(57)【要約】【課題】ヘッド基板の端部の破損の可能性を抑制する。【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と発熱抵抗体２６と電極層２８と保護膜２９とを備える。セラミック基板２２は、上面７１と上面７１に接続し上面７１に対して傾いた斜面７２と上面７１および斜面７２に対向する底面７０を持つ長方形の板である。グレーズ層２５は、斜面７２を被覆し上面７１よりも底面７０からの距離が遠い稜線７６を持つ。発熱抵抗体２６は、グレーズ層２５の表面に稜線７６を跨いで延びて稜線７６に沿って間隔を置いて配列されている。電極層２８には、発熱抵抗体２６の両端部に接続し発熱抵抗体２６に電流を流す電極が形成されている。保護膜２９は、グレーズ層２５と発熱抵抗体２６と電極層２８とを被覆する。【選択図】図１
2013202968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面と前記上面に接続し前記上面に対して傾いた斜面と前記上面および前記斜面に対向する底面を持つ長方形の板状のセラミック基板と、
前記斜面を被覆し前記上面よりも前記底面からの距離が遠い稜線を持ちグレーズ層と、
前記グレーズ層の表面に前記稜線を跨いで延びて前記稜線に沿って間隔を置いて配列された発熱抵抗体と、
前記発熱抵抗体の両端部に接続し前記発熱抵抗体に電流を流す電極と、
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】
前記グレーズ層の前記端縁は前記一つの長辺から離間し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】
前記グレーズ層は前記上面の少なくとも一部を被覆していて前記稜線は前記グレーズ層の前記上面を被覆する部分よりも突出しており、
前記発熱抵抗体および前記電極は前記グレーズ層の表面に積層され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】
上面と前記上面に接続し前記上面に対して傾いた斜面と前記上面および前記斜面に対向する底面を持つ長方形の板状のセラミック基板と、前記斜面を被覆し前記上面よりも前記底面からの距離が遠い稜線を持ちグレーズ層と、前記グレーズ層の表面に前記稜線を跨いで延びて前記稜線に沿って間隔を置いて配列された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の両端部から前記稜線から離れる方向に延びる電極と、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、
記録媒体を順方向および逆方向に搬送する媒体搬送機構と、
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およびサーマルプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
サーマルプリントヘッドは、列状配列された複数の発熱抵抗体を持つ印刷用デバイスである。外部信号によってこれらの発熱抵抗体を選択的に発熱させ、そのジュール熱を感熱紙や製版フィルム印画紙その他の媒体に伝達し、画像が形成される。サーマルプリントヘッドは、低騒音、低ランニングコストなどの観点から様々な開発が行われている。特に、流通用途では、大量にバーコード印刷などを行うことから、紙媒体の円滑な搬送性が求められている。
【０００３】
サーマルプリントヘッドを搭載するサーマルプリンタでは、印刷して媒体を送出して媒体を切断するなどした後、サーマルプリントヘッド側に送り戻すバックフィードが行われる場合がある。このバックフィード時には、媒体とサーマルプリントヘッドの端部との衝突によるジャミングが発生することがある。
【０００４】
そこで様々な形態のサーマルプリンタにおいては、その機器固有の調整によりジャミングを防止する方策がとられてきた。また、サーマルプリントヘッド自体でジャミングの発生を抑制する方法も開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４０８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
サーマルプリンタでは、ヘッド基板の端部に向かって媒体は搬送されながら印刷される。印刷後には、ティアオフモードあるいは剥離モードと呼ばれる機能により、印刷された媒体を使用者が取り出す位置まで機器が媒体を搬送する必要がある。フィルムなどに貼着された媒体を搬送し使用者が印刷済みの媒体を取り出した後、印刷されていない媒体は再び印刷位置まで送り戻される。
【０００７】
このバックフィード動作の際に、次に印刷される媒体が印刷時の搬送方向とは逆方向にサーマルプリントヘッド上を通過する。この媒体がサーマルプリントヘッド上を通過する際に、サーマルプリントヘッドのヘッド基板の端部と媒体とが衝突し、媒体が剥がれる、媒体に傷が生じる、機器側の送り動作する機構部分への負荷が過大となり故障するなどの不具合が発生する可能性がある。
【０００８】
そこで、たとえば特許文献１には、ヘッド基板の端部を面取りして、ヘッド基板と媒体との衝突による衝撃を緩和する方法が開示されている。この方法では、ヘッド基板の媒体が接触する部分に斜面を形成しているため、柔軟性のある媒体の印刷の際には、衝撃が抑制される。しかし、ヘッド基板の端部にガラス製の保温層と保護膜との境界が露出していると、硬質の媒体の場合には、その部分が媒体との衝突により欠損するおそれがある。
【０００９】
そこで、本発明は、サーマルプリントヘッドのヘッド基板の端部の破損の可能性を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するため、本発明は、サーマルプリントヘッドにおいて、上面と前記上面に接続し前記上面に対して傾いた斜面と前記上面および前記斜面に対向する底面を持つ長方形の板状のセラミック基板と、前記斜面を被覆し前記上面よりも前記底面からの距離が遠い稜線を持ちグレーズ層と、前記グレーズ層の表面に前記稜線を跨いで延びて前記稜線に沿って間隔を置いて配列された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の両端部に接続し前記発熱抵抗体に電流を流す電極と、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。
【００１１】
また、本発明は、サーマルプリンタにおいて、上面と前記上面に接続し前記上面に対して傾いた斜面と前記上面および前記斜面に対向する底面を持つ長方形の板状のセラミック基板と、前記斜面を被覆し前記上面よりも前記底面からの距離が遠い稜線を持ちグレーズ層と、前記グレーズ層の表面に前記稜線を跨いで延びて前記稜線に沿って間隔を置いて配列された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の両端部から前記稜線から離れる方向に延びる電極と、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、記録媒体を順方向および逆方向に搬送する媒体搬送機構と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、サーマルプリントヘッドのヘッド基板の端部の破損の可能性を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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の断面図である。
【図２】本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態の一部切欠き上面図である。
【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を用いたサーマルプリンタの断面図である。
【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の製造方法の一部の工程の工程ごとの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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の断面図である。図２は、本実施の形態のサーマルプリントヘッドの一部切欠き上面図である。図３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。
【００１６】
本実施の形態のサーマルプリントヘッド１１は、放熱板３０とヘッド基板２０と回路基板４０とを有している。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長方形の平板である。
【００１７】
ヘッド基板２０は、セラミック基板２２および保温層２５を有している。セラミック基板２２は、たとえばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）で形成された長方形の絶縁性の板である。セラミック基板２２は、底面７０と上面７１と斜面７２と先端面７３とを有している。セラミック基板２２の底面７０は放熱板３０と向かい合っている。上面７１および先端面７３は、底面７０と平行である。先端面７３と底面７０との距離は、上面と底面７０との距離に比べて小さい。先端面７３は、一方の長辺に沿って延びている帯状の平面である。上面７１は、先端面７３とは反対側の長辺に沿って延びている帯状の平面である。斜面７２は、先端面７３および上面７１で挟まれて、長辺に平行に延びる帯状の平面であり、底面７０に対して傾いている。
【００１８】
セラミック基板２２の斜面７２には、保温層２５が融着している。セラミック基板２２の先端面７３および上面７１には、保温層２５が融着していない。つまり、保温層２５は、セラミック基板２２の上面７１と斜面７２との境界線７４から、斜面７２と先端面７３との境界線７５の間に設けられている。
【００１９】
保温層２５は、ガラスで形成されている。保温層２５の表面は、滑らかな曲面である。保温層２５の表面の底面７０から最も離れた稜線７６は、セラミック基板２２の上面７１と斜面７２との境界線７４に平行に、すなわち、セラミック基板２２の長手方向（主走査方向）に延びている。保温層２５の稜線７６とセラミック基板２２の底面７０との距離は、セラミック基板２２の上面７１と底面７０との距離よりも大きい。稜線７６部分での保温層２５の接平面は、セラミック基板２２の底面７０に平行である。
【００２０】
保温層２５の表面およびセラミック基板２２の上面７１には、主走査方向、すなわち稜線７６が延びる方向に沿って間隔を置いて稜線７６を跨ぐように抵抗体層２７が形成されている。また、抵抗体層２７の表面には、金属配線層２８が形成されている。
【００２１】
金属配線層２８には稜線７６を跨ぐ切欠部が形成されていて、抵抗体層２７の金属配線層２８と重なり合わない部分が発熱抵抗体２６となる。このようにして発熱抵抗体２６が稜線７６の表面に間隔を置いて複数配列されて、突条２１のラインに沿った帯状の発熱領域２４が形成されている。ヘッド基板２０には、セラミック基板２２、グレーズ層２５、金属配線層２８および抵抗体層の保護のために、これらを覆う絶縁保護膜２９が形成されている。セラミック基板２２の先端面７３およびこの先端面７３とは反対側の長辺近傍は、絶縁保護膜２９で覆われていない。
【００２２】
また、サーマルプリントヘッド１１は、発熱領域２４を発熱させる駆動回路を有している。その駆動回路は、たとえばヘッド基板２０と同じ側の表面で放熱板３０に載置された回路基板４０の上に形成されている。回路基板４０には、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が入力される。この駆動回路は、たとえば回路基板４０に設けられた駆動素子４２などの電気部品を有している。ヘッド基板２０と駆動回路とは、たとえばヘッド基板２０と回路基板４０との間に架け渡されたボンディングワイヤ４４によって電気的に接続される。さらに、回路基板４０の表面に形成された配線パターンと駆動素子４２との間もボンディングワイヤ４４で電気的に接続される。駆動素子４２およびボンディングワイヤ４４は、たとえば封止樹脂体４８によって封止される。
【００２３】
次に、本実施の形態のサーマルプリントヘッドの製造方法を説明する。
【００２４】
図４は、本実施の形態におけるサーマルプリントヘッドの製造方法の一部の工程の工程ごとの断面図である。
【００２５】
まず、図４（ａ）に示すようなセラミック板８１を製造する。次に、図４（ｂ）に示すように、このセラミック板８１の底面７０に対向する面を切削し、溝８２を形成する。ここでは、一枚のセラミック板８１から２つのサーマルプリントヘッド１１を製造する場合について説明している。この溝８２の両側は、セラミック基板２２の上面７１となる部分である。また、この溝８２の側面は、セラミック基板２２の斜面７２となる部分である。溝８２の底部には、先端面７３となる平坦部を形成しておく。
【００２６】
次に、図４（ｃ）に示すように、溝８２部分にガラスペースト８３を印刷する。ガラスペースト８３は、たとえばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＢａＯあるいはＣａＯを主成分とするガラス粉末にバインダーと溶剤を添加したものである。これらをミキサーなどで十分に混合した後、セラミック製ロールを用いて混錬する。このようにして得られたガラスペースト８３がセラミック板８１にスクリーン印刷される。ガラスペースト８３は、セラミック板８１の上面７１よりも突出するようにしておく。
【００２７】
次に、図４（ｄ）〜（ｆ）に示すように、ガラスペースト８３を所定の形状にパターニングする。たとえばフォトレジストをガラスペースト８３の上に残存させ、その後、ガラスペースト８３をエッチングして、フォトレジストを取り除くことによって、パターニングを行う。このパターニングでは、ガラスペース８３が、斜面７２部分にのみ残存し、保温層２５の稜線７６となるべき部分近傍が厚くなるようにする。
【００２８】
セラミック板８１の溝８２の中央部では、ガラスペースト８３を完全に除去して、セラミック板８１が露出するようにする。この部分は、特にエッチングする深さが深くなるため、たとえば３回程度に分けてエッチングするとよい。
【００２９】
その後、パターニングされたガラスペースト８３が被着したセラミック板８１を焼成することによって、保温層２５が形成される。焼成は、たとえば１２００℃で１〜２時間程度行う。
【００３０】
焼成時にガラスが流動性を持つため、斜面７２の境界近傍は表面張力によって外側に凸に形成される。また、表面張力の影響によって、保温層２５の表面は、滑らかな曲面となる。ガラスはある程度粘性を持つため、ガラスペースト８３が上面７１よりも突出した部分と上面７１との高さの違いは焼成後まで残存する。その結果、稜線６７は上面７１よりも突出することとなる。
【００３１】
このようにして、保温層２５が形成された後、セラミック板８１の一部および保温層２５の表面に、抵抗体層２７および金属配線層２８を積層し、所定のパターンにエッチングする。さらに、絶縁保護膜２９を形成する。このようにして絶縁保護膜２９を形成した後、溝８３の中央をダイシングして２つに分割する。これにより、２つのサーマルプリントヘッド１１が完成する。
【００３２】
溝８３の中央の保温層２５が形成されていない部分をダイシングするため、ガラス製の保温層２５を切断することがなく、保温層２５の欠けが抑制される。絶縁保護膜２９としては、硬い材料が用いられるため、ダイシングの際に絶縁保護膜２９を切断する必要がないように、セラミック板８１の溝８２の中央のダイシングする部分には、絶縁保護膜２９を形成しない方が好ましい。
【００３３】
このサーマルプリントヘッド１１を用いたプリンタは、発熱領域２４の表面の法線上に位置する軸５２を中心とする円筒状のプラテンローラ５０を有している。プラテンローラ５０によって被印刷媒体６０がサーマルプリントヘッド１１に押し付けられる。この状態で発熱領域２４の発熱抵抗体２６が発熱することによって、被印刷媒体６０に印画される。被印刷媒体６０が副走査方向に搬送されながら、主走査方向に延びる発熱領域２４が所定のパターンで発熱することによって、被印刷媒体６０には所望の画像が形成される。
【００３４】
被印刷媒体６０は、フィルムなどの搬送媒体６１に貼着されている。搬送媒体６１および被印刷媒体６０は、搬送機構６２によって副走査方向の前後に搬送される。印刷時には、搬送媒体６１およびそれに貼着された被印刷媒体６０は、副走査方向の順方向に送られる。
【００３５】
一つの被印刷媒体６０への印刷が完了すると、被印刷媒体６０は、切断機構６３よりも先まで送られる。その状態で、搬送媒体６１が切断される。
【００３６】
搬送媒体６１を切断して印刷済みの被印刷媒体６０が切り離された後、発熱領域２４よりも副走査方向の下流側まで搬送されていた被印刷媒体６０は逆方向に送られる（バックフィードされる）。これにより、印刷されていない被印刷媒体６０の印刷領域の先端は、発熱領域２４あるいはそれよりも上流側に戻される。その後、再び搬送媒体６１とともに被印刷媒体６０を搬送方向の順方向に搬送しながら被印刷媒体６０への印刷が行われる。
【００３７】
本実施の形態では、発熱領域２４の下流側において、ヘッド基板２０の表面は、セラミック基板２２の底面方向に下降する滑らかな曲面の斜面７７となっている。このため、バックフィードされた被印刷媒体６０は、斜面７７に沿って滑らかに上流側に搬送される。その結果、ヘッド基板２０の端部での被印刷媒体６０のジャミングが抑制される。
【００３８】
また、この斜面７７部分は、絶縁保護膜２９で覆われている。このため、被印刷媒体６０は、ガラスの保温層２５が露出している部分には衝突しない。その結果、被印刷媒体６０が硬質のカードなどであっても、被印刷媒体６０の衝突によるヘッド基板２０の端部が破損する可能性は抑制される。
【００３９】
さらに、保温層２５の稜線７６がセラミック基板２２の上面７１よりも突出しているため、ヘッド基板２０の表面は発熱領域２４において突出している。このため、被印刷媒体６０の直線的な搬送方向をセラミック基板２２の底面７０に平行に確保することができる。つまり、硬質の被印刷媒体であっても、直線的な搬送経路が確保できる。
【００４０】
発熱領域２４におけるヘッド基板２０の表面の接平面は、セラミック基板２２の底面７０に平行である。このため、プラテンローラ５０の軸５２を発熱領域２４の法線方向に配置する場合には、ヘッド基板２０をその底面７０に平行な方向の位置を調整すればよい。放熱板３０の底面をセラミック基板２２の底面７０に平行しておくことにより、放熱板３０の載置面（図示せず）に沿って移動させるだけで、プラテンローラ５０の軸５２を発熱領域２４の法線方向に配置することができる。したがって、サーマルプリントヘッド１１のサーマルプリンタへの組み付けが容易である。
【符号の説明】
【００４１】
１１…サーマルプリントヘッド、２０…ヘッド基板、２１…突条、２２…セラミック基板、２４…発熱領域、２５…保温層、２６…発熱抵抗体、２７…抵抗体層、２８…金属配線層、２９…絶縁保護膜、３０…放熱板、４０…回路基板、４２…駆動素子、４４…ボンディングワイヤ、４８…封止樹脂体、５０…プラテンローラ、５２…軸、６０…被印刷媒体、６１…搬送媒体、７０…底面、７１…上面、７２…斜面、７３…先端面、７４…境界線、７５…境界線、７６…稜線、７７…斜面、８１…セラミック板、８２…溝、８３…ガラスペースト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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