JPH04238043A - Thermal head - Google Patents

Thermal head

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JPH04238043A
JPH04238043A JP583691A JP583691A JPH04238043A JP H04238043 A JPH04238043 A JP H04238043A JP 583691 A JP583691 A JP 583691A JP 583691 A JP583691 A JP 583691A JP H04238043 A JPH04238043 A JP H04238043A
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heating resistor
layer
thermal head
ceramic substrate
resistor
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Yasuyuki Sugiura
杉浦 康之
Naritaka Tamura
田村 成敬
Yoshitoshi Satou
佐藤 孔俊
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Abstract

PURPOSE:To improve thermal response characteristics and to perform printing recording at a high speed by laminating a heating resistor, an electric conductor and an abrasion-resistant layer on a ceramic substrate containing specific wt.% of aluminum nitride. CONSTITUTION:A thermal head used in various printers is prepared by forming an aluminum oxide layer with thickness of 0.2-5mum to the surface of a ceramic substrate 1a containing 90wt.% or more of aluminum nitride and arranging a glaze layer 2a to said layer 9. Further, a heating resistor 3, a resistor protecting layer 5 and an abrasion-resistant layer 7 are laminated on the surface of the glaze layer 2a. Electric conductors (electrodes) 4 formed by transferring and baking conductor paste such as Au, Cu, Ag, Pd-Ag or Pt-Au are bonded to both end parts of each heating resistor 3. The heating resistor 3 is formed from a composition based on Ta2N or TiOx (0<x<2) and the abrasion-resistant layer 7 is formed from a composition based on Ta2O3 or SiO2.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】〔発明の目的〕[Object of the invention]

【0002】0002

【産業上の利用分野】本発明はセラミックス基板上に発
熱抵抗体を設けたサーマルヘッドに係り、特に熱応答特
性を改善し、高速記録を可能とするサーマルヘッドに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal head in which a heating resistor is provided on a ceramic substrate, and more particularly to a thermal head that improves thermal response characteristics and enables high-speed recording.

【0003】0003

【従来の技術】計測記録計、各種プリンタやファクシミ
リなどに電気信号として送信される情報を感熱記録紙上
に文字、記号または図形画像に変換するために各種のサ
ーマルヘッドが使用されている。サーマルヘッドは加熱
によって発色する化学材料を塗布した感熱記録紙面に文
字、画像を形成するために電流加熱される発熱抵抗体を
有している。
2. Description of the Related Art Various thermal heads are used to convert information transmitted as electrical signals to measurement recorders, various printers, facsimile machines, etc. into characters, symbols, or graphic images on thermal recording paper. The thermal head has a heating resistor that is heated with an electric current to form characters and images on a heat-sensitive recording paper coated with a chemical material that develops color when heated.

【0004】すなわち、従来のサーマルプリンタの記録
部となる薄膜式サーマルヘッドの基本構成は、一般に図
5に示すように、アルミナ(Al2 O3 )から成る
セラミックス基板1と、この基板1上に形成され、金属
酸化物等から成る表面が平滑なグレーズ層2と、このグ
レーズ層2表面に配設され、電圧印加によって発熱する
発熱抵抗体3と、各発熱抵抗体3の端部に対向するよう
に接続された電気導線(電極)4と、発熱抵抗体3の酸
化を防止するための抵抗体保護層5と、感熱記録紙6の
接触摩耗から上記発熱抵抗体3および抵抗体保護層5を
保護するための耐摩耗層7とから構成されている。
That is, the basic structure of a thin-film thermal head, which is the recording section of a conventional thermal printer, generally consists of a ceramic substrate 1 made of alumina (Al2O3) and a ceramic substrate 1 formed on this substrate 1, as shown in FIG. , a glaze layer 2 with a smooth surface made of a metal oxide or the like, a heating resistor 3 disposed on the surface of the glaze layer 2 and generating heat when a voltage is applied, and facing the end of each heating resistor 3. Protects the heat generating resistor 3 and the resistor protective layer 5 from contact abrasion between the connected electrical conductors (electrodes) 4, the resistor protective layer 5 for preventing oxidation of the heat generating resistor 3, and the thermal recording paper 6. It is composed of a wear-resistant layer 7 for

