JP2022111568A - Thermal print head, manufacturing method of the same, and thermal printer - Google Patents
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Abstract
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。 The present embodiment relates to a thermal printhead, its manufacturing method, and a thermal printer.
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。 A thermal print head, for example, has a large number of heat generating portions arranged in the main scanning direction on a head substrate. Each heat generating portion is formed by laminating a common electrode and an individual electrode on a resistor layer formed on a head substrate with a glaze layer interposed therebetween, with their ends facing each other, with a portion of the resistor layer exposed. It is By energizing between the common electrode and the individual electrodes, the exposed portion (heat generating portion) of the resistor layer generates heat due to Joule heat. By transferring the heat to a print medium (a bar code sheet, thermal paper for creating a receipt, etc.), printing is performed on the print medium.
共通電極及び個別電極等は、フォトリソグラフィ工程によりパターニングすることによって電極パターンを形成されている。 The common electrode, the individual electrodes, and the like are formed into electrode patterns by patterning using a photolithography process.
しかしながら、フォトリソグラフィ工程を用いた電極パターンの加工は、高価なマスク及び加工装置が必要となる。本実施形態の一態様は、製造コストを低減できるサーマルプリントヘッドの製造方法を提供する。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により製造できる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を備えたサーマルプリンタを提供する。 However, processing electrode patterns using photolithography requires expensive masks and processing equipment. One aspect of the present embodiment provides a method of manufacturing a thermal printhead that can reduce manufacturing costs. Another aspect of the present embodiment provides a thermal printhead that can be manufactured by the method for manufacturing a thermal printhead. Another aspect of the present embodiment provides a thermal printer including the thermal print head.
本実施形態は、電極パターンの形成に高価なマスク及び加工装置を必要とするフォトリソグラフィ工程を用いないことにより、サーマルプリントヘッドの製造コストを低減することができる。本実施形態の一態様は以下のとおりである。 This embodiment can reduce the manufacturing cost of the thermal printhead by not using a photolithography process that requires an expensive mask and processing equipment to form the electrode pattern. One aspect of this embodiment is as follows.
本実施形態の一態様は、絶縁体上に蓄熱層を形成し、前記蓄熱層に複数の溝部を形成し、前記溝部のそれぞれに埋め込まれる電極を形成し、前記蓄熱層上に、前記溝部に埋め込まれている複数の電極と電気的に接続する発熱抵抗体を形成し、前記溝部に埋め込まれている複数の電極は、複数の個別電極及び前記個別電極と異なる複数の共通電極を有し、前記個別電極及び前記共通電極は、交互に配置されている、サーマルプリントヘッドの製造方法である。 In one aspect of the present embodiment, a heat storage layer is formed on an insulator, a plurality of grooves are formed in the heat storage layer, an electrode is formed in each of the grooves, and an electrode is formed in each of the grooves on the heat storage layer. forming a heating resistor electrically connected to a plurality of embedded electrodes, wherein the plurality of electrodes embedded in the groove has a plurality of individual electrodes and a plurality of common electrodes different from the individual electrodes; In the method of manufacturing a thermal printhead, the individual electrodes and the common electrodes are alternately arranged.
また、本実施形態の他の一態様は、絶縁体と、前記絶縁体上にあり、かつ、複数の溝部を有する蓄熱層と、前記溝部のそれぞれに埋め込まれている複数の電極と、前記蓄熱層上にあり、かつ、前記複数の電極と電気的に接続している発熱抵抗体と、を備え、前記複数の電極は、複数の個別電極及び前記個別電極と異なる複数の共通電極を有し、前記個別電極及び前記共通電極は、交互に配置されている、サーマルプリントヘッドである。 Another aspect of the present embodiment includes an insulator, a heat storage layer on the insulator and having a plurality of grooves, a plurality of electrodes embedded in each of the grooves, and the heat storage layer. a heating resistor on the layer and electrically connected to the plurality of electrodes, the plurality of electrodes having a plurality of individual electrodes and a plurality of common electrodes different from the individual electrodes. , the individual electrodes and the common electrodes are arranged alternately in a thermal printhead.
