JP2651496B2 - サーマルヘッド - Google Patents
サーマルヘッドInfo
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- JP2651496B2 JP2651496B2 JP9287790A JP9287790A JP2651496B2 JP 2651496 B2 JP2651496 B2 JP 2651496B2 JP 9287790 A JP9287790 A JP 9287790A JP 9287790 A JP9287790 A JP 9287790A JP 2651496 B2 JP2651496 B2 JP 2651496B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は感熱記録機器などにおいて利用されるサーマ
ルヘッドの品質に関わるものであり、特にサーマルヘッ
ド発熱部の発熱特性の改良に関するものである。
ルヘッドの品質に関わるものであり、特にサーマルヘッ
ド発熱部の発熱特性の改良に関するものである。
サーマルヘッドは発熱抵抗体に通電することにより発
生したジュール熱を保護層を介して感熱紙あるいは熱転
写インクシートなどのメディアに伝えることを機能とす
る。従って保護層の熱特性は発熱部の発熱・冷却特性お
よびメディアへの熱伝達特性を大きく左右し、これを通
じて感熱記録機器の印字品質にも多大の影響を与えるも
のである。
生したジュール熱を保護層を介して感熱紙あるいは熱転
写インクシートなどのメディアに伝えることを機能とす
る。従って保護層の熱特性は発熱部の発熱・冷却特性お
よびメディアへの熱伝達特性を大きく左右し、これを通
じて感熱記録機器の印字品質にも多大の影響を与えるも
のである。
本発明は、低熱伝導率を有する単一の保護層のうちの
一部分をより高い熱伝導率を有する薄膜で形成すること
により発熱部の発熱および冷却特性を良好なものにし、
これによって印字品質を向上させようとするものであ
る。
一部分をより高い熱伝導率を有する薄膜で形成すること
により発熱部の発熱および冷却特性を良好なものにし、
これによって印字品質を向上させようとするものであ
る。
従来の薄膜サーマルヘッド発熱部の一般的な構造を第
３図に示す。第３図において１は絶縁性基板・２はグレ
ーズ層・３は発熱抵抗体・４は電極・５は保護層であ
り、６は感熱紙・熱転写インクシートなどのメディアを
示し、前記発熱抵抗体３に電力パルスを印加することに
より発生するジュール熱を該保護層５を介して該メディ
ア６に伝え印字を行なっていた。
３図に示す。第３図において１は絶縁性基板・２はグレ
ーズ層・３は発熱抵抗体・４は電極・５は保護層であ
り、６は感熱紙・熱転写インクシートなどのメディアを
示し、前記発熱抵抗体３に電力パルスを印加することに
より発生するジュール熱を該保護層５を介して該メディ
ア６に伝え印字を行なっていた。
前記保護層５はスパッタリング法・蒸着法・CVD法な
どによって形成される薄膜であり、膜厚は例えば６［μ
ｍ］、熱伝導率は低く10［W/mK］程度である。
どによって形成される薄膜であり、膜厚は例えば６［μ
ｍ］、熱伝導率は低く10［W/mK］程度である。
しかしながら、従来のサーマルヘッドにおいては保護
層が低熱伝導率を有する単一の薄膜で形成されているた
め該保護層表面の発熱−冷却特性が悪く、かつ発熱部の
発熱温度分布も不均一でありメディアへの熱伝達効率も
低いため満足すべき印字品質を得ることができなかっ
た。例えば該保護層５の表面で発熱部７の中央に相当す
る点８の発熱−冷却特性は、第７図に示すように理想的
特性と比較して温度上昇が遅く、かつ冷却特性も悪いも
のしか得られず、また該発熱部７の発熱温度分布を第４
図に示すように該発熱部７の中央部でピークをもち均一
な温度分布が得られない。従ってメディア上の印字ドッ
トは第５図のような形状となり良好な印字品質を得るこ
とが不可能であった。
層が低熱伝導率を有する単一の薄膜で形成されているた
め該保護層表面の発熱−冷却特性が悪く、かつ発熱部の
発熱温度分布も不均一でありメディアへの熱伝達効率も
