技術 サーマルヘッド

0001

本発明は、サーマルヘッドに関する。

0002

各々が銀を含む層を２つ重ねて形成した配線パターンを有するサーマルヘッドが知られている（例えば、特許文献１）。

0003

特許５９５２０８９号公報

0004

従来技術には、配線を別々の工程で一層ずつ計二層ないしは三層を形成しなければならないという問題があった。

0005

本発明の第１の態様によると、サーマルヘッドは、副走査方向に沿って延在する複数の第１延在部を有し、絶縁基板上に主走査方向に沿って形成される共通電極と、２つの前記第１延在部の間に位置し前記副走査方向に沿って延在する第２延在部が一端に設けられ、第１パッドが他端に設けられる、前記絶縁基板上に前記主走査方向に沿って形成される複数の個別電極と、前記複数の第１延在部および複数の前記第２延在部の上層に帯状に形成される発熱体と、前記共通電極のうち少なくとも複数の第１延在部を含む第１領域と、前記複数の個別電極のうち少なくとも前記複数の第２延在部を含み複数の前記第１パッドを除く第２領域を被覆する保護膜とを備え、前記共通電極のうち少なくとも第１延在部および前記複数の個別電極は、少なくとも前記保護膜に被覆される箇所が銀を含む材料による単一層で構成される。
本発明の第２の態様によると、サーマルヘッドは、主走査方向に延在する共通電極基部と、前記共通電極基部から副走査方向に沿って延在する複数の第１延在部を有する共通電極と、２つの前記第１延在部の間に位置し前記副走査方向に沿って延在する第２延在部と、前記第２延在部から前記副走査方向に延在する接続部と、前記接続部の他端に設けられた第１パッドと、を各々が有する複数の個別電極と、前記複数の第１延在部および複数の前記第２延在部の上層に、主走査方向に沿って帯状に形成される発熱体とを備え、前記複数の第１延在部、前記複数の第２延在部、および複数の前記接続部は、銀を含む材料による単一層で構成される。

0006

本発明によれば、配線の形成に必要な工程を簡略化することができる。

0007

第１の実施の形態に係るサーマルヘッドの構成を示す平面図
第１の実施の形態に係るサーマルヘッドの構成を示す断面図
図１の一部箇所を拡大した平面図
変形例に係る個別電極を示す平面図

0008

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るサーマルヘッドの構成を示す平面図である。図２は、図１のＩ−Ｉ線断面を模式的に示す図である。図３は、図１のうち破線４０で示す箇所を拡大した平面図である。サーマルヘッド１００は、支持板５上に固定された絶縁基板４およびプリント配線板９を備える。絶縁基板４および回路基板９は、粘着層１１によって支持板５上に固定される。

0009

絶縁基板４は、セラミックなどの絶縁体によって形成される。絶縁基板４上には、共通電極２と複数の個別電極３とが形成される。共通電極２および複数の個別電極３の上層には、例えば厚膜印刷により、帯状の発熱体１が形成される。個別電極３の一部および共通電極２は、保護膜１２により被覆される。保護膜１２は、例えばガラス等により構成される。

0010

プリント配線板９上には、２つのドライバＩＣ６と、印字制御等を行う外部機器にサーマルヘッド１００を接続するためのコネクタ１０が設けられている。各々の個別電極３の一端は、いずれかのドライバＩＣ６に金線７で接続される。金線７およびドライバＩＣ６は、封止樹脂８によりモールドされている。

0011

共通電極２は、共通電極基部２１および複数の第１延在部２０を有する。共通電極基部２１は、矩形の絶縁基板４が有する４辺のうち、プリント配線板９に面した１辺を除く３つの辺に沿って形成される。複数の第１延在部２０は、共通電極基部２１副走査方向４２（図１の紙面上下方向）に沿って延在する。
複数の個別電極３はそれぞれ、接続部３２、第２延在部３０、および第１パッド３１を有する。第２延在部３０は、２つの第１延在部２０の間に位置し副走査方向４２に沿って延在する。接続部３２は、第２延在部３０から副走査方向４２に延在する。第１パッド３１は、接続部３２の他端、すなわち第２延在部３０とは反対側の接続部３２の端部に設けられる。つまり、接続部３２の一端には第２延在部３０が設けられ、他端には第１パッド３１が設けられる。換言すると、個別電極３は一端に第２延在部３０を、他端に第１パッド３１を有する。

0012

複数の第１延在部２０と複数の第２延在部３０は、交互に対向してかみ合うように形成される。発熱体１は、複数の第１延在部２０と複数の第２延在部３０に跨がって形成され、第１延在部２０と第２延在部３０の配列方向である主走査方向４１（図１の紙面左右方向）に延設されている。

0013

共通電極２の少なくとも第１延在部２０および複数の個別電極３は、銀粒子を溶媒に分散させた液状のレジネートペーストを用いて、例えばフォトリソグラフィにより単一層で形成される。また、共通電極基部２１は更に銀ペーストを積層して形成してもよい。液状の銀のレジネートペーストを用いることで、共通電極２および複数の個別電極３を、銀粉末とガラスフリットを含んだいわゆるフリットタイプの銀ペーストを用いる場合に比べて、薄く形成することができる。本実施の形態における共通電極２の延在部２０および複数の個別電極３の厚みは、例えば１．５μｍであり、銀（Aｇ）が８０重量パーセント程度の割合で形成されている。前記形成には焼成プロセスを経るために、使用する液状の銀のレジネートペーストには、銀以外に、例えば樹脂や溶剤等が含まれてもよく、この場合、銀（Aｇ）の含有量は前記８０重量パーセントから前記樹脂や前記溶剤等が含まれる分、低下することになる。
例えばフリットタイプの銀ペーストを用いて共通電極２および複数の個別電極３を形成した場合、共通電極２および複数の個別電極３の厚みは、例えば３μｍになる。また、共通電極２の少なくとも第１延在部２０および複数の個別電極３を複数の層により形成した場合、共通電極２の少なくとも第１延在部２０および複数の個別電極３の厚みは、より厚くなる。

0014

複数の第１パッド３１は、絶縁基板４のプリント配線板９側の縁部４ａ（図１，図２）に沿って、すなわち主走査方向４１に沿って、一列に配列される。ドライバＩＣ６には、絶縁基板４に対向する縁部６ａ（図１，図２）に沿って、すなわち主走査方向４１に沿って、第２パッド６０が形成される。複数の第１パッド３１は、複数の第２パッド６０と同一のピッチで配列される。１つの第２パッド６０には、１つの第１パッド３１が対応する。各々の第１パッド３１は、金線７によって、対応する第２パッド６０と電気的に接続される。金線７は電気的な接合をとるためのものであり、金以外の金属線、たとえば、銅や銀を主材料とする金属線であってもよい。

0015

絶縁基板４の一部領域は、図２および図３に一点鎖線で示す保護膜１２により被覆される。保護膜１２により保護される領域には、発熱体１と、共通電極２の少なくとも第１延在部２０を含む大部分と、個別電極３のうち第１パッド３１を除く部分（すなわち第２延在部３０および接続部３２の大部分）と、が含まれる。

0016

２つのドライバＩＣ６は、共通電極２から発熱体１を介して各々の個別電極３に電流を流す。これにより、第１延在部２０と第２延在部３０とが交互に対向してかみ合う様に形成された部分の間にある発熱体１部分に電流が流れ、その部分が発熱する。この熱を感熱紙などの印字媒体に与えることで印字が行われる。

0017

２つのドライバＩＣ６は、印字を行いたい部分に対応する第２パッド６０の電位を、共通電極２の電位よりも低くする。これにより、共通電極２、印字を行いたい発熱体１部分、個別電極３、金線７、第２パッド６０の経路で電流が流れる。すなわち２つのドライバＩＣ６は、複数の個別電極３に流れる電流のＯＮとＯＦＦを個別に制御する。

0018

印字の濃さは、発熱体１部分の発熱量に応じて変化する。発熱体１部分の発熱量は、その部分に流れる電流と抵抗値に応じて変化する。優れた印字結果を得るためには、印字を行いたい発熱体１の各部分における発熱量を均一にすることが望ましい。つまり、優れた印字結果を得るためには、印字を行いたい発熱体１の各抵抗値と各部分に流れる電流を均一にすることが望ましい。

0019

本実施の形態に係るサーマルヘッド１００の主走査方向４１における印刷解像度は、例えば約２０３ｄｐｉである。この場合、主走査方向４１における、印字されるドットの幅は１２５μｍになる。すなわち、主走査方向４１における第１延在部２０の配列ピッチ４４（図３）および第２延在部３０の配列ピッチ４５（図３）は、１２５μｍである。

