(57)【要約】【課題】硬質の被印刷媒体に印画可能なサーマルプリントヘッドの健全性を維持しつつ、製造コストの上昇を抑制する。【課題を解決するための手段】サーマルプリントヘッドに、セラミック基板２２とグレーズ層２５と抵抗体層２６と金属配線層２８とを備える。グレーズ層２５は、セラミック基板２２の表面７０と主走査方向に延びる稜線７３を挟んで表面７０に垂直な端面７１の一部に連続的に広がっている。抵抗体層２６には、稜線７３の近傍のグレーズ層２５の表面で主走査方向に間隔を置いて配列された発熱抵抗体が形成されている。金属配線層２８には、発熱抵抗体の両端に接続された電極が形成されている。【選択図】図１
2014069317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
副走査方向に移動する媒体に印画するサーマルプリントヘッドにおいて、
１つの表面と前記副走査方向を横切る主走査方向に延びる稜線を挟んで前記表面に垂直な端面とを持つ基板と、
前記表面および前記端面の一部に連続的に広がるグレーズ層と、
前記稜線の近傍の前記グレーズ層の表面で前記主走査方向に間隔を置いて配列された発熱抵抗体と、
前記発熱抵抗体の両端に接続された電極と、
を具備することを特徴とするサーマルプリントヘッド。
【請求項２】
前記グレーズ層の前記副走査方向の断面は前記稜線の近傍で滑らかな曲線を描い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トヘッド。
【請求項３】
前記グレーズ層の厚さは前記稜線の近傍で最も薄くなっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項４】
搬送方向に移動する媒体に印画するサーマルプリントヘッドの製造方法において、
１つの表面と前記副走査方向を横切る主走査方向に延びる稜線を挟んで前記表面に垂直な端面とを持つ基板の前記表面に前記稜線に沿って延びる厚さが厚い突出部を形成するようにガラスペーストを被着させるガラスペースト層形成工程と、
前記ガラスペースト層形成工程の後に前記ガラスペーストを焼成する焼成工程と、
前記焼成工程の後に前記稜線の近傍の前記グレーズ層の表面で前記主走査方向に間隔を置いて配列された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の両端に接続された電極と、を形成する工程と、
を具備することを特徴とするサーマルプリントヘッドの製造方法。
【請求項５】
搬送方向に移動する媒体に印画するサーマルプリントヘッドの製造方法において、
１つの表面と前記副走査方向を横切る主走査方向に延びる稜線を挟んで前記表面に垂直な端面とを持つ基板の前記表面に前記稜線からはみ出すようにガラスペーストを被着させるガラスペースト層形成工程と、
前記ガラスペースト層形成工程の後に前記ガラスペーストを焼成する焼成工程と、
前記焼成工程の後に前記稜線の近傍の前記グレーズ層の表面で前記主走査方向に間隔を置いて配列された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の両端に接続された電極と、を形成する工程と、
を具備することを特徴とするサーマルプリントヘッドの製造方法。
【請求項６】
副走査方向に移動する媒体に印画するサーマルプリンタにおいて、
１つの表面と前記副走査方向を横切る主走査方向に延びる稜線を挟んで前記表面に垂直な端面とを持つ基板と、前記表面および前記端面の一部に連続的に広がるグレーズ層と、前記稜線の近傍の前記グレーズ層の表面で前記主走査方向に間隔を置いて配列された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の両端に接続された電極と、を有するサーマルプリントヘッドと、
前記媒体を前記サーマルプリントヘッドの前記発熱抵抗体が配列された位置に押し付けながら搬送す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。
【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、その製造方法、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、列状配列された複数の発熱抵抗体を持つ印刷用デバイスである。サーマルプリントヘッドは、外部信号によってこれらの発熱抵抗体を選択的に発熱させ、そのジュール熱を媒体に伝達し、画素を形成させる。
【０００３】
発熱抵抗体が平面上に配列された平面型のサーマルプリントヘッドは、硬質の被印刷媒体を直線的に搬送するカードプリンタなどには用いることができない。そこで、平端面型ヘッド、Ｃ端面型ヘッド、ニアエッジ型ヘッドなどが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２５８９１６４号公報
