JP4556991B2 - サーマルヘッド、サーマルヘッドの製造方法及び印画装置 - Google Patents

Description

本発明は、サーマルヘッド、サーマルヘッドの製造方法及び印画装置に関し、特に、業務用や民生用の各種プリンタ機器に搭載されるサーマルヘッド、サーマルヘッドの製造方法及び、そのサーマルヘッドを搭載した印画装置に関する。

リライトプリンタ、カードプリンタ、ビデオプリンタ、バーコードプリンタ、ラベルプリンタ、ファクシミリ、券売機など各種の印画装置の感熱記録に用いられるサーマルヘッドがある。この種のサーマルヘッドでは、所定温度まで加熱することで、メディアに印字したり、印字された情報を消去したりする。より具体的には、サーマルヘッドは、直線的に設けられた単体もしくは複数の発熱抵抗体に、選択的に電位を与えて発熱させ、得られた熱エネルギによって反応するメディアに文字や絵を印刷もしくは印刷されているものを消去する。

ところで、従来のサーマルヘッドでは、保護層が印画用の紙などのメディアによってこすられるために、保護層が帯電する。その帯電した静電気により、発熱体やボンディングパッド部が破壊されることがあり、そのような静電破壊を防止するための技術として、保護膜表面に導電膜を設けるといった方法がある。例えば、保護膜（保護層）上に共通電極や個別電極と同一パターンの導電膜を設ける技術が開示されている（特許文献１参照）。また、保護膜表面にサーメット系の導電膜を設け、耐磨耗性と導電性を付与することを実現した技術がある（特許文献２参照）。さらに、保護膜上を導電膜で覆いかつ発熱体上の導電膜は除去することで、静電気破壊を防止しつつ、メディアとの摺説による導電膜の脱離ゴミを防止する技術がある。この導電膜は、パターニングによって回路基板からグランド電位に落とす構成になっている（特許文献３参照）。
特開平５−２８６１５４号公報 特開平１０−０３４９９０号公報 特開２００４−１９５９４７号公報

ところで、上記に開示の技術にあっては、導電膜を保護膜表面に設けただけであるので、メディアとの摺接により発生した静電気を摺接部以外に拡散させることができても、静電気を除去しているわけでは無い。従って、静電気の発生しやすい高速印字等では十分な効果が得られないという課題があった。また、例えば、特許文献３に開示されているように、導電膜を接地する技術では、導電膜とグランド電極とを電気的に接続するために、導電膜のパターニング等が必要であり、コストや歩留の観点で採用しずらく別の技術が求められていた。

本発明の目的は、上記課題に鑑み、保護層の帯電した静電気による発熱抵抗体やボンディングパッド部での静電破壊が発生しない信頼性の高いサーマルヘッドとそのサーマルヘッドの製造方法及び印画装置を提供することにある。

本発明に係るサーマルヘッド、サーマルヘッドの製造方法、及び印画装置は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。
第１のサーマルヘッド（請求項１に対応）は、基板上に設けられた発熱抵抗体と、発熱抵抗体に電力を印加するための配線パターンとボンディングパッド部を有し、発熱抵抗体が保護層で覆われており、基板は金属製のマウントに固定されているサーマルヘッドであって、保護層は、発熱抵抗体を覆うと共に基板の前方壁及び／又は側壁を覆い、基板の裏面まで達するように連続して形成され、基板の裏面まで達した保護層と金属製のマウントとが接することで、保護層における基板の裏面に位置する部分が金属製のマウントの上面と電気的に接続されていることを特徴とする。
第２のサーマルヘッド（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは金属製のマウントの基板搭載面は平坦であることを特徴とする。
第３のサーマルヘッド（請求項３に対応）は、上記の構成において、好ましくは保護層の表面抵抗は、発熱抵抗体と保護層の間に絶縁層を設けたときは１×１０^１１Ω／□以下であることを特徴とする。
第４のサーマルヘッド（請求項４に対応）は、上記の構成において、好ましくは保護層は、発熱抵抗体と保護層の間に設けられた前記の絶縁層側から、導電層と絶縁層とが順に積層された構造を有していることを特徴とする。
第５のサーマルヘッド（請求項５に対応）は、上記の構成において、好ましくは保護層の表面抵抗は、発熱抵抗体と保護層の間に絶縁層を設けないときには、１×１０^６Ω／□より大きく、１×１０^１１Ω／□以下であることを特徴とする。
第１のサーマルヘッドの製造方法（請求項６に対応）は、基板上に発熱抵抗体を形成する工程と、発熱抵抗体の発熱を制御する電気信号を送るための配線パターンをボンディングバッド部とともに形成する工程と、基板を分割して分割基板を形成する工程と、発熱抵抗体を保護層で覆うと共に、分割基板の前方壁及び／又は側壁を保護層で覆い、分割基板の裏面まで達するように連続して保護層で覆う保護層被覆工程と、分割基板を分割基板の裏面まで達した保護層と金属製のマウントを導電性接着剤で、保護層における基板の裏面に位置する部分が金属製のマウントの上面と電気的に接続するように分割基板を金属製のマウントを接合する工程とを含むことを特徴とする。
第１の印画装置（請求項７に対応）は、上記第１〜第５のサーマルヘッドを用いたことを特徴とする。

