JPH04351559A - サーマルヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サーマルヘッドおよび
その製造方法に関し、さらに詳しくは例としてワードプ
ロセッサなどの印字あるいは印画出力装置として広く利
用されているシリアルサーマルプリンタに搭載されるシ
リアル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】図１０は、典型的な従来例のサーマルヘ
ッド１の平面図であり、図１１は図１０の切断面線Ｘ１
１−Ｘ１１から見た断面図である。サーマルヘッド１は
、たとえば酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３などのセラミッ
クなどからなり、比較的高い熱伝導率を有する絶縁基板
２を備え、その上にケイ酸ガラスなどからなる蓄熱層３
が形成され、その上にたとえば窒化タンタルＴａ３Ｎ４
などを数１００Åの膜厚で形成して得られる抵抗体層４
を形成する。抵抗体層４上には、相互に間隔をあけて複
数の個別電極５と共通電極６とが形成され、電極５，６
に挟まれる抵抗体層４の部分が発熱抵抗体７として構成
される。

【０００３】また、絶縁基板２の一端部には、印画動作
のための印画データや各種制御信号を外部から入力する
ための外部接続端子１５が端子形成領域１５ａに形成さ
れる。このような電極５，６を全面に被覆して、窒化ケ
イ素Ｓｉ３Ｎ４などからなる保護層８が形成される。

【０００４】このようなサーマルヘッド１では、一対の
電極５，６間に通電することにより、抵抗体層４の発熱
抵抗体７からジュール熱が発生し、この熱が蓄熱層３に
蓄えられ、発熱抵抗体７の発熱となり、サーマルヘッド
１が臨むプラテンローラ９によって圧接されるたとえば
感熱記録紙１０に感熱印画が行われる。

【０００５】図１２および図１３はサーマルヘッド１の
製造工程を説明する図である。サーマルヘッド１を製造
するには、例として個々のサーマルヘッド１が構成され
る絶縁基板２が、図２に示されるように２行ｎ列に亘り
形成される大きさの前記アルミナ系セラミックスから成
る板体１１を準備する。

【０００６】この板体１１に対し、スクリーン印刷技術
を用い、板体１１の長手方向をスクリーン印刷に用いら
れるスキージの移動方向Ａ１として蓄熱層３を形成する
。すなわち比較的流動状態の蓄熱層材料をスクリーン印
刷技術により、後述するように形成される絶縁基板２に
おける蓄熱層３の延びる方向が、板体１１の長手方向と
直交方向となり、かつ前記移動方向Ａ１に沿って印刷が
進行するように印刷を行う。この後、蓄熱層材料を焼成
することにより、たとえばケイ酸ガラスなどから成る蓄
熱層３が得られる。

【０００７】この板体１１に対し、その長手方向と交差
する方向が、製造される絶縁基板２の長手方向となるよ
うに、発熱抵抗体７および図１１に示される電極５，６
をパターン形成する。したがって、後述するように個々
の絶縁基板２と成る板体１１上に設定される複数の形成
領域１２において、発熱抵抗体７の配列方向は、前記板
体１１の長手方向と交差方向になる。

【０００８】つぎにこの板体１１を１行ｎ列の形成領域
１２が連続して成る部分板体１３が一対得られるように
、分断線１４で板体１１を分断する。前記分断された複
数の部分板体１３を、前記外部接続端子１５が形成され
る端子形成領域１５ａが他の絶縁基板２における端子形
成領域１５ａと反対側端部付近の裏面で被覆されるよう
に、順次積み重ねる。この状態の平面図が図１３（１）
に示され、その側面図が図１３（２）に示される。この
ように積み重ねられた複数の部分板体１３の表面に窒化
ケイ素などを、スパッタリングなどの薄膜技術により形
成される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来例のサーマルヘッ
ド１では、個々の絶縁基板２において前記蓄熱層３の形
成範囲を含む保護層８による被覆が必要な保護層形成領
域８ａ以外の残余の範囲にも保護層８が形成されること
になる。すなわち複数の部分板体１３を積み重ねて、一
挙に保護層８を形成するに際して、保護層８が必要な保
護層形成領域８ａ以外の残余の不必要な部分の面積が比
較的大きく、したがって１回のスパッタリング処理で処
理可能な部分板体１３の数が比較的少なく、したがって
サーマルヘッド１の生産効率が低いという課題を有して
いる。