0020

本実施の形態に係るサーマルヘッド１００が有するドライバＩＣ６は、１つあたり１９２個の個別電極３を、各々独立して流れる電流に対して制御する。
なお、図２および図３では、作図の都合上、個別電極３を実際よりも少なく簡略化して図示している。そのため、第１延在部２０の個数、第２延在部３０の個数、第１パッド３１の個数、第２パッド６０の個数なども、実際よりも少なく図示している。

0021

本実施の形態に係るサーマルヘッド１００の、主走査方向４１における第１パッド３１の配列ピッチ４６（図３）および第２パッド６０の配列ピッチ４７（図３）は、例えば６３μｍである。すなわち、主走査方向４１における第１延在部２０および第２延在部３０の配列ピッチ４４，４５は、主走査方向４１における第１パッド３１および第２パッド６０の配列ピッチ４６，４７よりも大きい。

0022

配列ピッチに差があることから、複数の個別電極３は、ドライバＩＣ６との相対的な位置関係に応じて、異なる形状を有している。例えばドライバＩＣ６の中央に近い個別電極３ａ（図３）は、一端に設けられた第２延在部３０から、他端に設けられた第１パッド３１まで、直線的な形状を有している。一方、ドライバＩＣ６の端に近い個別電極３ｂ（図３）は、一端に設けられた第２延在部３０から、他端に設けられた第１パッド３１まで、非直線的な形状を有している。具体的には、１つのドライバＩＣ６に対応する複数の個別電極３は、発熱体１側からドライバＩＣ６に向かって、全体として細くすぼまっている。従って、個別電極３ｂの一端から他端までの距離、すなわち個別電極３ｂを流れる電流の経路長は、個別電極３ａのそれよりも長い。例えば、個別電極３ａの一端から他端までの距離が２．３ｍｍであるとき、個別電極３ｂの一端から他端までの距離は、それよりも長い６．８ｍｍになる。

0023

このように、個別電極３の配線長には個別電極３ごとに差異があるため、個別電極３の抵抗値にも、個別電極３ごとに差異が生じる。例えば、個別電極３ａの抵抗値は３．０Ωであり、個別電極３ｂの抵抗値は９．５Ωである。つまり、最短の個別電極３ａと最長の個別電極３ｂとの間には、６．５Ωの抵抗値の差が存在する。サーマルヘッド１００の完成抵抗値が１７６Ω以下である場合、個別電極３ａと個別電極３ｂの抵抗値の相対的な差は、６．５／１７６＝３．７％である。
なお、金をベースにした材料で個別電極３を形成した場合、個別電極３ａの抵抗値は４．０Ωになり、個別電極３ｂの抵抗値は１８．７Ωになる。つまり、金をベースにした材料で個別電極３を形成した場合、最短の個別電極３ａと最長の個別電極３ｂとの間には、１４．７Ωの抵抗値の差が存在する。サーマルヘッド１００の完成抵抗値が１７６Ω以下である場合、個別電極３ａと個別電極３ｂの抵抗値の相対的な差は、１４．７／１７６＝８．３％である。

0024

上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）共通電極２の少なくとも第１延在部２０および複数の個別電極３は、銀を含む材料による単一層で構成される。このようにしたので、従来よりも配線の形成に必要な工程を簡略化することができる。また、銀を用いることで、金などを用いる場合に比べて共通電極２および複数の個別電極３の抵抗値を低くすることができ、従って、個別電極３ごとに接続された発熱体１に流れる電流のロスの削減と相対的な抵抗値の差を小さくすることができる。

0025

（２）主走査方向４１における第１延在部２０および第２延在部３０の配列ピッチ４４，４５は１２５μｍであり、主走査方向４１における複数の第１パッド３１の配列ピッチ４６である６３μｍよりも大きい。このようにしたので、ドライバＩＣ６自体を小さくし更には実装面積を小さくすることができる。

0026

（３）共通電極２の少なくとも第１延在部２０および複数の個別電極３は、８０重量パーセント以上のＡｇ粒子を含む。このようにしたので、例えば金（Ａｕ）等の材料を用いる場合に比べて、共通電極２および複数の個別電極３の抵抗値を低くすることができ、従って、個別電極３ごとの相対的な抵抗値の差を小さくすることができる。

0027

（４）共通電極２および複数の個別電極３は、液状の銀のレジネートペーストにより形成される。このようにしたので、ガラスフリットが含まれる銀ペーストを用いる場合に比べて、共通電極２および複数の個別電極３を薄くすることができる。

0028

（５）ドライバＩＣ６には、主走査方向４１に沿って複数の第１パッド３１と同一の配列ピッチ４７で形成され、複数の第１パッド３１の各々に電気的に接続される複数の第２パッド６０が設けられる。このようにしたので、金線７の長さを統一し、個別電極３ごとの抵抗値のバラツキを小さくすることができる。

0029

（７）例えば単一のドライバＩＣ６が多数の個別電極３を制御する場合、ドライバＩＣ６の端部近傍に位置する個別電極３ｂは、主走査方向４１に関して第１パッド３１から大きく離れてしまう。これに対して、本実施の形態では、プリント配線板９には、複数のドライバＩＣ６が設けられるので、単一のドライバＩＣ６を用いる場合に比べて、ドライバＩＣ６の端部近傍に位置する個別電極３ｂの一端から他端までの距離を短くすることができる。
（８）ドライバＩＣ６の複数の第２パッドの配列ピッチを縮小することができドライバＩＣ自体の第２パッドが配列された面の面積が縮小でき、ひいてはドライバＩＣ６の小型化が可能となる。
（９）複数の個別配線間の抵抗値の差が抑えられることで絶縁基板４の副走査方向の長さを縮小でき、ひいては絶縁基板４の小型化が可能となる。

0030

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（変形例１）
複数の個別電極３のうち、保護膜１２により被覆されていない部分を、保護膜１２により被覆されている部分と異なる材料により形成してもよい。例えば、第１パッド３１を二層構造にして、金をベースにした材料で下層を形成し、銀をベースにした材料で上層を形成してもよい。このようにした場合であっても、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

0031

（変形例２）
上述の実施の形態で説明した数値は一例であり、これとは異なる数値を採用してもよい。例えば、第１延在部２０および第２延在部３０の配列ピッチ４４，４５は１２５μｍより大きくても小さくてもよいし、第１パッド３１および第２パッド６０の配列ピッチ４６，４７は６３μｍより大きくても小さくてもよい。前者と後者が異なっていれば、複数の個別電極３には抵抗値の差が生じるので、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

0032

サーマルヘッド１００の完成抵抗値は１７６Ωでなくてもよい。例えば８０Ωに設定することも可能である。この場合、ドライバＩＣ６の中央部近傍に位置する個別電極３ａとドライバＩＣ６の端部近傍に位置する個別電極３ｂの抵抗値の相対的な差は７．８％になり、十分な印刷品質を保つことができる。これに対して、金をベースにした材料で個別電極３を形成した場合、個別電極３ａと個別電極３ｂの抵抗値の相対的な差は、１９．７％になる。この値が１０．０％を越えてしまうと、十分な印刷品質を保つことができない。つまり、銀をベースにしたい材料で個別電極３を形成することにより、サーマルヘッド１００の設計の自由度が向上する。

0033

ドライバＩＣ６の端子数は１９２個より多くても少なくてもよい。ドライバＩＣ６の個数は２個でなくてもよい。例えば、ドライバＩＣ６を１個だけにしてもよいし、ドライバＩＣ６を３個以上用いてもよい。このようにした場合であっても、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

0034

（変形例３）
第１パッド３１を主走査方向に２列以上で形成してもよい。換言すると、第１パッド３１の副走査方向４２における位置を各第１パッド３１で異ならせてもよい。図４に、第１パッド３１を２列で形成した例を示す。図４において、相対的に紙面上方向に寄せて配置された第１パッド３１ａは、列４８に属する。図４において、相対的に紙面下方向に寄せて配置された第１パッド３１ｂは、列４９に属する。このようにした場合であっても、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。なおこの場合、金線７の長さが個別電極３ごとに異なることになるので、個別電極３の抵抗値を、金線７を含めて考慮することが望ましい。

0035

（変形例４）
コネクタ１０は制御側へのインターフェイスの手段であるため、その様態にはこだわらない。たとえば、リボンケーブルだけでなくＦＦＣやＦＰＣ用のコネクタであってもいいし、コネクタを省いて回路基板にランドを設け、ＦＦＣやＦＰＣを直接はんだ等の手段で接続してもいい。

0036

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

0037

１００…サーマルヘッド、１…発熱体、２…共通電極、３…個別電極、４…絶縁基板、６…ドライバＩＣ、７…金線、９…プリント配線板、１２…保護膜、２０…第１延在部、３０…第２延在部、３１…第１パッド、６０…第２パッド