JP2023121941A - サーマルプリントヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】熱をより効率よく伝達することが可能なサーマルプリントヘッドを提供する。【解決手段】サーマルプリントヘッドＡ１は、基板１と、基板１に支持され且つｘ方向に配列された複数の発熱部４１を含む抵抗体層４と、基板１に支持され且つ抵抗体層４に導通する電極層３と、少なくとも複数の発熱部４１を覆う保護層５と、を備え、保護層５は、主成分がセラミックスである第１層５１を含む。【選択図】図４

Description

本開示は、サーマルプリントヘッドに関する。

特許文献１には、従来のサーマルプリントヘッドの一例が開示されている。同文献に開示されたサーマルプリントヘッドは、基板、電極層、抵抗体層および保護層を備えている。電極層は基板に積層され、抵抗体層は電極層の一部を覆うように配設されている。抵抗体層は、複数の発熱部を含む。保護層は、抵抗体層および電極層を覆うように積層されている。保護層は、ガラスを主成分としたガラスペーストを塗布して焼成することにより形成されている。

近年、印字速度の高速化が求められている。印字速度が高速化するには、複数の発熱部から保護層を通して印刷媒体に熱をより効率よく伝達することが求められる。

特開２０２１－１１５７１７号公報

本開示は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、熱をより効率よく伝達することが可能なサーマルプリントヘッドを提供することをその課題とする。

本開示によって提供されるサーマルプリントヘッドは、基板と、前記基板に支持され且つ主走査方向に配列された複数の発熱部を含む抵抗体層と、前記基板に支持され且つ前記抵抗体層に導通する電極層と、少なくとも前記複数の発熱部を覆う保護層と、を備え、前記保護層は、主成分がセラミックスである第１層を含む。

本開示のサーマルプリントヘッドによれば、熱をより効率よく伝達することができる。

本開示のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

図１は、本開示の第１実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す平面図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。 図３は、図１のサーマルプリントヘッドを示す要部拡大平面図である。 図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿う要部拡大断面図である。 図５は、図１のサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。 図６は、図１のサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。 図７は、図１のサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。 図８は、本開示の第１実施形態に係るサーマルプリントヘッドの第１変形例を示す要部拡大断面図である。 図９は、本開示の第１実施形態に係るサーマルプリントヘッドの第２変形例を示す要部拡大断面図である。 図１０は、本開示の第２実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す要部拡大断面図である。 図１１は、本開示の第３実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す要部拡大断面図である。

以下、本開示の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

本開示における「第１」、「第２」、「第３」等の用語は、単に識別のために用いたものであり、必ずしもそれらの対象物に順列を付することを意図していない。

本開示において、「ある物Ａがある物Ｂに形成されている」および「ある物Ａがある物Ｂ上に形成されている」とは、特段の断りのない限り、「ある物Ａがある物Ｂに直接形成されていること」、および、「ある物Ａとある物Ｂとの間に他の物を介在させつつ、ある物Ａがある物Ｂに形成されていること」を含む。同様に、「ある物Ａがある物Ｂに配置されている」および「ある物Ａがある物Ｂ上に配置されている」とは、特段の断りのない限り、「ある物Ａがある物Ｂに直接配置されていること」、および、「ある物Ａとある物Ｂとの間に他の物を介在させつつ、ある物Ａがある物Ｂに配置されていること」を含む。同様に、「ある物Ａがある物Ｂ上に位置している」とは、特段の断りのない限り、「ある物Ａがある物Ｂに接して、ある物Ａがある物Ｂ上に位置していること」、および、「ある物Ａとある物Ｂとの間に他の物が介在しつつ、ある物Ａがある物Ｂ上に位置していること」を含む。また、「ある物Ａがある物Ｂにある方向に見て重なる」とは、特段の断りのない限り、「ある物Ａがある物Ｂのすべてに重なること」、および、「ある物Ａがある物Ｂの一部に重なること」を含む。また、「ある物Ａがある物Ｂに接続されている」とは、物Ａと物Ｂとが直接接する状態で固定されたもの、物Ａおよび物Ｂとは別の１以上の部材を介在させて互いに固定されたもの、を含む。

＜第１実施形態＞
図１～図４は、本開示の第１実施形態に係るサーマルプリントヘッドの一例を示している。本実施形態のサーマルプリントヘッドＡ１は、基板１、グレーズ層２、電極層３、抵抗体層４、保護層５、駆動ＩＣ７１、封止樹脂７２、コネクタ７３、配線基板７４および放熱部材７５を備えている。サーマルプリントヘッドＡ１は、プラテンローラ８１との間に挟まれて搬送される印刷媒体８２に印刷を施すプリンタに組み込まれるものである。このような印刷媒体８２としては、たとえばバーコードシートやレシートを作成するための感熱紙が挙げられる。

図１は、サーマルプリントヘッドＡ１を示す平面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。図３は、サーマルプリントヘッドＡ１を示す要部拡大平面図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿う要部拡大断面図である。なお、理解の便宜上、図１および図３においては、保護層５を省略している。また、これらの図において、サーマルプリントヘッドＡ１の長手方向（主走査方向）をｘ方向とし、短手方向（副走査方向）をｙ方向とし、厚さ方向をｚ方向として説明する。また、ｙ方向については、図１および図３の下方（図２および図４の左方）を印刷媒体が送られてくる上流側とし、図１および図３の上方（図２および図４の右方）を印刷媒体が排出される下流側とする。以下の図においても同様である。

基板１は、本実施形態においては、たとえば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）などのセラミックからなり、たとえばその厚さが０．６～１．０ｍｍ程度とされている。図１に示すように、基板１は、ｘ方向に長く延びる長矩形状とされている。基板１の下面には、たとえばＡｌなどの金属からなる放熱部材７５が設けられている。本実施形態では、サーマルプリントヘッドＡ１は、基板１に加えて、配線基板７４を備えている。配線基板７４は、たとえばガラスエポキシ樹脂からなる基材層とＣｕなどからなる配線層とが積層された基板である。基板１および配線基板７４は、放熱部材７５上で、互いに隣接して配置され、基板１上の駆動ＩＣ７１と配線基板７４の配線とが、ワイヤ６１によって接続されている。配線基板７４には、図１および図２に示すコネクタ７３が設けられている。なお、サーマルプリントヘッドＡ１は、配線基板７４を備えず、コネクタ７３が基板１に設けられていてもよい。また、基板１、配線基板７４および放熱部材７５の材料や寸法は限定されない。

グレーズ層２は、基板１上に形成されており、たとえば非晶質ガラスなどのガラス材料からなる。このガラス材料の軟化点は、たとえば８００～８５０℃である。グレーズ層２は、ガラスペーストを厚膜印刷したのちに、これを焼成することにより形成されている。本実施形態においては、基板１の図中上面すべてがグレーズ層２によって覆われている。

本実施形態においては、図４に示すように、グレーズ層２は、膨出部２２および平坦部２３を有する。膨出部２２は、ｘ方向と直角である断面の形状がｚ方向に膨出した形状であり、ｘ方向に長く延びるｚ方向視帯状である。平坦部２３は、膨出部２２のｙ方向の両側に配置されており、基板１の上面を覆っている。平坦部２３は、ｚ方向の厚さが概ね一定である。

なお、グレーズ層２の構成は特に限定されず、様々な構成とすることができる。また、グレーズ層２は、基板１の一部のみを覆う構成であってもよい。

電極層３は、抵抗体層４に通電するための経路を構成するためのものであり、導電性材料によって形成されている。電極層３は、たとえば添加元素としてロジウム、バナジウム、ビスマス、シリコンなどが添加されたＡｕを主成分とする層である。電極層３は、レジネートＡｕのペーストを厚膜印刷したのちに、これを焼成することにより形成されている。電極層３は、複数のＡｕ層を積層させることによって構成してもよい。電極層３の厚さは、たとえば０．６～１．２μｍ程度である。本実施形態においては、電極層３は、グレーズ層２上に形成されている。図３に示すように、電極層３は、共通電極３３および複数の個別電極３６を有している。

共通電極３３は、複数の共通電極帯状部３４および連結部３５を有している。連結部３５は、基板１のｙ方向下流側端寄りに配置されており、ｘ方向に延びる帯状である。複数の共通電極帯状部３４は、各々が連結部３５からｙ方向に延びており、ｘ方向に等ピッチで配列されている。また、本実施形態においては、連結部３５には、Ａｇ層３５１が積層されている。Ａｇ層３５１は、連結部３５の抵抗値を低減させるためのものである。

複数の個別電極３６は、抵抗体層４に対して部分的に通電するためのものであり、共通電極３３に対して逆極性となる部位である。個別電極３６は、抵抗体層４から駆動ＩＣ７１に向かって延びている。複数の個別電極３６は、ｘ方向に配列されており、各々が個別電極帯状部３８、連結部３７およびボンディング部３９を有している。

各個別電極帯状部３８は、ｙ方向に延びた帯状部分であり、共通電極３３の隣り合う２つの共通電極帯状部３４の間に位置している。隣り合う個別電極３６の個別電極帯状部３８と共通電極３３の共通電極帯状部３４との間隔はたとえば４０μｍ以下となっている。

連結部３７は、個別電極帯状部３８から駆動ＩＣ７１に向かって延びる部分である。連結部３７は、平行部３７１および斜行部３７２を有する。平行部３７１は、一端がボンディング部３９につながり、かつｙ方向に沿っている。斜行部３７２は、ｙ方向に対して傾斜している。斜行部３７２は、ｙ方向において平行部３７１と、個別電極帯状部３８との間に挟まれている。また、複数の個別電極３６は、駆動ＩＣ７１に集約される。

ボンディング部３９は、個別電極３６のｙ方向端部に形成されており、平行部３７１に繋がっている。ボンディング部３９には、個別電極３６と駆動ＩＣ７１とを接続するためのワイヤ６１がボンディングされている。複数のボンディング部３９は、第１ボンディング部３９Ａと第２ボンディング部３９Ｂとを含む。隣り合う２つの第１ボンディング部３９Ａに挟まれた平行部３７１の幅（ｘ方向における長さ）は、たとえば１０μｍ以下とされている。また、第２ボンディング部３９Ｂは、ｙ方向において第１ボンディング部３９Ａよりも抵抗体層４から遠ざかる側に位置する。第２ボンディング部３９Ｂは、隣り合う２つの第１ボンディング部３９Ａに挟まれた平行部３７１につながっている。このような構成により、複数のボンディング部３９は、連結部３７のほとんどの部位よりも幅が大きいにも関わらず、たがいに干渉することが回避されている。連結部３７のうち隣り合う第１ボンディング部３９Ａに挟まれた部位は、個別電極３６において最も幅が小さい。

なお、電極層３の各部の形状および配置は特に限定されず、様々な構成とすることができる。また、電極層３の各部の材料も限定されない。

抵抗体層４は、電極層３を構成する材料よりも抵抗率が大であるたとえば酸化ルテニウムなどを含む。本実施形態の抵抗体層４は、膨出部２２上でｘ方向に延びる帯状に形成されている。抵抗体層４は、共通電極３３の複数の共通電極帯状部３４と複数の個別電極３６の個別電極帯状部３８とに交差している。さらに、抵抗体層４は、共通電極３３の複数の共通電極帯状部３４と複数の個別電極３６の個別電極帯状部３８に対して基板１とは反対側に積層されている。

抵抗体層４のうち各共通電極帯状部３４と各個別電極帯状部３８とに挟まれた部位が、電極層３によって部分的に通電されることにより発熱する発熱部４１とされている。発熱部４１の発熱によって印字ドットが形成される。抵抗体層４の厚さは、たとえば３～６μｍである。なお、抵抗体層４の材料および厚さは限定されない。

保護層５は、電極層３および抵抗体層４を保護するためのものであり、抵抗体層４および電極層３のほぼ全体を覆っている。ただし、保護層５は、複数の個別電極３６のボンディング部３９を含む領域を露出させている。本実施形態の保護層５は、第１層５１、第２層５２および第３層５３を含む。

第１層５１は、抵抗体層４の複数の発熱部４１を覆っている。本実施形態においては、第１層５１は、複数の発熱部４１に直接接している。なお、本実施形態とは異なり、第１層５１と複数の発熱部４１との間に、他の層（たとえばガラスを含む層）が介在する構成であってもよい。図４に示すように、図示された例においては、第１層５１は、ｚ方向に視て膨出部２２と重なる位置に形成されており、平坦部２３から離隔している。第１層５１は、抵抗体層４の全体を覆っている。また、第１層５１は、複数の個別電極帯状部３８および複数の共通電極帯状部３４の一部ずつを覆っている。

第１層５１は、主成分がセラミックスである。第１層５１におけるセラミックスの含有率は、たとえば９０重量％以上である。セラミックスの具体的な種類は何ら限定されず、たとえばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、窒化アルミニウム（ＡｉＮ）等が例示される。図示された例においては、第１層５１は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を含む。また、第１層５１は、主成分としてのセラミックス以外に、たとえばガラスを含む。本例の第１層５１は、白色を呈する。このような第１層５１の具体例としては、たとえばＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics：低温同時焼成セラミックス）が挙げられる。第１層５１の熱伝導率は、たとえば２．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上５．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、第２層５２の熱伝導率よりも高い。また、第１層５１の厚さは何ら限定されず、たとえば４μｍ以上１０μｍ以下である。

第２層５２は、少なくとも一部が第１層５１に対して基板１とは反対側に積層されている。図４に示すように、図示された例においては、第２層５２は、第１領域５２１および第２領域５２２を有する。第１領域５２１は、ｚ方向に視て第１層５１と重なる領域であり、図示された例においては、第１層５１のｙ方向の両端部分に覆われている。第１領域５２１は、膨出部２２、電極層３または抵抗体層４（発熱部４１）と第１層５１との間に介在している。第２領域５２２は、ｚ方向に視て第１層５１と重ならない領域である。第２領域５２２は、ｚ方向に視て、平坦部２３と重なっている。第２層５２は、電極層３に直接当接する。第２層５２は、ｙ方向において、基板１の下流側端縁手前（たとえば端縁より０．１～０．５ｍｍ手前）から個別電極３６のボンディング部３９の手前にわたる領域に形成されており、電極層３の大部分を覆っている。なお、第２層５２は、ｙ方向において、基板１の下流側端縁まで形成されていてもよい。第２層５２は、主成分がたとえば非晶質ガラスなどのガラス材料である。このガラス材料の軟化点は、たとえば７００℃程度である。第２層５２の厚さは何ら限定されず、たとえば４μｍ以上７μｍ以下である。第２層５２は、たとえばガラスペーストを厚膜印刷した後に、これを焼成することによって形成される。なお、第１層５１と第２層５２との積層順序は、逆であってもよい。

第３層５３は、第１層５１および第２層５２に対して基板１とは反対側に積層されている。第３層５３の形成領域は何ら限定されず、図示された例においては、ｚ方向視において、第１層５１のすべてと重なっており、第２層５２の一部と重なっている。第３層５３は、ｙ方向において、第１層５１のｙ方向下流側の端縁から個別電極３６の斜行部３７２のたとえば中央付近にわたる領域に形成されている。また、本実施形態では、第３層５３は、第２層５２のｙ方向下流側の端部を覆って基板１に接しており、第２層５２の端部から第３層５３の厚みの分だけｙ方向下流側まで形成されている。なお、第３層５３が形成される範囲は限定されず、第３層５３は、ｚ方向視において、少なくとも抵抗体層４の印字に寄与する部分の全体を覆っていればよい。ただし、第３層５３は、ｚ方向視において第１層５１の全体を覆うように形成されるのが望ましい。

第３層５３は、例えばＳｉＡＬＯＮにより形成されている。ＳｉＡＬＯＮは、チッ化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）にアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）とシリカ（ＳｉＯ₂）を合成したチッ化珪素系のエンジニアリングセラミックスである。第３層５３は、例えばスパッタリング法によって形成される。したがって、第３層５３の厚さは全領域で均一であり、第１層５１および第２層５２の表面形状がそのまま第３層５３の表面形状として表れる。第３層５３の厚さは、たとえば３μｍ以上６μｍ以下である。なお、第３層５３は、熱伝導率が第１層５１および第２層５２の熱伝導率よりも高い材料が好ましく、たとえばＳｉＣなどにより形成されていてもよい。また、第３層５３は、Ｓｉを主成分とするものに限られず、たとえばＣ（炭素）を主成分とするものなどの他の材料により形成されていてもよい。第３層５３は、熱伝導性、耐摩耗性、耐熱性に優れているものが望ましい。

駆動ＩＣ７１は、複数の個別電極３６を選択的に通電させることにより、抵抗体層４を部分的に発熱させる機能を果たす。駆動ＩＣ７１には、複数のパッドが設けられている。駆動ＩＣ７１のパッドと複数の個別電極３６とは、それぞれにボンディングされた複数のワイヤ６１を介して接続されている。ワイヤ６１は、たとえばＡｕからなる。図１および図２に示すように、駆動ＩＣ７１およびワイヤ６１は、封止樹脂７２によって覆われている。封止樹脂７２は、たとえば黒色の軟質樹脂からなる。また、駆動ＩＣ７１とコネクタ７３とは、図示しない信号線によって接続されている。

次に、サーマルプリントヘッドＡ１の製造方法の一例について、図５～図７を参照しつつ以下に説明する。図５～図７は、図４に相当する要部拡大断面図である。

まず、たとえば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる基板１を用意する。次いで、基板１上にガラスペーストを厚膜印刷した後に、これを焼成することを複数回繰り返すことにより、膨出部２２および平坦部２３を有するグレーズ層２を形成する。次いで、レジネートＡｕのペーストを厚膜印刷した後に、これを焼成することにより、金属膜を形成する。次いで、金属膜に対してたとえばエッチング等を用いたパターニングを施すことにより、電極層３を形成する。次いで、電極層３の連結部３５上の所定領域にＡｇを含むペーストを厚膜印刷した後に、これを焼成することにより、Ａｇ層３５１を形成する。そして、図５に示すように、たとえば酸化ルテニウムなどの抵抗体を含む抵抗体ペーストを厚膜印刷し、これを焼成することにより、抵抗体層４を形成する。

次いで、図６に示すように、膨出部２２のｙ方向両端部分と、膨出部２２に対してｙ方向の両側に位置する領域に、ガラスペーストを厚膜印刷する。そして、このガラスペーストを焼成することにより、第２層５２を形成する。

次いで、図７に示すように、抵抗体層４（複数の発熱部４１）を覆うように、ガラスペーストを厚膜印刷する。この際、図示された例においては、ｚ方向に視て、膨出部２２を覆うようにガラスペーストを厚膜印刷する。また、第２層５２のうち膨出部２２上に位置する部分を覆うようにガラスペーストを厚膜印刷する。このペーストは、セラミックスの一例であるアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を主成分として含み、さらにガラスを含む。このペーストを焼成することにより、第１層５１を形成する。第１層５１の焼成温度は、通常のセラミックスの焼成温度（高い場合で、たとえば１，６００℃程度）に対して低い温度であり、たとえば１，０００℃以下である。なお、第１層５１と第２層５２との形成順序は、逆であってもよい。

次いで、第３層５３をスパッタリング法により形成する。そして、駆動ＩＣ７１の実装およびワイヤ６１のボンディング、基板１および配線基板７４の放熱部材７５への取り付けなどを行うことにより、サーマルプリントヘッドＡ１が得られる。

次に、サーマルプリントヘッドＡ１の作用について説明する。

サーマルプリントヘッドＡ１の保護層５は、第１層５１を有する。第１層５１は、主成分がセラミックスである。この第１層５１の熱伝導率は、たとえばガラスを主成分とする第２層５２よりも高い。このため、複数の発熱部４１からの熱を印刷媒体により効率よく伝達することが可能である。これは、たとえばサーマルプリントヘッドＡ１が用いられたプリンタの印字速度の高速化に好ましい。

第１層５１におけるセラミックスの含有率は、９０重量％以上である。これにより、第１層５１の熱伝導率を十分に高めることが可能である。

第１層５１の熱伝導率が高いため、たとえば、ガラスを主成分とする層と同程度の効率の熱伝達を、より厚い第１層５１によって達成可能である。この場合、第１層５１の強度を向上させることができる。

第１層５１が、ガラスをさらに含むことにより、第１層５１を形成するための焼成温度を、たとえば１，０００℃以下に抑えることが可能である。これにより、ガラスを含むグレーズ層２や第２層５２を備えるサーマルプリントヘッドＡ１を適切に製造することができる。

第２層５２の第１領域５２１は、膨出部２２のｙ方向の両端付近に配置されている。これにより、保護層５のうち第１領域５２１を含む部分が、隆起した形状となったとしても、印刷媒体に干渉することを抑制することができる。

図８～図１１は、本開示の変形例および他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。また、各変形例および各実施形態における各部の構成は、技術的な矛盾を生じない範囲において相互に適宜組み合わせ可能である。

＜第１実施形態 第１変形例＞
図８は、サーマルプリントヘッドＡ１の第１変形例を示している。本変形例のサーマルプリントヘッドＡ１１は、第１層５１の構成が、上述したサーマルプリントヘッドＡ１の第１層５１と異なっている。

本変形例の第１層５１は、サーマルプリントヘッドＡ１において保護層５が配置されたすべてに形成されている。あるいは、第１層５１は、複数のボンディング部３９からｙ方向の下流側に離れた領域に形成されている。第２層５２は、そのすべてが、第１層５１下に形成されている。したがって、本変形例の第２層５２は、そのすべてが、第１領域５２１となっている。

本変形例によっても、熱をより効率よく伝達することができる。また、本変形例から理解されるように、第１層５１は、複数の発熱部４１を覆う構成であれば、その形成領域は何ら限定されない。

＜第１実施形態 第２変形例＞
図９は、サーマルプリントヘッドＡ１の第２変形例を示している。本変形例のサーマルプリントヘッドＡ１２は、グレーズ層２の膨出部２２の構成が上述した例と異なっている。

本変形例の膨出部２２は、上述の第１層５１と同様に、主成分がセラミックスである。膨出部２２におけるセラミックスの含有率は、たとえば９０重量％以上である。セラミックスの具体的な種類は何ら限定されず、たとえばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、窒化アルミニウム（ＡｉＮ）等が例示される。図示された例においては、膨出部２２は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を含む。また、膨出部２２は、主成分としてのセラミックス以外に、たとえばガラスを含む。本例の膨出部２２は、白色を呈する。このような膨出部２２の具体例としては、たとえばＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics：低温同時焼成セラミックス）が挙げられる。膨出部２２の熱伝導率は、たとえば２．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上５．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、平坦部２３の熱伝導率よりも高い。