【0005】このサーマルヘッドに送りローラ8を介し
て感熱記録紙6が圧着され、この状態で発熱抵抗体3に
パルス電圧が印加されると、感熱記録紙6に塗布されて
いた発色剤が化学反応を起こし、発熱抵抗体3部分に接
触している発色層が点(ドット)状に発色する。送りロ
ーラによって記録紙6を順次、矢印方向に移動させなが
ら、パルス状加熱を繰り返すことにより、多数の発色ド
ットが得られ、この発色ドットの配列の仕方により、文
字、記号または画像の記録がなされる。
The thermal recording paper 6 is pressed onto this thermal head via the feed roller 8, and when a pulse voltage is applied to the heating resistor 3 in this state, the coloring agent applied to the thermal recording paper 6 is chemically A reaction occurs, and the coloring layer that is in contact with the 3 parts of the heating resistor develops color in the form of dots. By repeating pulsed heating while sequentially moving the recording paper 6 in the direction of the arrow by a feed roller, a large number of colored dots are obtained, and depending on the arrangement of these colored dots, characters, symbols, or images are recorded. Ru.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のサ
ーマルヘッドのセラミックス基板は、熱伝導率が小さい
アルミナ(Al2 O3 )を主たる構成材料として形
成されているため、一旦加熱されたヘッドが感熱紙の発
色温度以下の温度までに冷却されるまでの放熱時間が長
いため高速記録が困難となっていた。また強制的に高速
記録させると、印加パルス電圧により生じた印字温度が
所定の印字温度下限にまで低下する前に新たな印加パル
ス電圧を加えることになるため、記録紙の地汚れや印字
の尾引きが発生し易くなり、高速記録プリンタ用のヘッ
ドとしての性能を著しく低下させていた。特に近年、印
字速度の高速化が求められており、より印字の高速化に
充分な対応ができ、信頼性が高いサーマルヘッドが希求
されていた。
[Problems to be Solved by the Invention] However, since the ceramic substrate of the conventional thermal head is mainly made of alumina (Al2O3), which has a low thermal conductivity, once the head is heated, the coloring of the thermal paper is difficult. High-speed recording was difficult because it took a long time for heat to dissipate until the temperature was below that temperature. In addition, when high-speed recording is forced, a new pulse voltage is applied before the print temperature generated by the applied pulse voltage drops to the predetermined lower limit of the print temperature, resulting in background smudges on the recording paper and print tails. Pulling was likely to occur, and the performance as a head for high-speed recording printers was significantly reduced. Particularly in recent years, there has been a demand for higher printing speeds, and there has been a demand for thermal heads that can adequately support higher speed printing and have higher reliability.

【0007】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであり、熱応答特性を改善し、より高速度の
印字記録を可能とする信頼性が高いサーマルヘッドを提
供することを目的とする。 〔発明の構成〕
The present invention has been made to solve the above problems, and aims to provide a highly reliable thermal head that improves thermal response characteristics and enables higher speed printing. shall be. [Structure of the invention]

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明に係るサーマルヘッドは、窒化アルミニウムを
90重量%以上含有するセラミック基板上に発熱抵抗体
、電気導線および耐摩耗層を積層したことを特徴とする
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a thermal head according to the present invention has a heating resistor, an electric conductor, and a wear-resistant layer laminated on a ceramic substrate containing 90% by weight or more of aluminum nitride. It is characterized by

【0009】ここで窒化アルミニウムの熱伝導率は、Y
2 O3 ,AlO2 等の焼結助剤成分を多く含有す
ると低下するため、90重量%以上好ましくは95重量
%以上とすることが望ましい。
Here, the thermal conductivity of aluminum nitride is Y
If a large amount of sintering aid components such as 2 O3 and AlO2 are contained, the content decreases, so it is desirable that the content be 90% by weight or more, preferably 95% by weight or more.

