JP2009107201A - サーマルヘッド、サーマルヘッドの製造方法、およびサーマルプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】比較的高画質の画像を比較的高速で記録することができるサーマルヘッドを提供する。
【解決手段】一方の主面から突出した凸状部２８を備える基体と、凸状部２８の表面に形成された発熱抵抗体層と、発熱抵抗層と電気的に接続する第１の電極２４および第２の電極２５とを備え、凸状部２８が、基板２０の主面から突出した伝熱層２１と、この伝熱層２１の表面を覆う蓄熱層２２と、を含んで構成されており、伝熱層２１の突出端２１Ａが、第１の電極２４および第２の電極２５の少なくともいずれか一方に比べて、凸状部２８の突出頂部２８Ａにより近いサーマルヘッド。
【選択図】図２

Description

本発明は、ファクシミリ、バーコードプリンタ、ビデオプリンタあるいはデジタルフォトプリンタなどの画像記録デバイスとして用いられるサーマルヘッド、サーマルヘッドの製造方法、およびそれを備えたサーマルプリンタに関する。

ワードプロセッサ等のプリンタ機構として組み込まれる一般的なサーマルヘッドの一例として、例えばアルミナセラミックス等から成る基板の上面に、部分的な凸状部が設けられた構造のサーマルヘッドがある。かかる構成のサーマルヘッドにおいて、この凸状部は、表面が凸状に形成されたグレーズ層上に、発熱抵抗体及び一対の電極を順次被着させた構造となっている。かかるサーマルヘッドでは、インクリボン及び記録紙を外部のプラテンローラ等を用いて、この凸状部上に順次搬送させながら、印画信号に基づいて発熱抵抗体に選択的に電流を流してジュール発熱させることで、感熱紙などの記録媒体の表面に画像を記録する。

かかる構成のサーマルヘッドにおいて、記録媒体に良好な画像を形成する上で、この凸状部の形状および層構造は重要である。凸状部の層構造は、凸状部の蓄熱性能および伝熱性能、ひいては、電圧の印加に対する凸状部の熱応答性に影響する。凸状部の層構造のうち、グレーズ層（蓄熱層）の厚さは、例えば凸状部の熱応答性に特に影響する。また、凸状部の形状は、凸状部表面と記録紙との接触状態に影響を及ぼす。

例えば、特許文献１記載のサーマルヘッド１００では、図６に示すように発熱抵抗体１３０の近傍で、先端部が発熱抵抗体１３０に被覆された背高の突部１３２を設けている。特許文献１記載のサーマルヘッド１００は、この突部１３２を設けたことで、画像記録に際してインクリボンｉを突部１３２に対して比較的強い圧力で押圧させながら、発熱抵抗体１３０の発する熱をインクリボンｉ側に良好に伝熱させ、紙などの記録媒体ｐに良好に画像を記録している。

特許文献１記載のサーマルヘッドでは、図６に示すように、断面が円弧状の一段目グレーズ１２０Ａ表面に、この一段目グレーズ１２０Ａと同一材料からなる、この一段目グレーズ表面１２０Ａから突出した微小な突部１３２を設けている。図６からも明らかなように、この突部１３２の表面部分は、発熱抵抗体１３０に全体的に被覆されているとともに、放熱板としての機能を有する基板１１０から最も離間している。このため、この突部１３２は、一段目グレーズ１２０Ａに比べて比較的温度が高くなり易い。このように、従来では、紙面に記録するドットを小さくして高精細な画像を形成するために突部１３２を設けても、小さな突部１３２では特に温度の立下り特性が悪く、画像の記録速度に限界があった。すなわち、従来のサーマルヘッドでは、画質および画像記録速度の双方を同時に、比較的高くすることは出来なかった。

本願発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、比較的高画質の画像を比較的高速で記録することができるサーマルヘッドを提供することを目的とする。また、本発明は、かかる構成のサーマルヘッドを、高い設計自由度で比較的低コストに製造することができる、サーマルヘッドの製造方法を提供することも目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、一方の主面から突出した凸状部を備える基体と、前記凸状部の表面に形成された発熱抵抗体層と、前記発熱抵抗層の表面にそれぞれ離間して設けられた、第１の電極および第２の電極と、を備え、前記凸状部は、前記基板の主面から突出した伝熱層と、前記伝熱層の表面を覆う蓄熱層と、を含んで構成されており、前記伝熱層の突出端は、前記第１の電極および前記第２の電極の少なくともいずれか一方に比べて、前記突出頂部により近いことを特徴とするサーマルヘッドを提供する。

