JP2547878B2 - サーマルヘッドの製造方法 - Google Patents
サーマルヘッドの製造方法Info
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- JP2547878B2 JP2547878B2 JP1342255A JP34225589A JP2547878B2 JP 2547878 B2 JP2547878 B2 JP 2547878B2 JP 1342255 A JP1342255 A JP 1342255A JP 34225589 A JP34225589 A JP 34225589A JP 2547878 B2 JP2547878 B2 JP 2547878B2
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- heat
- thermal head
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は複数の発熱抵抗体を有し、その発熱抵抗体
に通電することにより印字を行うサーマルヘッドに係
り、主にファクシミリやプリンタなどに使用される。
に通電することにより印字を行うサーマルヘッドに係
り、主にファクシミリやプリンタなどに使用される。
（ロ）従来の技術 従来のサーマルヘッドの要部は、第７図に示すよう
に、セラミック基板７−１上にグレーズ層７−２が設け
られ、さらにこの上部に発熱抵抗体７−３、配線電極７
−4a、共通電極７−4bおよび保護層７−５が積層された
構造を有している。また、従来のサーマルヘッド全体の
構成としては第５図に示す様に、発熱部５−０を有する
サーマルヘッド基板部分５−１と、配線電極のプリント
基板５−２とを共に放熱板５−４に接着もしくは両面テ
ープ等で取りつけ、駆動素子であるドライバIC5−３を
ワイヤボンディング技術によって電気的に接続し、接続
用コネクタ５−５により外部回路と接続するようにして
いる。又、ドライバIC5−３は、ワイヤボンディング技
術によって実装されるばかりでなく、サーマルヘッド基
板に直接リップチップによりフェイスダウンボンディン
グ技術を用いて実装されているものもある。
に、セラミック基板７−１上にグレーズ層７−２が設け
られ、さらにこの上部に発熱抵抗体７−３、配線電極７
−4a、共通電極７−4bおよび保護層７−５が積層された
構造を有している。また、従来のサーマルヘッド全体の
構成としては第５図に示す様に、発熱部５−０を有する
サーマルヘッド基板部分５−１と、配線電極のプリント
基板５−２とを共に放熱板５−４に接着もしくは両面テ
ープ等で取りつけ、駆動素子であるドライバIC5−３を
ワイヤボンディング技術によって電気的に接続し、接続
用コネクタ５−５により外部回路と接続するようにして
いる。又、ドライバIC5−３は、ワイヤボンディング技
術によって実装されるばかりでなく、サーマルヘッド基
板に直接リップチップによりフェイスダウンボンディン
グ技術を用いて実装されているものもある。
（ハ）発明が解決しようとする課題 しかし、このような従来のサーマルヘッドにおいて
は、セラミック基板が高価であるという問題や、基板が
加工性に乏しく製作工程が複雑になるという問題、さら
にドライバICをワイヤボンディングで実装するものは、
実装後に交換が不可能であるために歩留まりが低下する
という問題があった。
は、セラミック基板が高価であるという問題や、基板が
加工性に乏しく製作工程が複雑になるという問題、さら
にドライバICをワイヤボンディングで実装するものは、
実装後に交換が不可能であるために歩留まりが低下する
という問題があった。
そこで発熱体が通常使用される温度である300℃〜400
℃以上に耐えることの出来る絶縁基板を用いたサーマル
ヘッドの実用化が進められている。これは、第４図に示
す発熱体構造をもつもので、耐熱性絶縁基板上11の上に
金属層13を設け、この金属層をエッチング等の技術によ
り電極に加工し、発熱体形成予定領域の電極部分を12と
13の様に分離絶縁し、この空間に蓄熱層15として耐熱性
樹脂、例えばポリイミドを充填し、これらの上に発熱抵
