JP2001063116A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】発熱抵抗体の電気抵抗値を長期にわたり略一定
に保つことが可能なサーマルヘッドを提供する。 【解決手段】基板1 上に、多数の発熱抵抗体、及び下面
に前記発熱抵抗体を選択的に発熱させるロジック回路を
有するドライバーＩＣ4 を取着させるとともに、該ドラ
イバーＩＣ4 を封止材6a,6b で被覆してなり、前記封止
材6a,6b の一部表面に摺接された記録媒体M を前記発熱
抵抗体上に搬送しながら発熱抵抗体を選択的に発熱させ
ることにより印画を行うサーマルヘッドであって、前記
封止材の表面側6bを導電率１．０×１０⁵ Ω・ｃｍ〜
１．０×１０⁸ Ω・ｃｍの導電性樹脂6bにより形成する
とともに、該導電性樹脂6bをドライバーＩＣ4 を介して
接地電位GND に接続させる。

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、ワードプロセッサ等のプリンタ機
構として組み込まれるサーマルヘッドは、図３に示す如
く、アルミナセラミックス等から成る基板11の上面に、
多数の発熱抵抗体12と、該発熱抵抗体12の発熱を制御す
るドライバーＩＣ13とを取着した構造を有しており、前
記ドライバーＩＣ13の駆動に伴い発熱抵抗体12を外部か
らの画像データに基づいて個々に選択的にジュール発熱
させながら発熱抵抗体12を被覆する保護層14の表面に感
熱紙等の記録媒体Ｍを摺接させ、記録媒体Ｍ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。

【０００３】尚、前記ドライバーＩＣ13としては、下面
（基板11と対向する面）にシフトレジスタ、ロジック回
路等の電子回路や出力端子，入力端子等を有するフリッ
プチップ型ＩＣが使用されており、かかるドライバーＩ
Ｃ13を従来周知のフェースダウンボンディングにて基板
11上に実装することによりドライバーＩＣ13が取着され
ている。

【０００４】また前記ドライバーＩＣ13は、その表面が
封止材15で被覆されており、この封止材15でもってドラ
イバーＩＣ13の電子回路等を大気中に含まれている水分
等の接触による腐食から保護するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のサーマルヘッドを用いて印画を行なう場合、発熱抵
抗体12上に供給される記録媒体Ｍの表面には、記録媒体
Ｍを記録媒体のロールから引き剥がしたり、或いは、記
録媒体Ｍの搬送中に装置本体の搬送ガイド部材等と接触
したりした際の摩擦によって静電気が帯電しており、そ
の大きさは数千ボルト〜数万ボルトにも及ぶ。

【０００６】そして、このような記録媒体Ｍをそのまま
発熱抵抗体12上に搬送すると、記録媒体Ｍと発熱抵抗体
12との間で大きな放電が発生するとともに該放電によっ
て発熱抵抗体12上の保護層14が静電破壊されてしまい、
その結果、発熱抵抗体12等を保護層14でもって良好に保
護することができなくなり、発熱抵抗体12の電気抵抗値
が短期間で大幅に変化するという欠点を有していた。

【０００７】そこで上記欠点を防止するために、記録媒
体Ｍがサーマルヘッド上まで搬送される前に記録媒体Ｍ
を除電部材に接触させたり、或いは、前記保護層14上に
除電用の金属層を被着させる等して静電気を逃がすこと
が検討されている。

【０００８】しかしながら、上述のような除電部材は発
熱抵抗体12より離れた位置に取り付けられるのが一般的
であり、それ故、記録媒体Ｍを除電してからこれが発熱
抵抗体12上まで搬送されるまでの間に記録媒体Ｍが他の
部材と接触する等して再び静電気を帯びると十分な除電
効果が得られない上に、除電部材を設置するための広い
スペース等が必要となってサーマルヘッドが組み込まれ
る装置の大型化を招く欠点を有していた。

【０００９】また一方、サーマルヘッドの保護層14の厚
みは５μｍ〜１０μｍ程度と比較的薄いのが一般的であ
ることから、その上に前述したような除電用の金属層を
被着させたとしても、放電により印加される電圧が例え
ば数万ボルトと極めて大きな場合にはその衝撃によって
金属層の直下の保護層14が静電破壊されてしまうことが
あり、この場合も保護層14で発熱抵抗体12等を良好に被
覆しておくことが不可となり、結局は上述のサーマルヘ
ッドと同様の欠点が誘発される。

