JPH0560847U - Thermal head - Google Patents

Thermal head

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JPH0560847U
JPH0560847U JP324492U JP324492U JPH0560847U JP H0560847 U JPH0560847 U JP H0560847U JP 324492 U JP324492 U JP 324492U JP 324492 U JP324492 U JP 324492U JP H0560847 U JPH0560847 U JP H0560847U
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JP
Japan
Prior art keywords
heating resistor
thermal head
heat
protective layer
printing
Prior art date
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Pending
Application number
JP324492U
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
三七男 山本
Original Assignee
セイコー電子工業株式会社
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 発熱源を微小化して保護層拡散により熱を広
げ、パルス幅による面積階調表示を容易にする。 【構成】 発熱抵抗体両端の相対配置される電極形状を
先端に向かって細くなるように形成し、保護層に熱伝導
率が10W/(m・K)以上の窒化アルミニウムを用い
た。そして、電極配線に印可する電力のパルス幅を可変
するかもしくは印加パルス回数を可変することにより印
字ドットの面積が制御できる。 【効果】 溶融転写印字において、印加パルス幅を制御
することにより、容易に階調表示が制御できるようにな
った。
(57) [Abstract] [Purpose] To miniaturize the heat source and spread the heat by diffusion of the protective layer to facilitate area gradation display by the pulse width. [Structure] The shape of electrodes arranged relatively at both ends of the heating resistor is formed so as to become narrower toward the tip, and aluminum nitride having a thermal conductivity of 10 W / (m · K) or more is used for the protective layer. The area of the print dot can be controlled by changing the pulse width of the electric power applied to the electrode wiring or the number of applied pulses. [Effect] In melt transfer printing, gradation display can be easily controlled by controlling the applied pulse width.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は、ファクシミリやビデオプリンタ等に用いられるサーマルヘッドに関 する。 The present invention relates to a thermal head used for a facsimile, a video printer, etc.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior Art]

従来、薄膜型サーマルヘッドは、図2(A)(B)にその一例を示す如く、絶 縁性基板1表面にグレーズ層2を形成しその上に発熱抵抗体3をスパッタし、熱 転写印字の際の印字ドット密度と同じ形状寸法の発熱ドットを形成した上に一対 の電極4としての導電層を形成してなるもので、その表面は保護層5によって覆 われている。そして、該電極に電圧を印加することによりその間に存在する発熱 ドットの部分に電流が流れて発熱抵抗体3が発熱する。その熱が保護層5を介し てプラテン6との間に保持された熱転写インク7に伝えられインクが溶融し紙8 に付着する。この時、保護層5内を流れる熱は表面方向にはほとんど広がらずパ ターニングされた発熱抵抗体3形状を保持して熱転写インク7に伝導する。従っ て、印加パルスに依存することなく常に同じ面積の熱転写インク7を溶融する。 そして、熱転写インク7と紙8は発熱ドット位置から移動し、紙とインクの引き 離し機構によってインクシート部が剥離されインクの溶融部のみが紙に転写され る。さらに、連続的にこのような動作を繰り返すことにより紙への描画が行われ る仕組みになっている。 Conventionally, a thin film type thermal head is formed by forming a glaze layer 2 on the surface of an insulating substrate 1 and sputtering a heating resistor 3 on the glaze layer 2 as shown in FIGS. In this case, the heating dots having the same shape and size as the printing dot density in this case are formed, and the conductive layer as the pair of electrodes 4 is formed thereon, and the surface thereof is covered with the protective layer 5. Then, when a voltage is applied to the electrodes, a current flows through the heating dots existing between them and the heating resistor 3 generates heat. The heat is transferred to the thermal transfer ink 7 held between the platen 6 and the protective layer 5 and the ink is melted and adheres to the paper 8. At this time, the heat flowing in the protective layer 5 hardly spreads in the surface direction, and retains the patterned shape of the heating resistor 3 and is conducted to the thermal transfer ink 7. Therefore, the thermal transfer ink 7 having the same area is always melted without depending on the applied pulse. Then, the thermal transfer ink 7 and the paper 8 move from the position of the heating dot, the ink sheet portion is peeled off by the paper-ink separating mechanism, and only the melted portion of the ink is transferred to the paper. Furthermore, the mechanism is such that drawing is performed on paper by continuously repeating such operations.

