JP2552560Y2

JP2552560Y2 - サーマルヘッド

Info

Publication number: JP2552560Y2
Application number: JP3933591U
Authority: JP
Inventors: 利昭道廣; 実貴津島
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1991-05-29
Filing date: 1991-05-29
Publication date: 1997-10-29
Anticipated expiration: 2006-05-29
Also published as: JPH04132956U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、例としてファクシミリ
通信装置などの印画出力装置に組込まれるサーマルヘッ
ドに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、従来例のサーマルヘッド１の
断面図であり、図１２はサーマルヘッド１の底部から見
た斜視図である。サーマルヘッド１は、たとえば酸化ア
ルミニウムＡｌ₂Ｏ₃などのセラミックなどからなり、比
較的高い熱伝導率を有する絶縁基板２を備え、その上に
ケイ酸ガラスからなる蓄熱層３が形成され、その上にた
とえば窒化タンタルＴａ₃Ｎ₄などを数１００Åの膜厚で
形成して得られる抵抗体層４を形成する。抵抗体層４上
には、相互に間隔をあけて複数の個別電極５ａと共通電
極５ｂが形成され、電極５ａ，５ｂに挟まれる抵抗体層
４の部分が発熱抵抗体７として構成される。このような
電極５ａ，５ｂを全面に被覆して、窒化ケイ素Ｓｉ₃Ｎ₄
などからなる保護層８が形成される。絶縁基板２の裏面
にはアルミニウムなどの金属をダイカスト成型して得ら
れる矩形状の放熱板６が固着される。

【０００３】このようなサーマルヘッド１では、一対の
電極５，６間に通電することにより、抵抗体層４の発熱
抵抗体７からジュール熱が発生し、この熱が蓄熱層３に
蓄えられ、発熱抵抗体７の発熱となり、サーマルヘッド
１が臨むプラテンローラ９によって圧接されるたとえば
感熱記録紙１０に感熱印画が行われる。

【０００４】この従来例のサーマルヘッド１は、下記の
ような問題点を有している。

【０００５】従来例のケイ酸ガラスからなる蓄熱層３
は、発熱抵抗体７にパルス状に通電した際に、蓄熱層３
内における熱放散の程度が大きい温度特性を有する。す
なわち発熱抵抗体７からの熱が蓄熱層３に十分蓄熱され
ずに絶縁基板２へ放熱され、さらに放熱板６に放熱され
る。したがって各発熱抵抗体７への駆動電力に対して感
熱記録に用いられる熱の比率、すなわち熱効率が低いと
いう課題を有している。

【０００６】このような第１の従来例のサーマルヘッド
１の有する問題点を解決しようとする第２の従来例とし
て、例として特開昭５２−１００２４５が挙げられる。
本従来例の特徴は、蓄熱層３をポリイミド樹脂で形成し
てなる点である。ポリイミド樹脂は熱伝導率ｋ＝０．７
×１０^-4ｃａｌ／ｍｍ・℃・秒であり、ケイ酸ガラスの
熱伝導率ｋ＝２．９×１０^-4ｃａｌ／ｍｍ・℃・秒の約
４分の１であり、発熱抵抗体７からの熱が蓄熱層３およ
び絶縁基板２側へ、すなわち図１１下方側へ放散する事
態を防止するようにしている。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】前記第２の従来技術
は、ケイ酸ガラスなどのガラス材料の代わりにポリイミ
ド樹脂などの合成樹脂材料から成る保護層８を形成して
いるため、印画動作時には最高温度が３００〜４００°
Ｃに達する発熱抵抗体７に、合成樹脂製の蓄熱層３が直
接接触することになり、長時間使用すると抵抗体層４と
蓄熱層３との熱膨張率の差により抵抗体層４が蓄熱層３
から剥離し、サーマルヘッド１の信頼性が低下する場合
がある。

【０００８】また感熱印画中に感熱記録紙１０と保護層
８との間に、例としてゴミなどの異物が噛込んだ場合、
前記合成樹脂材料は機械的強度が比較的低いため、抵抗
体層４とその上の保護層８との間にクラックが入りやす
く、この点でもサーマルヘッド１の信頼性が低下する場
合がある。さらにサーマルヘッド１の図１２に示す左右
方向両端部では、絶縁基板２あるいは放熱板６に熱が放
熱しやすいため、同一印加電力に対して左右方向中央位
置付近よりも印画濃度が薄くなり、濃度むらが発生し、
印画品質が低下するという課題を有している。