本発明は、また、記録媒体に、記録情報に応じた画像を記録するサーマルプリンタであって、上述のサーマルヘッドと、前記記録媒体を搬送する搬送機構と、前記サーマルヘッドの各電極に、前記記録情報に応じた電圧信号を供給する駆動手段と、を備えて構成されていることを特徴とするサーマルプリンタを、併せて提供する。

本発明は、また、サーマルヘッドの製造方法であって、基板の主面に、前記基板表面から突出した伝熱層を形成する工程と、前記伝熱層の表面を覆う蓄熱層を設け、前記基板の前記主面に凸状部を形成する工程と、前記凸状部の表面に発熱抵抗体層を形成する工程と、前記発熱抵抗層の表面に第１の電極および第２の電極を形成する工程と、を有し、前記凸状部を形成する工程では、スクリーン印刷法を用いて、前記伝熱層の表面に前記蓄熱層を設けることを特徴とするサーマルヘッドの製造方法を、併せて提供する。

本発明によれば、紙などの記録媒体に、比較的画質の高い画像を、比較的高速に記録することができる。また、本発明の提供するサーマルヘッドの製造方法によれば、かかるサーマルヘッドを、高い設計自由度で比較的低コストに作製することができる。

以下、本発明を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態であるサーマルヘッド２を備えて構成されたサーマルプリンタ１について説明する図である。また、図２は、サーマルプリンタ１に配置された状態のサーマルヘッド２について説明する概略断面図である。図２では、サーマルプリンタ１の、サーマルヘッド２を含めた周辺部分を拡大して示している。より詳しくは、図２は、サーマルヘッド２に配置された複数の発熱部２９のうち１つの発熱部を、主走査方向に垂直な平面（副走査方向に沿った直線を含む平面）で切断した際の断面図である。

サーマルプリンタ１は、サーマルヘッド２、搬送機構３０，３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂおよび駆動手段４を備えたものである。このサーマルプリンタ１は、搬送機構３０，３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂによって、感熱紙や被記録部材（例えば、後述する熱転写フィルムと紙等からなる）などの記録媒体５を、サーマルヘッド２に接触させた状態で図中の矢印Ｄ１方向に搬送させる。以降、サーマルヘッド２における搬送方向Ｄ１に対応する方向を、副走査方向とする。サーマルヘッド２には、複数の発熱部２９が、副走査方向に直行する特定方向（図１の紙面に垂直な方向）に沿って並んで配置されている。以降、この特定方向を主走査方向とする。サーマルプリンタ１では、後述する画像信号に応じて各発熱部２９を個別に発熱させることにより、記録媒体５への画像記録が可能とされている。サーマルヘッド２については、後に詳述する。

図１に示した搬送機構３０，３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂは、記録媒体５をＤ１方向に搬送し、記録媒体５をサーマルヘッド２の発熱部２９に接触させる。この搬送機構３は、プラテンローラ３０、搬送ローラ３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂを含んでいる。プラテンローラ３０は、記録媒体５を発熱部２９に押し付けるためのものであり、発熱部２９に接触した状態で回転可能に支持されている。このプラテンローラ３０は、円柱状の基体の外表面を弾性部材により被覆した構成を有している。基体は、たとえばステンレスなどの金属により形成されており、弾性部材は、たとえば厚みが３ｍｍ〜１５ｍｍのブタジエンゴムにより形成されている。搬送ローラ３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂは、記録媒体５を所定の経路に沿って搬送するためのものである。すなわち、搬送ローラ３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂは、サーマルヘッド２の発熱部２９とプラテンローラ３０との間に記録媒体５を供給するとともに、サーマルヘッド２の発熱部２９とプラテンローラ３０との間から記録媒体５を引き抜くためのものである。これらの搬送ローラ３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂは、金属製の円柱状部材により形成してもよいし、プラテンローラ３０と同様に円柱状の基体の外表面を弾性部材により被覆した構成であってもよい。

駆動手段４は、サーマルヘッド２の後述する発熱部２９を選択的にジュール発熱させるための画像記録信号を、サーマルヘッド２が備える図示しない駆動ＩＣに画像記録信号を入力する。駆動手段４は、図示しないデータ受信手段によって、データＣＤやメモリなどの外部記憶媒体から、または電気情報通信回線から画像データを受け取り、受け取った画像データに応じた画像記録信号をサーマルヘッド２の図示しない駆動ＩＣに送信する。

サーマルプリンタ１では、搬送ローラ３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂによって、プラテンローラ３０とサーマルヘッド２の発熱部２９との間に記録媒体５が供給される。記録媒体５は、インクリボン５ａと被記録紙５ｂとからなる（図２参照）。記録媒体５は、プラテンローラ３０によって発熱部２９に押し付けられた状態で、プラテンローラ３０に沿ってＤ１方向に搬送される。記録媒体５は、弾性部材により表面が被服されたプラテンローラ３０によってサーマルヘッド２に押し付けられており、記録媒体５とサーマルヘッド２とは、少なくとも上記発熱部２９を含む範囲で接触する。

