JP2010253739A - Thermal print head and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サーマルプリントヘッドおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a thermal print head and a manufacturing method thereof.
サーマルプリントヘッドは、主走査方向に配列された複数の抵抗発熱体を発熱させ、その熱により感熱記録紙などの被印刷体に文字や図形などの画像を形成する出力用デバイスである。このサーマルプリントヘッドは、バーコードプリンタ、デジタル製版機、ビデオプリンター、イメージャー、シールプリンターなどの記録機器に広く利用されている。 The thermal print head is an output device that heats a plurality of resistance heating elements arranged in the main scanning direction and forms images such as characters and figures on a printing medium such as a thermal recording paper by the heat. This thermal print head is widely used in recording devices such as barcode printers, digital plate-making machines, video printers, imagers, and seal printers.
一般的なサーマルプリントヘッドは、放熱板と、放熱板に取り付けられた発熱体板と、発熱体板と同じ側で放熱板に取り付けられた回路基板とを備えている。この発熱体板の放熱板と相対する表面の反対側の表面の帯状に延びる発熱領域には、発熱抵抗体が所定の間隔で直線状に配列されている。また、発熱体を駆動する駆動回路の一部となるドライバICは、たとえば発熱体板に搭載されている。 A general thermal print head includes a heat radiating plate, a heat generating plate attached to the heat radiating plate, and a circuit board attached to the heat radiating plate on the same side as the heat generating plate. Heat generating resistors are linearly arranged at predetermined intervals in a heat generating region extending in a band shape on the surface opposite to the surface of the heat generating plate opposite to the heat radiating plate. In addition, a driver IC that is a part of a drive circuit that drives the heating element is mounted on, for example, a heating element plate.
このようなサーマルプリントヘッドを用いたプリンタは、一般的に、所定の弾性を持つ材料で円筒状に形成されたプラテンローラを備えている。このプラテンローラは、主走査方向を軸として、その側面が支持基板上の発熱領域に接するように配置され、その軸を中心に回転可能に設けられる。プラテンローラの回転によって、プラテンローラと発熱領域の間に挿入された媒体は、主走査方向に垂直な副走査方向に移動する。プラテンローラによって媒体を発熱領域に押し付けつつ、その媒体を副走査方向に移動させ、発熱領域の発熱パターンを媒体の移動とともに変化させることにより、所望の画像を被印刷体上に形成する。 A printer using such a thermal print head generally includes a platen roller formed in a cylindrical shape with a material having a predetermined elasticity. The platen roller is disposed so that its side surface is in contact with the heat generation area on the support substrate with the main scanning direction as an axis, and is provided to be rotatable about the axis. Due to the rotation of the platen roller, the medium inserted between the platen roller and the heat generating area moves in the sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction. While pressing the medium against the heat generation area by the platen roller, the medium is moved in the sub-scanning direction, and the heat generation pattern of the heat generation area is changed with the movement of the medium, thereby forming a desired image on the printing medium.
また、被印刷媒体がドライバICなどを保護している樹脂と干渉しないように、ニアエッジ構造を採用している場合がある。ニアエッジ構造では、突条に形成したグレーズ層の頂点を挟んでドライバICの反対側に発熱領域を配置し、発熱領域を発熱体板の端部のごく近傍に設けている(たとえば特許文献1参照)。 In some cases, a near-edge structure is employed so that the printing medium does not interfere with the resin that protects the driver IC or the like. In the near edge structure, a heat generating region is arranged on the opposite side of the driver IC across the apex of the glaze layer formed on the ridge, and the heat generating region is provided very close to the end of the heat generating plate (see, for example, Patent Document 1). ).
大きな板から切り出して発熱体板を製造する場合、発熱体板のダイシングの際に発熱体板の端部には、欠けなどの傷が生じる場合がある。このような傷が被印刷媒体と接触すると、印画の際に印画傷が生じる場合がある。 When a heat generating plate is manufactured by cutting out from a large plate, scratches such as chipping may occur at the end of the heat generating plate during dicing of the heat generating plate. When such a scratch comes into contact with the printing medium, a print scratch may occur during printing.