【0010】また、窒化アルミニウムを主体とするこの
セラミックス基板の平滑性を向上させ、さらに一定厚の
保温層を形成させるため、セラミックス基板上にグレー
ズ層を形成することが好ましい。特に発熱抵抗体を薄膜
法により薄く形成する際にはセラミックス基板の平滑性
が厳しく要求されるために、より好ましい。この場合窒
化アルミニウムを主体とするセラミックス基板とグレー
ズ層の馴染みや塗れ性を改善するため、セラミックス基
板の表面を酸化させ、0.2〜20μm、好ましくは0
.5〜5μmの酸化アルミニウム層を形成後、グレーズ
層を形成することが望ましい。この酸化アルミニウム層
の層厚が0.2μm未満の場合では濡れ性改善の効果が
殆どはなく、また20μmを超えても効果は低下するた
め0.2〜20μmとすることが望ましいが、実質的に
は0.5〜5μmが好ましい。このグレーズ層は保温効
果を有するが、厚さが1〜20μmと薄い層であるため
、発熱抵抗体が発熱後の極めて短い間での保温効果に止
まり、発熱後のAlN基板による放熱時間の短縮を阻害
することは極めて少ない。
[0010] Furthermore, in order to improve the smoothness of this ceramic substrate mainly made of aluminum nitride and to form a heat insulating layer of a constant thickness, it is preferable to form a glaze layer on the ceramic substrate. In particular, when forming a heating resistor thinly by a thin film method, smoothness of the ceramic substrate is strictly required, so this is more preferable. In this case, in order to improve the compatibility and paintability between the ceramic substrate mainly composed of aluminum nitride and the glaze layer, the surface of the ceramic substrate is oxidized to a thickness of 0.2 to 20 μm, preferably 0.
.. It is desirable to form a glaze layer after forming a 5-5 μm aluminum oxide layer. If the thickness of this aluminum oxide layer is less than 0.2 μm, there is almost no effect of improving wettability, and even if it exceeds 20 μm, the effect decreases. The thickness is preferably 0.5 to 5 μm. This glaze layer has a heat retaining effect, but since it is a thin layer with a thickness of 1 to 20 μm, the heat retaining effect is limited to a very short period after the heating resistor heats up, and the heat dissipation time by the AlN substrate after the heat generation is shortened. There is very little interference with this.

【0011】しかしながらグレーズ層の形成は発熱抵抗
体を特に厚膜法により形成する場合には必ずしも必要で
はなく、グレーズ層を形成することなく直接セラミック
ス基板上に発熱抵抗体を形成することも可能である。但
し、この場合にも窒化アルミニウムを主体とするセラミ
ックス基板と発熱抵抗体との馴染み、濡れ性を向上させ
るために、セラミックス基板の表面を酸化させ0.2〜
20μm、好ましくは0.5〜5μmの酸化アルミニウ
ム層を形成後、発熱抵抗体を形成することが望ましい。 この場合、酸化アルミニウム層は保温効果を有する層と
しても機能する。
However, the formation of a glaze layer is not always necessary, especially when forming a heating resistor by a thick film method, and it is also possible to form a heating resistor directly on a ceramic substrate without forming a glaze layer. be. However, in this case as well, in order to improve the compatibility and wettability between the ceramic substrate mainly composed of aluminum nitride and the heating resistor, the surface of the ceramic substrate is oxidized to
It is desirable to form the heating resistor after forming an aluminum oxide layer of 20 μm, preferably 0.5 to 5 μm. In this case, the aluminum oxide layer also functions as a layer having a heat retaining effect.

【0012】0012

【作用】上記構成によるサーマルヘッドによれば、従来
のアルミナと比較して熱伝導率が3〜10倍も優れた窒
化アルミニウム(AlN)を主体とするセラミックス基
板を使用しているため、一旦印字温度まで立上げて発熱
した抵抗体を所定温度まで冷却する立下げ時間が大幅に
短縮される。したがって発熱抵抗体の温度の立上り時間
と立下げ時間との和である印字の繰返し時間が極めて短
くなる結果、サーマルヘッドの熱応答性が大幅に改善さ
れ、記録速度を大幅に上昇させることが可能となる。
[Function] The thermal head with the above configuration uses a ceramic substrate mainly made of aluminum nitride (AlN), which has thermal conductivity 3 to 10 times better than conventional alumina. The time taken to cool down the resistor, which has been raised to temperature and generated heat, to a predetermined temperature is significantly shortened. Therefore, the repetition time of printing, which is the sum of the temperature rise time and fall time of the heating resistor, becomes extremely short, which greatly improves the thermal response of the thermal head, making it possible to significantly increase the recording speed. becomes.

