JPH09123500A - サーマルヘッドとその製造方法 - Google Patents
サーマルヘッドとその製造方法Info
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- JPH09123500A JPH09123500A JP7279160A JP27916095A JPH09123500A JP H09123500 A JPH09123500 A JP H09123500A JP 7279160 A JP7279160 A JP 7279160A JP 27916095 A JP27916095 A JP 27916095A JP H09123500 A JPH09123500 A JP H09123500A
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- Japan
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- buckling
- heating element
- thermal head
- thermal
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/315—Typewriters 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
- B41J2/32—Typewriters 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
- B41J2/335—Structure of thermal heads
- B41J2/33555—Structure of thermal heads characterised by type
- B41J2/3357—Surface type resistors
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】隣接する発熱抵抗体どうしの熱的な相互干渉を
低減させて高品位な記録動作を可能し、その際、消費電
力の低減化と小型軽量化とを可能とする。 【解決手段】基板2上に発熱抵抗体としての座屈発熱体
4の両端部分を絶縁性部材3,3を介して固定し、この
座屈発熱体4にスイッチ5によって電源6を通電制御し
てこれを座屈に必要な所定温度以上に加熱し、この加熱
によって当該座屈発熱体4を実質的に熱応力が無い無変
位状態から熱膨張させようとする際に、両端部分の固定
で熱膨張を阻止し、これによる内部に蓄積される圧縮力
が座屈荷重を越えることで感熱紙7側に座屈変形させ
る。
低減させて高品位な記録動作を可能し、その際、消費電
力の低減化と小型軽量化とを可能とする。 【解決手段】基板2上に発熱抵抗体としての座屈発熱体
4の両端部分を絶縁性部材3,3を介して固定し、この
座屈発熱体4にスイッチ5によって電源6を通電制御し
てこれを座屈に必要な所定温度以上に加熱し、この加熱
によって当該座屈発熱体4を実質的に熱応力が無い無変
位状態から熱膨張させようとする際に、両端部分の固定
で熱膨張を阻止し、これによる内部に蓄積される圧縮力
が座屈荷重を越えることで感熱紙7側に座屈変形させ
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発熱抵抗体より発
生するジュール熱を用いて記録を行うサーマルヘッドお
よびその製造方法に関する。
生するジュール熱を用いて記録を行うサーマルヘッドお
よびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】サーマルヘッドは、発熱抵抗体を等間隔
でライン状に形成し、発熱抵抗体より発生するジュール
熱を用いて記録を行うものである。サーマルヘッドの記
録方式には感熱記録方式と熱転写記録方式に大別され、
また、この熱転写記録方式にも溶融型熱転写方式と昇華
型熱転写方式とがある。
でライン状に形成し、発熱抵抗体より発生するジュール
熱を用いて記録を行うものである。サーマルヘッドの記
録方式には感熱記録方式と熱転写記録方式に大別され、
また、この熱転写記録方式にも溶融型熱転写方式と昇華
型熱転写方式とがある。
【0003】図21は、感熱記録方式を採用したサーマ
ルヘッドによるもので、この方式においてはプラテンロ
ーラ50と、発熱抵抗体51を備えたサーマルヘッド5
2との間に、発色層53と基紙54とからなる感熱紙5
5を給送するものである。感熱紙55はサーマルヘッド
52の発熱抵抗体51に電流を供給してこの発熱抵抗体
51からジュール熱を発生させ、このジュール熱で発色
層53を発色させることで、感熱紙55上に可視像を形
成するものである。なお、感熱紙55に加熱した後でこ
れに紫外線を照射して定着させる定着型感熱記録もあ
る。
ルヘッドによるもので、この方式においてはプラテンロ
ーラ50と、発熱抵抗体51を備えたサーマルヘッド5
2との間に、発色層53と基紙54とからなる感熱紙5
5を給送するものである。感熱紙55はサーマルヘッド
52の発熱抵抗体51に電流を供給してこの発熱抵抗体
51からジュール熱を発生させ、このジュール熱で発色
層53を発色させることで、感熱紙55上に可視像を形
成するものである。なお、感熱紙55に加熱した後でこ
れに紫外線を照射して定着させる定着型感熱記録もあ
る。
【0004】図22は溶融型熱転写方式を採用したサー
マルヘッドによるもので、この方式においては、プラテ
ンローラ50とサーマルヘッド52との間に、普通紙で
ある記録紙g56、ベースフィルム57と比較的融点が
低い熱溶融性インク58とからなる転写フィルム59と
を同時に給送し、サーマルヘッド52の発熱抵抗体51
で転写フィルム59を加熱することでもって記録紙56
に熱溶融性インク58を熱転写して可視像を形成するも
のである。
マルヘッドによるもので、この方式においては、プラテ
ンローラ50とサーマルヘッド52との間に、普通紙で
ある記録紙g56、ベースフィルム57と比較的融点が
低い熱溶融性インク58とからなる転写フィルム59と
を同時に給送し、サーマルヘッド52の発熱抵抗体51
で転写フィルム59を加熱することでもって記録紙56
に熱溶融性インク58を熱転写して可視像を形成するも
のである。
【0005】図23は昇華型熱転写方式を採用したサー
マルヘッドによるもので、この方式においては、プラテ
ンローラ50とサーマルヘッド52との間に、ベースフ
ィルム60と昇華性インク61とからなる転写フィルム
62と、染料着層63と合成紙64とからなる受像紙6
5とを同時に給送し、サーマルヘッド52の発熱抵抗体
51で転写フィルム62を加熱することでもって転写フ
ィルム62の昇華性インク61を昇華し、これを受像紙
65の染料着層63に熱転写させることで、受像紙65
上に可視像を形成するものである。
マルヘッドによるもので、この方式においては、プラテ
ンローラ50とサーマルヘッド52との間に、ベースフ
ィルム60と昇華性インク61とからなる転写フィルム
62と、染料着層63と合成紙64とからなる受像紙6
5とを同時に給送し、サーマルヘッド52の発熱抵抗体
51で転写フィルム62を加熱することでもって転写フ
ィルム62の昇華性インク61を昇華し、これを受像紙
65の染料着層63に熱転写させることで、受像紙65
上に可視像を形成するものである。
【0006】なお、これらの図では説明の容易な理解の
ためにそれぞれのサーマルヘッドが感熱紙とか転写フィ
ルムから離間しているように図示されているが、実際に
はサーマルヘッドは感熱紙とか転写フィルムを介してプ
ラテンローラに所定の力で押し当てられて接触してい
る。
ためにそれぞれのサーマルヘッドが感熱紙とか転写フィ
ルムから離間しているように図示されているが、実際に
はサーマルヘッドは感熱紙とか転写フィルムを介してプ
ラテンローラに所定の力で押し当てられて接触してい
る。
【0007】図24は、上記各方式で採用されている従
来の技術に係るサーマルヘッドの概略構造が示されてお
り、このサーマルヘッド72においては、放熱板73を
備えた本体74の上面の一部の拡大してなるセラミック
