JP3996347B2 - サーマルプリントヘッド、およびこれの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、熱転写方式または感熱方式によって記録媒体に印字を行なうためのサーマルプリントヘッド、およびこのサーマルプリントヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
図７は、従来のサーマルプリントヘッドの概略平面図であって、このサーマルプリントヘッドは薄膜型である。サーマルプリントヘッド５１は、細長い矩形状をした基板５２を有している。基板５２の表面には、長手方向に沿う両辺５２ａ，５２ｂのうちの一方の辺５２ａの近傍に、長手方向に沿って抵抗体層５３が直線状に配置されている。抵抗体層５３と基板５２の一方の辺５２ａとの間の帯状領域には、コモン配線パターン５４が配置されている。コモン配線パターン５４の両端部は、基板５２の他方の辺５２ｂに至るまで延ばされている。コモン配線パターン５４の両端部のうちの一方の端部は、コモン用端子５５に接続されている。
【０００３】
図８は、サーマルプリントヘッド５１の要部拡大平面図であって、コモン配線パターン５４から、多数の共通電極５４ａが全体として櫛歯状に延ばされている。これらの櫛歯状の共通電極５４ａ間に入り込むようにして、個別電極５６の一端が延出されている。各個別電極５６の他端部は、基板５２上に搭載される駆動ＩＣ５７の近傍まで延びており、図外のワイヤボンディング用パッドを介して駆動ＩＣ５７の出力端に接続されている。
【０００４】
抵抗体層５３は、図８に一点鎖線で示すように、櫛歯状の共通電極５４ａおよびこれらの間に入り込む個別電極５６に重なるようにして形成されている。隣合う櫛歯状共通電極５４ａによって、発熱素子５３ａが規定される。すなわち、任意の個別電極５６に通電されると、その個別電極５６を挟む２つの櫛歯状の共通電極５４ａで囲まれる領域の抵抗体層５３に電流が流れ、その部分が発熱素子５３ａとして機能する。
【０００５】
図９は、サーマルプリントヘッド５１の要部拡大断面図であって、アルミナセラミックなどの絶縁性材料でできた基板５２の表面における一方の辺５２ａよりの部位に、長手方向に延びるようにしてグレーズ層６１が形成されている。このグレーズ層６１を覆うようにして、薄膜状の抵抗体層５３が形成されている。この抵抗体層５３の上には、グレーズ層６１の頂部において所定範囲にわたって抵抗体層５３を露出させるようにして導体層６２ａ，６２ｂが形成されている。この抵抗体層５３が露出した部分が発熱素子５３ａとして機能する。抵抗体層５３から図９の右側に延びる導体層６２ｂは、個別電極５６として機能する。抵抗体層５３から図９の左側に延びる導体層６２ａは、共通電極５４ａとして機能する。各発熱素子５３ａおよび導体層６２ａ，６２ｂを覆うようにして、かつ各個別電極５６のワイヤボンディング用パッドを露出させるようにして、耐酸化膜６３および保護膜６４が形成されている。
【０００６】
グレーズ層６１、抵抗体層５３、導体層６２ａ，６２ｂ、および耐酸化膜６３は、複数個の基板５２が集合した集合基板の状態で形成され、耐酸化膜６３が形成された集合基板の状態でさらに保護膜６４が形成される。具体的には保護膜６４は、たとえば以下のようにして形成される。先ず、ワイヤボンディング用パッドを含む保護膜６４を形成しない領域を覆うようにしてレジスト層６５を形成する。次に、ＣＶＤやスパッタリングなどによって、たとえばＴａ₂Ｏ₅膜などを成長させる。次に、レジスト層６５をエッチング処理により除去する。このようにして保護膜６４が形成された集合基板は、各基板５２毎に分割され、各基板５２毎に駆動ＩＣ５７が実装される。さらに、これら駆動ＩＣ５７と各個別電極５６とをワイヤボンディングなどによって導通することにより、個別のサーマルプリントヘッド５１とされる。
【０００７】
