JPH0692163B2 - Thermal head - Google Patents

Thermal head

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JPH0692163B2
JPH0692163B2 JP60186102A JP18610285A JPH0692163B2 JP H0692163 B2 JPH0692163 B2 JP H0692163B2 JP 60186102 A JP60186102 A JP 60186102A JP 18610285 A JP18610285 A JP 18610285A JP H0692163 B2 JPH0692163 B2 JP H0692163B2
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thermal head
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heat
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graphite
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昭彦 吉田
西野  敦
善博 渡辺
信幸 ▲吉▼池
一郎 棚橋
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/335Structure of thermal heads

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、プリンタに用いるサーマルヘッドに関するも
のであり、小型,軽量で熱効率の優れたサーマルヘッド
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal head used in a printer, and more particularly to a thermal head that is small and lightweight and has excellent thermal efficiency.

従来の技術 従来のサーマルヘッドは、構成材料の点から薄膜方式,
厚膜方式に分類され、スキャン方式はライン型とシリア
ル型とに分類される。第6図は薄膜方式の基本構成を示
すものである。すなわち、ガラスグレーズ層40を有する
アルミナセラミック基板41の上にTa−Siのような発熱抵
抗層42を設け、この発熱抵抗層上に導電電極43,44を設
ける。さらに耐酸化層45、耐摩耗層46を設ける。発熱抵
抗層以下すべての層はスパッタリング、蒸着などの方法
で得られた薄膜である。
Conventional technology The conventional thermal head is a thin film type,
The thick film method is classified, and the scan method is classified into a line type and a serial type. FIG. 6 shows the basic structure of the thin film system. That is, the heating resistance layer 42 such as Ta-Si is provided on the alumina ceramic substrate 41 having the glass glaze layer 40, and the conductive electrodes 43 and 44 are provided on the heating resistance layer. Further, an oxidation resistant layer 45 and a wear resistant layer 46 are provided. All layers below the heating resistance layer are thin films obtained by a method such as sputtering or vapor deposition.

一方、厚膜方式の代表的なサーマルヘッド構成断面図を
第7図に示す。すなわち、薄膜方式の場合と同様、アル
ミナセラミック基板50の上のガラスグレーズ層51と、こ
の層の上にスクリーン印刷,焼成によって形成されたRu
O2などから成る抵抗発熱層52、同じく印刷,焼成によっ
て形成された導電電極53,54、さらに厚膜技術により形
成された耐酸化層55、耐摩耗層56から基本的に構成され
る。なお、厚膜,薄膜併用によって構成されたサーマル
ヘッドも考案されている。
On the other hand, FIG. 7 shows a sectional view of a typical thick film type thermal head. That is, as in the case of the thin film method, the glass glaze layer 51 on the alumina ceramic substrate 50 and the Ru formed by screen printing and firing on this layer.
The resistance heating layer 52 made of O 2 or the like, conductive electrodes 53, 54 similarly formed by printing and firing, and an oxidation resistant layer 55 and a wear resistant layer 56 formed by a thick film technique are basically formed. A thermal head composed of both thick and thin films has also been devised.

一般的に薄膜方式のものは高速印字に適する反面、製造
に要する設備が高価になる。また厚膜方式のものは、製
造設備コストが比較的低く、大型のものも容易につくる
ことが可能である反面、発熱層などの熱容量、厚さなど
の関係で高速印字が困難になる。
Generally, the thin-film type is suitable for high-speed printing, but the equipment required for manufacturing is expensive. Further, the thick film type has a relatively low manufacturing equipment cost and can easily make a large size one, but it is difficult to perform high speed printing due to the heat capacity and thickness of the heat generating layer.

このようなサーマルヘッドの有する最大の開発ポイント
は、発熱層への入力パワーがどれだけ発熱に用いられ、
この熱がどれだけ紙に伝わって明瞭で高濃度な印字が得
られたかということである。具体的には、既述の発熱抵
抗体42,52にリード電極43,44,53,54を通じてパルス通電
すると、抵抗体が発熱するが、高速印字のためには、速
やかに抵抗体が発熱する必要があり、このために熱絶縁
性のガラスグレーズ層40,51が設けられてパルスオン時
の熱の立ち上がり特性を良くしている。ところが、パル
ス通電を停止した紙発熱抵抗層42,52の温度は速やかに
降下し室温に戻らねば、いわゆる尾引現象が起こり、印
字のコストラストが悪くなってしまう。このため基板の
熱の伝導性の良いアルミナを通じて速やかに放熱すべ
く、蓄熱グレーズ層の厚さは薄い方が好ましい。従来の
サーマルヘッドでは、このようなパルスオン・オフ時の
温度の立上り,立下り速度を最適にするために、上記の
蓄熱性ガラスグレーズ層の厚さを制御することによって
いる。第8図は、ガラスグレーズ層の厚さと抵抗層の温
度立上り,立下り特性との関係を示すものであるが、ガ
ラスグレーズ層の厚さが30〜100μmで最適の印字特性
を示している。
The biggest development point of such a thermal head is how much input power to the heating layer is used for heat generation,
It is how much this heat is transmitted to the paper to obtain clear and high-density printing. Specifically, when the above-mentioned heating resistors 42, 52 are pulse-energized through the lead electrodes 43, 44, 53, 54, the resistors generate heat, but for high-speed printing, the resistors rapidly generate heat. Therefore, the heat insulating glass glaze layers 40 and 51 are provided for this purpose to improve the heat rising characteristics at the time of pulse-on. However, if the temperature of the paper heating resistance layers 42 and 52 after the pulse energization is stopped is quickly lowered to return to room temperature, a so-called tailing phenomenon occurs and the cost cost of printing becomes worse. Therefore, the heat storage glaze layer preferably has a small thickness in order to quickly dissipate the heat through alumina, which has good heat conductivity of the substrate. In the conventional thermal head, the thickness of the heat storage glass glaze layer is controlled in order to optimize the rising and falling speeds of the temperature at the time of pulse on / off. FIG. 8 shows the relationship between the thickness of the glass glaze layer and the temperature rising / falling characteristics of the resistance layer. The optimum printing characteristics are shown when the thickness of the glass glaze layer is 30 to 100 μm.

ヒータ材料としては、Ta−Si,TaN,NiCr,RuO2など、101
〜10-6Ω・cmの比抵抗のものが厚さ数100Å〜数μmの
範囲の膜として用いられており、その膜抵抗値は数10〜
数100Ω/抵抗エレメントである。
The heater materials, Ta-Si, TaN, NiCr , etc. RuO 2, 10 1
A film with a specific resistance of ~ 10 -6 Ωcm is used as a film with a thickness in the range of several 100Å to several μm, and the film resistance is several tens of ~.
Several hundred Ω / resistive element.

また、抵抗エレメント1個当たり0.1〜1Wのエネルギー
を入力するため、ひとつのサーマルヘッドで数100Wから
1Wの発熱をする。これをより効率的に放散するために、
第11図に示すようなアルミニウムブロック製の放熱板90
を既述のアルミナ基板91に接着剤92を用いて接合してい
る。
In addition, since 0.1 to 1 W of energy is input per resistance element, one thermal head can be used for several hundred W
Generates 1W of heat. To dissipate this more efficiently,
Heat sink 90 made of aluminum block as shown in FIG.
Is bonded to the above-described alumina substrate 91 using an adhesive 92.

このような従来のサーマルヘッドは、材料膜厚など種々
のものがあるが、基本的には絶縁基板上の発熱抵抗層、
電極および放熱板がその構成要素になっており、ガラス
グレーズ層が素子のエネルギー特性を大きく支配してい
る。
There are various types of conventional thermal heads such as the material thickness, but basically, the heating resistance layer on the insulating substrate,
The electrodes and the heat sink are its constituent elements, and the glass glaze layer largely controls the energy characteristics of the device.

以上のことから、ヘッドの熱効率、すなわち入力エネル
ギーと印字濃度との比率、高速印字性、重量、大きさな
どが従来のサーマルヘッドの改善課題として考えられ
る。
From the above, the thermal efficiency of the head, that is, the ratio of the input energy to the print density, the high-speed printability, the weight, the size, and the like are considered as problems to be solved in the conventional thermal head.

発明が解決しようとする問題点 本発明は、高エネルギー効率で、高速印字においても優
れた印字品質を示し、小型で軽量のサーマルヘッドを提
供するものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention The present invention provides a small and lightweight thermal head that has high energy efficiency, exhibits excellent print quality even in high-speed printing.

問題点を解決するための手段 本発明のサーマルヘッドは、比抵抗が10-6〜102Ω・cm
の基体と、この基体の上に形成された相対向する電極と
から基本的に構成される。
Means for Solving Problems The thermal head of the present invention has a specific resistance of 10 −6 to 10 2 Ω · cm.
Basically, it is composed of a base body and opposing electrodes formed on the base body.

さらに具体的には、ガラス状炭素のような炭素により構
成される基体を発熱体もしくは発熱体,基板,放熱板を
兼ねて用いたもので、この基体表面に対向電極を形成し
たサーマルヘッドである。
More specifically, it is a thermal head in which a base made of carbon such as glassy carbon is used also as a heating element or a heating element, a substrate, and a heat dissipation plate, and an opposing electrode is formed on the surface of the base. .

作用 本発明によれば、比較的電気抵抗の低い炭素などから成
る基体を発熱体として用いているため、単位入力エネル
ギー当たりの発熱効率が良く、例えばガラス状炭素板の
場合、アルミナ板に比べると熱伝導率が約10倍(Al2O3:
0.5〜2kcal/m・hr・℃,ガラス状炭素:4〜10kcal/m・hr
・℃)、密度が約1/3(Al2O3:4g/cc,ガラス状炭素:1.5g
/cc)であり、ガラス状炭素の熱容量が小さく、高熱伝
導性であることから、これを基板として兼用した場合、
発熱体の温度の立上り、立下り速度も非常に優れたもの
になり、優れた印字品質が得られる。
Effect According to the present invention, since the base body made of carbon or the like having a relatively low electric resistance is used as the heating element, the heat generation efficiency per unit input energy is good. Thermal conductivity about 10 times (Al 2 O 3 :
0.5 to 2 kcal / m ・ hr ・ ℃, glassy carbon: 4 to 10 kcal / m ・ hr
・ ℃), density is about 1/3 (Al 2 O 3 : 4g / cc, glassy carbon: 1.5g
/ cc), the glass-like carbon has a small heat capacity and high thermal conductivity, so when it is also used as a substrate,
The rising and falling speeds of the temperature of the heating element are also very excellent, and excellent printing quality can be obtained.

またヘッドの全体の重量も軽く、放熱板を兼ねることが
可能なので全体の寸法も小さくできる。さらに炭素材料
は優れた耐摩耗材料であり、紙との摺動による耐摩耗特
性も優れたものが得られる。
Further, the weight of the entire head is light, and since it can also serve as a heat dissipation plate, the overall size can be reduced. Further, the carbon material is an excellent wear-resistant material, and it is possible to obtain a material having excellent wear-resistant characteristics by sliding on paper.

実施例 第1図は本発明によるサーマルヘッドの基本構成を示
す。1は比抵抗が10-6〜102Ω・cmの基体であり、例え
ばガラス状炭素を板状のようなある厚さを有する形で用
いる。2,3は基体1上に設けた相対向する電極である。
電極2と電極3との間に通電すると、電流は基体1の表
面近傍の両電極間の最短距離を矢印4のように流れる。
そして両電極にはさまれた部分の表面近傍5が低い印加
電圧で発熱し、高温になる。
Embodiment FIG. 1 shows the basic structure of a thermal head according to the present invention. Reference numeral 1 is a substrate having a specific resistance of 10 −6 to 10 2 Ω · cm, and, for example, glassy carbon is used in a plate-like shape having a certain thickness. Reference numerals 2 and 3 are electrodes provided on the base 1 and facing each other.
When a current is applied between the electrode 2 and the electrode 3, a current flows as indicated by an arrow 4 along the shortest distance between both electrodes near the surface of the substrate 1.
Then, the vicinity 5 of the surface of the portion sandwiched between both electrodes generates heat at a low applied voltage and becomes high in temperature.

基体1として電気比抵抗が10-6〜102Ω・cmの材料を用
いているので、単位入力ワット当たりの発熱効率は非常
に大きい。このような材料としては、ガラス状炭素,非
晶質炭素,黒鉛,再結晶黒鉛,熱分解黒鉛,不浸透性黒
鉛などが適当である。これらの材料は高温になるほど熱
伝導率が低くなるため、電圧印加による蓄熱性が向上
し、電圧断により放熱性が良くなる性質が働き、図中矢
印6で示す熱の流れはサーマルヘッド材料として最適の
作用をする。この性質を利用して、これら炭素材料基体
を単体で発熱体、基板、放熱体として用いることができ
るが、必要に応じて金属ブロック,セラミック,炭素な
どの熱の良導体とはり合わせたり、裏面に放射率の低い
金属膜を形成したりすれば良い。
Since the substrate 1 is made of a material having an electric resistivity of 10 −6 to 10 2 Ω · cm, the heat generation efficiency per unit input watt is very large. As such a material, glassy carbon, amorphous carbon, graphite, recrystallized graphite, pyrolytic graphite, impermeable graphite and the like are suitable. Since the thermal conductivity of these materials becomes lower as the temperature becomes higher, the heat storage property by voltage application is improved and the heat radiation property is improved by voltage interruption. The heat flow shown by arrow 6 in the figure is used as a thermal head material. Works optimally. By utilizing this property, these carbon material substrates can be used alone as a heating element, a substrate, and a radiator, but if necessary, they can be bonded to a good heat conductor such as a metal block, ceramics, carbon, or on the back surface. It is sufficient to form a metal film having a low emissivity.

上に述べた基体材料のうち、その電気抵抗,表面平滑
性,熱伝導性,機械的強度などの点から、ガラス状炭素
は特にその効果が大きい。このガラス状炭素板は、フェ
ノール樹脂,フルフラール樹脂,ビニル樹脂,アクリル
樹脂,セルロース樹脂もしくはこれらの混合体を炭化す
ることによって得られ、その電気抵抗値は、焼成温度を
制御することにより任意の値のものが得られる。
Among the above-mentioned substrate materials, glassy carbon is particularly effective in terms of its electrical resistance, surface smoothness, thermal conductivity, mechanical strength and the like. This glassy carbon plate is obtained by carbonizing a phenol resin, a furfural resin, a vinyl resin, an acrylic resin, a cellulose resin, or a mixture thereof, and its electric resistance value is an arbitrary value by controlling the firing temperature. You can get

また黒鉛のような電気伝導性,熱伝導性に対し方向性を
有する材料を基体として用いる時は、本発明の効果をさ
らに大きくするために、対向電極2,3を結ぶ線と平行
に、熱伝導,電気伝導が高い軸を設置し、これと直下な
方向に熱伝導,電気伝導が低い軸(C軸)を配置するこ
とが好ましい。
Further, when a material having directivity to electric conductivity and thermal conductivity such as graphite is used as the substrate, in order to further enhance the effect of the present invention, heat treatment is performed in parallel with the line connecting the counter electrodes 2 and 3. It is preferable to install a shaft having high conduction and electric conduction, and arrange a shaft having low heat conduction and electric conduction (C axis) in a direction directly below the shaft.

基体1の電気抵抗が十分に低い時、第1図の電流4は電
極2,3の先端部2a,3a間のみならず、根元部2b,3b間でも
7のように流れてしまい、発熱が電極間で集中して起こ
らない。これを防ぎ、電流が電極間に集中するため、電
極2,3と基体1との間に電気絶縁層を設けることが効果
的である。ただし5の部分には電気絶縁層を設けない。
あるいは、電極の電気抵抗(四探針法測定による値)a1
を基体の電気抵抗a2より十分低くすることによっても電
極間での電流集中が実現される。この場合a2/a1>2が
適当である。
When the electric resistance of the base body 1 is sufficiently low, the current 4 in FIG. 1 flows not only between the tip portions 2a and 3a of the electrodes 2 and 3 but also between the root portions 2b and 3b as shown by 7 and heat is generated. It does not occur concentratedly between the electrodes. Since this is prevented and the electric current is concentrated between the electrodes, it is effective to provide an electrically insulating layer between the electrodes 2 and 3 and the substrate 1. However, no electrical insulating layer is provided in the portion 5;
Alternatively, the electrical resistance of the electrode (value measured by the four-point probe method) a 1
It is also possible to achieve current concentration between the electrodes by making A sufficiently lower than the electric resistance a 2 of the substrate. In this case, a 2 / a 1 > 2 is appropriate.

電極2,3に用いる材料としては、金,銅などが適当であ
るが、モネルメタルのような耐摩耗性を有する導電性材
料を用いることにより、耐摩耗層を省くことが可能にな
り、熱効率がさらに向上する。
As the material used for the electrodes 2 and 3, gold, copper, etc. are suitable, but by using a conductive material having wear resistance such as monel metal, it becomes possible to omit the wear resistant layer and improve the thermal efficiency. Further improve.

基体表面はオゾン、紫外線などの高エネルギー雰囲気中
で処理することにより、基体と電極との接着がより強固
になり十分な効果が得られる。
By treating the surface of the substrate in an atmosphere of high energy such as ozone or ultraviolet rays, the adhesion between the substrate and the electrode becomes stronger and a sufficient effect can be obtained.

耐摩耗層としては、基体に炭素質の材料を用いる時は、
同じ炭素系のダイアモンドライクカーボン,SiCなどを用
いる両者の接着性が良く、熱伝導に優れるため、大きな
熱効率と高い摩耗性が得られる。
As a wear resistant layer, when using a carbonaceous material for the substrate,
Using the same carbon-based diamond-like carbon, SiC, etc., they have good adhesiveness and excellent heat conduction, so that large thermal efficiency and high wear resistance can be obtained.

基体としては、平板,丸棒,角棒,箔状など用途に応じ
たものを用いれば良く、特にガラス状炭素はその加工性
に富み、この点からも工業的に非常に有利である。
As the substrate, a flat plate, a round bar, a square bar, a foil, or the like may be used depending on the application, and glassy carbon is particularly excellent in processability and is industrially very advantageous in this respect.

以下に具体的実施例について説明する。Specific examples will be described below.

実施例1 フェノール樹脂の成形体を炭化して得られた比抵抗10-4
Ω・cm、厚さ1mmのガラス状炭素板からなる基体10の片
面に、第2図に示すように、銅によって電極パターン1
1,12を形成する。11は共通電極、12はセグメント電極で
あり、電極11と12間のピッチは100μmである。セグメ
ント電極はそれぞれ幅100μmで、隣接電極とのピッチ
は100μmである。13は電極11と12の間に設けたSiO2
りなる耐酸化層である。
Example 1 Specific resistance 10 −4 obtained by carbonizing a molded product of a phenol resin
As shown in FIG. 2, an electrode pattern 1 made of copper was formed on one surface of a substrate 10 made of a glassy carbon plate having a thickness of Ω · cm and a thickness of 1 mm.
Form 1,12. 11 is a common electrode, 12 is a segment electrode, and the pitch between the electrodes 11 and 12 is 100 μm. The segment electrodes each have a width of 100 μm, and the pitch with the adjacent electrodes is 100 μm. Reference numeral 13 is an oxidation resistant layer made of SiO 2 provided between the electrodes 11 and 12.

上記のサーマルヘッドをaとし、基体として同じガラス
状炭素板まで、厚さ2mm,10mmのものを用いて構成したサ
ーマルヘッドをそれぞれb,cとする。
The above thermal head is designated as a, and the thermal heads constructed by using glass substrates having the same glassy carbon plate thicknesses of 2 mm and 10 mm are designated as b and c, respectively.

実施例2 実施例1と同じガラス状炭素板で、厚さ2mmのものを基
体とし、この上に幅150μmのスリットを残して厚さ200
0ÅのTaN層14を形成する(第3図)。この上に、銅電極
11,12を形成する。なお、両電極間の中心と前記スリッ
トの中心とが一致するようにする。さらにSiO2よりなる
耐酸化層13を形成する。
Example 2 The same glassy carbon plate as in Example 1 having a thickness of 2 mm was used as a substrate, and a slit having a width of 150 μm was left on the substrate to give a thickness of 200.
A 0N TaN layer 14 is formed (Fig. 3). On top of this, the copper electrode
Form 11,12. The center between both electrodes and the center of the slit are made to coincide with each other. Further, an oxidation resistant layer 13 made of SiO 2 is formed.

実施例3 実施例1のサーマルヘッドaの基体裏面に、厚さ5mmの
アルミニウムからなる放熱板を伝導性接着剤によって接
合する。
Example 3 A heat dissipation plate made of aluminum and having a thickness of 5 mm is bonded to the back surface of the substrate of the thermal head a of Example 1 with a conductive adhesive.

実施例4 実施例1のサーマルヘッドcの基体裏面に、蒸着または
スパッタンリングによってアルミニウム層を設ける。
Example 4 An aluminum layer is provided on the back surface of the substrate of the thermal head c of Example 1 by vapor deposition or sputtering.

実施例5 実施例1の厚さ2mmのガラス状炭素の表面をオゾン,紫
外線の一方または両方によって処理した後、実施例1と
同様にしてサーマルヘッドをつくる。
Example 5 After the surface of the glassy carbon having a thickness of 2 mm of Example 1 is treated with one or both of ozone and ultraviolet rays, a thermal head is prepared in the same manner as in Example 1.

実施例6 比抵抗10-4Ω・cm、厚さ2mmの非晶質炭素板を基体とし
て、実施例1と同様にしてサーマルヘッドをつくる。
Example 6 A thermal head is manufactured in the same manner as in Example 1 using an amorphous carbon plate having a specific resistance of 10 −4 Ω · cm and a thickness of 2 mm as a substrate.

実施例7 比抵抗10-5Ω・cm、厚さ2mmの黒鉛板を基体として、実
施例1と同様にしてサーマルヘッドをつくる。なお、黒
鉛結晶のC軸方向が相対向する電極を結ぶ線に対して直
角になるように電極を形成する。
Example 7 A thermal head is manufactured in the same manner as in Example 1 using a graphite plate having a specific resistance of 10 −5 Ω · cm and a thickness of 2 mm as a substrate. The electrodes are formed so that the C-axis directions of the graphite crystals are at right angles to the line connecting the electrodes facing each other.

実施例8 比抵抗10-6Ω・cm、厚さ2mmの再結晶黒鉛板を基体とし
て、実施例1と同様にしてサーマルヘッドをつくる。
Example 8 A thermal head is manufactured in the same manner as in Example 1 using a recrystallized graphite plate having a specific resistance of 10 −6 Ω · cm and a thickness of 2 mm as a substrate.

実施例9 テトラヘドラル結晶子とグラファイト型結晶子とが混合
された構造を有するガラス状炭素において、グラファイ
ト型結晶子が、そのC軸を板厚方向に対して直角に並ぶ
ように焼成し、これに実施例1と同じく銅の相対向する
電極層を形成する。なお、相対向する電極を結ぶ線と平
行な方向が、グラファイト型結晶子のC軸に直角になる
ように電極を形成する。
Example 9 In glassy carbon having a structure in which a tetrahedral crystallite and a graphite crystallite are mixed, the graphite crystallite is fired so that its C axis is aligned at right angles to the plate thickness direction. Similar to Example 1, copper opposite electrode layers are formed. The electrodes are formed so that the direction parallel to the line connecting the electrodes facing each other is perpendicular to the C axis of the graphite-type crystallite.

実施例10 フェノール樹脂と325メッシュのふるいを通過する粒径
のSiC粉末とを重量比で100/1の割合で混合し、これを板
状に成形して炭化してSiCを含む非晶質炭素板(厚さ2m
m,比抵抗102Ω・cm)を得る。これを基体として実施例
1と同じ方法で電極を形成する。
Example 10 Phenolic resin and SiC powder having a particle size passing through a 325 mesh sieve were mixed in a weight ratio of 100/1, and this was molded into a plate and carbonized to form amorphous carbon containing SiC. Board (thickness 2m
m, specific resistance 10 2 Ω · cm) is obtained. Using this as a substrate, electrodes are formed in the same manner as in Example 1.

以上の実施例で得られたサーマルヘッドを駆動電源と接
続してテストした結果を従来例を比べながら表に示す。
The thermal heads obtained in the above examples are connected to a drive power source and tested, and the results are shown in the table in comparison with the conventional example.