本発明によれば、保護層は、金属製のマウントと電気的に接続されているため、印画時に保護層表面に蓄積された静電気をマウントを介してアースに落とすことができる。そのため、発熱抵抗体やボンディングパッド部における静電破壊が発生しない。それにより、信頼性の高いサーマルヘッドと印画装置を得ることができる。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係るサーマルヘッドを搭載した印画装置１０の概略図である。図１に示す印画装置１０は、六面体状のケーシング１１を有しており、ケーシング１１の前面には、液晶の表示パネル１２、入力キー１３及び排紙口１４が設けられている。また、ケーシング１１内には感熱紙１５がロール状に巻き取られた形で収納されており、感熱紙１５の先端部は複数本の搬送ローラ１６に支持されて排紙口１４の手前に位置決めされている。さらに、ケーシング１１内にはサーマルヘッドを実装するサーマルヘッドユニット２０が感熱紙１５の上側に位置決めされて組み込まれている。そのサーマルヘッドユニット２０は、感熱紙１５を加熱して発色させることにより、文字や画像等のイメージを感熱紙１５に印刷する。印刷後の感熱紙１５は、排紙口１４から排出される。

図２は、サーマルヘッドユニット２０を下面側からみた平面図、図３は、図２のサーマルヘッドユニット２０のＡ−Ａ線断面図である。図２及び図３に示すように、サーマルヘッドユニット２０は、アルミニウムなどの金属製のマウント２１を備えている。マウント２１の上面側には、ヒートシンク２２及びコネクタ２３が取り付けられている。マウント２１の下面側には、複数の発熱抵抗体２４を有する基板２５と集積回路（ＩＣ）２６が取り付けられている。また、基板２５上には、発熱抵抗体２４に接続された配線パターン２７とボンディングパッド部５２が設けられている。そして、発熱抵抗体２４と配線パターン２７は絶縁層５０で覆われ、その絶縁層５０は、一部は保護層５１で覆われ、一部は樹脂層５３で覆われている。配線パターン２７と集積回路２６は、集積回路２６の端子とボンディングパッド部５２にボンディングワイヤ２８を接続することによって電気的に接続されている。

集積回路２６とボンディングワイヤ２８を保護するためにエポキシ樹脂など硬質樹脂で形成された保護樹脂２９により両者を覆っている。また、基板２５とマウント２１には、メディアと集積回路保護樹脂との干渉を防止するための段差３０を設けている。保護樹脂２９は、段差３０にまたがるように覆われている。また、マウント２１上には、ＩＣカバー３１がねじ３２によって取り付けられている。なお、図２と図３には、２点鎖線により、感熱紙１５を示しており、図３のローラ２によりガイドされる。また、ローラ３によって感熱紙１５は、サーマルヘッドに押し当てられ、発熱抵抗体２４からの熱により文字や画像等のイメージが感熱紙１５に印刷される。

図４は、ＩＣカバー３１を取り外して示したマウント２１の一部と基板２５を下部から見た平面図である。

図４に示すように、基板２５上の配線パターン２７には、複数の個別電極４０及び共通電極４１が含まれ、それぞれが交互に副走査方向に対し平行に並設されるように形成されている。なお、個別電極４０は、共通電極４１が１本に対し２本の割合で設けられている。言い換えれば、共通電極４１の両側に個別電極４０が形成されるパターンが連続している構成となっている。

これらの個別電極４０及び共通電極４１は、導電膜形成工程や露光工程（パターンニング）等を経て形成される。ここで、個別電極４０は、膜厚が例えば０．２〜１μｍ程度であり、線幅が例えば３０〜７０μｍ程度であるように形成することができる。また、共通電極４１は、膜厚が例えば０．２〜１μｍ程度であり、線幅が例えば３０〜７０μｍ程度であるように形成することができる。

