JPH10138541A

JPH10138541A - サーマルヘッド

Info

Publication number: JPH10138541A
Application number: JP30069596A
Authority: JP
Inventors: Hayami Sugiyama; 早実杉山
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1996-11-12
Filing date: 1996-11-12
Publication date: 1998-05-26
Anticipated expiration: 2016-11-12
Also published as: JP3757499B2

Abstract

(57)【要約】【課題】製造コストが安く、高速印字が可能なサーマ
ルヘッドを提供する【解決手段】１はヒートシンクであり、サーマルヘッ
ドの各部で発生した熱を空気中に効率的に放射するもの
である。２はステンレス基板であり、基板平面上に長尺
状に共通電極３が形成されているものである。共通電極
３は、発熱抵抗体４、４、・・および発熱抵抗体５、
５、・・に共通に接続されている。発熱抵抗体４および
５の直下には、それぞれグレース１０または１１が配設
されている。発熱抵抗体４による印刷時、発熱抵抗体５
も通電され、発生した熱エネルギーは、印刷用紙および
インクリボンをインクリボンの染料が拡散する直前の温
度に加熱する。そのため、次ラインが印刷されるとき、
印刷用紙およびインクリボンに蓄積された熱エネルギー
は、発熱抵抗体４の発生する熱エネルギーに加えられる
ので、発熱抵抗体４に通電するパルス幅が短くなり、高
速印刷が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サーマルプリンタ
に用いて好適なサーマルヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】カラープリンタに用いられる一列に発熱
抵抗体が形成されたシングルラインのサーマルヘッドの
構造を、図６および図７を参照して説明する。図６は、
発熱抵抗体が一列に形成されているシングルラインのサ
ーマルヘッドの外観図である。図７は図６のサーマルヘ
ッドのＡ−Ａ’線視断面図である。これらの図におい
て、１０１はアルミナ基板であり、この基板の上面にサ
ーマルヘッドの各部品が形成され、下面にヒートシンク
１０２が接着されている。ヒートシンク１０２はサーマ
ルヘッドの動作において、各部で発生した熱を空気中に
効率的に放射させる。

【０００３】１０３は発熱抵抗体であり、共通電極１０
４と個別リード電極１０５との間の通電状態において熱
エネルギーを発生するものである。共通電極１０４は発
熱抵抗体１０３、１０３、・・・の全てに共通の電極で
あり、発熱抵抗体１０３、１０３、・・・のコンタクト
部１０６に共通に接続されている。個別リード電極１０
５は、発熱抵抗体１０３、１０３、・・・のおのおのの
コンタクト部１０７に接続され、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａ
ｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）１０８の端子１０９、１０
９、・・・にそれぞれに配線されている。

【０００４】１１０はグレースであり、アルミナ基板１
０１の上面に反紡錘形状に形成され、印字処理時の余熱
として発熱抵抗体１０３の発生した熱エネルギーを蓄え
るものである。１１１は接続用フレキシブルプリント板
であり、図示されていないプリンタ本体のコントローラ
と接続する配線が形成されているものである。１１２は
保護膜であり、印字における紙との接触による磨耗から
発熱抵抗体１０３および電極１０４、１０５を保護す
る。

【０００５】次に、図６の上述したサーマルヘッドの製
造方法を説明する。まず、アルミナ基板１０１の表面上
のゴミを除去するため、アルミナ基板１０１の洗浄が行
われる。洗浄後、スパッタリング装置により、アルミナ
基板１０１の上面に所定のシート抵抗となるように、発
熱抵抗体１０３の薄膜材料をスパッタリングにより形成
させる。そして、スパッタリングまたは蒸着法により、
発熱抵抗体１０３の薄膜材料の上面に電極材料（たとえ
ばアルミニウム）を形成させる。

【０００６】次に、上記アルミニウム上にフォトレジス
トをコーティングされ、フォトリソグラフィーにより共
通電極１０４および個別リード電極１０５のレジストパ
ターンが作成される。このレジストパターンをマスクと
して、アルミニウムをエッチングし、共通電極１０４お
よび個別リード電極１０５を形成する。そして、レジス
トが全て除去され、発熱抵抗体１０３の薄膜材料、共通
電極１０４および個別リード電極１０５上に新たにレジ
ストがコーティングされる。

【０００７】次に、印字ドットごとの発熱抵抗体１０３
を形成するレジストパターンが、フォトリソグラフィー
により形成される。そして、発熱抵抗体１０３の薄膜材
料がエッチングにより各ドット毎の発熱抵抗体１０３に
分離される。次に、電極形成用のマスクを用い、スパッ
タリングにより、グレース１１０上部に保護膜１１２が
形成される。そして、熱処理により発熱抵抗体の抵抗値
の安定化、および発熱抵抗体と電極材料との密着の安定
化が行われる。

