JP6526198B2 - サーマルヘッドおよびサーマルプリンタ - Google Patents

Description

サーマルヘッドおよびサーマルプリンタに関する。

従来、ファクシミリあるいはビデオプリンタ等の印画デバイスとして、種々のサーマルヘッドが提案されている。例えば、基板と、基板上に設けられた発熱部と、基板上に設けられ、発熱部に接続された接続部を有した電極と、発熱部、および電極の接続部を覆う保護層とを備えるサーマルヘッドが知られている（特許文献１参照）。

特許文献１には、サーマルヘッドの熱効率を向上させるために、熱伝導性の高い保護層を用いて発熱部で発熱した熱を効率よく記録媒体に伝達させることが記載されている。

特開平０７−１３２６２８号公報

本開示のサーマルヘッドは、基板と、前記基板上に設けられた発熱部と、前記基板上に設けられ、前記発熱部に接続された接続部を有した電極と、前記発熱部、および前記電極の前記接続部を覆う保護層と、を備える。また、前記保護層は、前記接続部上に配置され、内部に閉じた第１間隙を有している。

本開示のサーマルプリンタは、上記に記載のサーマルヘッドと、前記発熱部上に記録媒体を搬送する搬送機構と、前記発熱部上に前記記録媒体を押圧するプラテンローラとを備える。

第１の実施形態に係るサーマルヘッドの概略を示す分解斜視図である。 図１に示すサーマルヘッドの平面図である。 図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図３に示す発熱部の近傍を拡大して示す断面図である。 第１の実施形態に係るサーマルプリンタを示す概略図である。 第２の実施形態に係るサーマルヘッドを示し、図４に対応する断面図である。 第３の実施形態に係るサーマルヘッドを示し、図４に対応する断面図である。 第４の実施形態に係るサーマルヘッドを示し、図４に対応する断面図である。 第５の実施形態に係るサーマルヘッドを示し、図４に対応する断面図である。 第６の実施形態に係るサーマルヘッドを示し、図４に対応する断面図である。

＜第１の実施形態＞
以下、サーマルヘッドＸ１について図１〜４を参照して説明する。図１は、サーマルヘッドＸ１の構成を概略的に示している。図２は、保護層２５、被覆層２７、および封止部材１２を一点鎖線にて示している。

図１に示すように、サーマルヘッドＸ１は、ヘッド基体３と、コネクタ３１と、封止部材１２と、放熱板１と、接着部材１４とを備えている。サーマルヘッドＸ１は、放熱板１上に接着部材１４を介してヘッド基体３が載置されている。ヘッド基体３は、外部からの電圧が印加することにより発熱部９を発熱させ記録媒体（不図示）に印画を行っている。コネクタ３１は、外部とヘッド基体３とを電気的に接続している。封止部材１２は、コネクタ３１とヘッド基体３とを接合している。放熱板１は、ヘッド基体３の熱を放熱するために設けられている。接着部材１４は、ヘッド基体３と放熱板１とを接着している。

放熱板１は、直方体形状をなしている。放熱板１は、例えば、銅、鉄またはアルミニウム等の金属材料で形成されており、ヘッド基体３の発熱部９で発生した熱のうち、印画に寄与しない熱を放熱する機能を有している。

ヘッド基体３は、平面視して、長方形状に形成されており、ヘッド基体３の基板７上にサーマルヘッドＸ１を構成する各部材が設けられている。ヘッド基体３は、外部より供給された電気信号に従い、記録媒体（不図示）に印字を行う機能を有する。

図１〜３を用いて、ヘッド基体３を構成する各部材について説明する。

基板７は、放熱板１上に配置されており、平面視して、矩形状をなしている。そのため、基板７は、一方の長辺７ａと、他方の長辺７ｂと、一方の短辺７ｃと、他方の短辺７ｄと、側面７ｅと、第１主面７ｆと、第２主面７ｇとを有している。側面７ｅはコネクタ３１側に設けられている。第１主面７ｆ上にヘッド基体３を構成する各部材が設けられている。第２主面７ｇは、放熱板１側に設けられている。基板７は、例えば、アルミナセラミックス等の電気絶縁性材料あるいは単結晶シリコン等の半導体材料等によって形成されている。

基板７の第１主面７ｆ上に蓄熱層１３が設けられている。蓄熱層１３は、基板７の第１主面７ｆ上の全面にわたって形成されている。蓄熱層１３は、基板７からの高さが１５〜９０μｍで設けられることが好ましい。

蓄熱層１３は、熱伝導性の低いガラスで形成されており、発熱部９で発生する熱の一部を一時的に蓄積する。そのため、発熱部９の温度を上昇させるのに要する時間を短くすることができ、サーマルヘッドＸ１の熱応答特性を高めるように機能する。

蓄熱層１３は、例えば、ガラス粉末に適当な有機溶剤を混合して得た所定のガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷等によって基板７の上面に塗布し、これを焼成することで形成される。なお、蓄熱層１３は、基板７の第１主面７ｆの全面にわたって設けられていなくてもよい。例えば、発熱部９の下方にのみ配置してもよい。

電気抵抗層１５は、基板７上、および蓄熱層１３上に設けられており、電気抵抗層１５上に、ヘッド基体３を構成する各種電極が設けられている。電気抵抗層１５は、ヘッド基体３を構成する各種電極と同形状にパターニングされている。そのため、電気抵抗層１５は、共通電極１７と個別電極１９との間に電気抵抗層１５が露出した露出領域を有している。共通電極１７および個別電極１９から露出した各露出領域は、発熱部９を構成しており、蓄熱層１３上に列状に配置されている。なお、電気抵抗層１５は、共通電極１７と個別電極１９との間のみに設けられてもよい。

複数の発熱部９は、説明の便宜上、図２では簡略化して記載しているが、例えば、１００ｄｐｉ〜２４００ｄｐｉ（dot per inch）等の密度で配置される。電気抵抗層１５は、例えば、ＴａＮ系、ＴａＳｉＯ系、ＴａＳｉＮＯ系、ＴｉＳｉＯ系、ＴｉＳｉＣＯ系またはＮｂＳｉＯ系等の電気抵抗の比較的高い材料によって形成されている。そのため、発熱部９に電圧が印加されたときに、ジュール発熱によって発熱部９が発熱する。

共通電極１７は、主配線部１７ａ，１７ｄと、副配線部１７ｂと、リード部１７ｃとを備えている。共通電極１７は、複数の発熱部９と、コネクタ３１とを電気的に接続している。主配線部１７ａは、基板７の一方の長辺７ａに沿って延びている。副配線部１７ｂは、基板７の一方の短辺７ｃおよび他方の短辺７ｄのそれぞれに沿って延びている。リード部１７ｃは、主配線部１７ａから各発熱部９に向かって個別に延びている。主配線部１７ｄは、基板７の他方の長辺７ｂに沿って延びている。

複数の個別電極１９は、発熱部９と駆動ＩＣ１１との間を電気的に接続している。また、個別電極１９は、複数の発熱部９を複数の群に分けている。個別電極１９は、各群の発熱部９と各群に対応して設けられた駆動ＩＣ１１と電気的に接続している。

複数のＩＣ−コネクタ接続電極２１は、駆動ＩＣ１１とコネクタ３１との間を電気的に接続している。各駆動ＩＣ１１に接続された複数のＩＣ−コネクタ接続電極２１は、異なる機能を有する複数の配線で構成されている。

グランド電極４は、個別電極１９と、ＩＣ−コネクタ接続電極２１と、共通電極１７の主配線部１７ｄとにより取り囲むように配置されている。グランド電極４は、０〜１Ｖのグランド電位に保持されている。

接続端子２は、共通電極１７、個別電極１９、ＩＣ−コネクタ接続電極２１およびグランド電極４をコネクタ３１に接続するために、基板７の他方の長辺７ｂ側に設けられている。接続端子２はコネクタピン８に対応して設けられており、コネクタ３１に接続する際は、それぞれ電気的に独立するように、コネクタピン８と接続端子２とが接続されている。

複数のＩＣ−ＩＣ接続電極２６は、隣り合う駆動ＩＣ１１を電気的に接続している。複数のＩＣ−ＩＣ接続電極２６は、それぞれＩＣ−コネクタ接続電極２１に対応するように設けられている。ＩＣ−ＩＣ接続電極２６は各種信号を隣り合う駆動ＩＣ１１に伝えている。

上記のヘッド基体３を構成する各種電極は、例えば、各々を構成する材料層を蓄熱層１３上に、例えばスパッタリング法等の薄膜成形技術によって順次積層した後、積層体を従来周知のフォトエッチング等を用いて所定のパターンに加工することにより形成される。なお、ヘッド基体３を構成する各種電極は、同じ工程によって同時に形成することができる。

駆動ＩＣ１１は、図２に示すように、個別電極１９の他端部とＩＣ−コネクタ接続電極２１の一端部とに接続されている。駆動ＩＣ１１は、各発熱部９の通電状態を制御する機能を有している。駆動ＩＣ１１としては、内部に複数のスイッチング素子を有する切替部材を用いればよい。

駆動ＩＣ１１は、個別電極１９、ＩＣ−ＩＣ接続電極２６およびＩＣ−コネクタ接続電極２１に接続された状態で、エポキシ樹脂、あるいはシリコーン樹脂等の樹脂からなるハードコート２９によって封止されている。

基板７の一方の長辺７ａ側には、発熱部９、共通電極１７の一部および個別電極１９の一部を被覆する保護層２５が形成されている。

保護層２５は、発熱部９、共通電極１７および個別電極１９の被覆した領域を、大気中に含まれている水分等の付着による腐食、あるいは印画する記録媒体との接触による摩耗から保護するためのものである。また、保護層２５は、記録媒体Ｐ（図５参照）に効率よく熱を伝達するために、熱伝導率が高いほうが好ましい。

保護層２５は、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ、あるいはダイヤモンドライクカーボン等を用いて形成することができる。保護層２５は単層で構成してもよいし、これらの層を積層して構成してもよい。このような保護層２５はスパッタリング法、あるいはイオンプレーティング法等の薄膜形成技術あるいはスクリーン印刷等の厚膜形成技術を用いて作製することができる。

基板７上には、共通電極１７、個別電極１９およびＩＣ−コネクタ接続電極２１を部分的に被覆する被覆層２７が設けられている。被覆層２７は、共通電極１７、個別電極１９、ＩＣ−ＩＣ接続電極２６およびＩＣ−コネクタ接続電極２１の被覆した領域を、大気との接触による酸化、あるいは大気中に含まれている水分等の付着による腐食から保護するためのものである。被覆層２７は、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、あるいはシリコーン系樹脂等の樹脂材料により形成することができる。

コネクタ３１とヘッド基体３とは、コネクタピン８、導電部材２３、および封止部材１２により固定されている。導電部材２３は、接続端子２とコネクタピン８との間に配置されており、例えば、はんだ、あるいは異方性導電接着剤等を例示することができる。なお、導電部材２３と接続端子２との間にＮｉ、Ａｕ、あるいはＰｄによるめっき層（不図示）を設けてもよい。なお、導電部材２３は必ずしも設けなくてもよい。すなわち、コネクタピン８を接続端子２に直接接続してもよい。

コネクタ３１は、複数のコネクタピン８と、複数のコネクタピン８を収納するハウジング１０とを有している。複数のコネクタピン８は、一方がハウジング１０の外部に露出しており、他方がハウジング１０の内部に収容されている。複数のコネクタピン８は、ヘッド基体３の接続端子２に電気的に接続されている。

封止部材１２は、第１封止部材１２ａと第２封止部材１２ｂとを有している。第１封止部材１２ａは、基板７の第１主面７ｆ上に位置している。１封止部材１２ａは、コネクタピン８と各種電極とを封止するように設けられている。第２封止部材１２ｂは、基板７の第２主面７ｇ上に位置している。第２封止部材１２ｂは、コネクタピン８と基板７との接触部を封止するように設けられている。

封止部材１２は、接続端子２、およびコネクタピン８が外部に露出しないように設けられており、例えば、エポキシ系の熱硬化性の樹脂、紫外線硬化性の樹脂、あるいは可視光硬化性の樹脂により形成することができる。なお、第１封止部材１２ａと第２封止部材１２ｂとが同じ材料により形成されていてもよく、別の材料により形成されていてもよい。

接着部材１４は、放熱板１上に配置されており、ヘッド基体３の第２主面７ｇと放熱板１とを接合している。接着部材１４としては、両面テープ、あるいは樹脂性の接着剤を例示することができる。

図４を用いて、発熱部９の近傍の保護層２５について詳細に説明する。図４は、発熱部９の個別電極１９の接続部との近傍を拡大して示している。なお、発熱部９の共通電極１７側も同様の形状をなしている。また、図４において、黒色で示す矢印は、発熱部９にて発熱された熱の一部が、保護層２５の内部を熱伝導する様子を模式的に表しており、図６〜１０においても同様である。

個別電極１９は、接続部１９ａと配線部１９ｂとを有している。接続部１９ａは、発熱部９に接続されており、発熱部９に向かうにつれて薄くなっている。配線部１９ｂは、接続部１９ａを介して発熱部９と電気的に接続されている。なお、図４に示すように、接続部１９ａは、一定の傾きで、直線的に傾斜していなくてもよい。すなわち、接続部１９ａは傾きを徐々に変えながら、曲線的に傾斜していてもよい。なお、接続部１９ａは、個別電極１９の端から１〜３μｍ程度の領域である。

接続部１９ａが発熱部９に向かうにつれて薄くなっていることから、発熱部９により生じた熱の一部が、接続部１９ａに伝わりにくくなる。そのため、発熱部９により生じた熱が、個別電極１９から放熱され難くなる。それゆえ、サーマルヘッドＸ１の熱効率を向上させることができる。

保護層２５は、発熱部９近傍の共通電極１７、発熱部９近傍の個別電極１９、および発熱部９を覆うように設けられている。保護層２５は、第１領域２５ａと、第２領域２５ｂと、第３領域２５ｃとを有している。第１領域２５ａは発熱部９上に位置する領域である。第２領域２５ｂは接続部１９ａ上に位置する領域である。第３領域２５ｃは配線部１９ｂ上に位置する領域である。

保護層２５の内部には第１間隙１６が設けられている。具体的には、第１間隙１６は、第１領域２５ａおよび第２領域２５ｂに設けられている。そのため、第１間隙１６の一部は、第１領域２５ａの内部に設けられており、第１間隙１６の残部は、第２領域２５ｂの内部に設けられている。第１間隙１６の周囲は、第１領域２５ａおよび第２領域２５ｂの保護層２５により覆われている。そのため、第１間隙１６は、外部と連通していない。

第１間隙１６は、断面視して、接続部１９ａの角部から斜め上方に向けて延びるように設けられている。第１間隙１６は、例えば、幅Ｗが０．１〜１μｍ、基板７の厚み方向における長さＬが１〜１５μｍとすることができる。第１間隙１６は、切断面から奥に向かって面状に広がっている。なお、第１間隙１６が面状に広がっていなくてもよく、切断面において、線状に延びるように設けられていてもよい。

第１間隙１６は、保護層２５の表面と離間して設けられており、それゆえ、第１間隙１６は外部とは連通せずに、保護層２５の内部に閉じた構成となっている。それにより、第１間隙１６は、第２領域２５ｂに比べて熱伝導率が低い構成となっており、第２領域２５ｂの内部で断熱部として機能している。

第１間隙１６の内部には気体が配置されている。気体としては、例えば、空気、窒素ガス、あるいはアルゴンガス等を例示することができる。

ここで、サーマルヘッドＸ１は、発熱部９がジュール熱により発熱し、発熱部９により生じた熱を、記録媒体に伝熱することにより印画を行っている。発熱部９により生じた熱は、保護層２５の第１領域２５ａを上方に伝わるとともに、一部が第２領域２５ｂおよび第３領域２５ｃを通じて、副走査方向に伝熱されることとなる。そして、副走査方向に伝熱された熱は、個別電極１９に放熱されることとなり、サーマルヘッドＸ１の熱効率が悪くなる問題がある。

これに対して、サーマルヘッドＸ１は、保護層２５の第２領域２５ｂに、内部に閉じた第１間隙１６を有している。そのため、第１間隙１６が断熱部として機能することとなり、保護層２５は第２領域２５ｂに断熱部を有する構成となる。

その結果、発熱部９により生じた熱の一部が、図４の矢印で示すように第２領域２５ｂに伝熱しようとしても、第１間隙１６により断熱されることとなり、第２領域２５ｂに伝熱され難くなる。それにより、発熱部９により生じた熱の一部が、個別電極１９により放熱され難くなり、熱効率の向上したサーマルヘッドＸ１とすることができる。

発熱部９により生じた熱の一部が、第１間隙１６により断熱されることにより、発熱部９により生じた熱を第１領域２５ａに留めやすくなる。その結果、発熱部９により生じた熱を記録媒体に効率よく伝熱することができ、サーマルヘッドＸ１の熱効率を向上させることができる。

第１間隙１６が保護層２５の内部に閉じた状態で存在していることから、第１間隙１６に外部から水分等が侵入しにくくなり、第１間隙１６の断熱性を保つことができる。また、第１間隙１６に外部から水分等が侵入する可能性を低減することができることから、保護層２５の封止性を確保することができ、共通電極１７および個別電極１９に腐食が生じ難くなる。

第２領域２５ｂに第１間隙１６が設けられていることにより、発熱部９により生じた熱により、第２領域２５ｂに熱応力が生じた場合においても、第１間隙１６が熱応力を緩和することができる。

また、第１間隙１６に、空気等の気体が配置されていることから、第１間隙１６の熱伝導率をさらに低下させることができ、発熱部９により生じた熱の一部が、第２領域２５ｂに伝熱し難くなる。

また、第１間隙１６が基板７の厚み方向に延びて設けられている。言い換えると、基板７上の保護層２５の表面に向けて、斜めに上方に向けて延びている。それにより、発熱部９により生じた熱の一部を効率よく断熱することができる。すなわち、第２領域２５ｂが第１領域２５ａに隣り合うように設けられており、発熱部９により生じた熱の一部は、副走査方向に伝熱していくこととなる。これに対して、第１間隙１６が副走査方向に対して交差するように、基板７の厚み方向に延びて設けられていることから、発熱部９により生じた熱の一部を効率よく断熱することができる。

保護層２５は、例えば、以下の方法により形成することができる。

各種電極がパターニングされた基板７に、保護層２５をスパッタリング法により形成する。まず、ノンバイアススパッタリング法により成膜速度を通常よりも速めて保護層２５を成膜する。その際、個別電極１９の接続部１９ａと電気抵抗層１５との段差および成膜速度により、第１領域２５ａと第２領域２５ｂとの境界付近に、第１間隙１６が形成されることとなる。

次に、バイアススパッタリング法により、ノンバイアススパッタリング法により成膜された保護層２５に、通常の成膜速度で保護層２５を積層する。バイアススパッタリング法により保護層２５を形成すると、第１間隙１６上に緻密な保護層２５を形成することができる。それにより、内部に閉じた第１間隙１６を形成することができる。

次に、サーマルプリンタＺ１について、図５を参照しつつ説明する。

本実施形態のサーマルプリンタＺ１は、上述のサーマルヘッドＸ１と、搬送機構４０と、プラテンローラ５０と、電源装置６０と、制御装置７０とを備えている。サーマルヘッドＸ１は、サーマルプリンタＺ１の筐体（不図示）に設けられた取付部材８０の取付面８０ａに取り付けられている。なお、サーマルヘッドＸ１は、後述する記録媒体Ｐの搬送方向Ｓに直交する方向である主走査方向に沿うようにして、取付部材８０に取り付けられている。

搬送機構４０は、駆動部（不図示）と、搬送ローラ４３，４５，４７，４９とを有している。搬送機構４０は、感熱紙、インクが転写される受像紙等の記録媒体Ｐを図５の矢印Ｓ方向に搬送して、サーマルヘッドＸ１の複数の発熱部９上に位置する保護層２５上に搬送するためのものである。駆動部は、搬送ローラ４３，４５，４７，４９を駆動させる機能を有しており、例えば、モータを用いることができる。搬送ローラ４３，４５，４７，４９は、例えば、ステンレス等の金属からなる円柱状の軸体４３ａ，４５ａ，４７ａ，４９ａを、ブタジエンゴム等からなる弾性部材４３ｂ，４５ｂ，４７ｂ，４９ｂにより被覆して構成することができる。なお、図示しないが、記録媒体Ｐがインクが転写される受像紙等の場合は、記録媒体ＰとサーマルヘッドＸ１の発熱部９との間に、記録媒体Ｐとともにインクフィルムを搬送する。

プラテンローラ５０は、記録媒体ＰをサーマルヘッドＸ１の発熱部９上に位置する保護膜２５上に押圧する機能を有する。プラテンローラ５０は、記録媒体Ｐの搬送方向Ｓに直交する方向に沿って延びるように配置され、記録媒体Ｐを発熱部９上に押圧した状態で回転可能となるように両端部が支持固定されている。プラテンローラ５０は、例えば、ステンレス等の金属からなる円柱状の軸体５０ａを、ブタジエンゴム等からなる弾性部材５０ｂにより被覆して構成することができる。

電源装置６０は、上記のようにサーマルヘッドＸ１の発熱部９を発熱させるための電流および駆動ＩＣ１１を動作させるための電流を供給する機能を有している。制御装置７０は、上記のようにサーマルヘッドＸ１の発熱部９を選択的に発熱させるために、駆動ＩＣ１１の動作を制御する制御信号を駆動ＩＣ１１に供給する機能を有している。

サーマルプリンタＺ１は、プラテンローラ５０によって記録媒体ＰをサーマルヘッドＸ１の発熱部９上に押圧しつつ、搬送機構４０によって記録媒体Ｐを発熱部９上に搬送しながら、電源装置６０および制御装置７０によって発熱部９を選択的に発熱させることにより、記録媒体Ｐに所定の印画を行う。なお、記録媒体Ｐが受像紙等の場合は、記録媒体Ｐとともに搬送されるインクフィルム（不図示）のインクを記録媒体Ｐに熱転写することによって、記録媒体Ｐへの印画を行う。

＜第２の実施形態＞
図６を用いてサーマルヘッドＸ２について説明する。なお、サーマルヘッドＸ１と同一の部材については同じ符号を付しており、以下同様とする。サーマルヘッドＸ２は、保護層１２５および第１間隙１１６の構成がサーマルヘッドＸ１と異なっている。

保護層１２５は、第１領域１２５ａと、第２領域１２５ｂと、第３領域１２５ｃとを有している。

第１間隙１１６は、互いに離間して複数設けられている。具体的には、第１間隙１１６は、基板７の厚み方向に互いに離間した状態で、複数設けられている。第１間隙１１６は、第２領域１２５ｂの内部のみに設けられている。第１間隙１１６の周囲は、保護層１２５の第２領域１２５ｂにより覆われており、複数の第１間隙１１６は、それぞれ保護層１２５の内部に閉じた状態で存在している。すなわち、第１間隙１１６は、接続部１９ａと離間して設けられているとともに、保護層１２５の表面とも離間して設けられている。

第１間隙１１６が、互いに離間して複数設けられていることから、保護層１２５に対するプラテンローラ５０（図５参照）の押圧による圧縮応力を第１間隙１１６により緩和することができる。また、基板７の厚み方向に大きな第１間隙１１６を有さない構成となり、第２領域１２５ｂの内部に剛性の弱い部分が生じ難くすることができる。そして、複数の第１間隙１１６が、押圧による圧縮応力を緩和するように機能し、保護層１２５に破損が生じ難くなる。

また、第１間隙１１６は、副走査方向に長い形状をなしている。そのため、第１間隙１１６の断面積を小さくすることなく、基板７の厚み方向の長さを短くすることができ、基板７の厚み方向に大きな第１間隙１１６が生じにくくなる。その結果、保護層１２５に破損が生じ難くなる。

また、発熱部９側に設けられた第１間隙１１６の断面積が、発熱部９とは遠い側に設けられた第１間隙１１６の断面積よりも大きくなっている。そのため、発熱部９により生じた熱の一部を効率よく断熱することができるとともに、保護層１２５に生じる圧縮応力を第１間隙１１６により緩和することができる。

また、第１間隙１１６は、第２領域１２５ｂのみに設けられており、第１領域１２５ａに設けられていない構成となっている。そのため、発熱部９に生じた熱が、記録媒体Ｐ（図５参照）に伝わり難くなることを抑制することができ、サーマルヘッドＸ２の熱効率が低下し難くなる。

保護層１２５は、例えば、スクリーン印刷法により保護層１２５を成膜し、保護層１２５を成膜した後に、第１間隙１１６が形成される領域に揮発性のバインダーを所定面積で塗布する。その後、さらに、スクリーン印刷法により保護層１２５を成膜する。これを繰り返した後、保護層１２５を焼成することにより形成することができる。

＜第３の実施形態＞
図７を用いてサーマルヘッドＸ３について説明する。サーマルヘッドＸ３は、保護層２２５および第１間隙２１６の構成がサーマルヘッドＸ１と異なっている。

個別電極１９は、接続部１９ａと配線部１９ｂとを有している。保護層２２５は、第１領域２２５ａと、第２領域２２５ｂと、第３領域２２５ｃとを有している。

第１間隙２１６は、基板７の厚み方向に互いに離間した状態で、複数設けられている。それぞれの第１間隙２１６は、接続部１９ａの傾斜した表面に対して直交する方向に延びるように設けられている。なお、接続部１９ａの表面に対して直交する方向とは、接続部１９ａの表面に対して７５°〜１０５°の角度で傾いている方向である。

サーマルヘッドＸ３は、第１間隙２１６が接続部１９ａの表面に対して直交する方向に延びるように設けられている。それにより、第１間隙２１６が、発熱部９により生じた熱の伝熱する方向に対して略直交するような構成となる。

その結果、第１間隙２１６による断熱性を高めることができ、発熱部９により生じた熱の一部が第２領域２２５ｂに伝熱する可能性をさらに低減することができる。それゆえ、発熱部９により生じた熱の一部が個別電極１９によりさらに放熱され難くなる。

なお、発熱部９側に設けられた第１間隙２１６の断面積を、発熱部９とは遠い側に設けられた第１間隙２１６の断面積よりも大きくしてもよい。その場合においても、発熱部９により生じた熱の一部を効率よく断熱することができるとともに、保護層２２５に生じる圧縮応力を第１間隙２１６により緩和することができる。

また、第１間隙２１６の長手方向が副走査方向に長いことから、プラテンローラ５０（図５参照）の押圧による圧縮応力を緩和しつつ、副走査方向に分散することができる。それにより、保護層２２５に破損が生じにくくなる。

保護層２２５は、例えば以下の方法により作製することができる。

各種電極がパターニングされた基板７に、保護層２２５をスパッタリング法により形成する。まず、ノンバイアススパッタリング法により保護層２２５を形成する。その際、個別電極１９の接続部１９ａの段差により、第１領域２２５ａと第２領域２２５ｂとの境界付近に、第１間隙２１６が形成されることとなる。

次に、研磨装置を用いて、発熱部９近傍に生じた段差部よりも広い領域にラッピング処理を施す。ラッピング処理は、平面視して、第１間隙２１６が設けられた領域と同程度の領域を行う。続いて、ノンバイアススパッタリング法により保護層２２５を形成し、ラッピング処理を施す。

最後に、バイアススパッタリング法により保護層２２５を形成する。バイアススパッタリング法により保護層２２５を形成すると、第１間隙２１６上に緻密な保護層２２５を形成することができる。それにより、外部と連通しない第１間隙２１６を形成することができる。

＜第４の実施形態＞
図８を用いて、サーマルヘッドＸ４について説明する。サーマルヘッドＸ４は、第１間隙３１６の構成がサーマルヘッドＸ１と異なっており、被覆層３２７をさらに備えている。

被覆層３２７は、保護層３２５の第１領域３２５ａ、第２領域３２５ｂ、および第３領域３２５ｃ上に設けられている。被覆層３２７は、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、あるいはシリコーン系樹脂等の樹脂材料により形成することができ、厚みは０．０１〜１μｍであることが好ましい。なお、被覆層３２７は、第１領域３２５ａ上に設けなくてもよい。

第１間隙３１６は、閉気孔部３１６ａと封止部３１６ｂとを有している。閉気孔部３１６ａは、第２領域３２５ｂに設けられており、内部に閉じた第１間隙３１６となっている。そのため、第１間隙３１６は、第２領域３２５ｂに比べて熱伝導率が低い構成となっており、第２領域３２５ｂの内部で断熱部として機能している。

封止部３１６ｂは、保護層３２５の第２領域３２５ｂに設けられており、被覆層３２７により形成されている。封止部３１６ｂは、閉気孔部３１６ａに連続して設けられているとともに、閉気孔部３１６ａを封止している。

サーマルヘッドＸ４は、保護層３２５を覆うように被覆層３２７が設けられており、被覆層３２７の一部が、第１間隙３１６の上方に配置され、第１間隙３１６の下方には空気が配置されている。そのため、保護層３２５を形成した後に、被覆層３２７を塗布することにより簡単に閉気孔部３１６ａを作製することができる。

＜第５の実施形態＞
図９を用いて、サーマルヘッドＸ５について説明する。サーマルヘッドＸ５は、保護層４２５と第１間隙４１６の構成が、サーマルヘッドＸ１と異なっている。

保護層４２５は、第１保護層４３０と第２保護層４３２とを有している。第１保護層４３０は、発熱部９近傍の共通電極１７（図１参照）、発熱部９近傍の個別電極１９、および発熱部９を覆うように設けられている。第１保護層４３０は、第１領域４３０ａと、第２領域４３０ｂと、第３領域４３０ｃとを有している。第１領域４３０ａは発熱部９上に位置する領域である。第２領域４３０ｂは接続部１９ａ上に位置する領域である。第３領域４３０ｃは配線部１９ｂ上に位置する領域である。

第２保護層４３２は、第１保護層４３０上に設けられている。第２保護層４３２は、第１領域４３２ａと、第２領域４３２ｂと、第３領域４３２ｃとを有している。第１領域４３２ａは発熱部９上に位置する領域である。第２領域４３２ｂは接続部１９ａ上に位置する領域である。第３領域４３２ｃは配線部１９ｂ上に位置する領域である。

第１保護層４３０は、接続部１９ａ上に配置され、内部に閉じた第１間隙４１６ａを有している。第１間隙４１６ａは、第２領域４３０ｂのみに設けられており、接続部１９ａの表面に対して直交する方向に延びるように設けられている。第１間隙４１６ａの周囲には、第１保護層４３０の第２領域４３０ｂが設けられており、第１間隙４１６ａは外部に露出しない構成となっている。

第２保護層４３２は、接続部１９ａ上に配置され、内部に閉じた第２間隙４１６ｂを有している。第２間隙４１６ｂは、第２領域４３２ｂのみに設けられており、接続部１９ａの表面に対して直交する方向に延びるように設けられている。第２間隙４１６ｂの周囲には、第２保護層４３２の第２領域４３２ｂが設けられており、第２間隙４１６ｂは外部に露出しない構成となっている。

第１間隙４１６ａおよび第２間隙４１６ｂを有することにより、発熱部９で発生した熱が、保護層４２５を伝わって個別電極１９へ放熱され難くすることができる。

そして、第１間隙４１６ａと第２間隙４１６ｂとが連通しないことから、保護層４２５の外部から、第１間隙４１６ａに外部から水分等が侵入しにくくなり、第１間隙４１６ａおよび第２間隙４１６ｂの断熱性を保つことができる。また、第１間隙４１６ａおよび第２間隙４１６ｂに外部から水分等が侵入し難くなり、保護層４２５の封止性を確保することができ、共通電極１７および個別電極１９に腐食が生じ難くなる。

すなわち、保護層４２５が摩耗するにつれて、第２間隙４１６ｂが外部と連通した場合においても、第１間隙４１６ａは、外部と連通せず内部に閉じた状態を維持することができる。それにより、第１間隙４１６ａが、発熱部９で発生した熱が、保護層４２５を伝わって個別電極１９へ放熱され難くすることができる。

また、断面視して、第２間隙４１６ｂが、第１間隙４１６ａ上に設けられている。そのため、第１間隙４１６ａおよび第２間隙４１６ｂが、接続部１９ａ上に設けられることとなる。その結果、第１保護層４３０の第２領域４３０ｂおよび第２保護層４３２の第２領域４３２ｂにて断熱することができ、発熱部９で発生した熱を放熱し難い構成とすることができる。

また、断面視して、第１間隙４１６ａの断面積が、第２間隙４１６ｂの断面積よりも大きくなっている。そのため、断面積の大きな第１間隙４１６ａが、発熱部９で発生した熱の放熱を効果的に抑制できるとともに、断面積の小さな第２間隙４１６ｂを有することにより、プラテンローラ５０（図５参照）による押圧力を分散することができる。

すなわち、発熱部９に近い第１間隙４１６ａにより効果的に断熱し、プラテンローラ５０に近い第２間隙４１６ｂにより効果的に応力を分散することができる。その結果、熱応答性が向上し、破損し難いサーマルヘッドＸ５とすることができる。

＜第６の実施形態＞
図１０を用いて、サーマルヘッドＸ６について説明する。サーマルヘッドＸ５は、第１間隙５１６の構成が、サーマルヘッドＸ５と異なっている。

第１保護層４３０は、接続部１９ａ上に配置され、内部に閉じた第１間隙５１６ａを有している。第１間隙５１６ａは、第２領域４３０ｂのみに設けられており、接続部１９ａの表面に対して直交する方向に延びるように設けられている。第１間隙５１６ａの周囲には、第１保護層４３０の第２領域４３０ｂが設けられており、第１間隙５１６ａは外部に露出しない構成となっている。

第２保護層４３２は、配線部１９ｂ上に配置され、内部に閉じた第２間隙５１６ｂを有している。第２間隙５１６ｂは、第３領域４３２ｃのみに設けられており、接続部１９ａの表面に対して直交する方向に延びるように設けられている。第２間隙５１６ｂの周囲には、第２保護層４３２の第３領域４３２ｃが設けられており、第２間隙５１６ｂは外部に露出しない構成となっている。

そのため、断面視して、第２間隙５１６ｂは、第１間隙５１６ａ上から駆動ＩＣ１１側にずれて配置されている。その結果、プラテンローラ５０（図５参照）からの押圧力によりサーマルヘッドＸ６が破損し難くなる。

すなわち、第２間隙５１６ｂが、第１間隙５１６ａ上に設けられていると、第１間隙５１６ａおよび第２間隙５１６ｂが設けられた第２領域４３０ｂ，４３２ｂの強度が弱くなる恐れがある。しかしながら、第２間隙５１６ｂが、第１間隙５１６ａからずれて配置されることにより、保護層４２５の強度を高く維持できる。その結果、破損し難いサーマルヘッドＸ６とすることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、第１の実施形態であるサーマルヘッドＸ１を用いたサーマルプリンタＺ１を示したが、これに限定されるものではなく、サーマルヘッドＸ２〜Ｘ６をサーマルプリンタＺ１に用いてもよい。また、複数の実施形態であるサーマルヘッドＸ１〜Ｘ６を組み合わせてもよい。

例えば、電気抵抗層１５を薄膜形成することにより、発熱部９の薄い薄膜ヘッドを例示して示したが、これに限定されるものではない。各種電極をパターニングした後に、電気抵抗層１５を厚膜形成することにより、発熱部９の厚い厚膜ヘッドに本発明を用いてもよい。

また、発熱部９が基板７の第１主面７ｆ上に形成された平面ヘッドを例示して説明したが、発熱部９が基板７の端面に設けられた端面ヘッドに本発明を用いてもよい。

また、蓄熱層１３が***部１３ａ以外の領域に下地部１３を形成してもよい。蓄熱層１３上に共通電極１７および個別電極１９を形成し、共通電極１７と個別電極１９との間の領域のみに電気抵抗層１５を形成することにより、発熱部９を形成してもよい。

なお、封止部材１２を、駆動ＩＣ１１を被覆するハードコート２９とを同じ材料により形成してもよい。その場合、ハードコート２９を印刷する際に、封止部材１２が形成される領域にも印刷して、ハードコート２９と封止部材１２とを同時に形成してもよい。

Ｘ１〜Ｘ６ サーマルヘッド
Ｚ１ サーマルプリンタ
１ 放熱板
３ ヘッド基体
７ 基板
９ 発熱部
１１ 駆動ＩＣ
１２ 封止部材
１３ 蓄熱層
１４ 接着部材
１６，１１６，２１６，３１６，４１６，５１６ 第１間隙
１７ 共通電極
１９ 個別電極
１９ａ 接続部
１９ｂ 配線部
２５，１２５，２２５，３２５，４２５ 保護層
２５ａ，１２５ａ，２２５ａ，３２５ａ，４２５ａ 第１領域
２５ｂ，１２５ｂ，２２５ｂ，３２５ｂ，４２５ｂ 第２領域
２５ｃ，１２５ｃ，２２５ｃ，３２５ｃ，４２５ｃ 第３領域
２７，３２７ 被覆層
３１ コネクタ

Claims (11)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられた発熱部と、
   前記基板上に設けられ、前記発熱部に接続された接続部を有した電極と、
   前記発熱部、および前記電極の前記接続部を覆う保護層と、を備え、
   前記接続部上の前記保護層の内部に閉じた第１間隙を有しており、
   前記第１間隙が、前記基板の厚み方向に延びていることを特徴とするサーマルヘッド。
2. 前記第１間隙内に気体が配置されている、請求項１に記載のサーマルヘッド。
3. 前記第１間隙が、互いに離間した状態で複数設けられている、請求項１または２に記載のサーマルヘッド。
4. 基板と、
   前記基板上に設けられた発熱部と、
   前記基板上に設けられ、前記発熱部に接続された接続部を有した電極と、
   前記発熱部、および前記電極の前記接続部を覆う保護層と、を備え、
   前記接続部上の前記保護層の内部に閉じた第１間隙を有しており、
   前記第１間隙が、互いに離間した状態で複数設けられており、
   前記発熱部側に設けられた前記第１間隙の断面積が、前記発熱部とは遠い側に設けられた前記第１間隙の断面積よりも大きいことを特徴とするサーマルヘッド。
5. 基板と、
   前記基板上に設けられた発熱部と、
   前記基板上に設けられ、前記発熱部に接続された接続部を有した電極と、
   前記発熱部、および前記電極の前記接続部を覆う保護層と、を備え、
   前記接続部上の前記保護層の内部に閉じた第１間隙を有しており、
   断面視して、前記電極の前記接続部が、前記発熱部に向けて厚みが薄くなっており、
   前記接続部の表面に対して直交する方向に前記第１間隙が延びていることを特徴とするサーマルヘッド。
6. 基板と、
   前記基板上に設けられた発熱部と、
   前記基板上に設けられ、前記発熱部に接続された接続部を有した電極と、
   前記発熱部、および前記電極の前記接続部を覆う保護層と、を備え、
   前記接続部上の前記保護層の内部に閉じた第１間隙を有しており、
   前記保護層は、第１保護層と、前記第１保護層上に設けられた第２保護層とを有しており、
   前記第１保護層の内部に前記第１間隙を有しており、
   前記第２保護層の内部に閉じた第２間隙を有しており、
   前記第１間隙と前記第２間隙とが連通していないことを特徴とするサーマルヘッド。
7. 断面視して、前記第２間隙が、前記第１間隙上からずれて配置されている、請求項６に記載のサーマルヘッド。
8. 断面視して、前記第２間隙が、前記第１間隙上に設けられている、請求項６に記載のサーマルヘッド。
9. 前記第１第隙の断面積が、前記第２間隙の断面積よりも大きい、請求項６〜８のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
10. 基板と、
    前記基板上に設けられた発熱部と、
    前記基板上に設けられ、前記発熱部に接続された接続部を有した電極と、
    前記発熱部、および前記電極の前記接続部を覆う保護層と、を備え、
    前記接続部上の前記保護層の内部に閉じた第１間隙を有しており、
    前記保護層を覆うように設けられた被覆層をさらに備え、
    前記被覆層の一部が、前記第１間隙の上方に配置され、前記第１間隙の下方には気体が配置されていることを特徴とするサーマルヘッド。
11. 請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載のサーマルヘッドと、
    前記発熱部上に記録媒体を搬送する搬送機構と、
    前記発熱部上に前記記録媒体を押圧するプラテンローラと、を備えることを特徴とするサーマルプリンタ。

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