また、各個別電極４０の基端には、マウント２１上に配置された集積回路２６のリード端子４２に接続される電極パッド４３を有するボンディングパッド部５２が形成されている。また、各共通電極４１の基端には、主走査方向に沿って設けられた共通電極部４１Ａが形成されている。リード端子４２と電極パッド４３は、ボンディングワイヤ２８で接続されている。また、発熱抵抗体２４と配線パターン２７は、絶縁層５０（図６参照）で覆われ、さらに、絶縁層５０の一部は保護層５１で覆われ、一部は樹脂層５３で覆われている。絶縁層５０は、ＳｉＯ_２やＳｉＯＮ等からなり、保護層５１は、ＳｉＢＰなどからなっている。樹脂層５３は、エポキシ系や感光性の樹脂からなっている。

また、各個別電極４０及び共通電極４１の先端部側には、発熱抵抗体２４が互いに絶縁された状態で主走査方向に沿って形成されている。ここで、発熱抵抗体２４は、膜厚が例えば０．１〜０．６μｍ程度であり、副走査方向における線幅が例えば３０〜２００μｍ程度であるように露出している。

図５は、図４のＢ部を拡大した図である。個別電極４０−１は、発熱抵抗体２４−１の一方の端部に接続されている。発熱抵抗体２４−１の他方の端部は、電極４７−１に接続されている。また、発熱抵抗体２４−２の一方の端部は電極４７−１に接続されており、他方の端部は、共通電極４１−１に接続されている。さらに、共通電極４１−１は、発熱抵抗体２４−３の一方の端部に接続されている。発熱抵抗体２４−３の他方の端部は、電極４７−２に接続されている。また、発熱抵抗体２４−４の一方の端部は電極４７−２に接続されており、他方の端部は、個別電極４０−２に接続されている。個別電極４０−３は、発熱抵抗体２４−５の一方の端部に接続されている。発熱抵抗体２４−５の他方の端部は、電極４７−３に接続されている。また、発熱抵抗体２４−６の一方の端部は電極４７−３に接続されており、他方の端部は、共通電極４１−２に接続されている。さらに、共通電極４１−２は、発熱抵抗体２４−７の一方の端部に接続されている。発熱抵抗体２４−７の他方の端部は、電極４７−４に接続されている。また、発熱抵抗体２４−８の一方の端部は電極４７−４に接続されており、他方の端部は、個別電極４０−４に接続されている。発熱抵抗体２４−１と２４−２、発熱抵抗体２４−３と２４−４、発熱抵抗体２４−５と２４−６、発熱抵抗体２４−７と２４−８でそれぞれが１ドットを構成している。このような形態の共通電極を一般的にはＵターンコモン電極と言う。

図５で示す構成で、例えば、個別電極４０−１と共通電極４１−１に電圧が印加されたとき、個別電極４０−１と発熱抵抗体２４−１と電極４７−１と発熱抵抗体２４−２と共通電極４１−１を通して電流が流れる。それにより、発熱抵抗体２４−１と発熱抵抗体２４−２が発熱する。

図６（ａ）は、図４のＣ−Ｃ線断面図である。マウント２１に接着された基板２５上にグレーズ４８が形成されている。グレーズ４８の上には、グレーズ４８の長さ方向（図６（ａ）の紙面に垂直方向）に、所定の間隔で離散的に配列されるように形成されている発熱抵抗体２４が設けられている。また、サーマルヘッドの長さ方向（図６（ａ）の紙面に垂直方向）に、所定の間隔で離散的に配列されて形成され、かつ、発熱抵抗体２４の一部領域が露出するように導電層を除去することにより形成された配線パターン２７，４７と、ボンディングパッド部５２を備えている。発熱抵抗体２４と配線パターン２７，４７は絶縁層５０で覆われ、絶縁層５０の一部は保護層５１で覆われており、絶縁層５０の一部は樹脂層５３で覆われている。保護層５１は、基板２５の前方壁２５ａを覆い、基板２５の裏面２５ｂまで達するように連続して形成され、基板２５の裏面２５ｂまで達した保護層５１と金属製のマウント２１と導電接着剤５５などで基板２５が接着されることで金属製のマウント２１と電気的に接続されている。また、マウント２１は、符号５４で示すようにアースされている。樹脂層５３の樹脂は、エポキシ樹脂からなっている。また、この保護層５１の表面抵抗は、静電気除去の効果を得るために１×１０ ^１１ Ω／□以下であることが好ましい。なおここでは、保護層５１と電極層である配線パターン４７とが接触することを避けるために、配線パターン４７の左端を除去したような構成として、その部分に絶縁層５０を形成している。また、マウント２１と回り込んだ保護層５１（５１ａ）との電気的接続を向上させるために、図示の領域Ｘに示す部分に導電性接着剤などの導電材料を設けてもよい。そしてこの構成の場合、マウント２１と基板２５との接着に導電性接着剤５５でなく一般的な接着剤を用いることができる。さらに図６（ｂ）の変形例に示すように、絶縁層５０を設けないで発熱抵抗体２４と配線パターン２７，４７を直接保護層５１で覆うことも可能である。そのときには、保護層５１は、電気的リークを回避するために表面抵抗が１×１０ ^６ Ω／□より大きく、１×１０ ^１１ Ω／□以下であることが好ましい。さらにまた、この変形例では、図６（ａ）と異なり保護層５１と配線パターン４７との接触を回避する必要がないので、図６（ｂ）のように配線パターン４７の左端を除去したような構成にせずに発熱抵抗体２４の左端と一致させるようにしてもよい。また、当然に、この変形例においても図６（ａ）に示した構成と同様に、領域Ｘに相当する部分に、マウント２１と回り込んだ保護層５１（５１ａ）との電気的接続を向上させるための導電材料が設けられても良く、後述する実施形態でも同様である。

