JPH03290268A - サーマルヘッド - Google Patents

サーマルヘッド

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JPH03290268A
JPH03290268A JP9287790A JP9287790A JPH03290268A JP H03290268 A JPH03290268 A JP H03290268A JP 9287790 A JP9287790 A JP 9287790A JP 9287790 A JP9287790 A JP 9287790A JP H03290268 A JPH03290268 A JP H03290268A
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thermal
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Sadazumi Shiraishi
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。
〔発明の概要〕
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。
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。
〔従来の技術〕
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
発生ず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。
〔発明が解決しようとする課題〕
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2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の発熱温度分布も第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ツトは
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。
〔課題を解決するための手段〕
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。
■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。
■発熱温度分布を発熱ドツト内で均一にする。
■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はす効果を評価した
。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2=
500 [W/ m K ]の場合であり、図中のパル
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。この図かられ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7図に示すよ
うに発熱の立ち上がりは速くなり、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。
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。
〔実施例〕
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λ、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λ、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。
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λ
3の保護層5−3を有している。ここてλ1 >λ2、
λ3>λ2てあり、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
ど無視てきる。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。
〔発明の効果〕
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、印字ドツ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。
【図面の簡単な説明】
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図は印字ドツ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 ・ ・ 21 3 ・ ・ 4 ・ ・ 5、5 6 拳 争 7 ・ ・ 8 ・ ・ ・絶縁性基板 ・グレーズ層 ・発熱抵抗体 ・電極 1.5−2.5 ・保護層 ・印字メディア ・発熱部中央 ・保護層表面中央

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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λ_1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λ_2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λ_1>λ_2
    かつλ_3>λ_2であることを特徴とするサーマルヘ
    ッド。
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