JP7297594B2 - サーマルプリントヘッド - Google Patents

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Description

本開示は、サーマルプリントヘッドに関する。
特許文献1には、基板と、抵抗体層と、配線層とを備えるサーマルプリントヘッドが記載されている。抵抗体層は、複数の発熱部を有する。配線層は、複数の発熱部への通電経路を構成する。
特開2017-114057号公報
上記のようなサーマルプリントヘッドにおいては、例えばプラテンローラなどによって発熱部に向けて印刷媒体が押し付けられることによって、発熱部の熱が印刷媒体に伝わり、印刷媒体に文字、画像などが印刷される。この場合、例えばプラテンローラの位置ずれが発生すると、印刷媒体が発熱部に向けて押し付けられにくくなる場合がある。以上のことから、サーマルプリントヘッドには未だ改善の余地がある。
本開示の目的は、印刷媒体を好適に印刷できるサーマルプリントヘッドを提供することにある。
上記課題を解決するサーマルプリントヘッドは、単結晶半導体で形成される基板と、主走査方向に配列される複数の発熱部を有する抵抗体層と、複数の前記発熱部への通電経路を構成する配線層と、を備えたサーマルプリントヘッドであって、前記基板は、前記抵抗体層と対向する面である主面と、前記主面から突出するように設けられ、前記主走査方向に延びる凸部と、を有し、前記凸部は、前記主走査方向から見て、前記主面に対して傾斜し直線状に延びる傾斜面と、前記凸部の突出方向において前記傾斜面よりも前記主面から離れた位置に設けられ、前記突出方向に凸となるように湾曲する湾曲面と、を有し、前記複数の発熱部はそれぞれ、前記湾曲面に対応する部分に形成された発熱湾曲部を含む。
この構成によれば、発熱湾曲部が湾曲しているため、印刷媒体が発熱湾曲部に向けて押し付けられやすくなっている。したがって、印刷媒体を好適に印刷できる。
上記サーマルプリントヘッドによれば、印刷媒体を好適に印刷できる。
第1実施形態におけるサーマルプリントヘッドの平面図。 図1における2-2線断面図。 図2の拡大図。 図3の拡大図。 配線層の平面図。 図5の拡大図。 基板材料の断面図。 1回目のエッチングが施された後の基板材料の断面図。 2回目のエッチングが施された後の基板の断面図。 図9の拡大図。 KOHを用いたエッチングが施された基板の断面図。 TMAHを用いたエッチングが施された基板の断面図。 絶縁層が形成された基板の断面図。 抵抗体膜が形成された基板の断面図。 配線膜が形成された基板の断面図。 配線層及び抵抗体層が形成された基板の断面図。 図16の拡大図。 第2実施形態におけるサーマルプリントヘッドの断面図。 第2実施形態におけるサーマルプリントヘッドの平面図。 第3実施形態におけるサーマルプリントヘッドの断面図。 第4実施形態におけるサーマルプリントヘッドの断面図。 図21の拡大図。 第4実施形態におけるサーマルプリントヘッドの平面図。 図23における24-24線断面図。 第5実施形態におけるサーマルプリントヘッドの平面図。 第6実施形態におけるサーマルプリントヘッドの断面図。 第7実施形態におけるサーマルプリントヘッドの断面図。 図27の拡大図。 第8実施形態におけるサーマルプリントヘッドの断面図。
以下、サーマルプリントヘッドの一実施形態について図面を参照して説明する。以下に示す一実施形態は、技術的思想を具体化するための構成、方法を例示するだけであり、構成部品の材質、形状、構造、配置、寸法などを限定しない。以下に示す一実施形態に対して、種々の変更を加えることができる。
(第1実施形態)
サーマルプリントヘッドA1は、プラテンローラ91によって搬送される印刷媒体99に印刷を施すプリンタに組み込まれるものである。印刷媒体99は、例えば、感熱紙である。サーマルプリントヘッドA1は、感熱紙に印刷することによって、バーコードシート、レシートなどを作成する。
なお、第1実施形態において、サーマルプリントヘッドA1に対して印刷媒体99が搬送される方向が副走査方向yであり、副走査方向y及び印刷媒体99の厚さ方向の双方に直交する方向が主走査方向xである。主走査方向xにおける印刷媒体99の寸法は、印刷媒体99の幅である。印刷媒体99は、副走査方向yにおいて、上流から下流へ搬送される。
図1及び図2に示すように、サーマルプリントヘッドA1は、基板1を備える。基板1は、単結晶半導体によって構成される。基板1は、例えば、SiあるいはTaNによって構成される。
基板1は、第1主面11と、第1主面11とは反対の面である第1裏面12とを有する。第1主面11及び第1裏面12は、基板1の厚さ方向zに対して交差する面であり、第1実施形態においては厚さ方向zに対して直交している。厚さ方向zは、主走査方向x及び副走査方向yの双方と直交する方向である。なお、説明の便宜上、厚さ方向zのうち第1主面11から離れる方向を単に上方という。
基板1は、例えば、平面視した場合に、矩形状となるように構成される。第1実施形態において、基板1は、主走査方向xにおいて長尺となるように構成される。そのため、第1実施形態の基板1において、副走査方向yにおける寸法は、主走査方向xにおける寸法よりも小さい。
主走査方向xにおける基板1の寸法は、例えば、100mm以上150mm以下である。副走査方向yにおける基板1の寸法は、例えば、1.0mm以上5.0mm以下である。厚さ方向zにおける基板1の寸法は、例えば、725μmである。基板1において、最も厚い部分の寸法が725μmである。基板1の形状及び寸法は、上述した形状に限らない。
図1~図4に示すように、基板1は、第1主面11から突出した凸部13を有する。凸部13は、主走査方向xに延びている。換言すれば、凸部13の延設方向が主走査方向xであるといえる。
凸部13は、単結晶半導体によって構成されており、例えばSiあるいはTaNによって構成されている。第1実施形態においては、凸部13は、基板1と一体的に形成されている。
図2~図4に示すように、第1実施形態において、凸部13の突出方向は、第1裏面12から第1主面11に向かう方向である。また、凸部13の突出方向は、基板1の厚さ方向zに対して第1主面11から離れる方向、すなわち上方ともいえる。
厚さ方向zにおける凸部13の寸法は、例えば、150μm以上300μm以下である。第1実施形態において、凸部13は、基板1を主走査方向xから見た場合に、副走査方向yにおいて基板1の中心よりも下流に位置している。
図4に示すように、凸部13は、頂面130を有する。頂面130は、凸部13の突出方向において、第1主面11からの距離が最も大きい位置に位置する面である。第1実施形態の頂面130は、第1主面11と平行な平面である。頂面130は、基板1を平面視した場合に、主走査方向xにおいて長尺となる矩形状となるように構成されている。
凸部13は、傾斜面132を有する。傾斜面132は、第1主面11に対して傾斜する面である。傾斜面132は、第1主面11及び厚さ方向zに対して傾斜した状態で第1主面11から上方に向けて延びている。傾斜面132は、主走査方向xから見た場合に、直線状に傾斜している。
第1実施形態の凸部13は、傾斜面132を2つ有している。2つの傾斜面132は、副走査方向yにおいて頂面130を挟むように位置している。説明の便宜上、副走査方向yにおいて、頂面130よりも下流に位置する傾斜面132を第1傾斜面132Eとし、頂面130よりも上流に位置する傾斜面132を第2傾斜面132Fとする。第1傾斜面132Eにおいて副走査方向yの下流に位置する端部は、第1主面11と繋がる。第2傾斜面132Fにおいて副走査方向yの上流に位置する端部は、第1主面11と繋がっている。第1傾斜面132Eと第2傾斜面132Fとは、第1主面11から離れるに従って徐々に互いに近づくように傾斜している。
凸部13は、湾曲面131を有する。湾曲面131は、凸部13の突出方向において傾斜面132よりも第1主面11から離れた位置に設けられている。湾曲面131は、副走査方向yにおいて頂面130と傾斜面132との間に位置しており、頂面130と傾斜面132とに繋がっている。すなわち、湾曲面131は、傾斜面132と繋がる第1端131Aと、頂面130と繋がる第2端131Bと、を有している。
湾曲面131は、主走査方向xから見て、凸部13の突出方向に凸となるように湾曲している。湾曲面131は、例えば主走査方向xから見て、凸部13の中心点C1に対して径方向外側に向けて凸となるように湾曲している。第1実施形態において、湾曲面131は円弧状である。中心点C1は、副走査方向yにおいて凸部13の中心であり、厚さ方向zにおいて第1主面11と同じ位置にある点である。
主走査方向xから見た場合に、凸部13は、湾曲面131によって、丸みを帯びた形状となる。凸部13において、傾斜面132と湾曲面131との境界部分は、湾曲している。凸部13において、頂面130と湾曲面131との境界部分は、湾曲している。すなわち、傾斜面132と湾曲面131との境界部分、及び、頂面130と湾曲面131との境界部分は、凸部13において丸くなっている。
図10に示すように、第1湾曲面131Eの接線L1と第1主面11とがなす角度α1は、第1傾斜面132Eと第1主面11とがなす角度α2以下である。