記録媒体５が搬送されている最中、サーマルプリンタ１では、駆動手段４によってサーマルヘッド２に画像記録信号が供給される。サーマルヘッド２では、この画像記録信号に基づいて発熱部２９に印加される電圧のオン・オフが制御され、主走査方向に並んだ複数の発熱部２９のうち、目的とする発熱部２９が選択的に発熱される。この際、インクリボン５ａのうち、発熱した発熱部２９に対応する部分に含まれるインクが溶融し、溶融したインクが被記録紙５ｂに転写される。サーマルプリンタ１では、このようにして、記録媒体５（より詳しくは、被記録紙５ｂ）に、文字やイラスト等の所望の画像パターンを形成して記録する。

次に、本発明の一実施形態であるサーマルヘッド２について説明する。図２に示したように、このサーマルヘッド２は、基板２０、伝熱層２１、グレーズ層２２、発熱抵抗体層２３、第１電極２４および第２電極２５、保護層２６、配線パターン２７、図示しない駆動ＩＣ等を備えている。

基板２０は、各要素２１〜２７の支持母材として機能するものである。この基板２０は、例えばアルミナセラミックスなどの電気絶縁性材料で構成されている。かかるアルミナセラミックス性の基板２０は、熱伝導率が、例えば２５Ｗ／ｍ・Ｋ程度と比較的高い。

伝熱層２１は、基板２０の主面に、基板２０の主面から突出して設けられている。伝熱層２１の基板２０の主面からの高さは、例えば１５０〜３００（μｍ）となっている。伝熱層２１は、主走査方向に延びた略直方体形状となっている。なお、基板２０の主面からの高さとは、伝熱層２１の突出端２１Ａの、基板２０の主面からの距離である。図２に示す本実施形態では、伝熱層２１の突出端２１Ａは基板２０の主面と平行な上面に対応し、基板２０の主面からの高さとは、基板２０の主面に下ろした垂線と基板２０の交点と、この垂線と突出端２１Ａ（上面）との交点との距離である。伝熱層２１は、例えば基板２０と同じアルミナセラミックスなどの電気絶縁性材料で構成されており、熱伝導率は比較的高い。伝熱層２１は、発熱部２９において発生したジュール熱を、基板２０に向けて流出させる熱伝導経路として機能する。伝熱層２１の機能については、後に詳述する。

蓄熱層であるグレーズ層２２は基板２０の表面全体に設けられており、伝熱層２１および基板２０よりも熱伝導率が低い材質で構成されている。グレーズ層２２は、発熱部２９において発熱したジュール熱の一部を蓄積し、サーマルヘッドの熱応答特性を良好に維持するよう機能する。すなわち、グレーズ層２２は、発熱部２９の温度を、画像記録に必要な所定の温度まで短時間で上昇させる作用をなすものである。グレーズ層２２は、伝熱層２１を被覆しており、伝熱層２１およびグレーズ層２２とからなる基板２０の主面から突出した凸状部２８を形成している。サーマルヘッド２では、比較的高く突出した伝熱層２１を覆うようにグレーズ層２２が設けられており、グレーズ層２２の表面に位置する凸状部２８の突出頂部２８Ａを含む部分において、曲率半径は例えば約０．１〜５．０ｍｍ程度に設定されている。なお、突出頂部２８Ａとは、凸状部２８の表面（すなわちグレーズ層２２の表面）のうち、基板２０の主面から最も離間した部分のことである。本実施形態のグレーズ層２２は、例えばＳｉＯ_２を主成分とするグレーズガラスからなる。ＳｉＯ_２を主成分とするグレーズガラスからなるグレーズ層２２は、熱伝導率が例えば０．９９／ｍ・Ｋ程度であり、グレーズ層２２の熱伝導率は少なくとも伝熱層２１よりも小さい。

本発明では、伝熱層の熱伝導率が、少なくとも蓄熱層（グレーズ層）よりも低ければよく、この条件を満たす範囲で、基板や伝熱層および蓄熱層の材質は特に限定されない。例えば、本発明における基板や伝熱層は、アルミナの他にも、例えば窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素等でもよく、材質について特に限定されない。また、本発明における蓄熱層は、例えばポリイミドなどの樹脂であってもよく、また、アルミニウム、カルシウム、バリウム等の金属酸化物を用いて構成されていてもよく、材質については特に限定されない。

