めて印刷品質を向上可能なサーマルヘッドを得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a thermal head capable of improving the printing quality by increasing the continuity of adjacent printing dots while realizing high recording density.

図1及び図2は、本発明の第1実施形態によるサーマルヘッドを示す平面図(耐磨耗保護層を形成する前の状態)及び断面図である。本サーマルヘッドは、放熱性に優れたSi基板1上に、第1の絶縁層2と、蓄熱層3と、第2の絶縁層4と、通電により発熱する複数の発熱抵抗体5と、複数の発熱抵抗体5の抵抗長方向の両端部に導通する電極層7と、インクリボン等との接触から複数の発熱抵抗体5や電極層7を保護する耐磨耗保護層9とを備えている。このサーマルヘッドは、1200dpi以上の高記録密度を有する溶融熱転写式プリンタ用であり、各発熱抵抗体5の発する熱によりインクを溶融して被印字媒体に転写させることで印刷を行なう。図示されていないが、本サーマルヘッドには、複数の発熱抵抗体5への通電を制御するための駆動ICやプリント回路基板等も備えられている。   FIGS. 1 and 2 are a plan view (a state before forming a wear-resistant protective layer) and a cross-sectional view showing the thermal head according to the first embodiment of the present invention. This thermal head includes a first insulating layer 2, a heat storage layer 3, a second insulating layer 4, a plurality of heating resistors 5 that generate heat when energized, and a plurality of heating resistors 5 on a Si substrate 1 excellent in heat dissipation. Of the heating resistor 5 is provided with an electrode layer 7 that is electrically connected to both ends in the resistance length direction, and a wear-resistant protective layer 9 that protects the plurality of heating resistors 5 and the electrode layer 7 from contact with an ink ribbon or the like. Yes. This thermal head is for a melt thermal transfer type printer having a high recording density of 1200 dpi or more, and performs printing by melting ink by heat generated by each heating resistor 5 and transferring it to a printing medium. Although not shown, the thermal head is also provided with a drive IC, a printed circuit board, and the like for controlling energization to the plurality of heating resistors 5.

Si基板1は、不純物としてホウ素を1017〜1019個/cm3程度ドーピングしたp型Si基板である。このSi基板1の比抵抗は少なくとも20mΩ・cm以下であり、不純物を含まない又は不純物の少ないSi基板に比して電流を流しやすくなっている。Si基板1の側端面(厚さ方向の周囲端面)1bと背面1cには絶縁膜12、13がそれぞれ形成されており、この絶縁膜12、13を介して、Si基板1の電気絶縁性が十分に確保されている。絶縁膜12、13は、例えばSiO2、SiAlON又はSiON等の絶縁材料からなるスパッタ膜、あるいはSi陽極酸化による陽極酸化膜、熱酸化膜で形成されている。 The Si substrate 1 is a p-type Si substrate doped with about 10 17 to 10 19 boron / cm 3 as an impurity. The specific resistance of the Si substrate 1 is at least 20 mΩ · cm or less, and it is easier to flow current than a Si substrate that does not contain impurities or has few impurities. Insulating films 12 and 13 are respectively formed on the side end face (peripheral end face in the thickness direction) 1b and the back face 1c of the Si substrate 1, and the electric insulation of the Si substrate 1 is provided via the insulating films 12 and 13. Sufficiently secured. The insulating films 12 and 13 are formed of, for example, a sputtered film made of an insulating material such as SiO 2 , SiAlON, or SiON, or an anodic oxide film by thermal anodic oxidation or a thermal oxide film.