以上のように、本実施形態に係るサーマルヘッドは、保護層５１が、基板２５の前方壁２５ａを覆い、基板２５の裏面２５ｂまで達するように連続して形成され、基板２５の裏面２５ｂまで達した保護層５１と金属製のマウント２１と導電接着剤などで基板２５が接着されることで、金属製のマウント２１と電気的に接続されているため、印画時に保護層５１の表面に蓄積された静電気を基板２５の前方壁２５ａを覆う部分５１ａとマウント２１を介してアースに落とすことができる。そのため、発熱抵抗体２４やボンディングパッド部５２における静電破壊が発生しない。また、保護層５１とボンディングパッド部５２の間は、樹脂層５３で覆われており、保護層５１とボンディングパッド部５２との間には適当な距離が取られているので、保護層５１とボンディングパッド部５２との静電破壊が発生しない。それにより、信頼性の高いサーマルヘッドと印画装置を得ることができる。

次に、本発明の実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を図７〜図１３に基づいて説明する。

図７は、本実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を示す工程図である。また、図８〜図１３は、基板２５上に形成されるサーマルヘッドの断面図である。サーマルヘッドの製造は、基板２５上に発熱抵抗体２４を形成する工程（ステップＳ１１）と、発熱抵抗体２４に電力を印加するための配線パターン２７，４７をボンディングバッド部５２とともに形成する工程（ステップＳ１２）と、配線パターン２７，４７とボンディングパッド部５２を絶縁層５０で覆った絶縁層被覆基板６０を形成する工程（ステップＳ１３）と、絶縁層被覆基板６０を分割する工程（ステップＳ１４）と、分割した絶縁層被覆基板６０を、発熱抵抗体５２側の保護層５１を覆う部分を露出するようにマスクをし、絶縁層被覆基板６０に保護層５１を堆積する工程（ステップＳ１５）と、ボンディングパッド部５２を覆う絶縁層５０をドライエッチングして除去するエッチング工程（ステップＳ１６）と、樹脂層５３で覆う工程（ステップＳ１７）と、マウント２１上に、基板２５と発熱抵抗体２４と集積回路２６を配置し、固定し、発熱抵抗体２４と集積回路２６とをボンディングワイヤ２８で電気的に接続し、集積回路２６とボンディングワイヤ２８を覆うようにエポキシ樹脂を塗布し、硬化させる工程（ステップＳ１８）とを含む。

まず、ステップＳ１１の発熱抵抗体形成工程では、基板２５上に（図８（ａ））、スクリーン印刷等により、グレーズ４８が形成され（図８（ｂ））、グレーズ４８の上には、発熱抵抗体２４が、真空蒸着、ＣＶＤ（化学気相成長法）、スパッタリング等の薄膜形成技術を用いて形成される（図８（ｃ））。例えば、ＬＰ−ＣＶＤ（減圧ＣＶＤ）法などにより、グレーズ４８上に発熱抵抗体２４が成膜される。次に、フォトリソグラフィーとエッチングにより、成膜された発熱抵抗体２４が、グレーズ４８の長さ方向（図８の紙面に垂直方向）に、所定の間隔で離散的に配列されるように形成される。

ステップＳ１２の配線パターン２７，４７とボンディングパッド部５２を形成する工程では、基板２５の発熱抵抗体２４上の全面に、所望の厚さの導電層（これをエッチングして配線パターン２７，４７とする）を形成する。導電層は、スパッタリング等の薄膜形成技術により形成されてもよいし、スクリーン印刷工法により形成されてもよい。フォトリソグラフィーとエッチングによってパターニングし所望の領域、より具体的には、図４で示したようにサーマルヘッドの長さ方向（主走査方向）に、所定の間隔で離散的に配列されて形成され、かつ、発熱抵抗体２４の一部領域が露出するように導電層を除去することにより、配線パターン２７と４７とボンディングパッド部５２が形成される（図９（ａ））。

