JP2000296632A - サーマルヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
サーマルヘッドおよびその製造方法Info
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Abstract
ルヘッドおよびプレヒートサーマルヘッドを簡単なプロ
セスによって提供すること。 【解決手段】 セラミック基板上に、電極膜105,1
06をパターニングする。電極膜105と電極膜106
との間に露出した部分が発熱部104となる。その上
に、絶縁層107を成膜し、その表面を研磨して段差を
なくす。絶縁層107は、発熱部104で発生した熱を
サーマルヘッド表面に伝えやすい構成とする。絶縁層1
07の上に、抵抗体膜108をパターニングする。抵抗
体膜108の上に、電極膜110,111をパターニン
グする。電極膜110と電極膜111との間に露出した
部分が発熱部109となる。発熱部104で発生した熱
は、電極膜110を通してサーマルヘッド表面に伝わり
やすい構成とする。最後に、保護膜112を成膜し、そ
の表面を研磨して段差をなくす。
Description
ーマルヘッドまたはプレヒートタイプサーマルヘッドと
して使用されるサーマルヘッドおよびその製造方法に関
する。
の発熱抵抗体が並列に2列で配設されたダブルラインの
サーマルヘッドが発明されている(特願昭62−217
627参照)。ダブルラインサーマルヘッドを用いれ
ば、2ラインを同時にプリントできるため、原理的には
プリント時間を半分に短縮できる。また、印刷速度を速
めるという観点から、金属基板を用いたプレヒートタイ
プのサーマルヘッドが特願平8−300695に開示さ
れている。
のサーマルヘッドについては、バルク金属を用いた共通
電極とアルミナ基板との熱膨張係数が異なるため、双方
の接合界面においてお互いに剥離が起こる。共通電極と
アルミナ基板との剥離によって、共通電極上に形成され
た薄膜の電極に熱応力がかかり、機械的強度の弱い薄膜
が損傷を受けるという問題がある。また、バルク金属と
アルミナ基板との間を滑らかに接続することが非常に困
難であり、その上に薄膜を形成したときに薄膜が断裂す
る問題がある。
いては、コモン電極をサーマルヘッドのドットレベルの
幅に加工することが非常に困難である。そのコモン電極
をずれや隙間のないように、アルミナ基板に繋ぎ合わせ
または埋め込みを行うことが非常に困難である。仮に実
用化が可能としても、ダブルラインサーマルヘッドにお
いては、2列の発熱抵抗体の間に、コモン電極幅分の隙
間ができるため、高密度のプリントをすることができな
い。
については、ステンレス基板にエッチング・機械加工等
によって共通電極を形成する工程において、基板全長に
わたって所定の形状に精度良く仕上げることが困難であ
り、コストも高くなる。ガラスペーストをスクリーン印
刷して焼成する工程において、ステンレス基板は酸化物
の成長が問題となるため、セラミック基板と同程度まで
焼成温度を上げることができない。そのため、ガラスグ
レーズの粘度を十分に下げられず、ガラスグレーズ中に
気泡が残る。
については、コモン電極を表面に出すためにラッピング
や研磨等を行うと気泡が表面に現れ、その上に形成した
薄膜が損傷を受けるという問題がある。コモン電極を表
面に出すためのラッピングや研磨等を基板全長にわたっ
て精度良く仕上げることが困難であり、コストが高くな
る。仮に実用化が可能としても、プレヒートタイプのサ
ーマルヘッドにおいては2列の発熱抵抗体の間にコモン
電極があるため、用紙が1列目の発熱抵抗体上を通過し
て2列目の発熱抵抗体上に到達するまでに、コモン電極
での熱のロスが大きい。
たもので、従来実現が困難であったダブルラインサーマ
ルヘッドおよびプレヒートサーマルヘッドを簡単なプロ
セスによって提供することを目的とする。また、この発
明は、従来のダブルラインサーマルヘッドに比べて、高
密度のプリントを実現することを目的とする。更に、こ
の発明は、従来のプレヒートサーマルヘッドより熱効率
の高いサーマルヘッドを提供することを目的とする。
セラミック基板上に形成された電子回路パターンを有す
る第1の電子回路パターン層と、前記第1の電子回路パ
ターン層の上に形成された絶縁層と、前記絶縁層の上に
形成された電子回路パターンを有する第2の電子回路パ
ターン層とからなることを特徴とする。請求項2記載の
発明は、セラミック基板上に形成された発熱部を含む電
子回路パターンを有する第1の電子回路パターン層と、
