JP3616809B2

JP3616809B2 - サーマルヘッドおよびその製造方法

Info

Publication number: JP3616809B2
Application number: JP35090293A
Authority: JP
Inventors: 一雅白石; 剛中田
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1993-12-31
Filing date: 1993-12-31
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2020-02-02
Also published as: JPH07195720A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ビデオプリンタやラベルプリンタ等に使用され、高速印字および画像用印画に際して印字、印画品質の向上を図り得るサーマルヘッドおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、平面型のサーマルヘッドの例としては、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、アルミニウム等のヒートシンク１上にアルミナセラミックス基板８およびＰＣＢ基板１２を載せ、アルミナ基板８上に、後述する発熱部７の電極駆動用ＩＣ回路部１０を設置するか（同図（Ａ））、あるいはＰＣＢ基板１２上に駆動用ＩＣ回路部１０を設置し（同図（Ｂ））、前記発熱部７の電極とワイヤボンディング９を行った後、そのまわりをモールド樹脂１３で固定し、さらにこれらをカバー１１で覆った構造を有していた。
【０００３】
ここで前記発熱部７の構成は、図３（Ｃ）に図３（Ａ），（Ｂ）のＤ部を拡大して示すように、アルミナ基板８上にスクリーン印刷法あるいはスプレー法により、まず蓄熱層となるグレーズ層３を形成し、その上に例えば窒化チタン等の発熱抵抗体層４をスパッタ蒸着法等で成膜し、さらにその上に電極膜を付けフォトエッチングで発熱ドット部の間隔を空けかつ所定パターンでコモン電極層５ａとリード電極層５ｂを形成していた。この発熱部７の最外層には耐摩耗保護層６が形成される。
【０００４】
上記の構成で高速印字に対応させようとすると、グレーズ層３の蓄熱による影響を考慮に入れ、グレーズ層３の厚みをなるべく薄くする必要があり、さらに印字紙（またはインクリボン）送りの高速化に際してカバー１１等の実装部が前記印字紙等の走行に支障をきたす場合がある。また画像用印画に対応させようとすると、カバー１１等の実装部をプラテンローラとの干渉を避けるように発熱部７に対して大きな距離をとって基板面に実装しなければならず、基板が大形化してコスト高となるとともに全体の形状も大形になっていた。
【０００５】
このような不都合をなくして高速熱応答性および紙（またはインクリボン）送りを良好にし、プラテンローラと駆動回路実装部との干渉を考慮しなくてもいいようにするために、近年、図１、図２に示す如くアルミナ基板８自体の主表面に台形状の凸状部２を設け、この凸状部２を含めてアルミナ基板８の上面全面にスプレー法によってグレーズ層３を付着し、その上に発熱抵抗体層４、電極層５ａ，５ｂおよび耐摩耗保護層６を形成し、発熱部７を凸状部２の頂部の中央に位置せしめたサーマルヘッドが実現している。この場合、グレーズ層３は基板凸状部２の頂部中央付近で盛り上がり（中央部の厚みＴ）、凸状部２の先端稜部２ａでグレーズ層３が薄くなった構造となり、その盛り上がりの最頂部上に発熱部７が形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
アルミナ基板上に凸状部２を形成した平面型サーマルヘッドは、凸状部２のために発熱部７における紙（またはインクリボン）の走行位置が駆動回路部より高くなり、カバー１１との干渉が避けられ、また前記凸状部上に被着されるグレーズ層３の曲率半径を適度に設定することにより感熱紙やカードとの接触性は良くなるものの、発熱層直下のグレーズ層３の厚みの調節が困難である。例えば高速印字においては、グレーズ層３が厚すぎると信号オフ時にも蓄熱が残って尾引き現象や印字潰れが生じ、一方、画像印画においては、グレーズ層３の蓄熱効果で印画濃度を確保するために或る程度の層厚が必要となるが、この厚みを適切に制御することが難しかった。
