JP3069247B2 - サーマルヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、サーマルヘッドに係わ
り、特に、高耐熱性を有し、熱応答性の良好な高速印字
に適したサーマルヘッドに関する。
り、特に、高耐熱性を有し、熱応答性の良好な高速印字
に適したサーマルヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、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、所望の印字情報に従って各発熱
素子を選択的に通電加熱させて、感熱記録紙を発色させ
て印字を行うか、あるいはインクリボンを介して普通紙
にインクを転写させて印字を行うために用いられてい
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、所望の印字情報に従って各発熱
素子を選択的に通電加熱させて、感熱記録紙を発色させ
て印字を行うか、あるいはインクリボンを介して普通紙
にインクを転写させて印字を行う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
のであり、Ａｌ2 Ｏ3 等のセラミックからなる絶縁性基
板１上には、蓄熱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、発
熱部に対応する位置の上面の断面形状が円弧状に形成さ
れている。このグレーズ層２の上面には、Ｔａ2 Ｎ等か
らなる発熱抵抗体が蒸着法あるいはスパッタリング法等
により、グレーズ層２の表面に被着された後、エッチン
グされて、ドット数に応じた複数個の発熱素子３が直線
状に整列して形成されており、各発熱素子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、
また他側には、各発熱素子３に独立して通電を行う個別
電極５がそれぞれ接続されている。これら共通電極４お
よび個別電極５は、例えば、Ａｌ、Ｃｕあるいは金属か
らなり、蒸着法あるいはスパッタリング法等により被着
された後、エッチングにより所望の形状にパターニング
されることにより形成されている。
のであり、Ａｌ2 Ｏ3 等のセラミックからなる絶縁性基
板１上には、蓄熱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、発
熱部に対応する位置の上面の断面形状が円弧状に形成さ
れている。このグレーズ層２の上面には、Ｔａ2 Ｎ等か
らなる発熱抵抗体が蒸着法あるいはスパッタリング法等
により、グレーズ層２の表面に被着された後、エッチン
グされて、ドット数に応じた複数個の発熱素子３が直線
状に整列して形成されており、各発熱素子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、
また他側には、各発熱素子３に独立して通電を行う個別
電極５がそれぞれ接続されている。これら共通電極４お
よび個別電極５は、例えば、Ａｌ、Ｃｕあるいは金属か
らなり、蒸着法あるいはスパッタリング法等により被着
された後、エッチングにより所望の形状にパターニング
されることにより形成されている。
【０００４】さらに、これら発熱素子３、共通電極４お
よび個別電極５の表面には、前記グレーズ層２、発熱素
子３、共通電極４および個別電極５を保護するために、
ほぼ５〜１０μｍ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
ての表面を被覆するようにされている。また、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た
めのＳｉＯ2 等からなるほぼ２μｍの膜厚の耐酸化層７
と、インクリボンあるいは感熱記録紙との接触により発
生する摩耗から発熱素子３、共通電極４および個別電極
５を保護するためのＴａ2 Ｏ5 等からなるほぼ３〜８μ
ｍの膜厚の耐摩耗層８とが、この順序で積層された構成
とされており、この耐酸化層７および耐摩耗層８は、蒸
着法あるいはスパッタリング法等の手段により順次形成
されている。
よび個別電極５の表面には、前記グレーズ層２、発熱素
子３、共通電極４および個別電極５を保護するために、
ほぼ５〜１０μｍ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
ての表面を被覆するようにされている。また、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た
めのＳｉＯ2 等からなるほぼ２μｍの膜厚の耐酸化層７
と、インクリボンあるいは感熱記録紙との接触により発
生する摩耗から発熱素子３、共通電極４および個別電極
５を保護するためのＴａ2 Ｏ5 等からなるほぼ３〜８μ
ｍの膜厚の耐摩耗層８とが、この順序で積層された構成
とされており、この耐酸化層７および耐摩耗層８は、蒸
着法あるいはスパッタリング法等の手段により順次形成
されている。
【０００５】このようなサーマルヘッドを用いるサーマ
ルプリンタにあっては、熱転写プリンタにおいては、こ
のサーマルヘッドをインクリボンを介して用紙に圧接さ
せた状態で、また、感熱プリンタにおいては、直接プラ
テン上に搬送される用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を発熱させることにより、
前記インクリボンのインクを溶融して用紙上に転写させ
ることが、あるいは、感熱記録紙を発色させることによ
り所望の印字が行われるものである。
ルプリンタにあっては、熱転写プリンタにおいては、こ
のサーマルヘッドをインクリボンを介して用紙に圧接さ
せた状態で、また、感熱プリンタにおいては、直接プラ