【０００８】次に、共通電極１０４上のＩＣ領域に絶縁
膜を堆積させ、このＩＣ領域上にＩＣ１０８がダイボン
ディングされる。そして、ＩＣ１０８の端子１０９と個
別リード電極１０５とがワイヤボンディングにより接続
され、ＩＣ１０８、ワイヤボンド部分および個別リード
電極１０５の一部分が樹脂により封止される。上述して
きた製造工程により、シングルラインのサーマルヘッド
が製造される。

【０００９】また、第２の従来例として図８および図９
で示されたサーマルヘッド（特願昭６２−２１７６２
７）がある。図８は、複数の発熱抵抗体が並列に２列で
配設されたダブルヘッドラインのサーマルヘッドの平面
図である。図９はＢ−Ｂ’線視断面図である。この図か
ら、アルミナ基板２００上において、グレーズガラス基
板２０１とグレーズガラス基板２０２とは、金属板２０
３を挟んで繋ぎ合わされ構成されているものである。金
属板２０３は共通電極であり、他の共通電極２０４と接
続されている。

【００１０】２０５は、発熱抵抗体であり、個別リード
電極２０６に対しコンタクト領域２０７を介し、また、
共通電極２０４に対しコンタクト領域２０８を介して、
それぞれ接続されている。２０９は、発熱抵抗体であ
り、個別リード電極２１０に対しコンタクト領域２１１
を介し、また、共通電極２０４に対しコンタクト領域２
１２を介して、それぞれ接続されている。２１３は保護
膜であり、印字される用紙との接触による摩耗から発熱
抵抗体２０５および２０９を保護する。

【００１１】また、第３の従来例として図１０で示され
る断面図のダブルラインのサーマルヘッドがある。この
図において、グレーズガラス基板３０１は、アルミナ基
盤３０２上に接着され、配線用溝３０３が形成されてい
る。共通電極３０４は、配線用溝３０３内にバルク金属
を埋め込むことで形成されている。３０５は他の共通電
極であり、共通電極３０４と接合している。

【００１２】３０６は発熱抵抗体であり、個別リード電
極３０７に対しコンタクト領域３０８を介し、また、共
通電極３０５に対しコンタクト領域３０９を介して、そ
れぞれ接続されている。３１０は発熱抵抗体であり、個
別リード電極３１１に対しコンタクト領域３１２を介
し、また、共通電極３０５に対しコンタクト領域３１３
を介して、それぞれ接続されている。３１４は保護膜で
あり、印字される用紙との接触による摩耗から発熱抵抗
体３０６および３１０を保護する。

【００１３】次に、図６のサーマルヘッドの動作を図１
１を参照して説明する。図１１はサーマルヘッドの等価
回路を示している。この図において４０１は電源であ
り、サーマルヘッドの駆動電力を供給する。１０３は発
熱抵抗体であり、１０４は共通電極である。１０５は個
別リード電極であり、１０８はコントロールＩＣであ
る。

【００１４】まず、図示していないプリンタ本体から送
られてくる一定周期のクロック信号ＣＬＫに同期して、
各発熱抵抗体１０３に対応したデータ信号ＤＡＴＡがコ
ントロールＩＣ１０８に入力され、ラッチ信号ＬＡＴＣ
Ｈの、たとえば「立ち上がり」でデータ信号ＤＡＴＡの
情報が、コントロールＩＣ１０８内部の記憶部に記憶さ
れる。この記憶された情報に基づき、たとえばストロー
ブ信号ＳＴＢが「１」のとき、発熱抵抗体１０３は、通
電されて熱エネルギーを発生する。ここで、プリント時
に、次ラインの印字情報がデータ信号ＤＡＴＡにより、
クロック信号ＣＬＫに同期してプリンタ本体から転送さ
れてくる。

【００１５】また、昇華型熱転写プリンタのプリント動
作を図１２を用いて説明する。図１２はサーマルヘッド
を用いた昇華型熱転写プリンタの概念図である。サーマ
ルヘッド５０１は、プラテン５０２と組み合わされてプ
リンタに装着されている。カラーリボン５０３と用紙５
０４は、これらサーマルヘッド５０１とプラテン５０２
とに挟まれ、サーマルヘッド５０１の発熱抵抗体５０５
の通電により発生する熱エネルギーで、カラーリボン５
０３の染料が拡散し、昇華することで用紙５０４に対し
プリント動作が行われる。

【００１６】次に用紙５０４へのプリント処理について
図１１、１２および１３を参照し、詳細に説明する。図
１３は、発熱抵抗体１０３に対する通電のストローブ信
号ＳＴＢのパルス幅と染料濃度との関係を示した図であ
る。ここで、パルス幅ＰBは、発熱抵抗体１０３に通電
する時間幅を示し、この通電による発熱エネルギーが、
バイアスエネルギーＥBであり、このエネルギーを加え
てもカラーリボンからのインクの転写は起らない。

