(57)【要約】【課題】サーマルヘッドが組み込まれた各種の印画装置を小型化する。【解決手段】基板１２上にグレーズ層１３が円弧断面状に形成され、グレーズ層１３に発熱体１５が成膜されている。発熱体１５と接続される駆動用ＩＣ２１がグレーズ層１３の副走査方向後方（矢印Ａ方向）に載置され、発熱体１５と駆動用ＩＣ２１との接続部を覆うように保護樹脂２５が添設されている。発熱体１５およびプラテンローラ９は、グレーズ層１３の頂部からグレーズ層１３の曲率中心ＣＴ２を軸に所定の前傾角α（例えば、４〜１８°）だけ副走査方向前方（矢印Ｂ方向）にシフトしている。これにより、プラテンローラ９が保護樹脂２５に接触することなく、サーマルヘッド７の発熱チップ１１を短くできる。また、発熱チップ１１が短くなるため、基板１２の取り個数を増やし、サーマルヘッド７の製造コストを削減できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円弧断面状のグレーズ層に発熱体が設けられたサーマルヘッドであって、
前記発熱体は、前記グレーズ層の頂部から当該グレーズ層の曲率中心を軸に所定の前傾角だけ副走査方向前方にシフトしていることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
Ｕターン型の共通電極を備えていることを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド。
【請求項３】
前記基板に段差を設けて前記保護樹脂を沈み込ませたことを特徴とする請求項１又は２に記載のサーマルヘッド。
【請求項４】
前記グレーズ層の副走査方向先端部が切り落とされていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のサーマルヘッド。
【請求項５】
前記グレーズ層の高さは、１１０〜２１０μｍであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のサーマルヘッド。
【請求項６】
前記前傾角は、４〜１８°であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のサーマルヘッド。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のサーマルヘッドに、プラテンローラが回転自在に付設された印画装置であって、
前記プラテンローラは、前記グレーズ層の頂部から当該グレーズ層の曲率中心を軸に所定の前傾角だけ副走査方向前方にシフトしていることを特徴とする印画装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかに記載のサーマルヘッドに、プラテンローラが回転自在に付設された印画装置であって、
前記プラテンローラは、前記サーマルヘッドの発熱体に対向していることを特徴とする印画装置。
【請求項９】
前記プラテンローラの直径は、１１〜１４ｍｍであることを特徴とする請求項７又は８に記載の印画装置。
【請求項１０】
円弧断面状のグレーズ層に発熱体が、当該グレーズ層の頂部から当該グレーズ層の曲率中心を軸に所定の前傾角だけ副走査方向前方にシフトして設けられることを特徴とする、サーマルヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カードプリンタ、ビデオプリンタ、バーコードプリンタ、ラベルプリンタ、ファクシミリ、券売機など各種の印画装置の感熱記録に用いられるサーマルヘッドと、そのサーマルヘッドが組み込まれた印画装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の印画装置は、その用途に応じて、Ｂ４サイズの印画が可能な大型のものから長さ１６ｍｍ程度の小型のものまで、各種サイズのものが利用されている。図６は、その一例を示す正面図である。
【０００３】
この印画装置には、図６に示すように、サーマルヘッド７が組み込まれており、サーマルヘッド７においては、マウント１０上に発熱チップ１１が搭載されている。この発熱チップ１１は、円弧断面状のグレーズ層１３と、グレーズ層１３の頂部に成膜された発熱体１５などから構成されている。また、マウント１０上には、駆動用ＩＣ２１が載置されたプリント回路基板２０が搭載されており、発熱体１５と駆動用ＩＣ２１とはワイヤボンディングなどで接続されている。さらに、発熱体１５と駆動用ＩＣ２１との接続部を覆うように保護樹脂２５が添設されている。そして、このサーマルヘッド７の上方には、被印刷物を搬送するためのプラテンローラ９が発熱体１５に対向して回転自在に支持されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−５０６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、印画装置の小型化に対応すべく、被印刷物の搬送経路の簡略化やプラテンローラ９の小径化に加えて、サーマルヘッド７の小型化が望まれている。