膨出部２２の形成は、たとえば、ペーストを膨出形状に厚膜印刷する。このペーストは、セラミックスの一例であるアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を主成分として含み、さらにガラスを含む。このペーストを焼成することにより、膨出部２２を形成する。膨出部２２の焼成温度は、通常のセラミックスの焼成温度（高い場合で、たとえば１，６００℃程度）に対して低い温度であり、たとえば１，０００℃以下である。

本変形例によっても、熱をより効率よく伝達することができる。また、膨出部２２がセラミックスを主成分とすることにより、複数の発熱部４１の熱を基板１により効率よく伝えることが可能である。これにより、発熱を終えた発熱部４１の温度を、より早く低下させることが可能であり、高速印字に寄与する。

＜第２実施形態＞
図１０は、本開示の第２実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示している。本実施形態のサーマルプリントヘッドＡ２は、いわゆる薄膜タイプのサーマルプリントヘッドとして構成されている。

基板１上には、グレーズ層２が形成されている。グレーズ層２は、基板１の全面を覆っており、図示された例においては、厚さがほぼ均一である。

抵抗体層４は、グレーズ層２上に形成されている。抵抗体層４は、たとえば酸化ルテニウム等の抵抗体材料を、ＣＶＤまたはスパッタリング等の薄膜形成手法によってグレーズ層２上に成膜し、これに対して所定のパターニング処理を施すことによって形成されている。

電極層３は、抵抗体層４上に形成されている。電極層３は、たとえばＡｌ等の金属材料を、ＣＶＤまたはスパッタリング等の薄膜形成手法によって抵抗体層４上に成膜し、これに対して所定のパターニング処理を施すことによって形成されている。本例においては、共通電極帯状部３４の先端と、個別電極帯状部３８の先端とが、ｙ方向に罹患している。抵抗体層４のうち共通電極帯状部３４と個別電極帯状部３８との間に位置する部位が、発熱部４１とされている。

第１層５１は、複数の発熱部４１を覆うように、ｘ方向に延びる帯状に形成されている。本例においても、第１層５１は、主成分がセラミックスである。第１層５１は、主成分がセラミックスである。第１層５１におけるセラミックスの含有率は、たとえば９０重量％以上である。セラミックスの具体的な種類は何ら限定されず、たとえばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、窒化アルミニウム（ＡｉＮ）等が例示されず。図示された例においては、第１層５１は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を含む。また、第１層５１は、主成分としてのセラミックス以外に、たとえばガラスを含む。本例の第１層５１は、白色を呈する。このような第１層５１の具体例としては、たとえばＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics：低温同時焼成セラミックス）が挙げられる。第１層５１の熱伝導率は、たとえば２．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上５．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、第２層５２の熱伝導率よりも高い。また、第１層５１の厚さは何ら限定されず、たとえば４μｍ以上１０μｍ以下である。

このような実施形態によっても、熱をより効率よく伝達することができる。また、本実施形態から理解されるように、本開示に係るサーマルプリントヘッドの基本構成は、何ら限定されない。

＜第３実施形態＞
図１１は、本開示の第３実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示している。本実施形態のサーマルプリントヘッドＡ３は、主に、基板１の構成が上述した実施形態と異なっている。

基板１は、電極層３および抵抗体層４を支持するものである。基板１は、ｘ方向を長手方向とし、ｙ方向を幅方向とする細長矩形状である。基板１の大きさは特に限定されないが、一例を挙げると、基板１の厚さは、たとえば７２５μｍである。また、基板１のｘ方向寸法は、たとえば１００ｍｍ～１５０ｍｍであり、ｙ方向寸法は、たとえば２．０ｍｍ～５．０ｍｍである。

本実施形態においては、基板１は、単結晶半導体からなり、たとえばＳｉによって形成されている。基板１は、主面１１および裏面１２を有する。主面１１および裏面１２は、ｚ方向において互いに反対側を向いている。電極層３および抵抗体層４は、主面１１上に設けられる。

基板１は、凸部１３を有する。凸部１３は、主面１１からｚ方向に突出しており、ｘ方向に長く延びている。図示された例においては、凸部１３は、基板１のｙ方向下流側寄りに形成されている。また、凸部１３は、基板１の一部であることから、単結晶半導体であるＳｉからなる。

本実施形態においては、凸部１３は、頂部１３０、一対の第１傾斜部１３１および一対の第２傾斜部１３２を有する。

頂部１３０は、凸部１３のうち主面１１からの距離が最も大きい部分である。本実施形態においては、頂部１３０は、主面１１と平行な平面からなる。頂部１３０は、ｚ方向視においてｘ方向に長く延びる細長矩形状の面である。

