JPS6271663A - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、サーマルタイプのファクシミリやプリンタな
どに用いて好適なサーマルヘッドに関する。

〔発明の背景〕

第７図は従来のサーマルヘッドの一例を示すものであっ
て、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図であり、
ｌは発熱抵抗体、２は電極、３は保護層、４は基板であ
る。

従来、一般に用いられるサーマルヘッドは、第７図に示
すように、基板４上に発熱抵抗体ｌが形成され、この発
熱抵抗体１上に電極２が設けられて全表面が保護層３で
覆われる構成をなしている。

ここでは、１つの電極２しか示していないが、これに対
向してもう１つの電極が設けられている。

これら電極を通して電流を流すと、これら電極間の発熱
抵抗体ｌがこの電流によって発熱し、これにより、保護
層３側にある感熱紙（図示せず）が感熱してドツトが印
画される。

ところで、かかるサーマルヘッドにおいては、感熱抵抗
体ｌと電極２との境界での温度差が大きくて大きな熱歪
を生じるため、ｌ　ｍ　ｓ　ｅ　ｃ程度の周期で発熱・
冷却を繰り返すと、数百刃サイクルで基板４０表面が破
壊し、実用に耐えない。これを避けるためには、この境
界部での温度勾配を緩やかにしなければならず、局所的
な発熱量の制御が必要である。

従来のサーマルヘッドの発熱抵抗体は一種類の抵抗体材
料より成る層構造又は導電物質と絶縁物質を交互に重ね
た類似層構造であるため、発熱部の局所的な発熱量を制
御するためには、発熱抵抗体に穴や切り欠きなどを設け
る等、発熱抵抗体の幅を変化させる方法が多数提案され
ている。しかし、穴や切り欠きの部分では、発熱抵抗体
が無いために発熱が起こらず、急激な温度勾配を生じる
上に、エレクトロマイグレーションの起点となる等、寿
命特性の改善は果たせない。このことと製造の困難さの
ために、発熱抵抗体の形状を矩形以外の形状にした例は
少なく、特開昭５７−１１５３７４号公報に見られる程
度である。

また、発熱抵抗体上に電極材料を局所的に残し、温度分
布の改善をはかった例も上記特許公開公報に開示されて
いるが（第８図（ａ））　、上記例と同様の理由で、寿
命特性の改善は達成できない。

これに対して、発熱抵抗体の厚さを変゛化させる例が特
開昭５６−１７２７５号公報に示されているが（第８図
（ｂ））、この例では、ペーストの粘性を利用して電極
近傍を厚くしており、この結果、温度の分布を任意に制
御できないため効果が少ない、また、温度分布の制御が
より必要となる高記録密度のサーマルヘッドへの適用に
は問題が多い。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、発熱
部での温度分布を任意に制御することができ、高密度記
録、高速度記録を実現可能としたサーマルヘッドを提供
するにある。

〔発明の概要〕

良好な寿命特性をもつ低記録密度のサーマルヘッドにお
ける発熱部の温度分布と保護層３の歪みは、計算による
と、夫々第５図（ａ）、　　（ｃ）に示すようになる。

なお、同図（ｂ）はこのサーマルヘッドの断面を示し、
同図（ａ）、　　（ｂ）。

（ｃ）の横方向（Ｘ軸）の尺度は等しくしている。

同様にして、寿命が短かい高記録密度のサーマルヘッド
における発熱部の温度分布と保護層３の歪みは、夫々第
６図（ａ）、　　（ｃ）に示すようになる。同図（ｂ）
はこのサーマルヘッドの断面を示し、同（ａ）、　　（
ｂ）、　　（ｃ）の横方向（Ｘ軸）の尺度も等しくして
いるが、第５図に対してその尺度が２倍となっている。

すなわち、第５図では、発熱部の中心から２００μｍの
部分までを表わしているが、第６図では、同じ図面寸法
で、発熱部の中心から１００μｍの部分までを表わして
いる。