【０００７】
本発明は、発熱部と感熱紙（またはインクリボン）等の印刷媒体との接触および紙送りを良好にするとともに、通常調節することが困難な基板凸状部上のグレーズ層の厚み調節とグレーズ層の頂部中央の曲率半径を適切化することにより、印字、印画品質、特に高速印字に際しての印字品質の向上を図ったサーマルヘッドおよびグレーズ層の厚み調節を容易に行えるサーマルヘッドの製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るサーマルヘッドは、ヒートシンク上に設けられかつ上面に凸状部を備えた発熱体形成基板と、前記凸状部を含んで前記発熱体形成基板上に被着されたグレーズ層とを有し、前記凸状部の頂部平面の幅が０．１〜１．５ｍｍ、前記凸状部の頂部中央位置での前記グレーズ層の層厚が２５〜８５μｍでかつその曲率半径が５ｍｍ以下とされている。
【０００９】
また本発明によれば、ヒートシンク上に設けられかつ上面に凸状部を備えた発熱体形成基板と、前記凸状部を含んで前記発熱体形成基板上に被着されたグレーズ層とを有し、前記凸状部の頂部中央位置での前記グレーズ層の曲率半径を５ｍｍ以下としたサーマルヘッドの製造方法において、前記凸状部の頂部中央位置での前記グレーズ層の層厚が２５〜８５μｍとなるように前記凸状部の頂部平面の幅を０．１〜１．５ｍｍにして前記基板上へのグレーズの供給量を９．２〜１７．２（ｍｇ／ｃｍ^２）とするサーマルヘッドの製造方法が提供される。
【００１０】
【実施例】
次に、本発明を実施例について図面を参照して説明する。アルミナ基板上に凸状部が形成された本発明のサーマルヘッドの例を図１および図２を用いて説明する。アルミニウム等のヒートシンク１の上面部に凸状部２を備えたアルミナ等の基板８を載せ、このアルミナ基板８の上面全面に、凸状部２も含めて、後述する範囲にある或る一定量のグレーズをスプレー法によって基板上面の露出がないように付着させてなめらかなグレーズ層３を得る。このグレーズ層３の上に発熱抵抗体層４および電極層を成膜し、エッチング処理によりこれらの層を所定の形状にし、発熱部７、リード電極層５ｂ、コモン電極層５ａを形成し、さらに最外層に耐摩耗保護層６を被着する。発熱部７を発熱させるための駆動用ＩＣ１０はＰＣＢ基板１２上に形成され、その電気的接続はボンディングワイヤ９によってなされる。駆動用ＩＣ１０およびボンディングワイヤ９はモールド樹脂１３によって固定され、さらにカバー１１で保護される。
【００１１】
このグレーズ層３は、図２（Ａ）に示すように、基板８の凸状部２の位置でその頂部の中央部が中高に盛り上がり、凸状部２の頂上の稜部２ａで厚みが薄くなった全体として山形の表面形状となっている。この実施例では、凸状部２は略台形状を成し、その頂部の平坦部の幅をＷとし、凸状部２の頂部におけるグレーズ層３の盛り上がりの厚みをＴとする。厚みＴ（μｍ）と幅Ｗ（ｍｍ）の関係は種々のグレーズ供給量に対して図４に示す如くになる。ただし図４においては凸状部２の高さｈは発熱部７の駆動回路部の実装面（カバー１１が取り付けられるときはカバー上面、カバー１１がないときはモールド樹脂１３の頂部）より高く設定され、ｈ＝１ｍｍ、凸状部２の立ち上げ角Ｐ＝４５゜、凸状部２の頂部両端の曲率半径ｒ＝１ｍｍのときの厚みＴと幅Ｗの関係を示している。
【００１２】
図４において（イ）はグレーズ供給量９．２（ｍｇ／ｃｍ^２）の場合、（ロ）は同じく１０．８７、（ハ）は１２．１３、（ニ）は１３．４、（ホ）は１７．２の場合であり、単位はいずれもｍｇ／ｃｍ^２である。この図からも明らかなように、凸状部２の頂部の中央部におけるグレーズ層３の盛り上がり厚みＴは、凸状部２の頂部の平坦部の幅Ｗが狭くなればそれにつれて厚みＴも薄くなり、幅Ｗが広くなれば厚みＴも厚くなることが分る。また凸状部２の幅の広い所では、グレーズのスプレーによる供給量によってもグレーズ層３の厚みＴが変わる。このことは、グレーズ層３の凸状部中央の厚みＴが凸状部２の頂部の平坦部の幅Ｗとグレーズのスプレー供給量との組み合せで調節できることを示している。全体としてみれば、頂部の平坦部の幅Ｗが０．１〜１．５ｍｍの範囲で図４の（イ）〜（ホ）のグレーズ供給量、即ち９．２〜１７．２（ｍｇ／ｃｍ^２）のスプレー供給量により、サーマルヘッドとして適切な蓄熱、熱拡散を与えるグレーズ層が実現できるのが分る。なおグレーズ層３の薄い凸状部２の頂部の両端においては、下地の凸状部を有するアルミナ基板８が露出することはない。