【００１０】図５は、従来例と実施例とで共に参照され
るスクリーン印刷装置１６の系統図である。印刷を行う
には、印刷の型が形成されたスクリーン１７をその下方
にある板体１１から間隔ｄ１だけ隔てた位置に配置する
。スクリーン１７上に、板体１１に塗布されるガラスペ
ースト２０を設け、スキージ１９を矢符Ａ２方向に下降
させ、スクリーン１７に接触させた後、さらに押圧して
これをたわませ板体１１に接触させる。この後、スキー
ジ１９を矢符Ａ１方向に移動し、印刷が行われる。

【００１１】このとき板体１１上に所定の印刷を行うス
クリーン１７の印刷位置Ｐ１は、前記間隔ｄ１だけスク
リーン１７がスキージ１９で押圧されてたわむため、図
５左右方向に移動し実際の印刷位置Ｐ２とは距離ｄ２だ
けずれることになる。したがって図１２および図１３に
示す従来例の製造法では、板体１１上の蓄熱層３の完成
後のサーマルヘッド１における副走査方向すなわち図１
２の左右方向に関して位置ずれを生じる。すなわち蓄熱
層３の位置が、サーマルヘッドを製造する際に位置決め
の基準位置となる絶縁基板２の端部２ａに関し、予め設
定される所定の形成位置よりも左右方向にずれることに
なる。これによりサーマルヘッド１毎に濃度むらが生じ
、印画品質が低下しあるいは印画が不可能となる事態を
生じる。本発明の目的は、上述の技術的課題を解消し、
印画品質が向上されるサーマルヘッドを提供とするとも
に、そのようなサーマルヘッドを生産する際の生産効率
が格段に向上されるサーマルヘッドの生産方法を併せて
提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁基板上に
複数の発熱抵抗体を配列するとともに、各発熱抵抗体を
挟んで共通電極と個別電極とを形成してなるサーマルヘ
ッドにおいて、前記発熱抵抗体を薄膜形成手段により形
成される保護層で被覆するとともに、該保護層が形成さ
れない絶縁基板上の残余の領域に絶縁層を被覆したこと
を特徴とするサーマルヘッドである。

【００１３】また本発明は、スクリーン印刷技術を用い
て下記Ａ工程〜Ｄ工程から成ることを特徴とするサーマ
ルヘッドの製造方法である。

【００１４】（Ａ）絶縁性板材に設定される複数の基板
領域に、スクリーン印刷におけるスキージの移動方向と
平行な帯状の蓄熱層を、該移動方向の交差方向端部寄り
にスクリーン印刷で形成する。

【００１５】（Ｂ）前記基板領域が前記移動方向に一列
に連なって成る複数の絶縁性板材を、蓄熱層以外の残余
の領域を相互に被覆して積重ねる。

【００１６】（Ｃ）積重ねられた複数の絶縁性板材上に
薄膜形成手段により保護層を被覆する。

【００１７】（Ｄ）各絶縁性板材を基板領域毎に分断す
る。

【００１８】また本発明は、絶縁性板材に保護膜を形成
した後、絶縁性板材上の残余の領域に、絶縁層を形成し
て成ることを特徴とする。

【００１９】

【作用】本発明に従えば、スクリーン印刷技術を用い、
下記Ａ工程〜Ｄ工程を含む製造方法でサーマルヘッドを
製造する。比較的大面積の絶縁性板材に設定される複数
の基板領域に、スクリーン印刷におけるスキージの移動
方向と平行な帯状の蓄熱層を、該移動方向の交差方向端
部寄りにスクリーン印刷で形成する。前記基板領域が前
記移動方向に一列に連なって成る複数の絶縁性板材を、
蓄熱層以外の残余の領域を相互に被覆して積重ねる。積
重ねられた複数の絶縁性基板上に比較的硬質の保護層を
形成する。この後、各絶縁性板材を基板領域毎に分断す
る。

