JPH11216892A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】感熱孔版原紙に形成される穿孔が主走査方向に
繋がり、孔版印刷を行った際に印画品質が劣化してい
た。 【解決手段】絶縁基板上面に被着させたグレーズ層２の
表面に複数個の凹部２ａを形成するとともに、該凹部２
ａ内に発熱抵抗体３を個々に埋設し、グレーズ層２の上
面及び発熱抵抗体３の上面を保護膜５で被覆して成る感
熱製版用のサーマルヘッドであって、前記保護膜５の上
面に発熱抵抗体３に対応させて深さＤ₂ の窪み５ａを形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感熱孔版原紙に穿
孔を形成するのに用いられる感熱製版用のサーマルヘッ
ドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、感熱孔版原紙に穿孔を形成するの
に用いられる感熱製版用のサーマルヘッドは、例えば図
４に示す如く、アルミナセラミックス等から成る絶縁基
板１１の上面に、ガラス製のグレーズ層１２を被着させ
るとともに、このグレーズ層１２の表面上に複数個の発
熱抵抗体１３と該各発熱抵抗体１３に電気的に接続され
る一対の電極とを順次被着させ、更にこれらを一定厚み
の保護膜１４によって被覆した構造を有している。

【０００３】かかるサーマルヘッドを用いて感熱孔版原
紙１５に穿孔を形成する場合は、感熱記録媒体１５をサ
ーマルヘッドの保護膜表面に押圧しながら、外部からの
印画信号に基づいて前記一対の電極間に所定の電力を印
加し、発熱抵抗体１３を個々に選択的にジュール発熱さ
せるとともに、該発熱した熱を感熱孔版原紙１５に伝導
させることによって行われる。

【０００４】尚、前記感熱孔版原紙１５は、和紙等の多
孔性支持体１５ａ上にワックス等から成る樹脂層１５ｂ
を所定の厚みに被着させた構造を有しており、前記樹脂
層１５ｂの一部をサーマルヘッドの熱で溶解させること
により、図５に示すような複数個の穿孔Ａから成るパタ
ーンを形成するようにしている。

【０００５】そして、このような感熱孔版原紙１５は、
前述の穿孔Ａが形成された後、孔版印刷の印刷原版とし
て用いられる。具体的には、感熱孔版原紙１５の一方の
主面側に印刷用のインクを、他方の主面側に被印刷物を
配置し、前記インクを感熱孔版原紙１５に形成した穿孔
Ａを通して被印刷物に付着させることで穿孔Ａのパター
ンに応じた文字や画像が被印刷物に印刷されることとな
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のサーマルヘッドにおいては、発熱抵抗体１３がその
厚み分だけグレーズ層１２の表面より突出していること
から、感熱孔版原紙１５に穿孔Ａを形成する際、保護膜
１４に対する感熱孔版原紙１５の押圧力が発熱抵抗体１
３の直上の領域で極めて大となっている。このため、発
熱抵抗体１３の発した熱が感熱孔版原紙１５側に必要以
上に伝導して感熱孔版原紙１５に形成される穿孔Ａの大
きさが過度に大きくなってしまうことがあり、この場
合、感熱孔版原紙１５に形成される穿孔Ａが図５に示す
ように主走査方向（発熱抵抗体１３の配列方向と平行な
方向）に繋がってしまう。このような感熱孔版原紙１５
を用いて孔版印刷を行うと、穿孔Ａが繋がっているとこ
ろからインクが過剰に印刷されてしまい、これによって
印画品質の劣化を招いていた。

【０００７】また上記欠点を解消するために発熱抵抗体
１３への印加電力を低く設定し、発熱抵抗体１３の発熱
量を低く抑えることで感熱孔版原紙１５に伝導される熱
量を少なくすることが考えられる。

【０００８】ところが、感熱孔版原紙１５の樹脂層１５
ｂを形成するワックスは、発熱抵抗体１３によって加熱
された際、ガラス転移点を超えると一気に溶けてしまう
性質を有しており、このため、感熱孔版原紙１５に適度
な大きなの穿孔Ａを形成するには発熱抵抗体１３の発熱
量を高精度に調整しなければならず、印加電力の制御に
は困難を要する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記欠点に鑑み
案出されたもので、本発明のサーマルヘッドは、絶縁基
板上面に被着させたグレーズ層表面に複数個の凹部を形
成するとともに、該凹部内に発熱抵抗体を個々に埋設
し、グレーズ層の上面及び発熱抵抗体の上面を保護膜で
被覆して成る感熱製版用のサーマルヘッドであって、前
記発熱抵抗体の直上に位置する保護膜上面に発熱抵抗体
に対応した窪みを形成したことを特徴とするものであ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図１は本発明のサーマルヘッドの一
形態を示す縦断面図、図２は図１のサーマルヘッドの横
断面図、図３は図２のＸ部拡大図であり、１は絶縁基
板、２はグレーズ層、２ａは凹部、３は発熱抵抗体、５
は保護膜、５ａは窪みである。

