CN1179751A - 热敏印刷头及其特性调整方法 - Google Patents

Abstract

一种热敏印刷头,具有热敏头基板(11)、发热体(12)、驱动IC(13)、温度传感器(18)和发热部件(20)。上述发热部件具有用于固定上述热敏头基板的第1面和与上述温度传感器对应的第2面,该第2面通过与上述热敏头基板相对并且与其相隔离而规定传热性能调整区域(22)。上述热敏头基板和上述发热部件利用具有所希望的传热性能的粘接部件(21)相互固定。

Description

热敏印刷头及其特性调整方法

技术领域

本发明涉及用于通过感热记录方式或热转印记录方式向记录纸上印字的热敏印刷头及其特性调整方法。

背景技术

图8～11是先有的普通热敏印刷头10的结构。符号11表示热敏头基板。在由氧化铝陶瓷等绝缘性材料构成的上述基板的上面，装有发热体12和用于驱动该发热体12的多个驱动IC13。在厚膜型热敏印刷头的情况下，上述发热体12利用厚膜印刷法沿上述基板的一侧边形成细带状。如图11所示，设置了公用电极14和梳齿状的个别电极15，其中公用电极具有插入到发热体12之下的梳齿14a。各个别电极15向热敏头基板的另一侧边方向延伸，分别用引线与驱动IC13的输出端口连接。在各驱动IC13上，还形成电源系统和信号系统的端子接口，这些接口通过引线与在上述基板上形成的指定的布线图连接。

所选择的个别电极15由对应的驱动IC13接通时，带状发热体12中公用电极14的、将该个别电极夹在中间的一对梳齿14a间的区域(在图11中用斜线表示)流过电流，从而该区域发热。即，被公用电极14的梳齿14a分割的各区域形成发热头17。以非常细的宽度(例如达到200dpi的印字密度)形成公用电极14的各梳齿14a时，设置为相互间隔125μm。个别电极15也一样。包括上述公用电极和个别电极在内的绝缘基板上的微细的布线图，是通过对导体膜(由在上述基板上形成的金等构成)进行微细图案蚀刻而形成的。

如上所述，构成达到200dpi的印字密度的、例如可以向A4尺寸的记录纸上进行印字的热敏印刷头时，在上述热敏头基板上，1728个发热头17排列成一列。并且，例如使用具有64位输出端口的驱动IC13时，在热敏头基板上就搭载27个驱动IC。另外，在热敏头基板11上还设置用于监视发热体12的温度状态的温度传感器，即热敏电阻18。考虑到布线图配置的方便，通常，将热敏电阻18设置在热敏头基板11的长度方向的中央部的位于相邻驱动IC13之间的位置处。此外，上述驱动IC和引线部被环氧树脂等构成的保护罩19覆盖。

放热部件20由铝等放热性优异的材料形成。上述热敏头基板11使用例如丙烯基系的树脂性胶粘剂21粘接到放热部件20上。热敏头基板11由脆的绝缘性基板构成。但是，通过将该基板11装到机械强度大的放热部件20上，便可保持作为热敏印刷头总体的强度。此外，利用这样的结构，在热敏头驱动时，可以使从发热体12发生的热向上述放热部件散发，从而可以提高印字品质。

利用上述热敏印刷头进行印字是按行进行的。这时，根据串行输入到驱动IC13的移位寄存器中的1728位的印字数据，驱动与所选择的位对应的输出端口接通指定时间。

为了进行高速印字，必须通过缩短印字周期(从一个印字驱动开始时刻到下一个印字驱动开始时刻的间隔)、监视发热体12的温度、控制对该发热体的驱动能量，以使其不发生所谓的拖尾现象及擦抹现象。具体地说，就是利用上述热敏电阻18监视发热体12发的热，调整1个印字周期内的发热驱动时间(印字脉冲宽度)。例如，当继续进行所谓的黑体印字时，必须适当地缩短上述印字脉冲宽度，以使发热体所发的总的热量不过分大。以此，避免了在黑体印字区域的结束端的拖尾现象。相反，在热敏印刷头刚起动时，该印刷头必须从常温状态开始上升，所以，调整增大印字脉冲宽度，以使大的驱动能量供给发热体。

