JPH06106748A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発熱抵抗体の位置が突出したサーマルヘッド
を小型化する。 【構成】 発熱抵抗体５１が位置する高い面４３と配線
材６５が接続される低い面４７とを形成し、傾斜した面
４５と低い面４７との境界に凹部４９を形成し、ヘッド
基板４２の表面に形成する厚膜５０が傾斜した面４５と
低い面４７との境界で盛上がることを防止し、この近傍
で電極５２，５３に配線材６５を良好に接続できるよう
にする。

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
に印刷を行なうサーマルプリンタ等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、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９及び図１０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９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ＩＣ(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ＴＡ
Ｂ(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
１０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１０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１１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、この上面に位置
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】しかし、このサーマルヘッド１５は、ガラ
スグレーズ層１７の湾曲面の上面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、その生産性が低くなる問題があった。

【０００９】そして、上述のような各種の課題を解決す
るため、本出願人が提案した特願平4-67994号のサーマ
ルヘッドを、ここでは本発明の先行技術として図１２に
基づいて説明する。まず、ここで例示するサーマルプリ
ンタ１８のサーマルヘッド１９では、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高
い平面２１の副走査方向の両側に傾斜面２２，２３が形
成されており、これらの傾斜面２２，２３の一方に前記
平面２１と平行で低い平面２４が形成されている。ここ
で、前記高い平面２１と前記傾斜面２２，２３と前記低
い平面２４とは各々ヘッド基板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が形成されて前記傾斜面２２，２３に共通電極２
６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
ている。さらに、このサーマルヘッド１９では、前記ヘ
ッド基板２０の平面２１上にガラスグレーズ層３０が形
成されており、前記端子部２８，２９以外の表面が保護
膜３１で遮蔽されている。

【００１０】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。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(Flexi
ble Printed CircuiteBoard）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ＦＰＣ３
３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(Integrated Circuit)３７が位置している。

【００１１】なお、このサーマルプリンタ１８では、前
記ＦＰＣ３３に実装した前記ドライバ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３
８を放熱板３２の側面に塗布しておき、遊離したＦＰＣ
３３と放熱板３２とを封止材３８で接合して強度を確保
している。さらに、前記回路基板３４は、前記ＦＰＣ３
３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。

【００１２】このような構成において、このサーマルプ
リンタ１８のサーマルヘッド１９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面
２１〜２４で実現されており、このような面２１〜２３
上に発熱抵抗体２５や電極２６，２７を形成することは
容易なので、このサーマルプリンタ１８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の生産性が良好である。

【００１３】なお、このようなサーマルヘッド１９を開
示した上記出願には、アルミナやセラミック等からなる
既製の大型基板に研磨加工や切削加工を行なったり、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成形してから
焼成することなどで、ヘッド基板２０の量産基板（図示
せず）を形成することが開示されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述したサーマルヘッ
ド１９では、発熱抵抗体２５をヘッド基板２０の最も高
い平面２１上に形成し、この平面２１より低い面２２〜
２４上に電極２６，２７を形成してＦＰＣ３３を接続す
ることで、このＦＰＣ３３等に干渉することなく記録媒
体１４を直線状に搬送して画像印刷を行なうようになっ
ている。

【００１５】ここで、このサーマルヘッド１９では、上
述のようにヘッド基板２０の低い面２２〜２４上に電極
２６，２７等を形成してＦＰＣ３３を接続しているが、
このＦＰＣ３３の接続や電極２６，２７のパターンなど
の良否は、平面２４の平滑性に左右される。このため、
上述のようなサーマルヘッド１９では、ヘッド基板２０
の面２２〜２４に良好な平滑性が要求されるため、その
生産性が阻害されている。

【００１６】そこで、上述のような課題を解決するた
め、本出願人はヘッド基板２０の面２２〜２４にも平面
２１と同様にガラスグレーズ層３０を形成して平滑性を
向上させることを提案した。しかし、この場合は、高い
平面２１の側方で凹状に連続する傾斜面２３と平面２４
との境界にガラスグレーズ層３０が堆積し、この位置で
ガラスグレーズ層３０が盛上がってＦＰＣ３３の接続や
電極２７のパターニングなどが阻害されることが判明し
た。特に、このようにガラスグレーズ層３０が盛上がっ
た位置ではＦＰＣ３３やボンディングワイヤ（図示せ
ず）などの配線材を端子部２８，２９に良好に接続する
ことが困難であるため、この場合はガラスグレーズ層３
０が盛上がる位置から離反した位置で端子部２８，２９
にＦＰＣ３３に接続することができるようにヘッド基板
２０を副走査方向に延長する必要が生じる。

