JP2000015857A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フレキシブル印刷配線板に外力が印加される
と、この外力による負荷がフレキシブル印刷配線板とヘ
ッド基板との半田接合部付近に集中し、フレキシブル印
刷配線板の損傷を招いていた。 【解決手段】セラミック基体２の上面に複数個の発熱素
子３及び回路導体４を形成した四角形状のヘッド基板１
と、該ヘッド基板上面の１つの辺の端部に沿って一部が
重畳され、該重畳部で前記回路導体４に半田接合される
配線導体８を有したフレキシブル印刷配線板６と、から
成るサーマルヘッドにおいて、前記半田接合部よりも外
側に位置するセラミック基体上面に、前記フレキシブル
印刷配線板６の下面に当接する凸部５を配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はワードプロセッサや
ファクシミリ等のプリンタ機構として組み込まれるサー
マルヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりワードプロセッサ等のプリンタ
機構としてサーマルヘッドが用いられている。かかる従
来のサーマルヘッドは、例えば、上面に複数個の発熱素
子及び回路導体が形成された四角形状のヘッド基板と、
このヘッド基板の回路導体に半田等の接続材を介して電
気的に接続される複数個の配線導体を有したフレキシブ
ル印刷配線板（以下、ＦＰＣと略記する）と、で構成さ
れる。

【０００３】前記ＦＰＣは外部からの電力等をヘッド基
板上の発熱素子等に供給するためのものであり、このよ
うなＦＰＣを介してヘッド基板上の発熱素子に所定の電
力が供給されると、発熱素子がジュール発熱を起こし、
記録媒体に所定の印画を形成するようになっている。

【０００４】尚、前記ヘッド基板と前記ＦＰＣとの電気
的接続を半田によって行う場合、図４に示す如く、ＦＰ
Ｃ１３の一端をヘッド基板１１の上面の１つの辺の端部
に沿って重畳させ、この重畳部で配線導体１４をヘッド
基板１１上の回路導体１２に半田１５を介して接続させ
るようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のサーマルヘッドにおいては、サーマルヘッドをプリ
ンタ本体に取り付ける際の接続作業やサーマルヘッドを
シリアル型のサーマルプリンタに適用した場合のサーマ
ルヘッドの移動に伴ってＦＰＣ１３に外力が印加される
と、これらの外力による負荷がＦＰＣ１３の半田接合部
付近（Ｘ部）に集中するようになっている。これは、ヘ
ッド基板１１とＦＰＣ１３との接点が一箇所であるため
に縦方向（矢印ａ方向）の負荷と横方向（矢印ｂ方向）
の負荷とがＦＰＣ１３のＸ部に集中することによるもの
と考えられ、最悪の場合、前述した負荷の集中によって
ＦＰＣ１３の配線導体１４が前述のＸ部付近で断線する
など、ＦＰＣ１３が著しく損傷を受ける欠点を有してい
た。

【０００６】また前述した従来のサーマルヘッドは、ヘ
ッド基板１１が、通常、アルミナセラミックス等のセラ
ミック材料から成っており、その端縁にはヘッド基板１
１を成形する際のレーザー加工や打ち抜き加工等によっ
て鋭利なバリ１１ａが形成される。このようなバリ１１
ａを有したヘッド基板１１にＦＰＣ１３を接続するにあ
たり、ヘッド基板上面の１つの辺の端部に沿って前述の
如くＦＰＣ１３の一端を重畳させてこの部分を上から押
さえつけると、ＦＰＣ１３の下面がバリ１１ａの押圧に
よって傷付けられてしまい、これによってもＦＰＣ１３
が損傷を受ける欠点が誘発される。