【0013】[0013]

【実施例】次に本発明の一実施例について添付図面を参
照して説明する。図1は本発明に係るサーマルヘッドの
一実施例を示す断面図である。なお図5に示す従来例と
同一要素には同一符号を付して、その重複する説明を省
略する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a thermal head according to the present invention. Note that the same elements as those in the conventional example shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and redundant explanation thereof will be omitted.

【0014】すなわち本実施例に係るサーマルヘッドは
、窒化アルミニウムを90重量%以上含有するセラミッ
ク基板1a表面に、0.2〜5μmの酸化アルミニウム
(Al2 O3 )層9を形成後、グレーズ層2aを配
設し、さらにグレーズ層2a表面に発熱抵抗体3、抵抗
体保護層5および耐摩耗層7を積層して構成される。ま
た各発熱抵抗体3の両端部にはAu,Cu,Ag,Pd
−Ag,Pt−Au等の導体ペーストを転写焼成して形
成された電気導線(電極)4が接合されている。
That is, in the thermal head according to this embodiment, after forming an aluminum oxide (Al2O3) layer 9 of 0.2 to 5 μm on the surface of a ceramic substrate 1a containing 90% by weight or more of aluminum nitride, a glaze layer 2a is formed. In addition, a heating resistor 3, a resistor protection layer 5, and an abrasion resistant layer 7 are laminated on the surface of the glaze layer 2a. In addition, Au, Cu, Ag, and Pd are provided at both ends of each heating resistor 3.
- Electric conductive wires (electrodes) 4 formed by transferring and baking a conductive paste such as -Ag, Pt-Au, etc. are joined.

【0015】本実施例に係るサーマルヘッドはセラミッ
クス基板として、従来のアルミナ基板と比較して3〜1
0倍の熱伝導率を有している窒化アルミニウム(AlN
)基板1aを使用することを大きな特徴としている。 このセラミックス基板1aは、通常窒化アルミニウム原
料粉末に焼結助剤として数重量%のY2O3 などを均
一に混合したものを所定の高温度で焼結して得られる。
[0015] The thermal head according to this embodiment uses a ceramic substrate, which is 3 to 1 times smaller than a conventional alumina substrate.
Aluminum nitride (AlN) has a thermal conductivity of 0 times
) A major feature is the use of a substrate 1a. This ceramic substrate 1a is usually obtained by sintering a uniform mixture of aluminum nitride raw material powder and several weight percent of Y2O3 as a sintering aid at a predetermined high temperature.

【0016】またグレーズ層2aは、セラミックス基板
1aの表面を平滑化するため等に形成されるものであり
、蒸着法、スパッタ法などによって形成される薄膜(発
熱抵抗体)とセラミックス基板1aとの接合力、濡れ性
を大幅に向上させることができる。このグレーズ層2a
を構成する材料としては、SiO2 、PbO,Al2
 O3 ,B2 O3 ,CaO,ZnO,MgO,N
a2 O,K2 Oなどの金属酸化物があり、これらを
単独もしくは2種以上混合したものにより形成すること
ができる。
The glaze layer 2a is formed for the purpose of smoothing the surface of the ceramic substrate 1a, and is formed between a thin film (heating resistor) formed by vapor deposition, sputtering, etc. and the ceramic substrate 1a. Bonding strength and wettability can be significantly improved. This glaze layer 2a
The materials constituting include SiO2, PbO, Al2
O3, B2 O3, CaO, ZnO, MgO, N
There are metal oxides such as a2O and K2O, and these can be formed singly or in a mixture of two or more.

