JP2001010098A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ドライバーＩＣを絶縁基板の穴部内に固定する
ための樹脂材が熱応力によって剥離したり、或いは、ひ
び割れたりしていた。 【解決手段】発熱抵抗体3 及び導電層4a,4b,4cを有する
絶縁基板1 に穴部1aを設け、該穴部1a内に上面に端子電
極5aを有したドライバーＩＣ5 を埋設するとともに、該
ドライバーＩＣ側面と前記穴部壁面間に樹脂材6 を充填
し、更に導電層4b,4c の一端を樹脂材6 の上面を介して
端子電極5a上まで延在させることにより導電層4b,4c と
端子電極5aとを電気的に接続したサーマルヘッドであっ
て、前記ドライバーＩＣ側面と穴部壁面間に位置する樹
脂材6 の下面を凹曲面状に成す。また前記ドライバーＩ
Ｃ側面と穴部壁面間に位置する樹脂材6 のうち厚みが最
も薄い部分をドライバーＩＣ5 の厚みの２０％〜５０％
の厚みに設定する。

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】近年、サーマルヘッドを用いてプラスチ
ックカードのような曲げることが困難な硬質の記録媒体
に感熱記録を行うため、記録媒体と接するサーマルヘッ
ドの表面を出来るだけ平坦になす試みがなされている。

【０００３】このような従来のサーマルヘッドとして
は、例えば図３に示すように、アルミナセラミックス等
から成る絶縁基板11の上面に複数の発熱抵抗体13と穴部
11a とを設け、この穴部11a に発熱抵抗体13の発熱を制
御するためのドライバーＩＣ15を埋設した構造のものが
知られており、かかるサーマルヘッドによればドライバ
ーＩＣ15を絶縁基板11の穴部11a に埋設したことでサー
マルヘッドの表面より大きく突出するものがなくなって
いることから、プラスチックカードのような曲げること
が困難な硬質の記録媒体に印画を行う場合であっても記
録媒体をフラットな形状のまま発熱抵抗体13上に搬送し
て感熱記録を良好に行うことができる。

【０００４】尚、このような従来のサーマルヘッドにお
いてはドライバーＩＣ15をエポキシ樹脂等から成る樹脂
材16でもって穴部11a 内の所定位置に接着・固定するよ
うにしており、この結果、樹脂材16がドライバーＩＣ側
面と穴部壁面との間に両者間の間隙を完全に埋めるよう
な形で大量に充填されている。

【０００５】更にドライバーＩＣ上面の端子電極15a
は、絶縁基板上面の導電層14を樹脂材16の上面を経て端
子電極15a 上まで延在させておくことにより導電層14に
電気的に接続されており、これによって外部からの電力
や印画信号等が導電層14を介してドライバーＩＣ15に、
またドライバーＩＣ15の出力信号が導電層14を介して発
熱抵抗体13に供給されるようになっている。

【０００６】かかる従来のサーマルヘッドは、例えばイ
ンクリボンを用いて印画を行う場合、インクリボンと記
録媒体を発熱抵抗体13上に順次、搬送しながらドライバ
ーＩＣ15の駆動に伴って発熱抵抗体13を個々に選択的に
ジュール発熱させ、該発熱した熱によってインクリボン
のインクを加熱・溶融させるとともに、これを記録媒体
に押圧・転写して所定の印画を形成することによりサー
マルヘッドとして機能する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のサーマルヘッドによれば、樹脂材16を形成す
るエポキシ樹脂等の熱膨張係数が１８×１０^-6／℃と絶
縁基板11を形成するアルミナセラミックス（熱膨張係
数：７．１×１０^-6／℃）やドライバーＩＣ15を形成す
るシリコン（熱膨張係数：２．５×１０^-6／℃）に比し
極めて大きい上に、このように熱膨張係数の大きな樹脂
材16がドライバーＩＣ側面と穴部壁面の間隙を完全に埋
めるようにして大量に充填させてあることから、サーマ
ルヘッドの使用に伴って樹脂材16や絶縁基板11，ドライ
バーＩＣ15等に発熱抵抗体13の発した熱が繰り返し印加
されると、樹脂材16が熱応力によってドライバーＩＣ側
面や穴部壁面より剥離してしまったり、或いは、接着面
の近傍でひび割れを生じたりすることがあり、その場
合、樹脂材16上に被着されている導電層14に断線が生
じ、サーマルヘッドとしての機能が喪失されてしまうと
いう欠点を有していた。

【０００８】また上述した従来のサーマルヘッドによれ
ば、樹脂材16の厚みがその全体にわたり厚くなっている
ことから、例えばサーマルヘッドの検査工程においてド
ライバーＩＣ15の特性不良が発見され、ドライバーＩＣ
15の交換が必要となった場合などは、厚みの厚い樹脂材
16を切断してドライバーＩＣ15を取り出す作業に極めて
困難を要し、ドライバーＩＣ15の交換にかかる作業性が
悪いという欠点を有していた。

【０００９】更に上述した従来のサーマルヘッドによれ
ば、樹脂材16がドライバーＩＣ側面と穴部壁面の間隙を
完全に埋めるようにして大量に充填されていることか
ら、樹脂材16の原材料となるエポキシ樹脂等の使用量が
多くなるという欠点も有していた。

【００１０】

【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、発熱抵
抗体及び導電層を有する絶縁基板に穴部を設け、該穴部
内に上面に端子電極を有したドライバーＩＣを埋設する
とともに、該ドライバーＩＣ側面と前記穴部壁面との間
に樹脂材を充填し、更に前記導電層の一端を前記樹脂材
の上面を介して前記端子電極上まで延在させることによ
り導電層と端子電極とを電気的に接続したサーマルヘッ
ドであって、前記穴部壁面とドライバーＩＣ側面間に位
置する樹脂材の下面を凹曲面状に形成したことを特徴と
するものである。

【００１１】本発明のサーマルヘッドは、前記ドライバ
ーＩＣ側面と穴部壁面間に位置する樹脂材のうち厚みが
最も薄い部分をドライバーＩＣの厚みの２０％〜５０％
の厚みに設定したことを特徴とするものである。

【００１２】

【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は本発明の一形態に係るサーマ
ルヘッドの平面図、図２は図１のＸ−Ｘ線断面図であ
り、1 は絶縁基板、3 は発熱抵抗体、4a,4b,4cは導電
層、5 はドライバーＩＣ、6 は樹脂材である。

【００１３】前記絶縁基板1 は厚み０．５ｍｍ〜１．５
ｍｍ程度のアルミナセラミックスやガラス等から成り、
例えばアルミナセラミックスにより形成する場合、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
ーンシートを得、しかる後、前記セラミックグリーンシ
ートを所定形状に打ち抜いた上、これを高温で焼成する
ことによって製作される。

【００１４】また前記絶縁基板1 の上面には断面山状
（幅：０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ、厚み：４０μｍ〜７０
μｍ）の部分グレーズ層2 が帯状に被着・形成され、該
グレーズ層2 の頂部付近には複数の発熱抵抗体3 が所定
のピッチ、例えば６２．５μｍのピッチで高密度に被着
・配列されている。

【００１５】前記部分グレーズ層2 はガラス等の低熱伝
導性材料から成り、その頂部付近に被着される発熱抵抗
体3 を上方に突出させてインクリボンや記録媒体Ｐに対
する押圧力（印圧）を有効に高めるとともに、これら発
熱抵抗体3 の発する熱を適当な温度となるように蓄積し
てサーマルヘッドの熱応答特性を良好に維持する作用を
為す。

【００１６】また前記部分グレーズ層2 上の発熱抵抗体
3 は、その各々がＴａＮやＴａＳｉＯ，ＴｉＳｉＯ等の
電気抵抗材料から成っており、それ自体が所定の電気抵
抗率を有しているため、後述する導電層4a,4b を介して
外部からの電力が印加されるとジュール発熱を起こし、
インクリボンのインクを溶融させるのに必要な所定の温
度となる。

【００１７】尚、前記部分グレーズ層2 は、所定のガラ
スペーストを従来周知のスクリーン印刷法等によって絶
縁基板1 の上面に帯状に印刷・塗布し、これを高温で焼
き付けることによって断面山状に被着・形成され、また
前記発熱抵抗体3 は従来周知の薄膜手法、具体的にはス
パッタリングやフォトリソグラフィー技術，エッチング
技術等を採用することによって部分グレーズ層2 上に所
定パターンに被着・形成される。

【００１８】そして、前記絶縁基板1 の上面には帯状の
穴部1aが部分グレーズ層2 と略平行に形成されている。

【００１９】前記穴部1aは絶縁基板1 を厚み方向に貫通
するように形成されており、その内部には複数個のドラ
イバーＩＣ5 が埋設される。

【００２０】前記穴部1aは、その内部にドライバーＩＣ
5 の少なくとも一部を埋設・収容させる作用を為し、こ
れによってドライバーＩＣ5 の上面が発熱抵抗体3 より
も低い高さに位置設定される。例えば本形態においては
ドライバーＩＣ5 の上面を絶縁基板1 の上面とほぼ等し
い高さ（±１０μｍ）に位置設定すべくドライバーＩＣ
5 を穴部1a内に完全に埋設させている。

【００２１】尚、このような穴部1aは、絶縁基板1 の一
部をレーザー光で切断することにより形成したり、或い
は、絶縁基板1 をセラミックグリーンシートの打ち抜き
によって製作する際に同時に打ち抜いておくことにより
形成される。

【００２２】また前記穴部1aに埋設される複数のドライ
バーＩＣ5 は、１００μｍ〜６００μｍの厚みをもった
Ｓｉ（シリコン）から成り、その上面には導電層4ab,4c
に電気的に接続される複数の端子電極5aとスイッチング
トランジスタ等の回路パターン（図示せず）とが形成さ
れている。

【００２３】前記ドライバーＩＣ5 は、発熱抵抗体3 の
発熱を制御する作用、具体的には後述する導電層4a,4b
を介して発熱抵抗体3 に印加される電力のオン・オフを
制御する作用を為し、その上面は前述した如く発熱抵抗
体3 よりも低い高さに位置設定されているため、印画に
際してドライバーＩＣ5 がインクリボンや記録媒体Ｐの
走行の妨げとなることはなく、プラスチックカード等の
曲げることが困難な硬質の記録媒体Ｐに印画を行う場合
であっても、記録媒体Ｐを略フラットな形状のままサー
マルヘッドの表面に沿って安定的に搬送することができ
る。

【００２４】そして前記ドライバーＩＣ5 の穴部1a内へ
の接着・固定は樹脂材6 によってなされる。前記樹脂材
6 としてはエポキシ樹脂やシリコーン樹脂，テフロン
（登録商標）樹脂等が使用され、該樹脂材6 はドライバ
ーＩＣ5 の側面と穴部1aの壁面とを接着する接着剤とし
ての作用を為す。

【００２５】更に前記ドライバーＩＣ側面と穴部壁面と
の間に位置する樹脂材6 は、上面が平坦に、また下面が
凹曲面状に形成されている。

【００２６】前記ドライバーＩＣ側面−穴部壁面間に位
置する樹脂材6 の厚みは、最も薄い部分でドライバーＩ
Ｃ5 の厚みの２０％〜５０％に設定されており、例えば
ドライバーＩＣ5 の厚みが６００μｍの場合、樹脂材6
の最も薄い部分の厚みは１２０μｍ〜３００μｍとな
る。

【００２７】このように、ドライバーＩＣ側面と穴部壁
面との間に位置する樹脂材6 の下面を凹曲面状に形成し
て樹脂材6 の厚みを薄くしたことから、サーマルヘッド
の使用に伴って樹脂材6 や絶縁基板1 ，ドライバーＩＣ
5 等に発熱抵抗体3 の発する熱が繰り返し印加され、熱
応力が発生したとしても、該応力は厚みを薄くした樹脂
材6 の中央部分が柔軟に変形することで良好に緩和・吸
収され、樹脂材6 の剥離やひび割れを皆無となすことが
できる。従ってドライバーＩＣ側面と穴部壁面を樹脂材
6 でもって強固に接着させておくことができ、導電層4
b,4c の断線を有効に防止してサーマルヘッドを長期に
わたり良好に機能させることが可能となる。

【００２８】また前記樹脂材6 の厚みは、前述した如
く、ドライバーＩＣ側面と穴部壁面間に位置する部分で
薄くしてあることから、サーマルヘッドの検査工程に際
してドライバーＩＣ5 の特性不良が発見され、ドライバ
ーＩＣ5 の交換が必要となった場合には、樹脂材6 を厚
みの薄い部分でパンチングする等して不良ＩＣを容易に
取り外すことができ、これによってドライバーＩＣ5 の
交換にかかる作業性が良好になる。

【００２９】更に前記樹脂材6 の厚みはドライバーＩＣ
側面や穴部内壁に対する接着面で厚く、両接着面の間の
領域で薄くなっていることから、ドライバーＩＣ側面や
穴部壁面に対する樹脂材6 の接着強度は高く保ちつつ、
樹脂材6 の原材料となるエポキシ樹脂の使用量を有効に
低減することができる。

【００３０】尚、前記樹脂材6 は、まずドライバーＩＣ
5 を絶縁基板1 の穴部1a内にポリイミドテープを使って
位置決めした上、これを上下逆さにして治具上に載置さ
せ、穴部1a内にディスペンサ等を用いてエポキシ樹脂等
の前駆体を所定量だけ流し込み、しかる後、前記前駆体
を高温で加熱・重合させることにより凹曲面状の下面を
もった樹脂材6 が形成される。

【００３１】そして、このようなドライバーＩＣ5 等が
取着された絶縁基板1 の上面には、発熱抵抗体3 やドラ
イバーＩＣ5 の端子電極5a等に電気的に接続される所定
パターンの導電層4a,4b,4cが被着・形成される。

【００３２】前記導電層4a,4b,4cは、共通電極としての
導電層4aと、個別電極としての導電層4bと、信号配線と
しての導電層4cとで構成されており、これらのうち導電
層4a,4b は発熱抵抗体3 に外部からの電力を印加する作
用を、また導電層4cは外部からの印画信号や電力等をド
ライバーＩＣ5 に供給する作用を為す。ここで導電層4
b,4c は、その一端が樹脂材6 の上面を介してドライバ
ーＩＣ5 の端子電極5a上まで延在され、ドライバーＩＣ
5 の端子電極5aに電気的に接続される。

【００３３】尚、これらの導電層4a〜4cはアルミニウム
等の金属材料から成り、従来周知の薄膜手法、例えばス
パッタリングやフォトリソグラフィー技術，エッチング
技術等を採用することによって前述の発熱抵抗体3 と同
時に形成される。

【００３４】また更にこのような導電層4a〜4cや発熱抵
抗体3 ，ドライバーＩＣ5 等の上面にはＳｉ₃ Ｎ₄ （窒
化珪素）等から成る保護膜7 が被着され、該保護膜7 に
よって記録媒体Ｐの摺接による磨耗や発熱抵抗体3 や導
電層4a〜4c等の酸化腐食等を防止するようにしている。

【００３５】前記保護膜7 は、例えばＳｉ₃ Ｎ₄ （窒化
珪素）から成る場合、従来周知の薄膜手法、具体的には
スパッタリング法やＣＶＤ法等によって導電層4a〜4cや
発熱抵抗体3 ，ドライバーＩＣ5 の上面に４μｍ〜１０
μｍの厚みをもって被着・形成される。

【００３６】かくして上述したサーマルヘッドは、例え
ばインクリボンを用いてプラスチックカード等の硬質の
記録媒体Ｐに印画を行う場合、インクリボンと記録媒体
Ｐとをサーマルヘッドの表面に沿って、具体的にはドラ
イバーＩＣ5 上を経て発熱抵抗体3 上に搬送しながら複
数個の発熱抵抗体3 をドライバーＩＣ5 の駆動に伴って
個々に選択的にジュール発熱させ、該発熱した熱によっ
てインクリボンのインクを加熱・溶融させるとともに、
これを記録媒体Ｐ側に押圧・転写して記録媒体Ｐに所定
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。

【００３７】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。

【００３８】例えば、上述の形態においては複数のドラ
イバーＩＣ5 を１個の細長い穴部1a内に埋設させるよう
にしたが、これに代えて絶縁基板1 にドライバーＩＣ5
の数と同数の穴部を形成し、これら穴部の各々にドライ
バーＩＣを１個ずつ埋設させるようにしても構わない。

【００３９】

【発明の効果】本発明のサーマルヘッドによれば、発熱
抵抗体及び導電層を有する絶縁基板に穴部を設け、該穴
部内に上面に端子電極を有したドライバーＩＣを埋設す
るとともに、該ドライバーＩＣ側面と前記穴部壁面との
間に樹脂材を充填し、更に前記導電層の一端を前記樹脂
材の上面を介して前記端子電極上まで延在させることに
より導電層と端子電極とを電気的に接続したサーマルヘ
ッドであって、前記ドライバーＩＣ側面と穴部壁面間に
位置する樹脂材の下面を凹曲面状に形成したことから、
ドライバーＩＣ側面と穴部壁面間に位置する樹脂材の厚
みは薄くなり、サーマルヘッドの使用に伴って樹脂材や
絶縁基板，ドライバーＩＣ等に発熱抵抗体の発する熱が
繰り返し印加され、熱応力が発生したとしても、該応力
は厚みを薄くした樹脂材6 の中央部分が柔軟に変形する
ことで良好に緩和・吸収され、樹脂材の剥離やひび割れ
を皆無となすことができる。従ってドライバーＩＣ側面
と穴部壁面を樹脂材でもって強固に接着させておくこと
ができ、導電層の断線を有効に防止してサーマルヘッド
を長期にわたり良好に機能させることが可能となる。

【００４０】また本発明のサーマルヘッドによれば、樹
脂材の厚みが、上述の如く、ドライバーＩＣ側面と穴部
壁面間に位置する部分で薄くしてあることから、サーマ
ルヘッドの検査工程に際してドライバーＩＣの特性不良
が発見され、ドライバーＩＣの交換が必要となった場合
には、樹脂材を厚みの薄い部分でパンチングする等して
不良ＩＣを容易に取り外すことができ、これによってド
ライバーＩＣの交換にかかる作業性が良好になる。

【００４１】更に本発明のサーマルヘッドによれば、前
記樹脂材はドライバーＩＣ側面や穴部内壁に対する接着
面で厚く、両接着面の間の領域で薄くなっていることか
ら、ドライバーＩＣ側面や穴部壁面に対する樹脂材の接
着強度を高く維持しつつ、樹脂材の原材料となるエポキ
シ樹脂の使用量を有効に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一形態に係るサーマルヘッドの平面図
である。

【図２】図１のサーマルヘッドのＸ−Ｘ断面図である。

【図３】従来のサーマルヘッドの断面図である。

【符号の説明】

1 ・・・絶縁基板、1a・・・穴部、3 ・・・発熱抵抗
体、4b,4c ・・・導電層、5 ・・・ドライバーＩＣ、5a
・・・端子電極、6 ・・・樹脂材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発熱抵抗体及び導電層を有する絶縁基板に
   穴部を設け、該穴部内に上面に端子電極を有したドライ
   バーＩＣを埋設するとともに、該ドライバーＩＣ側面と
   前記穴部壁面との間に樹脂材を充填し、更に前記導電層
   の一端を前記樹脂材の上面を介して前記端子電極上まで
   延在させることにより導電層と端子電極とを電気的に接
   続したサーマルヘッドであって、前記ドライバーＩＣ側
   面と穴部壁面間に位置する樹脂材の下面を凹曲面状に形
   成したことを特徴とするサーマルヘッド。
2. 【請求項２】前記ドライバーＩＣ側面と穴部壁面間に位
   置する樹脂材のうち厚みが最も薄い部分をドライバーＩ
   Ｃの厚みの２０％〜５０％の厚みに設定したことを特徴
   とする請求項１に記載のサーマルヘッド。