JP2022059865A - サーマルプリントヘッド及びその製造方法、並びにサーマルプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】共通電極の櫛歯部の断線を抑制したサーマルプリントヘッドを提供する。また、当該サーマルプリントヘッドの製造方法を提供する。さらに、当該サーマルプリントヘッドを備えたサーマルプリンタを提供する。【解決手段】蓄熱層と、前記蓄熱層上の個別電極と、前記個別電極と離間し、かつ、前記個別電極と対向している櫛歯部を有する共通電極と、前記個別電極及び前記櫛歯部上の発熱抵抗体と、前記共通電極と異なる材料からなり、前記共通電極と接している接続電極と、を備え、前記共通電極において、前記櫛歯部と、前記接続電極が前記共通電極と接する領域との間にスリットがある、サーマルプリントヘッド。【選択図】図１

Description

本実施形態は、サーマルプリントヘッド及びその製造方法、並びにサーマルプリンタに関する。

サーマルプリントヘッドは、例えば、ヘッド基板上に主走査方向に並ぶ多数の発熱部を備えている。各発熱部は、ヘッド基板にグレーズ層を介して形成した抵抗体層上に、その一部を露出させるようにして、共通電極と個別電極をそれらの端部を対向させて積層することにより形成されている。共通電極と個別電極間を通電することにより、上記抵抗体層の露出部（発熱部）がジュール熱により発熱する。当該熱を印刷媒体（バーコードシートやレシートを作成するための感熱紙等）に伝えることにより、印刷媒体への印刷がなされる。

共通電極及び個別電極等は、金などの金属を使用したペーストをスクリーン印刷することによって電極パターンを形成されている。

また、外部から電圧を共通電極及び個別電極へ供給するための接続電極及び配線は、それぞれ共通電極及び個別電極と接し、接続電極は、銀などの金属を使用したペーストをスクリーン印刷することによって電極パターンを形成されており、配線は、金、銀などの金属を使用したリソグラフィ工程によって形成されている。金は高価であり、製品のコスト低減の観点から、比較的に安価で電気伝導性の良好な金属として銀を用いた技術が提案されている。

特開２０００－１４１７２９号公報 特開平５－８９７１６号公報

しかしながら、共通電極の材料と接続電極の材料とが異種金属である場合、加熱により共通電極と接続電極と境界面が移動するカーケンダル現象が生じる。例えば、共通電極が金からなり、接続電極が銀からなる場合、加熱により、接続電極の材料である銀が共通電極に拡散する。当該拡散により、カーケンダルボイドが共通電極に発生し、このカーケンダルボイドが共通電極の櫛歯部に発生すると、櫛歯部は細い電極であるため断線につながるおそれがある。また、銀の拡散により共通電極の材料である金の延伸性が低下し、加熱により櫛歯部に張力がかかり、断線を誘発するおそれがある。

本実施形態の一態様は、共通電極の櫛歯部の断線を抑制したサーマルプリントヘッドを提供する。また、本実施形態の他の一態様は、当該サーマルプリントヘッドの製造方法を提供する。さらに、本実施形態の他の一態様は、当該サーマルプリントヘッドを備えたサーマルプリンタを提供する。

本実施形態は、接続電極と接し、かつ、前記接続電極と異なる材料からなる共通電極において、共通電極の櫛歯部と、接続電極が共通電極と接する領域との間にスリットを設けることにより、接続電極の材料が共通電極に拡散する領域を小さくすることができ、拡散領域が櫛歯部まで達することを抑制することができる。このため、共通電極の櫛歯部の断線を抑制することができる。本実施形態の一態様は以下のとおりである。

本実施形態の一態様は、蓄熱層と、前記蓄熱層上の個別電極と、前記個別電極と離間し、かつ、前記個別電極と対向している櫛歯部を有する共通電極と、前記個別電極及び前記櫛歯部上の発熱抵抗体と、前記共通電極と異なる材料からなり、前記共通電極と接している接続電極と、を備え、前記共通電極において、前記櫛歯部と、前記接続電極が前記共通電極と接する領域との間にスリットがある、サーマルプリントヘッドである。

また、本実施形態の他の一態様は、上記サーマルプリントヘッドを備えるサーマルプリンタである。

また、本実施形態の他の一態様は、蓄熱層を形成し、前記蓄熱層上に個別電極、及び櫛歯部を有し、かつ、スリットを有する共通電極を形成し、前記個別電極と接する配線を形成し、前記共通電極と接する接続電極を形成し、前記個別電極上及び前記共通電極上に発熱抵抗体を形成し、前記個別電極は、前記共通電極の櫛歯部と離間し、かつ、前記櫛歯部と対向しており、前記共通電極は、前記接続電極と異なる材料からなり、前記スリットは、前記櫛歯部と、前記接続電極が前記共通電極と接する領域との間にある、サーマルプリントヘッドの製造方法である。

本実施形態によれば、共通電極の櫛歯部の断線を抑制したサーマルプリントヘッドを提供することができる。また、当該サーマルプリントヘッドの製造方法を提供することができる。さらに、当該サーマルプリントヘッドを備えたサーマルプリンタを提供することができる。

図１は、本実施形態に係るサーマルプリントヘッド１００Ａを説明する平面図である。 図２は、図１のＡ－Ａ線に沿う断面図である。 図３は、図１のＢ－Ｂ線に沿う断面図である。 図４は、本実施形態に係るサーマルプリントヘッド１００Ａの製造方法を説明する平面図である（その１）。 図５は、図４のＡ－Ａ線に沿う断面図である。 図６は、図４のＢ－Ｂ線に沿う断面図である。 図７は、本実施形態に係るサーマルプリントヘッド１００Ａの製造方法を説明する平面図である（その２）。 図８は、図７のＡ－Ａ線に沿う断面図である。 図９は、図７のＢ－Ｂ線に沿う断面図である。 図１０は、本実施形態に係るサーマルプリントヘッド１００Ａの製造方法を説明する平面図である（その３）。 図１１は、図１０のＡ－Ａ線に沿う断面図である。 図１２は、図１０のＢ－Ｂ線に沿う断面図である。 図１３は、本実施形態に係るサーマルプリントヘッド１００Ａの製造方法を説明する平面図である（その４）。 図１４は、図１３のＡ－Ａ線に沿う断面図である。 図１５は、図１３のＢ－Ｂ線に沿う断面図である。 図１６は、本実施形態に係るサーマルプリントヘッド１００Ａの製造方法を説明する平面図である（その５）。 図１７は、図１６のＡ－Ａ線に沿う断面図である。 図１８は、図１６のＢ－Ｂ線に沿う断面図である。 図１９は、本実施形態に係るサーマルプリントヘッド１００Ａの製造方法を説明する平面図である（その６）。 図２０は、図１９のＡ－Ａ線に沿う断面図である。 図２１は、図１９のＢ－Ｂ線に沿う断面図である。 図２２は、本実施形態に係るサーマルプリントヘッド１００Ｂを説明する平面図である。 図２３は、本実施形態に係るサーマルプリントヘッド１００Ｃを説明する平面図である。 図２４は、本実施形態に係るサーマルプリントヘッド１００Ｄを説明する平面図である。 図２５は、本実施形態に係るサーマルプリントヘッドを説明する断面図である。 図２６（Ａ）は、本実施形態に係るサーマルプリントヘッド１００Ａにおける共通電極３２に設けられているスリット４５の位置を説明する平面図であり、図２６（Ｂ）は、図２６（Ａ）に示す距離Ｄ１が短い場合の平面図であり、図２６（Ｃ）は、図２６（Ａ）に示す距離Ｄ２が短い場合の平面図である。

次に、図面を参照して、本実施形態について説明する。以下に説明する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各構成部品の厚みと平面寸法との関係等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

また、以下に示す実施形態は、技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を特定するものではない。本実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

具体的な本実施形態の一態様は、以下の通りである。

＜１＞ 蓄熱層と、前記蓄熱層上の個別電極と、前記個別電極と離間し、かつ、前記個別電極と対向している櫛歯部を有する共通電極と、前記個別電極及び前記櫛歯部上の発熱抵抗体と、前記共通電極と異なる材料からなり、前記共通電極と接している接続電極と、を備え、前記共通電極において、前記櫛歯部と、前記接続電極が前記共通電極と接する領域との間にスリットがある、サーマルプリントヘッド。

＜２＞ 前記共通電極は金を含み、前記接続電極は銀を含む、＜１＞に記載のサーマルプリントヘッド。

＜３＞ 主走査方向において、前記スリットの幅は、前記櫛歯部の幅より大きい、＜１＞又は＜２＞に記載のサーマルプリントヘッド。

＜４＞ 副走査方向において、前記スリットの幅は、５μｍ以上である、＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。

＜５＞ 前記スリットは複数あり、隣接する前記スリット同士の間隔は、主走査方向における前記櫛歯部の幅より大きい、＜１＞～＜４＞のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。

＜６＞ 隣接する前記スリット同士の間隔は、１００μｍ以上である、＜５＞に記載のサーマルプリントヘッド。

＜７＞ 前記スリットは複数あり、前記複数のスリットの一は、主走査方向における隣接する前記スリット同士の間隔より幅が大きいスリットである、＜１＞～＜４＞のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。

＜８＞ 前記主走査方向における隣接する前記スリット同士の間隔より幅が大きいスリットの端部の一方は、前記隣接するスリットの一方の端部と前記接続電極が前記共通電極と接する領域との間にあり、前記幅が大きいスリットの端部の他方は、前記隣接するスリットの他方の端部と前記接続電極が前記共通電極と接する領域との間にある、＜７＞に記載のサーマルプリントヘッド。

＜９＞ さらに、前記個別電極と接している配線を備え、前記接続電極は、前記配線より厚い、＜１＞～＜８＞のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。

＜１０＞ 前記個別電極は、前記櫛歯部と主走査方向において離間している＜１＞～＜９＞のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。

＜１１＞ ＜１＞～＜１０＞のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッドを備えるサーマルプリンタ。

＜１２＞ 蓄熱層を形成し、前記蓄熱層上に個別電極、及び櫛歯部を有し、かつ、スリットを有する共通電極を形成し、前記個別電極と接する配線を形成し、前記共通電極と接する接続電極を形成し、前記個別電極上及び前記共通電極上に発熱抵抗体を形成し、前記個別電極は、前記共通電極の櫛歯部と離間し、かつ、前記櫛歯部と対向しており、前記共通電極は、前記接続電極と異なる材料からなり、前記スリットは、前記櫛歯部と、前記接続電極が前記共通電極と接する領域との間にある、サーマルプリントヘッドの製造方法。

＜１３＞ 前記共通電極は金を含み、前記接続電極は銀を含む、＜１２＞に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。

＜１４＞ 主走査方向において、前記スリットの幅は、前記櫛歯部の幅より大きい、＜１２＞又は＜１３＞に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。

＜１５＞ 副走査方向において、前記スリットの幅は、５μｍ以上である、＜１２＞～＜１４＞のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。

＜１６＞ 前記スリットは複数あり、隣接する前記スリット同士の間隔は、主走査方向における前記櫛歯部の幅より大きい、＜１２＞～＜１５＞のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。

＜１７＞ 隣接する前記スリット同士の間隔は、１００μｍ以上である、＜１６＞に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。

＜１８＞ 前記スリットは複数あり、前記複数のスリットの一は、主走査方向における隣接する前記スリット同士の間隔より幅が大きいスリットである、＜１２＞～＜１５＞のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。

＜１９＞ 前記主走査方向における隣接する前記スリット同士の間隔より幅が大きいスリットの端部の一方は、前記隣接するスリットの一方の端部と前記接続電極が前記共通電極と接する領域との間にあり、前記幅が大きいスリットの端部の他方は、前記隣接するスリットの他方の端部と前記接続電極が前記共通電極と接する領域との間にある、＜１８＞に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。

＜２０＞ 前記接続電極は、前記配線より厚い、＜１２＞～＜１９＞のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。

＜２１＞ 前記接続電極は、金属ペーストをスクリーン印刷することにより形成され、前記配線は、リソグラフィ工程により形成される、＜１２＞～＜２０＞のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。

＜サーマルプリントヘッド＞
本実施形態に係るサーマルプリントヘッドについて図面を用いて説明する。

図１は、サーマルプリントヘッドを示す平面図である。図２は、図１のＡ－Ａ線に沿う断面図である。図３は、図１のＢ－Ｂ線に沿う断面図である。図１～図３は、サーマルプリントヘッドの一部分（１個のサーマルプリントヘッドに相当）を示しており、本実施形態では、この１個のサーマルプリントヘッドを個片状のサーマルプリントヘッド１００Ａとする。サーマルプリントヘッド１００Ａは、基板１５と、基板１５上の蓄熱層３３と、蓄熱層３３上の複数の個別電極３１及び櫛歯部３２Ａを有する共通電極３２と、個別電極３１上及び共通電極３２の櫛歯部３２Ａ上の発熱抵抗体５０と、個別電極３１と接している配線４１と、共通電極３２と接している接続電極４２と、蓄熱層３３、個別電極３１、共通電極３２、発熱抵抗体５０、配線４１、及び接続電極４２覆っている保護膜５２及び保護膜５４と、を備える。また、個別電極３１は、主走査方向Ｘにおいて共通電極３２の櫛歯部３２Ａと離間し、かつ、櫛歯部３２Ａと対向している。共通電極３２は、接続電極４２と異なる材料からなり、共通電極３２において、櫛歯部３２Ａと、接続電極４２が共通電極３２の共通部３２Ｂと接する領域との間に複数のスリット４５がある。

発熱抵抗体５０は個別電極３１及び共通電極３２を流れる電流により発熱する複数の発熱抵抗部５１を含む。複数の発熱抵抗部５１は、個別電極３１及び共通電極３２の間において、各発熱抵抗部５１が独立して形成されている。図１は、複数の発熱抵抗部５１を省略している。複数の発熱抵抗部５１は、蓄熱層３３上において直線状に配置されている。また、図１は、理解を容易にするため、保護膜５２及び保護膜５４を省略している。

本実施形態において、複数の発熱抵抗部５１が直線状に延びる方向を主走査方向Ｘ、主走査方向Ｘに対して垂直で、かつ、基板１５の上面に対して平行な方向を副走査方向Ｙ、基板１５の厚さに対応する方向を厚さ方向Ｚとする。言い換えれば、厚さ方向Ｚは、主走査方向Ｘ及び副走査方向Ｙのそれぞれに対して垂直な方向である。

基板１５は、セラミック又は単結晶半導体からなる。セラミックとしては、例えば、アルミナなどを用いることができる。単結晶半導体としては、例えば、シリコンなどを用いることができる。放熱性の観点から、比較的、熱伝導率が大きいアルミナを基板１５に用いることが好ましい。

アルミナ基板等からなる基板１５の上には、熱を蓄積する機能を有する蓄熱層３３（グレーズ層ともいう）が積層されている。蓄熱層３３は、後述の発熱抵抗部５１から発生する熱を蓄積する。蓄熱層３３は、絶縁性材料を用いることができ、例えば、ガラスの主成分である酸化シリコン、窒化シリコンを用いることができる。蓄熱層３３の厚さ方向Ｚにおける寸法は、特に限定されず、例えば、３０～８０μｍであり、好ましくは４０～６０μｍである。

蓄熱層３３上には、金属ペーストから形成される、個別電極３１及び共通電極３２が設けられている。個別電極３１及び共通電極３２は、金属ペーストをスクリーン印刷法等によって塗布し、電極パターンを形成することにより得られる。

金属ペーストとしては、例えば、銅、銀、パラジウム、イリジウム、白金、及び金等の金属粒子などを含むペーストを用いることができる。金属の特性及びイオン化傾向の観点から、銅、銀、白金、及び金であることが好ましく、金であることがより好ましい。また、金属ペーストに含まれる溶剤は、金属粒子を均一に分散させる機能を有し、例えば、エステル系溶剤、ケトン系溶剤、グリコールエーテル系溶剤、脂肪族系溶剤、脂環族系溶剤、芳香族系溶剤、アルコール系溶剤、水等の１種または２種以上を混合したものなどが挙げられるがこれに限られない。

エステル系溶剤としては、例えば、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ｎ－ブチル、酢酸イソブチル、酢酸アミル、乳酸エチル、炭酸ジメチル等が挙げられる。ケトン系溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンベンゼン、ジイソブチルケトン、ジアセトンアルコール、イソホロン、シクロヘキサンノン等が挙げられる。グリコールエーテル系溶剤としては、例えば、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル等、これらモノエーテル類の酢酸エステル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等や、これらモノエーテル類の酢酸エステル等である。

脂肪族系溶剤としては、例えば、ｎ－ヘプタン、ｎ－ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等が挙げられる。脂環族系溶剤としては、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、シクロヘキサン等が挙げられる。芳香族系溶剤としては、トルエン、キシレン、テトラリン等が挙げられる。アルコール系溶剤（上述のグリコールエーテル系溶剤を除く）としては、エタノール、プロパノール、ブタノール等が挙げられる。

金属ペーストは、必要に応じて、分散剤、表面処理剤、耐摩擦向上剤、赤外線吸収剤、紫外線吸収剤、芳香剤、酸化防止剤、有機顔料、無機顔料、消泡剤、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、可塑剤、難燃剤、保湿剤、イオン捕捉剤等を含有することができる。

各個別電極３１は、概ね副走査方向Ｙに延伸する帯状をしており、それらは、互いに導通していない。そのため、各個別電極３１には、サーマルプリントヘッドの組み込まれたプリンタが使用される際に、個別に、互いに異なる電位が付与されうる。各個別電極３１の端部には、個別パッド部が接続されている。個別パッド部は、発熱抵抗体５０から離れて設けられており、配線４１と接している。

共通電極３２は、サーマルプリントヘッドの組み込まれたプリンタが使用される際に複数の個別電極３１に対して電気的に逆極性となる部位である。共通電極３２は、櫛歯部３２Ａと、櫛歯部３２Ａを共通につなげる共通部３２Ｂと、を有する。共通部３２Ｂは基板１５の上方側の縁に沿って主走査方向Ｘに形成される。なお、副走査方向Ｙにおいて、個別電極３１から視て共通電極３２がある方向を副走査方向Ｙの上方側とする。各櫛歯部３２Ａは、副走査方向Ｙに延伸する帯状をしている。各櫛歯部３２Ａの先端部は、隣接する２つの個別電極３１の先端部の間の領域に位置し、それら２つの個別電極３１に対して主走査方向Ｘに沿って所定間隔を隔てて対向させられている。

各櫛歯部３２Ａの先端部は、各個別電極３１の先端部に対して副走査方向Ｙに沿って所定間隔を隔てて対向させられていてもよい。この場合には、櫛歯部３２Ａの先端部と個別電極３１の先端部とが対向する領域においてのみ発熱抵抗部５１が形成されることが好ましい。言い換えれば、主走査方向Ｘにおいて、櫛歯部３２Ａの先端部と個別電極３１の先端部とが対向する領域以外には、発熱抵抗部５１が配置されていないことが好ましい。

共通部３２Ｂには、複数のスリット４５が設けられている。スリット４５は、櫛歯部３２Ａと、後述の接続電極４２が共通電極３２と接する領域との間に位置する。スリット４５を設けることにより、図２６（Ａ）に示すように、接続電極４２の材料が共通電極３２に拡散する拡散領域（図中の斜線部）を小さくすることができ、拡散領域が櫛歯部３２Ａまで達することを抑制することができる。

図２６（Ａ）に示すように、接続電極４２の先端部とスリット４５との距離をＤ１とし、櫛歯部３２Ａと共通部３２Ｂとの接続面とスリット４５との距離をＤ２としたとき、距離Ｄ１が短すぎると、図２６（Ｂ）にように、スリット４５より接続電極４２側の拡散領域が小さいため、拡散が接続電極４２の先端部とスリット４５との間の領域だけでは留めることができず、拡散領域がスリット４５より櫛歯部３２Ａ側まで広く延在してしまい、櫛歯部３２Ａまで拡散領域が拡がるおそれがある。逆に、距離Ｄ２が短すぎると、図２６（Ｂ）にように、拡散領域がスリット４５より櫛歯部３２Ａまで拡がってしまう。

このため、スリット４５の位置は、Ｄ１：Ｄ２＝１：３～３：１となるように設けることが好ましい。

また、主走査方向Ｘにおいて、スリット４５の幅は、櫛歯部３２Ａの幅より大きいとスリット４５が上記拡散領域の拡がりをより抑制するため好ましい。主走査方向Ｘにおけるスリット４５の一辺は、櫛歯部３２Ａと共通部３２Ｂとの接続面と平行であることが好ましい。本実施形態では、「平行」とは二つの直線が－５°以上５°以下の角度で配置されている状態をいう。さらに、隣接するスリット４５同士の間隔は、主走査方向Ｘにおける櫛歯部３２Ａの幅より大きいと隣接するスリット４５同士の間における断線をより抑制できるため好ましく、例えば、１００μｍ以上であると好ましい。

さらに、副走査方向Ｙにおいて、スリット４５の幅は、５μｍ以上であると好ましく、３０μｍであるとより好ましい。上記範囲であるとより拡散領域を縮小できる。

本実施形態では、共通電極３２の櫛歯部３２Ａと、接続電極４２が共通電極３２と接する領域との間にスリット４５を設けることにより、接続電極４２の材料が共通電極３２に拡散する領域を小さくすることができ、拡散領域が櫛歯部３２Ａまで達することを抑制することができる。このため、共通電極３２の櫛歯部３２Ａの断線を抑制することができる。

発熱抵抗体５０は、個別電極３１及び共通電極３２からの電流が流れた部分が発熱する。具体的には、外部から駆動ＩＣ等に送信される印字信号に従って発熱用電圧が個別に印加される発熱抵抗体５０が、選択的に発熱させられる。発熱抵抗部５１は、印字信号に従って個別に通電されることにより、選択的に発熱させられる。このように発熱することによって印字ドットが形成される。発熱抵抗体５０は、配線を構成する材料よりも抵抗率が高い材料を用い、例えば、酸化ルテニウムなどを用いることができる。発熱抵抗体５０は、スクリーン印刷又はディスペンサによって供給された抵抗体ペーストを焼成することによって形成することができる。本実施形態では、発熱抵抗体５０の厚さ方向Ｚにおける寸法は、例えば、１～１０μｍ程度である。

配線４１は、個別電極３１と接している。配線４１は、外部から電圧を個別電極３１へ供給する機能を有し、例えば、金、銀などの金属を使用したリソグラフィ工程によって形成されている。

接続電極４２は、共通電極３２と接している。接続電極４２は、外部から電圧を共通電極３２へ供給する機能を有し、例えば、銀などの金属ペーストをスクリーン印刷法等によって塗布し、電極パターンを形成することにより得られる。

スクリーン印刷法を用いて形成された接続電極４２は、リソグラフィ工程によって形成された配線４１より厚くなる。厚さに依存して材料の拡散する量が変わるため、接続電極４２の材料及び配線４１の材料が同一、共通電極３２の材料及び個別電極３１の材料が同一、かつ、接続電極４２の材料及び配線４１の材料と異なる場合、接続電極４２の材料が共通電極３２に拡散する量が配線４１の材料が個別電極３１に拡散する量より大きい。そのため、上述のように共通電極３２にあるスリット４５を設ける必要があり、これにより、拡散領域を縮小することができる。

保護膜５２は、個別電極３１、共通電極３２、配線４１、接続電極４２、発熱抵抗体５０等を覆い、これらを摩耗、腐食、酸化等から保護する。保護膜５２は絶縁性の材料を用いることができ、例えば、非晶質ガラスからなる。保護膜５２はガラスペーストを厚膜印刷した後、焼成することにより形成される。保護膜５２の厚さ方向Ｚにおける寸法は、例えば、３～８μｍ程度である。

また、必要に応じてさらに保護膜５２を覆う保護膜５４を設けてもよい。保護膜５４は、印刷媒体と直接擦れ合う最外層の保護膜であり、例えば、非晶質ガラス、サイアロン、シリコンカーバイド、又は窒化シリコンを主成分とし、硬度１０００～２０００ＨＫ程度のものを用いることができる。保護膜５４の厚さ方向Ｚにおける寸法は、例えば、５～８μｍである。

ここで、本実施形態のサーマルプリントヘッド１００Ａの製造方法について説明する。

図４～図６に示すように、まず、基板１５を用意し、基板１５上にガラスペーストをスクリーン印刷等により塗布し、塗布されたガラスペーストを乾燥させ、その後、熱処理を行い、基板１５上に蓄熱層３３を形成する。焼成処理は、例えば、８５０～１２００℃で１～５時間行う。

次に、図７～図９に示すように、蓄熱層３３上に複数の個別電極３１及び共通電極３２を形成する。共通電極３２は、櫛歯部３２Ａと、櫛歯部３２Ａを共通につなげる共通部３２Ｂと、を有する。共通部３２Ｂには、複数のスリット４５が設けられている。個別電極３１及び共通電極３２は、上述の金属ペーストをスクリーン印刷等によって塗布し、電極パターンを形成することによって得ることができる。

次に、図１０～図１２に示すように、複数の個別電極３１と接する複数の配線４１を形成する。配線４１は、例えば、金、銀などの金属を使用したリソグラフィ工程によって形成することができる。

次に、図１３～図１５に示すように、共通電極３２と接する接続電極４２を形成する。接続電極４２は、接続電極４２が共通電極３２と接する領域と、櫛歯部３２Ａとの間にスリット４５があるように形成される。接続電極４２は、例えば、銀などの金属ペーストをスクリーン印刷法等によって塗布し、電極パターンを形成することにより得られる。

次に、図１６～図１８に示すように、個別電極３１上及び共通電極３２の櫛歯部３２Ａ上に発熱抵抗体５０（発熱抵抗部５１）を厚膜形成技術によって形成する。発熱抵抗体５０は、スクリーン印刷又はディスペンサによって供給された抵抗体ペーストを焼成することによって形成される。抵抗体ペーストは、例えば、酸化ルテニウムを含む。

次に、図１９～図２１に示すように、保護膜５２及び保護膜５４を形成する。保護膜５２は、例えば、非晶質ガラスからなる。保護膜５２はガラスペーストを厚膜印刷した後、焼成することにより形成される。保護膜５４には、例えば、保護膜５２と同一の非晶質ガラス、又はＣＶＤ法（化学気相成長法）によって形成されるシリコンカーバイドを用いることができる。

以上の工程により、本実施形態のサーマルプリントヘッドを製造することができる。

本実施形態によれば、接続電極４２と接し、かつ、接続電極４２と異なる材料からなる共通電極３２において、共通電極３２の櫛歯部３２Ａと、接続電極４２が共通電極３２と接する領域との間にスリット４５を設けることにより、接続電極４２の材料が共通電極３２に拡散する領域を小さくすることができ、拡散領域が櫛歯部３２Ａまで達することを抑制することができる。このため、共通電極３２の櫛歯部３２Ａの断線を抑制することができる。

（その他の実施形態）
上述のように、一実施形態について記載したが、開示の一部をなす論述及び図面は例示的なものであり、限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替の実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。このように、本実施形態は、ここでは記載していない様々な実施形態等を含む。

例えば、サーマルプリントヘッド１００Ａの変形例１であるサーマルプリントヘッド１００Ｂは、図２２に示すように、共通電極３２の共通部３２Ｂには、複数のスリット４５に加えて複数のスリット４５ａが設けられている。スリット４５ａは、主走査方向Ｘにおける隣接するスリット４５同士の間隔より幅が大きいことが好ましい。また、スリット４５ａの端部の一方は、隣接するスリット４５の一方の端部と接続電極４２が共通電極３２と接する領域との間にあり、スリット４５ａの端部の他方は、隣接するスリット４５の他方の端部と接続電極４２が共通電極３２と接する領域との間にあることが好ましい。このような構成にすることにより、隣接するスリット４５ａ同士の間を接続電極４２の材料が拡散したとしてもスリット４５によって拡散領域を縮小することができる。

また、サーマルプリントヘッド１００Ａの変形例２であるサーマルプリントヘッド１００Ｃは、図２３に示すように、主走査方向Ｘにおけるスリット４５の幅が拡がっていてもよい。

また、サーマルプリントヘッド１００Ａの変形例３であるサーマルプリントヘッド１００Ｄは、図２４に示すように、スリット４５の一辺は、櫛歯部３２Ａと共通部３２Ｂとの接続面に対して平行でなくてもよく、例えば、スリット４５の一辺と上記接続面との間でなす角度が３０°以上６０°以下となるように一部のスリット４５を設けてもよい。

＜サーマルプリンタ＞
本実施形態のサーマルプリントヘッド（例えば、サーマルプリントヘッド１００Ａ）は、さらに図２５に示すように、基板１５（基板１５上の蓄熱層３３、個別電極３１、及び共通電極３２等は図示せず）、接続基板５、放熱部材８、駆動ＩＣ７と、複数のワイヤ８１と、樹脂部８２と、コネクタ５９と、を備える。基板１５及び接続基板５は、放熱部材８上に副走査方向Ｙに隣接させて搭載されている。基板１５には、主走査方向Ｘに配列される複数の発熱抵抗部５１が形成されている。当該発熱抵抗部５１は、接続基板５上に搭載された駆動ＩＣ７により選択的に発熱するように駆動される。当該発熱抵抗部５１は、コネクタ５９を介して外部から送信される印字信号にしたがって、プラテンローラ９１により発熱抵抗部５１に押圧される感熱紙等の印刷媒体９２に印字を行う。