【００１７】本発明は、傾斜した面と低い面との境界の
近傍で電極に配線材を良好に接続可能なサーマルヘッド
を得るものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】ヘッド基板の表面上に多
数の発熱抵抗体を主走査方向に連設し、これらの発熱抵
抗体の各々に副走査方向に一体に形成した電極に配線材
を接続したサーマルヘッドにおいて、前記発熱抵抗体が
位置する高い面と前記配線材が接続される低い面とを前
記ヘッド基板に形成し、このヘッド基板の前記高い面に
連続する傾斜した面と前記低い面との境界に凹部を形成
した。

【００１９】

【作用】ヘッド基板の表面に形成する厚膜等が傾斜した
面と低い面との境界で盛上がることを防止できるので、
傾斜した面と低い面との境界の近傍で電極に配線材を良
好に接続可能なサーマルヘッドを得ることができる。

【００２０】

【実施例】本発明の実施例を図１ないし図５に基づいて
説明する。まず、このサーマルヘッド４１では、図１に
例示するように、主走査方向に細長いヘッド基板４２の
副走査方向の略中央に突設させた高い平面４３の副走査
方向の両側に傾斜面４４，４５を形成させ、これらの傾
斜面４４，４５の両方に前記平面４３と平行で低い平面
４６，４７を形成させている。そして、このサーマルヘ
ッド４１では、前記傾斜面４４，４５と低い前記平面４
６，４７との境界の各々に、主走査方向に細長い凹部４
８，４９を形成させ、これらの凹部４８，４９を介して
前記ヘッド基板４２の平面４３〜４７の略全域にガラス
グレーズ層５０を形成させている。

【００２１】そして、高い前記平面４３上に前記ガラス
グレーズ層５０を介して発熱抵抗体５１を形成させ、前
記傾斜面４４上に共通電極５２を形成させて前記傾斜面
４５上には個別電極５３を形成させている。また、低い
前記平面４７上には電極５２，５３の端子部５４，５５
を形成させ、前記平面４６上の共通電極５２には、補強
のために金等で厚膜（図示せず）を形成させている。さ
らに、このサーマルヘッド４１では、前記端子部５４，
５５以外の表面を保護膜５６で遮蔽させられている。

【００２２】そして、上述のような構造のサーマルヘッ
ド４１を利用したサーマルプリンタ５７は、図２に例示
するように、上述のような構造のサーマルヘッド４１と
リジッドＦＰＣ５８の一方のリジッド部５９とを逆Ｌ字
形の放熱板６０の上面に並設し、この放熱板６０の上部
側面上に前記リジッドＦＰＣ５８のフレキシブル部６１
が位置するようにして他方のリジッド部６２を前記放熱
板６０の下部側面に装着している。また、このサーマル
プリンタ５７では、前記リジッドＦＰＣ５８のリジッド
部５９，６２の表面にドライバＩＣ６３やコンデンサ６
４等の回路部品が実装されており、前記ドライバＩＣ６
３は前記サーマルヘッド４１の端子部５４，５５と前記
リジッドＦＰＣ５８のリジッド部５９とに配線材である
ボンディングワイヤ６５で接続されている。

【００２３】さらに、このサーマルプリンタ５７では、
前記リジッドＦＰＣ５８に実装した前記ドライバＩＣ６
３が樹脂等の封止材６６でポッティングされており、こ
の封止材６６を遮蔽して前記ヘッド基板４２の平面４３
に連続する形状の保護カバー６７が前記放熱板６０に装
着されている。なお、このサーマルプリンタ５７では、
前記リジッドＦＰＣ５８のリジッド部６２の裏面に接続
コネクタ６８が実装されており、この接続コネクタ６８
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。また、このサーマルプリンタ５７では、
前記放熱板６０の上部下面にサーミスタ６９が装着され
て下部側面にはボルト孔７０が貫通しており、このボル
ト孔７０に挿通されたボルト（図示せず）で前記放熱板
６０は装置本体（図示せず）に固定されるようになって
いる。さらに、このサーマルプリンタ５７では、前記サ
ーマルヘッド４１の前記発熱抵抗体５１と対向する位置
にプラテンローラ７１が軸支されており、このプラテン
ローラ７１と前記サーマルヘッド４１との間にはインク
リボンや記録媒体（共に図示せず）の搬送路を形成させ
ている。