一対の第１傾斜部１３１は、頂部１３０のｙ方向両側に繋がっている。一対の第１傾斜部１３１は、各々が主面１１に対して傾斜している。第１傾斜部１３１は、ｚ方向視においてｘ方向に長く延びる細長矩形状の平面である。なお、凸部１３は、一対の第１傾斜部１３１に繋がり、頂部１３０のｘ方向両端に隣接する傾斜部（図示略）を有していてもよい。

一対の第２傾斜部１３２は、一対の第１傾斜部１３１に対してｙ方向両側に繋がっている。一対の第２傾斜部１３２は、各々が主面１１に対して第１傾斜部１３１よりも大きい傾斜している。第２傾斜部１３２は、ｚ方向視においてｘ方向に長く延びる細長矩形状の平面である。本実施形態においては、一対の第２傾斜部１３２は、主面１１に繋がっている。なお、凸部１３は、一対の第２傾斜部１３２に繋がり、頂部１３０のｘ方向両端のｘ方向外方に位置する傾斜部（図示略）を有していてもよい。

本実施形態においては、主面１１が（１００）面である。凸部１３は、たとえばＫＯＨを用いた異方性エッチングによって形成される。この場合、第１傾斜部１３１が主面１１となす角度は、３０．１度であり、第２傾斜部１３２が主面１１となす角度は、５４．８度である。凸部１３のｚ方向寸法は、たとえば、１５０μｍ～３００μｍである。

グレーズ層２は、主面１１および凸部１３を覆っており、基板１の主面１１側をより確実に絶縁するためのものである。グレーズ層２は、絶縁性材料からなり、たとえば酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）や窒化ケイ素（ＳｉＮ）からなり、本実施形態においては、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）が採用されている。グレーズ層２の厚さは特に限定されず、その一例を挙げるとたとえば５μｍ～１５μｍであり、好ましくは１０μｍ程度である。

抵抗体層４は、基板１に支持されており、本実施形態においては、グレーズ層２を介して基板１に支持されている。抵抗体層４は、複数の発熱部４１を有している。複数の発熱部４１は、各々に選択的に通電されることにより、印刷媒体を局所的に加熱するものである。複数の発熱部４１は、ｘ方向に沿って配置されており、ｘ方向において互いに離間している。発熱部４１の形状は特に限定されず、本実施形態においては、ｚ方向視においてｙ方向を長手方向とする長矩形状である。抵抗体層４は、たとえばＴａＮからなる。抵抗体層４の厚さは特に限定されず、たとえば０．０２μｍ～０．１μｍであり、好ましくは０．０５μｍ程度である。

電極層３は、複数の発熱部４１に通電するための通電経路を構成するためのものである。電極層３は、基板１に支持されており、本実施形態においては、抵抗体層４上に積層されている。電極層３は、抵抗体層４よりも低抵抗な金属材料からなり、たとえば銅（Ｃｕ）を含む。また、電極層３は、銅（Ｃｕ）を含む層と、当該層と抵抗体層４との間に介在するＴｉを含む１００ｎｍ程度の厚さの層とを有する構成であってもよい。電極層３の厚さは特に限定されず、たとえば０．３μｍ～２．０μｍである。

本実施形態においても、第１層５１は、複数の発熱部４１を覆っており、ｘ方向に延びる帯状である。図示された例においては、第１層５１は、基板１の凸部１３と、主面１１のうち凸部１３のｙ方向の両側に隣接する部分とを覆っている。第２層５２は、第１層５１のｙ方向の両端部分に重なっている。

このような実施形態によっても、熱をより効率よく伝達することができる。また、本実施形態から理解されるように、本開示に係るサーマルプリントヘッドの基本構成は、何ら限定されない。

本開示に係るサーマルプリントヘッドは、上述した実施形態に限定されるものではない。本開示に係るサーマルプリントヘッドの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

〔付記１〕
基板と、
前記基板に支持され且つ主走査方向に配列された複数の発熱部を含む抵抗体層と、
前記基板に支持され且つ前記抵抗体層に導通する電極層と、
少なくとも前記複数の発熱部を覆う保護層と、を備え、
前記保護層は、主成分がセラミックスである第１層を含む、サーマルプリントヘッド。
〔付記２〕
前記第１層は、前記複数の発熱部に直接接する、付記１に記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記３〕
前記第１層は、ガラスをさらに含む、付記１または２に記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記４〕
前記第１層におけるセラミックスの含有率は、９０重量％以上である、付記３に記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記５〕
前記セラミックスは、Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ）である、付記４に記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記６〕
前記第１層は、白色である、付記４または５に記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記７〕
前記保護層は、少なくとも一部が前記第１層に対して前記基板とは反対側に積層された第２層を含む、付記１ないし６のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記８〕
前記第２層は、前記保護層の最表層をなす、付記７に記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記９〕
前記第２層は、ＳｉＣ（炭化ケイ素）またはサイアロンを含む、付記７または８に記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記１０〕
前記第１層と前記第２層とは、直接接する、付記７ないし９のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記１１〕
前記保護層は、前記複数の発熱部に対して副走査方向に離隔した第３層をさらに含む、付記７ないし１０のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記１２〕
前記第３層は、主成分がガラスである、付記１１に記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記１３〕
前記第３層は、前記第１層と重なる第１領域と、前記第１層とは重ならない第２領域と、を含む、付記１１または１２に記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記１４〕
前記第１領域は、前記基板と前記第１層との間に介在する、付記１３に記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記１５〕
前記基板と前記複数の発熱部との間に介在し且つ前記基板の厚さ方向に膨出した形状である膨出部を含むグレーズ層をさらに備え、
前記第１領域は、前記基板の厚さ方向に視て、前記膨出部に重なる、付記１３または１４に記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記１６〕
前記膨出部は、主成分がセラミックスである、付記１５に記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記１７〕
前記第２層は、前記第１層および前記第２層の一部ずつを覆う、付記１１ないし１６のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。

