JPS59220382A - Thermal head for thermal recording - Google Patents
Thermal head for thermal recordingInfo
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- JPS59220382A JPS59220382A JP58096319A JP9631983A JPS59220382A JP S59220382 A JPS59220382 A JP S59220382A JP 58096319 A JP58096319 A JP 58096319A JP 9631983 A JP9631983 A JP 9631983A JP S59220382 A JPS59220382 A JP S59220382A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/315—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
- B41J2/32—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
- B41J2/335—Structure of thermal heads
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
- Facsimile Heads (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、感熱記録用サーマルヘッドに関する。[Detailed description of the invention] Industrial applications The present invention relates to a thermal head for heat-sensitive recording.
従来例の構成とその問題点
感熱記録方式は、保守が容易な記録方式としてファクシ
ミリ、プリンタ、記録計等の種々の分野に応用されてい
る。Conventional Structures and Problems Thermal recording methods are applied to various fields such as facsimiles, printers, and recorders as a recording method that is easy to maintain.
これらの各種の応用が進むにつれて、感熱記録用ヘッド
において、使用中のサーマルヘッドの熱のこもりについ
ての対策が重要になってきた。As these various applications progress, countermeasures against heat buildup in the thermal recording head during use have become important.
すなわち、現在の感熱記録方式の重要な技術課題である
記録速度の向上および感熱転写記録方式によるカラー記
録のいずれにおいても、サーマルヘッドの熱のこもりは
非常に重要な問題となる。That is, heat accumulation in the thermal head is a very important problem in both the improvement of recording speed, which is an important technical issue in the current thermal recording system, and the color recording by the thermal transfer recording system.
サーマルヘッドの熱のこもりとは、次のようなものであ
る。第1図は、サーマルヘッドの発熱体部の断面図であ
る。A12o3よりなる発熱体基板1の上に熱的・電気
的絶縁層(通常ガラス)2、発熱抵抗層3、電極4a、
4b、耐摩耗層6が順次積層されて発熱体部が形成され
、発熱体基板1をヘッド基台6に接着して、サーマルヘ
ッドの全体が構成されている。The heat buildup in the thermal head is as follows. FIG. 1 is a sectional view of the heating element portion of the thermal head. On a heating element substrate 1 made of A12O3, a thermal/electrical insulating layer (usually glass) 2, a heating resistance layer 3, an electrode 4a,
4b and wear-resistant layers 6 are sequentially laminated to form a heating element part, and the heating element substrate 1 is adhered to the head base 6 to constitute the entire thermal head.
ファクシミリ用サーマルヘッドのように、多数の発熱体
を一列に並べる方式のサーマルヘッドにおいては、たと
えば、電極4b側にダイオードあるいは発熱体駆動用I
C等が接続される。In a thermal head such as a facsimile thermal head in which a large number of heating elements are arranged in a line, for example, a diode or an I for driving the heating element is installed on the electrode 4b side.
C etc. are connected.
このような発熱体部構造において、第2図(、)のよう
に発熱体加熱パルスを印加すると、印加部は第2図■)
の実線のように発熱するが、発熱体パルスを繰り返し印
加するとたとえば発熱体直下の点7の温度は破線のよう
に上昇し、加熱パルス印加時の発熱体表面の最高温度も
図示のように次第に上昇する。In such a heating element structure, when a heating element heating pulse is applied as shown in Fig. 2 (,), the application part becomes as shown in Fig. 2 (■)
Heat is generated as shown by the solid line, but when the heating element pulse is repeatedly applied, for example, the temperature at point 7 directly below the heating element rises as shown by the broken line, and the maximum temperature on the heating element surface when the heating pulse is applied gradually increases as shown in the figure. Rise.
第2図(b)の破線に示すような温度上昇(ヘッドの熱
のこもり)は、一定の加熱パルス条件で一定の記録条件
を得るだめに大きな障害となる。すなわち、記録速度を
速くするために、短いパルス幅で所定の記録濃度を得る
ための印加電力を増加することと、印加パルス周期を短
縮することはいずれもサーマルヘッドに急激な熱のとも
りを生ずる。A temperature rise (heat buildup in the head) as shown by the broken line in FIG. 2(b) becomes a major hindrance to obtaining constant recording conditions under constant heating pulse conditions. That is, in order to increase the recording speed, increasing the applied power to obtain a predetermined recording density with a short pulse width and shortening the applied pulse period both cause a sudden increase in heat in the thermal head. .
まだ、熱のともりが同じであっても、同一発熱体に種々
のパルス幅の電力を印加して階調表現をする場合たとえ
ば転写感熱記録方式によるカラー記録の場合には障害の
度合も大きい。However, even if the heat source is the same, the degree of interference is significant when gradation is expressed by applying electric power with various pulse widths to the same heating element, for example, in the case of color recording using a transfer thermosensitive recording method.
第1図に示すような発熱体部を有するサーマルヘッドは
、たとえば、第3図に示すようなサーマルヘッドに構成
される。第3図において、ヘッド基台6の上には、発熱
体基板1とプリント基板8が接着されている。発熱体基
板1の上には多数の発熱体を一列に並べた発熱体列9が
形成され、この発熱体列を駆動するだめのダイオードあ
るいはIC(集積回路)がたとえばフィルム・キャリア
技術を用いて発熱体基板1とプリント基板8との間で電
気的に接続され、さらにヘッド全体の駆動端子がコネク
タ1oに集められる。11および12は電極、ダイオー
ドあるいはIC等のカッく−である。A thermal head having a heating element portion as shown in FIG. 1 is configured into a thermal head as shown in FIG. 3, for example. In FIG. 3, a heating element substrate 1 and a printed circuit board 8 are bonded onto a head base 6. As shown in FIG. A heating element array 9 in which a large number of heating elements are arranged in a row is formed on the heating element substrate 1, and a diode or an IC (integrated circuit) for driving this heating element array is formed using, for example, film carrier technology. Electrical connection is made between the heating element board 1 and the printed circuit board 8, and drive terminals for the entire head are collected in the connector 1o. 11 and 12 are elements such as electrodes, diodes, or ICs.
第3図に示すヘッドは、発熱体基板の一主平面部に発熱
体を形成しているので、平面型サーマルヘッドと呼ぶこ
とができる。The head shown in FIG. 3 can be called a planar thermal head because the heating element is formed on one main plane of the heating element substrate.
サーマルヘッドを用いて記録装置を構成する上で、発熱
体基板の一側面部に発熱体を形成した端面型ヘッドも知
られている。When configuring a recording apparatus using a thermal head, an end-face type head in which a heating element is formed on one side of a heating element substrate is also known.
第4図に端面型サーマルヘッドの発熱体部分の断面図を
示す。FIG. 4 shows a sectional view of the heating element portion of the end face type thermal head.
第4図において、発熱抵抗層3は熱的・電気的絶縁層2
を介して基板1の一側面に形成され、さらに電極aa、
4bを発熱体抵抗層が形成されている面およびこの面に
接する二面に形成するとともに、耐摩耗層5を発熱抵抗
層3上に形成して、発熱体部が完成している。In FIG. 4, the heating resistance layer 3 is the thermally and electrically insulating layer 2.
are formed on one side of the substrate 1 via electrodes aa,
4b is formed on the surface on which the heating element resistance layer is formed and on two surfaces in contact with this surface, and a wear-resistant layer 5 is formed on the heating resistance layer 3 to complete the heating element section.
このような発熱体部を有する端面型サーマルヘッドの構
成例を第5図に示す。An example of the configuration of an end face type thermal head having such a heating element portion is shown in FIG.
第6図に示すサーマルヘッドは、発熱体列9(一点鎖線
で図示)を形成した基板1をヘッド基台13およびカバ
ー14で挾込みネジ15で固定して構成される。各発熱
体の電極、ICとコネクタ10との接続は第3図のサー
マルヘッドと同様にして行なう。The thermal head shown in FIG. 6 is constructed by fixing a substrate 1, on which a heating element row 9 (shown by a dashed line) is formed, between a head base 13 and a cover 14 with screws 15. The electrodes of each heating element, the connection between the IC and the connector 10 are made in the same manner as in the thermal head shown in FIG.
第6図ではICの接続をフィルム・キャリア技術で行な
う場合のIC16の配列状態を示した。FIG. 6 shows the arrangement of the ICs 16 when the ICs are connected using film carrier technology.
IC16には直線状リードとL型リードが形成されてお
り、この各々は発熱体基板1とプリント基板8に接続さ
れているが、発熱体基板1とプリント基板8の電極パタ
ーンは図が複雑になるため省略している。Straight leads and L-shaped leads are formed on the IC 16, and each of these leads is connected to the heating element board 1 and the printed circuit board 8, but the electrode patterns of the heating element board 1 and the printed circuit board 8 are complicated in the diagram. This is omitted because it is.
一方、第3図、第5図のいずれのヘッドにおいてもヘッ
ド使用中の熱のこもりによる障害たとえば時間の経過と
ともに記録濃度が上昇するという問題を解決するだめに
、従来、一般的にヘッドの発熱体近傍のたとえば基台温
度、各発熱体の加熱経歴を考慮して次に記録すべき発熱
体への印加電力(通常はパルス幅)を調節している。On the other hand, in both the heads shown in Fig. 3 and Fig. 5, in order to solve problems caused by heat build-up during use of the head, for example, the recording density increases over time, conventionally, the heat generation of the head The power (usually pulse width) applied to the next heating element to be recorded is adjusted in consideration of, for example, the temperature of the base near the body and the heating history of each heating element.
しかし、これらの方法によっても第2図に示しだ破線部
の上昇があまり急激であると、記録状態を制御すること
が困難になる。However, even with these methods, if the rise of the broken line portion shown in FIG. 2 is too rapid, it becomes difficult to control the recording state.
発明の目的
本発明の主たる目的は、このような熱のこもりを低減す
ることのできるサーマルヘッドを提供することである。OBJECTS OF THE INVENTION The main object of the present invention is to provide a thermal head that can reduce such heat buildup.
本発明の他の目的は、発熱体の耐熱パルス性を向上させ
ることである。Another object of the present invention is to improve the heat pulse resistance of the heating element.
発明の構成
本発明においては、前述した二つの目的を実現するため
、発熱体基板としてSiCからなりあるいはSiCを主
成分とする基板材料を用いる。この基板材料を用いるこ
とによって、
(1)従来多用されているAl2O3よりも熱伝導率が
小さいので、サーマルヘッドの熱のこもりを低減するこ
とができる。Structure of the Invention In the present invention, in order to achieve the above-mentioned two objects, a substrate material made of SiC or having SiC as a main component is used as a heating element substrate. By using this substrate material, (1) it has a lower thermal conductivity than Al2O3, which is commonly used in the past, so it is possible to reduce heat buildup in the thermal head;
(2)従来のAl2O3基板より熱膨張係数が小さいの
で、耐熱パルス性を向上させることができる。(2) Since the thermal expansion coefficient is smaller than that of conventional Al2O3 substrates, heat pulse resistance can be improved.
実施例の説明
本実施例においては、発熱体部を第1図に示すように形
成する。発熱体基板1の材料としては、SiC粉末にS
iを10%含有させて反応焼結した5iC−3i 基板
材料を用いる。この材料の熱伝導率は常温で0.4ca
l−cm ・渡 ・℃ 、熱膨張係数は4×10 ℃
である。DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS In this embodiment, the heating element portion is formed as shown in FIG. The material of the heating element substrate 1 is SiC powder and S.
A 5iC-3i substrate material containing 10% i and sintered by reaction is used. The thermal conductivity of this material is 0.4ca at room temperature.
l-cm ・Wt ・℃, thermal expansion coefficient is 4 × 10 ℃
It is.
この基板材料の上に電気的・熱的絶縁層2として厚さ6
o〜80μmのガラス・グレーズ層を形成する。On top of this substrate material is an electrically and thermally insulating layer 2 with a thickness of 6
Form a glass glaze layer of 0 to 80 μm.
このガラス・グレーズ層の形成において、重要なことは
5iC−8L 系基板材料よりも小さな熱膨張係数のガ
ラス材料を選択しないと、グレーズ後のグレーズ層にク
ラックが入る。In forming this glass glaze layer, it is important to select a glass material with a coefficient of thermal expansion smaller than that of the 5iC-8L substrate material, otherwise cracks will occur in the glaze layer after glazing.
このような条件を満たすために、ガラスとして硼硅酸系
ガラスの、熱膨張係数が3×10〜3.5XIC)Cと
なる組成のガラスを用いる。In order to satisfy such conditions, a borosilicate glass having a thermal expansion coefficient of 3×10 to 3.5×IC)C is used as the glass.
発熱体3および電極aa、4bは従来用いられてbる材
料をほとんど制限なく選ぶことができるが、本実施例で
は、5L−Ta系発熱体、Cr−Cu系電極を選んだ。For the heating element 3 and the electrodes aa and 4b, conventionally used materials can be selected without any restriction, but in this embodiment, a 5L-Ta heating element and a Cr-Cu electrode were selected.
一方、耐摩耗層6としては少なくともガラス材料よりも
小さい熱膨張係数の小さい材料を選ぶと、耐熱パルス性
のよい発熱体を得ることができる。On the other hand, if a material with a coefficient of thermal expansion smaller than that of the glass material is selected for the wear-resistant layer 6, a heating element with good heat pulse resistance can be obtained.
この目的のため本実施例では5iC−8t3N4系ター
ゲツトを用いてスパッタ法により耐摩耗膜を形成する。For this purpose, in this embodiment, a wear-resistant film is formed by sputtering using a 5iC-8t3N4 target.
このタ゛−ゲット素材の熱膨張率は3×10 ℃
であるが、さらにスパッタ条件を調節することにより5
iC−8i3N4系耐摩耗膜中に圧縮歪を導入すると、
耐熱パルス性を更に向上することができる。The thermal expansion coefficient of this target material is 3×10℃
However, by further adjusting the sputtering conditions, 5
When compressive strain is introduced into the iC-8i3N4 wear-resistant film,
Heat pulse resistance can be further improved.
以上のような工程により形成した発熱基板を用いて、第
3図のように組み立てたサーマルヘッドの特性を評価す
“るため発熱体、電極、耐摩耗層を従来のガラス・グレ
ーズAl2O3基板上に形成したサーマルヘッドとの比
較試験により次のような結果を得た。In order to evaluate the characteristics of the thermal head assembled as shown in Figure 3 using the heat generating substrate formed through the above steps, the heat generating element, electrodes, and abrasion resistant layer were placed on a conventional glass glazed Al2O3 substrate. A comparative test with the formed thermal head yielded the following results.
(1)ヘッドの熱のこもりに対する効果サーマルヘッド
を一定の記録条件(発熱体のパル幅一定)で市松模様の
記録をA4判一枚記録する毎に記録を停止し、次に再び
記録を行ない、かつ各記録画面(A4市松模様)の間の
非記録部の発熱型感熱紙と一定時間サーマルヘッドを接
触させておくと、非記録部にヘッドの熱のこもりによる
発色がみられるようになる。(1) Effect on heat buildup in the head The thermal head is used under certain recording conditions (constant pulse width of the heating element) to stop recording every time a checkered pattern is recorded on one A4 size sheet, and then to start recording again. , and if the thermal head is kept in contact with the heat-generating thermal paper in the non-recording area between each recording screen (A4 checkered pattern) for a certain period of time, the non-recording area will become colored due to the accumulation of heat from the head. .
この非記録部が発色に至るまでの記録画面数を上記2種
類のサーマルヘッドで比較した結果、本実症例の構成の
方が各記録条件により多少の差があるが、平均して約3
倍の記録画面において非記録部の発色が生じた。As a result of comparing the number of recording screens until this non-recording area reaches color development with the above two types of thermal heads, the configuration of this actual case has a slightly different number depending on each recording condition, but on average it is about 3
Color development occurred in the non-recorded area on the double recorded screen.
(2)耐熱パルス性の向上の効果
上記2種類の発熱体に対するステップ・ストレス熱パル
ス試験において、本実施例の発熱体は約1.4倍の電力
で破壊が生じた。(2) Effect of Improving Heat Pulse Resistance In the step stress heat pulse test for the above two types of heating elements, the heating element of this example broke down at about 1.4 times the power.
以上の説明かられかるように、本発明ではサーマルヘッ
ドの熱のこもりおよび発熱体の耐熱パルス性向上の効果
がある。As can be seen from the above description, the present invention has the effect of preventing heat build-up in the thermal head and improving the heat pulse resistance of the heating element.
さらに、本発明は、従来の薄1m[サーマルヘッドの製
造プロセスをほとんどそのまま用いてもたとえば発熱体
を強酸9強アルカリでエツチングしても基板材料自体が
溶けるというような問題を生じない。これは、発熱体基
板材料をSiCからなりあるいはSiCを主成分とする
材料とした効果である。また、発熱体の加熱時になるべ
く記録紙側に熱を伝えるために不可欠な熱絶縁層の形成
に従来のガラス・グレーズ技術をそのまま用いることも
本発明の大きな効果である。Furthermore, the present invention does not cause problems such as melting of the substrate material itself, even if the manufacturing process for a conventional 1 m thin thermal head is used almost as is, for example, even if the heating element is etched with a strong acid and 9 strong alkali. This is an effect of using the heating element substrate material as being made of SiC or having SiC as its main component. Another great effect of the present invention is that the conventional glass glaze technology can be used as is to form a thermal insulating layer, which is essential for transmitting heat to the recording paper side as much as possible when the heating element is heated.
一方、本発明は、第1図、第4図の構造のヘッドに適用
できるとともに、実施例に限定されることなく種々の改
良が可能である。これらの改良は主として基板材料およ
び熱絶縁層の組成形成方法に関するものと発熱体部の耐
摩耗層の熱膨張係数を更に小さくすることである。さら
に今後大きく普及が予測される熱転写型カラー・プリン
タ記録装置は、第3図に示しだサーマルヘッドよりも第
5図に示したサーマルヘッドの方が設計しやすい場合が
多すが、本発明によれば、この端面型サーマルヘッドの
熱のこもりの低域にも大きな効果がある。On the other hand, the present invention can be applied to the heads having the structures shown in FIGS. 1 and 4, and various improvements can be made without being limited to the embodiments. These improvements mainly relate to the substrate material and the method of forming the composition of the thermal insulating layer, and to further reduce the coefficient of thermal expansion of the wear-resistant layer of the heating element. Furthermore, thermal transfer color printer recording devices, which are expected to become widely popular in the future, are often easier to design with the thermal head shown in FIG. 5 than the thermal head shown in FIG. According to this paper, this end-face type thermal head has a great effect on the low-frequency range of heat buildup.
発明の詳細
な説明したように、本発明は従来のサーマルヘッド製造
技術を用いて高性能のサーマルヘッドを製造する上で工
業的な価値が大きいものである。As described in detail, the present invention has great industrial value in manufacturing high-performance thermal heads using conventional thermal head manufacturing techniques.
第1図、第4図はそれぞれ薄膜型サーマルヘッドの発熱
体部の構成を説明するだめの図、第2図はサーマルヘッ
ドの熱のこもりを説明するだめの図、第3図、第5図は
それぞれ第1図、第4図の発熱体基板を用いて構成した
サーマルヘッドの外観図である。
1・・・・・発熱体基板、2・・・・・電気的・熱的絶
縁層、3・・・・・発熱抵抗層、4a、4b・・・・・
・電極、5・・・−・耐、摩耗層、6,13・・・・・
・ヘッド基台、9・・・・・・発熱体列。
代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名rI
A2図
一時間一
第4図Figures 1 and 4 are diagrams for explaining the configuration of the heating element of the thin-film thermal head, Figure 2 is a diagram for explaining the accumulation of heat in the thermal head, Figures 3 and 5, respectively. 1 and 4 are external views of thermal heads constructed using the heating element substrates shown in FIGS. 1 and 4, respectively. 1...Heating element substrate, 2...Electrical/thermal insulating layer, 3...Heating resistance layer, 4a, 4b...
・Electrode, 5...--Resistance, wear layer, 6, 13...
・Head base, 9... Heating element row. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and one other person
A2 figure 1 hour 1 figure 4
Claims (1)
用い、前記基板の表面に前記基板よりも熱膨張係数の小
さな電気的絶縁層を介して発熱体部を形成したことを特
徴とする感熱記録用サーマルヘッド。A heat-sensitive recording device comprising a substrate made of SiC or having SiC as a main component, and a heating element formed on the surface of the substrate via an electrical insulating layer having a coefficient of thermal expansion smaller than that of the substrate. thermal head.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58096319A JPS59220382A (en) | 1983-05-30 | 1983-05-30 | Thermal head for thermal recording |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58096319A JPS59220382A (en) | 1983-05-30 | 1983-05-30 | Thermal head for thermal recording |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59220382A true JPS59220382A (en) | 1984-12-11 |
Family
ID=14161695
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58096319A Pending JPS59220382A (en) | 1983-05-30 | 1983-05-30 | Thermal head for thermal recording |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59220382A (en) |
-
1983
- 1983-05-30 JP JP58096319A patent/JPS59220382A/en active Pending
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