【００２０】前記比較的硬質の保護層が形成された複数
の絶縁性基板において、保護層が形成される領域は、蓄
熱層が形成され範囲を含む領域に縮小され、したがって
１回の保護膜形成処理で処理できる絶縁性板材の数が増
加し、これにより生産効率の向上を図ることができる。

【００２１】一方、このようなサーマルヘッドの蓄熱層
をスクリーン印刷技術で行うに際して、絶縁性板材の前
記移動方向に沿って帯状の蓄熱層が形成される。したが
ってスクリーン印刷時におけるスクリーンの延びやたわ
みなどに起因して、蓄熱層が絶縁性板材上に形成される
形成位置に関する位置ずれの発生を防止することができ
る。

【００２２】

【実施例】図１は本発明の一実施例のサーマルヘッド２
１の平面図であり、図２はサーマルヘッド２１の斜視図
であり、図３は図１の切断面線Ｘ３−Ｘ３から見た断面
図である。サーマルヘッド２１は、たとえばアルミナＡ
ｌ２Ｏ３　系セラミックなどからなる絶縁基板２２と、
絶縁基板２２の全面に亘ってケイ酸ガラスを層厚ｄ３（
例として８０μｍ）に形成してなる蓄熱層１３と、蓄熱
層１３上に、たとえば窒化タンタルＴａ３Ｎ４を数膜厚
ｔ１（例として１００Å）の膜厚に形成して得られる抵
抗体層２４とを備える。蓄熱層２３を構成するケイ酸ガ
ラスは、熱伝導率ｋ＝２．９×１０−４ｃａｌ／ｍｍ・
℃・秒である。

【００２３】前記抵抗体層２４上にアルミニウムＡｌな
どの膜厚ｔ２（例として１μｍ）の金属薄膜をパターン
ニングして、共通電極２５および個別電極２６を形成す
る。この共通電極２５と個別電極２６とに挟まれた抵抗
体層２４の部分が、図１の上下方向に複数相互に間隔を
あけて配列され、個々の発熱抵抗体２７が構成される。 各発熱抵抗体２７を被覆し、たとえば窒化ケイ素Ｓｉ３
Ｎ４などからなる保護層２８が形成される。発熱抵抗体
１７は、プラテンローラ３０で圧接される感熱記録紙３
１を発色させ感熱印画を行う。

【００２４】また絶縁基板２２の一端部には、サーマル
ヘッド２１に外部から印画に必要なデータや各種制御信
号を入力するための外部配線基板３７と端子形成領域３
３において接続される外部接続端子３２が、前記絶縁基
板２２の一端部において所定の長さに亘り形成される。 すなわち絶縁基板２２の発熱抵抗体２７に最近の端部２
２ａは、サーマルヘッド２１を組立てる際の各位置決め
作業の基準となる面であり、この端部２２ａ側は、発熱
抵抗体２７の配列方向に沿う絶縁基板２２の全長Ｌ１お
よび所定幅Ｗ１の範囲に前記保護層２８が形成される。 また絶縁基板２２の保護層２８が形成された保護層形成
領域２８ａおよび前記端子形成領域３３を除く範囲には
、例としてエポキシ樹脂、ポリアミド樹脂あるいはアル
コキシドガラスなどの電気絶縁性と比較的硬度を有する
無機あるいは有機絶縁物から成る絶縁層３６が膜厚ｔ３
（例として１５μｍ以下）に形成される。

【００２５】図４はサーマルヘッド２１の製造工程を説
明する工程図であり、図５はスクリーン印刷装置１６の
系統図であり、図６〜図８はこの製造工程を示す図であ
る。サーマルヘッド２１を製造するには、例として個々
のサーマルヘッド２１が構成される絶縁基板２２に対応
する形成領域３５が、図６に示されるようにｎ１行ｎ２
列形成される大きさの前記アルミナ系セラミックスから
成る板体３４を準備する。従来例と比較すると、例とし
てｎ１＝２×２行、ｎ２＝ｎ／２列である。図４工程ａ
１において、印刷を行うには、印刷の型が形成されたス
クリーン１７をその下方にある板体３４から間隔ｄ１だ
けあけた位置に配置する。スクリーン１７上に板体３４
に塗布されるガラスペースト２０を設け、スキージ１９
を矢符Ａ２方向に下降させ、スクリーン１７に接触させ
た後、さらに押圧してこれをたわませ板体３４に接触さ
せる。この後スキージ１９を矢符Ａ１方向に移動し、印
刷が行われる。

