JPH04348957A - サーマルヘッドとその製造方法 - 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】本発明はプリンタやファクシミリ
などの印字装置、及びそれらの印字装置に用いられるサ
ーマルヘッドとその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在用いられているサーマルヘッドは、
大別すると発熱体が絶縁基板の主表面上に形成された平
面型サーマルヘッドと、発熱体が絶縁基板の端面に形成
された端面型サーマルヘッドに分かれる。平面型サーマ
ルヘッドは発熱体や電極を形成する製造工程は容易であ
るという利点を有するが、発熱体が形成されている主表
面には駆動用半導体集積回路装置が搭載され、その上部
が保護カバーで被われるため、記録媒体をプラテンロー
ラで発熱体上に押しつけて印字を行なう際、記録媒体が
保護カバーに当たらないように折り曲げる必要がある。 そのため、記録媒体がカードやタグ紙などのように硬い
ものの場合や、平板状のものへの印字が困難であるとい
う欠点を持っている。

【０００３】一方、端面型サーマルヘッドは、カードや
タグ紙などの硬いものにも印字できるという印字特性上
の優れた性能を有するが、基板の端面に発熱体を形成し
、発熱体につながる電極をその端面から基板の主表面に
渡ってパターン化して形成しなければならないので、製
造工程が複雑になり、特殊な専用設備が必要となり、ま
た製造歩留まりが悪くなってコストが上昇するという欠
点を持っている。また、端面型サーマルヘッドでは絶縁
基板として部品精度の高いものが要求される。印字特性
を向上させる他の形式のサーマルヘッドとして、絶縁基
板に傾斜面を形成し、その傾斜面に発熱体を配置する傾
斜面型とも称すべきサーマルヘッドを本出願人はすでに
提案している（実開昭６３−１１３６５５号公報参照）
。

【０００４】サーマルヘッドが発熱体配列方向と直交す
る方向に移動するシャトル型サーマルヘッドでも、サー
マルヘッドが平面型である場合にはそのサーマルヘッド
に搭載されている駆動用半導体集積回路装置と記録媒体
が接触するのを避けるためには、記録媒体を屈曲させて
サーマルヘッドに押しつける必要がある。そのため、シ
ャトル型でもカードなどの硬い記録媒体には印刷するこ
とができない。また、シャトル型印字装置でもプラテン
ローラで記録媒体をサーマルヘッドに押しつけているた
め、押しつけ幅は約５ｍｍである。そのため、サーマル
ヘッドの１ライン分の移動で印字できる印字幅（発熱体
配列長さ）は約５ｍｍが限度である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は傾斜面型サー
マルヘッドの改良に関し、本出願人が提案しているサー
マルヘッドよりもさらに印字特性が向上し、製造の容易
なサーマルヘッドを提供することを目的とするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のサーマルヘッド
では、絶縁基板に主表面に対して傾斜した傾斜面が形成
され、発熱体はその傾斜面上に配列されているとともに
、電極は各発熱体を個別に選択する選択電極と各発熱体
に共通に接続される共通電極とからなり、かつ選択電極
と共通電極は発熱体配列に対してともに基板基端部側で
前記傾斜面から主表面にわたって配置されており、前記
主表面には駆動用半導体集積回路装置が搭載されている
。ここで、基板基端部側とは発熱体が配置されている基
板先端部と反対側を指している。電極が前記傾斜面から
主表面にわたって配置されているので、傾斜面と主表面
との境界で電極に断線が生じないようにするためには、
その境界が曲面をなすようにすればよい。

【０００７】このサーマルヘッドを用いた印字装置の構
成をより簡単にするためには、その発熱体部分をプラテ
ンローラを用いずに記録媒体に押しつける機構を備えれ
ばよい。このサーマルヘッドをシャトル型サーマルヘッ
ドに用い、その発熱体部分をプラテンローラを用いずに
記録媒体に押しつけるようにして、発熱体配列の長さを
約１０ｍｍ以上とすることもできる。

【０００８】本発明の製造方法では、次の工程（Ａ）か
ら（Ｃ）を含んでいる。（Ａ）主表面に対して傾斜した
傾斜面を持つ絶縁基板を形成する工程、（Ｂ）この絶縁
基板の前記傾斜面の先端部に発熱体配列、前記傾斜面か
ら主表面に渡る領域に写真製版とエッチングによるパタ
ーン化された電極を形成する工程、（Ｃ）発熱体上及び
電極の少なくとも一部上に保護膜を形成する工程。