接続基板５は、例えば、プリント配線基板を用いることができる。接続基板５は、基材層と図示しない配線層とが積層された構造を有する。基材層は、例えば、ガラスエポキシ樹脂などを用いることができる。配線層は、例えば、銅、銀、パラジウム、イリジウム、白金、及び金等の金属などを用いることができる。

放熱部材８は、基板１５からの熱を放散させる機能を有する。放熱部材８には、基板１５及び接続基板５が取り付けられている。放熱部材８は、例えば、アルミニウムなどの金属を用いることができる。

ワイヤ８１は、例えば、金などの導体を用いることができる。ワイヤ８１は複数あり、その一部はボンディングにより、駆動ＩＣ７と各個別電極とが導通している。また、他のワイヤ８１のうちの一部はボンディングにより、接続基板５における配線層を介して、駆動ＩＣ７とコネクタ５９とが導通している。

樹脂部８２は、例えば、黒色の樹脂を用いることができる。樹脂部８２としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などを使用することができる。樹脂部８２は、駆動ＩＣ７及び複数のワイヤ８１等を覆っており、駆動ＩＣ７及び複数のワイヤ８１を保護している。コネクタ５９は、接続基板５に固定されている。コネクタ５９には、サーマルプリントヘッドの外部からサーマルプリントヘッドへ電力を供給し、及び、駆動ＩＣ７を制御するための配線が接続される。

本実施形態のサーマルプリンタは、上述のサーマルプリントヘッドを備えることができる。サーマルプリンタは、副走査方向Ｙに沿って搬送される印刷媒体に印刷を施す。通常、印刷媒体は、コネクタ５９側から発熱抵抗部５１側に向かって搬送される。印刷媒体としては、例えば、バーコードシートやレシートを作成するための感熱紙等が挙げられる。

サーマルプリンタは、例えば、サーマルプリントヘッド１００Ａと、プラテンローラ９１と、主電源回路と、計測用回路と、制御部と、を備える。プラテンローラ９１は、サーマルプリントヘッド１００Ａに正対している。

主電源回路は、サーマルプリントヘッド１００Ａにおける複数の発熱抵抗部５１に電力を供給する。計測用回路は、複数の発熱抵抗部５１の各々の抵抗値を計測する。計測用回路は、例えば、印刷媒体への印字を行わない時に、複数の発熱抵抗部５１の各々の抵抗値を計測する。これにより、発熱抵抗部５１の寿命や故障した発熱抵抗部５１の有無が確認されうる。制御部は、主電源回路及び計測用回路の駆動状態を制御する。制御部は、複数の発熱抵抗部５１の各々の通電状態を制御する。計測用回路は省略される場合がある。

コネクタ５９は、サーマルプリントヘッド１００Ａ外の装置と通信するために用いられる。コネクタ５９を介して、サーマルプリントヘッド１００Ａは、主電源回路及び計測用回路に電気的に接続している。コネクタ５９を介して、サーマルプリントヘッド１００Ａは、制御部に電気的に接続している。

駆動ＩＣ７は、コネクタ５９を介して、制御部から信号を受ける。駆動ＩＣ７は制御部から受けた当該信号に基づき、複数の発熱抵抗部５１の各々の通電状態を制御する。具体的には、駆動ＩＣ７は、複数の個別電極を選択的に通電させることにより、複数の発熱抵抗部５１のいずれかを任意に発熱させる。

次に、サーマルプリンタの使用方法について説明する。

印刷媒体への印刷時には、コネクタ５９に、主電源回路から、電位Ｖ１として電位ｖ１１が付与される。この場合、複数の発熱抵抗部５１が選択的に通電し、発熱する。当該熱を印刷媒体に伝えることにより、印刷媒体への印刷がなされる。上述のとおり、コネクタ５９に、主電源回路から、電位Ｖ１として電位ｖ１１が付与されている場合、複数の発熱抵抗部５１の各々への通電経路が確保されている。

印刷媒体への印字を行わない時には、各発熱抵抗部５１の抵抗値を計測する。当該計測時には、主電源回路からコネクタ５９に電位は付与されない。各発熱抵抗部５１の抵抗値の計測時には、コネクタ５９に、計測用回路から、電位Ｖ１として電位ｖ１２が付与される。この場合、複数の発熱抵抗部５１が順番に（例えば、主走査方向Ｘの端に位置する発熱抵抗部５１から順番に）通電する。発熱抵抗部５１に流れる電流の値および電位ｖ１２に基づき、計測用回路は、各発熱抵抗部５１の抵抗値を計測する。上述のとおり、コネクタ５９に、主電源回路から、電位Ｖ１として電位ｖ１１が付与されている場合、複数の発熱抵抗部５１の各々への通電経路が実質的に遮断される。これにより、計測用回路によって、より正確に各発熱抵抗部５１の抵抗値を計測でき、発熱抵抗部５１の寿命や故障した発熱抵抗部５１の有無が確認されうる。

