(57)【要約】【課題】保護層表面を研磨しても位置決めマーカーの視認性が損なわれることがないサーマルヘッドを得る。【解決手段】前記隣り合う一対の発熱抵抗体を導通接続する複数のコンタクト導体と、各コンタクト導体を介して一対の発熱抵抗体を通電する複数の個別電極とコモン電極と、前記配列方向に延びて前記複数のコモン電極に共通に接続し、前記配列方向の両端から給電されるコモンラインと、前記基板上全域を覆う保護層とを有する折り返し構造のサーマルヘッドにおいて、前記凸形状部外の領域であって、前記複数の発熱抵抗体の配列方向と直交する方向の中心位置または前記凸形状の頂点位置から前記配列方向と直交する方向に所定長離れた位置に位置決めマーカーを設けた。【選択図】  図１
2006305974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板自体が凸形状あるいは平坦な基板上に凸形状の蓄熱層が形成され、該蓄熱層の凸形状上に所定ピッチで配列された、通電により発熱する複数の発熱抵抗体と、前記蓄熱層の凸形状および発熱抵抗体を含む基板上を覆う耐摩耗保護層とを有するサーマルヘッドにおいて、
前記複数の発熱抵抗体の配列方向と直交する方向の中心位置または前記凸形状の頂点位置から前記配列方向と直交する方向に所定長離れた、前記凸形状部外の領域に位置決めマーカーを設けたこと、を特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
請求項１記載のサーマルヘッドは、前記隣り合う一対の発熱抵抗体を導通接続する複数のコンタクト導体と、各コンタクト導体を介して一対の発熱抵抗体を通電する複数の個別電極とコモン電極と、前記配列方向に延びて前記複数のコモン電極に共通に接続し、前記配列方向の両端から給電されるコモンラインとを有する折り返し構造のサーマルヘッドであって、前記位置決めマーカーは、前記個別電極およびコモン電極よりも前記配列方向の一方または両方の外方領域に設けられているサーマルヘッド。
【請求項３】
請求項２記載のサーマルヘッドにおいて、前記各発熱抵抗体は、前記凸形状部の頂点よりも前記コンタクト導体側に形成されているサーマルヘッド。
【請求項４】
請求項２記載のサーマルヘッドにおいて、前記位置決めマーカーは、前記発熱抵抗体と同一工程において同一材料で形成された部分と、該部分上に、前記コンタクト導体、個別電極、コモン電極およびコモンラインと同一工程において同一材料で形成された部分の一方または両方によって形成されているサーマルヘッド。
【請求項５】
請求項１または３記載のサーマルヘッドは、所定ピッチで配置した複数の発熱抵抗体群と、該発熱抵抗体群の全発熱抵抗体に共通電位を与えるコモン電極群と、前記発熱抵抗体群の各発熱抵抗体に個別に接続された個別電極群とを備え、前記コモン電極群と個別電極群とが複数の小グループ電極群毎に間隔をおいて配列された折り返し構造のサーマルヘッドであって、前記位置決めマーカーは、前記発熱抵抗体群と前記小グループ電極群とで規制された空き領域に設けられているサーマルヘッド。
【請求項６】
請求項５記載のサーマルヘッドにおいて、前記位置決めマーカーは、前記隣り合う発熱抵抗体群と前記小グループ電極群とに挟まれた空き領域に設けられているサーマルヘッド。
【請求項７】
請求項５または６記載のサーマルヘッドにおいて、前記位置決めマーカーは、前記発熱抵抗体と同一工程において同一材料で形成された部分と、該部分上に、前記コンタクト導体、個別電極およびコモン電極と同一工程において同一材料で形成された部分の一方または両方によって形成されているサーマルヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば熱転写型プリンタ等に使用されるサーマルヘッドにかかり、より具体的には、装着する際の基準角度、基準位置等を設定するための位置決めマーカーを有するサーマルヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