【０００９】

【実施例】図１の（Ａ）は一実施例を表わす平面図、（
Ｂ）はその右側面図、図２の（Ａ）は同実施例の傾斜面
付近を示す拡大平面図、（Ｂ）はその右側面図、図３は
本発明のサーマルヘッドを用いてカードに印字を行なう
状態を示す側面図である。図１及び図２に示されるよう
に、絶縁基板２の端部に主表面４に対して傾斜した傾斜
面６が形成されている。絶縁基板２としてはセラミック
基板の主表面及び傾斜面をガラス質のグレーズ層（Ｓｉ
Ｏ２＋Ｂａ２Ｏ３など）やポリイミド層などの蓄熱層で
被ったものや、金属基板の主表面と傾斜面をポリイミド
層などで被ったものを用いることができる。傾斜面６と
主表面との傾斜角θは３０〜８５度程度の範囲内に設定
されている。

【００１０】傾斜面６上にはその先端部側に発熱体８が
配列されている。発熱体８は図２に示されるように隣接
する一対の発熱体８ａと８ｂで１ドット分の発熱体８を
構成しており、各対の発熱体８ａと８ｂは基板先端部側
で連結電極１０により連結されている。発熱体８ａは基
板基端部側に配置された選択電極１２に接続されており
、他方の発熱体８ｂは印字用電源を供給するために全発
熱体８に共通に接続される共通電極１４に接続されてい
る。図２の例では、隣接するビットの一対の発熱体８ａ
，８ｂが隣接ビット間で発熱体８ａどおしが隣接し、他
方の隣接ビット間では発熱体８ｂどおしが隣接するとい
うように配置され、共通電極１４は隣接する一対の発熱
体８ｂ，８ｂで共用されることにより、共通電極１４の
スペースが少なくてすむようにしている。図２には２ビ
ット分の発熱体８及びそれにつながる電極１０，１２，
１４が示されているが、この２ビット分が繰返し配置さ
れて発熱体配列が形成される。

【００１１】選択電極１２と共通電極１４は発熱体８が
配置されている傾斜面６から、その傾斜面につながる主
表面４にわたって延びるように形成されている。主表面
４上には駆動用半導体集積回路装置１６が実装され、選
択電極１２と駆動用半導体集積回路装置１６の間はワイ
ヤボンディング法により接続され、図には現われていな
いが、共通電極１４は１本の共通電極に合流して電源用
配線と接続されている。発熱体８上から連結電極１０、
選択電極１２及び共通電極１４にわたって保護膜が形成
され（図示略）、電極１２，１４のうちボンディングパ
ッド部分には保護膜は形成されない。

【００１２】図３に示されるように、一実施例によるサ
ーマルヘッド２０の傾斜面の先端部に発熱体８が形成さ
れているので、記録媒体１７をプラテンローラ１８で発
熱体上に押しつけて移動させることにより、記録媒体１
７がカードやタグ紙のような硬いものであっても、印字
を行なうことができる。発熱体８は傾斜面６の先端側に
ある方がサーマルヘッド２０と記録媒体１６の傾斜角θ
１を大きくすることができ、一層良好な印字を行なうこ
とができるようになる。

【００１３】選択電極１２と共通電極１４がともに発熱
体配列の基板基端部側に配置されているので、基板先端
部側には連結電極１０を形成するスペースがあればすみ
、発熱体８を傾斜面６上で先端部側に寄せて配置するこ
とができる。もし、従来の平面型サーマルヘッドのよう
に共通電極を発熱体配列の基板先端部側に配置するとす
れば、共通電極には電流容量を大きくするために大きな
幅が必要となるので、発熱体配列から基板先端までの距
離が長くなり、図３での傾斜角θ１をあまり大きくする
ことができなくなる。図２に示されるように、主表面４
と傾斜面６の境界は断面形状で半径Ｒの円弧状になる曲
面をなしている。そのため、傾斜面６から主表面４へ延
びる電極１２，１４に断線が起こりにくくなって歩留ま
りが向上する。実施例は本発明を薄膜型サーマルヘッド
に適用したものであるが、本発明は厚膜型サーマルヘッ
ドに適用することもできる。

【００１４】次に、図２に示される実施例の製造方法を
説明する。端部に傾斜面を持つ絶縁基板２を用意する。 絶縁基板２がセラミック基板で、その傾斜面と主表面に
グレーズ層を設けたものである場合には、例えばセラミ
ック基板を焼成した後に端部を研磨することにより傾斜
面を形成し、その傾斜面から一主表面をグレーズ層で被
う。セラミック基板が傾斜面を持つように加工する他の
方法としては、セラミック基板が焼成される前の柔らか
い状態で端部を切断して傾斜面を持つように整形し、そ
の後焼成するようにすることもできる。

