JPS62196159A - サ−マルヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はサーマルプリンタに用いられるサーマルヘッド
に係り、特に薄膜型のサーマルヘッドおよびその製造方
法に関する。

〔従来の技術〕

サーマルプリンタに搭載するサーマルヘッドは、例えば
複数個の発熱抵抗体素子を同一基板上に直線的に配列し
、情報に従ってこの発熱抵抗体素子を通電加熱させて、
感熱記録紙に発色記録させるか、あるいはインクリボン
を介して普通紙に転写記録するために用いられる。

第２図および第３図は、それぞれ従来のこの種のサーマ
ルヘッドの一般構造例を示すものである。

第２図および第３図において、セラミック基板等の絶縁
性基板１上には、蓄熱層として機能するガラスからなる
グレーズ層２が形成されており、このグレーズ層２は、
第２図においては、絶縁性基板１のほぼ全面に平面状に
形成され、また第３図においてはその発熱抵抗体形成予
定領域に上面の断面が円弧状のものとして形成されてい
る。このグレーズ層２の上には王、２Ｎ等からなる発熱
抵抗体層３が蒸着、スパッタリング等で被着された模、
エツチングされて、Ｗｉ数個直線状に配置・形成されて
いる。この発熱抵抗体層３の上には、さらにこの発熱抵
抗体層３に対して給電するための給電体層４が形成され
ている。この給電体層４は、例えばアルミニウムや銅や
金等からなるもので、蒸着、スパッタリング等で被着さ
れた後、エツチングによって所望形状のパターンに形成
され、各発熱抵抗体層３の両側にそれぞれ一方が共通電
極４Ａとして、また他方が個別リード電極４Ｂとしてそ
れぞれ引出されている。そして、対をなす共通電極４△
および個別リード電極４Ｂ間において、１ドツト相当分
の発熱領域を形づくられた各個独立した発熱抵抗体層３
は、対をなす給電体層４゜４間に電圧を印加することに
よって発熱されるようになっている。なお、４ａは、エ
ツチングによって形成された、給電体層４の分所部であ
る。

前述した発熱抵抗体層３および給電体層４の上には、こ
れらの保護層７が形成されている。この保護層７は、発
熱抵抗体層３を酸化による劣化から保護するＳｉｏ２な
どからなる耐酸化層５と、この耐酸化層５上に積層され
、感熱記録紙（図示せず）等との接触による摩耗から発
熱抵抗体層３および給電体層４を保護するＴａ２０５等
からなる耐摩耗層６とからなっており、この保護層７は
端子部以外のヘッド面のすべてを覆うようになっている
。この保護層７の耐酸化層５および耐摩耗層６は、スパ
ッタリング等の手段によって順次形成され、その後、最
終工程で、絶縁性基板１を分割して所望のサーマルヘッ
ドチップを得るようになっている。

なお、近年におけるサーマルヘッドプリンタの印字品質
の改良が進んだことによりサーマルヘッドの構造は、第
２図に示す従来からの平面上に発熱抵抗体層３を配置し
たものから、第３図に示すような断面円弧状の部分グレ
ーズ層２を設け、その頂面部に発熱抵抗体層３を配置し
、感熱記録媒体に対する接触をよくして比較的低電力で
高印字品質を得るものに変化してきている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前述した第２図および第３図の構成にお
いては発熱抵抗体層３を挟んで給電体層４が分断してい
るため、分断部４ａは保護層７の上面に凹部７ａを生じ
させることになり、印字に際して感熱記録媒体に対して
空隙を生じるから、効率よく熱の伝導が行なえず印字濃
度がうすいものとなり易い。この点を解消するために印
加エネルギーを増大させて印字濃度を高めようとすると
、熱歪の増大によってサーマルヘッドが劣化し寿命が短
くなるという問題を生じた。また、分断部４ａが存在す
るため、給電体層４のエツジ部に印字の際集中荷重が働
き、保ｙ１層７にクラックや剥離が生じ易く、この場合
発熱抵抗体層３の酸化等による抵抗値の変動で、実質上
印字不能になるおそれもあった。