ステップＳ１３の配線パターン２７，４７とボンディングパッド部５２を絶縁層５０で覆った絶縁層被覆基板６０を形成する工程では、発熱抵抗体と配線パターン２７，４７の上にＳｉＯ_２等の無機物質をスパッタリング等により堆積し絶縁層５０を形成する（図９（ｂ））。

ステップＳ１４では、絶縁層被覆基板６０を複数に分割する。

ステップＳ１５の分割した絶縁層被覆基板６０を、発熱抵抗体５２側の保護層５１を覆う部分が露出するようにマスクをし、絶縁層被覆基板６０に保護層５１を堆積する工程では、図１０に示すように絶縁層被覆基板６０に、保護層５１で覆う部分が露出するようにマスク６１をする。絶縁層被覆基板６０にマスク６１をした状態で、プラズマＣＶＤ等の薄膜形成方法で、シラン、ジボラン、ホスフィンを原料ガスとして約４００℃においてＳｉＢＰ膜を保護層５１として形成する。このとき、保護層５１の原料ガスが回り込むために、保護層５１は、基板２５の前方壁２５ａを覆い、基板２５の裏面２５ｂまで達するように連続して形成される（図１１）。また、原料ガスが、絶縁層被覆基板６０の裏面（図示では下側面）に確実に回り込んで成膜されるように、絶縁層被覆基板６０がある程度傾けられてもよい。

ステップＳ１６のエッチング工程では、ボンディングパッド部５２を覆う絶縁層５０ｂをドライエッチングする。このときのエッチングは、例えば、エッチングガスとしてＣＨＦ_３とＯ_２を用い、エッチングを行う。（図１２）。

ステップＳ１７で絶縁層５０をボンディングパッド部５２側の端部５０ａまで樹脂層５３で覆う。そして、適当な温度で加熱し樹脂を硬化させ、樹脂層５３被覆工程は完了する（図１３）。

ステップＳ１８の工程では、マウント２１上に、基板２５を導電性接着剤５５などで取り付け、また、マウント２１上に集積回路２６を配置し固定する。その後、発熱抵抗体２４と集積回路２６とをボンディングワイヤ２８で電気的に接続し、集積回路２６とボンディングワイヤ２８を覆うようにエポキシ樹脂（保護樹脂）２９を塗布し、この状態で、エポキシ樹脂（保護樹脂）２９を硬化させる。

ここで、サーマルヘッドの製造作業が終了し、図６（ａ）で示したサーマルヘッドが完成する。なお、製造効率を考えた場合には、保護層５１を堆積するときに、複数の基板を重ねて行うことができる。この場合には直ぐ上の基板がマスクの働きをする。

次に、上記の製造方法で製造したサーマルヘッドでの帯電量を評価した。この帯電量の評価方法は、印字する際と同様にヘッドの保護膜５１に印画紙を圧接しながら走らせた後、帯電量測定機ＫＳＤ−０３０３（春日電機（株）製）によって帯電量を測定することによって行った。保護膜５１として表面抵抗が５×１０ ^９ Ω／□のＳｉＢＰ膜を用いた場合、従来品では帯電量は−１３５０Ｖであり、本実施形態の場合には−１０Ｖであり、従来品に比べて帯電量が非常に減少することが分かった。

以上のようにして作製したサーマルヘッドは、保護層５１が、基板２５の前方壁２５ａを覆い、基板２５の裏面２５ｂまで達するように連続して形成され、基板２５の裏面２５ｂまで達した保護層５１と金属製のマウント２１と導電接着剤などで基板２５が接着されることで、金属製のマウント２１と電気的に接続されているため、印画時に保護層５１の表面に蓄積された静電気を基板２５の前方壁２５ａを覆う部分５１ａとマウント２１を介してアースに落とすことができる。そのため、発熱抵抗体２４やボンディングパッド部５２における静電破壊が発生しない。それにより、信頼性の高いサーマルヘッドと印画装置を得ることができる。