基板66を備え、このセラミック基板66上にガラスか
らなるグレーズ層67が形成されたうえでさらにそのグ
レーズ層67の上面に発熱抵抗体68が互いに等間隔で
かつアレイ状に設けられて構成されている。そして、各
発熱抵抗体68の一方側のそれぞれには選択電極69が
設けられ、他方側は共通電極70が設けられており、そ
の選択電極69に電流を個別に供給することでグレーズ
層67上にある各発熱抵抗体68を個別に選択的に発熱
させることができるようになっている。なお、このよう
な基本的な構造を有する従来の技術に係るサーマルヘッ
ドはその表面の全体が耐磨耗保護層71で被覆されてい
る。
来の技術に係るサーマルヘッドの概略構造が示されてお
り、このサーマルヘッド72においては、放熱板73を
備えた本体74の上面の一部の拡大してなるセラミック
基板66を備え、このセラミック基板66上にガラスか
らなるグレーズ層67が形成されたうえでさらにそのグ
レーズ層67の上面に発熱抵抗体68が互いに等間隔で
かつアレイ状に設けられて構成されている。そして、各
発熱抵抗体68の一方側のそれぞれには選択電極69が
設けられ、他方側は共通電極70が設けられており、そ
の選択電極69に電流を個別に供給することでグレーズ
層67上にある各発熱抵抗体68を個別に選択的に発熱
させることができるようになっている。なお、このよう
な基本的な構造を有する従来の技術に係るサーマルヘッ
ドはその表面の全体が耐磨耗保護層71で被覆されてい
る。
【0008】このようなサーマルヘッドによる記録にお
いては、サーマルヘッドと感熱紙あるいは転写フィルム
との接触を確保することが高印字品質という観点から非
常に重要とされており、そのために上述のグレーズ層が
設けられてサーマルヘッドと感熱紙あるいは転写フィル
ムとの密着性の向上が図られている。
いては、サーマルヘッドと感熱紙あるいは転写フィルム
との接触を確保することが高印字品質という観点から非
常に重要とされており、そのために上述のグレーズ層が
設けられてサーマルヘッドと感熱紙あるいは転写フィル
ムとの密着性の向上が図られている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】最近の情報化社会の進
展により、サーマルヘッドを用いたプリンタによる感熱
紙への記録には高解像度かつ高品位印刷が要求されてい
る。このような要求に沿うためには、上述のサーマルヘ
ッドにおいては各発熱抵抗体自体の幅を細くし、かつ相
互間の離間距離も短くすることが必要となる。
展により、サーマルヘッドを用いたプリンタによる感熱
紙への記録には高解像度かつ高品位印刷が要求されてい
る。このような要求に沿うためには、上述のサーマルヘ
ッドにおいては各発熱抵抗体自体の幅を細くし、かつ相
互間の離間距離も短くすることが必要となる。
【0010】しかしながら、従来の技術に係るサーマル
ヘッドにおいては、発熱抵抗体がセラミック基板上に固
着されたうえで耐磨耗保護層により被覆されているため
に、隣接する発熱抵抗体が同時に加熱されるような場合
では、熱伝導により熱的に隣接する発熱抵抗体同士が相
互に干渉しあって印字に要する所定の温度よりも高い温
度の領域が発熱抵抗体の周囲にまで拡大されてしまい、
印字のドット径が大きくなって印字品質が極端に低下し
てしまうという課題があった。
ヘッドにおいては、発熱抵抗体がセラミック基板上に固
着されたうえで耐磨耗保護層により被覆されているため
に、隣接する発熱抵抗体が同時に加熱されるような場合
では、熱伝導により熱的に隣接する発熱抵抗体同士が相
互に干渉しあって印字に要する所定の温度よりも高い温
度の領域が発熱抵抗体の周囲にまで拡大されてしまい、
印字のドット径が大きくなって印字品質が極端に低下し
てしまうという課題があった。
【0011】また、このような課題に加えて、従来の技
術に係るサーマルヘッドにおいては、発熱抵抗体がセラ
ミック基板上に固着されていることから、発熱抵抗体を
加熱した際に、グレーズ層とか耐磨耗性保護層を介して
熱が外部に逃げてしまう構造になっており、したがっ
て、所定の温度に発熱抵抗体を加熱するのに、熱の逃げ
を考慮しない場合よりも大電流を流す必要があり、消費
電力が必然的に大きくなるという課題もあった。
術に係るサーマルヘッドにおいては、発熱抵抗体がセラ
ミック基板上に固着されていることから、発熱抵抗体を
加熱した際に、グレーズ層とか耐磨耗性保護層を介して
熱が外部に逃げてしまう構造になっており、したがっ
て、所定の温度に発熱抵抗体を加熱するのに、熱の逃げ
を考慮しない場合よりも大電流を流す必要があり、消費
電力が必然的に大きくなるという課題もあった。
【0012】さらに、そのうえ、従来の技術に係るサー
マルヘッドにおいては、印字品位を高くするうえで発熱
抵抗体と感熱紙または転写フィルムとの良好な接触を確
保するためにグレーズ層が設けられているのであるが、
このグレーズ層があったのでは前記接触状態が線接触状
態になってしまうために、その接触部には大きな力が加
わってしまい、接触部での磨耗が著しくなり、その結
果、発熱抵抗体上には製造コストの点で不利でありかつ
サーマルヘッドの小型軽量化も困難になるという点でも
不利な耐磨耗保護層を配備させなければならないという
課題があった。
マルヘッドにおいては、印字品位を高くするうえで発熱
抵抗体と感熱紙または転写フィルムとの良好な接触を確
保するためにグレーズ層が設けられているのであるが、
このグレーズ層があったのでは前記接触状態が線接触状
態になってしまうために、その接触部には大きな力が加
わってしまい、接触部での磨耗が著しくなり、その結
果、発熱抵抗体上には製造コストの点で不利でありかつ
サーマルヘッドの小型軽量化も困難になるという点でも
不利な耐磨耗保護層を配備させなければならないという
課題があった。
【0013】そこで、本発明が解決しようとする主たる
課題は、隣接する発熱抵抗体どうしの熱的な相互干渉を
低減させて高品位な印字を行うことを可能にすること、
消費電力の低減化を可能にすること、小型軽量化を容易
に図れることである。
課題は、隣接する発熱抵抗体どうしの熱的な相互干渉を
低減させて高品位な印字を行うことを可能にすること、
消費電力の低減化を可能にすること、小型軽量化を容易
に図れることである。
【0014】本発明のその他の解決しようとする課題は
後述する説明から明らかである。
後述する説明から明らかである。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明に係るサーマルヘ
ッドにおいては、基板上に両端部分が固定された座屈発
熱体を発熱抵抗体として有し、前記座屈発熱体は内部温
度が所定温度以上に達したときには実質的に熱応力がな
い無変位状態から熱膨張して座屈変形することを特徴と
して、前記課題を解決している。
ッドにおいては、基板上に両端部分が固定された座屈発
熱体を発熱抵抗体として有し、前記座屈発熱体は内部温
度が所定温度以上に達したときには実質的に熱応力がな
い無変位状態から熱膨張して座屈変形することを特徴と
して、前記課題を解決している。
【0016】好ましくは、前記座屈発熱体は導電性を有
する材料で構成され、かつ前記基板上に絶縁性部材を介
してその両端部分が取り付けられており、通電手段で選
択的に通電されて抵抗加熱される。
する材料で構成され、かつ前記基板上に絶縁性部材を介
してその両端部分が取り付けられており、通電手段で選
択的に通電されて抵抗加熱される。
【0017】さらに、好ましくは、前記座屈発熱体はそ
の略中間位置に前記座屈変形方向に突出した突起を備え
ている。
の略中間位置に前記座屈変形方向に突出した突起を備え
ている。
【0018】さらに、好ましくは、前記座屈発熱体の両
端部分それぞれの外側位置に対応する前記基板上には前
記座屈変形方向に突出するガイドをそれぞれ備えてい
る。
端部分それぞれの外側位置に対応する前記基板上には前
記座屈変形方向に突出するガイドをそれぞれ備えてい
る。
【0019】さらに、好ましくは、前記基板は凹部を有
しており、前記座屈発熱体は前記基板の凹部の底面に設
けられている。
