JP2527007Y2 - Thermal head - Google Patents
Thermal headInfo
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- insulating substrate
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Description
【考案の詳細な説明】 本考案は、ファクシミリやプリンタ等に用いられるサ
ーマルヘッドに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a thermal head used for a facsimile, a printer, and the like.
本考案は、絶縁性基板上にグレーズ層、発熱体、電極
および保護層をもつサーマルヘッドにおいて、絶縁性基
板上にグレーズ層を形成する前に電気的絶縁性を有する
高熱伝導層をつくり、グレーズ層からの放熱特性を上げ
るようにしたものである。The present invention relates to a thermal head having a glaze layer, a heating element, an electrode, and a protective layer on an insulating substrate, and forming a high thermal conductive layer having electrical insulation before forming the glaze layer on the insulating substrate. The heat radiation characteristics from the layer are improved.
従来、薄膜型サーマルヘッドは、第2図にその一例を
示す如く、絶縁性基板1表面にグレーズ層2を形成し、
その上に発熱抵抗体3をスパッタして、発熱ドットを形
成する。更にその上に、一対の電極4としての導電層を
形成してなるもので、表面は保護層5によって覆われて
いる。そして、該電極4に電圧を印加することにより、
その間に存在する発熱ドットの部分に電流が流れて発熱
する。その熱が保護層5を介してプラテン6との間に保
持された加熱紙7に伝えられ、発色がおこる仕組みにな
っている。このサーマルヘッドは、インクジェット式プ
リンタにも応用され、その熱源の主要構成要素を形成し
ている。Conventionally, a thin film type thermal head has a glaze layer 2 formed on the surface of an insulating substrate 1 as shown in FIG.
The heating resistor 3 is sputtered thereon to form heating dots. Furthermore, a conductive layer as a pair of electrodes 4 is formed thereon, and the surface is covered with a protective layer 5. Then, by applying a voltage to the electrode 4,
An electric current flows through the heat-generating dots present between the heat-generating dots to generate heat. The heat is transmitted to the heating paper 7 held between the platen 6 and the protective layer 5 via the protective layer 5, and a color is generated. This thermal head is also applied to an ink jet printer and forms a main component of the heat source.
いま、感熱紙への印字を想定すると、発熱ドットより
発生した熱は、ドットから保護層5へ伝導し感熱紙7へ
伝えるものと、感熱紙7と逆方向である絶縁性基板1に
伝わるものとがある。一般に、発熱抵抗体3より発生し
た熱を感熱紙7に効率よく伝えるために、絶縁性基板1
側にグレーズ層2を設けている。このグレーズ層2が熱
抵抗となり、発生した熱は感熱紙7側に流れるように構
成されている。しかし、高速印字を行おうとすると、熱
の流れを考えて作ったこのグレーズ層2が早く冷えない
ために異常蓄熱が起こり、印字ににじみ及び印字引き等
が発生し正常な印字が不可能となってしまう。Now, assuming printing on thermal paper, the heat generated from the heating dots is transmitted from the dots to the protective layer 5 and transmitted to the thermal paper 7, and the heat transmitted to the insulating substrate 1 in the opposite direction to the thermal paper 7. There is. Generally, in order to efficiently transmit the heat generated from the heating resistor 3 to the thermal paper 7, the insulating substrate 1
The glaze layer 2 is provided on the side. The glaze layer 2 serves as thermal resistance, and the generated heat flows to the thermal paper 7 side. However, when trying to perform high-speed printing, the glaze layer 2 made in consideration of the heat flow does not cool down quickly, causing abnormal heat storage. Would.
従来は、この異常蓄熱を解消するために、絶縁性基板
上に高熱伝導層として金属層を設置して放熱特性を上げ
る方法があった。しかし、この方法では金属層をグレー
ズ層から露出させて放熱特性を上げようとすると、この
上に直接電極を配線するには問題があり、また、金属層
を避けてグレーズ層の上に電極を配線する方法が考えら
れるが、この方法では従来の金属層を設けず絶縁性基板
全面に配線をする方法に比較して基板設計上の自由度が
低下してしまい、実用的ではない。さらに、基板全面を
配線に使用できないことは、サーマルヘッドの小型化に
支障を来す原因ともなる。Conventionally, in order to eliminate the abnormal heat storage, there has been a method of increasing a heat radiation characteristic by providing a metal layer as a high heat conductive layer on an insulating substrate. However, in this method, when the metal layer is exposed from the glaze layer to improve the heat radiation characteristics, there is a problem in wiring the electrode directly on the glaze layer, and the electrode is formed on the glaze layer avoiding the metal layer. Although a wiring method is conceivable, this method is less practical than a conventional method in which a metal layer is not provided, and the degree of freedom in substrate design is reduced as compared with a method in which wiring is performed over the entire insulating substrate. Furthermore, the fact that the entire surface of the substrate cannot be used for wiring also causes a problem in reducing the size of the thermal head.
