(57)【要約】【課題】熱効率を向上させる。【解決手段】サーマルプリントヘッドに、セラミック基板２２とグレーズ層２５と抵抗体層２７と電極層２８と保護膜２９とを備える。グレーズ層２５は、セラミック基板２２の表面に被着され、副走査方向に延びる複数の突条８１が主走査方向に間隔を置いて配列されている。電極層２８には、間隙を挟んで突条８１に副走査方向に延びる電極が形成されていて、その間隙部分の抵抗体層２７が発熱抵抗体となる。発熱抵抗体は、突条８１に沿って延び、主走査方向に配列されている。保護膜２９は、グレーズ層２５と発熱抵抗体と電極とを被覆する。保護膜２９の表面には、グレーズ層２５の突条８１に対応した頂部８５と、グレーズ層２５の突条８１の間の谷８２に対応した窪み部８４が形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の表面で副走査方向に延びる複数の突条が前記副走査方向を横切る主走査方向に間隔を置いて配列されたグレーズ層と、
前記突条の表面に設けられて前記主走査方向に配列された発熱抵抗体と、
前記発熱抵抗体のそれぞれの両端から延びる電極と、
前記グレーズ層と前記発熱抵抗体と前記電極とを被覆する保護膜と、
を具備することを特徴とするサーマルプリントヘッド。
【請求項２】
前記突条は前記副走査方向に切断した断面が頂部を持つ弧状に形成されていて、
前記発熱抵抗体は前記頂部を前記副走査方向に跨いで設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項３】
前記電極は前記主走査方向に延びる部分を含み、前記突条は前記電極の前記主走査方向に延びる部分を通過して延びていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項４】
基板と、前記基板の表面で副走査方向に延びる複数の突条が前記副走査方向を横切る主走査方向に間隔を置いて配列されたグレーズ層と、前記突条の表面に設けられて前記主走査方向に配列された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体のそれぞれの両端から延びる電極と、前記グレーズ層と前記発熱抵抗体と前記電極とを被覆する保護膜と、を備えるサーマルプリントヘッドと、
前記サーマルプリントヘッドの前記発熱抵抗体が配列された方向に平行な軸に回転可能な円柱であってその側面で前記発熱抵抗体が配列された部分に感熱記録媒体を押し付けるプラテンローラと、
を具備することを特徴とするサーマルプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーマルプリントヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
サーマルプリントヘッドは、主走査方向に配列された複数の抵抗体を発熱させ、その熱により感熱記録紙などの被印刷媒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。このサーマルプリントヘッドは、バーコードプリンタ、デジタル製版機、ビデオプリンター、イメージャー、シールプリンターなどの記録機器に広く利用されている。
【０００３】
一般的なサーマルプリントヘッドは、放熱板と、放熱板に取り付けられたヘッド基板と、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。発熱抵抗体は、たとえばＳｉ−Ｏ−Ｎを主成分とする保護膜で覆われている。
【０００４】
発熱抵抗体を駆動する駆動回路の一部となるＩＣである駆動素子は、たとえば発熱体板に搭載されている。駆動素子とヘッド基板との間はボンディングワイヤーで接続される。駆動素子およびボンディングワイヤーなどは、樹脂で封止される。
【０００５】
このようなサーマルプリントヘッドを用いたプリンタは、一般的に、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を備えている。このプラテンローラは、主走査方向を軸として、その側面がヘッド基板上の発熱領域に接するように配置され、その軸を中心に回転可能に設けられる。プラテンローラの回転によって、プラテンローラと発熱領域の間に挿入された媒体は、主走査方向に垂直な副走査方向に移動する。プラテンローラによって媒体を発熱領域に押し付けつつ、その媒体を副走査方向に移動させ、発熱領域の発熱パターンを媒体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上に形成する。
【０００６】
プラテンローラによる感熱記録媒体の発熱領域への接触圧力を高めるため、絶縁基板の表面に断面が弧状で主走査方向に延びる突条部に設け、その突条部に発熱抵抗体を配置する場合がある（たとえば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１７３１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
サーマルプリントヘッドの発熱抵抗体が配列された部分の高さを主走査方向で一様にした場合、プラテンローラによる感熱記録媒体の押し付け圧力は主走査方向でほぼ一定になる。サーマルプリントヘッドによる印画濃度を向上させるためには、発熱抵抗体の発熱量を高める方法や、感熱記録媒体の押し付け圧力を高めて熱伝達係数を高めて熱効率を向上させる方法などがある。
【０００９】
しかし、発熱抵抗体の発熱量を高めると、消費電力が増加する。そこで、熱効率を向上させるために感熱記録媒体の押し付け圧力を過度に高めると、感熱記録媒体の搬送抵抗が大きくなり、しわが生じるなどの不具合が発生する可能性がある。
【００１０】
そこで、本発明は、サーマルプリントヘッドでの熱効率を向上させることを目的とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、サーマルプリントヘッドでの熱効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態におけるヘッド基板の図２におけるＩ−Ｉ矢視断面図である。
【図２】図１のII−II矢視断面図である。
【図３】本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態におけるヘッド基板の保護膜を取り除いた状態を示す上面図である。
【図４】本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態を用いたサーマルプリンタの断面図である。
【図５】本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態においてガラスペーストのエッチングの際の感光性レジストの露光に用いるマスクの上面図である。
【図６】本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態におけるヘッド基板の製造過程で感光性レジストを塗布した後の断面図である。
【図７】本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態におけるヘッド基板の製造過程で感光性レジストをエッチングした後の断面図である。
【図８】本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態におけるヘッド基板の製造過程でガラスペーストをエッチングした後の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、この実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれらに限定されない。
【００１４】
図１は、本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態におけるヘッド基板の図２におけるＩ−Ｉ矢視断面図である。図２は、図１のII−II矢視断面図である。図３は、本実施の形態におけるヘッド基板の保護膜を取り除いた状態を示す上面図である。図４は、本実施の形態のサーマルプリントヘッドを用いたサーマルプリンタの断面図である。
【００１５】
本実施の形態のサーマルプリントヘッド１１は、放熱板３０と回路基板４０とヘッド基板２０とを有している。放熱板３０は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）製の板である。回路基板４０は、ヘッド基板２０を駆動するための駆動回路の一部が搭載された板である。
【００１６】
ヘッド基板２０は、セラミック基板２２と、グレーズ層２５と、グレーズ層２５の表面に積層された抵抗体層２７および電極層２８からなる発熱配線と、保護膜２９とを有している。セラミック基板２２は、たとえばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）製の長方形の板である。グレーズ層２５は、セラミック基板２２の一方の表面に融着した、ガラスの層である。
【００１７】
グレーズ層２５には、表面が突出してセラミック基板２２の短手方向（副走査方向）に延びる突条８１が形成されている。突条８１は、セラミック基板２２の長手方向（主走査方向）に間隔を置いて配列されている。突条８１は、副走査方向に切断した断面が頂部８３を持つ弧状に形成されている。それぞれの突条８１の副走査方向に切断した断面は、実質的に同じであって、頂部８３のセラミック基板２２からの高さは一定である。また、これらの頂部８３は、主走査方向に一定の間隔で線状に配列されている。突条８１の間には、谷８２が形成されている。
【００１８】
グレーズ層２５の表面には、抵抗体層２７と抵抗体層２７よりも電気抵抗が小さい電極層２８とが積層されている。抵抗体層２７および電極層２８は、それぞれ所定のパターンにパターニングされる。このパターニングにより、抵抗体層２７には、発熱抵抗体２６が形成される。発熱抵抗体２６は、ヘッド基板２０の長手方向（主走査方向）に間隔を置いて配列され、主走査方向に延びる発熱領域２４を形成する。電極層２８には、共通電極７２および個別電極７１が形成される。
【００１９】
共通電極７２は、発熱抵抗体２６よりもヘッド基板２０の短手方向（副走査方向）の下流側で主走査方向に延びている。共通電極７２は、発熱抵抗体２６の副走査方向の下流側の端部と接続している。個別電極７１は、発熱抵抗体２６の副走査方向の上流側の端部からヘッド基板２０の副走査方向に互いに平行に延びている。
【００２０】
発熱抵抗体２６は、グレーズ層２５の突条８１の表面に形成されている。発熱抵抗体２６は、グレーズ層２５の突条８１の頂部８３を副走査方向に跨いで延びている。したがって、発熱抵抗体２６は、突条８１の主走査方向のピッチと同じピッチで、突条２１の表面に形成されている。主走査方向に並んだ突条８１の間の谷８２には、発熱抵抗体２６は配置されていない。電極層２８の共通電極７２に接続する部分および個別電極７１の少なくとも発熱抵抗体２６の近傍は、突条８１の稜線部分を副走査方向に延びている。
【００２１】
発熱抵抗体２６、共通電極７２および個別電極７１以外の部分では、抵抗体層２７および電極層２８は除去されており、グレーズ層２５が露出していることとなる。この露出したグレーズ層２５並びに発熱抵抗体２６、共通電極７２および個別電極７１を覆うようにほぼ一様な厚さの保護膜２９が形成される。グレーズ層２５に突条８１が形成されているため、それを覆うように形成された保護膜２９の表面にも凹凸が生じる。つまり、保護膜２９の表面にも、グレーズ層２５の突条８１に対応して頂部８５が形成され、グレーズ層２５の谷８２に対応して窪み部８４が形成される。
【００２２】
個別電極７１の端部および共通電極７２の端部は、回路基板４０あるいは駆動素子４２との接続のために保護膜２９で覆われずに露出している。
【００２３】
回路基板４０には、ＩＣ（Integrated Circuit）である駆動素子４２が搭載される。駆動素子４２とヘッド基板２０との間は、ボンディングワイヤー４４で接続されている。ボンディングワイヤー４４および駆動素子４２などは、封止樹脂体４８で封止されている。
【００２４】
サーマルプリンタは、サーマルプリントヘッド１１と、プラテンローラ５０を有している。プラテンローラ５０は、発熱領域２４に平行な軸５２を持つ所定の弾性を持つ材料で形成された円柱である。プラテンローラ５０の側面は、発熱体板３０の発熱領域２４に押しつけられている。プラテンローラ５０と発熱体板３０との間には、感熱記録媒体５１が挟まれる。
【００２５】
駆動素子４２によって発熱抵抗体２６が所定のパターンで発熱されることによって、その所定のパターンに応じて感熱記録媒体６２が発色する。また、感熱記録媒体５１が所定のパターンに対応して発色した後、プラテンローラ５０によって、副走査方向に送りだされる。この操作を順次行うことにより、感熱記録媒体５１上に所定の画像が形成される。
【００２６】
次に、このサーマルプリントヘッド１１の製造方法について説明する。
【００２７】
まず、たとえば厚さが約１ｍｍのセラミックの板の主面にガラスペーストをスクリーン印刷などによって塗布する。セラミック板は、たとえばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、マグネシア（ＭｇＯ）などで形成される。ガラスペーストの厚さは、たとえば３０〜１２０μｍとする。次に、ガラスペーストの表面に感光性レジストを塗布する。感光性レジストの厚さは、たとえば１０〜２０μｍである。
【００２８】
図５は、本実施の形態においてガラスペーストのエッチングの際の感光性レジストの露光に用いるマスクの上面図である。図６は、本実施の形態におけるヘッド基板の製造過程で感光性レジストを塗布した後の断面図である。
【００２９】
セラミック板６０の表面にガラスペースト６１および感光性レジスト６２を塗布した後、マスク６３を用いて感光性レジスト６２の一部を露光させる。マスク６３は、グレーズ層２５の突条８１が形成される部分に遮光部６４が形成され、残りの谷８２となる部分などは光が透過する透光部６５となっている。感光性レジスト６２を露光した後、感光性レジスト６２のエッチング部分を取り除く。
【００３０】
図７は、本実施の形態におけるヘッド基板の製造過程で感光性レジストをエッチングした後の断面図である。
【００３１】
感光性レジスト６２をエッチングした後、感光性レジスト６２の残存部分をエッチングマスクとしてガラスペースト６１をエッチングする。
【００３２】
図８は、本実施の形態におけるヘッド基板の製造過程でガラスペーストをエッチングした後の断面図である。
【００３３】
感光性レジスト６２の残存部分をエッチングマスクとしてガラスペースト６１をエッチングすることにより、グレーズ層２５の突条８１が形成される部分にガラスペースト６１の厚さが厚い突部６６が形成される。エッチング深さはたとえば３０μｍである。この突部６６は、稜線が角ばった形状である。その後、残存した感光性レジスト６２を除去する。
【００３４】
その後、セラミック板６０に被着したガラスペースト６１を焼成する。この際、ガラスペースト６１の温度をガラスの軟化点温度以上のたとえば９００℃程度にして、所定の時間保持し、その後、常温まで冷却する。ガラスペースト６１は、軟化点以上の温度になって流動性が大きくなり、表面張力および重力の作用によって、丸みを帯びた形状となり、グレーズ層２５が形成される。グレーズ層２５の突条８１の頂部８３の厚さはたとえば４０μｍであり、谷８２の厚さはたとえば２０μｍである。突条８１間のピッチは、たとえば２０μｍである。
【００３５】
このようにしてセラミック板７１の表面にグレーズ層２５が形成された後、グレーズ層２５の表面に抵抗体層２７および電極層２８を形成する。抵抗体層２７は、たとえばタンタル（Ｔａ）などがドーピングされたＳｉＯ２などをスパッタリング法によりグレーズ層２５の表面に被着させることにより形成する。電極層２８は、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、あるいはこれらを主成分とする合金、あるいはこれらの金属または合金の積層体をスパッタリング法などによって抵抗体層２７の表面に積層することによって形成する。抵抗体層２７および電極層２８を積層した厚さは、たとえば１μｍ程度である。
【００３６】
その後、抵抗体層２７および電極層２８を所定の形状にエッチングすることにより、発熱抵抗体２６および個別電極７１などが形成される。発熱抵抗体２６および個別電極７１の幅は、たとえば１０μｍ程度である。個別電極７１間の距離は、たとえば１０μｍ程度である。
【００３７】
抵抗体層２７および電極層２８をパターニングした後に、保護膜２９を被膜する。保護膜２９は、たとえばＳｉＯ２やＳｉＯＮなどで形成される。保護膜２９の厚さは、たとえば１０μｍ程度である。
【００３８】
その後、必要に応じて切断して、ヘッド基板２０が形成される。このようにして製造されたヘッド基板２０および駆動素子４２を搭載した回路基板４０を放熱板３０に載置し、駆動素子４２とヘッド基板２０との間にボンディングワイヤー４４を架け渡し、駆動素子４２およびボンディングワイヤー４４を封止樹脂体４８で封止することにより、サーマルプリントヘッド１１が完成する。
【００３９】
このようなサーマルプリントヘッド１１では、発熱領域２４の表面の感熱記録媒体５１が接触する部分に頂部８５および窪み部８４が形成されている。また、頂部８５とセラミック基板２２との間に発熱抵抗体２６が配置されている。窪み部８４部分では感熱記録媒体５１の接触圧は小さくなり、発熱部である頂部８５での感熱記録媒体５１の接触圧は高まる。その結果、発熱抵抗体２６で生じた熱が効率的に感熱記録媒体５１に伝達されることとなり、熱効率が向上する。
【００４０】
また、サーマルプリントヘッド１１の発熱領域２４の表面に窪み部８４がない場合に比べて、谷８２の存在によって感熱記録媒体５１とサーマルプリントヘッド１１との接触面積が小さくなる。このため、感熱記録媒体５１の搬送抵抗が小さくなり、感熱記録媒体５１の搬送時のずれが抑制される。
【００４１】
さらに、隣り合う発熱抵抗体２６の間のグレーズ層２５が少なくなるため、主走査方向への熱の拡散が小さくなる。つまり、発熱抵抗体２６の相互の熱的独立性が向上する。その結果、熱効率が向上する。
【００４２】
電極が存在する部分では、保護膜２９の表面の高さが高くなる。このため、共通電極７２などのように主走査方向に延びる電極がある場合には、その部分の保護膜２９が突出し、ゴミなどがたまる可能性がある。また、隣り合う２つの発熱抵抗体を１つの画素として、それらの発熱抵抗体を互いに接続する一部が主走査方向に延びる折返し電極を設ける場合も同様である。しかし、電極が主走査方向に延びる部分をグレーズ層２５の谷８２に形成しておくことにより、ゴミなどが保護膜２９の表面にたまる可能性を小さくすることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１１…サーマルプリントヘッド、２０…ヘッド基板、２２…セラミック基板、２４…発熱領域、２５…グレーズ層、２６…発熱抵抗体、２７…抵抗体層、２８…電極層、２９…保護膜、３０…放熱板、４０…回路基板、４２…駆動素子、４４…ボンディングワイヤー、４８…封止樹脂体、５０…プラテンローラ、５１…感熱記録媒体、５２…軸、６０…セラミック板、６１…ガラスペースト、６２…感光性レジスト、６３…マスク、６４…遮光部、６５…透光部、６６…突部、７１…個別電極、７２…共通電極、８１…突条、８２…谷、８３…頂部、８４…窪み部、８５…頂部
【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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【図７】
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【図８】
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