【００２４】このような構成において、このサーマルプ
リンタ５７のサーマルヘッド４１では、記録媒体に実際
に印刷を行なう発熱抵抗体５１が位置する平面４３は、
その前後に位置する平面４４〜４７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４１の発熱抵抗体５１が突出す
る構造がヘッド基板４２上に連続的に形成した平面４３
〜４７で実現されており、このような平面４３〜４７上
に発熱抵抗体５１や電極５２，５３を形成することは容
易なので、このサーマルヘッド４１は生産性が良好であ
る。

【００２５】ここで、このサーマルヘッド４１では、上
述のようにヘッド基板４２の低い平面４４〜４７上に電
極５２，５３等を形成してボンディングワイヤ６５を接
続しているが、このボンディングワイヤ６５の接続や電
極５２，５３のパターンなどの良否は平面４６，４７の
平滑性に左右されることになる。そこで、このサーマル
ヘッド４１では、ヘッド基板４２の平面４４〜４７に一
様にガラスグレーズ層５０を形成することで、その平滑
性を向上させてボンディングワイヤ６５の接続や電極５
２，５３のパターニングを良好に実現している。

【００２６】また、上述のように中央の平面４３が突出
したヘッド基板４２の平面４３〜４７にガラスグレーズ
層５０を一様に形成すると、このガラスグレーズ層５０
が高い平面４３の側方で凹状に連続する平面４４，４６
と平面４５，４７との境界で盛上がってボンディングワ
イヤ６５の接続や電極５２，５３のパターニングなどが
阻害されることが懸念される。そこで、このサーマルヘ
ッド４１では、上述のような平面４４，４６と平面４
５，４７との境界の位置に凹部４８，４９を形成するこ
とで、この凹部４８，４９内に余分なガラスグレーズ層
５０を堆積させ、このガラスグレーズ層５０の平滑性を
確保してボンディングワイヤ６５の接続や電極５２，５
３のパターニングを良好に実現している。なお、二つの
凹部４８，４９は両方を必ず必要とするものではなく、
電極５２，５３の端子部５４，５５にボンディングワイ
ヤ６５を接続する方向に必要とするだけである。

【００２７】このようにすることで、このサーマルヘッ
ド４１では、ガラスグレーズ層５０が盛上がる位置の側
方に端子部５４，５５を設けるような必要がなく、これ
らの端子部５４，５５を凹部４９の近傍に設けてヘッド
基板４２を副走査方向に縮小することが可能であるの
で、サーマルヘッド４１の小型軽量化に寄与することが
できる。

【００２８】そして、上述のような形状のヘッド基板４
２の製作方法として、本出願人は、粉体や泥奬やグリー
ンシート等を型成形して焼き固めることや、予め切削加
工したグリーンシートを焼き固めることや、粉体や泥奬
を射出成形して焼き固めることなどを提案した。そこ
で、本出願人が上述のような各種の製作方法でヘッド基
板４２を試作したところ、射出成形による製作方法が形
状精度や生産性や安定性等を満足することが確認され
た。

【００２９】さらに、上述のような射出成形による製作
方法では、図３に例示するように、複数のヘッド基板４
２を副走査方向に連設した形状の量産基板７２を製作す
ることで、一回の射出成形で形成される量産基板７２か
ら複数個のヘッド基板４２を良好な生産性で得ることが
できる。しかし、このような射出成形による製作方法で
は、金型（図示せず）への原料の流入や焼成時の湾曲等
を考慮すると、量産基板７２の板厚を1.5(mm）以上にす
ることが望ましいが、これでは量産基板７２の切断が困
難となる懸念がある。そこで、本出願人は、量産基板７
２の裏面の切断位置に凹部７３，７４を射出成形時に形
成することで、この凹部７３，７４の位置で量産基板７
２をレーザスクライブで簡易に切断してヘッド基板４２
を得られることを確認した。

【００３０】また、ここではヘッド基板４２を連設方向
で交互に逆転させて平面４６同士と平面４７同士とを連
続させることで、その形状を簡易にすると共にレジスト
の塗布やレーザスクライブなどを容易に実行できるよう
にした。つまり、同一方向に配置したヘッド基板４２を
連設したヘッド基板（図示せず）を形成した場合は微小
に低い平面４６と極めて低い平面４７とは連続しないの
で、例えば、ここに垂直面を形成した場合は塗布するレ
ジストが堆積するようなことが発生し、平面４６，４７
間を傾斜面で連続させる場合はレーザスクライブで切断
する幅が増加すると共に量産基板の全体も大型化するこ
とになる。そこで、この量産基板７２は、ヘッド基板４
２を連設方向で交互に逆転させて平面４６同士と平面４
７同士とを連続させることで生産性を向上させるように
した。

