JP2022116590A - 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
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Abstract
【課題】高精細な印字が可能であり、良好な歩留まりを確保したサーマルプリントヘッドの製造方法を提供する。また、当該サーマルプリントヘッドの製造方法により製造できるサーマルプリントヘッドを提供する。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】絶縁体上に蓄熱層３３を形成し、前記蓄熱層３３上に個別電極３１、及び櫛歯部３２Ａを有する共通電極３２を形成し、前記蓄熱層３３上、前記個別電極３１上、及び前記櫛歯部３２Ａ上に溝部３６Ａを有するレジスト３６を形成し、前記レジスト３６を用いて、前記個別電極３１及び前記共通電極３２と電気的に接続する発熱抵抗体４０を形成し、前記個別電極３１は、前記共通電極３２の櫛歯部３２Ａと離間し、かつ、前記櫛歯部３２Ａと対向している、サーマルプリントヘッド１００の製造方法。【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。
例えば、物流センター等では、物品の仕分け、内容明細、及び伝票番号をラベルに印刷して、当該ラベルを用いることで、検品作業の簡素化や効率化を図っている。
しかしながら、近年、トレーサビリティが重要視され、製造所固有記号や製造年月日、消費期限など、あらゆる情報がラベルやレシートなどの印刷媒体に記載されるようになり、さらに食料品などでは、栄養成分表示の義務化やアレルギー表示の変更など、物流分野における印字情報量及びラベル印刷量が増加傾向にある。
増加傾向にある大量の印刷を可能にするためには、サーマルプリントヘッドが高速且つ高精細で印刷媒体に情報を印字する必要がある。高速且つ高精細で印刷するためには発熱体ピッチを狭くする必要があり、例えば、隣接する発熱体の間隔を示す発熱体ピッチは、０．１２５ｍｍ（＝８０ｍｍ／６４０ｄｏｔｓ）である。
しかしながら、１つの発熱体を基にウェットエッチング等により複数の発熱体を形成すると、ウェットエッチングによる加工精度があまり高くないため、個々の発熱体のパターン形状が不良となり、製造歩留まりは著しく低下するおそれがある。本実施形態の一態様は、高精細な印字が可能であり、良好な歩留まりを確保した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。
本実施形態は、溝部を有するレジストを用いて、個別電極及び共通電極と電気的に接続する発熱抵抗体を形成することにより、高精細な印字を可能にしつつ、サーマルプリントヘッドの製造歩留まりを良好できる。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、絶縁体上に蓄熱層を形成し、前記蓄熱層上に個別電極、及び櫛歯部を有する共通電極を形成し、前記蓄熱層上、前記個別電極上、及び前記櫛歯部上に溝部を有するレジストを形成し、前記レジストを用いて、前記個別電極及び前記共通電極と電気的に接続する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いる、サーマルプリントヘッドの製造方法である。
また、本実施形態の他の一態様は、絶縁体と、前記絶縁体上の蓄熱層と、前記蓄熱層上の複数の個別電極と、前記蓄熱層上の櫛歯部を有する共通電極と、前記蓄熱層上、前記個別電極上、及び前記櫛歯部上の複数の発熱抵抗体と、を備え、前記個別電極のそれぞれは、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いる、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。
本実施形態によれば、高精細な印字が可能であり、良好な歩留まりを確保した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。
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＞ 絶縁体上に蓄熱層を形成し、前記蓄熱層上に個別電極、及び櫛歯部を有する共通電極を形成し、前記蓄熱層上、前記個別電極上、及び前記櫛歯部上に溝部を有するレジストを形成し、前記レジストを用いて、前記個別電極及び前記共通電極と電気的に接続する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いる、サーマルプリントヘッドの製造方法。
＜２＞ 前記発熱抵抗体は、抵抗体ペーストを前記レジストの前記溝部に埋め込み、前記抵抗体ペーストを焼成することにより形成される、＜１＞に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
＜３＞ 前記発熱抵抗体はスクリーン印刷により形成される、＜１＞又は＜２＞に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
＜４＞ 前記スクリーン印刷後に前記発熱抵抗体の表面に有機剥離処理を行う、＜３＞に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
＜５＞ 前記発熱抵抗体はマスクを用いて形成される、＜１＞又は＜２＞に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
＜６＞ 前記マスクはステンシルマスクである、＜５＞に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
＜７＞ 前記マスクを用いて前記発熱抵抗体を形成後に前記発熱抵抗体の表面に有機剥離処理を行う、＜５＞又は＜６＞に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
＜８＞ 前記発熱抵抗体は焼成工程を経て形成され、前記焼成工程において、前記レジストは除去される、＜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。
＜９＞ 前記発熱抵抗体において、前記個別電極及び前記共通電極が位置する側の面と反対側の主面が凹状の曲面を有する、＜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。
＜１０＞ さらに、前記個別電極、前記共通電極、及び前記発熱抵抗体を覆う保護膜を形成する、＜１＞～＜９＞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。
＜１１＞ 絶縁体と、前記絶縁体上の蓄熱層と、前記蓄熱層上の複数の個別電極と、前記蓄熱層上の櫛歯部を有する共通電極と、前記蓄熱層上、前記個別電極上、及び前記櫛歯部上の複数の発熱抵抗体と、を備え、前記個別電極のそれぞれは、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いる、サーマルプリントヘッド。
＜１２＞ 前記発熱抵抗体において、前記個別電極及び前記共通電極が位置する側の面と反対側の主面が凹状の曲面を有する、＜１１＞に記載のサーマルプリントヘッド。
＜１３＞ さらに、前記個別電極、前記共通電極、及び前記発熱抵抗体を覆う保護膜を備える、＜１１＞又は＜１２＞に記載のサーマルプリントヘッド。
＜１４＞ 前記絶縁体は、基板である、＜１１＞～＜１３＞のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
＜１５＞ 前記基板は、セラミックからなる、＜１４＞に記載のサーマルプリントヘッド。
＜１６＞ ＜１１＞～＜１５＞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。
＜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。
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上の蓄熱層３３と、蓄熱層３３上の複数の個別電極３１と、蓄熱層３３上の共通電極３２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複数の発熱抵抗体４０と、個別電極３１、共通電極３２、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のそれぞれは、発熱抵抗体４０のそれぞれを挟むように共通電極３２の櫛歯部３２Ａと離間し、かつ、櫛歯部３２Ａと対向している。また、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。
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。
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。
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。
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等によって塗布し、その後焼成し、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。
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、図示しない個別パッド部が接続されている。
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。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、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る。このような構成にすることにより、発熱抵抗体４０のピッチを狭くすることができるため、高精細な印字が可能となる。
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ステンシルマスクなどのマスクを用い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。
発熱抵抗体４０は、図４に示すように、主面（個別電極３１及び共通電極３２が位置する側の面と反対側の面）が凹状の曲面４０Ａを有していてもよい。発熱抵抗体４０を形成する工程において、抵抗体ペーストがレジストの溝部に埋め込まれて焼成されるため、抵抗体ペーストがレジストとの表面張力により主面が凹状の曲面４０Ａを有する場合がある。発熱抵抗体４０の主面が凹状の曲面４０Ａを有していると、被覆よく保護膜３４等を形成することできるため好ましい。
蓄熱層３３、個別電極３１、共通電極３２、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、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。
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。
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。次に、蓄熱層３３上に配線層３０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。
配線層３０は、後に形成される個別電極３１及び共通電極３２となる。配線層３０は、個別電極３１及び共通電極３２となる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、その後焼成することで得られる。
次に、図８～図１０に示すように、配線層３０をエッチングして個別電極３１及び共通電極３２を形成する。
次に、図１１～図１３に示すように、蓄熱層３３上、個別電極３１上、及び共通電極３２上にレジスト３６を形成する。レジスト３６は溝部３６Ａを有する。当該溝部３６Ａが存在する領域には、後に発熱抵抗体４０が形成される。
溝部３６Ａ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３６Ａを形成することが好ましい。
また、溝部３６Ａの形状パターンの不良は、後に形成される発熱抵抗体４０の形状パターンの不良と関連するため、エッチング条件を適宜調整して精度よく溝部３６Ａを形成することが好ましい。
次に、図１４～図１６に示すように、溝部３６Ａを埋め込むように発熱抵抗体４０（発熱抵抗部４１）となる抵抗体ペーストを形成する。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。溝部３６Ａには、スクリーン印刷又はステンシルマスクなどのマスクを用いて抵抗体ペーストが供給される。例えば、ステンシルマスクを用いて抵抗体ペーストを供給することにより、印字の精度が向上するため好ましい。抵抗体ペーストは、例えば、酸化ルテニウムを含む。
次に、図１７～図１９に示すように、上述の抵抗体ペーストを焼成することにより、発熱抵抗体４０（発熱抵抗部４１）を形成する。なお、抵抗体ペーストの焼成工程において、レジスト３６は除去される。
このように、溝部３６Ａを有するレジスト３６を用いて発熱抵抗体４０を形成することにより、溝部３６Ａに発熱抵抗体４０となる抵抗体ペーストが埋め込まれた状態で焼成されるため、溝部３６Ａの形状が発熱抵抗体４０の形状パターンに由来する。
本実施形態では、１つの発熱抵抗体を基にウェットエッチング等により複数の発熱抵抗体を形成することなく、溝部３６Ａを有するレジスト３６を用いて発熱抵抗体４０を形成するため、個々の発熱抵抗体のパターン形状の不良を低減することができる。また、溝部３６Ａを所望の形状にすることにより所望の形状の発熱抵抗体４０を得ることができる。このため、溝部３６Ａの形状パターンを精度よく加工することにより、発熱抵抗体４０の形状パターンの不良を低減することができる。
また、発熱抵抗体４０を形成する工程において、抵抗体ペーストがレジスト３６の溝部３６Ａに埋め込まれて焼成されるため、抵抗体ペーストがレジスト３６との表面張力により発熱抵抗体４０の主面が凹状の曲面４０Ａを有する場合がある。発熱抵抗体４０の主面が凹状の曲面４０Ａを有していると、被覆よく保護膜３４等を形成することできるため好ましい。
また、抵抗体ペーストを溝部３６Ａに形成した後に、発熱抵抗体４０の表面に有機剥離処理を行ってもよい。有機剥離処理を行うことにより、抵抗体ペーストの焼成工程において、発熱抵抗体４０の形状パターンの不良をより低減することができる。有機剥離処理に用いることができる溶剤は、例えば、東京応化工業株式会社製の剥離液１０等が挙げられる。
次に、図２０～図２２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。
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、溝部３６Ａを有するレジスト３６を用いて発熱抵抗体４０を形成することにより、発熱抵抗体４０の形状パターンの不良を低減することができる。このため、
発熱抵抗体４０のピッチを狭くすることができ、高精細な印字が可能となる。したがって、高精細な印字が可能であり、良好な歩留まりを確保したサーマルプリントヘッドを得ることができる。
発熱抵抗体４０のピッチを狭くすることができ、高精細な印字が可能となる。したがって、高精細な印字が可能であり、良好な歩留まりを確保したサーマルプリントヘッドを得ることができる。
（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。
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。
＜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２３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。
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２３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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
本実施形態によれば、高精細な印字が可能であり、良好な歩留まりを確保した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
３０ 配線層
３１ 個別電極
３２ 共通電極
３３ 蓄熱層
３４ 保護膜
３６ レジスト
３６Ａ 溝部
４０ 発熱抵抗体
４０Ａ 曲面
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 サーマルプリントヘッド
７ 駆動ＩＣ
８ 放熱部材
１５ 基板
３０ 配線層
３１ 個別電極
３２ 共通電極
３３ 蓄熱層
３４ 保護膜
３６ レジスト
３６Ａ 溝部
４０ 発熱抵抗体
４０Ａ 曲面
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 サーマルプリントヘッド
Claims (16)
- 絶縁体上に蓄熱層を形成し、
前記蓄熱層上に個別電極、及び櫛歯部を有する共通電極を形成し、
前記蓄熱層上、前記個別電極上、及び前記櫛歯部上に溝部を有するレジストを形成し、
前記レジストを用いて、前記個別電極及び前記共通電極と電気的に接続する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いる、サーマルプリントヘッドの製造方法。 - 前記発熱抵抗体は、抵抗体ペーストを前記レジストの前記溝部に埋め込み、前記抵抗体ペーストを焼成することにより形成される、請求項１に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
- 前記発熱抵抗体はスクリーン印刷により形成される、請求項１又は２に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
- 前記スクリーン印刷後に前記発熱抵抗体の表面に有機剥離処理を行う、請求項３に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
- 前記発熱抵抗体はマスクを用いて形成される、請求項１又は２に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
- 前記マスクはステンシルマスクである、請求項５に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
- 前記マスクを用いて前記発熱抵抗体を形成後に前記発熱抵抗体の表面に有機剥離処理を行う、請求項５又は６に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
- 前記発熱抵抗体は焼成工程を経て形成され、
前記焼成工程において、前記レジストは除去される、請求項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。 - 前記発熱抵抗体において、前記個別電極及び前記共通電極が位置する側の面と反対側の主面が凹状の曲面を有する、請求項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。
- さらに、前記個別電極、前記共通電極、及び前記発熱抵抗体を覆う保護膜を形成する、請求項１～９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。
- 絶縁体と、
前記絶縁体上の蓄熱層と、
前記蓄熱層上の複数の個別電極と、
前記蓄熱層上の櫛歯部を有する共通電極と、
前記蓄熱層上、前記個別電極上、及び前記櫛歯部上の複数の発熱抵抗体と、を備え、
前記個別電極のそれぞれは、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いる、サーマルプリントヘッド。 - 前記発熱抵抗体において、前記個別電極及び前記共通電極が位置する側の面と反対側の主面が凹状の曲面を有する、請求項１１に記載のサーマルプリントヘッド。
- さらに、前記個別電極、前記共通電極、及び前記発熱抵抗体を覆う保護膜を備える、請求項１１又は１２に記載のサーマルプリントヘッド。
- 前記絶縁体は、基板である、請求項１１～１３のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
- 前記基板は、セラミックからなる、請求項１４に記載のサーマルプリントヘッド。
- 請求項１１～１５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。
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