【0017】ここで、グレーズ層2aの熱伝導率は、1
.5×10−3cal/cms・℃以上であることが好
ましい。熱伝導率が1.5×10−3cal/cms・
℃未満であると、AlN基板あるいはAl2 O3 層
に対して逆に熱抵抗層として強く作用することになり、
AlN基板の放熱特性を損うこととなる。
Here, the thermal conductivity of the glaze layer 2a is 1
.. It is preferable that the temperature is 5×10 −3 cal/cms·° C. or more. Thermal conductivity is 1.5 x 10-3 cal/cms・
If it is below ℃, it will act strongly as a thermal resistance layer on the AlN substrate or Al2O3 layer,
This will impair the heat dissipation characteristics of the AlN substrate.

【0018】またサーマルヘッドの動作の信頼性を確保
するために、グレーズ層2aが自重で軟化変形する温度
(軟化点)は700℃以上であることが望ましい。
Further, in order to ensure the reliability of the operation of the thermal head, it is desirable that the temperature (softening point) at which the glaze layer 2a softens and deforms under its own weight is 700° C. or higher.

【0019】以上のような特性値を満足するグレーズ層
を形成するための組成としては、例えば下記表1に示す
ものが使用される。表1に示すRは、K,Na,Liな
どのアルカリ金属を表わす。
As compositions for forming a glaze layer that satisfies the above characteristic values, for example, those shown in Table 1 below are used. R shown in Table 1 represents an alkali metal such as K, Na, or Li.

【0020】[0020]

【表1】[Table 1]

【0021】また発熱抵抗体3は、電気導線(電極)4
,4に印加されたパルス電圧によって発熱し、感熱記録
紙の発色剤をドット状に発色させるものであり、例えば
Ta2 N,TiOx(0<x<2),NiCr,ネサ
膜,SiO2 −Ta,Si−Taなどの原料を蒸着す
る製法などの薄膜製造技術を利用して形成される。
Further, the heating resistor 3 is connected to an electric conductor (electrode) 4
, 4, which generates heat in response to a pulse voltage applied to the thermosensitive recording paper, and causes the coloring agent of the thermosensitive recording paper to develop color in dots. It is formed using a thin film manufacturing technique such as a method of vapor depositing a raw material such as Si-Ta.

【0022】さらに抵抗体保護層5は、発熱抵抗体3の
酸化による劣化を防止するため等に設けられるものであ
り、例えばSiO2 薄膜によって構成される。しかし
ながら抵抗体保護層5は耐摩耗層7の組成によっては必
ずしも必要であるとは限らない。
Furthermore, the resistor protection layer 5 is provided to prevent the heating resistor 3 from deteriorating due to oxidation, and is made of, for example, a SiO2 thin film. However, the resistor protective layer 5 is not necessarily necessary depending on the composition of the wear-resistant layer 7.

【0023】また耐摩耗層7は感熱記録紙の接触摩耗か
ら発熱抵抗体を保護するために設けられ、例えばTa2
 O3 ,SiO2 −Ta2 O3 ,SiO2 ,
Al2 O3 などの材料から構成される。
The wear-resistant layer 7 is provided to protect the heat-generating resistor from contact wear of the heat-sensitive recording paper.
O3, SiO2-Ta2 O3, SiO2,
It is composed of materials such as Al2O3.

【0024】電極4,4を経由して発熱抵抗体3にパル
ス電圧を印加すると、サーマルヘッドの抵抗体3が発熱
し、抵抗体3に押圧されている感熱記録紙に塗布された
発色剤がドット状に発色する。パルス電圧の印加時間は
通常1〜10ms程度である。
When a pulse voltage is applied to the heating resistor 3 via the electrodes 4, 4, the resistor 3 of the thermal head generates heat, and the color forming agent applied to the thermal recording paper pressed against the resistor 3 is heated. Color appears in dots. The application time of the pulse voltage is usually about 1 to 10 ms.

