JP2013202968A - Thermal print head and thermal printer - 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サーマルプリンタに関する。 The present invention relates to a thermal print head and a thermal printer.
サーマルプリントヘッドは、列状配列された複数の発熱抵抗体を持つ印刷用デバイスである。外部信号によってこれらの発熱抵抗体を選択的に発熱させ、そのジュール熱を感熱紙や製版フィルム印画紙その他の媒体に伝達し、画像が形成される。サーマルプリントヘッドは、低騒音、低ランニングコストなどの観点から様々な開発が行われている。特に、流通用途では、大量にバーコード印刷などを行うことから、紙媒体の円滑な搬送性が求められている。 The thermal print head is a printing device having a plurality of heating resistors arranged in a line. These heating resistors are selectively heated by an external signal, and the Joule heat is transmitted to thermal paper, plate-making film photographic paper, or other media, and an image is formed. Various thermal print heads have been developed from the viewpoint of low noise and low running cost. In particular, in distribution applications, smooth printing of paper media is required because barcode printing and the like are performed in large quantities.
サーマルプリントヘッドを搭載するサーマルプリンタでは、印刷して媒体を送出して媒体を切断するなどした後、サーマルプリントヘッド側に送り戻すバックフィードが行われる場合がある。このバックフィード時には、媒体とサーマルプリントヘッドの端部との衝突によるジャミングが発生することがある。 In a thermal printer equipped with a thermal print head, back feeding may be performed after printing, sending out the medium, cutting the medium, etc., and then sending it back to the thermal print head. During this back feed, jamming may occur due to a collision between the medium and the end of the thermal print head.
そこで様々な形態のサーマルプリンタにおいては、その機器固有の調整によりジャミングを防止する方策がとられてきた。また、サーマルプリントヘッド自体でジャミングの発生を抑制する方法も開発されている。 Therefore, in various forms of thermal printers, measures have been taken to prevent jamming through adjustments specific to the device. A method for suppressing the occurrence of jamming in the thermal print head itself has also been developed.
サーマルプリンタでは、ヘッド基板の端部に向かって媒体は搬送されながら印刷される。印刷後には、ティアオフモードあるいは剥離モードと呼ばれる機能により、印刷された媒体を使用者が取り出す位置まで機器が媒体を搬送する必要がある。フィルムなどに貼着された媒体を搬送し使用者が印刷済みの媒体を取り出した後、印刷されていない媒体は再び印刷位置まで送り戻される。 In the thermal printer, the medium is printed while being conveyed toward the end of the head substrate. After printing, the device needs to convey the medium to a position where the user takes out the printed medium by a function called a tear-off mode or a peeling mode. After the medium stuck on the film is conveyed and the user takes out the printed medium, the medium that has not been printed is sent back to the printing position again.
このバックフィード動作の際に、次に印刷される媒体が印刷時の搬送方向とは逆方向にサーマルプリントヘッド上を通過する。この媒体がサーマルプリントヘッド上を通過する際に、サーマルプリントヘッドのヘッド基板の端部と媒体とが衝突し、媒体が剥がれる、媒体に傷が生じる、機器側の送り動作する機構部分への負荷が過大となり故障するなどの不具合が発生する可能性がある。 During this back feed operation, the medium to be printed next passes over the thermal print head in the direction opposite to the transport direction during printing. When this medium passes over the thermal print head, the end of the head substrate of the thermal print head collides with the medium, the medium peels off, the medium is damaged, and the load on the mechanism part that performs the feeding operation on the device side May cause problems such as failure due to excessive.
そこで、たとえば特許文献1には、ヘッド基板の端部を面取りして、ヘッド基板と媒体との衝突による衝撃を緩和する方法が開示されている。この方法では、ヘッド基板の媒体が接触する部分に斜面を形成しているため、柔軟性のある媒体の印刷の際には、衝撃が抑制される。しかし、ヘッド基板の端部にガラス製の保温層と保護膜との境界が露出していると、硬質の媒体の場合には、その部分が媒体との衝突により欠損するおそれがある。 Thus, for example, Patent Document 1 discloses a method of chamfering an end portion of a head substrate to mitigate an impact caused by a collision between the head substrate and a medium. In this method, since the inclined surface is formed in the portion of the head substrate where the medium comes into contact, the impact is suppressed during printing of the flexible medium. However, if the boundary between the glass heat insulating layer and the protective film is exposed at the end of the head substrate, in the case of a hard medium, the portion may be lost due to collision with the medium.