前記第1の電子回路パターン層の上に形成された絶縁層
と、前記絶縁層の上に形成された発熱部を含む電子回路
パターンを有する第2の電子回路パターン層とからなる
ことを特徴とする。請求項3記載の発明は、セラミック
基板上に形成された発熱部を含む電子回路パターンを有
する第1の電子回路パターン層と、前記第1の電子回路
パターン層の上に形成された絶縁層と、前記絶縁層の上
に形成された発熱部を含む電子回路パターンを有する第
2の電子回路パターン層とからなり、前記第1の電子回
路パターン層で発生した熱は、前記絶縁層と前記第2の
電子回路パターン層とを通してサーマルヘッド表面に伝
わることを特徴とする。請求項4記載の発明は、請求項
1から請求項3のいずれかに記載の発明において、前記
第1の電子回路パターン層の発熱部と前記第2の電子回
路パターン層の発熱部とを、副走査方向にずらして配置
したことを特徴とする。請求項5記載の発明は、請求項
1から請求項3のいずれかに記載の発明において、前記
第1の電子回路パターン層の発熱部を用紙搬送上流方向
にずらし、前記第2の電子回路パターン層の発熱部を用
紙搬送下流方向にずらし、前記第2の電子回路パターン
層の発熱部の一部または全部が、前記第1の電子回路パ
ターン層の発熱部の一部に重なることを特徴とする。請
求項6記載の発明は、請求項1から請求項4のいずれか
に記載の発明において、前記第1の電子回路パターン層
の発熱部と前記第2の電子回路パターン層の発熱部と
を、主走査方向に1ドット以内の距離ずらして配置した
ことを特徴とする。請求項7記載の発明は、請求項1か
ら請求項3のいずれかに記載の発明において、前記絶縁
層の範囲をサーマルヘッド全体の一部分とし、前記第1
の電子回路パターン層の電極をフレキシブル電極と接続
することを特徴とする。請求項8記載の発明は、請求項
1から請求項3のいずれかに記載の発明において、前記
絶縁層の範囲をサーマルヘッド全体の一部分とし、前記
第1の電子回路パターン層の電極をコントロールICと
接続することを特徴とする。請求項9記載の発明は、請
求項1から請求項3のいずれかに記載の発明において、
前記第2の電子回路パターン層の電子回路パターンを、
下に前記第1の電子回路パターン層の電子回路パターン
が存在する範囲においては、前記絶縁層上に限定して形
成したことを特徴とする。請求項10記載の発明は、セ
ラミック基板上に電子回路パターンを有する第1の電子
回路パターン層を形成し、前記第1の電子回路パターン
層の上に絶縁層を形成し、前記絶縁層の上に電子回路パ
ターンを有する第2の電子回路パターン層を形成するこ
とを特徴とする。請求項11記載の発明は、セラミック
基板上に発熱部を含む電子回路パターンを有する第1の
電子回路パターン層を形成し、前記第1の電子回路パタ
ーン層の上に絶縁層を形成し、前記絶縁層の上に発熱部
を含む電子回路パターンを有する第2の電子回路パター
ン層を形成することを特徴とする。
て説明する。図1,図2は、この発明の第1実施形態に
よるサーマルヘッドの構成例を示す図である。本実施形
態の場合、図1は、図2におけるA−A’線断面図であ
る。
性のセラミックで、一般にはアルミナが使用される。基
体101の表面は、必要に応じて研磨等がされる。そし
て、基体101上に、部分ガラスグレーズ102が、ガ
ラスペーストをスクリーン印刷・乾燥する工程を、1〜
数回繰り返した後、1000〜1300℃程度で焼成す
ることによって形成される。
によって、セラミック基板が形成される。但し、本発明
に用いられるセラミック基板は、これに限定されるもの
ではなく、一般的なセラミック基板を使用することが可
能である。具体的には、成形したアルミナのみからなる
基板、アルミナ基体上のガラスグレーズをエッチング成
形した基板などが使用可能である。
板上に以下の手順で、1層目の電子回路パターンを形成
する。まず、抵抗体膜103が、例えば、TaSiO2
のスパッタリングによって成膜され、フォトリソグラフ
ィーとエッチングとによってパターニングされる。抵抗
体膜103のパターンは、図2の発熱部109のような
ドット状のものでも、発熱部104のようなドットが全
て繋がったものまたは一部繋がったものでもよい。
ニング方法は、これらに限定されるものではない。具体
的には、材質はNbSiO2 ,NiCr,NiCrSi
など、成膜方法は真空蒸着・CVD・イオンプレーティ
ングなど、パターニング方法はウェットエッチング・ケ
ミカルドライエッチングなどが可能である。
Al合金のスパッタリングによって成膜され、フォトリ
ソグラフィーとエッチングとによってパターニングされ