しかしながら、上述したような製造方法によって形成されたサーマルプリントヘッド５１は、保護膜６４が形成された後に集合基板を分割することによって得られるため、基板５２の一方の辺５２ａ側の側面および各層６１，５３，６２ａ，６３の側面、すなわち分割面６６には保護膜６４が形成されておらず、分割面６６が剥き出しとされている。通常、集合基板の分割は、スクライブラインに沿って切れ目を入れ、応力を加えるなどの手法により行なわれており、その分割面６６には凹凸が生じてその状態は非常に悪いものとなっている。このように、サーマルプリントヘッド５１の分割面６６は、その表面状態が非常に悪い上に剥き出し状態とされている。このため、サーマルプリントヘッド５１を所定の筐体内などに組み込む場合などの取り扱い時に、基板５２の一方の辺５２ａ側の側面などが筐体やその他の部材と接触した場合には、容易に基板５２の一方の辺５２ａ側の端部や各層６１，５３，６２ａ，６３の端部がカケたり、あるいは割れたりしてしまう。
【０００８】
また、保護膜６４は、レジスト層６５を形成して膜を成長させた後にレジスト層６５をエッチング処理して形成されるため、保護膜６４の端部６４ａ付近には、保護膜６４の厚みの分だけ段差が生じてしまう。ところで、サーマルプリントヘッド５１が組み込まれた画像形成装置では、記録紙６７が発熱素子５３ａと接触するようにして紙送りされるのであるが、保護膜６４の端部６４ａ付近に段差がある場合には、記録紙６７の先端部が段差部分に引っかかってしまうことがある。このような場合には、記録紙６７が発熱素子５３ａの部分に達せず、紙詰まりとして処理されて画像形成装置が停止してしまう。
【０００９】
一方、図１０に示すように、基板７１表面の保護膜を形成すべき部分が露出するように、複数の基板７１を重ねて配置し、この状態でスパッタリングにより保護膜を形成するサーマルプリントヘッドの製造方法が提案されている（たとえば特開平５−９２５９６号公報参照）。基板７１の表面には、グレーズ層の形成時に、グレーズ層と同じ材質の多数の突起７２が列状に形成されている。これらの突起７２は、互いに重ね合わされる基板７１の表面と裏面との擦れ合いによって個別電極などが損傷するとの仮定の基に、それを防止する目的で設けられたものである。
【００１０】
ところが、このような製造方法では、基板７１の表面に多数の突起７２を突設するためのスペースを確保する必要があり、配線の高密度化を妨げる恐れがある。また、突起７２の突設位置によっては、サーマルプリントヘッドによる記録時に記録紙の先端部が突起７２に引っかかるおそれもある。
【００１１】
【発明の開示】
そこで、本発明の目的は、表面状態の悪さに起因するサーマルプリントヘッドの部分的な損傷を防止すると同時に、記録時における記録紙の引っ掛かりを極力低減することにある。
【００１２】
本発明の第１の側面によれば、長手状とされた基板表面の幅方向一側よりの部位に多数涸の発熱素子が列状に形成されているとともに、これらの発熱素子を覆うようにして基板表面の幅方向一側よりの部位に保護膜が形成されたサーマルプリントヘッドであって、保護膜が、基板表面の幅方向一側よりの部位から基板の側面を覆うまで連続して形成されているとともに、保護膜における基板表面の幅方向他側よりの端部が、前記基板表面の幅方向他側に向うにつれて次第に膜厚が薄くなるテーパ状とされていることを特徴とする、サーマルプリントヘッドが提供される。
【００１３】
好ましい実施の形態においては、保護膜は、基板側面の裏面との境界線にまで達している。
【００１４】
本発明の第２の側面によれば、長手状とされた基板表面の幅方向一側よりの部位に多数個の発熱素子が列状に形成されているとともに、これらの発熱素子を覆うようにして基板表面の幅方向一側よりの部位に保護膜が形成されたサーマルプリントヘッドを製造する方法であって、基板が複数個集合した集合基板の段階で発熱素子を形成しておき、この集合基板を分割することにより、発熱素子が形成された複数個の基板を得、これら各基板に保護膜を形成するに際して、保護膜が、基板表面の幅方向一側よりの部位から基板の側面を覆うまで連続して形成され、かつ、保護膜における基板表面の幅方向他側よりの端部が、前記基板表面の幅方向他側に向うにつれて次第に膜厚が薄くなるテーパ状になるように形成することを特徴とする、サーマルプリントヘッドの製造方法が提供される。
【００１５】
好ましい実施の形態においては、保護膜が、基板側面の裏面との境界線にまで達するように形成する。
【００１６】
他の好ましい実施の形態においては、保護膜を形成するに際して、複数の基板を、保護膜を形成すべき領域を露出させるようにして幅方向に位置ずれさせて厚み方向に重ね合わせ、この姿勢において保護膜を形成する。
【００１７】
本発明の種々な特徴及び利点は、以下に添付図面に基づいて説明する実施例より明らかになるであろう。
【００１８】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明の実施例を図１〜図６に基づいて説明する。本実施例においては、いわゆる薄膜型のサーマルプリントヘッドを採用している。
【００１９】
図１および図２に示すように、サーマルプリントヘッド１は、アルミナセラミックなどの絶縁性材料でできた長手状の基板２を備えている。基板２の表面における幅方向一側よりの部位に、長手方向（図２の矢印ＡＢ方向）に延びるようにしてグレーズ層３が形成されている。グレーズ層３は、たとえばガラスペーストを用いた印刷・焼成によって形成され、その断面は焼成時におけるガラス成分の流動に起因して滑らかな弓形状を呈している。
【００２０】
基板２ないしグレーズ層３の表面には、グレーズ層３を覆うようにして薄膜状の抵抗体層４が形成されている。抵抗体層４は、ＴａＳｉＯ₂を用いたＣＶＤ法またはスパッタリングによって、たとえば５００〜１５００Åの厚みに形成されている。
【００２１】
抵抗体層４の上には、導体層５ａ，５ｂが形成されている。導体層５ａ，５ｂは、エッチング処理を施すなどしてグレーズ層３の頂部において所定範囲にわたって抵抗体層４を露出させるようにして形成されており、抵抗体層４が露出した部分が発熱素子４ａとして機能する。
【００２２】
図２に良く表れているように、抵抗体層４および導体層５ａ，５ｂには、基板２の幅方向（図１および図２の矢印ＣＤ方向）に延びるようにして、複数のスリット６が形成されている。スリット６は、抵抗体層４および導体層５ａ，５ｂに対して、エッチング処理を施すなどして形成される。このようなスリット６を形成することによって、各発熱素子４ａが独立駆動可能とされている。発熱素子４ａから図１および図２の右側に延びる導体層５ｂは、個別電極として機能する。各発熱素子４ａから図１および図２の左側に延びる導体層６ａは、相互に接続されて共通電極として機能する。
【００２３】
各発熱素子４ａを覆うようにして、かつ各個別電極のワイヤボンディング用パッドを露出させるようにして、耐酸化膜７が形成されている。耐酸化膜７は、ＳｉＯ₂などを用いたＣＶＤ法またはスパッタリングによって、たとえば３０００〜６０００Åの厚みに形成されている。
【００２４】
耐酸化膜７の上には、保護膜８が形成されている。保護膜８は、幅方向一端部８ａが、基板２の幅方向一端側の側面２ａにまで連続して形成されており、側面２ａの保護膜８は、側面２ａと基板２の裏面との境界線まで達している。保護膜８は、他端部８ｂがテーパ状とされている。すなわち保護膜８の他端部８ｂは、他端に近づくにつれて次第に膜厚が薄くなっている。保護膜８は、Ｔａ₂Ｏ₅あるいはＳｉ₃Ｎ₄などを用いたＣＶＤ法またはスパッタリングによって、たとえば２〜４μｍの厚みに形成される。
【００２５】
以下、図３ないし図６を参照しつつ、保護膜８の形成方法を簡単に説明する。
【００２６】
グレーズ層３、抵抗体層４、導体層５ａ，５ｂ、および耐酸化膜７は、図３に示すように、サーマルプリントヘッド１となるべき複数の基板２が集合した集合基板１５の状態で形成されるが、保護膜８は、集合基板１５の状態ではなく、集合基板１５をスクライブライン１６に沿って分割して得られる個々の基板２の状態で形成される。ただし、本実施例においては、各基板２毎に保護膜８を形成するのではなく、複数枚の基板２に対して同時に保護膜８が形成される。
