JPH05212888A - サーマルヘツドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低パワーで印字する。 【構成】 耐熱性樹脂製の蓄熱層１２を突出させ、絶縁
基板１１への熱伝達を押さえるとともに、感熱紙やイン
クリボン側への熱伝達量を多くする。蓄熱層１２の凸形
状を断面略円弧状とし、角部を排して電極層１５ａ，１
５ｂの断線を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワープロ、フアクシミ
リ、カラープリンター等の記録装置に用いられるサーマ
ルヘツドに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にサーマルヘツドは直線上に整列配
置された複数の発熱素子を備えており、各発熱素子を印
字信号に応じて選択的に発熱することにより、サーマル
ヘツドに圧接されている感熱紙もしくはインクリボンの
インクを部分的に発色、溶融昇華させて用紙に印字を行
うようになつている。

【０００３】（従来例１）従来例１にかかるサーマルヘ
ツドを図２に示す。図中、１はセラミツク製の絶縁基
板、２はガラス製の蓄熱層であるグレーズ層、３は発熱
抵抗体層、４ａは個別電極、４ｂは共通電極、５は上部
保護膜層を示している。

【０００４】従来例１では、図２に示すように、抵抗体
層３が個別電極４から露出する領域の周辺部（以下、印
字領域Ｌという）は平坦になつており、サーマルヘツド
とプラテンとの単位面積当たりの押し圧が小さいため、
紙、インクリボンとの当たり性が悪く、印字効率を落と
していた。その結果、印加エネルギーを余分に加えなけ
ればならなかつた。

【０００５】（従来例２）従来例２では、上記問題点で
ある印字効率を上げるために、図３の如く、絶縁基板１
上のグレーズ層２を印字領域Ｌに制限して敷き、これを
断面円弧形の凸形状にすることで、サーマルヘツドとプ
ラテンとの単位面積当たりの押し圧を従来例１に比べて
大きくし、印字効率を上げていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来例１，２では、蓄
熱層としてグレーズ層２を用いているため、熱伝導性が
良く、発熱抵抗体層３で発生した熱が絶縁基板１の方へ
熱伝達されやすくなつている。その結果、発熱抵抗体層
３から発生する熱は感熱紙、インクリボン側に伝達され
るが、基板１側への熱伝達が良好なため、基板１側への
余分な熱伝達量分だけ余計にサーマルヘツドに印加エネ
ルギーを加えなくてはならなかつた。

【０００７】この印字効率を上げるため、グレーズ層２
を厚くすることで、蓄熱性を良くする手段は考えられて
いるが、逆に蓄熱量が多く印字性能が悪くなり、例えば
印字の尾引き現象が発生するため、印字効率を上げかつ
印字性能も上げることは困難であつた。

【０００８】そこで、印字効率を向上させるため、最近
では、図４の如く、蓄熱層の材料として蓄熱性が良く熱
伝導性が低いポリイミド等の耐熱性樹脂を用いる方式が
試みられている。なお、図４中、６は下部保護膜層であ
る。

【０００９】しかし、サーマルヘツド印字時の発熱抵抗
体３の温度は４００〜５００℃に達するため、長時間使
用すると耐熱性樹脂７は熱分解して劣化し、その結果と
して抵抗値の変化が大きくなるために、実際に蓄熱層に
耐熱性樹脂７を用いて製品化することは困難であつた。

【００１０】また、図４の如く、従来、印字領域Ｌの周
辺部に凸形状を作製する場合、凸形状部の個別電極４ａ
および共通電極４ｂの上部に電極保護膜をスパツタ蒸着
等により形成した際に、ポリイミド層７の一部を除去し
て形成するため、その端部が角部を有する段状となり、
角部における膜のステツプカバレツジ（被覆）が悪く、
パターニングのホトリソ工程後にリード電極が断線を生
じることがあつた。

【００１１】本発明は、上記課題に鑑み、耐久性を劣化
させずに印字効率を向上でき、かつ、電極層の断線を防
止し得るサーマルヘツドの提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明請求項１による課
題解決手段は、図１の如く、感光紙やインクリボンを印
字領域Ｌで部分的に加熱して印字するものであつて、絶
縁基板１１上に、蓄熱層１２と、発熱抵抗体層１４と、
電極層１５ａ，１５ｂとが、外側に向かつて積層された
サーマルヘツドにおいて、前記蓄熱層１２は、熱伝導性
の低い耐熱性樹脂からなり、該蓄熱層１２の印字領域Ｌ
は、外側へ断面略円弧状に突出形成されたものである。

【００１３】本発明請求項２による課題解決手段は、絶
縁基板１１上に、蓄熱層１２、下部保護層１３、発熱抵
抗体層１４、電極層１５ａ、１５ｂおよび上部保護膜層
１６を外側に向かつて順次積層するサーマルヘツドの製
造方法において、前記蓄熱層１２の形成時に、絶縁基板
１１上の全面に蓄熱層１２としての耐熱性樹脂２１を塗
布し、印字領域Ｌを残して除去後、これらの表面全体に
再度耐熱性樹脂２２を塗布して、蓄熱層１２の印字領域
Ｌを外側へ断面略円弧状に突出形成するものである。

