JP2015123604A - Thermal head, manufacturing method of the same, and thermal printer - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly reliable thermal head which realizes improvement of the printing efficiency and printing quality while achieving improvement of the producibility and low costs, and to provide a manufacturing method of the thermal head, and a thermal printer.SOLUTION: A thermal head includes: a base part 23 which is formed by sintering sinterable powder and has a recessed part 23a; a lid part 24 which closes the recessed part 23a and forms a cavity part 21 between itself and the base part 23; and multiple heating elements 31 which are arranged in a portion of the lid part 24, which is located above the cavity part 21, so as to be spaced away from each other. The cavity part 21 is filled with a granular filler 25.

Description

本発明は、サーマルヘッド、サーマルヘッドの製造方法、及びサーマルプリンタに関する。   The present invention relates to a thermal head, a method for manufacturing a thermal head, and a thermal printer.

従来から、各種ラベルや、レシート、チケット等の印刷に用いるプリンタとして、熱を加えると発色する特殊な記録紙(感熱紙)に対して印刷を行うサーマルプリンタが知られている。サーマルプリンタは、小型軽量化が可能であり、またトナーやインク等も使用せず簡素な構成であることから携帯端末に搭載される等、広く利用されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, thermal printers that print on special recording paper (thermal paper) that develops color when heat is applied are known as printers for printing various labels, receipts, tickets, and the like. Thermal printers are widely used because they can be reduced in size and weight, and have a simple configuration that does not use toner or ink.

サーマルプリンタは、プラテンローラとサーマルヘッドとで記録紙を挟持し、プラテンローラの回転により記録紙を紙送りしながら、サーマルヘッドの発熱素子により記録紙の印字面(感熱記録面)を加熱することで、印字面を発色させて印字を行うようになっている。また、サーマルヘッドは、基板上にガラス等からなる蓄熱層を積層し、この蓄熱層上に複数の発熱素子が配列された構成とされている。   In a thermal printer, a recording sheet is sandwiched between a platen roller and a thermal head, and the printing surface (thermal recording surface) of the recording sheet is heated by a heating element of the thermal head while feeding the recording sheet by rotating the platen roller. Thus, printing is performed by coloring the printing surface. The thermal head has a configuration in which a heat storage layer made of glass or the like is laminated on a substrate, and a plurality of heating elements are arranged on the heat storage layer.

ここで、基板と蓄熱層との間に空洞部を設け、蓄熱層のうち、空洞部上に位置する部分に発熱素子を配列する構成が知られている。
この構成によれば、空洞部を断熱層として機能させることができるので、発熱素子で発生した熱エネルギが基板側への放熱されるのを抑制して、記録紙側に効率的に伝えることができ、印字効率(エネルギ効率)を向上できると考えられる。
Here, a configuration is known in which a hollow portion is provided between the substrate and the heat storage layer, and heating elements are arranged in a portion of the heat storage layer located on the hollow portion.
According to this configuration, since the cavity can function as a heat insulating layer, it is possible to efficiently transmit the heat energy generated in the heat generating element to the recording paper side by suppressing the heat radiation to the substrate side. It is considered that the printing efficiency (energy efficiency) can be improved.

ところで、発熱素子から基板側への放熱を抑制するためには、発熱素子と空洞部との距離を近づけること、すなわち蓄熱層を薄くすることが好ましい。
しかしながら、蓄熱層を薄くすると、蓄熱層の強度が低下して蓄熱層が破損するおそれがある。すなわち、発熱素子には、プラテンローラの押圧力等により荷重が加えられるため、発熱素子や発熱素子を被覆する保護膜とともに、蓄熱層が空洞部内に向けて撓み変形する。そして、撓みによる引っ張り応力が蓄熱層の破壊応力以上になると、蓄熱層が破損する。
さらに、蓄熱層が大きく撓み変形すると、記録紙と発熱素子(及び保護膜)との接触状態が悪くなり、記録紙と発熱素子との間で所望の接触圧力を確保できず、記録紙に熱エネルギが伝わり難くなるおそれがある。
By the way, in order to suppress heat radiation from the heating element to the substrate side, it is preferable to reduce the distance between the heating element and the cavity, that is, to make the heat storage layer thin.
However, if the heat storage layer is made thin, the strength of the heat storage layer may decrease and the heat storage layer may be damaged. That is, since a load is applied to the heating element by the pressing force of the platen roller, the heat storage layer is bent and deformed into the cavity together with the heating element and the protective film covering the heating element. And if the tensile stress by bending becomes more than the destructive stress of a thermal storage layer, a thermal storage layer will be damaged.
Further, if the heat storage layer is greatly bent and deformed, the contact state between the recording paper and the heating element (and the protective film) is deteriorated, and a desired contact pressure cannot be secured between the recording paper and the heating element, and the recording paper is heated. There is a risk that it will be difficult to transmit energy.

そこで、例えば下記特許文献1には、発熱素子が押圧されたときに、蓄熱層に接触して蓄熱層の撓みを制限する撓み制限部を空洞部の内部に設け、蓄熱層の破損を抑制する構成が開示されている。   Therefore, for example, in Patent Document 1 below, when the heating element is pressed, a bending limiting portion that contacts the heat storage layer and limits the bending of the heat storage layer is provided inside the hollow portion to suppress damage to the heat storage layer. A configuration is disclosed.

特開2010−89279号公報JP 2010-89279 A

しかしながら、上述した特許文献1の構成にあっては、蓄熱層と撓み制限部との間に隙間が設けられているため、その隙間分の撓みが蓄熱層に生じることになる。この場合、蓄熱層の破損は防止できるものの、接触圧力を確保する点では未だ改善の余地がある。
また、蓄熱層のうち、撓み制限部に支持される部分と、撓み制限部に支持されない部分と、で蓄熱層の撓み量が異なるため、各発熱素子間で記録紙との接触状態が異なり、印字ムラが生じるという問題がある。
However, in the configuration of Patent Document 1 described above, since a gap is provided between the heat storage layer and the deflection limiting portion, the gap is bent in the heat storage layer. In this case, although damage to the heat storage layer can be prevented, there is still room for improvement in terms of securing the contact pressure.
Also, in the heat storage layer, the amount of bending of the heat storage layer is different between the portion supported by the bending restriction portion and the portion not supported by the bending restriction portion, so the contact state with the recording paper is different between each heating element, There is a problem that uneven printing occurs.

さらに、基板に凹部及び撓み制限部を設ける場合には、撓み制限部となる突出部を残した状態で凹部を基板に形成した後、突出部の先端部を研磨やエッチング等により加工して、突出部の先端部を基板表面よりも低くする必要がある。このように、基板に対して後加工を施す必要があるため、製造効率の低下や製造コストの増加に繋がる。特に、凹部内に撓み制限部を複数設ける場合には、撓み制限部全てを均一な高さに加工することが難しく、印字ムラを改善することが難しい。また、突出部が加工時に破損するおそれもある。
また、凹部及び撓み制限部を形成後、基板に対して蓄熱層を貼着する必要もあるので、これも製造効率の低下や製造コストの増加の要因となる。
Furthermore, when providing a concave portion and a deflection limiting portion on the substrate, after forming the concave portion on the substrate in a state of leaving the protruding portion that becomes the deflection limiting portion, the tip of the protruding portion is processed by polishing or etching, It is necessary to make the tip of the protruding portion lower than the substrate surface. Thus, since it is necessary to post-process with respect to a board | substrate, it leads to the fall of manufacturing efficiency and the increase in manufacturing cost. In particular, when a plurality of deflection limiting portions are provided in the recess, it is difficult to process all the deflection limiting portions to a uniform height, and it is difficult to improve printing unevenness. In addition, the protrusion may be damaged during processing.
Moreover, since it is necessary to stick a heat storage layer with respect to a board | substrate after forming a recessed part and a bending | flexion restriction | limiting part, this also becomes a factor of the fall of manufacturing efficiency and the increase of manufacturing cost.

本発明は、このような事情に考慮してなされたものであって、製造効率の向上及び低コスト化を図った上で、印字効率及び印字品質の向上を実現して信頼性の高いサーマルヘッド、サーマルヘッドの製造方法、及びサーマルプリンタを提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such circumstances, and has improved the printing efficiency and the printing quality by improving the manufacturing efficiency and reducing the cost, and is a highly reliable thermal head. Another object of the present invention is to provide a thermal head manufacturing method and a thermal printer.

(1)本発明に係るサーマルヘッドは、第1粉体が焼結または接着により結合されるとともに、凹部を有する第1結合体と、第2粉体が焼結または接着により結合されるとともに、前記凹部を閉塞して前記第1結合体との間に空洞部を形成する第2結合体と、前記第2結合体のうち、前記空洞部上に位置する部分に間隔をあけて配列された複数の発熱素子と、を備え、前記空洞部には、粒状の充填材が充填されていることを特徴としている。 (1) In the thermal head according to the present invention, the first powder is bonded by sintering or adhesion, and the first bonded body having a recess and the second powder are bonded by sintering or bonding, A second combination that closes the recess and forms a cavity with the first combination, and a portion of the second combination that is located on the cavity is arranged with a gap. A plurality of heat generating elements, and the hollow portion is filled with a granular filler.

この構成によれば、第2結合体のうち、空洞部上に位置する部分に発熱素子が配列されているため、空洞部を断熱層として機能させることができる。そのため、発熱素子で発生した熱エネルギが、第2結合体から第1結合体に向けて放熱されるのを抑制できる。そのため、記録紙に対して熱エネルギを効率的に伝えることができるので、印字効率を向上させることができる。   According to this configuration, since the heating elements are arranged in the portion of the second combined body located on the cavity, the cavity can function as a heat insulating layer. Therefore, it is possible to suppress the heat energy generated in the heating element from being radiated from the second combined body toward the first combined body. Therefore, since heat energy can be efficiently transmitted to the recording paper, printing efficiency can be improved.

ここで、本発明の構成では、空洞部内に充填材が充填されているため、第2結合体が充填材により第1結合体側から支持されることになる。そのため、サーマルヘッドの発熱素子を介して第2結合体にプラテンローラの押圧力が作用した場合であっても、第2結合体の撓み変形を抑制できる。これにより、第2結合体の破損を抑制できるとともに、記録紙と発熱素子との間で所望の接触圧力を確保して、記録紙に熱エネルギを効率的に伝えることができる。また、空洞部内に充填材が充填されているため、各発熱素子間での記録紙との接触状態を均一に保つことができ、印字ムラの発生を抑制して印字品質を向上させることができる。
しかも、充填材により第2結合体を支持することで、第2結合体の薄型化が可能になり、発熱素子と空洞部との距離を接近させることができるので、空洞部による断熱効果をより高め、印字効率の更なる効率化を図ることができる。
Here, in the configuration of the present invention, since the filler is filled in the cavity, the second combined body is supported from the first combined body side by the filler. Therefore, even when the pressing force of the platen roller acts on the second combined body via the heat generating element of the thermal head, it is possible to suppress the bending deformation of the second combined body. Thereby, the breakage of the second combined body can be suppressed, and a desired contact pressure can be ensured between the recording paper and the heating element, and the thermal energy can be efficiently transmitted to the recording paper. In addition, since the cavity is filled with the filler, the contact state between the heating elements and the recording paper can be kept uniform, and the printing quality can be improved by suppressing the occurrence of printing unevenness. .
In addition, by supporting the second combined body with the filler, it is possible to reduce the thickness of the second combined body, and the distance between the heating element and the cavity can be made closer. The printing efficiency can be further increased.

なお、充填材は空洞部の内面に点接触することになるので、第2結合体と充填材との間の接触面積を低減して、充填材を介して放熱される熱エネルギを抑制できる。
また、空洞部内において、充填材同士は点接触しているため、充填材間での接触面積を低減して、充填材を介して放熱される熱エネルギを抑制できる。
さらに、空洞部内において、充填材間に充填された気体が断熱機能を果たすことで、空洞部を設けない構成に比べて印字効率を向上させることができる。
In addition, since a filler will carry out point contact with the inner surface of a cavity part, the contact area between a 2nd conjugate | bonded_body and a filler can be reduced, and the thermal energy radiated | emitted via a filler can be suppressed.
Further, since the fillers are in point contact with each other in the hollow portion, the contact area between the fillers can be reduced, and the heat energy radiated through the filler can be suppressed.
Furthermore, in the hollow portion, the gas filled between the fillers performs a heat insulating function, so that the printing efficiency can be improved as compared with the configuration in which the hollow portion is not provided.

(2)本発明に係るサーマルヘッドでは、前記第1粉体及び前記第2粉体は、同一材料からなり、前記第1結合体及び前記第2結合体が一体的に成形されていてもよい。
この構成によれば、第1結合体及び第2結合体を同一材料で一体的に形成することで、更なる製造効率の向上及び低コスト化を図ることができる。
(2) In the thermal head according to the present invention, the first powder and the second powder may be made of the same material, and the first combined body and the second combined body may be integrally formed. .
According to this configuration, the first combined body and the second combined body are integrally formed of the same material, so that the manufacturing efficiency can be further improved and the cost can be reduced.

(3)本発明に係るサーマルヘッドでは、前記充填材は、前記第1粉体の粒子と同一材料からなっていてもよい。
この構成によれば、充填材が第1結合体を構成する粒子と同一材料により形成されているため、更なる製造効率の向上及び低コスト化を図ることができる。
(3) In the thermal head according to the present invention, the filler may be made of the same material as the particles of the first powder.
According to this configuration, since the filler is formed of the same material as the particles constituting the first combined body, further improvement in manufacturing efficiency and cost reduction can be achieved.

(4)本発明に係るサーマルヘッドでは、前記充填材は、前記第1粉体の粒子よりも熱伝導率の低い材料からなっていてもよい。
この構成によれば、充填材を介して放熱される熱エネルギを抑制できるので、印字効率の更なる効率化を図ることができる。
(4) In the thermal head according to the present invention, the filler may be made of a material having a lower thermal conductivity than the particles of the first powder.
According to this configuration, the thermal energy radiated through the filler can be suppressed, so that the printing efficiency can be further improved.

(5)本発明に係るサーマルヘッドでは、前記充填材は、前記第1粉体の粒子よりも粒子径の大きい材料からなっていてもよい。
この構成によれば、凹部内に充填される充填材の数を少なくすることができるので、充填材同士の接触箇所を低減させることができる。そのため、熱エネルギの放熱経路を減らして充填材を介して放熱される熱エネルギを抑制できるので、印字効率の更なる効率化を図ることができる。
さらに、充填材同士間の隙間も確保することができるので、気体による断熱効果をより効果的に発揮させることができる。
(5) In the thermal head according to the present invention, the filler may be made of a material having a larger particle diameter than the particles of the first powder.
According to this configuration, the number of fillers filled in the recesses can be reduced, so that the number of contact points between the fillers can be reduced. Therefore, since the heat energy radiating path is reduced and the heat energy radiated through the filler can be suppressed, the printing efficiency can be further improved.
Furthermore, since the clearance gap between fillers can also be ensured, the heat insulation effect by gas can be exhibited more effectively.

(6)本発明に係るサーマルヘッドでは、前記空洞部内には、空気よりも熱伝導率の低い気体が充填されていてもよい。
この構成によれば、充填材間に空気を充填する場合に比べて断熱効果をより高めることが可能になり、印字効率の更なる向上を図ることができる。
(6) In the thermal head according to the present invention, the cavity may be filled with a gas having a lower thermal conductivity than air.
According to this configuration, it is possible to further increase the heat insulating effect as compared with the case where air is filled between the fillers, and it is possible to further improve the printing efficiency.

(7)本発明に係るサーマルヘッドでは、前記空洞部内は、減圧雰囲気に保持されていてもよい。
この構成によれば、充填材間に気体を充填する場合に比べて断熱効果をより高めることが可能になり、印字効率の更なる向上を図ることができる。なお、第2結合体は、充填材により支持されているため、空洞部内を減圧雰囲気に保持した場合であっても、第2結合体が負圧により空洞部内に向けて撓むのを抑制できる。
(7) In the thermal head according to the present invention, the inside of the hollow portion may be held in a reduced pressure atmosphere.
According to this configuration, it is possible to further increase the heat insulating effect as compared with the case where gas is filled between the fillers, and it is possible to further improve the printing efficiency. In addition, since the 2nd conjugate | bonded_body is supported by the filler, even if it is a case where the inside of a cavity part is hold | maintained in a pressure-reduced atmosphere, it can suppress that a 2nd conjugate | bonded body is bent toward a cavity part by a negative pressure. .

(8)本発明に係るサーマルヘッドの製造方法は、上記本発明のサーマルヘッドの製造方法であって、前記第1粉体が焼結または接着により選択的に結合されてなる第1結合層を複数積層して前記第1結合体を成形する第1結合体形成工程と、前記第2粉体が焼結または接着により選択的に結合されてなる第2結合層を前記第1結合体上に積層して前記第2結合体を成形する第2結合体形成工程と、を有し、前記第1結合体形成工程では、前記第1粉体のうち、前記凹部内に位置する部分以外の前記第1粉体を結合して前記凹部を形成することを特徴としている。
この構成によれば、第1結合体及び第2結合体は、第1粉体及び第2粉体がそれぞれ選択的に結合された結合層を積層することで形成されているため、第1結合体及び第2結合体の形成工程と同時に空洞部を形成することが可能になる。すなわち、従来のような基板に対する凹部(や撓み制限部)の形成工程、基板と蓄熱層との接合工程等の後加工が必要ないので、製造効率の向上、及び低コスト化を図ることができる。
さらに、結合層の形状を変更することで(結合する部分を変更することで)、基板や空洞部のサイズ、空洞部の平面視における位置等を任意に、かつ簡単に変更することができ、設計の自由度を向上させることができる。この場合、例えば同一の造形トレイ上にサイズや空洞部の位置等、設計の異なる複数の基板を複数同時に形成することも可能になる。そのため、従来のようにサイズや空洞部の位置等に合わせた設備の段取り変えや調整が必要なくなり、より低コストでサーマルヘッドを製造することができる。
(8) The thermal head manufacturing method according to the present invention is the thermal head manufacturing method according to the present invention, wherein the first bonding layer is formed by selectively bonding the first powder by sintering or adhesion. A first bonded body forming step of forming a first bonded body by stacking a plurality of layers, and a second bonded layer formed by selectively bonding the second powder by sintering or adhesion on the first bonded body A second combined body forming step of forming the second combined body by stacking, wherein in the first combined body forming step, the first powder other than the portion located in the recess. The concave portion is formed by combining the first powder.
According to this configuration, since the first combined body and the second combined body are formed by laminating the bonding layers in which the first powder and the second powder are selectively bonded, the first bonding The cavity can be formed simultaneously with the process of forming the body and the second combined body. That is, there is no need for post-processing such as a conventional step of forming a recess (or a deflection limiting portion) on the substrate, a step of bonding the substrate and the heat storage layer, etc., so that it is possible to improve manufacturing efficiency and reduce costs. .
Furthermore, by changing the shape of the bonding layer (by changing the portion to be bonded), the size of the substrate and the cavity, the position in plan view of the cavity, etc. can be arbitrarily and easily changed, The degree of freedom in design can be improved. In this case, for example, it is possible to simultaneously form a plurality of substrates having different designs such as the size and the position of the cavity on the same modeling tray. For this reason, it is not necessary to change or adjust the equipment according to the size, the position of the cavity, etc. as in the prior art, and the thermal head can be manufactured at a lower cost.

(9)本発明に係るサーマルヘッドの製造方法では、前記第1結合体形成工程と前記第2結合体形成工程との間に、前記凹部内に充填された前記第1粉体を取り除き、前記充填材を充填する充填工程を有していてもよい。
この構成によれば、凹部内の粉体を取り除いた後、任意の粒子を充填材として凹部内に充填するだけなので、製造効率の低下を抑制した上で、材料選択の自由度を向上させることができる。
(9) In the method for manufacturing a thermal head according to the present invention, the first powder filled in the recess is removed between the first combined body forming step and the second combined body forming step, You may have the filling process filled with a filler.
According to this configuration, after removing the powder in the recess, it is only necessary to fill the recess with any particles as a filler, so that it is possible to improve the degree of freedom of material selection while suppressing a decrease in manufacturing efficiency. Can do.

(10)本発明に係るサーマルプリンタは、上記本発明のサーマルヘッドを備えていることを特徴としている。
この構成によれば、上記本発明のサーマルヘッドを備えているので、印字効率及び印字品質の向上を実現して信頼性の高いサーマルプリンタを提供することができる。
(10) A thermal printer according to the present invention includes the thermal head according to the present invention.
According to this configuration, since the thermal head of the present invention is provided, it is possible to improve the printing efficiency and the printing quality and provide a highly reliable thermal printer.

本発明によれば、製造効率の向上及び低コスト化を図った上で、印字効率及び印字品質の向上を実現して信頼性の高いサーマルヘッド及びサーマルプリンタを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a thermal head and a thermal printer with high reliability by improving the printing efficiency and the printing quality while improving the manufacturing efficiency and reducing the cost.

プリンタの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a printer. サーマルヘッドの概略平面図である。It is a schematic plan view of a thermal head. 図2のA−A線に相当する断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view corresponding to the line AA in FIG. 2. 図2のB−B線に相当する断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view corresponding to the line BB in FIG. 2. ベース部形成工程を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating a base part formation process. リッド部形成工程を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating a lid part formation process. 造形トレイの概略平面図である。It is a schematic plan view of a modeling tray. 第2実施形態における基板の製造工程を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing process of the board | substrate in 2nd Embodiment.

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
<第1実施形態>
[サーマルプリンタ]
まず、本発明のサーマルヘッド13を備えたサーマルプリンタ10(以下、単にプリンタ10という)について説明する。図1はプリンタ10の概略構成図である。
図1に示すように、本実施形態のプリンタ10は、熱を加えると変色する記録紙P(感熱紙)に対して印刷を行うものであって、各種ラベル、レシートやチケットの印刷等に好適に使用される。記録紙Pは、ロール状に巻回されたロール紙(不図示)の状態で図示しないロール紙収容部内にセットされ、ロール紙から引き出された部分に対して印刷が行われる。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
[Thermal printer]
First, a thermal printer 10 (hereinafter simply referred to as a printer 10) provided with the thermal head 13 of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the printer 10.
As shown in FIG. 1, the printer 10 of this embodiment performs printing on a recording paper P (thermal paper) that changes color when heat is applied, and is suitable for printing various labels, receipts, tickets, and the like. Used for. The recording paper P is set in a roll paper storage unit (not shown) in a state of roll paper (not shown) wound in a roll shape, and printing is performed on a portion pulled out from the roll paper.

具体的に、プリンタ10は、本体フレーム11と、本体フレーム11に回転可能に支持されたプラテンローラ12と、プラテンローラ12の外周面に対向配置されたサーマルヘッド13と、プラテンローラ12及びサーマルヘッド13間に記録紙を送り出す紙送り機構14と、サーマルヘッド13をプラテンローラ12に向けて押し付ける加圧機構15と、を備えている。   Specifically, the printer 10 includes a main body frame 11, a platen roller 12 rotatably supported by the main body frame 11, a thermal head 13 arranged to face the outer peripheral surface of the platen roller 12, the platen roller 12, and the thermal head. 13 is provided with a paper feed mechanism 14 that feeds the recording paper between and a pressure mechanism 15 that presses the thermal head 13 toward the platen roller 12.