然而，在先有的热敏印刷头中，如图9所示，放热部件20还延伸到配置上述热敏电阻18的部位的下侧。这时，发热体12发的热的一部分在热敏头基板11中传递，进入热敏电阻18，另一部分在放热部件20中传递，进入热敏电阻18。热敏头基板11的传热特性与放热部件20的传热特性不同，另外，在传到热敏电阻18之前的传热距离也不同。因此，热敏电阻18检测的热就是通过传热特性及传热距离不同的多个路径传递的热的总和。通常，通过由比较薄的氧化铝陶瓷板构成的热敏头基板11传递的热的变化，应答性比较好。与此相反，通过由具有大于一定厚度的氧化铝陶瓷板形成的放热部件20传递的热的变化，应答性相对地比较低。因此，经由不同的路径后，由上述热敏电阻18检测的热的时间—温度特性不一定反映发热体的温度变化。因此，在基于这种检测结果的印字脉冲控制中，有可能对发热体不能进行最佳的印字能量控制。

作为解决上述问题的方法，考虑了通过将上述胶粘剂21更换为别的传热性能低的胶粘剂、减少向上述放热部件传递的热来减少从放热部件发生的对传递的热的干涉。但是，这样将会发生下述其他问题。

例如，在高速印字中，为了适当地进行印字脉冲宽度控制，必须使发热体12发的热更有效地向放热部件20散发。即，如果向放热部件20的放热不充分，则例如在连续地印刷多行时，将成为发热体12的温度过分急剧上升的状态。作为其对策，可以缩短印字脉冲宽度，但是，这时将使进行该控制的控制装置(CPU)的负担过重。如果采用可以进行极高速处理的控制装置(CPU)，可以处置上述状态，但是，将会因此而大大提高成本，所以，仍然不能采用。

通过更换胶粘剂21，又发生了上述问题，而且，利用更换所能获得的、上述温度传感器的温度检测应答性的可变范围很小。此外，作为别的方法，考虑了为使上述温度传感器的检测温度变化更适当地反映发热体的温度变化而将热敏电阻配置到非常靠近发热体处的方法。但是，对于热敏印刷头制造商而言，这种处置方法就是改变热敏头基板的基本规格，所以，在成本方面是不利的。

发明的公开

本发明就是基于上述情况而提案的，目的旨在提供一种热敏印刷头及其特性调整方法通过最小限度的变化即可以实现在宽的范围内改变发热体的温度变化的检测应答性和放热部件的放热特性。

为了解决上述问题，在本发明中采用了如下技术手段。

本发明的第1方面所提供的热敏印刷头具有：由绝缘性材料构成的热敏头基板，沿该基板的一侧边配置的发热体、用于驱动该发热体的驱动IC，应进行该发热体的温度监视、设置在上述热敏头基板上的温度传感器和固定在上述热敏头基板上的放热部件；上述放热部件具有用于固定在上述热敏头基板上的第1面和与上述温度传感器的配置位置对应的第2面，该第2面与上述热敏头基板相对并且通过与其相隔离来规定传热性能调整区域，上述热敏头基板和上述放热部件通过具有所希望的传热性能的胶粘部件来固定。

在上述传热性能调整区域，也可以配备传热性能调整部件。这时，该传热性能调整部件既可以设置在上述整个传热性能调整区域，也可以只设置在与上述温度传感器的上述热敏头基板的配置位置对应的区域。

上述传热性能调整区域可以利用设置在上述放热部件上的凹部形成。放热部件通常利用铝的冲压成形而形成，所以，为了形成上述凹部，只需对冲压模具作比较简单的改变即可。

发热体发生的热经由通过热敏头基板内的路径和通过放热部件的路径传递到温度传感器，在本发明中，利用传热性能调整区域调整从通过放热部件的路径进入温度传感器的热的传递。例如，在该传热性能调整区域不具备传热性能调整部件即只存在空气时，由于空气起隔热材料的功能，所以，实际上传递给温度传感器的热只是通过热敏头基板的热。由于由薄板状的氧化铝陶瓷等构成的热敏头基板的传热性能良好，所以，如上所述，通过空气将传热性能调整区域绝热，上述温度传感器便可更正确地检测发热体的温度变化。相反，需要使温度传感器对发热体的温度变化的检测应答性迟钝时，就提高上述传热性能调整区域的传热性能。这样，通过热敏头基板的路径和通过放热部件的路径发热体的温度变化状况便在时间上相互错开传递给温度传感器，结果，温度传感器对温度变化的检测应答性就迟钝了。这样，按照本发明的热敏印刷头，即使不改变热敏头基板的基本规格(设置在热敏头基板上的温度传感器的配置)，通过调整上述传热性能调整区域的传热性能，便可在很宽的范围内很容易地改变温度传感器对发热体的温度变化的检测应答性。

