JP2007185830A

JP2007185830A - サーマルヘッド及びこの製造方法

Info

Publication number: JP2007185830A
Application number: JP2006004716A
Authority: JP
Inventors: Tsuneyuki Sasaki; 恒之佐々木; Hirotoshi Terao; 博年寺尾
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2006-01-12
Filing date: 2006-01-12
Publication date: 2007-07-26
Also published as: US20070171270A1; EP1808299A2; CN100999159A

Abstract

【課題】本発明は、熱応答性に優れた保温層を形成できると共に、発熱部近傍の保温層の曲率半径を印字品質に影響の無い寸法とすることができるサーマルヘッド及びこの製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、絶縁性のヘッド基板２と、このヘッド基板２の表面に所定の高さ寸法Ｔと裾野寸法Ｗで円弧状に形成した保温層３と、この保温層３の頂部近傍に形成した抵抗体からなる発熱部４とを備え、ヘッド基板２の表面には、幅寸法が保温層３の裾野寸法Ｗと同寸法の保温層形成部２ａが形成され、保温層３は、保温層形成部２ａ上に所定の高さ寸法Ｔで形成されていると共に、発熱部４近傍の円弧状の曲率半径が所望の寸法で形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明はサーマルヘッド及びこの製造方法に係わり、特に熱転写プリンタに搭載されて記録紙に画像印刷を行うライン型のサーマルヘッド及びこの製造方法に関する。

従来より、サーマルヘッドに形成された複数の発熱部を、印刷情報に基づいて選択的に発熱させることにより、インクリボンのインクを熱転写して、記録紙上に所望の画像を印刷可能な熱転写プリンタがコンピュータ等の出力機器として多用されている。
前記熱転写プリンタに用いられている従来のサーマルヘッドは、図５に示すように、セラミック等の絶縁材料からなり表面が平坦状に形成されたヘッド基板２１が配設されている。前記ヘッド基板２１の平坦状の表面の一端部寄りには、所定高さで円弧状に突出する保温層２２が形成されている。

前記保温層２２の形成は、保温層の材料である例えばガラスペーストを高温で熱焼成して円弧状に突出形成している。
また、保温層２２の円弧状の頂部近傍には、抵抗体層からなる複数の発熱部２３と、この発熱部２３の図示左右には、発熱部２３に電気的に接続する個別電極（図示せず）と共通電極（図示せず）とが複数整列形成されている。
また、発熱部２３を形成した側と反対側のヘッド基板２１の他端部側には、ドライバＩＣを封止した封止樹脂（図示せず）が所定高さで突出形成されている。
そして、印刷時に封止樹脂が形成されたヘッド基板２１の他端部側を、インクリボンから離れる方向に傾斜させることで、印刷時に搬送されるインクリボンに封止樹脂が当接することなく、印刷不良等が発生するのを防止できるようになっている。

このような従来のサーマルヘッドを用いた熱転写プリンタの印刷動作は、まず、サーマルヘッドをヘッドダウンさせて、インクリボン（図示せず）と記録紙（図示せず）をプラテンローラ（図示せず）に圧接する。
そして、印刷情報に基づいて複数の発熱部２３を選択的に発熱させると共に、紙送りローラ（図示せず）を回転させて記録紙を一方向に搬送することで、インクリボンのインクが記録紙に熱転写されて所望の画像等が印刷される。

このような熱転写プリンタは、近年、高速印刷の要求が強いが、図５に示すような保温層２２の形状だと、ヘッド基板２１との接触面積が広くて熱容量が大きくなり熱応答性が悪かった。
このような従来のサーマルヘッドで高速印刷すると、保温層２２が所定温度まで冷却されない内にインクリボン及び記録紙が搬送されるために、記録紙にインクリボンの不要なインクが熱転写されて、尾引き現象等の印刷不良が発生するおそれがあった。
そのために、高速印刷対応のサーマルヘッドとして、図６に示すように、高さ寸法Ｔ及び裾野寸法Ｗを、図５に示すものより小さくし、断面積が小さくて熱容量が小さい、熱応答性に優れたな保温層２４が望まれている。
特開２００５−１６９８５５号公報特開平５−３０５７１９号公報

しかし、従来のサーマルヘッドは、図６に示すような熱容量が小さくて熱応答性に優れた保温層２４を形成するために、保温層の材料であるガラスペーストの量を少なくしても、高温での熱焼成時に、溶解したガラスペーストが平坦状のヘッド基板２１の表面を流れて、図６の破線で示すような、高さ寸法が所望の高さ寸法Ｔより低くなると共に、裾野寸法がＷ’と広がった状態の保温層２４’が形成される。
そのために、保温層２４’は、ヘッド基板２１との接触面積が広くなり、熱容量が所望の高さ寸法Ｔ及び幅寸法Ｗからなる保温層２４より大きくなり、熱応答性が希望する値より良くならないという問題があった。

また、図６の破線で示すような保温層２４’に形成されると、発熱部２３近傍の保温層２４’の円弧状の曲率半径が大きくなり過ぎて印字品質に影響するおそれがあった。
本発明は、前述したような課題を解決するためになされたもので、熱応答性に優れた保温層を形成できると共に、発熱部近傍の保温層の曲率半径を印字品質に影響の無い寸法とすることができるサーマルヘッド及びこの製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための第１の手段として本発明のサーマルヘッドは、絶縁性のヘッド基板と、このヘッド基板の表面に所定の高さ寸法と裾野寸法で円弧状に形成した保温層と、この保温層の頂部近傍に形成した抵抗体からなる発熱部とを備え、前記ヘッド基板の表面には、幅寸法が前記保温層の裾野寸法と同寸法の保温層形成部が形成され、前記保温層は、前記保温層形成部上に所定の高さ寸法で形成されていると共に、前記発熱部近傍の前記円弧状の曲率半径が所望の寸法で形成されていることを特徴とする。
また、前記課題を解決するための第２の手段として、前記保温層形成部は、前記ヘッド基板の表面から所定の幅寸法と高さ寸法で突出形成され、前記保温層形成部上に前記保温層が形成されていることを特徴とする。
また、前記課題を解決するための第３の手段として、前記所定の幅寸法の前記保温層形成部を挟んだ左右両側に前記保温層形成部に沿って一対の溝が形成され、この一対の溝に挟まれた部分の前記保温層形成部上に前記保温層が形成されていることを特徴とする。

また、前記課題を解決するための第４の手段として本発明のサーマルヘッドの製造方法は、請求項１乃至３の何れか１項に記載のサーマルヘッドにおいて、前記保温層形成部上にガラスペーストを熱焼成して前記保温層が形成され、前記保温層形成時に前記ガラスペーストの量を管理して、前記高さ寸法が所定範囲になるように前記保温層を形成することで、前記保温層は、前記裾野寸法が前記保温層形成部の幅寸法と同寸法に形成されると共に、前記発熱部近傍の前記曲率半径が所望の寸法に形成されることを特徴とする。

本発明に係わるヘッド基板の表面には、幅寸法が保温層の裾野寸法と同寸法の保温層形成部が形成され、保温層は、保温層形成部上に所定の高さ寸法で形成されていると共に、発熱部近傍の円弧状の曲率半径が所望の寸法で形成されているので、保温層形成時に、ガラスペーストを熱焼成しても溶解したガラスペーストの表面張力によって、形成する保温層の幅寸法が、保温層形成部の幅寸法以上に広がることがない。
そのために、保温層の幅寸法及び高さ寸法を所望の寸法に形成でき、熱応答性に優れた保温層とすることができ、高速印刷に対応したサーマルヘッドを提供できる。
また、保温層形成部は、ヘッド基板の表面から所定の幅寸法と高さ寸法で突出形成され、保温層形成部上に保温層が形成されているので、保温層形成部の製造が容易である。そのために、保温層形成部の幅寸法をコントロールすることで、保温層の熱容量を容易にコントロールすることができる。

また、所定の幅寸法の前記保温層形成部を挟んだ左右両側に前記保温層形成部に沿って一対の溝が形成され、この一対の溝に挟まれた部分の前記保温層形成部上に前記保温層が形成されているので、研削加工等で一対の溝を形成するだけで保温層形成部を形成でき、更に製造が容易なサーマルヘッドを提供できる。

また、本発明のサーマルヘッドの製造方法は、請求項１乃至３の何れか１項に記載のサーマルヘッドにおいて、保温層形成部上にガラスペーストを熱焼成して保温層が形成され、保温層形成時にガラスペーストの量を管理して、高さ寸法が所定範囲になるように保温層を形成することで、保温層は、裾野寸法が保温層形成部の幅寸法と同寸法に形成されると共に、発熱部近傍の曲率半径が所望の寸法に形成されるので、ガラスペーストの量を管理するだけで、熱応答性に優れた保温層を形成でき高速印刷に対応したサーマルヘッドの製造が容易である。

以下に、本発明のサーマルヘッド及びこの製造方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施の形態のサーマルヘッドの要部断面図であり、図２は図１の要部拡大断面図であり、図３は本発明の第２の実施の形態のサーマルヘッドの要部拡大断面図であり、図４は本発明に係わる保温層の円弧状の曲率半径と裾野寸法及び高さ寸法との関係を示すグラフである。

まず、本発明の第１の実施の形態のサーマルヘッド１は、図１に示すように、セラミック等で形成された絶縁性のヘッド基板２が配設され、このヘッド基板２は、紙面と直交する方向に長尺上に形成されている。
また、ヘッド基板２の表面の図示側である一端部寄りの位置には、所定の幅寸法Ｗと高さ寸法で保温層形成部２ａが突出形成されている。この保温層形成部２ａは、上面が平坦状に形成され、この平坦状の保温層形成部２ａ上には、ガラスペーストを熱焼成して形成した断面が円弧状の保温層３が形成されている。

前記保温層３の形成は、平坦状の保温層形成部２ａの上面にガラスペーストを所定量塗布した状態で、高温の雰囲気中でヘッド基板２を熱焼成することで、図２に示すように、保温層形成部２ａ上に、断面形状が円弧状で高さ寸法Ｔの保温層３が形成される。この時形成される保温層３は、高温で溶解したときのガラスペーストの表面張力によって、円弧状の裾野寸法が保温層形成部２ａの幅寸法Ｗと同寸法に形成されるようになっている。
前記保温層３は、円弧状の頂部近傍の曲率半径が、図２に示すように、破線で示す従来例の保温層２２の頂部近傍の曲率半径と略同じに形成されて、印刷に最適な寸法になっている。

また、本発明に係わる保温層３は、図２に示すように、破線で示す従来の保温層２２より体積が小さくなっているので、熱容量が小さくなって熱応答性に優れたものとなっている。
前記保温層３は、幅寸法Ｗに形成された保温層形成部２ａ上に塗布するガラスペーストの量を調整して高さ寸法Ｔを可変することで、熱容量を調整できるようになっている。
そして、保温層３の曲率半径と、裾野寸法Ｗ及び高さ寸法Ｔとの関係は、繰り返しの実験結果から、図４に示すグラフのような結果となった。

例えば、保温層形成部２ａの幅寸法Ｗが０．９ｍｍに形成されている場合は、この保温層形成部２ａ上に高さ寸法Ｔが５０μｍになるような量のガラスペーストを塗布して高温で熱焼成することで、曲率半径が２．０ｍｍの保温層３が形成できるようになっている。
また、保温層形成部２ａの幅寸法Ｗが０．９ｍｍに形成され、この保温層形成部２ａ上に高さ寸法Ｔが３０μｍになるような量のガラスペーストを塗布して熱焼成することで、曲率半径が３．５ｍｍの保温層３が形成できるようになっている。即ち、保温層３を形成時に、ガラスペーストの量を管理して、裾野寸法Ｗと高さ寸法Ｔとが図４に示す所定範囲になるように保温層３を形成することで、発熱部４近傍の曲率半径が所望の値の保温層３を形成することができる。

また、保温層３の頂部近傍には、抵抗体からなる複数の発熱部４が、保温層２の長手方向に沿って直線状に整列形成されている。
前記発熱部４を挟んで図示左側に共通電極（図示せず）が形成され、図示右側に個別電極が形成され、共通電極と個別電極とが発熱部に電気的に接続している。
また、ヘッド基板２の図示右側には、プリント基板５が配設され、このプリント基板５の上面には、複数の発熱部４を選択的に発熱制御可能なドライバＩＣ６が配設されている。
このドライバＩＣ６には、銅、アルミ等からなるリード線６ａが接続され、このリード線６ａが個別電極及びプリント基板５に形成した給電パターン（図示せず）にワイヤボンディング等によって接続されている。

また、ドライバＩＣ６及びリード線６ａは、エポキシ樹脂等を主成分とする熱硬化性樹脂からなる封止樹脂７で覆われて封止されている。
そして、ヘッド基板２、及びプリント基板５は、アルミ等の放熱性に優れた金属からなるヘッド取付台８に、熱伝導性に優れたシリコン樹脂等の接着剤で接着されてサーマルヘッド１が構成されている。
このような本発明のサーマルヘッド１は、ヘッド取付台８が熱転写プリンタに取付けられてヘッドアップ／ダウン可能になっている。そして、サーマルヘッド１を円柱状のプラテンローラ（図示せず）側にヘッドダウンさせることで、サーマルヘッド１とプラテンローラとの間に搬送されているインクリボン（図示せず）及び記録紙（図示せず）を、プラテンローラに圧接可能になっている。

また、本発明の第１の実施の形態のサーマルヘッド１の製造方法は、セラミック等からなるヘッド基板２の表面から、フォトリソ技術等により幅寸法Ｗの保温層形成部２ａを所定高さで突出形成する。
前記保温層形成部２ａの幅寸法Ｗは、図４に示すグラフから、所望する曲率半径に対応して求めることができる。
その後、保温層形成部２ａ上にガラスペーストを所望する曲率半径及び熱容量に対応する量を塗布して、ヘッド基板２を高温で熱焼成することで、裾野寸法Ｗ及び高さ寸法Ｔの円弧上の保温層３が形成される。

このように形成された保温層３上にスパッタリング及びフォトリソ技術等により、抵抗体と、この抵抗体の上に共通電極と個別電極とを形成することで、円弧状の頂部近傍に複数の発熱部４が形成される。
次に、保温層３及び発熱部４上を耐磨耗性に優れた保護層（図示せず）で覆ったヘッド基板２と、プリント基板５とを当接させた状態で、ヘッド取付台８の上面に、シリコン接着剤等の熱伝導性に優れた接着剤等で接着する。

その後、ドライバＩＣ６、及びリード線６ａ上を、粘性のある液状の封止樹脂７で所定の厚さ塗布して硬化させることで、ドライバＩＣ６、及びリード線６ａが封止されて本発明のサーマルヘッド１が製造されている。
このように製造された本発明のサーマルヘッド１は、保温層３の幅寸法が保温層形成部２ａの幅寸法Ｗと同じに形成されるので、保温層３形成時のガラスペーストの量をコントロールするだけで、熱容量が小さくて熱応答性に優れた保温層３を形成できると共に、発熱部４近傍の円弧状の曲率半径を印刷に最適な形状にすることができる。

そのために、このような本発明のサーマルヘッド１を熱転写プリンタに搭載して高速印刷しても、高品質の画像を印刷することができる。
また、本発明の第２の実施の形態のサーマルヘッド１１は、図３に示すように、平坦状のヘッド基板１２の表面に、幅寸法Ｗの保温層形成部１２ａを挟んだ左右両側に所定の幅と深さで一対の溝１２ｂ、１２ｂが形成されている。
そして、一対の溝１２ｂ、１２ｂに挟まれた部分の幅寸法Ｗの保温層形成部１２ａ上に、高さ寸法Ｔの保温層３が突出形成され、この保温層３の円弧状の頂部近傍に発熱部４が形成されている。

前記第２の実施の形態におけるサーマルヘッド１１の保温層３及び発熱部４は、第１の実施の形態と構成及び製法が同じなので詳細な説明を省略する。
第２の実施の形態のサーマルヘッド１１は、第１の実施の形態と同様に、保温層形成部１２ａの幅寸法Ｗと同寸法の裾野寸法を有する保温層３を形成することができる。
このような第２の実施の形態のサーマルヘッド１１は、保温層形成部１２ａの形成を、一対の溝１２ｂ、１２ｂを研削加工等することにより容易に形成でき製造が容易である。

本発明の第１の実施の形態のサーマルヘッドの要部断面図である。図１の要部拡大断面図である。本発明の第２の実施の形態のサーマルヘッドの要部断面図である。本発明に係わる保温層の円弧状の曲率半径と裾野寸法及び高さ寸法との関係を示すグラフである。従来のサーマルヘッドを説明する要部断面図である。従来のサーマルヘッドの課題を説明する要部断面図である。

符号の説明

１第１の実施の形態のサーマルヘッド
２ヘッド基板
２ａ保温層形成部
３保温層
４発熱部
５プリント基板
６制御部材
６ａリード線
７封止部材
８ヘッド取付台

Claims

絶縁性のヘッド基板と、このヘッド基板の表面に所定の高さ寸法と裾野寸法で円弧状に形成した保温層と、この保温層の頂部近傍に形成した抵抗体からなる発熱部とを備え、
前記ヘッド基板の表面には、幅寸法が前記保温層の裾野寸法と同寸法の保温層形成部が形成され、前記保温層は、前記保温層形成部上に所定の高さ寸法で形成されていると共に、前記発熱部近傍の前記円弧状の曲率半径が所望の寸法で形成されていることを特徴とするサーマルヘッド。
前記保温層形成部は、前記ヘッド基板の表面から所定の幅寸法と高さ寸法で突出形成され、前記保温層形成部上に前記保温層が形成されていることを特徴とする請求項１記載のサーマルヘッド。
前記所定の幅寸法の前記保温層形成部を挟んだ左右両側に前記保温層形成部に沿って一対の溝が形成され、この一対の溝に挟まれた部分の前記保温層形成部上に前記保温層が形成されていることを特徴とする請求項１記載のサーマルヘッド。
請求項１乃至３の何れか１項に記載のサーマルヘッドにおいて、前記保温層形成部上にガラスペーストを熱焼成して前記保温層が形成され、前記保温層形成時に前記ガラスペーストの量を管理して、前記高さ寸法が所定範囲になるように前記保温層を形成することで、前記保温層は、前記裾野寸法が前記保温層形成部の幅寸法と同寸法に形成されると共に、前記発熱部近傍の前記曲率半径が所望の寸法に形成されることを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。