JPH0852890A - サーマルプリントヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 共通電極（及び補強電極）の寸法の設計上の
自由度が高く、記録画質が高く、基板の厚さが適度な厚
さで軽量かつ低コストな、サーマルプリントヘッドを実
現する。 【構成】 熱伝導性基板１０１の少なくとも一辺に斜面
１０２が形成されており、接続パッド１０８が斜面１０
２に形成されており、ドライバＩＣ２０３は熱伝導性基
板１０１とは別体の駆動回路基板２００上に配置されて
おり、駆動回路基板２００上には各接続パッド１０８に
接続をとるためのボンディングワイヤ２０２が接続され
るドライバＩＣ２０３が実装されており、駆動回路基板
２００のドライバＩＣ２０３が実装されている平坦な基
体２０１の主面と熱伝導性基板１０１の斜面１０２と
が、ほぼ平行に設置されているサーマルプリントヘッド
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サーマルプリントヘッ
ドに係り、特にサーマルプリントヘッドを使用した画像
記録方式においてカードやフィルム等の記録媒体が厚い
あるいは硬い場合に記録媒体を変形させることなく良質
な画質を得ることができるサーマルプリントヘッドに関
する。

【０００２】

【従来の技術】パーソナルコンピュータなどのＯＡ機
器、ファクシミリ等の情報通信機器、計測機等の出力用
印刷機器において、サーマルプリントヘッドを利用した
ハードコピー装置等はランニングコストが安価である点
やメインテナンスが容易な点や画像記録が静かな点など
の利点から様々に組み込まれて多用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
サーマルプリントヘッドは、発熱素子アレイが形成され
た面に対して平行な面上にドライバＩＣが形成されてい
るため（つまり一様な平面上に発熱素子アレイとドライ
バＩＣとが形成されているため）、サーマルプリントヘ
ッドにより画像が記録される被記録体（被印字体）はド
ライバＩＣなどの回路素子の厚み分の***を避けてカバ
ー上を移動させることが必要であるために、湾曲させる
などして変形を受ける。従って硬いあるいは厚い被記録
体に対する画像記録が困難であるという問題がある。

【０００４】その一つの解決方法として、基板エッジ部
に発熱素子アレイを形成する、リアルエッジタイプと言
われるサーマルプリントヘッドも開発されている。

【０００５】しかしながら、90度の角度を持った 2つの
面にパターンを形成し、電気的に接続することは実際上
極めて困難であり、高々 1ｍｍあたり 8ドット程度の解
像度であり、接続部の信頼性が低く、品質の低いものし
か得られなかった。

【０００６】そこで、図４に示すような構造のサーマル
プリントヘッドが、硬いあるいは厚い被記録体に対して
記録を行なうために提案され実用されている。

【０００７】これは、発熱素子アレイ５０１が形成され
る基板５０２の長手方向の一辺に斜面５０３を設け、そ
の斜面５０３上に発熱素子アレイ５０１を形成して、こ
の斜面５０３が被記録体５０４の平板な主面と平行に正
対するように設置されているもので、図４にも明らかな
如くドライバＩＣなどの構造物５０５の厚み分の***を
避けて被記録体５０４を湾曲などさせることなく平板な
ままで記録を行なうことができるようにしたものであ
る。なお放熱板５０６が基板５０２に裏打ちされてい
る。

【０００８】図４に使用した基板のさらに詳細な構造を
図５、６に示す。基板５０２の一辺に鈍角な斜面を設
け、斜面と主面との 2つの面で連続的なパターンを形成
することにより、上記のリアルエッジタイプと同様に変
形出来ない記録媒体でも画像記録を行なうことを企図し
たものである。

【０００９】しかしながら、上記のような構造の従来の
サーマルプリントヘッドにおいては、所望の高解像度、
高画質な記録特性を得るためには種々の問題点を有して
いる。 サーマルプリントヘッドに好適に用いられる熱
伝導性の良好な基板５０２としては、一般にアルミナセ
ラミックスが用いられる。これはサーマルプリントヘッ
ドの発熱素子５０１としてスパッタリングによる薄膜や
印刷焼成にて形成する厚膜を用いて高精細なパターンを
形成する際に、基板表面の粗さや平坦性、耐熱性に制約
があるためである。そして基板表面に形成する断熱層と
してはグレーズ膜５０７が用いられる。これは発熱素子
５０１が数 100度程度に発熱するため、樹脂による絶縁
層では信頼性上問題が多いためである。