そこで、本発明は、サーマルプリントヘッドのヘッド基板の端部の破損の可能性を抑制することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to suppress the possibility of damage to the end portion of the head substrate of the thermal print head.
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、上面と前記上面に接続し前記上面に対して傾いた斜面と前記上面および前記斜面に対向する底面を持つ長方形の板状のセラミック基板と、前記斜面を被覆し前記上面よりも前記底面からの距離が遠い稜線を持ちグレーズ層と、前記グレーズ層の表面に前記稜線を跨いで延びて前記稜線に沿って間隔を置いて配列された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の両端部に接続し前記発熱抵抗体に電流を流す電極と、前記グレーズ層と前記発熱抵抗体と前記電極とを被覆する保護膜と、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 printing head having a rectangular plate-like ceramic having an upper surface, a slope that is connected to the top surface, is inclined with respect to the top surface, and has a bottom surface that faces the top surface and the slope A substrate, a glaze layer that covers the slope and has a ridge line that is farther from the bottom surface than the top surface; and a glaze layer that extends across the ridge line on the surface of the glaze layer and is arranged at intervals along the ridge line A heating resistor, electrodes connected to both ends of the heating resistor to pass a current through the heating resistor, and a protective film covering the glaze layer, the heating resistor, and the electrode. It is characterized by.
また、本発明は、サーマルプリンタにおいて、上面と前記上面に接続し前記上面に対して傾いた斜面と前記上面および前記斜面に対向する底面を持つ長方形の板状のセラミック基板と、前記斜面を被覆し前記上面よりも前記底面からの距離が遠い稜線を持ちグレーズ層と、前記グレーズ層の表面に前記稜線を跨いで延びて前記稜線に沿って間隔を置いて配列された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の両端部から前記稜線から離れる方向に延びる電極と、前記グレーズ層と前記発熱抵抗体と前記電極とを被覆する保護膜と、を備えるサーマルプリントヘッドと、記録媒体を順方向および逆方向に搬送する媒体搬送機構と、を具備することを特徴とする。 Further, the present invention provides a thermal printer having a rectangular plate-shaped ceramic substrate having an upper surface, an inclined surface connected to the upper surface and inclined with respect to the upper surface, and a bottom surface facing the upper surface and the inclined surface, and covering the inclined surface And a glaze layer having a ridge line far from the bottom surface than the top surface, a heating resistor extending across the ridge line on the surface of the glaze layer and arranged at intervals along the ridge line, and A thermal print head comprising: an electrode extending in a direction away from the ridge line from both ends of the heating resistor; a protective film covering the glaze layer, the heating resistor, and the electrode; And a medium transport mechanism for transporting in the direction.
本発明によれば、サーマルプリントヘッドのヘッド基板の端部の破損の可能性を抑制することができる。 According to the present invention, the possibility of breakage of the end portion of the head substrate of the thermal print head can be suppressed.
本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、この実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれらに限定されない。 An embodiment of a thermal print head according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that this embodiment is merely an example, and the present invention is not limited thereto.
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の断面図である。図2は、本実施の形態の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断面図である。 FIG. 1 is a sectional view of 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 of the present embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view 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11は、放熱板30とヘッド基板20と回路基板40とを有している。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長方形の平板である。
The
ヘッド基板20は、セラミック基板22および保温層25を有している。セラミック基板22は、たとえばアルミナ(Al2O3)で形成された長方形の絶縁性の板である。セラミック基板22は、底面70と上面71と斜面72と先端面73とを有している。セラミック基板22の底面70は放熱板30と向かい合っている。上面71および先端面73は、底面70と平行である。先端面73と底面70との距離は、上面と底面70との距離に比べて小さい。先端面73は、一方の長辺に沿って延びている帯状の平面である。上面71は、先端面73とは反対側の長辺に沿って延びている帯状の平面である。斜面72は、先端面73および上面71で挟まれて、長辺に平行に延びる帯状の平面であり、底面70に対して傾いている。
The
セラミック基板22の斜面72には、保温層25が融着している。セラミック基板22の先端面73および上面71には、保温層25が融着していない。つまり、保温層25は、セラミック基板22の上面71と斜面72との境界線74から、斜面72と先端面73との境界線75の間に設けられている。
The
保温層25は、ガラスで形成されている。保温層25の表面は、滑らかな曲面である。保温層25の表面の底面70から最も離れた稜線76は、セラミック基板22の上面71と斜面72との境界線74に平行に、すなわち、セラミック基板22の長手方向(主走査方向)に延びている。保温層25の稜線76とセラミック基板22の底面70との距離は、セラミック基板22の上面71と底面70との距離よりも大きい。稜線76部分での保温層25の接平面は、セラミック基板22の底面70に平行である。
The
保温層25の表面およびセラミック基板22の上面71には、主走査方向、すなわち稜線76が延びる方向に沿って間隔を置いて稜線76を跨ぐように抵抗体層27が形成されている。また、抵抗体層27の表面には、金属配線層28が形成されている。
The
金属配線層28には稜線76を跨ぐ切欠部が形成されていて、抵抗体層27の金属配線層28と重なり合わない部分が発熱抵抗体26となる。このようにして発熱抵抗体26が稜線76の表面に間隔を置いて複数配列されて、突条21のラインに沿った帯状の発熱領域24が形成されている。ヘッド基板20には、セラミック基板22、グレーズ層25、金属配線層28および抵抗体層の保護のために、これらを覆う絶縁保護膜29が形成されている。セラミック基板22の先端面73およびこの先端面73とは反対側の長辺近傍は、絶縁保護膜29で覆われていない。
The
また、サーマルプリントヘッド11は、発熱領域24を発熱させる駆動回路を有している。その駆動回路は、たとえばヘッド基板20と同じ側の表面で放熱板30に載置された回路基板40の上に形成されている。回路基板40には、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が入力される。この駆動回路は、たとえば回路基板40に設けられた駆動素子42などの電気部品を有している。ヘッド基板20と駆動回路とは、たとえばヘッド基板20と回路基板40との間に架け渡されたボンディングワイヤ44によって電気的に接続される。さらに、回路基板40の表面に形成された配線パターンと駆動素子42との間もボンディングワイヤ44で電気的に接続される。駆動素子42およびボンディングワイヤ44は、たとえば封止樹脂体48によって封止される。
Further, the
次に、本実施の形態のサーマルプリントヘッドの製造方法を説明する。 Next, a method for manufacturing the thermal print head of this embodiment will be described.
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一部の工程の工程ごとの断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view for each step of some steps of the method of manufacturing the thermal print head in the present embodiment.
まず、図4(a)に示すようなセラミック板81を製造する。次に、図4(b)に示すように、このセラミック板81の底面70に対向する面を切削し、溝82を形成する。ここでは、一枚のセラミック板81から2つのサーマルプリントヘッド11を製造する場合について説明している。この溝82の両側は、セラミック基板22の上面71となる部分である。また、この溝82の側面は、セラミック基板22の斜面72となる部分である。溝82の底部には、先端面73となる平坦部を形成しておく。
First, a
次に、図4(c)に示すように、溝82部分にガラスペースト83を印刷する。ガラスペースト83は、たとえばSiO2、Al2O3、BaOあるいはCaOを主成分とするガラス粉末にバインダーと溶剤を添加したものである。これらをミキサーなどで十分に混合した後、セラミック製ロールを用いて混錬する。このようにして得られたガラスペースト83がセラミック板81にスクリーン印刷される。ガラスペースト83は、セラミック板81の上面71よりも突出するようにしておく。
Next, as shown in FIG. 4C, a
次に、図4(d)〜(f)に示すように、ガラスペースト83を所定の形状にパターニングする。たとえばフォトレジストをガラスペースト83の上に残存させ、その後、ガラスペースト83をエッチングして、フォトレジストを取り除くことによって、パターニングを行う。このパターニングでは、ガラスペース83が、斜面72部分にのみ残存し、保温層25の稜線76となるべき部分近傍が厚くなるようにする。
Next, as shown in FIGS. 4D to 4F, the
セラミック板81の溝82の中央部では、ガラスペースト83を完全に除去して、セラミック板81が露出するようにする。この部分は、特にエッチングする深さが深くなるため、たとえば3回程度に分けてエッチングするとよい。
At the center of the
その後、パターニングされたガラスペースト83が被着したセラミック板81を焼成することによって、保温層25が形成される。焼成は、たとえば1200℃で1〜2時間程度行う。
Thereafter, the
焼成時にガラスが流動性を持つため、斜面72の境界近傍は表面張力によって外側に凸に形成される。また、表面張力の影響によって、保温層25の表面は、滑らかな曲面となる。ガラスはある程度粘性を持つため、ガラスペースト83が上面71よりも突出した部分と上面71との高さの違いは焼成後まで残存する。その結果、稜線67は上面71よりも突出することとなる。
Since the glass has fluidity during firing, the vicinity of the boundary of the
このようにして、保温層25が形成された後、セラミック板81の一部および保温層25の表面に、抵抗体層27および金属配線層28を積層し、所定のパターンにエッチングする。さらに、絶縁保護膜29を形成する。このようにして絶縁保護膜29を形成した後、溝83の中央をダイシングして2つに分割する。これにより、2つのサーマルプリントヘッド11が完成する。
After the
溝83の中央の保温層25が形成されていない部分をダイシングするため、ガラス製の保温層25を切断することがなく、保温層25の欠けが抑制される。絶縁保護膜29としては、硬い材料が用いられるため、ダイシングの際に絶縁保護膜29を切断する必要がないように、セラミック板81の溝82の中央のダイシングする部分には、絶縁保護膜29を形成しない方が好ましい。
Since the portion where the
このサーマルプリントヘッド11を用いたプリンタは、発熱領域24の表面の法線上に位置する軸52を中心とする円筒状のプラテンローラ50を有している。プラテンローラ50によって被印刷媒体60がサーマルプリントヘッド11に押し付けられる。この状態で発熱領域24の発熱抵抗体26が発熱することによって、被印刷媒体60に印画される。被印刷媒体60が副走査方向に搬送されながら、主走査方向に延びる発熱領域24が所定のパターンで発熱することによって、被印刷媒体60には所望の画像が形成される。
The printer using the
被印刷媒体60は、フィルムなどの搬送媒体61に貼着されている。搬送媒体61および被印刷媒体60は、搬送機構62によって副走査方向の前後に搬送される。印刷時には、搬送媒体61およびそれに貼着された被印刷媒体60は、副走査方向の順方向に送られる。
The
一つの被印刷媒体60への印刷が完了すると、被印刷媒体60は、切断機構63よりも先まで送られる。その状態で、搬送媒体61が切断される。
When printing on one
搬送媒体61を切断して印刷済みの被印刷媒体60が切り離された後、発熱領域24よりも副走査方向の下流側まで搬送されていた被印刷媒体60は逆方向に送られる(バックフィードされる)。これにより、印刷されていない被印刷媒体60の印刷領域の先端は、発熱領域24あるいはそれよりも上流側に戻される。その後、再び搬送媒体61とともに被印刷媒体60を搬送方向の順方向に搬送しながら被印刷媒体60への印刷が行われる。
After the printed
本実施の形態では、発熱領域24の下流側において、ヘッド基板20の表面は、セラミック基板22の底面方向に下降する滑らかな曲面の斜面77となっている。このため、バックフィードされた被印刷媒体60は、斜面77に沿って滑らかに上流側に搬送される。その結果、ヘッド基板20の端部での被印刷媒体60のジャミングが抑制される。
In the present embodiment, on the downstream side of the
また、この斜面77部分は、絶縁保護膜29で覆われている。このため、被印刷媒体60は、ガラスの保温層25が露出している部分には衝突しない。その結果、被印刷媒体60が硬質のカードなどであっても、被印刷媒体60の衝突によるヘッド基板20の端部が破損する可能性は抑制される。
The
さらに、保温層25の稜線76がセラミック基板22の上面71よりも突出しているため、ヘッド基板20の表面は発熱領域24において突出している。このため、被印刷媒体60の直線的な搬送方向をセラミック基板22の底面70に平行に確保することができる。つまり、硬質の被印刷媒体であっても、直線的な搬送経路が確保できる。
Further, since the