発熱抵抗体層２３は、第１電極２４と第２電極２５からの電圧の印加によりジュール発熱を起こし、記録媒体５に画像を形成するのに必要な所定の温度、たとえば２００℃〜３５０℃の温度に発熱させられる。発熱抵抗体層２３は、たとえばＴａＮ、ＴａＳｉＯあるいはＴｉＳｉＯなどの電気抵抗材料により形成されており、例えば厚みが０．０１μｍ〜０．５μｍとされている。これら発熱抵抗体層２３は、従来周知のスパッタリング法及びフォトリソグラフィー技術を採用することによってグレーズ層２２上にパターニングされて形成される。

第１電極層２４および第２電極層２５は、グレーズ層２２の表面に設けられた回路パターン２７を介して図示しない駆動ＩＣと接続されており、図示しない駆動ＩＣから送信される画像信号に応じて発熱部２９に電圧を印加する。第１電極層２４の端部２４Ａと第２電極層２５の端部２５Ａとの間隙は、ジュール熱が発生する発熱部２９となっている。第１電極層２４および第２電極層２５は、例えばアルミニウムあるいはアルミニウム合金からなり、従来周知のスパッタリング法及びフォトリソグラフィー法により、厚みが０．５μｍ〜２．０μｍに形成されている。

第１電極層２４と第２電極層２５は、凸状部２８の突出頂部２８Ａを挟んで対向するように配置されており、第１電極層２４の端部２４Ａおよび第２電極層２５の端部２５Ａは、凸状部２８の突出頂部２８Ａに対応する部分よりも、基板２０の主面により近い位置（図２においてより下側）に配置されている。本実施形態のサーマルヘッド２では、蓄熱層であるグレーズ層２２と比べて熱伝導性が高い伝熱層２１の突出端２１Ａが、第１電極２４の端点２４Ａを通り基板２０の主面に平行な第１の平面Ｐ１、および第２電極２５の端点２５Ａを通り基板２０の主面に平行な第２の平面Ｐ２の双方よりも、凸状部２８の突出頂部２８Ａにより近くなっている。すなわち、図において、伝熱層２１の突出端２１Ａが、第１の平面Ｐ１および第２の平面Ｐ２のいずれよりも上側に位置している。なお、図２に示す本実施形態では、Ｐ１およびＰ２の双方の、基板２０の表面からの高さはいずれも同じ位置となっている。

また、サーマルヘッド２では、第１電極２４の端部２４Ａと第２電極２５の端部２５Ａとの間隙の、副走査方向に沿った幅の長さＬ２に対し、伝熱層２１の副走査方向に沿った方向の幅Ｌ１が、より小さく設定されている。

サーマルヘッド２では、グレーズ層２２の、基板２０を直接被覆する部分の表面に、配線パターン２７が設けられている。第１電極層２４および第２電極層２５は、それぞれこの配線パターン２７を介して図示しない駆動ＩＣと接続されている。配線パターン２７は、第１電極層２４および第２電極層２５が形成される際に、同時にパターニングされて形成されており、第１電極層２４および第２電極層２５と、同じ材料で形成されている。

保護層２６は、発熱抵抗体層２３、第１電極２４および第２電極２５、および配線パターン２７等を保護するためのものである。より具体的には、保護層２６は、発熱抵抗体層２３、第１電極２４、第２電極２５、および配線パターン２７が、大気と接触するのを防止する。すなわち、保護層２６は、これらの要素が大気中の水分などにより腐食するのを防止するとともに、これらの要素を外力から保護し、あるいはこれらの要素が短絡するのを防止するためのものである。この保護層２６は、耐エッチング層２２と同種の材料、たとえば窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）やサイアロン（Ｓｉ・Ａｌ・Ｏ・Ｎ）などのＳｉ−Ｎ系やＳｉ−Ｎ−Ｏ系の無機材料により形成されている。

サーマルヘッド２では、伝熱層２１が基板２０の主面から突出して設けられており、伝熱層２１の基板２０の主面からの高さは、例えば２００〜３００（μｍ）と比較的高くなっている。サーマルヘッド２では、この比較的高く突出した伝熱層２１を覆うようにグレーズ層２２が設けられており、グレーズ層２２の曲率半径は例えば０．１〜５．０ｍｍ程度に設定されている。このグレーズ層２２を覆う発熱抵抗体層２３ひいては保護２６の表面形状も、このグレーズ層２２の表面形状に準じており、曲率半径は例えば０．１〜５．０ｍｍ程度に設定されている。サーマルヘッド２では、比較的小さな曲率半径をもつ表面部分が記録媒体５に押し付けられており、記録媒体５との接触面積を比較的小さくするとともに、比較的高い所望の圧力で記録媒体５に発熱部２９を押し付けている。

