JP2837026B2 - サーマルヘッド - Google Patents
サーマルヘッドInfo
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- JP2837026B2 JP2837026B2 JP15516892A JP15516892A JP2837026B2 JP 2837026 B2 JP2837026 B2 JP 2837026B2 JP 15516892 A JP15516892 A JP 15516892A JP 15516892 A JP15516892 A JP 15516892A JP 2837026 B2 JP2837026 B2 JP 2837026B2
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- Japan
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- thermal head
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、サーマルプリンタに使
用されるサーマルヘッドに係り、特に、感熱記録紙を用
いての記録に際し、耐摩耗性がよくしかも長寿命の保護
層を有するサーマルヘッドに関する。
用されるサーマルヘッドに係り、特に、感熱記録紙を用
いての記録に際し、耐摩耗性がよくしかも長寿命の保護
層を有するサーマルヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】サーマルプリンタに搭載されるサーマル
ヘッドは、例えば、複数個の発熱素子を同一基板上に直
線的に配列し、所望の印字情報にしたがってこれらの発
熱素子に選択的に通電して加熱させ、感熱記録紙を発色
記録させるか、あるいは、インクリボンを介して普通紙
に転写記録するために用いられている。
ヘッドは、例えば、複数個の発熱素子を同一基板上に直
線的に配列し、所望の印字情報にしたがってこれらの発
熱素子に選択的に通電して加熱させ、感熱記録紙を発色
記録させるか、あるいは、インクリボンを介して普通紙
に転写記録するために用いられている。
【０００３】図３は従来のサーマルヘッドを示したもの
で、アルミナ等のセラミックからなる絶縁性基板１上に
は、保温層として機能するガラス等からなるグレーズ層
２が形成されており、このグレーズ層２は、その上面の
断面形状が２段の突部をなすように形成されている。
で、アルミナ等のセラミックからなる絶縁性基板１上に
は、保温層として機能するガラス等からなるグレーズ層
２が形成されており、このグレーズ層２は、その上面の
断面形状が２段の突部をなすように形成されている。
【０００４】このグレーズ層２の突部２ａの上面には、
Ｔａ2 Ｎ等からなる発熱素子３が、蒸着あるいはスパッ
タリング等により絶縁性基板１およびグレーズ層２の表
面に膜状に被着された後、フォトリソ技術によりエッチ
ングされて複数個直線上に整列して形成されており、こ
れらの発熱素子３上の一側には、各発熱素子３に接続さ
れる共通電極４が形成されている。
Ｔａ2 Ｎ等からなる発熱素子３が、蒸着あるいはスパッ
タリング等により絶縁性基板１およびグレーズ層２の表
面に膜状に被着された後、フォトリソ技術によりエッチ
ングされて複数個直線上に整列して形成されており、こ
れらの発熱素子３上の一側には、各発熱素子３に接続さ
れる共通電極４が形成されている。
【０００５】また、前記各発熱素子３の他側には、各発
熱素子３に独立して選択的に通電を行う個別電極５がそ
れぞれ接続されており、前記共通電極４および個別電極
５は、例えば、アルミニウム、銅等からなり、蒸着ある
いはスパッタリング等により絶縁性基板１、グレーズ層
２および各発熱素子３上に被着された後、フォトリソ技
術によりエッチングされて所望形状のパターンに形成さ
れている。
熱素子３に独立して選択的に通電を行う個別電極５がそ
れぞれ接続されており、前記共通電極４および個別電極
５は、例えば、アルミニウム、銅等からなり、蒸着ある
いはスパッタリング等により絶縁性基板１、グレーズ層
２および各発熱素子３上に被着された後、フォトリソ技
術によりエッチングされて所望形状のパターンに形成さ
れている。
【０００６】さらに、これらの発熱素子３、共通電極４
および個別電極５の表面には、前記発熱素子３および各
電極４、５を保護するほぼ７〜１０μｍの膜厚の保護層
６が形成されており、この保護層６は、前記各電極４、
