JP6725402B2 - 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、基板上に位置する発熱部と、基板上に位置し、発熱部と繋がっており、金属粒子を含有する電極とを備えるサーマルヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、特許文献１には、電極の金属粒子の粒径を膜厚方向に変化させることが記載されている。

特開平１１−４２８０２号公報

本開示のサーマルヘッドは、基板と、発熱部と、電極とを備えている。前記発熱部は、前記基板上に位置している。前記電極は、前記基板上に位置し、前記発熱部と繋がっており、金属粒子を含有する。前記電極は、上面および下面を有するとともに、前記発熱部と繋がっている第１電極と、前記第１電極と繋がっている第２電極とを有している。断面視において、前記金属粒子は、前記電極の前記上面から前記下面に渡る第１粒子と、前記電極の前記上面および前記下面の少なくとも一方に露出しない第２粒子と、を有している。前記第１電極は、前記第１粒子を有している。前記第２電極は、前記第２粒子を有している。

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、前記発熱部上に通過するように記録媒体を搬送する搬送機構と、前記記録媒体を押圧するプラテンローラとを備える。

図１は、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２は、図１におけるサーマルヘッドの概略を示す平面図である。 図３は、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図４（ａ）は、図２に示すサーマルヘッドにおける、発熱部の近傍を拡大して示す平面図である。図４（ｂ）は、図２に示すサーマルヘッドにおける、電極の構成を示す模式図である。 図５は、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。 図６（ａ）は、第２の実施形態に係るサーマルヘッドにおける、発熱部の近傍を拡大して示す平面図である。図６（ｂ）は、第２の実施形態に係るサーマルヘッドにける、電極の構成を示す模式図である。 図７（ａ）は、第３の実施形態に係るサーマルヘッドにおける、発熱部の近傍を拡大して示す平面図である。図７（ｂ）は、第３の実施形態に係るサーマルヘッドにおける、電極の構成を示す模式図である。 図８は、第４の実施形態に係るサーマルヘッドにおける、電極の構成を示す模式図である。

従来のサーマルヘッドは、電極が、発熱部と繋がっている第１電極と、第１電極と繋がっている第２電極とを有していた。従来のサーマルヘッドでは、発熱部に電流を流すために第１電極に多くの電流が流れることがあり、第１電極にマイグレーションが生じることがあった。また、第１電極および第２電極上には、プラテンローラからの押圧力が生じており、第１電極および第２電極に破損が生じることがあった。

本開示のサーマルヘッドによれば、電極のマイグレーションの発生を低減するとともに、電極の破損を抑えることができる。以下、本開示のサーマルヘッドおよびサーマルプリンタについて、詳細に説明する。

＜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の構成を概略的に分解斜視図により示している。図２は、サーマルヘッドＸ１を概略的に正面図により示しており、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４は、発熱部９の近傍を拡大して示している。

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Ｐ（図５参照）に印画を行う。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、直方体形状である。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。

ヘッド基体３は、平面視して、長方形状であり、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Ｐに印画を行う。

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、矩形状の第１面７ｆと、その反対側の第２面７ｇと、側面７ｅを含む複数の側面と、を有している。第１面７ｆは、第１の長辺７ａと、第２の長辺７ｂと、第１の短辺７ｃと、第２の短辺７ｄとを有している。側面７ｅはコネクタ３１側に位置している。第１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面７ｇは、放熱板１側に位置している。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面７ｆの全域にわたって設けられている。

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ことができる。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の上方へ向けて突出していてもよい。その場合、蓄熱層１３は、記録媒体Ｐを、発熱部９上に形成された保護層２５に良好に押し当てることができる。

電気抵抗層１５は、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、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する。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との間にのみ設けられてもよい。

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の第１の長辺７ａに沿って延びている。副配線部１７ｂは、基板７の第１の短辺７ｃおよび第２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の第２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、複数の発熱部９は、複数の群に分かれており、各群の発熱部９と、各群に対応して設けられた駆動ＩＣ１１とが、個別電極１９によって電気的に接続されている。

複数の第１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第１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、第１接続電極２１と、共通電極１７の主配線部１７ｄとにより取り囲まれるように配置されている。グランド電極４は、０〜１Ｖのグランド電位に接続されている。

接続端子２は、共通電極１７、個別電極１９、第１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の第２の長辺７ｂ側に設けられている。接続端子２は、コネクタ３１のコネクタピン８に対応して設けられており、それぞれコネクタ３１の対応するコネクタピン８と接続端子２とが接続されている。