【００１０】上記のアルミナセラミックス製の基板５０
２は、一般に 0.5〜 2ｍｍ程度の厚さのものが使用され
る。 0.5ｍｍ以下では割れの問題や平坦性の問題があ
り、 2ｍｍ以上の厚さではサーマルプリントヘッドでの
使用上、重量が重いという問題やコスト高となるという
問題があるので、実際上の利用は困難である。

【００１１】従って、基板５０２の厚さはあまり厚くで
きず、またサーマルプリントヘッドを小さく形成するた
めには斜面５０３の幅はあまり大きなものとすることは
できない。

【００１２】また、斜面５０３上に基板主面上まで連続
する配線パターン５０８を形成しなければならないの
で、基板主面５０９と斜面５０３とは大きな角度を取っ
て配置することは品質上好ましくない。

【００１３】図５はサーマルプリントヘッドに使用する
いわゆるサブストレート部分の平面図、図６はその断面
図である。これを参照して述べると、共通電極（及び補
強電極）５１０と発熱素子５０１が形成されている部分
とを斜面５０３の部分に形成する必要があるが、発熱素
子の素子寸法は要求される解像度に依存しても決定さ
れ、斜面５０３の幅が限られているために共通電極５１
０（及び補強電極）を形成する幅は厳しく制限される。
つまり共通電極（及び補強電極）５１０の寸法の自由度
が極めて小さく、設計上の制限が厳しいという問題があ
る。

【００１４】また、絶縁層であるグレーズ層５０９はス
プレー法により形成される。単一平面の基板ならば印刷
によって形成することもできるが、斜面５０３上にグレ
ーズ層５０９の厚さを均一に形成する必要があるため、
印刷法では実際上均一な形成が困難である。斜面５０３
のグレーズ層５０９が均一に形成されていないと、発熱
素子５０１で発生した熱エネルギーが発熱素子の表面よ
りも基板５０２側へと不均一に逃げるため、画像記録時
に濃度むらが発生するという問題がある。

【００１５】また、高精細のサーマルプリントヘッドに
おいては、発熱素子５０３の発熱体の形状を均一に形成
することが極めて重要となることは言うまでもない。発
熱素子５０１の発熱体の形状にバラツキがあると、発熱
素子５０２の抵抗値がバラついて、発熱量にバラツキが
生じるため、記録画質が低下する。従って、記録画質を
高品位化するためには発熱素子５０１の発熱体の形状を
均一に形成することが極めて重要となるからである。

【００１６】しかしながら、斜面５０３上に発熱素子５
０１を形成する場合では、パターン形成に用いるガラス
マスクを基板５０２の斜面５０３に対して十分に近接さ
せることはその物理的形状による制約上、極めて困難で
ある。その結果、作製された発熱素子５０１の形状がバ
ラついて、発熱量にバラツキが生じ記録画質が低下する
という問題がある。

【００１７】また、サーマルプリントヘッドを利用した
画像記録方法として、インクフィルムを使用した転写記
録が、普通紙への記録等で多用されている。記録紙が硬
いあるいは厚い場合には、グレーズ層５０７の形状を凸
状とした、部分グレーズ基板が有効である。

【００１８】しかしながら、上記の部分グレーズ方式
は、印刷法により形成する必要があるため、スプレーに
より絶縁層（グレーズ層）を形成するスプレー方式では
実現できない。一つの解決方法として、グレーズ焼成後
にグレーズをエッチングしグレーズ形状を凸状とする方
法が考えられるが、上記の発熱素子５０１のパターニン
グと同様に斜面５０３でのパターン形成は精度低下の要
因となり正確なパターニングが困難であるという問題が
ある。

【００１９】また、発熱素子５０１上には被記録体の走
行時の磨耗を防止するために、保護膜５１１が形成され
る。この保護膜５１１は、薄膜方式のサーマルプリント
ヘッドではスパッタリングにより形成し、厚膜方式のサ
ーマルプリントヘッドでは印刷により形成される。しか
してこの保護膜５１１が薄い場合は磨耗性が低下し、厚
い場合は熱の伝導が阻害されて画質低下の要因となる。
従って、この保護膜５１１は、適切な厚さの範囲で均一
に形成することが必要となる。しかしながら、斜面５０
３への形成は、上記のグレーズ層５０９の形成の場合と
同様に、厚さの制御が極めて困難であるという問題があ
る。