第1実施形態において、第1主面11は、(100)面である。第1実施形態において、角度α1は、20度以上40度以下である。好ましくは、角度α1は、22度以上37度以下である。第1実施形態では、第1端131Aにおける接線L11と第1主面11とのなす角度α11は例えば37度であり、第2端131Bにおける接線L12と第1主面11とのなす角度α12は例えば22度である。すなわち、湾曲面131は、第1端131Aから第2端131Bに向かうに従って、第1主面11に対する接線の角度α1が徐々に小さくなるように湾曲している。
第1実施形態において、角度α2は、第1主面11から頂面130に向けて延びる傾斜面132の上り勾配を表す角度である。角度α2は、50度以上60度以下であり、好ましくは54.7度である。
第1実施形態において、厚さ方向zにおける湾曲面131の長さは、厚さ方向zにおける傾斜面132の長さよりも短い。厚さ方向zにおける湾曲面131の寸法は、例えば50μmである。厚さ方向zにおける傾斜面132の寸法は、例えば100μmである。
第1実施形態において、副走査方向yにおける湾曲面131の長さは、副走査方向yにおける傾斜面132の長さよりも長い。副走査方向yにおける湾曲面131の寸法は、例えば100μmである。副走査方向yにおける傾斜面132の寸法は、例えば75μmである。
第1実施形態の凸部13は、湾曲面131を2つ有している。2つの湾曲面131は、副走査方向yにおいて頂面130を挟むように位置している。説明の便宜上、副走査方向yにおいて、頂面130よりも下流に位置する湾曲面131を第1湾曲面131Eとし、頂面130よりも上流に位置する湾曲面131を第2湾曲面131Fとする。第1湾曲面131Eと第2湾曲面131Fとは、第1主面11から離れるに従って徐々に互いに近づくように湾曲している。
第1湾曲面131Eは、副走査方向yにおいて頂面130と第1傾斜面132Eとの間に位置しており、副走査方向yにおいて頂面130と第1傾斜面132Eとに繋がっている。
第2湾曲面131Fは、副走査方向yにおいて頂面130と第2傾斜面132Fとの間に位置しており、副走査方向yにおいて頂面130と第2傾斜面132Fとに繋がっている。
第1実施形態において、2つの湾曲面131と2つの傾斜面132とは、副走査方向yにおいて頂面130を基準に対称となるように設けられている。すなわち、凸部13は、主走査方向xから見た場合に、副走査方向yにおいて凸部13の中心を基準に対称な形状となるように構成されている。
図3及び図4に示すように、サーマルプリントヘッドA1は、絶縁層19を備える。絶縁層19は、基板1上に形成されており、具体的には第1主面11上に形成されている。絶縁層19は、第1主面11及び凸部13を覆うように位置している。
絶縁層19は、絶縁性材料によって構成されている。絶縁層19は、例えば、SiO、SiN又はTEOSによって構成される。TEOSとは、オルトケイ酸テトラエチルである。第1実施形態の絶縁層19は、TEOSによって構成されている。絶縁層19の厚さは、例えば、5μm以上15μm以下である。第1実施形態において、絶縁層19の厚さは、10μmである。絶縁層19の厚さは、上述した厚さに限らない。
サーマルプリントヘッドA1は、配線層3と抵抗体層4とを備える。第1実施形態においては、第1主面11に対して抵抗体層4及び配線層3の順に積層されている。具体的には、絶縁層19上に抵抗体層4が積層され、抵抗体層4上に配線層3が積層されている。この場合、抵抗体層4及び配線層3は、絶縁層19によって基板1と絶縁されている。すなわち、絶縁層19は、基板1と、抵抗体層4及び配線層3とを絶縁するものである。
第1実施形態において、抵抗体層4は、絶縁層19を介して第1主面11と対向している。抵抗体層4は、第1主面11及び凸部13を覆うように位置している。抵抗体層4は、凸部13上において、頂面130、湾曲面131及び傾斜面132を覆うように位置している。
抵抗体層4は、例えば、SiあるいはTaNによって構成されている。抵抗体層4の厚さは、例えば、0.02μm以上0.10μm以下である。第1実施形態において、抵抗体層4の厚さは、0.05μmである。抵抗体層4の厚さは、上述した厚さに限らない。
図5に示すように、抵抗体層4は、複数の発熱部41を有している。複数の発熱部41は、凸部13上に位置している。第1実施形態では、凸部13上に配置されている抵抗体層4の一部は、配線層3に覆われていない。そして、複数の発熱部41は、凸部13上に配置されている抵抗体層4のうち配線層3に覆われていない部分で構成されている。
図6に示すように、第1実施形態の発熱部41は、基板1を平面視した場合に、副走査方向yにおいて長尺となる矩形状となるように構成されている。発熱部41の形状は、上述した形状に限らない。複数の発熱部41は、主走査方向xに配列されている。
複数の発熱部41は、選択的に通電されることにより、複数の発熱部41に対して押し付けられている印刷媒体99を局所的に加熱する。これにより、印刷媒体99に文字などが印刷される。
発熱部41について詳細に説明する。
図4に示すように、発熱部41は、第1湾曲面131Eに対応する部分に形成された発熱湾曲部411を含む。発熱湾曲部411は、抵抗体層4のうち、第1湾曲面131E上に形成された部分で構成されている。発熱湾曲部411の表面は、第1湾曲面131Eと対応するように湾曲している。
第1実施形態において、発熱湾曲部411は、副走査方向yにおいて、第1湾曲面131Eの全長にわたって設けられている。すなわち、発熱湾曲部411は、第1湾曲面131E上において、第1端131Aから第2端131Bまでにわたって設けられている。
発熱部41は、第1傾斜面132Eに対応する部分に形成された発熱傾斜部412を含む。発熱傾斜部412は、抵抗体層4のうち、第1傾斜面132E上に形成されている部分の一部である。第1実施形態において、発熱傾斜部412は、副走査方向yにおいて、発熱湾曲部411よりも下流に位置している。発熱傾斜部412の表面は、第1傾斜面132Eと対応するように、第1主面11に対して傾斜している。
第1実施形態では、発熱傾斜部412は、第1傾斜面132E上の全体ではなく一部に設けられている。発熱傾斜部412は、第1傾斜面132E上において副走査方向yの上流に位置する端部に設けられている一方、副走査方向yの下流に位置する端部には設けられていない。
発熱傾斜部412は、発熱湾曲部411と連続している。このため、発熱部41は、凸部13上において、第1湾曲面131Eと第1傾斜面132Eとにわたって設けられている。すなわち、発熱部41は、第1湾曲面131Eと第1傾斜面132Eとの境界を跨ぐように設けられている。
発熱部41は、頂面130と対応する部分に形成される発熱頂部410を含む。発熱頂部410は、抵抗体層4のうち、頂面130上に形成されている部分の一部である。第1実施形態において、発熱頂部410は、副走査方向yにおいて、発熱湾曲部411よりも上流に位置している。発熱頂部410の表面は、頂面130と平行な平面となる。
第1実施形態では、発熱頂部410は、頂面130上の全体ではなく一部に設けられている。発熱頂部410は、頂面130上において副走査方向yの下流に位置する端部に設けられている一方、副走査方向yの上流に位置する端部には設けられていない。
発熱頂部410は、発熱湾曲部411と連続している。このため、発熱部41は、凸部13上において、頂面130と第1湾曲面131Eとにわたって設けられている。すなわち、発熱部41は、頂面130と第1湾曲面131Eとの境界を跨ぐように設けられている。
以上のとおり、第1実施形態では、発熱部41は、第1湾曲面131E上と、第1湾曲面131Eに対して副走査方向yの両側部分とにわたって形成されている。
配線層3は、複数の発熱部41への通電経路を構成している。配線層3は、例えば、金属材料によって構成されている。配線層3は、例えば、Cuによって構成される。配線層3は、複数の金属材料によって構成されてもよい。例えば、配線層3は、Cuによって構成される層と、Tiによって構成される層とを有してもよい。この場合、Tiによって構成される層は、Cuによって構成される層と、抵抗体層4との間に位置しているとよい。Tiによって構成される層の厚さは、例えば、100nmである。配線層3の厚さは、例えば、0.3μm以上2.0μm以下である。配線層3の厚さは、上述した厚さに限らない。
図5に示すように、配線層3は、複数の個別電極31と、共通電極32とを有する。個別電極31と共通電極32とは、副走査方向yにおいて、発熱部41を挟むように位置している。換言すれば、抵抗体層4のうち、複数の個別電極31と共通電極32との間において配線層3から露出した部分が、複数の発熱部41となっている。
図5及び図6に示すように、個別電極31は、副走査方向yにおいて発熱部41よりも上流に位置している。個別電極31は、副走査方向yに延びるように構成されている。個別電極31は、例えば、帯状に構成される。