複数の第２接続電極２６は、隣り合う駆動ＩＣ１１を電気的に接続している。複数の第２接続電極２６は、それぞれ第１接続電極２１に対応するように設けられており、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、金属粒子を含有しており、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。各種電極の材料としては、ＡＬ、Ａｕ、Ａｇ、またはＣｕ等の金属材料を例示することができ、これらの材料が混ざり合った合金であってもよい。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、複数の発熱部９の各群に対応して配置されているとともに、個別電極１９の他端部と第１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スイッチングＩＣを用いることができる。

駆動ＩＣ１１は、個別電極１９、第２接続電極２６および第１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被覆部材２９によって封止されている。

蓄熱層１３上には、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Ｐとの接触による摩耗から保護するためのものである。保護層２５は、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮあるいはダイヤモンドライクカーボン等の無機材料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、イオンプレーティング法、スパッタリ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および第１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、第２接続電極２６および第１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、導電性接合材２３、および封止部材１２により固定されている。導電性接合材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、導電性接合材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、導電性接合材２３は必ずしも設けなくてもよい。

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おり、ヘッド基体３の各種電極と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面７ｆ上に位置しており、第２封止部材１２ｂは基板７の第２面７ｇ上に位置している。第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おり、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（ａ），（ｂ）を用いて、発熱部９に接続された共通電極１７のリード部１７ｃおよび個別電極１９について説明する。図４（ｂ）は、個別電極１９の構造を模式的に示している。

共通電極１７は、複数の金属粒子を含有している。共通電極１７のリード部１７ｃは、第１電極１６と第２電極１８とを有している。第１電極１６は、発熱部９に電気的に接続されている。第２電極１８は、第１電極１６と電気的に接続されており、副走査方向に引き出されて、共通電極１７の主配線部１７ａ（図２参照）に電気的に接続されている。

個別電極１９は、金属粒子を含有している。個別電極１９は、第１電極１６と第２電極１８とを有している。第１電極１６は、発熱部９に電気的に接続されている。第２電極１８は、第１電極１６と電気的に接続されており、副走査方向に引き出されて、駆動ＩＣ１１（図３参照）に電気的に接続されている。

第１電極１６は、上面１６ａと下面１６ｂとを有している。そして、第１電極１６が含有する金属粒子としては、上面１６ａから下面１６ｂに渡る第１粒子２０を有している。言い換えると、第１粒子２０は、第１電極１６の厚み方向に延びる柱状であり、断面視して、１つの第１粒子２０によって、第１電極１６は厚み方向に分断されている。そのため、第１粒子２０の粒界は、第１電極１６の厚み方向に上面１６ａから下面１６ｂに渡っている。

第１粒子２０が、第１電極１６の上面１６ａから下面１６ｂに渡っているため、第１電極１６には、３つ以上の金属粒子の粒界が接する点である、いわゆる粒界三重点が生じにくくなる。その結果、多くの電流が第１電極１６に流れた場合に、金属の原子が第１粒子２０の粒界に沿って流れるマイグレーションが生じたとしても、金属の原子あるいは空孔が粒界三重点に集まりにくくなる。その結果、第１電極１６は、金属の原子あるいは空孔が集まることによるヒロックあるいはボイドが生じにくくなる。

また、第１電極１６が、第１粒子２０を有することから、第１電極１６は、副走査方向に延びる金属粒子の粒界が少なくなっている。それにより、金属の原子あるいは空孔が、副走査方向に延びる金属粒子の粒界に沿って第１電極１６から第２電極１８に流れにくくなるため、第２電極１８は、金属の原子あるいは空孔が集まることによるヒロックあるいはボイドが生じにくくなる。

第２電極１８は、上面１８ａと下面１８ｂとを有している。そして、第２電極１８が含有する金属粒子として、上面１８ａおよび下面１８ｂの少なくとも一方に露出しない第２粒子２２を有している。言い換えると、断面視において、第２粒子２２は、金属粒子の粒界が、厚み方向のみならず、厚み方向に対して傾斜する方向にも延びている。

それにより、プラテンローラ５０（図５参照）の押し当てによる押圧力を、第２電極１８の厚み方向に対して傾斜する粒界が分散させることができ、第２電極１８が破損しにくくなる。