【００１５】傾斜面を持つ基板上に、主表面４及び傾斜
面６上にスパッタリング法などの従来の成膜方法により
抵抗体膜を形成し、その上にスパッタリング法や蒸着法
により電極膜を形成する。抵抗体膜や電極膜の材質や膜
厚は従来の薄膜型サーマルヘッドで用いられているもの
を用いることができる。例えば発熱体はＴａＳｉＯ２膜
、電極膜はＡｌ膜、又はＮｉＣｒ薄膜上にＡｕ膜金を積
層した積層膜などである。

【００１６】抵抗体膜と電極膜を積層した後、写真製版
とエッチングによりパターン化を施して電極１０，１２
，１４と発熱体８ａ，８ｂを形成する。この写真製版と
エッチングの工程は平面型サーマルヘッドの製造方法と
同様に行なうことができ、写真製版の際のマスクは主表
面４に密着させた密着露光法で行なってもよく、又は投
影露光法で行なってもよい。その後、保護膜を形成し、
さらに主表面上に駆動用半導体集積回路装置１６を実装
する。上記の製造方法は薄膜型サーマルヘッドに適用し
たものであるが、厚膜型サーマルヘッドに適用すること
もでき、その場合も平面型サーマルヘッドの製造工程と
同様に実施することができる。

【００１７】次に、本発明をシャトル型サーマルヘッド
に適用した例について説明する。図４はシャトル型サー
マルヘッドの第１の例を表わしたものである。基板３０
には一部に角度のついた傾斜部３１が設けられている。 基板３０は平面基板と同じように、セラミック基板の表
面がガラス質のグレーズ層で被われたものである。傾斜
面３１上には発熱体３２が傾斜方向（主表面側から傾斜
面の端部側に向かう方向）に沿って一列に配列されてい
る。発熱体３２には選択電極３４と共通電極３６が接続
されており、それらの電極３２，３６は基板の主表面上
に搭載された駆動用半導体集積回路装置３８にワイヤボ
ンディング法などにより接続されている。発熱体３２上
は保護膜（図示略）で被われ、３８は樹脂封止（図示略
）されている。

【００１８】図４のサーマルヘッドはプリンタなどに装
着されて、記録媒体上を矢印４０方向に移動しながら印
字する。発熱体３２の配列方向は移動方向４０と直交し
ており、その発熱体配列長さＬは一度に印字される印字
幅となる。印字幅Ｌは１０ｍｍ以上であることが望まし
い。このシャトル型サーマルヘッドではプラテンローラ
を用いなくてもサーマルヘッドを記録媒体に押しつける
ことができる。プラテンローラを用いる場合には印字幅
はプラテンローラで押しつけられる幅に限定されるため
約５ｍｍが限度であるが、プラテンローラを用いないで
平面上の記録媒体上にサーマルヘッドを押しつける場合
はサーマルヘッドの発熱体配列長さが印字幅となり、約
１０ｍｍ以上の印字幅とすることが容易である。駆動用
半導体集積回路装置３８が搭載されている基板の主表面
と発熱体が形成されている傾斜面との間には角度がある
ため、印字の際に記録媒体を屈曲させなくても印字する
ことができる。

【００１９】図５はシャトル型サーマルヘッドの他の例
を表わしている。図５では発熱体３２は傾斜面３１のほ
ぼ中央部で、基板端部に平行に配列されている。そのた
め、発熱体３２の配列長さは基板３０の幅を大きくする
ことによりいくらでも大きくすることができる。この場
合、シャトル型サーマルヘッドの移動方向は矢印４０で
示されるように、図４の場合とは基板に対して９０度異
なった方向となる。発熱体配列３２が長くなることによ
り発熱体のビット数も多くなり、主表面上に搭載される
駆動用半導体集積回路装置３８も図５では２個に増えて
いる。さらに発熱体が多くなれば駆動用半導体集積回路
装置３８の個数も増える。図５のように一度に印字され
る印字幅が大きくなることにより印字の高速化が実現さ
れる。

【００２０】図６により図５のシャトル型サーマルヘッ
ドの製造方法について説明するが、図４のサーマルヘッ
ドの製造方法も同じである。 （Ａ）アルミナセラミックス基板４２の対向する一対の
端部に傾斜面を設け、その傾斜面のある表面にガラス質
のグレーズ層４４を形成する。 （Ｂ）グレーズ層４４上に抵抗体膜と電極膜を形成し、
写真製版とエッチングを繰り返して発熱体３２、選択電
極３４及び共通電極３６を形成する。電極のボンディン
グパッド部分を除いて発熱体３２上と電極３４，３６上
には保護膜４４を形成する。 （Ｃ）基板を２つに分割し、駆動用半導体集積回路装置
３８を基板の主表面にダイボンディングし、電極との間
をワイヤボンディングにより接続し、駆動用半導体集積
回路装置３８を樹脂封止する。

【００２１】

【発明の効果】本発明で絶縁基板に傾斜面を形成し、発
熱体をその傾斜面に配置するとともに、選択電極と共通
電極をともに発熱体配列よりも基板基端部側に配置する
ようにすれば、発熱体配列をより基板先端側に配置する
ことができるようになり、印字特性が向上する。発熱体
を傾斜面に形成し、電極を傾斜面と１つの主表面にのみ
形成すれば、平面型サーマルヘッドと同じ製造方法で製
造することができ、発熱体を基板端面に形成した端面型
サーマルヘッドや、傾斜面型であっても表面側と裏面側
の両主表面に電極を形成するのに比べて製造工程が簡単
になり、歩留まりが向上する。基板傾斜面と主表面との
境界を曲面とすれば、その境界上を通る電極の断線を防
ぎ、歩留まりを向上させるができる。本発明の傾斜面型
サーマルヘッドでは記録媒体を屈曲させずに印字するこ
とができるため、記録媒体の裏面からの押し圧が不要と
なる。そのため、シャトル型サーマルヘッドに利用する
場合は、発熱体配列の長さを約１０ｍｍ以上にして幅の
広い１ライン分の印字を行なうことができるようになる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（
Ｂ）は右側面図である。

【図２】同実施例の傾斜面付近を示す図であり、（Ａ）
は平面図、（Ｂ）は右側面図である。

【図３】本発明のサーマルヘッドを用いてカードに印字
を行なう状態を示す側面図である。

【図４】本発明におけるシャトル型サーマルヘッドの一
例を示す部分斜視図である。

【図５】本発明におけるシャトル型サーマルヘッドの他
の例を示す部分斜視図である。

【図６】図５の実施例の製造方法を示す工程断面図であ
る。

【符号の説明】

２　　　　　　絶縁基板 ４　　　　　　主表面 ６，３１　　　　　　傾斜面 ８，８ａ，８ｂ，３２　　　　　　発熱体１０　　　　
　　連結電極 １２，３４　　　　　　選択電極 １４，３６　　　　　　共通電極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　絶縁基板上に複数個の発熱体とこれら
   の発熱体につながる電極とを備えたサーマルヘッドにお
   いて、前記絶縁基板には主表面に対して傾斜した傾斜面
   が形成され、発熱体はその傾斜面上に配列されていると
   ともに、電極は各発熱体を個別に選択する選択電極と各
   発熱体に共通に接続される共通電極とからなり、かつ選
   択電極と共通電極は発熱体配列に対してともに基板基端
   部側で前記傾斜面から主表面にわたって配置されており
   、前記主表面には駆動用半導体集積回路装置が搭載され
   ていることを特徴とするサーマルヘッド。
2. 【請求項２】　　絶縁基板の前記傾斜面と主表面との境
   界が曲面をなし、電極はその境界上を通って傾斜面から
   主表面へ延びている請求項１に記載のサーマルヘッド。
3. 【請求項３】　　主表面に対して傾斜した傾斜面をもつ
   絶縁基板のその傾斜面上に発熱体が配列され、発熱体に
   つながる電極は各発熱体を個別に選択する選択電極と各
   発熱体に共通に接続される共通電極とからなり、かつ選
   択電極と共通電極は発熱体配列に対してともに基板基端
   部側で前記傾斜面から主表面にわたって配置されており
   、前記主表面には駆動用半導体集積回路装置が搭載され
   ているサーマルヘッドと、このサーマルヘッドの発熱体
   部分をプラテンローラを用いずに記録媒体に押しつける
   機構とを備えた印字装置。
4. 【請求項４】　　サーマルヘッドが発熱体配列方向と直
   交する方向に移動するシャトル型サーマルヘッドであっ
   て、発熱体配列の長さが約１０ｍｍ以上である請求項３
   に記載の印字装置。
5. 【請求項５】　　次の工程（Ａ）から（Ｃ）を含むサー
   マルヘッドの製造方法。 （Ａ）主表面に対して傾斜した傾斜面を持つ絶縁基板を
   形成する工程、（Ｂ）この絶縁基板の前記傾斜面の先端
   部に発熱体配列を、前記傾斜面から主表面に渡る領域に
   写真製版とエッチングによるパターン化された電極を形
   成する工程、（Ｃ）発熱体上及び電極の少なくとも一部
   上に保護膜を形成する工程。