(57)【要約】      （修正有）【課題】所望の印字圧力を容易に確保し得るサーマルプリントヘッド及びサーマルプリンタを提供する。【解決手段】ヘッド基板１１は、絶縁板としてのセラミック基板２１上に、グレーズ層２２、発熱抵抗体層２３、電極２４及び保護被覆層２５を積層したものであり、グレーズ層２２は、突状でなり、セラミック基板の一面全体のうち、複数の発熱抵抗体によって形成される発熱領域２０の下側にのみ設けるようにした。発熱領域の部分のみが突出してプラテンローラの周側面を押圧することになる為、所望の印字圧力を容易に確保することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁板の一面上に、グレーズ層と、前記グレーズ層上に積層され、所定方向に配列された複数の発熱抵抗体となる発熱抵抗体層と、前記発熱抵抗体層上に積層され、前記発前記発熱抵抗体に電流を供給する為の電極と、前記発熱抵抗体及び前記電極を保護する為の保護被覆層とが設けられたヘッド基板を有するサーマルプリントヘッドであって、
前記グレーズ層は、突状でなり、前記絶縁板の一面全体のうち、前記複数の発熱抵抗体によって形成される発熱領域の下側にのみ配置されている
ことを特徴とするサーマルプリントヘッド
【請求項２】
さらに、駆動回路基板と、放熱板とを有し、
前記放熱板の上に前記ヘッド基板と前記駆動回路基板とが並べて載置され、
前記発熱領域は、前記ヘッド基板の前記駆動回路基板と隣接する端とは反対側の端に近傍する位置に設けられている
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】
前記ヘッド基板と前記駆動回路基板とがワイヤボンディング接続されている
ことを特徴とする請求項２に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項４】
前記電極は、
前記ヘッド基板の前記駆動回路基板と隣接する端の近傍に、前記保護被覆層に覆われていないパッド部を有し、当該パッド部の上に、前記電極と前記電極の接続相手との間に介在する導電性のバンプが形成されている
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項５】
前記バンプは、
前記保護被覆層と同程度の厚さでなる
ことを特徴とする請求項４に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項６】
前記電極は、製造時に、複数回に分けて積層されて形成されている
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のサーマルプリントヘッドを有する
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、画像記録デバイスであるサーマルプリントヘッド及びこれを有する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、ビデオプリンタ、イメージャ、シールプリンタなどの出力用デバイスとして注目されている。サーマルプリントヘッドは、ヘッド基板上に配列された複数の発熱抵抗体によって形成される発熱領域の発熱により、感熱紙や製版フィルム、印画紙、メディアなどの媒体に印刷するものであり、低騒音、低ランニングコストなどの利点を持つ為、様々な開発が行われている。
【０００３】
一般に、サーマルプリントヘッドは、アルミナなどのセラミック基板上に保温層としてグレーズ層を形成した支持基体を有している。この支持基体上に発熱抵抗体層と、電極となる導電層とをスパッタ法などの薄膜形成方法によって積層した後、フォトエングレービングプロセスで発熱抵抗体と電極をパターニングする。その後、発熱抵抗体及び電極の所定部分を覆う保護被覆層をスパッタ法などの薄膜形成法によって形成する。
【０００４】
このようにして製造されたヘッド基板と別途製造された駆動回路基板とが放熱基板の表面に固定される。さらにヘッド基板の電極と駆動回路基板に搭載された駆動用ＩＣとがボンディングワイヤなどの接続部材によって接続され、駆動用ＩＣなどが樹脂で封止されてサーマルプリントヘッドが製造される（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
このようなサーマルプリントヘッドを用いたサーマルプリンタは、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有している。このプラテンローラは、主走査方向に平行な軸を持ち、周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ている。
【０００６】
このようなサーマルプリンタでは、例えば、放熱基板を裏面からバネなどでプラテンローラ側へと押圧して、プラテンローラの周側面と発熱領域との間に挿入された媒体を発熱領域に押し当てることで、媒体への印刷を行うようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２３０１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、図５に示すように、従来のサーマルプリントヘッドは、セラミック基板１００上の所定位置と、この所定位置から駆動回路基板側に離れた位置とに、それぞれ主走査方向（図中手前側から奥側への方向）に延びるグレーズ層１０１、１０２が形成されている。
【０００９】
駆動回路基板から遠い方の位置に形成されたグレーズ層１０１は、主として発熱領域１０３の保温層として機能するグレーズ層であり、円の一部を直線で切り取ったような断面形状でなる突条となっている。このグレーズ層１０１を、ここでは発熱領域グレーズ層１０１と呼ぶ。この発熱領域グレーズ層１０１の上に発熱領域１０３が形成される。これにより、発熱領域１０３も突条となり、プラテンローラ１０４の周側面は、この発熱領域１０３の形状にともなって変形する。
【００１０】
一方、駆動回路基板に近い方の位置に形成されたグレーズ層１０２は、主として電極１０５を平滑化して電極１０５と接続部材との接続を容易にする為のものであり、頂上部分が平坦な凸状に形成されている。このグレーズ層１０２を、ここでは、電極グレーズ層１０２と呼ぶ。電極１０５は、この電極グレーズ層１０２の頂上部分の上に積層された部分が平滑化され、この平滑化された部分に接続部材（図示せず）が接続される。
【００１１】
このような従来のサーマルプリントヘッドの場合、発熱領域グレーズ層１０１が形成されている部分と、電極グレーズ層１０２が形成されている部分との２箇所がプラテンローラ１０４側に突出する為、発熱領域グレーズ層１０１と電極グレーズ層１０２との間隔が狭いと、電極グレーズ層１０２側の突出部分の一部がプラテンローラ１０４の周側面を押圧してしまうことになり、この結果、媒体（図示せず）を発熱領域１０３へ押し当てる圧力（これを印字圧力と呼ぶ）が弱まって印字が擦れるなどの不具合が起きてしまう。つまり、従来のサーマルプリントヘッドでは、所望の印字圧力を確保することが難しいという問題を有していた。
【００１２】
そこで、本発明は、所望の印字圧力を容易に確保し得るサーマルプリントヘッド及びサーマルプリンタ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】
【００１３】
上述の目的を達成する為に、本発明の係るサーマルプリントヘッドは、絶縁板の一面上に、グレーズ層と、前記グレーズ層上に積層され、所定方向に配列された複数の発熱抵抗体となる発熱抵抗体層と、前記発熱抵抗体層上に積層され、前記発前記発熱抵抗体に電流を供給する為の電極と、前記発熱抵抗体及び前記電極を保護する為の保護被覆層とが設けられたヘッド基板を有するサーマルプリントヘッドであって、前記グレーズ層は、突状でなり、前記絶縁板の一面全体のうち、前記複数の発熱抵抗体によって形成される発熱領域の下側にのみ配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、突条のグレーズ層を発熱領域の下側にのみ設けるようにしたことにより、発熱領域の部分のみが突出してプラテンローラの周側面を押圧することになる為、所望の印字圧力を容易に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態におけるサーマルプリントヘッドのヘッド基板の部分断面図である。
【図２】本発明に係る第１の実施の形態におけるサーマルプリントヘッドの一部切り欠き上面図である。
【図３】本発明に係る第１の実施の形態におけるサーマルプリントヘッドを用いたサーマルプリンタの部分断面図である。
【図４】本発明に係る第２の実施の形態におけるサーマルプリントヘッドのヘッド基板の部分断面図である。
【図５】従来のサーマルプリントヘッドのヘッド基板の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係るサーマルプリンタ及びサーマルプリントヘッドの実施の形態を、図面を参照して説明する。尚、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。
【００１７】
［１．第１の実施の形態］
［１−１．サーマルプリントヘッド及びサーマルプリンタの構成］
図１は、本発明に係るサーマルプリントヘッドの第１の実施の形態におけるヘッド基板の部分断面図である。図２は、第１の実施の形態におけるサーマルプリントヘッドの一部切り欠き上面図である。図３は、第１の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部分断面図である。
【００１８】
第１の実施の形態のサーマルプリントヘッド１０は、図３に示すように、ヘッド基板１１と、駆動回路基板１２と、放熱板１３とを有している。ヘッド基板１１と駆動回路基板１２は、それぞれ放熱板１３の同一面側に取り付けられている。ヘッド基板１１には、図２に矢印Ａで示す主走査方向に延びる帯状の発熱領域２０が形成されている。放熱板１３は、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。ヘッド基板１１の発熱領域２０に所定の発熱パターンを形成する為の制御信号や駆動電力は、駆動回路基板１２に入力され、さらにこの駆動回路基板１２と電気的に接続されたヘッド基板１１に入力される。
【００１９】
このサーマルプリントヘッド１０を用いたサーマルプリンタ３０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３１（図３参照）を有している。プラテンローラ３１は、主走査方向に平行な軸３２を持ち、周側面がヘッド基板１１の発熱領域２０に接するように配置されている。
【００２０】
このプラテンローラ３１の回転によって、プラテンローラ３１と発熱領域２０との間に挿入された感熱記録媒体３３は、主走査方向に直交する副走査方向（図３に矢印Ｂで示す方向）に移動する。感熱記録媒体３３は、例えば、発色温度以上に加熱されると発色する感熱紙である。サーマルプリンタ３０は、プラテンローラ３１によって感熱記録媒体３３を発熱領域２０に押し付けた状態で感熱記録媒体３３を副走査方向に移動させるとともに、発熱領域２０の発熱パターンを変化させることにより、所望の画像を感熱記録媒体３３上に形成する。
【００２１】
ヘッド基板１１は、図１に示すように、絶縁板としてのセラミック基板２１上に、グレーズ層２２、発熱抵抗体層２３、電極２４及び保護被覆層２５を積層したものである。
【００２２】
セラミック基板２１は、例えばアルミナなどの絶縁材料で形成された長方形の平板であり、このセラミック基板２１の長手方向が主走査方向と平行で、短手方向が副走査方向と平行になっている。このセラミック基板２１の一方の長辺側（図１の左側）に駆動回路基板１２が隣接している。
【００２３】
グレーズ層２２は、円の一部を直線で切り取ったような断面形状で主走査方向に延びる突条でなり、例えばガラスなどの絶縁材料で形成されている。このグレーズ層２２は、セラミック基板２１の一面（表面）全体に設けられているのではなく、一面全体のうち、駆動回路基板１２と隣接する長辺とは反対側の長辺に近接する位置にのみ設けられている。
【００２４】
さらにセラミック基板２１の一面には、グレーズ層２２を跨ぐようにして副操作方向に延び、且つ主操作方向に間隔を隔てるようにして発熱抵抗体層２３が積層されている。さらに、この発熱抵抗体層２３の上に、例えばアルミニウムでなる電極２４が積層されている。電極２４には、グレーズ層２２を跨ぐ部分の一部（例えば頂上部）に切欠部が形成されている。発熱抵抗体層２３は、この切欠部の下に位置する部分、つまり電極２４と重ならない部分が発熱抵抗体２６となる。発熱抵抗体２６は、電極２４を介して電流が流されることにより発熱する。
【００２５】
つまり、発熱抵抗体２６は、グレーズ層２２の上に、主操作方向に間隔を隔てて複数配列されている。この複数の発熱抵抗体２６によって、主操作方向に延びる帯状の発熱領域２０が形成される。さらに、セラミック基板２１の一面上には、発熱抵抗体２６及び電極２４を保護する為に、これらの必要部分を覆う保護被覆層２５が形成されている。
【００２６】
一方、駆動回路基板１２（図２及び図３参照）上には、発熱領域２０を発熱させる駆動回路が形成されている。この駆動回路は、例えば駆動用ＩＣ４０などの電気部品を有している。この駆動用ＩＣと、ヘッド基板１１の電極２４の、駆動回路基板１２と隣接する長辺近傍から露出するパッド部２４Ａとが、ボンディングワイヤ４１によって電気的に接続される。また、この駆動用ＩＣ４０と、駆動回路基板１２の駆動回路の配線パターンとが、ボンディングワイヤ４２（図３参照）によって電気的に接続される。さらに、駆動用ＩＣ４０と、ボンディングワイヤ４１、４２とが、例えば樹脂４３によって封止されている。
【００２７】
第１の実施の形態におけるサーマルプリントヘッド１０及びサーマルプリンタ３０の構成は、以上のようになっている。
【００２８】
［１−２．サーマルプリントヘッドの製造方法］
次に、サーマルプリントヘッド１０の製造方法の一例について簡単に説明する。まず、セラミックで絶縁板を形成する。この絶縁板は、最終的に製造されるヘッド基板１１が複数切り出される大きさとする。次に、この絶縁板に、ガラスペーストをパターン印刷する。ここで印刷されるガラスペーストは、突条のグレーズ層２２を形成する位置に、帯状の盛り上がり部分が形成されたパターンとする。次に、ガラスペーストが印刷された絶縁板を焼成する。これにより、パターン印刷されたガラスが溶融して絶縁板に固着する。この結果、突条のグレーズ層２２が所定位置に形成される。
【００２９】
さらに、絶縁板及びグレーズ層２２の上に、発熱抵抗体層２３と、電極２４となる導電層とをスパッタ法などの薄膜形成方法によって積層した後、フォトエングレービングプロセスで発熱抵抗体２６と電極２４をパターニングする。その後、発熱抵抗体２６及び電極２４の所定部分を覆う保護被覆層２５をスパッタ法などの薄膜形成法によって形成する。
【００３０】
次に、保護被覆層２５が形成された絶縁板を、ダイシングなどによって切断することで、複数のヘッド基板１１に分割する。そして、分割された各ヘッド基板１１を、駆動回路基板１２とともに放熱板１３に載置する。さらに、ヘッド基板１１と駆動回路基板１２とをボンディングワイヤ４１、４２によってワイヤボンディング接続して、接続部分を樹脂４３で封止することにより、サーマルプリントヘッド１０が完成する。
【００３１】
［１−３．まとめと効果］
ここまで説明したように、第１の実施の形態のサーマルプリントヘッド１０は、突条のグレーズ層２２を、セラミック基板２１の一面全体のうち、主走査方向に配列された複数の発熱抵抗体２６によって形成される発熱領域２０の下側にのみ、設けるようにした。
【００３２】
これにより、サーマルプリントヘッド１０のヘッド基板１１は、突条のグレーズ層２２によって発熱領域２０の部分のみが、プラテンローラ３１側に突出してプラテンローラ３１の周側面を押圧することになる為、例えば、従来のように発熱領域２０以外の部分もプラテンローラ３１の周側面を押圧して印字圧力が弱まってしまうような状況を防ぐことができ、かくして、所望の印字圧力を容易に確保することができる。
【００３３】
ところで、サーマルプリントヘッド１０の場合、電極２４を平滑化する為の電極グレーズ層が省略された構成の為、ボンディングワイヤ４１が接続されるパッド部２４Ａの平滑度（表面がどの程度平滑であるかを示す度合）が低下してしまうことがある。
【００３４】
そこで、例えば、サーマルプリントヘッド１０の製造時に、電極２４を２回に分けて積層するようにして、電極２４を２層にしてもよい。この場合、電極２４が１層の場合と比べて、ボンディングワイヤ４１と接続される上側の電極２４の平滑度（すなわちパッド部２４Ａの表面の平滑度）が向上する。
【００３５】
このようにすれば、電極グレーズ層を省略した構成でありながら、電極２４のパッド部２４Ａの平滑度の低下を防ぎ、電極２４と電極２４の接続相手となるボンディングワイヤ４１とを強固且つ容易に接続することができる。
【００３６】
［２．第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態は、サーマルプリントヘッド１０のヘッド基板１１の一部が第１の実施の形態とは異なるものである。よって、ここでは、主に、ヘッド基板１１の構成について説明する。
【００３７】
［２−１．ヘッド基板の構成］
図４は、本発明に係るサーマルプリントヘッド１０の第２の実施の形態におけるヘッド基板１１の部分断面図である。尚、この図４は、図１との同一部分には同一符号を付してある。
【００３８】
この図４に示すように、ヘッド基板１１は、第１の実施の形態と同様、セラミック基板２１上に、グレーズ層２２、発熱抵抗体層２３、電極２４及び保護被覆層２５を積層したものである。この第２の実施の形態が、第１の実施形態と異なるのは、電極２４のパッド部２４Ａの上に、ボンディングワイヤ４１と電極２４との間に介在するバンプ５０が形成されている点である。
【００３９】
バンプ５０は、例えば金などの導電材料で形成されていて、表面が保護被覆層２５から露出する一方で、裏面が電極２４のパッド部２４Ａと接触するように形成されている。尚、バンプ５０は、保護被覆層２５の厚さと同一の厚さ、もしくは保護被覆層２５の厚さよりもわずかに大きな厚さとなるように（すなわち同程度の厚さとなるように）形成されている。これにより、バンプ５０の表面は、保護被覆層２５の表面と同一面、もしくは保護被覆層２５の表面よりわずかに突出した面となる。
【００４０】
そして、このバンプ５０の表面に、駆動用ＩＣ４０と接続する為のボンディングワイヤ４１の一端が接続される。つまり、電極２４と駆動用ＩＣ４０は、バンプ５０を介してワイヤボンディング接続されている。
【００４１】
［２−２．サーマルプリントヘッドの製造方法］
次に、サーマルプリントヘッド１０の製造方法の一例について簡単に説明する。ここでは、第１の実施の形態と同様の部分については適宜省略する。まず、絶縁板に、ガラスペーストをパターン印刷して焼成することにより、絶縁板の所定位置に突条のグレーズ層２２が形成される。
【００４２】
さらに、絶縁板及びグレーズ層２２の上に、発熱抵抗体層２３と、電極２４となる導電層とを積層した後、発熱抵抗体２６と電極２４をパターニングする。その後、発熱抵抗体２６及び電極２４の所定部分を覆う保護被覆層２５を形成する。
【００４３】
次に、電極２４のパッド部２４Ａの上に、バンプ５０を形成する。その後、絶縁板を複数のヘッド基板１１に分割して、分割された各ヘッド基板１１を、駆動回路基板１２とともに放熱板１３に載置する。さらに、ヘッド基板１１と駆動回路基板１２とをボンディングワイヤ４１、４２によってワイヤボンディング接続して、接続部分を樹脂４３で封止することにより、サーマルプリントヘッド１０が完成する。
【００４４】
［２−３．まとめと効果］
ここまで説明したように、第２の実施の形態のサーマルプリントヘッド１０は、電極を平滑化する為の電極グレーズ層を省略した代わりに、電極２４とボンディングワイヤ４１との間にバンプ５０を形成するようにした。このバンプ５０は例えば金でなり、電極２４のパッド部２４Ａの上に形成されることにより、電極２４の表面の平滑度よりも平滑度が向上している。
【００４５】
こうすることで、電極グレーズ層を省略した構成でありながら、バンプ５０とボンディングワイヤ４１とを強固且つ容易に接続することができる。換言すれば、バンプ５０を介して、電極２４とボンディングワイヤ４１とを強固且つ容易に接続することができる。
【００４６】
また、第１の実施の形態のように、電極２４を２回重ねて積層したうえで、その上に、バンプ５０を形成するなどしてもよい。このようにすれば、より一層、バンプ５０の表面の平滑度を向上させることができる。
【００４７】
また、バンプ５０は、保護被覆層２５と同程度の厚さである為、従来の電極グレーズ層のように、プラテンローラ３１を押圧するようなことはない。よって、この第２の実施の形態のサーマルプリントヘッド１０でも、第１の実施の形態と同様、印字圧力が弱まってしまうような状況を防ぐことができ、所望の印字圧力を容易に確保することができる。
【００４８】
［３．他の実施の形態］
［３−１．他の実施の形態１］
尚、上述した第２の実施の形態では、ヘッド基板１１の電極２４と、駆動回路基板１２の駆動用ＩＣ４０とを、バンプ５０を介して、ボンディングワイヤ４１により接続するようにした。これに限らず、例えば、ボンディングワイヤ４１を用いずに、電極２４と駆動用ＩＣ４０とをバンプ５０のみを介して接続するようにしてもよい。
【００４９】
この場合、例えば、駆動用ＩＣ４０にバンプ５０を固着させた後、この駆動用ＩＣ４０を、電極２４のパッド部２４Ａの上に、パッド部２４Ａとバンプ５０が接するように位置させ、バンプ５０を溶融することで、バンプ５０を介して電極２４と電極２４の接続相手となる駆動用ＩＣ４０とを接続するようにすればよい。
【００５０】
［３−２．他の実施の形態２］
また、上述した第１の実施の形態では、電極２４の平滑度を向上させる為に、電極２４を２回に分けて積層するようにしたが、これに限らず、例えば、３回以上に分けて積層するようにしてもよい。
【００５１】
［３−３．他の実施の形態３］
さらに、上述した第２の実施の形態では、バンプ５０を金などの導電材料で形成するようにしたが、実際には、例えば、鉛とスズを主成分とする合金でなるはんだでバンプ５０を形成するなどしてもよい。因みに、バンプ５０の材料は、電極２４よりも融点が低いことが望ましい。
【００５２】
［３−４．他の実施の形態４］
さらに、上述した各実施の形態のサーマルプリントヘッド１０の構成は、一例であり、グレーズ層２２以外の部分の構成については、上述した各実施の形態の構成とは異なる構成であってもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１０……サーマルプリントヘッド、１１……ヘッド基板、１２……駆動回路基板、１３……放熱板、２０、１０３……発熱領域、２１、１００……セラミック基板、２２……グレーズ層、２３……発熱抵抗体層、２４、１０５……電極、２４Ａ……パッド部、２５……保護被覆層、２６……発熱抵抗体、３０……サーマルプリンタ、３１、１０４……プラテンローラ、４０……駆動用ＩＣ、４１、４２……ボンディングワイヤ、５０……バンプ。
【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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