JP2945192B2

JP2945192B2 - 端面型サーマルヘッド

Info

Publication number: JP2945192B2
Application number: JP3283495A
Authority: JP
Inventors: 幸久武内; 寿一廣田
Original assignee: NIPPON GAISHI KK
Current assignee: NIPPON GAISHI KK
Priority date: 1991-01-22
Filing date: 1991-10-03
Publication date: 1999-09-06
Anticipated expiration: 2014-09-06
Also published as: JPH05526A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、感熱式や熱転写式のプリンタや
ファクシミリ等に好適に使用される端面型サーマルヘッ
ドに関するものである。

【０００２】

【背景技術】従来から、プリンタやファクシミリ等に使
用されるサーマルヘッドとして、駆動用ドライバＩＣが
設けられている部分と発熱抵抗部とを基板の同一主平面
上に設けた平面型サーマルヘッドや、特開昭６０−８０
８１号公報、特開昭６１−４０１６８号公報等に示され
る如き、発熱抵抗部を基板の端面上に設けた端面型サー
マルヘッドが実用化されている。

【０００３】特に、端面型サーマルヘッドは、平面型サ
ーマルヘッドに比して、発熱抵抗部の感熱紙やフィルム
への接触性が良いこと、また駆動回路とプラテンとの接
触を避けるための逃げを設ける必要がなく、装置全体を
小型化し易いこと、更には発熱抵抗部を設ける部分の平
坦度を確保し易いこと等の、種々の利点を有するものと
して、その有利性が認識されている。

【０００４】しかしながら、かかる端面型サーマルヘッ
ドにおいて、その印写乃至は印字等の記録品質を向上せ
しめるためには、発熱抵抗部を電気的に接続する記録電
極と帰路電極との間の距離を均一に且つ小さくする必要
があるが、それら電極間に位置させられる基板を、かか
る要求に応え得る程度の薄板にて構成した場合にあって
は、ヘッド製造時において、そのような薄板の取り扱い
が極めて難しく、また機械的強度も充分に確保され得な
い等の問題を内在していた。更に、そのような従来の端
面型サーマルヘッドにあっては、発熱抵抗部がヘッド全
体を支持する基台から感熱紙やフィルムに向かって突出
する構造を採用しているため、発熱抵抗部において発生
した熱を印画に用いた後、速やかに基台等へ放熱するこ
とが困難な場合が多く、そのためドットボケ、尾引き等
が生じ、記録品質が充分に良好なものではなかった。更
にまた、先端部を薄肉板状部分とした基板を用い、その
薄肉先端部に発熱抵抗体を形成してなる端面型サーマル
ヘッドも考えられてはいるが、そのような構成を採用す
るヘッドにおいては、ヘッド先端部の基板の薄肉部にお
ける機械的強度に問題が残り、特にヘッドのフィルムや
感熱紙への押圧が高い場合において、機械的強度が充分
に確保され得ない等の問題があった。

【０００５】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、上述の如き事情
を背景にして完成されたものであって、その解決すべき
課題とするところは、発熱抵抗部の感熱紙やフィルムと
の接触性が向上され、発熱応答性に優れ、更にヘッド先
端部の機械的強度も充分に保たれ得、高品質で信頼性が
高く、長寿命の端面型サーマルヘッドを提供することに
ある。

【０００６】

【解決手段】そして、本発明にあっては、かかる課題を
解決するために、発熱抵抗体と、該発熱抵抗体に通電を
行なうように接続された記録電極及び帰路電極と、それ
ら電極を支持するセラミック基板とを備えたサーマルヘ
ッドにおいて、前記セラミック基板を、ガラスセラミッ
ク、快削性ガラスセラミック、またはマイカを含有する
快削性ガラスセラミックにて構成し、且つ該セラミック
基板の先端部において、二つの主平面のうちの一方から
他方の主平面に漸次近づくように延びて端面に至る第三
の平面乃至は曲面によって、薄肉化すると共に、その薄
肉先端部の少なくとも前記端面の一部を含む部位に、前
記発熱抵抗体を設けたことを特徴とする端面型サーマル
ヘッドを、その要旨とするものである。

【０００７】なお、かかる本発明において、前記セラミ
ック基板の薄肉先端部における端面は、その延長面と前
記他方の主平面の為す角度が９０°未満となる平面にて
構成されたり、または曲面にて構成されたりする。