【0003】[0003]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

しかし、従来構造のサーマルヘッドを用いて熱転写印字を行った場合、印加電 力を可変して発熱抵抗体に通電しても保護層の中を面方向にほとんど熱が拡散し ないため、印字ドット形状はほとんど変化しない。その結果、階調印字を行うこ とを目的として転写面積を印加電力によって可変しようとしても転写面積の変化 が得られず同じ階調になる。そこで、発熱温度が保護層表面を拡散して移動する ように熱伝導率の大きい保護層材料を用いてサーマルヘッドを作製すると、今度 は発熱ドットの形状に対してその大きさ以上に熱が拡散するため、従来の発熱体 形状では印字密度以上に印字ドットが拡大し、印字のにじみや尾引き等が生じる 。従って、印加電力を可変して保護層の表面熱拡散によって印字面積が変化し、 しかも、熱が表面拡散しても印字面積を印字密度以下にすることが課題であった 。 However, when thermal transfer printing is performed using a thermal head with a conventional structure, even if the applied power is varied and the heating resistor is energized, heat is hardly diffused in the protective layer in the surface direction, so printing dots are printed. The shape hardly changes. As a result, even if the transfer area is varied by the applied power for the purpose of gradation printing, the transfer area cannot be changed and the same gradation is obtained. Therefore, if a thermal head is manufactured using a protective layer material with high thermal conductivity so that the heat generation temperature diffuses and moves on the surface of the protective layer, this time the heat diffuses more than the size of the shape of the heating dot. Therefore, in the conventional heating element shape, the print dots expand beyond the print density, causing bleeding or tailing of the print. Therefore, there has been a problem in that the printing area changes due to the surface heat diffusion of the protective layer by varying the applied power, and the printing area is kept below the printing density even if the heat diffuses on the surface.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上記課題を解決するために、この考案では保護層に熱伝導率の大きい材料であ る窒化アルミニウムを用いて発熱抵抗体から発生する熱が時間と共に保護層表面 を拡散する構造とし、さらに、印字密度以上に印字ドットが拡散することを防ぐ ために、一対の電極間の発熱抵抗体通電部を先端に向かって細くなるようにパタ ーニングし、発熱部の面積を印字密度よりも小さくしたもので、このような構造 を持つことによりパルスの印加量を制御することにより階調印字を制御すること が可能となる。 In order to solve the above problems, this invention uses aluminum nitride, which is a material with high thermal conductivity, for the protective layer so that the heat generated from the heating resistor diffuses over the surface of the protective layer over time. In order to prevent the printed dots from spreading more than the density, the heating resistor current-carrying part between the pair of electrodes is patterned so that it becomes narrower toward the tip, and the area of the heating part is made smaller than the printing density. With such a structure, gradation printing can be controlled by controlling the pulse application amount.

【0005】[0005]

【作用】[Action]

上記のような特徴をもったサーマルヘッドを用いて階調印字を行った場合、短 時間のパルス印加を行うと、発熱部の大きさと等しい部分が溶融インクの融点以 上に達し、発熱部と同じ面積の印字ドットが求められる。さらに、パルス印加を 長く続けると保護層表面を熱が拡散することにより、溶融インクの融点以上の部 分がヘッド表面において増加し溶融転写インク量は増大する。この結果、印加パ ルス量を可変することにより、面積の異なった印字ドットが得られ、ドットの面 積変化による階調印字を行うことができる。 When gradation printing is performed using the thermal head with the above characteristics, when a short-time pulse is applied, the area equal to the size of the heat generating part reaches above the melting point of the molten ink, and Print dots of the same area are required. Further, when the pulse application is continued for a long time, heat diffuses on the surface of the protective layer, so that the portion above the melting point of the molten ink increases on the head surface, and the amount of melt transfer ink increases. As a result, by varying the applied pulse amount, print dots having different areas can be obtained, and gradation printing can be performed by changing the dot area.

【0006】[0006]

【実施例】【Example】

以下に、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。図1(A)(B)にお いて、アルミナからなる絶縁基板1上にガラスペーストを印刷し、焼成を行って 約70μmのグレーズ層2を形成する。次に、Ta−SiO2 発熱抵抗体3をス パッタリングにより約0.1μm生膜し、フォトエッチングプロセスを用いてド ットの形にパターニングした基板を作製した。この上に、アルミニウムを1μm スパッタしフォトマスクを用いて露光を行い、電極4を先端に向かって細くなる ようにパターニングし、更に、その上に窒化アルミニウムの保護層5を5μmス パッタして、本考案のサーマルヘッドを試作した。尚、1ドットの抵抗値は従来 のサーマルヘッドと同じくらいになるように2500Ω/dotとした。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1A and 1B, a glass paste is printed on an insulating substrate 1 made of alumina and baked to form a glaze layer 2 of about 70 μm. Next, a Ta-SiO 2 heating resistor 3 was deposited to a thickness of about 0.1 μm by sputtering, and a dot-patterned substrate was prepared by using a photoetching process. Aluminum is sputtered on this to a thickness of 1 μm and exposed using a photomask to pattern the electrode 4 so that it becomes narrower toward the tip, and a protective layer 5 of aluminum nitride is sputtered thereon to a thickness of 5 μm. The thermal head of the present invention was prototyped. Incidentally, the resistance value of 1 dot was set to 2500Ω / dot so as to be the same as that of the conventional thermal head.

【0007】 次に、従来のサーマルヘッドと本考案のサーマルヘッドを印加電圧25w/m m2 の条件で、パルス幅を0.8msecと1.5msecの2種類印加し、そ の時のサーマルヘッドの表面温度分布の最高値を測定した。図3に従来のサーマ ルヘッドの発熱抵抗体及び、電極上の保護層表面温度分布を示す。実線の温度分 布が1.5msecのパルス印加時の分布を示し、点線の温度分布が0.8ms ecのパルス印加時の分布である。従来の保護層は熱伝導率が約5W/(m・K )と非常に小さいので発熱抵抗体より発生した熱はパルス幅の長短に関わらずサ ーマルヘッドの表面に向かって集中した温度上昇を起こし、発熱抵抗体の形状寸 法すなわち印字時のドット密度とほぼ一致する。Next, two types of pulse widths of 0.8 msec and 1.5 msec were applied to the conventional thermal head and the thermal head of the present invention under the condition of applied voltage of 25 w / m m 2 , and the thermal head at that time was applied. The maximum surface temperature distribution was measured. FIG. 3 shows the surface temperature distribution of the heating resistor of the conventional thermal head and the protective layer on the electrode. The solid line temperature distribution shows the distribution when a pulse of 1.5 msec is applied, and the dotted line temperature distribution is the distribution when a pulse of 0.8 ms ec is applied. Since the conventional protective layer has a very small thermal conductivity of about 5 W / (m · K), the heat generated by the heating resistor causes a temperature rise concentrated toward the surface of the thermal head regardless of the pulse width. The shape and size of the heating resistor, that is, the dot density during printing, is almost the same.

【0008】 図4には本考案のサーマルヘッドの発熱抵抗体及び、電極上の保護層表面温度 分布を示す。図3と同様に実線の温度分布が1.5msecのパルス印加時の分 布を示し、点線の温度分布が0.8msecのパルス印加時の分布である。実線 のグラフにおいて従来のサーマルヘッドにおける発熱抵抗体の形状寸法まで拡散 上昇するときの温度を見ると約230℃である。この温度を越えている領域につ いて点線の0.8msecの分布をみると、先が細くなるようにパターニングし た発熱抵抗体の大きさまでの上昇である。この結果を基にパルス幅と熱拡散面積 を求め面積階調印字を行った結果を図5に示す。横軸に印加パルス幅をとり縦軸 にそのときの印字濃度(OD値)をプロットしたグラフである。白色から黒色ま でパルス幅によってなだらかな階調が得られた。FIG. 4 shows a heating resistor of the thermal head of the present invention and a surface temperature distribution of the protective layer on the electrode. Similar to FIG. 3, the solid line shows the distribution when a pulse with a temperature distribution of 1.5 msec is applied, and the dotted line temperature distribution is the distribution with a pulse of 0.8 msec. In the graph of the solid line, the temperature when the temperature rises to the shape and size of the heating resistor in the conventional thermal head is about 230 ° C. Looking at the 0.8 msec distribution of the dotted line in the region exceeding this temperature, it is seen that the heating resistor is patterned to have a tapered shape and the size of the heating resistor increases. Based on this result, the pulse width and the thermal diffusion area were calculated, and the result of area gradation printing was shown in FIG. It is a graph in which the applied pulse width is plotted on the horizontal axis and the print density (OD value) at that time is plotted on the vertical axis. A smooth gradation was obtained from white to black depending on the pulse width.

【0009】[0009]

【考案の効果】[Effect of the device]

以上のように本考案によれば、発熱抵抗体の寸法が印字ドット密度より小さく なるようにするため、前記発熱抵抗体に通電する一対の電極の対向した先端部を それぞれ先細りにし、その結果、小さいスポットで発熱を起こす。さらに熱伝導 率の大きな窒化アルミニウムを用いて保護層表面の熱拡散率を上げ、印加時間に 対する熱拡散面積を制御できるようにすることにより、熱転写印字における面積 階調を用いた濃淡印字が安易にできるようになる。 As described above, according to the present invention, in order to make the dimension of the heating resistor smaller than the print dot density, the opposing tips of the pair of electrodes that conduct electricity to the heating resistor are tapered, and as a result, Heat is generated in a small spot. Furthermore, by increasing the thermal diffusivity of the surface of the protective layer using aluminum nitride, which has a high thermal conductivity, and making it possible to control the thermal diffusion area with respect to the application time, it is easy to print dark and light using area gradation in thermal transfer printing. You will be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(A)は本考案のサーマルヘッド上面図であ
る。(B)は本考案のサーマルヘッド断面図である。
FIG. 1A is a top view of a thermal head of the present invention. (B) is a sectional view of the thermal head of the present invention.

【図2】(A)は従来のサーマルヘッド上面図である。
(B)は従来のサーマルヘッド断面図である。
FIG. 2A is a top view of a conventional thermal head.
(B) is a cross-sectional view of a conventional thermal head.

【図3】従来のサーマルヘッドの表面温度分布である。FIG. 3 is a surface temperature distribution of a conventional thermal head.

【図4】本考案のサーマルヘッド表面温度分布である。FIG. 4 is a surface temperature distribution of the thermal head of the present invention.

【図5】印加パルス幅と印字濃度の関係である。FIG. 5 is a relationship between applied pulse width and print density.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 絶縁性基板 2 グレーズ層 3 発熱抵抗体 4 電極 5 保護層 6 プラテン 7 熱転写インク 8 紙 1 Insulating Substrate 2 Glaze Layer 3 Heating Resistor 4 Electrode 5 Protective Layer 6 Platen 7 Thermal Transfer Ink 8 Paper

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 絶縁性基板上に発熱したときに蓄熱する
ためのグレーズ層、印字の際に発熱を起こすための発熱
抵抗体、発熱抵抗体に電力を供給するための電極配線、
および、印字における発熱ヘッド部の耐摩耗および絶縁
を行うための保護層を順次積層してなるサーマルヘッド
において、該発熱抵抗体の両端から電気エネルギーを供
給する一対の電極間の発熱抵抗体通電部形状を該電極よ
り先端に向かって細くなるようにパターニングして前記
発熱抵抗体の一部を覆い、発熱抵抗体の発熱部面積をサ
ーマルプリントにおける印字密度よりも小さくしたこと
を特徴とするサーマルヘッド。
1. A glaze layer for storing heat when heat is generated on an insulating substrate, a heat generating resistor for generating heat during printing, electrode wiring for supplying electric power to the heat generating resistor,
And a thermal head comprising a protective layer sequentially laminated for abrasion resistance and insulation of a heating head portion during printing, wherein a heating resistor conducting portion between a pair of electrodes supplying electric energy from both ends of the heating resistor. A thermal head characterized in that the heating resistor is patterned so that the shape becomes thinner from the electrode toward the tip to cover a part of the heating resistor, and the heating portion area of the heating resistor is smaller than the printing density in thermal printing. ..
【請求項2】 該発熱抵抗体及び電極配線を覆う保護層
に熱伝導率が10W/(m・K)以上の窒化アルミニウ
ムを用いたことを特徴とする請求項1記載のサーマルヘ
ッド。
2. The thermal head according to claim 1, wherein aluminum nitride having a thermal conductivity of 10 W / (m · K) or more is used for the protective layer covering the heating resistor and the electrode wiring.
【請求項3】 発熱抵抗体に電力を供給するための電極
配線に印可する電力のパルス幅を可変するかもしくは印
加パルス回数を可変することにより印字ドットの面積を
制御し階調印字を行うことを特徴とする請求項2記載の
サーマルヘッド。
3. Gradation printing is performed by controlling the area of print dots by changing the pulse width of the electric power applied to the electrode wiring for supplying electric power to the heating resistor or by changing the number of applied pulses. The thermal head according to claim 2, wherein
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020196211A (en) * 2019-06-04 2020-12-10 ローム株式会社 Thermal print head

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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