【0025】そしてパルス電圧の消失によって当該抵抗
体3の熱はAlN製のセラミックス基板1aを経て系外
に放出され、発熱抵抗体3は所定の印字下限温度まで冷
却される。そして次のパルス電圧の印加によって同様に
発熱と冷却とを繰り返し、移動する感熱記録紙上に多数
のドットを発色させ、各ドットの配列によって所定の文
字、記号または画像等が記録される。
As the pulse voltage disappears, the heat of the resistor 3 is released to the outside of the system through the AlN ceramic substrate 1a, and the heating resistor 3 is cooled to a predetermined lower limit temperature for printing. Then, by applying the next pulse voltage, heat generation and cooling are repeated in the same way, and a large number of dots are colored on the moving thermosensitive recording paper, and a predetermined character, symbol, image, etc. is recorded by the arrangement of each dot.

【0026】次に本実施例に係るサーマルヘッドの優位
性を従来例と比較して述べる。図3は図1に示すAlN
セラミックス基板1aを使用した実施例のサーマルヘッ
ドと、図5に示すようなAl2 O3 セラミックス基
板1を使用した従来例のサーマルヘッドとをプリンタに
装着して印字試験を行なった場合における各発熱抵抗体
温度の経時変化を示すグラフである。
Next, the advantages of the thermal head according to this embodiment will be described in comparison with the conventional example. Figure 3 shows the AlN shown in Figure 1.
Each heating resistor when a printing test was conducted by installing the thermal head of the embodiment using the ceramic substrate 1a and the conventional thermal head using the Al2O3 ceramic substrate 1 as shown in FIG. 5 in a printer. It is a graph showing a change in temperature over time.

【0027】図3において実線で示すように、本実施例
においては熱伝導率が高いAlNをセラミックス基板1
aの構成材としているため、パルス電圧消失後における
放熱特性が優れており、発熱抵抗体が所定の印字下限温
度までに冷却されるまでの放熱時間t1 が、Al2 
O3 製のセラミックス基板1で構成した従来例の場合
に必要な放熱時間t0 と比較して大幅に短縮すること
が可能となった。
As shown by the solid line in FIG. 3, in this embodiment, the ceramic substrate 1 is made of AlN, which has a high thermal conductivity.
Since it is made of the constituent material Al2, it has excellent heat dissipation characteristics after the pulse voltage disappears, and the heat dissipation time t1 until the heating resistor is cooled to the predetermined lower limit printing temperature is longer than that of Al2.
It has become possible to significantly shorten the heat dissipation time t0 required in the case of the conventional example configured with the ceramic substrate 1 made of O3.

【0028】このことは、加熱昇温時間と放熱時間との
合計時間で表わされる印字の繰り返し時間が低減される
ことを意味し、プリンタなどの記録機器の高速化を図る
ことができる。
[0028] This means that the repetition time of printing, which is represented by the total time of heating temperature rise time and heat dissipation time, is reduced, and it is possible to increase the speed of recording equipment such as printers.

【0029】次に本発明の他の実施例として厚膜式サー
マルヘッドの場合について図2を参照して説明する。本
実施例に係るサーマルヘッドにおいては、セラミックス
基板1aと発熱抵抗体3との間に0.2〜5μmの厚さ
を有する酸化アルミニウム層9を形成している。
Next, as another embodiment of the present invention, a thick film type thermal head will be described with reference to FIG. In the thermal head according to this embodiment, an aluminum oxide layer 9 having a thickness of 0.2 to 5 μm is formed between the ceramic substrate 1a and the heating resistor 3.

【0030】この酸化アルミニウム層9は、窒化アルミ
ニウム焼結体を酸化性雰囲気において高温度に加熱する
ことにより得られる。ところで非酸化物系セラミックス
材である窒化アルミニウムと、発熱抵抗体9とは濡れ性
が悪いために、密着性が低く、また両者間の接合強度を
大きく設定することが困難であった。
This aluminum oxide layer 9 is obtained by heating a sintered aluminum nitride body to a high temperature in an oxidizing atmosphere. By the way, aluminum nitride, which is a non-oxide ceramic material, and the heating resistor 9 have poor wettability, resulting in low adhesion, and it has been difficult to set a large bonding strength between the two.

【0031】しかしながら、窒化アルミニウム基板の表
面を酸化してアルミニウムの酸化物の被膜を形成するこ
とにより両者の濡れ性および接合強度を大幅に高めるこ
とができ、耐久性に優れたサーマルヘッドを得ることが
できる。
However, by oxidizing the surface of the aluminum nitride substrate to form an aluminum oxide film, the wettability and bonding strength between the two can be greatly increased, and a thermal head with excellent durability can be obtained. I can do it.

【0032】次に本発明に係るサーマルヘッドの発熱抵
抗体の形状例について説明する。従来一対の電気導線間
に配設される発熱抵抗体は各軸方向位置における断面が
等しくなるように帯状に形成されていた。
Next, an example of the shape of the heating resistor of the thermal head according to the present invention will be explained. Conventionally, a heating resistor disposed between a pair of electric conductors has been formed in a band shape so that the cross section at each axial position is equal.

【0033】しかしながら、図4に示すようにサーマル
ヘッドの発熱抵抗体3aの電極4,4と接続する部分を
帯状に形成する一方、中央部の幅Wを端部より小さく設
定し、中央部がくびれた形状に形成してもよい。この場
合、発熱抵抗体3aの中央部が最も高い抵抗値を有する
こととなる。この発熱抵抗体3aに電極4,4を介して
電圧を印加し電流を流すと、まず中央部のみが発熱して
温度が上昇し、感熱記録紙に塗布されたインクを溶解さ
せる温度に達し、小さなドットが紙上に転写される。こ
の状態で、発熱抵抗体3aに電圧印加を継続すると、イ
ンク溶解温度に達する領域が徐々に拡大していく。この
ように各発熱抵抗体3a毎に印加するエネルギを電圧印
加パルス幅によって可変に調整することによって、転写
される各ドットのサイズを、画像の濃淡に対応して可変
とすることができる。すなわち各ドット毎に階調を有す
ることとなり、解像度の低下を招くことなく、階調性に
優れた印字記録が可能となる。ここで、この発熱抵抗体
3aの形状は本実施例では厚膜式サーマルヘッドに適用
したものを述べたが、薄膜式サーマルヘッドについても
適用できることは言うまでもない。
However, as shown in FIG. 4, while the part of the heating resistor 3a of the thermal head connected to the electrodes 4, 4 is formed into a band shape, the width W of the central part is set smaller than that of the end part, and the central part is It may be formed into a constricted shape. In this case, the central portion of the heating resistor 3a has the highest resistance value. When a voltage is applied to this heating resistor 3a via the electrodes 4, 4 and a current is passed through it, only the central portion generates heat and its temperature rises, reaching a temperature that dissolves the ink applied to the thermal recording paper. Small dots are transferred onto the paper. If voltage is continued to be applied to the heating resistor 3a in this state, the area where the ink melting temperature is reached gradually expands. In this way, by variably adjusting the energy applied to each heating resistor 3a by the voltage application pulse width, the size of each dot to be transferred can be made variable in accordance with the density of the image. In other words, each dot has a gradation, and printing with excellent gradation is possible without deteriorating resolution. In this embodiment, the shape of the heating resistor 3a is described as being applied to a thick film type thermal head, but it goes without saying that it can also be applied to a thin film type thermal head.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明の通り本発明に係るサーマルヘ
ッドによれば、従来のアルミナと比較して熱伝導性が3
〜10倍優れた窒化アルミニウム(AlN)を主原料と
するセラミックス基板を使用しているため、一旦印字温
度まで立上げて発熱した抵抗体を所定温度まで冷却する
までの立下げ時間が大幅に短縮される。したがって発熱
抵抗体の温度の立上り時間と立下げ時間との和である印
字の繰返し時間が極めて短くなる結果、サーマルヘッド
の熱応答性が大幅に改善され、記録速度を大幅に上昇さ
せることが可能となる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the thermal head according to the present invention, the thermal conductivity is 33% higher than that of conventional alumina.
Because we use a ceramic substrate made from ~10 times better aluminum nitride (AlN) as the main raw material, the time it takes to heat up to printing temperature and then cool down the heated resistor to the specified temperature is significantly shortened. be done. Therefore, the repetition time of printing, which is the sum of the temperature rise time and fall time of the heating resistor, becomes extremely short, which greatly improves the thermal response of the thermal head, making it possible to significantly increase the recording speed. becomes.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明に係るサーマルヘッドの一実施例を示す
断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a thermal head according to the present invention.