【０００９】本考案の目的は、上述の技術的課題を解消
し、前記熱効率を向上させ、かつ印画品質を向上できる
サーマルヘッドを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本考案は、放熱部材上に
絶縁基板を固着するとともに、該絶縁基板上には蓄熱層
を介して複数の発熱抵抗体が配列されて成るサーマルヘ
ッドにおいて、前記放熱部材は発熱抵抗体の形成領域に
対応する部分に凹所を有し，かつ該凹所は発熱抵抗体の
配列方向両端へ向かって配列方向の交差方向に拡開する
ことを特徴とするサーマルヘッドである。

【００１１】また本考案は、前記凹所は単一または複数
に分割されて成ることを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明に従うサーマルヘッドにおいて、絶縁基
板上の複数の発熱抵抗体に駆動電力が印加されると、選
択された発熱抵抗体からジュール熱が発生する。この熱
は絶縁基板に関して放熱部材と反対側に伝達され、感熱
印画に寄与する。一方、前記発生した熱は放熱部材側に
も伝達されるが、前記放熱部材には複数の発熱抵抗体の
形成領域に対応する部分に凹所が形成されており、空気
層によって絶縁基板からの熱の放熱部材への伝達が阻止
される。

【００１３】したがって伝達が阻止された熱は絶縁基板
上に形成されている蓄熱層に蓄熱され、絶縁基板温度が
急速に上昇する。絶縁基板温度が急速に上昇すると、前
記感熱印画動作において感熱記録媒体が発色する温度と
の差が急速に縮まるため、発熱抵抗体に印加される駆動
電力を抑制することができ、熱効率を向上することがで
きる。

【００１４】またこのとき前記放熱部材の凹所は、発熱
抵抗体の配列方向両端側になるに従い前記配列方向の交
差方向に拡開する。したがって絶縁基板の両端側になる
に従い、放熱部材と絶縁基板との接触部が縮小して次第
に蓄熱量が増加する。したがって絶縁基板における発熱
抵抗体の配列方向両端部付近と残余の部分との温度差が
解消され、印画濃度を均一にすることができ、印画品質
を向上できる。

【００１５】

【実施例】図１は本考案の一実施例のサーマルヘッド１
１の断面図であり、図２はサーマルヘッド１１の平面図
であり、図３はサーマルヘッド１１の上面側から見た斜
視図である。サーマルヘッド１１は、たとえばアルミナ
Ａｌ₂Ｏ₃ 系セラミックなどからなる絶縁基板１２と、
絶縁基板１２の全面に亘ってケイ酸ガラスを層厚ｔ１
（例として８０μｍ）に形成してなる蓄熱層１３と、蓄
熱層１３上に、たとえば窒化タンタルＴａ₃Ｎ₄を数１０
０Åの膜厚に形成して得られる抵抗体層１４とを備え
る。蓄熱層１３を構成するケイ酸ガラスは、熱伝導率ｋ
＝２．９×１０^-4ｃａｌ／ｍｍ・℃・秒である。

【００１６】前記抵抗体層１４上にアルミニウムＡｌな
どの金属薄膜をパターンニングして、共通電極１５およ
び個別電極１６を形成する。この共通電極１５と個別電
極１６とに挟まれた抵抗体層１４の部分が、図２の左右
方向に複数相互に間隔をあけて配列され、個々の発熱抵
抗体１７が構成される。各発熱抵抗体１７を被覆し、た
とえば窒化ケイ素Ｓｉ₃Ｎ₄などからなる保護層１８が形
成される。各個別電極１６は所定数毎に駆動回路素子２
１に接続され、この駆動回路素子２１には外部から印画
動作用のデータや各種制御信号が入力される信号ライン
２２が接続される。

【００１７】前記共通電極１５および個別電極１６に挟
まれた抵抗体層１４の部分により発熱抵抗体１７が構成
され、プラテンローラ１９で圧接される感熱記録紙２０
を発色させ感熱印画を行う。前記絶縁基板１２の蓄熱層
１３と反対側には、たとえばアルミニウムなどの熱伝導
性の良好な金属材料をたとえば矩形板状に形成して成る
放熱板２３がたとえば接着剤などで固着される。

【００１８】図４はサーマルヘッド１１の底部から見た
斜視図である。本実施例のサーマルヘッド１１は、絶縁
基板１２における主走査方向、すなわち図３左右方向
（矢符Ａ１で示す）に沿う発熱抵抗体１７の形成領域２
４に沿って延びる透孔２５を放熱板２３を貫通して形成
する。前記透孔２５は、絶縁基板１２の前記主走査方向
中央部付近で絶縁基板１２の副走査方向に沿う長さＬ１
が最小な狭隘部２６を有し、狭隘部２６から絶縁基板１
２の前記主走査方向両側に向かうに従い、前記副走査方
向に沿う長さが次第に増大し、最端部では長さＬ２（Ｌ
１＜Ｌ２）を有するように形成される。すなわち透孔２
５の図４上方側から見た平面視形状は狭隘部２６を中心
にし、左右方向にそれぞれ台形状を構成する。

【００１９】図５および図６は本実施例のサーマルヘッ
ド１１の温度特性を示すグラフである。本実施例のサー
マルヘッド１１は、放熱板２３が前述したような形状を
有する透孔２５を有するため、図１に示すように共通電
極１５および個別電極１６の間に通電して発熱抵抗体１
７を発熱駆動した際に、発熱抵抗体１７から発生する熱
は蓄熱層１３および絶縁基板１２を経て放熱板２３側に
伝達される。放熱板２３には発熱抵抗体１７の形成領域
２４の下部に相当する際に透孔２５が形成されているた
め、前記下方への熱の伝達が阻止される。

【００２０】絶縁基板１２では放熱板２３に接触してい
る部分は熱の伝達が放熱板２３に対して速やかに行われ
ているため、残余の部分よりも温度が低い。このため発
熱抵抗体１７からの熱は絶縁基板１２内の温度が低い部
分へ向かって伝導するが、従来技術の項で説明したよう
な絶縁基板の全面が放熱板と接触している場合と比較
し、放熱板２３へ伝達される熱を抑制できる。

【００２１】このため本実施例の温度特性である図５の
ライン２７に示すように、従来技術のサーマルヘッド１
の温度特性を示すライン２８と比較し、同一パルス幅Ｐ
１の駆動電力パルスに関して印画濃度Ｄ１に対し、印画
濃度Ｄ２を得ることができ、格段に高い印加濃度を得る
ことができる。したがって従来技術のライン２８におけ
る印画濃度Ｄ２と同一の印画濃度を有するに必要な本実
施例におけるパルス幅Ｐ１は従来例における同様なパル
ス幅Ｐ２よりも格段に小さく、したがって印加電力を小
さくすることができる。この点で前述した熱効率の向上
を図ることができる。

【００２２】また絶縁基板１２の前記主走査方向に沿う
温度分布は本実施例の場合、図６のライン２９に示さ
れ、従来例のサーマルヘッド１の温度特性はライン３０
に示される。すなわち従来例では前述したように絶縁基
板１２の主走査方向両端部付近と残余の部分とで濃度む
らが生じている。一方、本実施例では、前記透孔２５が
絶縁基板１２の主走査方向中央位置付近から両端側にな
るに従い、副走査方向の長さが次第に増加する形状であ
り、このため発熱抵抗体１７は絶縁基板１２の前記両端
部付近になるほど前記熱効率が良好となり、これにより
図６ライン２９に示す均一な温度分布が得られる。した
がって感熱印画動作を行うに際して濃度むらが解消され
印画品質が格段に向上される。

【００２３】また本実施例では蓄熱層１３としてケイ酸
ガラスを用いたので、サーマルヘッド１１を比較的長時
間使用した場合でも、蓄熱層１３と抵抗体層１４との熱
膨張の相違の程度を可及的に抑制することができ、両者
の間の剥離を防止することができる。これによりサーマ
ルヘッド１１の信頼性を向上できる。また印画動作中に
感熱記録紙１０と保護層１８との間に塵埃などの異物が
噛込んだ場合でも、蓄熱層１３は比較的機械的強度が高
く、このため保護層１８にクラックが生じる事態が防止
され、この点においてもサーマルヘッド１の信頼性を向
上することができる。

【００２４】図７は本考案の第２の実施例のサーマルヘ
ッド１１ａの放熱板２３ａ側から見た底面図である。本
実施例において、前記透孔２５はサーマルヘッド１１ａ
の図７左右方向中央位置で分断され、それぞれ底面視形
状が台形状を成す一対の透孔２５ａ，２５ｂとして形成
される。本実施例では前記透孔２５ａ，２５ｂの間の連
結部２９において、熱伝導性が良好となる。このような
サーマルヘッド１１ａは発熱抵抗体１７の特性に応じて
適宜選択される。このようなサーマルヘッド１１ａによ
っても前記実施例のサーマルヘッド１１において述べた
効果と同様な効果を達成することができる。

【００２５】図８および図９は本考案の第３および第４
の実施例のサーマルヘッド１１ｂ，１１ｃの底面図であ
る。図８のサーマルヘッド１１ｂでは、放熱板２３ｂに
おいてサーマルヘッド１１ｂの前記主走査方向に沿い、
３つの相互に独立した透孔３０，３１，３２が形成され
る。透孔３１は前記主走査方向に沿って延びる平面視が
矩形であり、透孔３０，３２は透孔３１から遠去かり絶
縁基板１２の端部側になるに従い副走査方向に沿う長さ
が増大する台形状に形成される。このような形状の透孔
３０〜３２を用いるサーマルヘッド１１ｂは、前記実施
例と同様に発熱抵抗体１７の温度分布特性に従って適宜
選択して用いられる。このような実施例においても前述
の実施例で述べた効果と同様な効果を達成することがで
きる。