テン上に搬送される用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を発熱させることにより、
前記インクリボンのインクを溶融して用紙上に転写させ
ることが、あるいは、感熱記録紙を発色させることによ
り所望の印字が行われるものである。
【０００６】そして、このようなサーマルヘッドにあっ
ては、低熱伝導率のグレーズ層２とＡｌ2 Ｏ3 からなる
高熱伝導率の基板１との組合わせにより、発熱素子３で
発生するジュール熱の蓄熱効果を利用して電力効率や印
字特性のバランスをとっている。つまり、グレーズ層２
の蓄熱効果により発熱素子３の冷却の時定数は長くなる
ため、高速印字時には印字の尾引きやにじみ、余白汚れ
などの印字品質の劣化および発熱素子３の過熱によるド
ット抜けが発生する。そのため、電力効率と印字特性の
両者を勘案して、使用条件に合わせてグレーズ層２の厚
さが調整されており、通常は３０〜６０μｍ程度の厚さ
とされている。
ては、低熱伝導率のグレーズ層２とＡｌ2 Ｏ3 からなる
高熱伝導率の基板１との組合わせにより、発熱素子３で
発生するジュール熱の蓄熱効果を利用して電力効率や印
字特性のバランスをとっている。つまり、グレーズ層２
の蓄熱効果により発熱素子３の冷却の時定数は長くなる
ため、高速印字時には印字の尾引きやにじみ、余白汚れ
などの印字品質の劣化および発熱素子３の過熱によるド
ット抜けが発生する。そのため、電力効率と印字特性の
両者を勘案して、使用条件に合わせてグレーズ層２の厚
さが調整されており、通常は３０〜６０μｍ程度の厚さ
とされている。
【０００７】また、近年、高精細化により高品質印字お
よび高速印字が可能なプリンタというニーズの高まりに
より、印字分解能４００ｄｐｉ、印字スピード１００ｃ
ｐｓのサーマルプリンタが実用化されており、このサー
マルプリンタにおいては、発熱素子３の駆動周期が３０
０μｓ以下という非常に短いパルス幅で通電の制御がな
されている。そして、今後さらなる高精細化、高速化が
進む傾向にある。
よび高速印字が可能なプリンタというニーズの高まりに
より、印字分解能４００ｄｐｉ、印字スピード１００ｃ
ｐｓのサーマルプリンタが実用化されており、このサー
マルプリンタにおいては、発熱素子３の駆動周期が３０
０μｓ以下という非常に短いパルス幅で通電の制御がな
されている。そして、今後さらなる高精細化、高速化が
進む傾向にある。
【０００８】このような、高精細、高速印字を実現する
ためのサーマルプリンタにおいては、サーマルヘッドの
蓄熱がより一層激しくなることにより、印字品質が劣化
してしまうので、グレーズ層２の厚さをほぼ３０μｍと
薄くするとともに、熱履歴補正用ＬＳＩを用いて電気的
な手段により発熱素子３への通電時間を補正することに
より蓄熱によるサーマルヘッドの温度上昇を細かく制御
することが行われていた。
ためのサーマルプリンタにおいては、サーマルヘッドの
蓄熱がより一層激しくなることにより、印字品質が劣化
してしまうので、グレーズ層２の厚さをほぼ３０μｍと
薄くするとともに、熱履歴補正用ＬＳＩを用いて電気的
な手段により発熱素子３への通電時間を補正することに
より蓄熱によるサーマルヘッドの温度上昇を細かく制御
することが行われていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、さらに
高精細化や印字速度の高速化が進んだ場合には、このよ
うな手法だけではサーマルヘッドの蓄熱の影響による印
字品質の劣化を防止するのは困難であり、このような蓄
熱の問題を根本的に解決する手法が要望されているとい
うのが実情であった。
高精細化や印字速度の高速化が進んだ場合には、このよ
うな手法だけではサーマルヘッドの蓄熱の影響による印
字品質の劣化を防止するのは困難であり、このような蓄
熱の問題を根本的に解決する手法が要望されているとい
うのが実情であった。
【００１０】また、発熱素子３の駆動周期が３００μｓ
以下という非常に短いパルス幅での通電制御において
は、所望の印字品質を得るためには、サーマルヘッドの
発熱素子３のピーク温度を高くして所定の印字エネルギ
を得る必要があるが、例えば印字時の環境温度が５℃と
いう低温の場合には、印字を行うためにサーマルヘッド
に大きなエネルギを印加する必要があり、蓄熱による影
響と相伴ってグレーズ層２および発熱素子３の耐熱温度
約７００℃よりも高くなり、グレーズ層２が熱変形ある
いは溶融したり、あるいは、発熱素子３の電気抵抗値が
変化して低温環境での高速印字に使用できないという問
題点があった。
以下という非常に短いパルス幅での通電制御において
は、所望の印字品質を得るためには、サーマルヘッドの
発熱素子３のピーク温度を高くして所定の印字エネルギ
を得る必要があるが、例えば印字時の環境温度が５℃と
いう低温の場合には、印字を行うためにサーマルヘッド
に大きなエネルギを印加する必要があり、蓄熱による影
響と相伴ってグレーズ層２および発熱素子３の耐熱温度
約７００℃よりも高くなり、グレーズ層２が熱変形ある
いは溶融したり、あるいは、発熱素子３の電気抵抗値が
変化して低温環境での高速印字に使用できないという問
題点があった。
【００１１】さらにまた、Ｔａ−ＳｉＯ2 等のサーメッ
ト系の材料からなる発熱素子３は高温真空アニール処理
によりそのシート抵抗値がほぼ半減する特性を有してい
るため、実使用温度以上での高温真空アニール処理は必
須条件であるが、前述したようにグレーズ層２の耐熱温
度が低いため、この高温真空アニール処理ができないと
いう問題点を有していた。
ト系の材料からなる発熱素子３は高温真空アニール処理
によりそのシート抵抗値がほぼ半減する特性を有してい
るため、実使用温度以上での高温真空アニール処理は必
須条件であるが、前述したようにグレーズ層２の耐熱温
度が低いため、この高温真空アニール処理ができないと
いう問題点を有していた。
【００１２】そして、ガラス等のセラミックからなる前
記グレーズ層２は弾性率が低いため、例えば、前記個別
電極５の端子とＦＰＣの接続端子とを半田で接続させる
際に半田めっきが冷却固化する際に収縮するその熱応力
に耐えきれず、グレーズ層２の一部が引き千切られ、欠
けてしまう等の問題があった。
記グレーズ層２は弾性率が低いため、例えば、前記個別
電極５の端子とＦＰＣの接続端子とを半田で接続させる
際に半田めっきが冷却固化する際に収縮するその熱応力
に耐えきれず、グレーズ層２の一部が引き千切られ、欠
けてしまう等の問題があった。
【００１３】本発明は、前述した問題を解決するために
なされたものであり、高精細化に充分対応できるととも
に、高品質および高速の印字を実現することができる、
高耐熱性を有する熱応答性の良好なサーマルヘッドを提
供することを目的とする。
なされたものであり、高精細化に充分対応できるととも
に、高品質および高速の印字を実現することができる、
高耐熱性を有する熱応答性の良好なサーマルヘッドを提
供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記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、高熱
伝導性基板と、この基板の表面に形成された蓄熱層と、
この蓄熱層の表面に整列状に形成された複数個の発熱素
子と、各発熱素子に通電を行なう共通電極および個別電
極と、これらの蓄熱層、発熱素子および電極を被覆する
ように形成された保護層とから構成されるサーマルヘッ
ドにおいて、前記蓄熱層は、Ｓｉと遷移金属の中から選
択される少なくとも１つの元素と酸素を含む化合物から
なり、柱状質を有する黒色膜に形成され、前記蓄熱層の
表面に絶縁性の高弾性率セラミックからなる耐応力層を
介装したことを特徴とする。
に、本発明の請求項１に記載のサーマルヘッドは、高熱
伝導性基板と、この基板の表面に形成された蓄熱層と、
この蓄熱層の表面に整列状に形成された複数個の発熱素
子と、各発熱素子に通電を行なう共通電極および個別電
極と、これらの蓄熱層、発熱素子および電極を被覆する
ように形成された保護層とから構成されるサーマルヘッ
ドにおいて、前記蓄熱層は、Ｓｉと遷移金属の中から選
択される少なくとも１つの元素と酸素を含む化合物から
なり、柱状質を有する黒色膜に形成され、前記蓄熱層の
表面に絶縁性の高弾性率セラミックからなる耐応力層を
介装したことを特徴とする。
【００１５】また、請求項２に記載のサーマルヘッド
は、請求項１に記載のサーマルヘッドにおいて、前記耐
応力層はＡｌ 2 Ｏ 3 、ＳｉＣ、ＡｌＮの少なくとも１つ
からなることを特徴とする。
は、請求項１に記載のサーマルヘッドにおいて、前記耐
応力層はＡｌ 2 Ｏ 3 、ＳｉＣ、ＡｌＮの少なくとも１つ
からなることを特徴とする。
【００１６】そして、請求項３に記載のサーマルヘッド
は、請求項１または請求項２に記載のサーマルヘッドに
おいて、前記高熱伝導性基板はＳｉまたはＡｌＮからな
ることを特徴とする。
は、請求項１または請求項２に記載のサーマルヘッドに
おいて、前記高熱伝導性基板はＳｉまたはＡｌＮからな
ることを特徴とする。
【００１７】
【作用】本発明のサーマルヘッドによれば、蓄熱層の表
面に耐応力層を形成することにより、蓄熱層は高温処理
に耐えることができ、よって、発熱素子に対する高温真
空アニール処理も可能となるので、サーマルヘッドとし
て、高い印字エネルギの供給にも耐え、高精細化に充分
対応し、高品質および高速の印字を実現することができ
るものとなる。
面に耐応力層を形成することにより、蓄熱層は高温処理
に耐えることができ、よって、発熱素子に対する高温真
空アニール処理も可能となるので、サーマルヘッドとし
て、高い印字エネルギの供給にも耐え、高精細化に充分
対応し、高品質および高速の印字を実現することができ
るものとなる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１および図２につ
いて説明する。
いて説明する。
【００１９】図１に示すように、本実施例のサーマルヘ
ッドは、Ｓｉのような熱伝導率の高い材料からなる基板
１１の表面の一部に、その断面形状が台形状の凸状部１
１ａがエッチング等により一体に形成されており、この
凸状部１１ａを含めて基板１１の表面上に保護層として
作用するＳｉと、例えば、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｖ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、
Ａｌ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ等の遷移金属の中から選択される
少なくとも１つと酸素とを含む化合物からなるほぼ１５
〜３５μｍの薄膜の蓄熱層１２が形成されている。そし
て、この蓄熱層１２上に蓄熱層の耐応力破壊および耐エ
ッチング性を具備するため、高弾性率セラミックの中よ
り、例えば、Ａｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ、ＳｉＣ等からなる耐
応力層１３が形成されている。前記凸状部１１ａの頂部
を除く耐応力層１３上に高融点金属、例えば、Ｍｏから
なる下層共通電極１４ａおよび個別共通電極１４ｂが形
成される。そして、前記凸状部１１ａの上面位置を含む
前記下層共通電極１４ａ，下層個別電極１４ｂ上にＴａ
2 ＮあるいはＴａ−ＳｉＯ2 等からなる複数個の発熱素
子１５が形成されており、各発熱素子１５上の一側には
発熱素子１５に接続される上層の共通電極１６ａが形成
され、また、他側には上層の個別電極１６ｂがそれぞれ
形成されている。そして、前記下層共通電極１４ａ、下
層個別電極１４ｂ間の各発熱素子１５は各上層共通電極
１６ａ、上層個別電極１６ｂに被覆されていない発熱部
１５Ａを構成している。さらに、前記蓄熱層１２、発熱
素子１５および各上層電極１６ａ，１６ｂの上面には、
略５〜１０μｍの膜厚の保護層１７が前記各電極１４
ａ，１４ｂ，１６ａ，１６ｂの端子部以外の全ての表面
を被覆するように形成されている。この保護層１７は、
各発熱素子１５を酸化による劣化から保護するためのＳ
ｉＯ2 等からなるほぼ２μｍの膜厚の耐酸化層１８と、
この耐酸化層１８の上面に積層され、インクリボン等と
の接触により発熱素子１５および各上層電極１６ａ、１
６ｂを保護するためのＴａ2 Ｏ5 等からなるほぼ３〜８
μｍの膜厚の耐摩耗層１９とから構成されている。
ッドは、Ｓｉのような熱伝導率の高い材料からなる基板
１１の表面の一部に、その断面形状が台形状の凸状部１
１ａがエッチング等により一体に形成されており、この
凸状部１１ａを含めて基板１１の表面上に保護層として
作用するＳｉと、例えば、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｖ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、
Ａｌ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ等の遷移金属の中から選択される
少なくとも１つと酸素とを含む化合物からなるほぼ１５
〜３５μｍの薄膜の蓄熱層１２が形成されている。そし
て、この蓄熱層１２上に蓄熱層の耐応力破壊および耐エ
ッチング性を具備するため、高弾性率セラミックの中よ
り、例えば、Ａｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ、ＳｉＣ等からなる耐
応力層１３が形成されている。前記凸状部１１ａの頂部
を除く耐応力層１３上に高融点金属、例えば、Ｍｏから
なる下層共通電極１４ａおよび個別共通電極１４ｂが形
成される。そして、前記凸状部１１ａの上面位置を含む
前記下層共通電極１４ａ，下層個別電極１４ｂ上にＴａ
2 ＮあるいはＴａ−ＳｉＯ2 等からなる複数個の発熱素
子１５が形成されており、各発熱素子１５上の一側には
発熱素子１５に接続される上層の共通電極１６ａが形成
され、また、他側には上層の個別電極１６ｂがそれぞれ
形成されている。そして、前記下層共通電極１４ａ、下
層個別電極１４ｂ間の各発熱素子１５は各上層共通電極
１６ａ、上層個別電極１６ｂに被覆されていない発熱部
１５Ａを構成している。さらに、前記蓄熱層１２、発熱
素子１５および各上層電極１６ａ，１６ｂの上面には、
略５〜１０μｍの膜厚の保護層１７が前記各電極１４
ａ，１４ｂ，１６ａ，１６ｂの端子部以外の全ての表面
を被覆するように形成されている。この保護層１７は、
各発熱素子１５を酸化による劣化から保護するためのＳ
ｉＯ2 等からなるほぼ２μｍの膜厚の耐酸化層１８と、
この耐酸化層１８の上面に積層され、インクリボン等と
の接触により発熱素子１５および各上層電極１６ａ、１
６ｂを保護するためのＴａ2 Ｏ5 等からなるほぼ３〜８
μｍの膜厚の耐摩耗層１９とから構成されている。
【００２０】次に、本実施例の作用および効果について
説明する。
説明する。
【００２１】本実施例のサーマルヘッドは基板１１とし
てＳｉを用いているが、Ｓｉ自体の熱伝導率は約３４０
×１０-3cal/cm.sec. ℃と、従来から基板の材料として
用いられてきたアルミナ（熱伝導率は、４０×１０-3ca
l/cm.sec. ℃）の約８倍であるため、発熱素子１５への
通電周期が短い高速印字の場合でも基板１１の放熱が充
分になり、蓄熱の印字品質に対する影響を少なくするこ
とができる。
てＳｉを用いているが、Ｓｉ自体の熱伝導率は約３４０
×１０-3cal/cm.sec. ℃と、従来から基板の材料として
用いられてきたアルミナ（熱伝導率は、４０×１０-3ca
l/cm.sec. ℃）の約８倍であるため、発熱素子１５への
通電周期が短い高速印字の場合でも基板１１の放熱が充
分になり、蓄熱の印字品質に対する影響を少なくするこ
とができる。
【００２２】なお、前記基板１１の材料としては、熱伝
導性の高いものであれば好適に用いることができるもの
であり、Ｓｉ、ＡｌＮ等を特に好適なものとして挙げる
ことができる。
導性の高いものであれば好適に用いることができるもの
であり、Ｓｉ、ＡｌＮ等を特に好適なものとして挙げる
ことができる。
【００２３】また、本実施例においては、蓄熱層１２の
材料としてＳｉと、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ等の遷移金属
の中から選択される少なくとも１つと、酸素とを含む化
合物を用いており、このように低熱伝導性酸化物からな
る蓄熱層１２の熱伝導率はガラスグレーズより小さくで
き、約２×１０-3cal/cm.sec. ℃となり、たとえばＳｉ
製の基板１１の約１／２００であり、良好な蓄熱性が得
られる。また、蓄熱層１２の熱膨張率は約３．５×１０
-6／℃と、例えばＳｉ製の基板１１の熱膨張率（約３×
１０-6／℃）とほぼ同等となり、さらに蓄熱層１２の硬
度はＨｖ８００kg／mm2 以下で蓄熱層１２はＳｉＯx
（０＜x ＜２）を主成分とするため、蓄熱層１２の基板
１１への密着性は良好であり、安定して製造することが
できる。
材料としてＳｉと、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ等の遷移金属
の中から選択される少なくとも１つと、酸素とを含む化
合物を用いており、このように低熱伝導性酸化物からな
る蓄熱層１２の熱伝導率はガラスグレーズより小さくで
き、約２×１０-3cal/cm.sec. ℃となり、たとえばＳｉ
製の基板１１の約１／２００であり、良好な蓄熱性が得
られる。また、蓄熱層１２の熱膨張率は約３．５×１０
-6／℃と、例えばＳｉ製の基板１１の熱膨張率（約３×
１０-6／℃）とほぼ同等となり、さらに蓄熱層１２の硬
度はＨｖ８００kg／mm2 以下で蓄熱層１２はＳｉＯx
（０＜x ＜２）を主成分とするため、蓄熱層１２の基板
１１への密着性は良好であり、安定して製造することが
できる。
【００２４】また、本発明の蓄熱層１２を、Ｓｉと遷移
金属の合金ターゲットを酸素雰囲気中、ほぼ０．８〜
１．６Ｐａの圧力でスパッタすることにより、柱状質で
黒色膜に形成すれば、低熱伝導化するとともに、低熱容
量化もできるため、高速印字に適した、高速熱応答性を
有したサーマルヘッドとすることができる。
金属の合金ターゲットを酸素雰囲気中、ほぼ０．８〜
１．６Ｐａの圧力でスパッタすることにより、柱状質で
黒色膜に形成すれば、低熱伝導化するとともに、低熱容
量化もできるため、高速印字に適した、高速熱応答性を
有したサーマルヘッドとすることができる。
【００２５】さらにまた、このようにして製造された蓄
熱層１２は、その耐熱温度を１０００℃以上とすること
ができるので、発熱素子１５のピーク温度が８００℃程
度まで上昇したとしても、蓄熱層１２は熱変形等を受け
ることがなく、したがって発熱素子１５のピーク温度が
上昇しやすい低温環境においても、高速印字を行うこと
ができる。
熱層１２は、その耐熱温度を１０００℃以上とすること
ができるので、発熱素子１５のピーク温度が８００℃程
度まで上昇したとしても、蓄熱層１２は熱変形等を受け
ることがなく、したがって発熱素子１５のピーク温度が
上昇しやすい低温環境においても、高速印字を行うこと
ができる。
【００２６】また、蓄熱層１２の耐熱温度が約１０００
℃と高いため、発熱素子１５を形成した後、真空アニー
ル炉を用いて、８００〜１０００℃でアニール処理を施
すことが可能となり、この高温アニール処理により発熱
素子１５に実際に印字する際の発熱ピーク温度よりも高
い温度での熱履歴を予め与えておくことにより、印字時
の熱変化による発熱素子１５の電気抵抗値の変化を小さ
くすることができる。
℃と高いため、発熱素子１５を形成した後、真空アニー
ル炉を用いて、８００〜１０００℃でアニール処理を施
すことが可能となり、この高温アニール処理により発熱
素子１５に実際に印字する際の発熱ピーク温度よりも高
い温度での熱履歴を予め与えておくことにより、印字時
の熱変化による発熱素子１５の電気抵抗値の変化を小さ
くすることができる。
【００２７】また、蓄熱層１２上に、耐応力層１３を高
弾性率（ほぼ３×１０4 kg／mm2 以上）の絶縁性セラミ
ック、例えばＡｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ、ＳｉＣ等をほぼ０．
１〜１ｕｍの厚みに蒸着等により形成することにより、
蓄熱層１２に加わる応力、例えば外部接続端子の半田め
っきの収縮時における熱応力や、このサーマルヘッドを
プリンタに搭載して印字した際の、プラテンとの圧接摩
擦による剪断応力に対して耐久性を向上することができ
る。さらに、前記耐応力層１３にＡｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ、
ＳｉＣ等を用いることによって、下層電極１４や発熱素
子１５を形成する際の、ドライエッチングガスＣＦ4 ＋
Ｏ2 に対して耐エッチング性を有するものとなり、発熱
素子１５の形成精度およびプリンタに搭載されて印字し
た際の耐久寿命を高めることができる。なお、蓄熱層１
２として、従来のように、膨張係数が小さく熱応力の低
いガラスグレーズを用いても、耐応力層１３を蓄熱層１
２上に形成することによって前述の半田めっき溶融収縮
時における熱応力、印字した際の剪断応力、およびパタ
ーン形成時の耐エッチング性を向上させることができ
る。
弾性率（ほぼ３×１０4 kg／mm2 以上）の絶縁性セラミ
ック、例えばＡｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ、ＳｉＣ等をほぼ０．
１〜１ｕｍの厚みに蒸着等により形成することにより、
蓄熱層１２に加わる応力、例えば外部接続端子の半田め
っきの収縮時における熱応力や、このサーマルヘッドを
プリンタに搭載して印字した際の、プラテンとの圧接摩
擦による剪断応力に対して耐久性を向上することができ
る。さらに、前記耐応力層１３にＡｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ、
ＳｉＣ等を用いることによって、下層電極１４や発熱素
子１５を形成する際の、ドライエッチングガスＣＦ4 ＋
Ｏ2 に対して耐エッチング性を有するものとなり、発熱
素子１５の形成精度およびプリンタに搭載されて印字し
た際の耐久寿命を高めることができる。なお、蓄熱層１
２として、従来のように、膨張係数が小さく熱応力の低
いガラスグレーズを用いても、耐応力層１３を蓄熱層１
２上に形成することによって前述の半田めっき溶融収縮
時における熱応力、印字した際の剪断応力、およびパタ
ーン形成時の耐エッチング性を向上させることができ
る。
【００２８】また、本発明の電極構成は、下層電極１４
と上層電極１６との複層に構成されており、この下層電
極１４および上層電極１６間に発熱素子１５を配置した
ことにより、高融点金属、例えばＭｏ等からなるほぼ
０．１ｕｍの薄い下層電極１４とすることができるた
め、下層電極１４をエッチングで高精度にパターン形成
ができる。さらに、下層電極１４に対して発熱素子１５
のエッチング選択比が不必要となり、同一のエッチング
装置およびエッチングガス、例えば，ＣＦ4 ＋Ｏ2等を
用いて下層電極１４および発熱素子１５を高精度で形成
できる。
と上層電極１６との複層に構成されており、この下層電
極１４および上層電極１６間に発熱素子１５を配置した
ことにより、高融点金属、例えばＭｏ等からなるほぼ
０．１ｕｍの薄い下層電極１４とすることができるた
め、下層電極１４をエッチングで高精度にパターン形成
ができる。さらに、下層電極１４に対して発熱素子１５
のエッチング選択比が不必要となり、同一のエッチング
装置およびエッチングガス、例えば，ＣＦ4 ＋Ｏ2等を
用いて下層電極１４および発熱素子１５を高精度で形成
できる。
【００２９】このサーマルヘッドを図２に示すようなシ
リアル方式のサーマルプリンタに搭載することにより、
実印字テストをおこなった。
リアル方式のサーマルプリンタに搭載することにより、
実印字テストをおこなった。
【００３０】図２に示すサーマルプリンタは、ベースと
なるフレーム２０の長手方向に図１の実施例のサーマル
ヘッド２１を搭載したキャリッジ２２がシャフト２３に
沿って往復動自在に設けられており、サーマルヘッド２
１をインクリボンおよび普通紙あるいは感熱記録紙を介
してプラテン２４に圧接した状態でタイミングベルト２
５が駆動されることにより、キャリッジ２２が往復移動
して、所望の印字が行われるものである。
なるフレーム２０の長手方向に図１の実施例のサーマル
ヘッド２１を搭載したキャリッジ２２がシャフト２３に
沿って往復動自在に設けられており、サーマルヘッド２
１をインクリボンおよび普通紙あるいは感熱記録紙を介
してプラテン２４に圧接した状態でタイミングベルト２
５が駆動されることにより、キャリッジ２２が往復移動
して、所望の印字が行われるものである。
【００３１】なお、用紙は用紙案内部２６からプリンタ
内へ導入され、紙送りローラ２７と小ローラ２８とによ
り順次印字装置へ送られる。
内へ導入され、紙送りローラ２７と小ローラ２８とによ
り順次印字装置へ送られる。
【００３２】このような構成のサーマルプリンタによ
り、分解能４００ｄｐｉのサーマルヘッドを印字速度１
００ｃｐｓで実際の印字を行ったところ、尾引き、にじ
み、余白汚れの発生は皆無であり、極めて品質の高い印
字結果を得ることができた。
り、分解能４００ｄｐｉのサーマルヘッドを印字速度１
００ｃｐｓで実際の印字を行ったところ、尾引き、にじ
み、余白汚れの発生は皆無であり、極めて品質の高い印
字結果を得ることができた。
【００３３】以上のように、本実施例のサーマルヘッド
によれば、基板１１の材料としてＳｉ等の熱伝導率の高
い材料を用いるとともに蓄熱層１２の材料としてＳｉと
遷移金属の中から選択される少なくとも１つと、酸素と
を含む化合物を用いたことにより、基板１１自体の放熱
性も著しく向上するとともに、発熱素子１５への通電周
期が短くなる高速印字を行っても、蓄熱の問題が発生す
ることなく、また、高分解能のサーマルヘッドとした場
合に蓄熱と放熱のバランスが最適となり、高品質の印字
を高速で行うことが可能となる。
によれば、基板１１の材料としてＳｉ等の熱伝導率の高
い材料を用いるとともに蓄熱層１２の材料としてＳｉと
遷移金属の中から選択される少なくとも１つと、酸素と
を含む化合物を用いたことにより、基板１１自体の放熱
性も著しく向上するとともに、発熱素子１５への通電周
期が短くなる高速印字を行っても、蓄熱の問題が発生す
ることなく、また、高分解能のサーマルヘッドとした場
合に蓄熱と放熱のバランスが最適となり、高品質の印字
を高速で行うことが可能となる。
【００３４】また、蓄熱層１２の強度を補強する耐応力
層１３を設け、しかも上下における複層の電極１４，１
６間に発熱素子１５を配置することにより、高品質の印
字を長寿命で行うことが可能となる。
層１３を設け、しかも上下における複層の電極１４，１
６間に発熱素子１５を配置することにより、高品質の印
字を長寿命で行うことが可能となる。
【００３５】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、必要に応じて変更することができる。例え
ば、前述した実施例においては、蓄熱層１２を基板１１
の突起部１１ａの上面を含めて基板１１の表面全体に形
成したものについて説明したが、蓄熱層１２は突起部１
１ａの上面にのみ形成するような構成としてもよいこと
はいうまでもない。また、突起部１１ａを形成すること
なく、直接基板１１の表面上に蓄熱層１２を形成するよ
うな構成のサーマルヘッドとしてもよい。
のではなく、必要に応じて変更することができる。例え
ば、前述した実施例においては、蓄熱層１２を基板１１
の突起部１１ａの上面を含めて基板１１の表面全体に形
成したものについて説明したが、蓄熱層１２は突起部１
１ａの上面にのみ形成するような構成としてもよいこと
はいうまでもない。また、突起部１１ａを形成すること
なく、直接基板１１の表面上に蓄熱層１２を形成するよ
うな構成のサーマルヘッドとしてもよい。
【００３６】
【発明の効果】以上のように、本実施例のサーマルヘッ
ドによれば、基板の材料としてＳｉ等の熱伝導率の高い
材料を用いるとともに蓄熱層の材料としてＳｉと遷移金
属の中から選択される少なくとも１つと、酸素とを含む
化合物を用いたことにより、発熱素子への通電周期が短
くなる高速印字を行っても、蓄熱の問題が発生すること
なく、また、高分解能のサーマルヘッドとした場合に蓄
熱と放熱のバランスが最適となり、高品質の印字を高速
で行うことが可能となる。
ドによれば、基板の材料としてＳｉ等の熱伝導率の高い
材料を用いるとともに蓄熱層の材料としてＳｉと遷移金
属の中から選択される少なくとも１つと、酸素とを含む
化合物を用いたことにより、発熱素子への通電周期が短
くなる高速印字を行っても、蓄熱の問題が発生すること
なく、また、高分解能のサーマルヘッドとした場合に蓄
熱と放熱のバランスが最適となり、高品質の印字を高速
で行うことが可能となる。
【００３７】また、蓄熱層の強度を補強する耐応力層を
設けることにより、蓄熱層に加わる応力、例えば外部接
続端子の半田メッキ応力や、プリンタに搭載されて印字
した際のプラテンとの圧接摩擦による剪断応力に対して
耐久性を向上することができ、高品質の印字を長寿命で
行うことが可能となる。
設けることにより、蓄熱層に加わる応力、例えば外部接
続端子の半田メッキ応力や、プリンタに搭載されて印字
した際のプラテンとの圧接摩擦による剪断応力に対して
耐久性を向上することができ、高品質の印字を長寿命で
行うことが可能となる。
【図１】本発明のサーマルヘッドの実施例を示す要部断
面図
面図
【図２】図１のサーマルヘッドを搭載したサーマルプリ
ンタを示す斜視図
ンタを示す斜視図
【図３】従来のサーマルヘッドの構成を示す断面図
１１ 基板 １２ 蓄熱層 １３ 耐応力層 １４ 下層電極 １５ 発熱素子 １５Ａ 発熱部 １６ 上層電極 １７ 保護層 １８ 耐酸化層 １９ 耐摩耗層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−191073（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−151353（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−94847（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/335
Claims (3)
- 【請求項１】 高熱伝導性基板と、この基板の表面に形
成された蓄熱層と、この蓄熱層の表面に整列状に形成さ
れた複数個の発熱素子と、各発熱素子に通電を行なう共
通電極および個別電極と、これらの蓄熱層、発熱素子お
よび電極を被覆するように形成された保護層とから構成
されるサーマルヘッドにおいて、前記蓄熱層は、Ｓｉと
遷移金属の中から選択される少なくとも１つの元素と酸
素を含む化合物からなり、柱状質を有する黒色膜に形成
され、前記蓄熱層の表面に絶縁性の高弾性率セラミック
からなる耐応力層を介装したことを特徴とするサーマル
ヘッド。 - 【請求項２】 前記耐応力層はＡｌ 2 Ｏ 3 、ＳｉＣ、Ａ
ｌＮの少なくとも１つからなる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】 前記高熱伝導性基板はＳｉまたはＡｌＮ
からなる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 (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6178954A JP3069247B2 (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | サーマルヘッド |
| CN95108197A CN1057043C (zh) | 1994-07-29 | 1995-07-28 | 热敏打印头 |
| US08/718,680 US5661513A (en) | 1994-07-29 | 1996-09-24 | Thermal head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6178954A JP3069247B2 (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | サーマルヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0839853A JPH0839853A (ja) | 1996-02-13 |
| JP3069247B2 true JP3069247B2 (ja) | 2000-07-24 |
Family
ID=16057570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6178954A Expired - Fee Related JP3069247B2 (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | サーマルヘッド |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5661513A (ja) |
| JP (1) | JP3069247B2 (ja) |
| CN (1) | CN1057043C (ja) |
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| JP3589783B2 (ja) * | 1996-04-11 | 2004-11-17 | 富士写真フイルム株式会社 | 蓄熱補正方法及び装置 |
| JP3623084B2 (ja) * | 1996-10-18 | 2005-02-23 | 株式会社リコー | 感熱性粘着ラベルの熱活性化方法及び感熱性粘着ラベルの貼り付け方法 |
| JPH11105318A (ja) * | 1997-10-03 | 1999-04-20 | Alps Electric Co Ltd | サーマルヘッド及びその製造方法 |
| US6213587B1 (en) | 1999-07-19 | 2001-04-10 | Lexmark International, Inc. | Ink jet printhead having improved reliability |
| US6494629B2 (en) * | 2000-03-31 | 2002-12-17 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Data processing method for eliminating influence of heat accumulation in thermal head of thermal printer |
| JP3503611B2 (ja) * | 2001-04-13 | 2004-03-08 | ソニー株式会社 | プリンタヘッド、プリンタ及びプリンタヘッドの製造方法 |
| US6767081B2 (en) * | 2001-12-03 | 2004-07-27 | Alps Electric Co., Ltd. | Thermal head |
| ATE376935T1 (de) * | 2003-09-17 | 2007-11-15 | Hewlett Packard Development Co | Ein vielzahl von sperrschichten |
| JP3836850B2 (ja) * | 2004-04-28 | 2006-10-25 | ローム株式会社 | サーマルプリントヘッド装置 |
| JP4208794B2 (ja) * | 2004-08-16 | 2009-01-14 | キヤノン株式会社 | インクジェットヘッド用基板、該基板の製造方法および前記基板を用いるインクジェットヘッド |
| JP4208793B2 (ja) * | 2004-08-16 | 2009-01-14 | キヤノン株式会社 | インクジェットヘッド用基板、該基板の製造方法および前記基板を用いるインクジェットヘッド |
| JP4276212B2 (ja) * | 2005-06-13 | 2009-06-10 | ローム株式会社 | サーマルプリントヘッド |
| JP2008049657A (ja) | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Rohm Co Ltd | サーマルプリントヘッドおよびその製造方法 |
| JP5825778B2 (ja) * | 2010-12-10 | 2015-12-02 | ローム株式会社 | サーマルプリントヘッド |
| JP5669935B2 (ja) * | 2011-05-16 | 2015-02-18 | 京セラ株式会社 | サーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタ |
| CN108621594B (zh) * | 2017-03-20 | 2019-07-23 | 深圳市博思得科技发展有限公司 | 热敏打印头 |
| CN108656757B (zh) * | 2017-03-28 | 2020-07-10 | 罗姆股份有限公司 | 热敏打印头 |
| JP2018176549A (ja) * | 2017-04-13 | 2018-11-15 | ローム株式会社 | サーマルプリントヘッド、および、サーマルプリントヘッドの製造方法 |
| CN113352772B (zh) * | 2020-06-24 | 2022-04-08 | 山东华菱电子股份有限公司 | 热敏打印头及其制造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6191073A (ja) * | 1984-10-06 | 1986-05-09 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミツク軸と金属軸の接合構造 |
| JPS6319593A (ja) * | 1986-07-14 | 1988-01-27 | 動力炉・核燃料開発事業団 | 自己作動型制御棒駆動機構 |
| US4963893A (en) * | 1988-03-28 | 1990-10-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Heat-resistant insulating substrate, thermal printing head, and thermographic apparatus |
| JPH0631959A (ja) * | 1992-07-13 | 1994-02-08 | Rohm Co Ltd | サーマルヘッド |
| JP2999909B2 (ja) * | 1992-10-21 | 2000-01-17 | アルプス電気株式会社 | サーマルヘッド及びその製造方法並びにこれを用いたサーマルプリンタ |
| US5473357A (en) * | 1992-10-21 | 1995-12-05 | Alps Electric Co., Ltd. | Thermal head and manufacturing method |
-
1994
- 1994-07-29 JP JP6178954A patent/JP3069247B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-07-28 CN CN95108197A patent/CN1057043C/zh not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-09-24 US US08/718,680 patent/US5661513A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1057043C (zh) | 2000-10-04 |
| JPH0839853A (ja) | 1996-02-13 |
| CN1118744A (zh) | 1996-03-20 |
| US5661513A (en) | 1997-08-26 |
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