蓄熱層3は、Siと、遷移金属の中から選択される少なくとも1つと、O2とを含む酸化化合物からなり、耐熱温度1000℃程度という高耐熱性を有している。蓄熱層3に含まれる遷移金属は、具体的にTa、Ti、Cr,Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Y、Zr、Nb、Mo、La、Ce、Hf、Wの中から選択される1種又は2種以上である。特にTa、Mo、Wを単体で、あるいは他の遷移金属と組合わせて用いられていることが好ましい。この蓄熱層3は、Si基板表面1aとの間に段差を生じさせる均一膜厚部と、Si基板表面1aから均一膜厚部に向けて徐々に膜厚が増大するテーパーエッジ部とを有する凸部として、Si基板表面1a上の一部に形成されている。また、蓄熱層3の上下には、例えばSiO2からなる第1の絶縁層2と第2の絶縁層4がそれぞれ必要に応じて形成されており、蓄熱層3のテーパーエッジ部の上方には、第2の絶縁層4を介し、図示Y方向(図2の紙面に対して直交する方向)に微小な間隔をあけて整列した複数の発熱抵抗体5が配置されている。第1の絶縁層2及び第4の絶縁層4により、Si基板表面1aと蓄熱層3の間の電気絶縁性、及び、蓄熱層3と複数の発熱抵抗体5の間の電気絶縁性がそれぞれ確保されている。 The heat storage layer 3 is made of an oxide compound containing Si, at least one selected from transition metals, and O 2, and has a high heat resistance of about 1000 ° C. The transition metal contained in the heat storage layer 3 is specifically selected from Ta, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, La, Ce, Hf, and W. 1 type or 2 types or more. In particular, Ta, Mo, and W are preferably used alone or in combination with other transition metals. The heat storage layer 3 has a convex portion having a uniform film thickness portion that causes a step between the Si substrate surface 1a and a tapered edge portion that gradually increases in thickness from the Si substrate surface 1a toward the uniform film thickness portion. As a part, it is formed in a part on the Si substrate surface 1a. Further, a first insulating layer 2 and a second insulating layer 4 made of, for example, SiO 2 are formed on the upper and lower sides of the heat storage layer 3 as necessary, and above the tapered edge portion of the heat storage layer 3. A plurality of heating resistors 5 are arranged through the second insulating layer 4 so as to be arranged at a minute interval in the Y direction shown in the figure (a direction orthogonal to the paper surface of FIG. 2). The first insulating layer 2 and the fourth insulating layer 4 provide electrical insulation between the Si substrate surface 1a and the heat storage layer 3, and electrical insulation between the heat storage layer 3 and the plurality of heating resistors 5, respectively. It is secured.

複数の発熱抵抗体5は、第2の絶縁層4の上に形成された抵抗膜5’の一部であって、通電により発熱する。各発熱抵抗体5の間には、3μm程度のドット間ギャップαが設けられている。ドット間ギャップαは、抵抗膜5’、絶縁バリア層6及び電極層7が存在せず、第2の絶縁層4が露出している空間(溝部)である。   The plurality of heating resistors 5 are part of the resistance film 5 ′ formed on the second insulating layer 4 and generate heat when energized. An inter-dot gap α of about 3 μm is provided between the heating resistors 5. The inter-dot gap α is a space (groove) where the resistance film 5 ′, the insulating barrier layer 6, and the electrode layer 7 are not present and the second insulating layer 4 is exposed.

電極層7は、抵抗膜5’の上に全面的に成膜された後に各発熱抵抗体5を露出させる開放部7cをあけて形成されたもので、開放部7cを介して、複数の発熱抵抗体5のすべてに共通接続されたコモン電極7aと、複数の発熱抵抗体5のそれぞれに独立して接続された複数の個別電極7bとに分離されている。各個別電極7bの上には配線用Al電極が形成されており、各個別電極7bの幅寸法は隣接する個別電極7b間に存在するドット間ギャップαにより規制されている。電極層7は、Cr、Ta、Mo、W、Ti等の高融点金属材料により形成されており(本実施形態ではCr)、数百μs程度のごく短い周期で大電流を与えて発熱抵抗体5をオン(通電)/オフ(非通電)する高速印刷動作にも対応可能になっている。電極層7は、Al又はCuで形成されていてもよく、上記高融点金属材料を含む合金材料あるいはAl又はCuを含む合金材料で形成されていてもよい。   The electrode layer 7 is formed on the resistance film 5 ′ over the entire surface, and is formed with an open portion 7c that exposes each heating resistor 5, and a plurality of heat generations are made through the open portion 7c. The resistor 5 is separated into a common electrode 7 a commonly connected to all of the resistors 5 and a plurality of individual electrodes 7 b connected independently to each of the plurality of heating resistors 5. An Al electrode for wiring is formed on each individual electrode 7b, and the width dimension of each individual electrode 7b is regulated by the inter-dot gap α existing between the adjacent individual electrodes 7b. The electrode layer 7 is made of a refractory metal material such as Cr, Ta, Mo, W, or Ti (Cr in this embodiment), and applies a large current with a very short period of about several hundred μs to generate a heating resistor. It is also possible to cope with high-speed printing operations in which 5 is turned on (energized) / off (not energized). The electrode layer 7 may be made of Al or Cu, and may be made of an alloy material containing the above refractory metal material or an alloy material containing Al or Cu.

