(57)【要約】【課題】印画を高速化しても、適切な印画濃度を確保しつつ、被印刷媒体へのダメージを抑制する。【解決手段】サーマルプリントヘッドに、長方形のセラミック基板２２とセラミック基板２２の表面に形成されたグレーズ層２５と発熱抵抗体と電極と保護被膜層２９とを備える。グレーズ層２５には、セラミック基板２２の長辺に沿って延びる２本の突条７１が形成されている。発熱抵抗体は、抵抗体層２６に形成されている。発熱抵抗体は、主走査方向に間隔を置いて配列され、それぞれ２本の突条７１に跨って延びている。電極は、電極層２８に形成される。電極は、副走査方向の両端で発熱抵抗体に接続されている。保護被膜層２９は、抵抗体層２６および電極層２８を被覆する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長方形の絶縁基板と、前記絶縁基板の長辺に沿って延びる２本の突条を有して前記絶縁基板の表面に形成されたグレーズ層と、前記長辺に沿って間隔を置いて配列されそれぞれ前記２本の突条に跨って延びる発熱抵抗体と、前記副走査方向の両端で前記発熱抵抗体に接続された電極と、前記発熱抵抗体および前記電極を被覆する保護膜とを有するサーマルプリントヘッドと、
前記発熱抵抗体が配列された方向に平行な軸を持つ円筒形で側面が前記２本の突条が形成された位置で前記サーマルプリントヘッドに押し付けられるプラテンローラと、
を具備することを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項２】
前記２本の突条の間で前記保護膜の表面に溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のサーマルプリンタ。
【請求項３】
長方形の絶縁基板と、
前記絶縁基板の長辺に沿って延びる第１突条および第２突条を有して前記絶縁基板の表面に形成されたグレーズ層と、
前記長辺に沿って間隔を置いて配列されそれぞれ前記２本の突条に跨って延びる発熱抵抗体と、
前記副走査方向の両端で前記発熱抵抗体に接続された電極と、
前記発熱抵抗体および前記電極を被覆する保護膜と、
を具備することを特徴とするサーマルプリントヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーマルプリントヘッドおよびサーマルプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
サーマルプリントヘッドは、ビデオプリンター、イメージャー、シールプリンターなどの出力用デバイスとして注目されている。サーマルプリントヘッドは、基板上に配列された発熱抵抗体を有している。これらの発熱抵抗体を所定のパターンで発熱させることにより、サーマルプリントヘッドを用いて感熱紙、製版フィルム印画紙などのメディアへの記録が行われる。低騒音、低ランニングコストなどの利点を持つため、様々な開発が行われている。
【０００３】
サーマルプリントヘッドは、アルミナなどのセラミック基板の表面に保温層としてグレーズ層を形成した支持基体を有している。この支持基体上に発熱抵抗体層とアルミニウムなどの電極となる導電層とをスパッタ法などの薄膜形成方法によって積層した後、フォトエングレービングプロセスで発熱抵抗体、個別電極などをパターニングする。その後、発熱抵抗体層および電極の所定の部分を覆う絶縁保護被膜層をスパッタ法などの薄膜形成方法によって形成する。
【０００４】
このようにして製造された発熱体板と別途製造された回路基板とが放熱板の表面に固定される。さらに発熱体板の電極と回路基板に搭載された駆動ＩＣとがボンディングワイヤなどで接続され、駆動ＩＣなどが樹脂で封止されてサーマルプリントヘッドが製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１４０１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
サーマルプリントヘッドの発熱抵抗体には、発熱抵抗体の中心にピークとする温度分布が生じる。このため、印画の高速化に伴って高パワー印画する場合、発熱ピーク温度が過度に高くなる可能性がある。また、画質を重視して発熱抵抗体長を短縮した場合にも、発熱ピーク温度が過度に高くなる可能性がある。このように発熱ピーク温度が発色温度に比べて高くなり過ぎると、被印刷媒体にダメージが生じたり、エネルギー効率が悪化したりする。