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。 Another aspect of the present embodiment is a thermal printer including the thermal print head.
本実施形態によれば、製造コストを低減できる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。また、当該サーマルプリントヘッドの製造方法により製造できるサーマルプリントヘッド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。 According to this embodiment, it is possible to provide a method of manufacturing a thermal print head that can reduce manufacturing costs. Moreover, it is possible to provide a thermal printhead that can be manufactured by the method for manufacturing a thermal printhead. Furthermore, it is possible to provide a thermal printer equipped with the thermal print head.
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。 Next, this embodiment will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings described below, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness of each component and the planar dimensions, etc., differs from the actual one. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined with reference to the following description. In addition, it goes without saying that there are portions with different dimensional relationships and ratios between the drawings.
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。 Further, the embodiments shown below are examples of apparatuses and methods for embodying technical ideas, and do not specify the material, shape, structure, arrangement, etc. of each component. Various modifications can be made to this embodiment within the scope of the claims.
具体的な本実施形態の一態様は、以下の通りである。 One specific aspect of this embodiment is as follows.
<1> 絶縁体上に蓄熱層を形成し、前記蓄熱層に複数の溝部を形成し、前記溝部のそれぞれに埋め込まれる電極を形成し、前記蓄熱層上に、前記溝部に埋め込まれている複数の電極と電気的に接続する発熱抵抗体を形成し前記溝部に埋め込まれている複数の電極は、複数の個別電極及び前記個別電極と異なる複数の共通電極を有し、前記個別電極及び前記共通電極は、交互に配置されている、サーマルプリントヘッドの製造方法。 <1> A heat storage layer is formed on an insulator, a plurality of grooves are formed in the heat storage layer, electrodes are formed in each of the grooves, and a plurality of electrodes embedded in the grooves are formed on the heat storage layer. The plurality of electrodes embedded in the groove, forming a heating resistor electrically connected to the electrodes of the heating resistor, has a plurality of individual electrodes and a plurality of common electrodes different from the individual electrodes, and the individual electrodes and the common A method of manufacturing a thermal printhead, wherein the electrodes are staggered.
<2> 前記溝部は、エッチングにより形成される、<1>に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。 <2> The method of manufacturing a thermal print head according to <1>, wherein the groove is formed by etching.
<3> 前記エッチングには、フッ化水素酸を用いる、<2>に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。 <3> The method of manufacturing a thermal print head according to <2>, wherein hydrofluoric acid is used for the etching.
<4> 前記個別電極及び前記共通電極は、主走査方向に沿って交互に配置されている、<1>~<3>のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。 <4> The method of manufacturing a thermal print head according to any one of <1> to <3>, wherein the individual electrodes and the common electrodes are alternately arranged along the main scanning direction.
<5> 前記複数の溝部において、前記溝部の側面と前記溝部の底面との間でなす面は、曲面を有する、<1>~<4>のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。 <5> Manufacture of the thermal printhead according to any one of <1> to <4>, wherein, in the plurality of grooves, surfaces formed between the side surfaces of the grooves and the bottom surfaces of the grooves have curved surfaces. Method.
<6> 前記複数の電極において、上面が凹状の曲面を有する、<1>~<5>のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。 <6> The method of manufacturing a thermal print head according to any one of <1> to <5>, wherein the plurality of electrodes have concave curved upper surfaces.
<7> 前記溝部に埋め込まれている複数の電極は、エッチングにより形成される、<1>~<6>のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。 <7> The method of manufacturing a thermal print head according to any one of <1> to <6>, wherein the plurality of electrodes embedded in the grooves are formed by etching.
<8> さらに、前記蓄熱層上に、前記溝部に埋め込まれている複数の電極と電気的に接続するパッド電極を形成する、<1>~<7>のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。 <8> The thermal print according to any one of <1> to <7>, further comprising, on the heat storage layer, forming pad electrodes electrically connected to the plurality of electrodes embedded in the grooves. How the head is made.
<9> さらに、前記発熱抵抗体及び前記複数の電極を覆う保護膜を形成する、<1>~<8>のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。 <9> The method of manufacturing a thermal print head according to any one of <1> to <8>, further comprising forming a protective film covering the heating resistor and the plurality of electrodes.
<10> 絶縁体と、前記絶縁体上にあり、かつ、複数の溝部を有する蓄熱層と、前記溝部のそれぞれに埋め込まれている複数の電極と、前記蓄熱層上にあり、かつ、前記複数の電極と電気的に接続している発熱抵抗体と、を備え、前記複数の電極は、複数の個別電極及び前記個別電極と異なる複数の共通電極を有し、前記個別電極及び前記共通電極は、交互に配置されている、サーマルプリントヘッド。 <10> an insulator; a heat storage layer on the insulator and having a plurality of grooves; a plurality of electrodes embedded in each of the grooves; and a heating resistor electrically connected to the electrodes of, the plurality of electrodes have a plurality of individual electrodes and a plurality of common electrodes different from the individual electrodes, and the individual electrodes and the common electrode are , alternating thermal printheads.
<11> 前記個別電極及び前記共通電極は、主走査方向に沿って交互に配置されている、<10>に記載のサーマルプリントヘッド。 <11> The thermal print head according to <10>, wherein the individual electrodes and the common electrodes are alternately arranged along the main scanning direction.
<12> 前記複数の溝部において、前記溝部の側面と前記溝部の底面との間でなす面は、曲面を有する、<10>又は<11>に記載のサーマルプリントヘッド。 <12> The thermal print head according to <10> or <11>, wherein, in the plurality of grooves, surfaces formed between the side surfaces of the grooves and the bottom surfaces of the grooves have curved surfaces.
<13> 前記複数の電極において、上面が凹状の曲面を有する、<10>~<12>のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。 <13> The thermal printhead according to any one of <10> to <12>, wherein the plurality of electrodes have concave curved upper surfaces.
<14> 前記蓄熱層上に、前記溝部に埋め込まれている複数の電極と電気的に接続しているパッド電極を備える、<10>~<13>のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。 <14> The thermal printhead according to any one of <10> to <13>, further comprising a pad electrode on the heat storage layer and electrically connected to a plurality of electrodes embedded in the groove. .
<15> さらに、前記発熱抵抗体及び前記複数の電極を覆う保護膜を備える、<10>~<14>のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。 <15> The thermal printhead according to any one of <10> to <14>, further comprising a protective film covering the heating resistor and the plurality of electrodes.
<16> 前記絶縁体は、基板である、<10>~<15>のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。 <16> The thermal printhead according to any one of <10> to <15>, wherein the insulator is a substrate.
<17> 前記基板は、セラミックからなる、<16>に記載のサーマルプリントヘッド。 <17> The thermal printhead according to <16>, wherein the substrate is made of ceramic.
<18> <10>~<17>のいずれか一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。 <18> A thermal printer comprising the thermal print head according to any one of <10> to <17>.
<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。
<Thermal print head>
A thermal print head according to this embodiment will be described with reference to the drawings.
図1は、サーマルプリントヘッドを示す部分斜視図である。図2は、主走査方向Xにおける図1のA-A線に沿う部分断面図である。図3は、副走査方向Yにおける図1のB-B線に沿う部分断面図である。図4は、図2における後述する溝部30周辺の拡大断面図である。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100とする。サーマルプリントヘッド100は、絶縁体である基板15と、基板15上にあり、かつ、複数の溝部30を有する蓄熱層33と、溝部30のそれぞれに埋め込まれている複数の電極(個別電極31又は共通電極32)と、蓄熱層33上に、溝部30に埋め込まれている複数の電極と電気的に接続しているパッド電極35と、蓄熱層33上にあり、かつ、個別電極31及び共通電極32と電気的に接続している発熱抵抗体40と、個別電極31、共通電極32、パッド電極35、及び発熱抵抗体40を覆う保護膜34と、を備える。個別電極31及び共通電極32は、交互に配置されており、発熱抵抗体40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41を含む。複数の発熱抵抗部41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41が独立して形成されている。図1は、複数の発熱抵抗部41を省略している。複数の発熱抵抗部41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34を省略している。また、サーマルプリントヘッド100において、共通電極32と同様に、個別電極31と電気的に接続しているパッド電極(図示せず)を備えている。
FIG. 1 is a partial perspective view showing a thermal printhead. 2 is a partial cross-sectional view along line AA in FIG. 1 in the main scanning direction X. FIG. 3 is a partial cross-sectional view along the line BB in FIG. 1 in the sub-scanning direction Y. FIG. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view around a
本実施形態において、複数の発熱抵抗部41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。
In this embodiment, the main scanning direction X is the direction in which the plurality of
基板15は、絶縁体であり、例えば、セラミックからなる。セラミックとしては、例えば、アルミナ等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。
The
基板15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41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、5~100μmであり、好ましくは10~30μmである。
A heat storage layer 33 (also referred to as a glaze layer) having a function of storing heat is laminated on the
蓄熱層33には、複数の溝部30が形成されている。溝部30の厚さ方向Zにおける寸法(深さ)は、蓄熱層33の厚さより小さい。つまり、溝部30において、蓄熱層33の下にある基板15の上面が露出することはない。
A plurality of
また、溝部30は、図4に示すように、側面30A及び底面30Bを有する。側面30Aと底面30Bとの間でなす面は、曲面30Cを有していてもよい。溝部30が曲面30Cを有していると被覆よく個別電極31及び共通電極32等を形成することできるため好ましい。図4に示すA-A線に沿う断面における溝部30と同様に、B-B線に沿う断面における溝部30においても側面30A及び底面30Bを有し、側面30Aと底面30Bとの間でなす面は、曲面30Cを有していてもよい。
Further, the
溝部30のそれぞれには、金属ペーストから形成される、個別電極31又は共通電極32が埋め込まれている。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、その後焼成し、エッチングし、電極パターンを形成することにより得られる。
An
本実施形態では、電極パターンの形成に高価なマスク及び加工装置を必要とするフォトリソグラフィ工程を用いないことにより、サーマルプリントヘッドの製造コストを低減することができる。 In this embodiment, the manufacturing cost of the thermal printhead can be reduced by not using a photolithography process that requires expensive masks and processing equipment for forming the electrode pattern.
また、個別電極31において、図4に示すように、上面が凹状の曲面31Aを有していてもよい。同様に、共通電極32において、上面が凹状の曲面32Aを有していてもよい。曲面31A及び曲面32Aを有することにより、曲面31A及び曲面32Aの上に形成される発熱抵抗体40との密着性が向上し、通電により発熱した熱の分布を均等に分散することができるため印刷媒体への印字特性を向上させることができる。
In addition, as shown in FIG. 4, the
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、金属の特性、イオン化傾向及びコスト低減の観点から、銀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。 As the metal paste, for example, a paste containing metal particles such as copper, silver, palladium, iridium, platinum, and gold can be used. Copper, silver, platinum, and gold are preferred from the viewpoint of metal properties and ionization tendency, and silver is more preferred from the viewpoint of metal properties, ionization tendency, and cost reduction. In addition, the solvent contained in the metal paste has a function of uniformly dispersing the metal particles, and examples thereof include ester solvents, ketone solvents, glycol ether solvents, aliphatic solvents, alicyclic solvents, and aromatic solvents. Examples include, but are not limited to, one or a mixture of two or more of solvent, alcohol, water, and the like.
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。 Examples of ester solvents include ethyl acetate, isopropyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, amyl acetate, ethyl lactate and dimethyl carbonate. Ketone solvents include, for example, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone benzene, diisobutyl ketone, diacetone alcohol, isophorone, cyclohexanone and the like. Glycol ether solvents include, for example, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, acetic acid esters of these monoethers, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, and diethylene glycol monobutyl ether. , propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, acetic acid esters of these monoethers, and the like.
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。 Examples of aliphatic solvents include n-heptane, n-hexane, cyclohexane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane and the like. Examples of alicyclic solvents include methylcyclohexane, ethylcyclohexane, cyclohexane and the like. Examples of aromatic solvents include toluene, xylene, tetralin, and the like. Alcohol-based solvents (excluding the above-mentioned glycol ether-based solvents) include ethanol, propanol, butanol, and the like.
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。 The metal paste may contain dispersants, surface treatment agents, anti-friction agents, infrared absorbers, ultraviolet absorbers, fragrances, antioxidants, organic pigments, inorganic pigments, antifoaming agents, silane coupling agents, if necessary. , a titanate-based coupling agent, a plasticizer, a flame retardant, a humectant, an ion scavenger, and the like.
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が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、図示しないパッド電極と電気的に接続されている。
Each
各共通電極32は、サーマルプリントヘッドが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。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。共通電極32は、副走査方向Yに延伸する帯状をしている。各共通電極32の端部には、パッド電極35と電気的に接続されている。共通電極32の端部は、隣接する2つの個別電極31の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。
Each
各共通電極32の端部は、各個別電極31の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、共通電極32の端部と個別電極31の端部とが対向する領域においてのみ発熱抵抗部41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、共通電極32の端部と個別電極31の端部とが対向する領域以外には、発熱抵抗部41が配置されていないことが好ましい。
The end of each
発熱抵抗体40は、個別電極31及び共通電極32と電気的に接続しており、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40が、選択的に発熱させられる。発熱抵抗部41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40は、個別電極31及び共通電極32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40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40の厚さ方向Zにおける寸法は、例えば、1~10μm程度である。
The
蓄熱層33、個別電極31、共通電極32、パッド電極35、及び発熱抵抗体40等は、保護膜34で覆われており、蓄熱層33、個別電極31、共通電極32、パッド電極35、及び発熱抵抗体40等を摩耗、腐食、酸化等から保護する。保護膜34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34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34の厚さ方向Zにおける寸法は、例えば、3~8μm程度である。
The
ここで、本実施形態のサーマルプリントヘッド100の製造方法について説明する。
Here, a method for manufacturing the
図5~図7に示すように、まず、基板15を用意し、基板15上に蓄熱層33を形成する。蓄熱層33は、例えば、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、焼成処理を行うことにより形成することができる。焼成処理は、例えば、800~1200℃で10分~1時間行う。蓄熱層33の厚さ方向Zにおける寸法は、例えば、25μmである。
As shown in FIGS. 5 to 7, first, the
次に、図8~図10に示すように、レジスト36を形成する。 Next, as shown in FIGS. 8 to 10, a resist 36 is formed.
次に、図11~図13に示すように、レジスト36をマスクとして、蓄熱層33の一部を除去して複数の溝部30を形成する。溝部30は、例えば、エッチングにより形成することができ、具体的には、フッ化水素酸を用いる等方性エッチング、及び反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching;RIE)等が挙げられ、工程簡略化及び製造コスト低減の観点から、フッ化水素酸を用いる等方性エッチングにより溝部30を形成することが好ましい。
Next, as shown in FIGS. 11 to 13, a plurality of
溝部30の深さは、後述する個別電極31及び共通電極32の厚さとなり、個別電極31及び共通電極32の厚さがこれらの抵抗値に依存する。そのため、溝部30の深さを適宜に調整することにより、個別電極31及び共通電極32の抵抗値を調整することができる。後述する個別電極31が埋め込まれる溝部30の深さは、後述する共通電極32が埋め込まれる溝部30の深さと同じであってもよいし、異なっていてもよいが、製造コストの観点から、個別電極31が埋め込まれる溝部30の深さと共通電極32が埋め込まれる溝部30の深さは、同じであると同一工程にて個別電極31が埋め込まれる溝部30及び共通電極32が埋め込まれる溝部30を形成することができるため好ましい。溝部30の深さは、蓄熱層33の厚さより小さく、溝部30において、蓄熱層33の下にある基板15の上面が露出することはない。溝部30の深さは、例えば、5μmである。
The depth of the
次に、図14~図16に示すように、溝部30のそれぞれに個別電極31又は共通電極32を形成する。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、その後焼成し、蓄熱層33上の焼成された金属ペーストを部分的にエッチングし、具体的には、溝部30以外における蓄熱層33上の金属ペーストをエッチングし、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。
Next, as shown in FIGS. 14 to 16,
このように、蓄熱層33に設けられた複数の溝部30に埋め込まれるように個別電極31及び共通電極32を形成することにより、個別電極31及び共通電極32の電極パターンの形成に高価なマスク及び加工装置を必要とするフォトリソグラフィ工程を用いず、しサーマルプリントヘッドの製造コストを低減することができる。
By forming the
次に、図17~図19に示すように、溝部30に埋め込まれている個別電極31と電気的に接続しているパッド電極(図示せず)、及び溝部30に埋め込まれている共通電極32と電気的に接続しているパッド電極35を形成する。当該パッド電極35等は、例えば、個別電極31及び共通電極32と同様の材料及び形成方法等を用いることができる。
Next, as shown in FIGS. 17 to 19, a pad electrode (not shown) electrically connected to the
次に、図20~図22に示すように、複数の個別電極31上及び共通電極32上に発熱抵抗体40(発熱抵抗部41)を厚膜形成技術によって形成する。発熱抵抗体40は、複数の個別電極31及び共通電極32と電気的に接続されている。発熱抵抗体40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。
Next, as shown in FIGS. 20 to 22, the heating resistors 40 (heating resistor portions 41) are formed on the plurality of
次に、図23~図25に示すように、保護膜34を形成する。保護膜34は、例えば、非晶質ガラスからなる。保護膜34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。
Next, as shown in FIGS. 23 to 25, a
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。 Through the steps described above, the thermal print head of the present embodiment can be manufactured.
本実施形態によれば、蓄熱層33に設けられた複数の溝部30に埋め込まれるように個別電極31及び共通電極32を形成することにより、個別電極31及び共通電極32の電極パターンの形成に高価なマスク及び加工装置を必要とするフォトリソグラフィ工程を用いない。したがって、サーマルプリントヘッドの製造コストを低減することができる。
According to this embodiment, by forming the
(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。
(Other embodiments)
As noted above, although one embodiment has been described, the discussion and drawings forming part of the disclosure are to be understood as illustrative and not limiting. Various alternative embodiments, implementations and operational techniques will become apparent to those skilled in the art from this disclosure. Thus, this embodiment includes various embodiments and the like that are not described here.
例えば、本実施形態のサーマルプリントヘッド100の変形例1であるサーマルプリントヘッド100Aは、図26に示すように、個別電極31が埋め込まれる溝部30の深さを共通電極32が埋め込まれる溝部30の深さと異なるように調整して個別電極31の抵抗値を共通電極32の抵抗値と異なるように設計してもよい。
For example, in a
<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100)は、さらに図27に示すように、基板15(基板15上の蓄熱層33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41が形成されている。当該発熱抵抗部41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41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41に押圧される感熱紙等の印刷媒体92に印字を行う。
<Thermal printer>
Further, as shown in FIG. 27, the thermal print head (for example, thermal print head 100) of the present embodiment includes a substrate 15 (the
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。
A printed wiring board, for example, can be used as the
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。
The heat dissipation member 8 has a function of dissipating heat from the
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。
A conductor such as gold can be used for the
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。
For example, black resin can be used for the
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の側から発熱抵抗部41の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。
The thermal printer of this embodiment can comprise the thermal print head described above. A thermal printer prints on a print medium conveyed along the sub-scanning direction Y. As shown in FIG. Normally, the print medium is conveyed from the
サーマルプリンタは、例えば、サーマルプリントヘッド100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100に正対している。
The thermal printer includes, for example, a
主電源回路は、サーマルプリントヘッド100における複数の発熱抵抗部41に電力を供給する。計測用回路は、複数の発熱抵抗部41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41の各々の抵抗値を計測する。これにより、発熱抵抗部41の寿命や故障した発熱抵抗部41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41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。
The main power supply circuit supplies power to the plurality of
コネクタ59は、サーマルプリントヘッド100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100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100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41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41のいずれかを任意に発熱させる。
The
また、本実施形態のサーマルプリントヘッドは、上述の構成に限られず、例えば、接続基板5を設けずに駆動IC7を直接基板15に搭載させる構成であってもよいし、フリップチップ実装によりワイヤ81を設けない構成であってもよいし、放熱部材8を設けない構成であってもよい。 Further, the thermal print head of the present embodiment is not limited to the configuration described above. , or a configuration in which the heat radiating member 8 is not provided.
次に、サーマルプリンタの使用方法について説明する。 Next, how to use the thermal printer will be described.
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41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41の各々への通電経路が確保されている。
During printing on a print medium, a potential v11 is applied from the main power supply circuit to the
印刷媒体への印字を行わない時には、各発熱抵抗部41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41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41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41から順番に)通電する。発熱抵抗部41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41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41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41の抵抗値を計測でき、発熱抵抗部41の寿命や故障した発熱抵抗部41の有無が確認されうる。
When printing on the print medium is not performed, the resistance value of each
本実施形態によれば、製造コストを低減することができるサーマルプリンタを得ることができる。 According to this embodiment, it is possible to obtain a thermal printer capable of reducing manufacturing costs.
5 接続基板
7 駆動IC
8 放熱部材
15 基板
30 溝部
30A 側面
30B 底面
30C、31A、32A 曲面
31 個別電極
32 共通電極
33 蓄熱層
34 保護膜
35 パッド電極
36 レジスト
40 発熱抵抗体
41 発熱抵抗部
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
100、100A サーマルプリントヘッド
5
8
Claims (18)
前記蓄熱層に複数の溝部を形成し、
前記溝部のそれぞれに埋め込まれる電極を形成し、
前記蓄熱層上に、前記溝部に埋め込まれている複数の電極と電気的に接続する発熱抵抗体を形成し、 前記溝部に埋め込まれている複数の電極は、複数の個別電極及び前記個別電極と異なる複数の共通電極を有し、
前記個別電極及び前記共通電極は、交互に配置されている、サーマルプリントヘッドの製造方法。 forming a heat storage layer on the insulator,
forming a plurality of grooves in the heat storage layer,
forming an electrode embedded in each of the grooves;
A heating resistor electrically connected to the plurality of electrodes embedded in the groove is formed on the heat storage layer, and the plurality of electrodes embedded in the groove is connected to the plurality of individual electrodes and the individual electrodes. having a plurality of different common electrodes,
A method of manufacturing a thermal printhead, wherein the individual electrodes and the common electrodes are alternately arranged.
前記絶縁体上にあり、かつ、複数の溝部を有する蓄熱層と、
前記溝部のそれぞれに埋め込まれている複数の電極と、
前記蓄熱層上にあり、かつ、前記複数の電極と電気的に接続している発熱抵抗体と、を備え、
前記複数の電極は、複数の個別電極及び前記個別電極と異なる複数の共通電極を有し、
前記個別電極及び前記共通電極は、交互に配置されている、サーマルプリントヘッド。 an insulator;
a heat storage layer on the insulator and having a plurality of grooves;
a plurality of electrodes embedded in each of the grooves;
a heating resistor on the heat storage layer and electrically connected to the plurality of electrodes;
The plurality of electrodes has a plurality of individual electrodes and a plurality of common electrodes different from the individual electrodes,
A thermal printhead, wherein the individual electrodes and the common electrodes are alternately arranged.
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