(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、断面円弧状の基層部及び該基層部の頂部付近に凸条部を有したグレーズ層を形成し、該グレーズ層の凸条部上に多数の発熱素子を被着・配列させるとともに、これら発熱素子の両端に一対の給電配線を接続し、前記グレーズ層、発熱素子及び給電配線を保護膜により被覆して成り、前記発熱素子の配列と直交する方向に搬送される記録媒体を発熱素子上の保護膜表面に摺接させながら発熱素子を選択的に発熱させることにより印画を形成するサーマルヘッドであって、
一方の給電配線の先端を凸条部の搬送方向上流側の側面近傍まで延在させ、且つ他方の給電配線の先端を凸条部の搬送方向下流側側面と離間させて配置することにより、記録媒体の搬送方向上流側の保護膜表面に、凸条部に近接した溝を形成せず且つ記録媒体の搬送方向下流側に位置する保護膜表面に凸条部に近接する溝を形成したことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
前記記録媒体の搬送方向下流側の保護膜表面の溝は、幅が10μｍから50μｍであることを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はワードプロセッサやファクシミリ等のプリンタ機構として組み込まれるサーマルヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ワードプロセッサ等のプリンタ機構として組み込まれるサーマルヘッドは、例えば図３に示す如く、アルミナセラミックス等から成る基板11の上面に断面山状のグレーズ層12を被着させるとともに、該グレーズ層12の頂部に多数の発熱素子13を被着・配列させ、これら全体を保護膜15で被覆した構造を有しており、かかるサーマルヘッドは、発熱素子13の配列と直交する方向に搬送される感熱記録紙等の記録媒体P を発熱素子13上の保護膜表面に摺接させながら、多数の発熱素子13を外部からの画像データに基づいて個々に選択的にジュール発熱させ、該発熱した熱を記録媒体P に伝導させることによって所定の印画を形成するようになっている。
【０００３】
尚、前記グレーズ層12は、サーマルヘッドの表面温度が印画に適した温度となるように発熱素子13の発する熱を蓄積及び放散することでサーマルヘッドの熱応答特性を良好に維持するとともに、記録媒体P に鮮明な印画ドットが形成されるように記録媒体P に対する押圧力（印圧）を高めるためのものであり、この押圧力をより有効に高める手段として、グレーズ層12の頂部に更に凸部12a を形成することが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のサーマルヘッドにおいては、グレーズ層12の頂部に凸部12a を形成したことにより記録媒体P に対する押圧力は有効に高められる反面、記録媒体P の摺接抵抗が増大することに起因してスティッキングと呼ばれる記録媒体P の引っかかりを発生することがある。特に、凸部12a に対して記録媒体P の搬送方向上流側に給電配線14のエッジ形状等に沿った大きな溝が形成されている場合、記録媒体P の摺接抵抗が極めて大きくなるので前述したスティッキング現象が頻繁に発生することとなり、その結果、記録媒体P を安定的に走行させることが不可となって、記録媒体P の搬送方向（図３の矢印方向）と直交する方向に白スジ等の印画不良が形成される欠点を有していた。
【０００５】
また従来のサーマルヘッドにおいては、上述した如く記録媒体P の摺接抵抗が増大することに起因して紙カス（記録媒体P の磨耗により生じた粉）の発生量も増加する。このような紙カスが凸部12a に対して記録媒体P の搬送方向上流側の溝に溜まると、その一部が記録媒体P の摺接に伴って発熱素子13上まで流動することがある。この場合、発熱素子13が紙カスによって覆われるため、発熱素子13の発した熱を記録媒体P 側に良好に伝導させることができず、印画が不鮮明になる欠点も有していた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、本発明のサーマルヘッドは、基板上に、断面円弧状の基層部及び該基層部の頂部付近に凸条部を有したグレーズ層を形成し、該グレーズ層の凸条部上に多数の発熱素子を被着・配列させるとともに、これら発熱素子の両端に一対の給電配線を接続し、前記グレーズ層、発熱素子及び給電配線を保護膜により被覆して成り、前記発熱素子の配列と直交する方向に搬送される記録媒体を発熱素子上の保護膜表面に摺接させながら発熱素子を選択的に発熱させることにより印画を形成するサーマルヘッドであって、一方の給電配線の先端を凸条部の搬送方向上流側の側面近傍まで延在させ、且つ他方の給電配線の先端を凸条部の搬送方向下流側側面と離間させて配置することにより、記録媒体の搬送方向上流側の保護膜表面に、凸条部に近接した溝を形成せず且つ記録媒体の搬送方向下流側に位置する保護膜表面に凸条部に近接する溝を形成したことを特徴とするものである。
また本発明のサーマルヘッドは、前記記録媒体の搬送方向下流側の保護膜表面の溝は、幅が10μｍから50μｍであることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一形態に係るサーマルヘッドを部分的に示す斜視図、図２は図１のサーマルヘッドの断面図であり、1 は基板、2 はグレーズ層、3 は発熱素子、4 ,5は一対の給電配線、6 は保護膜、6aは溝である。尚、図１は図面を簡略化すべく保護膜6 を省略して示すものである。
【０００８】
前記基板1 はアルミナセラミックス等のセラミック材料から成り、その上面でグレーズ層2 や発熱素子3 ，一対の給電配線4,5 ，保護膜6 等を支持するための支持母材として機能する。
【０００９】
尚、前記基板1 は、例えばアルミナセラミックスから成る場合、アルミナ、シリカ、マグネシア等のセラミックス原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状に成すとともに、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等を採用することによってセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得、しかる後、該グリーンシートを所定形状に打ち抜いた上、高温で焼成することにより製作される。
【００１０】
また前記基板1 の上面には、断面山状、より具体的には、断面円弧状のなだらかな山状をなす基層部2aと該基層部2aの頂部付近に突設される凸条部2bとを一体的に形成した山状のグレーズ層2 が帯状に被着されている。
【００１１】
前記グレーズ層2 は、ガラスやポリイミド樹脂等の低熱伝導性材料から成り、サーマルヘッドの表面温度が印画に適した温度となるように発熱素子3 の発する熱を蓄積及び放散することでサーマルヘッドの熱応答特性を良好に維持するとともに、記録媒体P に鮮明な印画ドットが形成されるようにその頂部付近に配される多数の発熱素子3 を上方に突出させて記録媒体P に対する押圧力（印圧）を高める作用を為す。
【００１２】
かかるグレーズ層2 は例えば全体の幅を４００μｍ〜２０００μｍ、全体の高さを２０μｍ〜９０μｍとなすように形成される。
【００１３】
また前記グレーズ層2 の凸条部2bは前述の押圧作用をより有効に高めるためのものであり、グレーズ層全体の大きさを上記の寸法範囲内に設定する場合、凸条部2bの幅は５０μｍ〜３５０μｍ、高さは２μｍ〜３０μｍに設定される。
【００１４】
尚、前記グレーズ層2 は、例えばガラスから成る場合、以下の方法によって形成される。まずガラス粉末に適当な有機溶媒、溶剤を添加・混合して得た所定のガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷等によって基板1 の上面所定領域に２０μｍ〜９０μｍの厚みをもって帯状に印刷・塗布し、これを高温（約９００℃）で焼き付けることによって断面円弧状のガラス層を形成する。次に前記ガラス層の表面に、凸条部2bを形成する部位のみが覆われるように、感光性樹脂の塗布、露光等の工程を経て所定のレジスト膜を被着させ、しかる後、前記ガラス層の露出領域（レジスト膜が存在しない領域）を凸条部2bの高さに相当する深さだけエッチングし、最後に前記レジスト膜をガラス層より剥離させるとともに、これを熱処理して表面状態を滑らかになすことにより上述した基層部2aと凸条部2bとから成るグレーズ層2 が形成される。
【００１５】
また、前記グレーズ層2 の頂部付近、より具体的にはグレーズ層2 の頂部に突設した凸条部2b上には該凸条部2bに沿って多数の発熱素子3 が例えば６００ｄｐｉのドット密度で直線状に被着・配列されている。
【００１６】
前記多数の発熱素子3 はＴａＳｉＯやＴａＳｉＮＯ，ＴｉＳｉＯ，ＴｉＳｉＣＯ，ＮｂＳｉＯ系の電気抵抗材料から成っているため、後述する一対の給電配線4,5 を介して外部からの電力が印加されるとジュール発熱を起こし、記録媒体P に印画を形成するのに必要な温度、例えば１５０℃〜３００℃の温度となる。尚、前記発熱素子3 の厚みは、例えば０．０１μｍ〜０．５μｍに設定される。
【００１７】
また前述した各発熱素子3 の両端には一対の給電配線4,5 が電気的に接続されている。
【００１８】
前記一対の給電配線4,5 は、発熱素子3 の各一端に共通接続される共通給電配線4 （他方の給電配線）と、各他端に個別に接続される多数の個別給電配線5 （一方の給電配線）とで構成されており、これら２種類の給電配線のうち、共通給電配線4 は凸条部2bに対して記録媒体P の搬送方向（矢印Ａ）下流側に配置され、また多数の個別給電配線5 は凸条部2bに対して記録媒体P の搬送方向上流側に配置される。
【００１９】
前記給電配線4,5 はＡｌ（アルミニウム）やＣｕ（銅）等の金属により例えば０．５μｍ〜２．０μｍの厚みをもって所定パターンをなすように被着・形成されており、該給電配線4,5 は前述した発熱素子3 にジュール発熱を起こさせるのに必要な所定の電力を印加する作用を為す。
【００２０】
そして更に、一対の給電配線4,5 は、凸条部2bに対して記録媒体P の搬送方向上流側に位置する個別給電配線5 の先端が凸条部2bの側面近傍まで延在し、且つ搬送方向下流側に位置する共通給電配線4 の先端が凸条部2bの側面と例えば２０μｍ〜７０μｍだけ離間するように配置されている。
【００２１】
ここで個別給電配線5 の先端を凸条部2bの側面近傍まで延在させておくのはこれらを略一定厚みの保護膜6 で被覆した際に凸条部2bに対して記録媒体P の搬送方向上流側に位置する保護膜表面に凸条部2bに近接した溝が形成されないようになすためであり、また共通給電配線4 の先端を凸条部2bの側面と離間させておくのは、前述の理由とは逆に、これらを略一定厚みの保護膜6 で被覆した際に凸条部2bに対して記録媒体P の搬送方向下流側に位置する保護膜表面に凸条部2bに近接した所定の溝6aが形成されるようになすためであり、これによって保護膜6 の下地面を所望の形状となすことができる。
【００２２】
尚、前記発熱素子3 及び一対の給電配線4,5 は従来周知の薄膜手法、例えばスパッタリングやフォトリソグラフィー，エッチング等を採用することによって所定厚み、所定パターンに被着・形成される。
【００２３】
また、前記グレーズ層2 、発熱素子3 及び一対の給電配線4,5 の上面には保護膜6 が被着されており、該保護膜6 によってグレーズ層2 及び発熱素子3 と一対の給電配線4,5 の一部とを被覆するようにしている。
【００２４】
前記保護膜6 は、Ｓｉ3 Ｎ4 やＳｉＯＮ等の耐磨耗性、封止性等に優れた無機質材料から成り、発熱素子3 や一対の給電配線4,5 を大気中に含まれている水分等の接触による腐食や記録媒体P の摺接による磨耗等から保護する作用を為す。
【００２５】
かかる保護膜6 は従来周知の薄膜手法、例えばスパッタリングやプラズマＣＶＤ，真空蒸着等を採用することによって略一定の厚み（±０．１μｍ以内）に被着・形成される。
【００２６】
この場合、保護膜6 の下地の一部を構成する給電配線4,5 は、前述した如く、個別給電配線5 の先端が凸条部2bの側面近傍まで延在し、且つ搬送方向下流側に位置する共通給電配線4 の先端を凸条部2bの側面と離間させて配置してあることから、凸条部2bに対して記録媒体P の搬送方向上流側に位置する保護膜表面に大きな溝等が形成されることはない。従って記録媒体P に対する押圧力を有効に高めつつ、記録媒体P の摺接抵抗を低く抑えることができ、これによって記録媒体P を常に安定的に走行させて白スジ等の無い良好な印画を形成することが可能となる。
【００２７】
また上述の如く、凸部2bに対して記録媒体P の搬送方向上流側に位置する保護膜表面に大きな溝等が形成されることはないため、記録媒体P の摺接抵抗が低く抑えられて紙カス（記録媒体P の磨耗により生じた粉）の発生量が少なくなる上に、このような紙カスが発熱素子3 側に流動して発熱素子3 が紙カスで覆われるといった不具合が有効に防止され、これによっても記録媒体P に良好でかつ鮮明な印画を形成することが可能となる。
【００２８】
更に前記共通給電配線4 は、その先端が凸条部2bの側面と離間して配置されているため、これらを覆うように被着される略一定厚みの保護膜表面には、凸条部2bに対して記録媒体P の搬送方向下流側に凸条部2bに近接した溝6aが形成されるようになっており、それ故、印画に際して発生する紙カスの多くは溝6a内に収容され、発熱素子3 上に紙カスが付着されるのを有効に防止することができる。しかも、この溝6aは凸条部2bよりも搬送方向下流側に位置しているため、記録媒体P の摺接に伴って溝6a内の紙カスが凸条部2b側に流動したりすることはない。尚、前記溝6aの開口幅は、凸条部2bの側面と記録媒体P の搬送方向下流側に位置する共通給電配線4 の先端との間の距離が２０μｍ〜７０μｍの場合、１０μｍ〜５０μｍの範囲内に設定される。
【００２９】
また更に前記凸条部2bの高さを、給電配線4,5 の厚みと同等以上で、且つ給電配線4,5 の厚みの４倍以下に設定しておけば、印画時、記録媒体P に対して最適な押圧力が得られ、より良好で鮮明な印画を形成することが可能となる。従って、凸条部2bの高さを、給電配線4,5 の厚みと同等以上で、且つ給電配線4,5 の厚みの４倍以下に設定しておくことが好ましい。
【００３０】
更にまた前記溝6aの深さを０．５μｍ〜２．０μｍの範囲内に設定しておけば、紙カスが溝6a内に深く入り込んで強固に付着するといった事態が有効に防止され、溝6a内の紙カスを記録媒体P の摺接等によって外部に適宜排出させることができる。従って溝6aの深さは０．５μｍ〜２．０μｍに設定しておくことが好ましい。
【００３１】
かくして上述した本形態のサーマルヘッドは、外部のプラテンローラ等によって記録媒体P を発熱素子3 の配列と略直交する方向に搬送し、記録媒体P を発熱素子3 上の保護膜表面に摺接させながら、共通給電配線4 及び個別給電配線5 間に外部からの画像データに基づいて所定の電力を印加し、発熱素子3 を個々に選択的にジュール発熱させるとともに、該発熱した熱を記録媒体P に伝導させ、所定の印画を形成することによってサーマルヘッドとして機能する。
【００３２】
尚、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のサーマルヘッドによれば、グレーズ層の凸条部に対して記録媒体の搬送方向上流側に位置する給電配線の先端を凸条部の側面近傍まで延在し、且つ搬送方向下流側に位置する給電配線の先端を凸条部の側面と離間させて配置することにより、これらの上に被着される略一定厚みの保護膜には、前記凸条部に対して記録媒体の搬送方向下流側にのみ凸条部に近接した溝が形成される。これにより、記録媒体に対するサーマルヘッドの押圧力を有効に高めつつ、記録媒体の摺接抵抗を低く抑えることができるようになり、記録媒体を常に安定的に走行させて白スジ等の無い良好な印画を形成することが可能となる。
【００３４】
また本発明のサーマルヘッドによれば、前述の如く記録媒体の摺接抵抗が低く抑えられるため、紙カスの発生量も少なくなる上に、このような紙カスが発熱素子側に流動して発熱素子が紙カスで覆われるといった不具合が有効に防止され、これによっても良好でかつ鮮明な印画を形成することが可能となる。
【００３５】
更に本発明のサーマルヘッドによれば、記録媒体の搬送方向下流側に位置する給電配線の先端を凸条部の側面と離間させて配置することにより、凸条部に対して記録媒体の搬送方向下流側に位置する保護膜表面に凸条部に近接した溝を形成したことから、印画に際して発生する紙カスの多くはこの溝内に収容され、発熱素子上に紙カスが付着するのを有効に防止することができる。しかも、この溝は凸条部よりも搬送方向下流側に位置しているため、記録媒体の摺接に伴って溝内の紙カスが凸条部側に流動したりすることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態に係るサーマルヘッドを部分的に示す斜視図である。
【図２】図１のサーマルヘッドの断面図である。
【図３】従来のサーマルヘッドの要部拡大断面図である。
【符号の説明】
1 ・・・セラミック基板、2 ・・・グレーズ層、3 ・・・発熱素子、4,5 ・  ・・給電配線、6 ・・・保護膜、6a・・・溝
【図１】
0003668035.tif 000002
【図２】
0003668035.tif 000003
【図３】
0003668035.tif 000004