JP2005224992A - サーマルヘッド、サーマルヘッドの製造方法及び昇華方式プリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】 印画紙表面のラミネーションの光沢度を向上させることを目的とする。
【解決手段】 基板と、この基板上に形成されたグレーズ２と、このグレーズ２上に形成された発熱抵抗体３及び電極４からなるヘッド素子と、このヘッド素子の上から全面を覆うように形成された保護膜５とを備えたサーマルヘッドであって、少なくとも保護膜５表面の発熱抵抗体３膜厚に起因して現れる段差及び電極４膜厚に起因して現れる段差が０．０１μｍ未満であることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、サーマルヘッド、そのサーマルヘッドの製造方法及びそのサーマルヘッドを使用した昇華方式プリンタに関する。

従来、プリンタの一種として、熱転写方式プリンタが普及している。その熱転写方式プリンタの一つである昇華方式プリンタは、階調（白から黒までの画像の濃淡）に応じた電流を印字ヘッドのヘッド素子（発熱素子）に流すことによりリボンに塗布した熱溶融性又は熱昇華性の材料をヘッド素子の熱で媒体に転写させて印画するようにしたものである。

例えば、昇華方式プリンタに用いられるリボンは、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム上に、例えば印刷の３原色であるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）インクが順番に塗布され、最後に保存性を向上させるとともに印画後の光沢を与えるラミネーションが塗布されているものがある。これら４つの面で１画面分を構成する単位になり、これら４つの面を含むリボンがスプールと呼ばれる巻き芯に巻かれている。

図１０を参照して、昇華方式プリンタの一例の構成及び動作について説明する。
図示のように、プラテンローラー１０７の上に印画紙１０８、リボン１０５、印字ヘッドであるラインサーマルヘッド（以下、サーマルヘッドという。）１１１が順番に重ねられる。プラテンローラー１０７はサーマルヘッド１１１の発熱抵抗体部１１２を印画紙１０８に押し付けるためにクッション性を持たせる必要があり、適度な硬度を持つゴムで覆われている。印画紙１０８をグリップ力を持つグリップローラー１０９とキャプスタンローラー１１０により搬送される。リボン１０５はガイド１１３Ｓ，１１３Ｔにより両スプール間でシワが発生しないようにそれぞれのスプールの方向にテンションが掛けられ、ピンと張られた状態になっている。そして、色ごとに塗り分けられたリボン１０５の各色の先頭位置がそれぞれ頭出しされて、サーマルヘッド１１１の発熱抵抗体部１２３（ヘッド素子）がプラテンローラー１０７に対し押しあてられるようになっている。

次に、画像に応じた印画エネルギーをサーマルヘッド１１１に通電し、印刷する画像の１ライン毎に染料を印画紙１０８に転写しながら、キャプスタンローラー１１０によってサーマルヘッドの記録スピードに合わせて印画紙１０８が搬送される。この時、印画紙１０８の搬送にともない、リボン１０５も巻き取り側スプール１０６Ｔに一定のテンションを保ったまま巻き取られていく。１色分の記録が完了したら、圧着していたサーマルヘッド１１１を持ち上げて印画紙１０８を記録開始点まで戻し、リボン１０５は次の色の頭出しを行って、再びサーマルヘッド１１１を印画紙１０８に圧着して次の色の画像を記録する。このようにしてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の転写を行った後、印画紙全面にラミネーションによるラミネート層を形成し１画面の記録が完了する。

ところが、上述のラミネーションによる表面光沢は、サーマルヘッドの保護膜が持つ段差のため、リボンとの接触が不安定になり、所望の光沢度が得にくくなるという不都合が生じるという問題があった。

この問題を解消するために、サーマルヘッドをサーマルプリンタに取り付けた状態で、記録材料の代わりに研磨用ラッピングシートをサーマルヘッドとプラテンローラーとの間に通して、ヘッド素子の保護膜の表面を研磨する方法が提案されている。この方法は、特にヘッド素子を構成する電極と抵抗体膜との段差に起因して保護膜の表面に現れる表面段差が無くなるまで研磨を行うことにより、平滑面に仕上げ、ヘッドのタッチを改善することで媒体の光沢度の低下を抑えるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１０−１９３６６２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ヘッドインライン方向（主走査方向）での熱の拡散が充分でないために、主走査方向の光沢度を改善することはできない。

一般に昇華方式プリンタに使用されているサーマルヘッドの保護膜には、抵抗体膜の厚みに起因する段差と、電極の厚みに起因する段差が存在する。一般に、抵抗体膜段差は０．１〜０．２μｍと薄く、一方アルミニウム（Ａｌ）等からなる電極の段差は０．７〜１．０μｍあり、この薄い抵抗体膜段差が上記主走査方向の光沢に大きく影響している。

以下、サーマルヘッドの構成について説明する。図１１はサーマルヘッドの一例の平面図を示すとともに、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃは、それぞれ図１１のIV−IV断面図、V−V断面図、VI−VI断面図を示すものである。

図１１において、１２２はグレーズ、１２３は抵抗体膜から構成される発熱抵抗体、１２４は例えばアルミニウム（Ａｌ）膜などから構成される電極、１１２は発熱抵抗体及び電極より構成されるヘッド素子である。サーマルヘッド１１１にヘッド素子１１２が所定数例えば２０５６個主走査方向に一列に並んで配置されている。そして、ヘッド素子を含む全面には保護膜が形成されている（図示略）。

図１２Ａは、図１１のIV−IV断面図を示し、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）基板（図示略）上の例えばＳｉＯ_２などの絶縁材料からなるグレーズ１２２の上に、発熱抵抗体１２３、その上に電極１２４が形成されヘッド素子が形成される。このヘッド素子を覆うようにサーマルヘッド全体に保護膜１２５が形成され、保護膜１２５の表面に帯電防止用の除電膜１２６が塗布されている。図示されるように、保護膜１２５表面には、電極１２４の厚みに起因する表面段差（ギャップ）１２５ａが存在する。例えばアルミニウムからなる電極１２４の厚さは０．７〜１．０μｍであるので、電極１２４の厚みに起因する表面段差１２５ａはおおよそ０．７〜１．０μｍとなる。

図１２Ｂは、図１１のV−V断面図である。図示されるように、保護膜１２５表面には、発熱抵抗体１２３の厚みに起因する、例えば約幅１２μｍの表面段差１２５ｂが存在する。

図１２Ｃは、図１１のVI−VI断面図である。図示されるように、保護膜１２５表面には、発熱抵抗体１２３及び電極１２４の厚みに起因する、例えば幅約１２μｍの表面段差１２５ｃが存在する。

図１２Ａに示される、電極１２４の厚みに起因する保護膜１２５の表面段差１２５ａは、特許文献１に記載の研磨技術により解消することができる。一方、図１２Ｂに示される、発熱抵抗体１２３の厚みに起因する保護膜１２５の表面段差１２５ｂは、特許文献１に記載の研磨技術では解消することができない。このため、この表面段差１２５ｂにより、ヘッドインライン方向に印画熱の連続性がなくなり、印画紙表面のラミネーションは一定幅のギャップを持つ筋を持って形成されていた。

図１３は、従来の昇華方式プリンタの印画時の発色図を示すものである。この図は、印画時のサーマルヘッド１１１の熱拡散の状態を図１２のIV−IV断面図と同じ角度から表現したものであって、１０５はリボン、１０８は印画紙、１２９は熱拡散を示している。図１３に示すように、保護膜１２５の段差部分１２５ｂでは、発熱抵抗体１２３の発熱による熱拡散１２９が連続していない。そもそもラミネーション材は昇華染料とは異なり、溶融などのワックス（Ｗａｘ）であるために拡散という現象が起こらない。このように、熱の連続性がないギャップ部１２５ｂなどは熱拡散が充分に起こらず、その部分では印画紙にラミネーション材がまったく付かない状態が起こる。そのために印刷後の印画紙に筋が発生し、この筋による乱反射が起きて、ラミネーションの表面光沢度は銀塩写真のそれに比べ大きく劣るという問題があった。

近年印画スピードの高速化が進むにつれこの問題が顕著に目立つようになってきている。このため、ギャップを狭める工夫が種々試みられているが、それも従来の技術では製造的限界があり、サーマルヘッドでのラミネーション光沢の改良は困難を極めていた。

斯かる点に鑑み、本発明は、印画紙表面のラミネーションの光沢度を向上させることを目的とするものである。

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明のサーマルヘッドは、基板と、この基板上に形成されたグレーズと、このグレーズ上に形成された発熱抵抗体及び電極からなるヘッド素子と、このヘッド素子の上から全面を覆うように形成された保護膜とを備えたサーマルヘッドであって、少なくともこの保護膜表面の発熱抵抗体膜厚に起因する段差及び電極膜厚に起因する段差が０．０１μｍ未満であることを特徴とする。

斯かる本発明によれば、保護膜の表面段差が０．０１μｍ未満と滑らかであるので、ヘッド素子に印画電流を流したときに発熱した熱が拡散する際の不連続性が生じることがない。

また、上述のサーマルヘッドにおいて、保護膜上に熱伝導率の大きい３５Ｗ／ｍｋ以上の材料を成膜することが好適である。

斯かる本発明によれば、保護膜上に熱伝導率の大きい材料を成膜することにより、保護膜表面での熱の拡散速度が上がり、ヘッド素子に印画電流を印加した際の熱拡散範囲が広がる。

本発明のサーマルヘッドの製造方法は、基板と、この基板上に形成されたグレーズと、このグレーズ上に形成された発熱抵抗体及び電極からなるヘッド素子と、このヘッド素子の上から全面を覆うように形成された少なくとも一層以上の保護膜とを備えたサーマルヘッドの製造方法であって、保護膜を成膜した後、この保護膜表面の発熱抵抗体膜厚に起因する段差及び電極膜厚に起因する段差を０．０１μｍ未満に研磨する工程を有することを特徴とする。
この場合、研磨手段として例えば粒度が＃１０００〜＃２００００の研磨材を用い、発熱抵抗体近傍を選択的に研磨することが好適である。

斯かる本発明によれば、例えば粒度の異なる研磨媒体を使い分け発熱抵抗体近傍を選択的に研磨し、少なくともこの保護膜の表面に発熱抵抗体膜厚に起因する段差、及び電極膜厚に起因する段差が０．０１μｍ未満に仕上げられた滑らかな面とすることにより、ヘッド素子に印画電流を流したときに発熱した熱が拡散する際の不連続性が生じないようにしたサーマルヘッドを比較的簡単な方法で得ることができる。

なお、上述のサーマルヘッドの製造方法において、上記研磨処理が終了後、上記保護膜上に熱伝導率３５Ｗ／ｍｋ以上の材料からなる熱伝導膜を成膜する工程を有することを特徴とする。

斯かる本発明によれば、保護膜上に熱伝導率の大きい材料を成膜することにより、保護膜表面での熱の拡散速度が上がり、ヘッド素子に印画電流を印加した際の熱拡散範囲が広がるサーマルヘッドを比較的簡単な方法で得ることができる。

本発明の昇華方式プリンタは、基板と、この基板上に形成されたグレーズと、このグレーズ上に形成された発熱抵抗体及び電極からなるヘッド素子と、このヘッド素子の上から全面を覆うように形成された保護膜とを備えたサーマルヘッドを有する昇華方式プリンタであって、少なくともこの保護膜表面の発熱抵抗体膜厚に起因する段差及び電極膜厚に起因する段差が０．０１μｍ未満に仕上げられていることを特徴とする。

斯かる本発明によれば、少なくとも保護膜表面の発熱抵抗体膜厚に起因する段差及び電極膜厚に起因する段差が０．０１μｍ未満に仕上げられた滑らかな面とすることにより、ヘッド素子に印画電流を流したときに発熱した熱が拡散する際の不連続性が生じず、印画紙表面に発生する筋を減少することができる。

なお、この昇華方式プリンタにおいて、サーマルヘッドの保護膜上に熱伝導率の大きい例えば３５Ｗ／ｍｋ以上の材料が成膜されていることが好適である。

斯かる本発明によれば、保護膜表面での熱の拡散速度が上がり、ヘッド素子に印画電流を印加した際の熱拡散範囲が広がり、印画紙に発生する筋をさらに減少することができる。

また、この昇華方式プリンタにおいて、リボンのラミネーション加熱時にヘッド素子に印加するパルス幅変調された印画電流のデューティー比が、画像印画時のものより大きくかつ１００％に近いことが好適である。

斯かる本発明によれば、ヘッド素子に対し１００％に近いデューティー比のパルス幅変調された印画電流を印加することにより、熱変動の少ない安定した加熱を行うことができ、熱拡散効果が向上し、印画紙に発生する筋をさらに減少することができる。

本発明によれば、サーマルヘッドの保護膜表面を研磨し、少なくとも保護膜表面の発熱抵抗体膜厚に起因する段差及び電極膜厚に起因する段差が０．０１μｍ未満の滑らかな面としたので、熱拡散時の熱の不連続性が生じず、熱拡散効果が向上する。また、これに加えて保護膜表面に熱伝導率の高い材料を成膜した場合には、より熱拡散効果が向上し、印画時に発生する筋を減少することができる。また、ラミネーション加熱時の印画電流をおおよそ１００％デューティー比のパルス幅変調信号とした場合、熱変動の少ない安定した加熱を行うことができるので、印画時に発生する筋をさらに減少することができるという効果がある。

したがって、印画紙の改良によらずに印画紙表面に転写したラミネーションの光沢度を向上させることができるので、高品質の印画品質を得ることができるという効果がある。

以下、図面を参照して、本発明の一実施の形態の例のサーマルヘッドについて説明する。
本例のサーマルヘッドは、階調（白から黒までの画像の濃淡）に応じた電流を印字ヘッドのヘッド素子（発熱素子）に流すことにより、リボンに塗布した熱溶融性又は熱昇華性の材料をヘッド素子の熱で媒体に転写させて印画するようにした昇華方式プリンタに使用して好適なものである。

図１は、本発明が適用される昇華方式のラインプリンタのサーマルヘッド平面図を示すものである。図１において、２はグレーズ、３は抵抗体膜から構成される発熱抵抗体、４は例えばアルミニウム（Ａｌ）膜やアルミニウム合金膜等から構成される電極であり、この発熱抵抗体３及び電極４よりヘッド素子（発熱素子）１０が構成され、サーマルヘッド１上にヘッド素子１０が所定数例えば２０５６個主走査方向に一列に並んで配置される。そして、ヘッド素子を含む全面に保護膜が形成されている（図示略）。

図２Ａは、図１のI−I断面図を示し、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）基板（図示略）上のグレーズ２の上に、発熱抵抗体３、その上に電極４が形成されヘッド素子１０が構成される。そして、ヘッド素子１０を覆うようにサーマルヘッド１全体に少なくとも一層以上の保護膜５（図には一層のみ表現）が成膜され、保護膜５の表面にヘッド素子１０に帯電を防止するとともに電流印加時の熱の伝導を速める例えば膜厚０．７μｍの熱伝導膜６が成膜される。電極４の厚さは例えば０．７〜１．０μｍ、発熱抵抗体３と電極４との段差は例えば０．７〜１．０μｍである。発熱抵抗体３と電極４との段差に起因する保護膜５の表面段差は後述する保護膜表面の研磨工程により研磨されている。すなわち、グレーズ２上のシリンドリカル状突起部の曲線に沿って保護膜５表面が滑らかに加工され、少なくとも保護膜５表面の発熱抵抗体３膜厚に起因する段差及び電極４膜厚に起因する段差が０．０１μｍ未満になるまで研磨される。

図２Ｂは、図１のII−II断面図を示す。従来、保護膜表面に発熱抵抗体の段差に起因する表面段差が存在していたものを、本例では保護膜５を成膜後に後述する研磨工程により表面段差は０．０１μｍ未満に研磨され、グレーズ２上の保護膜５表面が滑らかに加工されている。

図２Ｃは、図１のIII−III断面図を示すものである。本例の後述する研磨工程により表面段差が０．０１μｍ未満に研磨され滑らかな状態となっている。

このように、保護膜５表面の段差を０．０１μｍ未満の滑らかな面にすることで、電流印加時の熱伝導の連続性が確保される。

本例では、保護膜５の表面に、熱伝導率の大きい材料からなる熱伝導膜６を形成するようにしているが、この例のＳｉＯ_２からなる保護膜との親和性のよい材料として、例えば、
Ｔａ−ＳｉＯ_２・・・・４２（Ｗ／ｍｋ）
ＳｉＣ・・・・・・・・・・・２７２（Ｗ／ｍｋ）
等が挙げられる。なお、熱伝導膜の熱伝導率としては３５Ｗ／ｍｋ以上のものが望まれ、この熱伝導膜の選定は保護膜材料との親和性及び熱伝導率の双方を考慮し行われる。また、熱伝導膜の膜厚は、ヘッド素子発熱時における熱拡散効果等を考慮して決定される。

図３は、本例のサーマルヘッドを使用した昇華方式プリンタの印画時の発色の様子を模式的に表したものである。すなわち、図３の模式図は、印画時のサーマルヘッド１の熱拡散の状態を図２のII−II断面図と同じ角度から表現したものであって、７はリボン、８は印画紙、９は熱拡散を示している。ここで、保護膜５は抵抗体膜３や電極４に起因する表面段差が０．０１μｍ未満の滑らかな面であるので、発熱抵抗体３から発せされた熱が熱伝導膜６を矢印方向に円滑に伝わってリボン７へ拡散する。したがって、図１３に示した従来の熱拡散１２９の様子と比べて、熱拡散範囲が広がり、より多くのラミネーション材を印画紙８に転写することができるため、印刷後の印画紙に発生する筋を減少させて光沢度を向上することができる。

このように、より熱伝導率の大きい材料を熱伝導膜６として用いることによって熱伝導を速め、表面段差のない滑らかな保護膜５表面上での熱伝導をさらに促進し、熱拡散効果を向上させることができる。

さらに、本出願人は、上述のサーマルヘッドの構造に加えて、印画時に印加する印画エネルギーを工夫することで熱拡散効果のさらなる向上が可能であることを見出した。以下に印画エネルギーの改善による熱拡散効果について説明する。

図４は、本例の昇華方式のラインプリンタの信号処理系の全体構成の一例を示すブロック図である。１ラインあたり２０５６のドット位置での階調をそれぞれ８ビットで（すなわち２５６段階の濃度レベルで）表すＲＧＢ３原色の画像データが、外部からこのラインプリンタに供給されて、メモリコントローラ１１の制御のもとでメモリ１２に書き込まれる。印画時には、このメモリ１２に書き込まれたＲＧＢの画像データが、メモリコントローラ１１により読み出されて、パレット部１３、マスキング部１４、ガンマ補正部１５、ＰＱＣ部１６を経てヘッドコントローラ１７に送られる。

パレット部１３では、ＲＧＢの画像データをＹ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン）の画像データに変換する処理が行われる。マスキング部１４では、リボンに塗布したＹＭＣ３色の材料の分光特性に起因する再現色の濁りを補正する処理が行われる。

また、ガンマ補正部１５では、リボンに塗布した熱溶融性又は熱昇華性材料の熱に対する発色特性に合わせて、画像データを補正する処理が行われる。ＰＱＣ部１６では、ヘッド素子の電流印加開始時の温度上昇特性や、温度上昇後のヘッド素子の蓄熱効果に応じて、画像データを補正する処理が行われる。

図５は、各ヘッド素子に流す電流を制御するために設けられているヘッドコントローラの構成の一例を示すものである。このヘッドコントローラ１７では、媒体の各ラインのドット位置での階調をそれぞれ例えば８ビットで（すなわち２５６段階の濃度レベルで）表す画像データのうちの、１ライン分のＮ個の画像データがラインメモリ３２に書き込まれる。例えば１ラインあたりのドット数が２０５６である場合には、ラインメモリ３２には２０５６個の画像データが書き込まれることになる。３１はヘッドコントローラ１７の各部とヘッド１及び図４に示す本数補正部１８を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）である。

ヘッドコントローラ１７内の階調カウンタ３３は、リセット信号ＲＳで初期値０にリセットされた後、クロック信号ＣＫを動作クロックとして、８ビットで表される２５６段階の階調の最小値０から最大値２５５に向けて階調データを１ずつカウントアップするカウンタである。

最初に、この階調カウンタ３３の値が最小値０のときに、ラインメモリ３２から画像データが１個ずつ読み出されて、コンパレータ３４で階調カウンタ３３からの最小値０と比較される。コンパレータ３４からは、画像データの値のほうが大きいときにはＨ（ハイ）の信号ＣＰが出力され、そうではないときにはＬ（ロー）の信号ＣＰが出力される。

この比較結果を示す信号ＣＰは、シフトパルス（図示略）と共に、ヘッドコントローラ１７からヘッド１内のシフトレジスタ２１に順次送られる。これにより、ラインメモリ３２から読み出した１ライン分すべての画像データについてコンパレータ３４での比較が終了するときには、ヘッド１内のシフトレジスタ２１には、この１ライン上の各ドット位置での画像の濃度レベルがそれぞれ０よりカウントアップする値よりも高いか否かを示す信号であるＰＷＭ信号が格納される。

ラインメモリ３２から読み出した１ライン分すべての画像データについてコンパレータ３４での比較が終了すると、ヘッドコントローラ１７は、ヘッド１内のシフトレジスタ２１に格納されているＰＷＭ信号を、シフトレジスタ２１から一斉に出力させて、ヘッド１内のラッチ回路２２にラッチさせる。ラッチ回路２２でラッチされた各信号は、ヘッド１内のヘッド素子に供給される。

図６は、ヘッド素子の構造の一例を示す。図示しない基板上に、１ライン上の各ドット位置に対応させて（したがって１ラインあたりのドット数と等しいＮ個の）トランジスタ４５が配置されており、各トランジスタ４５がそれぞれ１個のヘッド素子として機能する。各トランジスタ４５のコレクタはそれぞれ発熱用の抵抗器（発熱抵抗体）４４を介して半導体４６に並列に接続されており、半導体４６の両端はそれぞれ銅線４７を用いて電源端子４８に接続されている。各トランジスタ４５のエミッタは、銅線４９を用いてアース端子５０に接続されている。

図５のラッチ回路２２でラッチされた各信号は、対応するドット位置のトランジスタ４５のベースに供給される。これにより、Ｈの信号がベースに供給されるトランジスタ４５（ここでは、濃度レベルが０よりも高いドット位置に対応するトランジスタ４５）にだけ電流が流れるので、そのトランジスタ４５に接続された抵抗器４４だけが加熱される。

ヘッドコントローラ１７では、階調カウンタ３３で階調データが最大値２５５にまで１ずつカウントアップされながら、同様な処理が繰り返される。これにより、各トランジスタ４５では、対応するドット位置での階調に応じた時間だけＨの信号がベースに供給される（換言すれば、濃度レベルをパルス幅変調したＰＷＭ信号がベースに供給される）ので、この階調に応じた時間だけ電流が流れることになる。リボンに塗布した熱溶融性又は熱昇華性材料がこの電流による各トランジスタ４５に接続された抵抗器４４の熱で媒体に転写されることにより、媒体に１ライン分の印画が行われる。

このようにして１ライン分の印画が行われた後、ヘッドコントローラ１７では、階調カウンタ３３が初期値ゼロにリセットされ、次の１ライン分の画像データが新たにラインメモリ３２に書き込まれて、それらの画像データについて上述の処理が繰り返される。

なお、ヘッドコントローラ１７のＣＰＵ３１からは、ラインメモリ３２から読み出した１ライン分全ての画像データについてコンパレータ３４での比較が終了する毎に、１ライン分の２０５６個の画像データのうち何個の画像データについてコンパレータ１７からＨの信号ＣＰが出力されたかを示す信号が、図４の本数補正部１８に送られる。

そして、本数補正部１８では、この信号の示す画像データの個数に応じて、ヘッド１のラッチ回路２２に信号をラッチさせる時間の長さ（すなわち、図６のトランジスタ４５に電流を流す長さ）を、階調カウンタ３３で階調データがカウントアップされる周期の範囲内で補正する処理を行うことにより、ヘッド１のコモン抵抗（図６の半導体４６や銅線４７等）での電圧降下を原因とする印画ムラの発生を抑制している。

ここで、一般にヘッド素子に印加される印画エネルギーについて、図１４を参照して説明する。Ａは画像印画時の電流波形、Ｂはラミネーション加熱時の電流波形、Ｃはラミネーション加熱時のヘッド素子の加熱波形である。図１４Ａ〜１４Ｃの横軸は時間軸を表す。

これまでの印画方法においては、画像印画後のラミネーション加熱時は、ヘッド素子に対し概ねグレー（階調データの値が中間値付近）を印画するエネルギーを印加すればよいように設計されており、図１４Ｂに示すように１周期Ｔの半分程度のＰＷＭ信号の電流をヘッド素子に流していた。しかしながら、ヘッド素子の加熱温度は、図１４Ｃに示すように印画電流のオンオフにともない、例えば上限温度２００℃〜３００℃、下限温度４０℃〜５０℃と変動するために、ラミネーション膜を均一に媒体に付着させているとは言えなかった。この温度変動によりラミネーション膜は印画副走査方向においても厚みにムラを生じていたため、高いラミネーション光沢度が得られていなかった。

そこで、印画時に印加する印画エネルギーの改善を考える。図７は本例のヘッド素子に印加する印画エネルギーの説明図であり、Ａは画像印画時の電流波形、Ｂはラミネーション加熱時の電流波形、Ｃはラミネーション加熱時のヘッド素子の加熱波形である。図７Ａ〜７Ｃの横軸は時間軸を表す。

図７Ａに示すように、本例の画像印画時のヘッド素子に印加する印画電流は、図１４の例と同様である。しかし、図７Ｂに示すように、画像印画後のラミネーション加熱時の印画電流は、画像印画時より大きく周期Ｔと電流オン時間とのデューティー比が１００％に近いＰＷＭ信号電流が印加される。これにより、ヘッド素子の加熱温度は、図７Ｃに示す熱変動の少ない安定した加熱波形となるために、より均一なラミネーション膜を媒体表面に生成することができる。このデューティー比ほぼ１００％のＰＷＭ信号は、ＰＷＭ信号を作成する回路にて、ラミネーション印画データを設計時ほぼ１００％デューティーとなるデータ、即ち階調データの値を高く設定することで得られる。この場合に、転写済みの画像及び自身のラミネーションに熱ダメージを与えない範囲で加熱エネルギーをコントロールすることは勿論である。

図８は、本例の昇華方式プリンタの印画時に印加する印画エネルギー改善後の発色の様子を表したものである。この図８において、図３に対応する部分には同一符号を付している。図中、９ａは熱拡散を示している。

本例の印画エネルギー改善後は、図７Ｃに示す熱変動の少ない安定した加熱波形となるとともに熱拡散が促進される。例えば図３では隣あうヘッド素子３からの発熱による熱拡散９間に隙間があり熱拡散がまだ完全でなかったものが、図８においては矢印で示すように熱拡散範囲が広がり、リボン７上の熱拡散９ａ間の隙間がほとんどなくなる。したがって、ラミネーション加熱時にさらに多くのラミネーション材を印画紙８に転写することができ、印刷後の印画紙に発生する筋を減少させてラミネーションの光沢度を向上することができる。

上述したラミネーション加熱時の印画エネルギーを改善した印画方法によれば、ラミネーション加熱時に図７Ｂのような波形の印画電流をヘッド素子に加えることで、より均一な発熱が得られるため、表面研磨された保護膜６表面の熱伝導膜６での熱拡散効果を高めることができ、優れたラミネーション光沢を得ることができる。また、印画表面に発生する筋による不快な虹を減少できるため、銀塩写真並みの印画品質を得ることができる。

次に、本例の図２に示した構造を持つサーマルヘッドの製造方法について説明する。まず、従来の一般的なサーマルヘッドの製造方法について図１５Ａ〜１５Ｊを参照して説明する。

まず、例えばアルミナ基板の上に絶縁膜としてＳｉＯ_２などからなるグレーズ１２２を形成し、グレーズドアルミナ基板を作成する（図１５Ａ）。グレーズドアルミナ基板の上に発熱抵抗体を構成する抵抗体膜１２３を成膜し、次いで電極となるアルミニウム（Ａｌ）膜１２４をそれぞれ全面に成膜する（図１５Ｂ）。この図１５の例では、１枚のグレーズドアルミナ基板から２個のサーマルヘッドが作成されるようになっている。次に、パターニング工程において、図１１〜図１３に示す所定のヘッド素子形状となるよう抵抗体膜１２３及びＡｌ膜１２４をパターンエッチングし、発熱抵抗体と電極を形成する（図１５Ｃ）。

そして、保護膜形成工程において、発熱抵抗体と電極を覆うようにして基板全面に例えばＳｉＯ_２からなる例えば約７μｍの保護膜１２５をスパッタリング法により成膜する（図１５Ｄ）。除電膜を塗布しない場合は、次のブレーキング工程に移行し、２つの抵抗体基板の短手方向を二等分するように切断し（図１５Ｅ）、個々の抵抗体基板（Ｒ基板）の形成を完了する。

次に、放熱板１３２に抵抗体基板１３０とＰＣ基板（配線基板）１３１を配置して粘着テープ等を用い合体する（図１５Ｆ）。さらに、ダイマウント工程において、ＰＣ基板１３１上に接着ペースト１３４でＩＣ１３５を接着する（図１５Ｇ）。次に、ボンディング工程において、ＩＣ１３５と電極を金（Ａｕ）ワイヤ１３６で接続する（図１５Ｈ）。そして、エンキャップ工程において、ＩＣ１３５とＡｕワイヤ１３６の保護のため樹脂等のエンキャップ材１３７をコーティングして被覆保護する（図１５Ｉ）。最後に部品半田付けを行った後、ＩＣカバー１３８で封止し保護する（図１５Ｊ）。以上のような工程を経て、サーマルヘッドの製造を完了する。

上述のような従来のサーマルヘッドの製造方法においては、保護膜形成工程で抵抗体基板（Ｒ基板）の形成は完了であったが、本例の製造方法は、図１２Ａ，Ｂに示すような保護膜１２５表面に存在していた段差を充分研磨し、表面段差を少なくともヘッド方向の発熱抵抗体１２３に起因する例えば０．１〜０．２μｍの段差を０．０１μｍ未満に研磨し、その上に熱伝導膜を塗布するようにする。

以下、本例のサーマルヘッドの製造方法について、図９Ａ〜９Ｇを参照しながら説明する。本例のサーマルヘッドの製造方法において、図９Ａ〜９Ｃの製造工程は上述従来例の図１５Ａ〜１５Ｃの製造工程と同様である。

まず、アルミナ基板の上に絶縁膜として例えばＳｉＯ_２からなるグレーズ２を形成し、グレーズドアルミナ基板を作成する（図９Ａ）。グレーズドアルミナ基板の上に発熱抵抗体を構成する抵抗体膜３、次いで電極となるアルミニウム（Ａｌ）膜４をそれぞれ全面に成膜する（図９Ｂ）。この図９の例では、１枚のグレーズドアルミナ基板から２個のサーマルヘッドが作成されるものとしている。次に、パターニング工程において、図１〜図３に示す所定のヘッド素子形状となるよう抵抗体膜３及びＡｌ膜４をパターンエッチングし、発熱抵抗体と電極を形成する（図９Ｃ）。

そして、保護膜形成工程において、発熱抵抗体と電極を覆うようにして基板全面に例えばＳｉＯ_２からなる例えば約７μｍの保護膜をスパッタリング法により成膜する（図９Ｄ）。

上述の保護膜を成膜後、研磨材６０を保護膜５の上に被せ保護膜表面を研磨し、電極及び発熱抵抗体に起因する保護膜表面の段差を除去する。特に図１２Ｂに示すような保護膜１２５表面に発熱抵抗体１２３に起因して現れる段差１２５ｂまで充分研磨する。このとき、研磨手段として粒度＃１０００〜＃２００００の研磨材を用いるとよい。この研磨材６０を用いて、発熱抵抗体３膜厚に起因する段差及び電極４膜厚に起因する段差が０．０１μｍ未満になるまで発熱抵抗体近傍を選択的に研磨し、例えばギャップ深さ０．１〜０．２μｍの段差１２５ｂを除去して、図２Ｂに示すような滑らかな表面構造の保護膜５とする（図９Ｅ）。

また、保護膜表面の段差を研磨する方法として、保護膜完成後に研磨処理を行うのではなく、保護膜の形成途中において一旦研磨して段差を除去し、その後再度スパッタリング法等の保護膜形成工程を行い最終的に保護膜形成工程終了時点で表面段差のない保護膜を生成する方法も考えられる。なお、研磨手段としては上述の研磨材６０の他、保護膜表面の発熱抵抗体及び電極に起因する段差を研磨でき、さらに図２の例のような最適化されているシリンドリカル状の保護膜突起部の形状（曲線）が必要以上に平坦にならないように研磨できるものであればよい。

表面段差の無い保護膜５を作成後、その上に例えばＴａ−ＳｉＯ_２又はＳｉＣなどをスパッタリング法などにより成膜（図９Ｆ）し熱伝導膜６を形成する。その後、ブレーキング工程にて、２つの抵抗体基板の短手方向を二等分するように切断し（図９Ｇ）、個々の抵抗体基板（Ｒ基板）が完成する。

その後の工程は従来例と同様であり、図１５Ｆの合体工程から図１５Ｊまでの部品半田付け工程に至る各工程を行い、本例のサーマルヘッドの製造が完了する。

斯かるサーマルヘッドの製造方法によれば、保護膜形成後又は形成過程において、研磨テープ１０などの研磨手段により保護膜表面の研磨を行うことにより、比較的簡単に発熱抵抗体に起因する段差を除去した保護膜を生成することができる。さらに、保護膜表面の研磨後に熱伝導率の大きい材料を成膜するようにしたので、このサーマルヘッドを使用した昇華方式プリンタにおいて、ラミネーション加熱時にヘッド素子から発熱した熱が保護膜５表面の熱伝導膜６をより速く伝わるようになり、熱拡散の効果を高め、ラミネーション光沢度を向上させることができる。

なお、本発明は上述した実施の形態の例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を取り得ることは勿論である。

本発明の一実施の形態の例のサーマルヘッドの例を示す平面図である。 本発明の一実施の形態の例のサーマルヘッド構造図である。 本発明の一実施の形態の例の印画時の発色図である。 昇華方式プリンタの例を示すブロック構成図である。 ヘッドコントローラの例を示すブロック構成図である。 ヘッド素子の例を示す平面図である。 本発明の一実施の形態の例の印画エネルギーの説明図である。 本発明の一実施の形態の例の印画エネルギー改善後の印画時の発色図である。 本発明の一実施の形態の例のサーマルヘッド製造工程の説明図である。 昇華方式プリンタの例の構成図である。 従来のサーマルヘッドの例を示す平面図である。 従来のサーマルヘッド構造図である。 従来の印画時の発色図である。 従来の印画エネルギーの説明図である。 従来のサーマルヘッド製造工程の例の説明図である。

符号の説明

１，１１１…サーマルヘッド、２…グレーズ、３…発熱抵抗体（抵抗体膜）、４…電極、５…保護膜、６…熱伝導膜、７…リボン、８…印画紙（媒体）、９，９ａ，１２９…熱拡散、６０…研磨材、１２５ａ，１２５ｂ，１２６ｃ…表面段差

Claims (7)

1. 基板と、該基板上に形成されたグレーズと、該グレーズ上に形成された発熱抵抗体及び電極からなるヘッド素子と、該ヘッド素子の上から全面を覆うように形成された保護膜とを備えたサーマルヘッドであって、
   少なくとも前記保護膜表面の前記発熱抵抗体膜厚に起因する段差及び前記電極膜厚に起因する段差が０．０１μｍ未満である
   ことを特徴とするサーマルヘッド。
2. 請求項１に記載のサーマルヘッドにおいて、
   前記保護膜上に熱伝導率３５Ｗ／ｍｋ以上の材料からなる熱伝導膜を成膜した
   ことを特徴とするサーマルヘッド。
3. 基板と、該基板上に形成されたグレーズと、該グレーズ上に形成された発熱抵抗体及び電極からなるヘッド素子と、該ヘッド素子の上から全面を覆うように形成された少なくとも一層以上の保護膜とを備えたサーマルヘッドの製造方法であって、
   前記保護膜を成膜した後、前記保護膜表面の前記発熱抵抗体膜厚に起因する段差及び前記電極膜厚に起因する段差を０．０１μｍ未満に研磨する工程を有する
   ことを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
4. 請求項３に記載のサーマルヘッドの製造方法において、
   前記研磨処理が終了後、前記保護膜上に熱伝導率３５Ｗ／ｍｋ以上の材料からなる熱伝導膜を成膜する工程を有する
   ことを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
5. 基板と、該基板上に形成されたグレーズと、該グレーズ上に形成された発熱抵抗体及び電極からなるヘッド素子と、該ヘッド素子の上から全面を覆うように形成された保護膜とを備えたサーマルヘッドを有する昇華方式プリンタであって、
   少なくとも前記保護膜表面の前記発熱抵抗体膜厚に起因する段差及び前記電極膜厚に起因する段差が０．０１μｍ未満である
   ことを特徴とする昇華方式プリンタ。
6. 請求項５に記載の昇華方式プリンタにおいて、
   前記サーマルヘッドの保護膜上に熱伝導率３５Ｗ／ｍｋ以上の材料からなる熱伝導膜が成膜されている
   ことを特徴とする昇華方式プリンタ。
7. 請求項５又は６に記載の昇華方式プリンタにおいて、
   リボンのラミネーション加熱時にヘッド素子に印加するパルス幅変調された印画電流のデューティー比が、画像印画時のものより大きくかつ１００％に近い
   ことを特徴とする昇華方式プリンタ。

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