しており、前記座屈発熱体は前記基板の凹部の底面に設
けられている。
【0020】本発明に係るサーマルヘッドにおいては、
基板と座屈発熱体とを有し、前記基板は所定の深さの凹
部を有し、前記座屈発熱体は、前記基板の凹部の底面に
設けられた第1絶縁層と、前記第1絶縁層上に設けられ
たヒータ層と、前記ヒータ層上に設けられた第2絶縁層
と、前記第2絶縁層上に設けられた座屈体とから少なく
とも構成され、前記座屈発熱体は、前記ヒータ層で前記
座屈体が所定温度以上に加熱されたときには、当該座屈
体が実質的に熱応力がない無変位状態から熱膨張して座
屈変形することを特徴とする構成を有することによっ
て、前述の課題を解決している。
基板と座屈発熱体とを有し、前記基板は所定の深さの凹
部を有し、前記座屈発熱体は、前記基板の凹部の底面に
設けられた第1絶縁層と、前記第1絶縁層上に設けられ
たヒータ層と、前記ヒータ層上に設けられた第2絶縁層
と、前記第2絶縁層上に設けられた座屈体とから少なく
とも構成され、前記座屈発熱体は、前記ヒータ層で前記
座屈体が所定温度以上に加熱されたときには、当該座屈
体が実質的に熱応力がない無変位状態から熱膨張して座
屈変形することを特徴とする構成を有することによっ
て、前述の課題を解決している。
【0021】本発明のサーマルヘッドの製造方法は、基
板に所定の深さの凹部を形成する工程と、前記凹部の底
面上に第1絶縁層を形成する工程と、前記第1絶縁層上
にヒータ層を形成する工程と、前記ヒータ層上に第2絶
縁層を形成する工程と、前記第2絶縁層上に座屈体を形
成する工程とを少なくとも有し、前記基板上に前記サー
マルヘッドに係る座屈発熱体を形成することを特徴とし
ている。
板に所定の深さの凹部を形成する工程と、前記凹部の底
面上に第1絶縁層を形成する工程と、前記第1絶縁層上
にヒータ層を形成する工程と、前記ヒータ層上に第2絶
縁層を形成する工程と、前記第2絶縁層上に座屈体を形
成する工程とを少なくとも有し、前記基板上に前記サー
マルヘッドに係る座屈発熱体を形成することを特徴とし
ている。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
サーマルヘッドおよびその製造方法を実施例により詳細
に説明する。
サーマルヘッドおよびその製造方法を実施例により詳細
に説明する。
【0023】図1および図2は、本発明の実施の形態1
におけるサーマルヘッドの構成を示す主要断面図であ
る。図1は感熱紙とか転写フィルムを介して記録紙とか
受像紙などに記録を行うために待機状態にあるサーマル
ヘッドを示し、図2は記録状熊にあるサーマルヘッドを
それぞれ示している。
におけるサーマルヘッドの構成を示す主要断面図であ
る。図1は感熱紙とか転写フィルムを介して記録紙とか
受像紙などに記録を行うために待機状態にあるサーマル
ヘッドを示し、図2は記録状熊にあるサーマルヘッドを
それぞれ示している。
【0024】これらの図を参照して、本発明の実施の形
態1に係るサーマルヘッド1においては基板2を有して
おり、この基板2の上面には一対の絶縁性部材3,3が
所定距離離間されて対向配備されている。この一対の絶
縁性部材3,3上には発熱抵抗体としての座屈発熱体4
が固定されており、これによって座屈発熱体4は絶縁性
部材3,3を介在してその両端部分が基板2上に取り付
け固定されている。座屈発熱体4は導電性を有するもの
でかつ弾性変形を生じる、例えば金属などの材料より形
成されている。座屈発熱体4は矩形状のプレートであっ
て平面方向である長手方向に延びている。
態1に係るサーマルヘッド1においては基板2を有して
おり、この基板2の上面には一対の絶縁性部材3,3が
所定距離離間されて対向配備されている。この一対の絶
縁性部材3,3上には発熱抵抗体としての座屈発熱体4
が固定されており、これによって座屈発熱体4は絶縁性
部材3,3を介在してその両端部分が基板2上に取り付
け固定されている。座屈発熱体4は導電性を有するもの
でかつ弾性変形を生じる、例えば金属などの材料より形
成されている。座屈発熱体4は矩形状のプレートであっ
て平面方向である長手方向に延びている。
【0025】座屈発熱体4の両端部分には、この座屈発
熱体4に通電手段によって電流を通電するための一対の
電極4a,4bが設けられている。一方の電極4aは通
電手段としてのスイッチ5の可動接点5a側に接続され
ている。スイッチ5は一対の固定接点5b,5cを有
し、一方の固定接点5bには直流の電源6の正極が接続
され、他方の固定接点5cは接地されている。そして、
このスイッチ5の可動接点5aが固定接点5bと接触す
ることで電極4aは通電手段としての電源6に接続可能
とされている。すなわち、スイッチ5の可動接点5aの
動作(ON側:電源6と接続する側、OFF側:接地さ
れる側)により電極4aと電源6との接続または非接続
の選択つまり座屈発熱体4への通電の制御ができる。通
電時は課への記録時であり、非通電時は待機時である。
他方の電極4bは接地されている。なお、このような通
電手段に代えて、種々の通電手段を用いてもよい。
熱体4に通電手段によって電流を通電するための一対の
電極4a,4bが設けられている。一方の電極4aは通
電手段としてのスイッチ5の可動接点5a側に接続され
ている。スイッチ5は一対の固定接点5b,5cを有
し、一方の固定接点5bには直流の電源6の正極が接続
され、他方の固定接点5cは接地されている。そして、
このスイッチ5の可動接点5aが固定接点5bと接触す
ることで電極4aは通電手段としての電源6に接続可能
とされている。すなわち、スイッチ5の可動接点5aの
動作(ON側:電源6と接続する側、OFF側:接地さ
れる側)により電極4aと電源6との接続または非接続
の選択つまり座屈発熱体4への通電の制御ができる。通
電時は課への記録時であり、非通電時は待機時である。
他方の電極4bは接地されている。なお、このような通
電手段に代えて、種々の通電手段を用いてもよい。
【0026】サーマルヘッド1はその座屈発熱体4が設
けられた上面側つまり感熱紙7と対向する側が感熱紙7
との間で微小な隙間L例えば8μmを保って対向するよ
うに設置されている。
けられた上面側つまり感熱紙7と対向する側が感熱紙7
との間で微小な隙間L例えば8μmを保って対向するよ
うに設置されている。
【0027】図1のようにスイッチ5の可動接点5aが
固定接点5cに接続されてOFFになっている待機状態
から、図2のように固定接点5b側に接続されてON状
態つまり記録状態とされる場合について説明する。この
状態になると、座屈発熱体4の電極4aには電源6が通
電されることになる。これにより、座屈発熱体4に電流
が流れて座屈発熱体4は抵抗加熱により加熱されて熱膨
張を起こそうとする。すなわち、座屈発熱体4は少なく
ともその長手方向の両端側方向である各矢印D1方向に
熱膨張によって延びようとする。
固定接点5cに接続されてOFFになっている待機状態
から、図2のように固定接点5b側に接続されてON状
態つまり記録状態とされる場合について説明する。この
状態になると、座屈発熱体4の電極4aには電源6が通
電されることになる。これにより、座屈発熱体4に電流
が流れて座屈発熱体4は抵抗加熱により加熱されて熱膨
張を起こそうとする。すなわち、座屈発熱体4は少なく
ともその長手方向の両端側方向である各矢印D1方向に
熱膨張によって延びようとする。
【0028】しかしながら、座屈発熱体4の長手方向の
両端部分は絶縁性部材3により基板2に固定されている
ために、膨張変形をすることができない。このため、座
屈発熱体4には長手方向の両端部分それぞれから各矢印
F1方向の圧縮力P1がそれぞれ与えられ、この圧縮力
P1が内部に蓄積される。このような内部に蓄積されて
くる圧縮力P1が座屈発熱体4の座屈荷重Pcを超えて
しまうと、座屈発熱体4は図2に示すように座屈変形を
起こす。すなわち、座屈発熱体4は、その長手方向の略
中間位置が感熱紙7側へ変位するように座屈変形する。
この場合の座屈発熱体4の座屈変形程度が感熱紙7に接
触するまで変位させる場合での座屈発熱体4の抵抗加熱
による内部の加熱温度は本発明の実施の形態1に係るサ