【００１１】前記絶縁基板１はアルミナセラミックスや
ガラス等の電気絶縁性材料から成り、その上面で後述す
るグレーズ層２、発熱抵抗体３、一対の電極４，４、保
護膜５等を支持するための支持部材として機能する。

【００１２】前記絶縁基板１は、例えばアルミナセラミ
ックスから成る場合、アルミナ、シリカ、マグネシア等
のセラミック原料粉末に適当な有機溶媒、有機溶剤を添
加・混合して泥漿状に成すとともに、これを従来周知の
ドクターブレード法等を採用することによってセラミッ
クグリーンシートを得、しかる後、該セラミックグリー
ンシートを打ち抜き加工法によって所定形状に打ち抜
き、高温（約1600℃）で焼成することによって製作され
る。

【００１３】また前記絶縁基板１の表面にはガラスやポ
リイミド樹脂等から成る断面山状のグレーズ層２が２０
〜２００μｍの厚み、０．５〜１０．０ｍｍの幅でもっ
て被着・形成されており、該グレーズ層２はその頂部に
設けられる発熱抵抗体３やその周囲の部分を感熱孔版原
紙６側に突出させてこの部分の感熱孔版原紙６への密着
性を良好になすとともに、発熱抵抗体３の発する熱をそ
の内部で蓄熱及び放散することによりサーマルヘッドの
熱応答特性を良好に保つ作用を為す。

【００１４】前記グレーズ層２は、例えばガラスから成
る場合、所定成分のガラス粉末に適当な有機溶媒、有機
溶剤を添加混合して得たガラスペーストを絶縁基板１の
上面所定領域に従来周知のスクリーン印刷法によって所
定厚みに印刷・塗布し、これを約1200℃の温度で焼き付
けることによって絶縁基板１の上面に被着される。

【００１５】また前記グレーズ層２は、その頂部に直線
状に配列された複数個の凹部２ａを有しており、該各凹
部２ａ内に後述する発熱抵抗体３を個々に埋設するよう
にしている。

【００１６】前記凹部２ａは、発熱抵抗体３の厚みが
０．０１〜０．１０μｍの場合、これら発熱抵抗体３の
厚みよりもＤ₁ ０．５〜２．０μｍだけ深い０．５１〜
２．１０μｍの深さでもって主走査方向にわたって１ｍ
ｍあたり10個以上の線密度で、隣接する凹部間の距離２
ａ−２ａが25μｍ以上となるように形成されており、該
凹部２ａはその各々が発熱抵抗体３に対応して設けられ
ているため、各発熱抵抗体３を凹部２ａの底面に被着さ
せると、発熱抵抗体３の表面はグレーズ層２の表面より
も低く位置することとなる。

【００１７】尚、前記凹部２ａは、グレーズ層２を前述
の工程により形成した後、従来周知のフォトリソグラフ
ィー技術及びエッチング技術を採用することによってグ
レーズ層２の頂部付近に形成される。この工程の後、グ
レーズ層２を５００〜１２００℃の温度で再度加熱する
ようにすれば、凹部２ａの角部が丸みを帯びて形成され
るため、これらの領域に発熱抵抗体３を良好な連続膜と
して被着させることができる。

【００１８】そしてこのような凹部２ａ内に埋設される
発熱抵抗体３は、前述したように、その厚みが凹部２ａ
の深さよりもＤ₁ だけ薄く形成されており、各発熱抵抗
体３の表面がグレーズ層２の表面よりも低く位置するよ
うになっている。

【００１９】前記発熱抵抗体３は、その各々がＴａ−Ｎ
系，Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ系，Ｔｉ−Ｓｉ−Ｏ系などの電気抵
抗材料により形成されているため、後述する一対の電極
４，４等を介して外部電源からの電力が印加されると、
ジュール発熱を起こし、感熱孔版原紙６に穿孔を形成す
るのに必要な所定の温度となる。より具体的には、前記
発熱抵抗体３の発熱温度は、感熱孔版原紙６の樹脂層６
ｂが溶融温度120 ℃のワックスにより形成されている場
合、その溶融温度よりも高い１５０〜２００℃の温度に
設定されており、例えば、発熱抵抗体３の電気抵抗値が
１８００Ωのとき、発熱抵抗体３への印加エネルギーを
６０〜９０ｍＪ／ｍｍ ²に設定することで発熱抵抗体３
を１５０〜２００℃の温度に発熱させることができる。