为了提高上述传热性能调整区域的传热性能，使用例如硅树脂等传热性能调整部件。这时，上述传热性能调整部件既可以设置在整个上述传热性能调整区域，也可以只设置在与上述温度传感器的上述热敏头基板的配置位置对应的区域。

这样，通过以各种形式将所需要的传热性能调整部件设置在上述传热性能调整区域，便可很容易地调整温度传感器对发热体的温度变化的检测应答性。

此外，在本发明中，热敏头基板与放热部件间的粘接使用具有所选择的传热性能的粘接部件。选择传热性能低的粘接部件时，实际上就可以降低放热部件的放热性能。另外，选择传热性能高的粘接部件时，实际上就可以提高放热部件的放热性能。通常，对此处使用的CPU不增加什么负担而进行高速印字的印字脉冲宽度控制时，必须提高放热部件的放热性能。这时，采用传热性能高的粘接部件。这样，按照本发明的热敏印刷头，不改变放热部件的形状和大小便可很容易地调整其放热性能。

在优选的实施例中，粘接上述热敏头基板和上述放热部件的上述粘接部件是将由传热性能高的材料构成的粉粒混入丙烯基系或环氧树脂系的树脂胶粘剂中而形成的。

在先有的这种热敏印刷头中，热敏头基板与放热部件的粘接所使用的粘接部件通常就是丙烯基系或环氧树脂系的胶粘剂乃至粘接剂。与此相比，在上述实施例中，粘接部件的传热性能高于单纯的丙烯基系或环氧树脂系的胶粘剂乃至粘接剂，结果，可以提高放热部件的放热性能。作为传热性能高的材料，可以选择例如硅粉末、氧化铝陶瓷粉末或铜等金属粉末。

在优选的实施例中，上述粘接部件是硅树脂系粘接剂。

硅树脂系粘接剂可以比将硅粉末等混入上述丙烯基系或环氧树脂系的胶粘剂中而形成的粘接部件获得更高的传热性能。因此，这时的热敏印刷头适用于更高速印字的印字脉冲宽度控制。

按照本发明的第2方面，可以提供热敏印刷头的特性调整方法。该方法是热敏印刷头(具有由绝缘性材料构成的热敏头基板，沿该基板的一侧边设置的发热体，用于驱动该发热体的驱动IC，应进行该发热体的温度监视的、设置在上述热敏头基板上的温度传感器和固定在上述热敏头基板上的放热部件)的特性调整方法，包括如下步骤：利用具有所希望的传热性能的粘接部件将上述热敏头基板与上述放热部件粘接，并调整上述放热部件的放热性；与上述热敏头基板上的上述温度传感器的配置位置对应，通过在上述放热部件上设置传热性能调整区域来调整上述温度传感器的温度检测应答性能。

按照该方法，使热敏头基板的基本规格和放热部件的规格一定，只通过选择是否对传热性能调整区域配备传热性能调整部件或者配备时使用什么样的传热性能调整部件，便可将温度传感器的温度变化检测应答性进行各种改变。除此之外，如果选择将热敏头基板与放热部件粘接的粘接部件，就可以在更宽的范围内改变热敏印刷头的特性。

在该方法中，要提高上述温度传感器的温度检测应答性时，可以降低上述传热性能调整区域的传热性能。另外，要降低上述温度传感器的温度检测应答性时，可以提高上述传热性能调整区域的传热性能。

另外，在该方法中，要提高上述放热部件的放热性能时，可以选择传热性能高的材料作为上述粘接部件，要降低上述放热部件的放热性能时，可以选择传热性能低的材料作为上述粘接部件。