【００３１】そこで、このような射出成形によるヘッド
基板４２の製作方法の具体例を以下に詳述する。まず、
純度99.9(wt%）のアルミナ粉末にシリカやカルシア等の
粉末を投入し、これをアルミナ製ボールミルで十分に混
合させて純度96(wt%）程度のアルミナ粉末を調合する。
つぎに、このアルミナ粉末にバインダを添加してから十
分に混合し、これを原料として所定形状の金型で射出成
形を行なうことで量産基板７２を形成する。そして、こ
のようにして形成された量産基板７２は、脱バインダの
工程後に、1400〜1600（℃）で焼成されることで、この
量産基板７２の製作は完了する。

【００３２】しかし、上述のような焼成工程において、
量産基板７２には15〜25（％）の収縮が生じるので、こ
れを補償するように射出成形の金型を形成しておく必要
がある。そこで、本出願人は、板厚を各種に設定した複
数種類の平板（図示せず）を射出成形で形成して焼成
し、この平板と金型との寸法差を比較することで、その
収縮率や変形の度合を調査した。まず、本出願人は、平
板の板厚となるギャップを、0.5 ，1.0 ，1.5 ，2.0 ，
2.5 ，3.0(mm）に設定した金型を用意し、原料粒度分布
と焼成条件等は収縮率が15（％）となるようにして平板
の射出成形を行なった。すると、金型のギャップが0.5
(mm）の平板では原料の流入が良好でないためか空孔が
発生し、金型のギャップが1.0 ，1.5(mm）の平板でも変
形が著しいために量産基板７２には適用困難であり、金
型のギャップが2.0(mm）以上の平板ならば変形も微小で
量産基板７２に適用可能であることが確認できた。さら
に、このような射出成形において平板を焼成する際に
は、複数の平板を積載して一度に焼成するので、この焼
成時の平板の積載方法や重鎮の載置方法等を考慮するこ
とで、金型のギャップが1.5(mm）でも平板の変形が微小
になって量産基板７２に適用可能となることが判明し
た。

【００３３】そこで、上述のようなデータに基づいて本
出願人が試作した量産基板７２では、前述のようにレー
ザスクライブを簡易に行なうために所定位置に凹部７
３，７４を形成するようにしたが、図３に例示したよう
に、このようなレーザスクライブで切断する位置でも板
厚が比較的薄い位置では凹部７３を形成しないようにし
た。より具体的には、ヘッド基板４２の最も低い平面４
７下の位置には凹部７３を形成せず、これ以外の平面４
３〜４６下の位置に凹部７３を形成することで切断位置
の板厚を略均一にするようにした。

【００３４】ここで、本出願人は上述のような凹部７
３，７４を形成することなく裏面が平坦な量産基板（図
示せず）を最初に試作して焼成後の変形を調査した。こ
の時、ヘッド基板４２の平面４３〜４７を形成する金型
の段差は、0.3 ，0.6 ，0.8 ，1.0 ，1.2(mm）としたの
で、金型内の最小ギャップは量産基板の最大板厚から平
面４３〜４７の最小段差を減算したものとなる。そし
て、量産基板の最大板厚となる金型の最大ギャップを、
1.0 ，1.5 ，2.0 ，2.5 ，3.0(mm）とし、焼成時の量産
基板の収縮率を15（％）としたところ、下記の表１に例
示するような結果が得られた。

【００３５】

【表１】

【００３６】なお、この実験において原料を金型内に凹
凸と平行に注入する方法と垂直に注入する方法との両方
を実行したところ、最大ギャップが1.5(mm）以上で最小
ギャップが略1.0(mm）以上ならば、何れの注入方法でも
変形は許容範囲となることが確認された。さらに、金型
内の空隙が略正方形において原料を凹凸と垂直に注入す
る方法は平行に注入する方法よりも変形が顕著であるこ
とや、金型内のギャップが増大するほど変形は軽減され
ることも確認された。