また、高速印字の際には、サーマルヘッドと感熱紙と
の間の押圧衝撃や、紙送りの際の摩擦による衝撃が数多
く繰り返されるので、金属のような比較的柔らかい材料
をグレーズ層の下に用いると、金属の変化が起こりグレ
ーズ層の破壊が発生することがある。このため、サーマ
ルヘッドの耐久性、信頼性を損なうという問題があっ
た。また、グレーズ層の異常蓄熱はインクジェットプリ
ンタに用いた際に、サーマルヘッドを構成する発熱抵抗
体、グレーズ層、保護層、電極の破損を招くという問題
もあった。In addition, during high-speed printing, a number of pressing impacts between the thermal head and the thermal paper and the impact due to friction during paper feeding are repeated, so a relatively soft material such as metal is placed under the glaze layer. If used, a change in the metal may occur and the glaze layer may be destroyed. For this reason, there has been a problem that the durability and reliability of the thermal head are impaired. Further, there is also a problem that the abnormal heat storage of the glaze layer causes breakage of the heating resistor, the glaze layer, the protective layer, and the electrodes constituting the thermal head when used in an ink jet printer.
本考案は、上記の問題を解決するために、グレーズ層
2の下に、グレーズ層2の異常蓄熱を防ぐ目的で、放熱
層として、絶縁性基板とグレーズ層の間に、電気的絶縁
性を有するとともに、グレーズ層および絶縁性基板より
も大きい熱伝導率を有する材料からなる高熱伝導層が形
成されていることとした。すなわち、その製造方法とし
ては、グレーズ層や絶縁性基板より熱伝導率の大きい材
料からなる高熱伝導層を絶縁性基板上に形成し、その上
に従来の工程でグレーズ層を形成し、発熱抵抗体3およ
び電極4を順次パターニングし、最後に保護層5をスパ
ッタして、サーマルヘッドを作成する。In order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides an electrical insulation between the insulating substrate and the glaze layer as a heat dissipation layer under the glaze layer 2 in order to prevent abnormal heat storage of the glaze layer 2. And a high thermal conductive layer made of a material having a higher thermal conductivity than the glaze layer and the insulating substrate. That is, the manufacturing method is as follows: a high thermal conductive layer made of a material having higher thermal conductivity than the glaze layer or the insulating substrate is formed on the insulating substrate, and the glaze layer is formed thereon by a conventional process, and the heat generation resistance is reduced. The body 3 and the electrode 4 are sequentially patterned, and finally, the protective layer 5 is sputtered to form a thermal head.
上記の構成を持つサーマルヘッドを用いて印字を行っ
た場合、1パルスの印字を行う際には、グレーズ層2は
通常通り熱抵抗として作用して印字を行う。また、連続
パルス印字を行う際には、グレーズ層2が異常蓄熱しな
いように、高熱伝導層8が放熱を援助し、グレーズ層2
の温度コントロールを行う。その結果、高速印字を行っ
ても、印字にじみや印字尾引き等が発生せず正常な印字
を続けることができる。When printing is performed using the thermal head having the above-described configuration, when printing is performed with one pulse, the glaze layer 2 performs printing as usual with thermal resistance. When performing continuous pulse printing, the high thermal conductive layer 8 assists heat dissipation so that the glaze layer 2 does not abnormally store heat.
Temperature control. As a result, even when high-speed printing is performed, normal printing can be continued without occurrence of printing bleeding, print tailing, and the like.
この高熱伝導層8の設置箇所をグレーズ層2の下部の
みならず、絶縁性基板1の他の部分も覆うように形成す
れば、グレーズ層2に蓄熱した熱を基板方向にも拡散で
き、放熱特性を向上させるこができる。また、高熱伝導
層8の上に直接電極を配置できるので小型化に寄与でき
る。If the location of the high thermal conductive layer 8 is formed so as to cover not only the lower portion of the glaze layer 2 but also other portions of the insulating substrate 1, the heat stored in the glaze layer 2 can be diffused in the direction of the substrate. The characteristics can be improved. Further, since the electrodes can be arranged directly on the high thermal conductive layer 8, it is possible to contribute to miniaturization.
さらに、インクジェット式プリンタに応用した際に
は、異常蓄熱が生じないため、サーマルヘッドの破壊が
発生せず安定した印字を継続することができる。Further, when applied to an ink jet printer, since abnormal heat storage does not occur, stable printing can be continued without destruction of the thermal head.
