JP2592160Y2 - サーマルヘッド - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案はワードプロセッサやファ
クシミリ等のプリンタ機構に組み込まれるサーマルヘッ
ドの改良に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、ワードプロセッサ等のプリンタ機構
に組み込まれるサーマルヘッドは、図２に示す如く、ア
ルミナセラミックス等の電気絶縁材料からなる基板１１
上に窒化タンタル等から成る発熱抵抗体１２とアルミニ
ウム等から成る一対の導電層１３とを被着させると共
に、該発熱抵抗体１２及び一対の導電層１３上に厚膜技
術によるガラス層１４を被着させた構造を有しており、
前記一対の導電層１３間に所定の電力を印加し、発熱抵
抗体１２を選択的にジュール発熱させるとともに、該発
熱した熱を基板１１上を摺接する感熱紙等に伝導させ、
感熱紙等に所定の印字画像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。

【０００３】尚、前記ガラス層１４は、発熱抵抗体１２
及び一対の導電層１３を感熱紙等の摺接による摩耗から
保護する作用を為す。

【０００４】また前記ガラス層１４を厚膜技術によって
形成するのは、ガラス層１４にピンホール（空孔）等の
成膜欠陥が形成されるのを皆無とし、ピンホールを介し
て大気中に含まれる水分等が発熱抵抗体１２等に接触す
るとともに該発熱抵抗体１２に酸化腐食が発生するのを
有効に防止するためである。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のサーマルヘッドにおいては、発熱抵抗体１２及び一
対の導電層１３上にガラス層１４が直に被着されている
ことから、印字に際して発熱抵抗体１２の発する熱がガ
ラス層１４等に印加されると、ガラス層１４に含まれる
酸素が発熱抵抗体１２中に拡散して発熱抵抗体１２を腐
食し、その結果、発熱抵抗体１２の抵抗値が変化して発
熱抵抗体１２のジュール発熱量にバラツキが生じ、感熱
紙等に印字画像の濃淡むらが発生する欠点を有してい
た。

【０００６】そこで上記欠点を解消するために、発熱抵
抗体１２及び一対の導電層１３とガラス層１４との間に
窒化珪素層を介在させ、該窒化珪素層によってガラス層
１４に含まれる酸素が発熱抵抗体１２中に拡散するのを
防止することが提案されている。

【０００７】しかしながら、発熱抵抗体１２及び一対の
導電層１３とガラス層１４との間に窒化珪素層を介在さ
せた場合、窒化珪素の線膨張係数は２．５〜３．２×１
０^-6℃^-1で、コーティングガラスの線膨張係数（７．０
〜８．１×１０^-6℃^-1）に比し極めて小さいことから、
印字に際して発熱抵抗体１２の発する熱がガラス層１４
及び窒化珪素層に繰り返し印加されると、ガラス層１４
と窒化珪素層との間に両者の線膨張係数の相違に起因す
る大きな応力が発生し、該応力によってガラス層１４及
び窒化珪素層にクラックが入ってしまう。そのため、こ
のサーマルヘッドではガラス層１４及び窒化珪素層に入
ったクラックを介して大気中に含まれる水分等が発熱抵
抗体１２や一対の導電層１３に接触し、発熱抵抗体１２
や一対の導電層１３に酸化腐食を招来して発熱抵抗体１
２のジュール発熱量にバラツキを発生させたり、導電層
１３が断線し、サーマルヘッドとしての機能を喪失させ
たりするという欠点が誘発される。

【０００８】

【考案の目的】本考案は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は、発熱抵抗体のジュール発熱量を常に一
定として感熱紙等に濃淡むらの無い鮮明な印字画像を形
成することが可能なサーマルヘッドを提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本考案のサーマルヘッド
は、電気絶縁性の基板上に発熱抵抗体及び一対の導電層
を被着させると共に、該発熱抵抗体及び一対の導電層上
に、薄膜技術によるサイアロン層と厚膜技術によるガラ
ス層とを順次被着させたことを特徴とする。

【００１０】

【実施例】以下、本考案の実施例を添付した図面に基づ
いて説明する。

【００１１】図１は本考案のサーマルヘッドの一実施例
を示す断面図であり、１は基板、３は発熱抵抗体、４は
一対の導電層、５はサイアロン層、６はガラス層であ
る。

【００１２】前記基板１はアルミナセラミックス等の電
気絶縁性材料から成り、上面に発熱抵抗体３等を支持す
るとともに、サーマルヘッドの温度を感熱紙等に良好な
印字画像を形成するに必要な温度に制御する作用を為
す。

【００１３】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
して泥漿状と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を形成し、しかる後、前記
セラミックグリーンシートを所定形状に打ち抜き加工す
るとともに高温で焼成することによって製作される。

【００１４】また前記基板１の上面には、ガラス等から
成る蓄熱層２が約８０μｍの厚みに被着されており、該
蓄熱層２は発熱抵抗体３の発する熱を適当な温度となる
ように蓄積し、サーマルヘッドの熱応答特性を良好に保
つ作用を為す。

【００１５】前記蓄熱層２は、ガラス粉末に適当な有機
溶剤、溶媒を添加混合して得たガラスペーストを基板１
の上面に従来周知のスクリーン印刷法等を採用すること
によって塗布し、しかる後、これを所定温度で焼き付け
ることによって基板１上に被着される。

【００１６】前記蓄熱層２の上面にはまた発熱抵抗体３
が被着されており、更に発熱抵抗体３上には間に一定の
間隔をもった一対の導電層４が被着されている。

【００１７】前記発熱抵抗体３は例えば窒化タンタル等
から成り、それ自体が所定の電気抵抗率を有しているた
め、一対の導電層４を介して電力が印加されるとジュー
ル発熱を起こし、印字画像を形成するに必要な温度、例
えば２５０〜３５０℃の温度に発熱する。

【００１８】また前記発熱抵抗体３上に被着されている
一対の導電層４はアルミニウム等の金属から成り、該導
電層４は発熱抵抗体３にジュール発熱を起こさせるため
に必要な所定の電力を印加する作用を為す。

【００１９】尚、前記蓄熱層２上に被着される発熱抵抗
体３及び一対の導電層４は、従来周知のスパッタリング
法等を採用することにより蓄熱層２上に所定の厚みをも
って被着され、更にフォトリソグラフィー技術を採用す
ることにより所定パターンに加工される。

【００２０】また前記発熱抵抗体３及び一対の導電層４
上には、薄膜技術によって形成されるサイアロン（Ｓｉ
−Ａｌ−Ｏ−Ｎ）層５と厚膜技術によって形成されるガ
ラス（ＳｉＯ₂ ）層６とが順次被着されている。

【００２１】前記サイアロン層５は、ガラス層６中に含
まれる酸素が発熱抵抗体３や一対の導電層４に拡散し発
熱抵抗体３や一対の導電層４が酸化腐食されるのを有効
に防止する作用を為し、スパッタリング法等の薄膜技術
を採用することによって発熱抵抗体３及び一対の導電層
４上に約１０００Å〜１μｍの厚みに被着される。

【００２２】尚、前記サイアロン層５は薄膜技術によっ
て形成されるため、その厚みが極めて薄いものとなり、
その結果、サイアロン層５による熱伝導の阻害が極小と
なって発熱抵抗体３の発する熱を感熱紙等に効率よく伝
導させることができ、これによってサーマルヘッドの熱
効率を高いものとなすことが可能となる。

【００２３】また前記サイアロン層５は、例えばアルミ
ナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ) が２０モル％のものを用いた場合、そ
の線膨張係数が５．０×１０^-6℃^-1であり、ガラス層６
の線膨張係数（７．０〜８．１×１０^-6℃^-1）に近似す
ることから、印字に際して発熱抵抗体３の発する熱がサ
イアロン層５及びガラス層６に繰り返し印加されたとし
ても、サイアロン層５とガラス層６との間には両者の線
膨張係数の相違に起因する大きな熱応力が発生すること
はなく、該熱応力によってサイアロン層５やガラス層６
にクラックが入ることは皆無となる。従って前記発熱抵
抗体３等はサイアロン層５及びガラス層６によって完全
に被覆され、大気中の水分等の接触による酸化腐食から
有効に保護される。

【００２４】更に前記サイアロン層５はその酸素含有量
が極めて少ないため、印字に際して発熱抵抗体３の発す
る熱がサイアロン層５に印加されても、サイアロン層５
に含まれる酸素が発熱抵抗体３中に拡散し発熱抵抗体３
の抵抗値を変化させることも殆ど無い。

【００２５】従って、発熱抵抗体３のジュール発熱量は
常に一定に維持されることとなって感熱紙等に濃淡むら
の無い鮮明な印字画像を形成することが可能となる。

【００２６】尚、前記サイアロン層５は、その厚みを１
μｍ以下になしておけば、発熱抵抗体３の発する熱を感
熱紙等に極めて効率良く伝導させ、サーマルヘッドの熱
効率を極めて高いものとなすことができる。従って、サ
イアロン層５は、その厚みを１μｍ以下になしておくこ
とが好ましい。

【００２７】この場合、スパッタリング装置内が５００
℃以上の高温に加熱されることはないため、アルミニウ
ムから成る一対の導電層４等が熱によって変形するのを
有効に防止することができる。

【００２８】また前記サイアロン層５上に被着されるガ
ラス層６は、発熱抵抗体３及び一対の導電層４を感熱紙
等の摺接による摩耗から保護するとともに、発熱抵抗体
３や一対の導電層４を大気中の水分等から良好に遮蔽
し、大気中の水分等が発熱抵抗体３等に接触するのを有
効に防止する作用を為す。

【００２９】前記ガラス層６は、ガラス粉末に適当な有
機溶剤、溶媒を添加混合して得たガラスペーストをサイ
アロン層５の上面に従来周知のスクリーン印刷法等の厚
膜技術を採用することによって塗布し、しかる後、これ
を所定温度（約４００〜５００℃）で焼き付けることに
よってサイアロン層５上に約２〜１０μｍの厚みに被着
される。この場合、前記ガラス層６は厚膜技術を採用す
ることによって被着されるため、ピンホール等の成膜欠
陥が発生することはなく、その結果、ガラス層６で発熱
抵抗体３を完全に被覆し、発熱抵抗体３等に大気中に含
まれる水分等の接触による酸化腐食が発生するのを完全
に防止することができる。

【００３０】前記ガラス層６はまた、その内部に酸素を
多量に含んでいるものの、発熱抵抗体３等との間にはサ
イアロン層５が介在しているため、印字に際して発熱抵
抗体３の発する熱がガラス層６等に印加され、ガラス層
６に含まれる酸素が発熱抵抗体３等の方向へ拡散しよう
としてもその拡散はサイアロン層５によって完全に遮蔽
され、発熱抵抗体３に酸素の拡散による腐食が発生する
ことは皆無となる。

【００３１】かくして上述したサーマルヘッドは、一対
の導電層４間に所定の電力を印加し、発熱抵抗体３を選
択的にジュール発熱させるとともに、該発熱した熱を基
板１上を摺接する感熱紙等に伝導させ、感熱紙等に所定
の印字画像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、本考案は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本考案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】

【考案の効果】本考案のサーマルヘッドによれば、電気
絶縁性の基板上に発熱抵抗体及び一対の導電層を被着さ
せると共に、該発熱抵抗体及び一対の導電層上に、薄膜
技術によるサイアロン層と厚膜技術によるガラス層とを
順次被着させたことから、印字に際して発熱抵抗体の発
する熱がサイアロン層及びガラス層に繰り返し印加され
たとしても、サイアロン層とガラス層との間には両者の
線膨張係数の相違に起因する大きな熱応力が発生するこ
とはなく、該熱応力によってサイアロン層やガラス層に
クラックが入ることは皆無となる。従って前記発熱抵抗
体等はサイアロン層及びガラス層によって完全に被覆さ
れ、大気中の水分等の接触による酸化腐食から有効に保
護される。

【００３４】また本考案のサーマルヘッドによれば、サ
イアロン層はその酸素含有量が極めて少ないため、印字
に際して発熱抵抗体の発する熱がサイアロン層に印加さ
れても、サイアロン層に含まれる酸素が発熱抵抗体中に
拡散し発熱抵抗体を腐食させて抵抗値に変化を招来させ
ることも殆ど無い。

【００３５】更に本考案のサーマルヘッドによれば、ガ
ラス層と発熱抵抗体等との間にサイアロン層が介在され
ているため、印字に際して発熱抵抗体の発する熱がガラ
ス層等に印加され、ガラス層に含まれる酸素が発熱抵抗
体等の方向へ拡散しようとしてもその拡散はサイアロン
層によって完全に遮蔽され、発熱抵抗体に酸素の拡散に
よる腐食が発生することは皆無となる。

【００３６】よって本考案のサーマルヘッドによれば、
発熱抵抗体のジュール発熱量は常に一定に維持されるこ
ととなって感熱紙等に濃淡むらの無い鮮明な印字画像を
形成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のサーマルヘッドの断面図である。

【図２】従来のサーマルヘッドの断面図である。

【符号の説明】

１・・・基板 ２・・・蓄熱層 ３・・・発熱抵抗体 ４・・・一対の導電層 ５・・・サイアロン層 ６・・・ガラス層

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電気絶縁性の基板上に発熱抵抗体及び一対
   の導電層を被着させると共に、該発熱抵抗体及び一対の
   導電層上に、薄膜技術によるサイアロン層と厚膜技術に
   よるガラス層とを順次被着させたことを特徴とするサー
   マルヘッド。