る。電極膜105,106のパターンは、図2の電極膜
111のようなドット毎に分割されたものでも、電極膜
105のような全て繋がったものまたは一部繋がったも
のでもよい。
06との間に露出した部分が、発熱部104となる。発
熱部104の長さは、発熱部109の長さと異なるよう
にすることも可能である。但し、電極膜の材質・成膜方
法・パターニング方法はこれらに限定されるものではな
い。具体的には、材質はCu,Au,W,Moまたはそ
の合金など、成膜方法・パターニング方法については抵
抗体膜の場合と同様のものが可能である。また、電極膜
106はサーマルヘッド両端でコの字型に方向が変えら
れており、電極膜105と同じ方向に延長される。
に、例えば、SiO2 のスパッタリングによって8μm
程度の厚さに成膜される。このとき、電極膜106の右
先端はB’の線より左側にあり、1層目と2層目とは電
気的に絶縁されている。電極膜105と電極膜106と
は延長された先で、フレキシブル電極等に接続される
(図示せず)。
の電子回路パターンを絶縁するためのものであり、その
材質・成膜方法・厚さはこれらに限定されるものではな
い。具体的には、材質はTa2O5,SiC,SiAlO
N,SiN,DLC(ダイヤモンドライクカーボン),
BN,BO2 ,TiO2 ,TiNまたはその化合物・混
合物など、成膜方法・パターニング方法については抵抗
体膜の場合と同様のものが可能である。
熱をサーマルヘッド表面に伝えやすいように、熱伝導率
の高い材質のもので、絶縁に必要最小限の厚さで形成す
ることが望ましい。また、絶縁層107は2種類以上の
材質で複数層に形成してもよい。絶縁層107は、電極
膜105,106の厚さの分だけ表面に段差ができる。
そこで、絶縁層107の表面を研磨等することによっ
て、段差をなくすことが望ましい。
層目の電子回路パターンを形成する。まず、抵抗体膜1
08が、例えばTaSiO2 のスパッタリングによって
成膜され、フォトリソグラフィーとエッチングとによっ
てパターニングされる。抵抗体膜108のパターンは、
例えば、図2に示すようなドット毎に分割されたパター
ンとする。
線より右側にあり、1層目と2層目とは電気的に絶縁さ
れている。但し、抵抗体膜の材質・成膜方法・パターニ
ング方法はこれらに限定されるものではなく、1層目の
抵抗体膜と同様のものが可能である。
Al合金のスパッタリングによって成膜され、フォトリ
ソグラフィーとエッチングとによってパターニングされ
る。電極膜110,111のパターンは、抵抗体膜10
8に合わせてドット毎に分割されたパターンとする。
11との間に露出した部分が、発熱部109となる。例
えば、図2において、発熱部109の左端と発熱部10
4の右端とが丁度重なるように、副走査方向にずらして
配置する。発熱部109と発熱部104との配置はこれ
に限定されず、発熱部109と発熱部104との少なく
とも一部が重なるように、または、発熱部109と発熱
部104とが重ならないように、図1の左または右方向
にそれぞれ自由にずらして配置することが可能である。
ング方法はこれらに限定されるものではなく、1層目の
電極膜と同様のものが可能である。1層目の発熱部10
4で発生した熱は、2層目の電極膜110を通してサー
マルヘッド表面に伝わるため、2層目の電極膜は、熱伝
導率が高くかつ耐熱性の強いものが好ましい。
っており、コモン電極膜113を形成する。このとき、
コモン電極膜113の左先端はBの線より右側にあり、
1層目と2層目とは電気的に絶縁されている。コモン電
極膜113は、フレキシブル電極等に接続される(図示
せず)。電極膜111は、ワイヤボンド等によって、コ
ントロールICに接続される(図示せず)。
ONのスパッタリングによって、5μmの程度の厚さに
成膜される。但し、保護膜112は電子回路パターンを
摩耗と酸化とから保護するためのものであり、その材質
・成膜方法・厚さはこれらに限定されるものではない。
保護膜112は、具体的には、絶縁層と同様のものが可
能である。また、保護膜112は、2種類以上の材質で
複数層に形成してもよい。保護膜112は、電極膜11
0,111の厚さの分だけ表面に段差ができる。そこ
で、保護膜112の表面を研磨等して段差をなくすこと
が望ましい。
制御方法を以下に簡単に説明する。発熱部104を発熱
させてバイアスエネルギーに相当する熱を与え、発熱部
109を発熱させることによって、ドット階調プリント
を行う。この処理を、用紙を搬送しながら行い、全プリ
ント範囲のプリントを行う。詳しくは、特願平08−3
00695,特願平08−300696に準ずる。
て説明する。図1,図3は、この発明の第2実施形態に
よるサーマルヘッドの構成例を示す図である。本実施形
態の場合、図1は、図3におけるA−A’線断面図であ
る。
とのパターンが、第1実施形態と異なり、ドット毎に分
割されたパターンになっている。その他の手順等は、第
1実施形態と同様である。例えば、図3において、発熱
部109の左端と発熱部104の右端とが丁度重なるよ
うに、副走査方向にずらして配置する。発熱部109と
発熱部104との配置はこれに限定されず、発熱部10
9と発熱部104との少なくとも一部が重なるように、
または発熱部109と発熱部104とが重ならないよう
に、図1の左または右方向にそれぞれ自由にずらして配
置することが可能である。
制御方法を以下に簡単に説明する。発熱部104と発熱
部109とを同時に発熱させて、一度に2ライン分のド
ット階調プリントを行う。次に、昇華方式の場合は用紙
とリボンとを、自己発色方式においては用紙を、2ライ
ン分進める。これを繰り返して、プリント範囲全体のプ
リントを行う(特願昭62−217627参照)。
て、昇華式の用紙とインクリボン(シアン)を使用し
て、1層目によりプリントした場合と2層目によりプリ
ントした場合について、印加エネルギーと発色濃度との
関係を図4に示す。この図において、1層目と2層目と
は、それぞれ一方のみを単独で発熱させた場合のもので
ある。
4で発生した熱が絶縁層107,2層目の抵抗体膜10
8,電極膜110,保護膜112を通してサーマルヘッ
ド表面に伝わらなければならない。一方、2層目でプリ
ントする場合は、発熱部109で発生した熱が、保護膜
112のみを通してサーマルヘッド表面に伝わる。
によるプリントに比べて、余分にかなりのエネルギーが
必要になると感じられるが、実際には、図4に示すよう
に、必要なエネルギーの増加は10%以下である。従っ
て、1層目と2層目とによって同時に2ラインプリント
する場合においては、その分だけ1層目に印加するエネ
ルギーを増やせばよい。
て説明する。図1,図5は、この発明の第3実施形態に
よるサーマルヘッドの構成例を示す図である。本実施形
態の場合、図1は、図5におけるA−A’線断面図であ
る。
とのパターンが、第1実施形態と異なり、ドット毎に分
割されたパターンになっている。また、本実施形態は、
発熱部104と発熱部109との配置が、第2実施形態
と異なり、0.5ドット分主走査方向にずれている。但
し、主走査方向のずらし量はこれに限定されるものでは
なく、0〜任意数のドットまで調節可能である。
ある。例えば、図5において、発熱部109の左端と発
熱部104の右端とが丁度重なるように、副走査方向に
ずらして配置する。発熱部109と発熱部104との配
置はこれに限定されず、発熱部109と発熱部104と
の少なくとも一部が重なるように、または、発熱部10
9と発熱部104とが重ならないように、図1の左また
は右方向にそれぞれ自由にずらして配置することが可能
である。
簡単に説明する。発熱部104と発熱部109とを同時
に発熱させて、一度に2ライン分のドット階調プリント
を行う。このとき、第2実施形態と同様に、1層目に印
加するエネルギーを2層目に比べて増やせばよい。
を、自己発色方式においては用紙を、例えば2ライン分
搬送する。これを繰り返して、プリント範囲全体のプリ
ントを行う(特願平09−128924参照)。但し、
用紙の搬送量は発熱部104と発熱部109との配置に
よって、0.5〜2ドットまで調節が可能である。
面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施
形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱し
ない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれ
る。
ば、一般に広く使用されているセラミック基板を用い
て、ダブルラインサーマルヘッドおよびプレヒートサー
マルヘッドを実現することができるため、品質が安定す
る。また、ステンレス基板または金属製のコモン電極を
使用する必要がないため、金属とガラスグレーズまたは
アルミナ基板との熱膨張係数の差に起因する問題が発生
しない。また、従来と同様のプロセスを繰り返すだけで
よいので、簡単かつ低コストである。また、従来のダブ
ルラインサーマルヘッドと異なり、2列の抵抗発熱体の
間にコモン電極がないため、2列の間に隙間なく高密度
にプリントすることができる。また、従来のプレヒート
サーマルヘッドと異なり、2列の抵抗発熱体の間にコモ
ン電極がないため、1列目の発熱抵抗体上を通過してか
ら2列目の発熱抵抗体上を通過するまでに熱のロスがな
い。また、第1の電子回路パターン層で発生した熱は、
その上に形成された絶縁層と第2の電子回路パターン層
とを通してサーマルヘッド表面に伝わるため、第1の電
子回路パターン層の発熱部と第2の電子回路パターン層
の発熱部とは、互いに制限なく自由に配置することがで
きる。
構成例を示す断面図である。
ドの構成例を示す平面図である。
ドの構成例を示す平面図である。
て、印加エネルギーと発色濃度との関係例を示すグラフ
である。
ドの構成例を示す平面図である。
5,106,110,111……電極膜、 107……
絶縁層、112……保護膜
Claims (11)
- 【請求項1】 セラミック基板上に形成された電子回路
パターンを有する第1の電子回路パターン層と、 前記第1の電子回路パターン層の上に形成された絶縁層
と、 前記絶縁層の上に形成された電子回路パターンを有する
第2の電子回路パターン層とからなることを特徴とする
サーマルヘッド。 - 【請求項2】 セラミック基板上に形成された発熱部を
含む電子回路パターンを有する第1の電子回路パターン
層と、 前記第1の電子回路パターン層の上に形成された絶縁層
と、 前記絶縁層の上に形成された発熱部を含む電子回路パタ
ーンを有する第2の電子回路パターン層とからなること
を特徴とするサーマルヘッド。 - 【請求項3】 セラミック基板上に形成された発熱部を
含む電子回路パターンを有する第1の電子回路パターン
層と、 前記第1の電子回路パターン層の上に形成された絶縁層
と、 前記絶縁層の上に形成された発熱部を含む電子回路パタ
ーンを有する第2の電子回路パターン層とからなり、 前記第1の電子回路パターン層で発生した熱は、前記絶
縁層と前記第2の電子回路パターン層とを通してサーマ
ルヘッド表面に伝わることを特徴とするサーマルヘッ
ド。 - 【請求項4】 前記第1の電子回路パターン層の発熱部
と前記第2の電子回路パターン層の発熱部とを、副走査
方向にずらして配置したことを特徴とする請求項1から
請求項3のいずれかに記載のサーマルヘッド。 - 【請求項5】 前記第1の電子回路パターン層の発熱部
を用紙搬送上流方向にずらし、 前記第2の電子回路パターン層の発熱部を用紙搬送下流
方向にずらし、 前記第2の電子回路パターン層の発熱部の一部または全
部が、前記第1の電子回路パターン層の発熱部の一部に
重なることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれ
かに記載のサーマルヘッド。 - 【請求項6】 前記第1の電子回路パターン層の発熱部
と前記第2の電子回路パターン層の発熱部とを、主走査
方向に1ドット以内の距離ずらして配置したことを特徴
とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のサーマ
ルヘッド。 - 【請求項7】 前記絶縁層の範囲をサーマルヘッド全体
の一部分とし、 前記第1の電子回路パターン層の電極をフレキシブル電
極と接続することを特徴とする請求項1から請求項3の
いずれかに記載のサーマルヘッド。 - 【請求項8】 前記絶縁層の範囲をサーマルヘッド全体
の一部分とし、 前記第1の電子回路パターン層の電極をコントロールI
Cと接続することを特徴とする請求項1から請求項3の
いずれかに記載のサーマルヘッド。 - 【請求項9】 前記第2の電子回路パターン層の電子回
路パターンを、下に前記第1の電子回路パターン層の電
子回路パターンが存在する範囲においては、前記絶縁層
上に限定して形成したことを特徴とする請求項1から請
求項3のいずれかに記載のサーマルヘッド。 - 【請求項10】 セラミック基板上に電子回路パターン
を有する第1の電子回路パターン層を形成し、 前記第1の電子回路パターン層の上に絶縁層を形成し、 前記絶縁層の上に電子回路パターンを有する第2の電子
回路パターン層を形成することを特徴とするサーマルヘ
ッド製造方法。 - 【請求項11】 セラミック基板上に発熱部を含む電子
回路パターンを有する第1の電子回路パターン層を形成
し、 前記第1の電子回路パターン層の上に絶縁層を形成し、 前記絶縁層の上に発熱部を含む電子回路パターンを有す
る第2の電子回路パターン層を形成することを特徴とす
るサーマルヘッド製造方法。
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