＜第２実施形態＞
図１４は、本発明の第２の実施形態に係るサーマルヘッドの部分断面図であり、第１の実施形態で示した図６（ａ）に対応する図である。第２の実施形態では、第１の実施形態での保護層５１の表面層５１ｄの導電性を高くしたものであり、それ以外は、第１の実施形態と同様である。この第２の実施形態では、第１の実施形態での製造方法においてステップＳ１５の保護層５１を堆積するときに、絶縁層５０の界面から所定の厚さでは絶縁性を有し、保護層５１の表面から所定の深さでは導電性となるように適当な不純物を適当な量、添加して作製する。第２の実施形態でも第１の実施形態と同様に基板２５上にグレーズ４８が形成されている。グレーズ４８の上には、グレーズ４８の長さ方向（図１４の紙面に垂直方向）に、所定の間隔で離散的に配列されるように形成されている発熱抵抗体２４が設けられている。また、サーマルヘッドの長さ方向（図１４の紙面に垂直方向）に、所定の間隔で離散的に配列されて形成され、かつ、発熱抵抗体２４の一部領域が露出するように導電層を除去することにより形成された配線パターン２７，４７と、ボンディングパッド部５２を備えている。発熱抵抗体２４と配線パターン２７，４７は絶縁層５０で覆われ、絶縁層５０の一部は保護層５１で覆われており、絶縁層５０の一部は樹脂層５３で覆われている。保護層５１は、基板２５の前方壁を覆い、基板２５の裏面まで達するように連続して形成され、基板２５の裏面まで達した保護層５１と金属製のマウント２１と導電接着剤などで基板２５が接着されることで接することで金属製のマウント２１と電気的に接続されている。また、マウント２１は、符号５４で示すようにアースされている。樹脂層５１の樹脂は、エポキシ樹脂からなっている。保護層５１の表面層５１ｄの導電性を高くしているため、印画時に保護層表面に蓄積された静電気が表面層５１ｄとマウント２１を介してアースに落とすことができる。そのため、発熱抵抗体２４やボンディングパッド部５２における静電破壊が発生しない。それにより、信頼性の高いサーマルヘッドと印画装置を得ることができる。

＜第３の実施形態＞
図１５は、本発明の第３の実施形態に係るサーマルヘッドの部分断面図であり、第１の実施形態で示した図６（ａ）に対応する図である。第３の実施形態では、第１の実施形態での保護層５１の中間層５１ｅの導電性を高くしたものであり、それ以外は、第１の実施形態と同様である。この第２の実施形態では、第１の実施形態での製造方法においてステップＳ１５の保護膜５１を堆積するときに、絶縁層５０の界面から所定の厚さでは絶縁性を有し、保護層５１の表面から所定の深さでは絶縁性を有し、それらの絶縁性の層の間の中間層５１ｅは導電性を有するように適当な不純物を適当な量を添加して作製する。第３の実施形態でも第１の実施形態と同様に基板２５上にグレーズ４８が形成されている。グレーズ４８の上には、グレーズ４８の長さ方向（図１５の紙面に垂直方向）に、所定の間隔で離散的に配列されるように形成されている発熱抵抗体２４が設けられている。また、サーマルヘッドの長さ方向（図１５の紙面に垂直方向）に、所定の間隔で離散的に配列されて形成され、かつ、発熱抵抗体２４の一部領域が露出するように導電層を除去することにより形成された配線パターン２７，４７と、ボンディングパッド部５２を備えている。発熱抵抗体２４と配線パターン２７，４７は絶縁層５０で覆われ、絶縁層５０の一部は保護層５１で覆われており、絶縁層５０の一部は樹脂層５３で覆われている。保護層５１は、基板２５の前方壁を覆い、基板２５の裏面まで達するように連続して形成され、基板２５の裏面まで達した保護層５１と金属製のマウント２１と導電接着剤などで基板２５が接着されることで接することで金属製のマウント２１と電気的に接続されている。また、マウント２１は、符号５４で示すようにアースされている。樹脂層５１の樹脂は、エポキシ樹脂からなっている。印画時に保護層表面に蓄積された静電気を中間層５１ｅとマウントを介してアースに落とすことができる。そのため、発熱抵抗体２４やボンディングパッド部５２における静電破壊が発生しない。それにより、信頼性の高いサーマルヘッドと印画装置を得ることができる。