(サーマルヘッド)
図2はサーマルヘッド13の概略平面図であり、図3は図2のA−A線に沿う断面図である。また、図4は図2のB−B線に沿う断面図である。
図2〜図4に示すように、本実施形態のサーマルヘッド13は、内部に空洞部21を有する基板22を備えている。基板22は、平面視長方形状を呈し、記録紙Pの幅方向(主走査方向X)に沿って延びる長辺部分と、記録紙Pの搬送方向(副走査方向Y)に沿って延びる短辺部分と、を有している。なお、以下の説明では、サーマルヘッド13のうち、基板22における長辺部分の延在方向を単に主走査方向Xとし、短辺部分の延在方向を副走査方向Yとする。
(Thermal head)
2 is a schematic plan view of the thermal head 13, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
As shown in FIGS. 2 to 4, the thermal head 13 of this embodiment includes a substrate 22 having a hollow portion 21 therein. The substrate 22 has a rectangular shape in plan view, and has a long side portion extending along the width direction (main scanning direction X) of the recording paper P and a short side extending along the conveyance direction (sub-scanning direction Y) of the recording paper P. And a portion. In the following description, in the thermal head 13, the extending direction of the long side portion of the substrate 22 is simply referred to as the main scanning direction X, and the extending direction of the short side portion is referred to as the sub-scanning direction Y.

基板22は、アルミナセラミックスやジルコニアセラミックス等、焼結可能な粉体(第1粉体及び第2粉体)が焼結されてなり、凹部23aを有するベース部(第1結合体)23と、凹部23aを閉塞してベース部23との間に空洞部21を形成するリッド部(第2結合体)24と、が一体形成されて構成されている。なお、基板22の形成材料は、焼結可能な材料であれば、適宜選択可能であるが、絶縁体等、熱伝導率の比較的低い材料を選択することが好ましい。   The substrate 22 is formed by sintering a sinterable powder (first powder and second powder) such as alumina ceramics or zirconia ceramics, and a base part (first combined body) 23 having a recess 23a; A lid portion (second combined body) 24 that closes the concave portion 23 a and forms the cavity portion 21 with the base portion 23 is integrally formed. The material for forming the substrate 22 can be appropriately selected as long as it can be sintered. However, it is preferable to select a material having a relatively low thermal conductivity, such as an insulator.

図2に示すように、上述した空洞部21は、基板22内部のうち、副走査方向Yにおける中央部において主走査方向Xに沿って延在している。また、図3に示すように、空洞部21は、基板22の厚さ方向において、表面22a寄りに配置されている。この場合、基板22の表面22aから空洞部21までの深さD(リッド部24の厚さ)は、0.2μm〜100μm程度に設定されている。深さDが0.2μm以上に設定されているため、リッド部24により凹部23aを確実に閉塞できる。一方、深さDが100μm以下に設定されているため、後述する発熱素子31で発生した熱エネルギの放熱を効果的に抑制できる。   As shown in FIG. 2, the cavity 21 described above extends along the main scanning direction X at the center in the sub-scanning direction Y within the substrate 22. Further, as shown in FIG. 3, the cavity 21 is disposed closer to the surface 22 a in the thickness direction of the substrate 22. In this case, the depth D (the thickness of the lid portion 24) from the surface 22a of the substrate 22 to the cavity portion 21 is set to about 0.2 μm to 100 μm. Since the depth D is set to 0.2 μm or more, the concave portion 23 a can be reliably closed by the lid portion 24. On the other hand, since the depth D is set to 100 μm or less, it is possible to effectively suppress the heat radiation of the heat energy generated in the heating element 31 described later.

ここで、空洞部21内に粒状の充填材25が充填されている。本実施形態において、充填材25は、上述した基板22を構成する粉体の粒子と同一材料からなり、空洞部21内に敷き詰められている。この場合、空洞部21内には、最密充填構造(立方最密充填構造や六方最密充填構造)のように、充填材25同士が互いに動作不能に点接触した状態で敷き詰められていることが好ましい。したがって、充填材25のうち、最外周部分に位置する充填材25は、それぞれ空洞部21の内面に接触している。なお、最密充填構造を採用した場合において、空洞部21内における充填材25の空間充填率は74%になる。また、空洞部21内において、各充填材25間の隙間には、気体(例えば、空気)が充填されている。   Here, the hollow filler 21 is filled with a granular filler 25. In the present embodiment, the filler 25 is made of the same material as the powder particles constituting the substrate 22 described above, and is spread in the cavity 21. In this case, in the cavity portion 21, the fillers 25 are laid in a state of being in point contact with each other so as to be inoperable as in a close-packed structure (cubic close-packed structure or hexagonal close-packed structure). Is preferred. Therefore, among the fillers 25, the fillers 25 located at the outermost peripheral part are in contact with the inner surface of the cavity 21. In the case where the close-packed structure is adopted, the space filling rate of the filler 25 in the cavity 21 is 74%. Further, in the hollow portion 21, the gaps between the fillers 25 are filled with gas (for example, air).

図2に示すように、基板22の表面22a上には、複数の発熱素子31と、各発熱素子31に個別に接続された個別電極32と、各発熱素子31の全てに導通した共通電極33と、が形成されている。
発熱素子31は、基板22の表面22aのうち、空洞部21上に位置する部分において、主走査方向Xに間隔をあけて配列されている。
As shown in FIG. 2, on the surface 22 a of the substrate 22, a plurality of heating elements 31, individual electrodes 32 individually connected to each heating element 31, and a common electrode 33 electrically connected to all the heating elements 31. And are formed.
The heating elements 31 are arranged at intervals in the main scanning direction X at a portion of the surface 22 a of the substrate 22 located on the cavity 21.

共通電極33は、主配線33aと、主配線33a及び各発熱素子31間を各別に接続する複数の接続配線33bと、を有している。主配線33aは、基板22の表面22a上のうち、発熱素子31に対して副走査方向Yにおける一方側に位置する部分を主走査方向Xに沿って延在している。
図2、図4に示すように、各接続配線33bは、それぞれ副走査方向Yに沿って延びるとともに、主走査方向Xに沿って間隔をあけて配列されている。各接続配線33bは、副走査方向Yにおける一端部が主配線33aに一体的に形成され、副走査方向Yにおける他端部が対応する発熱素子31に各別に接続されている。
The common electrode 33 includes a main wiring 33a and a plurality of connection wirings 33b that connect the main wiring 33a and each of the heat generating elements 31 separately. The main wiring 33 a extends along the main scanning direction X on the surface 22 a of the substrate 22 on the one side in the sub-scanning direction Y with respect to the heating element 31.
As shown in FIGS. 2 and 4, each connection wiring 33 b extends along the sub-scanning direction Y and is arranged at intervals along the main scanning direction X. Each connection wiring 33 b is integrally formed with the main wiring 33 a at one end in the sub-scanning direction Y, and is connected to the corresponding heating element 31 at the other end in the sub-scanning direction Y.

個別電極32は、基板22の表面22a上のうち、発熱素子31に対して副走査方向Yにおける他方側に位置する部分に、主走査方向Xに沿って間隔をあけて配列されている。各個別電極32は、副走査方向Yにおける一端部が対応する発熱素子31に各別に接続され、副走査方向Yにおける他端部が図示しないドライバICに接続されている。なお、ドライバICは、複数のスイッチング素子を有し、これらスイッチング素子を選択的にオン・オフ制御することで、各発熱素子31の通電状態を制御する。また、基板22の表面22a上には、発熱素子31、各個別電極32及び共通電極33をまとめて被覆する保護膜35(図4参照)が形成されている。   The individual electrodes 32 are arranged on the surface 22 a of the substrate 22 on the other side in the sub-scanning direction Y with respect to the heat generating element 31 with an interval along the main scanning direction X. Each individual electrode 32 has one end in the sub-scanning direction Y connected to the corresponding heating element 31 and the other end in the sub-scanning direction Y connected to a driver IC (not shown). The driver IC has a plurality of switching elements, and controls the energization state of each heating element 31 by selectively turning on / off these switching elements. Further, a protective film 35 (see FIG. 4) is formed on the surface 22a of the substrate 22 to cover the heat generating element 31, the individual electrodes 32, and the common electrode 33 together.

