KR920004866B1 - 더어멀 헤드 - Google Patents

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아쓰시 니시노
아끼히꼬 요시다
요시히로 와다나베
야스히로 다께우찌
히사시 고다마
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마쓰시다 덴끼 산교오 가부시기 가이샤
다니이 아끼오
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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
더어멀 헤드
[도면의 간단한 설명]
제 1 도는 본 발명의 한 실시예의 더어멀 헤드의 단면 구성도.
제 2 도는 내지 제 4 도는 같은 더어멀 헤드의 전극 구성을 나타낸 평면도.
제 5 도는 종래의 실시예의 더어멀 헤드의 단면 구성도.
제 6 도는 제 5 도의 더어멀 헤드의 전극 구성을 나타낸 평면도.
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 프린터(printer)나, 팩시밀리등의 열전사(熱轉寫)기록장치, 감열(感熱)기록장치등에 사용하는 더어멀헤드(thermal head)에 관한 것이다.
[배경기술]
종래, 프린터나 팩시밀리 등의 열전사 기록장치나 감열 기록장치는 더어멀 헤드를 사용하여 감열지 혹은 잉크 사이트(ink sheet)와 중첩시킨 보통지에 대하여 감열 기록을 하고 있다. 이러한 열전사, 감열인자(感熱印字)방식 프린터 등의 인자 장치에 사용되는 더어멀 헤드는 다음의 두가지 종류의 것이 있다. 그 첫번째의 것은, 글레이즈-알루미나(glaze-alumina)기판 위에 증착, 스퍼터링(sputtering)과 같은 진공 박막 형성 프로세스에 따라 발열 저항체, 통전용(通電用)전극, 내마모층을 형성하여 사진 평판 에칭법(photolitho etching)을 이용하여 패턴 형성한 것으로, 이른바 박막형이라고 일컫는 것이다. 그 두번째의 것은, 글레이즈 절연 기판 위에 통전용 전극, 발열 저항체, 내마모층을 각각 페이스트의 인쇄 소성법(printing burning)에 의하여 형성하는 것으로, 이른바 후막형이라고 일컫는 것이다.
위에서 설명한 두가지 종류의 더어멀 헤드는 각기 장점과 단점을 가지고 있다. 즉, 박막형 더어멀 헤드는 저항체 형상(면적, 두께 등)이 각 도트(Dot)사이에서 균일하고 그 열용량이 균일하기 때문에, 인자(印字)할때의 종이에 열 전달이 균일하게 이루어질 수 있다. 또, 각 저항체의 저항값도 어떤 수준까지는 균일한것을 얻을 수 있어 총합적으로 보아서 인자 품질이 우수한 더어멀 헤드이다. 저항체층의 두께가 1000-5000Å로서 얇으므로, 열용량이 작아서 펄스 인가(印加) 온(ON), 오프(OFF)할때의 저항체 온도의 상승, 하강 도중의 상수(常數)는 우수한 것으로 되어 인자 발열 효율도 높다. 그러나, 종래의 박막형에서는 저항값의 분산을 ±5% 이하로 한다는 것은 어렵고, 더욱이 우수한 인자 품질을 바란다는 것은 곤란하다. 또, 박막프로세스를 위한 설비 코스트, 배치(batch)생산 등과 같은 생산성, 저(低)코스트화라고 하는 점에서 해결하여야 할 문제점이 많다.
한편, 후막형 더어멀 헤드는 인쇄 소성법을 이용하기 때문에 설비 코스트가 낮다는 것, 연속 생산이 용이하다는 것 등 잇점이 많아서 주목되어 오고 있다.
제 5 도는 종래의 후막형 더어멀 헤드의 구조도이다. 알루미나 기판(1)의 상면에 글레이즈층(2)을 형성하고, 그위에 통전용의 공통전극(3) 및 개별 전극(4), 발열 저항체(5)를 형성하고, 내마모층(6)은 발열저항체(5)와 전극(3), (4)의 일부를 덮도록 구성하고 있다.
