JPH05270030A

JPH05270030A - サーマルヘッド

Info

Publication number: JPH05270030A
Application number: JP6799492A
Authority: JP
Inventors: Tsumoru Inagaki; 積稲垣; Minoru Ogawa; 実小川; Hiroyuki Kushida; 博之櫛田
Original assignee: Tokyo Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Tec Corp
Priority date: 1992-03-26
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 1993-10-19

Abstract

(57)【要約】【目的】発熱抵抗体の位置が突出して湾曲不能な記録
媒体にも印刷可能なサーマルプリンタの歩留りを向上さ
せる。【構成】ヘッド基板２０の表面に突出した平面２１を
形成し、この平面２１上にグレーズ層３０を平坦に形成
することで、このグレーズ層３０上に形成される発熱抵
抗体２５は位置が製造誤差のために変動しても記録媒体
１４との密着性が良好となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリペイドカードなど
にも印刷を行なう端面型のサーマルヘッドに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】現在では各種形態のプリンタが実用化さ
れており、例えば、プリペイドカードに印刷を行なうサ
ーマルプリンタなども実施されている。そこで、このよ
うなサーマルプリンタに利用されるサーマルヘッドの第
一の従来例として、特開平1-113262号公報に開示された
装置を図３及び図４に基づいて説明する。まず、このサ
ーマルプリンタ１では、図３に例示するように、ヘッド
基板であるセラミック基板２の表面に層膜形成されたガ
ラスグレーズ層３上に、個別電極４と共通電極５とが両
端部に一体に形成された発熱抵抗体６がフォトリソグラ
フィーなどで連設されており、前記セラミック基板２が
直方体状の放熱板７の端面に取付けられている。ここ
で、この放熱板７の前面には駆動回路であるドライバＩ
Ｃ(Ｉntegrated Ｃircuit)８が実装されており、この
ドライバＩＣ８が配線材であるボンディングリード９で
前記セラミック基板２上の個別電極４にＴＡＢ(Ｔape
Ａutometed Ｂonding)などで接続されている。そし
て、これらドライバＩＣ８及びボンディングリード９並
びに個別電極４等を被う保護カバー１０が前記放熱板７
に取付けられることでサーマルヘッド１１が形成されて
いる。

【０００３】そして、このサーマルプリンタ１では、図
４に例示するように、前記サーマルヘッド１１の前記保
護カバー１０の端面から露出した前記発熱抵抗体６と対
向する位置にプラテンローラ１２が軸支されており、こ
のプラテンローラ１２と前記セラミック基板２との間に
インクリボン１３や記録媒体１４の搬送路が形成されて
いる。

【０００４】このような構成において、このサーマルプ
リンタ１では、入力される印刷データに対応してドライ
バＩＣ８が選択的にスイッチされることで発熱抵抗体６
に駆動電力が印加され、この発熱抵抗体６の発熱走査に
同期してプラテンローラ１２の回転で記録媒体１４が搬
送されることで、この記録媒体１４上にインクリボン１
３のインクの溶着で画像印刷が行なわれる。

【０００５】ここで、上述したサーマルプリンタ１で
は、保護カバー１０で個別電極４とボンディングリード
９との接続部を被うことで、ここにインクリボン１３や
記録媒体１４が接触することを防止している。しかし、
このような保護カバー１０は発熱抵抗体６よりも突出す
るため、図４に例示したように、この発熱抵抗体６にプ
ラテンローラ１２で押圧される記録媒体１４が保護カバ
ー１０との段差で曲折されることになる。つまり、この
サーマルプリンタ１では、記録媒体１４として湾曲不能
なプリペイドカードなどを利用することが困難である。

【０００６】そして、このような課題を解決したサーマ
ルヘッドとしては、特開昭60-21263号公報に開示された
装置がある。そこで、このサーマルヘッドを第二の従来
例として図５に基づいて説明する。このサーマルヘッド
１５では、セラミック基板１６の端面上に円筒状に突出
したガラスグレーズ層１７を形成し、この頂点に位置す
る1.0〜2.5(mm)の幅の平面上に発熱抵抗体６が形成され
ている。なお、この他の構造は前述のサーマルプリンタ
１と同様になっている。

