(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱板と、
前記放熱板の上面に載置され駆動ＩＣを搭載する回路基板と、
前記回路基板に隣接して前記放熱板の上面に載置された発熱体板と、
を具備するサーマルヘッドであって、
前記発熱体板は、
前記回路基板に隣接して前記放熱板の上面に載置された絶縁基板と、
前記絶縁基板の上面に形成された保温層と、
前記保温層の上面に形成され主走査方向に間隔をおいて複数配列され、前記駆動ＩＣにより駆動される発熱抵抗体と、
前記発熱抵抗体の表面に当該発熱抵抗体の表面上の間隙を挟んで対向する電極層と、
前記保温層の上面に形成される保護層と、
前記電極層と前記駆動ＩＣとを接続するボンディングワイヤと、
を具備し、
前記主走査方向の両端部において、前記発熱体板の上面と、前記発熱体板の前記主走査方向の端面とを、前記発熱体板の上面から突出しない曲面で接続する樹脂である保護部が形成されていることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
前記保護部は、表面がラウンド形状である
請求項１に記載のサーマルヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーマルプリンタなどに用いられ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、感熱記録紙などの被印刷体が搬送される方向に直交する方向（主走査方向）に配列された複数の発熱抵抗体の発熱部を発熱させ、その熱により被印刷体に文字や図形などの画像を形成する出力用デバイスである。このサーマルヘッドは、バーコードプリンタ、デジタル製版機、ビデオプリンタ、イメージャ、シールプリンタなどの記録機器に広く利用されている。
【０００３】
一般的なサーマルヘッドは、放熱板と、放熱板に取り付けられた発熱体板と、発熱体板と同じ側で放熱板に取り付けられた回路基板とを備えている。この発熱体板の放熱板と相対する表面の反対側の表面の帯状に延びる発熱領域には、発熱抵抗体が所定の間隔で直線状に配列されている。また、発熱抵抗体を駆動する駆動回路の一部となる駆動ＩＣ（Integrated Circuit）は、たとえば回路基板に搭載されている（たとえば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−６６４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなサーマルヘッドにおいては、フィルムなどの被印刷体に印字をする際、図１１に示す発熱体板１２０の主走査方向ｄｍの両端部における上面と側面との接合部分に形成された角部に被印刷体が擦れ、当該被印刷体にスジ状の傷が入り印画品質が悪化してしまう可能性があった。
【０００６】
そこで、本発明は、サーマルヘッドの印画品質を保つことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するため、本発明の一実施の形態は、放熱板と、放熱板の上面に載置され駆動ＩＣを搭載する回路基板と、回路基板に隣接して放熱板の上面に載置された発熱体板と、を具備するサーマルヘッドであって、発熱体板は、回路基板に隣接して放熱板の上面に載置された絶縁基板と、絶縁基板の上面に形成された保温層と、保温層の上面に形成され主走査方向に間隔をおいて複数配列され、駆動ＩＣにより駆動される発熱抵抗体と、発熱抵抗体の表面に当該発熱抵抗体の表面上の間隙を挟んで対向する電極層と、保温層の上面に形成される保護層と、電極層と駆動ＩＣとを接続するボンディングワイヤと、を具備し、主走査方向の両端部において、発熱体板の上面と、発熱体板の主走査方向の端面とを、発熱体板の上面から突出しない曲面で接続する樹脂である保護部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、サーマルヘッドの印画品質を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係るサーマルヘッドの一実施の形態を用いたサーマルプリンタの一部の断面図である。
【図２】本発明に係るサーマルヘッドの一実施の形態を用いたサーマルプリンタの一部の正面図である。
【図３】本発明に係るサーマルヘッドの一実施の形態における斜視図である。
【図４】本発明に係るサーマルヘッドの一実施の形態における一部切欠き上面図である。
【図５】本発明に係る発熱体板の一実施の形態における斜視図である。
【図６】本発明に係るサーマルヘッドの一実施の形態における製造方法のフローチャートである。
【図７】本発明に係るサーマルヘッドの製造方法における保護層形成後の斜視図である。
【図８】本発明に係るサーマルヘッドの製造方法における溝入れ工程後の斜視図である。
【図９】本発明に係るサーマルヘッドの製造方法における分割加工後の斜視図である。
【図１０】本発明に係るサーマルヘッドの製造方法における樹脂材料塗布時の斜視図である。
【図１１】従来の発熱体板（１）の斜視図である。
【図１２】従来の発熱体板（２）の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係るサーマルヘッドの実施の形態を、図面を参照して説明する。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。
【００１１】
なお、図１乃至図１２では、矢印ｄｓの方向が、被印刷体を搬送する方向（副走査方向）を表し、当該副走査方向ｄｓに直交する方向が、被印刷体を搬送する方向に直交し発熱抵抗体２３ａが間隔をおいて複数配列され発熱領域２４が延びる方向（主走査方向）を表している。
【００１２】
本実施の形態のサーマルヘッド１０は、たとえば発熱体板２０、回路基板４０および放熱板３０を有している。発熱体板２０および回路基板４０は、放熱板３０の同じ側の表面に載置されている。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板である。
【００１３】
発熱体板２０は、回路基板４０における副走査方向ｄｓの一端側に沿ってたとえば両面テープなどの接着剤により放熱板３０に固着されている。発熱体板２０には、帯状に延びる発熱領域２４が形成されている。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は、回路基板４０に入力され、さらに回路基板４０と電気的に接続された発熱体板２０に入力される。
【００１４】
このサーマルヘッド１０を用いたサーマルプリンタは、所定の弾性を持つ材料で円筒状に形成されたプラテンローラ５０を有している。このプラテンローラ５０は、主走査方向ｄｍの幅が、被印刷媒体６０、感熱リボン６３および発熱体板２０よりも長く形成され、主走査方向ｄｍに平行な直線上に軸５２を持つ。また、プラテンローラ５０の周側面が発熱領域２４に接するように配置され、軸５２を中心に回転可能に設けられる。
【００１５】
またこのサーマルプリンタは、感熱リボン６３を有している。感熱リボン６３は、主走査方向ｄｍの幅が被印刷媒体６０よりも長く形成され、プラテンローラ５０の軸５２に平行な軸６５の周りにロール状に巻かれている。ロール状に巻かれた感熱リボン６３は、その軸６５に平行な軸６６の周りに巻き取られる。巻き取り側の軸６６は、モータなどによって駆動される。感熱リボン６３は、プラテンローラ５０の側面とサーマルヘッド１０との間を通るように搬送される。被印刷媒体６０は、感熱リボン６３とプラテンローラ５０の間を通るように副走査方向ｄｓに沿って搬送される。
【００１６】
また感熱リボン６３は、巻き取り方向に複数の種類の色の領域が形成されている。感熱リボン６３の各色の領域は、所定の温度以上になると発色し、その際に接触している被印刷媒体６０にその色が転写される。
【００１７】
サーマルプリンタは、駆動モータにより構成された図示しないヘッド押圧部によりサーマルヘッド１０をプラテンローラ５０に押し付ける方向へ押圧することにより、発熱領域２４を感熱リボン６３を介しフィルムなどの被印刷媒体６０に押し付けてニップ圧を加える。それとともにサーマルプリンタは、その被印刷媒体６０を副走査方向ｄｓに移動させ、発熱領域２４の発熱パターンを被印刷媒体６０の移動とともに変化させることにより、所望の画像を被印刷媒体６０上に形成する。
【００１８】
発熱体板２０は、主走査方向ｄｍの幅が被印刷媒体６０および感熱リボン６３よりも短く形成され、支持基板２２と、発熱抵抗体層２３と、電極層２８と、保護層２９とを有している。
【００１９】
支持基板２２は、たとえばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などのセラミックの絶縁板２２ａと、グレーズ層と称されるガラス層２２ｂとを有している。絶縁板２２ａは、被印刷媒体６０の搬送方向の下流側であり回路基板４０から離隔する側の端部において、主走査方向ｄｍの一端から他端に亘って平面状に面取りされた面取部６８が形成されることにより、副走査方向ｄｓに搬送される被印刷媒体６０が発熱体板２０に引っ掛かることを防止している。絶縁板２２ａの主面に直交する面取部６８の深さである面取深さＤ１は、０．２ｍｍ未満となっている。ガラス層２２ｂは、絶縁板２２ａの面取部６８の上面に酸化珪素（ＳｉＯ２）で成り約２５μｍの厚みで層状に形成されている。
【００２０】
発熱抵抗体層２３は、絶縁板２２ａ及びガラス層２２ｂの上面の一部に層状に、たとえばＴａＳｉＯ２などのサーメットで形成される。発熱抵抗体層２３は、発熱抵抗体２３ａが主走査方向ｄｍに間隔をおき、１枚の発熱体板２０における主走査方向ｄｍの一端から他端まで連続して一列に配列され、それぞれ副走査方向ｄｓに延設している。
【００２１】
電極層２８は、発熱抵抗体層２３の上面の一部に層状に形成される。電極層２８は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）で形成された共通電極２８ｂおよび個別電極２８ａにより構成される。
【００２２】
共通電極２８ｂは、発熱抵抗体層２３の上面において主走査方向ｄｍに延びるよう形成されている。個別電極２８ａは、主走査方向ｄｍに間隔をおき、１枚の発熱体板２０における主走査方向ｄｍの一端から他端まで連続して一列に配列され、突条２１の頂部に設けられた間隙を副走査方向ｄｓから共通電極２８ｂと挟むよう対向して配置される。
【００２３】
共通電極２８ｂを流れてきた電流は、個別電極２８ａと共通電極２８ｂとの間に位置する間隙部分では発熱抵抗体２３ａを通ることとなるため、間隙部分の発熱抵抗体２３ａが発熱部２３ｂとして機能する。この発熱部２３ｂは、主走査方向ｄｍに間隔をおいて配列されて、面取部６８の上面において主走査方向ｄｍに延びる発熱領域２４を形成する。
【００２４】
個別電極２８ａのボンディングパッド２６には、ボンディングワイヤ４４の一端が接続され、その他端は回路基板４０上の駆動ＩＣ４２と接続され、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が供給される。駆動ＩＣ４２にはボンディングワイヤ４５の一端が接続され、その他端は回路基板４０上の回路パターンと接続される。
【００２５】
個別電極２８ａ、共通電極２８ｂおよび発熱抵抗体層２３は、たとえば酸窒化珪素（ＳｉＯＮ）で成る保護層２９で覆われている。この保護層２９は、個別電極２８ａの一部の表面には設けられておらず、この部分にボンディングワイヤ４４が接続される。駆動ＩＣ４２およびボンディングワイヤ４４は、樹脂４８で封止されている。
【００２６】
また発熱体板２０には、主走査方向ｄｍの両端部に、主走査方向ｄｍの幅が１．５〜２．０ｍｍ程度であり、絶縁板２２ａの主面に直交する深さである溝部深さＤ２が０．２ｍｍ以上の切り欠きである溝部７０が副走査方向ｄｓの一端から他端に亘って形成されている。この溝部７０は、図９に示すように絶縁板２２ａの主面に垂直な壁面７１と、当該壁面７１と直交し絶縁板２２ａの主面と平行な底面７２とを有する。絶縁板２２ａの主面と、発熱体板２０の主走査方向ｄｍの両端部の端面との角度は、ほぼ９０度となっている。また溝部深さＤ２は、面取深さＤ１よりも深くなっている。
【００２７】
この溝部７０には、樹脂でなる保護部７４が形成されている。保護部７４は、表面が湾曲する曲面形状である。このため保護層２９の上面と、発熱体板２０の主走査方向ｄｍの端面である発熱体板主走査方向端面２０ａとは、互いに大きく角度を変えず徐々に角度が変化する連続した面であるラウンド形状の面で接続されている。また保護部７４は、保護層２９の上面よりも上方へ突出していない。これにより発熱体板２０は、主走査方向ｄｍの両端部において、保護層２９の上面と発熱体板主走査方向端面２０ａとの接続部に角形状が形成されていない。
【００２８】
ここで、本実施の形態におけるサーマルヘッド１０の製造方法について図６を参照して説明する。
【００２９】
本実施の形態は１枚の絶縁板２２ａから複数のサーマルヘッド１０を切り出す製造工程に適用され、まず、セラミック、たとえばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などの絶縁板２２ａを用意する。次に、絶縁板２２ａの上面に、酸化珪素（ＳｉＯ２）を主成分とするガラスペーストをスクリーン印刷などにより塗布し焼成して溶融しガラス層２２ｂを形成する（Ｓ１）。
【００３０】
その後、ガラス層２２ｂの表面に発熱抵抗体層２３および電極層２８から成る配線層を形成する（Ｓ２）。より具体的には、まず、絶縁板２２ａの表面とガラス層２２ｂの表面とに、サーメットなどの抵抗材料をスパッタリングなどで固着させ、その上にアルミニウムなどの導電性材料をスパッタリングなどで固着させる。その後、発熱抵抗体層２３および電極層２８をエッチングでパターニングすることにより、主走査方向ｄｍに間隔を置いて配列した発熱抵抗体２３ａと、発熱部２３ｂに対応する間隙とを形成する。
【００３１】
次に、保護層２９をスパッタリングなどで全面に固着させることにより、ガラス層２２ｂ、発熱抵抗体層２３、個別電極２８ａおよび共通電極２８ｂを覆い個別電極２８ａにおけるボンディングパッド２６になる部分を除くよう保護層２９を成膜し（Ｓ３）、図７に示す分割前の発熱体板を作成する。
【００３２】
その後、先端が平らな主走査方向ｄｍの幅がほぼ３．０〜４．０ｍｍ程度の溝入れ用ブレードで、その後の工程で分割される分割位置Ｐｄを板厚方向に絶縁板２２ａの板厚方向の上半分程まで研削する溝入れを行う（Ｓ４）ことにより、図８に示すように溝部７０を形成する。
【００３３】
その後、保護層製膜後の板を分割用ブレードで板厚方向の下面まで研削し、複数の発熱体板２０に分割する（Ｓ５）ことにより、図９に示すように１枚の発熱体板２０が作成される。
【００３４】
このようにして形成された発熱体板２０を、回路基板４０とともに放熱板３０に載置する（Ｓ６）。また、発熱体板２０と回路基板４０とをボンディングワイヤ４４で結線し（Ｓ７）、さらにボンディングワイヤ４４による結線部を樹脂４８で封止する（Ｓ８）。
【００３５】
その後溝部７０に例えば熱硬化性の液状の樹脂材料をディスペンス装置により図１０に示すように塗布した後、加熱する（Ｓ９）。所定時間が経過すると、この樹脂材料は図５に示すように表面張力により表面が保護層２９の上面と発熱体板主走査方向端面２０ａとを滑らかな曲面形状で接続する形状となり、硬化して保護部７４となる。その後保護部７４を仕上げ研磨し形状を整える（Ｓ１０）ことにより、サーマルヘッド１０が製造される。この樹脂材料は、塗布した際に溝部７０から垂れない程度の粘度と、硬化後の表面性と、耐摩耗性とを考慮して選定される。
【００３６】
このようにサーマルヘッド１０は、発熱体板２０における上面と発熱体板主走査方向端面２０ａとの間に、表面が曲面形状の樹脂であり当該上面と発熱体板主走査方向端面２０ａとを滑らかに接続する保護部７４を形成するようにした。これによりサーマルヘッド１０は、発熱体板２０が被印刷媒体６０に接触したとしても、当該被印刷媒体６０にスジ状の傷が入ることを防止できる。特に被印刷媒体６０としてフィルムを用いた場合、紙やカードなどよりも傷が入りやすい傾向にあるため、本発明は有用である。
【００３７】
またサーマルヘッド１０は、発熱体板２０の主走査方向ｄｍの幅が被印刷媒体６０も短く形成されているため、発熱体板２０の主走査方向ｄｍの両端部が、感熱リボン６３を越えて被印刷媒体６０に接触してしまう可能性のある構造となっている。サーマルヘッド１０は、そのような構造であっても、発熱体板２０が被印刷媒体６０に接触した際に当該被印刷媒体６０が発熱体板２０により傷がついてしまうことを抑止できる。
【００３８】
ここで、図１２に示す発熱体板２２０のように、図１１に示した発熱体板１２０の主走査方向ｄｍの両端部における回路基板から離隔する側の端部を平面状に面取りし面取部８０を形成することにより、被印刷媒体６０にスジ状の傷が入ることを防止することも考えられる。しかしながらこのような発熱体板２２０であっても、被印刷媒体６０にスジ状の傷が入ることを防止するには不十分であり、印画品質が悪化してしまう可能性があった。また従来の発熱体板２２０（図１２）は、平面状に研磨加工で面取りをしていたが、硬質なセラミックの絶縁板２２ａを研磨するため作業工数を要し、また研磨を行なっても被印刷媒体６０に傷が入ってしまう場合があった。
【００３９】
さらに、発熱体板１２０の主走査方向ｄｍの両端部を曲面形状に面取りすることにより、被印刷媒体６０にスジ状の傷が入ることを防止することも考えられる。しかしながらそのような場合、硬質なセラミックの絶縁板２２ａを研磨するため作業工数を要し、また研磨を行なっても被印刷媒体６０に傷が入ってしまう場合があった。
【００４０】
これに対し本実施の形態のサーマルヘッド１０は、研磨ではなく、溝入れブレードで研削することにより溝部７０を形成するようにしたため、研磨加工よりも作業工数を低減すると共に、セラミックの基板が面取りされた面取部８０ではなく、樹脂により保護部７４を形成するようにしたため、保護部７４の表面をより平滑にし、被印刷媒体６０に傷が入りにくくすることができる。
【００４１】
またサーマルヘッド１０は、保護部７４として樹脂４８の樹脂材料を流用した場合、新たな樹脂材料を用意する必要がない。
【００４２】
以上の構成によれば、サーマルヘッド１０は、放熱板３０と、放熱板３０の上面に載置され駆動ＩＣ４２を搭載する回路基板４０と、回路基板４０に隣接して放熱板３０の上面に載置された発熱体板２０とを有する。発熱体板２０は、回路基板４０に対し副走査方向ｄｓに隣接して放熱板３０の上面に載置された絶縁基板としての絶縁板２２ａと、絶縁板２２ａの上面に形成された保温層としてのガラス層２２ｂと、ガラス層２２ｂの上面に形成され主走査方向ｄｍに間隔をおいて複数配列され、駆動ＩＣ４２により駆動される発熱抵抗体２３ａと、発熱抵抗体２３ａの表面に当該発熱抵抗体２３ａの表面上の間隙を挟んで対向する電極層２８と、ガラス層２２ｂの上面に形成される保護層２９と、電極層２８と駆動ＩＣ４２とを接続するボンディングワイヤ４４とを有し、主走査方向ｄｍの両端部において、発熱体板２０の上面と、発熱体板２０の主走査方向ｄｍの端面とを、９０度未満の角度で徐々に屈曲し、発熱体板２０の上面から突出しないラウンド形状の曲面で接続する樹脂である保護部７４を形成するようにした。
【００４３】
これによりサーマルヘッド１０は、発熱体板２０の上面と発熱体板主走査方向端面２０ａとがほぼ９０度の角部で接続された場合と比べて、発熱体板２０の主走査方向ｄｍの両端部が被印刷媒体６０に局所的に与えるストレスを低減でき、当該被印刷媒体６０に傷が入ることを防止できる。
【００４４】
なお上述したサーマルヘッド１０においては、保護部７４に樹脂材料を用いたが、これに限らず、ガラスなど、種々の材料を用いて良い。要は、感熱リボン６３を介し、被印刷媒体６０に接触したとしても傷をつける可能性が低い材料であれば良い。
【００４５】
また上述したサーマルヘッド１０においては、保護部７４に熱硬化性の樹脂材料を用いたが、これに限らず、アクリルなどの可塑性の樹脂材料を用いても良い。
【００４６】
また上述したサーマルヘッド１０においては、絶縁板２２ａの主面に垂直な壁面７１と、当該壁面７１と直交し絶縁板２２ａの主面と平行な底面７２とを有する溝部７０に樹脂材料を塗布したが、これに限らず、樹脂材料を保持可能な種々の形状の溝部に樹脂材料を塗布しても良い。その場合、溝部の形状に対応した溝入れ用ブレードを用いて溝入れ加工を行えば良い。また、溝部７０のサイズも種々のサイズであって良い。
【００４７】
さらに上述したサーマルヘッド１０においては、溝入れ加工後に研削を行い１枚の発熱体板２０を作成したが、これに限らず、研削を行い１枚の発熱体板２０を作成した後に当該発熱体板２０に溝入れ加工を行っても良い。
【００４８】
さらに上述したサーマルヘッド１０においては、溝入れ加工と分割加工とを別々の工程で行ったが、これに限らず、例えば幅が広い溝入れ用ブレードと当該溝入れ用ブレードよりも幅が狭い分割用ブレードとを組み合わせて、溝入れ加工と分割加工とを同一の工程で行っても良い。
【００４９】
さらに上述したサーマルヘッド１０においては、発熱体板２０を回路基板４０とともに放熱板３０に載置した後に溝部７０に樹脂材料を塗布したが、これに限らず、分割加工を行った後であり放熱板３０に発熱体板２０を載置する前に溝部７０に樹脂材料を塗布しても良い。
【００５０】
さらに上述したサーマルヘッド１０においては、面取部６８を形成したが、これに限らず、面取部６８は形成されていなくても良い。
【００５１】
さらに上述したサーマルプリンタにおいては、被印刷媒体６０に感熱リボン６３の色を転写したが、これに限らず、発色温度以上に加熱されると発色する感熱記録紙を加熱することで発色させても良い。
【符号の説明】
【００５２】
１０……サーマルヘッド、２０……発熱体板、２０ａ……発熱体板主走査方向端面、２２……支持基板、２２ａ……絶縁板、２２ｂ……ガラス層、２３……発熱抵抗体層、２３ａ……発熱抵抗体、２３ｂ……発熱部、２４……発熱領域、２６……ボンディングパッド、２８……電極層、２８ａ……個別電極、２８ｂ……共通電極、２９……保護層、３０………放熱板、４０……回路基板、４２……駆動ＩＣ、４４，４５……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、６３……感熱リボン、６５、６６……軸、６８……面取部、７０……溝部、７１……壁面、７２……底面、７４……保護部、８０……面取部、Ｐｄ……分割位置、ｄｍ……主走査方向、ｄｓ……副走査方向。
【図１】
0006427028.tif 000002
【図２】
0006427028.tif 000003
【図３】
0006427028.tif 000004
【図４】
0006427028.tif 000005
【図５】
0006427028.tif 000006
【図６】
0006427028.tif 000007
【図７】
0006427028.tif 000008
【図８】
0006427028.tif 000009
【図９】
0006427028.tif 000010
【図１０】
0006427028.tif 000011
【図１１】
0006427028.tif 000012
【図１２】
0006427028.tif 000013