第５図と第６図とを比較すると、発熱部での最高温度は
低記録密度のサーマルヘッドの方が３３０℃以上と高い
が（第５図）、全歪が最大となる中心部での保護層での
歪みは、低記録密度のサーマルヘッドの方が小さいこと
がわかる。また、電極２の端部近傍、すなわち、発熱部
の両端近傍の温度勾配をみると、低記録密度のサーマル
ヘッドの方が小さいこともわかる。

このことから、発熱部の両端近傍の温度勾配が小さい方
が熱による保護層３の歪みが小さくできるものと考えら
れる。この温度勾配を小さくするためには、印画のため
の上記発熱部の両端近傍に所定の発熱領域を設ければよ
く、その手段としては、先に述べた従来技術のようにし
て電極近傍での発熱抵抗体の抵抗値を小さくすることが
考えられるが、制御性や製造などの点から問題がある。

これに対し、本発明は、上記目的を達成するために、電
極近傍での発熱抵抗体の層数を発熱部の中心よりも多く
することにより、発熱部の両端近傍での発熱抵抗体の抵
抗値を小さくするようにした点に特徴がある。

〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例を図面によって説明する。

第１図は本発明によるサーマルヘッドの一実施例を示す
断面図であって、５は上層の発熱抵抗体であり、第７図
に対応する部分には同一符号をつけている。

第１図において、基板４上には、一様に下層の発熱抵抗
体１が設けられ、さらにその上に部分的に上層の発熱抵
抗体５が設けられている。この上層の発熱抵抗体５の上
に電極２が設けられ、これら下層の発熱抵抗体１、上層
の発熱抵抗体５および電極２の露出した表面全体が保護
層３で覆われている。

かかる構成によると、下層の発熱抵抗体ｌおよび上層の
発熱抵抗体５における対向する２つの電極２間の部分が
発熱部をなしているが、この発熱部の中心部が下層の発
熱抵抗体１のみの一層の発熱抵抗体からなるのに対し、
その端部近傍（すなわち、電極２の端部近傍）が下層の
発熱抵抗体Ｉと上層の発熱抵抗体５との二層の発熱抵抗
体からなり、このために、発熱部の端部は中心部よりも
電気抵抗が小さくなる。この結果、発熱部の端部での温
度勾配は緩やかになり、保護層３の歪みが小さくなって
サーマルヘッドの寿命特性が良好になる。

次に、この実施例の製造方法を第２図によって説明する
。

まず、絶縁性の基板４上に発熱抵抗体層１′。

発熱抵抗体層５′、電極層２′を成膜する（第２図（ａ
））。発熱抵抗体層１′は、特に高温となるので、Ｃｒ
−３ｉ　−０，Ｔａ−３，ｉ　０．　。

’ｌ’ａＮ、ＺｒＮ等を用いるのが良好である。発熱抵
抗体層５′は、発熱抵抗体層１′に対して選択エツチン
グのできる材料、例えばＮｉＣｒ。

１”ｅｃｒＡｆ　（カンクル）等が良い。また、発熱抵
抗体層１′として挙げた材料を組み合わせても良い。こ
れら成膜を終えた基板４に対し、フォトエツチング手法
などにより、電極層２′のエツチング（第２図（ｂ））
を行なって電極２を形成し、さらに、発熱抵抗体層５′
をエツチングして上層層の発熱抵抗体５を形成する。そ
して、発熱抵抗体１′を下層の発熱抵抗体ｌとしく第２
゛図（Ｃ））、この上に保護層３を形成して第１図に示
す如き構造が完成する。

ここで、下層の発熱抵抗体ｌの露出した部分の長さｌ、
と対向する２つの電極２間の長さ１２は、記録紙に印画
されるべきドツトの大きさと印画速度によって定められ
る。

第１図に示したサーマルヘッドはこのようにして製造す
ることができ、長さ１．．１２はエツチングによって任
意に設定することができるから、発熱部での温度勾配は
、制御可能となり、印画されるドツトの大きさや印画速
度に応じて最適な寿命特性を得ることができるように設
定できることになる。