【０００５】
ところが、サーマルヘッド７の発熱チップ１１は、副走査方向（被印刷物搬送方向）の長さが最短で５ｍｍ程度であり、これより短くすることはできなかった。これは、発熱体１５がグレーズ層１３の頂部に位置しており、それに対応してプラテンローラ９がグレーズ層１３の真上に位置しているため、発熱チップ１１を短くすると、保護樹脂２５の隆起部分が発熱体１５に近づき、プラテンローラ９が保護樹脂２５に接触してしまうからである。
【０００６】
このように、サーマルヘッド７の発熱チップ１１は副走査方向に短くするのに限界があるため、サーマルヘッド７自体の小型化にも自ずと限界があった。
【０００７】
本発明は、こうした不都合を解消することが可能な、サーマルヘッド、印画装置およびサーマルヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
まず、請求項１に係るサーマルヘッドの発明は、円弧断面状のグレーズ層に発熱体が設けられたサーマルヘッドであって、前記発熱体は、前記グレーズ層の頂部から当該グレーズ層の曲率中心を軸に所定の前傾角だけ副走査方向前方にシフトしていることを特徴とする。
また、請求項２に係るサーマルヘッドの発明は、Ｕターン型の共通電極を備えていることを特徴とする。
また、請求項３に係るサーマルヘッドの発明は、前記基板に段差を設けて前記保護樹脂を沈み込ませたことを特徴とする。
また、請求項４に係るサーマルヘッドの発明は、前記グレーズ層の副走査方向先端部が切り落とされていることを特徴とする。
また、請求項５に係るサーマルヘッドの発明は、前記グレーズ層の高さは、１１０〜２１０μｍであることを特徴とする。
また、請求項６に係るサーマルヘッドの発明は、前記前傾角は、４〜１８°であることを特徴とする。
また、請求項７に係る印画装置の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載のサーマルヘッドに、プラテンローラが回転自在に付設された印画装置であって、前記プラテンローラは、前記グレーズ層の頂部から当該グレーズ層の曲率中心を軸に所定の前傾角だけ副走査方向前方にシフトしていることを特徴とする。
また、請求項８に係る印画装置の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載のサーマルヘッドに、プラテンローラが回転自在に付設された印画装置であって、前記プラテンローラは、前記サーマルヘッドの発熱体に対向していることを特徴とする。
また、請求項９に係る印画装置の発明は、前記プラテンローラの直径は、１１〜１４ｍｍであることを特徴とする。
また、請求項１０に係るサーマルヘッドの製造方法の発明は、円弧断面状のグレーズ層に発熱体が、当該グレーズ層の頂部から当該グレーズ層の曲率中心を軸に所定の前傾角だけ副走査方向前方にシフトして設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、プラテンローラが保護樹脂に接触する事態を招くことなく、サーマルヘッドの発熱チップを短くすることができる。その結果、サーマルヘッドが組み込まれた印画装置を小型化することができる。
【００１０】
また、発熱チップが短くなるため、基板の取り個数を増やし、サーマルヘッドの製造コストを削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
携帯用のカードプリンタ１は、図１に示すように、六面体状のケーシング２を有しており、ケーシング２の上面には、キーボード部３、表示パネル部５およびカード挿通口６が設けられている。また、ケーシング２内にはサーマルヘッド７が組み込まれている。
【００１３】
このサーマルヘッド７は、図２に示すように、アルミニウム製のマウント（ヒートシンク）１０を有しており、マウント１０上には発熱チップ１１が搭載されている。
【００１４】
この発熱チップ１１は、厚さ１ｍｍのアルミナセラミックスからなる平坦な基板１２を有しており、基板１２上には、厚さ４０μｍのガラス製のグレーズ層１３が円弧断面状に形成されている。グレーズ層１３の頂部からグレーズ層１３の曲率中心ＣＴ２を軸に所定の前傾角α（例えば、α＝４〜１８°）だけ副走査方向前方（矢印Ｂ方向）にシフトした位置には、ホウ素がドーピングされた厚さ約０．２μｍのポリシリコン（Poly-Si）薄膜からなる発熱体１５が多数個、主走査方向（図２紙面に直交する方向、図３矢印Ｃ、Ｄ方向）に配列する形で成膜されている。各発熱体１５にはそれぞれ、図３および図４に示すように、厚さ約０．６μｍのアルミニウムからなる個別電極１６が接続されている。そして、隣り合う２個一対の個別電極１６間には、厚さ約０．６μｍのアルミニウムからなるＵターン型の共通電極１７が、発熱体１５を介して各個別電極１６に導通する形で配設されている。さらに、発熱体１５、個別電極１６、共通電極１７の上側には、ＳｉＢＰからなる厚さ２〜１０μｍの保護膜１９が成膜されている。