＜第４の実施形態＞
図１６は、本発明の第４の実施形態に係るサーマルヘッドの部分断面図であり、第１の実施形態で示した図６（ａ）に対応する図である。第４の実施形態では、第１の実施形態での保護層５１の表面５１ｆにタングステンなどの金属層５６を形成し導電性を高くしたものであり、それ以外は、第１の実施形態と同様である。この第４の実施形態では、第１の実施形態での製造方法においてステップＳ１５の保護膜５１を堆積するときに、絶縁層の界面から所定の厚さでは絶縁体を堆積し、その後タングステン等の金属層を堆積して作製する。第４の実施形態でも第１の実施形態と同様に基板２５上にグレーズ４８が形成されている。グレーズ４８の上には、グレーズ４８の長さ方向（図１６の紙面に垂直方向）に、所定の間隔で離散的に配列されるように形成されている発熱抵抗体２４が設けられている。また、サーマルヘッドの長さ方向（図１６の紙面に垂直方向）に、所定の間隔で離散的に配列されて形成され、かつ、発熱抵抗体２４の一部領域が露出するように導電層を除去することにより形成された配線パターン２７，４７と、ボンディングパッド部５２を備えている。発熱抵抗体２４と配線パターン２７，４７は絶縁層５０で覆われ、絶縁層５０の一部は保護層５１で覆われており、絶縁層５０の一部は樹脂層５３で覆われている。保護層５１は、基板２５の前方壁を覆い、基板２５の裏面まで達するように連続して形成され、基板２５の裏面まで達した保護層５１と金属製のマウント２１と導電接着剤などで基板２５が接着されることで接することで金属製のマウント２１と電気的に接続されている。また、マウント２１は、符号で示すようにアースされている。樹脂層５１の樹脂は、エポキシ樹脂からなっている。印画時に保護層表面に蓄積された静電気を金属層５６とマウントを介してアースに落とすことができる。そのため、発熱抵抗体２４やボンディングパッド部５２における静電破壊が発生しない。それにより、信頼性の高いサーマルヘッドと印画装置を得ることができる。

上記の製造方法で製造したサーマルヘッドでの帯電量を第１の実施形態で説明した測定方法で評価したところ、０Ｖであり、従来品での帯電量−１３５０Ｖに比べて帯電量が非常に減少することが分かる。このように、印画時に保護層表面に蓄積された静電気を金属層５５とマウント２１を介してアースに落とすことができるため、発熱抵抗体２４やボンディングパッド部５２における静電破壊が発生しない。それにより、信頼性の高いサーマルヘッドと印画装置を得ることができる。

＜第５の実施形態＞
図１７は、本発明の第５の実施形態に係るサーマルヘッドの部分断面図であり、第１の実施形態で示した図６（ａ）に対応する図である。第５の実施形態では、第１の実施形態において示した絶縁層５０（第１の絶縁層５０）の上に形成された保護層５１の構成を、その絶縁層５０側から、導電層５７と、第１の絶縁層５０とは異なる絶縁層５８（第２の絶縁層５８）とが順に形成される構成とした。つまり、発熱抵抗体２４側から、第１の絶縁層５０、導電層５７及び第２の絶縁層５８が順に形成されている。それ以外は、第１の実施形態と同様である。

この第５の実施形態では、第１の実施形態での製造方法においてステップＳ１５の保護膜５１を堆積するときに、発熱抵抗体２４から所定の厚さでは第１の絶縁層５０を形成し、その後タングステン等の導電層５７を堆積し、その上に第２の絶縁層５８を形成する。第５の実施形態では保護層５１は、基板２５の前方壁を覆い、基板２５の裏面まで達するように連続して形成され、基板２５の裏面まで達した保護層５１の導電層５７と金属製のマウント２１と導電接着剤などで基板２５が接着されることで接することで金属製のマウント２１と電気的に接続されている。また、マウント２１は、符号５４で示すようにアースされている。樹脂層５１の樹脂は、エポキシ樹脂からなっている。印画時に保護層表面に蓄積された静電気を導電層５７とマウントを介してアースに落とすことができる。そのため、発熱抵抗体２４やボンディングパッド部５２における静電破壊が発生しない。それにより、信頼性の高いサーマルヘッドと印画装置を得ることができる。また、一般に、ヘッドの最表面はメディアと摺接するので耐摩耗性が必要である。上記のような構成とすることで、静電破壊防止の導電性と摺動による耐磨耗性をそれぞれの層に持たせることができる。

なお、上記のサーマルヘッドの製造方法において、上述したように導電層５７と第２の絶縁層５８とを連続して成膜すると第２の絶縁層５８が回りこみ層の最表面となり、マウントの電気的な接続が取れない。これを回避するためには、導電層成膜時と絶縁層成膜時において、基板２５の傾きを変えることにより、言い換えると導電層成膜時の方の基板２５の傾きを大きくすることにより、導電層５７の回りこみ量を増やして確実にマウント２１との接続が取れるようにすることができる。

なお、本実施形態では、保護膜５１で基板２５の前方壁を覆うようにしたが、保護層５１で基板２５の側壁を覆うようにしてもよい。また、基板２５の前方壁と側壁両方を保護層５１で覆うようにしてもよい。

また、本実施形態では、印刷用のサーマルヘッドで説明し、複数の発熱抵抗体を備えている場合について示したが、このほかに、単一の発熱抵抗体からなる消去用サーマルヘッドにも用いることができる。