また、曲率半径が小さいので、第１電極２４と第２電極２５との、発熱抵抗体層２３表面に沿った離間距離をそれほど大きくすることなく、第１電極２４の端部２４Ａおよび第２電極２５の端部２５Ａを、凸状部２８の突出頂部２８Ａから比較的大きく離している。図２においていえば、凸状部２８の突出頂部２８Ａに対し、第１電極２４の端部２４Ａおよび第２電極２５の端部２５Ａそれぞれを、下側に比較的大きく離間させて配置している。このため、サーマルヘッド２では、発熱部２９と記録媒体５とを比較的強い圧力で押圧していても、記録媒体５は、第１の電極２４の端部２４Ａおよび第２の電極２５の端部２５Ａのいずれとも、ほとんど接触することがない。すなわち、第１の電極２４および第２の電極２５双方に対する、記録媒体５の接触面積は比較的小さく、記録媒体５と各電極層との接触圧も比較的小さくなっている。これらの端部２４Ａおよび２５Ａには段差が存在しており、この端部２５Ａおよび２５Ａに記録媒体５が高い圧力で接触したとすると、記録媒体５の表面に皺が発生したり、またスティッキングが生じる場合もある。サーマルヘッド２では、このような皺やスティッキングが比較的発生し難い。

記録媒体５とサーマルヘッド２との接触部分に着目すると、曲率半径が比較的小さい凸状部２８の突出頂部２８Ａ近傍は、基板２０の側（すなわち図２における下側）を除く全体が、発熱抵抗体層２３の発熱部２９に対応する部分で覆われている。凸状部２８の、発熱部２９に対応する部分で覆われている領域には、発熱部２９で発生したジュール熱が比較的多く流入してくる。

本実施形態のサーマルヘッド２では、蓄熱層であるグレーズ層２２と比べて熱伝導性が高い伝熱層２１の突出端２１Ａが、上記端点２４Ａを通り基板２０の主面に平行な第１の平面Ｐ１、および上記端点２５Ａを通り基板２０の主面に平行な第２の平面Ｐ２の双方よりも、突出頂部２８Ａにより近くなっている。すなわち、図２において、伝熱層２１の突出端２１Ａが、第１の平面Ｐ１および第２の平面Ｐ２のいずれよりも上側に位置している。第１電極２４の端点２４Ａと第２電極２５の端点２５Ａとの間隙は、電流が流れて発熱する発熱部２９である。図２に示す矢印は、サーマルヘッド２における、発熱部２９で発生した熱エネルギーの移動経路を示している。各端点２４Ａおよび２５Ａを通る平面Ｐ１（＝Ｐ２）は、発熱部２９からグレーズ層２２に流入した熱が流出する、熱の流出口に対応する位置にある。サーマルヘッド２では、この熱の流出口に対応する平面Ｐ１（Ｐ２）よりも、伝熱層２１の突出端２１Ａが、凸状部２８の突出頂部２８Ａにより近い。この伝熱層２１が発熱部２９近傍に存在するので、発熱部２９近傍の蓄熱容量は比較的低くなっている。サーマルヘッド２では、発熱部２９からグレーズ層２２に流入した熱は、グレーズ層２２よりも伝熱性の高い伝熱層２１にすぐさま伝わり、この伝熱層２１を通って基板２０に速やかに流出される。サーマルヘッド２では、凸状部２８の曲率半径を比較的小さくして紙面との接触状態を比較的良好にしつつ、記録媒体との接触部分（発熱部２９に対応する部分）の温度を、各電極からの電圧印加の停止とともに急峻に立ち下げることができる。これにより、本発明によれば、紙などの記録媒体に、比較的画質の高い画像を、比較的高速に記録することができる。