【００１５】
また、マウント１０上には、図２に示すように、発熱チップ１１の副走査方向後方（矢印Ａ方向）にプリント回路基板２０が搭載されている。プリント回路基板２０上には駆動用ＩＣ（ドライバーＩＣ）２１がグレーズ層１３の副走査方向後方（矢印Ａ方向）に載置されている。駆動用ＩＣ２１は、プリント回路基板２０の回路とワイヤーボンディング２２で接続されているとともに、個別電極１６および共通電極１７とワイヤーボンディング２３で接続されている。そして、これらの接続部を覆うように保護樹脂２５が添設されている。
【００１６】
そして、サーマルヘッド７の上方には、図１および図２に示すように、所定の直径Ｒ１（例えば、Ｒ１＝１１〜１４ｍｍ）を持つ合成ゴム製のプラテンローラ９が回転自在に支持されている。このプラテンローラ９は、その軸心ＣＴ１が発熱体１５の前傾角αに等しい角度だけグレーズ層１３の曲率中心ＣＴ２を軸に副走査方向前方（矢印Ｂ方向）にシフトしているため、発熱体１５に対向した状態となっている。
【００１７】
このカードプリンタ１を用いて、文字や画像などのイメージをカード（感熱媒体）に印画する際には、このカードをカード挿通口６に差し込む。すると、このカードは、サーマルヘッド７とプラテンローラ９との間に供給されて副走査方向前方へ移動しつつ、両者間のニップ領域で発熱体１５から連続的に加熱されて発色する。その結果、カードに所定のイメージが印画される。
【００１８】
このとき、プラテンローラ９の軸心ＣＴ１が副走査方向前方、つまり駆動用ＩＣ２１と反対側にシフトしているため、発熱チップ１１の副走査方向の長さを短くしても、プラテンローラ９が保護樹脂２５に接触する危険性が少なくなる。したがって、プラテンローラ９がシフトしていない場合と比べて、発熱チップ１１を副走査方向に短くすることができる。なお、プラテンローラ９がシフトしていても、それに応じて発熱体１５もシフトしているので、カードの印画動作を支障なく行うことができる。
【００１９】
しかも、サーマルヘッド７は、Ｕターン型の共通電極１７を備えているので、発熱チップ１１を副走査方向に一層短くすることができる。すなわち、Ｕターン型以外の場合は、共通電極１７の形成領域が余分に必要となるばかりか、電圧降下の観点からある程度の幅が必要となるため、発熱チップ１１の副走査方向の長さが大きくなってしまう。これに対し、Ｕターン型の場合、共通電極１７が個別電極１６に並設され、これらの端部が連続して導通される構造となるため、発熱チップ１１の副走査方向の長さを短くすることができる。
【００２０】
これらの結果、サーマルヘッド７を副走査方向に短くすることが可能となり、このサーマルヘッド７が組み込まれたカードプリンタ１を小型化することができる。
【００２１】
また、発熱チップ１１の副走査方向の長さが短くなれば、１枚のアルミナセラミックス板から取れる基板１２の個数が増える。したがって、発熱チップ１１、ひいてはサーマルヘッド７の製造コストを削減することができる。
【００２２】
なお、上述の実施形態においては、平坦な基板１２を備えた発熱チップ１１について説明したが、図５に示すように、基板１２に段差を設けて保護樹脂２５を沈み込ませることにより、プラテンローラ９が保護樹脂２５に接触する危険性をますます低下させ、発熱チップ１１の副走査方向の長さをさらに短くすることもできる。
【００２３】
なお、上述の実施形態においては、円弧断面状のグレーズ層１３を備えた発熱チップ１１について説明したが、このグレーズ層１３の副走査方向先端部を垂直に切り落とすことにより、サーマルヘッド７の発熱チップ１１を一層短くすることもできる。ここで、グレーズ層１３は、印画時の熱応答性を良好に保つべく、発熱体１５で発生した熱を基板１２経由でマウント１０に伝える適度の蓄熱・放熱性を具備しているが、こうした蓄熱・放熱性は主としてグレーズ層１３の厚みに依存するため、グレーズ層１３の副走査方向先端部を切断しても、グレーズ層１３の蓄熱・放熱性が大きく変動して実用性を損なう恐れはない。
【００２４】
なお、上述の実施形態では、カードプリンタ１について説明したが、カードプリンタ１以外の印画装置（例えば、ビデオプリンタ、ラベルプリンタ、バーコードプリンタ、ファクシミリ、券売機など）に本発明を適用することもできる。
【実施例１】
【００２５】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００２６】
大小２種類の直径（１１ｍｍ、１４ｍｍ）のプラテンローラ９を備えたカードプリンタ１について、グレーズ層１３の高さ（９０μｍ、１１０μｍ、１５０μｍ、２１０μｍの４種類）ごとに発熱体１５の適正な前傾角αを求めた。このとき、前傾角αの適否は、発熱チップ１１の長さを３ｍｍとし、発熱体１５の発熱チップ１１の端部からの距離を２６０μｍとした条件で、プラテンローラ９と保護樹脂２５とのクリアランスＣ１が０．４ｍｍ以上確保でき、かつグレーズ層１３の蓄熱・放熱性が適度であるか否かで判断した。
【００２７】
ここで、プラテンローラ９の直径を１１ｍｍ、１４ｍｍとしたのは、カードプリンタ１の小型化のためには、この程度の直径が妥当だからである。また、グレーズ層１３の高さを９０〜２１０μｍとしたのは、グレーズ層１３の蓄熱・放熱性を考慮したものである。また、発熱チップ１１の長さを３ｍｍとしたのは、３ｍｍ未満では基板１２の切断精度など製造上の問題があるためである。また、発熱体１５の発熱チップ１１の端部からの距離を２６０μｍとしたのは、発熱チップ１１の加工精度を考慮したものである。また、プラテンローラ９と保護樹脂２５とのクリアランスＣ１の下限値を０．４ｍｍとしたのは、製造ばらつきを考慮したものである。なお、グレーズ層１３の曲率半径Ｒ２は、一般的に１〜３ｍｍである。
【００２８】
その結果をまとめて表１に示す。
【表１】
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【００２９】
表１から明らかなように、グレーズ層１３の高さが９０μｍの場合、直径１１ｍｍのプラテンローラ９では、発熱体１５の適正な前傾角αは５．７〜６°となり、直径１４ｍｍのプラテンローラ９では、前傾角αの大小にかかわらずプラテンローラ９と保護樹脂２５とのクリアランスＣ１を０．４ｍｍ以上確保できなかった。また、グレーズ層１３の高さが１１０μｍの場合、直径１１ｍｍのプラテンローラ９では、発熱体１５の適正な前傾角αは７．６〜９°となり、直径１４ｍｍのプラテンローラ９では、発熱体１５の適正な前傾角αは５．７〜９°となった。また、グレーズ層１３の高さが１５０μｍの場合、直径１１ｍｍのプラテンローラ９では、発熱体１５の適正な前傾角αは６〜１３°となり、直径１４ｍｍのプラテンローラ９では、発熱体１５の適正な前傾角αは４〜１３°となった。また、グレーズ層１３の高さが２１０μｍの場合、直径１１ｍｍのプラテンローラ９では、発熱体１５の適正な前傾角αは６〜１８°となり、直径１４ｍｍのプラテンローラ９では、発熱体１５の適正な前傾角αは４〜１８°となった。
【００３０】
したがって、グレーズ層１３の高さおよびプラテンローラ９の直径に応じて発熱体１５の前傾角αを適宜設定すれば、発熱体１５の発熱チップ１１の端部からの距離を２６０μｍ以上確保し、かつプラテンローラ９と保護樹脂２５とのクリアランスＣ１を０．４ｍｍ以上確保して両者の接触を避けつつ、発熱チップ１１の長さを３ｍｍ程度に短くできることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、各種の印画装置（とりわけ、印画速度の比較的遅い印画装置）に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るカードプリンタ（印画装置）の第１の実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示すカードプリンタの要部の正面図である。
【図３】図１に示すカードプリンタに組み込まれたサーマルヘッドの発熱チップの平面図である。
【図４】図３のＺ部の拡大詳細図である。
【図５】本発明に係るカードプリンタ（印画装置）の第２の実施形態の要部を示す正面図である。
【図６】従来の印画装置の要部を示す正面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１……カードプリンタ（印画装置）
７……サーマルヘッド
９……プラテンローラ
１１……発熱チップ
１２……基板
１３……グレーズ層
１５……発熱体
１６……個別電極
１７……共通電極
２１……駆動用ＩＣ
ＣＴ１……プラテンローラの軸心
ＣＴ２……グレーズ層の曲率中心
Ｒ１……プラテンローラの直径
Ｒ２……グレーズ層の曲率半径
α……前傾角
【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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【図６】
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