【００３７】ここで、実際に商品としてサーマルヘッド
４１を製作する場合には、その主走査方向の長さを記録
媒体に対応して拡大することが考えられるが、このため
に量産基板を凹凸と平行に延長すると原料を金型の凹凸
と平行に注入することは困難となるので垂直に注入する
必要が生じる。そこで、このような条件下で上記した実
験結果を考慮すると、アルミナを主成分とするセラミッ
クの射出成形で量産基板を形成するためには、その金型
の最小ギャップを1.0(mm）以上とする必要があることに
なる。この場合、焼成後の量産基板の最小板厚は0.8(m
m）以上となるので、これに平面４３〜４７の段差を加
算すると最大板厚は1.1 〜1.3(mm）以上となり、これを
レーザスクライブで切断することは極めて困難である。

【００３８】そこで、本出願人は前述のように量産基板
７２の要所に凹部７３，７４を形成することで、切断位
置の板厚が1.0(mm）以下となるようにしてレーザスクラ
イブを簡易に行なえるようにした。この時、本出願人が
実際に試作した量産基板７２では、焼成後の最大板厚を
2.0(mm）、表面の最大段差を0.8(mm）、裏面の凹部７
３，７４の最大段差を1.0(mm）としたので、これらの数
値に対応する金型の最小ギャップは、2.35(mm)，1.41(m
m)，1.18(mm)となり、何れも許容値である1.0(mm）以上
となっている。そして、このような金型に原料を凹凸と
平行に注入したところ、この原料は凹部７３に対しては
垂直に流入することになるが、形成される量産基板７２
に悪影響は生じないことが確認された。なお、このよう
なレーザスクライブ用の凹部７３，７４は、量産基板７
２の表面に形成することも可能であるが、この場合は量
産基板７２の表面に形成するガラスグレーズ層に凹部７
３，７４が影響するため、ここでは量産基板７２の裏面
に凹部７３，７４を形成するようにした。

【００３９】そこで、本出願人は実際に射出成形で形成
した量産基板７２の平面４３のみにガラスグレーズ層５
０を厚膜印刷で形成し、これをレーザスクライブで分断
してヘッド基板４２を形成した。さらに、ここでは比較
対象として平板の切削加工でも同一形状のヘッド基板４
２を形成し、これに対しても平面４３のみにガラスグレ
ーズ層５０を形成した。なお、これらのヘッド基板４２
では、図１に例示したように、その副走査方向幅を、平
面４３で2.0(mm）、平面４４で1.0(mm）、平面４５で3.
0(mm）、平面４６で2.0(mm）、平面４７で3.0(mm）と
し、その段差は、平面４３，４７間で0.8(mm）、平面４
３，４７間で0.2(mm）とした。

【００４０】そして、このような形状のヘッド基板４２
の平面４３〜４７上にＢａＲｕＯ₃からなる発熱抵抗体
５１とＴi-Ｎ，Ａｌからなる電極５２，５３とを順次成
膜してフォトリソグラフィーでパターニングしたとこ
ろ、射出成形で形成したヘッド基板４２は段差が0.8(m
m）以上の位置で断線が多発し、切削加工で形成したヘ
ッド基板４２は全体的に断線が多発して歩留りが極めて
低いことが確認された。

【００４１】この場合、段差が大きいほど電極５２，５
３に断線が顕著であることは自明であるが、同形状で成
形方法が異なるヘッド基板４２で断線の発生率が異なる
ことから、これは平面４３〜４７の表面粗度が原因と考
察される。そこで、これを調査したところ、射出成形で
形成したヘッド基板４２の平面４３〜４７の表面粗度Ｒ
ａは、平均的に4000〜5000（Å）であるのに対し、切削
加工で形成したヘッド基板４２の平面４３〜４７の表面
粗度Ｒａは、高い平面４３では3500〜4000（Å）と良好
であるが低い平面４６，４７等では6000〜10000(Å）と
過大であり、特に平面４３〜４７の境界の位置や傾斜し
た平面４４，４５などでは数μｍ以上にもなった。

【００４２】つまり、上述のような形状のヘッド基板４
２でも、その表面粗度を低減して平滑性を向上させれば
電極５２，５３等を良好に形成できることが推察される
ので、本出願人は射出成形の金型の精度や原料の内容等
を検討したが、これではヘッド基板４２の表面粗度を許
容値まで軽減することは困難であることも判明した。そ
こで、本出願人は、ヘッド基板４２の平面４３〜４７の
全域にガラスグレーズ層５０を形成することで、その表
面の平滑性を向上させて電極５２，５３を良好に形成す
るようにした。

【００４３】そこで、上述のようなヘッド基板４２上
に、30，60，80，100(μm)の膜厚のガラスグレーズ層５
０をスプレー法とスクリーン印刷法とで成膜し、この上
に電極５２，５３を形成した場合の断線の有無の結果を
下記の表２と表３とに順次例示する。

