JP2008230126A - サーマルプリントヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】取扱い性、信頼性が高いサーマルプリントヘッドを得る。
【解決手段】長尺板状絶縁基板１１のグレーズ層上に被着され、層端１４ｃ，１５ｄが絶縁基板の一方の長辺１２ａのエッジ１２ｂから間隔をあけて配置され長辺に沿って発熱部１４ａを形成する発熱抵抗体層１４および発熱抗体層上に積層され発熱部１４ａの電極となる金属配線層１５と、少なくとも発熱部１４ａとその近傍の金属配線層１５上を覆い、絶縁基板を長辺のエッジ１２ｂ位置まで被覆する絶縁保護層１６と、絶縁保護層上に被着された除電層１７とを具備し、除電層１７の長辺側の層端１７ａは長辺のエッジ１２ｂから所定の間隔をあけて形成され、発熱抵抗体層および金属配線層の層端１４ｃ，１５ｄの長辺のエッジ１２ｂとの間隔に対して除電層の層端と長辺のエッジとの間隔の方が大きく、絶縁保護層はエッジから除電層にかけて傾斜面１８を形成している。
【選択図】図２

Description

本発明は記録用紙などの記録媒体に印画するサーマルプリントヘッドに関する。

サーマルプリントヘッドは、絶縁基板に設けた発熱抵抗体を発熱させ、感熱紙や製版フィルム、印画紙、メディアなどに文字などを記録する画像記録デバイスとして使用され、また低騒音で、低ランニングコストなどの利点を有し、近年、ビデオプリンターやイメージャー、シールプリンターなどの出力用デバイスとしても広範囲に使用されている。

従来のサーマルプリントヘッドを、図３を参照して説明する。セラミックなどで形成された絶縁基板２１上に、ガラスのグレーズ層２２が設けられている。グレーズ層２２上に、複数の発熱素子からなる発熱部を構成する発熱抵抗体層２３が設けられ、発熱抵抗体層２３上に電極となる金属配線層２４が設けられている。金属配線層は所定長さの切欠きを有して間隙を形成し、その間隙部分の発熱抵抗体層２３が発熱部２５として機能する。

この発熱部２５上に、発熱部２５を保護する絶縁保護層２６がスパッタリングなどで形成されている。絶縁保護層２６上には、例えばイオンプレーティング法等により、絶縁保護層２６の摩耗を防止し、かつ除電機能を有する除電層２７が設けられている。絶縁保護層２６は絶縁膜で構成され、除電層２７は導電性の硬質膜で形成される（例えば、特許文献１参照）。

上記した構成において、記録紙などの記録媒体に印字する場合、発熱部２５近傍の除電層２７上に沿って記録媒体を副走査方向に移動させる。これと同時に、発熱部２５に電流を流して加熱させ、その熱により記録媒体への印字が行われる。
特開２００６−１８１８２２号公報

しかしながら、撓みにくい硬質な記録媒体にも適用可能なサーマルプリントヘッドにするため、発熱部を絶縁基板エッジ２８に近づける構造は、エッジに発熱抵抗体層２３や金属配線層２４がエッジに露出し、さらに除電層２７の層端がエッジに届く。ヘッドをサーマルプリンタに実装した状態では、ヘッドはプラテンローラとの間を相対移動する機構を有し、記録媒体の挿入や保守点検時にヘッドが操作者などの手やドライバに接触する。このとき、ヘッドの電源電位ＶＨ例えば数十Ｖ程度にまで荷電された除電層に触れ電撃を与えることがある。さらに、エッジ面が多層構造になっていると、不測の機械的接触により層膜が剥離しやすい。

本発明は、上記した欠点を解決するもので、サーマルプリントヘッドの操作上の不本意な電撃を避けることができ、信頼性が高いサーマルプリントヘッドを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明にかかるサーマルプリントヘッドは、表面にグレーズ層が被着された長尺の板状絶縁基板と、このグレーズ層上に被着され、層端が前記絶縁基板の一方の長辺のエッジから間隔をあけて配置され前記長辺に沿って発熱領域を形成する発熱抵抗体層および前記発熱抗体層上に積層され前記発熱領域の電極となる金属配線層と、少なくとも前記発熱領域とその近傍の前記金属配線層上を覆い、前記絶縁基板を前記長辺のエッジ位置まで被覆する絶縁保護層と、前記絶縁保護層上に被着された除電層とを具備し、前記除電層の前記長辺側の層端は前記長辺のエッジから所定の間隔をあけて形成され、前記発熱抵抗体層および前記金属配線層の前記長辺のエッジとの間隔に対して前記除電層の層端と前記長辺のエッジとの間隔の方が大きく、前記絶縁保護層は前記エッジから前記除電層にかけて傾斜に形成されていることを特徴とする。