[サーマルヘッドの製造方法]
次に、上述したサーマルヘッド13の製造方法について説明する。図5は、ベース部形成工程を説明するための工程図である。なお、以下の説明では、上述したサーマルヘッド13のうち、基板22の製造工程を主に説明する。
本実施形態における基板22の製造工程は、基板22のうち、ベース部23を形成するベース部形成工程と、リッド部24を形成するリッド部形成工程と、を有している。
[Method of manufacturing thermal head]
Next, a method for manufacturing the above-described thermal head 13 will be described. FIG. 5 is a process diagram for explaining the base portion forming process. In the following description, the manufacturing process of the substrate 22 in the thermal head 13 described above will be mainly described.
The manufacturing process of the substrate 22 in the present embodiment includes a base portion forming step for forming the base portion 23 and a lid portion forming step for forming the lid portion 24 of the substrate 22.

図5(a)に示すように、ベース部形成工程は、粉体が層状に供給されてなる粉体層51を、ベース部23(図3参照)の断面データに基づいて選択的に焼結させることで結合層52(図5(b)参照)を形成する結合層形成工程を有している。そして、この結合層形成工程を繰り返し行い、結合層52を順次積層していくことで、上述したベース部23を形成していく。なお、本実施形態の結合層形成工程では、大気中で行っている。   As shown in FIG. 5A, in the base portion forming step, the powder layer 51 in which the powder is supplied in layers is selectively sintered based on the cross-sectional data of the base portion 23 (see FIG. 3). Thus, a bonding layer forming step for forming the bonding layer 52 (see FIG. 5B) is included. Then, by repeating this bonding layer forming step and sequentially stacking the bonding layers 52, the above-described base portion 23 is formed. Note that the bonding layer forming step of this embodiment is performed in the atmosphere.

具体的には、まず造形トレイ50上に1層目の粉体を供給し、その後粉体を平坦に均して粉体層51を成形する。次に、図5(b)に示すように、粉体層51上でレーザ55を走査して、粉体層51のうち焼結する部分に対して選択的にレーザ55を照射する。すると、粉体層51のうち、レーザ55が照射された部分が加熱され、焼結することで1層目の結合層52が形成される。なお、結合層形成工程で用いるレーザは、粉体を焼結可能なレーザであれば、適宜選択することができ、例えばCO2レーザや、YAGレーザ、グリーンレーザ、UVレーザ等を用いることができる。 Specifically, first, the first layer of powder is supplied onto the modeling tray 50, and then the powder is leveled to form the powder layer 51. Next, as shown in FIG. 5B, the laser 55 is scanned on the powder layer 51, and the laser 55 is selectively irradiated to a portion of the powder layer 51 to be sintered. Then, a portion of the powder layer 51 irradiated with the laser 55 is heated and sintered to form the first bonding layer 52. The laser used in the bonding layer forming step can be appropriately selected as long as it can sinter powder, and for example, a CO 2 laser, a YAG laser, a green laser, a UV laser, or the like can be used. .

次に、図5(c)に示すように、結合層52が形成された1層目の粉体層51上に2層目の粉体を供給し、その後粉体を平坦に均して2層目の粉体層51を成形する。その後、図5(d)に示すように、1層目と同様に粉体層51のうち焼結する部分に対してレーザ55を照射することで、2層目の結合層52が1層目の結合層52上に積層される。そして、上述した工程を繰り返すことで、結合層52を積層していく。   Next, as shown in FIG. 5C, the second powder is supplied onto the first powder layer 51 on which the bonding layer 52 is formed, and then the powder is flattened to 2 A first powder layer 51 is formed. Thereafter, as shown in FIG. 5D, similarly to the first layer, the sintered portion of the powder layer 51 is irradiated with a laser 55 so that the second bonding layer 52 becomes the first layer. Is laminated on the bonding layer 52. And the coupling layer 52 is laminated | stacked by repeating the process mentioned above.

なお、本実施形態で用いる粉体の粒子径は、0.1μm〜200μm程度であることが好ましい。粒子径が0.1μm以上の粉体を用いることで、各結合層52(粉体層51)の厚さを確保して各結合層形成工程の回数を低減できるので、製造効率を向上させることができる。また、粒子径が200μm以下の粉体を用いることで、各断面データを細分化して各結合層52(粉体層51)の厚さを薄くできるので、基板22を高精細に成形できる。   In addition, it is preferable that the particle diameter of the powder used by this embodiment is about 0.1 micrometer-200 micrometers. By using a powder having a particle size of 0.1 μm or more, the thickness of each bonding layer 52 (powder layer 51) can be ensured and the number of bonding layer forming steps can be reduced, thereby improving manufacturing efficiency. Can do. Further, by using a powder having a particle diameter of 200 μm or less, each cross-sectional data can be subdivided to reduce the thickness of each bonding layer 52 (powder layer 51), so that the substrate 22 can be formed with high definition.

ここで、図5(e)に示すように、各結合層形成工程のうち、凹部23aを含む結合層52を形成する結合層形成工程では、粉体層51におけるベース部23に相当する部分のうち、凹部23aを形成する部分以外の部分に対して選択的にレーザ55を照射する。すると、粉体層51におけるベース部23に相当する部分のうち、凹部23aを形成する部分の粉体層51は粉体56のまま残存し、凹部23aを形成する部分以外の部分の粉体層51が焼結されてなる結合層52が形成される。すなわち、粉体56の周囲を取り囲むように結合層52が形成される。
これにより、凹部23a内に粉体が充填されたベース部23が形成される。
Here, as shown in FIG. 5 (e), in each of the bonding layer forming steps, in the bonding layer forming step of forming the bonding layer 52 including the recess 23a, a portion corresponding to the base portion 23 in the powder layer 51 is formed. Among these, the laser 55 is selectively irradiated to a portion other than the portion where the concave portion 23a is formed. As a result, in the portion corresponding to the base portion 23 in the powder layer 51, the portion of the powder layer 51 that forms the recess 23a remains as the powder 56, and the portion of the powder layer other than the portion that forms the recess 23a. A tie layer 52 formed by sintering 51 is formed. That is, the bonding layer 52 is formed so as to surround the periphery of the powder 56.
Thereby, the base part 23 filled with the powder in the recessed part 23a is formed.

図6は、リッド部形成工程を説明するための工程図である。
図6(a)に示すように、リッド部形成工程では、リッド部24の断面データに基づいて結合層形成工程を行うことで、上述したベース部形成工程と同様の方法により結合層52を形成していく。具体的には、まずベース部23上に粉体層51を成形する。その後、図6(b)に示すように、上述した結合層形成工程と同様に、粉体層51のうち焼結する部分に対して選択的にレーザ55を照射することで、リッド部24の結合層52がベース部23上に積層される。
FIG. 6 is a process diagram for explaining the lid portion forming process.
As shown in FIG. 6A, in the lid portion forming step, the bonding layer 52 is formed by the same method as the base portion forming step described above by performing the bonding layer forming step based on the cross-sectional data of the lid portion 24. I will do it. Specifically, first, the powder layer 51 is formed on the base portion 23. Thereafter, as shown in FIG. 6B, similarly to the above-described bonding layer forming step, the portion of the powder layer 51 to be sintered is selectively irradiated with a laser 55, so that the lid portion 24 A bonding layer 52 is stacked on the base portion 23.

ここで、リッド部形成工程において、粉体層51のうち、基板22の平面視形状に位置する部分を焼結させることで、ベース部23の凹部23aが閉塞される。これにより、ベース部23とリッド部24との間に空洞部21が形成されるとともに、空洞部21内に粉体56が充填されることになる。すなわち、空洞部21内には、ベース部23を構成する粉体56により構成された充填材25が充填されることになる。また、空洞部21内において、各充填材25間の隙間には、空気が充填される。   Here, in the lid portion forming step, the portion of the powder layer 51 located in the plan view shape of the substrate 22 is sintered, whereby the concave portion 23a of the base portion 23 is closed. As a result, the cavity portion 21 is formed between the base portion 23 and the lid portion 24, and the powder 56 is filled in the cavity portion 21. That is, the hollow portion 21 is filled with the filler 25 composed of the powder 56 constituting the base portion 23. Further, in the cavity 21, the gaps between the fillers 25 are filled with air.

その後、リッド部24が所望の厚さになるまで、結合層形成工程を単数または複数回行う。これにより、リッド部24がベース部23に一体形成されるとともに、空洞部21内に充填材25が充填された基板22が形成される。   Thereafter, the bonding layer forming step is performed one or more times until the lid portion 24 has a desired thickness. Thereby, the lid portion 24 is integrally formed with the base portion 23, and the substrate 22 in which the filler 25 is filled in the cavity portion 21 is formed.

最後に、図6(c)に示すように、基板22周囲の粉体を取り除き、基板22を造形トレイ50から取り出す。
以上により、基板22の製造工程が終了する。
Finally, as shown in FIG. 6C, the powder around the substrate 22 is removed, and the substrate 22 is taken out from the modeling tray 50.
Thus, the manufacturing process of the substrate 22 is completed.

その後、基板22の表面22a上に発熱素子31や、個別電極32、共通電極33、保護膜35等を順次成膜するとともに、ドライバICを基板22に実装することで、上述したサーマルヘッド13が完成する。   Thereafter, the heating element 31, the individual electrode 32, the common electrode 33, the protective film 35, and the like are sequentially formed on the surface 22 a of the substrate 22, and the driver IC is mounted on the substrate 22. Complete.

[プリンタの動作方法]
次に、上述したプリンタ10の動作方法について説明する。
図示しない入力操作部で印字情報が入力されると、この印字情報に基づいて上述した紙送り機構14が駆動し、プラテンローラ12が回転する。すると、図4に示すように、記録紙Pはプラテンローラ12の外周面とサーマルヘッド13との間に挟まれた状態で副走査方向Yにおける下流側に送り出される。
[How the printer works]
Next, an operation method of the printer 10 described above will be described.
When print information is input through an input operation unit (not shown), the paper feed mechanism 14 described above is driven based on this print information, and the platen roller 12 rotates. Then, as shown in FIG. 4, the recording paper P is sent downstream in the sub-scanning direction Y while being sandwiched between the outer peripheral surface of the platen roller 12 and the thermal head 13.

一方、サーマルヘッド13では、印字情報に基づいてドライバICのスイッチング素子がオン・オフ制御されることで、各発熱素子31のうち、オン状態になっているスイッチング素子に対応する発熱素子31に電流が選択的に流れる。これにより、オン状態になっている発熱素子31が発熱する。そして、記録紙Pは、サーマルヘッド13を通過する際に、オン状態になっている発熱素子31により加熱されることで、その部分が発色する。その結果、送り出された記録紙Pに対して各種の文字や図形等を明瞭に印刷することができる。   On the other hand, in the thermal head 13, the switching element of the driver IC is turned on / off based on the print information, so that the heating element 31 corresponding to the switching element in the on state among the heating elements 31 has a current. Flows selectively. Thereby, the heating element 31 in the on state generates heat. When the recording paper P passes through the thermal head 13, the recording paper P is heated by the heating element 31 that is in an on state, so that the portion is colored. As a result, various characters and figures can be clearly printed on the sent recording paper P.

以上、本実施形態のサーマルヘッド13では、基板22の表面22aのうち、空洞部21上に位置する部分に発熱素子31が配列されているため、空洞部21を断熱層として機能させることができる。そのため、発熱素子31で発生した熱エネルギが、リッド部24からベース部23に向けて放熱されるのを抑制できる。その結果、記録紙Pに対して熱エネルギを効率的に伝えることができるので、印字効率を向上させることができる。   As described above, in the thermal head 13 of the present embodiment, since the heating elements 31 are arranged in the portion of the surface 22a of the substrate 22 located on the cavity 21, the cavity 21 can function as a heat insulating layer. . Therefore, it is possible to suppress the heat energy generated in the heating element 31 from being radiated from the lid portion 24 toward the base portion 23. As a result, since heat energy can be efficiently transmitted to the recording paper P, printing efficiency can be improved.

そして、本実施形態では、空洞部21内に充填材25が充填されているため、リッド部24が充填材25によりベース部23側から支持されることになる。そのため、サーマルヘッド13の発熱素子31(保護膜35)を介してリッド部24に、プラテンローラ12の押圧力が作用した場合であっても、リッド部24の撓み変形を抑制できる。これにより、リッド部24の破損を抑制できるとともに、記録紙Pと発熱素子31との間で所望の接触圧力を確保して、記録紙Pに熱エネルギを効率的に伝えることができる。また、空洞部21内に充填材25が充填されているため、各発熱素子31間での記録紙Pとの接触状態を均一に保つことができ、印字ムラの発生を抑制して印字品質を向上させることができる。
しかも、充填材25によりリッド部24を支持することで、リッド部24の薄型化が可能になり、発熱素子31と空洞部21との距離を接近させることができるので、空洞部21による断熱効果をより高め、印字効率の更なる効率化を図ることができる。
In this embodiment, since the filler 25 is filled in the cavity portion 21, the lid portion 24 is supported by the filler 25 from the base portion 23 side. Therefore, even when the pressing force of the platen roller 12 acts on the lid portion 24 via the heat generating element 31 (protective film 35) of the thermal head 13, the bending deformation of the lid portion 24 can be suppressed. Thereby, the breakage of the lid portion 24 can be suppressed, and a desired contact pressure can be ensured between the recording paper P and the heating element 31, and the heat energy can be efficiently transmitted to the recording paper P. In addition, since the cavity portion 21 is filled with the filler 25, the contact state between the heating elements 31 and the recording paper P can be kept uniform, and the occurrence of printing unevenness can be suppressed and the printing quality can be improved. Can be improved.
In addition, by supporting the lid portion 24 with the filler 25, the lid portion 24 can be thinned, and the distance between the heating element 31 and the cavity portion 21 can be made closer. The printing efficiency can be further improved and the printing efficiency can be further improved.

なお、充填材25は空洞部21の内面に点接触することになるので、リッド部24と充填材25との間の接触面積を低減して、充填材25を介して放熱される熱エネルギを抑制できる。
また、空洞部21内において、充填材25同士は点接触しているため、充填材25間での接触面積を低減して、充填材25を介して放熱される熱エネルギを抑制できる。
さらに、空洞部21内において、充填材25間に充填された空気が断熱機能を果たすことで、空洞部21を設けない構成に比べて印字効率を向上させることができる。
Since the filler 25 makes point contact with the inner surface of the cavity portion 21, the contact area between the lid portion 24 and the filler 25 is reduced, and the heat energy radiated through the filler 25 is reduced. Can be suppressed.
Further, since the fillers 25 are in point contact with each other in the hollow portion 21, the contact area between the fillers 25 can be reduced, and the thermal energy radiated through the filler 25 can be suppressed.
Furthermore, in the cavity portion 21, the air filled between the fillers 25 performs a heat insulating function, so that the printing efficiency can be improved as compared with a configuration in which the cavity portion 21 is not provided.

また、ベース部23及びリッド部24を同一材料で一体的に形成することで、更なる製造効率の向上及び低コスト化を図ることができる。
さらに、充填材25がベース部23を構成する粒子と同一材料により形成されているため、更なる製造効率の向上及び低コスト化を図ることができる。
Further, by integrally forming the base portion 23 and the lid portion 24 with the same material, it is possible to further improve the manufacturing efficiency and reduce the cost.
Furthermore, since the filler 25 is formed of the same material as the particles constituting the base portion 23, further improvement in manufacturing efficiency and cost reduction can be achieved.

また、本実施形態の基板22は、粉体が選択的に結合された結合層52を積層することで形成されているため、基板22の形成工程と同時に空洞部21を形成することが可能になる。すなわち、従来のような基板に対する凹部(や撓み制限部)の形成工程、基板と蓄熱層との接合工程等の後加工が必要ないので、製造効率の向上、及び低コスト化を図ることができる。   Further, since the substrate 22 of the present embodiment is formed by laminating the bonding layer 52 to which the powder is selectively bonded, the cavity 21 can be formed simultaneously with the formation process of the substrate 22. Become. That is, there is no need for post-processing such as a conventional step of forming a recess (or a deflection limiting portion) on the substrate, a step of bonding the substrate and the heat storage layer, etc., so that the manufacturing efficiency can be improved and the cost can be reduced. .

さらに、結合層52の形状を変更することで(焼結する部分を変更することで)、基板22や空洞部21のサイズ、空洞部21の平面視における位置等を任意に、かつ簡単に変更することができ、設計の自由度を向上させることができる。この場合、例えば図7に示すように、同一の造形トレイ50上にサイズや空洞部21(図2参照)の位置等、設計の異なる複数の基板22を同時に形成することも可能になる。そのため、従来のようにサイズや空洞部21の位置等に合わせた設備の段取り変えや調整が必要なくなり、より低コストでサーマルヘッド13を製造することができる。   Furthermore, by changing the shape of the bonding layer 52 (by changing the portion to be sintered), the size of the substrate 22 and the cavity 21, the position of the cavity 21 in plan view, etc. can be changed arbitrarily and easily. And the degree of freedom in design can be improved. In this case, for example, as shown in FIG. 7, it is also possible to simultaneously form a plurality of substrates 22 having different designs such as the size and the position of the cavity 21 (see FIG. 2) on the same modeling tray 50. For this reason, it is not necessary to change or adjust the equipment according to the size, the position of the cavity 21 or the like as in the prior art, and the thermal head 13 can be manufactured at a lower cost.

そして、本実施形態のプリンタ10では、上述したサーマルヘッド13を備えているため、印字効率及び印字品質の向上を実現して信頼性の高いプリンタ10を提供することができる。   Since the printer 10 of the present embodiment includes the thermal head 13 described above, it is possible to provide a highly reliable printer 10 with improved printing efficiency and printing quality.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態では、ベース部23を構成する粉体の粒子とは異なる材料を充填材62として用いる点で上述した第1実施形態と相違している。なお、以下の説明では、上述した第1実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. This embodiment is different from the first embodiment described above in that a material different from the powder particles constituting the base portion 23 is used as the filler 62. In the following description, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図8は、第2実施形態のサーマルヘッド13(基板22)の製造工程を説明するための説明図である。
図8(a)に示すように、本実施形態では、上述したベース基板形成工程の後段であって、リッド基板形成工程の前段に、ベース部23の凹部23a内に残存した粉体56(図5(e)参照)を取り除く(粉体除去工程)。
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a manufacturing process of the thermal head 13 (substrate 22) of the second embodiment.
As shown in FIG. 8A, in this embodiment, the powder 56 (FIG. 8) remaining in the concave portion 23a of the base portion 23 is in the subsequent stage of the above-described base substrate forming process and before the lid substrate forming process. 5 (e)) is removed (powder removal step).

次に、図8(b)に示すように、ベース部23の凹部23a内に粒状の充填材62を充填する(充填工程)。充填材62としては、ベース部23を構成する粉体の粒子(アルミナセラミックス(熱伝導率が32W/mK)やジルコニアセラミックス(熱伝導率が3W/mK)等)に比べて熱伝導率の低い材料を用いることが好ましい。このような材料として、例えば、ガラスやシリカを主成分とする粒子(0.5〜0.7W/mK)や、硬質樹脂(スチロールやアクリル、ポリアセタール、ナイロン、エポキシ、硬質塩化ビニル、ポリカーボネイト、メラミン、PPS、PEEK等(熱伝導率が0.1〜0.3W/mK))の粒子、フラーレン(熱伝導率が0.4W/mK)、珪酸カルシウム(0.05W/mK)等を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 8B, a granular filler 62 is filled into the recess 23a of the base portion 23 (filling step). The filler 62 has a lower thermal conductivity than the powder particles (alumina ceramics (thermal conductivity is 32 W / mK), zirconia ceramics (thermal conductivity is 3 W / mK), etc.) constituting the base portion 23. It is preferable to use a material. Examples of such materials include particles mainly composed of glass and silica (0.5 to 0.7 W / mK), hard resins (styrene, acrylic, polyacetal, nylon, epoxy, hard vinyl chloride, polycarbonate, melamine, etc. , PPS, PEEK, etc. (thermal conductivity 0.1-0.3 W / mK) particles, fullerene (thermal conductivity 0.4 W / mK), calcium silicate (0.05 W / mK), etc. Can do.

そして、上述した充填材62を凹部23a内に敷き詰めた後、図8(c)、(d)に示すように、第1実施形態と同様の方法によりリッド部形成工程を行う。これにより、リッド部24がベース部23に一体形成されるとともに、空洞部21内に充填材62が充填された基板22が形成される。   Then, after the above-described filler 62 is spread in the recess 23a, as shown in FIGS. 8C and 8D, a lid portion forming step is performed by the same method as in the first embodiment. As a result, the lid portion 24 is integrally formed with the base portion 23, and the substrate 22 in which the filler 62 is filled in the cavity portion 21 is formed.

この構成によれば、上述した第1実施形態と同様の作用効果を奏することに加え、充填材62を介して放熱される熱エネルギを抑制できるので、印字効率の更なる効率化を図ることができる。
また、凹部23a内の粉体56を取り除いた後、任意の粒子を充填材62として凹部23a内に充填するだけなので、製造効率の低下を抑制した上で、材料選択の自由度を向上させることができる。
According to this configuration, in addition to the same effects as those of the first embodiment described above, the thermal energy radiated through the filler 62 can be suppressed, so that the printing efficiency can be further improved. it can.
In addition, after removing the powder 56 in the concave portion 23a, arbitrary particles are simply filled into the concave portion 23a as the filler 62, so that a reduction in manufacturing efficiency is suppressed and the degree of freedom in material selection is improved. Can do.

なお、上述した第2実施形態では、ベース部23を構成する粉体の粒子に対して熱伝導率の低い材料を充填材62として用いる構成について説明したが、これに限らず、ベース部23を構成する粉体の粒子と同一材料であって、粒子径の大きい材料を充填材62として用いても構わない。
この場合には、凹部23a内に充填される充填材62の数を少なくすることができるので、充填材62同士の接触箇所を低減させることができる。そのため、熱エネルギの放熱経路を減らして充填材62を介して放熱される熱エネルギを抑制できるので、印字効率の更なる効率化を図ることができる。
さらに、充填材62同士間の隙間も確保することができるので、空気による断熱効果をより効果的に発揮させることができる。
In addition, in 2nd Embodiment mentioned above, although the structure which uses the material with low heat conductivity with respect to the powder particle | grains which comprise the base part 23 as the filler 62 was demonstrated, not only this but the base part 23 is used. A material having the same particle diameter as that of the powder particles and having a large particle diameter may be used as the filler 62.
In this case, since the number of fillers 62 filled in the recesses 23a can be reduced, the number of contact points between the fillers 62 can be reduced. Therefore, the heat energy radiation path can be reduced and the heat energy radiated through the filler 62 can be suppressed, so that the printing efficiency can be further improved.
Furthermore, since the clearance gap between the fillers 62 can also be ensured, the heat insulation effect by air can be exhibited more effectively.

なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。   The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上述した実施形態では、大気中で基板22の製造工程を行い、空洞部21内における充填材25,62間の隙間に空気を充填する構成について説明したが、これに限られない。空気(0.025W/mK)よりも熱伝導率の低い気体を充填ガスとして充填しても構わない。充填ガスとしては、アルゴンガス(0.018W/mK)や炭酸ガス(0.018W/mK)、またはそれらの混合ガスを用いることが、取り扱いや入手し易さ、価格等の観点から好ましい。この場合、充填ガスの雰囲気中で上述した基板22の製造工程を行うことで、空洞部21内に上述した充填ガスを充填することができる。
この構成によれば、充填材25,62間に空気を充填する場合に比べて空洞部21の断熱効果をより高めることが可能になり、印字効率の更なる向上を図ることができる。
For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the manufacturing process of the substrate 22 is performed in the atmosphere and the gap between the fillers 25 and 62 in the cavity portion 21 is filled with air has been described. A gas having a lower thermal conductivity than air (0.025 W / mK) may be filled as the filling gas. As the filling gas, it is preferable to use argon gas (0.018 W / mK), carbon dioxide gas (0.018 W / mK), or a mixed gas thereof from the viewpoints of handling, availability, price, and the like. In this case, the above-described filling gas can be filled into the cavity 21 by performing the above-described manufacturing process of the substrate 22 in the atmosphere of the filling gas.
According to this configuration, it is possible to further enhance the heat insulating effect of the cavity 21 compared to the case where air is filled between the fillers 25 and 62, and the printing efficiency can be further improved.

また、基板22の製造工程を減圧雰囲気中で行い、空洞部21内を真空に保持しても構わない。そして、空洞部21内を真空に保持することで、空洞部21の断熱効果をより高めることが可能になる。なお、リッド部24は、充填材25,62により支持されているため、空洞部21内を真空に保持した場合であっても、リッド部24が負圧により空洞部21内に向けて撓むのを抑制できる。   Further, the manufacturing process of the substrate 22 may be performed in a reduced-pressure atmosphere, and the inside of the cavity 21 may be kept in a vacuum. And it becomes possible to raise the heat insulation effect of the cavity part 21 by hold | maintaining the inside of the cavity part 21 in a vacuum. Since the lid portion 24 is supported by the fillers 25 and 62, the lid portion 24 bends toward the inside of the cavity portion 21 due to negative pressure even when the inside of the cavity portion 21 is held in a vacuum. Can be suppressed.

さらに、上述した実施形態では、各結合層形成工程において、同一の粉体を用いて結合層52を形成する構成について説明したが、これに限らず、形成する断面位置に応じて粒子径や材料の異なる粉体を用いても構わない。例えば、ベース部23とリッド部24とで異なる粉体を用いる等しても構わない。   Furthermore, in the above-described embodiment, the configuration in which the bonding layer 52 is formed using the same powder in each bonding layer forming step has been described. However, the present invention is not limited to this, and the particle diameter and the material are determined according to the cross-sectional position to be formed. Different powders may be used. For example, different powders may be used for the base portion 23 and the lid portion 24.

また、上述した実施形態では、レーザ55による焼結により結合層52を形成する構成について説明したが、粉体層51を選択的に結合させて結合層52を形成していく構成であれば、接着により粉体同士を結合させても構わない。例えば、インクジェットプリンタやスプレーコーター等により接着剤を粉体層51に吹き付け、粉体層51を選択的に接着することで、結合層52を形成する。その後、上述した実施形態と同様に、結合層52を順次積層していくことで、基板22を形成することができる。
この場合、レーザ55で焼結できない材料(アルミナや、ジルコニア、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素、石膏、ガラス質、硬質樹脂)により基板22を製造することができるので、材料選択の自由度を向上させることができる。
In the above-described embodiment, the configuration in which the bonding layer 52 is formed by sintering with the laser 55 has been described. However, if the powder layer 51 is selectively bonded to form the bonding layer 52, The powders may be bonded together by adhesion. For example, the bonding layer 52 is formed by spraying an adhesive onto the powder layer 51 using an inkjet printer, a spray coater, or the like, and selectively adhering the powder layer 51. Thereafter, similarly to the above-described embodiment, the substrate 22 can be formed by sequentially laminating the bonding layer 52.
In this case, the substrate 22 can be manufactured from a material that cannot be sintered by the laser 55 (alumina, zirconia, aluminum nitride, silicon nitride, silicon carbide, gypsum, vitreous, hard resin). Can be improved.

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した各変形例を適宜組み合わせても構わない。   In addition, in the range which does not deviate from the meaning of this invention, it is possible to replace suitably the component in the embodiment mentioned above by a known component, and you may combine each modification mentioned above suitably.

10…サーマルプリンタ
13…サーマルヘッド
21…空洞部
22…基板
23…ベース部(第1結合体)
23a…凹部
24…リッド部(第2結合体)
25,62…充填材
31…発熱素子
52…結合層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Thermal printer 13 ... Thermal head 21 ... Hollow part 22 ... Board | substrate 23 ... Base part (1st coupling body)
23a ... concave 24 ... lid part (second combined body)
25, 62 ... filler 31 ... heating element 52 ... bonding layer

Claims (10)

第1粉体が焼結または接着により結合されるとともに、凹部を有する第1結合体と、
第2粉体が焼結または接着により結合されるとともに、前記凹部を閉塞して前記第1結合体との間に空洞部を形成する第2結合体と、
前記第2結合体のうち、前記空洞部上に位置する部分に間隔をあけて配列された複数の発熱素子と、を備え、
前記空洞部には、粒状の充填材が充填されていることを特徴とするサーマルヘッド。
A first powder bonded by sintering or adhesion, and a first combined body having a recess;
A second combined body in which the second powder is bonded by sintering or adhesion, and closes the concave portion to form a cavity with the first combined body;
A plurality of heating elements arranged at intervals in a portion of the second combined body located on the cavity,
A thermal head, wherein the hollow portion is filled with a granular filler.
前記第1粉体及び前記第2粉体は、同一材料からなり、前記第1結合体及び前記第2結合体が一体的に成形されていることを特徴とする請求項1記載のサーマルヘッド。   The thermal head according to claim 1, wherein the first powder and the second powder are made of the same material, and the first combined body and the second combined body are integrally formed. 前記充填材は、前記第1粉体の粒子と同一材料からなる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。   The thermal head according to claim 1, wherein the filler is made of the same material as the particles of the first powder. 前記充填材は、前記第1粉体の粒子よりも熱伝導率の低い材料からなる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。   The thermal head according to claim 1, wherein the filler is made of a material having a lower thermal conductivity than the particles of the first powder. 前記充填材は、前記第1粉体の粒子よりも粒子径の大きい材料からなることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1項に記載のサーマルヘッド。   The thermal head according to any one of claims 1 to 4, wherein the filler is made of a material having a particle diameter larger than that of the particles of the first powder. 前記空洞部内には、空気よりも熱伝導率の低い気体が充填されていることを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1項に記載のサーマルヘッド。   The thermal head according to any one of claims 1 to 5, wherein the hollow portion is filled with a gas having a lower thermal conductivity than air. 前記空洞部内は、減圧雰囲気に保持されていることを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1項に記載のサーマルヘッド。   The thermal head according to claim 1, wherein the inside of the hollow portion is maintained in a reduced pressure atmosphere. 請求項1から請求項7の何れか1項に記載のサーマルヘッドの製造方法であって、
前記第1粉体が焼結または接着により選択的に結合されてなる第1結合層を複数積層して前記第1結合体を成形する第1結合体形成工程と、
前記第2粉体が焼結または接着により選択的に結合されてなる第2結合層を前記第1結合体上に積層して前記第2結合体を成形する第2結合体形成工程と、を有し、
前記第1結合体形成工程では、前記第1粉体のうち、前記凹部内に位置する部分以外の前記第1粉体を結合して前記凹部を形成することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
A method of manufacturing a thermal head according to any one of claims 1 to 7,
A first combined body forming step of forming a plurality of first bonded layers in which the first powder is selectively bonded by sintering or adhesion to form the first combined body;
A second bonded body forming step of forming a second bonded body by laminating a second bonded layer formed by selectively bonding the second powder by sintering or adhesion on the first bonded body; Have
In the first combined body forming step, the concave portion is formed by combining the first powder other than the portion located in the concave portion of the first powder to form the concave portion. .
前記第1結合体形成工程と前記第2結合体形成工程との間に、前記凹部内に充填された前記第1粉体を取り除き、前記充填材を充填する充填工程を有していることを特徴とする請求項8記載のサーマルヘッドの製造方法。   Between the first combined body forming step and the second combined body forming step, there is a filling step of removing the first powder filled in the recess and filling the filler. The method for manufacturing a thermal head according to claim 8, wherein: 請求項1から請求項7の何れか1項に記載のサーマルヘッドを備えていることを特徴とするプリンタ。   A printer comprising the thermal head according to any one of claims 1 to 7.
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