また、サーマルヘッド２では、伝熱層２１の幅Ｌ１を、第１電極２４と第２電極２５の間隙の長さＬ２よりも小さくすることにより、発熱部２９に対応する領域の温度分布を低減している。発熱部２９からグレーズ層２１に流入したジュール熱の一部は、第１電極２４および第２電極２５にも流出する。サーマルヘッド２において、突出頂部２８Ａは、各電極２４および２５の双方、および上記平面Ｐ１（Ｐ２）から最も離間した位置にあり、発熱部２９において発生したジュール熱が最も流出し難い。すなわち、発熱部２９において、突出頂部２８Ａ近傍の温度は比較的高くなり易い。仮に、伝熱層２１が設けられてない場合を想定すると、例えば比較的高い周波数で印加電圧のＯＮ／ＯＦＦを繰り返した場合、突出頂部２８Ａの温度は、周囲に比べて高い温度に維持されることになる。発熱部２９において、このような温度分布が発生していると、記録媒体５に記録される画像、より詳しくは画像を構成する各画素は、この突出頂部２８Ａに対応する部分（画像の中心近辺）の濃度に対して、中心部の周囲の濃度が比較的低くなってしまう（画像再現性が低下してしまう）場合もあった。サーマルヘッド２では、伝熱層２１の突出端２１Ａを、凸状部２８の突出頂部２８Ａに近づけて配置するとともに、この伝熱層２１の幅を、電極の間隙の長さ（すなわち発熱部の幅）よりも小さくしている。これにより、温度が上昇し易い部分、すなわち突出頂部２８Ａの近傍について、特に積極的に熱エネルギーを流出させている。サーマルヘッド２では、凸状部２８の表面の発熱部２９に対応する領域の温度分布を低減することができ、ひいては、比較的高画質な画像を記録することができる。また、サーマルヘッド２では、発熱した熱エネルギーが発熱部２９の近傍から良好に拡散するので、発熱部２９の近傍の温度が必要以上に上昇することが抑制される。これにより、発熱部２９近傍の各層の熱による変化が比較的生じ難く、比較的長期間使用しても安定した画像記録性能が維持される（すなわち、装置寿命が比較的長い）。

本実施形態のサーマルヘッド２は、グレーズ層２２が基板２０の表面全体に設けられた、いわゆる全面グレーズ型のサーマルヘッドである。本発明のサーマルヘッドは、全面グレーズ型であることに限定されず、基板表面に部分的に凸状なグレーズ層が設けられた、いわゆる部分グレーズ型のサーマルヘッドであってもよいが、基板上に発熱部を高密度に配置したい場合など、全面グレーズ型であることが好ましい。

基板を例えばアルミナセラミックで構成した場合など、基板の表面粗さは比較的大きく（表面が比較的荒れており）、このような基板の表面には比較的微細な回路パターン（電極パターンなど）を形成することができない。表面粗さが比較的大きい基板であっても、例えば表面にガラスからなるグレーズ層を形成し、このグレーズ層の表面の表面粗さを比較的小さくすることは可能である。このため、サーマルヘッドになるべく微細な回路パターンを作り込みたい場合など、全面グレーズ型サーマルヘッドを用いて、グレーズ層の表面に微細な回路パターンを作製したいといった要望もある。しかし、グレーズ層は基板と比較して蓄熱性が高く、当然、部分グレーズ型に比べて全面グレーズ型の方が、発熱部の温度が下がりにくい。このため、伝熱層がない場合、全面グレーズでは比較的高速な画像記録ができないこともあった。サーマルヘッド２は全面グレーズ型サーマルヘッドであるが、発熱部からグレーズ層に流入した熱を速やかに基板に放熱することができ、発熱部の温度を比較的低い温度に維持することができる。すなわち、サーマルヘッド２では、グレーズ層表面に比較的微細な回路を設けつつ、比較的高速に画像を記録することができる。これにより、サーマルヘッド２では、基板上に複数の発熱部を高密度に配置して、各発熱部の発熱を比較的高い精度で制御することができる。サーマルヘッド２によれば、比較的高い画素密度で比較的高精細な画像を、比較的高い記録速度で形成することができる。

本実施形態のサーマルヘッド２では、伝熱層２１の形状は略直方体形状となっている。本発明のサーマルヘッドにおいて、伝熱層２１の形状は特に限定されない。例えば図３（ａ）に断面図を示すように、伝熱層２１の上面が四角錐や円錐形状に形成されていてもよい。また、図３（ｂ）に示すように、伝熱層２１の上面部分が略半球状に形成されていてもよく。また、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、基板２０の主面から離れるにしたがって、基板２０に平行な断面積が徐々に小さくなっていてもよい。本発明において、伝熱層の形状およびサーマルヘッドの形状等は、特に限定されない。例えば、凸状部の曲率半径や各層の膜厚等も、上記実施形態の範囲に特に限定されない。

また、本実施形態のサーマルヘッド２では、第１電極層２４の端点２４Ａの基板２０からの高さと、第２電極２５の端点２５Ａの基板２０からの高さとが一致しており、伝熱層２１の突出端２１Ａが、端点２４Ａを通る平面Ｐ１および端点２５Ａを通るＰ２の双方に対して、突出頂部２８Ａにより近い位置にあった。本発明のサーマルヘッドにおいて、第１電極層の端点の基板からの高さと、第２電極層の端点の基板からの高さとは一致していなくともよい。この場合、伝熱層の突出端が、第１電極層の端点を通り基板の主面に平行な平面と、第２電極層の端点を通り基板の主面に平行な平面と、のうち少なくともいずれか一方に対して、凸状部の突出頂部により近ければよい。この限りにおいて、本発明における、伝熱層と電極層との位置関係は、特に限定されない。なお、本発明のサーマルヘッドでは、伝熱層の突出端が、第１の電極および第２の電極の少なくともいずれか一方に比べて、凸状部の突出頂部により近ければよく、凸状部の形状や各電極の配置および形状について、特に限定されない。

次に、本実施形態のサーマルヘッド２の製造方法について簡単に説明しておく。図４は、サーマルヘッド２の製造方法のフローチャートである。まず、アルミナセラミックからなる基板２０の表面に、従来公知の手法を用いて、基板２０からの高さが例えば２００〜３００μｍの伝熱層２１を形成する（ステップＳ１０２）。このステップでは、例えば印刷法を用いて、基板２０の表面に基板２０の表面から突出した、セラミック等の伝熱層２１を形成してもよい。また、基板２０の表面に、基板２０の全面を覆うセラミックや樹脂などの層を形成した後、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターン（エッチングマスク）を形成し、エッチングすることで伝熱層２１を形成してもよい。

さらには、このステップＳ１０２では、例えばセラミックなどの微粒子を基板２０の表面に吹き付けることで、基板２０の表面に伝熱層２１を形成してもよい。例えば、基板２０の表面と所定距離離間させて、伝熱層２１を形成する部分に対応する領域が開口されたマスクを配置することで、このマスクに対応する部分に選択的に微粒子を衝突させて、伝熱層２１を形成すればよい。このようにマスクを用いて選択的に微粒子を衝突させると、少ない工程で低コストに伝熱層２１を形成することができる。例えば、エッチング目的のサンドブラストにおいて、被加工部分に膜が堆積する現象は従来からよく知られている。微粒子を衝突させて基板に成膜する技術は、従来公知のものである。微粒子を衝突させて基板表面に膜を堆積させるには、例えば従来公知のサンドブラスト装置など公知の装置を用いればよく、その他にも、例えば特開平３−２３１０９６号公報に一例が記載されている種類の装置や、特開２００１−３１８０号公報に一例が記載されている種類の装置など、各種類の装置のいずれを用いてもよい。また、本発明では、例えば基板の表面を、エッチングやサンドブラストなどの公知の手法を用いて直接加工することで、基板と同じ材質からなる伝熱層を形成してもよい。本発明において、伝熱層の材質および形成方法は、特に限定されない。

次に、伝熱層２１が形成された状態で、例えばスクリーン印刷法を用いて、基板２０全体にグレーズ層材料３２を配置する（ステップＳ１０４）。例えば、基板２０上の全面に２００＃のステンレスメッシュで作製されたスクリーン製版を用いて、組成４５〜６０重量％ＳｉＯ_２、５〜３０重量％Ｂａ０、１０〜２０重量％ＣａＯ、５〜１０重量％Ａｌ_２Ｏ_３、０〜１０重量％Ｂａ_２Ｏ_３系のグレーズ層材料（転移点６８５℃、軟化点８４５℃）を、スキージで圧力を加えながら基板２０の全面にグレーズ層材料３２を配置する。

図５（ａ）は、基板２０全面にグレーズ層材料３２を配置した直後（ステップＳ１０２の直後）の状態を示す概略断面図である。図５（ａ）に示す状態では、伝熱層２１の上端部エッジ２１Ｅの周辺部分など、グレーズ層材料によって十分な厚さで被覆されていない場合もある。また、伝熱層２１の上面において、グレーズ層材料の厚さが比較的大きくなっている。

次に、このグレーズ層材料３２が配置された状態で、少なくともグレーズ層材料３２の軟化点以上の温度に全体を昇温させて焼成し、伝熱層２１を被覆するグレーズ層２３を形成する（ステップＳ１０６）。図５（ｂ）は、この焼成後の状態を示す概略断面図である。焼成において、グレーズ層材料は軟化して流動し、伝熱層２１の上面に配置されていたグレーズ層材料は、伝熱層２１の上面から溢れるように基板２０の表面に流れ下りる。これにより、伝熱層２１の上端部エッジ２１Ｅがグレーズ層２２によって良好に被覆されるとともに、上面２１上におけるグレーズ層２２が所望の厚さに形成される。本実施形態では、例えば上面２１上におけるグレーズ層２２の厚さＨ１を、例えば１．０〜５０（μｍ）、基板２０表面に直接形成されている部分のグレーズ層２２の厚さＨ２を、例えば１．０〜５０（μｍ）としている。