５の端子部以外のすべての表面を被覆している。
および個別電極５の表面には、前記発熱素子３および各
電極４、５を保護するほぼ７〜１０μｍの膜厚の保護層
６が形成されており、この保護層６は、前記各電極４、
５の端子部以外のすべての表面を被覆している。
【０００７】ところで、前記保護層６は、各発熱素子３
を酸化による劣化から保護するＳｉＯ2 等からなるほぼ
２μｍの膜厚の耐酸化層７と、この耐酸化層７の上面に
積層されインクリボン等の接触による摩耗から発熱素子
３および各電極４、５を保護するＴａ2 Ｏ5 等からなる
ほぼ５〜８μｍの膜厚の耐摩耗層８とにより構成されて
おり、この保護層６をなす耐酸化層７および耐摩耗層８
は、スパッタリング等の手段により順次積層するように
して形成される。
を酸化による劣化から保護するＳｉＯ2 等からなるほぼ
２μｍの膜厚の耐酸化層７と、この耐酸化層７の上面に
積層されインクリボン等の接触による摩耗から発熱素子
３および各電極４、５を保護するＴａ2 Ｏ5 等からなる
ほぼ５〜８μｍの膜厚の耐摩耗層８とにより構成されて
おり、この保護層６をなす耐酸化層７および耐摩耗層８
は、スパッタリング等の手段により順次積層するように
して形成される。
【０００８】このようなサーマルヘッドを用いる熱転写
プリンタにおいては、このサーマルヘッドをプラテンの
前方に搬送される所定の用紙にインクリボンを介して圧
接させた状態で、所定の印字信号に基づいて発熱素子３
の個別電極５に選択的に通電を行い、所望の発熱素子３
を選択的に発熱させることにより、前記イングリボンの
インクを部分的に溶触して用紙に転写し、用紙上に所望
の印字を行うことができる。
プリンタにおいては、このサーマルヘッドをプラテンの
前方に搬送される所定の用紙にインクリボンを介して圧
接させた状態で、所定の印字信号に基づいて発熱素子３
の個別電極５に選択的に通電を行い、所望の発熱素子３
を選択的に発熱させることにより、前記イングリボンの
インクを部分的に溶触して用紙に転写し、用紙上に所望
の印字を行うことができる。
【０００９】また、感熱記録紙に対しては、インクリボ
ンを介さずサーマルヘッドを直接感熱記録紙に圧接させ
た状態で、所定の印字信号に基づいて発熱素子３の個別
電極５に選択的に通電を行い、所望の発熱素子３を選択
的に発熱させることにより、発熱した発熱素子３に対向
している部位の感熱記録紙を発色させることにより、所
望の印字を行うことができる。
ンを介さずサーマルヘッドを直接感熱記録紙に圧接させ
た状態で、所定の印字信号に基づいて発熱素子３の個別
電極５に選択的に通電を行い、所望の発熱素子３を選択
的に発熱させることにより、発熱した発熱素子３に対向
している部位の感熱記録紙を発色させることにより、所
望の印字を行うことができる。
【００１０】そして、近年、このような熱転写プリンタ
にあっても、印字の高品質化が要望されており、これを
実現するために、サーマルヘッドの発熱素子３の中心か
らインクリボンの剥離を行う絶縁性基板１の端部までの
寸法を小さくするとともに、グレーズ層２の突部２ａを
大きく突出させて、この突部２ａの上に発熱発熱素子３
を形成するようにしている。
にあっても、印字の高品質化が要望されており、これを
実現するために、サーマルヘッドの発熱素子３の中心か
らインクリボンの剥離を行う絶縁性基板１の端部までの
寸法を小さくするとともに、グレーズ層２の突部２ａを
大きく突出させて、この突部２ａの上に発熱発熱素子３
を形成するようにしている。
【００１１】このような構成にすることにより、発熱素
子３の発熱により溶融されたインクリボンのインクが冷
却固化する前に用紙からインクリボンを剥離することが
できるとともに、サーマルヘッドの発熱部にプラテンへ
の圧接荷重が集中的に作用するため、インクリボンを用
いての用紙（普通紙）への良好な印字を行うことができ
る。
子３の発熱により溶融されたインクリボンのインクが冷
却固化する前に用紙からインクリボンを剥離することが
できるとともに、サーマルヘッドの発熱部にプラテンへ
の圧接荷重が集中的に作用するため、インクリボンを用
いての用紙（普通紙）への良好な印字を行うことができ
る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来のサーマルヘッドにおいては、インクリボンを用
いての普通紙への印字品質は向上したものの、インクリ
ボンを用いない感熱記録紙への印字の際には、保護層６
の摩耗が大きく、このために生じるサーマルヘッドの破