個別電極31は、第2傾斜面132F及び第2湾曲面131Fに対応する部分に形成されている。個別電極31は、第2湾曲面131Fから副走査方向yの下流側にはみ出しており、頂面130の一部と重なっている。このため、個別電極31において副走査方向yの下流に位置する端部は、頂面130と重なる位置に配置されている。このため、頂面130上に形成されている抵抗体層4の一部は個別電極31によって覆われ、その他の部分は発熱頂部410を構成している。
個別電極31は、ワイヤ61が接続される電極である。図5に示すように、個別電極31は、ワイヤボンディング用のパッドである個別パッド311を有する。個別パッド311は、個別電極31においてワイヤ61が接続される部分である。図5においては、説明のために、保護層2と、保護樹脂78と、ワイヤ61とが省略されている。
図6に示すように、共通電極32は、副走査方向yにおいて発熱部41よりも下流に位置している。共通電極32は、連結部分323と、複数の帯状部分324とを有する。共通電極32において、連結部分323は、複数の帯状部分324と繋がっている。連結部分323は、主走査方向xに延びている。副走査方向yにおける連結部分323の寸法は、副走査方向yにおける帯状部分324の寸法よりも大きい。
帯状部分324は、副走査方向yにおいて、連結部分323よりも上流に位置している。帯状部分324は、連結部分323から帯状に延びている。帯状部分324における副走査方向yの上流に位置する端部は、第1傾斜面132Eと重なる位置に配置されている。このため、第1傾斜面132E上に形成されている抵抗体層4の一部は共通電極32の帯状部分324によって覆われ、その他の部分は発熱傾斜部412を構成している。帯状部分324における副走査方向yの上流に位置する端部は、共通電極32における副走査方向yの上流に位置する端部である。
図4に示すように、第1実施形態のサーマルプリントヘッドA1は、保護層2を備える。第1実施形態において、第1主面11に対して、絶縁層19、抵抗体層4、配線層3及び保護層2が順に積層されている。
保護層2は、配線層3上と、抵抗体層4における配線層3に覆われていない部分である発熱部41上との双方に形成されている。保護層2は、第1主面11と凸部13とを覆うように位置している。保護層2は、配線層3と抵抗体層4の発熱部41とを覆うことにより保護している。
保護層2は、絶縁性材料によって構成されている。保護層2は、1又は複数の層によって構成されている。保護層2は、例えば、SiO、SiN、SiC、AlNなどの材料によって構成されている。例えば、保護層2は、SiOによって構成される層と、AlNによって構成される層とを有してもよい。保護層2の厚さは、例えば、1.0μm以上10.0μm以下である。保護層2の厚さは、上述した厚さに限らない。
図3に示すように、保護層2には、パッド用開口21が形成されている。パッド用開口21は、例えば、保護層2を厚さ方向zに貫通する穴である。パッド用開口21は、複数設けられている。パッド用開口21は、ワイヤ61を配線層3の個別電極31に接続するための開口である。パッド用開口21は、個別パッド311を露出させている。
ここで、配線層3及び抵抗体層4に通電されると、抵抗体層4において配線層3から露出する発熱部41が発熱する。発熱部41から生じた熱が保護層2を介して印刷媒体99に伝わり、印刷媒体99に文字などが印刷される。
図1及び図2に示すように、サーマルプリントヘッドA1は、回路基板5を備える。回路基板5は、例えば、副走査方向yにおいて基板1と並ぶように位置している。第1実施形態において、回路基板5は、副走査方向yにおいて基板1よりも上流に位置している。回路基板5は、例えば、PCB基板である。
回路基板5は、第2主面51と、第2主面51とは反対の面となる第2裏面52とを有する。第1実施形態において、第2主面51は、第1主面11と平行である。第1実施形態において、第2主面51は、基板1に対して第1主面11と第1裏面12との間に位置している。
回路基板5は、平面視した場合に、矩形状となるように構成されている。第1実施形態において、回路基板5は、主走査方向xにおいて長尺となるように構成されている。そのため、第1実施形態の回路基板5において、副走査方向yにおける寸法は、主走査方向xにおける寸法よりも小さい。
回路基板5において、第2主面51と第2裏面52との間の距離が、回路基板5の厚さである。回路基板5の厚さは、基板1の厚さよりも厚い。すなわち、厚さ方向zにおける回路基板5の寸法は、厚さ方向zにおける基板1の寸法よりも大きい。回路基板5は、上述した形状及び寸法に限らない。
サーマルプリントヘッドA1は、ドライバIC7を備える。第1実施形態において、ドライバIC7は、複数設けられる。ドライバIC7は、回路基板5に搭載される。ドライバIC7は、第2主面51に搭載される。ドライバIC7は、発熱部41への通電を制御するICである。各ドライバIC7は、複数の発熱部41に対して個別に通電させる。
ドライバIC7は、ワイヤ61によって配線層3に接続される。第1実施形態においては、ワイヤ61は、ドライバIC7と個別パッド311とに接続されている。ワイヤ61は、個別電極31の数に対応して複数設けられる。ドライバIC7は、複数のワイヤ62によって、回路基板5上に形成される図示しない配線層に接続される。
ドライバIC7は、回路基板5を介してサーマルプリントヘッドA1外から入力される指令信号に従って、複数の発熱部41への通電を制御する。ドライバIC7は、例えば、プリンタが備えるCPUから送信される信号に従って、各発熱部41への通電を個別に制御する。第1実施形態において、複数のドライバIC7は、複数の発熱部41の個数に応じて設けられる。
サーマルプリントヘッドA1は、保護樹脂78を備える。保護樹脂78は、ドライバIC7と、ワイヤ61と、ワイヤ62とを覆うことにより、ドライバIC7、ワイヤ61及びワイヤ62を保護する。第1実施形態において、保護樹脂78は、基板1と回路基板5とに跨るように位置する。保護樹脂78は、例えば、絶縁性樹脂である。保護樹脂78は、例えば、黒色の絶縁性樹脂である。
サーマルプリントヘッドA1は、コネクタ59を備える。コネクタ59は、サーマルプリントヘッドA1がプリンタに接続されるときに使用される。サーマルプリントヘッドA1は、コネクタ59を介してプリンタに接続されている。コネクタ59は、回路基板5に搭載されている。コネクタ59は、ワイヤ62が接続される回路基板5上の配線層に接続されている。
サーマルプリントヘッドA1は、放熱部材8を備える。放熱部材8は、基板1と回路基板5とを支持している。放熱部材8は、発熱部41から生じた熱の一部を外部へと放熱する。すなわち、放熱部材8は、ヒートシンクとして機能する。放熱部材8は、例えば、金属によって構成されている。放熱部材8は、例えば、アルミニウムによって構成されている。第1実施形態において、放熱部材8は、ブロック状に構成されている。
第1実施形態において、放熱部材8は、第1支持面81と、第2支持面82とを有する。第1支持面81及び第2支持面82は、副走査方向yにおいて並ぶように位置している。第1支持面81及び第2支持面82は、互いに平行である。
第1支持面81は、基板1と接合される面である。第1支持面81は、第1裏面12と接合される。第2支持面82は、回路基板5と接合される面である。第2支持面82は、第2裏面52と接合される。第2支持面82は、副走査方向yにおいて第1支持面81よりも上流に位置する。第2支持面82は、副走査方向yにおいて第1支持面81よりも上流に位置する。
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説明する。
サーマルプリントヘッドA1の製造方法は、凸部13を形成する凸部形成工程を含む。凸部形成工程について説明する。
図7に示すように、単結晶半導体によって構成される基板材料1Aを用意する。基板材料1Aは、例えば、Siウエハである。基板材料1Aの厚さは、例えば725μmであるが、これに限定されない。基板材料1Aは、第1面11Aと、第1面11Aとは反対の面である第2面12Aとを有する。第1実施形態において、第1面11Aは、(100)面である。なお、基板材料1Aは、TaNウエハでもよい。
次に、基板材料1Aに対して、第1面11Aを所定のマスク層で覆う。その後、第1面11Aに対して、例えばKOHを用いた異方性エッチングを施す。
図8に示すように、KOHを用いた異方性エッチングによって、基板材料1Aに、第1面11Aから突出する基板凸部13Aが形成される。このとき、第1面11Aは、エッチングされた面である。基板凸部13Aは、主走査方向xに長く延びるように形成される。
基板凸部13Aは、基板頂面130Aを有する。基板頂面130Aは、第1面11Aと平行な面である。第1実施形態において、基板頂面130Aは、(100)面である。第1実施形態において、エッチングされた後の第1面11Aは、(100)面である。
基板凸部13Aは、基板傾斜面132Aを有する。基板傾斜面132Aは、副走査方向yにおいて基板頂面130Aと第1面11Aとに繋がる面である。
第1実施形態の基板凸部13Aは、基板傾斜面132Aを2つ有する。2つの基板傾斜面132Aは、副走査方向yにおいて基板頂面130Aを挟むように位置する。基板傾斜面132Aは、基板頂面130Aと第1面11Aとに繋がる。基板傾斜面132Aは、基板頂面130A及び第1面11Aに対して傾斜する面である。