Ａ１，Ａ１１，Ａ１２，Ａ２，Ａ３：サーマルプリントヘッド
１ ：基板
２ ：グレーズ層
３ ：電極層
４ ：抵抗体層
５ ：保護層
１１ ：主面
１２ ：裏面
１３ ：凸部
２２ ：膨出部
２３ ：平坦部
３３ ：共通電極
３４ ：共通電極帯状部
３５ ：連結部
３６ ：個別電極
３７ ：連結部
３８ ：個別電極帯状部
３９ ：ボンディング部
３９Ａ ：第１ボンディング部
３９Ｂ ：第２ボンディング部
４１ ：発熱部
５１ ：第１層
５２ ：第２層
５３ ：第３層
６１ ：ワイヤ
７１ ：駆動ＩＣ
７２ ：封止樹脂
７３ ：コネクタ
７４ ：配線基板
７５ ：放熱部材
８１ ：プラテンローラ
８２ ：印刷媒体
１３０ ：頂部
１３１ ：第１傾斜部
１３２ ：第２傾斜部
３５１ ：Ａｇ層
３７１ ：平行部
３７２ ：斜行部
５２１ ：第１領域
５２２ ：第２領域

Claims (17)

1. 基板と、
   前記基板に支持され且つ主走査方向に配列された複数の発熱部を含む抵抗体層と、
   前記基板に支持され且つ前記抵抗体層に導通する電極層と、
   少なくとも前記複数の発熱部を覆う保護層と、を備え、
   前記保護層は、主成分がセラミックスである第１層を含む、サーマルプリントヘッド。
2. 前記第１層は、前記複数の発熱部に直接接する、請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
3. 前記第１層は、ガラスをさらに含む、請求項１または２に記載のサーマルプリントヘッド。
4. 前記第１層におけるセラミックスの含有率は、９０重量％以上である、請求項３に記載のサーマルプリントヘッド。
5. 前記セラミックスは、Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ）である、請求項４に記載のサーマルプリントヘッド。
6. 前記第１層は、白色である、請求項４または５に記載のサーマルプリントヘッド。
7. 前記保護層は、前記複数の発熱部に対して副走査方向に離隔した第２層をさらに含む、請求項１ないし６のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。
8. 前記第２層は、主成分がガラスである、請求項７に記載のサーマルプリントヘッド。
9. 前記第２層は、前記第１層と重なる第１領域と、前記第１層とは重ならない第２領域と、を含む、請求項７または８に記載のサーマルプリントヘッド。
10. 前記第１領域は、前記第１層上に形成されている、請求項９に記載のサーマルプリントヘッド。
11. 前記基板と前記複数の発熱部との間に介在し且つ前記基板の厚さ方向に膨出した形状である膨出部を含むグレーズ層をさらに備え、
    前記第１領域は、前記基板の厚さ方向に視て、前記膨出部に重なる、請求項９または１０に記載のサーマルプリントヘッド。
12. 前記膨出部は、主成分がセラミックスである、請求項１１に記載のサーマルプリントヘッド。
13. 前記保護層は、少なくとも一部が前記第１層に対して前記基板とは反対側に積層された第３層を含む、請求項７ないし１２のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。
14. 前記第３層は、前記保護層の最表層をなす、請求項１３に記載のサーマルプリントヘッド。
15. 前記第３層は、ＳｉＣ（炭化ケイ素）またはサイアロンを含む、請求項１３または１４に記載のサーマルプリントヘッド。
16. 前記第１層と前記第３層とは、直接接する、請求項１３ないし１５のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。
17. 前記第３層は、前記第１層および前記第２層の一部ずつを覆う、請求項１３ないし１６のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。

Images