以下に、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図において、アルミナからなる絶縁性基板1上に放
熱の役割を果たす高熱伝導層8として、炭化珪素SiCを
スパッタリングにより約10μm成膜する。その上の所定
の位置にガラスペーストを印刷し、焼成を行ってグレー
ズ層2を形成し、次に、Ta−SiO2発熱抵抗体3をスパッ
タリングにより成膜する。そしてこれをフォトエッチン
グによりドットの形にパターニングしたものを用意し
た。この上に、Cuをスパッタリングしフォトマスクを用
いて露光を行い、電極4のパターニングを行った。更
に、その上にTa2O5保護層5をスパッタして、本考案の
サーマルヘッドを試作した。アルミナ製絶縁性基板上1
に、電気的絶縁性を有し、熱伝導率が大きいSiC高熱伝
導層8を作成したことにより、高熱伝導層8上に電極4
を直接設置でき、耐久性も上がる。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, silicon carbide SiC is deposited as a high thermal conductive layer 8 having a thickness of about 10 μm on an insulating substrate 1 made of alumina by sputtering as a high thermal conductive layer 8 which plays a role of heat radiation. The glass paste is printed in a predetermined position thereon, and fired to form a glaze layer 2, it will be deposited by sputtering Ta-SiO 2 heating resistor 3. Then, one obtained by patterning this into a dot shape by photoetching was prepared. On top of this, Cu was sputtered and exposed using a photomask to pattern the electrode 4. Further, a Ta 2 O 5 protective layer 5 was sputtered thereon, and a thermal head of the present invention was prototyped. On alumina insulating substrate 1
In addition, since the SiC high thermal conductive layer 8 having electrical insulation and high thermal conductivity was formed, the electrode 4 was formed on the high thermal conductive layer 8.
Can be installed directly, and the durability increases.
近年、サーマルヘッドの高速化、高精度化とともに小
型化が要求されている。この要求を満足するために、電
極4の配線を高熱伝導層8上に形成できることも重要で
ある。In recent years, thermal heads have been required to be faster and more accurate, and to be smaller. In order to satisfy this requirement, it is also important that the wiring of the electrode 4 can be formed on the high thermal conductive layer 8.
第3図に従来工程で製造したサーマルヘッド(第2
図)と本考案のサーマルヘッド(第1図)の印字性能を
比較した結果を示す。第3図においては、印加電圧25W/
mm2の条件で、パルス幅1msec一定とし、パルス周期を変
化させ、印字にじみや印字尾引き等が発生するかどうか
を評価した。第3図は全ドットの連続印字を行ったとき
の濃度であり、濃度がある値(一点鎖線)を越えたとき
印字にじみや印字尾引き等が発生していることを示す。
この比較の結果、従来型(点線)のヘッドに比較して、
本考案(実線)のヘッドの方が短周期印字に対応し、印
字にじみや印字尾引き等の印字欠陥が発生しにくいこと
が分かる。FIG. 3 shows a thermal head (FIG. 2) manufactured by a conventional process.
FIG. 4 shows the result of comparing the printing performance of the thermal head (FIG. 1) of the present invention with that of the present invention. In FIG. 3, the applied voltage 25 W /
Under the condition of mm 2 , the pulse width was kept constant at 1 msec, and the pulse cycle was changed to evaluate whether or not print bleeding, print tailing, and the like would occur. FIG. 3 shows the density when continuous printing of all dots is performed. When the density exceeds a certain value (dashed line), it indicates that printing bleeding, print tailing or the like has occurred.
As a result of this comparison, compared to the conventional (dotted line) head,
It can be seen that the head of the present invention (solid line) corresponds to short-period printing, and printing defects such as printing bleeding and printing tailing are less likely to occur.
本実施例においては、グレーズ層2としてガラス質層
[熱伝導率約1W/(m・K)]、絶縁性基板1としてア
ルミナ[熱伝導率約20W/(m・K)]、電気絶縁性を有
する高熱伝導層8としてSiC[多くは熱伝導率100〜200W
/(m・K)]を用いた場合について説明したが、本考
案はこれに限定されるものではない。グレーズ層2や絶
縁性基板1よりも熱伝導率が大きく電気絶縁性を有する
物質であればよく、窒化珪素、ダイヤモンド、窒化アル
ミニウムなどでも本考案の目的を達することができる。
また、本考案のサーマルヘッドを使用する印字装置も特
別に限定されるものではなく、瞬時的に発熱することに
よる熱の過渡応答現象を利用した印字装置であれば、高
速印字においてヘッドの破壊が発生せず安定した印字が
得られるという大きな効果があることは明らかである。In this embodiment, the glaze layer 2 is a vitreous layer [thermal conductivity of about 1 W / (m · K)], the insulating substrate 1 is alumina [thermal conductivity of about 20 W / (m · K)], SiC [mostly 100-200 W thermal conductivity]
/ (M · K)] has been described, but the present invention is not limited to this. Any substance having a higher thermal conductivity than the glaze layer 2 and the insulating substrate 1 and having an electrical insulating property may be used. Silicon nitride, diamond, aluminum nitride, and the like can also achieve the object of the present invention.