前述した従来のものにおける問題点を克服するために、
第４図に示すように絶縁性基板１のほぼ全面に平面状に
形成されたグレーズ層２の中央部にエツチングにより断
面長方形状の突部２ａを形成し、この突部２ａに対応す
る部位の発熱抵抗体層３に突部３ａを形成し、さらに、
この発熱抵抗体層３の突部３ａの範囲がちょうど露出す
るように給電体層４に分断部４ａを形成するようにした
サーマルヘッドが既に考案されている。

しかしながら、このように発熱抵抗体層３の突部３ａの
幅と給電体層４の分断部４ａの幅とを等しくすると、そ
の位置決めが非常に困難であり、わずかな位置ずれが生
じると、発熱抵抗体層３の突部３ａ上に給電体層４の一
部が乗り上げてしまい印字に支障をきたすおそれがあり
、したがってこのような第４図の構成においては製造の
歩留りが悪かった。

また、第５図に示すように、給電体層４の分断部４ａの
幅１を発熱抵抗体層３の突部３ａの幅より大きくして、
給電体層４の発熱抵抗体層３の突部３ａ上への乗り上げ
を防止し、歩留りを向上しようとすると、発熱抵抗体層
３の発熱エネルギ損失が大きくなり、性能的に問題が生
じることになった。

さらに、グレーズ層２の突部２ａ以外の部位において写
真製版技術により給電体層４を分断して発熱抵抗体層３
を形成する際、給電体層４の個別リード電極４Ｂは、各
発熱抵抗体層３に対応するように相互に分離して各発熱
抵抗体層３に接するように形成しなければならないが、
前記グレーズ層２の突部２ａの突出高さが大きすぎると
、エツチングの際のフォトマスクとグレーズ層２の突部
２ａ以外の部位との間隔が大きくなり、パターン粘度が
低下し、この結果、隣位の個別リード電極４Ｂ、４Ｂ間
において電気的短絡の生じるおそれがあった。このため
前記グレーズ層２の突部２ａの突出高さは数μｍ程度が
限界であった。

さらにまた、グレーズ層２の突部２ａは前述したように
断面長方形状とされているため、第４図の給電体層４な
らびに露出している発熱抵抗体層３上に図示しない保護
層をスパッタリングなどにより形成する際、突部２ａの
直角状の隅部に対応する部位への保護層の密着性が悪く
、このため突部２ａの隅部に対応する部位の機械的強度
は著しく低下したものになり、印字時の間接圧力、サー
マルヘッドを構成する各層の内部応力、熱膨張係数差な
どのストレスにより発熱抵抗体層３やグレーズ層２の突
部２ａが破壊するおそれもあった。

本発明は、前述した従来のものにおける問題点を克服し
、良好な印字を行なえ、しがち製造歩留りがよく安価に
製造でき、さらには長期にわたって高水準の印字品質を
維持できるサーマルヘッドを提供することを目的とする
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、絶縁基板上に形成され上面の断面が円弧状の
グレーズ層と、このグレーズ層上に直線的に配置された
複数個の発熱抵抗体層と、前記グレーズ層の頂部を境界
としてその両側の発熱抵抗体層を覆うように配置され前
記グレーズ層の片側に電極が位置し他側に個別リード電
極が位置する給電体層とを有してなるサーマルヘッドに
おいて、前記共通電極側のグレーズ層の上面をグレーズ
層の頂部近傍に形成した段部を介して前記個別リード電
極の上面より低位に形成するとともに、前記発熱抵抗体
層を前記個別リード電極側のグレーズ層の頂部から前記
段部にかけて屈曲状に露出せしめたことを特徴としてい
る。

（作　用） 本発明によれば、発熱抵抗体層を個別リード電極側のグ
レーズ層の頂部から段部にかけて屈曲状に露出せしめた
ので、感熱記録紙に対しサーマルヘッドを傾斜させるよ
うにしてサーマルヘッドを感熱記録紙に圧接すると、サ
ーマルヘッドの発熱抵抗体層の尖端が感熱記録紙側に最
高に突出して感熱記録紙に圧接するので、感熱記録紙へ
の熱伝導性が良好とされ、しかも感熱記録紙に対する発
熱抵抗体層の圧接の際の圧力が尖端から少ない損失で感
熱記録紙に伝達されるので良好な印字を行なうことがで
きる。また、発熱抵抗体層の尖端への保１１１Ｗのスパ
ッタリングも密着性よく行なうことができ、長寿命を維
持することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例により説明する。

