JPH04288244A - サーマルヘッド - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はサーマルヘッドに係り、
特に、薄く形成され熱応答性を向上させたグレーズ層を
用いた場合であっても、発熱抵抗体とプラテンとの当り
性を向上させることを可能としたサーマルヘッドに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】サーマルプリンタに搭載されるサーマル
ヘッドは、例えば、複数個の発熱抵抗体を同一基板上に
直線的に配列し、所望の印字情報にしたがってこの発熱
抵抗体を通電加熱させて、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ている。

【０００３】図２は従来のサーマルヘッドを示したもの
で、アルミナ等のセラミックからなる絶縁性基板１上に
は、蓄熱層として機能するガラス等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、その発熱抵
抗体形成予定領域における上面の断面形状が円弧状に形
成されている。このグレーズ層２の上面には、Ｔａ２　
Ｎ等からなる発熱抵抗体３が蒸着、スパッタリング等に
より被着された後、エッチングされて、ドットの数に応
じて複数個直線状に整列して形成されており、この発熱
抵抗体３上の一側には、各発熱抵抗体３に接続される共
通電極４が形成されている。また、前記各発熱抵抗体３
の他側には、各発熱抵抗体３に独立して通電を行なう個
別電極５がそれぞれ接続されており、前記共通電極４お
よび個別電極５は、例えば、アルミニウム、銅あるいは
金等からなり、蒸着、スパッタリング等により被着され
た後、エッチングにより所望形状のパターンに形成され
ている。

【０００４】さらに、これら発熱抵抗体３、共通電極４
および個別電極５の表面には、前記発熱抵抗体３および
各電極４，５を保護するほぼ７〜１０μｍの膜厚の保護
層６が形成されており、この保護層６は、前記各電極４
，５の端子部以外のすべての表面を被覆するようになさ
れている。また、前記保護層６は、発熱抵抗体３を酸化
による劣化から保護するＳｉＯ２　等からなるほぼ２μ
ｍの膜厚の耐酸化層７と、前記耐酸化層７の上面に積層
されインクリボン等の接触による摩耗から発熱抵抗体３
および各電極４，５を保護するＴａ２　Ｏ５　等からな
るほぼ５〜８μｍの膜厚の耐摩耗層８とから構成されて
おり、この保護層６の耐酸化層７および耐摩耗層８は、
スパッタリング等の手段により順次形成され、その後、
最終工程において前記絶縁性基板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。

【０００５】前記従来のサーマルヘッドにおいては、こ
のサーマルヘッドをインクリボンを介してプラテン部分
に搬送される所定の用紙に圧接させた状態で、所定の印
字信号に基づいて選択された発熱抵抗体３の個別電極５
に通電を行ない、所望の発熱抵抗体３を発熱させること
により、この発熱抵抗体３部分に送られるインクリボン
のインクを溶融して用紙に転写し、用紙上に所望の印字
を行なうようにしている。また、感熱記録紙に対しては
、インクリボンを介さずサーマルヘッドを直接圧接させ
た状態で、所望の印字を行なうことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来のサ
ーマルヘッドにおいては、グレーズ層２を円弧状に形成
し、その頂部に発熱抵抗体３を配設することにより、プ
ラテンに対する発熱抵抗体３の当り性を高めるようにし
ているものであるが、近年、サーマルヘッドによる印字
速度の高速化が要望されており、このような高速化に伴
って、熱応答速度を高めるため、グレーズ層２の厚さ寸
法を小さく形成して蓄熱量を低減させることが行なわれ
ており、このグレーズ層２の厚さ寸法は、４０μｍから
３０μｍさらには２０μｍへと年々薄く形成されるよう
になってきている。このようにグレーズ層２の厚さ寸法
が薄くなるにしたがって、発熱抵抗体３とプラテンとの
当り性が低下してしまい、その結果、発熱抵抗体３をプ
ラテンに対して集中的に圧接させることが困難で、発熱
抵抗体３の熱伝達も十分でないため、良好な印字品質を
得ることができないという問題があった。

【０００７】そのため、従来から、高速印字を行なう場
合は、サーマルヘッドの印加電力を高めるとともに、プ
ラテンに対する圧接力を高める必要があり、サーマルヘ
ッドの印字寿命の著しい低下を招いてしまうという問題
を有している。

