JPH04118253A - サーマルヘッド - Google Patents

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、勺−マルプリンタに搭載され、印字情報に基
づいて通電加熱することにより所望の印字を（１なうづ
一マルヘットに係り、特に、その熱効率の向上に関する
。

〔従来の技術〕

一般に、サーマルプリンタに搭載（るサーマルヘッドは
、例えば、複数個の発熱素子を絶縁性基板上に直線的に
整列配置し、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、感熱プリンタにおいては感熱記録紙に発
色記録させ、また、熱転写プリンタにおいてはインクリ
ボンのインクを溶融して普通紙に転写記録するようにな
っている。

第３図は従来のこの種のサーマルヘッドを示すものであ
り、アルミプ等からなる絶縁性配板１上には、蓄熱層と
して機能するガラスからなるグレーズ層２がその上面が
断面円弧状となるように形成されており、このグレーズ
層２の上面には、Ｔａ２Ｎ等からなる複数個の発熱素子
３が、材料を蒸着、スパッタリング等により発熱抵抗体
層として全体的に被着した後に１ツブングを行なうこと
により直線状に整列して形成されている。前記各発熱素
子３の上面両側部には、この発熱素子３に対して給電す
るための共通給電体１ｉ４ａおよび個別給電体層４ｂが
それぞれ形成されている。これらの各給電体層４ａ、４
ｂは、例えば、Ａｊ）、ＣＵ、Ａｕ等の軟質金属からな
り、全面的に被着した後に、蒸着、スパッタリング等に
より所望形状のパターンに形成されている。そして、前
記各発熱素子３には、前記共通給電体層／Ｉａおよび個
別給電体層４ｂ間【ごおいて露出されそれぞれ独立した
１ドツト相当分の発熱部３ａが形成され、この発熱素子
３の発熱部３ａは、前記各給電体層４ａ、４ｂ間に電圧
を印加することにより発熱されるようになっている。

また、前記発熱素子３および各給電体層４ａ。

４ｂの土面には、これらの発熱素子３および給電体層４
ａ、４ｂを保護する約７〜１０μｍの膜ｊ９の保護層５
が形成されており、この化３位５〕は、発熱素子３を酸
化による劣化から保護する８１０２等からなるはは２μ
ｍの模１ｇの耐醇化層６と、この耐酸化層６上に積層さ
れインクリボン等との接触による摩耗から発熱素子３お
よび各給電体層４ａ、４ｂを保護する丁ａ２０５等から
なるほぼ５〜８μｍの膜厚のに１摩耗層７とから形成さ
れており、この保護層５は、端子部以外のすべての表面
を覆うようになっている。この保ム層５の耐酸化層６お
よび耐摩耗層７は、スパッタリング舌の手段によって順
次形成され、その後、最終工程において絶縁性基板１を
分割して所望のサーマルヘッドチップを得るようになっ
ている。

このような従来のサーマルヘッドを用いた熱転写プリン
タによれば、このリーマルヘツ１〜をインクリボンを介
して用紙に圧接させ、所定の印字情報に基づいて所望の
ドツトに対応する個別給電体１４ｂに通電することによ
り、その発熱素子３の発熱部３ａを発熱さ、せ、前記イ
ンクリボンのインクを用紙に溶融転写し、用紙上に所望
の印字を行なうことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前述した構成からなる従来のサーマルヘ
ッドにおいては、印字時にグレーズＨ２における蓄熱が
激しいため、高速印字を行なう場合、冷却が追従しきれ
ないことになり熱応答性が追従せず、発熱部の温度制御
が不能となって印字の尾引きやｓ億むらを生じ、印字品
位が著しく劣化するとともに、階調表現ができなくなる
という欠点を有していた。

この蓄熱を押えるためには、熱伝導率の低い材料からな
るグレーズ層２を薄くして絶縁性基板１への放熱量を大
きくする必要があるが、このようにグレーズ層２を薄く
して絶縁性基板１への放熱量を大きくすると、発熱素子
３の発熱部３ａにおける熱効率が低下してしまうため、
適切な印字濃度を得るためには供給電ツノを増やして適
切な発熱ピーク温度を得る必要があり、この結果、発熱
素子３の電力密度が高くなることによりサーマルヘッド
の寿命が低下したり、あるいは、電源容ｉを大きくしな
ければならないという不都合を生じる。

また、各発熱部３ａのそれぞ゛れの熱服歴ｔこ対応して
供給電力を訂細に補正・制ｍ＋することにより、ある程
度各発熱部３ａの下方のグレーズ層２の蓄熱層に対応す
る温度ｉ’ｌυＤがなされ、適切な印字濃度が得られる
が、補正データを記憶したり、通−七履歴を記憶するた
めの集積回路素子容品が増大し、著しいコストアップに
なるという欠点があった。