【００２６】前記実施例では、透孔２５，２５ａ，２５
ｂ，３０〜３２を絶縁基板１２の中央位置付近から長手
方向両端部側になるに従い副走査方向に沿う長さが直線
状に変化する形状として説明したけれども、他の変形例
として図９に示すように底面視における輪郭線が曲線の
透孔３３であってもよいのは勿論である。

【００２７】また前記各実施例において、透孔２５，２
５ａ，２５ｂ，３０〜３３は放熱板２３を貫通した貫通
孔として形成されたけれども、絶縁基板１２に臨む表面
がその平面視形状において図４に示す透孔２５の平面視
形状と同一であり、放熱板２３ｄの板厚ｄ１より小さな
深さｄ２で凹所３４を形成するようにしてもよい。本実
施例ではこの凹所３４は放熱板２３ｄにおいて前記主走
査方向両端部が開放され、開口３５，３６を有する形状
に形成される。

【００２８】本考案のその他の変形例として、図１０に
示す凹所３４の前記両端部における開口３５，３６は一
方側端部のみであってもよく、またその両端部が閉止さ
れた形状であってもよい。

【００２９】また前記実施例においては、抵抗体層１４
などがスッパタリングやＣＶＤ（化学的気相成長法）な
どの薄膜技術で形成されている薄膜型サーマルヘッドに
ついて説明したけれども、その他スクリーン印刷などの
厚膜技術で形成される厚膜型サーマルヘッドに対しても
実施できるものであり、またいわゆるシリアル型サーマ
ルヘッドに対しても同様に実現されるものである。

【００３０】

【考案の効果】以上のように本考案に従えば、放熱部材
には複数の発熱抵抗体の形成範囲に対応する部分に凹所
が形成されており、空気層によって絶縁基板からの熱の
放熱部材への伝達が阻止される。

【００３１】したがって伝達が阻止された熱は絶縁基板
上に形成されている蓄熱層に蓄熱され、絶縁基板温度が
急速に上昇する。絶縁基板温度が急速に上昇すると、前
記感熱印画動作において感熱記録媒体が発色する温度と
の差が急速に縮まるため、発熱抵抗体に印加される駆動
電力を抑制することができ、熱効率を向上することがで
きる。

【００３２】またこのとき前記放熱部材の凹所は、発熱
抵抗体の配列方向両端側になるに従い前記配列方向の交
差方向に拡開する。したがって絶縁基板の両端側になる
に従い、放熱部材と絶縁基板との接触部が縮小して次第
に蓄熱量が増加する。したがって絶縁基板における発熱
抵抗体の配列方向両端部付近と残余の部分との温度差が
解消され、印画濃度を均一にすることができ、印画品質
を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例のサーマルヘッド１１の断面
図である。

【図２】サーマルヘッド１１の平面図である。

【図３】サーマルヘッド１１の上部側から見た斜視図で
ある。

【図４】サーマルヘッド１１の底部側から見た斜視図で
ある。

【図５】サーマルヘッド１，１１の印加される同一駆動
電力のパルス幅に対する印画濃度の変化を示すグラフで
ある。

【図６】サーマルヘッド１，１１の印画濃度分布を示す
グラフである。

【図７】本考案の第２の実施例のサーマルヘッド１１ａ
の底面図である。

【図８】本考案の第３実施例のサーマルヘッド１１ｂの
底面図である。

【図９】本考案の第４実施例の底面図である。

【図１０】本考案の第５実施例のサーマルヘッド１１ｄ
の底部側から見た斜視図である。

【図１１】実施例のサーマルヘッド１の断面図である。

【図１２】サーマルヘッド１の底部側から見た斜視図で
ある。

【符号の説明】

１１，１１ａ〜１１ｄサーマルヘッド１２絶縁基板１３蓄熱層１４抵抗体層１７発熱抵抗体１８保護層２５，２５ａ，２５ｂ，３０〜３３透孔２６狭隘部３４凹所

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】放熱部材上に絶縁基板を固着するととも
に、該絶縁基板上には蓄熱層を介して複数の発熱抵抗体
が配列されて成るサーマルヘッドにおいて、前記放熱部
材は発熱抵抗体の形成領域に対応する部分に凹所を有
し，かつ該凹所は発熱抵抗体の配列方向両端へ向かって
配列方向の交差方向に拡開することを特徴とするサーマ
ルヘッド。
【請求項２】前記凹所は単一または複数に分割されて
成ることを特徴とする請求項１記載のサーマルヘッド。