次に、グレーズ層２２の表面に、例えばスパッタ等によって薄膜抵抗体層を形成する（ステップＳ１０８）。その後、薄膜抵抗体層２６表面に、例えばスパッタ等によって電極材料層を形成し、フォトリソグラフィーを用いた公知のパターニング工程を経て、第１電極２４および第２電極２５や、回路パターン２７等を形成する（ステップＳ１１０）。この後、保護層２６を全面に被覆して、図示しない電極パッド等に対応する所定の部分をエッチングにより開口させる（ステップＳ１１２）。本実施形態のサーマルヘッド２は、例えば以上のような工程を経て製造することができる。なお、本発明のサーマルヘッドの製造方法は、上記実施形態の範囲に限定されず、各層の作成手順や作成手法など、特に限定されない。

以上、本発明のサーマルヘッドおよびサーマルプリンタについて説明したが、本発明のサーマルヘッドおよびサーマルプリンタは上記実施例に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。

本発明のサーマルヘッドの一例を備えて構成されるサーマルプリンタの構成について説明する概略断面図である。 図１に示すサーマルヘッドについて説明する概略断面図である。 （ａ）および（ｂ）はいずれも、本発明のサーマルヘッドの他の実施形態について説明する概略断面図である。 本発明のサーマルヘッドの製造方法の一例のフローチャートである。 本発明のサーマルヘッドの製造方法の一例について説明する概略断面図である。 従来のサーマルヘッドの一例について説明する概略断面図である

符号の説明

１ サーマルプリンタ
２ サーマルヘッド
４ 駆動手段
５ 記録媒体
５ａ インクリボン
５ｂ 被記録紙
２０ 基板
２１ 伝熱層
２１Ａ 突出端
２２ グレーズ層
２３ 発熱抵抗体層
２４ 第１電極
２５ 第２電極
２６ 保護層
２７ 配線パターン
２８ 凸状部
２９ 発熱部
３２ グレーズ層材料
１００ サーマルヘッド
１１０ 基板
１２０Ａ 一段目グレーズ
１３０ 発熱抵抗体
１３２ 突部

Claims (7)

1. 一方の主面から突出した凸状部を備える基体と、
   前記凸状部の表面に形成された発熱抵抗体層と、
   前記発熱抵抗層と電気的に接続する、第１の電極および第２の電極と、を備え、
   前記凸状部は、前記基板の主面から突出した伝熱層と、前記伝熱層の表面を覆う蓄熱層と、を含んで構成されており、
   前記伝熱層の突出端は、前記第１の電極および前記第２の電極の少なくともいずれか一方に比べて、前記凸状部の突出頂部により近いことを特徴とするサーマルヘッド。
2. 前記伝熱層の突出端は、前記第１の電極の端点を通り前記基板の前記主面に平行な第１の平面、および前記第２の電極の端点を通り前記主面に平行な第２の平面の双方に比べて、前記突出頂部により近いことを特徴とする請求項１記載のサーマルヘッド。
3. 前記伝熱層は、前記第１の電極から前記第２の電極に向かう方向の幅が、
   前記第１の電極と前記第２の電極との離間距離に対し、より小さいことを特徴とする請求項１または２記載のサーマルヘッド。
4. 前記蓄熱層は、前記基板の前記主面の、前記伝熱層が設けられた部分を除く少なくとも一部の領域にも設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のサーマルヘッド。
5. 記録媒体に、記録情報に応じた画像を記録するサーマルプリンタであって、
   請求項１〜４のいずれかに記載のサーマルヘッドと、
   前記記録媒体を搬送する搬送機構と、
   前記サーマルヘッドの各電極に、前記記録情報に応じた電圧信号を供給する駆動手段と、
   を備えて構成されていることを特徴とするサーマルプリンタ。
6. 請求項１〜４のいずれかに記載のサーマルヘッドの製造方法であって、
   基板の主面に、前記基板表面から突出した伝熱層を形成する工程と、
   前記伝熱層の表面を覆う蓄熱層を設け、前記基板の前記主面に凸状部を形成する工程と、
   前記凸状部の表面に発熱抵抗体層を形成する工程と、
   前記発熱抵抗層の表面に第１の電極および第２の電極を形成する工程と、を有し、
   前記凸状部を形成する工程では、スクリーン印刷法を用いて、前記伝熱層の表面に前記蓄熱層を設けることを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
7. 前記伝熱層を形成する工程では、前記凸状部に対応する領域が開口したマスクを用い、前記凸状部に対応する領域に対して選択的にセラミック微粒子を衝突させることで前記伝熱層を形成することを特徴とする請求項６記載のサーマルヘッドの製造方法。

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