低いため満足すべき印字品質を得ることができなかっ
た。例えば該保護層５の表面で発熱部７の中央に相当す
る点８の発熱−冷却特性は、第７図に示すように理想的
特性と比較して温度上昇が遅く、かつ冷却特性も悪いも
のしか得られず、また該発熱部７の発熱温度分布を第４
図に示すように該発熱部７の中央部でピークをもち均一
な温度分布が得られない。従ってメディア上の印字ドッ
トは第５図のような形状となり良好な印字品質を得るこ
とが不可能であった。
良好な印字品質を得るための課題を発熱部の熱特性と
いう面から考えると次のように整理される。
いう面から考えると次のように整理される。
保護層表面の発熱−冷却特性を第７図のような理想的
プロファイルに近づける。
プロファイルに近づける。
発熱温度分布を発熱ドット内で均一にする。
メディアへの熱伝達効率を高める。
このような課題を解決するためにまず第１に考えられ
ることは保護層として熱伝導率の高い薄膜を使用するこ
とである。本発明者らは第３図に示した断面構造を有す
る発熱部の熱伝導特性を有限要素法によりシミュレート
し、保護層の熱伝導率が発熱特性に及ぼす効果を評価し
た。第６図にこの結果を模式的に示す。第６図（ａ）は
保護層熱伝導率λ＝２［W/mK］、第６図（ｂ）はλ＝50
0［W/mK］の場合であり、第７図に示したパルスを印加
したときの時刻ｔにおける保護層５表面の温度分布を示
している。この図からわかるように保護層の熱伝導率が
高い場合には十分な発熱温度が得られない。即ち、保護
層の熱伝導率が高くなるに従い保護層の面積方向への熱
コンダクタンスが高くなり、保護層表面が十分な発熱温
度になる前にジュール熱は面積方向へ拡散してしまう。
ごく初期的な時刻においては保護層表面は高い発熱温度
になっていると予想されるが、メディアへの伝達熱量は
小さく発色には至らない。従って保護層を単一の熱伝導
率で形成する限り上記の課題は達成できないことがわか
る。
ることは保護層として熱伝導率の高い薄膜を使用するこ
とである。本発明者らは第３図に示した断面構造を有す
る発熱部の熱伝導特性を有限要素法によりシミュレート
し、保護層の熱伝導率が発熱特性に及ぼす効果を評価し
た。第６図にこの結果を模式的に示す。第６図（ａ）は
保護層熱伝導率λ＝２［W/mK］、第６図（ｂ）はλ＝50
0［W/mK］の場合であり、第７図に示したパルスを印加
したときの時刻ｔにおける保護層５表面の温度分布を示
している。この図からわかるように保護層の熱伝導率が
高い場合には十分な発熱温度が得られない。即ち、保護
層の熱伝導率が高くなるに従い保護層の面積方向への熱
コンダクタンスが高くなり、保護層表面が十分な発熱温
度になる前にジュール熱は面積方向へ拡散してしまう。
ごく初期的な時刻においては保護層表面は高い発熱温度
になっていると予想されるが、メディアへの伝達熱量は
小さく発色には至らない。従って保護層を単一の熱伝導
率で形成する限り上記の課題は達成できないことがわか
る。
第２に考えられることは保護層のうち発熱抵抗体の真
上部分のみを高熱伝導率を有する層に置き換えることで
ある。即ち保護層面積方向への熱拡散を抑えようとする
ものである。しかしながらこの場合には、第８図に示す
ように発熱の立ち上がりが速くなり、発熱部の温度分布
は均一化するものと予想されるが、冷却特性は単一の低
熱伝導率保護層の場合と全く同じであり何ら改善は期待
できない。
上部分のみを高熱伝導率を有する層に置き換えることで
ある。即ち保護層面積方向への熱拡散を抑えようとする
ものである。しかしながらこの場合には、第８図に示す
ように発熱の立ち上がりが速くなり、発熱部の温度分布
は均一化するものと予想されるが、冷却特性は単一の低
熱伝導率保護層の場合と全く同じであり何ら改善は期待
できない。
そこで本発明者らは上述第２の構造に加えてさらに発
熱部の冷却特性を改良するため、高熱伝導率を有する部
分を保護層中の適切な位置に設けることを考案した。即
ち上述第２の方法によって、発熱立ち上がりを速やかに
する、温度分布を均一化する、熱伝達効率を高めるとい
う改良がなされると同時に、保護層中の低熱伝導率部分