抗体16、保護層17を形成した構造を有する。
℃以上に耐えることの出来る絶縁基板を用いたサーマル
ヘッドの実用化が進められている。これは、第４図に示
す発熱体構造をもつもので、耐熱性絶縁基板上11の上に
金属層13を設け、この金属層をエッチング等の技術によ
り電極に加工し、発熱体形成予定領域の電極部分を12と
13の様に分離絶縁し、この空間に蓄熱層15として耐熱性
樹脂、例えばポリイミドを充填し、これらの上に発熱抵
抗体16、保護層17を形成した構造を有する。
また、耐熱性絶縁基板上にあらかじめ例えば銅箔等で
金属層を設けることにより、サーマルヘッド基板のみな
らず、第６図に示すように、金属層を駆動素子６−２へ
の電気的配線まで拡張し、一枚の基板上に発熱体６−０
の形成部６−１から駆動素子６−２やその他電気部品と
外部との接続コネクタ６−４までを一体化して一体型サ
ーマルヘッドを形成し、第５図に示す従来のサーマルヘ
ッド基板分離型よりも作製工程を短縮して、コストダウ
ンを可能にするものも実用化されつつある。
金属層を設けることにより、サーマルヘッド基板のみな
らず、第６図に示すように、金属層を駆動素子６−２へ
の電気的配線まで拡張し、一枚の基板上に発熱体６−０
の形成部６−１から駆動素子６−２やその他電気部品と
外部との接続コネクタ６−４までを一体化して一体型サ
ーマルヘッドを形成し、第５図に示す従来のサーマルヘ
ッド基板分離型よりも作製工程を短縮して、コストダウ
ンを可能にするものも実用化されつつある。
しかしながら第４図に示す構造のサーマルヘッドは、
特にその発熱体付近の構造において、蓄熱層15の熱伝導
率が、第７図のグレーズ層７−２のそれに比べ１桁程度
小さく、また、耐熱性絶縁基板11の熱伝導率もセラミッ
ク基板７−１のそれに比べ１桁程度小さいため、従来の
セラミック基板を基板とするサーマルヘッドに比べて非
常に熱抵抗の大きい構造となる。従って、第８図の発熱
体駆動時の温度履歴グラフに破線で示されるように、連
続印字を行う場合に発熱体の温度が十分下り切る時間よ
りも印字周期が短くなったときには、発熱体の温度が前
回印字の温度よりも高くなる。つまり、熱抵抗が大きい
ため、連続印字では印字パルスの入らない時の最低温度
が徐々に上昇し、印字パルスが入力されない時でも発熱
部分の温度が感熱紙の発色温度ｔを越えることが見ら
れ、異常発色を生ずることがあった。また、第９図のパ
ルス印加時の温度分布図に破線で示すように、発熱体中
央部分の温度が特に高くなる傾向があり、印字開始時と
連続印字時とではドットの大きさが異なる上に、印字開
始時で十分な濃度が得られないという問題がある。
特にその発熱体付近の構造において、蓄熱層15の熱伝導
率が、第７図のグレーズ層７−２のそれに比べ１桁程度
小さく、また、耐熱性絶縁基板11の熱伝導率もセラミッ
ク基板７−１のそれに比べ１桁程度小さいため、従来の
セラミック基板を基板とするサーマルヘッドに比べて非
常に熱抵抗の大きい構造となる。従って、第８図の発熱
体駆動時の温度履歴グラフに破線で示されるように、連
続印字を行う場合に発熱体の温度が十分下り切る時間よ
りも印字周期が短くなったときには、発熱体の温度が前
回印字の温度よりも高くなる。つまり、熱抵抗が大きい
ため、連続印字では印字パルスの入らない時の最低温度
が徐々に上昇し、印字パルスが入力されない時でも発熱
部分の温度が感熱紙の発色温度ｔを越えることが見ら
れ、異常発色を生ずることがあった。また、第９図のパ
ルス印加時の温度分布図に破線で示すように、発熱体中
央部分の温度が特に高くなる傾向があり、印字開始時と
連続印字時とではドットの大きさが異なる上に、印字開
始時で十分な濃度が得られないという問題がある。
この発明はこのような事情を考慮してなされたもの
で、セラミック基板の代わりに耐熱絶縁基板を使用し、
しかも発熱体の温度特性を改善したサーマルヘッドを提
供するものである。
で、セラミック基板の代わりに耐熱絶縁基板を使用し、
しかも発熱体の温度特性を改善したサーマルヘッドを提
供するものである。
（ニ）課題を解決するための手段 この発明は、基板上に複数の発熱抵抗体と、発熱抵抗