第１図は本発明に係るサーマルヘッドを示すものであり
、セラミック基板等からなる絶縁性基板１上の発熱抵抗
体形成予定領域には蓄熱層たるグレーズ層１２が形成さ
れている。このグレーズ層１２は、上面１２ａを小径の
円弧により形成した第１半部１２Ａと、上面１２ｂをこ
の第１半部１２Ａの上面１２ａの径より大径の円弧によ
り形成した第２半部１２Ｂと、これらの第１半部１２Ａ
および第２半部１２Ｂ間に介装され、上面１２Ｃを、第
１半部１２Ａの上面１２ａならびに第２半部１２Ｂの上
面１２ｂとを連通ずる段部に形成した中間部１２Ｇとが
一体形成により構成されている。

前記第１半部１２Ａの上面１２ａならびに第２半部１２
Ｂの上面１２ａは、それぞれその仮想接線が水平方向と
なる最上位まで形成されて、サーマルヘッドの幅方向中
央位置までそれぞれ延在しており、両者の上面１２ａお
よび１２ｂを連通する中間部１２Ｇの段部１２ｃは、上
面１２ａと鈍角をもって交差し、鉛直面に対し傾斜して
いる。

この段部１２Ｇの鉛直方向の段差は約５〜５０μｍとさ
れている。

前述したグレーズ層１２を形成するには、第１半部１２
Ａ側となるぼぼ半分の領域をエツチングにより削落すれ
ばよい。

前記グレーズ層１２には、例えばＴ、２Ｎからなる発熱
抵抗体層３がスパッタリングにより積層された上でエツ
チングにより複数個直線状に配置されている。ざらに、
この発熱抵抗体層３上には、例えば八１からなる給電体
層４がスパッタリングにより積層されており、この給電
体層４は、各発熱抵抗体層３に対応する個別リード電８
ｉ４Ｂならびに第２半部１２Ｂの頂部ならびに中間部１
２Ｃ上の屈曲状の発熱抵抗体層３を露出するための分断
部４ａを形成するために写真製版技術によりエツチング
されて共通型１４Ａならびに各個別リード電極４Ｂを区
画形成されている。そして、共通電極４Ａは、グレーズ
層１２の上面を小径の円弧により形成し低位置に位置す
る第１半部１２Ａ上に形成されており、また個別リード
電極４Ｂは、グレーズ層１２の上面を大径の円弧により
形成し高位置に位置する第２半部１２Ｂ上に形成されて
いる。

露出している前記絶縁性基板１、グレーズ層２、発熱抵
抗体層３および給電体層４上には、例えばＳｉＯ２から
なる耐酸化層や、例えばＴ８２０５からなる耐摩耗層な
どの保護層７がスパッタリングなどにより積層され、サ
ーマルヘッドが構成されている。

つぎに、前述した実施例の作用について説明する。

近年、サーマルプリンタの印字技術の進歩により、感熱
記録紙Ｐの走行方向に対しサーマルヘッドを傾斜して印
字すると印字品質が向上することが知られているが、前
述した実施例においても、第１図に示すように、感熱記
録紙Ｐの紙面、すなわち感熱記録紙Ｐへの印字方向に対
し傾斜角θ０をもってサーマルヘッドを感熱記録紙Ｐに
圧接するようにしている。このθ０は、屈曲状に形成さ
れた発熱抵抗体層３の尖端３ｂが感熱記録紙Ｐ側に突出
するような角度とされている。