【００２７】
すなわち、図４に示すように、１枚の集合基板１５から得られる、たとえば６枚の基仮２を互いに幅方向に位置ずれさせて厚み方向に重ね合わせ、平面視において保護膜８を形成すべき領域が露出した状態とする。この状態では、発熱素子４ａが形成された領域を含む耐酸化膜７の大部分と、これと連続する基板２の側面２ａとが露出させられており、この状態で各基板２に対して同時に保護膜８を形成する。なお図４においては、互いに隣接する基板２の表面と裏面とが全面にわたって隙間なく密着しているように描かれているが、基板２の表面にはグレーズ層３などが形成されていることから、現実には、複数の基板２を重ね合わせた場合、互いに隣接する基板２の表面と裏面との間には若干の隙間が生じる。
【００２８】
このような保護膜８を形成すべき領域の露出状態は、たとえば図５に示す治具１１によって維持される。治具１１は、ベース部材１２の長手方向の両端部に一対の載置台１３が配置された構成とされている。各載置台１３には、側面１３ａまで延びる複数（本実施例では６つ）の凹部１４が形成されている。凹部１４は、連続して形成されて波形状を呈している。各載置台１３は、波形状の部分が互いに対向するようにして配置されている。基板２は、一対の載置台１３の凹部１４間を橋渡すようにして載置される。
【００２９】
治具１１によって所定の姿勢が維持された各基板２の露出した領域には、Ｔａ ₂ Ｏ₅あるいはＳｉ₃Ｎ₄などを用いたＣＶＤ法またはスパッタリングによって、たとえば２〜４μｍの厚みに保護膜８が形成される。すなわち、耐酸化膜７の上に保護膜８が形成されるとともに、さらに連続して基板２の側面２ａにまで保護膜８が形成される。そして保護膜８が、少なくとも基板２の側面２ａと基板２の裏面との境界線に達するまで、スパッタリングを継続する。
【００３０】
このため、たとえ基板２の側面２ａや各層４，５ａ，７の側面が凹凸の生じた状態の悪いものであったとしても、これらの面が確実に保護膜８によって覆われて表面には現れてこない。したがって、サーマルプリントヘッド１を所定の筐体内などに組み込む場合などの取り扱い時に、基板２の側面２ａなどが筐体やその他の部材などと接触したとしても、基板２の側面２ａ側の端部や各層４，５ａ，７の端部がカケたり、あるいは割れたりしてしまうといった不具合が生じることはない。
【００３１】
また、保護膜８の形成方法では、保護膜８を形成すべき領域を露出させておき、保護膜８を形成すべきでない領域は他の基板２によって重ね合わされて隠されているため、保護膜８を形成しない領域にレジスト層を形成する必要がないといった利点が得られるとともに、これにともないレジスト層をエッチング処理する必要がなくなるといった利点も得られる。
【００３２】
ところで、保護膜８を形成しない領域に重なっている基板２は、レジスト層のように基板２に固着形成されたものではない。このため、保護膜８が成長している状態では、重ね合わされた基板２の端部が持ち上げられ基板２が重なっている部分にまで膜の一部が成長するが、基板２が重なっている部分の膜成長は露出している部分に比べて遅くなる。この結果、保護膜８の他端部８ｂは、先端側ほど膜厚が小さいテーパ状になる。
【００３３】
このように、従来のサーマルプリントヘッドでは、図９に示すように保護膜６４の端部６４ａ付近に段差が生じていたが、本実施例では、図１に示すように保護膜８の他端部８ｂがテーパ状とされている。したがって、サーマルプリントヘッド１を所定の筐体などに組み込んで画像形成装置を構成した場合には、記録媒体としての記録紙２１が紙送りされるときに、保護膜８の他端部８ｂに記録紙２１の先端部が引っかかってしまうことがない。すなわち、図１に良く表れているように、サーマルプリントヘッド１を備えた画像形成装置では、保護膜８の他端部８ｂがテーパ状とされて紙送りがスムースに行なえるようになされており、保護膜８を形成することに起因して紙詰まりが生じるといったことがない。