【０００７】更に前述した従来のサーマルヘッドは、Ｆ
ＰＣ１３が半田接合部でのみヘッド基板１１に当接して
おり、ＦＰＣ１３の接続時、ＦＰＣ１３は極めて不安定
な状態であることから、ＦＰＣ１３をヘッド基板１１に
接続する際、ＦＰＣ１３が位置ずれを起こし易く、また
それを防止するには、接続作業中、常にＦＰＣ１３がヘ
ッド基板１１の上面と平行に配置された状態となるよう
に治具等を用いてＦＰＣ１３の下面を支持しておかなけ
ればならず、その場合、接続の作業性が悪くなるという
欠点を有していた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記欠点に鑑み
案出されたもので、本発明のサーマルヘッドは、セラミ
ック基体の上面に複数個の発熱素子及び回路導体を形成
した四角形状のヘッド基板と、該ヘッド基板上面の１つ
の辺の端部に沿って一部が重畳され、該重畳部で前記回
路導体に半田接合される配線導体を有したフレキシブル
印刷配線板と、から成るサーマルヘッドにおいて、前記
半田接合部よりも外側に位置するセラミック基体上面
に、前記フレキシブル印刷配線板の下面に当接する凸部
を配設したことを特徴とするものである。

【０００９】また本発明のサーマルヘッドは、前記凸部
が半田接合部の半田と略等しい厚みを有していることを
特徴とするものである。

【００１０】更に本発明のサーマルヘッドは、前記凸部
は、１０μｍ〜５０μｍの曲率半径で面取りされた角部
を有する略四角形状の断面であることを特徴とするもの
である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図１は本発明のサーマルヘッドをシ
リアル型サーマルプリンタに適用した場合の一形態を示
す斜視図、図２は図１のサーマルヘッドの要部拡大断面
図であり、１はヘッド基板、２はセラミック基体、３は
発熱素子、４は回路導体、５は凸部としての凸条、６は
フレキシブル印刷配線板（ＦＰＣ）、８は配線導体、９
は半田である。

【００１２】前記ヘッド基板１は所定の四角形状を成し
ており、該ヘッド基板１は、セラミック基体２の上面に
複数個の発熱素子３と回路導体４と凸条５とをそれぞれ
被着・形成した構造を有している。

【００１３】前記セラミック基体２はアルミナセラミッ
クス等のセラミック材料から成り、その上面で発熱素子
３や回路導体４，凸条５等を支持するための支持母材と
しての作用を為す。

【００１４】このセラミック基体２は、例えば、アルミ
ナセラミックスから成る場合、アルミナ、シリカ、マグ
ネシア等のセラミックス原料粉末に適当な有機溶剤，溶
媒を添加・混合して泥漿状に成すとともに、これを従来
周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等を採
用することによってセラミックグリーンシートを形成
し、しかる後、前記セラミックグリーンシートを所定の
四角形状に打ち抜き加工するとともに、これを高温で焼
成することによって製作される。尚、上記のようにして
製作されるセラミック基体２の上面の端縁には前述の打
ち抜き加工やその後のレーザー加工等によってバリ１ａ
が形成されることがある。

【００１５】また前記発熱素子３は、所定のピッチ（例
えば62.5μｍのピッチ）で直線状に配列されており、そ
の各々がTa-Si-O 系，Ti-Si-O 系，Ti-C-Si-O 系等の電
気抵抗材料から成っているため、回路導体４や後述する
ＦＰＣ６の配線導体８を介して外部からの電力が供給さ
れるとジュール発熱を起こし、感熱紙等の記録媒体に印
画を形成するのに必要な温度となる。

【００１６】また前記回路導体４は、外部からの電力等
を発熱素子３等に供給するためのものであり、例えばAl
（アルミニウム）やCu（銅）等の金属によって所定形状
にパターニングされ、後述するＦＰＣ６の配線導体８と
半田接合される。

【００１７】尚、前記発熱素子３及び回路導体４は、従
来周知の薄膜手法、具体的にはスパッタリング法、フォ
トリソグラフィー技術及びエッチング技術等を採用する
ことによってそれぞれセラミック基体２の上面に所定パ
ターン、所定厚みに被着・形成される。

【００１８】また前記凸条５は、ＦＰＣ６の半田接合部
Ｚ（図１で斜線を付した部位）よりも外側に位置するセ
ラミック基体上面の端縁に沿って配設されており、半田
接合部の半田９と略等しい厚み、例えば半田９の厚みが
１０μｍである場合、その半田９の厚みに対して±５μ
ｍの厚みを有したポリイミド樹脂やエポキシ樹脂等の樹
脂材料、もしくはガラス等の無機材料等によって形成さ
れる。

