CN1076287C

CN1076287C - 热敏式打印头

Info

Publication number: CN1076287C
Application number: CN96195552A
Authority: CN
Inventors: 长畑隆也; 佐藤忠义
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1995-08-09
Filing date: 1996-08-06
Publication date: 2001-12-19
Anticipated expiration: 2016-08-06
Also published as: EP0858901A1; CN1190934A; EP0858901B1; US5874983A; WO1997006011A1; DE69625231D1; KR19990028557A; DE69625231T2; KR100381630B1; EP0858901A4

Abstract

一种热敏式打印头，在其散热板的基板上设有一条纵向延伸的分割凹槽。一块具有打印加热电阻器的打印头基板和一块具有与外部连接器进行连接的接头的电路板固定在基板上。这两块板分别位于分割凹槽的两侧。打印头基板和电路基板的终端电极由终端线连通。打印头基板和电路基板中至少有一块板的边缘部分伸出在安装表面的分割凹槽之上。

Description

热敏式打印头

本发明涉及打印机、传真机等使用的热敏式打印头。更具体地说，它涉及在散热金属板上安装有两块基板的热敏式打印头。一块基板是由诸如陶瓷的耐热绝缘材料制成的、并具有打印用加热电阻器的打印头基板。另一块基板由合成树脂制成，并具有与外部装置相连的接头。

至今为止，在广泛应用的一种热敏式打印头中，打印头基板和电路基板安装在散热金属板的表面上。在公开号为No.Hei2-286261的日本专利申请中，披露了这种常规热敏式打印头的一个实例。

在这样一种设备中，打印头基板由耐热绝缘材料制成，而打印加热电阻器则位于打印头基板的表面上。为向加热电阻器提供电流，在打印头基板的表面上还设置了一个共用电路、一个单独电路和若干电路驱动元件。此外，在打印头基板的表面上形成有各种类型的终端电极(此后将称作打印头的侧终端)，以便与电路基板相连接。

另一方面，由合成树脂制成的电路基板具有与外部装置相连的接头。在电路基板的表面上设置有一个电路，用于将接头与打印头的侧终端相连接。

在此说明书的图19中，示出了这种热敏式打印头的横截面图。一块打印头基板201和一块电路基板203并列地布置在一块散热板205上。这两块基板是这样设置的，即：电路基板203的一个端部与打印头基板201的打印头的侧终端重叠。一个加压器207被拧在散热板205上。电路基板203被加压器207通过弹性线209压下。由于这一加压，使位于电路基板203侧边的电路与打印头侧终端形成电连通。更具体地说，加压器207的作用是，通过对电路基板加压，使两块基板之间接通。此外，加压器207还具有保护这两块基板的作用。

由于打印头基板的面积可做得比较小，因而，上述结构具有价格低廉的优点。此结构的另一优点是，能用于通用目的。换言之，如果对电路基板加以修改，则此结构可应用于各种类型的外部装置。

但是，常规的热敏式打印头具有以下问题：

(1)为使打印头基板与电路基板电连通，需要有加压器及若干定位螺丝和弹性线，以便将加压器安装在上述结构中。因而，需要大量零件和加工步骤，从而它具有价格贵、重量重的缺点。

(2)为保持打印头基板和电路基板之间的电连通，将加压器夹紧在散热板上的强度必须加强。为此，加压器应具有高强的刚度，并沿纵向在若干点上拧紧。

在打印头基板和电路基板被高度夹紧的状态下，当温度升高时，由于打印头基板和电路基板的热膨胀不同，打印头基板会出现翘曲。还有，由于夹紧力大，在散热板的纵向上可能会出现变形。另外，因为散热板和加压器是相互固定的，由于散热板和加压器的热膨胀不同，可能导致出现变形。由于上述原因，打印中可能会出现不均匀性，从而降低了打印的质量。

(3)加压器安装在打印头基板和电路基板的各个上侧边上。为防止加压器和打印纸相触，加压器与打印头基板的打印加热电阻之间设有间隙。由于上述原因，热敏式打印头的高度和宽度(与纵向成直角方向的宽度)都增加了，因此，热敏式打印头的体积变大，重量更重。

另一方面，在公布号为No.Hei3-57656的日本专利申请的热敏式打印头中，散热板具有高、低台阶形的平面。打印头基板安装在高表面上，而电路基板安装在低表面上。这样，在该日本专利申请中，建议将电路基板安装在比打印头基板低一个的台阶上。但是，在这种情况下，散热板的厚度必须增加，其理由将在下面阐述。

传真机等的热敏式打印头可安装在框架构件的上表面上，而散热板的下表面则紧紧地接触框架的构件。若干装配螺丝从框架构件的下表面插入，且这些螺丝各自拧入至散热板的各个螺孔中。因而，必须固定具有预定厚度的散热板，该厚度足以使散热板拧紧。该预定厚度意味是这样一个厚度，它使阳螺纹能和阴螺纹在不少于预定丝扣数的情况下进行适当的装配。

正如公开号为No.Hei3-57656的日本专利申请所述，假如散热板具有台阶型的平面，则必须在低表面区域对上述具有预定厚度的散热板进行固定。因而，在高表面区域，散热板具有不必要的厚度。这导致散热板的材料费用和重量的增加。

本发明的目的是，提供一种能解决上述技术问题的热敏式打印头。更具体地说，打印头基板和电路基板之间的结构可以简化，并且不要求将这两板基板紧紧地固定住。本发明的目的在于，通过提供这样一种热敏式打印头，以减少其成本和重量，并通过防止打印头基板的翘曲改进打印质量。

为了达到上述目的，本发明提出的热敏式打印头包括：

一块具有打印加热电阻器及电路驱动元件的打印头基板；一块具有与外部装置相连的接头及与所述打印头基板电连通的电路基板，其中所述打印头基板和所述电路基板并列地安装在一块散热金属板上；所述散热板具有一条安装区域的分割凹槽，它沿纵向在所述两块基板安装的表面上延伸；所述打印头基板和所述电路基板安装在所述表面上，从而它们位于所述凹槽的相对侧；以及一个设置在所述打印头基板上的位于凹槽一侧的边缘处的终端电极和一个设置在所述电路基板上的位于凹槽一侧的边缘处的终端电极，这些终端电极借助于终端线相互连接。

在本发明的一个优选的实施例中，打印头基板和电路基板中至少有一个基板的一个边缘伸出至分割凹槽之上，从而形成伸出边缘，而终端线具有夹持部分，它将伸出边缘夹持在夹持部分的上、下侧之间。终端线借助于夹持部分装配在伸出边缘上。此外，终端线最好由具有弹性的金属材料制成，这有利于对伸出边缘的夹持。

作为一个具体实例，下面依次说明打印头基板的位于凹槽侧的边缘伸出在安装区域的分割凹槽之上的情况。在此情况下，打印头基板可以部分长度，也可以整个长度地伸出在分割凹槽之上。终端线的夹持部分装配在打印头基板的伸出边缘上。将终端线安装在终端电极设置的部位上，使终端线的一端与终端电极的连接更为自如。终端线的另一端与位于电路基板侧的终端电极相连。当电路基板的位于凹槽侧的边缘伸出在散热板的分割凹槽之上时，情况也与之相同。

另外，两块基板的位于凹槽侧的各边缘也可都伸出在散热板分割凹槽之上。这时，可以有这样的结构，即夹持部分设置在终端线的一端，而夹持部分则装配至这两块基板中的任一块上。但是，夹持部分设置在每条终端线的两端的结构也是可供优选的。

在本发明中，设置在打印头基板上的位于凹槽一侧的边缘处的终端电极借助于终端线与设置在电路基板上的位于凹槽另一侧的边缘处的终端电极相连接。打印头基板和电路基板没有必要相互抵靠在一起。因此，至今为止使用的加压器可省略，从而减少了零件的数目和加工步骤。这样，就可减少费用和重量。

此外，在本发明中，终端线会由于打印头基板和电路基板的热膨胀不同而翘曲。因而，就不会发生因热膨胀不同所造成的作用于两块基板之间的很大的力，从而减少了在打印头基板中产生翘曲的可能性。此外，由于零件间的相互紧固力而造成的各零件的翘曲也能减少。这些翘曲的减少可导致打印质量的提高。

如上所述，假如散热板具有不同的平面，则它就要厚些。但在本发明中，不要求热散板有不同的平面。此外，在本发明中可省去加压器。因此，热敏式打印头的高度和宽度可减少，因而可使热敏式打印头小型化和轻型化。另外，由于节省了材料，生产成本也随之降低。