第１電極１６および第２電極１８は、略同じ厚みとすることができ、例えば、０．１〜２μｍとすることができる。

このように、本実施形態のサーマルヘッドＸ１では、第１電極１６が第１粒子２０を有しており、第２電極１８が第２粒子２２を有している。それにより、マイグレーションの発生を抑えるとともに、第１電極１６および第２電極１８に破損が生じにくいサーマルヘッドＸ１とすることができる。そのメカニズムを以下に説明する。

マイグレーションは、電極のうち電流が多く流れる部位で生じやすく、発熱部９に接続され、電流が集中して流れる第１電極１６に生じやすい。そこで、サーマルヘッドＸ１は、第１電極１６が第１粒子２０を有することにより、第１電極１６に粒界三重点が生じにくくなる。その結果、第１電極１６は、金属の原子あるいは空孔が、第１粒子２０の粒界に沿って流れたとしても、金属の原子あるいは空孔が集合しにくくなり、ヒロックあるいはボイドに成長しにくくなる。それゆえ、第１電極１６にマイグレーションが生じる可能性を低減することができる。

第１電極１６に比べて電流の集中が生じにくい第２電極１８には、プラテンローラ５０の押し当てにより、基板７側へ押し当てられる押圧力が生じている。第２粒子２２は、金属粒子の粒界が、厚み方向のみならず、厚み方向に対して傾斜する方向にも延びている。そのため、第２粒子２２の厚み方向に対して傾斜する粒界が、プラテンローラ５０の押圧力を効率よく分散することができる。それにより、第２電極１８の破損を低減することができる。

また、本実施形態のサーマルヘッドＸ１では、第１電極１６が第１粒子２０からなっていてもよい。このような構成を満たすときには、第１電極１６中に粒界三重点をさらに生じにくくなる。その結果、第１電極１６にヒロックあるいはボイドが生じにくくなり、第１電極１６にマイグレーションが生じる可能性をさらに低減することができる。なお、ごく微量（後述する測定範囲中に１個程度）の第２粒子２２を有していても構わない。

また、本実施形態のサーマルヘッドＸ１では、第２電極１８は、主走査方向における長さが、第１電極１６の主走査方向における長さよりも短くなっていてもよい。このような構成を満たすときは、発熱部９で生じた熱が第１電極１６に伝熱しても、第２電極１８に熱伝導しにくい構成となっている。その結果、発熱部９で生じた熱が、第２電極１８に伝熱して放熱されにくくなる。

また、本実施形態のサーマルヘッドＸ１では、第１電極１６は、主走査方向における長さが、発熱部９の主走査方向における長さと等しくてもよい。このような構成を満たすときは、第１電極１６に、電流の流れが集中しにくくなる。その結果、第１電極１６にマイグレーションが生じる可能性を低減することができる。なお、第１電極１６の主走査方向における長さが、発熱部９の主走査方向における長さと略等しいとは、製造誤差として±１０％の誤差を含む概念である。

第１電極１６および第２電極１８を構成する金属粒子の形状は、例えば、下記の方法により確認することができる。まず、第１電極１６および第２電極１８の断面が出るように、副走査方向に沿って、ヘッド基体３を厚み方向に切断する。そして、切断面をＳＩＭ−ＦＩＢ（Scanning Ion Microscope−Focused Ion Beam）、あるいはＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）を用いて観察することにより、金属粒子の形状を確認すること
ができる。

第１粒子２０は、この切断面を確認して、第１電極１６の上面１６ａから下面１６ｂに渡っている金属粒子である。第２粒子２２は、この切断面を確認して、第２電極１８の上面１８ａおよび下面１８ｂの少なくとも一方に露出しない金属粒子である。なお、第２粒子２２は、第２電極１８の上面１８ａおよび下面１８ｂのいずれにも露出していなくてもよい。

なお、第２電極１８の主走査方向における長さが、第１電極１６の主走査方向における長さと等しくてもよい。また、第１電極１６の主走査方向における長さが、発熱部９の主走査方向における長さよりも短くてもよい。

第１電極１６および第２電極１８の製造方法について説明する。第２電極１８は、第１電極１６が形成される領域をマスキングした状態で、各種電極と同時にスパッタリング法により形成する。次に、第１電極１６を形成する。第１電極１６は、第２電極１８を形成した時よりも高いスパッタ圧をかけた状態で、スパッタリング法により形成する。この際、基板７を予備加熱し、基板７の温度を２２０〜４４０℃まで加熱する。このようにして、第１電極１６および第２電極１８を形成することができる。