【００１７】しかし、少しでもこれを越えるエネルギ一
を加えるとカラーリボンからの染料の転写が起こる。こ
こで、パルス幅ＰGは、発熱抵抗体１０３に通電する時
間幅を示し、この通電による発熱エネルギーが階調エネ
ルギーＥGであり、最高階調（２５５階調）の最大エネ
ルギーはＥB＋ＥGである。

【００１８】すなわち、０〜２５５の階調に対応するエ
ネルギーは、ＥB〜ＥB＋ＥGとなっている。これらのエ
ネルギーは、発熱抵抗体１０３が通電するパルス長に比
例している。ＥBとＥGとに対応するパルス幅をそれぞれ
ＰBとＰGとにすれば、これらエネルギーの発熱に必要な
パルス幅は、ＰB〜ＰB＋ＰGのあいだのものが必要とな
る。１ラインの印字に必要なプリント時間ｔLは、以下
の（１）式で求まる。ｔL ＝ＰB ＋ＰG ・・・・（１）

【００１９】そして、１ページのプリント時間ｔPは、
以下の（２）式で求まる。ｔP ＝ｔL × Ｌ × ３・・・・（２）（２）式で、「Ｌ」は１ページの行数であり、「３」は
カラー印刷時のイエロー、マジェンダおよびシアンの３
色印字するための数である。しかし、実際のプリント時
間は、これ以外に用紙取り込みや、排紙に要する時間と
が加算されたものとなる。

【００２０】サーマルヘッドの各発熱抵抗体１０３の発
熱エネルギーＥは（３）式で表せる。Ｅ＝（Ｖ² ／Ｒ） × ｔ・・・・（３）ここで、Ｖは発熱抵抗体１０３に印可する印可電圧値で
あり、Ｒは発熱抵抗体１０３の抵抗値であり、ｔは発熱
抵抗体１０３に通電する時間、すなわち１ラインのプリ
ント時間ｔLである。一定濃度を得るためには、発熱抵
抗体１０３の発熱エネルギーが一定である必要がある。

【００２１】この一定の条件下で、ｔLを小さくするた
めには、印可電圧値Ｖを大きくするか、抵抗値Ｒを小さ
くするかのどちらかを選択する必要があり、この場合次
の問題が生じる。印可電圧値Ｖは図１１に示される電源
の電圧であり、コントロールＩＣ１０８に印加される。
このコントロールＩＣは、通常ＭＯＳ（ＭｅｔａｌＯｘ
ｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）で作成されてお
り、現在の半導体技術では、耐圧として２０数ボルトが
限界である。現状は、ほぼこの許容電圧内の上限で使用
しており、これ以上の電源電圧の昇圧は困難である。一
方、発熱抵抗体１０３の抵抗値Ｒを小さくすることは容
易である。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】ところが、発熱抵抗体
の抵抗値Ｒを小さくすると、プリンタ装置の大型化とい
う新たな問題が生じる。（３）式を書き直して、（４）
式とする。Ｅ＝（Ｖ × ｉ） × ｔ・・・・（４）ここで、「ｉ」は発熱抵抗体１０３に流れる電流値であ
る。すなわち、ｉ＝Ｖ／Ｒである。印可電圧値Ｖを一定
のまま抵抗値Ｒを小さくすると、電流値ｉは増加する。

【００２３】そのため、電源の電流容量を増加させるた
め、電源本体のサイズが大きくなり、プリンタ装置本体
も大型化してしまう。小型／軽量化の観点からは、発熱
抵抗体の抵抗値Ｒを大きくする方向に向かってきてい
る。このため、現状のサーマルヘッドにおいて、プリン
ト時間ｔLの短縮化は不可能となっている。

【００２４】一方、図８のダブルラインサーマルヘッド
を用いれば２ラインを同時にプリントできるため、原理
的にはプリント時間を半分に短縮できる。しかしなが
ら、図８、９および１０に示されるサーマルヘッドは、
バルク金属を用いた共通電極とアルミナ基板との熱膨張
率が異なるため、双方の接合界面においてお互いに剥離
が起こる。特に、アルミナ基板とバルク金属の剥離によ
り、共通電極上に形成された薄膜の電極に熱応力が掛か
り、薄膜の機械的強度が非常に弱いため、薄膜が損傷を
受けてしまうので、実用化が困難な欠点があった。

【００２５】また、実用化が可能としても、ダブルライ
ンサーマルヘッドにおける一方の発熱抵抗体をあらかじ
め加熱させるプレヒートに用いる用途の場合、プレヒー
トの用いる発熱抵抗体は、各印字ドット単位に対応した
階調制御の必要はない。そのため、高速印字のためにプ
レヒート用の発熱抵抗体を持つサーマルヘッドの代用と
して、ダブルラインサーマルヘッドを用いることは、ダ
ブルラインサーマルヘッドの製造コストが高いため無駄
が大きくなる問題があった。本発明はこのような背景の
下になされたもので、製造コストが安く、高速印字が可
能なサーマルヘッドを提供することを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
印刷データに基づいて発熱抵抗体に駆動電流を供給する
ことにより発熱させてドット印刷を行うサーマルヘッド
において、基板と、この基板の表面を覆って設けられ、
表面の一部が盛り上げられた絶縁層と、この絶縁層の盛
り上げ箇所の表面に形成された発熱抵抗体のパターンと
を具備し、前記基板は、前記基板の表面から突出して前
記絶縁層の盛り上げ箇所を貫通して絶縁層の表面から露
出することにより、前記発熱抵抗体のパターンに接続さ
れ、この接続箇所を中心として前記発熱抵抗体のパター
ンを第１の発熱抵抗体と第２の発熱抵抗体とに分割する
共通電極を有することを特徴とする。

