JP7297564B2 - サーマルプリントヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

サーマルプリントヘッドおよびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7297564B2
JP7297564B2 JP2019124488A JP2019124488A JP7297564B2 JP 7297564 B2 JP7297564 B2 JP 7297564B2 JP 2019124488 A JP2019124488 A JP 2019124488A JP 2019124488 A JP2019124488 A JP 2019124488A JP 7297564 B2 JP7297564 B2 JP 7297564B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scanning direction
layer
glaze
sub
top surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019124488A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021011021A (ja
Inventor
吾郎 仲谷
明良 藤田
一也 中久保
保博 不破
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to JP2019124488A priority Critical patent/JP7297564B2/ja
Priority to US16/911,293 priority patent/US11097554B2/en
Publication of JP2021011021A publication Critical patent/JP2021011021A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7297564B2 publication Critical patent/JP7297564B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/335—Structure of thermal heads
    • B41J2/3359—Manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/335—Structure of thermal heads
    • B41J2/33505—Constructional details
    • B41J2/33515—Heater layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/335—Structure of thermal heads
    • B41J2/33505—Constructional details
    • B41J2/33535—Substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/335—Structure of thermal heads
    • B41J2/3354—Structure of thermal heads characterised by geometry
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/335—Structure of thermal heads
    • B41J2/33545—Structure of thermal heads characterised by dimensions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/335—Structure of thermal heads
    • B41J2/33555—Structure of thermal heads characterised by type
    • B41J2/3357—Surface type resistors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/335—Structure of thermal heads
    • B41J2/33595—Conductors through the layered structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/335—Structure of thermal heads
    • B41J2/34—Structure of thermal heads comprising semiconductors

Description

本発明は、サーマルプリントヘッドおよびその製造方法に関する。
特許文献１には、従来のサーマルプリントヘッドの一例が開示されている。このサーマルプリントヘッドは、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、上流側電極層と下流側電極層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。上流側電極層と下流側電極層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。
同文献に開示されたサーマルプリントヘッドはまた、印字媒体への熱伝達を効率化して高速印字を可能とする等のために、主走査方向に延びる蓄熱層としての凸状グレーズを設け、この凸条グレーズの頂部に各発熱部を配置している。このような凸状グレーズは、各発熱部へのプラテンローラ当たりを良好にして、印字品位を向上させることにも役立つ。
上記のような凸状グレーズは一般に、ガラスペーストを用いてスクリーン印刷をし、これを焼成することにより形成される。しかしながら、このような凸状グレーズの形成方法では、印刷時に形成される膜厚が製品ごとに、あるいは主走査方向の各所でまちまちになることがある。これらのことは、サーマルプリントヘッドの製品品位あるいは印字品位の一定化を阻害する要因となっていた。
また、特許文献２には、サーマルプリントヘッドにおいて、単結晶半導体に異方性エッチングを施すことによりヘッド基板上に凸部を形成し、この凸部に発熱部を配置する技術が開示されている。この場合、凸部の形状を主走査方向に一様とすることができるが、単結晶半導体はガラスと比較して熱伝導性が良いため、凸部の形態を損なうことなく、適切な蓄熱性を与えることが必要になる。
特開２００７－２６９０３６号公報 特開２０１９－１４２３３号公報
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、発熱部を形成するべくヘッド基板に形成した凸部に適切な蓄熱性能を与えることができるサーマルプリントヘッドを提供することをその課題とする。
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を採用した。
本発明の第１の側面により提供される係るサーマルプリントヘッドは、主面を有する基板と、上記基板の上記主面上に形成され、主走査方向に延びる凸部と、上記凸部の頂面に形成された蓄熱層と、上記蓄熱層の上層に主走査方向に配列された複数の発熱部と、を含み、上記基板および上記凸部は、単結晶半導体により一体に形成されていることを特徴とする。
好ましい実施の形態では、上記複数の発熱部のそれぞれは、抵抗体層と、当該抵抗体層の一部を露出させるようにして当該抵抗体層上に積層され、相互間を通電可能な上流側導電層および下流側導電層を含んで形成されている。
好ましい実施の形態では、上記蓄熱層は、上記凸部の上記頂面の副走査方向全幅にわたって形成されている。
好ましい実施の形態では、上記単結晶半導体は、Ｓｉからなり、上記主面は、（１００）面である。
好ましい実施の形態では、上記凸部の上記主面からの突出高さは、１００～３００μｍであり、上記蓄熱層の最大厚さは、１０～２００μｍである。
好ましい実施の形態では、上記凸部の上記頂面は、上記主面と平行な平坦面であり、上記蓄熱層は、ガラスペーストを焼成したグレーズである。
好ましい実施の形態では、上記凸部は、上記頂面と、当該頂面に対して副走査方向両側につながり、かつ当該頂面から副走査方向に離れるにしたがって低位となるように上記主面に対して傾斜する一対の傾斜外面とを含み、上記グレーズは、その上面の副走査方向両端がラウンド部を介して上記一対の傾斜外面につながっている。
本発明の第２の側面によって提供されるサーマルプリントヘッドの製造方法は、主面を有する基板と、上記基板の上記主面上に形成され、主走査方向に延びる凸部と、上記凸部の頂面に形成された蓄熱層と、上記蓄熱層の上層に主走査方向に配列された複数の発熱部と、を含み、上記基板および上記凸部は、単結晶半導体により一体に形成されているサーマルプリントヘッドの製造方法であって、単結晶半導体からなる材料基板の主面に、所定厚みのグレーズ層を形成するグレーズ層形成ステップ、上記グレーズ層にウエットエッチングを施すことにより、副走査方向所定幅で主走査方向に延びるグレーズ中間体を形成するグレーズ中間体形成ステップ、および、上記材料基板に異方性エッチングを施すことにより、グレーズ中間体が頂面に載る上記凸部を形成する凸部形成ステップ、を含むことを特徴とする。
好ましい実施の形態では、上記材料基板は、上記主面を（１００）面とするＳｉウエハである。
好ましい実施の形態では、上記グレーズ層形成ステップは、ガラスペーストを印刷・焼成することにより行う。
好ましい実施の形態では、上記凸部形成ステップは、上記グレーズ中間体をマスクとして行う。
好ましい実施の形態では、上記凸部形成ステップは、ＫＯＨを用いた異方性エッチングを施すことにより行う。
好ましい実施の形態では、上記凸部形成ステップでは、上記凸部の上記頂部に対して副走査方向両側につながり、かつ当該頂面から副走査方向に離れるにしたがって低位となるように上記主面に対して傾斜する一対の傾斜外面を含む面を形成する。
好ましい実施の形態では、上記凸部形成ステップの後、上記グレーズ中間体を再焼成することにより、その上面の副走査方向両端にラウンド部を形成して当該ラウンド部を上記一対の傾斜外面につなげる。
好ましい実施の形態では、上記グレーズ層形成ステップで形成されるグレーズ層の厚さは、１０～２００μｍである。
好ましい実施の形態では、上記凸部形成ステップで形成される上記凸部の突出高さは、１００～３００μｍである。
好ましい実施の形態では、上記複数の発熱部は、上記凸部形成ステップの後、抵抗体層を形成するステップと、当該抵抗体層の一部を露出させるようにして当該抵抗体層上に積層され、相互間を通電可能な上流側導電層および下流側導電層形成するステップを含んで形成される。
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
本発明の一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。 本発明の一実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す要部平面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す要部拡大平面図である。 図１のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す要部断面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す要部拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部断面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部断面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部断面図である 本発明の一実施形態に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部断面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部断面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部断面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部断面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部断面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部断面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部断面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部断面図である。
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
図１～図６は、本発明の一実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す。このサーマルプリントヘッドＡ１は、ヘッド基板１、接続基板５および放熱部材８を有する。ヘッド基板１および接続基板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。ヘッド基板１には、後に詳説する構成により、主走査方向ｘに配列される複数の発熱部４１が形成されている。この発熱部４１は、接続基板５上に搭載されたドライバＩＣ７により選択的に発熱駆動され、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により発熱部４１に押圧される感熱紙等の印字媒体に印字を行う。
ヘッド基板１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。ヘッド基板１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。なお、以下の説明において、ヘッド基板１における副走査方向ｙのドライバＩＣ７に近い側を上流側といい、ドライバＩＣ７から遠い側を下流側という。
本実施形態のヘッド基板１は、単結晶半導体からなる。単結晶半導体としては、Ｓｉが好適である。当該ヘッド基板１の主面１１の下流側寄りには、主走査方向ｘに延びる凸部１３が一体に形成されている。この凸部１３の断面形状は、主走査方向ｘについて一様である。
図５および図６に詳示するように、凸部１３は、主面１１と平行な頂面１３０と、この頂面１３０から副走査方向ｙ両側につながって延び、主面１１に至る一対の傾斜外面１３１を有する。一対の傾斜外面１３１は、頂面１３０から副走査方向ｙに離れるにしたがって低位となるように上記主面に対して傾斜する。一対の傾斜外面１３１の主面１１に対する傾斜角度α１は、例えば５０～６０度である。本実施形態において、凸部１３の寸法は、副走査方向ｙ全幅Ｈ１が例えば２００～３００μｍ、高さＨ２が例えば１００～３００μｍ、頂面１３０の副走査方向ｙ幅Ｈ３が例えば１５０～２００μｍである。なお、ヘッド基板１の主面１１および凸部１３の頂面は、（１００）面である。
凸部１３の頂面１３０には、当該頂面１３０の副走査方向ｙ幅の全幅にわたって、主走査方向に延びる蓄熱層１５が積層形成されている。後記する製造方法によれば、この蓄熱層１５は、ガラスペーストを焼成することにより形成されグレーズ１５０で構成されており、その厚みは、例えば１０～２００μｍ、好ましくは３０～５０μｍである。図６に良く表れているように、本実施形態では、当該蓄熱層１５は、その副走査方向両端の表面にラウンド部１５０Ｃが形成されており、これにより、蓄熱層１５の表面が上記凸部１３の一対の傾斜外面１３１にかけて滑らかに連続させられている。後記する製造方法によれば、ラウンド部１５０Ｃは、凸部１３の形成後にグレーズ中間体１５０Ｂを再焼成することにより形成される。
ヘッド基板１の主面１１および上記のように蓄熱層１５が設けられた凸部１３には、少なくとも、これらを覆う絶縁層１９、抵抗体層４、電極層３および保護層２がこの順で形成されている。
絶縁層１９は、ヘッド基板１の主面１１および凸部１３を覆って形成されている。この絶縁層１９は、後記する抵抗体層４および電極層３を形成するべき領域を覆うように形成される。絶縁層１９は、絶縁性材料からなり、たとえばＳｉＯ2やＳｉＮまたはＴＥＯＳ（オルトケイ酸テトラエチル）からなり、本実施形態においては、ＴＥＯＳが好適に採用されている。絶縁層１９の厚さは特に限定されず、その一例を挙げるとたとえば５μｍ～１５μｍであり、好ましくは５μｍ～１０μｍである。
抵抗体層４は、絶縁層１９を覆うように、主面１１および凸部１３にわたって形成されている。絶縁層１９は、たとえばＴａＮからなる。抵抗体層４の厚さは特に限定されず、たとえば０．０２μｍ～０．１μｍであり、好ましくは０．０８μｍ程度である。抵抗体層４は、後記する電極層３に覆われずに露出する部分が発熱部４１を形成する。この発熱部４１は、その多数が主走査方向ｘに配列され、その副走査方向ｙにおける形成領域は、凸部１３の頂面１３０の副走査方向ｙの一部または全部を含んだ適宜領域とされる。抵抗体層４は、各発熱部４１を主走査方向ｘについて独立させるため、少なくとも発熱部４１を形成するべき副走査方向ｙ領域については主走査方向ｘについて分離形成されている。
電極層３は、ヘッド基板１の上流側に形成される複数の個別電極層３１と、ヘッド基板１の下流側に形成される共通電極層３２とを含む。各個別電極層３１は、概ね副走査方向ｙに延びる帯状をしており、それらの下流側先端は上記凸部１３の副走査方向ｙ適宜位置まで延びている。各個別電極層３１の上流側端部には、個別パッド部３１１が形成されている。個別パッド部３１１は、接続基板５に搭載される駆動ＩＣ７とワイヤ６１により接続される部分である。共通電極層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はヘッド基板１の上流側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に延びる帯状をしており、その上流側先端は、上記凸部１３の副走査方向ｙ適宜位置まで延び、各個別電極層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。共通部３２３は、その主走査方向ｘ両端から副走査方向ｙに折れ曲がってヘッド基板１の下流側に至る延長部３２５を有する。電極層３は、例えばＣｕからなり、その厚さは、例えば０．３～２．０μｍである。上記したように、凸部１３の頂面付近において、抵抗体層４のうち、個別電極層３１と、これに先端部どうしが対向する共通電極層３２の上記櫛歯部３２４とに覆われていない部分が各発熱部４１を形成する。
抵抗体層４および電極層３はさらに、保護層２で覆われている。保護層２は、絶縁性の材料からなり、例えばＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＡｌＮ等からなる。保護層２の厚みは、例えば１．０～１０μｍである。
図５に示すように、保護層２は、パッド用開口２１を有する。パッド用開口２１は、複数の個別電極層３１に設けた個別パッド部３１１を露出させている。
接続基板５は、ヘッド基板１に対して副走査方向ｙ上流側に隣接して配置されている。接続基板５は、例えばＰＣＢ基板であり、ドライバＩＣ７やコネクタ５９が搭載される。接続基板５は、主走査方向ｘを長手方向とする平面視長矩形状をしている。
ドライバＩＣ７は、接続基板５上に搭載されており、複数の発熱部４１に個別に通電させるために設けられる。ドライバＩＣ７と上記各個別電極層３１の各個別パッド部３１１間は、複数のワイヤ６１によって接続される。ドライバＩＣ７はまた、接続基板５上に形成された配線パターンに対して、ワイヤ６２によって接続されている。ドライバＩＣ７には、コネクタ５９を介して外部から送信される印字信号が入力される。複数の発熱部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。
ドライバＩＣ７およびワイヤ６１，６２は、ヘッド基板１と接続基板５とに跨るようにして保護樹脂７８で覆われている。保護樹脂７８は、例えばエポキシ樹脂等の黒色の絶縁性樹脂が用いられる。
放熱部材８は、ヘッド基板１および接続基板５を支持しており、発熱部４１により生じた熱の一部を外部へと放熱するために設けられる。放熱部材８は、例えばアルミ等の金属製である。
次に、サーマルプリントヘッドＡ１の製造方法の一例について、図７～図１７を参照して説明する。
まず、図７に示すように、材料基板１Ａを用意する。材料基板１Ａは、単結晶半導体からなり、たとえばＳｉウエハである。材料基板１Ａは、平坦な主面１１Ａを有し、当該主面１１Ａは（１００）面である。
次いで、図８に示すように、材料基板１Ａの主面１１Ａの全面にガラスペーストをスクリーン印刷をし、これを焼成することにより、グレーズ層１５０Ａを形成する。このグレーズ層１５０Ａの厚さは、例えば１０～２００μｍ、好ましくは３０～５０μｍとされる。
次いで、図９に示すように、上記凸部１３の頂面１３０となるべき領域に対応するようにして、グレーズ層１５０Ａの表面に対して例えばフォトリソグラフィ法によりレジスト１５１を付着させる。
次いで、図１０に示すように、レジスト１５１をマスクとしてグレーズ層にウエットエッチングを施し、グレーズ層のうち、レジスト１５１で覆われていない領域のグレーズ層を除去する。
次いで、図１１に示すように、レジスト１５１を除去する。こうして除去されずに残ったグレーズ層が、本発明にいう、凸部１３の頂面１３０に積層されるグレーズ中間体１５０Ｂとなる。
次いで、図１２に示すように、グレーズ中間体１５０Ｂをマスクとし、材料基板１Ａに対して例えばＫＯＨを用いた異方性エッチングを行うことにより、主走査方向ｘに略一様断面で延びる凸部１３を形成する。上記したように、凸部１３は、頂面１３０およびこの頂面１３０を副走査方向ｙに挟んで位置する一対の傾斜外面１３１を有する。一対の傾斜外面１３１は、頂面１３０の副走査方向ｙ両縁につながり、頂面１３０から副走査方向ｙに離れるにしたがい低位となるように傾斜する面である。上記したように、一対の傾斜外面１３１の主面１１Ａに対する傾斜角度は、５０～６０度である。
次いで、図１３に示すように、グレーズ中間体１５０Ｂを再焼成することにより、副走査方向両端に、表面が上記一対の傾斜外面１３１に滑らかにつながるラウンド部１５０Ｃを形成する、こうして、副走査方向両端にラウンド部が形成されたグレーズ１５０が形成され、このグレーズ１５０が蓄熱層１５として機能することになる。
次いで、図１４に示すように、絶縁層１９を形成する。絶縁層の形成は、例えばＣＶＤを用いてＴＥＯＳを堆積させることにより行う。
次いで、図１５に示すように、抵抗体膜４Ａを形成する。抵抗体膜４Ａの形成は、例えばスパッタリングにより絶縁層１９上にＴａＮの薄膜を形成することによって行う。
次いで、図１６に示すように、導電膜３Ａを形成する。導電膜３Ａの形成は、例えばめっきやスパッタリングによりＣｕからなる層を形成することによって行う。
次いで、図１７に示すように、導電膜３Ａおよび抵抗体膜４Ａに選択的なエッチングを施すことにより、主走査方向ｘに分離された抵抗体層４、この抵抗体層４を発熱部４１を残して覆う個別電極層３１、および共通電極層３２の櫛歯部３２４を形成する。
次いで、保護層２を形成する、保護層２の形成は、例えばＣＶＤを用いて絶縁層１９、電極層３および抵抗体層４上にＳｉＮおよびＳｉＣを堆積させることにより行われる。また、保護層２をエッチング等により部分的に除去することにより、パッド用開口２１を形成する。この後は、放熱部材８上へのヘッド基板１および接続基板５の組付け、接続基板５へのドライバＩＣ７接続の搭載、ワイヤ６１，６２のボンディング、保護樹脂７８の形成等を行うことにより、図１～図６に示したサーマルプリントヘッドＡ１が得られる。
次に、実施形態に係るサーマルプリントヘッドＡ１の作用について説明する。
複数の発熱部４１は、ヘッド基板１に設けた凸部１３の頂面付近に配列されるため、印字媒体はプラテンローラ９１を介して確実に発熱部４１に押圧される。凸部１３は、単結晶半導体に対して異方性エッチングを施すことにより形成されるため、その断面は主走査方向ｘについて一様となる。印字媒体の発熱部４１に対する押圧接触状態は、主走査方向ｘ各所において一定となる。これらのことは、ヘッド基板１の製造ロットが異なっても変わらない。そしてこのことは、印字品質の向上につながる。
ヘッド基板１の材料であるＳｉウエハは、比較的熱伝導性がよく、何らの手当も行わないと発熱部４１が発する熱を無駄に放熱部材８に向けて漏出させ、高速印字に不向きとなるが、このサーマルプリントヘッドＡ１の凸部１３の頂面には、例えば１０～２００μｍ、好ましくは３０～５０μｍという、十分な厚みのガラスグレーズ１５０からなる蓄熱層１５が積層形成されているため、発熱部４１が発する熱の無駄な漏出が防がれ、高速印字にも適するようになる。
しかも、蓄熱層１５は、上記のようにグレーズ層１５０Ａにウエットエッチングを施すことによりＳｉからなる凸部１３の頂面１３０に適正に形成されるが、たとえばＳｉＯ2をスパッタリングで付着させて形成することに比較し、圧倒的な厚みで、かつ圧倒的に短時間で形成することができ、このことは、サーマルプリントヘッドＡ１の製造効率の向上およびコスト低減に大いに寄与する。
もちろん、本発明の範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本発明の範囲に含まれる。
例えば、複数の発熱部４１に関して、主走査方向ｘに独立配置した抵抗体層の露出部に選択的に通電して発熱させるあらゆる発熱部の形態を採用できることは、もちろんである。
Ａ１ ：サーマルプリントヘッド
１ ：ヘッド基板
１Ａ ：材料基板
２ ：保護層
３ ：電極層
３Ａ ：導電膜
４ ：抵抗体層
４Ａ ：抵抗体膜
５ ：接続基板
７ ：ドライバＩＣ
８ ：放熱部材
１１ ：主面
１１Ａ ：主面
１３ ：凸部
１５ ：蓄熱層
１９ ：絶縁層
２１ ：パッド用開口
３１ ：個別電極層
３２ ：共通電極層
４１ ：発熱部
５９ ：コネクタ
６１ ：ワイヤ
６２ ：ワイヤ
７８ ：保護樹脂
９１ ：プラテンローラ
１３０ ：頂面
１３１ ：傾斜外面
１５０ ：グレーズ
１５０Ａ ：グレーズ層
１５０Ｂ ：グレーズ中間体
１５０Ｃ ：ラウンド部
１５１ ：レジスト
３１１ ；電極パッド部
３２３ ：共通部
３２４ ：櫛歯部
３２５ ：延長部
ｘ ：主走査方向
ｙ ：副走査方向
α１ ：角度

Claims (9)

  1. 主面を有する基板と、
    上記基板の上記主面上に形成され、主走査方向に延びる凸部と、
    上記凸部の頂面に形成された蓄熱層と、
    上記蓄熱層の上層に主走査方向に配列された複数の発熱部と、を含み、
    上記基板および上記凸部は、単結晶半導体により一体に形成されている、サーマルプリントヘッドであって、
    上記凸部の上記頂面は、上記主面と平行な平坦面であり、上記蓄熱層は、ガラスペーストを焼成した、上記凸部の上記頂面の副走査方向全幅にわたって形成されたグレーズであり、
    上記凸部は、上記頂面と、当該頂面に対して副走査方向両側につながり、かつ当該頂面から副走査方向に離れるにしたがって低位となるように上記主面に対して傾斜する一対の傾斜外面とを含み、
    上記グレーズは、平坦な上面と、当該平坦な上面の副走査方向両端から上記一対の傾斜外面に滑らかにつながっているラウンド部とを有していることを特徴とする、サーマルプリントヘッド。
  2. 上記複数の発熱部のそれぞれは、抵抗体層と、当該抵抗体層の一部を露出させるようにして当該抵抗体層上に積層され、相互間を通電可能な上流側導電層および下流側導電層を含んで形成されている、請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
  3. 上記単結晶半導体は、Ｓｉからなり、上記主面は、（１００）面である、請求項２に記載のサーマルプリントヘッド。
  4. 上記凸部の上記主面からの突出高さは、１００～３００μｍであり、上記蓄熱層の最大厚さは、１０～２００μｍである、請求項３に記載のサーマルプリントヘッド。
  5. 主面を有する基板と、上記基板の上記主面上に形成され、主走査方向に延びる凸部と、上記凸部の頂面に形成された蓄熱層と、上記蓄熱層の上層に主走査方向に配列された複数の発熱部と、を含み、上記基板および上記凸部は、単結晶半導体により一体に形成されており、上記凸部の上記頂面は、上記主面と平行な平坦面であり、上記蓄熱層は、ガラスペーストを焼成した、上記凸部の上記頂面の副走査方向全幅にわたって形成されたグレーズであり、上記凸部は、上記頂面と、当該頂面に対して副走査方向両側につながり、かつ当該頂面から副走査方向に離れるにしたがって低位となるように上記主面に対して傾斜する一対の傾斜外面とを含み、上記グレーズは、平坦な上面と、当該平坦な上面の副走査方向両端から上記一対の傾斜外面に滑らかにつながっているラウンド部とを有しているサーマルプリントヘッドの製造方法であって、
    単結晶半導体からなる材料基板の主面に、所定厚みのグレーズ層を形成するグレーズ層形成ステップ、
    上記グレーズ層にウエットエッチングを施すことにより、副走査方向所定幅で主走査方向に延びるグレーズ中間体を形成するグレーズ中間体形成ステップ、
    上記材料基板に異方性エッチングを施すことにより、グレーズ中間体が頂面に載る上記凸部を形成する凸部形成ステップ、
    を含み、
    上記グレーズ層形成ステップは、ガラスペーストを印刷・焼成することにより行い、
    上記凸部形成ステップは、上記グレーズ中間体をマスクとしてＫＯＨを用いた異方性エッチングを施すことにより行い、
    上記凸部形成ステップでは、上記凸部の上記頂面に対して副走査方向両側につながり、かつ当該頂面から副走査方向に離れるにしたがって低位となるように上記主面に対して傾斜する一対の傾斜外面を含む面を形成し、
    上記凸部形成ステップの後、上記グレーズ中間体を再焼成することにより、その平坦な上面の副走査方向両端にラウンド部を形成して当該ラウンド部を上記一対の傾斜外面に滑らかにつなげる、ことを特徴とする、サーマルプリントヘッドの製造方法。
  6. 上記材料基板は、上記主面を（１００）面とするＳｉウエハである、請求項５に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
  7. 上記グレーズ層形成ステップで形成されるグレーズ層の厚さは、１０～２００μｍである、請求項５または６に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
  8. 上記凸部形成ステップで形成される上記凸部の突出高さは、１００～３００μｍである、
    請求項５ないし７のいずれかに記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
  9. 上記複数の発熱部は、上記凸部形成ステップの後、抵抗体層を形成するステップと、当該抵抗体層の一部を露出させるようにして当該抵抗体層上に積層され、相互間を通電可能な上流側導電層および下流側導電層形成するステップを含んで形成される、請求項５ないし８のいずれかに記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
JP2019124488A 2019-07-03 2019-07-03 サーマルプリントヘッドおよびその製造方法 Active JP7297564B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019124488A JP7297564B2 (ja) 2019-07-03 2019-07-03 サーマルプリントヘッドおよびその製造方法
US16/911,293 US11097554B2 (en) 2019-07-03 2020-06-24 Thermal printhead and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019124488A JP7297564B2 (ja) 2019-07-03 2019-07-03 サーマルプリントヘッドおよびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021011021A JP2021011021A (ja) 2021-02-04
JP7297564B2 true JP7297564B2 (ja) 2023-06-26

Family

ID=74066528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019124488A Active JP7297564B2 (ja) 2019-07-03 2019-07-03 サーマルプリントヘッドおよびその製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11097554B2 (ja)
JP (1) JP7297564B2 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002225323A (ja) 2001-01-29 2002-08-14 Alps Electric Co Ltd サーマルヘッド及びその製造方法
JP2007185830A (ja) 2006-01-12 2007-07-26 Alps Electric Co Ltd サーマルヘッド及びこの製造方法
JP2019014233A (ja) 2017-06-08 2019-01-31 ローム株式会社 サーマルプリントヘッド
CN109484039A (zh) 2018-12-03 2019-03-19 山东华菱电子股份有限公司 一种热敏打印头用发热基板的制造方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59148673A (ja) * 1983-02-15 1984-08-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd サ−マルヘツド
JPS60176779A (ja) * 1984-02-23 1985-09-10 Alps Electric Co Ltd サ−マルヘツドならびにその製造方法
JPS6295239A (ja) * 1985-10-23 1987-05-01 Alps Electric Co Ltd サ−マルヘツド
JPH04288244A (ja) * 1991-03-18 1992-10-13 Alps Electric Co Ltd サーマルヘッド
JP3293981B2 (ja) * 1992-10-21 2002-06-17 アルプス電気株式会社 サーマルヘッド及びその製造方法
JPH06227014A (ja) * 1993-01-29 1994-08-16 Tdk Corp サーマルヘッド
JP3072359B2 (ja) * 1993-07-06 2000-07-31 ローム株式会社 薄膜型サーマルプリントヘッドおよびその製造方法
JP3124873B2 (ja) * 1993-09-10 2001-01-15 アルプス電気株式会社 サーマルヘッドおよびその製造方法
JPH07329331A (ja) * 1994-04-13 1995-12-19 Alps Electric Co Ltd サーマルヘッドおよびその製造方法
JP3410227B2 (ja) * 1994-08-12 2003-05-26 ティーディーケイ株式会社 サーマルヘッドとその製造方法
EP1226951A3 (en) * 2001-01-29 2003-03-12 Alps Electric Co., Ltd. Power-saving thermal head
JP2007269036A (ja) 2007-06-04 2007-10-18 Rohm Co Ltd 薄膜型サーマルプリントヘッドの発熱体抵抗値の調整方法
JP6650264B2 (ja) * 2015-12-25 2020-02-19 ローム株式会社 サーマルプリントヘッド

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002225323A (ja) 2001-01-29 2002-08-14 Alps Electric Co Ltd サーマルヘッド及びその製造方法
JP2007185830A (ja) 2006-01-12 2007-07-26 Alps Electric Co Ltd サーマルヘッド及びこの製造方法
JP2019014233A (ja) 2017-06-08 2019-01-31 ローム株式会社 サーマルプリントヘッド
CN109484039A (zh) 2018-12-03 2019-03-19 山东华菱电子股份有限公司 一种热敏打印头用发热基板的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20210001641A1 (en) 2021-01-07
JP2021011021A (ja) 2021-02-04
US11097554B2 (en) 2021-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108944063B (zh) 热敏打印头和热敏打印头的制造方法
JP2019166824A (ja) サーマルプリントヘッド
JP6676369B2 (ja) サーマルプリントヘッドおよびサーマルプリンタ
JP7413066B2 (ja) サーマルプリントヘッドの製造方法、サーマルプリントヘッドおよびサーマルプリンタ
JP7269802B2 (ja) サーマルプリントヘッドおよびその製造方法
JP7297564B2 (ja) サーマルプリントヘッドおよびその製造方法
JP7284640B2 (ja) サーマルプリントヘッド
JP7063442B2 (ja) サーマルプリントヘッド
JP7219634B2 (ja) サーマルプリントヘッド
JP7393218B2 (ja) サーマルプリントヘッドの製造方法およびサーマルプリントヘッド
JP7151054B2 (ja) サーマルプリントヘッド、および、その製造方法
JP7385481B2 (ja) サーマルプリントヘッドの製造方法
US11305553B2 (en) Thermal print head and method of manufacturing thermal print head
WO2021149617A1 (ja) サーマルプリントヘッドおよびサーマルプリントヘッドの製造方法
JP7360880B2 (ja) サーマルプリントヘッド及びその製造方法
JP2021011020A (ja) サーマルプリントヘッドおよびその製造方法
WO2024004658A1 (ja) サーマルプリントヘッド、サーマルプリンタおよびサーマルプリントヘッドの製造方法
WO2021100822A1 (ja) サーマルヘッドおよびサーマルプリンタ
WO2023214514A1 (ja) サーマルプリントヘッド、サーマルプリントヘッドの製造方法、およびサーマルプリンタ
JP2022175561A (ja) サーマルプリントヘッド、およびサーマルプリントヘッドの製造方法
JP5260038B2 (ja) サーマルプリントヘッドおよびその製造方法
JP5670076B2 (ja) サーマルプリントヘッドおよびその製造方法
JP2023082289A (ja) サーマルプリントヘッド、および、サーマルプリントヘッドの製造方法
JP2023121941A (ja) サーマルプリントヘッド
JP2021115746A (ja) サーマルプリントヘッド、および、サーマルプリントヘッドの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220613

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230222

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230307

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230508

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230606

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230614

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7297564

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150