제 6 도는 종래의 후막형 더어멀 헤드의 전극 형상을 나타낸 평면도이다. 후막형 더어멀 헤드에서는 발열 저항체를 독립하여 구성하는 것이 곤란하기 때문에 라인(line)형상의 공통 발열 저항체(5)를 설치하여, 통전용의 도체 전극(3), (4)은 발열 저항체(5)의 양측으로부터 번갈아 공토 전극(3)과 개별 전극(4)을 지그재그형으로 도입 배치하고 있다. 또한, 하나의 개별 전극(4)에는 2개의 발열부(7a)(7b)가 대응하여 하나의 도트를 구성하고 있다. 즉, 하나의 개별 전극(4)과 공통전극(3) 사이에 펄스적으로 전압을 인가하면, 발열부(7a), (7b)에 동시에 전류가 흘러서 2개의 발색점이 형성된다.
종래에는 상술한 지그재그형의 전극 형상을 가진 후막형 더어멀 헤드의 발열체 저항값은 동일 헤드내의 여러개의 도트에 있어서 10수%에 미치는 분산을 가지고 있었다. 저항값 분산의 주원인은 발열 저항체 재료의 분산 상태 등의 불균일성과 라인 형상의 공통 발열 저항체(5)의 라인폭, 두께의 불균일성 등의 인쇄 정밀도에 있다. 즉, 후막형 더어멀 헤드에 있어서는 라인 형상의 공통 발열 저항체(5)의 라인폭을 균일하게 인쇄 형성하는 것이 곤란하여 수%에 미치는 분산을 가지고 있기 때문에 발열 저항체(5)의 양측으로부터 도입 배치하고 있는 통전용의 전극(3), (4)과 발열 저항체(5)와 접촉 면적이 달라져서 기본적으로 각 도트 저항값의 분산을 크게 하고 있었다.
그 때문에, 통전 과부하 트리밍(trimming)방식(발열 저항체에 전력을 공급하였을때에 발생하는 자기(自己)발생 주울(Joule)열에 의한 저항값 변화를 이용하는 방법)을 이용하여, 도트의 저항값을 트리밍하여 ±1% 정도로 균일하게 조절할 수는 있으나, 발열 저항체의 단위 체적당의 발열량을 균일하게 할 수 없었다.
[발명의 개시(開示)]
본 발명은 더어멀 헤드의 통전용 전극 형상에 관한 것으로, 인자(印字)에 있어서의 발열 효율의 향상을 도모하여 열응답성을 높이고, 전력 절감을 도모할 목적으로 전극 형상을 종래에 없던 전혀 새로운 대략 전체 주위 포위형 전극 구조로 하는 것을 특징으로 한다. 즉, 발열 저항체를 분리하여 독립시키지 않고 하나의 개별 전극에 대하여 하나의 발열부를 대응시키는 것을 가능하게 한 것이다.
나아가서, 대략 전체 주위 포위형 전극부를 저항체가 완전히 덮는 구조로 하였기 때문에 발열 저항체 인쇄폭의 분산에 기인하는 각 도트의 저항값의 분산을 없애고, 또한 통전 과부하 트리밍 방식에 따라 완전히 균일하게 정돈하는 것을 특징으로 한다.
이상의 효과에 따라 발열 효율, 열응답성이 좋고, 또한 각 도트의 불균일한 인자 농도를 없애고 계조(階調)기록성을 개선함으로써 고품위 인자가 가능하여 높은 신뢰성의 더어멀 헤드를 제공할 수 있다.
[발명을 실시하기 위한 가장 좋은 형태]
이하, 본 발명을 실시예에 따라서 설명한다.
[실시예 1]
제 1 도의 단면 구성도 및 제 2 도의 평면도에 나타낸 바와 같이, 글레이즈층(9)을 구성하여서 된 알루미나 기판(8)상에 금의 도전체(두께 0.5~1.0㎛)로 된 공통 전극(10) 및 개별 전극(11)을 도트 피치(dot pitch)(16.5㎛)의 간격으로 설치하였다. 이때의 전극 구조는 제 2 도에 나타낸 바와 같이 개별 전극(11)의 전력도입부의 대략 전체 주위에 공통 전극(10)의 전력 도입부를 배치한 구조, 즉 대략 전체 주위 포위형 전극구조로 하였다. 이어서, 전술한 전극군의 대향 부위에 RuO2를 주성분으로 하는 발열용의 저항체(두께 4~8㎛)를 라인 형상(폭 350㎛)으로 인쇄 소성하여 발열 저항체(13)를 형성한 다음, 저항체 및 전극군의 일부를 덮도록 유리층을 인쇄 소성함에 따라 내마모층(12)(두께 4~8㎛)을 형성하였다.