を発熱抵抗体上部の第１の高熱伝導率部分とではさむよ
うに第２の高熱伝導率部分を形成する。この手段により
印字後も保護層中に残留する不要な熱を保護層の面積方
向へ速やかに拡散させることができ、冷却特性を著しく
改良することが可能となる。これらの方法により上記
の課題はすべて達成されることになる。
熱部の冷却特性を改良するため、高熱伝導率を有する部
分を保護層中の適切な位置に設けることを考案した。即
ち上述第２の方法によって、発熱立ち上がりを速やかに
する、温度分布を均一化する、熱伝達効率を高めるとい
う改良がなされると同時に、保護層中の低熱伝導率部分
を発熱抵抗体上部の第１の高熱伝導率部分とではさむよ
うに第２の高熱伝導率部分を形成する。この手段により
印字後も保護層中に残留する不要な熱を保護層の面積方
向へ速やかに拡散させることができ、冷却特性を著しく
改良することが可能となる。これらの方法により上記
の課題はすべて達成されることになる。
なお、第２の高熱伝導率部分の形成位置については印
字パルスのタイミングも含め、発熱部断面の熱伝導解析
を行うことにより最適な形成位置を特定することは全く
可能なことである。
字パルスのタイミングも含め、発熱部断面の熱伝導解析
を行うことにより最適な形成位置を特定することは全く
可能なことである。
本発明の実施例を図面に基づき説明する。第１図は本
発明の実施例を示す図であり、保護層は熱伝導率λ１の
第１の部分５−１と、熱伝導率λ２の第２の部分５−２
と、熱伝導率λ３の第３の部分５−３とから構成されて
おり、λ１＞λ２かつλ３＞λ２である。発熱抵抗体３
に通電することにより発熱部７に発生したジュール熱は
該保護層５−１内を伝導し速やかに該保護層５−１表面
へ伝わる。このとき該保護層５−２の熱伝導率λ２は該
保護層５−１の熱伝導率λ１よりも低いため、該発熱部
７に発生した熱の保護層面積方向への拡散は抑制され、
該保護層５−１の表面はパルス通電中、印字するに十分
な温度に保たれる。さらに、該保護層５−２中を伝導し
た熱が、パルス通電終了時に該保護層５−３に達するよ
うに形成されている。これによりパルス通電中に該保護
層５−１および５−２中に滞留していた熱はパルス通電
終了時以降速やかに該保護層５−３を通じて拡散するこ
とになり、該保護層５−１は急速に室温まで冷却し、該
発熱部７の冷却特性は大きく向上する。
発明の実施例を示す図であり、保護層は熱伝導率λ１の
第１の部分５−１と、熱伝導率λ２の第２の部分５−２
と、熱伝導率λ３の第３の部分５−３とから構成されて
おり、λ１＞λ２かつλ３＞λ２である。発熱抵抗体３
に通電することにより発熱部７に発生したジュール熱は
該保護層５−１内を伝導し速やかに該保護層５−１表面
へ伝わる。このとき該保護層５−２の熱伝導率λ２は該
保護層５−１の熱伝導率λ１よりも低いため、該発熱部
７に発生した熱の保護層面積方向への拡散は抑制され、
該保護層５−１の表面はパルス通電中、印字するに十分
な温度に保たれる。さらに、該保護層５−２中を伝導し
た熱が、パルス通電終了時に該保護層５−３に達するよ
うに形成されている。これによりパルス通電中に該保護
層５−１および５−２中に滞留していた熱はパルス通電
終了時以降速やかに該保護層５−３を通じて拡散するこ
とになり、該保護層５−１は急速に室温まで冷却し、該
発熱部７の冷却特性は大きく向上する。
以上の作用を図示したのが第２図である。第２図に示
すように、第１図の実施例により発熱部の発熱−冷却特
性が大きく改善され、理想的プロファイルである矩形に
近づくことがわかる。
すように、第１図の実施例により発熱部の発熱−冷却特
性が大きく改善され、理想的プロファイルである矩形に
近づくことがわかる。
第９図に本発明の第２の実施例を示す。第９図の例で
は従来通りに形成された低熱伝導率λ２を有する保護層
５の上層に、発熱部７の上部の熱伝導率λ１の保護層５
−１と該保護層５−１を挟む位置に形成された熱伝導率
λ３の保護層５−３を有している。ここでλ１＞λ２、
λ３＞λ２であり、該保護層５−３の形成位置は第７図
における形成位置と同様である。本実施例では発熱特性