本実施形態によれば、印刷媒体への印字特性を向上させるサーマルプリンタを得ることができる。

５ 接続基板
７ 駆動ＩＣ
８ 放熱部材
１５ 基板
３１ 個別電極
３２ 共通電極
３２Ａ 櫛歯部
３２Ｂ 共通部
３３ 蓄熱層
４１ 配線
４２ 接続電極
４５、４５ａ スリット
５０ 発熱抵抗体
５１ 発熱抵抗部
５２、５４ 保護膜
５９ コネクタ
８１ ワイヤ
８２ 樹脂部
９１ プラテンローラ
９２ 印刷媒体
１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、 サーマルプリントヘッド

Claims (20)

1. 蓄熱層と、
   前記蓄熱層上の個別電極と、
   前記個別電極と離間し、かつ、前記個別電極と対向している櫛歯部を有する共通電極と、
   前記個別電極及び前記櫛歯部上の発熱抵抗体と、
   前記共通電極と異なる材料からなり、前記共通電極と接している接続電極と、を備え、
   前記共通電極において、前記櫛歯部と、前記接続電極が前記共通電極と接する領域との間にスリットがある、サーマルプリントヘッド。
2. 前記共通電極は金を含み、
   前記接続電極は銀を含む、請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
3. 主走査方向において、前記スリットの幅は、前記櫛歯部の幅より大きい、請求項１又は２に記載のサーマルプリントヘッド。
4. 副走査方向において、前記スリットの幅は、５μｍ以上である、請求項１～３のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。
5. 前記スリットは複数あり、
   隣接する前記スリット同士の間隔は、主走査方向における前記櫛歯部の幅より大きい、請求項１～４のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。
6. 隣接する前記スリット同士の間隔は、１００μｍ以上である、請求項５に記載のサーマルプリントヘッド。
7. 前記スリットは複数あり、
   前記複数のスリットの一は、主走査方向における隣接する前記スリット同士の間隔より幅が大きいスリットである、請求項１～４のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。
8. 前記主走査方向における隣接する前記スリット同士の間隔より幅が大きいスリットの端部の一方は、前記隣接するスリットの一方の端部と前記接続電極が前記共通電極と接する領域との間にあり、
   前記幅が大きいスリットの端部の他方は、前記隣接するスリットの他方の端部と前記接続電極が前記共通電極と接する領域との間にある、請求項７に記載のサーマルプリントヘッド。
9. さらに、前記個別電極と接している配線を備え、
   前記接続電極は、前記配線より厚い、請求項１～８のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。
10. 前記個別電極は、前記櫛歯部と主走査方向において離間している請求項１～９のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。
11. 請求項１～１０のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッドを備えるサーマルプリンタ。
12. 蓄熱層を形成し、
    前記蓄熱層上に個別電極、及び櫛歯部を有し、かつ、スリットを有する共通電極を形成し、
    前記個別電極と接する配線を形成し、
    前記共通電極と接する接続電極を形成し、
    前記個別電極上及び前記共通電極上に発熱抵抗体を形成し、
    前記個別電極は、前記共通電極の櫛歯部と離間し、かつ、前記櫛歯部と対向しており、
    前記共通電極は、前記接続電極と異なる材料からなり、
    前記スリットは、前記櫛歯部と、前記接続電極が前記共通電極と接する領域との間にある、サーマルプリントヘッドの製造方法。
13. 前記共通電極は金を含み、
    前記接続電極は銀を含む、請求項１０に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
14. 主走査方向において、前記スリットの幅は、前記櫛歯部の幅より大きい、請求項１２又は１３に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
15. 副走査方向において、前記スリットの幅は、５μｍ以上である、請求項１２～１４のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
16. 前記スリットは複数あり、
    隣接する前記スリット同士の間隔は、主走査方向における前記櫛歯部の幅より大きい、請求項１２～１５のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
17. 隣接する前記スリット同士の間隔は、１００μｍ以上である、請求項１６に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
18. 前記スリットは複数あり、
    前記複数のスリットの一は、主走査方向における隣接する前記スリット同士の間隔より幅が大きいスリットである、請求項１２～１５のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
19. 前記主走査方向における隣接する前記スリット同士の間隔より幅が大きいスリットの端部の一方は、前記隣接するスリットの一方の端部と前記接続電極が前記共通電極と接する領域との間にあり、
    前記幅が大きいスリットの端部の他方は、前記隣接するスリットの他方の端部と前記接続電極が前記共通電極と接する領域との間にある、請求項１８に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
20. 前記接続電極は、前記配線より厚い、請求項１２～１９のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。

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