【００１９】この凸条５は、その頂部をＦＰＣ６の下面
に当接させておくことによりＦＰＣ６を半田接合部の近
傍で良好に支持する作用を為し、これによってＦＰＣ６
に対する負荷を２箇所に分散し、ＦＰＣ６の損傷を防止
するようになっている。即ち、サーマルヘッドをプリン
タ本体に取り付ける際の接続作業や使用時の移動等に伴
ってＦＰＣ６に外力が印加されたとき、これらの外力に
よりＦＰＣ６が受ける負荷のうち縦方向（矢印ｂ方向）
の負荷は主に凸条５の当接部付近（Ｙ部）に印加され、
横方向（矢印ａ方向）の負荷は主に半田接合部付近（Ｘ
部）に印加されるようになる。従って、従来例として示
した図４のサーマルヘッドに比し負荷の集中が緩和され
ることとなり、ＦＰＣ６の配線導体８の断線など、ＦＰ
Ｃ６の損傷が有効に防止されるようになる。

【００２０】更に前記セラミック基体２の端縁に沿って
配設されている凸条５は半田接合部の半田９と略等しい
厚みを有しており、その頂部でＦＰＣ６の下面に当接さ
れるようになっているため、ＦＰＣ６にはセラミック基
体端縁の鋭利なバリ２ａ等が強く接触することはなく、
これによってもＦＰＣ６を損傷の少ない良好な状態に維
持することが可能となる。

【００２１】また前記凸条５は、その断面形状が１０μ
ｍ〜５０μｍの曲率半径で面取りされた角部を有する略
四角形状であることから、凸条５の表面には鋭利な角部
等が存在せず、ＦＰＣ６が凸条５との接触により傷つく
のが防止されるので、ＦＰＣ６の損傷がより確実に防止
されるようになる。従って凸条５の断面形状を１０μｍ
〜５０μｍの曲率半径で面取りされた角部を有する略四
角形状になしておくことが好ましい。

【００２２】尚、前記凸条５は、例えばポリイミド樹脂
から成る場合、液状に調製したポリイミド樹脂の前駆体
をディスペンサ等を用いてセラミック基体２の端縁に沿
って帯状に塗布し、しかる後、この前駆体を高温で熱硬
化させることによって被着・形成される。

【００２３】一方、前記ヘッド基板１に接続されるＦＰ
Ｃ６は、例えばポリイミド樹脂から成る厚み１０〜３５
μｍ程度のベースフィルム７ａとカバーフィルム７ｂと
の間に銅箔等から成る複数個の配線導体８を挟持した構
造を有し、該ＦＰＣ６は先に述べたヘッド基板１をプリ
ンタ本体に接続するための接続部材としての作用を為
す。

【００２４】前記ＦＰＣ６はヘッド基板上面の１つの辺
の端部に沿って一部が重畳され、配線導体８を前記重畳
部でヘッド基板１の回路導体４と半田接合させるように
なっており、その名の通り所定の可撓性（フレキシブル
性）を備えているため、サーマルヘッドをプリンタ本体
に取り付ける際の接続作業や使用時の移動等に伴ってＦ
ＰＣ６に外力が印加されると、その強度に応じて変形す
る。

【００２５】このようなＦＰＣ６とヘッド基板１の電気
的接続は、ＦＰＣ６の一端側で下方に露出させておいた
配線導体８をヘッド基板１の回路導体３にヘッド基板１
の１つの辺の端部で半田接合させることによって行われ
る。このとき、ＦＰＣ６は半田接合部Ｚよりも外側の位
置でセラミック基体上面の凸条５に支持されているた
め、接続作業中、ＦＰＣ６は前記凸条５によってヘッド
基板１の上面とほぼ平行に保たれる。従って、治具等を
用いてＦＰＣ６の下面を支持しておく必要はなく、接続
の作業性が良好になる。

【００２６】かくして上述のサーマルヘッドは、外部か
らの電力をＦＰＣ６の配線導体８やヘッド基板１の回路
導体４を介して発熱素子３に供給し、発熱素子３を略一
定の周期で個々に選択的にジュール発熱させながら、サ
ーマルヘッドを左右に移動させて、記録媒体に一連の印
画を形成することによってサーマルヘッドとして機能す
る。

【００２７】尚、本発明は上述の形態に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の変更、改良等が可能である。

【００２８】例えば上述の形態において、図３に示す如
く、ヘッド基板１上にドライバＩＣ１０を搭載するよう
にしても良く、その場合、セラミック基体上面の凸条５
を配設したスペースを利用して回路導体４の引き回しを
することができるため、ＦＰＣ６が接続されるヘッド基
板１の１つの辺の端部における回路導体４の配列を変更
する場合であっても、ドライバＩＣ１０の端子の位置等
を変更することなく、回路導体４のパターンの変更のみ
で比較的簡単に対応することができる。

【００２９】また上述の形態においてヘッド基板１中の
熱を大気中に効率良く放散させるためにヘッド基板１を
アルミニウムやＳＵＳ製の放熱板上に載置させるように
しても構わない。

【００３０】更に上述の形態においては凸部として１個
の凸条５を用いたが、これに代えて２個の凸条を平行に
配置して用いたり、或いは、複数個の凸部を一列に並べ
て用いたりしても構わない。

【００３１】また更に上述の形態においては凸部として
の凸条５をセラミック基体２の端縁に沿って配置させた
が、これに代えて凸条５をセラミック基体２の端縁から
少し離れた位置に配置させるようにしても構わない。

【００３２】

【発明の効果】本発明のサーマルヘッドによれば、ＦＰ
Ｃとの半田接合部よりも外側に位置するセラミック基体
上面にＦＰＣの下面に当接する凸部を配設したことか
ら、ＦＰＣに対する負荷を２箇所に分散させて、ＦＰＣ
の損傷を有効に防止することができるようになる。

【００３３】また本発明のサーマルヘッドによれば、前
記凸部をＦＰＣの下面に当接させておくことにより、Ｆ
ＰＣがセラミック基体端縁の鋭利なバリ等に強く接触す
るのを有効に防止することができ、これによってもＦＰ
Ｃの損傷を避けることができる。

【００３４】更に本発明のサーマルヘッドによれば、前
記凸部を半田接合部の半田と略等しい厚みになしておく
ことにより、ＦＰＣをヘッド基板に接続する際、ＦＰＣ
を半田接合部の近傍で凸部に支持させておくことができ
るため、この接続作業中、ＦＰＣは凸部によってヘッド
基板の上面とほぼ平行に保たれ、接続の作業性が良好に
なる。

【００３５】また更に本発明のサーマルヘッドによれ
ば、前記凸部の断面形状を１０μｍ〜５０μｍの曲率半
径で面取りされた角部を有する略四角形状になしておく
ことにより、ＦＰＣが凸部との接触により傷つくのが防
止されるので、ＦＰＣの損傷がより確実に防止されるよ
うになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサーマルヘッドをシリアル型サーマル
プリンタに適用した場合の一形態を示す斜視図である。

【図２】図１のサーマルヘッドの要部拡大断面図であ
る。

【図３】本発明の他の形態にかかるサーマルヘッドの断
面図である。

【図４】従来のサーマルヘッドの要部拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１・・・ヘッド基板 ２・・・セラミック基体 ３・・・発熱素子 ４・・・回路導体 ５・・・凸条（凸部） ６・・・フレキシブル印刷配線板（ＦＰＣ） ８・・・配線導体 ９・・・半田

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミック基体の上面に複数個の発熱素子
   及び回路導体を形成した四角形状のヘッド基板と、 該ヘッド基板上面の１つの辺の端部に沿って一部が重畳
   され、該重畳部で前記回路導体に半田接合される配線導
   体を有したフレキシブル印刷配線板と、から成るサーマ
   ルヘッドにおいて、 前記半田接合部よりも外側に位置するセラミック基体上
   面に、前記フレキシブル印刷配線板の下面に当接する凸
   部を配設したことを特徴とするサーマルヘッド。
2. 【請求項２】前記凸部が半田接合部の半田と略等しい厚
   みを有していることを特徴とする請求項１に記載のサー
   マルヘッド。
3. 【請求項３】前記凸部は、１０μｍ〜５０μｍの曲率半
   径で面取りされた角部を有する略四角形状の断面である
   ことを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド。