JPH0727161Y2

JPH0727161Y2 - サーマルヘッド

Info

Publication number: JPH0727161Y2
Application number: JP1989028203U
Authority: JP
Inventors: 岳洋新津
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1989-03-13
Filing date: 1989-03-13
Publication date: 1995-06-21
Anticipated expiration: 2004-03-13
Also published as: JPH02121246U

Description

【考案の詳細な説明】 A.考案の目的（１）産業上の利用分野本考案は、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ
等の出力装置としてのサーマルプリンタやファクシミリ
等に使用されるサーマルヘッドに関する。

（２）従来の技術前記サーマルヘッドは、印刷時の騒音が小さく、また、
現像・定着工程が不要なために取り扱いが容易である等
の利点を有しており、従来より広く使用されている。

前記サーマルヘッドとしては、絶縁基板表面に帯状の共
通電極本体部から延びる複数の共通電極接続部および複
数の個別電極を交互リード型に配置するとともにそれら
を接続する帯状の発熱抵抗体を形成したいわゆる交互リ
ード型電極配置の厚膜型サーマルヘッドが知られてい
る。この種のサーマルヘッドは電極密度を発熱素子の密
度（すなわち、印字ドットの密度）の２倍の密度で形成
する必要があるので、発熱素子の高密度化が困難である
という問題点がある。

そこで従来、発熱素子を高密度に配置したサーマルヘッ
ドは、第14A〜14D図に示すような個別対向型電極配置を
採用している。

第14A〜14D図に示したサーマルヘッドは、基板本体01a
とその表面のアンダーグレーズ層01bから成る絶縁基板0
1を備え、その表面には主走査方向Ｘに沿って列設され
た複数の発熱抵抗体02が形成されている。また、前記絶
縁基板01上には共通電極03が形成され、この共通電極03
は、主走査方向Ｘに延びる共通電極本体部03aとこの共
通電極本体部03aから副走査方向Ｙに延びて先端部が前
記発熱抵抗体02に接続する複数の共通電極接続部03bと
から構成されている。また、前記絶縁基板01上には前記
各共通電極接続部03bと対向して個別電極04が形成され
ており、その先端部は前記発熱抵抗体02に接続されてい
る。そしてそれらの表面は耐摩耗層05によって被覆され
ている。

このような個別対向型電極配置を採用したサーマルヘッ
ドは、主走査方向Ｘに沿って配列する電極の密度が印字
ドットの密度と同じになるので、前述の交互リード型電
極配置のものと比べて印字ドット密度を高密度にするこ
とができる。また、その発熱抵抗体は、薄膜技術等によ
り均一な組成に形成されて抵抗値も均一となっている。

（３）考案が解決しようとする課題前述の個別対向型電極配置のサーマルヘッドにおいて発
熱抵抗体02を発熱させた場合、その主走査方向Ｘに沿う
発熱量分布ｈ′および熱伝導を考慮した温度分布ｔ′は
第14D図に示すようになる。この図から分かるように、
発熱抵抗体02の主走査方向Ｘの中央部においてヒートス
ポットが生じる。第14D図において、感熱記録紙が温度t
₀′以上で発色するとすれば、サーマルヘッドの印字領
域（感熱記録紙を発色させるサーマルヘッド表面の領
域）はＣ′で表される。この印字領域Ｃ′の面積（すな
わち感熱紙に印字されるドット）を大きくしようとすれ
ばヒートスポットの温度が高くなって発熱抵抗体02の寿
命が短くなり、また、ヒートスポットの温度を低くすれ
ば前記印字ドットが小さくなるという問題点があった。

本考案は前述の事情に鑑み、個別対向型電極配置を採用
したサーマルヘッドの発熱抵抗体の温度分布を調整する
ことにより、印字ドットの大きさを小さくすることな
く、ヒートスポットの温度を低くできるようにすること
を課題とする。

B.考案の構成（１）課題を解決するための手段前記課題を解決するために本考案によるサーマルヘッド
は、主走査方向に沿って延設された共通電極と、前記共
通電極に対して副走査方向に所定の距離を置いて対向し
て配置されるとともに主走査方向に沿って列設された複
数の個別電極と、前記共通電極および各個別電極を接続
する複数の発熱抵抗体とが絶縁基板表面に形成されたサ
ーマルヘッドにおいて、前記各発熱抵抗体は、主走査方向中央部の大抵抗値部分
と、その両側部の小抵抗値部分とから構成され、前記中
央部の大抵抗値部分は１層構造の連続抵抗体により構成
され、その両側部の小抵抗値部分は前記連続抵抗体およ
びその連続抵抗体に重ねられ且つ主走査方向に離れて配
置された分割抵抗体から２層構造に構成されたことを特
徴とする。

（２）作用本考案によるサーマルヘッドの発熱抵抗体は、主走査方
向中央部の大抵抗値部分と、その両側部の小抵抗値部分
とから構成されているので、主走査方向Ｘの中央部より
もその両側部に多くの電流が流れる。このため、発熱抵
抗体の前記両側部の発熱量よりも前記中央部の発熱量の
方が少ないが、その中央部には両側部の発熱量の一部が
流入する。したがって、発熱抵抗体中央部の小抵抗値部
分および両側部の大抵抗値部分の主走査方向の幅や抵抗
値を適当に定めることにより、前記中央部の温度は熱転
写紙への転写温度以上に上昇するとともに、ヒートスポ
ットの温度は低くなる。

また、前記中央部の大抵抗値部分は１層構造の連続抵抗
体により構成され、その両側部の小抵抗値部分は前記連
続抵抗体およびこの連続抵抗体に重ねられ且つ主走査方
向に離れて配置された分割抵抗体から２層構造に構成さ
れている。したがって、前記分割抵抗体の幅および間隔
を調節することにより、発熱抵抗体中央部の小抵抗値部
分および両側部の大抵抗値部分のそれぞれの幅（面積）
および抵抗値を容易に且つ高精度に調節することができ
るので、発熱分布の調節が容易である。

（３）実施例以下、図面により本考案のサーマルヘッドおよびその製
造方法の実施例について説明する。

第１図は本考案のサーマルヘッドの一実施例の全体説明
図、第２図はその要部の斜視図、第３図は第２図の矢視
III部分の拡大図、第4A図は同実施例の要部の平面図、
第4B図および第4C図は第4A図のIV B-IV B線およびIV C-
IV C線断面図であり、第4D図は第4C図の矢視IV D部分の
拡大図と温度分布の説明図、である。

第１図に示すように、プラテンロールＲの外周に沿って
搬送される感熱記録紙Ｐに熱記録を行うためのサーマル
ヘッドＨは、支持板１を備えている。このアルミニウム
製の支持板１の表面には、第１図中、右側部分に絶縁基
板２が接着剤によって張付けられており、この絶縁基板
２は、アルミナ製本体2aとその表面に形成された約60μ
ｍの厚さのアンダーグレーズ層2bとから構成されてい
る。そして、第３図に示すように前記絶縁基板２の表面
2cには、複数の発熱抵抗体３が主走査方向Ｘに沿って島
状に設けられている。

前記発熱抵抗体３は、第4A〜4D図に示すように、主走査
方向Ｘに所定間隔離して配設された一対の分割抵抗体3
a,3aと、この分割抵抗体3a,3aおよびそれらの間の絶縁
基板表面を被覆するように配設された連続抵抗体3bとか
ら構成されている。したがって、第4C,4D図に示すよう
に前記発熱抵抗体３の主走査方向Ｘの中央部には、前記
連続抵抗体3bにより厚みの小さな１層構造の大抵抗値部
分31が形成され、両側部には、前記分割抵抗体3aおよび
これを被覆する連続抵抗体3bにより厚みの大きな２層構
造の小抵抗値部分32が形成されている。

また、前記絶縁基板表面2c上には、帯状の共通電極本体
部4aとこの共通電極本体部4aから櫛歯状に副走査方向Ｙ
に突出する多数の共通電極接続部4bとから成る共通電極
４と、前記多数の共通電極接続部4bに対向する位置に所
定の距離を置いてそれぞれ個別電極５が形成されてい
る。前記各共通電極接続部4bおよび個別電極５は前記絶
縁基板表面2a上に主走査方向Ｘに沿って配設された前記
発熱抵抗体３に接続されている。また、前記個別電極５
の基端部（第１図中、左端部）は後述の駆動用ICと接続
するためのIC接続端子5aとして形成されている。