【００２０】また前記発熱抵抗体３の両端には、アルミ
ニウム等の金属から成る一対の電極４，４が接続されて
おり、これらの電極４，４によって前記発熱抵抗体３に
外部電源からの電力を供給するようにしている。

【００２１】尚、前記発熱抵抗体３及び一対の電極４，
４は、凹部２ａを有したグレーズ層２の表面から絶縁基
板１の上面にかけて、発熱抵抗体３を形成する電気抵抗
材料と電極４を形成する金属材料とを従来周知のスパッ
タリング法等によって所定厚みに順次、被着させ、これ
らを従来周知のフォトリソグラフィー技術及びエッチン
グ技術を採用し、発熱抵抗体３が凹部２ａ内に個々に埋
設されるように所定パターンに微細加工することにより
それぞれ形成される。

【００２２】また更に前記発熱抵抗体３やグレーズ層
２，一対の電極４，４の上面には、Ｓｉ₃ Ｎ₄ （窒化珪
素）等から成る保護膜５が被着・形成されており、該保
護膜５によって感熱孔版原紙６の摺接による摩耗や、大
気中に含まれている水分、感熱孔版原紙６の樹脂層６ｂ
中に含まれているNa⁺ ，Cl^- 等の接触による腐食から発
熱抵抗体３等を保護するようにしている。

【００２３】そしてこのような保護膜５は、従来周知の
スパッタリング法等を採用することによって３〜１０μ
ｍの厚みに被着・形成されるようになっており、このと
き、スパッタリング法によって形成される保護膜５の厚
みは略一定となる。

【００２４】ここで保護膜５の下地となる発熱抵抗体３
やグレーズ層２の表面は、前述した如く、発熱抵抗体３
のほうがグレーズ層２よりもＤ₁ だけ低く位置している
ため、前記発熱抵抗体３の直上に位置する保護膜上面に
は発熱抵抗体３に対応した深さＤ₂ の窪み５ａが形成さ
れる。尚、この窪み５ａは、発熱抵抗体３の幅より若干
狭く、その深さＤ₂ は前記Ｄ₁ と略等しくなる。

【００２５】以上のようなサーマルヘッドを用いて感熱
孔版原紙６に穿孔を形成する場合は、感熱記録媒体６を
外部のプラテンローラ（図示せず）等を用いて前記サー
マルヘッドの保護膜表面に０．２〜０．５ｋｇｆ／ｃｍ
の押圧力で押圧しながら、一対の電極４，４間に所定の
電力を印加し、発熱抵抗体３を個々に選択的にジュール
発熱させるとともに、該発熱した熱を感熱孔版原紙６の
樹脂層６ｂに伝導させて樹脂層６ｂを溶解することによ
り行われる。

【００２６】この場合、保護膜上面に対する感熱孔版原
紙６の押圧力は、窪み５ａが形成されている発熱抵抗体
３の直上領域よりも発熱抵抗体間の領域で大きくなるこ
とから、発熱抵抗体３から感熱孔版原紙６に伝導される
熱は発熱抵抗体間の領域で再びサーマルヘッドの保護膜
５側に伝導されることとなって該領域と接触する感熱孔
版原紙６の樹脂層６ｂが良好に冷却される。このため、
感熱孔版原紙６の穿孔が過度に大きくなろうとするのが
有効に防止されるようになり、感熱孔版原紙６の穿孔を
個々に独立して形成することが可能となる。

【００２７】またこの場合、保護膜上面の高さは、窪み
５ａを設けた分だけ、発熱抵抗体間の領域よりも発熱抵
抗体３の直上領域で低くなっており、発熱抵抗体３に印
加される押圧力は比較的小さい。このため、発熱抵抗体
３が異物の噛み込み等によって大きなダメージを受ける
ことは少なく、サーマルヘッドの信頼性が向上されるよ
うになる。

【００２８】尚、保護膜上面の窪み５ａの深さＤ₂ が
０．５μｍよりも小さいと感熱孔版原紙６の穿孔の径が
大きくなりすぎるので孔版印刷の印刷原版として使用し
た際にインクが過剰に穿孔を透過する恐れがあり、また
深さＤ₂ が２．０μｍよりも深くなると感熱孔版原紙６
の穿孔の径が小さくなりすぎるので孔版印刷の印刷原版
として使用する際にインクが穿孔を透過しにくくなる恐
れがある。従って、保護膜上面の窪み５ａの深さＤ₂ は
０．５〜２．０μｍの範囲内に設定するのが好ましい。