突条に形成した保温層の稜線を挟んでドライバICの反対側に発熱領域を配置したニアエッジ構造のサーマルプリントヘッドでは、発熱領域が発熱体板の端部のごく近傍に設けられている。このため、特にニアエッジ構造のサーマルプリントヘッドの場合、被印刷媒体は発熱体板の端部と接触しやすく、印画傷が生じやすい。 In a thermal printing head having a near-edge structure in which a heat generating area is arranged on the opposite side of the driver IC across the ridge line of the heat insulating layer formed on the ridge, the heat generating area is provided very close to the end of the heat generating plate. For this reason, particularly in the case of a thermal print head having a near-edge structure, the printing medium is likely to come into contact with the end portion of the heating plate, and print damage is likely to occur.
そこで、本発明は、ニアエッジ構造のサーマルプリントヘッドを用いた場合の印画傷の発生を抑制することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it suppresses the occurrence of print defects when a near-edge thermal printhead is used.
上述の課題を解決するため、本発明は、サーマルプリントヘッドにおいて、絶縁板と、前記絶縁板の主面の端縁上に一方の辺が重なるように延びる突条を持つ形状に形成されて前記絶縁板上に設けられた保温層と、を有する絶縁基板と、前記突条の前記端縁に近いほうの斜面で前記突条が延びる方向に間隔を置いて配列された複数の抵抗体と、前記抵抗体の表面に前記突条の前記端縁に近いほうの斜面に位置する間隙を挟んで対向して設けられた電極と、前記絶縁基板と前記抵抗体と前記電極とを覆い、前記間隙よりも前記端縁側の境界線まで広がる層厚部および前記端縁と前記境界線との間を覆う前記層厚部よりも厚さが薄い層薄部を持つ保護層と、を具備することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a thermal printhead, wherein the insulating plate is formed in a shape having a protrusion extending so that one side overlaps an edge of a main surface of the insulating plate. A heat insulating layer provided on an insulating plate; and an insulating substrate, and a plurality of resistors arranged at intervals in a direction in which the ridge extends on a slope closer to the edge of the ridge, Covering the electrode provided opposite to the surface of the resistor across the gap located on the slope closer to the edge of the ridge, the insulating substrate, the resistor, and the electrode, the gap And a protective layer having a layer thickness part that extends to the boundary line on the edge side and a thin layer part that is thinner than the layer thickness part that covers between the edge and the boundary line. Features.
また、本発明は、サーマルプリントヘッドの製造方法において、絶縁板の表面に、突条を持つ保温層を形成する第1工程と、前記第1工程の後に、前記突条の斜面に前記突条が延びる方向に間隔を置いて抵抗体を配列する第2工程と、前記第2工程の後に、前記突条の斜面に位置する間隙を挟んで対向する電極を前記抵抗体の表面に設ける第3工程と、前記第3工程の後に、前記間隙よりも前記突条の頂線から遠い境界線まで広がる層厚部および前記境界線に対して前記層厚部の反対側に広がり前記層厚部よりも厚さが薄い層薄部を持つ保護層で前記絶縁基板と前記抵抗体と前記電極とを覆う第4工程と、前記絶縁基板と前記保温層と前記保護層とを前記層薄部で板厚方向に切断する第5工程と、を具備することを特徴とする。 According to the present invention, in the method for manufacturing a thermal print head, a first step of forming a heat insulating layer having a ridge on the surface of the insulating plate, and the ridge on the slope of the ridge after the first step. A second step of arranging the resistors at intervals in the extending direction of the resistor, and a third step of providing, on the surface of the resistor, electrodes opposed to each other with a gap positioned on the slope of the ridge after the second step. After the step and the third step, the layer thickness portion extending from the top line of the ridge to the boundary farther than the gap, and the layer thickness portion extending to the opposite side of the layer thickness portion with respect to the boundary line A fourth step of covering the insulating substrate, the resistor, and the electrode with a protective layer having a thin layer portion, and the insulating substrate, the heat retaining layer, and the protective layer in the thin layer portion. And a fifth step of cutting in the thickness direction.
本発明によれば、ニアエッジ構造のサーマルプリントヘッドを用いた場合の印画傷の発生を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of print damage when a thermal print head having a near edge structure is used.