【００２７】請求項２記載の発明は、請求項１記載のサ
ーマルヘッドにおいて、前記第１の発熱抵抗体と共通電
極とに囲まれた前記絶縁層の盛り上がり部が蓄熱性材料
により構成されたことを特徴とする。請求項３記載の発
明は、請求項１または請求項２記載のサーマルヘッドに
おいて、前記第２の発熱抵抗体と共通電極とに囲まれた
前記絶縁層の盛り上がり部が蓄熱性材料により構成され
たことを特徴とする。請求項４記載の発明は、請求項１
ないし請求項３いずれかに記載のサーマルヘッドにおい
て、印刷用紙の送り方向に対して、前記第２の発熱抵抗
体が第１の発熱抵抗体より前に配設されたことを特徴と
する。

【００２８】請求項５記載の発明は、請求項１ないし請
求項４いずれかに記載のサーマルヘッドにおいて、前記
第２の通電制御部が、トランジスタであることを特徴と
する。請求項６記載の発明は、請求項１ないし請求項５
いずれかに記載のサーマルヘッドにおいて、前記共通電
極が前記基板の表面に垂直に突出形成されたことを特徴
とする。請求項７記載の発明は、請求項３記載のサーマ
ルヘッドにおいて、前記第２の発熱抵抗体と共通電極と
に囲まれた前記絶縁層の盛り上がり部の厚さが、前記絶
縁膜の他の領域に比較して厚く形成されたことを特徴と
する。請求項８記載の発明は、請求項１ないし請求項７
いずれかに記載のサーマルヘッドにおいて、前記第１の
発熱抵抗体と共通電極とに囲まれた前記絶縁層の盛り上
がり部の体積が、前記第２の発熱抵抗体と共通電極とに
囲まれた前記絶縁層の盛り上がり部の体積に比較して、
小さく形成されたことを特徴とする。請求項９記載の発
明は、請求項１ないし請求項８いずれかに記載のサーマ
ルヘッドにおいて、前記基板が金属基板であり、この金
属基板と前記共通電極とは、一体に形成されているため
同電位であり、前記金属基板は電極としての機能を持つ
ことを特徴とする。請求項１０記載の発明は、請求項１
ないし請求項９いずれかに記載のサーマルヘッドにおい
て、前記共通電極の幅が、０ｍｍを超え、２ｍｍ以下で
形成されることを特徴とする。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に
よるサーマルヘッドの構成を示すブロック図である。こ
の図において、１はヒートシンクであり、サーマルヘッ
ドの各部で発生した熱を空気中に効率的に放射する。２
はステンレス基板であり、基板平面上に長尺状に共通電
極３が形成されている。共通電極３は、発熱抵抗体４、
４、・・・および発熱抵抗体５、５、・・・に共通に接
続されている。

【００３０】発熱抵抗体４は、カラーリボンのインクを
用紙に転写する熱エネルギーを発生する。発熱抵抗体５
は、カラーリボンのインクを用紙に転写する熱エネルギ
ーを発生する。６は接続用フレキシブルプリント基板で
あり、図示されていないプリンタ本体のコントローラと
接続する配線が形成されている。

【００３１】７は一括電極であり、発熱抵抗体５に対し
て通電のための電圧を一括印可するトランジスタに接続
する。８、８、・・・・は個別リード電極であり、図に
は示されていないが、発熱抵抗体４にそれぞれ通電のた
めの電圧を印可する、コントロールＩＣに接続されてい
る。９はグレーズガラスであり、グレース１０および１
１を有している。１２は共通電極である。

【００３２】また、図２は図１に示されるサーマルヘッ
ドのＣ−Ｃ’線視断面図である。この図において、３０
は裏面グレーズガラスであり、ステンレス基板２が反ら
ない様に塗布／焼成されている。３１はコンタクト領域
であり、個別リード電極８、８、・・・と発熱抵抗体
４、４、・・・とをそれぞれ接続する。

【００３３】３２はコンタクト領域であり、発熱抵抗体
４、４、・・・および５、５、・・・と共通電極３とを
接続する。３３はコンタクト領域であり、発熱抵抗体
５、５、・・・と一括電極７とを接続する。３４は保護
膜であり、印字時における用紙との接触による磨耗から
発熱抵抗体４、４、・・・および５、５、・・・を保護
する。