上記Si基板表面1a上には、第1の絶縁層2及び蓄熱層3の存在しない露出領域10がある。この露出領域10上には、該露出領域10に隣接するコモン電極7aの端部に接して形成され、コモン電極7aとSi基板表面1aとをオーミック接触させるコンタクト部11が備えられている。上述したようにSi基板1は、比抵抗が少なくとも20mΩ・cm以下であってコモン電極7aよりも大きな面積及び厚さを有しているため、コンタクト部11を介してコモン電極7aの一部として機能し、コモン電極7aの抵抗値を大幅に低減させている。本実施形態ではコンタクト部11がコモン電極7aと一体に形成されているが、コモン電極7aとは別に、コモン電極7aの露出領域10側の端部に接して又は覆って形成されていてもよい。このコンタクト部11は、Si基板1とコモン電極7aの両方との密着性を良好にするため、Cr、Al、Ti、W、Mo、Nb等の高融点金属材料及びCuのいずれか、あるいはこれらCr、Al、Ti、W、Mo、Nb等の高融点金属材料又はCuを主成分とする合金材料により形成されていることが好ましい。本実施形態のコンタクト部11はCrからなる。   On the Si substrate surface 1a, there is an exposed region 10 where the first insulating layer 2 and the heat storage layer 3 do not exist. On the exposed region 10, there is provided a contact portion 11 formed in contact with the end portion of the common electrode 7a adjacent to the exposed region 10 and making ohmic contact between the common electrode 7a and the Si substrate surface 1a. As described above, since the Si substrate 1 has a specific resistance of at least 20 mΩ · cm or less and a larger area and thickness than the common electrode 7 a, the Si substrate 1 is used as a part of the common electrode 7 a via the contact portion 11. It functions and greatly reduces the resistance value of the common electrode 7a. In the present embodiment, the contact portion 11 is formed integrally with the common electrode 7a. However, the contact portion 11 may be formed in contact with or covering the end of the common electrode 7a on the exposed region 10 side. . This contact portion 11 is made of any one of refractory metal materials such as Cr, Al, Ti, W, Mo, Nb, and Cu, or these, in order to improve the adhesion between both the Si substrate 1 and the common electrode 7a. It is preferably formed of a refractory metal material such as Cr, Al, Ti, W, Mo, or Nb or an alloy material mainly containing Cu. The contact portion 11 of this embodiment is made of Cr.

上記構成のサーマルヘッドは、複数の発熱抵抗体5の平面形状に特徴を有している。以下では、図1、図3及び図4を参照し、発熱抵抗体5及び該発熱抵抗体5の発熱により形成される印刷ドット形状について、より詳細に説明する。   The thermal head having the above configuration is characterized by the planar shape of the plurality of heating resistors 5. Hereinafter, the heating resistor 5 and the printed dot shape formed by the heat generated by the heating resistor 5 will be described in more detail with reference to FIGS. 1, 3, and 4.

発熱抵抗体5は、抵抗長方向(図示X方向)の両端部に、抵抗幅方向(図示Y方向)の中央部の突出量が最も大きい凸円弧状の突出部5aを有しており、抵抗幅方向の中央位置での抵抗長(以下、単に「中央抵抗長」という)Lが、同抵抗幅方向の端位置での抵抗長(以下、単に「端抵抗長」という)L’よりも長くなっている。この発熱抵抗体5の平面形状(中央抵抗長L、端抵抗長L’、抵抗幅W)は、電極層7によって規定されている。具体的に、発熱抵抗体5の中央抵抗長Lは約56μm、端抵抗長L’は約45μm、抵抗幅Wは約18μm程度とすることができる。例えば図8に示す従来のサーマルヘッドと比較した場合、本実施形態のドット間ギャップαは発熱抵抗体5に対して相対的に大きくなっている。ここで、コモン電極7a及び個別電極7bを介して発熱抵抗体5に通電したとき、発熱抵抗体5は図3に示すように電気抵抗とみなすことができ、通電方向に平行な抵抗長方向の寸法が長くなるほど電気抵抗値が大きくなる。したがって、発熱抵抗体5の中央抵抗長Lが端抵抗長L’よりも大きければ、抵抗幅方向の端部位置よりも同方向の中央位置で発熱抵抗体5の電気抵抗値が大きくなり(図3においてr>r’)、発熱抵抗体5の抵抗幅方向の両端部にも電流が流れやすくなる。すなわち、発熱抵抗体5の抵抗長を一定とした場合よりも発熱抵抗体5の抵抗幅方向の両端部に流れる電流量が増大し、発熱抵抗体5の抵抗幅方向の両端部の発熱割合を増大させることができる。よって、印刷ドット形状は図4に示すように印刷ドットDの整列方向に長く延びて略長円形状となり、隣合う印刷ドットDを滑らかに連続させることができる。これにより、高記録密度化に伴い発熱抵抗体5に対して相対的にドットギャップ領域αが大きくなっても、印刷ドットD間のつながりを改善でき、高品質印刷を実現可能である。   The heating resistor 5 has convex arcuate protrusions 5a having the largest protrusion amount at the center in the resistance width direction (Y direction in the figure) at both ends in the resistance length direction (X direction in the figure). The resistance length L (hereinafter simply referred to as “central resistance length”) L at the center position in the width direction is longer than the resistance length L ′ at the end position in the resistance width direction (hereinafter simply referred to as “end resistance length”) L ′. It has become. The planar shape (central resistance length L, end resistance length L ′, resistance width W) of the heating resistor 5 is defined by the electrode layer 7. Specifically, the central resistance length L of the heating resistor 5 can be about 56 μm, the end resistance length L ′ can be about 45 μm, and the resistance width W can be about 18 μm. For example, when compared with the conventional thermal head shown in FIG. 8, the inter-dot gap α of the present embodiment is relatively large with respect to the heating resistor 5. Here, when the heating resistor 5 is energized through the common electrode 7a and the individual electrode 7b, the heating resistor 5 can be regarded as an electrical resistance as shown in FIG. 3, and in the resistance length direction parallel to the energizing direction. The longer the dimension, the greater the electrical resistance value. Therefore, if the central resistance length L of the heating resistor 5 is larger than the end resistance length L ′, the electrical resistance value of the heating resistor 5 is larger at the central position in the same direction than the end position in the resistance width direction (see FIG. 3> r> r ′), current easily flows at both ends of the heating resistor 5 in the resistance width direction. That is, the amount of current flowing at both ends of the heating resistor 5 in the resistance width direction is larger than when the resistance length of the heating resistor 5 is constant, and the heat generation ratio at both ends of the heating resistor 5 in the resistance width direction is reduced. Can be increased. Therefore, as shown in FIG. 4, the print dot shape extends long in the alignment direction of the print dots D to form a substantially oval shape, and adjacent print dots D can be smoothly continuous. Thereby, even if the dot gap region α is relatively large with respect to the heating resistor 5 as the recording density is increased, the connection between the printing dots D can be improved, and high-quality printing can be realized.

図5及び図6は、本発明の第2実施形態によるサーマルヘッドを示す平面図(耐磨耗保護層を形成する前の状態)及び断面図である。第2実施形態は、複数の発熱抵抗体5の表面をそれぞれ覆う絶縁バリア層6を備え、この絶縁バリア層6により各発熱抵抗体5の平面形状(中央抵抗長L、端抵抗長L’、抵抗幅W)を規定している点で、第1実施形態と異なる。電極層7の替わりに絶縁バリア層6を用いて各発熱抵抗体5の平面形状を規定する以外の構成は、第1実施形態と同一である。図5及び図6では、第1実施形態と同一機能を有する構成要素に図1及び図2と同一符号を付してある。   5 and 6 are a plan view (a state before forming the wear-resistant protective layer) and a sectional view showing the thermal head according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment includes insulating barrier layers 6 that respectively cover the surfaces of the plurality of heating resistors 5, and the insulating barrier layer 6 allows the planar shape of each heating resistor 5 (central resistance length L, end resistance length L ′, It differs from the first embodiment in that it defines a resistance width W). The configuration is the same as that of the first embodiment except that the insulating barrier layer 6 is used in place of the electrode layer 7 to define the planar shape of each heating resistor 5. 5 and 6, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 are assigned to components having the same functions as those in the first embodiment.

絶縁バリア層6は、耐酸化性を有する絶縁材料であって反応性イオンエッチング(RIE)に適用可能な材料で形成されることが好ましく、具体的にはSiO2、Ta25、SiN、Si34、SiON、AlSiO、SiAlON等が用いられるとよい。この絶縁バリア層6は、複数の発熱抵抗体5の表面酸化を防止する機能、及び製造工程中のエッチングダメージから複数の発熱抵抗体5を保護する機能を有する。電極層7は、抵抗膜5’及び絶縁バリア層6の上に全面的に成膜された後に絶縁バリア層6を露出させる開放部7cをあけて形成されている。電極層7の絶縁バリア層6側の両端部が該絶縁バリア層6の上にオーバーレイしている。 The insulating barrier layer 6 is preferably formed of an insulating material having oxidation resistance and applicable to reactive ion etching (RIE). Specifically, SiO 2 , Ta 2 O 5 , SiN, Si 3 N 4 , SiON, AlSiO, SiAlON or the like may be used. The insulating barrier layer 6 has a function of preventing surface oxidation of the plurality of heating resistors 5 and a function of protecting the plurality of heating resistors 5 from etching damage during the manufacturing process. The electrode layer 7 is formed over the resistance film 5 ′ and the insulating barrier layer 6, and then formed with an open portion 7 c that exposes the insulating barrier layer 6. Both end portions of the electrode layer 7 on the insulating barrier layer 6 side are overlaid on the insulating barrier layer 6.

本第2実施形態では、絶縁バリア層6によって発熱抵抗体5の中央抵抗長Lが端抵抗長L’よりも長く規定されているので、第1実施形態と同様に、発熱抵抗体5の抵抗幅方向の両端部に電流が流れやすくなって該両端部での発熱量が増大し、図4に示すように印刷ドット形状が該印刷ドットの整列方向に延長して隣合う印刷ドットを滑らかに連続させることができる。これにより、高記録密度化と高品質印刷を両立可能である。また、絶縁バリア層6を用いることで、発熱抵抗体5の平面形状を複雑に規定した場合にも、印刷ドットD毎の抵抗値のばらつきを抑えることができる。   In the second embodiment, since the central resistance length L of the heating resistor 5 is defined longer than the end resistance length L ′ by the insulating barrier layer 6, the resistance of the heating resistor 5 is the same as in the first embodiment. Current flows easily at both ends in the width direction, and the amount of heat generated at both ends increases, and as shown in FIG. 4, the printing dot shape extends in the alignment direction of the printing dots, so that adjacent printing dots are smoothed. Can be continuous. This makes it possible to achieve both high recording density and high quality printing. Further, by using the insulating barrier layer 6, even when the planar shape of the heating resistor 5 is defined in a complicated manner, it is possible to suppress variation in resistance value for each printing dot D.