헤드 형성후의 대향하는 공통 전극(10)과 개별 전극(11)사이에 형성되는 각각의 발열부의 저항값은 대향부의 전극폭에서는 다르나 1500Ω±7%이었다. 더욱이, 공통전극(10)의 단부(端部)는 팽출(膨出)하여 공통 전극 팽출부(14), 또 개별전극(11)의 일부는 협착부(狹窄部)(15)로 되어 있다. (16)은 공통 전극의 일부에 설치한 공간부이다.
발열 저항체의 자기 발생 주울열에 따라 저항값을 조정하는 통전 과부하 트리밍법을 이용하여 대향하는 한쌍의 공통전극(10) 및 개별 전극(11)의 전극간에 형성되는 각각의 발열부에 펄스전압(5V-150V, 수μS)을 임의의 시간동안 통전함에 따라 각 발열부의 저항값을 따로따로 조정하여 전체 발열부의 저항값을 ±1% 이내로 정리하였다.
이러한 헤드와 비교하기 위하여 전극 패턴만을 종래의 지그재그형 전극 패턴으로 한 종래의 헤드에 대하여 0.4W/dot, 1/4 duty, 16㎳/cycle의 조건에서 구동하여 감열지에 인자하고, 각 도트의 발색점의 농도를 마이크로 농도계로 측정한 결과, 종래의 헤드에서는 발색점의 농도가 ±5% 이상의 분산을 나타낸 반면, 본 발명의 헤드에 있어서는 ±2% 이내의 분산을 나타내어 대단히 품위가 높은 인자가 가능하였다.
발열체에 발열용 전력을 도입하는 전극군의 전극의 단부의 구조를 대략 전체 주위 포위형 전극 구조로 한 헤드는, 종래의 단순한 지그재그형 전극 패턴의 헤드에 비하여 인화(印畵)농도도 1.2배만큼 높고 열응답성이 우수한 헤드임을 확인하였다. 또, 실제로 인자했을 경우의 인화 상태로부터 제 1 라인의 발색이 선명하여 종래의 단순한 지그재그형 헤드에 비하여 대단히 품위가 높은 인작가 가능하였다.
전극 형상으로서는 제 3a,b,c 도에 나타낸 전체 주위 포위형 전극 구조의 헤드도 마찬가지 효과가 있다는 것을 확인하였다. 또한, 인접 도트 사이의 크로스 토오크(cross talk)도 거의 무시할 수 있었다. 그리고, 제 3 도에서 동일 명칭의 소자에는 동일 번호를 부여하였다.
[실시예 2]
글레이즈층을 설치하여서 된 알루미나 기판위에 RuO2를 함유하는 발영용의 저항체(두께 0.5∼8㎛)를 라인 형상(폭 400㎛)으로 인쇄 소성하여 발열 저항체를 형성하고, 이어서 금의 전극(두께 0.5∼1.0λm)으로 되어 있는 공통 전극 및 개별 전극을 도트 피치(16.7㎛)의 간격으로 설치하였다. 이때의 전극 구조는 제 2 도에 나타낸 바와 같이 개별 전극의 단부의 대략 전체 주위에 공통 전극의 단부를 배치한 구조, 즉 대략 전체 주위 포위형 전극 구조로 하였다.
다음에, 전술한 저항체 및 전극군의 일부를 덮도록 유리층을 인쇄 소성함에 따라 내마모층(두께 4∼8㎛)을 형성하였다.
이 헤드에 대하여 실시예 1과 마찬가지의 평가를 한 결과, 그 인자 농도는 ±2% 이내의 분산을 나타내어 대단히 품위가 높은 인자가 가능하였다. 더욱이, 종래의 단순한 지그재그형 전극 패턴의 헤드에 비하여 인화 농도도 1.2배 정도 높아 열응답성이 우수한 헤드임을 알았다. 또한, 실제로 인자하였을 경우의 인화상태로부터 제 1 라인의 발색이 선명하여 종래의 단순한 지그재그형 헤드에 비하여 대단히 품위가 높은 인자가 가능하다는 것을 알았다.