本発明は、このような点に鑑み、安価に製造できるばか
りでなく、高速化にχ・ｊ応でき、しかも寿命を長くす
ることのできるサーマルヘッドを提供することを目的と
している。

（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本発明の請求項第１項のサ
ーマルヘッドは、基板上に蓄熱層を形成し、この蓄熱層
上に複数個の発熱素子を形成覆る発熱抵抗体層を積層す
るとともに、ｌ１ｒｒ記各発熱素子に選択的に通電する
ための共通給電体層および個別給電体層を形成し、さら
にこれらの上に保護層を積層してなるサーマルヘッドに
おいて、前記発熱抵抗体層の上下の少なくともｌ！ｌ側
に、前記蓄熱層および保３層よりも熱拡散率が大なる熱
拡散層を設けたことを特徴としている。

また、請求項第２項のサーマルヘッドは、請求項第１項
において、前記熱拡散層を前記発熱素子と同形状に形成
したことを特徴としている。

（作　用〕 前述した構成からなる本発明によれば、発熱抵抗体層の
上］・の少なくとも片側に、晶熱層および保護層よりも
熱拡散率の大きい熱拡散層をｆｉ層したことにより、発
熱部において発生した熱は、この熱拡散層によって急速
に横方向、すなわち発熱抵抗体層の面に沿って拡散し、
このため、発熱部の発熱等濡面積が拡大するので熱効率
が向上し、この結果、同一の供給電力でも発熱部のピー
ク温度を上昇することができる。

また、請求項第２項のように、熱拡散層を発熱部と同形
状に形成することにより、発熱部の熱が急速に発熱部全
域に拡散した後は、隣接する発熱部に対しては、蓄熱層
および保護層を介して熱がゆるやかに拡散するため、発
熱部の熱損失が低減される。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例により説明する。

第１図は本発明に係るサーマルヘッドの第１実施例を示
すものであり、第１図【ごおいて、符号１１はアルミナ
等の絶縁性材料からなる絶縁性基板であり、この絶縁性
基板１１上にはほぼ２０〜３０μｍの膜厚のガラス等か
らなる蓄熱層どしてのグレーズ層１２が部分的に焼飼け
されている。

前記絶縁性基板１１およびグレーズ層１２上には、約０
．５μｍの膜厚て、Ｓｉ、ＳｉＣ，ＳｉＮ、ＢＮ、ＡＮ
　Ｎ、Ｂｅｄ、ＡＪ）２０３　答の熱拡ｉ＆率の大きい
材料からなる第１熱拡散層１３ａが積層されている。こ
こで、熱拡散率は熱伝達率ともいわれ、その値りは（熱
伝導率１−（比熱×密度〉で表わされる。そして、本実
施例に用いる第１熱拡散Ｈ１３ａの材料としては、この
熱拡散率りが０．１以上のものが好ましい。

前記第１熱拡散層１３ａ上は、Ｔａ２ＮやＴａ−３ｉ○
２等からなる複数個の発熱素子１４がスパッタリング客
により積層され、フォトリソグラフィ技術により整列状
に形成されており、各発熱素子１４の上面両側部には１
，１等からなる共通給電体層１５ａおよび個別給電体層
１５ｂが、同様にスパッタリング等により積層されフォ
トリソグラフィ技術により各発熱素子１４に対応する所
望のパターンに形成されている。

前記各発熱素子１４および共通給電体層１５ａ、個別給
電体層１５ｂ上には、前記第１熱拡散層１３ａと同じ材
料からなる第２熱拡散層１３ｂが積層されている。また
、前記第２熱拡散層１３ｂ上には、前記第１熱拡散層１
３ａ、第２熱拡散層１３ｂ、発熱素子１４、共通給電体
層１５ａ、個別給電体層１５ｂを保護するために５１３
Ｎ４系の５ＩＡＬ、ＯＮ等からなる保護層１６が積層さ
れている。

このような構成からなる本実施例のサーマルヘッドにあ
っては、発熱素子１４の上下に第２熱拡散層１３ｂおよ
び第１熱拡散層１３ａが形成されているので、電力を供
給したとき、発熱部１４ａにおいて発生した熱は、両熱
拡散層１３ａ、１３ｂを介して横方向すなわち発熱素子
１４の表面および実部に沿ってすばやく拡散する。しか
るに、発熱部１４ａにおける発熱温度は、通電方向にお
ける中央部が最も高くなるが、この第１熱拡散層１３ａ
１第２熱拡散層１３ｂによる熱の流れによりづ一マルヘ
ットの発熱部１４ａの発熱等温面積が拡大され、これに
よって発熱部１４ａの全体のピーク温度が上貸し、従来
のものと比べて約３０％の熱効率の上背となる。