以上の各実施形態では、発熱抵抗体5が凸円弧状の突出部5aを備えているが、発熱抵抗体5の平面形状は種々の変形が可能である。図7に発熱抵抗体5の平面形状の変形例を示す。図7(a)は、抵抗幅方向の中央部の突出量が最も大きい凸三角形状の突出部15aを有する発熱抵抗体15を示しており、抵抗幅方向の中央位置から同方向の両端位置にかけて徐々に抵抗長方向の寸法が小さくなっている。図7(b)は、抵抗幅方向の中央部の突出量が最も大きい凸台形状の突出部25aを有する発熱抵抗体25を示している。この態様では、抵抗幅方向の中央部における抵抗長方向の寸法が略一定で、同抵抗幅方向の両端部よりも大きくなっている。図7(c)は、抵抗長方向の両端部において、抵抗幅方向の中央部にのみ形成した凸円弧形状の突出部35aと、この突出部35aの両側、すなわち抵抗幅方向の両端部に位置する平坦部35bとを有する発熱抵抗体35を示している。図7(d)は、抵抗長方向の両端部において、抵抗幅方向の中央部にのみ形成した凸三角形状の突出部45aと、この突出部45aの両側、すなわち抵抗幅方向の両端部に位置する平坦部45bとを有する発熱抵抗体45を示している。図7(e)は、抵抗長方向の両端部において、抵抗幅方向の中央部にのみ形成した凸台形形状の突出部55aと、この突出部55aの両側、すなわち抵抗幅方向の両端部に位置する平坦部55bとを有する発熱抵抗体55を示している。以上の図7(a)〜図7(e)に示すいずれの態様においても、発熱抵抗体は、中央抵抗長Lが端抵抗長L’よりも大きくなっている。発熱抵抗体の平面形状は、上記図示例に限らず、中央抵抗長L>端抵抗長L’であればよい。
In each of the embodiments described above, the heating resistor 5 includes the protruding arc-shaped protruding portion 5a, but the planar shape of the heating resistor 5 can be variously modified. FIG. 7 shows a modification of the planar shape of the heating resistor 5. FIG. 7A shows a heating resistor 15 having a protruding triangular protrusion 15a having the largest protrusion at the center in the resistance width direction, from the center position in the resistance width direction to both end positions in the same direction. The dimension in the resistance length direction gradually decreases. FIG. 7B shows the heating resistor 25 having a convex-shaped protrusion 25a having the largest protrusion at the center in the resistance width direction. In this aspect, the dimension in the resistance length direction at the central portion in the resistance width direction is substantially constant, and is larger than both end portions in the resistance width direction. FIG. 7C shows a convex arc-shaped protruding portion 35a formed only at the central portion in the resistance width direction at both ends in the resistance length direction, and both sides of the protruding portion 35a, that is, at both ends in the resistance width direction. A heating resistor 35 having a flat portion 35b is shown. FIG. 7D shows a protruding triangular protrusion 45a formed only at the center in the resistance width direction at both ends in the resistance length direction, and both sides of the protrusion 45a, that is, at both ends in the resistance width direction. A heating resistor 45 having a flat portion 45b is shown. FIG. 7E shows a convex trapezoidal protrusion 55a formed only at the center in the resistance width direction at both ends in the resistance length direction, and on both sides of the protrusion 55a, that is, at both ends in the resistance width direction. A heating resistor 55 having a flat portion 55b is shown. In any of the embodiments shown in FIGS. 7A to 7E, the heating resistor has a central resistance length L larger than the end resistance length L ′. The planar shape of the heating resistor is not limited to the example shown in the figure, and it is sufficient that the central resistance length L> the end resistance length L ′.

本発明の第1実施形態によるサーマルヘッドを示す平面図ある。It is a top view which shows the thermal head by 1st Embodiment of this invention. 同サーマルヘッドを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the thermal head. 同サーマルヘッドの発熱抵抗体を電気的に説明する模式図である。It is a schematic diagram which electrically explains the heating resistor of the thermal head. 同サーマルヘッドの発熱抵抗体の平面形状と印刷ドット形状の関係を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the relationship between the planar shape of the heating resistor of the thermal head and the printed dot shape. 本発明の第2実施形態によるサーマルヘッドを示す平面図である。It is a top view which shows the thermal head by 2nd Embodiment of this invention. 図5に示すサーマルヘッドを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the thermal head shown in FIG. 本発明による発熱抵抗体の平面形状の別実施例を示す平面図である。It is a top view which shows another Example of the planar shape of the heating resistor by this invention. 従来のサーマルヘッドの発熱抵抗体の平面形状と印刷ドット形状の関係を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the relationship between the planar shape of the heating resistor of the conventional thermal head and the printed dot shape.