なお、図４（ｂ）では、個別電極１９の第１電極１６および第２電極１８について説明したが、共通電極１７の第１電極１６および第２電極１８も、個別電極１９と同様であってもよく、異なっていてもよい。

次に、サーマルヘッドＸ１を有するサーマルプリンタ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。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、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上を通過させて図５の矢印Ｓ方向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、記録媒体Ｐが、として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（不図示）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上に位置する保護層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上を通過するように搬送しながら、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、前述した第１の実施形態のサーマルヘッドＸ１と同一の部材については同じ符号を付しており、重複する説明を省略する。サーマルヘッドＸ２は、電極の構造がサーマルヘッドＸ１と異なっている。

共通電極１１７のリード部１１７ｃは、第１電極１１６と第２電極１１８とを有している。第１電極１１６は、発熱部９に接続されており、副走査方向に引き出されている。

第２電極１１８は、発熱部９と離間した状態で配置されており、第１電極１１６を介して発熱部９と電気的に接続されている。第２電極１１８は、引き出された第１電極１１６上に設けられている。

本実施形態のサーマルヘッドＸ２では、第２電極１１８が、第１電極１１６上に位置している。この構成は必須ではないが、このような構成を満たすときは、第１電極１１６上に位置する第２電極１１８が、プラテンローラ５０（図５参照）からの押圧力を分散する。より具体的には、第２電極１１８に含有された第２粒子１２２の、厚み方向に傾斜した方向に延びる粒界が、プラテンローラ５０からの押圧力を効率よく分散することができる。

さらに、第１電極１１６上に設けられた第２電極１１８を有することから、発熱部９により生じた熱が、第２電極１１８から放熱しにくくなり、サーマルヘッドＸ２の熱効率を向上させることができる。また、第２電極１１８が、第１電極１１６上に設けられていることから、共通電極１１７および個別電極１１９の電気抵抗を低減することができる。

さらに、第１電極１１６上に第２電極１１８が設けられていることから、第２電極１１８に電流が流れにくい構成となっている。そのため、電流は、マイグレーション耐性の高い第１電極１１６を流れることとなる。その結果、サーマルヘッドＸ２にマイグレーションが生じる可能性を低減することができる。

第１電極１１６および第２電極１１８は、例えば、以下の方法により形成することができる。まず、基板７上に第１電極１１６をスパッタリング法により成膜する。続いて、第１電極１１６を成膜した条件よりも、低いスパッタ圧をかけた状態で第２電極１１８を成膜する。続いて、エッチングを行い電極パターンおよび発熱部９を形成することにより、第１電極１１６および第２電極１１８を作製することができる。

＜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、電極の構成が、前述した第１の実施形態に係るサーマルヘッドＸ１と異なっている。

共通電極２１７のリード部２１７ｃは、第１電極２１６と第２電極２１８とを有してい
る。第１電極２１６は、発熱部９に接続されており、副走査方向に引き出されている。

第２電極２１８は、発熱部９と離間した状態で配置されており、第１電極２１６を介して発熱部９と電気的に接続されている。そして、第１電極２１６は、第２電極２１８を被覆するように、第２電極２１８上に設けられている。

本実施形態のサーマルヘッドＸ３では、第１電極２１６が、第２電極２１８上に位置している。この構成は必須ではないが、このような構成を満たすときは、第２電極２１８の表面を、表面が滑らかな第１粒子２０を有する第１電極２１６で覆うことができる。その結果、共通電極２１７および個別電極２１９上に保護層２５（図３参照）を形成する際に、保護層２５にステップカバレッジが形成されにくくなり、サーマルヘッドＸ３の信頼性を向上させることができる。

さらに、第２電極２１８が、第１電極２１６を介して発熱部９に接続されていることから、発熱部９により生じた熱が、第２電極２１８から放熱しにくくなり、サーマルヘッドＸ３の熱効率を向上させることができる。

第１電極２１６および第２電極２１８は、例えば、以下の方法により形成することができる。まず、基板７上に第２電極２１８をスパッタリング法により成膜する。続いて、第２電極２１８を成膜した条件よりも、高いスパッタ圧をかけた状態で第１電極２１６を成膜する。続いて、第１電極２１６をパターニングするように、第１電極２１６をエッチングにより除去することにより、発熱部９、第１電極２１６および第２電極２１８を作製することができる。

＜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、電極の構成が、前述した第１の実施形態に係るサーマルヘッドＸ１と異なっている。なお、図８では、粒界三重点を黒丸で示している。

第１電極３１６は、第１粒子３２０および第２粒子３２２を有している。そして、断面視において、第１電極３１６は、単位長さ当たりの第１粒子３２０の数が、単位長さ当たりの第２粒子３２２の数よりも多くなっている。

第２電極３１８は、第１粒子３２０および第２粒子３２２を有している。そして、断面視において、第２電極３１８は、単位長さ当たりの第２粒子３２２の数が、単位長さ当たりの第１粒子３２０の数よりも多くなっている。

本実施形態のサーマルヘッドＸ４では、断面視において、第１電極３１６は、単位長さ当たりの第１粒子３２０の数が、単位長さ当たりの第２粒子３２２の数よりも多い。この構成は必須ではないが、このような構成を満たすときは、第１電極３１６にマイグレーションの発生を抑えつつ、第１電極３１６の押圧力に対する耐久性を向上させることができる。

また、本実施形態のサーマルヘッドＸ４では、第２電極３１８が第１粒子３２０も有している。この構成は必須ではないが、このような構成を満たすときは、マイグレーションの生じにくい第２電極３１８とすることができる。また、第１粒子３２０は、第２電極３１８のうち、発熱部９側に設けられていてもよい。それにより、マイグレーションが生じやすい発熱部９側の第２電極３１８のマイグレーションの発生をさらに抑えることができる。

また、本実施形態のサーマルヘッドＸ４では、断面視において、第２電極３１８は、単位長さ当たりの第２粒子３２２の数が、単位長さ当たりの第１粒子３２０の数よりも多くい。この構成は必須ではないが、このような構成を満たすときは、第２電極３１８のマイグレーションの発生を抑えつつ、第２電極３１８の押圧力に対する耐久性を維持することができる。

また、本実施形態のサーマルヘッドＸ４では、断面視において、単位長さ当たりの第１電極３１６の粒界三重点の数が、単位長さ当たりの第２電極３１８の粒界三重点の数よりも少なくてもよい。このような構成を満たすときは、マイグレーションの生じやすい第１電極３１６において、マイグレーション耐久性を向上させつつ、より大きな押圧力が生じる第２電極３１８において、押圧力に対する耐久性を確保することができる。

なお、単位長さ当たりの第１粒子３２０の数、単位長さ当たりの第２粒子３２２の数、および単位長さ当たりの粒界三重点の数は、上述した断面を確認することにより求めることができる。

具体的には、第１電極３１６および第２電極３１８を通るように副走査方向に沿って、基板７を厚み方向に切断した切断面をＳＥＭ−ＦＩＢにより撮影する。次に、撮影した画像について、副走査方向に沿った５μｍ程度の所定の長さの範囲の電極全体においてそれぞれの数を計測し、それぞれの数を所定の長さで除することで、単位当たりの数を計測することができる。なお、計測する所定の長さは、１μｍ以上であればよく、５μｍ以下であってもよい。

第１電極３１６および第２電極３１８の製造方法は、第１の実施形態に係るサーマルヘッドＸ１の第１電極１６（図４参照）および第２電極１８（図４参照）と略同じである。第１電極３１６は、第１の実施形態に係るサーマルヘッドＸ１の第１電極１６よりも高いスパッタ圧をかけた状態で、スパッタリン法により形成することができる。第２電極３１８は、第１電極３１６よりも高いスパッタ圧であり、かつ第１の実施形態に係るサーマルヘッドＸ１の第２電極１８よりも低いスパッタ圧をかけた状態で、スパッタリング法により形成することができる。

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〜Ｘ４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〜Ｘ４を組み合わせてもよい。

例えば、電気抵抗層１５を薄膜によって形成した、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を厚膜によって形成した、発熱部９の厚い厚膜ヘッドであってもよい。

また、発熱部９が基板７の第１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でもよい。

なお、封止部材１２を、駆動ＩＣ１１を被覆する被覆部材２９とを同じ材料により形成してもよい。その場合、被覆部材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、被覆部材２９と封止部材１２とを同時に形成してもよい。