【００３４】次に、図２および図３を参照し、図１のサ
ーマルヘッドの製造プロセスを説明する。図３は、サー
マルヘッドのＣ−Ｃ’線視断面図であり、製造プロセス
の過程を示すものである。ここで用いるグレーズガラス
の製造方法は、「特公平７−１２０６８」に準じてい
る。まず、たとえば０．８ｍｍの厚さのステンレス基板
２が、ｎ−プロピルブロマイドの様な有機溶剤により、
脱脂洗浄される。

【００３５】次に、ステンレス基板２表面上のゴミを除
去するため、ステンレス基板２は、スクラッバーにより
洗浄される。そして、ステンレス基板２における表面の
凹凸に吸着しているゴミを除去するため、ステンレス基
板２は、臭化メチルの洗浄液中において、超音波洗浄に
より表面洗浄される。次に、ステンレス基板２表面の表
面研磨処理のため、たとえば、ＦｅＣｌ₃：５０ｇ、Ｈ
Ｃｌ：５００ｍｌおよびＨ₂Ｏ：１０００ｍｌの塩化第
二鉄溶液により、ステンレス基板２表面は、２分間の緩
やかなエッチングによる研磨処理が行われる。

【００３６】次に、サーマルヘッドを構成する、ステン
レス基板２の表面にフォトレジストをコーティングす
る。そして、共通電極３の形成部だけフォトレジストが
残るようにフォトリソグラフィーにより、コーティング
されたフォトレジストのパターニングが行なわれる。こ
の残ったフォトレジストのパターンをマスクとして、Ｈ
₂Ｃ₂Ｏ₄・２Ｈ₂Ｏ：２００ｇ＋Ｈ₂Ｏ：２０００ｍｌの
シュウ酸溶液中において、電極間隔を２０ｍｍとし、電
極間に５Ｖの電圧を印可して、約０．６７μｍ／ｍｉｎ
のエッチング速度により、ステンレス基板２表面がエッ
チングされ、共通電極３が形成される。

【００３７】このエッチングにより、突出形成される共
通電極３の高さは、表面粗さ測定器により監視される。
また、上記の説明では、ステンレス基板２の共通電極３
の形成が、エッチング溶液によるエッチングで行われた
が、たとえば他の手法として、研磨加工、切削加工、ロ
ール加工、プレス加工、引き抜き加工およびこれらの方
法の組み合わされた加工法を用いても形成することがで
きる。

【００３８】次に、ステンレス基板２が９００℃で１０
分間焼成され、ステンレス基板２表面に酸化皮膜が形成
される。次に、図３に示す様に溶剤でガラスの粉末を溶
きペースト状のガラス形成材料であるガラスペーストが
ステンレスで作成されたメッシュ板を用いたスクリーン
で印刷され、８５０℃で焼成されることで各グレーズガ
ラスとなる。まず、ガラスペースト４１が、共通電極３
の領域以外のステンレス基板２の表面に一様にスクリー
ン印刷される。このガラスペースト４１の厚さは、２０
μｍとされる。そして、印刷されたガラスペースト４１
を含め、ステンレス基板２の表面が平坦化される。

【００３９】ここで、ガラスペースト４１が１４０℃に
おいて、あらかじめガラスペーストに含まれる溶剤が突
沸せずに揮発する温度で加熱されるプリベーキングが行
われ、ガラスペースト４１に含まれる溶剤が、徐々に揮
発させられる。次に、ステンレス基板２の温度が室温ま
で低下後、ステンレス基板２の下面にガラスペーストが
均一にスクリーン印刷される。そして、このガラスペー
ストが平坦化された後、１４０℃において、プリベーキ
ングされ、ステンレス基板２の下面のガラスペーストに
含まれる溶剤が、徐々に揮発させられる。

【００４０】次に、炉の温度が８５０℃とされ、ステン
レス基板２が炉中で加熱され、ステンレス基板２表面の
ガラスペースト４１およびステンレス基板下面のガラス
ペーストの燒成を行い、ステンレス基板２が室温になる
まで自然冷却される。ここでガラスペースト４１は、グ
レーズガラス９となり、ステンレス基板２の下面のガラ
スペーストは、裏面グレースガラス３０となる。そし
て、金属のマスクを用い、共通電極３の両側壁部および
グレーズガラス９表面にガラスペースト４２が、厚さ３
０μｍでスクリーン印刷される。

【００４１】次に、ステンレス基板２の表面が平坦化さ
れ、共通電極の両側のグレースガラス４１が、１４０℃
においてプリベーキングされ、ガラスペースト４２に含
まれる溶剤が揮発される。そして、炉の温度が８５０℃
とされ、ステンレス基板２が加熱され、共通電極３の両
側のガラスペースト４２が燒成され、それぞれグレース
１０および１１が形成される。ここで、必要に応じて共
通電極３およびグレーズガラス１１、１６表面が砥粒お
よびバフ研磨により研磨される。

【００４２】次に、ステンレス基板２上に形成された各
膜上に、たとえばＴａＳｉＯ₂の抵抗体がスパッタリン
グにより形成される。そして、この抵抗体の上部にマス
クとして、たとえばＮｉＣｒが電子ビーム蒸着により
０．１μｍの厚さで形成される。次に、発熱抵抗体４、
５およびコンタクト領域３１、３２、３３の部分の形状
にフォトレジストのパターンが残るように、フォトリソ
グラフィーにより、フォトレジストのパターニングが行
われる。

【００４３】次に、このフォトレジストのパターンをマ
スクとして、硝酸セリュウムアンモニウム溶液により、
ＮｉＣｒがエッチングされる。そして、フォトレジスト
を除去することで、発熱抵抗体４、５およびコンタクト
領域３１、３２、３３の部分の形状にＮｉＣｒがパター
ニングされる。そして、今度は、ＮｉＣｒをマスクとし
て、抵抗体膜をエッチングすることにより、発熱抵抗体
４、５およびコンタクト領域３１、３２、３３の部分の
形状に、抵抗体膜がパターニングされる。

【００４４】次に、アルミニウムの電極形成が密着良く
行えるように、発熱抵抗体４、５およびコンタクト領域
３１、３２、３３の部分と、アルミニウムの電極７、
８、１２とのあいだに、アルミニウムを材料とした、コ
ンタクト領域３１、３２、３３の表面部分に対する蒸着
されるアルミニウムの密着性を向上させるバインダー薄
膜が、０．１μｍの厚さで形成される。そして、電極材
料としてのアルミニウム膜が電子ビーム蒸着により形成
される。次に、コンタクト領域３１、３２、３３の部分
の形状にフォトレジストが残るように、フォトリソグラ
フィーにより、フォトレジストのパターニングが行われ
る。

【００４５】次に、このフォトレジストのパターンをマ
スクとして、燐酸により、アルミニウム膜およびバイン
ダー薄膜が除去される。そして、フォトレジストを除去
することにより、アルミニウムの電極７、８、１２が形
成される。次に、保護膜、たとえばＳＩＡＬＯＮ（登録
商標）が、スパッタリングにより、５μｍの厚さで形成
される。そして、５５０℃で１時間の熱処理により、Ｓ
ＩＡＬＯＮがアニーリングされる。

【００４６】次に、図には示されていないが、共通電極
７上のＩＣ配設領域に絶縁膜を形成させ、このＩＣ領域
の絶縁膜上にコントロールＩＣがダイボンディングされ
る。そして、コントロールＩＣの端子と個別リード電極
８とがワイヤボンディングにより接続され、コントロー
ルＩＣ、ワイヤボンド部分および個別リード電極８の一
部分がエポキシ樹脂により封止される。

【００４７】次に、図１のサーマルヘッドの動作を図４
を参照して説明する。図４はサーマルヘッドの等価回路
を示している。この図において、５０はコントロールＩ
Ｃであり、電源５１から供給される電圧により、発熱抵
抗体４をおのおの駆動するものである。５２は駆動用ト
ランジスタであり、電源５３により供給される電圧によ
り、発熱抵抗体５をおのおの駆動するものである。５４
は接地点であり、発熱抵抗体４および５の共通電極１２
が接続されているものである。

【００４８】まず、図示していないプリンタ本体から送
られてくる一定周期のクロック信号ＣＬＫに同期して、
各発熱抵抗体４に対応したデータ信号ＤＡＴＡがコント
ロールＩＣ５０に入力され、ラッチ信号ＬＡＴＣＨの、
たとえば「立ち上がり」でデータ信号ＤＡＴＡの情報
が、コントロールＩＣ５０内部の記憶部に記憶される。
この記憶された情報に基づき、たとえばストローブ信号
ＳＴＢが「１」のとき、発熱抵抗体４は、通電されて熱
エネルギーを発生する。

【００４９】また、発熱抵抗体４の通電と同時に、全て
の発熱抵抗体５、５、・・・がプリンタ本体の制御信号
ＯＮ／ＯＦＦが「１」となることにより、駆動用トラン
ジスタ５２がオン状態となり、発熱抵抗体５直下のグレ
ース１０が加熱され、熱エネルギーが蓄積されることに
なる。すなわち、図１３におけるバイアスパルスのパル
ス幅ＰBで発熱する熱エネルギーに相当する熱エネルギ
ーを、グレース１０が蓄熱することになる。このグレー
ス１０に蓄熱された熱エネルギーが、次のラインをプリ
ントするときの熱エネルギーの一部ＥBとなるため、バ
イアスパルスのパルス幅ＰBの時間分だけプリント時間
が短縮されることになる。

【００５０】図４の等価回路の実際の動作を図４、図５
（ａ）および図５（ｂ）を参照して説明する。図５
（ａ）は、発熱抵抗体４を駆動する電圧値Ｖ1のストロ
ーブ信号ＳＴＢのパルス幅を示すタイミングチャートで
ある。また、図５（ｂ）は、発熱抵抗体５を駆動する電
圧値Ｖ2のオン／オフ信号ＯＮ／ＯＦＦのパルス幅を示
すタイミングチャートである。１ラインをプリントする
周期は、それぞれ時刻ｔ0〜ｔ2までと、ｔ2〜ｔ5まで
と、ｔ5〜ｔ7までとで示される時間幅である。

【００５１】発熱抵抗体５を駆動する電圧値Ｖ2のパル
ス幅は、常に一定であり、熱エネルギーＥBを発生する
通電時間となっている。すなわち、時刻ｔ1〜ｔ2で通電
され、発熱抵抗体５の発生した熱エネルギーが、グレー
ス１０に蓄えられ、時刻ｔ2〜ｔ5における発熱抵抗体４
の、たとえば時刻ｔ2〜ｔ4のパルス幅の発生する１９０
諧調の発色濃度の熱エネルギーに加えられ、プリント動
作が行われる。

【００５２】また、時刻ｔ3〜ｔ5で通電され、発熱抵抗
体５の発生した熱エネルギーが、グレース１０に蓄えら
れ、時刻ｔ5〜ｔ7における発熱抵抗体４の、たとえば時
刻ｔ5〜ｔ6のパルス幅の発生する６４諧調の発色濃度の
熱エネルギーに加えられ、プリント動作が行われる。す
なわち、発熱抵抗体５で発生する熱エネルギーは、染料
が拡散転写するしきい値のエネルギーであり、発熱抵抗
体４で発生するエネルギーは、発色濃度の諧調を決定す
るものとなる。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、印刷データに基づいて
発熱抵抗体に駆動電流を供給することにより発熱させて
ドット印刷を行うサーマルヘッドにおいて、基板と、こ
の基板の表面を覆って設けられ、表面の一部が盛り上げ
られた絶縁層と、この絶縁層の盛り上げ箇所の表面に形
成された発熱抵抗体のパターンとを具備し、前記基板
は、前記基板の表面から突出して前記絶縁層の盛り上げ
箇所を貫通して絶縁層の表面から露出することにより、
前記発熱抵抗体のパターンに接続され、この接続箇所を
中心として前記発熱抵抗体のパターンを第１の発熱抵抗
体と第２の発熱抵抗体とに分割する共通電極を有するた
め、第２の発熱抵抗体の発熱エネルギーを、プリント時
に第１の発熱抵抗体の発熱エネルギーに加えてプリント
動作を行うので、各発熱抵抗体の通電パルスを短くで
き、プリント時間の短縮が可能となる効果がある。

【００５４】また、本発明によれば、請求項１記載のサ
ーマルヘッドにおいて、前記第１の発熱抵抗体と共通電
極とに囲まれた前記絶縁層の盛り上がり部が蓄熱性材料
により構成されたため、次ラインのプリント時まで第１
の発熱抵抗体の発熱エネルギーを蓄えることができるの
で、第１の発熱抵抗体の発生した発熱エネルギーを効率
的に使用できる効果がある。さらに、本発明によれば、
請求項１または請求項２記載のサーマルヘッドにおい
て、前記第２の発熱抵抗体と共通電極とに囲まれた前記
絶縁層の盛り上がり部が蓄熱性材料により構成されたた
め、第２の発熱抵抗体の発生した発熱エネルギーを次ラ
インのプリント時に、効率的に使用できる効果がある。
加えて、発明によれば、請求項１ないし請求項３いずれ
かに記載のサーマルヘッドにおいて、印刷用紙の送り方
向に対して、前記第２の発熱抵抗体が第１の発熱抵抗体
より前に配設されたため、前記第２の発熱抵抗体の発生
した熱エネルギーが、印刷用紙とインクリボンとを、イ
ンクリボンの染料が拡散される直前の温度まで加熱する
ことにより、第２の発熱抵抗体の発熱エネルギーを、プ
リント時に第１の発熱抵抗体の発熱エネルギーに加えて
プリント動作が行えるので、第１の発熱抵抗体への通電
パルスが短くなり、プリント時間の短縮が可能となる効
果がある。

【００５５】また、本発明によれば、請求項３記載のサ
ーマルヘッドにおいて、前記第２の発熱抵抗体と共通電
極とに囲まれた前記絶縁層の盛り上がり部の厚さが、前
記絶縁膜の他の領域に比較して厚く形成されたため、第
２の発熱抵抗体の発生する熱エネルギーがより多く蓄え
られ、第１の発熱抵抗体の発生する熱エネルギーに加え
られるので、次ラインのプリントにおける第１の発熱抵
抗体への通電パルス幅を短くできる効果がある。さら
に、本発明によれば、請求項１ないし請求項７いずれか
に記載のサーマルヘッドにおいて、前記第１の発熱抵抗
体と共通電極とに囲まれた前記絶縁層の盛り上がり部の
体積が、前記第２発熱抵抗体と共通電極とに囲まれた前
記絶縁層の盛り上がり部の体積に比較して、小さく形成
されたため、第２の発熱抵抗体の発生する熱エネルギー
がより多く蓄えられ、次ラインのプリントにおける、第
１の絶縁部の蓄積する熱エネルギーの量に影響されず、
精度の高いバイアスエネルギーとしての熱エネルギーを
供給できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるプレヒート機能の
付いたサーマルヘッドの斜視図である。

【図２】本発明の一実施形態による図１のサーマルヘ
ッドのＣ−Ｃ’線視断面図である。

【図３】本発明の一実施形態による図１のサーマルヘ
ッドの製造段階におけるＣ−Ｃ’線視断面図である。

【図４】本発明の一実施形態によるプレヒート機能の
付いたサーマルヘッドの等価回路を示す図である。

【図５】本発明の一実施形態によるプレヒート機能の
付いたサーマルヘッドの動作を示すタイミングチャート
である。

【図６】第１の従来例のサーマルヘッドの斜視図であ
る。

【図７】第１の従来例のサーマルヘッドの図６におけ
るＡ−Ａ’線視断面図である。

【図８】第２の従来例のダブルヘッドラインサーマル
ヘッドの平面図である。

【図９】第２の従来例のダブルヘッドラインサーマル
ヘッドの図８におけるＢ−Ｂ’線視断面図である。

【図１０】第３の従来例のダブルヘッドラインサーマ
ルヘッドの発熱抵抗体の領域の断面図である。

【図１１】第１の従来例のサーマルヘッドの等価回路
である。

【図１２】サーマルヘッドを用いた昇華型熱転写プリ
ンタの概念図である。

【図１３】発熱抵抗体に電流を流す通電のパルス幅
と、発色濃度との関係を示した図である。

【符号の説明】

１ヒートシンク２ステンレス基板３共通電極４、５発熱抵抗体６接続用フレキシブルプリント板７一括電極８個別リード電極９グレーズガラス１０、１１グレース１２共通電極３０裏面グレーズガラス３１、３２、３３コンタクト領域３４保護膜４１、４２ガラスペースト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ４１Ｊ 3/20 １１３Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】印刷データに基づいて発熱抵抗体に駆動
電流を供給することにより発熱させてドット印刷を行う
サーマルヘッドにおいて、基板と、この基板の表面を覆って設けられ、表面の一部が盛り上
げられた絶縁層と、この絶縁層の盛り上げ箇所の表面に形成された発熱抵抗
体のパターンとを具備し、前記基板は、前記基板の表面から突出して前記絶縁層の
盛り上げ箇所を貫通して絶縁層の表面から露出すること
により、前記発熱抵抗体のパターンに接続され、この接
続箇所を中心として前記発熱抵抗体のパターンを第１の
発熱抵抗体と第２の発熱抵抗体とに分割する共通電極を
有すること、を特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】前記第１の発熱抵抗体と共通電極とに囲
まれた前記絶縁層の盛り上がり部が蓄熱性材料により構
成されたことを特徴とする請求項１記載のサーマルヘッ
ド。
【請求項３】前記第２の発熱抵抗体と共通電極とに囲
まれた前記絶縁層の盛り上がり部が蓄熱性材料により構
成されたことを特徴とする請求項１または請求項２記載
のサーマルヘッド。
【請求項４】印刷用紙の送り方向に対して、前記第２
の発熱抵抗体が、第１の発熱抵抗体より前に配設された
ことを特徴とすることを特徴とする請求項１ないし請求
項３いずれかに記載のサーマルヘッド。
【請求項５】前記第２の通電制御部が、トランジスタ
であることを特徴とする請求項１ないし請求項４いずれ
かに記載のサーマルヘッド。
【請求項６】前記共通電極が前記基板の表面に垂直に
突出形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項
５いずれかに記載のサーマルヘッド。
【請求項７】前記第２の発熱抵抗体と共通電極とに囲
まれた前記絶縁層の盛り上がり部の厚さが、前記絶縁膜
の他の領域に比較して厚く形成されたことを特徴とする
請求項３記載のサーマルヘッド。
【請求項８】前記第１の発熱抵抗体と共通電極とに囲
まれた前記絶縁層の盛り上がり部の体積が、前記第２の
発熱抵抗体と共通電極とに囲まれた前記絶縁層の盛り上
がり部の体積に比較して、小さく形成されたことを特徴
とする請求項１ないし請求項７いずれかに記載のサーマ
ルヘッド。
【請求項９】前記基板が金属基板であり、この金属基
板と前記共通電極とは、一体に形成されているため同電
位であり、前記金属基板は電極としての機能を持つこと
を特徴とする請求項１ないし請求項８いずれかに記載の
サーマルヘッド。
【請求項１０】前記共通電極の幅が、０ｍｍを超え、
２ｍｍ以下で形成されることを特徴とする請求項１ない
し請求項９いずれかに記載のサーマルヘッド。