ーマルヘッド1においては、所定の温度以上つまり感熱
紙7の発色温度よりも高く設定されているので、最終的
には座屈発熱体4が感熱紙7と接触した部分に印字など
の記録がなされる。
両端部分は絶縁性部材3により基板2に固定されている
ために、膨張変形をすることができない。このため、座
屈発熱体4には長手方向の両端部分それぞれから各矢印
F1方向の圧縮力P1がそれぞれ与えられ、この圧縮力
P1が内部に蓄積される。このような内部に蓄積されて
くる圧縮力P1が座屈発熱体4の座屈荷重Pcを超えて
しまうと、座屈発熱体4は図2に示すように座屈変形を
起こす。すなわち、座屈発熱体4は、その長手方向の略
中間位置が感熱紙7側へ変位するように座屈変形する。
この場合の座屈発熱体4の座屈変形程度が感熱紙7に接
触するまで変位させる場合での座屈発熱体4の抵抗加熱
による内部の加熱温度は本発明の実施の形態1に係るサ
ーマルヘッド1においては、所定の温度以上つまり感熱
紙7の発色温度よりも高く設定されているので、最終的
には座屈発熱体4が感熱紙7と接触した部分に印字など
の記録がなされる。
【0029】さらに詳細にこの座屈変形について説明す
る。
る。
【0030】図3は、座屈発熱体4と絶縁性部材3,3
とを含む周辺部分の概略斜視図である。図3(a)は上
記待機状態を示し、(b)は記録可能状態を示してい
る。図3を参照して、座屈発熱体4のヤング率をE(N
/m2)、線膨張係数をα、長さ、幅、厚みをそれぞれ
a(m)、b(m)、h(m)とし、図3の(a)の状
態からスイッチ5の操作で電源6が座屈発熱体4に接続
されて図3の(b)の状態になり、座屈発熱体4が抵抗
加熱で加熱され、この加熱による座屈発熱体4の温度上
昇をT(℃)とした場合、圧縮力P1は、E・α・T・
b・h(N)で示される。この圧縮力P1が座屈発熱体
4の座屈荷重Pc以下である場合においては座屈発熱体
4には変位は発生しないで、その圧縮力P1は内部応力
として座屈発熱体4の内部に蓄積される。しかしなが
ら、圧縮力P1が座屈荷重Pcを超えてしまうと、座屈
発熱体4は座屈変形してしまう。この座屈変形により、
座屈発熱体4の長手方向の略中間位置が矢印G1方向に
変位する。
とを含む周辺部分の概略斜視図である。図3(a)は上
記待機状態を示し、(b)は記録可能状態を示してい
る。図3を参照して、座屈発熱体4のヤング率をE(N
/m2)、線膨張係数をα、長さ、幅、厚みをそれぞれ
a(m)、b(m)、h(m)とし、図3の(a)の状
態からスイッチ5の操作で電源6が座屈発熱体4に接続
されて図3の(b)の状態になり、座屈発熱体4が抵抗
加熱で加熱され、この加熱による座屈発熱体4の温度上
昇をT(℃)とした場合、圧縮力P1は、E・α・T・
b・h(N)で示される。この圧縮力P1が座屈発熱体
4の座屈荷重Pc以下である場合においては座屈発熱体
4には変位は発生しないで、その圧縮力P1は内部応力
として座屈発熱体4の内部に蓄積される。しかしなが
ら、圧縮力P1が座屈荷重Pcを超えてしまうと、座屈
発熱体4は座屈変形してしまう。この座屈変形により、
座屈発熱体4の長手方向の略中間位置が矢印G1方向に
変位する。
【0031】ここで、座屈発熱体4は絶縁性部材3,3
で両端が支持された長柱と同様であるから、その座屈荷
重Pcは、両端支持の長柱の場合の座屈荷重の式Pc=
π2・E・b・h3/3・a2で与えられることことにな
る〔この式について必要とあれば、例えば材料力学の技
術書である「材料力学」大橋義夫著(発行元:培風館)
参照〕。したがって、P1>Pcの場合、つまり座屈発
熱体4の温度上昇Tが、π2・h2/3・α・a2より大
きい場合に座屈が生じる。
で両端が支持された長柱と同様であるから、その座屈荷
重Pcは、両端支持の長柱の場合の座屈荷重の式Pc=
π2・E・b・h3/3・a2で与えられることことにな
る〔この式について必要とあれば、例えば材料力学の技
術書である「材料力学」大橋義夫著(発行元:培風館)
参照〕。したがって、P1>Pcの場合、つまり座屈発
熱体4の温度上昇Tが、π2・h2/3・α・a2より大
きい場合に座屈が生じる。
【0032】具体的には、座屈発熱体4をニッケル(N
i)で形成し、長さaを500μm、幅bを60μm、
厚みhを5μmとした場合には、温度上昇が23℃以上
になると座屈が生じることになる。
i)で形成し、長さaを500μm、幅bを60μm、
厚みhを5μmとした場合には、温度上昇が23℃以上
になると座屈が生じることになる。
【0033】図4は座屈発熱体4を加熱した場合の温度
上昇(横軸側)と最大座屈変形量(縦縦軸側)との関係
をコンピュータによるシミュレーション計算に基づいて
示す図である。この図4に示すシミュレーション計算に
基づくと、座屈発熱体4に上記の長さa、幅bおよび厚
みhの寸法でニッケルを用いた場合には、温度上昇が1
50℃での最大座屈変形量は13μmとなっていること
が示されている。
上昇(横軸側)と最大座屈変形量(縦縦軸側)との関係
をコンピュータによるシミュレーション計算に基づいて
示す図である。この図4に示すシミュレーション計算に
基づくと、座屈発熱体4に上記の長さa、幅bおよび厚
みhの寸法でニッケルを用いた場合には、温度上昇が1
50℃での最大座屈変形量は13μmとなっていること
が示されている。
【0034】なお、座屈発熱体4の両端が固定されてい
ない場合の温度上昇150℃における長手方向の熱膨張
量は室温20℃を基準とするとニッケルでは1μmであ
る。このように、同―の加熱温度においては、座屈変形
量は、熱膨張量よりも格段に大きくなることがわかる。
すなわち、本発明においては、このような座屈現象を利
用していることによって、座屈発熱体4の長手方向の微
小な変位量を厚み方向の大きな変形量に変換することが
できる。
ない場合の温度上昇150℃における長手方向の熱膨張
量は室温20℃を基準とするとニッケルでは1μmであ
る。このように、同―の加熱温度においては、座屈変形
量は、熱膨張量よりも格段に大きくなることがわかる。
すなわち、本発明においては、このような座屈現象を利
用していることによって、座屈発熱体4の長手方向の微
小な変位量を厚み方向の大きな変形量に変換することが
できる。
【0035】図5、6は、本発明の実施の形態2に係る
サーマルヘッドの構成を概略的に示す断面図である。図
5は待機状態にあるサーマルヘッドを示し、図6は印字
などの記録可能状態にあるサーマルヘッドを示してい
る。本発明の実施の形態2に係るサーマルヘッド1にお
いて本発明の実施の形態1における座屈発熱体4と異な
る構成は、当該座屈発熱体4の略中央部に感熱紙7方向
に突出している突起8が形成されていることである。
サーマルヘッドの構成を概略的に示す断面図である。図
5は待機状態にあるサーマルヘッドを示し、図6は印字
などの記録可能状態にあるサーマルヘッドを示してい
る。本発明の実施の形態2に係るサーマルヘッド1にお
いて本発明の実施の形態1における座屈発熱体4と異な
る構成は、当該座屈発熱体4の略中央部に感熱紙7方向
に突出している突起8が形成されていることである。
【0036】図5の待機状態から図6の記録状態にスイ
ッチ5が電源6側に切り替えられて電極4aに電圧が印
加されると、座屈発熱体4はそれに流れる電流によって
上述したようにして座屈変形を起こす。この座屈変形に
より、座屈発熱体4は、その長手方向の略中間位置が感
熱紙7側へ変位するように座屈する。そうすると、座屈
発熱体4の略中央部の突起8の領域だけが感熱紙7に接
触することになる結果、突起8の領域に対応したドット
でもって感熱紙7に印字などの記録がなされることにな
る。
ッチ5が電源6側に切り替えられて電極4aに電圧が印
加されると、座屈発熱体4はそれに流れる電流によって
上述したようにして座屈変形を起こす。この座屈変形に
より、座屈発熱体4は、その長手方向の略中間位置が感
熱紙7側へ変位するように座屈する。そうすると、座屈
発熱体4の略中央部の突起8の領域だけが感熱紙7に接
触することになる結果、突起8の領域に対応したドット
でもって感熱紙7に印字などの記録がなされることにな
る。
【0037】図7、8は、本発明の実施の形態3に係る
サーマルヘッド1の構成を概略的に示す断面図である。
図7は待機状態にあるサーマルヘッド1を示し、図8は
印字状態にあるサーマルヘッド1をそれぞれ示してい
る。これらの図において、図1および図2と対応する部
分には同一の符号を付し、同一の符号に係る部分につい
ての詳しい説明は省略する。
サーマルヘッド1の構成を概略的に示す断面図である。
図7は待機状態にあるサーマルヘッド1を示し、図8は
印字状態にあるサーマルヘッド1をそれぞれ示してい
る。これらの図において、図1および図2と対応する部
分には同一の符号を付し、同一の符号に係る部分につい
ての詳しい説明は省略する。
【0038】本発明のサーマルヘッド1においては、座
屈発熱体4の両端部分より外側位置で該座屈発熱体4を
はさむ形でかつ座屈発熱体4よりも感熱紙7方向に高さ
が高い少なくとも一対のガイド9,9が基板2上に付設
されている。まず、図7においてサーマルヘッド1は感
熱紙7を介してプラテンローラ10に押しつけられ、こ
の状態では一対のガイド9,9が感熱紙7と接してお
り、このガイド9,9によって座屈発熱体4は感熱紙7
に対して微小な隙間例えば8μmを保ちながら対向する
ように設置されている。そして、この図7の状態でスイ
ッチ5がON状態とされることにより、電極4aに電圧
が印加されると、本発明の実施の形態1において説明し
たのと同様にして座屈発熱体4は座屈変形を起こし、そ
の長手方向の略中間位置が感熱紙7側へ変位して感熱紙
7に接触し感熱紙7に印字などの記録がなされる。
屈発熱体4の両端部分より外側位置で該座屈発熱体4を
はさむ形でかつ座屈発熱体4よりも感熱紙7方向に高さ
が高い少なくとも一対のガイド9,9が基板2上に付設
されている。まず、図7においてサーマルヘッド1は感
熱紙7を介してプラテンローラ10に押しつけられ、こ
の状態では一対のガイド9,9が感熱紙7と接してお
り、このガイド9,9によって座屈発熱体4は感熱紙7
に対して微小な隙間例えば8μmを保ちながら対向する
ように設置されている。そして、この図7の状態でスイ
ッチ5がON状態とされることにより、電極4aに電圧
が印加されると、本発明の実施の形態1において説明し
たのと同様にして座屈発熱体4は座屈変形を起こし、そ
の長手方向の略中間位置が感熱紙7側へ変位して感熱紙
7に接触し感熱紙7に印字などの記録がなされる。
【0039】このような実施の形態3においては、ガイ
ド9,9が設けられているので、感熱紙7が給送状態に
よってたわんだりしても、ガイド9,9の間にある感熱
紙7の部分はその給送の状態によらずにたわむことがな
くなり、その結果、座屈発熱体4には感熱紙7が接触す
ることが避けられ、従来では感熱紙7が給送状態でこす
られるように発熱抵抗体に接触してその発熱抵抗体が著
しく摩耗されるのを防止するために設けていた耐摩耗保
護層で座屈発熱体4を被覆する必要がなくなる。そのた
め、本発明の実施の形態3においては、耐摩耗保護層が
不要となる分、この保護層を介して逃げていた熱を抑制
できることになり、座屈発熱体4のような発熱抵抗体を
所定の温度にまで発熱させるための消費電力を低減でき
る。なお、このガイド9,9の高さを、座屈発熱体4の
感熱紙7方向への座屈変形量とほぼ等しくしておくこと
で簡単な構造で感熱紙7と待機中の座屈発熱体4とを所
定の距離だけ離間して対向させておくことができる。
ド9,9が設けられているので、感熱紙7が給送状態に
よってたわんだりしても、ガイド9,9の間にある感熱
紙7の部分はその給送の状態によらずにたわむことがな
くなり、その結果、座屈発熱体4には感熱紙7が接触す
ることが避けられ、従来では感熱紙7が給送状態でこす
られるように発熱抵抗体に接触してその発熱抵抗体が著
しく摩耗されるのを防止するために設けていた耐摩耗保
護層で座屈発熱体4を被覆する必要がなくなる。そのた
め、本発明の実施の形態3においては、耐摩耗保護層が
不要となる分、この保護層を介して逃げていた熱を抑制
できることになり、座屈発熱体4のような発熱抵抗体を
所定の温度にまで発熱させるための消費電力を低減でき
る。なお、このガイド9,9の高さを、座屈発熱体4の
感熱紙7方向への座屈変形量とほぼ等しくしておくこと
で簡単な構造で感熱紙7と待機中の座屈発熱体4とを所
定の距離だけ離間して対向させておくことができる。
【0040】図9、図10は本発明の実施の形態4にお
けるサーマルヘッドの構成を示す断面図である。図7、
図8では少なくとも2つのガイド9,9を基板2上に設
置したが、この実施の形態4においては、図9、図10
に示すように基板2の上面の一部を所定量例えば8μm
だけ掘り下げて凹部11を形成してその中に座屈発熱体
4を設置する。サーマルヘッド1を感熱紙7を介してプ
ラテンローラ10に押し当てれば、基板2の両端側上面
2a,2aが感熱紙7と接するから座屈発熱体4は感熱
紙7に対しては微小な隙間つまり凹部11の掘り下げ量
に一致したすき間を保ちながら対向することになり、図
7と図8に示したガイド9,9と同等の効果が得られ
る。
けるサーマルヘッドの構成を示す断面図である。図7、
図8では少なくとも2つのガイド9,9を基板2上に設
置したが、この実施の形態4においては、図9、図10
に示すように基板2の上面の一部を所定量例えば8μm
だけ掘り下げて凹部11を形成してその中に座屈発熱体
4を設置する。サーマルヘッド1を感熱紙7を介してプ
ラテンローラ10に押し当てれば、基板2の両端側上面
2a,2aが感熱紙7と接するから座屈発熱体4は感熱
紙7に対しては微小な隙間つまり凹部11の掘り下げ量
に一致したすき間を保ちながら対向することになり、図
7と図8に示したガイド9,9と同等の効果が得られ
る。
【0041】なお、本発明の実施の形態に係るサーマル
ヘッドにおいては図7および図8で示されているガイド
9,9と、図9および図10で示されている凹部11と
を同時に基板上に設けて前記効果を一層高められるよう
に構成してもよい。
ヘッドにおいては図7および図8で示されているガイド
9,9と、図9および図10で示されている凹部11と
を同時に基板上に設けて前記効果を一層高められるよう
に構成してもよい。
【0042】図11は本発明の実施の形態5における、
より具体的なサーマルヘッドの構成を示す平面図であ
り、図12は図11のXーX線に沿う断面図であり、図
13は図11のY―Y線に沿う断面図である。
より具体的なサーマルヘッドの構成を示す平面図であ
り、図12は図11のXーX線に沿う断面図であり、図
13は図11のY―Y線に沿う断面図である。
【0043】これらの図を参照して、この実施の形態5
に係るサーマルヘッド110においては基板106の表
面側がテーパ形状の凹部115になっていてかつその表
面には表面絶縁層109aと、膜状の第1絶縁層101
と、ヒータ層102と、膜状の第2絶縁層103と、座
屈体104とがこの順に設けられている。
に係るサーマルヘッド110においては基板106の表
面側がテーパ形状の凹部115になっていてかつその表
面には表面絶縁層109aと、膜状の第1絶縁層101
と、ヒータ層102と、膜状の第2絶縁層103と、座
屈体104とがこの順に設けられている。
【0044】基板凹部115の底面上から所定距離例え
ばO.5μmの間隙108を隔てて、第1絶縁層101
と、ヒータ層102と、第2絶縁層103と、座屈体1
04とで座屈発熱体105を構成している。107は前
述の図7および図8で説明された実施の形態3と同様の
作用を有する一対のガイドである。また、この実施の形
態5の凹部115は実施の形態4と同様の作用を有す
る。
ばO.5μmの間隙108を隔てて、第1絶縁層101
と、ヒータ層102と、第2絶縁層103と、座屈体1
04とで座屈発熱体105を構成している。107は前
述の図7および図8で説明された実施の形態3と同様の
作用を有する一対のガイドである。また、この実施の形
態5の凹部115は実施の形態4と同様の作用を有す
る。
【0045】ヒータ層102からは、外部電気手段との
接続のために操作電極123と共通電極125とが引き
出されている。操作電極123と共通電極125とは第
1絶縁層101と表面絶縁層109aとを介在して電源