本発明の構成により、サーマルプリントヘッドの取り扱い性の向上と共に、信頼性が高いサーマルプリントヘッドが容易に得られる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１および図２に示すように、板状絶縁基板１１は、例えばセラミックなどの長尺の方形絶縁基板１２上に、蓄熱層および平滑層として機能するガラスのグレーズ層１３を設けた構造になっている。グレーズ層１３は蓄熱領域となる突条部１３ａを有し、方形絶縁基板１２の一方の長辺１２ａに沿ってライン状に配置している。さらに板状絶縁基板１１上に発熱抵抗体層１４を形成し、発熱抵抗体層１４上に金属配線層１５を設けている。金属配線層１５は発熱抵抗体層により構成される発熱素子１４ｂの電極になっており、一対の発熱素子１４ｂを１ビットの素子として構成するために折り返し接続配線１５ａを有して、他方の引出し配線１５ｂが電極パッド１５ｃに接続されている。この発熱素子群は突条部１３ａの中央よりも基板エッジ１２ｂ側に傾いた位置で、記録媒体に対して主走査方向になるようにライン状に配列される。発熱素子は金属配線の切り欠け部により形成され、切り欠け部の間隙が発熱部１４ａとして機能する。

発熱部１４ａ上とその近傍の金属配線層１５上に、Ｓｉ−Ｏ−Ｎを主成分とする絶縁保護層１６が形成されている。この保護層１６は、硬質で緻密な絶縁体材料であり、発熱部１４ａ、金属配線層１５および絶縁基板のグレース層端のエッジ１２ｂ位置まで被覆し、発熱抵抗体層１４、金属配線層１５を密閉して大気中に含まれている水分等の接触による腐食から保護する。

絶縁保護層１６上の一部、例えば発熱部１４ａの上方部分に、除電層１７が形成されている。この除電層１７は例えばＴｉＮ等の窒化金属を主成分とする硬質の導電膜から形成されている。この除電層１７は、絶縁保護層１６が記録媒体との摺接により帯電するのを防止する帯電防止の機能をもち、また耐磨耗性を有している。以上の材料の他に、除電層１７の窒化金属としては、高融点金属の窒化物が挙げられる。その中でも耐磨耗の高い高融点金属の窒化物であるＴａＮ（窒化タンタル）、ＷＮ（窒化タングステン）、ＭｏＮ（窒化モリブデン）等が好適に使用できる。この板状絶縁基板１１は放熱板１９に取り付けられる。

本実施形態において、発熱抵抗体層１４および金属配線層１５の層端１４ｃ，１５ｄは、絶縁基板のエッジ１２ｂから一定の間隔ｓ１を好ましくは０．１〜０．４ｍｍたとえば０．２ｍｍ離れて配置される。この上に被覆される絶縁保護層１６は絶縁基板エッジ１２ｂに達するように被着され、発熱抵抗体層１４の層端１４ｃおよびこれと重なる金属配線層１５の層端１５ｄを密閉している。さらに、上層の除電層１７の層端１７ａは絶縁基板エッジから間隔ｓ２好ましくは０．３〜０．７ｍｍたとえば０．４ｍｍ離れて形成される。エッジ１２ｂと除電層の層端１７ａ間の間隔ｓ２を、エッジ１２ｂと金属配線の層端１５ｄとの間隔ｓ１よりも大きくすることにより、エッジから除電層面にいたるエッジ近傍の面に階段状などの傾斜面１８ができ、実装後の操作時などにおけるエッジへの機械的な衝撃を緩和することができ、接着性の弱い除電層などの剥離を防止することができる。

しかも、除電層１７がエッジ１２ｂから後退しているため、操作者への電撃も減り、さらに配線金属層の層端１５ｄが絶縁保護層１６により密閉されるので腐食などが生じない。

このようなエッジでの多層構造の傾斜面１８の形成により、多層構造が損傷しにくく、信頼性の高いサーマルプリントヘッドが得られる。

次に、上記したサーマルプリントヘッドの製造方法の一例について図１および図２を参照して説明する。

例えばＡｌ_２Ｏ_３（アルミナ）等のセラミックの方形絶縁基板１２上に、膜厚が１００〜２００μｍ、例えば１００μｍの平坦層１３ｂと例えばさらに４０μｍの高さのかまぼこ状の突条部１３ａをもつグレーズ層１３を形成し、板状絶縁基板１１を形成する。ここで、グレーズ層１３の形成は、ガラス粉末に適当な有機溶媒、溶剤を添加して得たガラスペーストを周知のスクリーン印刷法で塗布形成する。そして、所定の温度で焼成し所要の膜厚のガラス膜をセラミックの方形絶縁基板１２表面に融着、被着させる。

その後、板状絶縁基板１１上にスパッタリングにより、サーメット材料例えばＴａＳｉＯ_２から成り膜厚が０．０５μｍ程度の発熱抵抗体層１４を成膜する。更に、発熱抵抗体層上にスパッタリングにより例えばＡｌ（アルミニウム）からなり膜厚が０．５μｍ〜１μｍ例えば０．５μｍの金属配線層１５を成膜する。その後、発熱抵抗体層および金属配線層に対しフォトエングレービングプロセスによりパターニングを行い、発熱抵抗体層および金属配線層の各パターンを形成する。このとき、金属配線層に切り欠けを設け、得られる間隙部分に発熱部１４ａを形成する。

その後、少なくとも発熱抵抗体層１４の発熱部１４ａおよびその近傍の金属配線層１５を被覆するように、Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系からなり膜厚が２〜５μｍ、例えば４μｍの絶縁材料の絶縁保護層１６を選択的に形成する。

次に、絶縁保護層１６の基板エッジ側および所要部をマスクして成膜チャンバーに配置し、チタン（Ｔｉ）を原料にしてホローカソードでＴｉを蒸発させ、同時に窒素ガスを成膜チャンバー内に導入し、ＴｉＮ膜を例えば１．０μｍ成膜して除電層１７を成膜する。

以上、本発明を実施形態について説明したが、板状絶縁基板エッジ近傍の多層構造の傾斜面形成により、所期の効果を得ることができる。

なお、上述した実施形態は本発明を限定するものでなく、例えば基板や多層の各材料は適宜選択できるものであることは言うまでもない。

本発明の一実施形態の一部平面図である。 図１のＸ−Ｘ線で切断して示す略断面図である。 従来技術のサーマルプリントヘッドを示す略断面図である。

符号の説明

１１…板状絶縁基板，１２…方形絶縁基板，１３…グレーズ層，１４…発熱抵抗体層，１４ａ…発熱部，１５…金属配線層，１６…絶縁保護層，１７…除電層

Claims (2)

1. 表面にグレーズ層が被着された長尺の板状絶縁基板と、
   このグレーズ層上に被着され、層端が前記絶縁基板の一方の長辺のエッジから間隔をあけて配置され前記長辺に沿って発熱部を形成する発熱抵抗体層および前記発熱抗体層上に積層され前記発熱部の電極となる金属配線層と、
   少なくとも前記発熱領域とその近傍の前記金属配線層上を覆い、前記絶縁基板を前記長辺のエッジ位置まで被覆する絶縁保護層と、
   前記絶縁保護層上に被着された除電層とを具備し、
   前記除電層の前記長辺側の層端は前記長辺のエッジから所定の間隔をあけて形成され、前記発熱抵抗体層および前記金属配線層の前記長辺のエッジとの間隔に対して前記除電層の層端と前記長辺のエッジとの間隔の方が大きく、前記絶縁保護層は前記エッジから前記除電層にかけて傾斜が形成されていることを特徴とするサーマルプリントヘッド。
2. 前記除電層の層端と前記長辺のエッジとの間隔は０．３ｍｍ乃至０．７ｍｍである請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。

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