Ｘ１〜Ｘ４ 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
１６，１１６，２１６，３１６ 第１電極
１６ａ，１１６ａ，２１６ａ，３１６ａ 上面
１６ｂ，１１６ｂ，２１６ｂ，３１６ｂ 下面
１７，１１７，２１７ 共通電極
１８，１１８，２１８，３１８ 第２電極
１８ａ，１１８ａ，２１８ａ，３１８ａ 上面
１８ｂ，１１８ｂ，２１ｂａ，３１８ｂ 下面
１９，１１９，２１９，３１９ 個別電極
２０，１２０，２２０，３２０ 第１粒子
２２，１２２，２２２，３２２ 第２粒子
２５ 保護層
２７ 被覆層
３１ コネクタ

Claims (9)

1. 基板と、
   前記基板上に位置する発熱部と、
   前記基板上に位置し、前記発熱部と繋がっている電極と、を備え、
   前記電極は、上面および下面を有するとともに、
   前記発熱部と繋がっている第１電極と、
   前記第１電極と繋がっている第２電極とを有しており、
   前記第１電極および前記第２電極は、金属粒子を有し、
   前記第１電極は、前記金属粒子として、断面視において、前記電極の前記上面から前記下面に渡る第１粒子を有しており、
   前記第２電極は、前記金属粒子として、断面視において、前記電極の前記上面および前記下面の少なくとも一方に露出しない第２粒子を有しており、
   前記第１電極における前記金属粒子は、前記第１粒子であることを特徴とするサーマルヘッド。
2. 基板と、
   前記基板上に位置する発熱部と、
   前記基板上に位置し、前記発熱部と繋がっている電極と、を備え、
   前記電極は、上面および下面を有するとともに、
   前記発熱部と繋がっている第１電極と、
   前記第１電極と繋がっている第２電極とを有しており、
   前記第１電極および前記第２電極は、金属粒子を有し、
   前記第１電極は、前記金属粒子として、断面視において、前記電極の前記上面から前記下面に渡る第１粒子を有しており、
   前記第２電極は、前記金属粒子として、断面視において、前記電極の前記上面および前記下面の少なくとも一方に露出しない第２粒子を有しており、
   前記第１電極は、前記第２粒子も有しており、
   断面視において、前記第１電極は、
   単位長さ当たりの前記第１粒子の数が、単位長さ当たりの前記第２粒子の数よりも多いことを特徴とするサーマルヘッド。
3. 基板と、
   前記基板上に位置する発熱部と、
   前記基板上に位置し、前記発熱部と繋がっている電極と、を備え、
   前記電極は、上面および下面を有するとともに、
   前記発熱部と繋がっている第１電極と、
   前記第１電極と繋がっている第２電極とを有しており、
   前記第１電極および前記第２電極は、金属粒子を有し、
   前記第１電極は、前記金属粒子として、断面視において、前記電極の前記上面から前記下面に渡る第１粒子を有しており、
   前記第２電極は、前記金属粒子として、断面視において、前記電極の前記上面および前記下面の少なくとも一方に露出しない第２粒子を有しており、
   前記第２電極が、前記第１粒子も有しており、
   断面視において、前記第２電極は、
   単位長さ当たりの前記第２粒子の数が、単位長さ当たりの前記第１粒子の数よりも多いことを特徴とするサーマルヘッド。
4. 前記第２電極の主走査方向における長さが、前記第１電極の主走査方向における長さよりも短い、請求項１から３のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
5. 前記第１電極の主走査方向における長さが、前記発熱部の主走査方向における長さと略等しい、請求項１から４のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
6. 基板と、
   前記基板上に位置する発熱部と、
   前記基板上に位置し、前記発熱部と繋がっている電極と、を備え、
   前記電極は、上面および下面を有するとともに、
   前記発熱部と繋がっている第１電極と、
   前記第１電極と繋がっている第２電極とを有しており、
   前記第１電極および前記第２電極は、金属粒子を有し、
   前記第１電極は、前記金属粒子として、断面視において、前記電極の前記上面から前記下面に渡る第１粒子を有しており、
   前記第２電極は、前記金属粒子として、断面視において、前記電極の前記上面および前記下面の少なくとも一方に露出しない第２粒子を有しており、
   断面視において、
   単位長さ当たりの前記第１電極の粒界三重点の数が、単位長さ当たりの前記第２電極の粒界三重点の数よりも少ないことを特徴とするサーマルヘッド。
7. 前記第２電極が、前記第１電極上に位置する請求項１から６のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
8. 前記第１電極が、前記第２電極上に位置する請求項１から７のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
9. 請求項１から８のうちいずれか一項に記載のサーマルヘッドと、
   前記発熱部上に通過するように記録媒体を搬送する搬送機構と、
   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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