【０００８】また、前記セラミック基板にあっては、そ
の薄肉先端部において、少なくとも、平坦な端面と第三
の平面若しくは他方の主平面とをつなぐ角部が曲面にて
構成されていることが望ましい。

【０００９】

【具体的構成・実施例】以下に、本発明を更に具体的に
明らかにするために、本発明の幾つかの実施例を、図面
を参照しつつ、詳細に説明することとする。

【００１０】先ず、図１〜５には、それぞれ、本発明に
従う端面型サーマルヘッドの一例が示されている。それ
らの図において、セラミック基板２は、その先端部にお
いて、第一の主平面４から第二の主平面６に漸次近づく
ように延びて端面８に至る第三の平面乃至は曲面たる接
続面１０によって、薄肉とされている。そして、このセ
ラミック基板２の第二の主平面６上には、ストライプ状
の多数本の記録電極１２が設けられており、また第一の
主平面４及び接続面１０上には、それら面形状に対応し
た面形状の一体の帰路電極１４が設けられ、それら電極
１２，１４がセラミック基板２上にそれぞれ支持される
ようになっている。更に、かかるセラミック基板２の薄
肉先端部の端面８部分には、記録電極１２及び帰路電極
１４に電気的に接続され得るように、発熱抵抗体１６が
設けられている。

【００１１】より具体的には、図１の端面型サーマルヘ
ッド構造においては、接続面１０が傾斜面とされて第一
の主平面４と平坦な端面８とを接続しており、そして該
端面８上に発熱抵抗体１６が形成されている。また、図
２の構造においては、接続面１０が湾曲面とされて、第
一の主平面４と平坦な端面８とを接続しており、そして
該端面８上に、発熱抵抗体１６が形成されている。更
に、図３の構造においては、図１及び図２の如き端面８
が第二の主平面６に対して垂直となる構造とは異なり、
端面８が傾斜して第二の主平面６に対して交わり、その
延長面と第二の主平面６の為す角度：αが９０°未満と
なる構造とされていると共に、かかる傾斜した平坦な端
面８上に、発熱抵抗体１６が形成されている。そしてま
た、図４に示されるヘッドは、図１に示されるヘッドの
薄肉先端部の角部がアールを付けられた構造を有するも
のであって、平坦な端面８と接続面１０との接続部及び
端面８と第二の主平面６との接続部が共に湾曲面とされ
て、なめらかに接続せしめられている。更にまた、図５
においては、端面８が、前記各例とは異なり、全体的に
湾曲面とされ、接続面１０と第二の主平面６とが曲面に
よって接続された構造を呈していると共に、その曲面
（８）上に発熱抵抗体１６が形成されている。

【００１２】従って、このような端面型サーマルヘッド
においては、図示の如く、先端部において薄肉となって
いるセラミック基板２上に発熱抵抗体１６が形成されて
いるが、その薄肉先端部はセラミック基板２の基部側
（各図において下方の部分）より先端側（各図において
上方の部分）に向って、平面または曲面からなる接続面
１０によって連続的に漸次薄肉となっているところか
ら、発熱抵抗体１６が存在する先端部では、基板２が薄
肉となっており、それ故にフィルムや感熱紙との良好な
接触が得られ、また発熱特性においても、発熱抵抗体
（１６）で発生した熱が有効に印写に使用される利点を
発揮し、更に、ヘッド先端部での機械的強度を充分に確
保し得、ヘッドのフィルムや感熱紙への押圧も充分に大
きくすることが可能となるのである。

【００１３】なお、かかる端面型サーマルヘッドにあっ
ては、図１，２においては、発熱抵抗体１６が主平面
４，６と直交する端面８に形成されているが、必ずしも
そうである必要はなく、図３に示される如く、傾斜して
いる端面８上に形成されてもよく、或いは図５に示され
る如く、曲面をなす端面８上に形成されていても、何等
差支えなく、その何れもが適宜に採用され得るものであ
る。

【００１４】また、図３に示される如く、主平面４，６
と直交しない面（８）上に発熱抵抗体１６を形成する
と、第二の主平面６上に形成した電極１２のパターン形
成時において、所謂フォトリソグラフィ工程を実施する
場合、必要とあらば一括して同時に発熱抵抗体１６もパ
ターニング出来るという利点を有する。また、図４，５
に示される如く、端面８と接続面１０若しくは第二の主
平面６との接続部が曲面である場合や、図３に示される
如く、記録電極１２が形成されている第二の主平面６と
傾斜した端面８の為す角度（＝１８０°−α）が鈍角で
ある場合は、そこにおけるパターン断線等の不良が低減
し、以て製品歩留りが向上するという利点を有するので
ある。