在本发明中，终端线固定在打印头基板或电路基板伸出在散热板的分割凹槽之上的边缘(伸出边缘)上，因而，终端线可利用任一基板的两个侧面牢固可靠地固定在伸出边缘上。

由于凹槽是设置在散热板的上表面上的，散热板的表面面积变大，因而，向大气的散热加速，从而提高了高速打印的性能。

在本发明的一个实施例中，在打印头基板和电路基板的上表面设有一层绝缘防护层，但至少在加热电阻器的安装区域上不设置绝缘防护层。如上所述，在本发明中，打印头基板和电路基板布置在几乎同一平面上，因而，有可能采取诸如在该平面上设置一层防护层这样的简单措施来提高电路驱动元件和电路基板的抗静电性能。

在本明的另外一个实施例中，安装了一块盖板，它覆盖了电路基板的上表面和打印头基板上的设有电路驱动元件区域的上表面。上述的防护层本身可能不能完全防护打印头基板和电路基板。而通过设置盖板，打印头基板和电路基板就能处于优选的防护状态之下。此外，不必要象常规加压器安装时那样牢牢地紧固盖板，因而，不会产生打印头基板的翘曲问题。

在本发明的一个较佳实施例中，在盖板的背部设有凸起，这样，盖板就能设置在一个与打印头基板及电路基板相距预定距离的位置上。在此结构中，盖板的背部不直接触及打印头基板和电路基板。因而，安装盖板时，电路驱动元件和电路基板不会受损坏。最好采用凸台或肋来作为凸起。

最好具有这种结构，其中的肋可与盖板的下表面适配，且该肋沿电路基板的侧边缘延伸。当肋装配置至上述侧边缘时，盖板的精确定位就自动实现。这样就可防止盖板被安装在不正确的位置上。例如，可以避免盖板与打印纸的接触。另外，盖板也可将打印头基板的电路驱动元件和电路基板的电路完全覆盖住。

图1是本发明实施例1的热敏式打印头的分解立体图；

图2表示图1中热敏式打印头的剖面II-II的放大图；

图3表示图1中热敏式打印头的剖面III-III的放大图；

图4是图3中终端线装配部分的顶视图；

图5是图3中一根终端线装配部分的右视图；

图6是本发明实施例1中给出的终端线之一的立体图；

图7是本发明实施例1中给出的热敏式打印头的立体图；

图8是图7中热敏式打印头的剖面VIII-VIII的放大图；

图9是图7中热敏式打印头的剖面IX-IX的放大图；

图10是一台热敏式打印头的立体图，在其上设有本发明实施例1提出的保护层；

图11是图10中热敏式打印头的剖面XI-XI的放大图；

图12是图10中热敏式打印头的剖面XII-XII的放大图；

图13是本发明实施例2的热敏式打印头的分解立体图；

图14是图13中热敏式打印头的剖面II-II的放大图；

图15是图13中热敏式打印头的剖面III-III的放大图；

图16是本发明实施例2的热敏式打印头的立体图；

图17是图16中热敏式打印头的剖面VI-VI的放大图；

图18是图16中热敏式打印的剖面VII-VII的放大图；

图19是常规热敏式打印头的横截面图。

对推荐实施例的说明(1)实施例1

现将参照附图对本发明的第一实施例加以说明。图1所示的热敏式打印头处于分解的状态。如该图所示，热敏式打印头1具有一块散热板2、一块打印头基板3和一块电路基板4。

由诸如铝合金等金属材料制成的散热板2呈细长的矩形。散热板2的上表面设置有一条纵向延伸的凹槽5。散热板2的上表面被凹槽5分隔成第一安装区域2a和第二安装区域2b。在散热板的四个角上设置有螺孔14，以便将散热板2安装至传真机等的框架上。

打印头基板3由诸如陶瓷的耐热绝缘材料制成。在打印头基板3的表面上，设有按直线延伸的打印加热电阻器6。该加热电阻器6是沿着打印头基板3的纵向侧边缘3a而设置的。另外，在沿着上述加热电阻器6的一条直线上还设有若干电路驱动元件7。这些电路驱动元件7都通过一个电路与所有打印点上的加热电阻器6保持联通。如图2所示，这些元件由防护剂加以防护。打印头基板3还设有在图中未示出的共用电路。该共用电路与加热电阻器6的每一打印点保持联通。此外，在打印头基板3的表面上，沿纵向侧边缘3b设有若干打印头侧终端8。打印头侧终端8是用于将电路基板4与打印头基板3的每一布线进行连接的终端电极。打印头侧终端8设置于纵向边缘3b的两端附近。

所有打印头侧终端8上都装配有一条终端线9。这些终端线9与打印头基板3的纵向侧边缘3b近似地呈直角。在终端线9和打印头侧终端8之间具有电连通，而终端线9与打印头基板3相连。

图3至6详细地示出了终端线9的结构。终端线9是弹性金属板，它包括宽的上夹持片9a和一对位于一端的下夹持片9b。下夹持片从上夹持片9a上向下延伸。上夹持片与下夹持片之间的间隙小于打印头基板3的厚度。上夹持片9a和下夹持片9b从两侧夹紧打印头基板3。因此，终端线9可牢靠地固定地在打印头基板3上。也可以有上夹持片9a焊接在打印头侧终端8上的结构。

如图所示，终端线9的线段9c与基板的表面呈斜角。因此，线段9c可在上述弹性的作用下被推压在电路基板4的电路侧终端11(下文将说明)上。

下面将对电路基板4进行说明。电路基板由诸如玻璃环氧树脂的合成树脂制成。接头10安装在电路基板4的一个端部。接头10的接头主体10a设有若干终端针10b。这些终端针10b与电路基板4表面上的电路(图中未表示)相连通。电路侧终端11设置在与接头10相对的电路基板4另一侧的边缘。电路侧终端11是终端电极，以使上述电路与打印头侧终端8之间电联通。

图7和图8示出了打印头基板3和电路基板4装配在散热板2上的状态。打印头基板3由粘合剂固定在散热板2的第一安装区域2a上。打印头基板3的纵向侧边缘3b(位于终端线9安装的那一侧)位于凹槽5之上。另一方面，电路基板4用粘合剂固定在散热板2的第二安装区域2b上，且电路侧终端11布置在凹槽5的侧边。在两板的基板安装好的情况下，每一终端线9与每一电路侧终端11相接触。为进行这样的接触，对打印头侧终端8和电路侧终端11的位置以及终端线9的长度要加以设定。每条终端线9焊接在每个电路侧终端11上。

如图10至12所示，一层绝缘防护层15粘合在打印头基板3和电路基板4的上表面。如图所示，绝缘防护层15粘合在除加热电阻器6所在区域之外的上表面上。防护层15覆盖了整个电路基板4的上表面，也覆盖了包括电路驱动元件7的安装区域在内的打印头基板3的上表面。

图7还示出了热敏式打印头1装配至传真机或打印机上的结构。热敏式打印头1被装配在传真机的框架构件12上。散热板2紧密地粘合在框架构件12上。四个装配螺丝13从下部插入至框架构件12的孔中。这些装配螺丝13与散热板2的每一相应螺孔14相接触，并接着被拧紧。

下面将对此实施例的热敏式打印头1的组装方法进行说明。首先，将终端线9装配至打印头基板3上。这时，纵向侧边缘3b被插入至每一终端线9的上夹持片9a和下夹持片9b之间。然后，将电路基板4粘在散热板2的第二安装区域上，将打印头基板3粘在第一安装区域上。在此状态下，终端线9的线段9c与电路侧终端11接触，并对接触的部分进行焊接。接着，将防护层15粘在打印头基板3和电路基板4上。这样组装好的热敏式打印头1被装载在传真机的框架构件12上，并用装配螺丝从框架构件12的下侧加以紧固。

当热敏式打印头运行时，为使加热电阻器6产生热量，电流从电路基板4的接头10输入。电流通过电路基板4上的电路、电路侧终端11、终端线9和打印头侧终端8而输入至打印头基板3上的电路。用于驱动电路驱动元件7的信号也以同样的方式输入至打印头基板3。由于电路驱动元件7根据输入信号而作出了切换动作，电流流至加热电阻器6的每一打印点。这样，打印点产生热量以进行打印。

本发明第一实施例提出的热敏式打印头1就像以上说明的一样。在常规装置中，打印头基板3和电路基板4是牢牢地紧固在一起的，由于各基板的热膨胀不同，一直存在着打印头基板3翘曲的问题。在本发明的第一实施例中，打印头基板3的翘曲得以避免，其理由说明如下。打印头侧终端8和电路侧终端11是通过终端线9而连接的。终端线9则从打印头基板3的纵向侧边缘3b伸向电路基板4。假如打印头基板3和电路基板4的热膨胀不同，终端线9将水平地翘曲。从而不会发生因热膨胀不同而在打印头基板3和电路基板4之间出现一个大的力。这就避免了在打印头基板3中发生翘曲。

打印头基板3的侧边缘3b位于散热板2的凹槽5之上，而终端线9的夹持片9a和9b则将打印头基板3夹持在它们之间。换言之，此结构是这样的，当终端线9装配至打印头基板3上时，应用了打印头基板的两个侧边。因而，终端线9牢固可靠地装配在打印头基板3上。

通过在散热板2的上表面设置凹槽5，散热板2的表面面积得以增加。因此，散热板2的散热加快了。

打印头基板3的上表面几乎与电路基板4的上表面一样平。这促进了防护层15的粘结工作。由于如此简化的结构，电路驱动元件7和电路基板4改善了的抗静电性能。

最好采用体积电阻率为10⁴～10¹⁰(欧姆·厘米)的绝缘材料作为防护层15的材料。假如通过采用这样的材料，使防护层15具有良好的静电导电率，则电路驱动元件7和电路基板4将进一步增加抗静电性能。

在本发明的第一实施例中，说明是针对打印头基板3位于散热板2的凹槽5之上的情况进行的。但是，电路基板位于凹槽5之上的结构也是很好的。此外，两块基板都位于凹槽5之上的结构也不错。在后一情况下，终端线9可夹紧打印头基板3，也可夹紧电路基板4。另外，最好的结构是，终端线9既夹紧打印头基板3又夹紧电路基板4。

在本发明的第一实施例中，防护层15用于防护打印头基板3和电路基板4。但是，也可以采用其它措施来防护这两块基板。如果这两块基板都具有很高的抗静电性能，则显然不要求有防护层。(2)实施例2

现将参照图13至18对本发明的第二实施例的热敏式打印头进行说明。在该实施例中，与在第一实施例中已说明过的零件相对应的零件将用相同标号表示，它们的说明将省略。

在第一实施例中，防护层15粘结在打印头基板3和电路基板4上，从而使这些基板免受静电的影响。但是，也可能有这样的情况，就是防护层仅靠其本身不足以同时防护打印头基板3和电路基板4。因此，在第二实施例中，设置了盖板105，以覆盖这两块基板。

在图13中，盖板105是由诸如合成树脂的绝缘材料制成的。盖板105完全覆盖了前述电路基板4的上表面。它还覆盖了包括安装有电路驱动元件7的区域的打印头基板3的上表面。

在盖板105的下表面的中部，具有一个用作接触部114的圆柱形凸台。在安装时，接触部114的下表面触及电路基板4的上表面。这样，盖板105就位于一个能与打印头基板3和电路基板4保持一个距离的位置处。接触部114的中央具有一个螺栓孔120，用以将盖板105装配至散热板2上。

在盖板105下表面的一端设有肋113，该肋113沿电路基板4的纵向边缘延伸。肋113触及前述纵向边缘4b以及接头主体10a的上表面。

现将对盖板105的安装方法进行说明。通过将前述肋113触及电路基板4的纵向边缘4b，盖板105就置于预定的位置上。然后，将装配螺丝116从上方插入至盖板105的螺栓孔120中，并与散热板2的螺孔115发生作用。通过拧紧安装螺丝116，盖板105就得以固定。

在本发明的第二实施例中，盖板105的唯一作用是，通过覆盖这两块基板从而防护打印头基板3和电路基板4。与常规打印头不同的是，打印头基板3和电路基板4是由终端线9电连接的。换言之，盖板105不具有对这两块基板进行电连接的功能。因此，不必要将盖板105牢固地连接在散热板2上。为此，可采用合成树脂作为盖板105的材料。(近来广泛采用铝板作为加压装置)。盖板105借助于单个装配螺丝116装配在散热板2上。这一装配螺丝116不是牢牢地拧紧的。由于盖板105不是牢牢地紧固在散热板2上，所以，因拧紧而引起的各零件的变形就得以避免。此外，因热膨胀的不同所造成的各零件的变形也能避免。因此，采用这一热敏式打印头的打印质量能改进。

如图17所示，当盖板105安装好时，接触部114的下表面触及电路基板4的上表面，而肋113则触及接头主体11a的上表面。盖板105的下表面与打印头基板3和电路基板4相隔一个预定的距离，而不是直接触及这些基板。因此，基板将不会因盖板105的安装而受到损害。

肋113安装成使其触及电路基板的纵向边缘4b。在安装盖板105时，通过将肋113抵靠在纵向边缘4b上，从而确定了盖板105的位置。这加速了盖板在预定位置上的安装。

第二实施例的热敏式打印头就如以上说明的一样。在第一实施例中，为覆盖打印头基板3和电路基板4采用了防护层15。但是，在第二实施例中则采用了盖板105。因而，每块基板的防护功能都得以加强。此外，通过设置肋113和接触部114，使盖板105的结构成为最合适。

最好采用体积电阻率为10⁴～10¹⁰(欧姆·厘米)的材料作为盖板105的材料。假如通过应用这样的材料，使盖板105具有良好的静电导电率，则电路驱动元件7和电路基板4的抗静电性能将进一步加强。工业实用性

本发明可应用于诸如在传真机等的打印头。本发明能在各种打印机中广泛地用作打印头。

Claims

1、一种热敏式打印头，该打印头包括：

一块具有一个打印加热电阻器和至少一个电路驱动元件的打印头基板；和

一块具有与外部连接件相连接的接头及与所述打印头基板电连通的电路基板；

其特征在于，所述打印头基板和所述电路基板并列地安装在一块散热金属板上；

所述散热板具有一条安装区域的分割凹槽，该凹槽沿纵向在所述基板安装的表面上延伸；

所述打印头基板和所述电路基板安装在所述表面上，从而它们位于所述凹槽的两侧；以及

一个设置在所述打印头基板上的位于凹槽一侧的边缘处的终端电极和一个设置在所述电路基板上的位于凹槽另一侧的边缘处的终端电极借助于终端线相互连接。

2、如权利要求1所述的热敏式打印头，其特征在于，设置至少一个伸出边缘部分，而且，在所述打印头基板和所述电路基板中所述至少一个边缘伸出在所述凹槽之上；所述终端线具有一个夹持部分，以把所述伸出边缘部分夹持在其上、下侧之间；而所述终端线借助于所述夹持部分装配在所述伸出边缘部分上。

3、如权利要求2所述的热敏式打印头，其特征在于，所述终端线由弹性金属材料制成，在弹性的作用下夹持在所述伸出边缘部分上。

4、如权利要求3所述的热敏式打印头，其特征在于，有一层绝缘防护层粘附在至少除所述加热电阻器的设置区域之外的所述打印头基板和所述电路基板的上表面。

5、如权利要求3所述的热敏式打印头，其特征在于，安装有一块盖板，且所述盖板覆盖了在所述电路基板和所述打印头基板上设置有所述电路驱动元件的一个区域。

6、如权利要求5所述的热敏式打印头，其特征在于，在所述盖板的背部设有凸起，从而所述盖板能设置在与所述打印头基板和所述电路基板相距一个预定距离的位置上。

7、一种热敏式打印头，该打印头包括：

一块具有一个打印加热电阻器和若干电路驱动元件的打印头基板；和

一块具有与外部装置相连的接头，并与所述打印头基板电连通的电路基板；

其特征在于，所述打印头基板和所述电路基板安装在一块散热金属板上；

一个伸出边缘部分被设置成这样，即：所述打印头基板的位于所述凹槽侧的边缘伸出在所述凹槽之上；

一个设置在所述打印头基板上的位于所述凹槽一侧的边缘处的终端电极和一个设置在所述电路基板上的位于所述凹槽另一侧的边缘处的终端电极借助于终端线相互连接；

所述终端线具有一个夹持部分，它将所述伸出边缘部分从其上、下侧面加以夹持，所述终端线装配在所述伸出边缘部分上。