【０００７】このような構成により、このサーマルヘッ
ド１５では、個別電極４を被うように保護カバー１０を
取付けてプラテンローラ１２を発熱抵抗体６上に対向配
置しても、この発熱抵抗体６を保護カバー１０の表面よ
りも突出させることができる。従って、このサーマルヘ
ッド１５では、プラテンローラ１２で発熱抵抗体６上に
押圧される記録媒体１４の曲折を防止することができる
ので、記録媒体１４として湾曲不能なプリペイドカード
などを利用することが可能である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】第二の従来例として例
示したサーマルヘッド１５では、円筒状に湾曲したガラ
スグレーズ層１７の頂点上に形成した発熱抵抗体６を保
護カバー１０の表面よりも突出させることで、湾曲不能
なプリペイドカードなどの記録媒体１４に画像印刷を行
なうことができる。

【０００９】しかし、このサーマルヘッド１５は、図６
(ａ)及び図７(ａ)並びに図８(ａ)に例示するように、ガ
ラスグレーズ層１７の湾曲面の頂点上に位置するように
フォトリソグラフィー等で発熱抵抗体６を形成する必要
があるので、その生産性が低く歩留りの向上が困難であ
る。つまり、実際に上述のような構造のサーマルヘッド
１５を製作すると、図６(ｂ)，(ｃ)に例示するように、
製造誤差のために発熱抵抗体６の位置が副走査方向に変
動してガラスグレーズ層１７の頂点上に位置しないこと
がある。この場合、図７(ｂ)及び図８(ｂ)に例示するよ
うに、発熱抵抗体６が記録媒体１４から離反して印刷品
質が低下したり印刷不能となったりするので、このよう
なサーマルヘッド１５で良好に印刷を行なうためには、
図７(ｃ)に例示するように、記録媒体１４に対してサー
マルヘッド１５を傾斜させて位置決めするなどの対策が
必要となる。さらに、このようなサーマルヘッド１５で
は、図８(ｃ)に例示するように、製造誤差のためにガラ
スグレーズ層１７の頂点上に連設される発熱抵抗体６の
連設方向が変動し、ガラスグレーズ層１７の頂点のライ
ンと交差する方向に発熱抵抗体６が形成されることがあ
る。このようなサーマルヘッド１５で良好に印刷を行な
うためには、図９に例示するように、記録媒体１４の搬
送方向に対して全体を回動させて位置決めするなどの対
策が必要となるが、これでも発熱抵抗体６はガラスグレ
ーズ層１７の頂点上に部分的にしか位置しないので印刷
品質は主走査方向で連続的に悪化することになる。

【００１０】本発明は、製造誤差による性能低下を防止
したサーマルヘッドを得るものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】主走査方向に細長いヘッ
ド基板の表面上にグレーズ層を形成し、このグレーズ層
の表面上に各々電極が副走査方向に形成された多数の発
熱抵抗体を主走査方向に連設したサーマルヘッドにおい
て、前記ヘッド基板の表面に副走査方向の両側の位置よ
りも突出した平面を形成し、この平面上に前記グレーズ
層を平坦に形成した。

【００１２】

【作用】平坦なグレーズ層上に形成される発熱抵抗体は
位置が製造誤差のために変動しても記録媒体との密着性
が良好なので、製造誤差による印刷品質や組立性の低下
を防止したサーマルヘッドを得ることができる。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を図１及び図２に基づいて説
明する。まず、このサーマルプリンタ１８のサーマルヘ
ッド１９の構造を以下に詳述する。このサーマルヘッド
１９は、主走査方向に細長いヘッド基板２０の副走査方
向の略中央に突設された平面２１の副走査方向の両側に
傾斜した平面２２，２３が形成されており、これらの平
面２２，２３の一方に前記平面２１と平行な平面２４が
形成されている。ここで、これらの平面２１〜２４は各
々ヘッド基板２０の主走査方向に延設されており、他よ
り突出した前記平面２１上に発熱抵抗体２５が形成され
て前記平面２２，２３に共通電極２６と個別電極２７と
が形成されると共に前記平面２４上には前記電極２６，
２７の端子部２８，２９が形成された構造となってい
る。