【００１５】さらに、このような端面型サーマルヘッド
において、発熱抵抗体１６は、セラミック基板２の先端
部の薄肉部に設けられている必要があるが、その形態と
しては、図１に示される如く、基板２に記録電極１２及
び帰路電極１４が形成された後に形成される構成であっ
ても、或いは図２〜５に示される如く、電極１２，１４
の形成に先立って、基板２の先端面８に発熱抵抗体１６
が設けられ、その後、電極１２，１４が基板２にそれぞ
れ形成されてなる構成であっても、何等差支えなく、そ
の何れもが適宜に採用され得るものである。

【００１６】ところで、かかるセラミック基板２の発熱
抵抗体１６が形成される端面８部分の幅（基板先端部の
厚さ）：ｄは、ヘッド先端部に要求される印字乃至は印
写特性等に応じて、適宜に選定されることとなるが、本
発明においては、一般に１０〜４００μｍ程度、好まし
くは２０〜１００μｍ程度が好適に採用される。即ち、
かかる幅が１０μｍより狭いと、そこに形成される発熱
抵抗体１６の幅が狭くなり、品質の良好なドット形状が
得られず、また４００μｍより広くなると、発熱部の蓄
熱の問題が生じるからであり、高品質な記録を得るに
は、上記の範囲における幅とすることが望ましいのであ
る。

【００１７】また、このような端面型サーマルヘッド
に用いられるセラミック基板２としては、具体的には、
ガラスセラミック基板、快削性ガラスセラミック基板、
またはマイカを含有する快削性ガラスセラミック基板が
挙げられるが、好ましくはマイカを含有する快削性ガラ
スセラミック基板が用いられる。

【００１８】すなわち、セラミック基板２は、先端部が
上記の如く薄肉とされているところから、発熱抵抗体１
６を介して各種の記録方式に用いられる際に、該発熱抵
抗体１６がフィルムや感熱紙に効率良く押し付けられる
こととなり、その接触性が著しく向上せしめられるが、
一方、発熱した熱を必要な部位に効率良く集中させるた
めには、セラミック基板２が適度に蓄熱性を有すること
が必要であるところから、アルミナ、窒化アルミニウム
等ほど蓄熱性が小さくなく、ガラスほど蓄熱性が大きく
ない、マイカを含有する快削性ガラスセラミックスが好
適に用いられるのであり、以て良好な発熱応答性が得ら
れ、更には記録品質の向上も図り得るのである。しか
も、ヘッド先端部の所定部分だけ薄肉厚となるように機
械加工する場合、前述するマイカを含有する快削性ガラ
スセラミック基板は、機械加工性に優れており、それ故
に容易に高精度な薄肉先端部位を形成し得るのである。

【００１９】また、前述の如く、セラミック基板２とし
て、蓄熱性に適し、機械加工により容易に高精度な基板
表面を得ることが出来る快削性ガラスセラミック基板を
用いることにより、従来では基板２と発熱抵抗体１６と
の間に必然的に設けられていたグレーズ層を設ける必要
がなくなり、以てコストダウンが有利に図られ得、更に
は発熱抵抗体１６とグレーズ層の反応による発熱抵抗体
１６の短寿命化の問題も回避されるという利点も発揮す
るのである。

【００２０】ところで、上述の如き構造の端面型サーマ
ルヘッドにあっては、また、図６や図７に示されるよう
に、セラミック基板２の少なくとも先端部に位置し、且
つ発熱抵抗体１６に近接するように、所定の補強体１８
を設置してもよい。このように、補強体１８を発熱抵抗
体１６に近接して配置させることにより、ヘッド先端部
の薄肉部の機械的強度が更に向上されるのである。更に
また、補強体１８を熱伝導性に優れる材料からなる構成
にて用いた場合、発熱抵抗体１６の放熱特性が良好とな
り、以てドットボケ、尾引き等のない良好な記録品質が
得られるのである。

【００２１】なお、このような補強体１８を構成する材
料として、より具体的には、快削性アルミナ、快削性窒
化ボロン、快削性窒化アルミニウム、真鍮、銅、アルミ
ニウム、青銅等から選ばれた材料を主成分とする材料、
またはそれらを組み合わせてなる材料が好ましく採用さ
れ、中でも、快削性アルミナ、快削性窒化ボロン、快削
性窒化アルミニウム等を主成分とする易摩耗性材料が、
ヘッドの摺動性、放熱性に優れるので好ましく用いられ
る。また、この発熱抵抗体１６に近接して設けられる補
強体１８は、放熱性を更に向上させるためには、感熱紙
またはフィルムに直接摺動するように設置されることが
好ましい。

【００２２】また、本発明にあっては、発熱抵抗体１６
や電極１２，１４等を保護するために、必要に応じて、
適当な絶縁材料、例えばケイ素酸化物、ケイ素窒化物、
ケイ素炭化物、タンタル酸化物、ガラス等から適宜に選
択された材料を用いて、少なくともヘッド先端部に保護
層２０を設けることも可能であり（図６，７参照）、か
かる保護層２０によって、酸化防止、耐摩耗、絶縁被覆
等が効果的に図られ得るのである。なお、この保護層２
０は、スパッタリング、ＣＶＤ、厚膜法等の公知の手法
に従って設けられるものであり、上記の材料から選ばれ
た一層構造のみでなく、上記の材料からなる多層構造と
されてもよく、また後述の如きリードの絶縁被覆のため
に用いられる場合には、有機系材料、例えばエポキシ、
フェノール、ポリイミド等が有利に用いられるのであ
る。

【００２３】なお、セラミック基板２にそれぞれ設けら
れる記録電極１２及び帰路電極１４には、通常の導体材
料が用いられるが、特にクロム，チタン，モリブデン，
タングステン，ニッケル，金，銅等の金属及びそれらを
含む合金，それら金属の窒化物，炭化物，硼化物等から
適宜に選択使用される。また、それら記録電極１２や帰
路電極１４は、上記の如き電極材料を用いて、通常の薄
膜手法や厚膜手法等により、基板２の各主平面に対して
それぞれ形成されることとなるが、記録電極１２は、通
常、ヘッドの記録密度に応じてパターン形成され、一方
帰路電極１４は、記録電極１２と同様にパターン形成さ
れたものであってもよいが、好適には、共通電極として
設けられるものであって、公知の適当な手法により層状
に形成されたり、板状の電極として接合されたりするこ
ととなる。なお、それら記録電極１２及び帰路電極１４
の厚さとしては、少なくとも０．５μｍ以上、好ましく
は１μｍ以上、更に好ましくは３μｍ以上において選定
されることとなり、また上記電極材料を用いて多層構造
として設けられることも、可能である。

【００２４】一方、セラミック基板２の先端の薄肉部に
設けられる発熱抵抗体１６としては、薄膜抵抗膜、厚膜
抵抗膜等であって、高耐熱パルス特性、高抵抗を有する
ものが好ましく、一般に、高融点金属やその合金を主成
分とする材料、高融点金属やその合金と酸化物、窒化
物、硼化物及び炭化物の何れかとの混合物を主成分とす
る材料、またはチタン、タンタル、クロム、ジルコニウ
ム、ハフニウム、バナジウム、ランタン、モリブデン、
タングステン等から選ばれた少なくとも一つの元素の窒
化物、炭化物、硼化物、珪化物等を主成分とする材料、
ルテニウム系酸化物を主成分とする材料等が適宜に採用
されることとなる。そして、そのような発熱抵抗体１６
は、通常の薄膜手法等により、ヘッドの記録密度に応じ
てパターン形成されたり、或いは連続した単一の帯状に
設けられたりすることとなる。

【００２５】また、かかる発熱抵抗体１６において、そ
の幅（各図において左右方向の長さ）は、セラミック基
板２の先端部の幅：ｄと同じである必要はなく、必要に
応じて、ｄよりも小さくしたり、或いは接続面１０や第
二の主平面６までを覆うように幅広に形成され得るもの
である。

【００２６】なお、本発明に従うサーマルヘッドの他の
実施例を示す図６においては、セラミック基板２の先端
面８及び第二の主平面６にグレーズ層２２が形成され、
その後先端面８に発熱抵抗体１６が設けられた後、第二
の主平面６に記録電極１２、接続面１０及び第一の主平
面４に帰路電極１４がそれぞれ形成されており、帰路電
極１４の外側には、接着材２４を介して補強体１８が接
合され、更にヘッド端面を覆うように、所定の厚さの保
護層２０が設けられてなる構造のサーマルヘッドの一例
が示されている。

【００２７】また、図７は、図６とほぼ同様な構成の本
発明に従うサーマルヘッドの他の例を示すものである
が、端面８が第二の主平面６に対して直交しない傾斜を
もった斜面であって、グレーズ層２２を介さず、直接、
セラミック基板２上に発熱抵抗体１６、記録電極１２を
形成した例である。

【００２８】以上、本発明の具体的構成並びに実施例
を、図面を参照しつつ、詳細に説明してきたが、本発明
は、上記の記述に何等限定されるものではなく、本発明
の趣旨を逸脱しない限りにおいて、本発明には、当業者
の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等が加え
られ得るものであることが、理解されるべきである。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る端面型サーマルヘッドは、セラミック基板の薄肉
先端部が基板の基部側より先端側に向って延びる、第三
の平面または曲面によって連続的に薄肉化されたもので
あるところから、感熱紙やフィルムとの接触性が良好
で、発熱応答性にも優れ、更に、ヘッド先端部での機械
的強度を充分に確保し得るのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る端面型サーマルヘッドの一例を示
す斜視断面説明図である。

【図２】本発明に係る端面型サーマルヘッドの他の一例
を示す断面説明図である。

【図３】本発明に係る端面型サーマルヘッドの異なる他
の一例を示す断面説明図である。

【図４】本発明に係る端面型サーマルヘッドの更に異な
る他の一例を示す断面説明図である。

【図５】本発明に係る端面型サーマルヘッドの更に異な
る他の一例を示す断面説明図である。

【図６】本発明に係る端面型サーマルヘッドにおいて、
発熱抵抗体の上に更に保護層が設けられた一例を示す断
面説明図である。

【図７】本発明に係る端面型サーマルヘッドにおいて、
発熱抵抗体の上に更に保護層が設けられた他の一例を示
す断面説明図である。

【符号の説明】

２セラミック基板４第一の主平面６第二の主平面８端面１０接続面（第三の平面乃至は曲面）１２記録電極１４帰路電極１６発熱抵抗体１８補強体２０保護層２２グレーズ層２４接着材

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/335

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】発熱抵抗体と、該発熱抵抗体に通電を行
なうように接続された記録電極及び帰路電極と、それら
電極を支持するセラミック基板とを備えたサーマルヘッ
ドにおいて、前記セラミック基板を、ガラスセラミック、快削性ガラ
スセラミック、またはマイカを含有する快削性ガラスセ
ラミックにて構成し、且つ該セラミック基板の先端部に
おいて、二つの主平面のうちの一方から他方の主平面に
漸次近づくように延びて端面に至る第三の平面乃至は曲
面によって、薄肉化すると共に、その薄肉先端部の少な
くとも前記端面の一部を含む部位に、前記発熱抵抗体を
設けたことを特徴とする端面型サーマルヘッド。
【請求項２】前記セラミック基板の薄肉先端部におけ
る端面が、その延長面と前記他方の主平面の為す角度が
９０°未満となる平面にて構成されていることを特徴と
する請求項１に記載の端面型サーマルヘッド。
【請求項３】前記セラミック基板の薄肉先端部におい
て、少なくとも、前記端面と前記第三の平面若しくは前
記他方の主平面とをつなぐ角部が、曲面にて構成されて
いることを特徴とする請求項１または２に記載の端面型
サーマルヘッド。
【請求項４】前記セラミック基板の薄肉先端部におけ
る端面が、曲面にて構成されていることを特徴とする請
求項１に記載の端面型サーマルヘッド。
【請求項５】前記セラミック基板の少なくとも先端部
に位置し、且つ前記発熱抵抗体に近接するように、所定
の補強体が、更に設置されている請求項１乃至請求項４
の何れかに記載の端面型サーマルヘッド。
【請求項６】前記補強体が、熱伝導性に優れた材料に
て構成されている請求項５に記載の端面型サーマルヘッ
ド。
【請求項７】前記補強体が、快削性アルミナ、快削性
窒化ボロン、快削性窒化アルミニウム、真鍮、銅、アル
ミニウム、及び青銅からなる群より選ばれた材料を主成
分とする材料、またはそれらを組み合わせてなる材料に
て構成されている請求項５または６に記載の端面型サー
マルヘッド。