【特許文献２】特許第２６４７２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
端面型ヘッドは、平面状の絶縁基板の端面にグレーズを形成し、その表面に発熱抵抗体を配列したものである。このようなサーマルプリントヘッドの製造プロセスは、平面にグレーズを形成し、その表面に発熱抵抗体および電極を形成するプロセスと異なり、平面型ヘッドに比べて非常にコストが大きい。
【０００６】
Ｃ端面型ヘッドは、絶縁基板の端縁近傍に斜面を形成し、その斜面上にグレーズを形成して、グレーズ表面に発熱抵抗体を配列するものである。このため、絶縁基板に斜面を形成するなどの工程が増加し、平面型ヘッドに比べてコストが大きくなる。
【０００７】
また、端面型ヘッドやＣ面型ヘッドでは、発熱抵抗体を形成する部分にのみグレーズが形成されているため、駆動素子まで延びる電極パターンは、グレーズが形成されないセラミック表面に形成される。このため、保護被膜を形成したとしても、カバレッジが多数発生し、そのカバレッジを起点とする腐食が問題となる場合がある。
【０００８】
一方、ニアエッジ型ヘッドは、絶縁基板の端部の極近傍にグレーズの突条部を設け、その斜面に発熱抵抗体を配列するなどが用いられている。ニアエッジ型ヘッドでは、電極パターンが形成される部分にもグレーズを容易に形成できるため、カバレッジに起因する腐食は発生しにくい。また、積層構造が平面型ヘッドと同じであるため、端面型ヘッドに比べて、製造コストの上昇はそれほど大きくない。しかし、ヘッドの端部をダイシングするため、グレーズなどにマイクロクラックが発生し、端部にチッピングが生じる場合がある。
【０００９】
そこで、本発明は、硬質の被印刷媒体に印画可能なサーマルプリントヘッドの健全性を維持しつつ、製造コストの上昇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】
【００１０】
上述の課題を解決するため、本発明は、副走査方向に移動する媒体に印画するサーマルプリントヘッドにおいて、１つの表面と前記副走査方向を横切る主走査方向に延びる稜線を挟んで前記表面に垂直な端面とを持つ基板と、前記表面および前記端面の一部に連続的に広がるグレーズ層と、前記稜線の近傍の前記グレーズ層の表面で前記主走査方向に間隔を置いて配列された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の両端に接続された電極と、を具備することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、搬送方向に移動する媒体に印画するサーマルプリントヘッドの製造方法において、１つの表面と前記副走査方向を横切る主走査方向に延びる稜線を挟んで前記表面に垂直な端面とを持つ基板の前記表面に前記稜線に沿って延びる厚さが厚い突出部を形成するようにガラスペーストを被着させるガラスペースト層形成工程と、前記ガラスペースト層形成工程の後に前記ガラスペーストを焼成する焼成工程と、前記焼成工程の後に前記稜線の近傍の前記グレーズ層の表面で前記主走査方向に間隔を置いて配列された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の両端に接続された電極と、を形成する工程と、を具備することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、搬送方向に移動する媒体に印画するサーマルプリントヘッドの製造方法において、１つの表面と前記副走査方向を横切る主走査方向に延びる稜線を挟んで前記表面に垂直な端面とを持つ基板の前記表面に前記稜線からはみ出すようにガラスペーストを被着させるガラスペースト層形成工程と、前記ガラスペースト層形成工程の後に前記ガラスペーストを焼成する焼成工程と、前記焼成工程の後に前記稜線の近傍の前記グレーズ層の表面で前記主走査方向に間隔を置いて配列された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の両端に接続された電極と、を形成する工程と、を具備することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、副走査方向に移動する媒体に印画するサーマルプリンタにおいて、１つの表面と前記副走査方向を横切る主走査方向に延びる稜線を挟んで前記表面に垂直な端面とを持つ基板と、前記表面および前記端面の一部に連続的に広がるグレーズ層と、前記稜線の近傍の前記グレーズ層の表面で前記主走査方向に間隔を置いて配列された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の両端に接続された電極と、を有するサーマルプリントヘッドと、前記媒体を前記サーマルプリントヘッドの前記発熱抵抗体が配列された位置に押し付けながら搬送するプラテンローラと、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、硬質の被印刷媒体に印画可能なサーマルプリントヘッドの健全性を維持しつつ、製造コストの上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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き上面図である。
【図３】本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態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製造過程における断面図である。
【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変形例におけるサーマルプリントヘッドの製造過程における断面図である。
【図６】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におけるサーマルプリントヘッドの製造過程における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態を、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。
【００１７】
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き上面図である。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。
【００１８】
本実施の形態のサーマルプリントヘッド１１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。
【００１９】
発熱体板２０は、セラミック基板２２およびグレーズ層２５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絶縁性の平板である。セラミック基板２２の一方の表面は放熱板３０と向かい合っている。
【００２０】
セラミック基板２２の放熱板３０に対して反対側の表面７０には、グレーズ層２５が融着している。さらにグレーズ層２５は、セラミック基板２２の表面７０の一つの長辺（稜線７３）をはみ出して、セラミック基板の一つの端面７１の一部にも連続的に融着していてはみ出し部７２を形成している。グレーズ層２５の表面は、表面７０側から端面７１側に滑らかな曲面を描いている。セラミック基板２２の稜線７３部分でグレーズ層２５の厚さは最も薄くなっている。
【００２１】
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、金属配線層２８が形成されている。
【００２２】
金属配線層２８には、切欠部が形成されていて、抵抗体層２６の金属配線層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の最も薄い部分を跨ぐ位置に形成されている。このようにして発熱抵抗体が、セラミック基板２２の稜線７３近傍のグレーズ層２５の表面に間隔を置いて複数配列されて、突条稜線７３に沿った帯状の発熱領域２４が形成されている。発熱体板２０には、セラミック基板２２、グレーズ層２５、金属配線層２８および抵抗体層２６の保護のために、これらを覆う保護被膜層２９が形成されている。セラミック基板２２のグレーズ層２５で覆われた稜線７３とは反対側の長辺から所定の幅の間は、保護被膜層２９で覆われていない。
【００２３】
また、サーマルプリントヘッド１１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。
【００２４】
このサーマルプリントヘッド１１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１１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。
【００２５】
次に、本実施の形態のサーマルプリントヘッドの製造方法を説明する。
【００２６】
図４は、本実施の形態におけるサーマルプリントヘッドの製造過程における断面図である。
【００２７】
まず、セラミック基板２２の全面にガラスペースト８２を印刷する。ガラスペースト８２は、たとえばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＢａＯあるいはＣａＯを主成分とするガラス粉末にバインダーと溶剤を添加したものである。これらをミキサーなどで十分に混合した後、セラミック製ロールを用いて混錬する。このようにして得られたガラスペースト８２がセラミック板８１にスクリーン印刷される。
【００２８】
次に、ガラスペースト８２を所定の形状にパターニングする。これにより、稜線７３に沿ってガラスペースト８２の厚さが大きい、突起部８３が形成される。たとえばフォトレジストを突起部８３の上に残存させ、その後、ガラスペースト８２をエッチングして、フォトレジストを取り除くことによって、パターニングを行う。あるいは、ガラスペースト８２を２回に分けてスクリーン印刷することによって所定のパターンを形成してもよい。
【００２９】
このようにセラミック基板２２に所定のパターンでガラスペースト８２を被着させた後、焼成することによって、グレーズ層２５が形成される。焼成は、たとえば１２００℃で１〜２時間程度行う。
【００３０】
焼成時にガラスが流動性を持つため、稜線７３近傍では表面張力によってセラミック基板２２の外側にはみ出してグレーズ層２５にはみ出し部７２が形成される。また、表面張力の影響によって、グレーズ層２５の表面は、はみ出し部７２近傍では滑らかな曲線を描き平坦な表面７０部分では平面となる。
【００３１】
このようにして、絶縁基板が形成された後、グレーズ層２５の表面に、抵抗体層および金属配線層を積層し、所定のパターンにエッチングする。抵抗体層および金属配線層のエッチングには、たとえばフォトリソグラフィを用いる。そこで、抵抗体層および金属配線層のパターンは、セラミック基板２２の表面７０の法線方向から見通せる位置に形成しておく。さらに、保護被膜層２９を形成する。これにより発熱体板２０が形成される。
【００３２】
図５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製造過程における断面図である。
【００３３】
この変形例では、ガラスペースト８２をパターニングするのではなく、予めセラミック基板２２の稜線７３からガラスペースト８２の一部８４がはみ出すように印刷する。その後、焼成することにより、所定の形状のグレーズ層２５が形成できる。
【００３４】
図６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製造過程における断面図である。
【００３５】
この変形例では、１枚のセラミック板８１から２枚の発熱体板２０を形成する。セラミック板８１には、予め窪み部８５を形成しておく。窪み８５の両側には、グレーズ層２５がはみ出してはみ出し部７２を形成する端面となる側面がある。窪み８５の底には、稜線７３に平行に延びるノッチ８６が形成されている。
【００３６】
このセラミック板８１の表面にガラスペースト８２を印刷し、パターニングすることによって突起部８３を形成する。その後、焼成することによりグレーズ層２５が所定の形状で完成する。次に、抵抗体層２６および金属配線層２８を形成し、所定のパターンを形成した後、保護被膜層２９を形成する。その後、ノッチ８６に沿って分割することによって、２つの発熱体板２０が得られる。
【００３７】
この変形例では、グレーズ層２５のはみ出し部７２よりも放熱板３０側にセラミック基板２２が放熱板３０の表面と平行に突出する部分が形成される。この突出部分は、被印刷媒体６０の搬送経路に干渉しないような長さとしておく。
【００３８】
このように本実施の形態およびその変形例では、発熱体板２０をいわゆる平面型ヘッドと同様に、セラミック基板２２の一方の表面７０にグレーズ層２５、抵抗体層２６、金属配線層２８および保護被膜層２９を積層形成していく。このため、平面型ヘッドに比べて製造コストの上昇はわずかである。また、本実施の形態では、グレーズ層２５をダイシングする必要がないため、グレーズ層２５にマイクロクラックが発生するなどして、健全性が損なわれる可能性は小さい。
【００３９】
一方、発熱領域２４がセラミック基板２２の稜線７３近傍に形成される。このため、被印刷媒体６０の搬送経路は、セラミック基板２２の表面７０に対して傾くこととなる。したがって、被印刷媒体６０が硬質のものであっても、駆動素子４２などを封止する樹脂４８と干渉することなく、直線的な搬送経路を確保することができる。
【００４０】
また、発熱領域２４は、セラミック基板２２の稜線７３近傍のグレーズ層２５が薄い領域に形成されることとなる。このため、グレーズ層２５への蓄熱量を小さくすることができ、特により高速な印刷が可能となる。
【符号の説明】
【００４１】
１１…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…金属配線層、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、７０…表面、７１…端面、７２…はみ出し部、７３…稜線、８１…セラミック板、８２…ガラスペースト、８３…突起部、８５…窪み、８６…ノッチ
【図１】
2014069317.tif 000003
【図２】
2014069317.tif 000004
【図３】
2014069317.tif 000005
【図４】
2014069317.tif 000006
【図５】
2014069317.tif 000007
【図６】
2014069317.tif 000008