【００４４】

【表２】

【００４５】

【表３】

【００４６】上表から明白であるように、ヘッド基板４
２の表面の全域にガラスグレーズ層５０を成膜した場合
は、ヘッド基板４２の成形方法と平面４３〜４７の段差
とガラスグレーズ層５０の成膜方法とは無関係に、ガラ
スグレーズ層５０の膜厚が30（μm)では電極５２，５３
に断線が発生して膜厚が60(mm)以上では電極５２，５３
は良好に形成できることが判明した。そこで、このガラ
スグレーズ層５０の表面粗度を測定したところ、これは
300 〜800(Å）と極めて小さく、電極５２，５３の形成
に好適であることが確認された。

【００４７】さらに、上述のように凹凸を有するヘッド
基板４２の表面にガラスグレーズ層５０を形成した場合
は、その焼成中に溶融したガラスグレーズが重力や表面
張力のために流動するため、ガラスグレーズ層５０は、
高い平面４３では円弧状となり、傾斜した平面４４，４
５では低い平面４６，４７に原料が流動して膜厚が低下
し、各平面４３〜４７の境界の位置ではアールを形成す
ることが判明した。特に、平面４３の両側に位置する凸
状の境界ではガラスグレーズ層５０の膜厚が増加するこ
とでアールが形成されるので、この位置にガラスグレー
ズ層５０を良好に成膜することが必須要件となる。

【００４８】そして、上述のように表面の全域にガラス
グレーズ層５０を形成したヘッド基板４２は、このよう
なガラスグレーズ層５０を形成しないヘッド基板４２に
比較して、平面４３〜４７の境界に研磨加工等でアール
を形成しなくとも、フォトレジストの流動が良好で塗布
を均一に行なうことができることが確認された。さら
に、上述のようなヘッド基板４２上に電極５２，５３と
なるアルミ膜を成膜すると、これはガラスグレーズ層５
０を形成しないヘッド基板４２では平滑性が低いために
白濁したが、全域にガラスグレーズ層５０を形成したヘ
ッド基板４２では平滑性が高いために鏡面状となった。
この場合、パターニングの際に紫外線領域の露光光線の
反射が問題となるが、これは露光マスクに反射防止膜を
形成することと、成膜条件の変更でアルミ膜の表面を白
濁させることとで簡易に解決できることを本出願人は確
認した。

【００４９】そして、本出願人が実際に試作したサーマ
ルヘッド４１では、上述のようにしてヘッド基板４２の
ガラスグレーズ層５０上に200(DPI;Dot Per Inch）の密
度で電極５２，５３を形成し、この上に膜厚5.0(μm)の
ムライトと膜厚3.0(μm)のＳＩＣとを順次スパッタリン
グで成膜して二層構造の保護膜５６とした。

【００５０】そこで、本出願人は、上述のようにして完
成したサーマルヘッド４１とリジッドＦＰＣ５８のリジ
ッド部５９とを放熱板６０上に接着して並設し、リジッ
ド部５９上にダイボンドしたドライバＩＣ６３のボンデ
ィングパッド（図示せず）とサーマルヘッド４１の電極
５２，５３の端子部５４，５５とをボンディングワイヤ
６５で接続するようにした。この時、ドライバＩＣ６３
のボンディングパッドとサーマルヘッド４１の端子部５
４，５５とは略同一面上に位置して配列密度も同等とな
るように形成し、サーマルヘッド４１の副走査方向幅が
3.0(mm）の平面４７上に2.7(mm）の端子部５４，５５を
形成してボンディングワイヤ６５が良好に接続できる位
置を検討した。

【００５１】すると、このボンディングワイヤ６５は、
最低でもヘッド基板４２の平面４５，４７の境界上から
1.0(mm）は離反した位置で端子部５４，５５に接続する
必要があることが判明した。つまり、この時点で試作し
たサーマルヘッド４１では、ヘッド基板４２に凹部４９
を形成していないため、平面４５，４７の境界上でガラ
スグレーズ層５０が盛上り、この近傍では端子部５４，
５５にボンディングワイヤ６５を良好に接続することは
困難であった。これは、ヘッド基板４２を副走査方向に
延長する必要があることを意味しており、サーマルヘッ
ド４１の小型軽量化を阻害することになる。