[실시예 3]
제 4 도는 본 발명의 상이한 실시예의 더어멀 헤드를 설명하기 위한 평면도이다. 도면에 나타낸 바와 같이 글레이즈층을 설치하여서 된 알루미나 기판(18)위에 번갈아 도입 배치된 금(두께 0.5∼1.0㎛)으로 된 제 1 군 및 제 2 군의 통전용 전극(19 및 20)을 도트 피치(167㎛)의 간격으로 설치하였다. 더욱이, 전극(20)은 개별 전극에 접속되어 있고, 도체 전극(19)은 공통전극(21)에 접속되어 있다. 이때의 전극 구조는 제 1 군의 개별 전극(20)단부를 전극(19)의 단부의 전체 주위에 배치한 구조이다. 즉, 제 2 군의 공통 전극용의 단부를 전체 주위 포위형 전극 구조가 되도록 배치하였다. 이어서, 다음에 전술한 전극군의 대향 부위에 RuO2를 주성분으로 하는 발열용의 저항재료를 라인 형상(폭 350㎛)으로 인쇄 소성하여 발열 저항체(22)를 형성(두께 4∼8㎛한 다음, 저항체(22) 및 전극군의 일부를 덮도록 유리층을 인쇄 소성함으로써 내마모층(23)을 형성(두께 4∼8㎛)하였다.
다음에, 발열 저항체의 자기 발생 주울열에 따라 저항값을 조정하는 통전 과부하 트리밍법을 이용하여 개별 전극의 도체 전극과 한쌍의 인접한 공통 전극용의 도체 전극 사이에 형성되는 각각의 발열부, 예컨대(24a)와 (24b)에 따로따로 펄스 전압(5∼200V, 수 ㎲)을 임의의 시간 동안 통전함으로써 발열부의 저항값을 따로따로 조정하여 전체 발열부의 저항값을 ±1% 이내로 정리하였다.
저항값을 조정한 다음, 도면의 더어멀 헤드의 전극 형상을 나타낸 평면도에 있는 바와 같이, 제 2 군의 전극의 일부를 Cu-수지계의 도전성 재료를 인쇄하여 소성함으로써 제 2 군의 전극군과 접속하여 공통 전극(21)을 형성하였다.
그런데, 1도트의 저항값은 제 2 군의 전극군을 공통 전극(21)으로 쇼오트(short)상태로 하였기 때문에 개별 전극(20)의 단부에 인접하는 한쌍의 전극(19)의 단부 사이에 형성되는 발열부(24a)와 (24b)사이의 합성값이다. 본 실시예의 경우, 발열부의 합성 저항값은 1500Ω±1%이었다.
이 헤드와 비교하기 위하여 전극 패턴만을 종래의 지그재그형 전극 패턴으로 한 종래의 헤드에 대하여 0.4W/dot, 1/4duty, 16ms/cycle의 조건에서 구동하여 감열지에 인자하고, 각 도트 발색점의 농도를 마이크로 농도계로 측정한 결과, 종래의 헤드는 발색점의 농도가 ±10% 이상의 분산을 나타낸데 대하여, 본 발명의 헤드에 있어서는 ±1.5% 이내의 분산을 나타내어 대단히 품위가 높은 인자가 가능하였다.
더욱이, 발열체에 도입되는 전극군의 전극의 단부의 구조를 전체 주위 포위형 전극 구조로 한 헤드는, 종래의 단순한 지그재그형 전극 패턴의 헤드에 비하여 인화 농도도 1.2배나 높아 열응답성이 우수하다. 또한, 실제로 인자하였을 경우의 인화 상태로부터 제 1 라인의 발색이 선명하고, 종래의 지그재그형 헤드에 비교하여 대단히 품위가 높은 인자가 가능하다.
전극 형상으로서는 공통 전극 단부를 개별 전극 단부의 주위에 배치한 주위 포위형 전극 구조인 경우에는 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는 것이며, 특히 실시예에 한정되는 것이 아님은 말할 것도 없다.