【図2】本発明の他の実施例を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図3】本発明に係るサーマルヘッドの熱応答特性を従
来例と比較して示すグラフ。
FIG. 3 is a graph showing the thermal response characteristics of the thermal head according to the present invention in comparison with a conventional example.

【図4】発熱抵抗体の形状例を示す平面図。FIG. 4 is a plan view showing an example of the shape of a heating resistor.

【図5】従来のサーマルヘッドの基本構造を示す断面図
である。
FIG. 5 is a sectional view showing the basic structure of a conventional thermal head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1a  セラミックス基板 2,2a  グレーズ層 3,3a  発熱抵抗体 4  電気導線(電極) 5  抵抗体保護層 6  感熱記録紙 7  耐摩耗層 8  送りローラ 9  酸化アルミニウム層 1, 1a Ceramic substrate 2, 2a Glaze layer 3, 3a Heating resistor 4 Electrical conductor (electrode) 5 Resistor protective layer 6 Thermal recording paper 7. Wear-resistant layer 8 Feed roller 9 Aluminum oxide layer

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  窒化アルミニウムを90重量%以上含
有するセラミック基板上に発熱抵抗体、電気導線および
耐摩耗層を積層したことを特徴とするサーマルヘッド。
1. A thermal head characterized in that a heating resistor, an electric conductor, and a wear-resistant layer are laminated on a ceramic substrate containing 90% by weight or more of aluminum nitride.
【請求項2】  発熱抵抗体がTa2 NあるいはTi
Ox(0<x<2)を主体とする組成であることを特徴
とするサーマルヘッド。
[Claim 2] The heating resistor is made of Ta2N or Ti.
A thermal head characterized by having a composition mainly composed of Ox (0<x<2).
【請求項3】  セラミック基板と発熱抵抗体との間に
、グレーズ層を形成したことを特徴とする請求項1記載
のサーマルヘッド。
3. The thermal head according to claim 1, further comprising a glaze layer formed between the ceramic substrate and the heating resistor.
【請求項4】  セラミック基板と発熱抵抗体との間に
、厚さ0.2〜20μmの酸化アルミニウム層を形成し
たことを特徴とする請求項1記載のサーマルヘッド。
4. The thermal head according to claim 1, wherein an aluminum oxide layer with a thickness of 0.2 to 20 μm is formed between the ceramic substrate and the heating resistor.
【請求項5】  耐摩耗層がTa2 O3 ,SiO2
 ,SiO2 −Ta2 O3 の少なくとも1種を主
体とする組成であることを特徴とする請求項1記載のサ
ーマルヘッド。
[Claim 5] The wear-resistant layer is made of Ta2O3, SiO2
, SiO2 --Ta2 O3.
【請求項6】  電気導線と耐摩耗層との間に、抵抗体
保護層を形成したことを特徴とする請求項1記載のサー
マルヘッド。
6. The thermal head according to claim 1, further comprising a resistor protection layer formed between the electrical conductor and the wear-resistant layer.
【請求項7】  発熱抵抗体は、電極と接続する端部を
帯状に形成する一方、中央部の幅を端部より小さく設定
したことを特徴とする請求項1記載のサーマルヘッド。
7. The thermal head according to claim 1, wherein the heating resistor has an end portion connected to the electrode formed in a band shape, and a width of the central portion is set smaller than that of the end portion.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6219079B1 (en) * 1999-03-04 2001-04-17 Fuji Photo Film Co., Ltd. Thin-film thermal head incorporating conductive layer containing Cu-Ag alloy
JP2001293896A (en) * 2000-04-17 2001-10-23 Ricoh Elemex Corp Thermal head
EP2133207A3 (en) * 2008-06-09 2010-07-21 Alps Electric Co., Ltd. Thermal head

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