JP2014189016A - 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、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出力用デバイスとして注目されている。サーマルプリントヘッドは、基板上に配列された発熱抵抗体を有している。これらの発熱抵抗体を所定のパターンで発熱させることにより、サーマルプリントヘッドを用いて感熱紙、製版フィルム印画紙などのメディアへの記録が行われる。低騒音、低ランニングコストなどの利点を持つため、様々な開発が行われている。 Thermal print heads are attracting attention as output devices such as video printers, imagers, and seal printers. The thermal print head has heating resistors arranged on a substrate. When these heating resistors are heated in a predetermined pattern, recording on a medium such as thermal paper or plate-making film photographic paper is performed using a thermal print head. Various developments have been made to provide advantages such as low noise and low running costs.
サーマルプリントヘッドは、アルミナなどのセラミック基板の表面に保温層としてグレーズ層を形成した支持基体を有している。この支持基体上に発熱抵抗体層とアルミニウムなどの電極となる導電層とをスパッタ法などの薄膜形成方法によって積層した後、フォトエングレービングプロセスで発熱抵抗体、個別電極などをパターニングする。その後、発熱抵抗体層および電極の所定の部分を覆う絶縁保護被膜層をスパッタ法などの薄膜形成方法によって形成する。 The thermal print head has a support base in which a glaze layer is formed as a heat retaining layer on the surface of a ceramic substrate such as alumina. A heating resistor layer and a conductive layer serving as an electrode such as aluminum are laminated on the support substrate by a thin film forming method such as sputtering, and then the heating resistor and individual electrodes are patterned by a photoengraving process. Thereafter, an insulating protective film layer covering the heating resistor layer and a predetermined portion of the electrode is formed by a thin film forming method such as sputtering.
このようにして製造された発熱体板と別途製造された回路基板とが放熱板の表面に固定される。さらに発熱体板の電極と回路基板に搭載された駆動ICとがボンディングワイヤなどで接続され、駆動ICなどが樹脂で封止されてサーマルプリントヘッドが製造される。 The heat generating plate manufactured in this way and the separately manufactured circuit board are fixed to the surface of the heat radiating plate. Further, the electrodes of the heating plate and the driving IC mounted on the circuit board are connected by bonding wires or the like, and the driving IC or the like is sealed with resin to manufacture a thermal print head.
サーマルプリントヘッドの発熱抵抗体には、発熱抵抗体の中心にピークとする温度分布が生じる。このため、印画の高速化に伴って高パワー印画する場合、発熱ピーク温度が過度に高くなる可能性がある。また、画質を重視して発熱抵抗体長を短縮した場合にも、発熱ピーク温度が過度に高くなる可能性がある。このように発熱ピーク温度が発色温度に比べて高くなり過ぎると、被印刷媒体にダメージが生じたり、エネルギー効率が悪化したりする。 A temperature distribution having a peak at the center of the heating resistor is generated in the heating resistor of the thermal print head. For this reason, when high-power printing is performed as printing speed increases, the heat generation peak temperature may become excessively high. Also, when the length of the heating resistor is shortened with emphasis on image quality, the peak heat generation temperature may become excessively high. Thus, when the exothermic peak temperature is too high compared to the color development temperature, the printing medium is damaged or energy efficiency is deteriorated.
そこで、たとえば発熱抵抗体を副走査方向に分割して発熱ピーク温度を下げて、被印刷媒体へのダメージを抑制し、エネルギー効率の悪化を抑制する方法がある。発熱抵抗体を副走査方向に分割するためには、耐熱性の高い材料の中間電極を発熱抵抗体上に積層する。この場合、発熱しない中間電極部分の方が発熱抵抗体よりも突出することとなるため、熱伝達を最も効率的に行いたい発熱部分の表面でのプラテンローラの接触圧力が弱くなり、熱伝達の効率が低下してしまう。 Therefore, for example, there is a method in which the heating resistor is divided in the sub-scanning direction to lower the heat generation peak temperature, thereby suppressing damage to the printing medium and suppressing deterioration of energy efficiency. In order to divide the heating resistor in the sub-scanning direction, an intermediate electrode made of a material having high heat resistance is laminated on the heating resistor. In this case, since the intermediate electrode portion that does not generate heat protrudes more than the heating resistor, the contact pressure of the platen roller on the surface of the heat generating portion where heat transfer is to be performed most efficiently becomes weak, and heat transfer Efficiency will decrease.
そこで、本発明は、サーマルプリントヘッドによる印画を高速化しても、適切な印画濃度を確保しつつ、被印刷媒体へのダメージを抑制することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to suppress damage to a printing medium while ensuring an appropriate printing density even when printing with a thermal print head is accelerated.
上述の課題を解決するため、本発明は、サーマルプリンタにおいて、長方形の絶縁基板と、前記絶縁基板の長辺に沿って延びる2本の突条を有して前記絶縁基板の表面に形成されたグレーズ層と、前記長辺に沿って間隔を置いて配列されそれぞれ前記2本の突条に跨って延びる発熱抵抗体と、前記副走査方向の両端で前記発熱抵抗体に接続された電極と、前記発熱抵抗体および前記電極を被覆する保護膜とを有するサーマルプリントヘッドと、前記発熱抵抗体が配列された方向に平行な軸を持つ円筒形で側面が前記2本の突条が形成された位置で前記サーマルプリントヘッドに押し付けられるプラテンローラと、を具備することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention is a thermal printer, wherein a rectangular insulating substrate and two protrusions extending along a long side of the insulating substrate are formed on the surface of the insulating substrate. A glaze layer, a heating resistor arranged at intervals along the long side and extending over the two protrusions, and electrodes connected to the heating resistor at both ends in the sub-scanning direction; A thermal print head having the heating resistor and a protective film covering the electrode, and a cylindrical shape having an axis parallel to the direction in which the heating resistors are arranged, and the two protrusions on the side surface are formed. And a platen roller pressed against the thermal print head at a position.
また、本発明は、サーマルプリントヘッドにおいて、長方形の絶縁基板と、前記絶縁基板の長辺に沿って延びる第1突条および第2突条を有して前記絶縁基板の表面に形成されたグレーズ層と、前記長辺に沿って間隔を置いて配列されそれぞれ前記2本の突条に跨って延びる発熱抵抗体と、前記副走査方向の両端で前記発熱抵抗体に接続された電極と、前記発熱抵抗体および前記電極を被覆する保護膜と、を具備することを特徴とする。 In addition, the present invention provides a thermal printhead having a rectangular insulating substrate, and a glaze formed on a surface of the insulating substrate having a first protrusion and a second protrusion extending along a long side of the insulating substrate. Layers, heating resistors arranged at intervals along the long side and extending over the two protrusions, electrodes connected to the heating resistors at both ends in the sub-scanning direction, And a protective film that covers the heating resistor and the electrode.
本発明によれば、サーマルプリントヘッドによる印画を高速化しても、適切な印画濃度を確保しつつ、被印刷媒体へのダメージを抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress damage to a printing medium while securing an appropriate printing density even when printing with a thermal print head is accelerated.
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。なお、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の一部拡大断面図である。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 partially enlarged sectional view of an embodiment of a thermal print head according to the present invention. FIG. 2 is a partially cut-out top view of the thermal print head according to 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10は、放熱板30と発熱体板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
発熱体板20は、セラミック基板22およびグレーズ層25からなる絶縁基板を有している。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平板である。セラミック基板22の一方の表面は放熱板30と向かい合っており、他方の表面にはグレーズ層25が融着している。グレーズ層25は、ガラスで形成されている。
The
グレーズ層25には、2本の突条71が形成されている。これらの突条71は、セラミック基板22の表面から突出し、セラミック基板22の長手方向、すなわち、主走査方向に延びている。これらの突条71の断面は、台形状である。2本の突条71の幅はたとえば10〜20μm程度、2本の突条71の間の距離はたとえば10〜20μm程度である。突条71の突出高さは、たとえば1〜3μm程度である。
Two
グレーズ層25の表面には、抵抗体層26が形成されている。また、抵抗体層26の表面には、電極層28が形成されている。電極層28に切欠部が形成されていて、抵抗体層26の電極層28と重なり合わない部分が発熱抵抗体となる。発熱抵抗体は、グレーズ層25の2つの突条71に跨って配置されている。発熱抵抗体の副走査方向の長さは、たとえば100μmである。このようにして発熱抵抗体が全面グレーズ層25の表面に間隔を置いて複数配列されて、セラミック基板22の長手方向(主走査方向)に延びる帯状の発熱領域24が形成されている。抵抗体層26の厚さはたとえば0.1μm程度であり、電極層28の厚さはたとえば0.8μm程度である。
A
電極層28および発熱抵抗体の表面には、保護被膜層29が形成されている。保護被膜層29は、たとえばSiONで形成されている。保護被膜層29の表面は、たとえば研磨などによって平坦に形成されている。
A
サーマルプリントヘッド10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、たとえば発熱体板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。発熱体板20と駆動回路とは、たとえば発熱体板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、たとえば樹脂48によって封止される。
The
このサーマルプリントヘッド10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10に押し付けられる。この状態で発熱領域24の発熱抵抗体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
次に、本実施の形態の製造方法を説明する。 Next, the manufacturing method of this Embodiment is demonstrated.