実施例11 比抵抗10-4Ω・cm、厚さ1mmのガラス状炭素を大きさ5mm
×8mmに切断する。この基体20の上に、第4図に示すよ
うに銅電極21,22をパターニングする。この上全面を5
μmの厚さのSiC層でおおい耐摩耗層とする。21は共通
電極、22はセグメント電極であり、電極間隔および幅は
実施例1と同じである。
Example 11 Glass-like carbon having a specific resistance of 10 −4 Ω · cm and a thickness of 1 mm and a size of 5 mm
Cut to × 8 mm. Copper electrodes 21 and 22 are patterned on the substrate 20 as shown in FIG. 5 on this whole surface
A SiC layer with a thickness of μm covers and wears. Reference numeral 21 is a common electrode, 22 is a segment electrode, and the electrode interval and width are the same as in the first embodiment.

これをシリアルプリンタ用のヘッドとして用いたとこ
ろ、ヘッドの印字特性、エネルギー効率などは実施例1
のものと同じであった。特にシリアルヘッドとして用い
る時は、ガラス状炭素は軽く、放熱性に優れるためその
効果が大きい。
When this was used as a head for a serial printer, the printing characteristics, energy efficiency, etc. of the head were found in Example 1.
It was the same as In particular, when used as a serial head, glassy carbon is light and has excellent heat dissipation, so its effect is great.

実施例12 比抵抗10-4Ω・cm、厚さ2mmのガラス状炭素の表面に耐
摩耗性を有するモネルメタルを用いて電極パターニング
を行った。条件はすべて実施例1と同じであるが、モネ
ルメタルが耐摩耗性を有することから、耐摩耗層を用い
ないでも良好なヘッドが得られ、エネルギー効率がさら
に改善された。
Example 12 Electrode patterning was performed on the surface of glassy carbon having a specific resistance of 10 −4 Ω · cm and a thickness of 2 mm by using monel metal having abrasion resistance. All the conditions were the same as in Example 1, but since Monel metal had wear resistance, a good head was obtained without using a wear resistant layer, and the energy efficiency was further improved.

実施例13 直径2mmのガラス状炭素の丸棒を基体とする。この基体3
0の表面の一部に第5図に示すように銅の共通電極31お
よびセグメント電極32をスパッタリングにより形成す
る。共通電極は幅2mm、セグメント電極は幅100μmであ
る。セグメント電極と共通電極および隣接するセグメン
ト電極間のピッチはそれぞれ100μmである。印字特
性、およびエネルギー効率は、実施例1のものと結果と
同じである。形状が丸棒であるため印字紙との密着性に
優れ、小型軽量化できる。
Example 13 A glassy carbon round bar having a diameter of 2 mm is used as a substrate. This base 3
As shown in FIG. 5, a copper common electrode 31 and a segment electrode 32 are formed on a part of the surface of 0 by sputtering. The common electrode has a width of 2 mm and the segment electrode has a width of 100 μm. The pitch between the segment electrodes, the common electrode and the adjacent segment electrodes is 100 μm. The printing characteristics and energy efficiency are the same as the results in Example 1. Since it is a round bar, it has excellent adhesion to printing paper and can be made compact and lightweight.

本発明に用いる発熱基体の比抵抗は、その厚さ、幅など
により広範囲に選択可能であるが、実際上の発熱部の寸
法、すなわち電極間ピッチ、およびドット密度を考慮す
ると10-6〜102Ω・cmが適当であり、この範囲内で材料
の比抵抗、および熱伝導性に起因する放熱,蓄熱性など
を考慮して適当な発熱温度が得られるように電極間ピッ
チを決めれば良い。また基体に用いるガラス状炭素は、
例えばフェノール樹脂成形板の焼成温度を種々変えるこ
とにより電気抵抗値を10-6Ω・cmから102Ω・cmの範囲
で得ることが可能である。
The specific resistance of the heat-generating substrate used in the present invention can be selected in a wide range depending on its thickness, width, etc., but considering the actual dimensions of the heat-generating portion, that is, the pitch between electrodes, and the dot density, 10 −6 to 10 −10. 2 Ω · cm is suitable, and the electrode pitch should be determined within this range so that an appropriate heat generation temperature can be obtained in consideration of the material's resistivity, heat dissipation due to thermal conductivity, and heat storage. . The glassy carbon used for the substrate is
For example, it is possible to obtain an electric resistance value in the range of 10 −6 Ω · cm to 10 2 Ω · cm by varying the firing temperature of the phenol resin molded plate.