図9に示すように、マスク層を除去し、TMAHを用いたエッチングによって、湾曲面131を形成する。TMAHとは、水酸化テトラメチルアンモニウムである。第1実施形態においては、TMAHの濃度が20%以上30%以下である水溶液、又はメタノール溶液を用いる。図9において、頂面130は、基板頂面130Aが形成されていた部分である。傾斜面132は、基板傾斜面132Aが形成されていた部分である。湾曲面131は、基板頂面130Aと基板傾斜面132Aとの境界部分にTMAHを用いたエッチングが施された部分である。基板1の第1主面11は基板材料1Aの第1面11Aである、基板1の第1裏面12は基板材料1Aの第2面12Aである。
すなわち、サーマルプリントヘッドA1の製造方法は、凸部形成工程として、基板材料1Aに対してKOHを用いた異方性エッチングを行うことにより、傾斜面132を形成する第1工程と、基板傾斜面132Aを有する基板材料1Aに対してTMAHを用いた異方性エッチングを行うことにより、湾曲面131を形成する第2工程と、を含む。このように、図7に示す基板材料1Aに対して2回の異方性エッチングを施すことによって、図9に示す凸部13を有する基板1が形成される。
ここで、比較例として、基板凸部13Aが形成された基板材料1A(ともに図8参照)に対して、KOHを用いた異方性エッチングが施された場合の凸部13の画像を図11に示す。図11に示すように、2回目の異方性エッチングにおいて、TMAHではなくKOHを用いた場合、湾曲面131ではなく斜面134が基板1に形成される。すなわち、斜面134は、基板頂面130Aと基板傾斜面132Aとの境界部分にKOHを用いたエッチングが施された部分である。斜面134は、副走査方向yにおいて頂面130と傾斜面132とに繋がる面である。斜面134は、基板1を主走査方向xから見た場合に、直線状に延びる。第1主面11に対する斜面134の角度は、角度α2とは異なる。
図11に示す比較例では、凸部13は、斜面134を2つ有する。2つの斜面134は、副走査方向yにおいて頂面130を挟むように位置する。説明の便宜上、副走査方向yにおいて、頂面130よりも下流に位置する斜面134を第1斜面134Eとし、頂面130よりも上流に位置する斜面134を第2斜面134Fとする。第1斜面134Eは、頂面130と第1傾斜面132Eとに繋がる。第2斜面134Fは、頂面130と第2傾斜面132Fとに繋がる。斜面134と第1主面11とがなす角度は、角度α2よりも小さい。
図11に示す比較例においては、凸部13が角張った形状となる。すなわち、凸部13においては、頂面130と斜面134との境界部分と、斜面134と傾斜面132との境界部分とが、角張る。KOHを用いた異方性エッチングにより形成される斜面134の表面は、比較的粗い状態となる。
これに対して、図12に示すように、基板凸部13Aが形成された基板材料1A(ともに図8参照)に対して、TMAHを用いた異方性エッチングを施すと、湾曲面131が形成される。すなわち、2回目の異方性エッチングにおいて、TMAHを用いると、基板1に湾曲面131が形成される。これにより、凸部13が丸みを帯びた形状となる。TMAHを用いた異方性エッチングにより形成される湾曲面131の表面は、比較的滑らかな状態となる。
図11及び図12に示すように、湾曲面131の表面粗さは、斜面134の表面粗さよりも小さい。表面粗さとは、例えば、算術平均粗さである。例えば、湾曲面131及び斜面134にレーザー光を照射することによって、湾曲面131の表面粗さ及び斜面134の表面粗さを測定できる。同様の手法により、傾斜面132の表面粗さも測定できる。
特に、傾斜面132と湾曲面131との境界部分は、比較例の斜面134と傾斜面132との境界部分よりも滑らかになっている。すなわち、湾曲面131と傾斜面132との境界部分は、滑らかに主走査方向xに延びている。
基板材料1Aに対して、TMAHを用いた異方性エッチングを2回施すことによって、基板1を形成してもよい。すなわち、1回目の異方性エッチングにおいて、TMAHを用いてもよい。KOHに代えてTMAHを用いた場合でも、傾斜面132を形成できる。
引き続き、サーマルプリントヘッドA1の製造方法の一例について説明する。
図13に示すように、次に、絶縁層19を形成する。例えば、CVDによって基板1にTEOSを堆積させることにより、絶縁層19が形成される。
図14に示すように、次に、抵抗体膜4Aを形成する。例えば、スパッタリングによって絶縁層19上にTaNの薄膜を形成することにより、抵抗体膜4Aが形成される。なお、抵抗体膜4AはSiの薄膜でもよい。
図15に示すように、次に、導電膜3Aを形成する。例えば、めっき、スパッタリングなどによって抵抗体膜4A上にCuで構成される層を形成することによって、導電膜3Aが形成される。導電膜3Aを形成する場合において、Cuで構成される層を形成する前にTiで構成される層を形成してもよい。
図16及び図17に示すように、次に、配線層3及び抵抗体層4を形成する。導電膜3Aの選択的なエッチングと抵抗体膜4Aの選択的なエッチングとを施すことにより、配線層3及び抵抗体層4が形成される。このとき、配線層3においては、個別電極31と共通電極32とが形成される。抵抗体層4においては、発熱部41が形成される。
次に、保護層2を形成する。例えば、CVDによって、絶縁層19、配線層3及び抵抗体層4上に、SiN及びSiCを堆積させることにより、保護層2が形成される。保護層2をエッチングなどによって部分的に除去することにより、パッド用開口21が形成される。
サーマルプリントヘッドA1の製造方法は、他に、保護層2が形成された基板1を第1支持面81に取り付ける工程、回路基板5を第2支持面82に取り付ける工程、ドライバIC7を回路基板5に搭載する工程、ワイヤ61及びワイヤ62のボンディング工程、保護樹脂78を形成する工程、などを含む。こうした製造方法によって、上述のサーマルプリントヘッドA1が得られる。
次に、第1実施形態における作用について説明する。
印刷媒体99は、プラテンローラ91によって発熱湾曲部411に向けて押し付けられながら、搬送される。すなわち、第1実施形態では、プラテンローラ91が発熱湾曲部411に向けて押し付けられるように両者の相対位置が規定されている。この場合、発熱湾曲部411が湾曲しているため、プラテンローラ91によって印刷媒体99が発熱湾曲部411に向けて押し付けられやすくなっている。そのため、仮にプラテンローラ91の位置ずれが生じた場合であっても、印刷媒体99が発熱湾曲部411に向けて押し付けられやすい。
発熱湾曲部411が湾曲しているため、印刷媒体99においてプラテンローラ91とサーマルプリントヘッドA1とによって挟まれる面積が小さくなっている。これにより、搬送時にサーマルプリントヘッドA1と印刷媒体99との間に生じる摩擦を低減できる。なお、印刷媒体99は保護層2を介して発熱湾曲部411に押し付けられることに着目すれば、印刷媒体99と発熱湾曲部411との間に生じる摩擦を低減できるともいえる。
第1実施形態において、発熱部41は、頂面130上と、第1湾曲面131E上と、第1傾斜面132E上とに跨って設けられている。すなわち、発熱部41が、凸部13上において、副走査方向yの下流に偏倚するように設けられている。これにより、例えば、プラテンローラ91が凸部13に対して副走査方向yの下流に偏倚する場合に、発熱部41に向けて印刷媒体99が押し付けられやすくなり、良好な印刷品質が得られる。
プラテンローラ91が凸部13に対して副走査方向yの下流に偏倚すると、プラテンローラ91と保護樹脂78とが干渉するおそれを低減できる。プラテンローラ91が凸部13に対して副走査方向yの下流に偏倚すると、基板1の副走査方向yにおける寸法を縮小できる。凸部13上において副走査方向yの下流に偏倚するように発熱部41が設けられると、発熱部41の副走査方向yにおける寸法を縮小できる。発熱部41の副走査方向yにおける寸法が縮小されることによって、発熱部41において集中的に発熱が生じる。これにより、良好な印刷品質が得られる。
次に、第1実施形態における効果について説明する。
(1-1)発熱湾曲部411が湾曲しているため、印刷媒体99が発熱湾曲部411に向けて押し付けられやすくなっている。したがって、印刷媒体99を好適に印刷できる。
(1-2)凸部13は、頂面130と、傾斜面132と、湾曲面131とを有する。この場合、湾曲面131によって、凸部13が丸みを帯びた形状となる。そのため、発熱部41は、凸部13と同様に、丸みを帯びた形状となる。これにより、印刷媒体99が発熱湾曲部411に向けて押し付けられやすくなっている。また、印刷媒体99とサーマルプリントヘッドA1との摩擦を低減でき、印刷媒体99の摩耗を抑制できる。
(1-3)仮に、凸部13が角張った形状であると、凸部13の角がプラテンローラ91に食い込む場合がある。すなわち、プラテンローラ91によって印刷媒体99が発熱部41に向けて押し付けられると、凸部13の角が印刷媒体99に食い込む場合がある。この場合、印刷媒体99にかかる負荷が大きくなる。