【００５２】そこで、本出願人は上述のような課題を解
決するため、図４（ａ）に例示したように、ヘッド基板
４２に凹部４８，４９を形成して平面４４，４６と平面
４５，４７との境界上でガラスグレーズ層５０が盛上る
ことを防止し、特に平面４５，４７の境界の近傍でも端
子部５４，５５にボンディングワイヤ６５を良好に接続
できるようにした。そこで、本出願人がヘッド基板４２
の凹部４９の幅と深さとを各種に設定して平面４５，４
７の境界とボンディングワイヤ６５を接続可能な位置と
の距離を想定した実験結果を下記の表４に例示する。な
お、ここでは凹部４９の幅と深さはヘッド基板４２の焼
成後の寸法で示しており、ガラスグレーズ層５０をスク
リーン印刷で形成するものとした。

【００５３】

【表４】

【００５４】上表から明白であるように、ヘッド基板４
２の平面４５，４７の境界に凹部４９を形成すること
で、この境界の近傍でもボンディングワイヤ６５を良好
に接続することが可能となり、サーマルヘッド４１の小
型軽量化に寄与することができる。なお、上記結果では
凹部４９の幅が0.5(mm）以上の場合は深さを拡大しても
距離の向上が微少であるが、図４（ｂ）に例示したよう
に、これは凹部４９が過大でガラスグレーズ層５０が沈
下することによる。

【００５５】つぎに、本出願人は本発明の第一の変形例
として、図５（ａ）に例示するように、幅広で浅い上部
と幅狭で深い下部とで凹部７５を階段状に形成したヘッ
ド基板７６上にガラスグレーズ層５０を形成し、この上
にボンディングワイヤ６５を接続可能な距離を想定し
た。そこで、この実験結果は下記の表５に例示する。な
お、ここでは凹部７５の上部と下部との深度をＨ１，Ｈ
２とし、下部の幅をＷ１、上部と下部との幅の差をＷ２
とした。

【００５６】

【表５】

【００５７】上表から明白であるように、上述のような
階段状の凹部７５をヘッド基板７６に形成することで、
さらにボンディングワイヤ６５を接続可能な位置をヘッ
ド基板７６の平面４５，４７の境界に近接させてサーマ
ルヘッド（図示せず）の小型軽量化に寄与することがで
きる。

【００５８】さらに、本出願人は本発明の第二の変形例
として、図５（ｂ）に例示するように、平面４５，４７
に連続するように湾曲した凹部７７を形成したヘッド基
板７８を形成して同様な実験を行なったところ、この場
合もボンディングワイヤ６５を接続可能な位置をヘッド
基板７６の平面４５，４７の境界に良好に近接させてサ
ーマルヘッド（図示せず）を小型軽量化できることを確
認した。

【００５９】なお、上述のような凹部４９等をヘッド基
板４２等に形成することで平面４５，４７の境界でのガ
ラスグレーズ層５０の盛上りを防止できることが確認さ
れたが、平面４５，４７との境界でエッジを形成する凹
部４９，７５では、この位置でガラスグレーズ層５０内
に発泡が発生しやすいことが判明した。しかし、平面４
５，４７に連続的に形成された凹部７７ではガラスグレ
ーズ層５０内に発泡が発生しにくいことも確認されたの
で、角張った形状の凹部を形成する場合には、そのエッ
ジをアール状に成形することが望ましい。

【００６０】なお、本実施例のサーマルヘッド４１のヘ
ッド基板４２は、発熱抵抗体５１が位置する高い平面４
３の両側に傾斜した平面４４，４５と凹部４８，４９と
を介して微小に低い平面４６と極めて低い平面４７とを
形成することを例示したが、本発明は上記構造に限定さ
れるものではなく、図６（ａ）に例示するように、高い
平面７９の一方のみに傾斜した平面８０と凹部８１とを
介して低い平面８２を形成したヘッド基板８３や、同図
（ｂ）に例示するように、高い平面８４の一方には傾斜
した平面８５のみを形成して他方には傾斜した平面８６
と凹部８７とを介して低い平面８８を形成したヘッド基
板８９や、同図（ｃ）に例示するように、高い平面９０
の両側に傾斜した平面９１，９２と凹部９３，９４と低
い平面９５，９６とを左右対称に形成したヘッド基板９
７なども実施可能である。

【００６１】さらに、本出願人は図２に例示したような
サーマルプリンタ５７の他、図７に例示するように、副
走査方向に細長いＬ字形の放熱板９８を設けたサーマル
プリンタ９９なども試作し、実際に記録媒体１４に画像
印刷を行なってサーマルヘッド４１の特性を調査した。
すると、ガラスグレーズ層５０の膜厚が60〜100(μm)と
異なっても印刷特性に大差は生じないが、ガラスグレー
ズ層５０の膜厚が小さいほど印刷濃度の立上がりが良好
であることが確認された。