【００２０】本発明は、このような問題を解決するため
に成されたもので、その目的は、上記のような従来のサ
ーマルプリントヘッドにおける共通電極（及び補強電
極）の寸法の設計上の自由度が極めて小さいという問題
や、発熱素子の形状にバラツキが生じることに起因した
記録画質の低下の問題や、グレーズ層や保護膜等の正確
なパターン形成が困難であるという問題や、基板の厚さ
が厚くなりサーマルプリントヘッドとしての重量やコス
トが過大となるという問題を、簡易な技術で効果的に解
消して、共通電極（及び補強電極）の寸法の設計上の自
由度が高く、記録画質が高く、基板の厚さが適度な厚さ
で軽量かつ低コストな、サーマルプリントヘッドを実現
することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明のサーマルプリン
トヘッドは、熱伝導性基板と、該熱伝導性基板上に形成
され電気的に絶縁された断熱層と、該断熱層上に形成さ
れた発熱素子アレイと該発熱素子アレイに電流を供給す
る共通電極および補強電極と前記発熱素子に対して選択
的に電流を通電するために前記発熱素子に接続された個
別電極と、該個別電極に接続された接続パッドと、該接
続パッドに接続配線を介して接続されたドライバＩＣと
を有するサーマルプリントヘッドにおいて、前記熱伝導
性基板の少なくとも一辺に斜面が形成されており、前記
接続パッドは、前記斜面に形成されており、前記ドライ
バＩＣは、前記熱伝導性基板とは別体の駆動回路基板上
に実装されており、前記駆動回路基板の前記ドライバＩ
Ｃが実装されている主面と前記熱伝導性基板の斜面と
が、略平行になるように前記駆動回路基板と前記熱伝導
性基板とが設置されていることを特徴としている。

【００２２】

【作用】容易に変形できない硬い被記録体や厚い被記録
体の場合、発熱素子アレイが形成された面より上部に突
起物の存在は許されないことになる。発熱素子アレイを
用いて所望の画像を記録する場合、各発熱素子にドライ
バＩＣを接続する必要があるが、ドライバＩＣをワイヤ
ボンディング・フリップチップ・ＴＡＢ（テープオウト
メイティッドボンディング）等いずれの接続方法によっ
て接続・実装しても、ドライバＩＣを保護するためのカ
バーや樹脂モールド部を含めた厚さは少なくとも 0.5ｍ
ｍ程度になってしまい、発熱素子アレイの形成面と同一
の高さを持つ面上に実装することは出来ない。むしろド
ライバＩＣや樹脂モールド部の厚さ（高さ）は発熱アレ
イのそれよりもさらに厚く（高く）なる。

【００２３】そこで、ドライバＩＣ接続部を傾斜面とし
発熱素子形成面と平行でない面内においてドライバＩＣ
を接続することにより、変形不可の被記録体への画像記
録が可能となる。しかも、本発明のように傾斜面をボン
ディングパッド部に設けることにより、上記の従来の発
熱素子を傾斜面に形成する場合の説明で示したようなコ
モン補強電極の大きさを十分には取れないという問題
や、転写記録に有効な部分グレーズ等の凸状グレーズを
形成できないという問題や、抵抗形状がバラツキ易い、
グレーズの厚さを均一にすることが困難で画質が低下す
る、保護膜の厚さがバラツキ易い、といった問題を解消
することができる。

【００２４】つまり、本発明によれば、発熱素子アレイ
が形成される面は斜面を形成しない一般的なサーマルプ
リントヘッドと同様に平面的であるため、その上に形成
される発熱素子アレイのパターニングはパターニング用
のマスクを十分近接させることができ、従来の技術に係
る斜面上に発熱素子を形成したものよりも高解像度のサ
ーマルプリントヘッドに対応可能である。