壊が問題となっていた。
た従来のサーマルヘッドにおいては、インクリボンを用
いての普通紙への印字品質は向上したものの、インクリ
ボンを用いない感熱記録紙への印字の際には、保護層６
の摩耗が大きく、このために生じるサーマルヘッドの破
壊が問題となっていた。
【００１３】これは、サーマルヘッドを前述したような
構成としたため、Ｔａ2 Ｏ5 等からなる保護層６が、一
般に感熱記録紙に含まれるＣａＣＯ3 、ＳｉＯ2 等との
摩擦に対して破壊しやすい性質を有しているためであ
る。
構成としたため、Ｔａ2 Ｏ5 等からなる保護層６が、一
般に感熱記録紙に含まれるＣａＣＯ3 、ＳｉＯ2 等との
摩擦に対して破壊しやすい性質を有しているためであ
る。
【００１４】このため、感熱記録紙への印字を行っても
保護層が摩耗しないようにする必要があるが、このため
にはサーマルヘッドの突形状または保護層６の膜厚を変
える必要があり、このようにすると、インクリボンを用
いての普通紙への印字品質が劣化するという問題点があ
った。
保護層が摩耗しないようにする必要があるが、このため
にはサーマルヘッドの突形状または保護層６の膜厚を変
える必要があり、このようにすると、インクリボンを用
いての普通紙への印字品質が劣化するという問題点があ
った。
【００１５】本発明は、このような点に鑑みてなされた
ものであり、インクリボンを用いた普通紙への印字品質
が良好で、また感熱記録紙を用いた場合でも耐摩耗性が
良好な長寿命のサーマルヘッドを提供することを目的と
している。
ものであり、インクリボンを用いた普通紙への印字品質
が良好で、また感熱記録紙を用いた場合でも耐摩耗性が
良好な長寿命のサーマルヘッドを提供することを目的と
している。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために本発明の請求項１に記載のサーマルヘッドは、基
板の表面に保温層を形成し、この保温層の上面に複数の
発熱素子と、これらの各発熱素子に接続される個別電極
および共通電極と、保護層とを形成してなるサーマルヘ
ッドにおいて、前記保護層を、低硬度セラミックの下層
と、Ｃｒ−Ｏ−Ｎの上層とにより構成したことを特徴と
している。また、請求項２に記載のサーマルヘッドは、
前記保護層の下層の低硬度セラミックを、ＳｉＯ 2 、Ｙ
2 Ｏ 3 、ＣｅＯ 2 、Ｓｉ−Ｏ−Ｎのうちのいずれかとし
たことを特徴としている。 さらに、請求項３に記載のサ
ーマルヘッドは、前記保護層の下層と上層の膜厚比をほ
ぼ１：１としたことを特徴としている。
ために本発明の請求項１に記載のサーマルヘッドは、基
板の表面に保温層を形成し、この保温層の上面に複数の
発熱素子と、これらの各発熱素子に接続される個別電極
および共通電極と、保護層とを形成してなるサーマルヘ
ッドにおいて、前記保護層を、低硬度セラミックの下層
と、Ｃｒ−Ｏ−Ｎの上層とにより構成したことを特徴と
している。また、請求項２に記載のサーマルヘッドは、
前記保護層の下層の低硬度セラミックを、ＳｉＯ 2 、Ｙ
2 Ｏ 3 、ＣｅＯ 2 、Ｓｉ−Ｏ−Ｎのうちのいずれかとし
たことを特徴としている。 さらに、請求項３に記載のサ
ーマルヘッドは、前記保護層の下層と上層の膜厚比をほ
ぼ１：１としたことを特徴としている。
【００１７】
【作用】このような構成からなる本発明のサーマルヘッ
ドによれば、保護層を低硬度のセラミックス、例えばＳ
ｉＯ2 とすることにより密着力および応力吸収性に優れ
長寿命化の効果があり、その上層をＣｒ−Ｏ−Ｎとする
ことにより耐摩耗性を顕著に高める効果があり、さらに
両者の膜厚比をほぼ１：１とすることにより、感熱記録
紙に対しても耐摩耗性に優れ、かつ、クラックや剥離等
のない長寿命のサーマルヘッドとすることができる。
ドによれば、保護層を低硬度のセラミックス、例えばＳ
ｉＯ2 とすることにより密着力および応力吸収性に優れ
長寿命化の効果があり、その上層をＣｒ−Ｏ−Ｎとする
ことにより耐摩耗性を顕著に高める効果があり、さらに
両者の膜厚比をほぼ１：１とすることにより、感熱記録
紙に対しても耐摩耗性に優れ、かつ、クラックや剥離等
のない長寿命のサーマルヘッドとすることができる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例により説明
する。なお、前述した従来例と同一の構成には同一の番
号を付し、詳細な説明は省略する。
する。なお、前述した従来例と同一の構成には同一の番
号を付し、詳細な説明は省略する。
【００１９】図１は本発明に係るサーマルヘッドの実施
例を示すものであり、前述した従来例の構成と異なるの
は、保護層６Ａとして耐摩耗性の良好なＣｒ−Ｏ−Ｎを
耐摩耗層８Ａに用いること、ならびに耐クラック性の良
好な低硬度セラミックス層７Ａを設け、これらの低硬度
セラミックス層７Ａおよび耐摩耗層８Ａの膜厚比をほぼ
１：１としていることである。
例を示すものであり、前述した従来例の構成と異なるの
は、保護層６Ａとして耐摩耗性の良好なＣｒ−Ｏ−Ｎを
耐摩耗層８Ａに用いること、ならびに耐クラック性の良
好な低硬度セラミックス層７Ａを設け、これらの低硬度
セラミックス層７Ａおよび耐摩耗層８Ａの膜厚比をほぼ
１：１としていることである。
【００２０】本発明者は、Ｃｒ−Ｏ−Ｎの感熱記録紙に
対する耐摩耗性が極めて良好なこと（従来材料の３〜５
倍）を耐摩耗テストを行って発見した。しかしながら、
Ｃｒ−Ｏ−Ｎは、熱膨脹係数がほぼ８×１０-6／℃と大
きいばかりでなく、ビッカース硬度Ｈv がほぼ１６００
と大きいため、膜厚を厚くして用いると、クラックや剥
離等といった故障モードの発生しやすいことが実験的に
判明した。
対する耐摩耗性が極めて良好なこと（従来材料の３〜５
倍）を耐摩耗テストを行って発見した。しかしながら、
Ｃｒ−Ｏ−Ｎは、熱膨脹係数がほぼ８×１０-6／℃と大
きいばかりでなく、ビッカース硬度Ｈv がほぼ１６００
と大きいため、膜厚を厚くして用いると、クラックや剥
離等といった故障モードの発生しやすいことが実験的に
判明した。
【００２１】そこで、さらに実験を継続したところ、保
護層６Ａを複層化するとともに、低硬度セラミック層７
Ａと耐摩耗層８Ａの膜厚比をほぼ１：１とすることによ
って、クラックや剥離の故障モードが解消できることが
判明した。例えば、低硬度セラミック層７ＡとしてＳｉ
Ｏ2 を２μｍ以上とすることにより、耐摩耗層８ＡのＣ
ｒ−Ｏ−Ｎの摩耗以外の故障モードが激減した。また、
ＳｉＯ2 を２〜３μｍとしＣｒ−Ｏ−Ｎも同じく２〜３
μｍとして用いると，耐摩耗性が良好で，しかもクラッ
クや剥離等の故障モードのないサーマルヘッドとなる。
護層６Ａを複層化するとともに、低硬度セラミック層７
Ａと耐摩耗層８Ａの膜厚比をほぼ１：１とすることによ
って、クラックや剥離の故障モードが解消できることが
判明した。例えば、低硬度セラミック層７ＡとしてＳｉ
Ｏ2 を２μｍ以上とすることにより、耐摩耗層８ＡのＣ
ｒ−Ｏ−Ｎの摩耗以外の故障モードが激減した。また、
ＳｉＯ2 を２〜３μｍとしＣｒ−Ｏ−Ｎも同じく２〜３
μｍとして用いると，耐摩耗性が良好で，しかもクラッ
クや剥離等の故障モードのないサーマルヘッドとなる。
【００２２】なお、前述した実施例においては、硬度セ
ラミック層７ＡとしてＳｉＯ2 について述べたが、Ｓｉ
Ｏ2 とほぼ同等以下の硬度を有するＹ2 Ｏ3 、Ｃｅ
Ｏ2 、Ｓｉ−Ｏ−Ｎ等の絶縁性のセラミックスであれば
代替が可能である。また、Ｃｒ−Ｏ−Ｎは耐摩耗性が極
めて良好であるため、保護層６Ａの全体の膜厚を従来の
７〜１０μｍよりも薄く４〜６μｍとできるので、スパ
ッタリングの時間が短かくなり，生産性の高いものとな
るし、蓄熱が少なく熱効率が高まり印字品質も改善され
る。
ラミック層７ＡとしてＳｉＯ2 について述べたが、Ｓｉ
Ｏ2 とほぼ同等以下の硬度を有するＹ2 Ｏ3 、Ｃｅ
Ｏ2 、Ｓｉ−Ｏ−Ｎ等の絶縁性のセラミックスであれば
代替が可能である。また、Ｃｒ−Ｏ−Ｎは耐摩耗性が極
めて良好であるため、保護層６Ａの全体の膜厚を従来の
７〜１０μｍよりも薄く４〜６μｍとできるので、スパ
ッタリングの時間が短かくなり，生産性の高いものとな
るし、蓄熱が少なく熱効率が高まり印字品質も改善され
る。
【００２３】図２は、十條製紙（株）製の感熱記録紙
（ＴＰ５０ＫＨ−Ｆ５）を用いて、印字スピード５０ｃ
ｐｓ、プラテンへの圧接圧４５０ｇにて記録を行ったと
きの、サーマルヘッドの走行距離と保護層の摩耗寸法と
の関係を示すグラフである。
（ＴＰ５０ＫＨ−Ｆ５）を用いて、印字スピード５０ｃ
ｐｓ、プラテンへの圧接圧４５０ｇにて記録を行ったと
きの、サーマルヘッドの走行距離と保護層の摩耗寸法と
の関係を示すグラフである。
【００２４】図２からも分かるように本発明におけるサ
ーマルヘッドの摩耗寸法は、従来のサーマルヘッドのそ
れに比べてほぼ１／５であり、極めて良好なことが理解
できる。このため発熱部の突出量を大きくでき、ラフ紙
に対する印字においても印字品質および印字効率が向上
し、特に印字性に優れた紙を選ばないサーマルプリンタ
を製造できるようになる。
ーマルヘッドの摩耗寸法は、従来のサーマルヘッドのそ
れに比べてほぼ１／５であり、極めて良好なことが理解
できる。このため発熱部の突出量を大きくでき、ラフ紙
に対する印字においても印字品質および印字効率が向上
し、特に印字性に優れた紙を選ばないサーマルプリンタ
を製造できるようになる。
【００２５】なお、本発明は、前述した実施例に限定さ
れるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能であ
る。
れるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能であ
る。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、感
熱記録紙を用いての記録において耐摩耗性と印字寿命が
飛躍的に向上するとともに、インクリボンを用いての記
録においても良好な印字品質と印字寿命を得ることがで
きる。
熱記録紙を用いての記録において耐摩耗性と印字寿命が
飛躍的に向上するとともに、インクリボンを用いての記
録においても良好な印字品質と印字寿命を得ることがで
きる。
【図１】本発明の実施例のサーマルヘッドを示す縦断面
図
図
【図２】感熱記録紙に記録を行ったときのサーマルヘッ
ドの走行距離と保護層の摩耗寸法との関係を示すグラフ
ドの走行距離と保護層の摩耗寸法との関係を示すグラフ
【図３】従来のサーマルヘッドを示す縦断面図
１ 基板 ２ 保温層 ３ 発熱抵抗体 ４ 共通電極 ５ 個別電極 ６，６Ａ 保護層 ７，７Ａ 低硬度セラミック層 ８，８Ａ 耐摩耗層
Claims (3)
- 【請求項１】 基板の表面に保温層を形成し、この保温
層の上面に複数の発熱素子と、これらの各発熱素子に接
続される個別電極および共通電極と、保護層とを形成し
てなるサーマルヘッドにおいて、前記保護層を、低硬度
セラミックの下層と、Ｃｒ−Ｏ−Ｎの上層とにより構成
したことを特徴とするサーマルヘッド。 - 【請求項２】 前記保護層の下層の低硬度セラミック
を、ＳｉＯ2 、Ｙ2 Ｏ3 、ＣｅＯ2 、Ｓｉ−Ｏ−Ｎのう
ちのいずれかとしたことを特徴とする請求項１に記載の
サーマルヘッド。 - 【請求項３】 前記保護層の下層と上層の膜厚比をほぼ
１：１としたことを特徴とする請求項１または請求項２
に記載のサーマルヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15516892A JP2837026B2 (ja) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | サーマルヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15516892A JP2837026B2 (ja) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | サーマルヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05345432A JPH05345432A (ja) | 1993-12-27 |
| JP2837026B2 true JP2837026B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=15600001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15516892A Expired - Fee Related JP2837026B2 (ja) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | サーマルヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2837026B2 (ja) |
-
1992
- 1992-06-15 JP JP15516892A patent/JP2837026B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05345432A (ja) | 1993-12-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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