体の一端に共通に接続された共通電極と、発熱抵抗体の
他端に個別に接続された配線電極とを備え、共通電極と
配線電極を介して各発熱抵抗体に通電するように構成し
たサーマルヘッドにおいて、耐熱性絶縁基板上に配線電
極および共通電極を形成すると同時に、基板上の発熱抵
抗体形成予定領域に共通電極および配線電極から分離し
て金属層を形成する第１工程と、この金属層の上に耐熱
性樹脂からなる蓄熱層を形成する第２工程と、蓄熱層の
上に共通電極から配線電極にわたって発熱抵抗体を形成
する第３工程と、発熱抵抗体を覆う保護層を形成する第
４工程からなり、かつ、第１工程が、配線電極と共通電
極と金属層とを、耐熱絶縁基板表面に予め一様に接着さ
せた金属箔から形成する工程からなることを特徴とする
サーマルヘッドの製造方法を提供するものである。
体の一端に共通に接続された共通電極と、発熱抵抗体の
他端に個別に接続された配線電極とを備え、共通電極と
配線電極を介して各発熱抵抗体に通電するように構成し
たサーマルヘッドにおいて、耐熱性絶縁基板上に配線電
極および共通電極を形成すると同時に、基板上の発熱抵
抗体形成予定領域に共通電極および配線電極から分離し
て金属層を形成する第１工程と、この金属層の上に耐熱
性樹脂からなる蓄熱層を形成する第２工程と、蓄熱層の
上に共通電極から配線電極にわたって発熱抵抗体を形成
する第３工程と、発熱抵抗体を覆う保護層を形成する第
４工程からなり、かつ、第１工程が、配線電極と共通電
極と金属層とを、耐熱絶縁基板表面に予め一様に接着さ
せた金属箔から形成する工程からなることを特徴とする
サーマルヘッドの製造方法を提供するものである。
基板には耐熱温度が300〜400℃の耐熱樹脂基板が使用
される。蓄熱層は各種樹脂で形成可能であるが、ポリイ
ミド樹脂を用いることが好ましい。また発熱抵抗体はTa
2N、Ta−SiO、CrSiOを材料としてスパッタ法等により形
成される。さらに保護層はSiAlON、SiONを材料としてス
パッタ法やプラズマCVD法により形成される。
される。蓄熱層は各種樹脂で形成可能であるが、ポリイ
ミド樹脂を用いることが好ましい。また発熱抵抗体はTa
2N、Ta−SiO、CrSiOを材料としてスパッタ法等により形
成される。さらに保護層はSiAlON、SiONを材料としてス
パッタ法やプラズマCVD法により形成される。
（ホ）作用 発熱体下部の金属層の存在により、発熱体上の温度分
布が均一になる。また、熱抵抗が低減するため発熱体の
温度が早く低下し感熱紙の異常発色がなくなる。
布が均一になる。また、熱抵抗が低減するため発熱体の
温度が早く低下し感熱紙の異常発色がなくなる。
（ヘ）実施例 以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述す
る。第１図はこの発明の一実施例を示す要部断面図であ
る。第１図において、耐熱性絶縁基板１に金属層、例え
ば銅箔により共通電極2aと配線電極3aが形成されてい
る。共通電極2aと配線電極3aの間にはそれから絶縁され
た金属層４が存在する。第２図はこの状態における上面
図である。
る。第１図はこの発明の一実施例を示す要部断面図であ
る。第１図において、耐熱性絶縁基板１に金属層、例え
ば銅箔により共通電極2aと配線電極3aが形成されてい
る。共通電極2aと配線電極3aの間にはそれから絶縁され
た金属層４が存在する。第２図はこの状態における上面
図である。
形成方法としては、あらかじめ金属層（例えば銅箔）
を設けた耐熱性絶縁基板を用い、第２図に示す共通電極
部2aと配線電極部3a、そしてこれらから絶縁された金属
層４を例えば、フォトエッチング技術により金属層をエ
ッチングすることにより形成する。
を設けた耐熱性絶縁基板を用い、第２図に示す共通電極
部2aと配線電極部3a、そしてこれらから絶縁された金属
層４を例えば、フォトエッチング技術により金属層をエ
ッチングすることにより形成する。
次に、金属層４の上に蓄熱層を形成するが、ここで共
通電極部2aを配線電極部3aの高さが金属層４より少し高
くなる様に、蒸着またはスパッタ等により共通電極部2
a、配線電極部3a上に導体層2b、3bを形成する。なお、
この段差は、金属層４上に蓄熱層を形成する際、蓄熱層
の厚さを確保するために設けられるものである。もっと
も、導体層2b、3bを形成する替わりに、金属層４をエッ
チングすることで、電極部2a,3a部より低くするように
してもよい。
通電極部2aを配線電極部3aの高さが金属層４より少し高
くなる様に、蒸着またはスパッタ等により共通電極部2
a、配線電極部3a上に導体層2b、3bを形成する。なお、
この段差は、金属層４上に蓄熱層を形成する際、蓄熱層
の厚さを確保するために設けられるものである。もっと
も、導体層2b、3bを形成する替わりに、金属層４をエッ
チングすることで、電極部2a,3a部より低くするように
してもよい。
次に、この様に形成された共通電極２と配線電極３と
の間の金属層４上に蓄熱層として耐熱樹脂、例えばポリ
イミド等を充填し硬化させる。
の間の金属層４上に蓄熱層として耐熱樹脂、例えばポリ
イミド等を充填し硬化させる。
そして、この上に共通電極２、配線電極３と電気的接
触をとりながら発熱抵抗体６を形成し、さらに耐磨耗を
有する保護層７を積層することにより発熱体部分が完成
する。
触をとりながら発熱抵抗体６を形成し、さらに耐磨耗を
有する保護層７を積層することにより発熱体部分が完成
する。
ここで、共通電極２と配線電極３ではさまれた金属層
４は、第２図に示すように主走査方向に連続してのびる
ように形成することが望ましい。この金属層４は蓄熱層
５の下にあって、蓄熱層５にたまる熱をある程度逃す役
割を担うものである。例えば、金属層４が各発熱体と同
様に主走査方向に分離されていると、金属層のもつ熱容
量が、主走査方向に連続しているものよりも極度に小さ
くなり、抵抗体上の温度分布の均一化が可能であって
も、樹脂基板１と蓄熱層５の熱伝導性を改善して印加パ
ルスによる温度上昇を抑制する効果はあまり期待できな
い。従って、金属層４は第２図のように主走査方向に連
続したものの方が望ましい。
４は、第２図に示すように主走査方向に連続してのびる
ように形成することが望ましい。この金属層４は蓄熱層
５の下にあって、蓄熱層５にたまる熱をある程度逃す役
割を担うものである。例えば、金属層４が各発熱体と同
様に主走査方向に分離されていると、金属層のもつ熱容
量が、主走査方向に連続しているものよりも極度に小さ
くなり、抵抗体上の温度分布の均一化が可能であって
も、樹脂基板１と蓄熱層５の熱伝導性を改善して印加パ
ルスによる温度上昇を抑制する効果はあまり期待できな
い。従って、金属層４は第２図のように主走査方向に連
続したものの方が望ましい。
第３図はこの発明の他の実施例を示す第１図対応図で
あり、発熱部の中央を平らにしたもので、他の構成は第
１図と同等である。つまり、第１図の実施例と第３図の
実施例との違いは、主に蓄熱層の厚みであるが、この発
熱体中央部のもり上りの程度を変化させることによって
紙当り性を制御することができる。さらに、金属層４の
厚さは、エッチングにより種々に変化させることがで
き、蓄熱層５の厚さは耐熱樹脂の量をコントロールする
ことによって変化させることが出来る。従って、例え
ば、蓄熱層５の厚みを厚くすることで省エネタイプのサ
ーマルヘッドが、又逆に薄くすることでより高速タイプ
のサーマルヘッドが実現できる。これにより、用途に合
わせたさまざまなサーマルヘッドの設計が可能となり、
しかも製作工程を複雑にすることがない。上記の各実施
例によれば、第８図の温度履歴曲線は実線の様になり、
破線で示す従来の蓄熱層下部に金属層のないタイプと比
べ、ピーク温度からの温度の降下が早くなることが判
る。さらに、発熱体部の温度分布も第９図に実線で示す
ようになり、従来のもの（破線）に対し均一に分布させ
ることが出来る。
あり、発熱部の中央を平らにしたもので、他の構成は第
１図と同等である。つまり、第１図の実施例と第３図の
実施例との違いは、主に蓄熱層の厚みであるが、この発
熱体中央部のもり上りの程度を変化させることによって
紙当り性を制御することができる。さらに、金属層４の
厚さは、エッチングにより種々に変化させることがで
き、蓄熱層５の厚さは耐熱樹脂の量をコントロールする
ことによって変化させることが出来る。従って、例え
ば、蓄熱層５の厚みを厚くすることで省エネタイプのサ
ーマルヘッドが、又逆に薄くすることでより高速タイプ
のサーマルヘッドが実現できる。これにより、用途に合
わせたさまざまなサーマルヘッドの設計が可能となり、
しかも製作工程を複雑にすることがない。上記の各実施
例によれば、第８図の温度履歴曲線は実線の様になり、
破線で示す従来の蓄熱層下部に金属層のないタイプと比
べ、ピーク温度からの温度の降下が早くなることが判
る。さらに、発熱体部の温度分布も第９図に実線で示す
ようになり、従来のもの（破線）に対し均一に分布させ
ることが出来る。
また、上記実施例によるサーマルヘッド基板を、第５
図に示すように、駆動用ICの配線をほどこしたプリント
基板と共に放熱板に接着もしくは両面テープで固定し、
駆動用ICを搭載してワイヤボンディング技術で接続もし
くは、フェイスダウンボンディングにより固定し、サー
マルヘッドを構成してもよいし、また一枚の耐熱性絶縁
基板上にこの実施例による発熱部および駆動用IC接続用
回路を一体に形成し、駆動用ICをフェイスダウンボンデ
ィング技術で実装すれば、第６図に示すような一体型サ
ーマルヘッドを構成することもできる。
図に示すように、駆動用ICの配線をほどこしたプリント
基板と共に放熱板に接着もしくは両面テープで固定し、
駆動用ICを搭載してワイヤボンディング技術で接続もし
くは、フェイスダウンボンディングにより固定し、サー
マルヘッドを構成してもよいし、また一枚の耐熱性絶縁
基板上にこの実施例による発熱部および駆動用IC接続用
回路を一体に形成し、駆動用ICをフェイスダウンボンデ
ィング技術で実装すれば、第６図に示すような一体型サ
ーマルヘッドを構成することもできる。
（ト）発明の効果 この発明によれば、材料および製造コストが低減する
上、印字品位にすぐれ、発熱体部の蓄熱層の厚みや金属
層の厚みを変化させることで複雑な工程を追加すること
なしにさまざまな特性を任意に調整することが可能なサ
ーマルヘッドを提供することができる。
上、印字品位にすぐれ、発熱体部の蓄熱層の厚みや金属
層の厚みを変化させることで複雑な工程を追加すること
なしにさまざまな特性を任意に調整することが可能なサ
ーマルヘッドを提供することができる。
第１図はこの発明の一実施例を示すサーマルヘッドの要
部断面図、第２図は第１図の上面図、第３図はこの発明
の他の実施例を示す第１図対応図、第４図は比較例の第
１図対応図、第５図および第６図はサーマルヘッド全体
の構成説明図、第７図は従来例の第１図対応図、第８図
はサーマルヘッドの発熱体部の温度履歴曲線、第９図は
サーマルヘッド発熱体部の温度分布を示すグラフであ
る。 １……基板、２……共通電極、 ３……配線電極、４……金属層、 ５……蓄熱層、６……発熱抵抗体、 ７……保護層。
部断面図、第２図は第１図の上面図、第３図はこの発明
の他の実施例を示す第１図対応図、第４図は比較例の第
１図対応図、第５図および第６図はサーマルヘッド全体
の構成説明図、第７図は従来例の第１図対応図、第８図
はサーマルヘッドの発熱体部の温度履歴曲線、第９図は
サーマルヘッド発熱体部の温度分布を示すグラフであ
る。 １……基板、２……共通電極、 ３……配線電極、４……金属層、 ５……蓄熱層、６……発熱抵抗体、 ７……保護層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 出口 勝康 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−180853（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−112459（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−85040（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】基板上に複数の発熱抵抗体と、発熱抵抗体
の一端に共通に接続された共通電極と、発熱抵抗体の他
端に個別に接続された配線電極とを備え、共通電極と配
線電極を介して各発熱抵抗体に通電するように構成した
サーマルヘッドにおいて、 耐熱性絶縁基板上に配線電極および共通電極を形成する
と同時に、基板上の発熱抵抗体形成予定領域に共通電極
および配線電極から分離して金属層を形成する第１工程
と、この金属層の上に耐熱性樹脂からなる蓄熱層を形成
する第２工程と、蓄熱層の上に共通電極から配線電極に
わたって発熱抵抗体を、形成する第３工程と、発熱抵抗
体を覆う保護層を形成する第４工程からなり、かつ、第
１工程が、配線電極と共通電極と金属層とを、耐熱絶縁
基板表面に予め一様に接着させた金属箔から形成する工
程からなることを特徴とするサーマルヘッドの製造方
法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1342255A JP2547878B2 (ja) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | サーマルヘッドの製造方法 |
| US07/628,845 US5252988A (en) | 1989-12-15 | 1990-12-11 | Thermal head for thermal recording machine |
| EP90313701A EP0433093B1 (en) | 1989-12-15 | 1990-12-14 | Thermal head for thermal recording machine |
| DE69017390T DE69017390T2 (de) | 1989-12-15 | 1990-12-14 | Thermokopf für Thermo-Aufzeichnungsgerät. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1342255A JP2547878B2 (ja) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | サーマルヘッドの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03203665A JPH03203665A (ja) | 1991-09-05 |
| JP2547878B2 true JP2547878B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=18352309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1342255A Expired - Fee Related JP2547878B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-29 | サーマルヘッドの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2547878B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4978042B2 (ja) * | 2006-04-04 | 2012-07-18 | Ｔｄｋ株式会社 | サーマルヘッド及び印画装置 |
| JP5258259B2 (ja) * | 2007-10-30 | 2013-08-07 | 京セラ株式会社 | サーマルプリンタ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60180853A (ja) * | 1984-02-29 | 1985-09-14 | Fujitsu Ltd | サ−マルヘツド |
-
1989
- 1989-12-29 JP JP1342255A patent/JP2547878B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03203665A (ja) | 1991-09-05 |
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