発熱領域24におけるヘッド基板20の表面の接平面は、セラミック基板22の底面70に平行である。このため、プラテンローラ50の軸52を発熱領域24の法線方向に配置する場合には、ヘッド基板20をその底面70に平行な方向の位置を調整すればよい。放熱板30の底面をセラミック基板22の底面70に平行しておくことにより、放熱板30の載置面(図示せず)に沿って移動させるだけで、プラテンローラ50の軸52を発熱領域24の法線方向に配置することができる。したがって、サーマルプリントヘッド11のサーマルプリンタへの組み付けが容易である。
The tangential plane of the surface of the
11…サーマルプリントヘッド、20…ヘッド基板、21…突条、22…セラミック基板、24…発熱領域、25…保温層、26…発熱抵抗体、27…抵抗体層、28…金属配線層、29…絶縁保護膜、30…放熱板、40…回路基板、42…駆動素子、44…ボンディングワイヤ、48…封止樹脂体、50…プラテンローラ、52…軸、60…被印刷媒体、61…搬送媒体、70…底面、71…上面、72…斜面、73…先端面、74…境界線、75…境界線、76…稜線、77…斜面、81…セラミック板、82…溝、83…ガラスペースト
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記斜面を被覆し前記上面よりも前記底面からの距離が遠い稜線を持ちグレーズ層と、
前記グレーズ層の表面に前記稜線を跨いで延びて前記稜線に沿って間隔を置いて配列された発熱抵抗体と、
前記発熱抵抗体の両端部に接続し前記発熱抵抗体に電流を流す電極と、
前記グレーズ層と前記発熱抵抗体と前記電極とを被覆する保護膜と、
を具備することを特徴とするサーマルプリントヘッド。 A rectangular plate-shaped ceramic substrate having an upper surface and an inclined surface connected to the upper surface and inclined with respect to the upper surface; and a bottom surface facing the upper surface and the inclined surface;
A glaze layer that covers the slope and has a ridge that is far from the bottom surface than the top surface; and
A heating resistor extending across the ridge line on the surface of the glaze layer and arranged at intervals along the ridge line; and
Electrodes connected to both ends of the heating resistor to pass a current through the heating resistor;
A protective film covering the glaze layer, the heating resistor and the electrode;
A thermal print head comprising:
前記発熱抵抗体および前記電極は前記グレーズ層の表面に積層されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のサーマルプリントヘッド。 The glaze layer covers at least a part of the upper surface, and the ridge line protrudes from a portion covering the upper surface of the glaze layer,
3. The thermal print head according to claim 1, wherein the heating resistor and the electrode are laminated on a surface of the glaze layer.
記録媒体を順方向および逆方向に搬送する媒体搬送機構と、
を具備することを特徴とするサーマルプリンタ。
A rectangular plate-like ceramic substrate having an upper surface and a slope inclined with respect to the upper surface and inclined with respect to the upper surface, and a bottom surface opposite to the upper surface and the slope, and a distance from the bottom surface to the upper surface and covering the slope Has a distant ridge line, a heating layer extending across the ridge line on the surface of the glaze layer and arranged at intervals along the ridge line, from both ends of the heating resistor from the ridge line A thermal print head comprising: an electrode extending in a separating direction; and a protective film covering the glaze layer, the heating resistor, and the electrode;
A medium transport mechanism for transporting the recording medium in the forward and reverse directions;
A thermal printer comprising:
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