더욱이, 공통 전극용의 쇼오트 재료로서는 Cu, Ag, Ag-Pt, Ag-Pd, Ag-Pd-Pt, Au등의 금속을 함유하는 수지계 및 유리 프리트(frit)계를 이용할 수 있다. 또한, Cu,Ni,Au,Cr등의 무전해 도금으로 형성하여도 좋으며, 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 더어멀 헤드의 기판은 법랑(琺瑯)기판이라도 좋고, 그밖에 헤드의 각 구성 재료에 관하여도 특히 한정되는 것이 아님은 말할 것도 없다.
[실시예 4]
글레이즈 알루미나 기판위에 증착, 스퍼터링 등과 같은 진공 박막 형성 프로세스에 따라 Ni-Cr과 같은 전극층(2000-7000Å)을 형성한 다음, 사진 평판 에칭법을 이용하여 제 2 도와 마찬가지의 전체 주위 포위형 전극 구조의 패턴 형성을 하고, 이어서 전체 주위 포위형 전극 구조 부위에 진공 박막 형성 프로세스에 따라 Ta-Si와 같은 저항체층(1000-5000Å)을 라인 형상(폭 350㎛)으로 형성하고, 더욱이 SiC와 같은 내마모층(3∼7㎛)을 저항체층과 전체 주위 포위형 전극 구조부를 덮도록 형성하여 박막형 더어멀 헤드를 제작하였다.
본 실시예의 헤드는 종래의 박막형 더어멀 헤드에 비교하여 인화 농도도 1.1배나 높아 열응답성이 우수한 헤드라는 것을 확인하였다. 또한, 발열 저항체와 전극을 상하 반대로 형성한 경우에 있어서도 마찬가지의 효과를 확인하였다.
더욱이, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 더어멀 헤드의 기판은 법랑 기판이라도 좋고, 그밖에 헤드의 각 구성 재료, 도트 저항값에 관하여도 특히 한정될 수 있는 것이 아니라는 것은 말할 것도 없다.
[산업상의 이용 가능성]
이상과 같이, 본 발명은 더어멀 헤드의 통전용 전극 형상에 관한 것으로, 인자에 있어서의 발열 효율의 향상을 도모하여 열응답성을 높이고, 전력 절감을 꾀하며, 또한 각 도트의 불균일한 인자 농도를 없애서 계조 기록성을 개선함으로써 고품질의 인자가 가능하고 높은 신뢰성의 더어멀 헤드를 제공할 수 있다. 또한 본 발명에 의하면, 박막형 더어멀 헤드에 있어서도 저항체층의 사진 평판 에칭법의 공정을 생략할 수 있어 저코스트화가 가능하게 된다.

Claims (14)

  1. 기판과, 다수의 돌출 전극 단부를 가지며 상기 기판위에 구성된 공통 전극과, 전술한 공통 전극의 각각의 전부 단부 사이에서 연장되어 상기 기판위에 구성된 개별 전극군과, 각각의 전극 단부와 더불어 개별 전극을 통전함으로써 작동하는 발열용 저항체와, 개별 전극의 전체 주위 또는 공통 전극의 단부의 전체 주위를 포위하는 수단으로 구성되어 있고, 상기 포위 수단에는 개별 전극에 인접한 공통 전극의 각 단부에 팽출부를 가짐을 특징으로 하는 더어멀 헤드.
  2. 제 1 항에 있어서, 개별 전극의 각각에는 협착부가 있고, 공통 전극의 단부에 있는 팽출부는 각 단부의 끝에서 부터 개별 전극의 협착부쪽으로 돌출함을 특징으로 하는 더어멀 헤드.
  3. 제 2 항에 있어서, 공통 전극과 전극 단부의 각각의 끝 사이의 위치에서 양쪽의 전극 단부로부터 수직으로 연장되는 수직 돌출부를 가진 포위수단을 특징으로 하는 더어멀 헤드.
  4. 제 1 항에 있어서, 기판위의 한쪽에는 공통 전극과 개별 전극을 설치하고, 기판의 대향쪽에는 발열용 저항체를 설치하며, 전술한 저항체 및 개별 전극군의 일부를 덮도록 내마모층을 형성한 것을 특징으로 하는 더어멀 헤드.