【０００８】本発明はこれらの点に鑑みてなされたもの
であり、グレーズ層の厚さ寸法を薄く形成して熱応答性
を高めた場合でも、発熱抵抗体とプラテンとの当り性を
著しく高めることができ、印字品質の良好な印字を行な
うことができるとともに、印字寿命の長期化を図ること
のできるサーマルヘッドを提供することを目的とするも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明に係るサーマルヘッドは、基板の表面にグレーズ
層を形成し、このグレーズ層の上面にドットの数に応じ
た複数の発熱抵抗体を配設し、これら各発熱抵抗体に接
続される電極を連設してなるサーマルヘッドにおいて、
前記基板をシリコンにより形成するとともに、この基板
に突部を形成し、この突部の頂面に前記グレーズ層を形
成したことを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】本発明によれば、基板に形成された突部により
、グレーズ層の厚さ寸法を薄く形成した場合でも、発熱
抵抗体とプラテンとの当り性を著しく高めることができ
、その結果、発熱抵抗体がプラテンに対して高い圧接力
で圧接されることになり、しかも、発熱抵抗体の発熱熱
量を用紙に良好に伝達することができ、高速印字に対応
して高品位の印字を行なうことができ、しかも、サーマ
ルヘッドの長寿命化を図ることができる。また、基板の
形成材料をシリコンとしているので、耐熱性の高いグレ
ーズ材料を使用することができ、サーマルヘッドの耐熱
限界を著しく向上させることができ、さらに、品質の安
定した極めて良好なグレーズ層を得ることができるもの
である。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１を参照して説明
する。

【００１２】図１は本発明に係るサーマルヘッドの一実
施例を示したもので、単結晶シリコンからなる基板１の
上面には、断面形状ほぼ台形状を有し高さが約３０μｍ
の突部９が形成されており、この突部９は、例えば、前
記シリコン基板１上にフォトレジストマスクを形成した
後、フォトリソ技術によりシリコンをエッチングして形
成されるものである。この場合に、前記基板材料のシリ
コンは、加工性が極めて良好であるため、前記突部９を
容易に形成することができる。

【００１３】また、前記基板１の突部９の頂面には、ガ
ラスからなるグレーズペーストを塗布、焼成することに
より、厚さ約２０μｍのグレーズ層２が形成されており
、このグレーズ層２の頂部は、フォトリソ技術により断
面形状ほぼ台形状に形成されている。また、前記基板１
の表面は、前記グレーズ層２の焼成工程により、ＳｉＯ
２　の酸化膜が形成されて絶縁性を有することになり、
さらに、前記基板１およびグレーズ層２の上面側には、
スパッタリングあるいはＣＶＤ等の手段により、耐エッ
チング性を有する絶縁層１０が形成されている。

【００１４】また、前記絶縁層１０の上面には、Ｔａ２
　ＮあるいはＴａ−ＳｉＯ２　等からなる発熱抵抗体３
およびこの発熱抵抗体３の上面側に形成されアルミニウ
ム等からなる共通電極４および個別電極５がそれぞれス
パッタリング等の手段により形成されており、このスパ
ッタリングの後、フォトリソ技術により前記発熱抵抗体
３、共通電極４および個別電極５をそれぞれエッチング
することにより、前記グレーズ層２の頂面にドットの数
に応じた複数の発熱抵抗体３が形成されるとともに、こ
の発熱抵抗体３にそれぞれ接続される所定のパターンの
共通電極４および個別電極５が形成されるようになされ
ている。

【００１５】さらに、これら発熱抵抗体３および各電極
４，５の表面には、高硬度で薄膜形成が容易なサイアロ
ン等からなる保護層６が約５μｍの膜厚に被覆形成され
ている。

【００１６】次に、本実施例の作用について説明する。

【００１７】本実施例においては、前記サーマルヘッド
をインクリボンを介してプラテン部分に搬送される所定
の用紙に圧接させた状態で、所定の印字信号に基づいて
選択された発熱抵抗体３の個別電極５に通電を行ない、
所望の発熱抵抗体３を発熱させることにより、この発熱
抵抗体３部分に送られるインクリボンのインクを溶融し
て用紙に転写し、用紙上に所望の印字を行なうようにし
ている。また、感熱記録紙に対しては、インクリボンを
介さずサーマルヘッドを直接圧接させた状態で、所望の
印字を行なうことができる。

