JP2023114780A - サーマルプリントヘッド及びサーマルプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】印字の濃度段差を抑制し、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。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。【解決手段】通電により発熱する発熱抵抗体４０と、発熱抵抗体４０の一部である第１の部分４０Ａに電力を供給する駆動ＩＣ７Ａと、発熱抵抗体４０の他の一部である第２の部分４０Ｂに電力を供給する駆動ＩＣ７Ｂと、駆動ＩＣ７Ａに接地電位を印加する接地電極１０Ａと、駆動ＩＣ７Ｂに接地電位を印加する接地電極１０Ｂと、接地電極１０Ａと接地電極１０Ｂとを電気的に接続している接続電極１３と、を備えるサーマルプリントヘッド１００。【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有する発熱抵抗体を備えている。駆動ＩＣの制御によって多数の発熱部を選択的に通電させることにより、複数の発熱部のいずれかを任意に発熱させている。サーマルプリントヘッドには、複数の駆動ＩＣが備えられており、エリア毎に配置されている接地電極に当該エリアの駆動ＩＣが電気的に接続している。例えば、中央より左側に配置されている第１の接地電極には２つの駆動ＩＣが電気的に接続しており、中央より右側に配置されている第２の接地電極には３つの駆動ＩＣが電気的に接続しているサーマルプリントヘッドがある。

特開２０２０－１３８３３５号公報

第１の接地電極と直接接続している駆動ＩＣの数は、第２の接地電極と直接接続している駆動ＩＣの数と異なり、第１の接地電極に流れる電流量と第２の接地電極に流れる電流量とが異なる。これにより、第１の接地電極での電力損失と第２の接地電極での電力損失が異なることに起因して、各発熱部で消費される電力が異なる。結果として、接地電極が異なるエリアの境界付近において、印字濃度が極端に異なる、つなぎ目のような「濃度段差」が生じてしまう。濃度段差が生じると、例えば、カメラ等で撮影した人物像を印刷した際に、顔の左右で色味が異なる現象が生じてしまうおそれがある。

本実施形態の一態様は、印字の濃度段差を抑制し、良好な印字性能を確保したサーマルプリントヘッド、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。

本実施形態の一態様は、通電により発熱する発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の一部である第１の部分に電力を供給する第１の駆動ＩＣと、前記発熱抵抗体の他の一部である第２の部分に電力を供給する第２の駆動ＩＣと、前記第１の駆動ＩＣに接地電位を印加する第１の接地電極と、前記第２の駆動ＩＣに接地電位を印加する第２の接地電極と、前記第１の接地電極と前記第２の接地電極とを電気的に接続している接続電極と、を備え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、印字の濃度段差を抑制し、良好な印字性能を確保したサーマルプリントヘッド、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を示す平面図である。 図２は、図１の模式的な結線図である。 図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である。 図４は、主走査方向Ｘにおける図１のＶ－Ｖ線に沿う部分断面図の一例である。 図５は、主走査方向Ｘにおける図１のＶ－Ｖ線に沿う部分断面図の他の一例である。 図６は、主走査方向Ｘにおける図１のＶ－Ｖ線に沿う部分断面図の他の一例である。 図７は、図１の領域２０における拡大平面図である。 図８は、図７の拡大平面図である。 図９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部分斜視図である。 図１０は、主走査方向Ｘにおける図９のＸ－Ｘ線に沿う部分断面図である。 図１１は、副走査方向Ｙにおける図９のＸＩ－ＸＩ線に沿う部分断面図である。

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＞ 通電により発熱する発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の一部である第１の部分に電力を供給する第１の駆動ＩＣと、前記発熱抵抗体の他の一部である第２の部分に電力を供給する第２の駆動ＩＣと、前記第１の駆動ＩＣに接地電位を印加する第１の接地電極と、前記第２の駆動ＩＣに接地電位を印加する第２の接地電極と、前記第１の接地電極と前記第２の接地電極とを電気的に接続している接続電極と、を備えるサーマルプリントヘッド。

＜２＞ 前記第１の接地電極と前記第２の接地電極の間に配置され、かつ、外部から電源電位が供給される電源電極をさらに備え、前記接続電極の一部は、前記電源電極に対して前記電源電極の厚さ方向に重畳している、＜１＞に記載のサーマルプリントヘッド。

＜３＞ 前記サーマルプリントヘッドの主走査方向において、前記電源電極と前記第１の接地電極との間、及び前記電源電極と前記第２の接地電極との間、並びに、前記電源電極の厚さ方向において、前記電源電極と前記接続電極との間に配置されている保護膜をさらに備える、＜２＞に記載のサーマルプリントヘッド。

＜４＞ 前記接続電極は、導電膜である、＜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＞ 前記接続電極は、金属配線である、＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。

＜６＞ 前記接続電極は、ジャンパー抵抗器である、＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。

＜７＞ 前記第１の接地電極と直接接続している前記第１の駆動ＩＣの数は、前記第２の接地電極と直接接続している前記第２の駆動ＩＣの数と異なっている、＜１＞～＜６＞のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。

＜８＞ 前記発熱抵抗体と接している共通電極と、前記第１の部分を介して前記共通電極と電気的に接続し、かつ、前記第１の駆動ＩＣと電気的に接続している第１の個別電極と、前記第２の部分を介して前記共通電極と電気的に接続し、かつ、前記第２の駆動ＩＣと電気的に接続している第２の個別電極と、をさらに備える、＜１＞～＜７＞のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。

＜９＞ ＜１＞～＜８＞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。

＜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、本実施形態に係る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の模式的な結線図である。図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である。本実施形態のサーマルプリントヘッド１００は、発熱抵抗体４０と、複数の駆動ＩＣ７Ａと、複数の駆動ＩＣ７Ｂと、接地電極１０Ａと、接地電極１０Ｂと、接続電極１３と、を主に備える。接地電極１０Ａは、発熱抵抗体４０の一部（以降、第１の部分ともいう）に電力を供給する複数の駆動ＩＣ７Ａを介して第１の部分に接地電位を印加する。接地電極１０Ｂは、第１の部分と異なる発熱抵抗体４０の一部（以降、第２の部分ともいう）に電力を供給する複数の駆動ＩＣ７Ｂを介して第２の部分に接地電位を印加する。接続電極１３は、接地電極１０Ａと接地電極１０Ｂとを電気的に接続している。

サーマルプリントヘッド１００の構成をより詳細に説明する。サーマルプリントヘッド１００は、絶縁体である基板１５と、放熱部材８と、後述する複数のワイヤ８１と、樹脂部８２と、を備える。さらに、サーマルプリントヘッド１００は、複数の個別電極３１と、共通電極３２と、発熱抵抗体４０と、複数の駆動ＩＣ７Ａと、複数の駆動ＩＣ７Ｂと、接地電極１０Ａと、接地電極１０Ｂと、接続電極１３と、保護層３４と、を備える。

複数の個別電極３１は、基板１５上に配置されている。共通電極３２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。発熱抵抗体４０は、複数の個別電極３１上、及び共通電極３２上に配置されている。複数の駆動ＩＣ７Ａは、発熱抵抗体４０の第１の部分と電気的に接続している。複数の駆動ＩＣ７Ｂは、発熱抵抗体４０の第２の部分と電気的に接続している。接地電極１０Ａは、複数の駆動ＩＣ７Ａと直接接続している。接地電極１０Ｂは、複数の駆動ＩＣ７Ｂと直接接続している。接続電極１３は、接地電極１０Ａと接地電極１０Ｂとを電気的に接続している。保護層３４は、個別電極３１、共通電極３２、及び発熱抵抗体４０等を覆っている。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。

基板１５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（発熱部）４１が形成されている。当該発熱抵抗部４１は、基板１５上に搭載された駆動ＩＣ７Ａ及び駆動ＩＣ７Ｂ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、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。

本実施形態において、発熱抵抗体４０が直線状に延在している長手方向を主走査方向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等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からみて接続電極１３が位置している方向を上方向、接続電極１３からみて基板１５が位置している方向を下方向とする。

また、本明細書等において、「電気的に接続」とは、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に限定されない。例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極、配線、スイッチング素子、抵抗素子、インダクタ、容量素子、その他の各種機能を有する素子などが含まれる。

図２に示すように、サーマルプリントヘッド１００の中央付近には、端子ＶＤＤから供給される駆動ＩＣ用電位を複数の駆動ＩＣ７Ａ及び複数の駆動ＩＣ７Ｂに与えるための配線、及びその他の端子（例えば、ストローブ端子（ＳＴＢ）等）から供給される電位を接地電極１０Ａ及び接地電極１０Ｂに与えるための配線（以降、これらの配線をまとめて電源電極１１ともいう）が密集している。さらに、端子ＧＮＤから供給される接地電位を接地電極１０Ａ及び接地電極１０Ｂに与えるための配線、端子ＶＨから供給される共通電位を共通電極３２に与えるための配線、及びその他の端子（例えば、入力端子（ＤＩ）、出力端子（ＤＯ）、クロック端子（ＣＬＫ）、ラッチ端子（ＬＡＴ）等）から供給される電位を複数の駆動ＩＣ７Ａ及び複数の駆動ＩＣ７Ｂに与えるためのそれぞれの配線１２は、接地電極１０Ａ及び接地電極１０Ｂそれぞれの主走査方向Ｘの一方の端部を迂回して、共通電極３２、駆動ＩＣ７Ａ、又は駆動ＩＣ７Ｂと接続している。本実施形態では、電源電極１１に、端子ＶＤＤから供給される駆動ＩＣ用電位を複数の駆動ＩＣ７Ａ及び複数の駆動ＩＣ７Ｂに与えるための配線が含まれているがこれに限られず、当該配線が電源電極１１に含まれていなくてもよい。また、図示していないが、発熱抵抗体の温度を測定するセンサとして用いられるサーミスタがサーマルプリントヘッド１００の中央付近に設けられていてもよい。

接続電極１３の一部は、電源電極１１の厚さ方向（Ｚ方向）において、接地電極１０Ａと接地電極１０Ｂとの間に配置されている電源電極１１と離間して重畳している。後述するが、接続電極１３の一部は、保護層３４を介して電源電極１１と重畳している。このような構成にすることにより、接地電極１０Ａ及び接地電極１０Ｂそれぞれの主走査方向Ｘの一方の端部を迂回することなく、駆動ＩＣ７Ａ及び駆動ＩＣ７Ｂに電源電極１１から電力を最短経路で供給することができるため、電源電極１１（例えば、端子ＶＤＤから供給される駆動ＩＣ用電位を複数の駆動ＩＣ７Ａ及び複数の駆動ＩＣ７Ｂに与えるための配線）の電圧の降下量を低減でき、駆動ＩＣ７Ａ及び駆動ＩＣ７Ｂの誤動作を抑制することができる。

サーマルプリントヘッド１００は、接地電極１０Ａと接地電極１０Ｂとを接続電極１３を用いて導通させている。例えば、接地電極１０Ａと直接接続している駆動ＩＣ７Ａの数が接地電極１０Ｂと直接接続している駆動ＩＣ７Ｂの数と異なっていたり、接続電極１３を介さずに接地電極１０Ａと電気的に接続している発熱抵抗部４１の数と接続電極１３を介さずに接地電極１０Ｂと電気的に接続している発熱抵抗部４１の数と異なっていたりして流れる電流量が接地電極１０Ａ側と接地電極１０Ｂ側とで異なるとしても、接続電極１３により接地電極１０Ａと接地電極１０Ｂとを導通させて接地電極１０Ａに流れる電流量と接地電極１０Ｂに流れる電流量を均等にすることができる。これにより、接地電極１０Ａでの電力損失と接地電極１０Ｂでの電力損失との差をなくし、各発熱抵抗部４１で消費される電力を均等することできる。このため、接地電極が異なるエリアの境界付近（本実施形態では、接地電極１０Ａと接続している駆動ＩＣ７Ａ、個別電極３１、及び共通電極３２が配置されているエリアと、接地電極１０Ｂと接続している駆動ＩＣ７Ｂ、個別電極３１、及び共通電極３２が配置されているエリアとの境界付近）において濃度段差を抑制することができる。

接地電極１０Ａ及び接地電極１０Ｂ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を含む金属ペーストから形成される。接地電極１０Ａ及び接地電極１０Ｂ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、電極パターンを形成することにより得られる。

接続電極１３は、例えば、導電膜、金属配線、及びジャンパー抵抗器などを用いることができる。接続電極１３は、接地電極１０Ａと接地電極１０Ｂとを電気的に導通させているため、接続電極１３自体を短くして電流が流れる経路を短くし、抵抗を小さくすることが好ましい。このような構成にすることにより、電流が流れる経路における電力損失を低減することができる。

本実施形態のサーマルプリントヘッド１００は、２つの接地電極が備わっていたがこれに限られず、３つ以上の接地電極を備え、それらが電気的に接続されている構成であってもよい。

ここで、サーマルプリントヘッド１００の中央付近の構成について図面を用いてより詳細に説明する。

（第１の構成）
第１の構成において、主走査方向Ｘにおける図１のＶ－Ｖ線に沿う部分断面図を図４に示す。

本構成では、基板１５上に、接地電極１０Ａ、接地電極１０Ｂ、及び電源電極１１が配置されている。電源電極１１は、接地電極１０Ａと接地電極１０Ｂとの間に配置され、接地電極１０Ａ及び接地電極１０Ｂと離間している。基板１５上における、電源電極１１と接地電極１０Ａとの間及び電源電極１１と接地電極１０Ｂとの間、並びに接地電極１０Ａ上、接地電極１０Ｂ上、及び電源電極１１上に保護膜３４Ａが配置されている。保護膜３４Ａには、接地電極１０Ａ及び接地電極１０Ｂに達する開口が設けられており、当該開口を埋めるように電極１２Ａ及び電極１２Ｂが設けられている。電極１２Ａ上及び電極１２Ｂ上に、上述した接続電極１３として機能する導電膜１３Ａが配置されている。つまり、接地電極１０Ａは、電極１２Ａ、導電膜１３Ａ、及び電極１２Ｂを介して接地電極１０Ｂと電気的に接続している。なお、導電膜１３Ａの一部は、電源電極１１に対して電源電極１１の厚さ方向Ｚに重畳している。保護膜３４Ａ上及び導電膜１３Ａ上に保護膜３４Ｂが配置されている。保護膜３４Ａ及び保護膜３４Ｂをまとめて保護層３４ともいう。

電極１２Ａ及び電極１２Ｂ、並びに導電膜１３Ａ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を含む金属ペーストから形成される。電極１２Ａ及び電極１２Ｂ、並びに導電膜１３Ａ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、電極パターンを形成することにより得られる。電極１２Ａ及び電極１２Ｂ、並びに導電膜１３Ａは、接地電極１０Ａ及び接地電極１０Ｂと同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよいが、接触抵抗の観点から、同じ材料であることが好ましい。

保護膜３４Ａ及び保護膜３４Ｂは、絶縁性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３４Ａ及び保護膜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。

本構成では、電源電極１１等を保護する保護膜３４Ａが設けられ、電源電極１１との接触を避けつつ、保護膜３４Ａ上の導電膜１３Ａを幅広く形成することができるため、抵抗を大幅に下げることができ、電力損失をより低減することができる。

（第２の構成）
第２の構成において、主走査方向Ｘにおける図１のＶ－Ｖ線に沿う部分断面図を図５に示す。

本構成では、基板１５上に、接地電極１０Ａ、接地電極１０Ｂ、及び電源電極１１が配置されている。電源電極１１は、接地電極１０Ａと接地電極１０Ｂとの間に配置され、接地電極１０Ａ及び接地電極１０Ｂと離間している。基板１５上における、電源電極１１と接地電極１０Ａとの間及び電源電極１１と接地電極１０Ｂとの間、並びに接地電極１０Ａ上、接地電極１０Ｂ上、及び電源電極１１上に保護層３４が配置されている。保護層３４には、接地電極１０Ａ及び接地電極１０Ｂに達する開口が設けられており、接地電極１０Ａの一部及び接地電極１０Ｂの一部が露出している。接地電極１０Ａの露出部分及び接地電極１０Ｂの露出部分と電気的に接続するように上述した接続電極１３として機能する金属配線１３Ｂが配置されている。つまり、接地電極１０Ａは、金属配線１３Ｂを介して接地電極１０Ｂと電気的に接続している。なお、金属配線１３Ｂの一部は、電源電極１１に対して電源電極１１の厚さ方向Ｚに重畳している。

金属配線１３Ｂは、例えば、金、銀、銅などの導体を用いることができる。本構成では、金属配線１３Ｂを１本のみ備えてもよいし、複数本備えてもよい。金属配線１３Ｂ単体に流れる電流の電力損失は、金属の種類、並びに配線の太さ及び長さに依存するため、電力損失の観点から、金属配線１３Ｂを複数備える方が好ましい。一方、金属配線１３Ｂの本数が多いと、金属配線１３Ｂの占有面積が増大し、サーマルプリントヘッド全体のサイズが大きくなってしまったり、プラテンローラのサイズを小さくしなければならないおそれがある。このため、金属配線１３Ｂの本数は、上記を鑑み、適宜選択することが好ましい。

金属配線１３Ｂと、接地電極１０Ａ又は接地電極１０Ｂとは、直接ボンディングして接続している。金属配線１３Ｂは、エポキシ樹脂等で保護されてもよい。

本構成では、アセンブリ工程において金属配線１３Ｂの本数を調整することにより、簡便に所望のスペックを有するサーマルプリントヘッドを製造することができる。

（第３の構成）
第３の構成において、主走査方向Ｘにおける図１のＶ－Ｖ線に沿う部分断面図を図６に示す。

本構成では、基板１５上に、接地電極１０Ａ、接地電極１０Ｂ、及び電源電極１１が配置されている。電源電極１１は、接地電極１０Ａと接地電極１０Ｂとの間に配置され、接地電極１０Ａ及び接地電極１０Ｂと離間している。基板１５上における、電源電極１１と接地電極１０Ａとの間及び電源電極１１と接地電極１０Ｂとの間、並びに接地電極１０Ａ上、接地電極１０Ｂ上、及び電源電極１１上に保護層３４が配置されている。保護層３４には、接地電極１０Ａ及び接地電極１０Ｂに達する開口が設けられており、当該開口を埋めるように電極１２Ｃ及び電極１２Ｄが設けられている。電極１２Ａ上及び電極１２Ｂ上に、上述した接続電極１３として機能するジャンパー抵抗器１３Ｃが配置されている。つまり、接地電極１０Ａは、電極１２Ｃ、ジャンパー抵抗器１３Ｃ、及び電極１２Ｄを介して接地電極１０Ｂと電気的に接続している。なお、ジャンパー抵抗器１３Ｃの一部は、電源電極１１に対して電源電極１１の厚さ方向Ｚに重畳している。

電極１２Ｃ及び電極１２Ｄのそれぞれは、ジャンパー抵抗器１３Ｃの端子として機能する。電極１２Ｃ及び電極１２Ｄ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を含む金属ペーストから形成される。電極１２Ｃ及び電極１２Ｄ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、電極パターンを形成することにより得られる。電極１２Ｃ及び電極１２Ｄは、接地電極１０Ａ及び接地電極１０Ｂと同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよいが、接触抵抗の観点から、同じ材料であることが好ましい。

ジャンパー抵抗器１３Ｃは、微小サイズで、ある程度の電流に耐え得るチップ抵抗器であり、非常に低い抵抗値となっており、限りなく０Ωに近い抵抗値（例えば、５０ｍΩ以下）となっている。ジャンパー抵抗器１３Ｃは、実装及び取り外しが容易であり、後から設計変更で普通の抵抗に変更することや製品の仕様を容易に変更することができる。

ジャンパー抵抗器１３Ｃと、接地電極１０Ａ又は接地電極１０Ｂとを電気的に接続させるには、まず、接地電極１０Ａと電極１２Ｃとの間及び接地電極１０Ｂと電極１２Ｄとの間にそれぞれソルダーペースト（クリームはんだ）を設けておき、リフロー炉内で、窒素などの不活性ガス雰囲気下で加熱処理を行い、ソルダーペーストを溶融させる。これによって、溶融したはんだを用いてジャンパー抵抗器１３Ｃと、接地電極１０Ａ及び接地電極１０Ｂとを電気的に接続させることができる。

また、電極１２Ｃ、電極１２Ｄ、及びジャンパー抵抗器１３Ｃは、エポキシ樹脂等で保護されていてもよい。

本構成では、アセンブリ工程においてジャンパー抵抗器１３Ｃを配置することにより、簡便に所望のスペックを有するサーマルプリントヘッドを製造することができる。

基板１５は、主走査方向Ｘを長手方向とし、副走査方向Ｙを短手方向とする細長矩形状の平面形状を有する。基板１５の大きさは限定されないが、一例を挙げると、主走査方向Ｘの寸法は、例えば、５０～１５０ｍｍ、副走査方向Ｙの寸法は、例えば、２．０～５．０ｍｍ、厚さ方向Ｚの寸法は、例えば、７２５μｍ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。

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、及び金等の金属粒子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ＩＣ７Ａ又は駆動ＩＣ７Ｂ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ＩＣ７Ａ又は駆動ＩＣ７Ｂ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ＩＣ７Ａ、駆動ＩＣ７Ｂ、及び複数のワイヤ８１等を覆っており、駆動ＩＣ７Ａ、駆動ＩＣ７Ｂ、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、駆動ＩＣ７Ａ及び駆動ＩＣ７Ｂを制御するための配線が接続される。

保護層３４は、基板１５を覆っている。具体的には、保護層３４は、主走査方向Ｘにおいて、電源電極１１と接地電極１０Ａとの間、及び電源電極１１と接地電極１０Ｂとの間、並びに、電源電極１１の厚さ方向Ｚにおいて、電源電極１１と接続電極１３との間に配置されている。保護層３４は、絶縁性材料を用いることができ、例えば、非晶質ガラスからなる。保護層３４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。保護層３４の厚さは、特に限定されず、例えば、５～１５μｍであり、好ましくは５～１０μｍである。

発熱抵抗体４０は、個別電極３１及び共通電極３２の間を流れる電流により発熱する。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、窒化タンタル、又はタンタルを含む酸化シリコンなどを用いることができる。発熱抵抗体４０の材料として、酸化ルテニウムを使用してもよい。本実施形態では、発熱抵抗体４０の厚さは、例えば、０．０５～０．２μｍ程度である。

個別電極３１及び共通電極３２は、発熱抵抗体４０に通電するための経路を構成している。個別電極３１及び共通電極３２は導電体からなる。導電体としては、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。本実施形態では、個別電極３１及び共通電極３２の厚さは、例えば、０．２～０．８μｍ程度である。

個別電極３１及び共通電極３２は、上述の金属粒子を含む金属ペーストを用いて形成することができる。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。

ここで、図７及び図８を用いて、個別電極３１及び共通電極３２を詳細に説明する。図７は、図１の領域２０における拡大平面図である。図８は図７の拡大平面図である。図７及び図８に示すように、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、それらの下方側先端は領域３０の位置まで延伸している。各個別電極３１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の上方側端部には、個別パッド部３１１が形成されている。

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、複数の櫛歯部３２４と、これら複数の櫛歯部３２４を共通につなげる共通部３２３と、を有する。共通部３２３は基板１５の縁に沿って主走査方向Ｘに形成され、各櫛歯部３２４は、共通部３２３から分かれて副走査方向Ｙに延在する帯状をしており、その上方側先端は、各個別電極３１の先端に対し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。

個別電極３１、共通電極３２、及び発熱抵抗体４０等は保護層３４で覆われている。保護層３４は絶縁性の材料を用いることができ、例えば、窒化シリコン、酸化シリコンなどを用いることができる。保護層３４の厚さは、例えば、３～８μｍ程度である。

駆動ＩＣ７Ａ及び駆動ＩＣ７Ｂは、基板１５上に実装されており、発熱抵抗部４１に個別に通電させるために設けられる。駆動ＩＣ７Ａ及び駆動ＩＣ７Ｂと上記各個別電極３１の各個別パッド部３１１間は、ワイヤ（図示なし）によって直接接続される。駆動ＩＣ７Ａ及び駆動ＩＣ７Ｂには、外部から送信される印字信号が入力される発熱抵抗部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。

さらに、上述した構成要素を含むサーマルプリントヘッドの一例について図面を用いて説明する。

図９は、サーマルプリントヘッドを示す部分斜視図である。図１０は、主走査方向Ｘにおける図９のＸ－Ｘ線に沿う部分断面図である。図１１は、副走査方向Ｙにおける図９のＸＩ－ＸＩ線に沿う部分断面図である。図９～図１１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サーマルプリントヘッド１００ａとする。個片状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を覆っている保護層３４と、を備える。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９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。

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、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、電極パターンを形成することにより得られる。

蓄熱層３３、個別電極３１、共通電極３２、発熱抵抗体４０等が搭載された基板１５を個片化することにより、個片状サーマルプリントヘッド１００ａを製造することができる。基板１５の個片化には、例えば、ダイサーを用いることができる。更に、レーザーなどを用いて基板１５の個片化を行うことができる。レーザーとしては、例えば、ファイバーレーザーなどの固体レーザーを用いることができる。

個片化した基板（個片基板ともいう）に駆動ＩＣ７Ａ及び駆動ＩＣ７Ｂを実装し、個片基板と駆動ＩＣ７Ａ又は駆動ＩＣ７Ｂとの間に充填したアンダーフィル材となる樹脂を熱硬化させてアンダーフィル材を形成することより、サーマルプリントヘッド１００を製造することができる。実装には、個片基板と駆動ＩＣ７Ａ又は駆動ＩＣ７Ｂとの間にはんだバンプを設けておき、リフロー炉内で、窒素などの不活性ガス雰囲気下で加熱処理を行い、はんだバンプを溶融させ、はんだを用いて個片基板と駆動ＩＣとを電気的に接続させることができる。

本実施形態によれば、印字の濃度段差を抑制し、良好な印字性能を確保したサーマルプリントヘッドを得ることが可能となる。

＜サーマルプリンタ＞
前述したがサーマルプリントヘッド１００は、図３に示したように、基板１５（基板１５上の蓄熱層３３等は図示せず）、放熱部材８、複数の駆動ＩＣ７Ａ（図示せず）と、複数の駆動ＩＣ７Ｂと、複数のワイヤ８１と、樹脂部８２と、を備える。基板１５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、基板１５上に搭載された駆動ＩＣ７Ａ及び駆動ＩＣ７Ｂ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、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。

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。

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。

サーマルプリントヘッド１００は外部の装置と通信するためにコネクタを備えてもよい。コネクタを介して、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もよい。コネクタを介して、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もよい。

駆動ＩＣ７Ａ及び駆動ＩＣ７Ｂは、制御部から信号を受ける。駆動ＩＣ７Ａ及び駆動ＩＣ７Ｂ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ＩＣ７Ａ及び駆動ＩＣ７Ｂ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、サーマルプリントヘッドは、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、コネクタなどの外部との接続端子に、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、接続端子に、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。

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、主電源回路から接続端子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、接続端子に、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、接続端子に、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。

上述の濃度段差の対策として、すべての駆動ＩＣが１つの接地電極と電気的に接続している構成を採用することができる。このような構成にすることにより、各発熱部で消費される電力を一様にすることができ、濃度段差を抑制することができるが、外部から電源電位が供給され、かつ、駆動ＩＣに電力を供給する電源電極は、接地電極の外側にあるため、当該接地電極を避けるように、左右端まで配線を引き回し、再度中央付近まで配線を引き回して駆動ＩＣと接続する必要がある。電源電極から駆動ＩＣまでの配線経路が長くなるため、電源電極の電圧の降下量が増加し、駆動ＩＣの誤動作が生じるおそれがある。駆動ＩＣの誤動作を抑制するため、配線の太さを太くしたり、電源電極を２か所設けたりすることが効果的であるが、同サイズで設計するためには、プラテンローラのサイズを小さくする必要があり、印字性能が制限されてしまう。

本実施形態によれば、上記の課題を解決することができ、印字の濃度段差を抑制し、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。

（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。

７Ａ、７Ｂ 駆動ＩＣ
８ 放熱部材
１０Ａ、１０Ｂ 接地電極
１１ 電源電極
１２ 配線
１３ 接続電極
１３Ａ 導電膜
１３Ｂ 金属配線
１３Ｃ ジャンパー抵抗器
１５ 基板
２０、３０ 領域
３１ 個別電極
３２ 共通電極
３３ 蓄熱層
３４ 保護層
３４Ａ、３４Ｂ 保護膜
４０ 発熱抵抗体
４１ 発熱抵抗部
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
１００ａ 個片状サーマルプリントヘッド
３１１ 個別パッド部
３２３ 共通部
３２４ 櫛歯部

Claims (9)

1. 通電により発熱する発熱抵抗体と、
   前記発熱抵抗体の一部である第１の部分に電力を供給する第１の駆動ＩＣと、
   前記発熱抵抗体の他の一部である第２の部分に電力を供給する第２の駆動ＩＣと、
   前記第１の駆動ＩＣに接地電位を印加する第１の接地電極と、
   前記第２の駆動ＩＣに接地電位を印加する第２の接地電極と、
   前記第１の接地電極と前記第２の接地電極とを電気的に接続している接続電極と、
   を備えるサーマルプリントヘッド。
2. 前記第１の接地電極と前記第２の接地電極の間に配置され、かつ、外部から電源電位が供給される電源電極をさらに備え、
   前記接続電極の一部は、前記電源電極に対して前記電源電極の厚さ方向に重畳している、請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
3. 前記サーマルプリントヘッドの主走査方向において、前記電源電極と前記第１の接地電極との間、及び前記電源電極と前記第２の接地電極との間、並びに、前記電源電極の厚さ方向において、前記電源電極と前記接続電極との間に配置されている保護膜をさらに備える、請求項２に記載のサーマルプリントヘッド。
4. 前記接続電極は、導電膜である、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. 前記接続電極は、金属配線である、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。
6. 前記接続電極は、ジャンパー抵抗器である、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。
7. 前記第１の接地電極と直接接続している前記第１の駆動ＩＣの数は、前記第２の接地電極と直接接続している前記第２の駆動ＩＣの数と異なっている、請求項１～６のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。
8. 前記発熱抵抗体と接している共通電極と、
   前記第１の部分を介して前記共通電極と電気的に接続し、かつ、前記第１の駆動ＩＣと電気的に接続している第１の個別電極と、
   前記第２の部分を介して前記共通電極と電気的に接続し、かつ、前記第２の駆動ＩＣと電気的に接続している第２の個別電極と、をさらに備える、請求項１～７のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。
9. 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を備えるサーマルプリンタ。

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