  5. 제 1 항에 있어서, 기판위에 발열용 저항체를 설치하고, 전술한 저항체 및 공통 전극의 일부를 덮도록 내마모층을 형성한 것을 특징으로 하는 더어멀 헤드.
  6. 제 1 항에 있어서, 기판위의 공통 전극에 하나 이상의 공간부를 형성한 것을 특징으로 하는 더어멀 헤드.
  7. 기판과, 다수의 돌출 전극 단부를 가지며 상기 기판위에 구성된 공통 전극과, 전술한 공통 전극의 각각의 전극 단부 사이에서 연장되어 상기 기판위에 구성된 개별 전극군과, 각각의 전극 단부와 더불어 개별 전극을 통전함으로써 작동하는 발열용 저항체와, 개별 전극의 전체 주위 또는 공통 전극의 단부의 전체 주위를 포위하는 수단으로 구성되어 있고, 상기 포위 수단은 개별 전극의 전체 주위를 포위하며 이 개별 전극의 양쪽에 있는 각 전극 단부로부터 연장되는 두개의 단부 요소를 가짐을 특징으로 하는 더어멀 헤드.
  8. 제 7 항에 있어서, 포위 수단에는 개별 전극의 끝에서 떨어진 위치에서 개별 전극으로부터 수직으로 연장되는 수직 부분을 가짐을 특징으로 하는 더어멀 헤드.
  9. 기판과, 다수의 돌출 전극 단부를 가지며 상기 기판 위에 구성된 공통 전극과, 전술한 공통 전극의 각각의 전극 단부 사이에서 연장되어 상기 기판위에 구성된 개별 전극군과, 각각의 전극 단부와 더불어 개별 전극을 통전함으로써 작동하는 발열용 저항체와, 개별 전극의 전체 주위 또는 공통 전극의 단부의 전체 주위를 포위하는 수단으로 구성되어 있고, 상기 포위수단은 개별 전극의 전체 주위를 포위하며 이 개별 전극의 끝에서 떨어진 위치에서 개별 전극으로부터 수직으로 연장되는 수지 부분을 가짐을 특징으로 하는 더어멀 헤드.
  10. 기판과, 다수의 돌출 전극 단부를 가지며 상기 기판위에 구성된 공통 전극과, 전술한 공통 전극의 각각의 전극 단부 사이에서 연장되어 상기 기판위에 구성된 개별 전극군과, 각각의 단부와 더불어 개별 전극을 통전함으로써 작동하는 발열용 저항체와, 개별 전극의 전체 주위에서 공통 전극의 단부의 전체 주위를 포위하는 수단으로 구성되어 있고, 포위수단은 개별 전극의 일부를 형성하며 상기 전극 단부의 전체 주위를 포위함을 특징으로 하는 더어멀 헤드.
  11. 제 1 항, 제 6 항, 제 9 항 또는 제 10 항 중 어느 한가지 항에 있어서, 내마모층을 공통 전극과 개별 전극의 전극 단부와 발열용 저항체에 구성함을 특징으로 하는 더어멀 헤드.
  12. 제 1 항, 제 6 항, 제 9 항 또는 제 10 항 중 어느 한가지 항에 있어서, 내마모층을 공통 전극과 개별 전극의 전극 단부와 발열용 저항체에 구성하고, 발열용 저항체에는 상기 기판위에 제 1 군의 각 전극에 대응하며 통전 과부하 트리밍 프로세스에 의하여 결정되는 저항값을 가진 발열부를 다수 가짐을 특징으로 하는 더어멀 헤드.
  13. 제 10 항에 있어서, 포위수단에는 각 전극 단부의 양쪽에 있는 각각의 개별 전극으로부터 연장되는 두개의 단부 요소를 가짐을 특징으로 하는 더어멀 헤드.
  14. 제 13 항에 있어서, 전극 단부에는 협착부가 있고, 포위수단에는 개별 전극의 각 단부 요소의 각 단부에 이 단부 요소로부터 전극 단부의 협착부쪽을 향하여 연장되는 팽출부를 가짐을 특징으로 하는 더어멀 헤드.
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