【００６２】ここで、このサーマルヘッド４１では、発
熱抵抗体５１が位置する平面４３上のガラスグレーズ層
５０は表面張力等のために円弧状に湾曲しているが、こ
の湾曲量は平面４３の副走査方向幅が異なると変化して
印刷品質に影響すると考えられる。そこで、本出願人
は、平面４３の副走査方向幅を10.0，5.0 ，3.0 ，2.
0，1.5 ，1.0 ，0.5(mm）としてガラスグレーズ層５０
の膜厚を60，80，100， 150 としたサーマルヘッド４１
を試作し、さらに、比較対象として表面が平坦なサーマ
ルヘッド（図示せず）と、高い平面のみにガラスグレー
ズ層を形成したサーマルヘッド（図示せず）とを製作
し、その印刷品質を比較した。そこで、この比較結果を
下記の表６に例示する。

【００６３】

【表６】

【００６４】上表から明白であるように、ガラスグレー
ズ層５０の膜厚とは無関係に平面４３の副走査方向幅を
縮小すると印刷品質が向上することが確認された。

【００６５】なお、図３（ｂ）及び図８（ａ）に例示す
るように、本実施例では量産基板７２にレーザスクライ
ブ用の凹部７３，７４を小径の丸溝状に形成することを
例示したが、図８（ｂ）に例示するように、大径の丸溝
状の凹部１０１を形成した量産基板１０２や、同図
（ｃ）に例示するように、二等辺三角形状の凹部１０３
を形成した量産基板１０４や、同図（ｄ）に例示するよ
うに、直角三角形状の凹部１０５を形成した量産基板１
０６や、同図（ｅ）に例示するように、矩形状の凹部１
０７を形成した量産基板１０８なども実施可能である。
ただし、三角形状の凹部１０３，１０５を形成した量産
基板１０４，１０６では、そのレーザ光が中心から変位
すると加工不良が発生しやすいため、ここでは凹部７
３，７４を小径の丸溝状に形成するようにした。

【００６６】

【発明の効果】本発明は上述のように、発熱抵抗体が位
置する高い面と配線材が接続される低い面とをヘッド基
板に形成し、このヘッド基板の高い面に連続する傾斜し
た面と低い面との境界に凹部を形成したことにより、ヘ
ッド基板の表面に形成する厚膜等が傾斜した面と低い面
との境界で盛上がることを防止できるので、傾斜した面
と低い面との境界の近傍で電極に配線材を良好に接続可
能な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】本発明の実施例のサーマルヘッドを示す縦断側
面図である。

【図２】サーマルプリンタを示す縦断側面図である。

【図３】ヘッド基板の量産基板を示し、（ａ）は平面図
で（ｂ）は側面図である。

【図４】拡大したサーマルヘッドの凹部を示す縦断側面
図である。

【図５】サーマルヘッドの凹部の変形例を示す縦断側面
図である。

【図６】サーマルヘッドのヘッド基板の変形例を示す側
面図である。

【図７】サーマルプリンタの変形例を示す縦断側面図で
ある。

【図８】量産基板の凹部の各種の変形例を示す側面図で
ある。

【図９】第一の従来例を示す斜視図である。

【図１０】縦断側面図である。

【図１１】第二の従来例を示す斜視図である。

【図１２】本出願人が提案した特願平4-67994 号のサー
マルプリンタを示す縦断側面図である。

【符号の説明】

１４
記録媒体 ４１
サーマルヘッド ４２，７６，７８，８３，８９，９７
ヘッド基板 ４３〜４７，７９，８０，８２，８４〜８６，８８，９
０〜９２，９５，９６面 ４８，４９，７５，７７，８１，８７，９３，９４
凹部 ５１
発熱抵抗体 ５２，５３
電極 ６５
配線材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 櫛田 博之 静岡県三島市南町６番78号 東京電気株式 会社技術研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヘッド基板の表面上に多数の発熱抵抗体
   を主走査方向に連設し、これらの発熱抵抗体の各々に副
   走査方向に一体に形成した電極に配線材を接続したサー
   マルヘッドにおいて、前記発熱抵抗体が位置する高い面
   と前記配線材が接続される低い面とを前記ヘッド基板に
   形成し、このヘッド基板の前記高い面に連続する傾斜し
   た面と前記低い面との境界に凹部を形成したことを特徴
   とするサーマルヘッド。