【００１４】本発明請求項３による課題解決手段は、請
求項１記載のサーマルヘツドにおいて、印字領域Ｌにお
ける絶縁基板１１と蓄熱層１２との間に、蓄熱層１２か
らの熱を絶縁基板１１に放熱する放熱層１７が設けられ
たものである。

【００１５】

【作用】上記請求項１，２による課題解決手段におい
て、印字領域Ｌが突出した状態で感光紙やインクリボン
を加熱印字しているので、その押圧力が強まる。

【００１６】また、熱伝導性が低い耐熱性樹脂により蓄
熱しているので、蓄熱効率が高まる。

【００１７】さらに、印字領域Ｌの凸形状を断面略円弧
状とし、蓄熱層１２の端部にまるみを持たせて、その上
に電極層１５ａ，１５ｂを形成するので、印字領域Ｌの
凸形状の端部における膜のステツプカバレツジが良くな
り、リード電極の断線を防止できる。

【００１８】上記請求項３による課題解決手段におい
て、蓄熱層１２の蓄熱効率をよくした場合でも、適宜放
熱層１７で放熱し、長時間使用しても、耐熱性樹脂は熱
分解を防止できる。

【００１９】

【実施例】図１は、本発明の一実施例を示すサーマルヘ
ツドの断面図である。図示の如く、本実施例のサーマル
ヘツドは、感光紙やインクリボンを印字領域Ｌで部分的
に加熱して印字するものであつて、蓄熱層における蓄熱
放熱のバランスを改善することにより、従来に比べて低
消費電力で、印字性能を良くし、かつ、ヘツド寿命を向
上させるものである。

【００２０】すなわち、該サーマルヘツドは、絶縁基板
１１上に、蓄熱層１２と、下部保護層１３と、発熱抵抗
体層１４と、個別電極層１５ａおよび共通電極層１５ｂ
と、上部保護膜層１６とが、外側に向かつて順次積層さ
れたものである。

【００２１】そして、前記発熱抵抗体層１４から発生す
る熱の絶縁基板１１への熱伝達を押さえ、感熱紙および
インクリボン側への熱伝達量を多くするため、前記蓄熱
層１２は、熱伝導性の低いポリイミド樹脂等の耐熱性樹
脂２１，２２から構成している。なお、従来使用ができ
なかつた耐熱性樹脂は、後述の放熱層１７の使用によ
り、熱分解による劣化を防止できることから、使用可能
となつた。

【００２２】また、印字効率をよくするため、蓄熱層１
２の印字領域Ｌは、外側へ断面略円弧状に突出形成され
ている。

【００２３】そして、蓄熱層１２における蓄熱放熱のバ
ランスを考慮し、印字領域Ｌにおける絶縁基板１１と蓄
熱層１２との間に、蓄熱層１２からの熱を絶縁基板１１
側に放熱する放熱層１７が設けられている。

【００２４】上記構成のサーマルヘツドは、次のように
製造される。まず絶縁基板１１として耐熱性樹脂を材料
とし、その片面もしくは両面の全面に放熱層１７をＣ
ｕ，Ｎｉ等を用いて、メツキ、スパツタもしくは蒸着等
の方法で１〜２０μｍ厚みで付着させる。そして、個別
発熱抵抗体層１４の下部に、ホトリソグラフイ法にて上
記放熱層１７の幅を０．３〜１．０ｍｍの間で帯状に形
成する。

【００２５】次に、蓄熱層１２を形成する。この際、耐
熱性樹脂としてのポリイミド樹脂２１でロールコータ法
もしくはスピンナー法にて、基板１１上に５〜２０μｍ
の厚さで塗布し、硬化後、印字領域Ｌにホトリソグラフ
イ法にて１００〜５００μｍの幅でエツチングし、端部
に角部を有する段状の凸形状を形成する。

【００２６】この耐熱性樹脂２１を硬化した後、さらに
同一材料としてのポリイミド樹脂２２を表面全面にスピ
ンナーもしくはロールコータ法にて一様に塗布し硬化す
る。これにより、下層のポリイミド樹脂２１の角部は、
上層のポリイミド樹脂２２においてまるまり、蓄熱層１
２の凸形状の表面は断面略円弧形の曲線性をもつように
なる。

【００２７】次に、下部保護層１３を形成する。材料と
してはＳｉＯ_２，またはＳｉＡｌＯＮ等で膜厚０．１〜
６．０μｍをスパツタ法にて成膜する。

【００２８】次に、発熱抵抗体層１４をＴａＳｉＯ_２で
５００〜２０００Åをスパツタ法にて成膜し、スパツタ
後、個別電極１５ａおよび共通電極１５ｂを形成する。
この材料として、ＡｌまたはＡｌＳｉを用い、蒸着また
はスパツタ法にて成膜し、ホトリソグラフイ法にて形成
する。

【００２９】その後、発熱抵抗体１４の保護、酸化防止
および感熱紙、インクリボンの耐摩耗層として、上部保
護膜層１６をＳｉＡｌＯＮにてスパツタ法で形成し、サ
ーマルヘツドは完成する。

【００３０】上記サーマルヘツドの使用時には、蓄熱層
の材料として蓄熱性が良く熱伝導性が低いポリイミド等
の耐熱性樹脂を用い、しかも、印字領域Ｌを突出形成し
ているため、絶縁基板１１への熱伝達を押さえ感熱紙や
インクリボン側への熱伝達量を多くすることができ、蓄
熱層１２における蓄熱放熱のバランスを改善して従来の
構造に対して印字効率が向上させることができた。具体
的には、消費電力を従来のサーマルヘツドに比べ約５０
％減少させることが可能になり、その結果として、フア
クシミリ、プリンター等の電源容量が従来の１／２に削
減でき、サーマルヘツドの低消費電力化、低コスト化に
役立つことができた。

【００３１】なお、発熱抵抗体１４から発生する熱が感
熱紙等へ伝達されると同時に、蓄熱層１２に伝達され
る。この蓄熱層１２に蓄熱される熱については、放熱層
１７により適度に放熱させる。これにより、発熱抵抗体
１４から発生した熱について、放熱、蓄熱の熱バランス
がとれる。したがつて、耐熱性樹脂２１，２２の熱分解
による劣化を防止でき、その寿命が増す。加えて、蓄熱
層１２の蓄熱のし過ぎを防止でき、その尾引き現象を防
止できる。

【００３２】また、印字領域Ｌについて断面略円弧形状
を用いることにより、凸形状の端部に段差すなわち角部
をなくしてまるみを持たせ、その上にスパツタ、蒸着等
により電極層１５ａ，１５ｂを形成しているので、印字
領域Ｌの凸形状の端部における膜のステツプカバレツジ
が良くなり、電極層１５ａ，１５ｂの断線を防止できる
ようになつた。したがつて、サーマルヘツドの歩留が向
上した。

【００３３】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明請
求項１，２によると、印字領域を突出形成しているの
で、発熱抵抗体素子と感熱紙およびインクリボンとの紙
当たり性を向上し得、印字効率を向上できる。

【００３５】しかも、蓄熱層は熱伝導性の低い耐熱性樹
脂を用いているので、絶縁基板側への熱伝導量を小さ
く、逆に感熱紙やインクリボン側への熱伝導量を大きく
できる。そのため、さらに印字効率を大幅に向上させる
ことができる。

【００３６】しかも、蓄熱層を断面略円弧状としている
ので、従来のような凸形状の端部の角部がなくなり、電
極層の断線を防止でき、サーマルヘツドの歩留を向上し
得る。

【００３７】本発明請求項３によると、印字領域におけ
る絶縁基板と蓄熱層との間に放熱層を設けているので、
蓄熱層の蓄熱量が過度になることによる耐熱性樹脂の劣
化を防止でき、サーマルヘツドの寿命を向上させ得ると
いつた優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例を示すサーマルヘツド
の断面図である。

【図２】図２は従来のサーマルヘツドの構成断面図であ
る。

【図３】図３は従来のサーマルヘツドの構成断面図であ
る。

【図４】図４は従来のサーマルヘツドの構成断面図であ
る。

【符号の説明】

１１ 絶縁基板 １２ 蓄熱層 １３ 下部保護膜層 １４ 発熱抵抗体層 １５ａ，１５ｂ 電極層 １６ 上部保護膜層 １７ 放熱層 ２１ 耐熱性樹脂 Ｌ 印字領域

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光紙やインクリボンを印字領域で部分
   的に加熱して印字するものであつて、絶縁基板上に、蓄
   熱層と、発熱抵抗体層と、電極層とが、外側に向かつて
   積層されたサーマルヘツドにおいて、前記蓄熱層は、熱
   伝導性の低い耐熱性樹脂からなり、該蓄熱層の印字領域
   は、外側へ断面略円弧状に突出形成されたことを特徴と
   するサーマルヘツド。
2. 【請求項２】 絶縁基板上に、蓄熱層、下部保護層、発
   熱抵抗体層、電極層および上部保護膜層を外側に向かつ
   て順次積層するサーマルヘツドの製造方法において、前
   記蓄熱層の形成時に、絶縁基板上の全面に蓄熱層として
   の耐熱性樹脂を塗布し、印字領域を残して除去後、これ
   らの表面全体に再度耐熱性樹脂を塗布して、蓄熱層の印
   字領域を外側へ断面略円弧状に突出形成することを特徴
   とするサーマルヘツドの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載のサーマルヘツドにおい
   て、印字領域における絶縁基板と蓄熱層との間に、蓄熱
   層からの熱を絶縁基板に放熱する放熱層が設けられたこ
   とを特徴とするサーマルヘツド。