【００１８】このとき、本実施例においては、前記基板
１に突部９を形成しているので、熱応答速度を高めるた
めグレーズ層２の厚さ寸法を薄く形成した場合でも、グ
レーズ層２の頂面に形成された発熱抵抗体３とプラテン
との当り性を十分に確保することができる。

【００１９】したがって、本実施例においては、前記基
板１に形成された突部９により、グレーズ層２の厚さ寸
法を薄く形成した場合でも、発熱抵抗体３とプラテンと
の当り性を著しく高めることができ、その結果、発熱抵
抗体３がプラテンに対して高い圧接力で圧接されること
になり、しかも、発熱抵抗体３の発熱熱量を用紙に良好
に伝達することができるので、適正に高速印字に対応す
ることができ、高品位の印字を行なうことができる。さ
らに、サーマルヘッドの圧接力を高める必要がなく、し
かも、発熱抵抗体３への印加電力を高める必要がないの
で、サーマルヘッドの長寿命化を図ることができる。

【００２０】また、従来は、基板材料としてアルミナを
用いていたので、グレーズ材料としてガラス転移点で７
５０℃以上の耐熱性を有する材料を使用することができ
なかったが、本実施例においては、基板１の形成材料を
シリコンとしているので、その熱膨張係数がアルミナの
１／２となり、ＳｉＯ２　の成分を多くした耐熱性の高
いグレーズ材料を使用することができ、サーマルヘッド
の耐熱限界を著しく向上させることが可能となる。

【００２１】さらに、従来のアルミナ材料からなる基板
においては、アルミナ中の不純物が多いため、グレーズ
材料と反応して気泡や失透を生じやすく、薄膜のグレー
ズ層を安定して形成することができないという問題があ
ったが、シリコン基板１は、板厚の精度が高く平滑で不
純物が極めて少なく、しかも、グレーズ層２の主成分の
ＳｉＯ２　との相性がよいため、グレーズ層２を薄く形
成した場合でも、グレーズの失透が発生せず、品質の安
定した極めて良好なグレーズ面を得ることができる。例
えば、グレーズ層２の幅が０．２ｍｍであっても、直接
描画装置を用いることにより、直線性に優れたものを形
成することができ、より熱容量の小さいグレーズ層２を
得ることができる。また、シリコンは、アルミナよりも
熱伝導率が約５倍程度大きいので、放熱性にも優れ、高
速印字に極めて有効となる。

【００２２】なお、前記基板１の突部９は、例えば、ダ
イヤモンドブレードを用いて研削することにより形成す
るようにしてもよく、この場合、大きな段差を有する突
部９を形成する際の研削を能率的に行なうことができ、
特に、ラインヘッドのように長尺で発熱抵抗体が直線状
に並列配置されているものについては、駆動素子の発熱
抵抗体に対する相対的な高さを低く配置する場合に有効
である。

【００２３】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、必要に応じて種々変更することができるも
のである。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように本発明に係るサーマル
ヘッドは、基板に形成された突部により、グレーズ層の
厚さ寸法を薄く形成した場合でも、発熱抵抗体とプラテ
ンとの当り性を著しく高めることができ、高速印字に対
応して高品位の印字を行なうことができ、さらに、サー
マルヘッドの長寿命化を図ることができる。また、基板
の形成材料をシリコンとしているので、耐熱性の高いグ
レーズ材料を使用することができ、サーマルヘッドの耐
熱限界を著しく向上させることができ、さらに、品質の
安定した極めて良好なグレーズ層を形成することができ
る等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す一部の縦断面図

【図２
】従来のサーマルヘッドを示す一部の縦断面図

【符号の説明】

１　　基板 ２　　グレーズ層 ３　　発熱抵抗体 ４　　共通電極 ５　　個別電極 ６　　保護層 ９　　突部 １０　　絶縁層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基板の表面にグレーズ層を形成し、こ
   のグレーズ層の上面にドットの数に応じた複数の発熱抵
   抗体を配設し、これら各発熱抵抗体に接続される電極を
   連設してなるサーマルヘッドにおいて、前記基板をシリ
   コンにより形成するとともに、この基板に突部を形成し
   、この突部の頂面に前記グレーズ層を形成したことを特
   徴とするサーマルヘッド。