(57)【要約】【課題】単一ヒータを有するサーマルヘッドおいて、カード類のような硬質の記録媒体に機械的な損傷が生じないようにする。【解決手段】サーマルヘッド１０では、支持基板１１上に蓄熱層１２が形成され、蓄熱層１２上に、第１の電極１４ａ、発熱抵抗体層１３および第２の電極１４ｂからなる単一ヒータが形成される。ここで、第１の電極１４ａおよび第２の電極１４ｂはサーマルヘッドの主走査方向の両端側に取り出し配設される。そして、上記一対の電極は上記両端部において、ボンディングワイヤーＷにより配線板１７の回路配線に電気接続される。このボンディングワイヤーＷの形成領域に例えばモールド樹脂からなる封止材１８が形成される。このように、記録媒体が圧接し副走査方向に搬送されるヘッド領域にボンディングワイヤーＷ、封止材は存在しない構造にされる。【選択図】図１
2007268718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の支持基板上に形成した絶縁体材料からなる保温層と、前記保温層上に前記支持基板の長手方向に沿って形成した帯状の発熱抵抗体と、前記長手方向に沿って前記発熱抵抗体に接続し該発熱抵抗体を挟んで対向する第１の電極および第２の電極と、前記発熱抵抗体、前記第１の電極および前記第２の電極を被覆する絶縁体材料からなる保護層と、を備えたサーマルヘッドであって、
前記第１の電極および前記第２の電極は、それぞれに前記支持基板の長手方向の両端側に導出されていると共に、前記支持基板上において記録媒体が圧送される領域から離間するこれ等の導出部に、前記第１の電極および前記第２の電極の外部接続端子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】
前記第１の電極の外部接続端子および前記第２の電極の外部接続端子は、前記支持基板上の前記長手方向に直交する方向の一縁端に形成され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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば硬質のリライタブル感熱記録媒体の可視像の消去、画像の光沢層の形成等に有効に使用できるサーマルヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＩＣカード、磁気カードのようなカード類あるいは記録用紙などのシート類として、画像の書き込みおよび消去可能なリライタブル感熱記録媒体が用いられるようになっている。
【０００３】
上記リライタブル感熱記録媒体は、可逆的な感熱特性を有する材料により構成され、例えば１００℃〜２００℃の温度領域で短時間（例えば０．００１ｓｅｃ程度）加熱することにより発色する。そして、その発色の温度よりも低い７０℃〜１１０℃の温度領域で長時間（例えば０．１ｓｅｃ程度）加熱するとその色が消えるという可逆的な特性を有する。ここで、このような感熱特性は発色剤等に依って異なってくるが、いずれにしても、可視像の記録と消去を多数回にわたり繰り返すことが可能になり、省資源やリサイクルに適した記録媒体としてその用途が広がっている。
【０００４】
このリライタブル感熱記録媒体の可視像を消去するための消去手段としては単一ヒータから構成されたサーマルヘッドが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されている単一ヒータは、サーマルヘッドにおいて記録媒体が搬送される方向（副走査方向）の直交方向（主走査方向）に配設され対向している一対の電極と、両電極間に形成した発熱抵抗体とで構成される。しかし、この構造では、サーマルヘッドの両端の電極の端子から主走査方向に遠ざかるに従い電極に通電される電圧の降下が大きくなる。このため主走査方向に均一な発熱温度を得ることができない。
【０００５】
そして、記録媒体の幅寸法が増大して、単一ヒータの主走査方向の長さが増大し長尺化すると、例え低抵抗のアルミニウム（Ａｌ）のような金属材料で上記電極を形成しても、電極の電流パスにおける電圧降下の問題が顕在化する。
【０００６】
そこで、この電流パスの電圧降下を考慮し低消費電力化を図った電極パターンの単一ヒータが種々に提案されている。その中で、上記低消費電力の単一ヒータを有するサーマルヘッドの一例について図３，４を参照して説明する。ここで、図３はサーマルヘッドを示す表面の一部を切り欠いた上面図であり、図４は図３のＹ−Ｙ矢視の拡大横断面図である。
【０００７】
図３，４に示すように、支持基板１０１上に蓄熱層１０２が形成され、この蓄熱層１０２上に発熱抵抗体層１０３が形成されている。そして、上記発熱抵抗体層１０３上に、第１の電極１０４ａおよび第２の電極１０４ｂが間隙Ｇを挟んで対向して配置されている。ここで、第１の電極１０４ａおよび第２の電極１０４ｂからなる一対の電極１０４は、発熱抵抗体層１０３に重層し電気接続している。このようにして、上記間隙Ｇに露出する発熱抵抗体層１０３がサーマルヘッドの主走査方向にライン状あるいは帯状（以下、ライン状という）に形成された発熱部１０５となる。
そして、後述するボンディングワイヤー接続のために一対の電極１０４の縁端部が露出され全体が保護膜１０７により被覆されている。このようにして、上記発熱抵抗体層１０３の発熱部１０５、第１の電極１０４ａおよび第２の電極１０４ｂを有する単一ヒータがサーマルヘッドに形成される。
【０００８】
ここで、支持基板１０１は例えばアルミナセラミックスのような耐熱、絶縁体材料からなる。蓄熱層１０２はガラスやポリイミド樹脂等の低熱伝導性材料から成り、発熱部１０５の発する熱を蓄積あるいは放散する作用を為す。発熱抵抗体層１０３は、ＴａＳｉＯ等の電気抵抗体材料からなる。そして、一対の電極１０４はＡｌやＣｕ（銅）等の低抵抗の金属材料からなる。上記保護膜１０７ はＳｉ3Ｎ4（窒化珪素）やＳｉＣ（炭化珪素）等の硬質で緻密な無機質材料からなる。この保護膜１０６で一対の電極１０４、発熱部１０５を被覆しておくことにより、一対の電極１０４、発熱部１０５あるいは発熱抵抗体層１０３をリライタブル感熱記録媒体の摺接による磨耗、並びに大気中に含まれている水分等の接触による腐食から保護するようになっている。
【０００９】
そして、このサーマルヘッドでは、上記主要構成の他に、例えばフレキシブル配線板、プリント回路配線板等の配線板１０７が備えられており、第１の電極１０４ａの上記露出部がボンディングワイヤーＷにより、配線板１０７の回路配線に電気接続されている。同様に、第２の電極１０４ｂの上記露出部も配線板１０７の別の回路配線にボンディングワイヤーＷを介して電気接続されている。そして、これ等のボンディングワイヤーＷおよび保護層１０６の一部は、例えばモールド樹脂からなる封止材１０８によって気密封止されている。ここで、上記配線板１０７および支持基板１０１は、例えば放熱板１０９上に載置される構成になっていると好適である。なお、図３では図を明確にする目的で封止材１０８に斜線を施してある。
【００１０】
上記サーマルヘッドを用いたリライタブル感熱記録媒体の可視像の消去では、画像の形成された例えばＩＣカードあるいは記録用紙が、サーマルヘッドの保護膜１０６とプラテンローラとの間で挟圧され、副走査方向に所定の速度で搬送される。この搬送において、上記リライタブル感熱記録媒体は、発熱部１０５により加熱され、画像の消去に必要な所要の温度にされる。ここで、この加熱温度は、発熱部１０５に印加する予め設定された電源の電力および上記走査の速度により決まる。
【特許文献１】特開２０００−３４０３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記サーマルヘッドでは、ボンディングワイヤーＷおよび保護層１０６の一部を封止している樹脂からなる封止材１０８は、保護層１０６面よりも上方に盛り上がった構造になる。しかも、この封止材１０８は硬化した樹脂から成り、その硬度はＩＣカード、磁気カードのようなカード類あるいは記録用紙などのシート類のリライタブル感熱記録媒体のそれと同程度あるいはそれよりも高くなる。ここで、ＩＣカード、磁気カードのように比較的に高い硬度の記録媒体の場合、硬いもの同士が圧接あるいは摺接することから、その副走査方向の搬送が途中で停止し易い。また、上記記録媒体は、プラテンローラにより押圧され搬送される際に、上記封止材１０８により例えば破損、キズあるいは変形等の機械的な損傷を受け易いという問題があった。
【００１２】
また、上述したサーマルヘッドにおける問題は、例えばカラープリンタ、フォトプリンタ等における画像の光沢層の形成すなわちオーバーコート層形成（画像ラミネーション）あるいは高精細な画像の定着においても同様に起こってくる。
【００１３】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、記録媒体に形成した画像消去あるいは画像ラミネーションにおいて、例えばカード類のような硬質の記録媒体を簡便に搬送でき、その機械的な損傷が生じない単一ヒータで構成され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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明にかかるサーマルヘッドは、矩形状の支持基板上に形成した絶縁体材料からなる保温層と、前記保温層上に前記支持基板の長手方向に沿って形成した帯状の発熱抵抗体と、前記長手方向に沿って前記発熱抵抗体に接続し該発熱抵抗体を挟んで対向する第１の電極および第２の電極と、前記発熱抵抗体、前記第１の電極および前記第２の電極を被覆する絶縁体材料からなる保護層と、を備えたサーマルヘッドであって、前記第１の電極および前記第２の電極は、それぞれに前記支持基板の長手方向の両端側に導出されていると共に、前記支持基板上において記録媒体が圧送される領域から離間するこれ等の導出部に、前記第１の電極および前記第２の電極の外部接続端子が形成されている構成になっている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の構成により、単一ヒータで構成されるサーマルヘッドにより記録媒体の画像消去あるいは画像ラミネーションする場合に、例えばカード類のような硬質の記録媒体であっても簡便に搬送でき、しかも、上記記録媒体の機械的な損傷が生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略される。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なる。ここで、図１は好適な一態様のサーマルヘッドを示す表面の一部を切り欠いた上面図である。図２は図１のＸ−Ｘ矢視の拡大横断面図である。
【００１７】
図１，２に示すように、サーマルヘッド１０では、例えばアルミナ等のセラミックスからなる矩形状の支持基板１１の表面に保温層である蓄熱層１２が形成されている。この蓄熱層１２上に発熱抵抗体層１３が形成されている。そして、発熱抵抗体層１３に重層して接続し間隙Ｇを挟んで対向する第１の電極１４ａおよび第２の１４ｂが配設されている。このようにして、上記間隙Ｇにおいて露出する発熱抵抗体層１３が、サーマルヘッドの主走査方向にライン状に形成された発熱抵抗体である発熱部１５になる。
【００１８】
ここで、第２の電極１４ｂは、サーマルヘッドの主走査方向である支持基板１１の長手方向の両端部まで取り出される。また、第１の電極１４ａも、支持基板１１の長手方向の両端側まで配設される。そして、図１に示すように、第２の電極１４ｂの上記両端部まで取り出された導出部が、サーマルヘッドの副走査方向における支持基板１１の一縁端において外部接続端子になる。同様に、第１の電極１４ａの上記両端側まで配設された領域が、上記支持基板１１の同一の縁端において外部接続端子になる。
【００１９】
そして、後述するボンディングワイヤー接続のために第１の電極１４ａの上記外部接続端子と第２の電極１４ｂの上記外部接続端子が露出され、第１の電極１４ａ、第２の電極１４からなる一対の電極１４と発熱抵抗体層１３を被覆して、絶縁体材料からなる保護層１６が形成されている。このように、上記発熱抵抗体層１３の発熱部１５および一対の電極１４からなる単一ヒータがサーマルヘッド１０に形成されている。
【００２０】
ここで、図１に示すように、上記サーマルヘッドの主要構成の他に配線板１８が形成され、サーマルヘッド１０の主走査方向の両端側まで取り出され配設された第１の電極１４ａの露出した外部接続端子が、ボンディングワイヤーＷにより、配線板１８の回路配線に電気接続されている。このように、ボンディングワイヤーＷは、サーマルヘッド１０のヘッド面において単一ヒータの発熱部１５よりその主走査方向の外側に配置される。同様に、サーマルヘッド１０の両端部に取り出される第２の電極１４ｂはその露出した外部接続端子が、ボンディングワイヤーＷにより、配線板１８の別の回路配線に電気接続されている。この場合も、ボンディングワイヤーＷは、サーマルヘッド１０のヘッド面において単一ヒータの発熱部１５よりその主走査方向の外側に配置される。
【００２１】
そして、これ等のボンディングワイヤーＷが形成された領域にのみ、図１に斜線を施して示すように例えばモールド樹脂からなる封止材１８が形成される。ここで、上記配線板１７および支持基板１１は、例えば放熱板１９上に載置される構成になっていると好適である。
【００２２】
このようにして、本実施形態では、図２に示すように従来の技術の場合と異なり、サーマルヘッド１０において、記録媒体が圧接し副走査方向の搬送される領域から離間する位置に、ボンディングワイヤーＷが配設され封止材が形成される構造になる。
【００２３】
上記サーマルヘッド１０において、支持基板１１は、通常、耐熱性を有する絶縁体材料からなる絶縁基板であり、アルミナセラミックスの他に、シリコン、石英、炭化珪素等のセラミックスにより構成されてもよい。
【００２４】
そして、上記蓄熱層１２は、発熱部１５から発する熱を蓄積し保温する作用を有し、表面平滑性のある絶縁体材料であればよい。例えば酸化珪素からなるガラス膜、あるいはポリイミド樹脂等の低熱伝導性材料からなる。
【００２５】
上記発熱抵抗体層１３は、例えばＴａＳｉＯ、ＮｂＳｉＯ、ＴａＳｉＮＯ、ＴｉＳｉＣＯ系の電気抵抗体材料からなる。そして、第１の電極１４ａ、第２の電極１４ｂの一対の電極１４は低抵抗になるほど好ましく、例えば、Ａｌ、ＣｕあるいはＡｌＣｕ合金等の金属を主材料に構成される。
【００２６】
そして、保護層１６は、Ｓｉ3Ｎ4（窒化珪素）、ＳｉＯＮ（酸窒化珪素）やＳｉＣ（炭化珪素）等の硬質で緻密な絶縁体材料からなる。この保護層１６は、発熱部１５、上記一対の電極１４を被覆し記録媒体の圧接あるいは摺接による磨耗、並びに大気中に含まれている水分等の接触による腐食から保護する機能を有する。
【００２７】
次に、上記サーマルヘッド１０の製造について述べる。先ず、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）セラミックスからなる細長の支持基板１１の表面に、例えばＳｉＯ２（酸化珪素）のガラス粉末に適当な有機溶媒、溶剤を添加・混合して得たガラスペーストを周知のスクリーン印刷法で塗布形成する。そして、所定の温度で焼成し所要の膜厚のガラス膜からなる蓄熱層１２を支持基板１１表面に被着させる。この蓄熱層１２その他にポリイミド樹脂等であってもよい。
【００２８】
蓄熱層１２の材質および膜厚は、発熱部１５で生じる熱の蓄積および放散を決める要素であり、可視像の印画および画像消去あるいは画像ラミネーションにおける温度制御に大きく関係してくる。このために、この材質あるいは膜厚は例えばリライタブル感熱記録媒体の温度特性にあわせて適切に設定される。
【００２９】
次に、蓄熱層１２上に、例えばスパッタ法により膜厚が０．０５μｍ程度のＴａＳｉＯ２膜を成膜し、フォトエングレービングプロセスにより上記ＴａＳｉＯ２膜を所要の形状に例えば帯状にパターニングして発熱抵抗体層１３を形成する。
【００３０】
引き続いて、スパッタ法により発熱抵抗体層１３を被覆して例えば膜厚が０．５μ程度のＡｌ膜あるいはＡｌＣｕ合金膜を成膜し、フォトエングレービングプロセスにより、第１の電極１４ａおよび第２の電極１４ｂをパターニング形成する。ここで、第１の電極１４ａは、サーマルヘッド１０のヘッド面において単一ヒータの発熱部１５よりその主走査方向の外側に取り出して配設する。同様に、第２の電極１４ｂは、サーマルヘッド１０の両端部に取り出して配設する。上記第１の電極１４ａおよび第２の電極１４ｂは、成膜用マスクをスパッタリングのマスキングに用いたＡｌ膜あるいはＡｌＣｕ合金膜のスパッタ成膜によりパターン形成してもよい。
【００３１】
その後、スパッタ法により全面を被覆する保護層１６を成膜する。ここで、保護層１６は、例えば膜厚が２μｍ〜５μｍ程度のＳｉＣ膜等からなる。
【００３２】
次に、その表面に回路配線が形成されている配線板１７および上記支持基板１１をアルミ板等からなる放熱板１９上に接着剤を介して載置し固着する。そして、ボンディングワイヤーＷにより、サーマルヘッド１０の主走査方向の両端側まで取り出し配設した第１の電極１４ａの露出した領域を、配線板１７の回路配線に電気接続する。同様に、サーマルヘッド１０の両端部まで取り出した第２の電極１４ｂの露出した領域を、ボンディングワイヤーＷにより、配線板１８の別の回路配線に電気接続する。
【００３３】
このようにして、単一ヒータの一対の電極１４と配線板１７の回路配線を接続するボンディングワイヤーＷは、サーマルヘッド１０のヘッド面において単一ヒータの発熱部１５よりその主走査方向の外側に配置される。そして、最後に、周知の実装技術により、サーマルヘッド１０の主走査方向の両端部にのみ封止材１８を形成し上記ボンディングワイヤーＷを気密封止する。このようにして、本実施形態のサーマルヘッド１０が出来上がる。
【００３４】
次に、上述した本実施形態のサーマルヘッドの動作について説明する。
【００３５】
上記サーマルヘッド１０は例えばサーマルプリンタ等に取り付けられ、その制御装置から通電パルス例えば方形波形の電圧パルスが配線板１７を介して単一ヒータの第１の電極１４ａおよび第２の電極１４ｂに印加される。ここで、第１の電極１４ａは例えば接地電位にされ、第２の電極１４ｂは、サーマルヘッド１０の主走査方向の両端部に形成された外部接続端子から、例えば正の電圧パルスが印加される。そして、この通電パルスは、発熱部１５において対向する第１の電極１４ａ側に電流が流れ、ジュール熱が発生する。この第１の電極１４ａに流れる電流は、サーマルヘッド１０の主走査方向の両端側に形成された第１の電極１４ａの外部接続端子から上記配線板１７に流れ出る。そして、上記ジュール熱が、サーマルヘッド１０の副走査方向に圧送される記録媒体を加熱する。
【００３６】
例えば、上記サーマルヘッド１０を用いたリライタブル感熱記録媒体の可視像の消去では、画像の形成された例えばＩＣカードのような硬質の記録媒体が、サーマルヘッドの保護層１６と例えばプラテンローラとの間で挟圧され、副走査方向に所定の速度で搬送される。この搬送において、上記リライタブル感熱記録媒体は、上記主走査方向に帯状に均一化された発熱により加熱され、画像の消去に必要な所要時間のあいだ所要温度にされる。ここで、この加熱温度は、上述した記録媒体の感熱温度に合わせて設定され、所要時間のあいだ上記加熱温度になるような通電パルスが第１の電極１４ａと第２の電極１４ｂに印加されることになる。
【００３７】
また、上記サーマルヘッド１０を用いた画像ラミネーションでは、例えば熱融着により画像が転写形成された硬質の記録媒体が、サーマルヘッドの保護層１６と例えばプラテンローラで摺接され、副走査方向に所定の速度で搬送される。ここで、記録媒体は、上記主走査方向に帯状に均一化された発熱により加熱され、画像ラミネーションに必要な時間のあいだ所要温度にされる。ここで、上記加熱温度になるように通電パルスが第１の電極１４ａと第２の電極１４ｂに印加されることになる。また、画像の定着の場合も画像ラミネーションと同様になされる。
【００３８】
本実施形態では、上述したように、サーマルヘッド１０において、記録媒体が圧接し副走査方向の搬送される領域には、ボンディングワイヤーＷは配設されず封止材も形成されない構造になっている。このために、ＩＣカード、磁気カードのカード類のように比較的に硬度の高い記録媒体がプラテンローラにより押圧され搬送されても、これ等の記録媒体が従来のように封止材と圧接あるいは摺接することは皆無になる。そして、封止材との上述したような当接による記録媒体の破損、キズあるいは変形等の機械的な損傷は皆無になる。このようにして従来の技術で生じていた問題は全て解決される。
【００３９】
また、本実施形態における単一ヒータでは、第１の電極１４ａでの電流パスは支持基板１１上においてその長手方向の両端側から、上記長手方向に延在し帯状に形成された発熱部１５に向かう。そして、第２の電極１４ｂでの電流パスは支持基板１１上においてその長手方向の両端部から、上記帯状の発熱部１５の長手方向に沿うものになる。このように、単一ヒータに通電する一対の電極のパターンが上記構造になることから、ヒータの主走査方向における発熱温度の分布の均一化およびその低消費電力化がきわめて容易になる。
【００４０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものでない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。
【００４１】
例えば、本実施形態で説明した単一ヒータは、１つのサーマルヘッド面に複数個に並行に配列されてもよい。
【００４２】
また、上記一対の電極１４の外部接続端子と配線板との電気接続は、ワイヤーボンディングに限定されるものではない。バンプ接続、ハンダ接続、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）接続等を含め種々の接続方法が適用できる。
【００４３】
また、サーマルヘッドに供給される通電パルスは、方形波形の他に、正弦波形、のこぎり波形等、時間的に変化する波形であってもよい。更に、上記パルス状の電圧に限定されるものではなく、所定の時間に一定の電圧が印加されるようなものであっても構わない。但し、一定電圧が長い時間にわたり印加されるような電力の供給であると、サーマルヘッドの消費電力が増大し実用的でなくなることから、印加時間に限度がある。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態にかかるサーマルヘッドを示す模式的な上面図。
【図２】図１のＸ−Ｘ矢視の拡大横断面図。
【図３】従来の技術のサーマルヘッドを示す模式的な上面図。
【図４】図３のＹ−Ｙ矢視の拡大横断面図。
【符号の説明】
【００４５】
１０…サーマルヘッド，１１…支持基板，１２…蓄熱層，１３…発熱抵抗体層，１４ａ…第１の電極，１４ｂ…第２の電極，１５…発熱部，１６…保護層，１７…配線板，１８…封止材，１９…放熱板，Ｇ…間隙，Ｗ…ボンディングワイヤー
【図１】
2007268718.tif 000003
【図２】
2007268718.tif 000004
【図３】
2007268718.tif 000005
【図４】
2007268718.tif 000006