実験によると、この実施例では、ｌ　ｍ　ｓ　ｅ　ｃ以
下の加熱冷却サイクルに耐えるほどに発熱部での耐熱衝
撃性に優れ、Ａ４紙を５ｓｅｃ以下で印画可能であって
、しかも長時間の使用に対して基板の破壊が生ずること
はなかった。

第３図は本発明によるサーマルヘッドの他の実施例を製
造工程で示したものである。

この実施例は、図示しないが、まず、基板４上に発熱抵
抗体層と電極層とを形成し、第３図（ａ）に示すように
、電極層を部分的にエツチングして対向する電極２を形
成した後、上記発熱抵抗体層におけるこれら電極２間の
一部をエツチングして下層の発熱抵抗体１とする。そし
て、電極２の表面、露出した発熱抵抗体１の表面および
発熱抵抗体層が除かれた基板４の表面を覆うように上層
の発熱抵抗体５を形成しく第３図（ｂ））　、さらにそ
の上に保護Ｎ３を形成する（第３図（Ｃ））。

この実施例においても、第３図（ｃ）に示すように、電
極２間の発熱部においては、その中心部が一層の発熱抵
抗体５のみからなるのに対し、その端部では、発熱抵抗
体１，５と二層の発熱抵抗体からなり、温度勾配が緩や
かになる。しかも、発熱部の中心部近傍での上層の発熱
抵抗体５のみからなる部分の長さや電極２間の長さは任
意に定め得るから、この温度勾配も任意に制御でき、第
１図に示した実施例と同様の効果が得られる。

さらに、この実施例では、電極２は発熱抵抗体で包まれ
てしまうため、電極２の材料の発熱抵抗体への拡ｔやエ
レクトロマイグレーションが生ずることはない。

なお、上記夫々の実施例では、発熱部の端部での発熱抵
抗体を二層としたが、第４図（ａ）。

（ｂ）に示すように、三層としてもよいし、さらに四層
以上としてもよ（、これによってさらに適切な温度勾配
を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、発熱部の中心部
と端部とで、発熱抵抗体の層数を異ならせることによっ
て発熱抵抗体の抵抗を異ならせるものであるから、該発
熱部での温度勾配を任意にかつ高い精度で制御すること
ができ、高速印画が可能であってしかも良好な寿命特性
を有するサーマルヘッドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるサーマルヘッドの実施例を示す断
面図、第２図はその製造方法を示す工程図、第３図は本
発明によるサーマルヘッドの他の実施例の製造工程図、
第４図（ａ）、（ｂ）は夫々本発明によるサーマルヘッ
ドのさらに他の実施例を示す断面図、第５図は従来の低
記録密度のサーマルヘッドの発熱部での温度勾配および
保護層の歪みを示した説明図、第６図は従来の高記録密
度のサーマルヘッドの発熱部での温度勾配および保護層
の歪みを示した説明図、第７図は従来のサーマルヘッド
の一例を示した平面図および断面図、第８図（ａ）、　
　（ｂ）は夫々従来のサーマルヘッドの他の例を示す断
面図である。 １・・・下層の発熱抵抗体、２・・・電橋、３・・・保
護層、４・・・基板、５・・・上層の発熱抵抗体。 代　理　人　弁理士　武　顕次部（外１名）第１図 ｒσノ （ｂ） 第３図 第４図 ｔσノ （ｂ） 第５図 ドツト中央か６の距＠　　（）ｔｙｎノ第６図 （ａノ ドツト中央か４；０表」直　　◇μｖ＝）第７図 第８図 （ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁性基板上に配置された対をなす電極間に発熱
   抵抗体を設けて発熱部とし、該電極を介して該発熱抵抗
   体に通電することにより、該発熱部に印画のための熱を
   発生させるようにしたサーマルヘッドにおいて、該発熱
   部の中心部と端部とで該発熱抵抗体の層数を異ならせた
   ことを特徴とするサーマルヘッド。
2. （２）特許請求の範囲第（１）項において、前記発熱部
   の中心部よりも端部での前記発熱抵抗体の層数を多くし
   たことを特徴とするサーマルヘッド。