改善のための高熱伝導率保護層５−１は該保護層５の上
部に形成されるため発熱特性は第１図の例に比べ若干劣
化するが、λ１≫λ２とすることにより影響はほとんど
無視できる。また冷却特性は第１図実施例と全く同様で
あり、発熱−冷却特性はやはり第２図のように大きく改
善される。さらに本実施例では電極４の断差に起因する
該保護層５表面の断差が該保護層５−１により平坦化さ
れるため、感熱紙・熱転写インクシートなどのメディア
との圧接状態も改善され、熱伝達効率も大幅に向上する
という優れた効果をも合わせもつことになる。
は従来通りに形成された低熱伝導率λ２を有する保護層
５の上層に、発熱部７の上部の熱伝導率λ１の保護層５
−１と該保護層５−１を挟む位置に形成された熱伝導率
λ３の保護層５−３を有している。ここでλ１＞λ２、
λ３＞λ２であり、該保護層５−３の形成位置は第７図
における形成位置と同様である。本実施例では発熱特性
改善のための高熱伝導率保護層５−１は該保護層５の上
部に形成されるため発熱特性は第１図の例に比べ若干劣
化するが、λ１≫λ２とすることにより影響はほとんど
無視できる。また冷却特性は第１図実施例と全く同様で
あり、発熱−冷却特性はやはり第２図のように大きく改
善される。さらに本実施例では電極４の断差に起因する
該保護層５表面の断差が該保護層５−１により平坦化さ
れるため、感熱紙・熱転写インクシートなどのメディア
との圧接状態も改善され、熱伝達効率も大幅に向上する
という優れた効果をも合わせもつことになる。
なお、本発明においてはλ１≫λ２、λ３≫λ２とす
ることにより発熱−冷却特性の改善効果はより増大す
る。また、λ１＝λ３とする、即ち保護層５−１と保護
層５−３とを同一材料で形成すれば製造工程上簡略化が
図れる。
ることにより発熱−冷却特性の改善効果はより増大す
る。また、λ１＝λ３とする、即ち保護層５−１と保護
層５−３とを同一材料で形成すれば製造工程上簡略化が
図れる。
以上述べたように、本発明によればサーマルヘッド発
熱部の発熱−冷却特性を理想的プロファイルである矩形
に近づけることができ、かつ発熱部の発熱温度分布も均
一化することができるため、印字ドット形状を矩形に近
く改善し、印字品質の大幅な向上を図ることが可能とな
る。また、発熱効率も改善されることからサーマルヘッ
ドの消費電力を低くすることができ、さらに冷却特性が
改善されることから、従来発熱部の蓄熱のため大きな制
約を受けていた印字スピードの高速化をももたらすこと
が可能となる。
熱部の発熱−冷却特性を理想的プロファイルである矩形
に近づけることができ、かつ発熱部の発熱温度分布も均
一化することができるため、印字ドット形状を矩形に近
く改善し、印字品質の大幅な向上を図ることが可能とな
る。また、発熱効率も改善されることからサーマルヘッ
ドの消費電力を低くすることができ、さらに冷却特性が
改善されることから、従来発熱部の蓄熱のため大きな制
約を受けていた印字スピードの高速化をももたらすこと
が可能となる。
第１および第９図は本発明の実施例を示す断面図であ
り、第２図は実施例における発熱−冷却特性を示す説明
図である。 第３図は従来のサーマルヘッド発熱部の一般的構造を示
す断面図、第４図は発熱部の温度分布を示す説明図、第
５図は印字ドット形状を示す説明図である。 第６（ａ）（ｂ）図は従来の構造において保護層の熱伝
導率が異なる場合の発熱温度分布を示す説明図であり、
第７図はサーマルヘッド発熱部の発熱−冷却特性を示す
説明図、第８図は発熱部直上のみに高熱伝導率保護層を
形成した場合の特性を示す説明図である。 １……絶縁性基板 ２……グレーズ層 ３……発熱抵抗体 ４……電極 ５、５−１、５−２、５−３……保護層 ６……印字メディア ７……発熱部中央 ８……保護層表面中央
り、第２図は実施例における発熱−冷却特性を示す説明
図である。 第３図は従来のサーマルヘッド発熱部の一般的構造を示
す断面図、第４図は発熱部の温度分布を示す説明図、第
５図は印字ドット形状を示す説明図である。 第６（ａ）（ｂ）図は従来の構造において保護層の熱伝