【０００７】
そこで、たとえば発熱抵抗体を副走査方向に分割して発熱ピーク温度を下げて、被印刷媒体へのダメージを抑制し、エネルギー効率の悪化を抑制する方法がある。発熱抵抗体を副走査方向に分割するためには、耐熱性の高い材料の中間電極を発熱抵抗体上に積層する。この場合、発熱しない中間電極部分の方が発熱抵抗体よりも突出することとなるため、熱伝達を最も効率的に行いたい発熱部分の表面でのプラテンローラの接触圧力が弱くなり、熱伝達の効率が低下してしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、サーマルプリントヘッドによる印画を高速化しても、適切な印画濃度を確保しつつ、被印刷媒体へのダメージを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するため、本発明は、サーマルプリンタにおいて、長方形の絶縁基板と、前記絶縁基板の長辺に沿って延びる２本の突条を有して前記絶縁基板の表面に形成されたグレーズ層と、前記長辺に沿って間隔を置いて配列されそれぞれ前記２本の突条に跨って延びる発熱抵抗体と、前記副走査方向の両端で前記発熱抵抗体に接続された電極と、前記発熱抵抗体および前記電極を被覆する保護膜とを有するサーマルプリントヘッドと、前記発熱抵抗体が配列された方向に平行な軸を持つ円筒形で側面が前記２本の突条が形成された位置で前記サーマルプリントヘッドに押し付けられるプラテンローラと、を具備することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、サーマルプリントヘッドにおいて、長方形の絶縁基板と、前記絶縁基板の長辺に沿って延びる第１突条および第２突条を有して前記絶縁基板の表面に形成されたグレーズ層と、前記長辺に沿って間隔を置いて配列されそれぞれ前記２本の突条に跨って延びる発熱抵抗体と、前記副走査方向の両端で前記発熱抵抗体に接続された電極と、前記発熱抵抗体および前記電極を被覆する保護膜と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、サーマルプリントヘッドによる印画を高速化しても、適切な印画濃度を確保しつつ、被印刷媒体へのダメージを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態の一部拡大断面図である。
【図２】本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態の一部切欠上面図である。
【図３】本発明に係るサーマルプリントヘッドを用いたサーマルプリンタの断面図である。
【図４】本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態の変形例の一部拡大断面図である。
【図５】本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態の他の変形例の一部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係るサーマルプリントヘッドの実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、この実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれに限定されない。
【００１４】
図１は、本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態の一部拡大断面図である。図２は、本実施の形態のサーマルプリントヘッドの一部切欠上面図である。図３は、本実施の形態のサーマルプリントヘッドを用いたサーマルプリンタの断面図である。
【００１５】
本実施の形態のサーマルプリントヘッド１０は、放熱板３０と発熱体板２０と回路基板４０とを有している。放熱板３０は、たとえばアルミニウムなどの金属で形成された長方形の平板である。
【００１６】
発熱体板２０は、セラミック基板２２およびグレーズ層２５からなる絶縁基板を有している。セラミック基板２２は、たとえばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）で形成された長方形の平板である。セラミック基板２２の一方の表面は放熱板３０と向かい合っており、他方の表面にはグレーズ層２５が融着している。グレーズ層２５は、ガラスで形成されている。
【００１７】
グレーズ層２５には、２本の突条７１が形成されている。これらの突条７１は、セラミック基板２２の表面から突出し、セラミック基板２２の長手方向、すなわち、主走査方向に延びている。これらの突条７１の断面は、台形状である。２本の突条７１の幅はたとえば１０〜２０μｍ程度、２本の突条７１の間の距離はたとえば１０〜２０μｍ程度である。突条７１の突出高さは、たとえば１〜３μｍ程度である。
【００１８】
グレーズ層２５の表面には、抵抗体層２６が形成されている。また、抵抗体層２６の表面には、電極層２８が形成されている。電極層２８に切欠部が形成されていて、抵抗体層２６の電極層２８と重なり合わない部分が発熱抵抗体となる。発熱抵抗体は、グレーズ層２５の２つの突条７１に跨って配置されている。発熱抵抗体の副走査方向の長さは、たとえば１００μｍである。このようにして発熱抵抗体が全面グレーズ層２５の表面に間隔を置いて複数配列されて、セラミック基板２２の長手方向（主走査方向）に延びる帯状の発熱領域２４が形成されている。抵抗体層２６の厚さはたとえば０．１μｍ程度であり、電極層２８の厚さはたとえば０．８μｍ程度である。
【００１９】
電極層２８および発熱抵抗体の表面には、保護被膜層２９が形成されている。保護被膜層２９は、たとえばＳｉＯＮで形成されている。保護被膜層２９の表面は、たとえば研磨などによって平坦に形成されている。
【００２０】
サーマルプリントヘッド１０は、発熱領域２４を発熱させる駆動回路を有している。その駆動回路は、たとえば発熱体板２０と同じ側の表面で放熱板３０に載置された回路基板４０の上に形成されている。回路基板４０には、発熱領域２４に所定の発熱パターンを形成するための制御信号や駆動電力が入力される。この駆動回路は、たとえば回路基板４０に設けられた駆動素子４２などの電気部品を有している。発熱体板２０と駆動回路とは、たとえば発熱体板２０と回路基板４０との間に架け渡されたボンディングワイヤ４４によって電気的に接続される。さらに、回路基板４０の表面に形成された配線パターンと駆動素子４２との間もボンディングワイヤ４４で電気的に接続される。駆動素子４２およびボンディングワイヤ４４は、たとえば樹脂４８によって封止される。
【００２１】
このサーマルプリントヘッド１０を用いたプリンタは、発熱領域２４の表面の法線上に位置する軸５２を中心とする円筒状のプラテンローラ５０を有している。プラテンローラ５０によって被印刷媒体６０がサーマルプリントヘッド１０に押し付けられる。この状態で発熱領域２４の発熱抵抗体が発熱することによって、被印刷媒体６０に印画される。被印刷媒体６０が副走査方向に搬送されながら、主走査方向に延びる発熱領域２４が所定のパターンで発熱することによって、被印刷媒体６０には所望の画像が形成される。
【００２２】
次に、本実施の形態の製造方法を説明する。
【００２３】
まず、セラミック基板２２の主面にガラスペーストを印刷する。ガラスペーストの厚さは、たとえば３０〜１２０μｍとする。その後、セラミック基板２２に付着したガラスペーストをたとえば１２００℃で焼成する。その後、研磨あるいはエッチングによって、２つの突条７１に対応する突条を形成する。さらに、その後、９００℃程度に加熱して、常温まで冷却する。これにより台形状で角がある程度滑らかな曲面を描くようになった２本の突条７１を持つグレーズ層２５が形成される。
【００２４】
次に、グレーズ層２５の表面に抵抗膜層および金属層を形成する。抵抗膜層および金属層を所定の形状にエッチングすることにより、所定のパターンの抵抗体層２６および電極層２８が形成される。その後、抵抗体層２６および電極層２８を被覆する保護被膜層２９を形成する。保護被膜層２９は、たとえばスパッタリングによって形成される。これにより、発熱体板２０が得られる。一枚のセラミック板に複数の発熱体板２０となる部分を形成し、製造過程の途中あるいは最後に分割して、複数の発熱体板２０を得てもよい。
【００２５】
このようにして製造された発熱体板２０および駆動素子４２を搭載した回路基板４０を放熱板３０に載置し、駆動素子４２と発熱体板２０との間にボンディングワイヤ４４を架け渡し、駆動素子４２およびボンディングワイヤ４４を封止することにより、サーマルプリントヘッド１０が完成する。
【００２６】
このようなサーマルプリントヘッド１０では、発熱領域２４の副走査方向の中央部、すなわち、２本の突条７１の間の窪み部７２において、発熱抵抗体は、サーマルプリントヘッド１０の表面、すなわち、保護被膜層２９の表面から相対的に遠く位置している。つまり、２本の突条７１の頂部の発熱抵抗体からの熱はサーマルプリントヘッドの１０の表面に伝わりやすく、２本の突条７１の間の窪み部７２の発熱抵抗体からの熱はサーマルプリントヘッド１０の表面に伝わりにくい。その結果、サーマルプリントヘッド１０の表面の温度は、副走査方向に平坦化する。
【００２７】
サーマルプリントヘッド１０の表面の温度が副走査方向に平坦化すると、幅広い領域で被印刷媒体６０の発色温度以上としてもピーク温度を過度に高める必要がない。したがって、被印刷媒体６０にダメージが生じる可能性が低減される。また、エネルギー効率が向上する。また、突条７１の副走査方向の長さや位置を変化させることにより、伝熱分布を調整することができる。
【００２８】
このように、本実施の形態によれば、サーマルプリントヘッドによる印画を高速化しても、適切な印画濃度を確保しつつ、被印刷媒体へのダメージを抑制することができる。
【００２９】
図４は、本実施の形態の変形例におけるサーマルプリントヘッドの一部拡大断面図である。
【００３０】
この変形例では、２本の突条８１を断面が弧を描くように形成している。また、保護被膜層２９を研磨などすることなく、保護被膜層２９の表面形状がグレーズ層２５の形状とほぼ同様の形状となるようにしている。つまり、グレーズ層２５に形成された窪み部８２に対応して、保護被膜層２９の表面にも窪み部８３が形成されている。
【００３１】
このように、突条８１の断面形状が台形状ではなく弧を描いているサーマルプリントヘッド１０でも、発熱領域２４の副走査方向の中央部においてプラテンローラ５０の接触圧力が小さくなり、場合によっては、プラテンローラ５０が窪み部８２の底に接触しなくなる。したがって、２本の突条８１の頂部の発熱抵抗体からの熱はサーマルプリントヘッド１０の表面に伝わりやすく、２本の突条８１の間の窪み部８２の発熱抵抗体からの熱はサーマルプリントヘッド１０の表面に伝わりにくい。その結果、サーマルプリントヘッド１０の表面の温度は、副走査方向に平坦化する。
【００３２】
また、グレーズ層２５の窪み部８２の位置に、チタンなどで中間電極を設け、発熱抵抗体を副走査方向に分割してもよい。このように中間電極を設けても、保護被膜２９の表面の窪み部８３が浅くなるだけで、その両側の突条よりも高くなることはなく、プラテンローラ５０の押し付け圧力は小さいままである。
【００３３】
図５は、本実施の形態の他の変形例におけるサーマルプリントヘッドの一部拡大断面図である。
【００３４】
本実施の形態では、発熱領域２４の上流側および下流側におけるグレーズ層２５の表面の高さが２本の突条７１の頂部の高さと同じである。したがって、発熱領域２４の副走査方向の両端部にも保護被膜層２９の表面の窪み部７４が形成されている。
【００３５】
このようなサーマルプリントヘッド１０でも、発熱領域２４の副走査方向の中央部においてプラテンローラ５０の接触圧力が小さくなり、場合によっては、プラテンローラ５０が２つの突条７１の間の保護被膜層２９の表面の窪み部７３の底に接触しなくなる。したがって、２本の突条７１の頂部の発熱抵抗体からの熱はサーマルプリントヘッドの１０の表面に伝わりやすく、２本の突条７１の間の窪み部７２の発熱抵抗体からの熱はサーマルプリントヘッド１０の表面に伝わりにくい。その結果、サーマルプリントヘッド１０の表面の温度は、副走査方向に平坦化する。
【００３６】
さらに、発熱領域２４の下流側に窪み部７４が形成されていることにより、被印刷媒体６０のカスなどの異物が発生した場合にはその窪み部７４に滞留し、印画に悪影響を及ぼしにくくなる。
【符号の説明】
【００３７】
１０…サーマルプリントヘッド、２０…発熱体板、２２…セラミック基板、２４…発熱領域、２５…グレーズ層、２６…抵抗体層、２８…電極層、２９…保護被膜層、３０…放熱板、４０…回路基板、４２…駆動素子、４４…ボンディングワイヤ、４８…樹脂、５０…プラテンローラ、５２…軸、６０…被印刷媒体、７１…突条、７２…窪み部、７３…窪み部、７４…窪み部、８１…突条、８２…窪み部、８３…窪み部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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