【００２６】このように板体３４に対し、その長手方向
を移動方向Ａ１として、蓄熱層２３を形成する。すなわ
ち比較的流動状態の蓄熱層材料を、スクリーン印刷技術
により、後述するように形成される絶縁基板２２におけ
る蓄熱層２３の延びる方向が、板体２１の長手方向と直
交方向となり、かつ前記移動方向Ａ１に沿って印刷が進
行するように印刷を行う。この後、蓄熱層材料を焼成す
ることにより、たとえばケイ酸ガラスなどから成る蓄熱
層２３が得られる。

【００２７】工程ａ２では、この板体３４に対し、その
長手方向と交差する方向が、製造される矩形板状の絶縁
基板２２の短辺方向となるように、発熱抵抗体２７およ
び図３に示される電極２５，２６をパターン形成する。 したがって、後述するように個々の絶縁基板２２と成る
板体３４上に設定される複数の形成領域３５において、
発熱抵抗体２７の配列方向は、前記板体３４の長手方向
と平行方向になる。

【００２８】つぎに図６に示されるこの板体３４を、１
行ｎ２列の形成領域３５が連続して成る部分板体３９が
一対得られるように、分断線４０で図７に示すように板
体３４を分断する。工程ａ３では前記分断された複数の
部分板体３９を、図１および図２に示す保護層形成領域
２８ａ以外の残余の領域が他の絶縁基板２２の裏面で被
覆されるように順次積み重ねる。この状態の平面図が図
７に示され、その側面図が図８に示される。工程ａ４で
は、このように積み重ねられた複数の部分板体３９の表
面に窒化ケイ素などを、前記スパッタリングなどの薄膜
技術により成膜する。

【００２９】このようにして保護膜形成領域２８ａに、
前述した保護膜２８が形成される。工程ａ５では絶縁基
板２２上で保護膜２８以外の範囲には、個別電極２６な
どが露出しており、保護膜形成領域２８ａと前述した端
子形成領域３３とを除く部分に、前記絶縁層３６を膜厚
ｔ３で塗布する。しかも絶縁層３６の蓄熱層２３側の端
部は、図３に示すように蓄熱層２３の絶縁層３６側の端
部よりも距離Ｄ１（例として１．０ｍｍ以上）隔てるよ
うに形成される。工程ａ６では、部分板体３９を個々の
形成領域３５毎に分断し、各サーマルヘッド２１を得る
。

【００３０】この距離Ｄ１をあけるのは、絶縁層３６を
絶縁基板２２上に塗布するに際して、その形成精度によ
り前記距離Ｄ１が小さいと、絶縁層３６が蓄熱層２３上
に乗り上げて形成される場合があるからである。図３に
示すようにプラテンローラ３０や感熱紙３１に食い込ん
だ状態で発熱抵抗体２７が摺動するが、前述のように絶
縁層３６が形成されていると、このとき絶縁層３６に感
熱紙３１やプラテンローラ３０が接触し、感熱紙３１を
損傷したりまたは印画不良となるからである。以上のよ
うに本実施例では、サーマルヘッド２１の製造工程にお
いて保護膜２８を形成するにあたり、１回の工程で処理
される部分板体３９の数、したがって絶縁基板２２の数
を格段に増大することができ、生産効率を向上すること
ができる。

【００３１】また蓄熱層２３を形成する場合、図５に示
すスクリーン印刷装置１６を用いるに際して、印刷時に
スクリーン１７がたわむことによる蓄熱層２３の位置ず
れはサーマルヘッド２１の主走査方向に沿う位置ずれで
あり、印画されるキャラクタなどがドット単位で上下方
向にずれるだけであり、従来例で説明したように蓄熱層
２３と電極２５，２６との相互の位置が副走査方向にず
れる事態が防止され、印画品質の向上を図ることができ
る。

【００３２】前記実施例では、保護膜２８は絶縁基板２
２の発熱抵抗体２７を含む保護膜形成領域２８ａに形成
されている。したがって外部接続端子３２は、この保護
膜形成領域２８ａ以外の端子形成領域３３内にのみ形成
されるように定められている。これに対し、図１におけ
る外部接続端子３２をその配列方向すなわち図１の左右
方向にさらに配列しようとする場合、前記保護膜２８の
形成工程において、図１に２点斜線で示すマスク領域４
２を、メタルマスクで被覆して保護膜２８が形成されな
いようにするか、あるいはマスク領域４２の保護膜２８
をリフトオフ法で除去するようにする。このようにして
前記マスク領域４１を含む範囲を端子形成領域３３とす
ることができる。この状態は図９に示される。このよう
な実施例でも前記実施例と同等の効果を達成することが
できる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明に従えば、比較的硬
質の保護層が形成された複数の絶縁性基板において、保
護層が形成される領域は、蓄熱層が形成され範囲を含む
領域に縮小され、したがって１回の保護膜形成処理で処
理できる絶縁性板材の数が増加し、これにより生産効率
の向上を図ることができる。

【００３４】一方、このようなサーマルヘッドの蓄熱層
をスクリーン印刷技術で行うに際して、絶縁性板材のス
キージ移動方向に沿って帯状の蓄熱層が形成される。し
たがってスクリーン印刷時におけるスクリーンの延びや
たわみなどに起因して、蓄熱層が絶縁性板材上に形成さ
れる形成位置に関する位置ずれの発生を防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のサーマルヘッド２１の平面
図である。

【図２】サーマルヘッド２１の斜視図である。

【図３】図１の切断面線Ｘ３−Ｘ３から見た断面図であ
る。

【図４】サーマルヘッド２１の製造工程を示す工程図で
ある。

【図５】この製造工程に用いられるスクリーン印刷装置
１６の系統図である。

【図６】本実施例の板体３４の平面図である。

【図７】保護膜２８の製造工程を説明する正面図である
。

【図８】保護膜２８の製造工程を説明する側面図である
。

【図９】本発明の他の実施例のサーマルヘッド２１ａの
平面図である。

【図１０】従来例のサーマルヘッド１の平面図である。

【図１１】図１０の切断面線Ｘ１１−Ｘ１１から見た断
面図である。

【図１２】従来例の板体１１の正面図である。

【図１３】従来例の製造工程を説明する図である。

【符号の説明】

１１，２１ａ　　サーマルヘッド ２２　　絶縁基板 ２３　　蓄熱層 ２５　　共通電極 ２６　　個別電極 ２７　　発熱抵抗体 ２８　　保護膜 ３０　　プラテンローラ ３４　　板体 ３９　　部分板体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　絶縁基板上に複数の発熱抵抗体を配列
   するとともに、各発熱抵抗体を挟んで共通電極と個別電
   極とを形成してなるサーマルヘッドにおいて、前記発熱
   抵抗体を薄膜形成手段により形成される保護層で被覆す
   るとともに、該保護層が形成されない絶縁基板上の残余
   の領域に絶縁層を被覆したことを特徴とするサーマルヘ
   ッド。
2. 【請求項２】　　スクリーン印刷技術を用いて下記Ａ工
   程〜Ｄ工程から成ることを特徴とするサーマルヘッドの
   製造方法。 （Ａ）絶縁性板材に設定される複数の基板領域に、スク
   リーン印刷におけるスキージの移動方向と平行な帯状の
   蓄熱層を、該移動方向の交差方向端部寄りにスクリーン
   印刷で形成する。 （Ｂ）前記基板領域が前記移動方向に一列に連なって成
   る複数の絶縁性板材を、蓄熱層以外の残余の領域を相互
   に被覆して積重ねる。 （Ｃ）積重ねられた複数の絶縁性板材上に薄膜形成手段
   により保護層を被覆する。 （Ｄ）各絶縁性板材を基板領域毎に分断する。
3. 【請求項３】　　絶縁性板材に保護膜を形成した後、絶
   縁性板材上の残余の領域に、絶縁層を形成して成ること
   を特徴とする請求項２記載のサーマルヘッドの製造方法
   。