まず、セラミック基板22の主面にガラスペーストを印刷する。ガラスペーストの厚さは、たとえば30〜120μmとする。その後、セラミック基板22に付着したガラスペーストをたとえば1200℃で焼成する。その後、研磨あるいはエッチングによって、2つの突条71に対応する突条を形成する。さらに、その後、900℃程度に加熱して、常温まで冷却する。これにより台形状で角がある程度滑らかな曲面を描くようになった2本の突条71を持つグレーズ層25が形成される。
First, a glass paste is printed on the main surface of the
次に、グレーズ層25の表面に抵抗膜層および金属層を形成する。抵抗膜層および金属層を所定の形状にエッチングすることにより、所定のパターンの抵抗体層26および電極層28が形成される。その後、抵抗体層26および電極層28を被覆する保護被膜層29を形成する。保護被膜層29は、たとえばスパッタリングによって形成される。これにより、発熱体板20が得られる。一枚のセラミック板に複数の発熱体板20となる部分を形成し、製造過程の途中あるいは最後に分割して、複数の発熱体板20を得てもよい。
Next, a resistance film layer and a metal layer are formed on the surface of the
このようにして製造された発熱体板20および駆動素子42を搭載した回路基板40を放熱板30に載置し、駆動素子42と発熱体板20との間にボンディングワイヤ44を架け渡し、駆動素子42およびボンディングワイヤ44を封止することにより、サーマルプリントヘッド10が完成する。
The
このようなサーマルプリントヘッド10では、発熱領域24の副走査方向の中央部、すなわち、2本の突条71の間の窪み部72において、発熱抵抗体は、サーマルプリントヘッド10の表面、すなわち、保護被膜層29の表面から相対的に遠く位置している。つまり、2本の突条71の頂部の発熱抵抗体からの熱はサーマルプリントヘッドの10の表面に伝わりやすく、2本の突条71の間の窪み部72の発熱抵抗体からの熱はサーマルプリントヘッド10の表面に伝わりにくい。その結果、サーマルプリントヘッド10の表面の温度は、副走査方向に平坦化する。
In such a
サーマルプリントヘッド10の表面の温度が副走査方向に平坦化すると、幅広い領域で被印刷媒体60の発色温度以上としてもピーク温度を過度に高める必要がない。したがって、被印刷媒体60にダメージが生じる可能性が低減される。また、エネルギー効率が向上する。また、突条71の副走査方向の長さや位置を変化させることにより、伝熱分布を調整することができる。
When the temperature of the surface of the
このように、本実施の形態によれば、サーマルプリントヘッドによる印画を高速化しても、適切な印画濃度を確保しつつ、被印刷媒体へのダメージを抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to suppress damage to the printing medium while securing an appropriate printing density even when printing with the thermal print head is accelerated.
図4は、本実施の形態の変形例におけるサーマルプリントヘッドの一部拡大断面図である。 FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view of a thermal print head in a modification of the present embodiment.
この変形例では、2本の突条81を断面が弧を描くように形成している。また、保護被膜層29を研磨などすることなく、保護被膜層29の表面形状がグレーズ層25の形状とほぼ同様の形状となるようにしている。つまり、グレーズ層25に形成された窪み部82に対応して、保護被膜層29の表面にも窪み部83が形成されている。
In this modification, the two
このように、突条81の断面形状が台形状ではなく弧を描いているサーマルプリントヘッド10でも、発熱領域24の副走査方向の中央部においてプラテンローラ50の接触圧力が小さくなり、場合によっては、プラテンローラ50が窪み部82の底に接触しなくなる。したがって、2本の突条81の頂部の発熱抵抗体からの熱はサーマルプリントヘッド10の表面に伝わりやすく、2本の突条81の間の窪み部82の発熱抵抗体からの熱はサーマルプリントヘッド10の表面に伝わりにくい。その結果、サーマルプリントヘッド10の表面の温度は、副走査方向に平坦化する。
Thus, even in the
また、グレーズ層25の窪み部82の位置に、チタンなどで中間電極を設け、発熱抵抗体を副走査方向に分割してもよい。このように中間電極を設けても、保護被膜29の表面の窪み部83が浅くなるだけで、その両側の突条よりも高くなることはなく、プラテンローラ50の押し付け圧力は小さいままである。
Further, an intermediate electrode may be provided with titanium or the like at the position of the
図5は、本実施の形態の他の変形例におけるサーマルプリントヘッドの一部拡大断面図である。 FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view of a thermal print head in another modification of the present embodiment.
本実施の形態では、発熱領域24の上流側および下流側におけるグレーズ層25の表面の高さが2本の突条71の頂部の高さと同じである。したがって、発熱領域24の副走査方向の両端部にも保護被膜層29の表面の窪み部74が形成されている。
In the present embodiment, the height of the surface of the
このようなサーマルプリントヘッド10でも、発熱領域24の副走査方向の中央部においてプラテンローラ50の接触圧力が小さくなり、場合によっては、プラテンローラ50が2つの突条71の間の保護被膜層29の表面の窪み部73の底に接触しなくなる。したがって、2本の突条71の頂部の発熱抵抗体からの熱はサーマルプリントヘッドの10の表面に伝わりやすく、2本の突条71の間の窪み部72の発熱抵抗体からの熱はサーマルプリントヘッド10の表面に伝わりにくい。その結果、サーマルプリントヘッド10の表面の温度は、副走査方向に平坦化する。
Even in such a
さらに、発熱領域24の下流側に窪み部74が形成されていることにより、被印刷媒体60のカスなどの異物が発生した場合にはその窪み部74に滞留し、印画に悪影響を及ぼしにくくなる。
Further, since the
10…サーマルプリントヘッド、20…発熱体板、22…セラミック基板、24…発熱領域、25…グレーズ層、26…抵抗体層、28…電極層、29…保護被膜層、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…樹脂、50…プラテンローラ、52…軸、60…被印刷媒体、71…突条、72…窪み部、73…窪み部、74…窪み部、81…突条、82…窪み部、83…窪み部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記発熱抵抗体が配列された方向に平行な軸を持つ円筒形で側面が前記2本の突条が形成された位置で前記サーマルプリントヘッドに押し付けられるプラテンローラと、
を具備することを特徴とするサーマルプリンタ。 A rectangular insulating substrate, a glaze layer formed on the surface of the insulating substrate having two protrusions extending along the long side of the insulating substrate, and arranged at intervals along the long side A thermal element having a heating resistor extending over the two protrusions, electrodes connected to the heating resistor at both ends in the sub-scanning direction, and a protective film covering the heating resistor and the electrode A printhead;
A platen roller having a cylindrical shape with an axis parallel to the direction in which the heating resistors are arranged, and a side surface pressed against the thermal print head at a position where the two protrusions are formed;
A thermal printer comprising:
前記絶縁基板の長辺に沿って延びる第1突条および第2突条を有して前記絶縁基板の表面に形成されたグレーズ層と、
前記長辺に沿って間隔を置いて配列されそれぞれ前記2本の突条に跨って延びる発熱抵抗体と、
前記副走査方向の両端で前記発熱抵抗体に接続された電極と、
前記発熱抵抗体および前記電極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 insulating substrate;
A glaze layer formed on a surface of the insulating substrate having a first protrusion and a second protrusion extending along a long side of the insulating substrate;
Heating resistors arranged at intervals along the long side and extending over the two ridges,
Electrodes connected to the heating resistor at both ends in the sub-scanning direction;
A protective film covering the heating resistor and the electrode;
A thermal print head comprising:
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CN111284141A (en) * | 2020-04-03 | 2020-06-16 | 厦门芯瓷科技有限公司 | Thermal printing head and manufacturing method thereof |
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JPS62244661A (en) * | 1986-04-18 | 1987-10-26 | Hitachi Ltd | Thermal recording head |
JP2008126512A (en) * | 2006-11-20 | 2008-06-05 | Sony Corp | Thermal head and manufacturing method for thermal head |
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- 2013-03-28 JP JP2013069685A patent/JP2014189016A/en active Pending
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