発明の効果 本発明によれば、パルス印加時の温度立上りと、パルス
消去時の温度降下速度の速い、すなわち熱応答性に優れ
たサーマルヘッドが得られる。さらに材料が軽量で、単
体で発熱層,基板,放熱板を兼ねて構成することができ
るのでエネルギー効率が従来のものに比べると非常に改
善される。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, it is possible to obtain a thermal head which has a high temperature rise at the time of pulse application and a high temperature drop rate at the time of pulse erase, that is, an excellent thermal response. In addition, the material is light in weight and can be used as a heat generating layer, a substrate and a heat sink by itself, so the energy efficiency is greatly improved compared to the conventional one.

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

第1図は本発明のサーマルヘッドの基本構成を示す断面
模式図、第2図及び第3図は実施例の縦断面図、第4図
及び第5図は他の実施例の斜視図、第6図及び第7図は
従来のサーマルヘッドの縦断面図、第8図はサーマルヘ
ッドへのパルス印加時間と温度立上り、下り速度との関
係を示す図である。 1,10……基体、2,3,11,12……電極。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing the basic structure of a thermal head of the present invention, FIGS. 2 and 3 are longitudinal sectional views of an embodiment, and FIGS. 4 and 5 are perspective views of other embodiments. 6 and 7 are longitudinal sectional views of a conventional thermal head, and FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the pulse application time to the thermal head and the temperature rising and falling speeds. 1,10 ... Base, 2,3,11,12 ... Electrodes.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲吉▼池 信幸 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 棚橋 一郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor ▲ Yoshi ▼ Nobuyuki Ike 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Ichiro Tanahashi 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. In the company

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】比抵抗が10-6〜102Ω・cmの発熱・放熱用
基体と、この基体の上に形成された相対向する通電用電
極とから構成されるサーマルヘッド。
1. A thermal head comprising a heat-generating / heat-radiating substrate having a specific resistance of 10 −6 to 10 2 Ω · cm, and opposing current-carrying electrodes formed on the substrate.
【請求項2】上記基体と電極との間で発熱部以外の部分
に電気絶縁性の膜を設けた特許請求の範囲第1項記載の
サーマルヘッド。
2. The thermal head according to claim 1, wherein an electrically insulating film is provided between the base and the electrode in a portion other than the heat generating portion.
【請求項3】上記基体が、相対向する電極を結ぶ線と平
行な方向の熱伝導、電気伝導性が高く、これに直角な方
向の熱伝導、電気伝導性が低い、熱的、電気的に異方性
の物質である特許請求の範囲第1項記載のサーマルヘッ
ド。
3. The substrate has high heat conduction and electric conductivity in a direction parallel to a line connecting electrodes facing each other, and low heat conduction and electric conductivity in a direction perpendicular to the heat conduction. The thermal head according to claim 1, wherein the thermal head is an anisotropic substance.
【請求項4】上記基体が、炭素を主成分とするものであ
る特許請求の範囲第1項記載のサーマルヘッド。
4. The thermal head according to claim 1, wherein the base body contains carbon as a main component.
【請求項5】上記基体が、ガラス状炭素、非晶質炭素、
黒鉛、再結晶黒鉛、熱分解黒鉛または不浸透性黒鉛であ
る特許請求の範囲第4項記載のサーマルヘッド。
5. The substrate is glassy carbon, amorphous carbon,
The thermal head according to claim 4, which is graphite, recrystallized graphite, pyrolytic graphite or impermeable graphite.
【請求項6】上記電極の四探針法測定による電気抵抗値
a1を基体の電気抵抗値a2よりも小さくした特許請求の範
囲第1項記載のサーマルヘッド。
6. An electric resistance value of the electrode measured by a four-point probe method.
The thermal head according to claim 1 , wherein a 1 is smaller than the electric resistance value a 2 of the substrate.
【請求項7】上記a2とa1の比a2/a1が2よりも大きい特
許請求の範囲第6項記載のサーマルヘッド。
7. The a 2 and a 1 for the ratio a 2 / a 1 is larger claims thermal head ranges sixth claim of than 2.
【請求項8】上記基体が熱の良導体と接合されたもので
特許請求の範囲第1項記載のサーマルヘッド。
8. The thermal head according to claim 1, wherein the base is bonded to a good heat conductor.
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