サーマルヘッドは、放熱性に優れた基板上に、例えばガラス等の高断熱材料からなる蓄熱層と、通電により発熱する複数の発熱抵抗体と、全発熱抵抗体に共通に導通接続したコモン電極と、各発熱抵抗体に個別に導通接続した複数の個別電極とを備え、コモン電極及び個別電極を介して発熱させた発熱抵抗体をインクリボンまたは印刷媒体（感熱紙）に圧接することで印刷動作する。従来のサーマルヘッドには、印刷品質を向上させるため、基板自体を凸形状とするあるいは平坦な基板上に蓄熱層で凸形状を形成する等して、印刷時に印刷媒体に対して接触応力を加えるようにした凸型基板タイプが多用されている。またコモン電極と個別電極は、一般的には発熱抵抗体の抵抗長方向の両端部にそれぞれ接続されて該抵抗長方向に一直線状に配置されるが、基板サイズを小さく且つ発熱抵抗体を基板の端に配置できるように、コモン電極を折り返す構造も提案されている。
【０００３】
図５は、従来の折り返し構造によるサーマルヘッドを示す（Ａ）断面図、（Ｂ）平面図（保護層を除く）である。折り返し構造では、Ｕ字状の折り返し導体１１０により互いの一端部が接続された２つの発熱抵抗体１０５ａ、１０５ｂから１つの印刷ドット部Ｄが構成され、一方の発熱抵抗体１０５ａの他端部に個別電極１０７が、他方の発熱抵抗体１０５ｂの他端部にコモン電極１０８がそれぞれ接続している。各コモン電極１０８は、印刷ドット部Ｄの配列方向（主走査方向）に平行な方向に長く延びるコモンライン１０９に接続されており、コモンライン１０９の長手方向の両端から給電される。図５に示されるサーマルヘッドは、例えば以下の工程により形成することができる。
【０００４】
先ず、部分凸形状の蓄熱層１０３を備えた基板１０２を準備する。次に、蓄熱層１０３上に抵抗体層１０４とＡｌ導体層Ｃを全面的に形成した後、Ａｌ導体層Ｃ及び抵抗体層１０４の一部を除去し、形成すべき折り返し導体、個別電極、コモン電極及びコモンラインの概略形状でＡｌ導体層Ｃ及び抵抗体層１０４を残す。Ａｌ導体層Ｃは、電極抵抗を低減するため（ヘッド小型化による電極抵抗の増大を抑制するため）、１μｍ程度の厚さで形成する。続いて、蓄熱層１０３の凸形状上に位置するＡｌ導体層Ｃを除去し、抵抗体層１０４の表面を一部露出させる開放部αを形成する。抵抗体層１０４の表面露出領域がそれぞれ発熱抵抗体１０５となる。この開放部αを介してＡｌ導体層Ｃは、隣り合う一対の発熱抵抗体１０５（１０５ａ、１０５ｂ）の一端側を導通接続するＵ字状の折り返し導体１１０と、同一対の発熱抵抗体１０５ａ、１０５ｂの他端側に同一方向で接続された個別電極１０７及びコモン電極１０８とに分離される。コモン電極１０８とコモンライン１０９は一体に形成される。開放部αを形成したら、折り返し導体１１０、個別電極１０７、コモン電極１０８及びコモンライン１０９を覆う耐磨耗保護層１１１を形成する。
【０００５】
Ａｌ導体層Ｃが１μｍ程度と厚いため、開放部αの両端、つまり発熱抵抗体１０５と折り返し導体１１０との各境界には段差が生じ、この段差は耐磨耗保護層１１１の表面にも段差部１１１ａとしてあらわれる。発熱抵抗体１０５の近傍に段差が存在していると印刷媒体と発熱抵抗体１０５の接触効率が悪くなるので、耐磨耗保護層１１１の段差部１１１ａを研磨加工(ポリッシング）し、印刷媒体との接触面を滑らかに形成する。以上の加工により、図５（Ａ）のサーマルヘッドが得られる。
【０００６】