113からの電流をスイッチ130によってON、OF
Fできる構成となっている。各座屈発熱体105はスリ
ット114によって分離されている。
接続のために操作電極123と共通電極125とが引き
出されている。操作電極123と共通電極125とは第
1絶縁層101と表面絶縁層109aとを介在して電源
113からの電流をスイッチ130によってON、OF
Fできる構成となっている。各座屈発熱体105はスリ
ット114によって分離されている。
【0046】図14、図15は前記サーマルヘッド11
0と感熱紙7およびプラテンローラ10との位置関係を
示す図で、図14は待機状熊を示し、図15は印字など
の記録状態を示している。図14、15を参照して、サ
ーマルヘッド110は感熱紙7を介してプラテンローラ
10に押しつけられており、この時ガイド107が感熱
紙7と接している。このガイド107の厚みおよび凹部
115の深さを設定することによって非記録動作時には
座屈発熱体105は感熱紙7に対して微小な隙間d例え
ば8μmを保ちながら対向するように設置される。記録
動作時にはこの状態で印字などの記録をさせたい座屈発
熱体105に対応する図11に示した複数のスイッチ1
30のいずれかが選択的に0N状態とされることによ
り、電源113によって電極123と電極125とに電
圧が印加される。これにより、座屈発熱体105を構成
するヒータ102に電流が流れ、ヒータ102は抵抗加
熱により加熱され、絶縁層103を介して同じく座屈発
熱体105を構成する座屈体104に熱が伝わり座屈発
熱体105が図15のように座屈変形を起こし、中央部
が感熱紙7側へ変位した状態となる。座屈発熱体105
が感熱紙7に接触するまで変位させる時の温度は感熱紙
7の発色温度よりも高く設定されているので、最終的に
は座屈発熱体105が感熱紙7と接触した部分に印字が
なされる。
0と感熱紙7およびプラテンローラ10との位置関係を
示す図で、図14は待機状熊を示し、図15は印字など
の記録状態を示している。図14、15を参照して、サ
ーマルヘッド110は感熱紙7を介してプラテンローラ
10に押しつけられており、この時ガイド107が感熱
紙7と接している。このガイド107の厚みおよび凹部
115の深さを設定することによって非記録動作時には
座屈発熱体105は感熱紙7に対して微小な隙間d例え
ば8μmを保ちながら対向するように設置される。記録
動作時にはこの状態で印字などの記録をさせたい座屈発
熱体105に対応する図11に示した複数のスイッチ1
30のいずれかが選択的に0N状態とされることによ
り、電源113によって電極123と電極125とに電
圧が印加される。これにより、座屈発熱体105を構成
するヒータ102に電流が流れ、ヒータ102は抵抗加
熱により加熱され、絶縁層103を介して同じく座屈発
熱体105を構成する座屈体104に熱が伝わり座屈発
熱体105が図15のように座屈変形を起こし、中央部
が感熱紙7側へ変位した状態となる。座屈発熱体105
が感熱紙7に接触するまで変位させる時の温度は感熱紙
7の発色温度よりも高く設定されているので、最終的に
は座屈発熱体105が感熱紙7と接触した部分に印字が
なされる。
【0047】なお、本発明の実施の形態においては、説
明の簡略化のため、5個の座屈発熱体105を有するサ
ーマルヘッドアレイについて示すが、本発明のサーマル
へッドにおいては、座屈発熱体105の個数はこれに限
定されるものではなく、任意に設計できるものである。
明の簡略化のため、5個の座屈発熱体105を有するサ
ーマルヘッドアレイについて示すが、本発明のサーマル
へッドにおいては、座屈発熱体105の個数はこれに限
定されるものではなく、任意に設計できるものである。
【0048】次に、前述のサーマルヘッド110の製造
方法について図16ないし図20を参照しながら説明す
る。なお、これらの図の(a)から(m)までのそれぞ
れには図11をXーX線からの断面をみた図が(X)
で、YーY線からみた図が(Y)で示されている。
方法について図16ないし図20を参照しながら説明す
る。なお、これらの図の(a)から(m)までのそれぞ
れには図11をXーX線からの断面をみた図が(X)
で、YーY線からみた図が(Y)で示されている。
【0049】(1)まず、図16(a)に示すように、
面方位(100)のシリコン基板106の表面および裏
面のそれぞれに熱酸化により熱酸化膜111a、111
bを形成する。次に、基板106の表側にフォトレジス
ト(図示しない)を塗布してフォトリソグラフィを行っ
て、このレジストに図11および図12のような凹部1
15に対応した矩形の開口を形成する。そしてCHF3
を用いてドライエッチングを行って、表面側の熱酸化膜
111aに矩形の開口部を形成する。
面方位(100)のシリコン基板106の表面および裏
面のそれぞれに熱酸化により熱酸化膜111a、111
bを形成する。次に、基板106の表側にフォトレジス
ト(図示しない)を塗布してフォトリソグラフィを行っ
て、このレジストに図11および図12のような凹部1
15に対応した矩形の開口を形成する。そしてCHF3
を用いてドライエッチングを行って、表面側の熱酸化膜
111aに矩形の開口部を形成する。
【0050】(2)続いて、図16(b)に示すよう
に、このシリコン基板106を水酸化カリウム溶液に浸
して熱酸化膜111aをマスクとして基板106の表面
側から裏面側へ向かってウエットエッチングを行って、
所定の深さ例えば6μmの凹部115を形成する。この
後、上記熱酸化膜111a、111bを剥離する。
に、このシリコン基板106を水酸化カリウム溶液に浸
して熱酸化膜111aをマスクとして基板106の表面
側から裏面側へ向かってウエットエッチングを行って、
所定の深さ例えば6μmの凹部115を形成する。この
後、上記熱酸化膜111a、111bを剥離する。
【0051】(3)つぎに、図16(c)に示すように
再びシリコン基板106の表面凹部裏面に熱酸化膜11
3a、113bを所定の厚さたとえば1μmに形成す
る。
再びシリコン基板106の表面凹部裏面に熱酸化膜11
3a、113bを所定の厚さたとえば1μmに形成す
る。
【0052】(4)次に、図17(d)に示すように、
基板表面側の熱酸化膜113a上に、例えばスパッタ法
により、第1犠牲層として例えば厚さ0.5μmのアル
ミニウム層116を成膜する。続いて、基板106の凹
部115の底面上にフォトリソグラフィおよびエッチン
グを行って、アルミニウム膜116を図10中に示した
間隙108に対応したパターンに加工する。この第1犠
牲層116の厚さに応じて、図12、13中に示した間
隙108の距離が決まる。
基板表面側の熱酸化膜113a上に、例えばスパッタ法
により、第1犠牲層として例えば厚さ0.5μmのアル
ミニウム層116を成膜する。続いて、基板106の凹
部115の底面上にフォトリソグラフィおよびエッチン
グを行って、アルミニウム膜116を図10中に示した
間隙108に対応したパターンに加工する。この第1犠
牲層116の厚さに応じて、図12、13中に示した間
隙108の距離が決まる。
【0053】(5)次に、図17(e)に示すように、
この上に、例えばスパッタ法により、第1絶縁膜101
として例えば厚さ0.5μmの酸化シリコン膜101を
成膜する。続いて、この酸化シリコン膜101上に、例
えばスパッタ法により、ヒータ層102の材料として例
えば厚さ0.01μmのタンタル膜及び例えば厚さ0.
1μmのニッケル膜102を成膜する。続いて、フォト
リソグラフィおよびエッチングを行って、このタンタル
膜およびニッケル膜102をパターン加工する。これに
より、第1絶縁膜101上に、コの字型状に蛇行したパ
ターンを持つヒータ層102を作成する。なお、上記タ
ンタル膜を成膜する理由は、酸化シリコン膜101とニ
ッケル膜102との密着力を上げるためである。
この上に、例えばスパッタ法により、第1絶縁膜101
として例えば厚さ0.5μmの酸化シリコン膜101を
成膜する。続いて、この酸化シリコン膜101上に、例
えばスパッタ法により、ヒータ層102の材料として例
えば厚さ0.01μmのタンタル膜及び例えば厚さ0.