符号の説明Explanation of symbols

1 Si基板
2 第1絶縁層
3 蓄熱層
5’ 抵抗膜
5 発熱抵抗体
5a 突出部
6 絶縁バリア層
7 電極層
7a コモン電極
7b 個別電極
7c 開放部
10 露出領域
11 コンタクト部
D 印刷ドット
L 中央抵抗長
L’ 端抵抗長
W 抵抗幅
X 抵抗長方向、発熱抵抗体の通電方向
Y 抵抗幅方向
α ドット間ギャップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Si substrate 2 1st insulating layer 3 Thermal storage layer 5 'Resistance film 5 Heating resistor 5a Protruding part 6 Insulating barrier layer 7 Electrode layer 7a Common electrode 7b Individual electrode 7c Open part 10 Exposed area 11 Contact part D Print dot L Central resistance Length L 'End resistance length W Resistance width X Resistance length direction, heating resistor energization direction Y Resistance width direction α Inter-dot gap

Claims (7)

通電により発熱する複数の発熱抵抗体を備えたサーマルヘッドにおいて、
各発熱抵抗体は、該発熱抵抗体の通電方向に平行な抵抗長方向の寸法が、前記通電方向に直交する抵抗幅方向の両端部よりも中央部で大きいことを特徴とするサーマルヘッド。
In thermal heads with multiple heating resistors that generate heat when energized,
Each of the heat generating resistors is characterized in that the dimension in the resistance length direction parallel to the energizing direction of the heat generating resistor is larger at the center than both ends in the resistance width direction orthogonal to the energizing direction.
請求項1記載のサーマルヘッドにおいて、前記各発熱抵抗体は、その抵抗長方向の少なくとも一端部に、抵抗幅方向の中央部の突出量が最も大きい突出部を有しているサーマルヘッド。 2. The thermal head according to claim 1, wherein each of the heating resistors has a protruding portion having a largest protruding amount at a central portion in the resistance width direction at at least one end portion in the resistance length direction. 請求項2記載のサーマルヘッドにおいて、前記突出部は、前記抵抗幅方向の中央部にのみ形成されているサーマルヘッド。 The thermal head according to claim 2, wherein the protrusion is formed only at a central portion in the resistance width direction. 請求項2又は3記載のサーマルヘッドにおいて、前記突出部の平面形状は、凸円弧状、凸三角形状又は凸台形状であるサーマルヘッド。 4. The thermal head according to claim 2, wherein a planar shape of the protruding portion is a convex arc shape, a convex triangular shape, or a convex trapezoidal shape. 請求項3記載のサーマルヘッドにおいて、前記突出部の平面形状は、凸矩形状であるサーマルヘッド。 The thermal head according to claim 3, wherein a planar shape of the protruding portion is a convex rectangular shape. 請求項1ないし5のいずれか一項に記載のサーマルヘッドにおいて、前記各発熱抵抗体の抵抗長方向の両端部にはそれぞれ電極が接続されており、この電極によって各発熱抵抗体の平面形状を規定したサーマルヘッド。 In the thermal head according to any one of claims 1 to 5, electrodes are connected to both ends of each heating resistor in the resistance length direction, and the planar shape of each heating resistor is formed by the electrodes. Specified thermal head. 請求項1ないし5のいずれか一項に記載のサーマルヘッドにおいて、前記各発熱抵抗体の表面を覆う絶縁バリア層と、前記各発熱抵抗体の抵抗長方向の両端部にそれぞれ接続された電極とを備え、前記絶縁バリア層によって各発熱抵抗体の平面形状を規定したサーマルヘッド。 The thermal head according to any one of claims 1 to 5, wherein an insulating barrier layer that covers a surface of each heating resistor, electrodes connected to both ends of each heating resistor in a resistance length direction, and A thermal head in which a planar shape of each heating resistor is defined by the insulating barrier layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110421971A (en) * 2019-06-28 2019-11-08 厦门汉印电子技术有限公司 A kind of hot head and printing device

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