Also, the printing apparatus using the thermal head of the present invention is not particularly limited. If the printing apparatus utilizes a transient response of heat due to instantaneous heat generation, the head may be destroyed in high-speed printing. It is clear that there is a great effect that stable printing can be obtained without generation.
以上のように、本考案によれば、絶縁性基板とグレー
ズ層との間に、電気的絶縁性を有し、放熱特性が良い材
料を用いたので、高速印字の際の印字品質の確保、小型
化、高精細化の要求に応え、かつ、耐久性が高いなど顕
著な効果が得られる。As described above, according to the present invention, between the insulating substrate and the glaze layer, a material having electrical insulation properties and good heat dissipation characteristics is used, so that printing quality is secured during high-speed printing, A remarkable effect is obtained, such as miniaturization and high definition, and high durability.
また、本考案のように、電気絶縁性を有する高熱伝導
層8を用いれば、絶縁性基板に、製造、加工の容易なア
ルミナ、ガラスなど比較的熱伝導率の低い材料が使用で
き、製造や加工の困難を冒してまで、熱伝導率の高い窒
化アルミニウムなどを選ぶ必要はないという効果もあ
る。In addition, when the high thermal conductive layer 8 having electrical insulation is used as in the present invention, a relatively low thermal conductivity material such as alumina or glass, which can be easily manufactured and processed, can be used for the insulating substrate. There is also an effect that it is not necessary to select aluminum nitride or the like having a high thermal conductivity until the difficulty in processing is avoided.
第1図は本考案のサーマルヘッドの断面図、第2図は従
来のサーマルヘッドの断面図、第3図は従来のサーマル
ヘッドと本考案のサーマルヘッドのパルス周期による印
字性能比較結果である。 1……絶縁性基板、2……グレーズ層、3……発熱抵抗
体 4……電極、5……保護層、6……プラテン 7……感熱紙、8……高熱伝導層FIG. 1 is a cross-sectional view of the thermal head of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the conventional thermal head, and FIG. 3 is a comparison result of the printing performance between the conventional thermal head and the thermal head of the present invention by the pulse period. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating substrate, 2 ... Glaze layer, 3 ... Heating resistor 4 ... Electrode, 5 ... Protective layer, 6 ... Platen 7 ... Thermal paper, 8 ... High thermal conductive layer
Claims (3)
発熱体、電極配線、および保護層を順次積層してなるサ
ーマルヘッドにおいて、 前記絶縁性基板と前記グレース層の間に、電気的絶縁性
を有するとともに、前記グレーズ層および前記絶縁性基
板よりも大きい熱伝導率を有する材料からなる高熱伝導
層が形成されていることを特徴とするサーマルヘッド。An at least glaze layer on an insulating substrate,
In a thermal head in which a heating element, an electrode wiring, and a protective layer are sequentially laminated, the thermal head has electrical insulation between the insulating substrate and the grace layer and is larger than the glaze layer and the insulating substrate. A thermal head, wherein a high thermal conductive layer made of a material having thermal conductivity is formed.
性基板上に形成されるとともに、前記グレーズ層より露
出した部位の高熱伝導層の少なくとも一部に電極配線が
直接形成されていることを特徴とする実用新案登録請求
の範囲第1項記載のサーマルヘッド。2. A high thermal conductive layer is formed on an insulating substrate so as to be exposed from the glaze layer, and electrode wiring is directly formed on at least a part of the high thermal conductive layer at a portion exposed from the glaze layer. The thermal head according to claim 1, wherein the utility model is registered.
化アルミニウム、ダイヤモンドの少なくとも一つを含む
材料からなることを特徴とする実用新案登録請求の範囲
第1項記載のサーマルヘッド。3. The thermal head according to claim 1, wherein said high thermal conductive layer is made of a material containing at least one of silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride and diamond.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1990040106U JP2527007Y2 (en) | 1990-04-13 | 1990-04-13 | Thermal head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1990040106U JP2527007Y2 (en) | 1990-04-13 | 1990-04-13 | Thermal head |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04551U JPH04551U (en) | 1992-01-06 |
JP2527007Y2 true JP2527007Y2 (en) | 1997-02-26 |
Family
ID=31549606
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP1990040106U Expired - Lifetime JP2527007Y2 (en) | 1990-04-13 | 1990-04-13 | Thermal head |
Country Status (1)
Country | Link |
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Family Cites Families (5)
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JPS61189955A (en) * | 1985-02-20 | 1986-08-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | End surface type thermal head |
JPS63104850A (en) * | 1986-10-22 | 1988-05-10 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Thermal head |
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-
1990
- 1990-04-13 JP JP1990040106U patent/JP2527007Y2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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