【００３４】
なお、上記実施例においては、同時に６枚の基板２に保護膜８を形成する場合について説明したが、同時に保護膜８を形成すべき基板２の枚数は適宜選択すればよく、また各基板２を所定の姿勢で維持する治具１１の構成も適宜設計変更可能である。
【００３５】
また、上記実施例においては、いわゆる薄膜型のサーマルプリントヘッドについて説明したが、本発明は厚膜型のサーマルプリントヘッドについても適用可能であるのはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の一実施例におけるサーマルプリントヘッドの要部断面図である。
【図２】 図２は、図１に示すサーマルプリントヘッドにおいて耐酸化膜および保護膜を形成していない状態を表す要部斜視図である。
【図３】 図３は、図１に示すサーマルプリントヘッドを得るための集合基板の説明図である。
【図４】 図４は、図１に示すサーマルプリントヘッドの製造時に、保護膜を形成するときの基板の重ね合わせ状態を表す断面図である。
【図５】 図５は、図１に示すサーマルプリントヘッドの製造時に、各基板の重ね合わせ状態を維持するための治具の一例を表す全体斜視図である。
【図６】 図６は、図１に示すサーマルプリントヘッドの製造時に、保護膜が形成された状態を表す要部断面拡大図である。
【図７】 図７は、従来のサーマルプリントヘッドの概略平面図である。
【図８】 図８は、図７に示すサーマルプリントヘッドの要部拡大平面図である。
【図９】 図９は、図７に示すサーマルプリントヘッドの要部拡大断面図である。
【図１０】 図１０は、別の従来のサーマルプリントヘッドの製造方法の説明図である。

Claims (5)

1. 長手状とされた基板表面の幅方向一側よりの部位に多数個の発熱素子が列状に形成されているとともに、これらの発熱素子を覆うようにして前記基板表面の幅方向一側よりの部位に保護膜が形成されたサーマルプリントヘッドであって、
   前記保護膜が、前記基板表面の幅方向一側よりの部位から前記基板の側面を覆うまで連続して形成されているとともに、前記保護膜における前記基板表面の幅方向他側よりの端部が、前記基板表面の幅方向他側に向うにつれて次第に膜厚が薄くなるテーパ状と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. 前記保護膜は、前記基板側面の裏面との境界線にまで達している、請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
3. 長手状とされた基板表面の幅方向一側よりの部位に多数個の発熱素子が列状に形成されているとともに、これらの発熱素子を覆うようにして前記基板表面の幅方向一側よりの部位に保護膜が形成されたサーマルプリントヘッドを製造する方法であって、
   前記基板が複数個集合した集合基板の段階で前記発熱素子を形成しておき、この集合基板を分割することにより、前記発熱素子が形成された複数個の前記基板を得、これら各基板に前記保護膜を形成するに際して、前記保護膜が、前記基板表面の幅方向一側よりの部位から前記基板の側面を覆うまで連続して形成され、かつ、前記保護膜における前記基板表面の幅方向他側よりの端部が、前記基板表面の幅方向他側に向うにつれて次第に膜厚が薄くなるテーパ状になるように形成することを特徴とする、サーマルプリントヘッドの製造方法。
4. 前記保護膜が、前記基板側面の裏面との境界線にまで達するように形成する、請求項３に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
5. 前記保護膜を形成するに際して、複数の前記基板を、前記保護膜を形成すべき領域を露出させるようにして幅方向に位置ずれさせて厚み方向に重ね合わせ、この姿勢において前記保護膜を形成する、請求項３に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。

Images