この点、第1実施形態では、凸部13において、湾曲面131と傾斜面132との境界部分が湾曲している。これにより、凸部13に角がある場合に、その角に向けて印刷媒体99が押し付けられることによって、印刷媒体99に負荷がかかることを抑制できる。また、印刷媒体99が摩耗することを抑制できる。
(1-4)湾曲面131と傾斜面132との境界部分は、主走査方向xに延びた滑らかな面である。これにより、湾曲面131と傾斜面132との境界部分上に形成される配線層3の抵抗のばらつきを抑制できる。
(第2実施形態)
次に、サーマルプリントヘッドの第2実施形態について説明する。第2実施形態においては、第1実施形態と異なる構成について主に説明する。第2実施形態において、第1実施形態と同様の構成については、第1実施形態と同一の符号を付し、その説明を省略する。
図18及び図19に示すように、サーマルプリントヘッドA2において、発熱頂部410は、副走査方向yにおいて、頂面130の全長にわたって設けられている。第2実施形態において、発熱頂部410は、第1実施形態と異なり、凸部13を主走査方向xから見た場合に、頂面130上の一部ではなく、頂面130上の全体に設けられている。
第2実施形態において、発熱部41は、発熱湾曲部411を2つ有している。2つの発熱湾曲部411は、副走査方向yにおいて発熱頂部410を挟むように位置している。説明の便宜上、副走査方向yにおいて、発熱頂部410よりも下流に位置する発熱湾曲部411を第1発熱湾曲部411Eとし、発熱頂部410よりも上流に位置する発熱湾曲部411を第2発熱湾曲部411Fとする。
第1発熱湾曲部411Eは、発熱部41において、第1湾曲面131E上に形成された部分である。第1発熱湾曲部411Eは、抵抗体層4のうち、第1湾曲面131E上に形成された部分で構成されている。第1発熱湾曲部411Eの表面は、第1湾曲面131Eと対応するように湾曲している。
第1発熱湾曲部411Eは、副走査方向yにおいて、第1湾曲面131Eの全長にわたって設けられている。すなわち、第1発熱湾曲部411Eは、第1湾曲面131E上において、第1端131Aから第2端131Bにわたって設けられている。そのため、第2実施形態の発熱部41は、凸部13上において、頂面130と第1湾曲面131Eとにわたって設けられている。発熱部41は、頂面130と第1湾曲面131Eとの境界を跨ぐように設けられている。第2実施形態における第1発熱湾曲部411Eは、第1実施形態における発熱湾曲部411と同様の構成である。
第2発熱湾曲部411Fは、発熱部41において、第2湾曲面131F上に形成された部分である。第2発熱湾曲部411Fは、発熱頂部410と連続する。第2発熱湾曲部411Fは、抵抗体層4のうち、第2湾曲面131F上に形成された部分で構成されている。第2発熱湾曲部411Fの表面は、第2湾曲面131Fと対応するように湾曲している。
第2実施形態において、第2発熱湾曲部411Fは、副走査方向yにおいて、第2湾曲面131Fの全長にわたって設けられている。すなわち、第2発熱湾曲部411Fは、第2湾曲面131F上において、第1端131Aから第2端131Bにわたって設けられている。そのため、第2実施形態の発熱部41は、凸部13上において、頂面130と第2湾曲面131Fとにわたって設けられている。発熱部41は、頂面130と第2湾曲面131Fとの境界を跨ぐように設けられている。
第2実施形態において、発熱部41は、発熱傾斜部412を2つ有している。2つの発熱傾斜部412は、副走査方向yにおいて発熱頂部410を挟むように位置している。説明の便宜上、副走査方向yにおいて、発熱頂部410よりも下流に位置する発熱傾斜部412を第1発熱傾斜部412Eとし、発熱頂部410よりも上流に位置する発熱傾斜部412を第2発熱傾斜部412Fとする。
第1発熱傾斜部412Eは、発熱部41において、第1傾斜面132E上に形成された部分である。第1発熱傾斜部412Eは、抵抗体層4のうち、第1湾曲面131E上に形成されている部分の一部である。第1発熱傾斜部412Eの表面は、第1傾斜面132Eと対応するように、第1主面11に対して傾斜している。
第1発熱傾斜部412Eは、副走査方向yにおいて、第1傾斜面132E上の全体ではなく一部に設けられている。第1発熱傾斜部412Eは、第1傾斜面132E上において副走査方向yの上流に位置する端部に設けられている一方、副走査方向yの下流に位置する端部には設けられていない。そのため、第2実施形態の発熱部41は、凸部13上において、第1発熱湾曲部411Eと第1発熱傾斜部412Eとにわたって設けられている。発熱部41は、第1発熱湾曲部411Eと第1発熱傾斜部412Eとの境界を跨ぐように設けられている。第2実施形態における第1発熱傾斜部412Eは、第1実施形態における発熱傾斜部412と同様の構成である。
第2発熱傾斜部412Fは、発熱部41において、第2傾斜面132F上に形成された部分である。第2発熱傾斜部412Fは、第2発熱湾曲部411Fと連続している。第2発熱傾斜部412Fは、抵抗体層4のうち、第2傾斜面132F上に形成されている部分の一部である。第2発熱傾斜部412Fの表面は、第2傾斜面132Fと対応するように、第1主面11に対して傾斜している。
第2発熱傾斜部412Fは、副走査方向yにおいて、第2傾斜面132F上の全体ではなく一部に設けられている。第2発熱傾斜部412Fは、第2傾斜面132F上において副走査方向yの下流に位置する端部に設けられている一方、副走査方向yの上流に位置する端部には設けられていない。そのため、第2実施形態の発熱部41は、凸部13上において、第2発熱湾曲部411Fと第2発熱傾斜部412Fとにわたって設けられている。発熱部41は、第2発熱湾曲部411Fと第2発熱傾斜部412Fとの境界を跨ぐように設けられている。
以上のとおり、第2実施形態では、第1傾斜面132Eにおいて副走査方向yの上流に位置する端部から、第2傾斜面132Fにおいて副走査方向yの下流に位置する端部にわたって形成されている。第2実施形態において、発熱部41は、主走査方向xから見た場合に、副走査方向yにおいて凸部13の中心を基準に対称となるように設けられる。
第2実施形態において、配線層3は、複数の個別電極31と、共通電極32とを有する。第2実施形態の個別電極31は、第2傾斜面132Fの一部と重なっている。すなわち、個別電極31において副走査方向yの下流に位置する端部は、第2傾斜面132Fと重なる位置に配置されている。このため、第2傾斜面132F上に形成されている抵抗体層4の一部は個別電極31によって覆われ、その他の部分は第2発熱傾斜部412Fを構成している。
共通電極32は、連結部分323と、複数の帯状部分324とを有する。帯状部分324における副走査方向yの上流に位置する端部は、第1傾斜面132Eと重なる位置に配置されている。このため、第1傾斜面132E上に形成されている抵抗体層4の一部は共通電極32の帯状部分324によって覆われ、その他の部分は第1発熱傾斜部412Eを構成している。第2実施形態における共通電極32は、第1実施形態における共通電極32と同様の構成である。
第2実施形態によれば、上述した効果の他に、以下の効果を得られる。
(2-1)発熱部41は、凸部13上において、第1傾斜面132Eから第2傾斜面132Fにわたって設けられている。そのため、プラテンローラ91が発熱部41に対して位置ずれした場合でも、発熱部41に向けて印刷媒体99が押し付けられやすく、安定した印刷品質を得やすい。特に、第2実施形態においては、発熱部41が、頂面130から第2傾斜面132Fにわたって設けられている。すなわち、プラテンローラ91が凸部13に対して副走査方向yの上流に偏倚する場合でも、安定した印刷品質を得やすい。このように、第2実施形態によれば、プラテンローラ91に位置によらず、安定した印刷品質を得やすい。これにより、例えば、プラテンローラ91が意図しない位置ずれを起こした場合、直径が異なるプラテンローラ91を使用する場合などにおいて、印刷品質が低下することを抑制できる。
(2-2)発熱部41は、副走査方向yにおいて凸部13の中心を基準に対称となるように設けられている。そのため、プラテンローラ91の位置ずれが生じた場合であっても、発熱部41に向けて印刷媒体99が押し付けられやすく、安定した印刷品質を得やすい。
(2-3)凸部13は、2つの湾曲面131を有している。そのため、プラテンローラ91によって印刷媒体99が発熱湾曲部411に向けてより押し付けられやすくなっている。そのため、プラテンローラ91の位置ずれが生じた場合であっても、印刷媒体99が発熱湾曲部411に向けて押し付けられやすい。
(2-4)凸部は、第1湾曲面131Eと第2湾曲面131Fとによって、より丸みを帯びた形状となる。これにより、搬送時に、サーマルプリントヘッドA2と印刷媒体99との間に生じる摩擦を低減できる。特に、保護層2と印刷媒体99との間に生じる摩擦を低減できる。
(2-5)共通電極32は、副走査方向yにおいて発熱部41よりも下流に位置している。そのため、副走査方向yにおいて発熱部41よりも上流に、個別電極31が配列されている。これにより、主走査方向xにおいて個別電極31の配列ピッチを縮小できる。すなわち、印刷の高精細化を図ることができる。
(第3実施形態)