【００１０】またこの場合、除電用の金属層は接地電位
に接続させておく必要があるため、前記金属層を例えば
基板11上のグランド配線に接続させようとすると、基板
上面に被着・形成される配線のレイアウトに大きな制約
を受ける上、金属層のパターニング等が必要となってサ
ーマルヘッドの製造工程が大幅に複雑化する欠点も有し
ていた。

【００１１】

【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、基板上
に、多数の発熱抵抗体、及び下面に前記発熱抵抗体を選
択的に発熱させるロジック回路を有するドライバーＩＣ
を取着させるとともに、該ドライバーＩＣを封止材で被
覆してなり、前記封止材の一部表面に摺接された記録媒
体を前記発熱抵抗体上に搬送しながら発熱抵抗体を選択
的に発熱させることにより印画を行うサーマルヘッドで
あって、前記封止材は、その表面側が導電率１．０×１
０⁵ Ω・ｃｍ〜１．０×１０⁸ Ω・ｃｍの導電性樹脂に
より形成されているとともに、該導電性樹脂が前記ドラ
イバーＩＣを介して接地電位に接続されていることを特
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
ルヘッドの断面図、図２は図１の要部拡大図であり、1
は基板、2 は発熱抵抗体、4 はドライバーＩＣ、6 は封
止材、6aは導電性樹脂である。

【００１３】前記基板1 はアルミナセラミックス等の電
気絶縁性材料から成り、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・混合して泥漿状になすとともに、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、このセラミックグリーンシートを所定形状に打ち抜
いた上、高温で焼成することによって製作される。

【００１４】また前記基板1 の上面には多数の発熱抵抗
体2 とドライバーＩＣ4 とが取着されている。

【００１５】前記多数の発熱抵抗体2 は、例えば３００
ｄｐｉのドット密度で直線状に配列されており、その各
々がＴａＳｉＯ系，ＴｉＳｉＯ系，ＴｉＣＳｉＯ系等の
電気抵抗材料から成っているため、導電層3 及びドライ
バーＩＣ4 等を介して電源電力が供給されるとジュール
発熱を起こし、記録媒体Ｍに印画を形成するのに必要な
所定の温度となる。

【００１６】尚、前記発熱抵抗体2 及び導電層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
によって所定パターンをなすように被着・形成される。

【００１７】そして前記発熱抵抗体2 の上面及び導電層
3 の一部上面には保護層8 が被着されており、発熱抵抗
体2 の発した熱はこの保護層8 を介して記録媒体Ｍに伝
導されるようになっている。

【００１８】前記保護層8 はＳｉ₃ Ｎ₄ （窒化珪素）や
ＳｉＡｌＯＮ（サイアロン）等の耐磨耗性及び封止性に
優れた電気絶縁性の無機質材料から成り、該保護層8 は
発熱抵抗体2 等を記録媒体Ｍの摺接による磨耗や大気中
に含まれている水分等の接触による腐食から良好に保護
する作用を為す。

【００１９】尚、前記保護層8 は、従来周知のスパッタ
リングやプラズマＣＶＤ等を採用することによって発熱
抵抗体2 等の上面に４μｍ〜８μｍの厚みに被着・形成
される。

【００２０】また一方、前記ドライバーＩＣ4 として
は、導電率１．８×１０⁴ Ω・ｃｍ〜２．３×１０⁴ Ω
・ｃｍのＳｉ（シリコン）から成るベースの下面（基板
1 と対向する面）に、シフトレジスタ、ロジック回路等
の電子回路や出力端子，入力端子等を高密度に集積化し
たフリップチップ型ＩＣが用いられる。

【００２１】前記ドライバーＩＣ4 は、各発熱抵抗体2
のジュール発熱を制御する作用、具体的には、導電層3
を介して発熱抵抗体2 に印加される電力のオン・オフを
外部からの画像データに基づいて個々に制御する作用を
為す。

【００２２】尚、前記ドライバーＩＣ4 は、従来周知の
フェースダウンボンディング、即ち、ドライバーＩＣ4
の下面に設けられている出力端子や入力端子が半田7 を
介して対応する導電層3 上に位置するようにしてドライ
バーＩＣ4 を基板1 上に載置させ、しかる後、前記半田
7 を加熱・溶融させてドライバーＩＣ4 の出力端子及び
入力端子を基板1 上の対応する導電層3 に接合させるこ
とによって基板上面の所定位置に実装されることとな
る。

【００２３】そして前記ドライバーＩＣ4 の表面には封
止材6 が被着されており、この封止材6 でもってドライ
バーＩＣ4 が完全に被覆された形となっている。

【００２４】前記封止材6 は、導電率１．０×１０¹³Ω
・ｃｍ〜１．０×１０¹⁵の絶縁性樹脂6aと導電率１．０
×１０⁵ Ω・ｃｍ〜１．０×１０⁸ の導電性樹脂6bとで
形成されており、その内側（ドライバーＩＣ下面と基板
上面との間）には絶縁性樹脂6aが、表面側には導電性樹
脂6bが配設されている。

【００２５】前記封止材6 は、ドライバーＩＣ4 の電子
回路が大気中に含まれている水分等の接触により腐食さ
れるのを防止するとともに、印画に際して記録媒体Ｍを
封止材6 の発熱抵抗体側表面に摺接させることで記録媒
体Ｍの走行を案内する作用を為す。

【００２６】前記封止材6 はまた、その表面側に配され
ている導電性樹脂6bが接地電位GNDに保持されている。

【００２７】具体的には、前記導電性樹脂6bをドライバ
ーＩＣ4 の上面と接するように形成するとともに、これ
をドライバーＩＣ上面から側面を経て下面に導出されて
いる接地電極4a及び半田7 を介して基板1 上の導電層3
に接続し、該導電層3 を更にプリンタ本体の接地電位GN
D に接続させることにより導電性樹脂6bを接地電位GND
に保持している。

【００２８】このため、記録媒体Ｍは発熱抵抗体2 上に
搬送される直前で接地電位GND に保持されている導電性
樹脂6bと接触することとなり、記録媒体表面の静電気を
導電性樹脂6bを介してプリンタ本体の接地電位GND に良
好に逃がすことができる。従って、記録媒体Ｍ−発熱抵
抗体2 間での放電に起因する保護層8 の静電破壊が有効
に防止されるとともに発熱抵抗体2 等を保護層8 でもっ
て良好に被覆しておくことができ、これによって発熱抵
抗体2 の電気抵抗値を長期にわたり略一定に保つことが
可能となる。

【００２９】またこの場合、封止材6 の厚みは２５０μ
ｍ〜８００μｍと保護層8 に比べて極めて厚いことか
ら、記録媒体Ｍに帯電する静電気が数万ボルトに及び、
発熱抵抗体2 と封止材6 との間で大きな放電が発生した
としても、該放電の衝撃によって封止材6 が静電破壊さ
れることは殆どなく、ドライバーＩＣ4 を封止材6 でも
って長期にわたり良好に被覆しておくことができる。

【００３０】更に前記導電性樹脂6bは、その一部をドラ
イバーＩＣ4 の接地電極4a等を介して接地電位GND に接
続させるという極めて簡単な接続構造により接地電位GN
D に保持されるようになっていることから、基板1 上に
被着・形成される導電層3 等のレイアウトに何ら制約を
受けることはなく、また従来例のように除電部材を別
途、取り付けたり、除電部材の設置のための広いスペー
スが必要となることもない。従ってサーマルヘッドの構
造、並びに製造工程が簡略化されるとともに、サーマル
ヘッドが組み込まれるプリンタ本体の全体構造を小型化
することが可能となる。

【００３１】尚、ここで封止材6 の内側を絶縁性樹脂6a
により形成しておくのは、ドライバーＩＣ4 の下面に設
けられている電子回路同士が電気的に短絡するのを防止
するためである。

【００３２】かかる封止材6 の絶縁性樹脂6aとしては導
電性材料を一切含有しないエポキシ樹脂等が、導電性樹
脂6bとしてはカーボン等の導電性フィラーを所定量含有
させたエポキシ樹脂等が使用され、まず絶縁性樹脂6aと
なる樹脂の前駆体をディスペンサー等を用いてドライバ
ーＩＣ4 と基板1 との間の領域にドライバーＩＣ4 の上
面が露出されるようにして充填し、次に導電性樹脂6bと
なる樹脂の前駆体を前記ドライバーＩＣ4 上にディスペ
ンサー等を用いて塗布し、しかる後、ドライバーＩＣ4
の周囲に塗布・充填した２種類の前駆体を同時に加熱・
重合させることにより形成される。

【００３３】かくして上述したサーマルヘッドは、封止
材6 の表面に摺接された記録媒体Ｍを発熱抵抗体2 上に
搬送しながら、ドライバーＩＣ4 の駆動に伴い多数の発
熱抵抗体2 を外部からの画像データに基づいて個々に選
択的にジュール発熱させるとともに、該発熱した熱を保
護層8 を介して記録媒体Ｍに伝導させ、記録媒体Ｍ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。

【００３４】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。

【００３５】例えば上述の形態においては導電性樹脂6b
を接地電位GND に保持するのに導電性樹脂6bをドライバ
ーＩＣ4 の上面と接するように形成するとともに、これ
をドライバーＩＣ上面から側面を経て下面に導出されて
いる接地電極4aを介してプリンタ本体の接地電位GND に
接続される基板1 上の導電層3 に接続させるようにした
が、これに代えてドライバーＩＣ4 のベースを導電率
１．８×１０⁴ Ω・ｃｍ〜２．３×１０⁴ Ω・ｃｍの高
純度シリコンにて形成するようにしておけば、導電性樹
脂6bの一部をドライバーＩＣ4 のベースに接触させると
ともに該ベースをプリンタ本体の接地電位GND に接続さ
れる基板1 上の導電層3 に接続させるという、より簡単
な構成で導電性樹脂6bを接地電位GND に保持することが
できる利点がある。

【００３６】

【発明の効果】本発明のサーマルヘッドによれば、ドラ
イバーＩＣを被覆する封止材の表面側を導電率１．０×
１０⁵ Ω・ｃｍ〜１．０×１０⁸ Ω・ｃｍの導電性樹脂
により形成するとともに該導電性樹脂をドライバーＩＣ
を介して接地電位に接続させるようになしたことから、
記録媒体は発熱抵抗体上に搬送される直前で封止材表面
の導電性樹脂と接触することとなり、記録媒体表面の静
電気を導電性樹脂を介してプリンタ本体の接地電位に良
好に逃がすことができる。従って、記録媒体−発熱抵抗
体間での放電に起因する保護層の静電破壊が有効に防止
され、発熱抵抗体の電気抵抗値を長期にわたり略一定に
保つことが可能となる。

【００３７】また本発明のサーマルヘッドによれば、発
熱抵抗体と封止材との間で大きな放電が発生したとして
も、封止材の厚みは一般に２５０μｍ〜８００μｍと比
較的厚いことから、放電の衝撃によって封止材が静電破
壊されたることは殆どなく、ドライバーＩＣを封止材で
もって長期にわたり良好に被覆しておくことができる。

【００３８】更に本発明のサーマルヘッドによれば、前
記導電性樹脂は、その一部をドライバーＩＣを介して基
板上面の導電層等に接続させるという極めて簡単な接続
構造により接地電位に保持されることから、基板上に被
着・形成される導電層等のレイアウトに何ら制約を受け
ることはなく、また従来例のように除電部材を別途、取
り付けたり、除電部材の設置のための広いスペースが必
要となることもない。従ってサーマルヘッドの構造、並
びに製造工程が簡略化されるとともに、サーマルヘッド
が組み込まれるプリンタ本体の全体構造を小型化するこ
とが可能となる。

【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断面図
である。

【図２】図１の要部拡大図である。

【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 ・・・基板、3 ・・・発熱抵抗体、4 ・・・ドライバ
ーＩＣ、6 ・・・封止材、6b・・・導電性樹脂、Ｍ・・
・記録媒体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に、多数の発熱抵抗体、及び下面に
   前記発熱抵抗体を選択的に発熱させるロジック回路を有
   するドライバーＩＣを取着させるとともに、該ドライバ
   ーＩＣを封止材で被覆してなり、前記封止材の一部表面
   に摺接された記録媒体を前記発熱抵抗体上に搬送しなが
   ら発熱抵抗体を選択的に発熱させることにより印画を行
   うサーマルヘッドであって、 前記封止材は、その表面側が導電率１．０×１０⁵ Ω・
   ｃｍ〜１．０×１０⁸Ω・ｃｍの導電性樹脂により形成
   されているとともに、該導電性樹脂が前記ドライバーＩ
   Ｃを介して接地電位に接続されていることを特徴とする
   サーマルヘッド。