本発明に係るサーマルプリントヘッドの実施の形態を、図面を参照して説明する。この実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれに限定されない。 An embodiment of a thermal print head according to the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to this.
図1は、本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態における発熱体板の部分断面図である。図2は、本実施の形態におけるサーマルプリントヘッドの一部切欠き上面図である。図3は、本実施の形態のサーマルプリントヘッドを用いたサーマルプリンタの一部の断面図である。 FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a heating element plate in an embodiment of a thermal print head according to the present invention. FIG. 2 is a partially cutaway top view of the thermal print head in the present embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view of a part of a thermal printer using the thermal print head of the present embodiment.
本実施の形態のサーマルプリントヘッド10は、たとえば発熱体板20、回路基板40および放熱板30を有している。発熱体板20には、帯状に延びる発熱領域24が形成されている。この発熱体板20は、放熱板30に載置されている。放熱板30は、たとえばアルミニウムなどの金属で形成された板である。発熱領域24に所定の発熱パターンを形成するための制御信号や駆動電力は、回路基板40に入力され、さらに回路基板40と電気的に接続された発熱体板20に入力される。
The
このサーマルプリントヘッド10を用いたサーマルプリンタは、所定の弾性を持つ材料で円筒状に形成されたプラテンローラ50を有している。このプラテンローラ50は、主走査方向に平行な直線上に軸52を持つ。また、プラテンローラ50の側面が発熱領域24に接するように配置され、軸52を中心に回転可能に設けられる。
The thermal printer using the
プラテンローラ50の回転によって、プラテンローラ50と発熱領域24との間に挿入された感熱記録媒体60は、主走査方向に対して垂直な副走査方向に移動する。感熱記録媒体60は、発色温度以上に加熱されると発色する、たとえば感熱紙である。プラテンローラ50によって感熱記録媒体60を発熱領域24に押し付けつつ、その感熱記録媒体60を副走査方向に移動させ、発熱領域24の発熱パターンを感熱記録媒体60の移動とともに変化させることにより、所望の画像を感熱記録媒体60上に形成する。
Due to the rotation of the
発熱体板20は、絶縁板22と、保温層25と、抵抗体23と、電極28と、保護層29とを有している。絶縁板22は、たとえばアルミナ(Al2O3)などの絶縁体で形成されている。保温層25は、絶縁板22の表面に層状に、たとえば酸化珪素(SiO2)で形成されている。また、保温層25には、突条21が形成されている。突条21は、絶縁板22の端縁70に接して設けられている。
The
抵抗体23は、保温層25の表面に層状に、たとえばサーメットで形成されている。抵抗体23は、絶縁板22の端縁70が延びる方向に間隔をおいて配列されている。また、抵抗体23は、それぞれ突条21を跨いで延びている。
The
電極28は、抵抗体23の表面に層状に、たとえばアルミニウムで形成される。また、電極28は、突条21の端縁70に近いほうの斜面に位置する抵抗体が延びる方向の間隙71を挟んで対向して設けられている。電極28を流れてきた電流は、この間隙71の部分では抵抗体23を通ることとなるため、抵抗体23の間隙71に対応する部分が発熱領域24となる。この発熱部は、絶縁板22の端縁70が延びる方向、すなわち主走査方向に間隔をおいて配列されて、主走査方向に延びる発熱領域24を形成している。
The
このように、本実施の形態のサーマルプリントヘッド10は、突条21に形成した保温層25の稜線を挟んでドライバIC42の反対側に、発熱領域24が設けられたニアエッジ構造を有している。
As described above, the
保温層25と抵抗体23と電極28とは、保護層29で覆われている。電極28の一部の表面には、保護層29は設けられておらず、その部分にボンディングワイヤ44が接続される。このボンディングワイヤ44を介して、電極28は、回路基板上のドライバIC42と接続されている。ドライバIC42およびボンディングワイヤ44は、樹脂48で封止されている。
The
保護層29は、ほぼ同一の厚さでほぼ全体が形成されているが、一部に厚さが薄い層薄部72が形成されている。つまり、保護層29には、層厚部73と、この層厚部73よりも薄い層薄部72と、がある。層厚部73と層薄部72との境界線74は、電極28の間に設けられた間隙71すなわち発熱領域24よりも、端縁70に近い位置で突条21が延びる方向に延びている。この境界線74よりも端縁70側が層薄部72で、境界線74よりも発熱領域24側が層厚部73となっている。層厚部73の厚さは5μm程度、層薄部72の厚さは、3μm程度である。
The
層厚部73と層薄部72との境界線74に角ができていると、その角に感熱記録媒体60が接触する際に、印画傷が生じる場合がある。そこで、層厚部73と層薄部72との境界線74で保護層29の厚さは連続的に変化していることが好ましい。つまり、層厚部73と層薄部72との境界線74で、保護層29の表面が滑らかな曲線を描いていることが好ましい。層厚部73と層薄部72との境界線74に実質的に角ができていないと言えるためには、この境界での保護層29の表面の曲率半径が1μm以上は必要である。
If the
図4は、本実施の形態におけるサーマルプリントヘッドの製造方法のフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart of the method for manufacturing the thermal print head in the present embodiment.