すると、はぼ個別リード電極４Ｂの厚みである２履だけ
本来的に個別リード電極４Ｂより低位置にある第２半部
１２Ｂ側の発熱抵抗体層３が感熱記録紙Ｐに対しては個
別リード電極４Ｂより感熱記録紙Ｐ方向に突出すること
になるため、個別リード電極４Ｂが発熱抵抗体層３によ
る印字を阻害するおそれはない。一方、共通電極４Ａは
約５〜５０μｍの段差の段部１２Ｃを介して第２半部１
２Ｂより低位にある第１半部１２Ａ上に形成されている
ので、前述したようにサーマルヘッドと感熱記録紙Ｐと
の傾斜角θ０があっても、この個別リード電１４４Ｂも
発熱抵抗体層３による印字を阻害するおそれはない。ま
た、断面はぼ三角形状の発熱抵抗体層３の尖端３ｂによ
り感熱記録紙Ｐに対する熱伝導が行なわれるので、感熱
記録紙Ｐへの熱伝導性が良好で、しかも圧接の際の圧力
の損失も少ない。したがって、従来のものと比較して著
しい印字品質の向上が達成できる。

また、発熱抵抗体層３の尖端３ｂが前述したように断面
はぼ三角形状に突出しているので、保護層７のスパッタ
リングの際にこの尖端３ｂ近傍にも良好に保護層７が付
着することになり、従来のもののような機械的強度低下
がなく耐久性に優れ、寿命を長くすることができる。

さらに、給電体層４のエツチングによる形成の際、個別
リード１穫４Ｂは従来のものと同様に成形できるため、
隣位の発熱抵抗体層３．３間における電気的短絡は発生
しないし、また、共通電極４Ａ側は、そのパターンを段
部１２Ｃの段差に合わせて補正することができるし、ま
たテーパーエツチングを併用することができるので段部
１２Ｃの段差があっても通産性に悪影響を与えることば
ない。

さらにまた、給電体位４の分断部４ａを形成する際の位
置決めは個別リード電極４Ｂ側だけを片側管理すれば足
り、位置決めを良好に行なうことができる。

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明に係るサーマルヘッドは、
共通電極側のグレーズ層の上面をグレーズ層の頂部近傍
に形成した段部を介して個別リード電極の上面より低位
に形成するとともに、発熱抵抗体層を個別リード電極側
のグレーズ層の頂部から段部にかけて屈曲状に露出せし
めたので、屈曲状の発熱抵抗体層の尖端により印字を行
なうことにより熱伝導性ならびに圧力伝導性とも良好に
印字品質の優れた印字を行なうことができるし、また製
造歩留りも良好で安価に製造でき、さらには長期にわた
って良好な印字を維持できるという優れた効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るサーマルヘッドの実施例を示す縦
断面図、第２図、第３図、第４図および第５図はそれぞ
れ従来のサーマルヘッドを示す縦断面図である。 １・・・絶縁性基板、２・・・グレーズ層、３・・・発
熱抵抗体層、４・・・給電体層、４Ａ・・・共通電極、
４Ｂ・・・個別リード電極、７・・・保護層、１２・・
・グレーズ層、１２Ａ・・・第１半部、１２Ｂ・・・第
２半部、１２Ｇ・・・中間部、Ｐ・・・感熱記録紙。 第２図 ｚ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）絶縁基板上に形成され上面の断面が円弧状のグレー
   ズ層と、このグレーズ層上に直線的に配置された複数個
   の発熱抵抗体層と、前記グレーズ層の頂部を境界として
   その両側の発熱抵抗体層を覆うように配置され前記グレ
   ーズ層の片側に電極が位置し他側に個別リード電極が位
   置する給電体層とを有してなるサーマルヘッドにおいて
   、前記共通電極側のグレーズ層の上面をグレーズ層の頂
   部近傍に形成した段部を介して前記個別リード電極の上
   面より低位に形成するとともに、前記発熱抵抗体層を前
   記個別リード電極側のグレーズ層の頂部から前記段部に
   かけて屈曲状に露出せしめたことを特徴とするサーマル
   ヘッド。 ２）前記共通電極側のグレーズ層はエッチングにより前
   記段部が形成されている特許請求の範囲第１項記載のサ
   ーマルヘッド。 ３）前記段部の高低差は５〜５０μｍ程度とされている
   特許請求の範囲第２項記載のサーマルヘッド。