次に、サーマルプリントヘッドの第3実施形態について説明する。第3実施形態においては、第1実施形態及び第2実施形態と異なる構成について主に説明する。第3実施形態において、第1実施形態及び第2実施形態と同様の構成については、第1実施形態及び第2実施形態と同一の符号を付し、その説明を省略する。
図20に示すように、サーマルプリントヘッドA3において、基板1は、接続用傾斜面17を有する。接続用傾斜面17は、副走査方向yにおいて凸部13よりも上流に位置している。第3実施形態において、接続用傾斜面17は、基板1において、副走査方向yの上流に位置する端部に設けられている。
接続用傾斜面17は、副走査方向yにおいて下流から上流に向かうにつれて、厚さ方向zにおける基板1の寸法、すなわち基板1の厚さが小さくなるように傾斜した面である。接続用傾斜面17は、基板1を主走査方向xから見た場合に、直線状に延びている。
接続用傾斜面17と第1主面11とがなす角度α3は、例えば、20度以上60度以下である。第3実施形態において、角度α3は、例えば35度である。角度α3は、例えば、エッチングに用いるエッチング液を変更することによって変更できる。角度α3は、角度α2と同じでもよい。
接続用傾斜面17には、個別パッド311が設けられている。ワイヤ61において、個別パッド311にボンディングされた部分、例えばボンディング箇所近傍の線状部分は、第1主面11に対して傾斜した向き、すなわち接続用傾斜面17の法線方向に延びている。
第3実施形態によれば、上述した効果の他に、以下の効果が得られる。
(3-1)基板1は、接続用傾斜面17を有する。例えば、接続用傾斜面17に個別パッド311が設けられることにより、ワイヤ61を覆う保護樹脂78が、基板1から大きく突出することを抑制できる。その結果、保護樹脂78がプラテンローラ91と干渉することを抑制できる。
(第4実施形態)
次に、サーマルプリントヘッドの第4実施形態について説明する。第4実施形態においては、第1実施形態から第3実施形態と異なる構成について主に説明する。第4実施形態において、第1実施形態から第3実施形態と同様の構成については、第1実施形態から第3実施形態と同一の符号を付し、その説明を省略する。
図21、図22、図23及び図24に示すように、サーマルプリントヘッドA4において、凸部13は、基板1において副走査方向yの下流に位置する端部に設けられている。そのため、第4実施形態の基板1は、凸部13よりも副走査方向yの下流に、第1主面11を有しない構成、又は、サーマルプリントヘッドA1、A2、A3と比べて僅かな第1主面11を有する構成の何れかで構成されている。図21、図22、図23及び図24に示す例においては、凸部13よりも副走査方向yの下流に、第1主面11が存在しない。
図23に示すように、第4実施形態において、配線層3は、複数の個別電極31と、複数の共通電極32と、複数の中継電極33とを有する。個別電極31及び共通電極32は、副走査方向yにおいて発熱部41よりも上流に配置されている。複数の個別電極31と複数の共通電極32とは、主走査方向xにおいて所定のピッチで配置されている。複数の個別電極31と複数の共通電極32とは、平行に配置されている。
個別電極31における副走査方向yの下流に位置する端部は、第2傾斜面132Fと重なる位置に配置されている。個別電極31は、副走査方向yにおいて、発熱部41と隣り合っている。
第4実施形態において、共通電極32は、帯状部分324と、分岐部分325とを有している。帯状部分324は、副走査方向yにおいて、分岐部分325よりも下流に位置している。帯状部分324は、2つ設けられる。2つの帯状部分324は、分岐部分325と繋がっている。2つの帯状部分324は、分岐部分325から分岐するように副走査方向yに延びている。
帯状部分324は、第2傾斜面132Fの一部と重なる位置に配置されている。2つの帯状部分324は、副走査方向yにおいて、それぞれ異なる発熱部41と隣り合っている。共通電極32は、個別電極31が隣り合う発熱部41とは別の発熱部41と隣り合っている。このように、第4実施形態において、第2傾斜面132F上に形成されている抵抗体層4の一部は個別電極31と共通電極32の帯状部分324とによって覆われ、その他の部分は第2発熱傾斜部412Fを構成している。
中継電極33は、副走査方向yにおいて発熱部41よりも下流に配置されている。複数の中継電極33は、主走査方向xにおいて所定のピッチで配置されている。中継電極33は、副走査方向yにおいて折り返すようにU字状に延びている。
中継電極33は、凸部13に対して、第1傾斜面132Eのみと重なるように位置している。中継電極33における副走査方向yの上流に位置する端部は、第1傾斜面132Eと重なる位置に配置されている。このため、第1傾斜面132E上に形成されている抵抗体層4の一部は中継電極33によって覆われ、その他の部分は第1発熱傾斜部412Eを構成している。
中継電極33は、副走査方向yにおいて、2つの発熱部41と隣り合っている。中継電極33は、副走査方向yにおいて、帯状部分324と隣り合う発熱部41と、共通電極32と隣り合う発熱部41と、に隣り合っている。そのため、第4実施形態においては、副走査方向yにおいて個別電極31と中継電極33とに挟まれる発熱部41と、副走査方向yにおいて共通電極32と中継電極33とに挟まれる発熱部41と、の2種類の発熱部41が存在する。
第4実施形態においては、1つの共通電極32と、2つの中継電極33と、2つの個別電極31とによって2つの通電経路が構成されている。2つの個別電極31のうち何れかを通電させることにより、主走査方向xにおいて隣り合う2つの発熱部41に通電させることができる。第4実施形態において、発熱部41は、第2実施形態と同様の構成である。
第4実施形態によれば、上述した効果の他に、以下の効果を得られる。
(4-1)凸部13は、基板1において副走査方向yの下流に位置する端部に設けられている。そのため、例えばプラテンローラ91が凸部13に対して副走査方向yにおいて下流に偏倚する場合、プラテンローラ91と基板1とが干渉することをより抑制できる。
(第5実施形態)
次に、サーマルプリントヘッドの第5実施形態について説明する。第5実施形態においては、第1実施形態から第4実施形態と異なる構成について主に説明する。第5実施形態において、第1実施形態から第4実施形態と同様の構成については、第1実施形態から第4実施形態と同一の符号を付し、その説明を省略する。
図25に示すように、サーマルプリントヘッドA5において、配線層3は、第4実施形態と同様に、複数の個別電極31と、複数の共通電極32と、複数の中継電極33とを有する。個別電極31は、第2傾斜面132F及び第2湾曲面131Fに対応する部分に形成されている。個別電極31は、第2湾曲面131Fから副走査方向yの下流側にはみ出しており、頂面130の一部と重なっている。このため、個別電極31における副走査方向yの下流に位置する端部は、頂面130と重なる位置に配置されている。
第5実施形態において、共通電極32は、帯状部分324と、分岐部分325とを有する。帯状部分324は、副走査方向yにおいて、分岐部分325よりも下流に位置している。帯状部分324は、2つ設けられる。2つの帯状部分324は、分岐部分325と繋がっている。2つの帯状部分324は、分岐部分325から分岐するように副走査方向yに延びている。
帯状部分324は、第2傾斜面132Fの一部と重なる。2つの帯状部分324は、副走査方向yにおいて、それぞれ異なる発熱部41と隣り合っている。共通電極32は、個別電極31が隣り合う発熱部41とは別の発熱部41と隣り合っている。このように、第5実施形態において、頂面130上に形成されている抵抗体層4の一部は個別電極31と共通電極32の帯状部分324とによって覆われ、その他の部分は発熱頂部410を構成している。
第5実施形態によれば、上述した効果の他に、以下の効果を得ることができる。
(5-1)凸部13は、基板1において副走査方向yの下流に位置する端部に設けられている。その上、発熱部41は、凸部13上において副走査方向yの下流に偏倚するように設けられている。これにより、プラテンローラ91が凸部13に対して副走査方向yにおいて下流に偏倚する場合に、プラテンローラ91と基板1とが干渉することを抑制でき、良好な印字品質が得られる。
(第6実施形態)
次に、サーマルプリントヘッドの第6実施形態について説明する。第6実施形態においては、第1実施形態から第5実施形態と異なる構成について主に説明する。第6実施形態において、第1実施形態から第5実施形態と同様の構成については、第1実施形態から第5実施形態と同一の符号を付し、その説明を省略する。
図26に示すように、サーマルプリントヘッドA6において、凸部13は、1つの頂面130と、2つの湾曲面131と、4つの傾斜面132とを有する。頂面130及び湾曲面131については、第1実施形態と同様の構成である。4つの傾斜面132のうち、2つの傾斜面132は副走査方向yにおいて頂面130よりも下流に位置し、残り2つの傾斜面132は副走査方向yにおいて頂面130よりも上流に位置する。
第6実施形態において、凸部13は、第1傾斜面132E及び第2傾斜面132Fの他に、傾斜面132を2つ有している。説明の便宜上、副走査方向yにおいて、第1傾斜面132Eよりも下流に位置する傾斜面132を第3傾斜面132Gとし、第2傾斜面132Fよりも上流に位置する傾斜面132を第4傾斜面132Hとする。
第3傾斜面132Gは、副走査方向yにおいて、第1主面11と第1傾斜面132Eとの間に位置している。第3傾斜面132Gは、第1主面11と第1傾斜面132Eとに繋がる面である。第3傾斜面132Gにおいて副走査方向yの下流に位置する端部は、第1主面11と繋がっている。第3傾斜面132Gにおいて副走査方向yの上流に位置する端部は、第1傾斜面132Eと繋がっている。
第4傾斜面132Hは、副走査方向yにおいて、第1主面11と第2傾斜面132Fとの間に位置している。第4傾斜面132Hは、第1主面11と第2傾斜面132Fとに繋がる面である。第4傾斜面132Hにおいて副走査方向yの下流に位置する端部は、第1主面11と繋がっている。第4傾斜面132Hにおいて副走査方向yの上流に位置する端部は、第2傾斜面132Fと繋がっている。第3傾斜面132Gと第4傾斜面132Hとは、第1主面11から離れるにしたがって徐々に互いに近づくように傾斜している。
第6実施形態において、第3傾斜面132Gと第1主面11とがなす角度と、第4傾斜面132Hと第1主面11とがなす角度とは、一致する。第3傾斜面132Gと第1主面11とがなす角度、及び、第4傾斜面132Hと第1主面11とがなす角度は、第1傾斜面132Eと第1主面11とがなす角度、及び、第2傾斜面132Fと第1主面11とがなす角度よりも、大きい。
個別電極31は、凸部13上において、第2傾斜面132Fと第4傾斜面132Hとに跨るように設けられている。共通電極32は、凸部13上において、第1傾斜面132Eと第3傾斜面132Gとに跨るように設けられている。そのため、発熱部41は、凸部13上において、第1傾斜面132Eから第2傾斜面132Fにわたって設けられている。発熱部41は、第2実施形態と同様の構成である。
第6実施形態によれば、上述した効果の他に、以下の効果を得られる。
(6-1)凸部13は、傾斜面132を4つ有する。これにより、凸部13は、傾斜面132を2つ有する構成と比較して、主走査方向xから見た場合により一層丸みを帯びた形状となる。そのため、プラテンローラ91によって発熱部41に向けて押し付けられる印刷媒体99が摩耗することをより一層抑制できる。
(第7実施形態)
次に、サーマルプリントヘッドの第7実施形態について説明する。第7実施形態においては、第1実施形態から第6実施形態と異なる構成について主に説明する。第7実施形態において、第1実施形態から第6実施形態と同様の構成については、第1実施形態から第6実施形態と同一の符号を付し、その説明を省略する。
図27に示すように、サーマルプリントヘッドA7において、基板1は、回路基板5に対して傾斜するように配置されている。すなわち、第7実施形態において、基板1は、回路基板5と平行ではない。第7実施形態において、基板1及び回路基板5は、第1主面11と第2主面51との間の角度が鈍角となるように配置されている。
第7実施形態の放熱部材8は、第1実施形態の放熱部材8と比較して、第1支持面81が第2支持面82に対して傾斜するように構成されている。第7実施形態において、第1支持面81及び第2支持面82は、第1支持面81と第2支持面82との間の角度が鈍角となるように設けられている。放熱部材8が水平面に置かれた場合に、第1支持面81は、副走査方向yの下流に向けて上り勾配となるように傾斜している。
第7実施形態の基板1は、第4実施形態及び第5実施形態と同様の構成である。すなわち、凸部13は、基板1において副走査方向yの下流に位置する端部に設けられている。そのため、第7実施形態において、放熱部材8が水平面に置かれた場合に、凸部13は、最も高い位置に位置している。
図28に示すように、基板1は、パッド用凸部18を有する。パッド用凸部18は、基板1において副走査方向yの上流に位置する端部に設けられている。パッド用凸部18は、第1主面11から突出している。パッド用凸部18は、例えば、第1パッド用面181と、第2パッド用面182と、第3パッド用面183とを有する。
第1パッド用面181は、パッド用凸部18において、副走査方向yの最上流に位置する面である。第1パッド用面181は、例えば、第1主面11と平行である。
第3パッド用面183は、パッド用凸部18において、副走査方向yの最下流に位置する面である。第3パッド用面183は、第1主面11と繋がっている。第3パッド用面183は、第1主面11及び第1パッド用面181に対して傾斜している。
第2パッド用面182は、パッド用凸部18において、第1パッド用面181と第3パッド用面183との間に位置する面である。第2パッド用面182は、第1パッド用面181と第3パッド用面183とに繋がっている。第2パッド用面182は、第1主面11、第1パッド用面181及び第3パッド用面183に対して傾斜している。
第7実施形態における配線層3は、第4実施形態及び第5実施形態と同様に、複数の個別電極31と、複数の共通電極32と、複数の中継電極33とを有する。個別電極31は、個別パッド311を有する。共通電極32は、図示しないパッドを有する。このパッドは、個別パッド311と同様の構成である。
第7実施形態において、個別パッド311及び共通電極32のパッドは、第1パッド用面181、第2パッド用面182及び第3パッド用面183に配置されている。個別パッド311及び共通電極32のパッドは、パッド用凸部18に対し、主走査方向xにおいて、互い違いとなるように配置されている。図27において実線で示されるワイヤ61は、第2パッド用面182に形成された個別パッド311に接続されている。図27において破線で示されるワイヤ61は、第1パッド用面181及び第3パッド用面183に形成されたパッドに接続されている。共通電極32のパッドに接続されたワイヤ61は、ドライバIC7ではなく、回路基板5上の配線層に接続されてもよい。
第7実施形態によれば、上述した効果の他に、以下の効果を得られる。
(7-1)基板1が回路基板5に対して傾斜することによって、凸部13を保護樹脂78よりも高い位置に設けることができる。これにより、プラテンローラ91が凸部13に対して副走査方向yの下流に偏倚しない場合であっても、プラテンローラ91と保護樹脂78との干渉するおそれを低減できる。
(7-2)基板1が回路基板5に対して傾斜することによって、副走査方向yにおける基板1の寸法を縮小できる。
(7-3)基板1がパッド用凸部18を有することにより、基板1が回路基板5に対して傾いて配置されることに対し、ワイヤ61をボンディングする個別パッド311などが第2主面51に対して傾き過ぎるおそれを低減できる。この場合、ワイヤ61を適切にボンディングできる。
(第8実施形態)
次に、サーマルプリントヘッドの第8実施形態について説明する。第8実施形態においては、第1実施形態から第7実施形態と異なる構成について主に説明する。第8実施形態において、第1実施形態から第7実施形態と同様の構成については、第1実施形態から第7実施形態と同一の符号を付し、その説明を省略する。
図29に示すように、サーマルプリントヘッドA8において、凸部13は、湾曲面131と、傾斜面132とを有する一方、頂面130を有しない。凸部13は、第1湾曲面131Eと、第2湾曲面131Fと、第1傾斜面132Eと、第2傾斜面132Fとを有する。
第1湾曲面131Eは、第1傾斜面132Eと第2湾曲面131Fとに繋がっている。第2湾曲面131Fは、第2傾斜面132Fと第1湾曲面131Eとに繋がっている。そのため、第8実施形態において、第1湾曲面131Eと第2湾曲面131Fとの境界が、凸部13の頂点となっている。
第8実施形態において、発熱部41は、発熱湾曲部411と、発熱傾斜部412と、を含む一方、発熱頂部410を含まない。発熱部41は、第1発熱湾曲部411Eと、第2発熱湾曲部411Fと、第1発熱傾斜部412Eと、第2発熱傾斜部412Fとを有する。
第1発熱湾曲部411Eは、第1発熱傾斜部412Eと、第2発熱湾曲部411Fとに繋がっている。第2発熱湾曲部411Fは、第2発熱傾斜部412Fと、第1発熱湾曲部411Eとに繋がっている。
第8実施形態によれば、上述した効果の他に、以下の効果を得られる。
(8-1)凸部13は、頂面130を有しない。これにより、凸部13が頂面130を有する場合と比べて、凸部13の小型化を図ることができる。
(変更例)
上記各実施形態は本開示に関するサーマルプリントヘッドが取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本開示に関するサーマルプリントヘッドは、上記各実施形態に例示された形態とは異なる形態を取り得る。その一例は、上記各実施形態の構成の一部を置換、変更、もしくは、省略した形態、又は上記各実施形態に新たな構成を付加した形態である。以下の変更例において、上記各実施形態と共通する部分については、上記各実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
・湾曲面131の表面粗さは、傾斜面132の表面粗さよりも大きくてもよいし、小さくてもよいし、傾斜面132の表面粗さと同じでもよい。
・基板1において、絶縁層19、抵抗体層4、配線層3、保護層2の他に別の層が形成されてもよい。
・厚さ方向zにおける湾曲面131の長さは、厚さ方向zにおける傾斜面132の長さよりも長くてもよい。
・主走査方向xにおける湾曲面131の長さは、主走査方向xにおける傾斜面132の長さよりも短くてもよい。
・発熱部41は、凸部13上において副走査方向yの上流に偏倚するように設けられてもよい。
・発熱部41は、第3傾斜面132Gと対応する部分に形成されてもよい。
・発熱部41は、第4傾斜面132Hと対応する部分に形成されてもよい。
・凸部13は、主走査方向xから見た場合に、副走査方向yにおいて凸部13の中心を基準に非対称な形状となるように構成されてもよい。
・上述した第1実施形態から第8実施形態、及び上述した変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
(付記)
以下に、上述した実施形態及び変更例から把握される技術的思想及びその作用効果を記載する。
(付記1)単結晶半導体で形成され、主面及び前記主面から突出した凸部を有する基板と、主走査方向に配列される複数の発熱部を有する抵抗体層と、複数の前記発熱部への通電経路を構成する配線層と、を備えたサーマルプリントヘッドの製造方法であって、前記凸部の形成工程として、単結晶半導体で構成される基板材料に対してKOHを用いた異方性エッチングを行うことにより、前記主面に対して傾斜し直線状に延びる傾斜面を形成する第1工程と、前記第1工程の後に行われ、TMAHを用いた異方性エッチングを行うことにより、前記凸部の突出方向に凸となるように湾曲する湾曲面を形成する第2工程と、を含むサーマルプリントヘッドの製造方法。
1…基板
2…保護層
3…配線層
4…抵抗体層
5…回路基板
7…ドライバIC
8…放熱部材
11…第1主面
12…第1裏面
13…凸部
17…接続用傾斜面
19…絶縁層
31…個別電極
32…共通電極
41…発熱部
51…第2主面
130…頂面
131…湾曲面
131E…第1湾曲面
131F…第2湾曲面
132…傾斜面
132E…第1傾斜面
132F…第2傾斜面
132G…第3傾斜面
132H…第4傾斜面
311…パッドの一例である個別パッド
410…発熱頂部
411…発熱湾曲部
411E…第1発熱湾曲部
411F…第2発熱湾曲部
412…発熱傾斜部
412E…第1発熱傾斜部
412F…第2発熱傾斜部
x…主走査方向
y…副走査方向
z…厚さ方向。

Claims (23)

  1. 単結晶半導体で形成される基板と、
    主走査方向に配列される複数の発熱部を有する抵抗体層と、
    複数の前記発熱部への通電経路を構成する配線層と、を備えたサーマルプリントヘッドであって、
    前記基板は、
    前記抵抗体層と対向する面である主面と、
    前記主面から突出するように設けられ、前記主走査方向に延びる凸部と、を有し、
    前記凸部は、前記主走査方向から見て、前記主面に対して傾斜し直線状に延びる傾斜面と、
    前記凸部の突出方向において前記傾斜面よりも前記主面から離れた位置に設けられ、前記突出方向に凸となるように湾曲する湾曲面と、
    前記突出方向において前記主面からの距離が最も大きい位置に位置する頂面と、を有し、
    前記配線層は、前記頂面の一部と重なっており、
    前記複数の発熱部はそれぞれ、前記湾曲面に対応する部分に形成された発熱湾曲部を含む
    サーマルプリントヘッド。
  2. 前記頂面上に形成されている前記抵抗体層の一部は、前記配線層が有する個別電極によって覆われている
    請求項1に記載のサーマルプリントヘッド。
  3. 前記発熱湾曲部は、前記抵抗体層のうち、前記湾曲面上に形成された部分で構成されている
    請求項1または2に記載のサーマルプリントヘッド。
  4. 前記発熱部は、前記傾斜面に対応する部分に形成され、前記発熱湾曲部と連続する発熱傾斜部を含む
    請求項1~3のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
  5. 前記抵抗体層は、前記傾斜面上に形成され、
    前記配線層は、前記抵抗体層のうち前記傾斜面上に形成された部分の一部を覆うように設けられ、
    前記発熱傾斜部は、前記抵抗体層のうち前記傾斜面上に形成された部分であって、前記配線層によって覆われていない部分で構成される
    請求項に記載のサーマルプリントヘッド。
  6. 記湾曲面は、副走査方向において前記頂面と前記傾斜面とに繋がる面である
    請求項1~5のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
  7. 前記凸部は、前記副走査方向において前記頂面を挟むように位置する2つの前記湾曲面を有する
    請求項6に記載のサーマルプリントヘッド。
  8. 前記頂面は、前記主面と平行であり、
    前記凸部は、前記副走査方向において前記頂面を挟むように位置する2つの前記傾斜面を有し、
    2つの前記傾斜面と2つの前記湾曲面とは、前記副走査方向において前記頂面を基準に対称に設けられる
    請求項に記載のサーマルプリントヘッド。
  9. 前記発熱部は、前記頂面に対応する部分に形成され、前記発熱湾曲部と連続する発熱頂部を含む
    請求項6~のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
  10. 前記基板、前記抵抗体層及び前記配線層は、この順で積層される
    請求項1~のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
  11. 前記湾曲面の表面粗さは、前記傾斜面の表面粗さよりも小さい
    請求項1~10のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
  12. 前記湾曲面の接線と前記主面とがなす角度は、前記傾斜面と前記主面とがなす角度以下である
    請求項1~11のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
  13. 前記突出方向における前記湾曲面の長さは、前記突出方向における前記傾斜面の長さよりも短い
    請求項1~12のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
  14. 前記湾曲面の接線と前記主面とがなす角度は、22度以上38度以下である
    請求項1~13のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
  15. 副走査方向における前記湾曲面の長さは、前記副走査方向における前記傾斜面の長さよりも長い
    請求項1~14のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
  16. 前記基板は、Siによって構成される
    請求項1~15のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
  17. 前記主面は、(100)面である
    請求項1~16のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
  18. 前記傾斜面と前記主面とがなす角度は、50度以上60度以下である
    請求項1~17のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
  19. 前記主面は第1主面であり、
    前記サーマルプリントヘッドは、
    第2主面を有し、副走査方向において前記基板よりも上流に位置する回路基板と、
    前記第2主面に搭載され、前記発熱部への通電を制御するドライバICと、備える
    請求項1~18のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
  20. 前記基板及び前記回路基板を支持する放熱部材を備える
    請求項19に記載のサーマルプリントヘッド。
  21. 前記第2主面は、前記第1主面と平行である
    請求項19又は20に記載のサーマルプリントヘッド。
  22. 前記第2主面は、前記第1主面に対して傾斜している
    請求項19又は20に記載のサーマルプリントヘッド。
  23. 前記基板は、前記副走査方向において前記凸部よりも上流に接続用傾斜面を有し、
    前記接続用傾斜面は、前記副走査方向の下流から上流に向かうにつれて厚さが小さくなるように傾斜し、
    前記配線層は、前記接続用傾斜面に形成される複数のパッドを有し、
    前記パッドは、ワイヤボンディング用のパッドである
    請求項1922のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
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