前記支持板１の表面には、第１図中、左側部分にプリン
ト配線板６が接着剤によって張付けられており、このプ
リント配線板６表面には外部接続用配線７が形成されて
いる。この外部接続用配線７はその入力端側（第１図
中、左側）において前記プリント配線板６を貫通するリ
ード線８を介して、駆動信号入力端子としてのソケット
９に接続されている。プリント配線板６の前記絶縁基板
２に近い部分には駆動用ICが配設されており、この駆動
用ICはボンディングワイヤ10および11によって前記個別
電極５のIC接続端子5aおよび外部接続用配線７と接続さ
れている。

前記ICおよびボンディングワイヤ10,11は、保護樹脂12
によって被覆されており、前記発熱抵抗体３、共通電極
４、および個別電極５等は耐摩耗層13（第3,4B,4C図参
照）によって被覆されている（なお、第1,2図には耐摩
耗層13は省略している。）。さらに、前記保護樹脂12は
アルミ製のカバー14によって保護されている。

そして、前記サーマルヘッドＨは、前記符号１〜14で示
された構成要素および前記駆動用ICから構成されてい
る。

次に、第5A図ないし第13C図により、前記第4A〜4D図に
示される構成を備えたサーマルヘッドＨの製造方法の一
実施例を説明する。

（イ）分割抵抗体形成用の抵抗層形成工程（第5A,5B図
参照）先ず、前記絶縁基板表面2cに、発熱抵抗体形成用の金属
有機物材料をメッシュのステンレススクリーンを用いて
ベタ印刷する。

前記発熱抵抗体形成用金属有機物材料としては、たとえ
ば、エンゲルハード社のメタルレジネート（商品名）の
下記の番号の各溶液を混合して使用する。

A-1123（Ir有機物材料）＃28-FC（Si有機物材料）＃118-B（Sn有機物材料）すなわち、上記各溶液を焼成後の原子数比が、Ir:Si:Sn
＝1:0.5:0.3となるような割合で混合し、さらに、αタ
ーピネオール、ブチルカルビトールアセテート等の溶剤
を使用して粘度を5000〜30000cpsに調整する。この混合
物を100〜325メッシュのステンレススクリーンにより前
記絶縁基板表面2c上に印刷塗布する。この印刷塗布され
た絶縁基板２を120℃で乾燥してから、赤外線ベルト焼
成炉において600〜800℃のピーク温度で10分間焼成して
抵抗層３′を形成する。

（ロ）分割抵抗体形成用のレジストパターン形成工程
（第6A,6B,7A,7B図参照）次に、第6A,6B図に示すように、前記抵抗層３′上にレ
ジスト層R₁を形成してからその上に露光用のマスクＭを
重ねて露光、現像を行う。そうすると、第7A,7B図に示
すような発熱抵抗体形成用のレジストパターンRP₁が得
られる。

（ハ）分割抵抗体形成工程（第8A,8B図参照）次に、フッ硝酸（エッチング液）を用いてエッチングを
行い、前記絶縁基板２表面に主走査方向Ｘに沿って列設
された分割抵抗体3a,3a,…を形成する。

（ニ）連続抵抗体3b形成工程（第9A〜10C図参照）第9A〜9C図において、前記分割抵抗体3a,3a,…が形成さ
れた絶縁基板２表面に、前記（イ）の抵抗層３′と同様
にして抵抗層３″を形成し、その上にレジスト層を形成
してから、露光、現像を行って連続抵抗体形成用のレジ
ストパターンRP₂を得る。

次に、フッ硝酸（エッチング液）を用いてエッチングを
行い、第10A〜10C図に示すように、前記分割抵抗体3a,3
aおよびそれらの間の絶縁基板表面を被覆するように配
設された連続抵抗体3bが形成される。この連続抵抗体3b
および前記分割抵抗体3a,3aから前記発熱抵抗体３が構
成されている。したがって、この発熱抵抗体３は、主走
査方向Ｘ中央部の連続抵抗体3bのみから成る一層構造の
小抵抗部分31とその両側部の分割抵抗体3aおよび連続抵
抗体3bから成る二層構造の大抵抗部32,32とから構成さ
れている。

（ホ）電極膜形成工程（第11A〜11C図参照）次に、前記発熱抵抗体３が形成された絶縁基板表面2cに
ノリタケ株式会社製のメタロオーガニック金ペーストD2
7をベタ印刷して焼成し、金製の電極膜４′を形成す
る。

（ヘ）電極形成用のレジストパターン形成工程（第12A
〜12C図参照）次に、前記電極膜４′上にレジスト層を形成してから、
露光、現像を行って電極形成用のレジストパターンRP₃
を得る。

（ト）電極形成工程（第13A〜13C図参照）次に、ヨウ素−ヨウ化カリウム溶液（エッチング液）を
用いてエッチングを行い、前記電極膜４′から共通電極
４および個別電極５を形成する。

（チ）耐摩耗層形成工程次に、前述の発熱抵抗体３、共通電極４および個別電極
５が形成された絶縁基板表面2c上に、耐摩耗層形成用の
金属有機物材料をメッシュのステンレススクリーンによ
りベタ印刷する。

前記耐摩耗層形成用金属有機物材料としては、たとえ
ば、エンゲルハード社のメタルレジネート（商品名）の
下記の番号の各溶液を混合して使用する。

＃28-FC（Si有機物材料）＃9428 （Ti有機物材料）＃8365 （Bi有機物材料）すなわち、上記各溶液を焼成後の原子数比が、Si:Ti:Bi
＝1:1:0.5となるような割合で混合し、さらに、αター
ピネオール、ブチルカルビトールアセテート等の溶剤を
使用して粘度を5000〜30000cpsに調整する。この混合物
を100〜325メッシュのステンレススクリーンにより前記
絶縁基板表面2c上に印刷塗布する。この印刷塗布された
絶縁基板２を120℃で乾燥してから、赤外線ベルト焼成
炉において600〜800℃のピーク温度で10分間焼成すると
耐摩耗層が形成されるが、この耐摩耗層は、耐摩耗性が
要求されるため、前記耐摩耗層形成用の金属有機物材料
の塗布、乾燥、焼結の工程を４回繰り返し、最終的に1.
6〜2.0μｍ厚さの耐摩耗層13を形成する。このようにし
て、前記第4A〜4C図に示したようなサーマルヘッドＨが
得られる。

次に第4D図により、前記実施例の発熱抵抗体を備えた本
考案のサーマルヘッドの作用を説明する。

前述のサーマルヘッドＨにおいて発熱抵抗体２を発熱さ
せた場合、その主走査方向Ｘに沿う発熱量分布ｈおよび
熱伝導を考慮した温度分布ｔは第4D図に示すようにな
る。第4D図において、発熱抵抗体３の主走査方向Ｘの中
央部の大抵抗値部分31の発熱量は両側部の小抵抗値部分
32,32の発熱量よりも少ないが、前記中央部の温度は、
その両側部から流入する熱によって熱転写紙への印字が
可能な温度T₀以上に上昇している。この第4D図において
は、発熱抵抗体３のヒートスポットは主走査方向Ｘの中
央部に生じているが、前記中央部の発熱量はその両側部
よりも少ない。したがって、前記ヒートスポットの温度
を前記第14D図に示した従来例の場合に比較して低くし
ながら、サーマルヘッドの印字領域（感熱記録紙を発色
させるサーマルヘッド表面の領域）Ｃの面積（すなわち
感熱紙に印字されるドット）を前記第14D図の印字領域
Ｃ′と同じにすることができる。

したがって、ヒートスポットの温度を低くすることがで
きるので、発熱抵抗体３の寿命が延びる。

以上、本考案によるサーマルヘッドおよびその製造方法
の実施例を詳述したが、本考案は、前記実施例に限定さ
れるものではなく、特許請求の範囲に記載された本考案
を逸脱することなく、種々の小設計変更を行うことが可
能である。

たとえば、発熱抵抗体形成用の金属有機物材料を絶縁基
板表面に塗布する方法としては、スクリーン印刷法の代
わりに、スピンコート法、ディップ法、ロールコート法
を採用することも可能である。

また、発熱抵抗体形成用の金属有機物材料としては、エ
ンゲルハート社の種々のメタルレジネートを使用するこ
とが可能であり、さらに、金属がカルボン酸等の有機物
と錯体を形成した金属有機物材料であって有機溶剤に溶
けるものであれば、各種の金属有機物材料を使用するこ
とが可能である。さらにまた、発熱抵抗体は蒸着スパッ
タリング等の薄膜技術や他の適当な膜形成技術により形
成することも可能である。

そして、発熱抵抗体を形成してから共通電極および個別
電極等の電極を形成する代わりに、電極を形成してから
発熱抵抗体を形成するようにすることも可能であり、ま
た、櫛歯状に延びる複数の共通電極接続部4bを設けず
に、共通電極本体部4aと各個別電極５との間にそれぞれ
発熱抵抗体３を設ける構成とすることも可能である。

そしてまた、絶縁基板表面のアンダーグレーズ層は省略
することが可能である。

C.考案の効果前述の本考案のサーマルヘッドは、発熱抵抗体が主走査
方向中央部の大抵抗値部分とその両側部の小抵抗値部分
とから構成されているので、発熱抵抗体の前記両側部の
発熱量よりも前記中央部の発熱量の方が少ないが、その
中央部には両側部の発熱量の一部が流入する。そして、
この流入する熱量により前記中央部の温度を熱転写紙へ
の転写温度以上に上昇させることができる。しかも、発
熱抵抗体中央部の小抵抗値部分および両側部の大抵抗値
部分の主走査方向の幅や抵抗値を適当に定めることによ
り、ヒートスポットを前記中央部に１個だけ発生させた
り、その両側部にそれぞれ１個づつ合計２個発生させた
りすることもできる。また、前記分割抵抗体の幅および
間隔を調節することにより、発熱抵抗体中央部の小抵抗
値部分および両側部の大抵抗値部分のそれぞれの幅（面
積）および抵抗値を容易に且つ高精度に調節することが
できるので、発熱分布の調節が容易である。そして、こ
のようにして発熱抵抗体の温度分布を調整することによ
り、印字ドットの大きさを小さくすることなく、ヒート
スポットの温度を低くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のサーマルヘッドの一実施例の全体説明
図、第２図は同実施例の要部の斜視図、第３図は第２図
の矢視III部分の拡大図、第4A図は同実施例の要部の平
面図で第３図の矢視IV Aから見た図、第4B図は第4A図の
IV B-IV B線断面図、第4C図は第4A図のIV C-IV C線断面
図、第4D図は第4C図の矢視IV D部分の拡大図と温度分布
の説明図、第5A〜13C図は前記サーマルヘッドの製造方
法の第１実施例の説明図で前記第4A〜4C図に示した部分
の製造方法を示す図、第14A〜14D図は従来技術の説明図
である。Ｘ……主走査方向、２……絶縁基板、３……発熱抵抗
体、４……共通電極、4a……共通電極本体部、4b……共
通電極接続部、５……個別電極、13……耐摩耗層、31…
…大抵抗値部分、32……小抵抗値部分、

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】主走査方向（Ｘ）に沿って延設された共通
電極（４）と、前記共通電極（４）に対して副走査方向
に所定の距離を置いて対向して配置されるとともに主走
査方向（Ｘ）に沿って列設された複数の個別電極（５）
と、前記共通電極（４）および各個別電極（５）を接続
する複数の発熱抵抗体（３）とが絶縁基板（２）表面に
形成されたサーマルヘッドにおいて、前記各発熱抵抗体（３）は、主走査方向（Ｘ）中央部の
大抵抗値部分（31）と、その両側部の小抵抗値部分（3
2,32）とから構成され、前記中央部の大抵抗値部分（3
1）は１層構造の連続抵抗体（3b）により構成され、そ
の両側部の小抵抗値部分（32,32）は前記連続抵抗体（3
b）およびその連続抵抗体（3b）に重ねられ且つ主走査
方向に離れて配置された分割抵抗体（3a,3a）により２
層構造に構成されたことを特徴とするサーマルヘッド。