【００１４】ここで、このサーマルヘッド１９の構造と
製作方法との具体例を以下に説明する。まず、予めグリ
ーンシートを焼成したアルミナやセラミック等からなる
既製の大型基板を研磨加工や切削加工等したり、或は、
焼成前のグリーンシートを研磨加工や金型プレス加工や
粉体プレス加工又は射出成形加工等で形状成形してから
焼成することで、ヘッド基板２０の多数個取り基板を量
産する。そこで、このようにして形成されたヘッド基板
２０の平面２１上にガラスグレーズ層３０を既存の薄膜
技術で平坦に形成してから洗浄し、この後にヘッド基板
２０の全面に発熱抵抗体２５となるＴa-ＳiＯ₂層と電極
２６，２７となるＡl層とを順次スパッタリング等で成
膜する。そして、この上にフォトレジストをスピンコー
トしてからフォトリソグラフィー工程で各薄膜層をパタ
ーニングすることで、発熱抵抗体２５と各電極２６，２
７とを形成し、この上に既存の薄膜技術で各電極２６，
２７の端子部２８，２９を被わないように保護膜３１を
形成する。

【００１５】なお、このサーマルヘッド１９は、例え
ば、平面２１の副走査方向幅が7.0(mm)、ガラスグレー
ズ層３０の副走査方向幅が5.0(mm)、ヘッド基板２０の
副走査方向幅が15(mm)、平面２１，２４間の段差が0.6
(mm)などとして形成されており、このような形状に形成
することで後述するように生産性と印刷品質とが共に良
好である。

【００１６】そして、このサーマルプリンタ１８は、上
述のような構造のサーマルヘッド１９を放熱板３２の端
面上に取付け、この放熱板３２の側方に駆動回路を配置
した構造となっている。ここで、前記放熱板３２はサー
マルヘッド１９のヘッド基板２０よりも副走査方向幅が
小さく形成されており、ヘッド基板２０は端子部２８，
２９側の縁部が前記放熱板３２の側面より突出してい
る。さらに、このサーマルプリンタ１８では、前記放熱
板３２より突出したヘッド基板２０の端子部２８，２９
に異方導電性フィルム(図示せず)の熱圧着等でフレキシ
ブルな配線材であるＦＰＣ(Ｆlexible Ｐrinted Ｃir
cuite Ｂoard)３３が接続されており、このＦＰＣ３３
は略直角に折曲げられて下端部が回路基板３４とスペー
サ３５とを介して前記放熱板３２の側面に固定されてい
る。そして、このようにして形成された前記放熱板３２
とＦＰＣ３３との間隙に、このＦＰＣ３３の裏面にダイ
ボンディングされてボンディングワイヤ３６等で接続さ
れた駆動回路の実装部品であるドライバＩＣ(Ｉntegrat
ed Ｃircuit)３７が位置している。

【００１７】このようにすることで、このサーマルヘッ
ド１９では、ヘッド基板２０の縁部に接続されたＦＰＣ
３３上に突出するボンディングワイヤ３６とドライバＩ
Ｃ３７とが放熱板３２に接触して短絡が発生することが
防止され、さらに、ＦＰＣ３３の表面にはボンディング
ワイヤ３６とドライバＩＣ３７とが突出しないので、サ
ーマルヘッド１９の小型化や薄型化に寄与することがで
きる。

【００１８】ここで、上述のようにしてＦＰＣ３３を放
熱板３２から遊離させた場合、側方からの応力などによ
ってＦＰＣ３３が湾曲してプリント配線に断線が生じる
などする懸念がある。そこで、このサーマルプリンタ１
８では、ＦＰＣ３３に実装したドライバＩＣ３７を樹脂
等の封止材３８でポッティングすると共に同一の封止材
３８を放熱板３２の側面に塗布しておき、遊離したＦＰ
Ｃ３３と放熱板３２とを封止材３８で接合して強度を確
保するようになっている。さらに、前記回路基板３４
は、前記ＦＰＣ３３の裏面に直接的に接続された表面に
コンデンサ等のチップ部品３９が実装されており、その
下縁部に設けられた接続コネクタ４０にプリンタコント
ローラ(図示せず)が接続されるようになっている。

【００１９】このような構成において、このサーマルプ
リンタ１８では、前述したサーマルプリンタ１と同様
に、発熱抵抗体２５がドライバＩＣ３７により発熱走査
され、これに同期してプラテンローラ１２の回転で搬送
される記録媒体１４に画像印刷が行なわれる。

【００２０】ここで、このサーマルプリンタ１８では、
記録媒体１４に実際に印刷を行なう発熱抵抗体２５が位
置する平面２１は、その前後に位置する平面２２〜２４
よりも突出しているので、プラスチックカード等の記録
媒体１４を湾曲させることなく直線状に搬送することが
可能である。そして、このようにサーマルヘッド１９の
発熱抵抗体２５が突出する構造がヘッド基板２０上に連
続的に形成した平面２１〜２４で実現されており、この
ような平面２１〜２３上に発熱抵抗体２５や電極４，５
を形成することは容易なので、このサーマルプリンタ１
８は第二の従来例として例示したサーマルプリンタなど
に比較してサーマルヘッド１９の歩留りや生産性が極め
て良好である。

【００２１】ここで、本出願人が実際に上述のような構
造のサーマルヘッド１９を試作して行なった比較実験の
結果を以下に詳述する。まず、本出願人はガラスグレー
ズ層３０の副走査方向幅による印刷品質の変化を確認す
るため、ヘッド基板２０の副走査方向幅が15(mm)、平面
２１の突出高さが0.6(mm)、平面２１の副走査方向幅が
7.0(mm)、ガラスグレーズ層３０の層厚が60〜80(μm)、
このガラスグレーズ層３０の副走査方向幅が3.0，2.5，
2.0，1.5，1.0(mm)のサーマルヘッド１９を試作した。
なお、このサーマルヘッド１９では、上述のような副走
査方向幅のガラスグレーズ層３０の略中央部に発熱抵抗
体２５を位置させるようにした。

【００２２】そこで、これらのサーマルヘッド１９をサ
ーマルプリンタ１８に組付けて印刷品質を比較したとこ
ろ、ガラスグレーズ層３０の副走査方向幅が1.5(mm)以
上ならば印刷品質が良好であり、製造誤差によって発熱
抵抗体２５の形成位置が副走査方向に変動しても印刷品
質が低下しないことが確認された。しかし、より厳密に
はガラスグレーズ層３０の副走査方向幅が小さいサーマ
ルヘッド１９は組付け精度が印刷品質に影響する傾向が
あり、副走査方向幅が大きいサーマルヘッド１９ほど印
刷品質の確保や組立性の向上に寄与することが確認され
た。また、上述のようなガラスグレーズ層３０の端面形
状を顕微鏡で視認したところ、副走査方向幅が1.5(mm)
以上のガラスグレーズ層３０は平坦となっているが、副
走査方向幅が1.0(mm)のガラスグレーズ層３０は円筒状
に盛上がっており、このような形状の差異によって印刷
品質や組立性が異なることが確認された。

【００２３】つぎに、本出願人は副走査方向幅が1.5(m
m)のガラスグレーズ層３０を平坦に形成できる平面２１
の副走査方向幅を確認するため、平面２１の副走査方向
幅が3.0，2.5，2.0，1.2(mm)のヘッド基板２０を試作
し、このヘッド基板２０上に厚膜印刷で副走査方向幅が
1.5(mm)のガラスグレーズ層３０を成膜した。すると、
平面２１の副走査方向幅が2.5(mm)以上のヘッド基板２
０では、平坦なガラスグレーズ層３０が良好に形成され
ることが確認されたが、平面２１の副走査方向幅が1.5
(mm)のヘッド基板２０では、製造誤差からグレーズペー
ストが副走査方向に食み出すことが確認された。この場
合、平面２１から食み出したガラスグレーズ層３０は、
他の平面２２，２３との境界でオーバーハング状に突出
し、この上に形成される電極２６，２７の断線の原因と
なることが判明した。また、平面２１の副走査方向幅が
2.0(mm)のヘッド基板２０では、ガラスグレーズ層３０
を扁平に形成できるが歩留りは低いことが確認された。

【００２４】つまり、発熱抵抗体２５が形成される平面
２１を両側の平面２２〜２４よりも突出させたサーマル
ヘッド１９においては、発熱抵抗体２５下に形成される
ガラスグレーズ層３０の副走査方向幅を1.5(mm)以上と
すると、このガラスグレーズ層３０の表面が平坦に形成
されて印刷品質や組立性が向上し、このような副走査方
向幅のガラスグレーズ層３０を良好に形成するために
は、平面２１の副走査方向幅を2.0(mm)以上とする必要
があることが判明した。なお、より安定的に歩留りを向
上させるためには、平面２１の副走査方向幅を3.0(mm)
以上とすると共にガラスグレーズ層３０の副走査方向幅
を2.0(mm)以上とすることが望ましい。