【００２５】また、コモン補強電極も、一般的なサーマ
ルプリントヘッドの仕様を適用でき、高速な画像記録に
も対応できる。断熱層であるグレーズの形成も一般のサ
ーマルプリントヘッドと同様に従来の一般的な印刷法等
により対応でき、発熱素子のグレーズ厚は均一なものが
得られる。同様に、保護膜厚さも斜面上に発熱素子を形
成する必要がないめたバラツキの発生することはない。
逆に、斜面部に形成するボンディングパッド部のグレー
ズ厚はバラツキが生じるがボンディングにはグレーズ厚
のバラツキの影響はなく表面性は同一のため良好な接続
が可能である。

【００２６】なお、凸状のグレーズ形状を持つサーマル
プリントヘッドは特に転写記録を高画質で行なうために
好適である。そこでこのような凸状のグレーズ形状を持
つサーマルプリントヘッドに本発明を適用すれば、従来
の発熱素子アレイを斜面上に形成したサーマルプリント
ヘッドに比較して、本発明による上記のような利点を生
かしつつ更に飛躍的に画質を向上させることができる。

【００２７】また、ドライバＩＣの実装の点でも、従来
同様にＩＣ上パッドや基板上のボンディングパッドを同
一の平行面上に配置することができるので、良好な品質
が実現できる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明に係るサーマルプリントヘッド
の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【００２９】図１は本発明に係るサーマルプリントヘッ
ドの構造の概要を示す断面図である。このサーマルプリ
ントヘッドは、発熱素子アレイ基板１００と、駆動回路
基板２００と、放熱板３００とからその主要部が形成さ
れている。

【００３０】図２は、本発明に係る発熱素子アレイ基板
１００の構造を示す図である。アルミナセラミックスか
らなる熱伝導性基板１０１の長手方向一辺に沿って斜面
１０２を形成する方法としては、従来の基板の一辺に発
熱素子アレイを形成する斜面を形成する方法と同様でよ
い。従って、本発明サーマルプリントヘッドはその製造
方法の点でも簡便であり、また少なくとも従来の製造方
法により形成可能な程度の寸法および精度で発熱素子ア
レイを形成可能であると言う利点を有している。

【００３１】焼成前の熱伝導性基板１０１を形成する方
法としては、型を用いて整形する、焼成後に砥石により
研磨整形するといった方法がある。このような製造方法
によって斜面１０２を形成することができる。

【００３２】続いて、熱伝導性基板１０１上への断熱層
であるグレーズ層１０３も従来と同様の工程で製作でき
る。つまり、斜面１０２におけるグレーズ層１０３の厚
さは発熱素子部のそれとは異なり厚さを均一にする必要
がないので、簡便な印刷法による形成が可能である。こ
こで、斜面１０２の傾斜をさらに大きな角度としたい場
合には、例えば熱伝導性基板１０１上の平らな上面部に
は印刷法によってグレーズ層１０３を形成し、斜面１０
２の上にはスプレー法によりグレーズ層１０３を形成す
る、といった組み合わせにより対応すれば良い。

【００３３】そして、グレーズ層１０３上には、発熱抵
抗素子１０４、個別電極１０５、共通電極および補強電
極１０６、保護膜１０７といった、一般のサーマルプリ
ントヘッドと同様の構造物を形成するが、いずれの構造
物を形成するための材料膜も一般的な着膜方法によって
成膜でき、しかも個々の材料膜のパターニングも、一般
的なエッチングのようなパターニング方法でパターニン
グできる。何となれば、最も精度の高いパターニングが
要求され、従来は斜面上に形成されていたのでその正確
なパターニングが困難であった発熱抵抗素子１０４のア
レイは、本発明においては熱伝導性基板１０１の平板な
上面部に形成し、発熱抵抗素子１０４ほどには高精度な
パターニングは必要ない接続パッド１０８は、斜面１０
２上に配置しているからである。こうして、本発明によ
れば、斜面１０２に発熱抵抗素子１０４のアレイを形成
する場合に比べて、形状のバラツキを小さくして、均一
な発熱抵抗アレイを形成することができる。

【００３４】駆動回路基板２００は、発熱素子アレイ基
板１００とは別体に形成されている。この駆動回路基板
２００の平坦な基体２０１上には、前記の発熱素子アレ
イ基板１００上の各個別電極１０５の各接続パッド１０
８にボンディングワイヤ２０２のような接続配線材を介
して接続されるドライバＩＣ２０３がＣＯＢ（Chip On
Board ）のような形態で実装されている。そしてこのド
ライバＩＣ２０３やボンディングワイヤ２０２などの実
装物を保護するために保護カバー２０４が配置されてい
る。なお、ボンディングワイヤ２０２の他にも接続配線
としては例えばＴＡＢ実装方式による接続リード等も利
用可能ではあるが、一般に接続配線としてはワイヤボン
ディングがベストマッチングであると考えられる。

