(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な方法で高耐熱性を有するサーマルヘッドを提供することのできる、サーマルヘッドの予熱加工方法を提供する。【解決手段】プリンタの初期駆動時に、サーマルヘッドの発熱抵抗体に所定の通電を行って前記プリンタの実駆動時におけるピーク温度以上の熱履歴を付与することで、発熱抵抗体をエージングする。保温層に、有機樹脂材料を用いたヘッドに対して、高温真空アニール処理を行わずに、発熱抵抗体の耐熱温度を向上させることが、できる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板、前記絶縁性基板の上面に形成された蓄熱層、前記蓄熱層の上面に形成された複数個の発熱抵抗体、各発熱抵抗体に通電を行なう電極および前記蓄熱層、発熱抵抗体および電極を被覆するように形成された保護層とから構成され、プリンタに実装されたサーマルヘッドの予熱加工方法であって、
前記プリンタの初期駆動時に、前記サーマルヘッドの発熱抵抗体に所定の通電を行って前記プリンタの実駆動時におけるピーク温度以上の熱履歴を付与することを特徴とするサーマルヘッドの予熱加工方法。
【請求項２】
前記所定の通電は、通電周期に対するオン時間比率が３０％以下のオン−オフ矩形パルス通電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の予熱加工方法。
【請求項３】
前記保温層は、有機樹脂材料からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサーマルヘッドの予熱加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、プリンタに実装されたサーマルヘッドに高耐熱性を付与するためのサーマルヘッドの予熱加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、サーマルプリンタに搭載されるサーマルヘッドは、例えば、複数個の発熱抵抗体を同一基板上に直線的に配列し、所望の印字情報に従って各発熱抵抗体を選択的に通電加熱させて、感熱記録紙を発色させて印字を行うか、あるいはインクリボンを介して普通紙にインクを転写させて印字を行うために用いられている。
【０００３】
図３は、従来のサーマルヘッドを示したものであり、Ａｌ２ Ｏ３ 等のセラミックからなる絶縁性基板１上には、蓄熱層として機能するポリイミド樹脂等からなる蓄熱層２が形成されており、この蓄熱層２の上面には、Ｔａ２ Ｎ等からなる発熱抵抗体が直線状に整列して形成されており、各発熱抵抗体３上の一側には、各発熱抵抗体３に接続される共通電極４が形成され、また他側には、各発熱抵抗体３に独立して通電を行う個別電極５がそれぞれ形成されている。これら共通電極４および個別電極５は、例えば、Ａｌ、Ｃｕあるいは金属からなり、蒸着法あるいはスパッタリング法等により被着された後、エッチングにより所望の形状にパターニングされることにより形成されている。
【０００４】
さらに、これら発熱抵抗体３、共通電極４および個別電極５の上面には、前記蓄熱層２、発熱抵抗体３、共通電極４および個別電極５を保護する保護層（図示せず）が形成されており、この保護層は、前記各電極４，５の端子部以外のすべての上面を被覆するようにされている。
【０００５】
このようなサーマルヘッドを用いるサーマルプリンタにあっては、熱転写プリンタの場合、このサーマルヘッドをインクリボンを介して用紙に圧接させた状態で、また、感熱プリンタの場合、直接プラテン上に搬送される用紙に圧接させた状態で、所定の印字信号に基づいて発熱抵抗体３の個別電極５に選択的に通電を行い、所望の発熱抵抗体３を発熱させることにより、前記インクリボンのインクを溶融して用紙上に転写させ、あるいは、感熱記録紙を発色させることにより所望の印字が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成のサーマルヘッドにおいて所望の印字品質を得るためには、サーマルヘッドの発熱抵抗体３のピーク温度を高くして所定の印字エネルギを得る必要があり、そのためには、実使用温度以上での高温真空アニール処理は必須条件と考えられていた。
【０００７】
ところが、前記ポリイミド樹脂からなる蓄熱層２はその耐熱温度が約４００℃と低いため、この高温真空アニール処理を施せる温度には限度があった。
【０００８】
また、高温真空アニール処理を行なうための工程をサーマルヘッドの製造工程の中に組み込むとすると、そのための装置（アニール炉）も必要となるし、作業工程も増え、製造所要時間も長くなる。例えば、前記高温真空アニール処理を４５０℃程度で行なう場合には、室温から４５０℃まで１時間程度をかけて昇温し、そのままの温度状態で３０分程度放置したのち炉冷するというように、かなりの時間を要していた。
