サーマルヘッド及びその製造方法
【目的】 印刷動作中の静電破壊を防止して優れた印画結果を得られるサーマルヘッド及びその製造方法を得る。
【構成】 ヘッド基板表面に、所定ピッチで並ぶ複数の発熱抵抗体と、隣り合う一対の発熱抵抗体を導通接続する折り返し電極と、この折り返し電極を介して隣り合う一対の発熱抵抗体に通電する個別電極とコモン電極とを備えたサーマルヘッドにおいて、ヘッド基板表面に、さらに、複数の発熱抵抗体と折り返し電極と個別電極を囲むグランド接地用のグランド配線を設けた。
【構成】 ヘッド基板表面に、所定ピッチで並ぶ複数の発熱抵抗体と、隣り合う一対の発熱抵抗体を導通接続する折り返し電極と、この折り返し電極を介して隣り合う一対の発熱抵抗体に通電する個別電極とコモン電極とを備えたサーマルヘッドにおいて、ヘッド基板表面に、さらに、複数の発熱抵抗体と折り返し電極と個別電極を囲むグランド接地用のグランド配線を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば熱転写型プリンタに搭載されるサーマルヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーマルヘッドは、ヘッド基板表面の蓄熱層上に、通電により発熱する多数の発熱抵抗体と、全発熱抵抗体に共通電位を与えるコモン電極と、各発熱抵抗体に個別に導通接続した個別電極と、これら発熱抵抗体、コモン電極及び個別電極を覆う絶縁性耐磨耗保護層とを備え、発熱抵抗体の熱をインクリボンまたは被印画物に与えることで印画動作する。
【０００３】
上記コモン電極は、従来一般に、複数の発熱抵抗体の配列方向にライン状に延びたライン電極部と、このライン電極部から抵抗長方向に延びて個別電極とは反対側の端部で各発熱抵抗体に接続する配線電極部とにより形成されている。このようなコモン電極の配線電極部と個別電極とが発熱抵抗体の抵抗長方向に一直線状に配置される直線電極型のサーマルヘッドに対し、近年では、折り返し電極型のサーマルヘッドも提案されている。
【０００４】
折り返し電極型のサーマルヘッドでは、例えば隣り合う一対の発熱抵抗体で一つの印刷ドットが構成される。各印刷ドットにおいて、一対の発熱抵抗体の一端部は折り返し電極で接続され、一方の発熱抵抗体の他端部はコモン電極の配線電極部に接続され、他方の発熱抵抗体の他端部は個別電極に接続されている。複数の発熱抵抗体、折り返し電極、コモン電極及び個別電極は、絶縁性耐磨耗保護層によって覆われる。この折り返し電極型によれば、直線電極型よりも電極配置スペースを狭くでき、高記録密度化に有利である。
【特許文献１】特開２００２−４６２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記折り返し電極型のサーマルヘッドでは、電極（折り返し電極、コモン電極の配線電極部、個別電極）の幅寸法が従来の直線電極型よりも狭く規定されており、印刷動作中の静電破壊（ＥＳＤ）対策が問題となっている。印刷動作中は、圧接するヘッドとインクリボン（または印刷媒体）との摩耗により静電気が発生しやすく、この静電気による電撃（静電気放電）をサーマルヘッドが受けると、ヘッド基板表面を覆う絶縁性保護層の絶縁性が破られてヘッド基板表面に大電流が瞬間的に流れ、発熱抵抗体の抵抗値が変化したりショートを引き起こしたり等の不具合が生じ、最悪の場合には印画結果に悪影響を与える。電極幅（配線幅）が狭いと、静電耐圧も低くなるので、小さな静電気放電が起きても受けるダメージは大きかった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、印刷動作中の静電破壊を防止して優れた印画結果を得られるサーマルヘッド及びその製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、静電気放電により生じた大電流を逃がすグランド配線をヘッド基板表面に設ければ、印刷動作中の静電破壊を防止できることに着目してなされたものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、ヘッド基板表面に、所定ピッチで並ぶ複数の発熱抵抗体と、隣り合う一対の発熱抵抗体を導通接続する折り返し電極と、この折り返し電極を介して隣り合う一対の発熱抵抗体に通電する個別電極とコモン電極とを備えたサーマルヘッドにおいて、ヘッド基板表面にはさらに、複数の発熱抵抗体と折り返し電極と個別電極を囲む、グランド接地用のグランド配線を設けたことを特徴としている。
【０００９】
上記サーマルヘッドは、ヘッド基板に隣接させてプリント回路基板を備える。プリント回路基板には、個別電極を介して印刷ドットを選択的に通電する複数の駆動ＩＣと、コモン電極に所定のコモン電位を与える電源部と、グランド配線をグランド接地するグランド部とを設けることが実際的である。この場合、コモン電極は、ヘッド基板のプリント回路基板に臨む縁部で複数の発熱抵抗体の配列方向にライン状に延び、プリント回路基板の電源部から給電されるライン電極部を有し、グランド配線は、ヘッド基板のプリント回路基板側に臨む縁部を除く周縁部に沿わせて形成されていることが好ましい。
【００１０】
グランド配線及びコモン電極のライン電極部は、静電気放電により生じた電流が該グランド配線またはコモン電極のライン電極部を介して逃げやすいように、折り返し電極及び個別電極の幅寸法よりも大きな幅寸法で形成されていることが好ましい。
【００１１】
折り返し電極、コモン電極、個別電極及びグランド配線は、同一の導体材料で形成することができる。この導体材料としては、例えばＡｌ導体膜を用いることができる。
【００１２】
グランド配線とヘッド基板表面の間には、一対の発熱抵抗体と同一材料からなる抵抗体膜が介在していることが好ましい。ヘッド基板表面には蓄熱層が形成されているのが実際的であり、上記抵抗体膜が介在することにより、この蓄熱層とグランド配線との密着性が高まる。
【００１３】
本発明は、製造方法の態様によれば、ヘッド基板表面に、複数の発熱抵抗体、折り返し電極、個別電極及びコモン電極を形成するための第１抵抗体パターンと、この第１抵抗体パターンにより形成される複数の発熱抵抗体と折り返し電極と個別電極を囲むための第２抵抗体パターンとを形成する工程と、第１抵抗体パターン及び第２抵抗体パターンの上に導体膜を形成し、該第２抵抗体パターン上に形成した導体膜をグランド配線として得る工程と、第１抵抗体パターンの発熱抵抗体形成エリア上の導体膜を除去し、所定ピッチで並ぶ複数の発熱抵抗体と、隣り合う一対の発熱抵抗体を接続する折り返し電極と、この折り返し電極を介して隣り合う一対の発熱抵抗体に通電する個別電極とコモン電極とを形成する工程と、グランド配線をグランド接地する工程とを有することを特徴としている。
【００１４】
第１抵抗体パターンのコモン電極形成エリアは、ヘッド基板表面の一縁部に臨ませて形成することが好ましく、第２抵抗体パターンは、この第１抵抗体パターンのコモン電極形成エリアを除くヘッド基板表面の周縁部に沿わせて形成することが好ましい。
【００１５】
第２抵抗体パターンの幅寸法は、第１抵抗体パターンの幅寸法よりも大きく規定することが好ましい。
【００１６】