【００３５】そして、上記の発熱素子アレイ１００の斜
面１０２と駆動回路基板２００の基体２０１の平坦な主
面とがほぼ水平に連なるように、発熱素子アレイ１００
と駆動回路基板２００とが、放熱板３００上に固定され
ている。

【００３６】以上のように、本発明に係るサーマルプリ
ントヘッドは、従来同様の製造方法を用いて実現でき、
また上記に示した如くドライバＩＣの実装およびその実
装部の保護カバーあるいはモールド等も同様の製造方法
が適用できるので、極めて簡易に作製可能である。

【００３７】また、上記のように発熱素子アレイ１００
と駆動回路基板２００とを保持する斜面を放熱板３００
に形成するには、例えばアルミ板（またはアルミ棒）を
押し出し加工することにより容易に形成できる。

【００３８】なお、本発明が適用可能なサーマルプリン
トヘッドの種類としては、上記の他にも、図３に示すよ
うにグレーズ層１０３が凸状のものでも、本発明は適用
可能であることは明らかである。特にこのような凸状の
グレーズ形状を持つサーマルプリントヘッドは転写記録
を高画質で行なうために好適であるから、これに本発明
を適用すれば、従来の発熱素子アレイを斜面上に形成し
たサーマルプリントヘッドに比較して、本発明による利
点を生かしつつ更に画質を向上させることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上、詳細な説明で明示したように、本
発明によれば、上記のような従来のサーマルプリントヘ
ッドにおける共通電極（及び補強電極）の寸法の設計上
の自由度が極めて小さいという問題や、発熱素子の形状
にバラツキが生じることに起因した記録画質の低下の問
題や、グレーズ層や保護膜等の正確なパターン形成が困
難であるという問題や、基板の厚さが厚くなりサーマル
プリントヘッドとしての重量やコストが過大となるとい
う問題を、簡易な技術で効果的に解消して、共通電極
（及び補強電極）の寸法の設計上の自由度が高く、記録
画質が高く、基板の厚さが適度な厚さで軽量かつ低コス
トな、サーマルプリントヘッドを実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るサーマルプリントヘッドの断面図
である。

【図２】本発明に係るサーマルプリントヘッド基板の断
面図である。

【図３】本発明に係るサーマルプリントヘッド基板の他
の断面図である。

【図４】従来の硬いあるいは厚い被記録体に記録を行な
うサーマルプリントヘッドの構造を示す断面図である。

【図５】従来の硬いあるいは厚い被記録体に記録を行な
うサーマルプリントヘッドの構造を示す平面図である。

【図６】従来の硬いあるいは厚い被記録体に記録を行な
うサーマルプリントヘッドの発熱素子アレイ基板の構造
を示す断面図である。

【符号の説明】

１０１………熱伝導性基板 １０２………斜面 １０３………グレーズ層 １０４………発熱抵抗素子 １０５………個別電極 １０６………共通電極及び補強電極 １０７………保護膜 １０８………接続パッド ２００………駆動回路基板 ３００………放熱板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱伝導性基板と、該熱伝導性基板上に形
   成され電気的に絶縁された断熱層と、該断熱層上に形成
   された発熱素子アレイと該発熱素子アレイに電流を供給
   する共通電極および補強電極と前記発熱素子に対して選
   択的に電流を通電するために前記発熱素子に接続された
   個別電極と、該個別電極に接続された接続パッドと、該
   接続パッドに接続配線を介して接続されたドライバＩＣ
   とを有するサーマルプリントヘッドにおいて、 前記熱伝導性基板の少なくとも一辺に斜面が形成されて
   おり、 前記接続パッドは、前記斜面に形成されており、 前記ドライバＩＣは、前記熱伝導性基板とは別体の駆動
   回路基板上に実装されており、 前記駆動回路基板の前記ドライバＩＣが実装されている
   主面と前記熱伝導性基板の斜面とが、略平行になるよう
   に前記駆動回路基板と前記熱伝導性基板とが設置されて
   いることを特徴とするサーマルプリントヘッド。