【０００９】
本発明は、前述した問題を解決するためになされたものであり、簡単な方法で高耐熱性を有するサーマルヘッドを提供することのできる、サーマルヘッドの予熱加工方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のサーマルヘッドの予熱加工方法は、絶縁性基板、前記絶縁性基板の上面に形成された蓄熱層、前記蓄熱層の上面に形成された複数個の発熱抵抗体、各発熱抵抗体に通電を行なう電極および前記蓄熱層、発熱抵抗体および電極を被覆するように形成された保護層とから構成され、プリンタに実装されたサーマルヘッドの予熱加工方法であって、前記プリンタの初期駆動時に、前記サーマルヘッドの発熱抵抗体に所定の通電を行って前記プリンタの実駆動時におけるピーク温度以上の熱履歴を付与することを特徴とする。
【００１１】
本発明のサーマルヘッドの予熱加工方法によれば、プリンタに組み込まれて使用に供される前（セットアップ時）に、前記サーマルヘッドの発熱抵抗体に対し、前記プリンタの実駆動時におけるピーク温度以上の熱履歴を付与することができる通電を行なうことで、前記発熱抵抗体をエージングすることができる。このエージングにより、従来のように発熱抵抗体に対する高温真空アニール処理を行わずに、発熱抵抗体の耐熱温度を向上させることが可能となる。
【００１２】
また、前記通電は、通電周期に対するオン時間比率が３０％以下のオン−オフ矩形パルス通電であることを特徴とし、さらに、前記保温層は、有機樹脂材料からなることを特徴とする。
【００１３】
このように、前記発熱抵抗体に対する通電を、通電周期に対するオン時間比率が３０％以下のオン−オフ矩形パルス通電とすることで、前記発熱抵抗体のみに加熱してエージングすることができ、前記発熱抵抗体の下層に配設される保温層にダメージを与えることを防止することができる。
【００１４】
そして、この方法によれば、耐熱温度の低い材料からなる保温層に高温処理を原因とするダメージを与えることがないので、有機樹脂材料からなる保温層の場合に特に有効である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本実施形態のサーマルヘッドの予熱加工方法においては、プリンタに実装されたサーマルヘッドの熱熱抵抗体に対し、通電により熱履歴を与え、それにより前記サーマルヘッドの耐熱温度を向上させる。
【００１６】
前記プリンタに実装する前記サーマルヘッドは、前述の従来のサーマルヘッドと同じ積層構造に形成される（図３参照）。すなわち、Ａｌ２ Ｏ３ 等のセラミックからなる絶縁性基板１上に、蓄熱層として機能するポリイミド樹脂等の有機樹脂材料からなる蓄熱層２が形成されており、この蓄熱層２の上面には、Ｔａ２ Ｎ等からなる発熱抵抗体が直線状に整列して形成されている。各発熱抵抗体３上の一側には、各発熱抵抗体３に接続される共通電極４が形成され、また他側には、各発熱抵抗体３に独立して通電を行う個別電極５がそれぞれ接続されている。さらに、これら発熱抵抗体３、共通電極４および個別電極５の上面には、前記蓄熱層２、発熱抵抗体３、共通電極４および個別電極５を保護する保護層（図示せず）が、前記各電極４、５の端子部以外のすべての上面を被覆するようにされている。
【００１７】
但し、前記発熱抵抗体３の形成時に耐熱温度を向上させるために行っていた真空アニール炉を用いたアニール処理は施さない。
【００１８】
そして、本実施形態のサーマルヘッドの予熱加工方法においては、プリンタに実装された前記サーマルヘッドに対し、前記プリンタに組み込まれて使用に供される前（初期駆動時）に、前記サーマルヘッドの発熱抵抗体に対し、前記プリンタの実駆動時におけるピーク温度以上の熱履歴を付与することができる通電、具体的には、通電周期に対するオン時間比率が３０％以下のオン−オフ矩形パルス通電を行なって、前記プリンタの実駆動時におけるピーク温度以上の熱履歴を付与し、前記発熱抵抗体をエージングする。
【００１９】
詳しくは、本実施形態においては、前記通電周期を２０ｍｓｅｃとして固定し、その２０ｍｓｅｃの通電周期に対し、通電のオン時間を２ｍｓｅｃ、４ｍｓｅｃ、または６ｍｓｅｃとする矩形パルスの入力を行なう。
【００２０】
このように、通電周期に対するオン時間比率を３０％（通電周期を２０ｍｓｅｃ、通電のオン時間を６ｍｓｅｃとした場合）以下としたのは、通電のオフ時間に発熱抵抗体の熱を完全に放出してバレー温度を下げた通電を行うことができ、発熱抵抗体のみをエージングすることが可能となるためである。換言すれば、バレー温度が上昇した状態で通電を続けると、発熱抵抗体のみならずその下層に形成された蓄熱層等、基板側へも熱が及んでダメージが発生することが懸念される。
【００２１】
また、オン時間を２ｍｓｅｃ以下とすると、駆動用ＩＣチップの耐圧制限より、ピーク温度を上げることができず、また、オン時間が短くなればなるほど、発熱抵抗体とその上下に位置する各層との熱膨張差が顕著となり、発熱抵抗体の発熱部分が膨れてその上下に位置する各層にクラックが発生して前記発熱抵抗体が酸化したり、断線したりする問題を引き起こすことが懸念される。よって、前記通電周期を２０ｍｓｅｃとして固定した場合には、通電のオン時間は２ｍｓｅｃ以上とすることが望ましい。
【００２２】
以上の理由により、本実施形態においては、２０ｍｓｅｃの通電周期に対し、通電のオン時間を２ｍｓｅｃ、４ｍｓｅｃ、６ｍｓｅｃとした。
【００２３】
また、各オン時間における通電パルス数は、抵抗値変化が安定する領域とするべく調査した結果、表１に示すように、２０ｍｓｅｃの通電周期に対し、通電のオン時間を２ｍｓｅｃとした場合には３００００パルス、通電のオン時間を４ｍｓｅｃとした場合には２５０００パルス、そして、通電のオン時間を２ｍｓｅｃとした場合には２００００パルスが好ましく、本実施形態においては、各通電のオン時間に対するパルス数を上記のように決定する。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
そして、本実施形態のサーマルヘッドの予熱加工方法は、通電条件を変更することで、簡単に所望の温度のエージングを行うことができる。通電条件の変更を例にとって説明すれば、例えば、２０ｍｓｅｃの通電周期に対する通電のオン時間を２ｍｓｅｃとするよりも４ｍｓｅｃとした方が、高温のエージングを行うことができるし、また、同じオン時間であっても、処理時間を長くし、総オン時間を多く確保することでも、高温のエージングを行うことができる。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
また、表２は、２０ｍｓｅｃの通電周期に対する通電のオン時間を２ｍｓｅｃ、４ｍｓｅｃ、６ｍｓｅｃとした、それぞれの場合におけるピーク温度を４５０℃、５００℃、５５０℃及び６００℃とした場合の抵抗値変化率を示している。
【００２８】
この表２に示すように、本実施形態のサーマルヘッドの予熱加工方法は、抵抗値変化率の観点からは、ピーク温度を最高５５０℃とするサーマルヘッドを予熱加工する場合に適しており、前記プリンタの実駆動時におけるピーク温度以上の熱履歴を与えるという本発明の主旨からして、表２に示すように、２０ｍｓｅｃの通電周期に対する通電のオン時間を４ｍｓｅｃとして、最高温度である５５０℃のエージングを行なって予熱加工したサーマルヘッドが最適であることが予想される。なお、その場合の所要時間は約８分である。
【００２９】
このように、本発明のサーマルヘッドの予熱加工方法によれば、特別な装置を用いず、簡単に、また、従来のように真空アニール装置を用いて耐熱処理を施すよりも短い時間で、前記サーマルヘッドの耐熱温度を任意の温度にまで向上させることができる。
【００３０】
また、本発明のサーマルヘッドの予熱加工方法によれば、図１及び図２に示すように、従来のアニール処理により前記ポリイミドの耐熱温度を考慮した温度、すなわち、発熱抵抗体の耐熱温度としては不十分な低温度で耐熱処理されたサーマルヘッドに比べて、前記発熱抵抗体を所望の高温の耐熱温度でエージングした本実施形態のサーマルヘッドは、発熱抵抗体の抵抗温度係数を正に近い特性に変化させることができる。その結果、発熱抵抗体の発熱分布を偏りのないものとし（均一化）、印刷濃度のムラがなく、安定した印刷を行なうサーマルヘッドを得ることができる。
【００３１】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、特別な装置を用いず、簡単且つ短時間のエージングで前記サーマルヘッドの耐熱温度を任意の温度にまで向上させることで、高耐熱性を有するサーマルヘッドを得ることができる。また、発熱抵抗体の発熱分布を均一化することができ、印刷濃度のムラを抑止し、安定した印刷を行なうサーマルヘッドとすることができる等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来と本実施形態のサーマルヘッドの発熱抵抗体の発熱分布の変化を示す説明図
【図２】図１の従来と本実施形態の発熱抵抗体のＸ−Ｘ’面の温度分布を示すグラフ
【図３】従来（本実施形態）のサーマルヘッドの積層構造の要部を示す簡略断面図
【符号の説明】
１  絶縁性基板
２  蓄熱層
３  発熱抵抗体
４  個別電極
５  共通電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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