JPH07195721A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】発熱部を角部がない状態でカバーを含めた駆動
回路部より高くでき、印字紙あるいは印字カードの当り
が良好で発熱部における薄膜配線の断線のおそれがな
く、製造も容易なサーマルヘッドを提供する。 【構成】凸状部をもつアルミナ基板上にガラスグレーズ
層を被着したサーマルヘッドにおいて、この凸状部を円
弧状横断面形状に形成し、該凸状部の頂部から周側部に
かけて均等厚みのガラスグレーズ層を被着した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はサーマルプリンタ等の感
熱記録装置の印字ヘッドとして用いられるサーマルヘッ
ドに関し、特にアルミナ基板に凸条部を形成し、その頂
部に発熱部に設けたサーマルヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】ファクシミリやワードプロセッサ等の出
力装置その他類似装置の印字部に用いられるサーマルヘ
ッドは、複数個の発熱抵抗体素子をもつ発熱部を同一基
板上で印字行方向に直列的に配置し、この発熱部の駆動
回路部をアルミナ基板に直接あるいはＰＣＢ基板を介し
て取り付けて構成される。発熱部の具体例としては、図
６の如くアルミナ基板１上に凸状で長尺の蓄熱層となる
グレーズ層２を形成し、その上に発熱素子３と、発熱ド
ット部で離隔された対の電極層４とを形成し、さらに最
上層部に耐摩耗保護層５を形成して構成したものがあ
る。しかしこの構造では発熱部上を通過する記録紙より
も発熱部の駆動回路部（図示省略）の位置が高くなるの
で、前記記録紙と前記駆動回路部が干渉を起し、紙送り
に支障をきたす。

【０００３】発熱部の隣りの駆動回路部との衝接を避け
て平板状の硬質カード等にも印字できるように基板上の
発熱部の位置を高くして、例えば基板に台形状の凸部を
形成し、その表面に均一な厚みのグレーズ層を設け、さ
らにその上にＣＶＤ法に基づき発熱素子を均一に形成し
た後、フォトリソグラフィ等の薄膜技術により電極層を
形成したもの、あるいはアルミナ基板の凸部をさらに高
く、例えば高さ６００μｍ以上の台形状に加工し、図７
の如くその上に緩やかな斜面をもつグレーズ層２を設
け、紙当りを良好にしかつカード等記録媒体へのダメー
ジの改善を図ったものも既に提案されている（特願平５
−２６４０３８号）。これにあってはグレーズ層２の厚
みは台形状基板１の凸部６の中央平坦部６ａおよび凸部
６の基部６ｂで厚く、凸部６の角部６ｃではグレーズ層
２は極薄となり、全体としてなだらかな山形となってい
る。なお図７で７は発熱部電極の駆動回路部（ＩＣ）、
８は駆動部モールド樹脂、１７は駆動回路部７を覆うカ
バーであり、カバー位置が凸部頂上中央位置の発熱部よ
り低くなっている。

【０００４】また感熱紙の紙当りをよくするために、図
６と同様の平板状の基板１に形成するグレーズ層の円弧
状凸部の上にさらに同じグレーズ層の盛上りを作って該
グレーズ層を２段凸部形状にすることも知られている。
しかしこの構造ではグレーズ層の厚みによる蓄熱作用が
過大となって印字品質に尾引きや文字潰れが生じ易く、
これを避けて放熱性をよくする目的でアルミナセラミッ
クス基板自体に前記２段凸部のグレーズ層に相当する高
さの、例えば１００μｍ程度の２段凸部を形成し、その
上に均一なグレーズ層を形成したものも開示されている
（実開昭６３−６６２３０号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】平板型のサーマルヘッ
ドでは、発熱部を通る記録紙が発熱部の駆動回路部に衝
接しないように発熱部の高さを高くするかあるいは基板
主面上の発熱部と駆動回路との間隔を基板主面に沿って
大きく離れるようにしなければならない。しかし図６に
示す平坦な基板１上にグレーズ層２を形成したタイプで
は、発熱部の高さを上げるためにグレーズ層２を厚くす
ると蓄熱が大きくなり、駆動信号をオフにしたときもグ
レーズ層２に蓄熱が残り、感熱紙に尾引きや印字潰れ等
の悪影響がでる。一方、カバーを含めた駆動回路と発熱
部との間隔を大きくとる構造では大きな基板が必要とな
り、コスト高になるとともにヘッド全体が大形になって
しまう。また間隔を大きくとったにしても平板状の硬質
カードに印字するには不適である。

【０００６】基板上に高さ６００μｍ以上といった大き
な台形状の凸部を形成し、その上に均一な成膜を施し、
機能素子を形成する構造としたものは、高い基板凸部の
側面の成膜に適した面加工と壁面の成膜に困難が伴な
う。また成膜後のフォトリソグラフィによる電極層の形
成も微細エッチングの工程で平らな壁面構造は不適であ
る。さらに最上層の保護膜を形成した後も凸部の角が残
るために紙当りが良好でなく、記録紙にダメージを与え
易い。なお前述した実開昭６３−６６２３０号の基板上
に２段凸部を形成したものは、あくまで過大蓄熱防止の
観点から２段凸部のグレーズ層に代えて基板側を２段凸
部にしたものであって、駆動回路部との干渉を避けるに
は発熱部と駆動回路部の間隔を大きくする必要がある。

【０００７】台形状の基板凸部にその頂部から基部にか
けてなだらかな斜面による山形のグレーズ層を形成した
ものは、フォトリソグラフィによる機能素子の形成も比
較的容易で製造工程も簡素化され、発熱ドット部での紙
当りも改善される等、それなりに利点はあるものの、台
形状基板の凸部の頂部の角はグレーズ塗布時の表面張力
でグレーズ層の厚みが極薄となり、表面が荒れた状態に
なることがあり、摩耗断線など薄膜配線に影響が出る場
合があるという難点があった。また大きな台形状凸部を
もつ基板で高速印字向けに凸部頂上のグレーズ層を薄く
すると、発熱体直下の平面度が必ずしも良好にならない
場合があった。

【０００８】本発明は、発熱部を角部がない状態でカバ
ーを含めた駆動回路部より高くでき、印字紙あるいは印
字カードの当りが良好で発熱部における薄膜配線の断線
のおそれがなく、製造も容易なサーマルヘッドを提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、凸状部
をもつアルミナ基板上にガラスグレーズ層を被着したサ
ーマルヘッドにおいて、前記状条部を円弧状に形成し、
この凸状部の頂部から周側部にかけて均等厚みのガラス
グレーズ層を被着したサーマルヘッドが得られる。

【００１０】

【作用】アルミナ基板そのものから凸状基板の凸部を円
弧状に加工し、その上にガラスグレーズ層を塗布するこ
とによって例えば１０〜１００μｍ程度で規定厚みのガ
ラスグレーズ層が得られ、その上に形成される発熱機能
素子の形成が正確、容易になり、薄膜配線の欠落や摩耗
断線のおそれがない。凸部の基部ではグレーズ層はなだ
らかな斜面となって厚みを増すが、発熱ドット部から離
れた基部の箇所であるため、蓄熱が過度になることはな
い。

【００１１】

【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。図１は本発明の実施例に係るサーマルヘッド
の基板とその上に被着されたグレーズ層の横断面図であ
る。熱伝導性のよいアルミナセラミックス基板１の主表
面に高さ約１ｍｍの円弧状の横断面形状をもつ凸部９が
形成され、この円弧状凸部９全体を覆うように該凸部９
の円弧面に沿って均一な厚みのグレーズ層２が被着され
る。グレーズ層２は、凸部９の頂部９ａから周側部９ｂ
にかけては図示のようにほぼ完全な円弧形となるが、円
弧状基板凸部９の基部９ｃ近くでは若干厚みを増してな
だらかな凹斜面２ａをもつ裾部となり、そこからさらに
基板１の平面部１ａと平行にのびて形成され、全体とし
てグレーズ層２には角ばった部分は全く存在しない。

【００１２】グレーズ層の被着に当っては、スプレー等
で均一に成膜されたグレーズ層を熱処理して基板の凸部
を覆う均一なガラスグレーズ層を得るが、本発明では均
一に被着されたグレーズ層を、適度な加熱と、ガラス溶
解の粘度とにより基板凸部９の頂上に溶解ガラスが塗布
されることになるので、頂上部が薄くなることはなく、
凸部９の基部９ｃにおける裾部には溶解ガラスがたま
り、凹凸のないなめらかなグレーズ層膜が得られる。

【００１３】基板凸部の頂上、即ち発熱体直下のグレー
ズ層の厚みは基板凸部の円弧の曲率半径とグレーズ供給
量で決定される。図４は基板凸部の曲率半径Ｒ（ｍｍ）
とグレーズ層厚Ｔ（μｍ）との関係を種々のグレーズ供
給量について示した図である。同図中（イ）は供給量１
５．１（ｍｇ／ｃｍ² ）の場合、（ロ）は同じく１７．
８（ｍｇ／ｃｍ² ）、（ハ）は２０．７（ｍｇ／ｃ
ｍ² ）、（ニ）は２４．８（ｍｇ／ｃｍ² ）の供給量の
場合である。いずれも凸部曲率半径Ｒが２ｍｍで高速印
字に適した４０〜４５μｍ厚のグレーズ層が得られ、凸
部曲率半径３ｍｍ以上では昇華型のプリンタに適したグ
レーズ層厚６０〜８５μｍとなる。

【００１４】本発明においては、基板凸部の壁面がなだ
らかな円弧状のガラスグレーズ層で覆われるため、基板
凸部の形成に際して鏡面加工を施さなくてもグレーズ層
の凸面全体に、周側部も含めて、面粗度が向上し、均一
な成膜が可能であり、また成膜後の微細フォトリソグラ
フィによる発熱部の形成が容易となる。図５はグレーズ
厚を４０μｍとした場合のグレーズ層表面の面粗度を、
本発明（Ａ）と従来の台形基板凸部による場合（Ｂ）と
について比較して示したものである。本発明の円弧状凸
部および従来の台形凸部の高さはともに１ｍｍとした。
従来のものでは面粗度が２μｍを越えているが、本発明
では図５の（Ａ）にみられる如く面粗度が凸部全面で略
１μｍ以内に収まっている。

【００１５】図２および図３は本発明に係る円弧状凸部
基板を用いたサーマルヘッドの例を示した横断面図であ
る。図２は平面型として構成した例であり、前述のよう
にして成膜した円弧状グレーズ層２の上面に発熱体層１
０を均一に形成し、その上にフォトリソグラフィによる
電極１１，１２を、頂部に発熱ドット部１３を残して形
成し、さらにその上面全体を耐摩耗保護膜１４で被覆す
る。アルミナ基板１を載置しているアルミプレートなど
のマウント２０上に電極層１１の駆動回路部１５を設置
し、該回路部１５と電極層裾部に続く平坦なボンディン
グパッド部２１とをワイヤボンディングし、薄膜配線接
続した後、モールド樹脂１６で固定し、最後にカバー１
７を取り付ける。なお、図２の実施例で駆動回路部１５
はマウント２０の上に直接載せた例を示したが、このほ
か公知のガラスエポキシ基板などを介して駆動回路部１
５をマウント２０上に載置してもよい。ここで基板凸部
９のためにマウント２０からカバー１７までの高さＨよ
りも発熱ライン最上層部つまり保護膜１４の高さｈの方
が大となっており、記録紙やカードの通過に対して支障
をきたさない。

【００１６】図３は本発明を端面型のヘッドに適用した
例であり、駆動回路部１５はアルミプレートなどのマウ
ント２０上の基板１の円弧状凸部９がある面（端面）に
対して直角な方向に設けられている。マウント２０の側
部にＰＣＢ２２が設けられ、このＰＣＢ２２と基板１上
の電極層１１の裾外方のボンディングパッド部２１との
間がフィルムキャリヤ２３で接続され、このフィルムキ
ャリヤ２３に駆動回路部１５が保持され、さらにこれら
のフィルムキャリヤ２３および駆動回路部１５を覆うよ
うにカバー１７が設けられる。発熱ライン最上層部の高
さｈはこのカバー１７の位置より高くすることは勿論で
ある。この例は全体を縦長の形状にすることができ、取
付スペースによっては有利である。

【００１７】上記実施例では基板凸部が円弧状であるた
めに、その上面に施されるグレーズ層も均一な円弧面と
なり、グレーズ厚が局部的に薄くなるような部分がな
く、これに連接する裾部もなだらかな凹斜面となり、こ
こから平坦なパッド部に連なるので、次工程の発熱層の
成膜および電極部の微細フォトリソグラフィ処理に適し
た面となり、角部が全くないので正確な薄膜配線が容易
で、かつ使用時の薄膜配線の摩擦断線がなくなり、発熱
ラインの平面度も向上する。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、基
板の凸部の曲率半径を任意に定めることにより、その上
に形成されるグレーズ層を蓄熱、熱拡散に適切な厚みに
成膜でき、また基板凸部が円弧状であることから台形凸
部のような角部の影響が全くなく薄膜配線ができる。基
板の凸部の側壁面もなだらかなガラスグレーズで覆わ
れ、側部も均一な成膜ができ、また頂部の発熱ラインの
面粗度が改善され、高品質の印字、印画が得られる。そ
の他ガラスグレーズ層で均一に基板凸部の壁面が覆われ
るので、基板凸部の鏡面加工が不要となり、なだらかな
傾斜が得られるので、成膜後の微細フォトリソグラフィ
による電極層や発熱層の形成が容易となる。発熱部の頂
部は駆動回路部より高い位置にあり、任意の凸状基板を
作ってもそれに対応するグレーズ層を設計できるので、
硬質カード用サーマルヘッドも容易に得られる等、多く
の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るサーマルヘッドの基板と
その上に被着されたグレーズ層の横断面図である。

【図２】本発明に係る円弧状凸部基板を用いた平面型サ
ーマルヘッドの横断面図である。

【図３】本発明に係る円弧状凸部基板を用いた端面型サ
ーマルヘッドの横断面図である。

【図４】円弧状基板凸部の曲率半径とグレーズ厚との関
係を種々のグレーズ供給量について示した図である。

【図５】グレーズ層表面の面粗度を、本発明の場合と従
来の台形凸部基板の場合とを比較して示した図である。

【図６】従来の平坦な基板にグレーズ層を形成して構成
したサーマルヘッドの部分的な横断面図である。

【図７】従来の台形状凸部基板になだらかな斜面をもつ
グレーズ層を形成した場合のサーマルヘッドの横断面図
である。

【符号の説明】

１ アルミナ基板 ２ グレーズ層 ９ 円弧状凸部 ９ａ 頂部 ９ｂ 周側部 ９ｃ 基部 １０ 発熱体層 １１，１２ 電極層 １４ 耐摩耗保護層 １５ 駆動回路部 １７ カバー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】凸状部をもつアルミナ基板上にガラスグレ
   ーズ層を被着したサーマルヘッドにおいて、前記凸状部
   を円弧状横断面形状に形成し、該凸状部の頂部から周側
   部にかけて均等厚みのガラスグレーズ層を被着したこと
   を特徴とするサーマルヘッド。
2. 【請求項２】円弧状の前記凸状部の周側部下方の基部に
   おけるガラスグレーズ層がなだらかな斜面となるように
   被着されることを特徴とする請求項第１項に記載したサ
   ーマルヘッド。
3. 【請求項３】円弧状の前記凸状部の高さは、その上に積
   層される積層体の最外層の頂部が発熱体駆動回路部のカ
   バー位置と同一面またはこれより高くなるように設定さ
   れることを特徴とする請求項第１項または第２項に記載
   したサーマルヘッド。
4. 【請求項４】円弧状の前記凸状部上に積層される積層体
   の最外層の頂部が発熱体駆動回路部と同一面またはこれ
   より高くなっていることを特徴とする請求項第１項また
   は第２項に記載したサーマルヘッド。
5. 【請求項５】円弧状の前記凸状部の高さは、少なくとも
   ０．６ｍｍ以上の高さに設定されることを特徴とする請
   求項第２項または第３項に記載したサーマルヘッド。