なお、前述した第１実施例においては、熱拡散層１３ｂ
、１３ａを発熱素子１４の発熱部１４ａの上下の両面に
形成しであるが、どちらか−ｈの面のみに形成しても、
いずれかの熱拡散！！！１１３ａあるいは１３ｂの釣用
により、両面に形成した場合とほぼ同様の効宋が得られ
る。

第２図は本発明の第２実施例を示すものであり、本実施
例においては、半導体であるＳｉにより基板２１が形成
されており、この基板２１の表面の一部に、異１ノーあ
るいは等方性エツチングによりほぼ台形の突部２１ａが
一体に形成されている。

前記基板２１上には、はぼ１０μｍの膜厚となるように
熱伝導性率の低い材料であるガラス、Ｓ１０１Ｔａ２０
５等からなる蓄熱層２２が蒸着、スパッタあるいは塗布
焼成により形成されている。さらに、この蓄熱８２２上
には、前述した第１実施例と同様に第１熱拡散層２３ａ
、発熱素子２４、給電体１２５ａ、２５ｂ、第２熱拡散
層２３ｂならびに保護層２６が順次積層・形成された構
成とされている。

このような構成からなる本実施例の勺−マルヘッドにお
いても、前述した第１実施例のサーマルヘッドと同様、
画然拡散層２３ａ、２３ｂの作用により発熱部２４ａの
ピーク温度が上昇し、従来のものに比較して熱効率が向
上する。なお、この第２実施例においても、第１実施例
において説明したように、熱拡散層２３ａ、２３ｂは発
熱素子２４の上下どちらか一方の面にのみに形成しても
よい。

さらに、本発明においては、前述した第１実施例および
第２実施例における前記熱拡散層１３ａ。

１３ｂおよび２３ａ、２３ｂを、発熱素子１４゜２４の
パターニングに際して、各発熱部１４ａ。

２４ａの形状と合致するようにパターニングすることも
可能であり、このように形成することにより、隣接する
発熱部１４ａまたは２４ａ間が分断されるため、発熱部
１４ａ、２４ａの熱は、急速にその発熱部１４ａ、２４
ａの全域に拡散した後は、隣接する発熱部１４ａまＬ：
は２４ａに対しては蓄熱１１２．２２および保諷１１１
６．２６を介してゆるやかに熱拡散することになるため
、発熱部１４ａまたは２４ａの熱損失を低減され、発熱
部１４ａまたは２４ａの発熱等温面積が拡大して、さら
に熱効率の向上をはかることができる。また、隣接する
発熱部１４ａまたは２４ａへの熱の流れが低減されるこ
とにより、隣接づる発熱部１４ａまたは２４ａの影響を
受けにくくなるため、印字の熱履歴補正が簡略化され、
集積回路容量も小さくでき、効果的に低コスト化をはか
ることができる。

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。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明のす〜マルヘッドによれば、
熱拡散層の働きにより発熱部の発熱等温血積が拡大され
、これにより発熱郡全体のピーク幅が上昇し、熱効率が
向上するため、印字電力を小さくでき、この結果、電源
容量を小さくできるばかりでなく、熱応答性もよくなる
ため、高速印字が可能となる。

また、熱拡散層を発熱部と同形状にパターニングするこ
とにより、隣接する発熱部の影響を少なくでき、印字の
熱履歴補正が簡略され、通電補正のための集積回路容顔
が小さくでき、この結果、ローコスト化も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はぞれぞれ本発明に係るサーマルヘ
ッドの実施例を示す縦断面図、第３図は従来のサーマル
ヘッドを示す縦断面図である。 １．１１・・・絶縁性基板、２．１２・・・グレーズ層
、３．１４．２４・・・発熱素子、３ａ、１４ａ・・・
発熱部、４ａ、１５ａ・・・共通給電体層、４ｂ、１５
ｂ・・・個別給電体層、５，１６・・・保護層、１３ａ
。 ２３ａ・・・第１熱拡散層、１３ｂ、２３ｂ・・・第２
熱拡散※ｊ、２１・・・基板、２２・・・蓄熱層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）基板上に蓄熱層を形成し、この蓄熱層上に複数個の
   発熱素子を形成する発熱抵抗体層を積層するとともに、
   前記各発熱素子に選択的に通電するための共通給電体層
   および個別給電体層を形成し、さらにこれらの上に保護
   層を積層してなるサーマルヘッドにおいて、前記発熱抵
   抗体層の上下の少なくとも片側に、前記蓄熱層および保
   護層よりも熱拡散率が大なる熱拡散層を設けたことを特
   徴とするサーマルヘッド。 ２）前記熱拡散層を前記発熱素子と同形状に形成したこ
   とを特徴とする請求項第１項記載のサーマルヘッド。