(57)【要約】【課題】基板に直接銅等の金属箔を熱転写印刷するサーマルプリントヘッドにおいて、熱転写リボンの加熱を防ぎ、常に発熱素子をチェックして、異常時には低コストでヘッドを交換することを可能とする。【解決手段】発熱素子近傍に平行してプリヒータを設け、予め熱転写フィルムを予熱し発熱素子の負担を低減する。また、発熱素子の抵抗値が温度に依存する性質を利用し発熱素子の温度を検出し発熱素子の温度を予め設定した温度に維持し、過大に昇温しないようにする。さらに、発熱素子等を形成する個別ヘッドにアライメントマークを設け、このアライメントマークと同じ位置にアライメント孔を設けたＳＵＳのアライメントシートを個別ヘッド側から覗き合わせることにより個別ヘッドとアライメントシートを精度良く貼りあわせ、さらに、放熱板に複数対のアライメント用ピンを備えた放熱板に複数個アライメントシートに搭載する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅箔等の金属箔を熱転写するヘッドにおいて、熱転写フィルムを予め予熱することを目的として、発熱素子列と平行にプリヒータを配置した構造であることを特徴とするサーマルプリントヘッド。
【請求項２】
Ｎ素子からなる個別ヘッドをＭ個並べて印字範囲を大きくする熱転写ヘッドにおいて、個々の個別ヘッドが、発熱素子を形成し駆動ＩＣを搭載した、２個のアライメントマークを設けたガラス基板からなり、
前記個別ヘッドのアライメントマークの位置に合わせて１対の孔を設けたアライメントシートと
前記アライメントシートに他に円形の孔と長孔を設け、この位置に合わせて１対のピンをＭ組設けて精度良くアライメントシートを搭載する放熱板からなることを特徴とする請求項１に記載したサーマルプリントヘッド。
【請求項３】
前記個別ヘッドのコモンラインに電流検出用抵抗器を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載したサーマルプリントヘッド。
【請求項４】
前記個別ヘッドに形成されている発熱素子の抵抗器の値が温度に依存することを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３に記載したサーマルプリントヘッド。
【請求項５】
前記個別ヘッドに形成されている発熱素子の限界温度を設定する手段と、前記電流検出用抵抗器に流れる電流を検出する手段と、通電される素子数に応じて電流検出用抵抗器に流れる電流を算出する手段とを備え、印字時に発熱素子の温度が限界温度を超えないように制御することを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４に記載したサーマルプリントヘッドの温度制御回路
【請求項６】
前記制御回路において、印字開始前と印字終了後に、前記発熱素子１素子毎に通電し前記電流検出抵抗器に所定の電流が流れていることを確認することを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４又は請求項５に記載したサーマルプリントヘッドの温度制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、銅等の金属箔を熱転写印刷するサーマルプリントヘッドの構造及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、環境問題が取り上げられるようになり二酸化炭素の発生を削減する動きが全世界的に進められてきている。回路基板の作成においても取り組まれている。従来、ホトレジストを回路基材にコーティングし回路パターンを描画したマスク（原版）を通して紫外線を照射し、レジストを変質させ、変質したレジストのみ現像液で除去している。この方法では、マスクが必要で高価な露光機を必要とし、且つ、現像後に洗浄が必要で大電力が消費され、現像液の廃液が発生する。【０００３】  この対策として、レジストを熱転写技術にて描画する方法が開発されている。予めコンピュータにて作成された回路パターンデータを基に、レジストをコーティングされた熱転写フィルムをデータに基づき、絶縁層と銅箔から成る回路基材に転写し回路パターンを直接描画する方法である。【０００４】  しかしながら、上記どちらの方法でも、銅箔のエッチング、レジストの剥離を行う必要があり、それぞれの工程の後で洗浄が必要であり、また、エッチング液という危険な廃液あるいはレジストの剥離液という廃液が依然として発生し、エッチング機、剥離機及び洗浄機等の設備が必要となる。【０００５】  これを改善する方法として直接銅を印刷することが試行されているが、銅は放熱性が良いため銅を熱転写するときに過大な熱量を必要として発熱素子を破壊してしまう。また、破壊しなくても過大な熱量が熱転写リボンのベースを溶かし良好な印刷品質を得ることができない。このため銅の厚みが０．１μｍ〜０．３μｍ程度しか転写できないため膜厚が薄く実用的ではない。【０００６】  回路パターンを印刷するヘッドの発熱素子に１素子でも不良があると銅パターンの欠け、断線が発生するため全発熱素子が良品であることが要求される。よって、１素子でも不良があればヘッドの交換が必要になる。一方、生産性を上げるためには一度に印刷できる長さを大きくしなければならずヘッドは長尺化が要求されるが高価なものとなる。よってヘッドの交換がランニングコストを押し上げることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２０５４１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  熱転写技術で直接銅を印刷し回路基板を作製する技術において、発熱素子にて過大な熱量を発生し熱転写フィルムのベースのＰＥＴを溶かさないように熱制御し良好な印字品質を得る。【０００９】  また発熱素子が正常であるか否かをチェックし、作製された回路基板を保障し、且つ、発熱素子の不良が発見されたとき、ヘッドの交換を低価格で行えるようにする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  銅箔等の金属箔を熱転写するヘッドにおいて、熱転写フィルムを予め予熱することを目的として、発熱素子列と平行にプリヒータを配置した構造であることを特徴とするものである。【００１１】  Ｎ素子からなる個別ヘッドをＭ個並べて印字範囲を大きくする熱転写ヘッドにおいて、個々の個別ヘッドが、発熱素子を形成し駆動ＩＣを搭載した、２個のアライメントマークを設けたガラス基板からなり、
前記個別ヘッドのアライメントマークの位置に合わせて１対の孔を設けたアライメントシートと
前記アライメントシートに他に円形の孔と長孔を設け、この位置に合わせて１対のピンをＭ組設けて精度良くアライメントシートを搭載する放熱板からなることを特徴とするものである。【００１２】  前記個別ヘッドのコモンラインに電流検出用抵抗器を備えていることを特徴とするものである。【００１３】  前記個別ヘッドに形成されている発熱素子の電流検出用抵抗器の値が温度に依存することを特徴とするものである。【００１４】  前記個別ヘッドに形成されている発熱素子の限界温度を設定する手段と、前記電流検出用抵抗器に流れる電流を検出する手段と、通電される素子数に応じて電流検出用抵抗器に流れる電流を算出する手段とを備え、印字時に発熱素子の温度が限界温度を超えないように制御することを特徴とするものである。【００１５】  前記制御回路において、印字開始前と印字終了後に、前記発熱素子１素子毎に通電し前記電流検出用抵抗器に所定の電流が流れていることを確認することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】  銅等の熱転写印刷において発熱素子の温度を熱制御により一定の温度に制御することにより熱転写フィルムの基材のＰＥＴの溶融を防止することにより、０．７μｍ以上の厚みの銅を印刷することを可能としＩＣカード等のアンテナパターンの印刷を実現することができる。【００１７】  熱転写ヘッドの発熱素子で印刷する前に発熱素子の近傍に設けられたプリヒータで予熱することにより発熱素子で発生する熱量を抑え熱転写フィルムのＰＥＴを損なうことを防ぐことができ良好な印字品質を得る。【００１８】  回路基板を印刷する前に発熱素子の全ての抵抗値が印刷に支障が無いことを検査し、また、印刷した後も検査しいんさつされた回路基板の保障をおこなう。また、発熱素子の不良が発見されたとき、その発熱素子がある個別ヘッドのみ短時間に交換できるようにしランニングコストを抑制することができる。【００１９】  本発明の製造方法にて回路基板を作成するとマスクが不要で工程も簡素なため短納期が実現できコストも低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例の個別ヘッドのガラス基板とアライメントシートを示す正面図。
【図２】本発明の実施例のサーマルプリントヘッドの正面図
【図３】本発明の実施例のサーマルプリントヘッドの発熱素子の抵抗値の温度による変化を示すグラフ。
【図４】本発明の実施例の個別ヘッドの回路図。
【図５】本発明の実施例の温度制御回路。
【図６】本発明の実施例の温度制御回路の各部波形図。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２１】  図２は本発明の実施例を示す正面図であり、個別ヘッドが４個の場合を示している。図１は個別ヘッドの説明図であり、個別ヘッド１００がアライメントシート１１０に搭載される。【００２２】  図１ａの個別ヘッド１００のガラス基板１には発熱素子２が形成され、発熱素子２に平行に近接してプリヒータ６が形成されている。発熱素子２に熱転写リボンが搬送されてくる直前でプリヒータ６により熱転写リボンを加熱しベースフィルムと銅箔から成る熱転写リボンの温度を予め上げておき、発熱素子２がより小さな印加エネルギーで転写できるようにする。【００２３】  個別ヘッド１００には１対のアライメントマーク４が形成されている。実施例では電極用のアルミでパターンとして作製している。直径０．２ｍｍのアルミを残し、その同心円上に内径０．３ｍｍのリング状のパターンを形成している。間隙が０．０５ｍｍありガラスのみであるので向こうを観察することができる。発熱素子２はドライバーＩＣ３に接続され、電流検出抵抗器５が搭載されて個別ヘッドを構成している。本実施例では発熱素子数は８素子である。【００２４】  図１ｂのアライメントシートはＳＵＳのシート７にアライメント孔８を加工したもので本実施例では５０μｍ厚のＳＵＳを使用し孔加工はエッチングにておこなった。個別ヘッドのアライメントマーク４と同じ位置に円状にハーフエッチングしている。本実施例では直径が０．２５ｍｍで深さは２５μｍである。ガラス基板１はガラスであるので顕微鏡によりガラス基板を通してＳＵＳシートのアライメント孔８を観察することができるので、この孔８に、個別ヘッドのアライメントマーク４を合わせ、円とリングの真ん中に位置するようにし接着する。完成は図１のＣの状態となる。個別ヘッドのアライメントマーク４の円とリングの間隙が０．０５ｍｍでＳＵＳシートの孔がこの間に位置するので顕微鏡下の目視で間隙の１／１０以下の精度がえられるので、アライメントマークのアライメント精度は±０．００５ｍｍである。【００２５】  ＳＵＳシートには別のアライメント孔９が一対設けられており、片方は円の貫通孔で他方は長孔である。図２は個別ヘッドを４個搭載し１個のヘッドにした構造を表している。放熱板２１にはアライメントシート１１０のアライメント孔９の位置に対応してピン２２が２本設けられている。本実施例では放熱板用アライメント孔９の径は２．０２ｍｍであり片側は長孔となっている。ピン２２の直径は２ｍｍである。よって、±１０μｍの精度でアライメントされる。両方の貫通孔を円形にするとＳＵＳシートのアライメント孔と放熱板のピンのピッチに誤差があるとき入らないため、円形の孔で位置を決め長孔で角度を決定している。個別ヘッドとアライメントシートの精度が±５μｍであるので合計±１５μｍの精度が確保される。【００２６】  図３は、発熱素子が温度が上昇するに従い直線的に抵抗値が下がる抵抗膜の特性を示している。本実施例の発熱素子の温度係数はおよそ−４００ｐｐｍである。図３より発熱素子の抵抗値を測定すれば温度が把握できることが分かる。【００２７】  図４は、本実施例の個別ヘッドの回路図で、図５は温度制御回路を示しており図６は各部の波形図である。端子ＳＩにシリアル���データが端子ＣＬＫに入力されるクロック信号と同期され送られる。この例では８素子の場合を示している。シリアルデータは個別ヘッドのシフトレジスタ４１に入力されると同時にカウンタ５１に入力される。【００２８】  カウンタ５１にシリアルデータが入力され正のデータが来るたびにカウントアップし、Ｄ／Ａコンバータ５３の値も大きくなってゆく。シフトレジスタ４１に８個のデータが供給され、端子ＬＴに負の信号が供給されるとラッチ４２に移動し個別の素子に対応したパラレルの信号に変換される。【００２９】  また、同時にラッチ５２にもラッチ信号が供給され６を計数していたカウンタの値が移される。Ｄ／Ａコンバータ５３は６に相当する直流電圧を出力する。ドライバーＩＣ１２０の端子ＳＴＢに負のストローブ信号が供給されるとドライバーＩＣのＡＮＤゲート４３が働くようになり、ラッチ４２に正のデータが出力されている出力トランジスタ４４が導通し発熱素子４６は昇温し、検出抵抗器４５には電流が流れる。ストローブ信号が負になると発振器６０が定期的にパルスを発信しＦＦ回路５５をセットし出力はＨとなる。発熱素子４５の温度が低い間はコンパレータ５４が反転しないのでＦＦ回路５５はリセットされた状態が続きＦＦ回路５５の出力は負の状態が続き発熱素子４６は昇温してゆく。やがてＤ／Ａコンバータ５３の出力より大きくなるとコンパレータ５４が反転しＦＦ回路の出力が正となり発熱素子に電流が流れなくなる。そうすると発熱素子４６の温度が下がってゆき検出抵抗器４５の電圧も下がりコンパレータ５４が反転しＦＦ回路５５はリセットされ発熱素子４６に電流が流れ温度上昇が再び開始される。【００３０】  このようにして、発熱素子の温度が設定温度を超えると発熱素子の通電が止まり、温度は下がってゆき再度通電を始める。この動作を続けることにより発熱素子の温度を一定の幅の中で維持する。【００３１】  一枚の回路基板を印刷する直前に発熱素子１素子目のみ通電し、そのときの検出抵抗器４５の電圧を検知し所定の電圧幅の中に入っておれば正常であると判断することができる。図５のウインドコンパレータ５７は検出抵抗器の電圧が高い方のＨ側参照電圧と低い側のＬ側参照電圧の範囲にあるかどうかをチェックし、範囲外であればアラーム信号ＣＯを発信する。これを１素子ずつおこない全ての素子が異常でないことを確認してから印刷を開始する。【００３２】  印刷が終了したら、再度全素子の抵抗値をチェックし異常が発見された場合印刷した基板を廃棄し不良箇所が発生した個別ヘッドを交換する。
【符号の説明】
【００３３】１・・・ガラス基板
２，４６・・・発熱素子
３・・・ドライバーＩＣ
４・・・アライメントマーク
５・・・電流検出用抵抗器
６・・・プリヒータ
７・・・ＳＵＳシート
８・・・アライメント孔
９・・・放熱板用アライメント孔
２１・・・放熱板
２２・・・ピン
４１・・・シフトレジスタ
４２、５２・・・ラッチ
４３・・・ＡＮＤ回路
４４・・・出力トランジスタ
４５・・・検出抵抗器
５１・・・カウンタ
５３・・・Ｄ／Ａコンバータ
５４・・・コンパレータ
５５・・・発振器
５６・・・差動アンプ
５７・・・ウインドコンパレータ
５８・・・Ｈ側参照電圧
５９・・・Ｌ側参照電圧
６０・・・ＦＦ回路
１００・・・個別ヘッド
１１０・・・アライメントシート
１２０・・・ドライバーＩＣ
ＳＩ・・・シリアル入力
ＣＬＫ・・・クロック
ＬＴ・・・ラッチ
ＳＴＢ・・・ストローブ
ＶＨＤ・・・ヘッド駆動電圧
ＣＯ・・・ウインドコンパレータ出力
ＣＴ・・・カウンター出力
Ｄ／Ａ・・・Ｄ／Ａコンバータ出力
ＯＳＣ・・・発振器出力
ＣＰ・・・コンパレータ出力
ＦＦ・・・ＦＦ出力
Ｔ・・・検出抵抗器電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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