【００２５】なお、このようなサーマルヘッド１９の端
子部２８，２９上に位置するＦＰＣ３３上に、樹脂材の
塗布等(図示せず)で保護カバーを形成することも考えら
れる。さらに、ＦＰＣ３３と端子部２８，２９との接続
方法としては、異方導電性フィルムの熱圧着の他にも、
金−金や金−半田及び銅−半田等による熱ボンディング
や、ＴＡＢと同様な熱ボンディングや、超音波と組合わ
せた熱ボンディングなどが実施可能である。

【００２６】また、本実施例のサーマルヘッド１９で
は、端子部２８，２９と逆側の位置に傾斜して発熱抵抗
体２５下の平面２１より低い平面２２を形成すること
で、直線状に搬送される記録媒体１４がサーマルヘッド
１９の縁部に衝突することを防止している。しかし、本
発明は上記構造に限定されるものではなく、図２(ａ)に
例示するように、発熱抵抗体２５下の平面４１より低い
平面４２，４３を端子部２８，２９側にのみヘッド基板
４４に形成したサーマルヘッド４５や、図２(ｂ)に例示
するように、発熱抵抗体２５下の平面４６と平行で低い
平面４７，４８を両側に傾斜した平面４９，５０を介し
てヘッド基板５１に形成したサーマルヘッド５２なども
実施可能である。

【００２７】なお、本実施例のサーマルプリンタ１８で
は、ヘッド基板２０の段差を有する平面２１〜２４を押
出成形や金型によるプレス成形又は切削などで形成する
ことを想定したが、例えば、平板状の基板の表面上に厚
膜などで段差を形成したヘッド基板(図示せず)なども実
施可能であり、このような構造のサーマルヘッドは本出
願人が特願平3-241385号に開示している。また、本実施
例のサーマルプリンタ１８では、放熱板３２から遊離さ
せたＦＰＣ３３の下端部を回路基板３４とスペーサ３５
とで固定することを例示したが、このようなスペーサ３
５を放熱板３２と一体に形成することも可能である。さ
らに、本実施例のサーマルプリンタ１８では、回路基板
３４に接続することで高価な部品であるＦＰＣ３３を短
縮することを例示したが、このようなＦＰＣ３３と回路
基板３４とを一個のＦＰＣで実施することも可能であ
る。

【００２８】

【発明の効果】本発明は上述のように、主走査方向に細
長いヘッド基板の表面上にグレーズ層を形成し、このグ
レーズ層の表面上に各々電極が副走査方向に形成された
多数の発熱抵抗体を主走査方向に連設したサーマルヘッ
ドにおいて、前記ヘッド基板の表面に副走査方向の両側
の位置よりも突出した平面を形成し、この平面上に前記
グレーズ層を平坦に形成したことにより、この平坦なグ
レーズ層上に形成される発熱抵抗体は位置が製造誤差の
ために変動しても記録媒体との密着性が良好なので、製
造誤差による印刷品質や組立性の低下を防止したサーマ
ルヘッドを得ることができる等の効果を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す縦断側面図である。

【図２】変形例を示す縦断側面図である。

【図３】第一の従来例を示す斜視図である。

【図４】縦断側面図である。

【図５】第二の従来例を示す斜視図である。

【図６】製造誤差が生じたサーマルヘッドを示す模式的
な側面図である。

【図７】サーマルプリンタを示す側面図である。

【図８】斜視図である。

【図９】側面図である。

【符号の説明】

１９，４５，５２サーマルヘッド２０，４４，５１ヘッド基板２１，４１，４６平面２５発熱抵抗体３０グレーズ層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主走査方向に細長いヘッド基板の表面上
にグレーズ層を形成し、このグレーズ層の表面上に各々
電極が副走査方向に形成された多数の発熱抵抗体を主走
査方向に連設したサーマルヘッドにおいて、前記ヘッド
基板の表面に副走査方向の両側の位置よりも突出した平
面を形成し、この平面上に前記グレーズ層を平坦に形成
したことを特徴とするサーマルヘッド。