本发明的其他特征和优点，参照附图，根据下面所进行的详细的说明即可明白。

附图的简单说明

图1是表示本发明的热敏印刷头的一个实施例的斜视图。

图2是沿图1的II-II线的剖面图。

图3是沿图1的III-III线的剖面图。

图4是与沿图1的II-II线的剖面图相当的图。

图5是表示传热性能调整部件只设置在与温度传感器的配置位置对应的部分的状态的概略图。

图6是表示放热部的详细情况的放大平面图。

图7是用于说明其作用的曲线图。

图8是先有例的热敏印刷头的斜视图。

图9是沿图8的VIII-VIII线的剖面图。

图10是沿图8的IX-IX线的剖面图。

图11是表示放热部的详细情况的放大平面图。

用于实施发明的最佳的形式

图1是本发明的热敏印刷头10的一个实施例的斜视图，图2和图4是沿图1的II-II线的剖面图，图3是沿图1的III-III线的剖面图，图5是表示传热性能调整部件只设置在与温度传感器的配置位置对应的部分的状态的概略图，图6是放热部的详细平面图。在这些图中，对于和图8～图11所示的先有例同等的部件或部分，标以相同的符号。

热敏印刷头10具有作为一般的厚膜型热敏印刷头的基本结构。热敏头基板11是将氧化铝陶瓷等绝缘材料成形为矩形板状而构成，在其上面设置发热体12和用于驱动该发热体12的驱动IC13。发热体12例如利用使用氧化钌涂料等电阻体涂料的厚膜印刷法形成沿热敏头基板11的第1侧边11a的细带状。此外，如图6所示，在热敏头基板11的上面，形成具有埋入到发热体12之下的梳齿14a的公用电极14和相同的梳齿状的个别电极15。在图示的情况下，由公用电极14的梳齿14a所分割的各区域起发热点17的功能。如果利用后面所述的驱动IC13驱动所选择的个别电极15接通，则电流将流过图3中用斜线所示的区域，从而发热点17被加热。

上述各个别电极15沿热敏头基板11的第2侧边11b方向延伸，并且，利用引线与沿该第2侧边配置的驱动IC13的各输出端口连接。另外，驱动IC13上的电源系统和信号系统的接口利用同样的引线，与在热敏头基板11上形成的指定的布线图连接。

图1和图5是示意图，但是，例如将热敏印刷头构成为达到200dpi的印字密度、可以进行A4尺寸的印字时，实际上，上述发热点17以125μm的间距由1728个排列成一列，排列27个具有64位输出端口的驱动IC13。

另外，在热敏头基板11上，配置作为温度传感器的热敏电阻18。该热敏电阻监视利用图中未示出的控制装置(CPU)进行印字脉冲控制的发热体12的温度变化。因此，通常将热敏电阻18配置在热敏头基板的长度方向中央部附近的在某二个驱动IC13之间的区域。

驱动IC13和将该驱动IC的上面端口与配线图案之间连接的引线用保护罩19覆盖。该保护罩19利用由环氧树脂系的树脂构成的热固化性树脂形成。具体地说，就是将液体状态的上述树脂涂敷到上述驱动IC13和引线上，通过将其加热而固化。

上述热敏头基板11使用粘接部件21安装到由铝板等放热性优异的金属材料构成的、平面呈矩形的放热部件20上。

本发明的第1要点是，与上述热敏头基板11上的温度传感器(热敏电阻)18的配置区域对应，在上述热敏头基板11的反面一侧设置用于调整从放热部件20向热敏头基板11上的热敏电阻18的传热性能的传热性能调整区域22。在本实施例中，如图2和图4所示，通过在放热部件20上设置凹部23并通过在该凹部23内填充传热性能调整剂24(参见图4)或不填充(参见图2)而实现。上述凹部23既可以设置在放热部件20的长度方向的一部分区域，也可以设置在整个长度方向。这时，放热部件20沿长度方向成为均匀的剖面，所以，利用冲压成形处理可以很容易作成。另外，传热性能调整剂24随达到什么样的传热性能而可以进行各种选择。

例如，要降低上述传热性能调整区域22的传热性能、尽可能减少从放热部件20传递到热敏电阻18的热时，如图2所示，在上述凹部23内就什么也不填充，采用空气绝热。并且，要提高上述传热性能调整区域22的传热性能、增加从放热部件20传递到热敏电阻18的热时，如图4所示，在上述凹部23内就填充传热性能优异的传热性能调整剂24。作为这种传热性能优异的传热性能调整剂24，例如有硅树脂。这时，填充到凹部23内的硅树脂，如图4所示，重要的是要使其与热敏头基板11的反面接触。当然，根据应达到的传热性能，可以使用具有各种传热性能的传热性能调整剂。

如前所述，上述热敏电阻18是为了监视应用于印字脉冲宽度控制的发热体12的温度变化而设置的。通过如图2中箭头a所示的经由热敏头基板11中的路径和如图2中箭头b所示的经由放热部件20的路径到达上述热敏电阻18。通过由薄板状的氧化铝陶瓷构成的热敏头基板11的热迅速地到达热敏电阻，而通过壁厚较厚的、热容量大的放热部件20的热在时间上延迟后，到达热敏电阻18。热敏电阻18检测从上述路径a和b传递的复合的热时，并不反映发热体12的温度变化，但是，主要检测路径a的热时，就可以检测反映发热体12的温度变化的温度变化。在上述传热性能调整区域22填充传热性优异的调整部件时，上述二个路径a、b的热就传递到热敏电阻18。另一方面，如果将上述传热性能调整区域22进行空气绝热，则主要是上述路径a的热传递到热敏电阻18。这样，通过设置上述传热性能调整区域22，便可不改变热敏头基板11的基本规格，而可以很容易地调整热敏电阻对发热体12的温度变化的检测应答性。

本发明的第2要点，是使用具有所选择的传热性能的材料作为用于将上述热敏头基板11与上述放热部件20之间粘接的粘接部件21，实际上就是调整放热部件20的放热性能。如果采用传热性能优异的材料作为上述粘接部件21，则从发热体12通过该粘接部件21到达放热部件20的热的量就增多，实际上就可以提高放热部件20的放热性能。相反，如果采用传热性能差的材料作为上述粘接部件21，则从发热体12通过该粘接部件21到达放热部件20的热量就减少，实际上就是可以降低放热部件20的放热性能。作为放热性能比较差的材料，例如有环氧树脂系的树脂胶粘剂或粘接剂或者丙烯基系的树脂胶粘剂或粘接剂。并且，以这种树脂聚或粘接剂为基础，为了提高其传热性能，按所希望的比例混入传热性能比这些树脂优异的材料的粉粒。作为这种混入剂，例如有硅粉末、氧化铝陶瓷粉末、铜等金属粉末等。另外，作为传热性能优异的粘接部件或胶粘剂，有硅树脂胶粘剂。

图7表示本发明的第2要点的作用。该图示出了在常温下进行25秒钟黑体印字时的热敏电阻18的动态特性。该测量的印字周期为10ms，各发热驱动时间为1.95ms。图中，□符号表示采用作为比较例的丙烯基系的树脂胶粘剂作为上述粘接部件的情况，×符号表示采用本发明的硅树脂胶粘剂作为上述粘接部件的情况。由图可知，在上述比较例中，达到62℃只需要15秒，但是，本发明的情况需要25秒。这是由于提高了发热部件20的发热性。

在上述比较例的情况下，由于检测温度的上升角度比较陡，所以，为适当地进行印字脉冲宽度控制，需要可进行高速处理的CPU，而在本发明的情况下，由于检测温度的上升角度比较缓慢，所以，用于印字脉冲宽度控制的CPU不需要那末高的高速性能。在实际中，为了实现高速印字，除了缩短印字周期外，必须外加所需要的印字能量。结果，温度的上升角度有更陡的倾向，但是，由于直接检测该温度变化，所以，追不上CPU的处理。但是，在本发明中，如上所述，可以减缓热敏电阻18的检测温度的上升角度，所以，可以利用已有的CPU进行处理。

如果提高传热性能调整区域22的传热性，那么，通过发热部件20到达热敏电阻18的热量就增加，所以，在图7中描绘的温度变化在25秒时刻的峰值降低，同时，成为分散在其后方的特性曲线。这是由于出现了通过发热部件20在时间上延迟后到达热敏电阻18的热的影响。