以上の実施形態で説明された構成、配置関係等については本発明が理解・実施できる程度に例示したものにすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

本発明は、業務用や民生用の各種プリンタ機器に搭載されるサーマルヘッド、サーマルヘッドの製造方法及び、サーマルヘッドを搭載した印画装置に広く利用できる。

本発明の第１の実施形態に係る印画装置の概略図である。 本発明の第１の実施形態に係る印画装置のサーマルヘッドユニットを示す平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る印画装置のサーマルヘッドユニットを示す側面図である。 本発明の第１の実施形態に係るサーマルヘッドを模式的に示す平面図である。 図４のＢ部を拡大した図である。 （ａ）は図４のＣ−Ｃ線断面図であり、（ｂ）は変形例の断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を示す工程図である。 本発明の第１の実施形態に係るサーマルヘッドの製造工程における基板上に形成されるサーマルヘッドの断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るサーマルヘッドの製造工程における基板上に形成されるサーマルヘッドの断面図である。 保護層成膜のために絶縁層被覆基板をマスクした断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るサーマルヘッドの製造工程における基板上に形成されるサーマルヘッドの断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るサーマルヘッドの製造工程における基板上に形成されるサーマルヘッドの断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るサーマルヘッドの製造工程における基板上に形成されるサーマルヘッドの断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るサーマルヘッドの部分断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るサーマルヘッドの部分断面図である。 本発明の第４の実施形態に係るサーマルヘッドの部分断面図である。 本発明の第５の実施形態に係るサーマルヘッドの部分断面図である。

符号の説明

１０ 印画装置
１１ ケーシング
１２ 表示パネル
１３ 入力キー
１４ 排紙口
１５ 感熱紙
１６ 搬送ローラ
２０ サーマルヘッドユニット
２１ マウント
２２ ヒートシンク
２３ コネクタ
２４ 発熱抵抗体
２５ 基板
２６ 集積回路（ＩＣ）
２７ 配線パターン
２８ ボンディングワイヤ
２９ 保護樹脂
３０ 段差
３１ ＩＣカバー
４０ 個別電極
４１ 共通電極
５０ 絶縁層（第１の絶縁層）
５１ 保護層
５２ ボンディングパッド部
５３ 樹脂層
５７ 導電層
５８ 絶縁層（第２の絶縁層）
６０ 絶縁層被覆基板

Claims (7)

1. 基板上に設けられた発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に電力を印加するための配線パターンとボンディングパッド部を有し、前記発熱抵抗体が保護層で覆われており、前記基板は金属製のマウントに固定されているサーマルヘッドであって、
   前記保護層は、前記発熱抵抗体を覆うと共に前記基板の前方壁及び／又は側壁を覆い、前記基板の裏面まで達するように連続して形成され、
   前記基板の裏面まで達した前記保護層と前記金属製のマウントとが接することで、前記保護層における基板の裏面に位置する部分が前記金属製のマウントの上面と電気的に接続されていることを特徴とするサーマルヘッド。
2. 前記金属製のマウントの基板搭載面は平坦であることを特徴とする請求項１記載のサーマルヘッド。
3. 前記保護層の表面抵抗は、前記発熱抵抗体と前記保護層の間に絶縁層を設けたときは１×１０^１１Ω／□以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のサーマルヘッド。
4. 前記保護層は、
   前記発熱抵抗体と前記保護層の間に設けられた前記絶縁層側から、導電層と絶縁層とが順に積層された構造を有していることを特徴とする請求項３に記載のサーマルヘッド。
5. 前記保護層の表面抵抗は、前記発熱抵抗体と前記保護層の間に絶縁層を設けないときには、１×１０^６Ω／□より大きく、１×１０^１１Ω／□以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のサーマルヘッド。
6. 基板上に発熱抵抗体を形成する工程と、
   前記発熱抵抗体の発熱を制御する電気信号を送るための配線パターンをボンディングバッド部とともに形成する工程と、
   前記基板を分割して分割基板を形成する工程と、
   前記発熱抵抗体を保護層で覆うと共に、前記分割基板の前方壁及び／又は側壁を前記保護層で覆い、前記分割基板の裏面まで達するように連続して前記保護層で覆う保護層被覆工程と、
   前記分割基板を該分割基板の裏面まで達した前記保護層と金属製のマウントとを導電性接着剤で、前記保護層における基板の裏面に位置する部分が前記金属製のマウントの上面と電気的に接続するように、前記分割基板と前記金属製のマウントとを接合する工程と
   を含むことを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のサーマルヘッドを用いたことを特徴とする印画装置。

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