本実施の形態におけるサーマルプリントヘッドの製造方法では、まず、絶縁板を形成する(S1)。この絶縁板は、最終的に製造される発熱体板20が複数切り出される大きさとする。
In the method for manufacturing a thermal print head in the present embodiment, first, an insulating plate is formed (S1). The insulating plate has such a size that a plurality of finally produced
次に、S1で形成された絶縁板上に、ガラスペーストをパターン印刷する(S2)。ここで印刷されるガラスペーストは、複数の発熱体板20のそれぞれの突条21に対応する位置に帯状の盛り上がり部分が形成されたパターンとする。この際、2つの発熱体板20の突条21に対応する盛り上がり部分は、保護層29の層薄部72に対応する部分が向かい合うように配置しておく。
Next, a glass paste is pattern-printed on the insulating plate formed in S1 (S2). The glass paste printed here is a pattern in which a band-like raised portion is formed at a position corresponding to each
次に、ガラスペーストが印刷された絶縁板を焼成する(S3)。これにより、パターン印刷されたガラスが溶融し、絶縁板に固着する。この結果、突条21を備えた保温層25が形成される。
Next, the insulating plate on which the glass paste is printed is baked (S3). Thereby, the glass on which the pattern is printed is melted and fixed to the insulating plate. As a result, the
その後、保温層25の表面に抵抗体23および電極28を形成する(S4)。より具体的には、まず、保温層25の表面に、サーメットなどの抵抗材料をスパッタリングなどで固着させる。その後、突条21の斜面に突条21が延びる方向に間隔を置いて配列した抵抗体を形成するように、エッチングにより抵抗体23をパターニングする。さらに、抵抗体23が形成された板に、アルミニウムなどの導電性材料をスパッタリングなどで固着させる。その後、突条21の斜面に位置する間隙71を挟んで抵抗体23に沿って延びるように、エッチングにより電極28をパターニングする。
Thereafter, the
工程S4の後に、保温層25と抵抗体23と電極28とを覆う保護層29を形成する(S5)。この時点では、保護層29の厚さは、全体に亘って一様に層厚部73に対応する厚さとする。その後、層薄部72に対応する部分の厚さをエッチングなどで小さくする(S6)。ここでは、層厚部73に対応する厚さで全体を覆った後、層薄部72に対応する部分の厚さを減少させているが、まず、層薄部72に対応する厚さで全体を覆った後、層薄部72にマスクをして、層厚部73の厚さを増加させてもよい。
After step S4, a
次に、保護層29までが形成された板を、ダイシングなどによって板厚方向に切断し、複数の発熱体板20に分割する。2つの発熱体板20の層薄部72に対応する部分は、向かい合うように配置されているから、この層薄部72でダイシングをすることとなる。
Next, the plate on which the
このようにして形成された発熱体板20を、回路基板40とともに放熱板30に載置する(S8)。また、発熱体板20と回路基板40をボンディングワイヤ44で結線し(S9)、さらにボンディングワイヤ44による結線部を樹脂48で封止する(S10)ことなどにより、サーマルプリントヘッド10が製造される。
The
このように、サーマルプリントヘッド10を製造する場合、発熱体板20の分割の際のダイシングなどによって、保護層29の端部に欠けなどの傷が生じる可能性がある。しかし、本実施の形態では、発熱領域24よりも感熱記録媒体60の搬送方向の下流に保護層29が薄い層薄部72を設けているため、感熱記録媒体60の搬送方向の下流側の保護層29の端部は、発熱領域24での保護層29の表面の接線よりも下側に位置している。このため、硬質の感熱記録媒体60などに印刷する場合のように、感熱記録媒体60が直線的に搬送されると、感熱記録媒体60が保護層29の端部に接しにくい。
As described above, when the
したがって、保護層29の端部に欠けなどの傷が存在する場合であっても、印画傷の発生を抑制することができる。また、保護層29の端部に多少の傷が許容されるため、発熱体板20の分割の際のダイシングなどの後に、端部の研磨などの作業が不要である。
Therefore, even if there is a scratch such as a chip at the end of the
10…サーマルプリントヘッド、20…発熱体板、21…突条、22…絶縁板、23…抵抗体、24…発熱領域、25…保温層、28…電極、29…保護層、30…放熱板、40…回路基板、42…ドライバIC、44…ボンディングワイヤ、48…樹脂、50…プラテンローラ、52…軸、60…感熱記録媒体、70…端縁、71…間隙、72…層薄部、73…層厚部、74…境界線
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記突条の前記端縁に近いほうの斜面で前記突条が延びる方向に間隔を置いて配列された複数の抵抗体と、