【００２９】また保護膜５に対する感熱孔版原紙６の押
圧力が０．２ｋｇｆ／ｃｍよりも小さくなると個々の穿
孔の径が小さくなって孔版印刷の印刷原版として使用す
る際にインクが穿孔を透過しにくくなる恐れがあり、一
方、押圧力が０．５ｋｇｆ／ｃｍよりも大きくなると感
熱孔版原紙６の摺接による保護膜表面の磨耗が大きくな
るのでサーマルヘッドの寿命が短くなる恐れがある。従
って、保護膜５に対する感熱孔版原紙６の押圧力は０．
２〜０．５ｋｇｆ／ｃｍの範囲内に設定するのが好まし
い。

【００３０】そして、前述の感熱孔版原紙６は、前述の
穿孔が形成された後、孔版印刷の印刷原版として用いら
れる。具体的には、感熱孔版原紙６の一方の主面側に印
刷用のインクを、他方の主面側に被印刷物を配置し、前
記インクを感熱孔版原紙６に形成した穿孔を通して被印
刷物に付着させることで穿孔のパターンに応じた所定の
文字や画像が被印刷物に印刷されることとなる。この場
合、感熱孔版原紙６の穿孔は、前述した如く、個々に独
立して適当な大きさに形成されているため、インクが過
剰に印刷されることはなく、印画品質を高いレベルに維
持することができる。

【００３１】尚、本発明は上述の形態に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変
更、改良が可能であり、例えば、上述の形態ではグレー
ズ層２の凹部２ａに発熱抵抗体３のみを埋設するように
したが、これに代えてグレーズ層２の凹部２ａを電極４
等のパターンに沿って形成しておき、その中に発熱抵抗
体３と一対の電極４，４とを埋設させるようにしても構
わない。

【００３２】また上述の形態において寸法Ｄ₁ を電極４
の厚みと略等しくし、かつ発熱抵抗体３を正方形状とな
すようにすれば、感熱孔版原紙６に形成される穿孔の形
状が理想的な真円に近づくので印画品質を更に向上させ
ることもできる。

【００３３】更に上述の形態においてはグレーズ層２を
絶縁基板１の上面に部分的に形成するようにしたが、こ
れに代えてグレーズ層２を絶縁基板１の上面全体に形成
するようにしても構わない。

【００３４】

【発明の効果】本発明のサーマルヘッドによれば、発熱
抵抗体の直上に位置する保護膜上面に発熱抵抗体に対応
した窪みを形成するようにしたことから、保護膜に対す
る感熱孔版原紙の押圧力が発熱抵抗体の直上領域よりも
発熱抵抗体間の領域で大きくなり、発熱抵抗体から感熱
孔版原紙に伝導された熱を発熱抵抗体間の領域で再びサ
ーマルヘッドの保護膜側に伝導させることによってこの
領域と接触する感熱孔版原紙の樹脂層を良好に冷却する
ことができる。これにより、感熱孔版原紙の穿孔が過度
に大きくなろうとするのが有効に防止されるようにな
り、感熱孔版原紙の穿孔を個々に独立して形成すること
が可能となる。

【００３５】また本発明のサーマルヘッドによれば、保
護膜上面の高さは発熱抵抗体間の領域よりも発熱抵抗体
の直上領域で低くなっており、発熱抵抗体に印加される
押圧力は比較的小さいため、発熱抵抗体が異物の噛み込
み等によって大きなダメージを受けることはなく、これ
によってサーマルヘッドの信頼性が向上されるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサーマルヘッドの一形態を示す縦断面
図である。

【図２】図２は図１のサーマルヘッドの横断面図であ
る。

【図３】図２のＸ部拡大図である。

【図４】従来のサーマルヘッドの横断面図である。

【図５】従来のサーマルヘッドを用いて感熱孔版原紙に
穿孔を形成した場合の印画パターン例である。

【符号の説明】

１・・・絶縁基板 ２・・・グレーズ層 ２ａ・・凹部 ３・・・発熱抵抗体 ５・・・保護膜 ５ａ・・窪み

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁基板上面に被着させたグレーズ層表面
   に複数個の凹部を形成するとともに、該凹部内に発熱抵
   抗体を個々に埋設し、グレーズ層の上面及び発熱抵抗体
   の上面を保護膜で被覆して成る感熱製版用のサーマルヘ
   ッドであって、前記発熱抵抗体の直上に位置する保護膜
   上面に発熱抵抗体に対応した窪みを形成したことを特徴
   とするサーマルヘッド。