かかるサーマルヘッドを熱転写型プリンタ等に実装する場合、プラテン等に対する発熱抵抗体１０５の位置や角度の設定、調整をする必要がある。一方、従来のサーマルヘッドには、発熱体および給電電極の配列の延長上に、発熱体および給電電極と同一面上に同一素材で横長マーカー、縦長マーカーを形成するものや（特許文献１）、セラミック基板の両端部に、グレーズ層の寸法精度を向上させるための凹状の位置合わせマーカーを形成するものが知られている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００２-２２５３２４号公報
【特許文献２】特開２００４-１１４５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、サーマルヘッドの発熱抵抗体１０５の中心位置を結ぶ延長上に位置決めマーカーを形成した場合、段差部１１１ａをポリッシングする際に、位置決めマーカー上の耐摩耗保護層表面も研磨されてしまうことがある。かかる場合には耐摩耗保護層を通して位置決めマーカーが視認できなくなることがあった。
【０００８】
本発明は、かかる従来の問題に鑑みてなされたもので、保護層表面を研磨しても位置決めマーカーの視認性が損なわれることがないサーマルヘッドを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、サーマルヘッドに対する研磨が凸形状部分に限られる点に着目してなされたものである。すなわち本発明は、基板自体が凸形状あるいは平坦な基板上に凸形状の蓄熱層が形成され、該蓄熱層の凸形状上に所定ピッチで配列された、通電により発熱する複数の発熱抵抗体と、前記蓄熱層の凸形状および発熱抵抗体を含む基板上を覆う耐摩耗保護層とを有するサーマルヘッドにおいて、前記複数の発熱抵抗体の配列方向と直交する方向の中心位置または前記凸形状の頂点位置から前記配列方向と直交する方向に所定長離れた、前記凸形状部外の領域に位置決めマーカーを設けたことに特徴を有する。
【００１０】
より実際的には、前記隣り合う一対の発熱抵抗体を導通接続する複数のコンタクト導体と、各コンタクト導体を介して一対の発熱抵抗体を通電する複数の個別電極とコモン電極と、前記配列方向に延びて前記複数のコモン電極に共通に接続し、前記配列方向の両端から給電されるコモンラインとを有する折り返し構造のサーマルヘッドであって、前記位置決めマーカーは、前記個別電極およびコモン電極よりも前記配列方向の一方または両方の外方領域に設けられる。
【００１１】
前記各発熱抵抗体は、前記凸形状部の頂点よりも前記コンタクト導体側に形成される。
【００１２】
前記位置決めマーカーは、前記発熱抵抗体と同一工程において同一材料で形成された部分と、該部分上に、前記コンタクト導体、個別電極、コモン電極およびコモンラインと同一工程において同一材料で形成された部分の一方または両方によって形成することが好ましい。位置決めマーカーが発熱抵抗体または電極等と同一の工程において形成されるので、製造工程が増えず、しかも精度が高い。
【００１３】
所定ピッチで配置した複数の発熱抵抗体群と、該発熱抵抗体群の全発熱抵抗体に共通電位を与えるコモン電極群と、前記発熱抵抗体群の各発熱抵抗体に個別に接続された個別電極群とを備え、前記コモン電極群と個別電極群とが複数の小グループ電極群毎に間隔をおいて配列された折り返し構造のサーマルヘッドにおいては、前記位置決めマーカーを、前記発熱抵抗体群と前記小グループ電極群とで規制された空き領域に設ける。
【００１４】
前記位置決めマーカーは、前記隣り合う発熱抵抗体群と前記小グループ電極群とに挟まれた空き領域に設けることができる。
【００１５】
前記位置決めマーカーは、前記発熱抵抗体と同一工程において同一材料で形成された部分と、該部分上に、前記コンタクト導体、個別電極およびコモン電極と同一工程において同一材料で形成された部分の一方または両方によって形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
凸形状の保護層表面を研磨しても、位置決めマーカーの上の保護層表面は研磨されないので、位置決めマーカーの視認性が損なわれる虞れがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１および図２は、本発明のサーマルヘッドの実施形態の概要を示す平面図および図１の切断線II-IIに沿う断面図である。サーマルヘッド１は、図１の上下方向に所定間隔で列状に配置された複数の印刷ドット部Ｄを備え、各印刷ドット部Ｄの熱を感熱紙またはインクリボンに与えることで印刷動作する。
【００１８】
サーマルヘッド１は、Ｓｉやセラミック材料、金属材料等からなる放熱性に優れた基板２上に例えばガラス等の断熱材料からなる蓄熱層３を有し、この蓄熱層３の上に、図１の左右方向に微小間隔をあけて一列に配置された複数の発熱抵抗体４を備えている。
【００１９】
蓄熱層３は、例えばガラスのような断熱材料で形成され、基板２の一端側に凸形状を形成する凸形状部３ａと、この凸形状部３ａに連続していて均一膜厚を有する均一膜厚部３ｂとを備えている。複数の発熱抵抗体４は、蓄熱層３の凸形状部３ａ上の頂点位置から一端側に所定長離反した傾斜面途中に位置し、通電により発熱する。各発熱抵抗体４は、Ｔａ2Ｎ又はＴａ−ＳｉＯ2等のサーメット材料を用いて蓄熱層３の上に全面的に形成された抵抗体層の一部であり、該表面が絶縁バリア層５により覆われている。絶縁バリア層５は、例えばＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、ＳｉＡｌＯＮ等の絶縁材料により形成されていて、各発熱抵抗体４の平面的な大きさ（長さ寸法、幅寸法）を規定している。本実施形態では、隣接する一対の発熱抵抗体４（４ａ、４ｂ）により１つの印刷ドット部Ｄが形成され、複数の印刷ドット部Ｄは、発熱抵抗体４の通電方向（副走査方向）と直交する方向（図１の左右方向、主走査方向）に列状に配置されている。なお、凸形状は、基板２自体が凸形状のものを使用してもよい。
【００２０】
個別電極７は、各印刷ドット部Ｄ毎に設けられていて、各発熱抵抗体４ａの通電方向（図１の上下方向、副走査方向）に長く延びて形成されている。個別電極７には、発熱抵抗体４ａ側とは反対側の端部に形成されたボンディングパッドと、放熱性基板２とは別個のＰＣＢ２０に搭載された駆動ユニット２１の対応するボンディングパッドとがワイヤーボンディングによるワイヤー１１によって接続されている。
【００２１】
駆動ユニット２１は、各個別電極７にワイヤーボンディングされた複数のボンディングパッドを介して対応する個別電極７への通電／非通電を切り替える複数のスイッチング素子（駆動ＩＣ）及び複数の外部接続端子等を有している。なお、図１はサーマルヘッド１の構造を簡略的に示したものであり、個別電極７のボンディングパッドと駆動ユニット２１のボンディングパッドを結ぶワイヤー１１は、実際には、約５０μｍ程度と非常に微小間隔で設けられている。
【００２２】
コモン電極８は、隣接する２つの印刷ドット部Ｄ毎に設けられていて、該２つの印刷ドット部Ｄに設けられた個別電極７の間にそれぞれ配置されている。このコモン電極８は、隣接する２つの発熱抵抗体４ｂに接続したＵ字形状部と、該Ｕ字形状部から発熱抵抗体４ｂの抵抗長方向に平行な方向（副走査方向）に長く延びる直線部とを有する略Ｙ字形をなしている。各コモン電極８は、発熱抵抗体４ｂ側とは反対側の端部でコモンライン９に接続されている。
【００２３】
コモンライン９は、複数の印刷ドット部Ｄの配列方向（図１の左右方向、主走査方向）に延びて複数のコモン電極８に共通に接続され、その長手方向（図１の左右方向）の両端は、ＰＣＢ２０に搭載された電源２２にそれぞれワイヤーボンディングによるワイヤー１１によって接続されている。電源２２から電力が、ワイヤー１１、コモンライン９および各コモン電極８を介して全ての印刷ドット部Ｄに供給される。
【００２４】
このサーマルヘッド１は、発熱抵抗体４、個別電極７、コモン電極８およびコモンライン９が、Ａｌ導体層の一つとして同一の工程で形成される。
【００２５】
さらにこのサーマルヘッド１には、一方の端部（図１では左端）の個別電極７の外側であって、均一膜厚部３ｂ上に、位置決めマーカー１２が設けられている。位置決めマーカー１２は、発熱抵抗体層４′を形成する同一工程において、発熱抵抗体層４′と同一のサーメット材料で形成された、主走査方向に延びる長方形の台座部１２ａ上に、個別電極７、コモン電極８およびコモンライン９と同一の工程において同一のＡｌ導体によって形成されたドット部１２ｂからなる。ドット部１２ｂは、主走査方向に複数個設けられていて、ドット部１２ｂの中心は、各発熱抵抗体４の中心を通り配列方向に延びる直線からＰＣＢ２０側の平坦部に、予め設定された距離ｄだけ離反して設けられている。なお、ドット部１２ｂは、主走査方向に複数設けることが好ましい。
【００２６】
さらに位置決めマーカー１２の近傍には、凸形状部３ａの頂点位置に頂点を示す頂点マーカー１３が設けられている。この頂点マーカー１３も、位置決めマーカー１２と同一の工程において同時に形成される。
【００２７】
前記絶縁バリア層５、コンタクト導体６、個別電極７、コモン電極８、コモンライン９、位置決めマーカー１２および頂点マーカー１３の上には、例えばＳｉＡｌＯＮやＴａ2Ｏ5等の耐摩耗性材料からなる耐摩耗保護層１４が形成されている。耐摩耗保護層１４は、ヘッド動作時に生じる摩擦から絶縁バリア層５及びコンタクト導体６や個別電極７、コモン電極８、コモンライン９等の導体層を保護する。この耐摩耗保護層１４の厚さは略一定のため、耐摩耗保護層１４の表面には基板表面の凹凸形状が転写されていて、凸形状部３ａに沿った凸形状部１４ａが形成されている（図２）。特に、凸形状部１４ａには、発熱抵抗体４および絶縁バリア層５の表面に、いびつな凹凸を有する段差部１４ｂが形成されている。そこで、この段差部１４ｂを含む耐摩耗保護層１４の凸形状部１４ａの表面をポリッシング（研磨）して滑らかにする。このポリッシングは通常、段差部１４ｂの幅（発熱抵抗体４の配列方向と直交する方向の長さ）よりも遙かに大径のローラ状または円板状の砥石またはブラシを使用して発熱抵抗体４の配列方向全幅に亘って実施されるので、発熱抵抗体４、絶縁バリア層５が存在しない凸形状部１４ａの表面領域までポリッシングされてしまう。しかし本実施形態のサーマルヘッド１は、凸形状部１４ａ外の、ポリッシングされない平坦領域に位置決めマーカー１２が形成されているので、位置決めマーカー１２が視認できなくなるおそれはない。
【００２８】
図３には、本発明を適用したサーマルヘッドの他の実施形態の概要を、（Ａ）に側面図で、（Ｂ）に平面図（保護層を除く）で示した。この実施形態のサーマルヘッドは、複数の発熱抵抗体４を一群として複数の発熱抵抗体群で構成され、各発熱抵抗体群の各発熱抵抗体４ａを接続する個別電極７と、各隣接する２つの発熱抵抗体４ｂを接続するコモン電極８が小グループ電極群とされ、発熱抵抗体４ａ、４ｂとは反対方向に向かって集束され、端部が、発熱抵抗体４ａ、４ｂのピッチよりも狭いピッチに形成されている。最も外側の発熱抵抗体群と小グループ電極群との間に、電極、発熱体等が存在しない空き領域として、略三角形の空き領域が形成される。さらに、図示しないが、各発熱抵抗体群と発熱抵抗体群との間に、電極が存在しない略三角形の空き領域が形成される。
【００２９】
本発明の実施形態では、最も外側の発熱抵抗体群と小グループ電極群とで規制される略三角形の空き領域内であって、凸形状部外の平坦部に、位置決めマーカー１２（台座部１２ａおよびドット部１２ｂ）を設けた。図示実施形態では、最も外側の発熱抵抗体群の外側の略三角形領域に位置決めマーカー１２を設けてある。このドット部１２ｂは、主走査方向に複数個設けることが好ましい。図示実施形態では、発熱抵抗体４（４ａ、４ｂ）と同一ピッチで複数個設けてある。なお、位置決めマーカー１２は、発熱抵抗体群と発熱抵抗体群との間に形成される略三角形領域に設けてもよい。位置決めマーカー１２は、少なくとも一箇所に設ければよいが、複数箇所または全ての略三角領域に設けてもよい。複数箇所または全ての略三角領域に設ければ、最も使いやすい位置の位置決めマーカー１２を利用できるので便利である。
【００３０】
以上の実施形態では、位置決めマーカー１２を発熱抵抗体層と同一工程において同一材料で形成した長方形の台座部１２ａと、導体層と同一工程において同一材料で形成したドット部１２ｂで構成したが、これらの形状は変形可能であり、両方を同一の形状としてもよく、発熱抵抗体層または導体層のいずれか一方のみで形成してもよい。台座部１２ａは長方形でなくてもよいが、長方形の場合は、長辺を主走査方向と平行に、短辺を副走査方向と平行に設定することで、主走査方向および副走査方向の基準となって便利である。ドット部１２ｂは円形でなくても、正方形、長方形、その他任意の形状でよい。
【００３１】
以上のサーマルヘッド１は熱転写型プリンタ等に、発熱抵抗体４がプラテンローラ４０の表面に最近接対向するように搭載される（図４）。その際、発熱抵抗体４の中心に立てた法線が、プラテンローラ４０の表面に立てた法線と一致するように角度、位置調整される。この実施形態のサーマルヘッド１では、凸形状部１４ａの表面の凸頂点Ｔに立てた法線と、発熱抵抗体４の中心に立てた法線となす角度を傾斜角θとすると、サーマルヘッド１を傾斜角θだけ傾斜させたときに最適となるように設計されている。しかしこの傾斜角θは、製造誤差によって誤差を生じることがある。そこで、この実施形態では、実際の傾斜角θを測定するときに、位置決めマーカー１２を利用することもできる。
【００３２】
以上本発明を、折り返し構造のサーマルヘッドに適用した実施形態について説明したが、本発明は折り返し構造でないサーマルヘッドにも適用できる。また、本実施形態のサーマルヘッド１では発熱抵抗体４を絶縁バリア層５によって規定しているが、絶縁バリア層５を有しないサーマルヘッドにも本発明は適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明を適用したサーマルヘッドの実施形態の概要を示す平面図である。
【図２】図１の切断線II-IIに沿う断面図である。
【図３】本発明を適用したサーマルヘッドの他の実施形態の概要を示す、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図である。
【図４】同サーマルヘッドを熱転写型プリンタに搭載する場合の様子を説明する側面図である。
【図５】従来の折り返し構造のサーマルヘッドを示す、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  サーマルヘッド
２  基板
３  蓄熱層
３ａ  凸形状部
３ｂ  均一膜厚部
４  発熱抵抗体
４ａ  ４ｂ  発熱抵抗体
５  絶縁バリア層
６  コンタクト導体
７  個別電極
８  コモン電極
９  コモンライン
１１  ワイヤー
１２  位置決めマーカー
１２ａ  台座部
１２ｂ  ドット部
１３  頂点マーカー
１４  耐摩耗保護層
１４ａ  凸形状部
１４ｂ  段差部
２０  ＰＣＢ
２１  駆動ユニット
【図１】
2006305974.tif 000003
【図２】
2006305974.tif 000004
【図３】
2006305974.tif 000005
【図４】
2006305974.tif 000006
【図５】
2006305974.tif 000007