導率が異なる場合の発熱温度分布を示す説明図であり、
第７図はサーマルヘッド発熱部の発熱−冷却特性を示す
説明図、第８図は発熱部直上のみに高熱伝導率保護層を
形成した場合の特性を示す説明図である。 １……絶縁性基板 ２……グレーズ層 ３……発熱抵抗体 ４……電極 ５、５−１、５−２、５−３……保護層 ６……印字メディア ７……発熱部中央 ８……保護層表面中央
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁性基板、グレーズ層、発熱抵抗体、該
発熱抵抗体に通電するための電極、該電極を含む発熱抵
抗体を覆うように形成された保護層とからなるサーマル
ヘッドにおいて、前記発熱抵抗体の真上に形成され、少
なくとも前記発熱抵抗体を覆うべき熱伝導率λ１を有す
る第１の部分と、該第１の部分の両側に前記発熱抵抗体
の配列方向と平行に形成される熱伝導率λ２を有する第
２の部分と、前記第１および第２の部分をはさみ、かつ
該発熱抵抗体の配列方向と平行に形成される熱伝導率λ
３を有する第３の部分とから少なくとも形成される保護
層を有するとともに、前記保護層の熱伝導率がλ１＞λ
２かつλ３＞λ２であることを特徴とするサーマルヘッ
ド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9287790A JP2651496B2 (ja) | 1990-04-06 | 1990-04-06 | サーマルヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9287790A JP2651496B2 (ja) | 1990-04-06 | 1990-04-06 | サーマルヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03290268A JPH03290268A (ja) | 1991-12-19 |
| JP2651496B2 true JP2651496B2 (ja) | 1997-09-10 |
Family
ID=14066680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9287790A Expired - Fee Related JP2651496B2 (ja) | 1990-04-06 | 1990-04-06 | サーマルヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2651496B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995032866A1 (en) * | 1994-05-31 | 1995-12-07 | Rohm Co., Ltd. | Thermal printing head, substrate used therefor and method for producing the substrate |
| KR100219735B1 (ko) * | 1994-06-21 | 1999-09-01 | 사토 게니치로 | 열인자판과 그에 사용되는 기판 및 그 기판의 제조방법 |
| CN1108930C (zh) * | 1997-11-26 | 2003-05-21 | 罗姆股份有限公司 | 热敏式打印头及其制造方法 |
| US6314216B1 (en) * | 2000-01-28 | 2001-11-06 | Hewlett-Packard Company | Resistor array with position dependent heat dissipation |
-
1990
- 1990-04-06 JP JP9287790A patent/JP2651496B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03290268A (ja) | 1991-12-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |