(57)【要約】【課題】隣接する発熱回路部間に位置する保護層表面の主走査方向に形成される段差を小さくし、高品位の印字を可能にしたサーマルヘッドを提供すること。【解決手段】支持基板１４上に形成した保温層１５と、この保温層１５上に形成した発熱抵抗体１２と、直線上に位置する複数の間隙ｇを設けて発熱抵抗体１２上に形成され、発熱抵抗体１２とともに所定間隔Ｇに配置される複数組の発熱回路部１０を構成する電極１３と、この電極１３上および電極１３の間隙Ｇ部分に露出する発熱抵抗体１２の発熱部１２ａ上を被覆する保護層１１とを具備したサーマルヘッドにおいて、隣り合う発熱回路部１０間の保護層１１表面に形成される主走査方向Ｙ１の段差を０．２μｍ以下にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板上に形成した保温層と、この保温層上に形成した発熱抵抗体と、直線上に位置する複数の間隙を設けて前記発熱抵抗体上に形成され、前記発熱抵抗体とともに所定間隔に配置される複数組の発熱回路部を構成する電極と、この電極上および前記電極の間隙部分に露出する前記発熱抵抗体の発熱部上を被覆する保護層とを具備したサーマルヘッドにおいて、隣り合う前記発熱回路部間の前記保護層表面に形成される主走査方向の段差が０．２μｍ以下であることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
支持基板上に形成した保温層と、この保温層上に形成した発熱抵抗体と、直線上に位置する複数の間隙を設けて前記発熱抵抗体上に形成され、前記発熱抵抗体とともに所定間隔に配置される複数組の発熱回路部を構成する電極と、この電極上および前記電極の間隙部分に露出する前記発熱抵抗体の発熱部上を被覆する保護層と、この保護層面に記録媒体を押しつけ移動させるプラテンロ−ラとを具備したサーマルヘッドにおいて、隣り合う前記発熱回路部間の前記保護層表面に形成される主走査方向の段差が、前記プラテンロ−ラが前記保護層表面に接触する領域で０．２μｍ以下であることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項３】
支持基板上に形成した保温層と、この保温層上に形成した発熱抵抗体と、直線上に位置する複数の間隙を設けて前記発熱抵抗体上に形成され、前記発熱抵抗体とともに所定間隔に配置される複数組の発熱回路部を構成する電極と、この電極上および前記電極の間隙部分に露出する前記発熱抵抗体の発熱部上を被覆する保護層とを具備したサーマルヘッドにおいて、隣り合う前記発熱回路部間の前記保護層表面に形成される主走査方向の段差が、前記発熱部の副走査方向における中央から少なくとも±２ｍｍ以内の範囲に含まれる領域で０．２μｍ以下であることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項４】
保護層が、発熱抵抗体の発熱部側に位置する第１保護層と、この第１保護層よりも硬度の小さい材料で前記第１保護層上に形成された第２保護層とからなる請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載のサーマルヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は記録媒体に文字などを印字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、発熱部の発熱を利用して感熱紙や製版フィルム、印画紙等の記録媒体に文字などを印字する装置で、低騒音でラン二ングコストが低いなどの利点があり、ビデオプリンタ一やイメージャー、シールプリン夕一などに、出力用デバイスとして使用されている。
【０００３】
ここで、従来のサーマルヘッドについて図３を参照して説明する。図３は発熱部近傍を抜き出した図で、図（ａ）は上面図、図（ｂ）は図（ａ）の線分Ａ−Ａ、いわゆる主走査方向における断面図、図（ｃ）は図（ａ）の線分Ｂ−Ｂ、いわゆる副走査方向における断面図である。
【０００４】
図（ａ）に示すように、複数の発熱回路部３０が主走査方向に、所定間隔Ｇで平行に配置され、発熱回路部３０上に保護層３１が形成されている。発熱回路部３０は、発熱抵抗体３２と発熱抵抗体３２上に位置する電極３３との組み合わせで構成され、電極３３は共通電極３３ａおよび個別電極３３ｂなどから構成されている。共通電極３３ａと個別電極３３ｂとの間に副走査方向の間隙ｇが設けられ、間隙ｇ部分に露出する発熱抵抗体３２は発熱部３２ａとして機能する。
【０００５】
発熱抵抗体３２および電極３３は、図（ｂ）や（ｃ）に示すように、支持基板３４上に設けた保温層３５上に形成されている。保温層３５上に発熱抵抗体３２が形成され、発熱抵抗体３２上に電極３３、たとえば共通電極３３ａおよび個別電極３３ｂなどが形成されている。発熱部３２ａ上、および共通電極３３ａ上や個別電極３３ｂ上の必要部位に保護層３１が形成されている。
【０００６】
保護層３１は、隣接する発熱回路部３０どうしの間隔Ｇ部分に発熱抵抗体３２や電極３３がないため、図（ｂ）に示すように、その表面に副走査方向に延びる筋状凹部Ｐが形成され、筋状凹部Ｐ内面に主走査方向の段差ｐ１、ｐ２が発生する。また、共通電極３３ａと個別電極３３ｂの間隙ｇ部分も電極３３がないため、図（ｃ）に示すように、発熱部３２ａ上方の保護層３１表面に溝状凹部Ｑが形成される。この溝状凹部Ｑにより、共通電極３３ａあるいは個別電極３３ｂと発熱部３２ａとの境界近傍、たとえば発熱部３２ａ両端部上方の保護層３１表面に、副走査方向の段差ｑ１、ｑ２が発生する。
【０００７】
発熱抵抗体３２および電極３３は、スパッタなどの薄膜形成法により、保温層３１上に抵抗体層および電極層を順に積層し、その後、フォトエングレービングプロセスで形成する。保護層３１もスパッタなどの薄膜形成法で形成する。
【０００８】
上記した構成において、プラテンローラ（図示せず）によって、フィルムなどの記録媒体を保護層３１上に押しつけながら移動させる。同時に、印字内容に対応して選択された共通電極３３ａおよび個別電極３３ｂ間に電圧を印加して発熱部３２ａに電流を流し、発熱部３２ａを発熱させ、その発熱を利用して記録媒体に文字などを印字する。
【０００９】
次に、従来の他のサーマルヘッドについて図４を参照して説明する。図４は発熱部分の近傍を抜き出した図で、図（ａ）は上面図、図（ｂ）は図（ａ）の線分Ａ−Ａにおける断面図、図（ｃ）は図（ａ）の線分Ｂ−Ｂにおける断面図である。図４は図３に対応する部分に同じ符号を付し重複する説明を一部省略する。
【００１０】
図４は、図３で説明した副走査方向の段差、たとえば発熱部３２ａ両端部の上方に形成される段差を研磨している。この研磨により、副走査方向の段差ｑ１、ｑ２が、発熱部３２ａ両端部の上方からそれぞれ副走査方向に前進、あるいは後退し、図３の場合に比べて段差ｑ１、ｑ２の間隔が広がっている。
【００１１】
図４に示すように、保護層３１表面の一部を研磨するサーマルヘッドは特許文献１や特許文献２に開示されている。
【特許文献１】米国特許第６１５１０５４号明細書
【特許文献２】特開２００１−３０１２１７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来のサーマルヘッドは、発熱回路部３０を保護する保護層３１表面に、その主走査方向および副走査方向にそれぞれ段差ｐ１、ｐ２、ｑ１、ｑ２が発生する。これら段差ｐ１、ｐ２、ｑ１、ｑ２の影響で、記録媒体と保護層３１との接触が悪くなり印字画質が低下する。
【００１３】
図４で説明した従来のサーマルヘッドは、図３に比べると、副走査方向に形成される段差ｑ１、ｑ２の間隔が広くなっている。そのため、記録媒体と保護層３１との接触が改善し、熱効率が向上し、良好な印字品位が得られる。しかし、段差ｑ１、ｑ２の近傍領域、たとえば段差ｑ１、ｑ２の副走査方向における外側領域などに主走査方向に大きな段差ｐ１、ｐ２が残り、これら段差ｐ１、ｐ２が印字画質に影響する場合がある。
【００１４】
段差ｐ１、ｐ２の影響は、通常の印画時にはあまり問題にならない。しかし、高品質の印画を得る場合、たとえばカラー印画に表面光沢、いわゆるオーバコート層を形成する場合など、段差ｐ１、ｐ２の影響で微細な筋状模様が現れ、印画品質を低下させる。また、サーマルヘッドを昇華用途で使う場合などでも、段差ｐ１、ｐ２の影響で熱放出特性が変化し、印画物の光沢性が悪化し、印画品質を低下させる。
【００１５】
本発明は、上記した欠点を解決し、隣接する発熱回路部間に位置する保護層表面の主走査方向に形成される段差を小さくし、高品位の印字を可能にしたサーマルヘッド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】
【００１６】
本発明は、支持基板上に形成した保温層と、この保温層上に形成した発熱抵抗体と、直線上に位置する複数の間隙を設けて前記発熱抵抗体上に形成され、前記発熱抵抗体とともに所定間隔に配置される複数組の発熱回路部を構成する電極と、この電極上および前記電極の間隙部分に露出する前記発熱抵抗体の発熱部上を被覆する保護層とを具備したサーマルヘッドにおいて、隣り合う前記発熱回路部間の前記保護層表面に形成される主走査方向の段差が０．２μｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、隣り合う発熱回路部間に位置する保護層表面の主走査方向に形成する段差を０．２μｍ以下に設定している。したがって、微細な筋状模様の発生や熱放出特性の変化などが防止され、高品位の印字が可能なサーマルヘッドが実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態について図１を参照して説明する。
【００１９】
図１は発熱部近傍を抜き出した図で、図（ａ）は上面図、図（ｂ）は図（ａ）の線分Ａ−Ａ、いわゆる主走査方向における断面図、図（ｃ）は図（ａ）の線分Ｂ−Ｂ、いわゆる副走査方向における断面図である。
【００２０】
図（ａ）に示すように、複数の発熱回路部１０が、矢印Ｙ１で示す主走査方向に、所定間隔Ｇで平行に配置されている。また、発熱回路部１０上に保護層１１が形成されている。発熱回路部１０は、発熱抵抗体１２と発熱抵抗体１２上に位置する電極１３との組み合わせで構成され、電極１３は共通電極１３ａおよび個別電極１３ｂなどから構成されている。共通電極１３ａと個別電極１３ｂとの間に、矢印Ｙ２で示す副走査方向に間隙ｇが設けられ、間隙ｇ部分に露出する発熱抵抗体１２は発熱部１２ａとして機能する。
【００２１】
発熱回路部１０を構成する発熱抵抗体１２および電極１３は、図（ｂ）や（ｃ）に示すように、支持基板１４上に設けた保温層１５上に形成されている。たとえば保温層１５上に発熱抵抗体１２が形成され、発熱抵抗体１２上に電極１３、たとえば共通電極１３ａおよび個別電極１３ｂなどが形成されている。また、発熱部１２ａ上、および発熱部１２ａ上から連続する共通電極１３ａ上や個別電極１３ｂ上の必要部位に保護層１１が形成されている。保護層１１はスパッタなどの薄膜形成法で形成するため、発熱回路部１０の間隔Ｇ部分にも形成される。
【００２２】
保護層１１を形成した際、隣接する発熱回路部１０の間隔Ｇ部分に発熱抵抗体１２や電極１３がないため、保護層１１表面に副走査方向に延びる筋状凹部Ｐが形成され、この筋状凹部Ｐにより、主走査方向に段差ｐ１、ｐ２が発生する。また、共通電極１３ａと個別電極１３ｂの間隙ｇ部分も電極１３がないため、発熱部１２ａ上方の保護層１１表面に溝状凹部Ｑが形成される。この溝状凹部Ｑにより、共通電極１３ａと発熱部１２ａとの境界近傍、および個別電極１３ｂと発熱部１２ａとの境界近傍、つまり発熱部１２ａの両端部上方の保護層１１表面に、副走査方向に段差ｑ１、ｑ２が発生する。
【００２３】
ここでは、発熱部１２ａ上および電極１３上に保護層１１を所定厚さに形成した後、図（ａ）に符号Ｒで示した領域、たとえば発熱部１２ａ上方に配置されるプラテンローラ（図示せず）と保護層１１とが接触するプラテンエリアＲで、保護層１１表面を研磨している。この研磨で、図（ｂ）に示すように、主走査方向の段差ｐ１、ｐ２を小さくし、たとえば０．２μｍ以下、望ましくは０．０５μｍ以下にする。このとき、図（ｃ）に示すように副走査方向の段差ｑ１、ｑ２も小さくなる。
【００２４】
上記した構成において、プラテンローラを回転させ、フィルムなどの記録媒体を保護層１１に押しつけながら、図１の矢印Ｙ１方向、つまり副走査方向に移動させる。同時に、印字内容に対応して選択された共通電極１３ａおよび個別電極１３ｂ間に電圧を印加して、発熱部１２ａに電流を流し、発熱部１２ａの発熱を利用して記録媒体に文字などを印字する。
【００２５】
上記した構成によれば、たとえばプラテンエリアＲにおける主走査方向の段差が０．２μｍ以下、望ましくは０．０５μｍ以下に設定されている。そのため、発熱部１２ａ近傍、たとえば記録媒体が接触する領域あるいはその近傍における主走査方向の段差ｐ１、ｐ２が小さくなり、微視的にも筋状模様が発生せず、良好な光沢性をもつ画像が得られる。
【００２６】
たとえば、プラテンローラと保護層の間に＃４０００のラッピングテープを挟んで、保護層１１のプラテンエリアを研磨し、主走査方向の段差を０．２μｍ以下に設定した試作品１、および、試作品１と同様の方法で主走査方向の段差を０．０５μｍ以下に設定した試作品２、さらに図３で説明した従来品１の３品種を用意し、同じ条件下で印画を行い、印画光沢の差を確認した。
【００２７】
この場合、従来品１は、発熱回路部間に形成される主走査方向の段差により、微視的な白筋模様が発生し、印画の光沢が失われていた。試作品１および試作品２は、従来品のような問題が発生しなかった。また、試作品１と比較した場合、試作品２の方がより良好な光沢性が得られた。
【００２８】
また、保護層１１のプラテンエリアを研磨して主走査方向の段差を０．２μｍ以下に設定した試作品３、および、図４で説明した従来品２を用意し、同じ条件下で印画を行い、印画光沢の差を確認した。
【００２９】
この場合、従来品２は副走査方向の段差の間隔が大きいため、試作品３と同程度の熱効率が得られた。しかし、発熱回路部間に形成された主走査方向の段差の影響で、微視的な白筋模様が発生し、印画の光沢が低下した。一方、試作品３は微視的な白筋模様は発生しなかった。
【００３０】
次に、上記したサーマルヘッドの製造方法について説明する。
【００３１】
まず、支持基板１４上に保温層１５を形成する。その後、スパッタなどの薄膜形成法を用いて、保温層１５上にたとえばＴａ−Ｓｉ０膜からなる抵抗体層およびＡｌからなる電極層を順に積層し、フォトエングレービングプロセスにより発熱抵抗体１２および電極１３、たとえば共通電極１３ａや個別電極１３ｂなどを形成する。このとき、共通電極１３ａおよび個別電極１３ｂ間に設ける複数の間隙ｇを直線上に形成し、間隙ｇ部分に露出する発熱部１２ａが直線上に配列するようにする。
【００３２】
その後、発熱部１２ａ上のすべて、および、共通電極１３ａ上や個別電極１３ｂ上の必要部位を被覆するように保護層１１を形成する。保護層１１は、Ｓｉ−Ｎ4とＳｉＯ2を混合した焼結体を着膜源とし、スパッタなどの薄膜形成法により、たとえば５μｍの厚さに形成する。
【００３３】
その後、発熱部１２ａ上方に位置するプラテンロ−ラ（図示せず）と保護層１１との間に、たとえば＃４０００のラッピングテープ（図示せず）を挾み、プラテンロ−ラを回転させ、たとえばプラテンロ−ラと保護層１１が接触するプラテンエリアＲを研磨する。この研磨で、プラテンエリアＲにおける保護層１１表面の段差、たとえば発熱回路部１０の間隔Ｇ部分に形成される主走査方向の段差ｐ１、ｐ２を小さくし、たとえば０．２μｍ以下、望ましくは０．０５μｍ以下に設定する。この研磨で、副走査方向の段差ｑ１、ｑ２も小さくなる。
【００３４】
次に、サーマルヘッドの他の製造方法について図２を参照して説明する。図２は発熱部近傍を抜き出した図で、図（ａ）は上面図、図（ｂ）（ｄ）は図（ａ）の線分Ａ−Ａにおける断面図、図（ｃ）（ｅ）は図（ａ）の線分Ｂ−Ｂにおける断面図である。図２は、図１に対応する部分に同じ符号を付し重複する説明を一部省略する。
【００３５】
まず、図１と同様の方法で、Ｓｉ3−Ｎ4とＳｉＯ2とを混合した焼結体を着膜源として、スパッタなどの薄膜形成法により、発熱部１２ａ上および電極１３上の必要部位に第１保護層２１を形成する。その後、第１保護層２１表面に、第１保護層２１よりも硬度の小さい第２保護層２２、たとえばＳｉ０2を、厚膜印刷手法で印刷、焼成して形成する（図２（ｂ）（ｃ））。
【００３６】
その後、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法などを用いて、プラテンエリアＲの第２保護層２２表面を研磨し、たとえば図２（ｂ）、（ｃ）の線分ｍまで除去する。この研磨で、電極１３上にたとえば平坦な第１保護層２１が露出し、発熱回路部１０の間隔Ｇ部分には、第２保護層２２が一部に残る平坦な面が形成される（図２（ｄ）、（ｅ））。
【００３７】
この方法によれば、隣接する発熱回路部１０の間隔Ｇ部分の保護層が平坦面に形成される。そのため、主走査方向の段差ｐ１、ｐ２が、図１の実施形態の場合と同様、０．２μｍ以下と小さくなり、良好な光沢性をもつ画像が得られる。
【００３８】
また、この方法は、その製造時、発熱回路部１０を保護する保護層が、第１保護層２１と第２保護層２２の２層構造で構成され、その表面部分が硬度の小さい第２保護層２２で形成されているため研磨作業が容易になる。
【００３９】
また、厚膜で形成された第２保護層２２が、隣接する発熱回路部１０間の間隔Ｇ部分や発熱部１２ａ上方部分に残る。しかし、その他の部分は硬度の大きい平坦な第１保護層２１で被覆されるため、十分な保護機能が確保される。
【００４０】
上記の各実施形態はニップエリアを研磨する構造になっている。しかし、副走査方向における発熱部の中央部分を中心にして、副走査方向にそれぞれ少なくとも±２ｍｍ以内の幅、たとえば４ｍｍの幅で、保護層表面の段差を０．２μｍ以下、望ましくは０．０５μｍ以下にしてもよい。この場合、段差の小さい領域がニップエリアよりも広くなり、筋状模様のない良好な表面光沢の印画が得られる。また、段差部分による熱放出特性への影響も小さくなり、印字品質が改善する。
【００４１】
上記の実施形態は、主走査方向の段差を０．２μｍ以下、望ましくは０．０５μｍ以下にしている。この数字の範囲には、図２で説明したように段差が０、つまり発熱回路部間に位置する保護層が平坦の場合も含まれる。
【００４２】
上記したように、本発明によれば、発熱回路部間に位置する保護層の主走査方向における段差が小さくなっている。そのため、高感度の記録媒体に印画する場合に問題となる筋状模様の発生などが防止され、良好な表面光沢をもつ印画が得られる。また、発熱部近傍における主走査方向の段差による熱放出特性への影響が小さくなり、熱の発散が均一化して印字品質が改善し、たとえば昇華用途で使う場合などの印画光沢性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態を説明するための発熱部近傍を抜き出した図で、（ａ）は上面図、（ｂ）（ｃ）は断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態を説明するための発熱部近傍を抜き出した図で、（ａ）は上面図、（ｂ）〜（ｅ）は断面図である。
【図３】従来例を説明するための発熱部近傍を抜き出した図で、（ａ）は上面図、（ｂ）（ｃ）は断面図である。
【図４】他の従来例を説明するための発熱部近傍を抜き出した図で、（ａ）は上面図、（ｂ）（ｃ）は断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０…発熱回路部
１１…保護層
１２…発熱抵抗体
１２ａ…発熱部
１３…電極
１３ａ…共通電極
１３ｂ…個別電極
１４…支持基板
１５…保温層
Ｙ１…主走査方向
Ｙ２…副走査方向
Ｇ…発熱回路部の間隔
ｇ…間隙
Ｐ…筋状凹部
ｐ１、ｐ２…筋状凹部の段差
Ｑ…溝状凹部
ｑ１、ｑ２…溝状凹部の段差
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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