1μmのニッケル膜102を成膜する。続いて、フォト
リソグラフィおよびエッチングを行って、このタンタル
膜およびニッケル膜102をパターン加工する。これに
より、第1絶縁膜101上に、コの字型状に蛇行したパ
ターンを持つヒータ層102を作成する。なお、上記タ
ンタル膜を成膜する理由は、酸化シリコン膜101とニ
ッケル膜102との密着力を上げるためである。
【0054】(6)次に、図17(f)に示すように、
この上に、例えばスパッタ法により、第2絶縁膜103
として例えば厚さ0.5μmの酸化シリコン膜103を
成膜する。次に、この上に例えばスパッタ法により、座
屈体104の一部として例えば厚さ0.01μmのタン
タル膜(図示せず)及び例えば厚さ0.1μmのニッケ
ル膜170を成膜する。なお、上記タンタル膜を成膜す
る理由は、酸化シリコン膜103とニッケル膜170と
の密着力を上げるためである。
この上に、例えばスパッタ法により、第2絶縁膜103
として例えば厚さ0.5μmの酸化シリコン膜103を
成膜する。次に、この上に例えばスパッタ法により、座
屈体104の一部として例えば厚さ0.01μmのタン
タル膜(図示せず)及び例えば厚さ0.1μmのニッケ
ル膜170を成膜する。なお、上記タンタル膜を成膜す
る理由は、酸化シリコン膜103とニッケル膜170と
の密着力を上げるためである。
【0055】(7)続いて、図18(g)に示すよう
に、フォトリソグラフィ及びエッチングを行って、スリ
ット114をニッケル膜170、酸化シリコン膜10
1、103に形成する。
に、フォトリソグラフィ及びエッチングを行って、スリ
ット114をニッケル膜170、酸化シリコン膜10
1、103に形成する。
【0056】(8)次に、図18(h)に示すように、
この上にフォトレジスト180を塗布し、フォトリソグ
ラフィを行ってこのフォトレジスト180をスリット1
14のパターンに対応した形状に残す。すなわち、レジ
スト180の形状を、酸化シリコン膜101、103の
スリット114を埋め、スリット114と同じパターン
幅で酸化シリコン膜103の表面から上方へ所定の高さ
(次に述べるニッケルメッキ膜104を超える高さ)だ
け突き出した形状とする。
この上にフォトレジスト180を塗布し、フォトリソグ
ラフィを行ってこのフォトレジスト180をスリット1
14のパターンに対応した形状に残す。すなわち、レジ
スト180の形状を、酸化シリコン膜101、103の
スリット114を埋め、スリット114と同じパターン
幅で酸化シリコン膜103の表面から上方へ所定の高さ
(次に述べるニッケルメッキ膜104を超える高さ)だ
け突き出した形状とする。
【0057】(9)次に図18(i)に示すように、例
えば電解メッキ法により上記ニッケル膜170を電極と
して用いて、座屈体104の材料の残り分として所定の
厚さ例えば5μmのニッケルメッキ膜104を形成す
る。電解メッキ法としては、上記ニッケル膜を電極とし
て、例えばスルファミン酸ニッケル浴によるニッケルメ
ッキを採用することができる。
えば電解メッキ法により上記ニッケル膜170を電極と
して用いて、座屈体104の材料の残り分として所定の
厚さ例えば5μmのニッケルメッキ膜104を形成す
る。電解メッキ法としては、上記ニッケル膜を電極とし
て、例えばスルファミン酸ニッケル浴によるニッケルメ
ッキを採用することができる。
【0058】(10)次に、図19(j)に示すよう
に、フォトレジスト180を剥離し、イオンミリングエ
ッチングで前述のニッケル膜170(膜厚0.1μm)
およびその下のタンタル膜(図示せず)がパターニング
される。
に、フォトレジスト180を剥離し、イオンミリングエ
ッチングで前述のニッケル膜170(膜厚0.1μm)
およびその下のタンタル膜(図示せず)がパターニング
される。
【0059】(11)次に、図19(k)に示すよう
に、例えばスパッタ法により、例えば厚み1.5μmの
窒化シリコンを成膜し、パターン加工して図12に示し
たガイド部107に対応したガイド部107を形成す
る。
に、例えばスパッタ法により、例えば厚み1.5μmの
窒化シリコンを成膜し、パターン加工して図12に示し
たガイド部107に対応したガイド部107を形成す
る。
【0060】(12)次に、図19(l)に示すよう
に、フォトリソグラフィおよびエッチングを行って、酸
化シリコン膜103に電極取り出し口123を形成す
る。
に、フォトリソグラフィおよびエッチングを行って、酸
化シリコン膜103に電極取り出し口123を形成す
る。
【0061】(13)次に、図19(l)に示した矢印
Zの部分でダイシングを行い図20(m)に示すような
チップとして分離する。
Zの部分でダイシングを行い図20(m)に示すような
チップとして分離する。
【0062】(14)最後に、図20(n)に示したよ
うに、この状態の基板106を水酸化カリウム溶液に浸
して犠牲層としてのアルミニウム膜116をエッチング
して除去する。これにより間隙108を形成して、サー
マルヘッド110を完成させる。
うに、この状態の基板106を水酸化カリウム溶液に浸
して犠牲層としてのアルミニウム膜116をエッチング
して除去する。これにより間隙108を形成して、サー
マルヘッド110を完成させる。
【0063】このように、本発明の製造方法では、座屈
発熱体105を半導体集積プロセスによって作成してい
るので、座屈発熱体105を高精度に作成することがで
き、ヘッドの解像度を向上させることができる。また、
凹部115やガイド107、間隙108を連続的に一括
して形成しているので、作成工程を簡単化することがで
きる。また、凹部115やガイド107、間隙108を
エッチングの深さや成膜の厚みを制御することで簡単に
設定できるので、感熱紙と座屈発熱体との位置関係を容
易に設定できる。
発熱体105を半導体集積プロセスによって作成してい
るので、座屈発熱体105を高精度に作成することがで
き、ヘッドの解像度を向上させることができる。また、
凹部115やガイド107、間隙108を連続的に一括
して形成しているので、作成工程を簡単化することがで
きる。また、凹部115やガイド107、間隙108を
エッチングの深さや成膜の厚みを制御することで簡単に
設定できるので、感熱紙と座屈発熱体との位置関係を容
易に設定できる。
【0064】
【発明の効果】以上より明らかなように、本発明におい
ては、座屈発熱体の内部温度が座屈に必要な所定温度以
上に達し、当該座屈発熱体は実質的に熱応力が無い無変
位状態から熱膨張しようとする際に、両端部分が基板上
に固定されているのでその熱膨張が阻止され、これによ
って内部に蓄積される圧縮力が座屈荷重を越えることで
感熱紙側などに座屈変形させるられるようにしたから、
座屈発熱体はその両端部分以外の部分は基板に対して熱
伝導の小さい間隙を有して対向していることにより、基
板を介して隣接する座屈発熱体への熱伝導は少なくな
り、隣接する座屈発熱体どうしの相互干渉が小さくなっ
ている、そのため、発熱抵抗体の間隔をせばめることが
可能になるとともに、相互干渉による、印字ドットの拡
がりを抑制でき、高解像、高品位の記録が可能になる。
また、感熱紙とか転写フィルムなどの熱応答媒体との接
触は座屈発熱体だけが座屈変形するため確実に接触が確
保でき、高品位な記録動作が可能である。
ては、座屈発熱体の内部温度が座屈に必要な所定温度以
上に達し、当該座屈発熱体は実質的に熱応力が無い無変
位状態から熱膨張しようとする際に、両端部分が基板上
に固定されているのでその熱膨張が阻止され、これによ
って内部に蓄積される圧縮力が座屈荷重を越えることで
感熱紙側などに座屈変形させるられるようにしたから、
座屈発熱体はその両端部分以外の部分は基板に対して熱
伝導の小さい間隙を有して対向していることにより、基
板を介して隣接する座屈発熱体への熱伝導は少なくな
り、隣接する座屈発熱体どうしの相互干渉が小さくなっ
ている、そのため、発熱抵抗体の間隔をせばめることが
可能になるとともに、相互干渉による、印字ドットの拡
がりを抑制でき、高解像、高品位の記録が可能になる。
また、感熱紙とか転写フィルムなどの熱応答媒体との接
触は座屈発熱体だけが座屈変形するため確実に接触が確
保でき、高品位な記録動作が可能である。
【0065】本発明において、座屈発熱体の略中間位置
に熱応答媒体方向に突出するように突起を形成した場合
では感熱紙や転写フィルムといった熱応答媒体との接触
が確保でき、印字とか印刷などの記録領域が突起部の領
域に限られるので高品位な記録動作が可能である。な
お、座屈発熱体の両端部分それぞれの外側位置に対応す
る基板上に熱応答媒体方向に突出するガイドを設けた場
合では、このガイドを感熱紙や転写フィルムと接触させ
るため、発熱抵抗体である座屈発熱体に耐磨耗保護層を
被覆する必要がなく、従来耐磨耗保護層を介して逃げて
いた熱を抑えることができ、所定の温度に設定するため
の電力が少なくてすむ。また少なくとも2つの突起状の
ガイドの突き出し量を座屈発熱体の変形量とほぼ等しく
しておけば、簡単な構造で感熱紙や転写フィルムと待機
中の座屈発熱体とを所定の距離だけ離して対向させるこ
とが可能となる。なお、座屈発熱体を基板の凹部の底面
に形成した場合においても、前記突起と同様に簡単な構
造で感熱紙とか転写フィルムなどの熱応答媒体と待機中
の発熱抵抗体である座屈発熱体とを所定の距離だけ離し
て対向させることが可能となる。また、本発明において
は、座屈発熱体をヒータ層と座屈体とを含むものとして
いるから、このヒータ層で座屈体を加熱して上記と同様
の高品位での記録動作が可能である。
に熱応答媒体方向に突出するように突起を形成した場合
では感熱紙や転写フィルムといった熱応答媒体との接触
が確保でき、印字とか印刷などの記録領域が突起部の領
域に限られるので高品位な記録動作が可能である。な
お、座屈発熱体の両端部分それぞれの外側位置に対応す
る基板上に熱応答媒体方向に突出するガイドを設けた場
合では、このガイドを感熱紙や転写フィルムと接触させ
るため、発熱抵抗体である座屈発熱体に耐磨耗保護層を
被覆する必要がなく、従来耐磨耗保護層を介して逃げて
いた熱を抑えることができ、所定の温度に設定するため
の電力が少なくてすむ。また少なくとも2つの突起状の
ガイドの突き出し量を座屈発熱体の変形量とほぼ等しく
しておけば、簡単な構造で感熱紙や転写フィルムと待機
中の座屈発熱体とを所定の距離だけ離して対向させるこ
とが可能となる。なお、座屈発熱体を基板の凹部の底面
に形成した場合においても、前記突起と同様に簡単な構
造で感熱紙とか転写フィルムなどの熱応答媒体と待機中
の発熱抵抗体である座屈発熱体とを所定の距離だけ離し
て対向させることが可能となる。また、本発明において
は、座屈発熱体をヒータ層と座屈体とを含むものとして
いるから、このヒータ層で座屈体を加熱して上記と同様
の高品位での記録動作が可能である。
【図1】本発明の実施の形態1における待機中のサーマ
ルヘッドの構成を示す主要断面図である。
ルヘッドの構成を示す主要断面図である。
【図2】本発明の実施の形態1における印字などの記録
状態にあるサーマルヘッドの構成を示す主要断面図であ
る。
状態にあるサーマルヘッドの構成を示す主要断面図であ
る。
【図3】待機中のサーマルヘッドの構造を(a)で印字