また本発明方法は、別の表現によれば、ヘッド基板表面に、所定ピッチで配置された複数の発熱抵抗体と、隣り合う一対の発熱抵抗体を導通接続する折り返し電極と、この折り返し電極を介して隣り合う一対の発熱抵抗体に通電する個別電極とコモン電極と、複数の発熱抵抗体、折り返し電極及び個別電極を囲むグランド接地用のグランド配線とを有するサーマルヘッドを製造する方法であって、フォトリソグラフィ技術を用いて、折り返し電極、個別電極及びコモン電極と同時にグランド配線を形成し、このグランド配線をグランド接地することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、静電気放電により生じた大電流はヘッド基板表面のグランド配線を介してアースに落ちるので、印刷動作中の静電破壊を防止でき、優れた印画結果の得られるサーマルヘッド及びその製造方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１及び図２は、本発明を適用したサーマルヘッドの全体構成を示す模式平面図及び断面図である。本サーマルヘッド１は、発熱回路部を有するヘッド基板２と、このヘッド基板２の発熱回路部を制御するためのプリント回路基板２０とを独立に備えている。
【００１９】
ヘッド基板２は、Ｓｉやセラミック材料、金属材料等からなる放熱性に優れた基板であり、基板表面に例えばガラス等の断熱材料からなる蓄熱層３を有している。蓄熱層３は、ヘッド基板表面全体に均一な膜厚で形成された平面グレーズ層である。蓄熱層３の上には、図１の左右方向に微小間隔をあけて一列に並んだ複数の発熱抵抗体４が形成されている。各発熱抵抗体４は、Ｔａ2Ｎ又はＴａ−ＳｉＯ2等のサーメット材料を用いて蓄熱層３の上に部分的に形成された第１抵抗体パターン４１の一部である。各発熱抵抗体４の表面は絶縁バリア層５により覆われている。絶縁バリア層５は、例えばＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、ＳｉＡｌＯＮ等の絶縁材料により形成されていて、各発熱抵抗体４の平面的な大きさ（抵抗長Ｌ、幅寸法Ｗ）を規定している。隣接する発熱抵抗体４の間には、蓄熱層３が露出するギャップ領域αが存在している。本実施形態では、隣接する一対の発熱抵抗体４（４ａ、４ｂ）により１つの印刷ドットＤが形成され、複数の印刷ドットＤは、各発熱抵抗体４の通電方向と直交する方向（図１の左右方向）に配列されている。
【００２０】
各印刷ドットＤを構成する一対の発熱抵抗体４ａ、４ｂは、互いの抵抗長方向の一端部が折り返し電極６により接続されていて、一方の発熱抵抗体４ａの抵抗長方向の他端部には個別電極７が接続され、他方の発熱抵抗体４ｂの他端部にはコモン電極８が接続されている。折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８は、Ａｌ導体膜で形成されており、数百μｓ程度のごく短い周期で大電流を与えて発熱抵抗体４をオン（通電）／オフ（非通電）する高速印刷動作にも対応可能である。
【００２１】
本実施形態では、複数の発熱抵抗体４、折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８により、発熱回路部が構成されている。
【００２２】
折り返し電極６は、各印刷ドットＤ毎に設けられ、平面Ｕ字形状をなして一対の発熱抵抗体４ａ、４ｂを接続している。個別電極７は、複数の印刷ドットＤを個別に通電するための電極であって、各印刷ドットＤ毎に設けられている。この個別電極７は、発熱抵抗体４ａ側とは反対側の端部にワイヤーボンディング用の電極パッド７ａを有しており、ワイヤーボンディングによりプリント回路基板２０に接続されている。コモン電極８は、複数の印刷ドットＤに共通電位を与える電極である。このコモン電極８は、ヘッド基板２のプリント回路基板２０に臨む縁部で印刷ドットＤの配列方向にライン状に延び、同配列方向の両端から給電されるライン電極部８ａと、このライン電極部８ａから抵抗長方向に延出して隣接する２つの印刷ドットＤの発熱抵抗体４ｂを接続した複数のＹ字電極部８ｂとを有している。ライン電極部８ａは、コモン電極抵抗を抑えるためにＹ字電極部８ｂよりも大面積で形成され、その両端位置でワイヤーボンディングによりプリント回路基板２０に接続されている。上記折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８のＹ字電極部８ｂは、発熱抵抗体４（４ａ、４ｂ）の幅寸法Ｗと略一致する幅寸法で形成され、それぞれの発熱抵抗体４側の端部が絶縁バリア層５上にオーバーレイしている。
【００２３】
本実施形態では折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８と蓄熱層３の密着性を高めるべく、図２に示されるように折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８と蓄熱層３の間に第１抵抗体パターン４１を介在させているが、発熱抵抗体４以外の領域では第１抵抗体パターン４１を省いてもよい。また折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８は、Ａｌに限らず、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ等の高融点金属材料、該高融点金属材料を含む合金材料、Ａｌを含む合金材料、Ｃｕ及びＣｕを含む合金材料のいずれかにより形成することができる。
【００２４】
上記ヘッド基板２の基板表面（蓄熱層３の上面）には、さらに、複数の発熱抵抗体４、折り返し電極６及び個別電極７を囲むグランド接地用のグランド配線９が設けられている。グランド配線９は、一定の幅寸法ＷＧを有する直線状のＡｌ導体パターンであり、静電気放電によりヘッド基板表面（蓄熱層３の上面）に大電流が生じた場合に、該大電流を、発熱回路部（複数の発熱抵抗体４、折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８）の外側へ逃がすバイパス電流経路を形成する。このグランド配線９は、ヘッド基板表面のプリント回路基板２０に臨む縁部を除く周縁部に沿わせて配置されており、プリント回路基板２０に臨む端部９ａ、９ｂでワイヤーボンディングによりプリント回路基板２０に接続されている。グランド配線９の幅寸法ＷＧは、折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８のＹ字電極部８ｂの幅寸法Ｗよりも十分大きく設定されている。具体的に本実施形態では、例えば折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８のＹ字電極部８ｂの電極の幅寸法Ｗを２５μｍとし、グランド配線９の幅寸法ＷＧを、発熱回路部の電極の幅寸法Ｗの約３倍に相当する、８０μｍとしてある。
【００２５】
本実施形態では、折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８と同様に、図２に示されるようにグランド配線９と蓄熱層３の間に第２抵抗体パターン４２を介在させて該グランド配線９と蓄熱層３の密着性を高めているが、発熱抵抗体４以外の領域では抵抗体パターンを省いてもよい。またグランド配線９は、Ａｌに限らず、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ等の高融点金属材料、該高融点金属材料を含む合金材料、Ａｌを含む合金材料、Ｃｕ及びＣｕを含む合金材料のいずれかにより形成することができる。
【００２６】
上記発熱回路部（複数の発熱抵抗体４、折り返し電極６、個別電極７、コモン電極８）及びグランド配線９を含むヘッド基板２の基板表面は、ボンディング部（個別電極７の電極パッド７ａ、コモン電極８のライン電極部８ａ及びグランド配線９の端部９ａ、９ｂ）を除いて、絶縁性耐磨耗保護層１０により覆われている。絶縁性耐磨耗保護層１０は、ＳｉＯ2やＳｉＡｌＯＮ等の絶縁材料により形成されており、プラテンローラとの接触による摩擦等から発熱回路部とグランド配線９を保護する。
【００２７】
プリント回路基板２０はヘッド基板２に隣接して設けられている。このプリント回路基板２０には、所定ピッチ間隔で並んだ複数の駆動ＩＣ２１と、この複数の駆動ＩＣ２１の両側を挟んで配置された一対の電源部Ｖｃｃと、この一対の電源部Ｖｃｃを挟んで配置された一対のグランド部ＧＮＤとが備えられている。複数の駆動ＩＣ２１は、各印刷ドットＤの発熱抵抗体４ａへの通電／非通電を切り替えるスイッチング素子であり、ワイヤーボンディングによりヘッド基板２の個別電極７にそれぞれ接続され、個別電極７を選択的に通電する。図１はサーマルヘッド１の構造を簡略的に示したものであり、実際の電極パッドと駆動ＩＣを結ぶワイヤーは約５０μｍ程度と非常に微小間隔で設けられている。一対の電源部Ｖｃｃは、ワイヤーボンディングによりヘッド基板２のコモン電極８のライン電極部８ａの両端位置にそれぞれ接続されており、コモン電極８を介して複数の印刷ドットＤに共通電位を与える。一対のグランド部ＧＮＤは、ワイヤーボンディングによりヘッド基板２のグランド配線９の端部９ａ、９ｂにそれぞれ接続されており、グランド配線９をグランド接地する。
【００２８】
プリント回路基板２０の複数の駆動ＩＣ２１、一対の電源部Ｖｃｃ及び一対のグランド部ＧＮＤとヘッド基板２のボンディング部（個別電極７の電極パッド７ａ、コモン電極８のライン電極部８ａの両端位置及びグランド配線９の端部９ａ、９ｂ）は、封止樹脂１１により封止されている。
【００２９】
上記構成のサーマルヘッド１は、複数の駆動ＩＣ２１により折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８を介して複数の印刷ドットＤ（一対の発熱抵抗体４ａ、４ｂ）を選択的に発熱させ、印刷ドットＤの熱をインクリボンまたは印刷媒体に与えることにより、印刷動作する。印刷動作中は、ヘッド基板２とインクリボンまたは印刷媒体が圧接しているため、該ヘッド基板２とインクリボンまたは印刷媒体との摩耗により静電気が生じる。ヘッド基板２は、静電気による電撃（静電気放電）を受けると、絶縁性耐磨耗保護層１０の絶縁性が破られて基板表面（蓄熱層３の上面）に瞬間的に大電流が生じる場合があるが、上述したようにヘッド基板２の基板表面にはグランド配線９が設けられているから、基板表面に生じた大電流の大部分はグランド配線９に流れ込み、グランド配線９を介してプリント回路基板２０のグランド部ＧＮＤに落とされる。これにより、発熱回路部（複数の発熱抵抗体４、折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８）には静電気放電による大電流がほとんど流れない。したがって、印刷動作中に静電気放電が生じても、ヘッド基板２の発熱回路部が静電破壊される確率は低減する。
【００３０】
次に、図３〜図７を参照し、本実施形態によるサーマルヘッド１の製造方法、特にグランド配線９の製造工程について説明する。
【００３１】
先ず、図３に示すように、蓄熱層３を有するヘッド基板２の上にＴａ2Ｎ又はＴａ−ＳｉＯ2等のサーメット材料からなる抵抗体膜４’を全面的に成膜し、抵抗体膜４’の上に、形成すべき発熱抵抗体の抵抗長Ｌを規定する絶縁バリア層５を形成する。絶縁バリア層５で覆われた抵抗体膜４’の領域は、後に複数の発熱抵抗体４となる。
【００３２】
次に、図４に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて抵抗体膜４’及び絶縁バリア層５の一部を除去し、発熱回路部（複数の発熱抵抗体、折り返し電極、個別電極及びコモン電極）を形成するための第１抵抗体パターン４１と、この第１抵抗体パターン４１により形成される複数の発熱抵抗体、折り返し電極及び個別電極を囲むための第２抵抗体パターン４２とをそれぞれ形成する。ここで、第１抵抗体パターン４１には、絶縁バリア層５で覆われて平面的な大きさ（抵抗長Ｌ、抵抗幅Ｗ）が規定された複数の発熱抵抗体４と、隣り合う一対の発熱抵抗体４ａ、４ｂの一端部を接続する折り返し電極形成エリア４１Ａと、一方の発熱抵抗体４ａの他端部に接続する個別電極形成エリア４１Ｂと、他方の発熱抵抗体４ｂの他端部に接続し且つヘッド基板２の基板表面の一縁部で発熱抵抗体４の配列方向にライン状に延びたコモン電極形成エリア４１Ｃとを設ける。第２抵抗体パターン４２は、複数の発熱抵抗体４、折り返し電極形成エリア４１Ａ及び個別電極形成エリア４１Ｂを囲むように、ヘッド基板表面のコモン電極形成エリア４１Ｃを除く周縁部に沿わせて形成する。この第２抵抗体パターン４２の幅寸法ＷＧは、第１抵抗体パターン４１（発熱抵抗体４、折り返し電極形成エリア４１Ａ、個別電極形成エリア４１Ｂ及びコモン電極形成エリア４１Ｃの一部）の幅寸法Ｗよりも大きく規定する。
【００３３】
続いて、フォトリソグラフィ技術を用いて、図５に示すように、第１抵抗体パターン４１及び第２抵抗体パターン４２の上にＡｌ導体膜３１、３２をそれぞれ形成する。この工程により、第２抵抗体パターン４２上に形成された第２Ａｌ導体膜３２がグランド配線９になる。このグランド配線９は、後工程で第１抵抗体パターン４１上に形成される折り返し電極、個別電極及びコモン電極のＹ字電極部の幅寸法Ｗよりも十分に大きい幅寸法ＷＧを有するので、静電気放電により基板表面に大電流が生じたときには、上記折り返し電極、個別電極及びコモン電極のＹ字電極部よりもグランド配線９に電流が流れ込みやすくなっている。第２抵抗体パターン４２は、グランド配線９と蓄熱層３との密着性を高める密着層として機能するが、省略も可能である。
【００３４】
続いて、図６に示すように、絶縁バリア層５上の第１Ａｌ導体膜３１をエッチング等により除去する。これにより、絶縁バリア層５が露出し、第１Ａｌ導体膜３１は、各印刷ドットＤを構成する一対の発熱抵抗体４ａ、４ｂを導通接続する折り返し電極６と、各発熱抵抗体４ａに個別に接続する個別電極７と、複数の発熱抵抗体４ｂに共通に接続するコモン電極８とに分割される。これら折り返し電極６、個別電極７、コモン電極８及び複数の発熱抵抗体４により、本実施形態の発熱回路部が構成される。
【００３５】
上記折り返し電極６、個別電極７、コモン電極８及びグランド配線９は、Ａｌ導体膜に限らず、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ等の高融点金属材料、該高融点金属材料を含む合金材料、Ａｌを含む合金材料、Ｃｕ及びＣｕを含む合金材料のいずれかにより形成することができる。また、折り返し電極６、個別電極７、コモン電極８及びグランド配線９は、同一材料で形成されていなくてもよいが、同一材料であれば同時に形成できるので製造容易である。
【００３６】
続いて、図７に示すように、各個別電極７の発熱抵抗体４との接続側とは反対側の端部に電極パッド７ａをそれぞれ形成し、ヘッド基板２のボンディング部を除く基板表面（露出している蓄熱層３、絶縁バリア層５、折り返し電極６、個別電極７、コモン電極８のＹ字電極部８ｂ及びグランド配線９）を絶縁性耐磨耗保護層１０で覆う。ここで、ヘッド基板２のボンディング部は、個別電極７の電極パッド７ａ、コモン電極８のライン電極部８ａ及びグランド配線９の端部９ａ、９ｂである。絶縁性耐磨耗保護層１０は、ＳｉＯ2やＳｉＡｌＯＮ等により形成することができる。
【００３７】
続いて、ワイヤーボンディングにより、ヘッド基板２のボンディング部とプリント回路基板２０をそれぞれ接続する。具体的には、個別電極７の電極パッド７ａと駆動ＩＣ２１をそれぞれ接続し、コモン電極８のライン電極部８ａの両端位置を一対の電源部Ｖｃｃにそれぞれ接続し、グランド配線９の端部９ａ、９ｂを一対のグランド部ＧＮＤにそれぞれ接続する。ワイヤーボンディング後は、ヘッド基板２のボンディング部（絶縁性耐磨耗保護層１０で覆われていない個別電極７の電極パッド７ａ、コモン電極８のライン電極部８ａ及びグランド配線９の端部９ａ、９ｂ）及びプリント回路基板２０の駆動ＩＣ２１、電源部Ｖｃｃ、グランド部ＧＮＤを封止樹脂１１により封止する。
【００３８】
以上により、図１及び図２のサーマルヘッド１が得られる。
【００３９】
以上の本実施形態によれば、発熱回路部を有するヘッド基板表面上に、複数の発熱抵抗体４と折り返し電極６と個別電極７とコモン電極８のＹ字電極部８ｂを囲むグランド配線９が設けられているので、このグランド配線９を介してヘッド基板表面のアースを確保することができる。よって、サーマルヘッド１の印刷動作中に静電気放電が生じても、静電気放電により生じた大電流はヘッド基板表面のグランド配線９を介してアースに落ちるので、発熱回路部の静電破壊を防止でき、良好な印画結果を得ることができる。
【００４０】
本実施形態では、ヘッド基板２のグランド配線９がプリント回路基板２０のグランド部ＧＮＤにワイヤーボンディングされてグランド接地されているが、グランド配線９とグランド部ＧＮＤは同―基板上に設けられていてもよい。
【００４１】
また本実施形態では、ヘッド基板表面が平面グレーズからなる蓄熱層３で形成され、複数の発熱抵抗体４、折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８により発熱回路部が構成されているが、蓄熱層３及び発熱回路部の構成は上記に限定されず、種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明によるサーマルヘッドの全体構成（絶縁性耐磨耗保護層及び封止樹脂を除く）を示す模式平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式断面図である。
【図３】同サーマルヘッドの製造工程の一工程を示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。
【図４】同サーマルヘッドの製造工程の一工程を示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。
【図５】同サーマルヘッドの製造工程の一工程を示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。
【図６】同サーマルヘッドの製造工程の一工程を示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。
【図７】同サーマルヘッドの製造工程の一工程を示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ サーマルヘッド
２ ヘッド基板
３ 蓄熱層
４ 発熱抵抗体
４’ 抵抗体膜
５ 絶縁バリア層
６ 折り返し電極
７ 個別電極
７ａ 電極パッド
８ コモン電極
８ａ ライン電極部
８ｂ Ｙ字電極部
９ グランド配線
９ａ、９ｂ 端部
１０ 絶縁性耐磨耗保護層
１１ 封止樹脂
２０ プリント回路基板
２１ 駆動ＩＣ
３１、３２ Ａｌ導体膜
４１ 第１抵抗体パターン
４１Ａ 折り返し電極形成エリア
４１Ｂ 個別電極形成エリア
４１Ｃ コモン電極形成エリア
４２ 第２抵抗体パターン
Ｄ 印刷ドット
ＧＮＤ グランド部
Ｌ 抵抗長
Ｖｃｃ 電源部
Ｗ、ＷＧ 幅寸法
α ギャップ領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば熱転写型プリンタに搭載されるサーマルヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーマルヘッドは、ヘッド基板表面の蓄熱層上に、通電により発熱する多数の発熱抵抗体と、全発熱抵抗体に共通電位を与えるコモン電極と、各発熱抵抗体に個別に導通接続した個別電極と、これら発熱抵抗体、コモン電極及び個別電極を覆う絶縁性耐磨耗保護層とを備え、発熱抵抗体の熱をインクリボンまたは被印画物に与えることで印画動作する。
【０００３】
上記コモン電極は、従来一般に、複数の発熱抵抗体の配列方向にライン状に延びたライン電極部と、このライン電極部から抵抗長方向に延びて個別電極とは反対側の端部で各発熱抵抗体に接続する配線電極部とにより形成されている。このようなコモン電極の配線電極部と個別電極とが発熱抵抗体の抵抗長方向に一直線状に配置される直線電極型のサーマルヘッドに対し、近年では、折り返し電極型のサーマルヘッドも提案されている。
【０００４】
折り返し電極型のサーマルヘッドでは、例えば隣り合う一対の発熱抵抗体で一つの印刷ドットが構成される。各印刷ドットにおいて、一対の発熱抵抗体の一端部は折り返し電極で接続され、一方の発熱抵抗体の他端部はコモン電極の配線電極部に接続され、他方の発熱抵抗体の他端部は個別電極に接続されている。複数の発熱抵抗体、折り返し電極、コモン電極及び個別電極は、絶縁性耐磨耗保護層によって覆われる。この折り返し電極型によれば、直線電極型よりも電極配置スペースを狭くでき、高記録密度化に有利である。
【特許文献１】特開２００２−４６２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記折り返し電極型のサーマルヘッドでは、電極（折り返し電極、コモン電極の配線電極部、個別電極）の幅寸法が従来の直線電極型よりも狭く規定されており、印刷動作中の静電破壊（ＥＳＤ）対策が問題となっている。印刷動作中は、圧接するヘッドとインクリボン（または印刷媒体）との摩耗により静電気が発生しやすく、この静電気による電撃（静電気放電）をサーマルヘッドが受けると、ヘッド基板表面を覆う絶縁性保護層の絶縁性が破られてヘッド基板表面に大電流が瞬間的に流れ、発熱抵抗体の抵抗値が変化したりショートを引き起こしたり等の不具合が生じ、最悪の場合には印画結果に悪影響を与える。電極幅（配線幅）が狭いと、静電耐圧も低くなるので、小さな静電気放電が起きても受けるダメージは大きかった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、印刷動作中の静電破壊を防止して優れた印画結果を得られるサーマルヘッド及びその製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、静電気放電により生じた大電流を逃がすグランド配線をヘッド基板表面に設ければ、印刷動作中の静電破壊を防止できることに着目してなされたものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、ヘッド基板表面に、所定ピッチで並ぶ複数の発熱抵抗体と、隣り合う一対の発熱抵抗体を導通接続する折り返し電極と、この折り返し電極を介して隣り合う一対の発熱抵抗体に通電する個別電極とコモン電極とを備えたサーマルヘッドにおいて、ヘッド基板表面にはさらに、複数の発熱抵抗体と折り返し電極と個別電極を囲む、グランド接地用のグランド配線を設けたことを特徴としている。
【０００９】
上記サーマルヘッドは、ヘッド基板に隣接させてプリント回路基板を備える。プリント回路基板には、個別電極を介して印刷ドットを選択的に通電する複数の駆動ＩＣと、コモン電極に所定のコモン電位を与える電源部と、グランド配線をグランド接地するグランド部とを設けることが実際的である。この場合、コモン電極は、ヘッド基板のプリント回路基板に臨む縁部で複数の発熱抵抗体の配列方向にライン状に延び、プリント回路基板の電源部から給電されるライン電極部を有し、グランド配線は、ヘッド基板のプリント回路基板側に臨む縁部を除く周縁部に沿わせて形成されていることが好ましい。
【００１０】
グランド配線及びコモン電極のライン電極部は、静電気放電により生じた電流が該グランド配線またはコモン電極のライン電極部を介して逃げやすいように、折り返し電極及び個別電極の幅寸法よりも大きな幅寸法で形成されていることが好ましい。
【００１１】
折り返し電極、コモン電極、個別電極及びグランド配線は、同一の導体材料で形成することができる。この導体材料としては、例えばＡｌ導体膜を用いることができる。
【００１２】
グランド配線とヘッド基板表面の間には、一対の発熱抵抗体と同一材料からなる抵抗体膜が介在していることが好ましい。ヘッド基板表面には蓄熱層が形成されているのが実際的であり、上記抵抗体膜が介在することにより、この蓄熱層とグランド配線との密着性が高まる。
【００１３】
本発明は、製造方法の態様によれば、ヘッド基板表面に、複数の発熱抵抗体、折り返し電極、個別電極及びコモン電極を形成するための第１抵抗体パターンと、この第１抵抗体パターンにより形成される複数の発熱抵抗体と折り返し電極と個別電極を囲むための第２抵抗体パターンとを形成する工程と、第１抵抗体パターン及び第２抵抗体パターンの上に導体膜を形成し、該第２抵抗体パターン上に形成した導体膜をグランド配線として得る工程と、第１抵抗体パターンの発熱抵抗体形成エリア上の導体膜を除去し、所定ピッチで並ぶ複数の発熱抵抗体と、隣り合う一対の発熱抵抗体を接続する折り返し電極と、この折り返し電極を介して隣り合う一対の発熱抵抗体に通電する個別電極とコモン電極とを形成する工程と、グランド配線をグランド接地する工程とを有することを特徴としている。
【００１４】
第１抵抗体パターンのコモン電極形成エリアは、ヘッド基板表面の一縁部に臨ませて形成することが好ましく、第２抵抗体パターンは、この第１抵抗体パターンのコモン電極形成エリアを除くヘッド基板表面の周縁部に沿わせて形成することが好ましい。
【００１５】
第２抵抗体パターンの幅寸法は、第１抵抗体パターンの幅寸法よりも大きく規定することが好ましい。
【００１６】
また本発明方法は、別の表現によれば、ヘッド基板表面に、所定ピッチで配置された複数の発熱抵抗体と、隣り合う一対の発熱抵抗体を導通接続する折り返し電極と、この折り返し電極を介して隣り合う一対の発熱抵抗体に通電する個別電極とコモン電極と、複数の発熱抵抗体、折り返し電極及び個別電極を囲むグランド接地用のグランド配線とを有するサーマルヘッドを製造する方法であって、フォトリソグラフィ技術を用いて、折り返し電極、個別電極及びコモン電極と同時にグランド配線を形成し、このグランド配線をグランド接地することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、静電気放電により生じた大電流はヘッド基板表面のグランド配線を介してアースに落ちるので、印刷動作中の静電破壊を防止でき、優れた印画結果の得られるサーマルヘッド及びその製造方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１及び図２は、本発明を適用したサーマルヘッドの全体構成を示す模式平面図及び断面図である。本サーマルヘッド１は、発熱回路部を有するヘッド基板２と、このヘッド基板２の発熱回路部を制御するためのプリント回路基板２０とを独立に備えている。
【００１９】
ヘッド基板２は、Ｓｉやセラミック材料、金属材料等からなる放熱性に優れた基板であり、基板表面に例えばガラス等の断熱材料からなる蓄熱層３を有している。蓄熱層３は、ヘッド基板表面全体に均一な膜厚で形成された平面グレーズ層である。蓄熱層３の上には、図１の左右方向に微小間隔をあけて一列に並んだ複数の発熱抵抗体４が形成されている。各発熱抵抗体４は、Ｔａ2Ｎ又はＴａ−ＳｉＯ2等のサーメット材料を用いて蓄熱層３の上に部分的に形成された第１抵抗体パターン４１の一部である。各発熱抵抗体４の表面は絶縁バリア層５により覆われている。絶縁バリア層５は、例えばＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、ＳｉＡｌＯＮ等の絶縁材料により形成されていて、各発熱抵抗体４の平面的な大きさ（抵抗長Ｌ、幅寸法Ｗ）を規定している。隣接する発熱抵抗体４の間には、蓄熱層３が露出するギャップ領域αが存在している。本実施形態では、隣接する一対の発熱抵抗体４（４ａ、４ｂ）により１つの印刷ドットＤが形成され、複数の印刷ドットＤは、各発熱抵抗体４の通電方向と直交する方向（図１の左右方向）に配列されている。
【００２０】
各印刷ドットＤを構成する一対の発熱抵抗体４ａ、４ｂは、互いの抵抗長方向の一端部が折り返し電極６により接続されていて、一方の発熱抵抗体４ａの抵抗長方向の他端部には個別電極７が接続され、他方の発熱抵抗体４ｂの他端部にはコモン電極８が接続されている。折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８は、Ａｌ導体膜で形成されており、数百μｓ程度のごく短い周期で大電流を与えて発熱抵抗体４をオン（通電）／オフ（非通電）する高速印刷動作にも対応可能である。
【００２１】
本実施形態では、複数の発熱抵抗体４、折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８により、発熱回路部が構成されている。
【００２２】
折り返し電極６は、各印刷ドットＤ毎に設けられ、平面Ｕ字形状をなして一対の発熱抵抗体４ａ、４ｂを接続している。個別電極７は、複数の印刷ドットＤを個別に通電するための電極であって、各印刷ドットＤ毎に設けられている。この個別電極７は、発熱抵抗体４ａ側とは反対側の端部にワイヤーボンディング用の電極パッド７ａを有しており、ワイヤーボンディングによりプリント回路基板２０に接続されている。コモン電極８は、複数の印刷ドットＤに共通電位を与える電極である。このコモン電極８は、ヘッド基板２のプリント回路基板２０に臨む縁部で印刷ドットＤの配列方向にライン状に延び、同配列方向の両端から給電されるライン電極部８ａと、このライン電極部８ａから抵抗長方向に延出して隣接する２つの印刷ドットＤの発熱抵抗体４ｂを接続した複数のＹ字電極部８ｂとを有している。ライン電極部８ａは、コモン電極抵抗を抑えるためにＹ字電極部８ｂよりも大面積で形成され、その両端位置でワイヤーボンディングによりプリント回路基板２０に接続されている。上記折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８のＹ字電極部８ｂは、発熱抵抗体４（４ａ、４ｂ）の幅寸法Ｗと略一致する幅寸法で形成され、それぞれの発熱抵抗体４側の端部が絶縁バリア層５上にオーバーレイしている。
【００２３】
本実施形態では折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８と蓄熱層３の密着性を高めるべく、図２に示されるように折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８と蓄熱層３の間に第１抵抗体パターン４１を介在させているが、発熱抵抗体４以外の領域では第１抵抗体パターン４１を省いてもよい。また折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８は、Ａｌに限らず、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ等の高融点金属材料、該高融点金属材料を含む合金材料、Ａｌを含む合金材料、Ｃｕ及びＣｕを含む合金材料のいずれかにより形成することができる。
【００２４】
上記ヘッド基板２の基板表面（蓄熱層３の上面）には、さらに、複数の発熱抵抗体４、折り返し電極６及び個別電極７を囲むグランド接地用のグランド配線９が設けられている。グランド配線９は、一定の幅寸法ＷＧを有する直線状のＡｌ導体パターンであり、静電気放電によりヘッド基板表面（蓄熱層３の上面）に大電流が生じた場合に、該大電流を、発熱回路部（複数の発熱抵抗体４、折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８）の外側へ逃がすバイパス電流経路を形成する。このグランド配線９は、ヘッド基板表面のプリント回路基板２０に臨む縁部を除く周縁部に沿わせて配置されており、プリント回路基板２０に臨む端部９ａ、９ｂでワイヤーボンディングによりプリント回路基板２０に接続されている。グランド配線９の幅寸法ＷＧは、折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８のＹ字電極部８ｂの幅寸法Ｗよりも十分大きく設定されている。具体的に本実施形態では、例えば折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８のＹ字電極部８ｂの電極の幅寸法Ｗを２５μｍとし、グランド配線９の幅寸法ＷＧを、発熱回路部の電極の幅寸法Ｗの約３倍に相当する、８０μｍとしてある。
【００２５】
本実施形態では、折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８と同様に、図２に示されるようにグランド配線９と蓄熱層３の間に第２抵抗体パターン４２を介在させて該グランド配線９と蓄熱層３の密着性を高めているが、発熱抵抗体４以外の領域では抵抗体パターンを省いてもよい。またグランド配線９は、Ａｌに限らず、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ等の高融点金属材料、該高融点金属材料を含む合金材料、Ａｌを含む合金材料、Ｃｕ及びＣｕを含む合金材料のいずれかにより形成することができる。
【００２６】
上記発熱回路部（複数の発熱抵抗体４、折り返し電極６、個別電極７、コモン電極８）及びグランド配線９を含むヘッド基板２の基板表面は、ボンディング部（個別電極７の電極パッド７ａ、コモン電極８のライン電極部８ａ及びグランド配線９の端部９ａ、９ｂ）を除いて、絶縁性耐磨耗保護層１０により覆われている。絶縁性耐磨耗保護層１０は、ＳｉＯ2やＳｉＡｌＯＮ等の絶縁材料により形成されており、プラテンローラとの接触による摩擦等から発熱回路部とグランド配線９を保護する。
【００２７】
プリント回路基板２０はヘッド基板２に隣接して設けられている。このプリント回路基板２０には、所定ピッチ間隔で並んだ複数の駆動ＩＣ２１と、この複数の駆動ＩＣ２１の両側を挟んで配置された一対の電源部Ｖｃｃと、この一対の電源部Ｖｃｃを挟んで配置された一対のグランド部ＧＮＤとが備えられている。複数の駆動ＩＣ２１は、各印刷ドットＤの発熱抵抗体４ａへの通電／非通電を切り替えるスイッチング素子であり、ワイヤーボンディングによりヘッド基板２の個別電極７にそれぞれ接続され、個別電極７を選択的に通電する。図１はサーマルヘッド１の構造を簡略的に示したものであり、実際の電極パッドと駆動ＩＣを結ぶワイヤーは約５０μｍ程度と非常に微小間隔で設けられている。一対の電源部Ｖｃｃは、ワイヤーボンディングによりヘッド基板２のコモン電極８のライン電極部８ａの両端位置にそれぞれ接続されており、コモン電極８を介して複数の印刷ドットＤに共通電位を与える。一対のグランド部ＧＮＤは、ワイヤーボンディングによりヘッド基板２のグランド配線９の端部９ａ、９ｂにそれぞれ接続されており、グランド配線９をグランド接地する。
【００２８】
プリント回路基板２０の複数の駆動ＩＣ２１、一対の電源部Ｖｃｃ及び一対のグランド部ＧＮＤとヘッド基板２のボンディング部（個別電極７の電極パッド７ａ、コモン電極８のライン電極部８ａの両端位置及びグランド配線９の端部９ａ、９ｂ）は、封止樹脂１１により封止されている。
【００２９】
上記構成のサーマルヘッド１は、複数の駆動ＩＣ２１により折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８を介して複数の印刷ドットＤ（一対の発熱抵抗体４ａ、４ｂ）を選択的に発熱させ、印刷ドットＤの熱をインクリボンまたは印刷媒体に与えることにより、印刷動作する。印刷動作中は、ヘッド基板２とインクリボンまたは印刷媒体が圧接しているため、該ヘッド基板２とインクリボンまたは印刷媒体との摩耗により静電気が生じる。ヘッド基板２は、静電気による電撃（静電気放電）を受けると、絶縁性耐磨耗保護層１０の絶縁性が破られて基板表面（蓄熱層３の上面）に瞬間的に大電流が生じる場合があるが、上述したようにヘッド基板２の基板表面にはグランド配線９が設けられているから、基板表面に生じた大電流の大部分はグランド配線９に流れ込み、グランド配線９を介してプリント回路基板２０のグランド部ＧＮＤに落とされる。これにより、発熱回路部（複数の発熱抵抗体４、折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８）には静電気放電による大電流がほとんど流れない。したがって、印刷動作中に静電気放電が生じても、ヘッド基板２の発熱回路部が静電破壊される確率は低減する。
【００３０】
次に、図３〜図７を参照し、本実施形態によるサーマルヘッド１の製造方法、特にグランド配線９の製造工程について説明する。
【００３１】
先ず、図３に示すように、蓄熱層３を有するヘッド基板２の上にＴａ2Ｎ又はＴａ−ＳｉＯ2等のサーメット材料からなる抵抗体膜４’を全面的に成膜し、抵抗体膜４’の上に、形成すべき発熱抵抗体の抵抗長Ｌを規定する絶縁バリア層５を形成する。絶縁バリア層５で覆われた抵抗体膜４’の領域は、後に複数の発熱抵抗体４となる。
【００３２】
次に、図４に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて抵抗体膜４’及び絶縁バリア層５の一部を除去し、発熱回路部（複数の発熱抵抗体、折り返し電極、個別電極及びコモン電極）を形成するための第１抵抗体パターン４１と、この第１抵抗体パターン４１により形成される複数の発熱抵抗体、折り返し電極及び個別電極を囲むための第２抵抗体パターン４２とをそれぞれ形成する。ここで、第１抵抗体パターン４１には、絶縁バリア層５で覆われて平面的な大きさ（抵抗長Ｌ、抵抗幅Ｗ）が規定された複数の発熱抵抗体４と、隣り合う一対の発熱抵抗体４ａ、４ｂの一端部を接続する折り返し電極形成エリア４１Ａと、一方の発熱抵抗体４ａの他端部に接続する個別電極形成エリア４１Ｂと、他方の発熱抵抗体４ｂの他端部に接続し且つヘッド基板２の基板表面の一縁部で発熱抵抗体４の配列方向にライン状に延びたコモン電極形成エリア４１Ｃとを設ける。第２抵抗体パターン４２は、複数の発熱抵抗体４、折り返し電極形成エリア４１Ａ及び個別電極形成エリア４１Ｂを囲むように、ヘッド基板表面のコモン電極形成エリア４１Ｃを除く周縁部に沿わせて形成する。この第２抵抗体パターン４２の幅寸法ＷＧは、第１抵抗体パターン４１（発熱抵抗体４、折り返し電極形成エリア４１Ａ、個別電極形成エリア４１Ｂ及びコモン電極形成エリア４１Ｃの一部）の幅寸法Ｗよりも大きく規定する。
【００３３】
続いて、フォトリソグラフィ技術を用いて、図５に示すように、第１抵抗体パターン４１及び第２抵抗体パターン４２の上にＡｌ導体膜３１、３２をそれぞれ形成する。この工程により、第２抵抗体パターン４２上に形成された第２Ａｌ導体膜３２がグランド配線９になる。このグランド配線９は、後工程で第１抵抗体パターン４１上に形成される折り返し電極、個別電極及びコモン電極のＹ字電極部の幅寸法Ｗよりも十分に大きい幅寸法ＷＧを有するので、静電気放電により基板表面に大電流が生じたときには、上記折り返し電極、個別電極及びコモン電極のＹ字電極部よりもグランド配線９に電流が流れ込みやすくなっている。第２抵抗体パターン４２は、グランド配線９と蓄熱層３との密着性を高める密着層として機能するが、省略も可能である。
【００３４】
続いて、図６に示すように、絶縁バリア層５上の第１Ａｌ導体膜３１をエッチング等により除去する。これにより、絶縁バリア層５が露出し、第１Ａｌ導体膜３１は、各印刷ドットＤを構成する一対の発熱抵抗体４ａ、４ｂを導通接続する折り返し電極６と、各発熱抵抗体４ａに個別に接続する個別電極７と、複数の発熱抵抗体４ｂに共通に接続するコモン電極８とに分割される。これら折り返し電極６、個別電極７、コモン電極８及び複数の発熱抵抗体４により、本実施形態の発熱回路部が構成される。
【００３５】
上記折り返し電極６、個別電極７、コモン電極８及びグランド配線９は、Ａｌ導体膜に限らず、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ等の高融点金属材料、該高融点金属材料を含む合金材料、Ａｌを含む合金材料、Ｃｕ及びＣｕを含む合金材料のいずれかにより形成することができる。また、折り返し電極６、個別電極７、コモン電極８及びグランド配線９は、同一材料で形成されていなくてもよいが、同一材料であれば同時に形成できるので製造容易である。
【００３６】
続いて、図７に示すように、各個別電極７の発熱抵抗体４との接続側とは反対側の端部に電極パッド７ａをそれぞれ形成し、ヘッド基板２のボンディング部を除く基板表面（露出している蓄熱層３、絶縁バリア層５、折り返し電極６、個別電極７、コモン電極８のＹ字電極部８ｂ及びグランド配線９）を絶縁性耐磨耗保護層１０で覆う。ここで、ヘッド基板２のボンディング部は、個別電極７の電極パッド７ａ、コモン電極８のライン電極部８ａ及びグランド配線９の端部９ａ、９ｂである。絶縁性耐磨耗保護層１０は、ＳｉＯ2やＳｉＡｌＯＮ等により形成することができる。
【００３７】
続いて、ワイヤーボンディングにより、ヘッド基板２のボンディング部とプリント回路基板２０をそれぞれ接続する。具体的には、個別電極７の電極パッド７ａと駆動ＩＣ２１をそれぞれ接続し、コモン電極８のライン電極部８ａの両端位置を一対の電源部Ｖｃｃにそれぞれ接続し、グランド配線９の端部９ａ、９ｂを一対のグランド部ＧＮＤにそれぞれ接続する。ワイヤーボンディング後は、ヘッド基板２のボンディング部（絶縁性耐磨耗保護層１０で覆われていない個別電極７の電極パッド７ａ、コモン電極８のライン電極部８ａ及びグランド配線９の端部９ａ、９ｂ）及びプリント回路基板２０の駆動ＩＣ２１、電源部Ｖｃｃ、グランド部ＧＮＤを封止樹脂１１により封止する。
【００３８】
以上により、図１及び図２のサーマルヘッド１が得られる。
【００３９】
以上の本実施形態によれば、発熱回路部を有するヘッド基板表面上に、複数の発熱抵抗体４と折り返し電極６と個別電極７とコモン電極８のＹ字電極部８ｂを囲むグランド配線９が設けられているので、このグランド配線９を介してヘッド基板表面のアースを確保することができる。よって、サーマルヘッド１の印刷動作中に静電気放電が生じても、静電気放電により生じた大電流はヘッド基板表面のグランド配線９を介してアースに落ちるので、発熱回路部の静電破壊を防止でき、良好な印画結果を得ることができる。
【００４０】
本実施形態では、ヘッド基板２のグランド配線９がプリント回路基板２０のグランド部ＧＮＤにワイヤーボンディングされてグランド接地されているが、グランド配線９とグランド部ＧＮＤは同―基板上に設けられていてもよい。
【００４１】
また本実施形態では、ヘッド基板表面が平面グレーズからなる蓄熱層３で形成され、複数の発熱抵抗体４、折り返し電極６、個別電極７及びコモン電極８により発熱回路部が構成されているが、蓄熱層３及び発熱回路部の構成は上記に限定されず、種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明によるサーマルヘッドの全体構成（絶縁性耐磨耗保護層及び封止樹脂を除く）を示す模式平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式断面図である。
【図３】同サーマルヘッドの製造工程の一工程を示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。
【図４】同サーマルヘッドの製造工程の一工程を示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。
【図５】同サーマルヘッドの製造工程の一工程を示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。
【図６】同サーマルヘッドの製造工程の一工程を示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。
【図７】同サーマルヘッドの製造工程の一工程を示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ サーマルヘッド
２ ヘッド基板
３ 蓄熱層
４ 発熱抵抗体
４’ 抵抗体膜
５ 絶縁バリア層
６ 折り返し電極
７ 個別電極
７ａ 電極パッド
８ コモン電極
８ａ ライン電極部
８ｂ Ｙ字電極部
９ グランド配線
９ａ、９ｂ 端部
１０ 絶縁性耐磨耗保護層
１１ 封止樹脂
２０ プリント回路基板
２１ 駆動ＩＣ
３１、３２ Ａｌ導体膜
４１ 第１抵抗体パターン
４１Ａ 折り返し電極形成エリア
４１Ｂ 個別電極形成エリア
４１Ｃ コモン電極形成エリア
４２ 第２抵抗体パターン
Ｄ 印刷ドット
ＧＮＤ グランド部
Ｌ 抵抗長
Ｖｃｃ 電源部
Ｗ、ＷＧ 幅寸法
α ギャップ領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッド基板表面に、所定ピッチで並ぶ複数の発熱抵抗体と、隣り合う一対の発熱抵抗体を導通接続する折り返し電極と、この折り返し電極を介して前記隣り合う一対の発熱抵抗体に通電する個別電極とコモン電極とを備えたサーマルヘッドにおいて、
前記ヘッド基板表面にはさらに、前記複数の発熱抵抗体と前記折り返し電極と前記個別電極を囲む、グランド接地用のグランド配線を設けたことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
請求項１記載のサーマルヘッドにおいて、前記ヘッド基板に隣接させてプリント回路基板を備え、このプリント回路基板には、前記個別電極を介して前記印刷ドットを選択的に通電する複数の駆動ＩＣと、前記コモン電極に所定のコモン電位を与える電源部と、前記グランド配線をグランド接地するグランド部とを設けたサーマルヘッド。
【請求項３】
請求項２記載のサーマルヘッドにおいて、前記コモン電極は、前記ヘッド基板表面の前記プリント回路基板に臨む縁部で前記複数の発熱抵抗体の配列方向にライン状に延び、前記プリント回路基板の電源部から給電されるライン電極部を有し、
前記グランド配線は、前記ヘッド基板の前記プリント回路基板側に臨む縁部を除く周縁部に沿わせて形成されているサーマルヘッド。
【請求項４】
請求項３記載のサーマルヘッドにおいて、前記グランド配線の幅寸法は、前記折り返し電極、前記個別電極及び前記コモン電極の幅寸法よりも大きいサーマルヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載のサーマルヘッドにおいて、前記折り返し電極、前記個別電極、前記コモン電極及び前記グランド配線は、同一の導体材料で形成されているサーマルヘッド。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載のサーマルヘッドにおいて、前記グランド配線と前記ヘッド基板表面の間には、前記一対の発熱抵抗体と同一材料からなる抵抗体膜が介在しているサーマルヘッド。
【請求項７】
請求項６記載のサーマルヘッドを製造する方法であって、
ヘッド基板表面に、前記複数の発熱抵抗体、前記折り返し電極、前記個別電極及び前記コモン電極を形成するための第１抵抗体パターンと、この第１抵抗体パターンにより形成される前記複数の発熱抵抗体、前記折り返し電極及び前記個別電極を囲むための第２抵抗体パターンとを形成する工程と、
前記第１抵抗体パターン及び前記第２抵抗体パターンの上に導体膜を形成し、該第２抵抗体パターン上に形成した導体膜を前記グランド配線として得る工程と、
前記第１抵抗体パターンの発熱抵抗体形成エリア上の導体膜を除去し、所定ピッチで並ぶ複数の発熱抵抗体と、隣り合う一対の発熱抵抗体を接続する折り返し電極と、この折り返し電極を介して前記隣り合う一対の発熱抵抗体に通電する個別電極とコモン電極とを形成する工程と、
前記グランド配線をグランド接地する工程と、
を有することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
【請求項８】
請求項７記載のサーマルヘッドの製造方法において、前記第１抵抗体パターンのコモン電極形成エリアは前記ヘッド基板表面の一縁部に臨ませて形成し、前記第２抵抗体パターンは、前記第１抵抗体パターンのコモン電極形成エリアを除く前記ヘッド基板表面の周縁部に沿わせて形成するサーマルヘッドの製造方法。
【請求項９】
請求項７または８記載のサーマルヘッドの製造方法において、前記第２抵抗体パターンの幅寸法は、前記第１抵抗体パターンの幅寸法よりも大きく規定するサーマルヘッドの製造方法。
【請求項１０】
ヘッド基板表面に、所定ピッチで配置された複数の発熱抵抗体と、隣り合う一対の発熱抵抗体を導通接続する折り返し電極と、この折り返し電極を介して前記隣り合う一対の発熱抵抗体に通電する個別電極とコモン電極と、前記複数の発熱抵抗体、前記折り返し電極及び前記個別電極を囲むグランド接地用のグランド配線とを有するサーマルヘッドを製造する方法であって、
フォトリソグラフィ技術を用いて、前記折り返し電極、前記個別電極及び前記コモン電極と同時に前記グランド配線を形成し、このグランド配線をグランド接地することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
【請求項１】
ヘッド基板表面に、所定ピッチで並ぶ複数の発熱抵抗体と、隣り合う一対の発熱抵抗体を導通接続する折り返し電極と、この折り返し電極を介して前記隣り合う一対の発熱抵抗体に通電する個別電極とコモン電極とを備えたサーマルヘッドにおいて、
前記ヘッド基板表面にはさらに、前記複数の発熱抵抗体と前記折り返し電極と前記個別電極を囲む、グランド接地用のグランド配線を設けたことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
請求項１記載のサーマルヘッドにおいて、前記ヘッド基板に隣接させてプリント回路基板を備え、このプリント回路基板には、前記個別電極を介して前記印刷ドットを選択的に通電する複数の駆動ＩＣと、前記コモン電極に所定のコモン電位を与える電源部と、前記グランド配線をグランド接地するグランド部とを設けたサーマルヘッド。
【請求項３】
請求項２記載のサーマルヘッドにおいて、前記コモン電極は、前記ヘッド基板表面の前記プリント回路基板に臨む縁部で前記複数の発熱抵抗体の配列方向にライン状に延び、前記プリント回路基板の電源部から給電されるライン電極部を有し、
前記グランド配線は、前記ヘッド基板の前記プリント回路基板側に臨む縁部を除く周縁部に沿わせて形成されているサーマルヘッド。
【請求項４】
請求項３記載のサーマルヘッドにおいて、前記グランド配線の幅寸法は、前記折り返し電極、前記個別電極及び前記コモン電極の幅寸法よりも大きいサーマルヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載のサーマルヘッドにおいて、前記折り返し電極、前記個別電極、前記コモン電極及び前記グランド配線は、同一の導体材料で形成されているサーマルヘッド。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載のサーマルヘッドにおいて、前記グランド配線と前記ヘッド基板表面の間には、前記一対の発熱抵抗体と同一材料からなる抵抗体膜が介在しているサーマルヘッド。
【請求項７】
請求項６記載のサーマルヘッドを製造する方法であって、
ヘッド基板表面に、前記複数の発熱抵抗体、前記折り返し電極、前記個別電極及び前記コモン電極を形成するための第１抵抗体パターンと、この第１抵抗体パターンにより形成される前記複数の発熱抵抗体、前記折り返し電極及び前記個別電極を囲むための第２抵抗体パターンとを形成する工程と、
前記第１抵抗体パターン及び前記第２抵抗体パターンの上に導体膜を形成し、該第２抵抗体パターン上に形成した導体膜を前記グランド配線として得る工程と、
前記第１抵抗体パターンの発熱抵抗体形成エリア上の導体膜を除去し、所定ピッチで並ぶ複数の発熱抵抗体と、隣り合う一対の発熱抵抗体を接続する折り返し電極と、この折り返し電極を介して前記隣り合う一対の発熱抵抗体に通電する個別電極とコモン電極とを形成する工程と、
前記グランド配線をグランド接地する工程と、
を有することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
【請求項８】
請求項７記載のサーマルヘッドの製造方法において、前記第１抵抗体パターンのコモン電極形成エリアは前記ヘッド基板表面の一縁部に臨ませて形成し、前記第２抵抗体パターンは、前記第１抵抗体パターンのコモン電極形成エリアを除く前記ヘッド基板表面の周縁部に沿わせて形成するサーマルヘッドの製造方法。
【請求項９】
請求項７または８記載のサーマルヘッドの製造方法において、前記第２抵抗体パターンの幅寸法は、前記第１抵抗体パターンの幅寸法よりも大きく規定するサーマルヘッドの製造方法。
【請求項１０】
ヘッド基板表面に、所定ピッチで配置された複数の発熱抵抗体と、隣り合う一対の発熱抵抗体を導通接続する折り返し電極と、この折り返し電極を介して前記隣り合う一対の発熱抵抗体に通電する個別電極とコモン電極と、前記複数の発熱抵抗体、前記折り返し電極及び前記個別電極を囲むグランド接地用のグランド配線とを有するサーマルヘッドを製造する方法であって、
フォトリソグラフィ技術を用いて、前記折り返し電極、前記個別電極及び前記コモン電極と同時に前記グランド配線を形成し、このグランド配線をグランド接地することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−３１２２４４（Ｐ２００６−３１２２４４Ａ）
【公開日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１３４９７８（Ｐ２００５−１３４９７８）
【出願日】平成１７年５月６日（２００５．５．６）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月６日（２００５．５．６）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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