前記抵抗体の表面に前記突条の前記端縁に近いほうの斜面に位置する間隙を挟んで対向して設けられた電極と、
前記絶縁基板と前記抵抗体と前記電極とを覆い、前記間隙よりも前記端縁側の境界線まで広がる層厚部および前記端縁と前記境界線との間を覆う前記層厚部よりも厚さが薄い層薄部を持つ保護層と、
を具備することを特徴とするサーマルプリントヘッド。 An insulating substrate having an insulating plate and a heat insulating layer formed on the insulating plate and formed in a shape having a ridge extending so that one side of the insulating plate overlaps an edge of the main surface of the insulating plate;
A plurality of resistors arranged at intervals in the direction in which the ridges extend on the slope closer to the edge of the ridges;
An electrode provided facing the surface of the resistor across a gap located on the slope closer to the edge of the ridge,
A layer thickness portion that covers the insulating substrate, the resistor, and the electrode and extends to a boundary line on the edge side with respect to the gap, and a layer thickness portion that covers a space between the edge and the boundary line. A protective layer with a thin layer,
A thermal print head comprising:
前記第1工程の後に、前記突条の斜面に前記突条が延びる方向に間隔を置いて抵抗体を配列する第2工程と、
前記第2工程の後に、前記突条の斜面に位置する間隙を挟んで対向する電極を前記抵抗体の表面に設ける第3工程と、
前記第3工程の後に、前記間隙よりも前記突条の頂線から遠い境界線まで広がる層厚部および前記境界線に対して前記層厚部の反対側に広がり前記層厚部よりも厚さが薄い層薄部を持つ保護層で前記絶縁基板と前記抵抗体と前記電極とを覆う第4工程と、
前記絶縁基板と前記保温層と前記保護層とを前記層薄部で板厚方向に切断する第5工程と、
を具備することを特徴とするサーマルプリントヘッドの製造方法。 A first step of forming a heat insulating layer having protrusions on the surface of the insulating plate;
After the first step, a second step of arranging the resistors with an interval in the direction in which the ridge extends on the slope of the ridge, and
A third step of providing, on the surface of the resistor, electrodes facing each other with a gap located on the slope of the ridge after the second step;
After the third step, the layer thickness portion that extends to the boundary line farther from the top line of the ridge than the gap, and the layer thickness portion that extends on the opposite side of the layer thickness portion with respect to the boundary line, is thicker than the layer thickness portion. A fourth step of covering the insulating substrate, the resistor and the electrode with a protective layer having a thin layer thin section;
A fifth step of cutting the insulating substrate, the heat retaining layer, and the protective layer in the thickness direction at the thin layer portion;
A method of manufacturing a thermal print head, comprising:
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