などの記録状態にあるサーマルヘッドを(b)でそれぞ
れ示す斜視図である。
などの記録状態にあるサーマルヘッドを(b)でそれぞ
れ示す斜視図である。
【図4】サーマルヘッドの座屈発熱体における最大座屈
変形量と座屈発熱体の温度上昇との関係を示す図であ
る。
変形量と座屈発熱体の温度上昇との関係を示す図であ
る。
【図5】本発明の実施の形態2における待機中のサーマ
ルヘッドの構成を示す断面図である。
ルヘッドの構成を示す断面図である。
【図6】本発明の実施の形態2における印字などの記録
状態にあるサーマルヘッドの構成を示す断面図である。
状態にあるサーマルヘッドの構成を示す断面図である。
【図7】本発明の実施の形態3における待機中のサーマ
ルヘッドの構成を示す断面図である。
ルヘッドの構成を示す断面図である。
【図8】本発明の実施の形態3における印字などの記録
状態にあるサーマルヘッドの構成を示す断面図である。
状態にあるサーマルヘッドの構成を示す断面図である。
【図9】本発明の実施の形態4における待機中のサーマ
ルヘッドの構成を示す断面図である。
ルヘッドの構成を示す断面図である。
【図10】本発明の実施の形態4における印字などの記
録状態にあるサーマルヘッドの構成を示す断面図であ
る。
録状態にあるサーマルヘッドの構成を示す断面図であ
る。
【図11】本発明の実施の形態5におけるサーマルヘッ
ドの平面図である。
ドの平面図である。
【図12】図11のX―X線に沿う概略断面図である。
【図13】図11のY―Y線に沿う概略断面図である。
【図14】本発明の実施の形態5における待機中のサー
マルヘッドの構成を示す断面図である。
マルヘッドの構成を示す断面図である。
【図15】本発明の実施の形態5の印字などの記録状態
にあるサーマルヘッドの構成を示す断面図である。
にあるサーマルヘッドの構成を示す断面図である。
【図16】本発明の実施の形態5に係るサーマルヘッド
の製造方法を説明する工程図である。
の製造方法を説明する工程図である。
【図17】本発明の実施の形態5に係るサーマルヘッド
の製造方法を説明する工程図である。
の製造方法を説明する工程図である。
【図18】本発明の実施の形態5に係るサーマルヘッド
の製造方法を説明する工程図である。
の製造方法を説明する工程図である。
【図19】本発明の実施の形態5に係るサーマルヘッド
の製造方法を説明する工程図である。
の製造方法を説明する工程図である。
【図20】本発明の実施の形態5に係るサーマルヘッド
の製造方法を説明する工程図である。
の製造方法を説明する工程図である。
【図21】サーマルヘッドによる感熱記録方式を説明す
るための図である。
るための図である。
【図22】サーマルヘッドによる溶融型熱転写方式を説
明するための図である。
明するための図である。
【図23】サーマルヘッドによる昇華型熱転写方式を説
明するための図である。
明するための図である。
【図24】従来のサーマルヘッドの構成を概略的に示す
斜視図である。
斜視図である。
1 サーマルヘッド 2 基板 3 絶縁性部材 4 座屈発熱体 4a,4b 電極 5 スイッチ 6 電源 7 感熱紙
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 新吾 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 恩田 裕 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 乾 哲也 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内
Claims (7)
- 【請求項1】基板上に両端部分が固定された座屈発熱体
を発熱抵抗体として有しており、前記座屈発熱体は内部
温度が所定温度以上に達したときには実質的に熱応力が
ない無変位状態から熱膨張して座屈変形するものである
ことを特徴とするサーマルヘッド。 - 【請求項2】請求項1に記載のサーマルヘッドにおい
て、前記座屈発熱体は導電性を有する材料で構成され、
かつ前記基板上に絶縁性部材を介してその両端部分が取
り付けられており、通電手段で選択的に通電されて抵抗
加熱されることを特徴とするサーマルヘッド。 - 【請求項3】請求項1または2に記載のサーマルヘッド
において、前記座屈発熱体はその略中間位置に前記座屈
変形方向に突出した突起を備えていることを特徴とする
サーマルヘッド。 - 【請求項4】請求項1ないし3のいずれかに記載のサー
マルヘッドにおいて、前記座屈発熱体の両端部分それぞ
れの外側位置に対応する前記基板上には前記座屈変形方
向に突出するガイドをそれぞれ備えていることを特徴と
するサーマルヘッド。 - 【請求項5】請求項1ないし4のいずれかに記載のサー
マルヘッドにおいて、前記基板は凹部を有しており、前
記座屈発熱体は前記基板の凹部の底面に設けられている
ことを特徴とするサーマルヘッド。 - 【請求項6】基板と座屈発熱体とを有し、前記基板は所
定の深さの凹部を有し、前記座屈発熱体は、前記基板の
凹部の底面に設けられた第1絶縁層と、前記第1絶縁層
上に設けられたヒータ層と、前記ヒータ層上に設けられ
た第2絶縁層と、前記第2絶縁層上に設けられた座屈体
とから少なくとも構成され、前記座屈発熱体は、前記ヒ
ータ層で前記座屈体が所定温度以上に加熱されたときに
は、当該座屈体が実質的に熱応力がない無変位状態から
熱膨張して座屈変形することを特徴とするサーマルヘッ
ド。 - 【請求項7】基板に所定の深さの凹部を形成する工程
と、前記凹部の底面上に第1絶縁層を形成する工程と、
前記第1絶縁層上にヒータ層を形成する工程と、前記ヒ
ータ層上に第2絶縁層を形成する工程と、前記第2絶縁
層上に座屈体を形成する工程とを少なくとも有し、前記
各工程によって請求項5に記載の前記基板上に座屈発熱
体を形成することを特徴とするサーマルヘッドの製造方
法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27916095A JP3240366B2 (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | サーマルヘッドとその製造方法 |
US08/733,824 US5926199A (en) | 1995-10-26 | 1996-10-18 | Thermal head with buckling exothermic resistor and manufacturing method thereof |
DE19643724A DE19643724C2 (de) | 1995-10-26 | 1996-10-23 | Thermokopf und Verfahren zu dessen Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27916095A JP3240366B2 (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | サーマルヘッドとその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09123500A true JPH09123500A (ja) | 1997-05-13 |
JP3240366B2 JP3240366B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=17607291
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27916095A Expired - Fee Related JP3240366B2 (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | サーマルヘッドとその製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5926199A (ja) |
JP (1) | JP3240366B2 (ja) |
DE (1) | DE19643724C2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008194816A (ja) * | 2007-01-26 | 2008-08-28 | Commiss Energ Atom | 基板上のコンポーネントを保護するカバーの作製方法 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7027983B2 (en) * | 2001-12-31 | 2006-04-11 | Nellymoser, Inc. | System and method for generating an identification signal for electronic devices |
JP5091885B2 (ja) * | 2009-02-12 | 2012-12-05 | 株式会社リコー | 定着装置及び画像形成装置 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5749579A (en) * | 1980-09-08 | 1982-03-23 | Rohm Co Ltd | Thermal printer head |
US5666141A (en) * | 1993-07-13 | 1997-09-09 | Sharp Kabushiki Kaisha | Ink jet head and a method of manufacturing thereof |
JPH07285221A (ja) * | 1994-04-19 | 1995-10-31 | Sharp Corp | インクジェットヘッド |
-
1995
- 1995-10-26 JP JP27916095A patent/JP3240366B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-10-18 US US08/733,824 patent/US5926199A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-10-23 DE DE19643724A patent/DE19643724C2/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008194816A (ja) * | 2007-01-26 | 2008-08-28 | Commiss Energ Atom | 基板上のコンポーネントを保護するカバーの作製方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3240366B2 (ja) | 2001-12-17 |
DE19643724A1 (de) | 1997-04-30 |
DE19643724C2 (de) | 1999-08-19 |
US5926199A (en) | 1999-07-20 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |