JP2023057696A - 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, a method for manufacturing the same, 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(発熱抵抗体ともいう)を備えている。各発熱部は、ヘッド基板にグレーズ層(蓄熱層ともいう)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 includes, for example, a large number of heat generating portions (also referred to as heat generating resistors) arranged in the main scanning direction on a head substrate. Each heat-generating portion has a common electrode and an individual electrode facing each other with their ends facing each other so that a portion of the heat-generating portion is exposed on a resistor layer formed on the head substrate via a glaze layer (also called a heat storage layer). It is formed by stacking 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.
発熱抵抗体は、保護層に覆われ、保護されている。保護層は、例えば、発熱抵抗体を覆う、非晶質ガラスからなる第1内層と、第1内層上にスパッタリングによって形成されている、炭化ケイ素(SiC)等を含む第2内層と、窒化金属又は窒化金属含有化合物からなる外層と、を有している。 The heating resistor is covered and protected by a protective layer. The protective layer includes, for example, a first inner layer made of amorphous glass covering the heating resistor, a second inner layer containing silicon carbide (SiC) or the like formed on the first inner layer by sputtering, and a metal nitride. or an outer layer made of a metal nitride-containing compound.
印刷媒体の種類によっては、硬質なものがあり、又は使用環境によっては、プリンタ内部に異物が入り、それらがサーマルプリントヘッドの保護層に傷をつける場合がある。保護層に傷がついてしまうと、傷により保護層が薄くなり、発熱抵抗体が露出してしまい、サーマルプリントヘッドの印字性能を大きく低下させるおそれがある。このため、上述のように2層の保護膜を用いてサーマルプリントヘッドの摩耗性を向上させているが、スパッタリングによって形成される第2の保護膜は、真空引きを経て形成されるため、高価であり、製造コストの面において不利である。さらに、印刷媒体へ印刷する際、印刷媒体がサーマルプリントヘッドに張り付く、スティッキング現象が発生する場合がある。スティッキング現象が発生すると、印刷媒体が円滑に搬送されず、印刷媒体に印字がされない。本実施形態の一態様は、製造コストを低減しつつ、良好な印字性能を確保したサーマルプリントヘッド、当該サーマルプリントヘッドの製造方法、及び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を目的とする。 Depending on the type of print medium, there are hard ones, and depending on the usage environment, foreign substances may enter the interior of the printer and damage the protective layer of the thermal print head. If the protective layer is scratched, the protective layer becomes thin due to the scratches, exposing the heating resistor, and there is a possibility that the printing performance of the thermal print head may be greatly deteriorated. For this reason, as described above, two layers of protective films are used to improve the abrasion resistance of the thermal print head. , which is disadvantageous in terms of manufacturing cost. Furthermore, when printing on a print medium, a sticking phenomenon may occur in which the print medium sticks to the thermal print head. When the sticking phenomenon occurs, the print medium is not conveyed smoothly, and printing is not performed on the print medium. An object of one aspect of the present embodiment is to provide a thermal printhead that ensures good printing performance while reducing manufacturing costs, a method for manufacturing the thermal printhead, and a thermal printer including the thermal printhead. and
本実施形態は、発熱抵抗体を覆っており、かつ、非晶質ガラスからなる第1の保護膜と、発熱抵抗体と重畳している第1の保護膜の領域を少なくとも覆っており、かつ、結晶化ガラスからなる第2の保護膜と、を含む保護層を形成する。このように保護層を形成することにより、製造コストを低減しつつ、サーマルプリントヘッドの印字性能を良好にすることができる。本実施形態の一態様は以下のとおりである。 The present embodiment covers the heating resistor and covers at least a first protective film made of amorphous glass and a region of the first protective film overlapping the heating resistor, and , and a second protective film made of crystallized glass. By forming the protective layer in this manner, the printing performance of the thermal print head can be improved while reducing the manufacturing cost. One aspect of this embodiment is as follows.
本実施形態の一態様は、絶縁体と、前記絶縁体上の蓄熱層と、前記蓄熱層上の発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に電気的に接続している個別電極と、前記発熱抵抗体に電気的に接続している共通電極と、前記蓄熱層、前記発熱抵抗体、前記個別電極、及び前記共通電極を覆っている第1の保護膜と、前記絶縁体の厚さ方向からみて、前記発熱抵抗体と重畳している前記第1の保護膜の領域を少なくとも覆っている第2の保護膜と、を備え、前記第1の保護膜は、非晶質ガラスからなり、前記第2の保護膜は、結晶化ガラスからなり、前記個別電極は、前記共通電極と離間し、かつ、対向している、サーマルプリントヘッドである。 One aspect of the present embodiment includes an insulator, a heat storage layer on the insulator, a heating resistor on the heat storage layer, individual electrodes electrically connected to the heating resistor, and the heating resistor. a common electrode electrically connected to a body; a first protective film covering the heat storage layer, the heating resistor, the individual electrodes, and the common electrode; and a second protective film covering at least a region of the first protective film overlapping with the heating resistor, wherein the first protective film is made of amorphous glass, and the second protective film is made of amorphous glass. In the thermal print head, the protective film 2 is made of crystallized glass, and the individual electrodes are separated from and face the common electrode.
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.
また、本実施形態の他の一態様は、絶縁体上に蓄熱層を形成し、前記蓄熱層上に、櫛歯部を有する共通電極、及び個別電極を形成し、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、前記蓄熱層、前記発熱抵抗体、前記個別電極、及び前記共通電極を覆う第1の保護膜を形成し、前記絶縁体の厚さ方向からみて、前記発熱抵抗体と重畳している前記第1の保護膜の領域を少なくとも覆う第2の保護膜を形成し、前記第1の保護膜は、非晶質ガラスからなり、前記第2の保護膜は、結晶化ガラスからなり、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。 In another aspect of the present embodiment, a heat storage layer is formed on an insulator, a common electrode having a comb tooth portion and individual electrodes are formed on the heat storage layer, and the individual electrode and the common electrode are formed on the heat storage layer. forming a heating resistor electrically connected to, forming a first protective film covering the heat storage layer, the heating resistor, the individual electrode, and the common electrode, and viewing from the thickness direction of the insulator forming a second protective film covering at least a region of the first protective film overlapping with the heating resistor, the first protective film being made of amorphous glass, and the second protective film In the method of manufacturing a thermal printhead, the film is made of crystallized glass, and the individual electrodes are separated from the comb teeth of the common electrode and face the comb teeth.
本実施形態によれば、製造コストを低減しつつ、良好な印字性能を確保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。また、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 thermal print head that ensures good printing performance while reducing manufacturing costs. Also, a method for manufacturing the thermal print head can be provided. Also, a thermal printer having the thermal print head can be provided.
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> 絶縁体と、前記絶縁体上の蓄熱層と、前記蓄熱層上の発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に電気的に接続している個別電極と、前記発熱抵抗体に電気的に接続している共通電極と、前記蓄熱層、前記発熱抵抗体、前記個別電極、及び前記共通電極を覆っている第1の保護膜と、前記絶縁体の厚さ方向からみて、前記発熱抵抗体と重畳している前記第1の保護膜の領域を少なくとも覆っている第2の保護膜と、を備え、前記第1の保護膜は、非晶質ガラスからなり、前記第2の保護膜は、結晶化ガラスからなり、前記個別電極は、前記共通電極と離間し、かつ、対向している、サーマルプリントヘッド。 <1> An insulator, a heat storage layer on the insulator, a heating resistor on the heat storage layer, an individual electrode electrically connected to the heating resistor, and electrically connected to the heating resistor A first protective film covering the connected common electrode, the heat storage layer, the heating resistor, the individual electrodes, and the common electrode, and the heating resistor viewed from the thickness direction of the insulator and a second protective film covering at least a region of the first protective film overlapping with the first protective film, wherein the first protective film is made of amorphous glass, and the second protective film is , a thermal printhead made of crystallized glass, wherein the individual electrodes are spaced apart from and face the common electrode.
<2> 前記結晶化ガラスは、導電性材料を含む、<1>に記載のサーマルプリントヘッド。 <2> The thermal print head according to <1>, wherein the crystallized glass contains a conductive material.
<3> 前記第2の保護膜の線膨張係数は、前記第1の保護膜の線膨張係数より大きく、前記第1の保護膜の線膨張係数は、前記蓄熱層の線膨張係数より大きい、<1>又は<2>に記載のサーマルプリントヘッド。 <3> The coefficient of linear expansion of the second protective film is greater than the coefficient of linear expansion of the first protective film, and the coefficient of linear expansion of the first protective film is greater than the coefficient of linear expansion of the heat storage layer. The thermal print head according to <1> or <2>.
<4> 前記第2の保護膜の硬度は、前記第1の保護膜の硬度より高い、<1>~<3>のいずれか1項に記載のサーマルプリントヘッド。 <4> The thermal printhead according to any one of <1> to <3>, wherein the hardness of the second protective film is higher than the hardness of the first protective film.
<5> 前記第2の保護膜の表面の算術平均粗さは、前記第1の保護膜の表面の算術平均粗さより大きい、<1>~<4>のいずれか1項に記載のサーマルプリントヘッド。 <5> The thermal print according to any one of <1> to <4>, wherein the arithmetic mean roughness of the surface of the second protective film is greater than the arithmetic mean roughness of the surface of the first protective film. head.
<6> 前記絶縁体は、基板である、<1>~<5>のいずれか1項に記載のサーマルプリントヘッド。 <6> The thermal printhead according to any one of <1> to <5>, wherein the insulator is a substrate.
<7> 前記基板は、セラミックからなる、<6>に記載のサーマルプリントヘッド。 <7> The thermal print head according to <6>, wherein the substrate is made of ceramic.
<8> <1>~<7>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。 <8> A thermal printer comprising the thermal print head according to any one of <1> to <7>.
<9> 絶縁体上に蓄熱層を形成し、前記蓄熱層上に、櫛歯部を有する共通電極、及び個別電極を形成し、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、前記蓄熱層、前記発熱抵抗体、前記個別電極、及び前記共通電極を覆う第1の保護膜を形成し、前記絶縁体の厚さ方向からみて、前記発熱抵抗体と重畳している前記第1の保護膜の領域を少なくとも覆う第2の保護膜を形成し、前記第1の保護膜は、非晶質ガラスからなり、前記第2の保護膜は、結晶化ガラスからなり、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。 <9> A heat storage layer is formed on an insulator, a common electrode having a comb tooth portion and an individual electrode are formed on the heat storage layer, and the heating resistor is electrically connected to the individual electrode and the common electrode. forming a first protective film covering the heat storage layer, the heat generating resistor, the individual electrode, and the common electrode, and overlapping the heat generating resistor when viewed from the thickness direction of the insulator forming a second protective film covering at least a region of the first protective film where the The method of manufacturing a thermal print head, wherein the individual electrodes are spaced apart from the comb teeth of the common electrode and face the comb teeth.
<10> 前記第1の保護膜は、第1の材料ペーストを焼成することにより形成され、前記第2の保護膜は、第2の材料ペーストを焼成することにより形成される、<9>に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。 <10> In <9>, the first protective film is formed by firing a first material paste, and the second protective film is formed by firing a second material paste A method of manufacturing the described thermal printhead.
<11> 前記第2の保護膜は、前記第1の材料ペーストを焼成後に、前記第1の保護膜上に前記第2の材料ペーストを塗布及び焼成することにより形成される、<10>に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。 <11> The second protective film is formed by applying and firing the second material paste on the first protective film after firing the first material paste, <10> A method of manufacturing the described thermal printhead.
<12> 前記第2の材料ペーストは、導電性材料を含む、<9>~<11>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。 <12> The method of manufacturing a thermal print head according to any one of <9> to <11>, wherein the second material paste contains a conductive material.
<13> 前記第2の保護膜の線膨張係数は、前記第1の保護膜の線膨張係数より大きく、前記第1の保護膜の線膨張係数は、前記蓄熱層の線膨張係数より大きい、<9>~<12>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。 <13> The coefficient of linear expansion of the second protective film is greater than the coefficient of linear expansion of the first protective film, and the coefficient of linear expansion of the first protective film is greater than the coefficient of linear expansion of the heat storage layer. The method for manufacturing a thermal print head according to any one of <9> to <12>.
<14> 前記第2の保護膜の硬度は、前記第1の保護膜の硬度より高い、<9>~<13>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。 <14> The method of manufacturing a thermal print head according to any one of <9> to <13>, wherein hardness of the second protective film is higher than hardness of the first protective film.
<15> 前記第2の保護膜の表面の算術平均粗さは、前記第1の保護膜の表面の算術平均粗さより大きい、<9>~<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。 <15> The thermal print according to any one of <9> to <14>, wherein the arithmetic mean roughness of the surface of the second protective film is greater than the arithmetic mean roughness of the surface of the first protective film. How the head is made.
<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、複数の個別電極31上、及び共通電極32上の発熱抵抗体40と、蓄熱層33、個別電極31、共通電極32、及び発熱抵抗体40を覆っている保護膜34Aと、保護膜34Aを覆っている保護膜34Bと、を備える。保護膜34A及び保護膜34Bをまとめて保護層34ともいう。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。
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. 1 to 3 show a portion of a thermal print head (corresponding to one thermal print head), and in this embodiment, this one thermal print head is assumed to be an individual
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。また、基板15からみて蓄熱層33が位置している方向を上方向、蓄熱層33からみて基板15が位置している方向を下方向とする。
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。
An
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-based solvents include, for example, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether and the like, 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、図示しない個別パッド部が接続されている。
Each
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からみて共通電極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、発熱抵抗部41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。
The
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(発熱抵抗部41)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。
The
発熱抵抗体40は、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
発熱抵抗体40等は、保護層34で覆われており、保護層34は、発熱抵抗体40等を摩耗、腐食、酸化等から保護する。保護層34は、保護膜34Aと、当該保護膜34Aを覆っている保護膜34Bと、を有する。
The
保護膜34Aは絶縁性の材料を用いることができ、非晶質ガラスからなる。保護膜34Aは材料ペーストであるガラスペーストを塗布した後、焼成することにより形成される。保護膜34Aの厚さ方向Zにおける寸法は、例えば、7~10μm程度である。この範囲の厚さであると、耐圧不良を抑制でき、かつ、良好な印字品質を維持することが可能なサーマルプリントヘッド100を得ることができるため好ましい。
An insulating material can be used for the
保護膜34Bは絶縁性の材料を用いることができ、結晶化ガラスからなる。結晶化ガラスとは、ガラスを熱処理することによって溶融させ、ガラス内部に均一に結晶を析出させたものである。結晶化ガラスは、ガラスの組成及び熱処理条件を制御することにより、析出する結晶、結晶の粒径、及び結晶量を調整することができ、用途に応じた物性(耐熱性、硬度、摩耗性等)を得ることができる。保護膜34Bは材料ペーストであるガラスペーストを塗布した後、焼成することにより形成される。結晶化ガラスは、非晶質ガラスに比べて高価なため、摩耗、腐食、酸化等に耐えうる最低限の厚さがあればよく、保護膜34Bの厚さ方向Zにおける寸法は、例えば、2~6μm程度である。このように、保護膜34A及び保護膜34Bを含む保護層34を用いることにより、製造コストを低減することができる。
An insulating material can be used for the
保護膜34Bは、結晶が析出しているため、硬度(ビッカース硬度)が高く、保護膜34Aの硬度より高い。保護膜34Bの硬度は、例えば、800~1400HVであり、1000~1200HVがより好ましい。このような範囲の硬度を有する保護膜34Bを用いることにより、保護膜34Bの摩耗、腐食、酸化等を抑制することができる。
Since the
また、保護膜34Bは、結晶化ガラス形成時における、ガラスの溶融性及び析出する結晶によって、表面が粗くなることがあり、保護膜34Bの表面の算術平均粗さは、保護膜34Aの表面の算術平均粗さより大きい。保護膜34Bの表面の算術平均粗さは、例えば、0.3~0.7μmであり、0.4~0.6μmがより好ましい。このような範囲の表面の算術平均粗さを有する保護膜34Bを用いることにより、印刷媒体がサーマルプリントヘッド100の保護膜34Bに触れる表面積が小さくなるため、スティッキング現象を抑制することができる。
In addition, the
さらに、保護膜34Bの線膨張係数は、保護膜34Aの線膨張係数より大きいことが好ましく、保護膜34Aの線膨張係数は、蓄熱層33の線膨張係数より大きいことが好ましい。線膨張係数は、保護膜34A、保護膜34B、及び蓄熱層33の組成により調整することができる。蓄熱層33上に直接保護膜34Bを設けると、線膨張係数の差が大きいことにより、熱応力等によって保護膜34Bが蓄熱層33表面から剥離してしまうが、本実施形態のように、蓄熱層33上に、蓄熱層33より線膨張係数が大きい保護膜34Aを設け、保護膜34A上に、保護膜34Aより線膨張係数が大きい保護膜34Bを設けることにより、熱応力等による上述の剥離を抑制することができる。
Furthermore, the coefficient of linear expansion of the
保護膜34Bとしては、例えば、Li2O-Al2O3-SiO2系結晶化ガラス、フレスノイト型Ba2TiSi2O8系結晶化ガラス、TeO2を主成分とするテルライト系結晶化ガラス、Ln2O3-BaO-TeO2系(Ln:希土類)結晶化ガラス、SiO2-BaO-Al2O3-ZnO系結晶化ガラス等が挙げられる。Li2O-Al2O3-SiO2系結晶化ガラスは、β-石英固溶体又はβ-スポジュメン固溶体を主結晶として含む。
Examples of the
さらに、保護膜34Bを構成する結晶化ガラスは導電性材料を含んでいてもよい。導電性材料は、結晶化ガラスに対して、例えば、重量比で15~25%であり、17~23%であると好ましい。一般に、サーマルプリントヘッドを備えたプリンタは、印刷媒体がプリンタ内部を移動して保護膜と接触又は近接するために摩擦等による静電気を誘導し放電が発生する。感熱紙等の印刷媒体は非常に帯電しやすく、プリンタ内部で静電気が発生及び帯電し、帯電した電荷は発熱抵抗体及び電極(個別電極及び共通電極等)を覆っている保護膜を通過し、電極に向かって放電する。これにより、電極断線、駆動ICの誤動作及び損傷などが発生する場合がある。本実施形態では、結晶化ガラスが除電効果を有する導電性材料を含むことにより、保護膜34Bに生じる静電気を抑制することができる。
Furthermore, the crystallized glass forming the
導電性材料としては、発熱抵抗体40と同一の材料を用いることが好ましく、例えば、酸化ルテニウムを用いることが好ましい。発熱抵抗体40と同一の材料を導電性材料として用いることにより、結晶化ガラスを形成する際に、ガスの発生を抑制することができ、ガスによる発泡を抑制することができる。発泡を抑制することができるため、結晶化ガラスからなる保護膜34Bの硬度が発泡により低下することを抑制することができる。
As the conductive material, it is preferable to use the same material as 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4~図6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、材料ペーストである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. 4 to 6, first, the
The
次に、図7~図9に示すように、蓄熱層33上に個別電極31及び共通電極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、その後焼成することで得られる。
Next, the
次に、図10~図12に示すように、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。抵抗体ペーストは、例えば、酸化ルテニウムを含む。次に、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。 Next, as shown in FIGS. 10 to 12, resistor paste is formed to form the heating resistor 40 (heating resistor portion 41). The resistor paste contains, for example, ruthenium oxide. Next, the heating resistor 40 (heating resistor portion 41) is formed by firing the resistor paste described above.
次に、図13~図15に示したように、保護膜34Aを形成する。保護膜34Aは、例えば、非晶質ガラスからなる。保護膜34Aは材料ペーストであるガラスペーストを塗布した後、焼成することにより形成される。
Next, as shown in FIGS. 13 to 15, a
次に、図1~図3に示したように、保護膜34Aを覆う保護膜34Bを形成する。保護膜34Aは、例えば、結晶化ガラスからなる。保護膜34Bは、ガラスペーストを焼成して形成した保護膜34A上に、材料ペーストであるガラスペーストを塗布した後、焼成することにより形成される。本実施形態では、結晶化ガラスとなるガラスペーストに発熱抵抗体40と同一の材料である導電性材料を含ませている。
Next, as shown in FIGS. 1 to 3, 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100を製造することができる。
Through the steps described above, the
本実施形態によれば、非晶質ガラスからなる保護膜34A及び結晶化ガラスからなる保護膜34Bを含む保護層34を用いることにより、製造コストを低減しつつ、良好な印字性能を確保したサーマルプリントヘッドを提供することができる。
According to the present embodiment, by using the
<変形例>
本変形例に係るサーマルプリントヘッド100Aの構成を説明する。図16は、サーマルプリントヘッド100Aを示す部分斜視図である。図17は、主走査方向Xにおける図16のA-A線に沿う部分断面図である。図18は、副走査方向Yにおける図16のB-B線に沿う部分断面図である。サーマルプリントヘッド100A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、複数の個別電極31上、及び共通電極32上の発熱抵抗体40と、蓄熱層33、個別電極31、共通電極32、及び発熱抵抗体40を覆っている保護膜34Aと、基板15の厚さ方向からみて、発熱抵抗体40と重畳している保護膜34Aの領域を少なくとも覆っている保護膜34Bと、を備える。本変形例に係るサーマルプリントヘッド100Aが上述の図1~図3に示すサーマルプリントヘッド100と異なる点は、保護膜34Bが、保護膜34Aの全面を覆っているのではなく、発熱抵抗体40と重畳している保護膜34Aの領域周辺を覆っている点である。本変形例において図1~図3に示すサーマルプリントヘッド100と共通する点は上述の説明を援用し、以下、異なる点について説明する。
<Modification>
A configuration of a
保護膜34Bは、基板15の厚さ方向からみて、発熱抵抗体40と重畳している保護膜34Aの領域を少なくとも覆っていればよい。このような構成にすることにより、保護膜34Bを構成する高価な結晶化ガラスとなるガラスペーストの量を減らすことができ、製造コストをより低減させることができる。
The
本変形例によれば、非晶質ガラスからなる保護膜34A、及び基板15の厚さ方向からみて、発熱抵抗体40と重畳している保護膜34Aの領域を少なくとも覆っている、結晶化ガラスからなる保護膜34Bを含む保護層34を用いることにより、製造コストをより低減しつつ、良好な印字性能を確保したサーマルプリントヘッドを提供することができる。
According to this modification, 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.
<サーマルプリンタ>
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19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. 19, the thermal print head (for example, the thermal print head 100) 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
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41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。
A thermal printer can comprise a thermal printhead as 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、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。
Moreover, the thermal print head is not limited to the above-described configuration. For example, the configuration may be one in which the
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、入力信号である第1の電位が付与される。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、第1の電位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。
When printing onto a print medium, 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、第2の電位が付与される。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第2の電位に基づき、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、計測用回路から、第2の電位が付与されている場合、複数の発熱抵抗部41の各々への抵抗値の計測対象以外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
上記によれば、製造コストを低減しつつ、良好な印字性能を確保したサーマルプリンタを得ることができる。 According to the above, it is possible to obtain a thermal printer that ensures good printing performance while reducing manufacturing costs.
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
34 保護層
34A 保護膜
34B 保護膜
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 (15)
前記絶縁体上の蓄熱層と、
前記蓄熱層上の発熱抵抗体と、
前記発熱抵抗体に電気的に接続している個別電極と、
前記発熱抵抗体に電気的に接続している共通電極と、
前記蓄熱層、前記発熱抵抗体、前記個別電極、及び前記共通電極を覆っている第1の保護膜と、
前記絶縁体の厚さ方向からみて、前記発熱抵抗体と重畳している前記第1の保護膜の領域を少なくとも覆っている第2の保護膜と、を備え、
前記第1の保護膜は、非晶質ガラスからなり、
前記第2の保護膜は、結晶化ガラスからなり、
前記個別電極は、前記共通電極と離間し、かつ、対向している、サーマルプリントヘッド。 an insulator;
a heat storage layer on the insulator;
a heating resistor on the heat storage layer;
an individual electrode electrically connected to the heating resistor;
a common electrode electrically connected to the heating resistor;
a first protective film covering the heat storage layer, the heating resistor, the individual electrodes, and the common electrode;
a second protective film covering at least a region of the first protective film overlapping with the heating resistor when viewed from the thickness direction of the insulator,
The first protective film is made of amorphous glass,
The second protective film is made of crystallized glass,
The thermal print head, wherein the individual electrodes are spaced apart from and face the common electrode.
前記第1の保護膜の線膨張係数は、前記蓄熱層の線膨張係数より大きい、請求項1又は2に記載のサーマルプリントヘッド。 The coefficient of linear expansion of the second protective film is greater than the coefficient of linear expansion of the first protective film,
3. The thermal printhead according to claim 1, wherein the coefficient of linear expansion of said first protective film is greater than the coefficient of linear expansion of said heat storage layer.
前記蓄熱層上に、櫛歯部を有する共通電極、及び個別電極を形成し、
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、
前記蓄熱層、前記発熱抵抗体、前記個別電極、及び前記共通電極を覆う第1の保護膜を形成し、
前記絶縁体の厚さ方向からみて、前記発熱抵抗体と重畳している前記第1の保護膜の領域を少なくとも覆う第2の保護膜を形成し、
前記第1の保護膜は、非晶質ガラスからなり、
前記第2の保護膜は、結晶化ガラスからなり、
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。 forming a heat storage layer on the insulator,
forming a common electrode having a comb tooth portion and an individual electrode on the heat storage layer;
forming a heating resistor electrically connected to the individual electrode and the common electrode;
forming a first protective film covering the heat storage layer, the heating resistor, the individual electrode, and the common electrode;
forming a second protective film that covers at least a region of the first protective film that overlaps with the heating resistor when viewed from the thickness direction of the insulator;
The first protective film is made of amorphous glass,
The second protective film is made of crystallized glass,
The method of manufacturing a thermal print head, wherein the individual electrodes are spaced apart from the comb teeth of the common electrode and face the comb teeth.
前記第2の保護膜は、第2の材料ペーストを焼成することにより形成される、請求項9に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。 The first protective film is formed by firing a first material paste,
10. The method of manufacturing a thermal printhead according to claim 9, wherein said second protective film is formed by firing a second material paste.
前記第1の保護膜の線膨張係数は、前記蓄熱層の線膨張係数より大きい、請求項9~12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。 The coefficient of linear expansion of the second protective film is greater than the coefficient of linear expansion of the first protective film,
13. The method of manufacturing a thermal printhead according to claim 9, wherein the coefficient of linear expansion of said first protective film is greater than the coefficient of linear expansion of said heat storage layer.
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