当然，发明的范围并不限于上述实施例。例如，热敏印刷头的发热体的形式也可以是薄膜型的。在图示的实施例中，为了形成传热性能调整区域22，在发热部件20上形成凹部23，但是，也可以采用其他形状。此外，作为选择用于将热敏头基板与发热部件之间粘接的粘接部件的传热性能的方法，也有各种方法。例如，可以改变同一带状胶粘剂的厚度。这时，选择一定厚度的带状胶粘剂的个数，可以使热敏头基板与发热部件间存在所希望的个数的胶带。此外，也可以改变胶粘剂的总面积。这时，在胶带上形成点状，可以将这种点的密度作各种改变，使其处于热敏头基板与发热部件之间。

为了将先有的这种普通热敏印刷头的热敏头基板与发热部件之间粘接而使用的是丙烯基系或环氧树脂系的胶粘剂或粘接剂，但是，之所以使用上述胶粘剂或粘接剂以外的传热性能提高的粘接部件(例如使用将上述硅粉末及陶瓷粉末或其他金属粉末混入丙烯基系或环氧树脂系的胶粘剂基础中而制作的新的粘接部件)将热敏头基板与发热部件粘接，或者作为粘接部件使用硅树脂胶粘剂，可以解释为只要关于在上述热敏电阻的反面一侧形成的传热性能调整区域的必要条件充足，就全部包含在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种热敏印刷头，它具有：由绝缘性材料构成的热敏头基板，沿该基板的一侧边配置的发热体，用于驱动该发热体的驱动IC，应进行该发热体的温度监视的、设置在上述热敏头基板上的温度传感器和固定上述热敏头基板的发热部件；其特征在于：上述发热部件具有用于固定上述热敏头基板的第1面和与上述温度传感器的配置位置对应的第2面，该第2面通过与上述热敏头基板相对并且与其相隔离来规定传热性能调整区域；上述热敏头基板和上述发热部件利用具有所希望的传热性能的粘接部件进行固定。

2.按权利要求1所述的热敏印刷头，其特征在于：在上述传热性能调整区域配备传热性能调整部件。

3.按权利要求2所述的热敏印刷头，其特征在于：上述传热性能调整部件设置在上述整个传热性能调整区域。

4.按权利要求2所述的热敏印刷头，其特征在于：上述传热性能调整部件只设置在与上述温度传感器在上述热敏头基板上的配置位置相对应的部分。

5.按权利要求1～4的任一权项所述的热敏印刷头，其特征在于：上述传热性能调整区域通过在上述发热部件上设置凹部而形成。

6.按权利要求1～5所述的热敏印刷头，其特征在于：上述粘接部件是将由传热性能更高的材料构成的粉粒混入到丙烯基系或环氧树脂系的树脂胶粘剂中而成的。

7.按权利要求1～5的任一权项所述的热敏印刷头，其特征在于：上述粘接部件是硅树脂系粘接剂。

8.一种热敏印刷头的特性调整方法，所述热敏头具有：由绝缘性材料构成的热敏头基板，沿该基板的一侧边配置的发热体，用于驱动该发热体的驱动IC，应进行该发热体的温度监视的、设置在上述热敏头基板上的温度传感器和固定上述热敏头基板的发热部件；该方法的特征在于，包括如下步骤：利用具有所希望的传热性能的粘接部件将上述热敏头基板与上述发热部件固定，调整上述发热部件的发热性；与上述热敏头基板上的上述温度传感器的配置位置对应，通过在上述发热部件上设置传热性能调整区域来调整上述温度传感器的温度检测应答性能。

9.按权利要求8所述的热敏印刷头的特性调整方法，其特征在于：要提高上述温度传感器的温度检测应答性时，就降低上述传热性能调整区域的传热性能；要降低上述温度传感器的温度检测应答性时，就提高上述传热性能调整区域的传热性能。

10.按权利要求8所述的热敏印刷头的特性调整方法，其特征在于：要提高上述发热部件的发热性能时，就选择传热性能高的材料作为上述粘接部件；要降低上述发热部件的发热性能时，就选择传热性能低的材料作为上述粘接部件。

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