【００１３】
図２（Ａ）のように発熱部７が凸状部中央位置の上方に形成されている場合、高速印字に対応させるのには、発熱部７の直下のグレーズ層の厚みＴを薄くする必要があり、この場合は前記幅Ｗを狭くすればグレーズ塗布量に依存しないで（９．２〜１７．２（ｍｇ／ｃｍ^２）の任意塗布量において）グレーズ層の厚みＴを薄くすることができる。ここで厚みＴは２５〜５０μｍ程度が好ましく、その場合図４より、幅Ｗは０．１〜０．３ｍｍとするのがよいことが分る。なお、高速印字の場合に厚みＴを薄くする必要があるのは、厚みＴが厚過ぎると、発熱部７直下のグレーズ層３が蓄熱し過ぎて印字の際に尾引きや印字潰れを生じるからである。
【００１４】
一方、画像用のサーマルヘッドのように熱転写の熱量に蓄熱を利用するものについては、発熱部７直下のグレーズ層３に蓄熱効果をもたせ、熱転写による印画濃度を出すために、ある程度グレーズ層の厚みＴを厚くする必要があり、その場合は、前記幅Ｗを広くすればよい。ここで厚みＴは最大でも８５μｍ以下程度が好ましく、しかも画像用のサーマルヘッドではプラテンによる感熱紙またはインクリボンへの押付圧力を上げるために発熱体は或る曲率をもったところに形成されなければならない。図５にグレーズ層形成後の曲率半径Ｒ（ｍｍ）と凸状部２の頂部の幅Ｗ（ｍｍ）との関係を種々のグレーズ供給量に対して示した。図５中、（イ）は９．２、（ロ）は１０．８７、（ハ）は１２．１３、（ニ）は１３．４、（ホ）は１７．２（単位はいずれもｍｇ／ｃｍ^２）のグレーズ供給量の場合である。図５の結果からグレーズ層形成後の曲率半径を５ｍｍ以下にしてプラテン押付圧力を上げ得るようにするには頂部の幅Ｗは１．５ｍｍ以下とすればよいことがわかる。
【００１５】
サーマルヘッドの印字品質を考慮に入れると、発熱部直下のグレーズ層の厚みＴは２５〜８５μｍ必要であり、この状態のグレーズ層厚みを得るには凸状部の頂部の平坦部の幅Ｗを０．１〜１．５（ｍｍ）、グレーズ供給量を９．２〜１７．２（ｍｇ／ｃｍ^２）の範囲で調節すればよい。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、従来困難であった凸状部の頂部中央におけるグレーズ層の盛り上がり厚みとその曲率半径（発熱部直下）を調節するのに、グレーズの供給量とアルミナ基板の凸状部形状、特に凸状部中央の平坦部の幅を定めることできわめて簡単に調節することができる。また本発明では発熱部が駆動回路部の実装面あるいは駆動回路部のカバー実装面より高い位置に設けられているので、感熱紙やカード等の印刷物を支障なく良好に送り出すことができ、高速印字を確保しながら高品質の印画を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるサーマルヘッドの横断面図である。
【図２】図１に示すサーマルヘッドの発熱部および凸状部の拡大横断面図である。
【図３】平坦な基板に発熱部を形成した従来のサーマルヘッドの横断面図である。
【図４】凸状部の頂部の平坦部幅Ｗと発熱部直下のグレーズ層の厚みＴとの関係を示す図である。
【図５】凸状部の頂部の平坦部幅Ｗとグレーズ層形成後の発熱部直下の曲率半径Ｒとの関係を示す図である。
【符号の説明】
２凸状部
３グレーズ層
５ａ，５ｂ電極層
６耐摩耗保護層
７発熱部
８アルミナ基板
１０駆動用ＩＣ
１１カバー

Claims

ヒートシンク上に設けられかつ上面に凸状部を備えた発熱体形成基板と、前記凸状部を含んで前記発熱体形成基板上に被着されたグレーズ層とを有し、前記凸状部の頂部平面の幅が０．１〜１．５ｍｍ、前記凸状部の頂部中央位置での前記グレーズ層の層厚が２５〜８５μｍでかつその曲率半径が５ｍｍ以下とされていることを特徴とするサーマルヘッド。
ヒートシンク上に設けられかつ上面に凸状部を備えた発熱体形成基板と、前記凸状部を含んで前記発熱体形成基板上に被着されたグレーズ層とを有し、前記凸状部の頂部中央位置での前記グレーズ層の曲率半径を５ｍｍ以下としたサーマルヘッドの製造方法において、前記凸状部の頂部中央位置での前記グレーズ層の層厚が２５〜８５μｍとなるように前記凸状部の頂部平面の幅を０．１〜１．５ｍｍにして前記基板上へのグレーズの供給量を９．２〜１７．２（ｍｇ／ｃｍ^２）とすることを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。