JP2007175981A - サーマルヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、ドライバＩＣ等の制御部材による発熱体の発熱制御が容易で、且つ発熱体が発熱した時に発生するヘッド基板の凹状の反りを相殺することが可能なサーマルヘッドの製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、封止樹脂７を硬化させる時は、ヘッド基板２の長手方向の左右両端部がプリント基板５の端面から離れる方向（凸状）に反りが発生し、
発熱体４を発熱させた時は、ヘッド基板２の長手方向の中央部がプリント基板５の端面から離れる方向（凹状）に反りが発生するようになっており、封止樹脂７を硬化させる時の硬化条件を、発熱体４を発熱させた時に発生する凹状の反りに対応して可変することで、封止樹脂７が硬化する時に発生する凸状の反りが、ヘッド基板２の凹状の反りを相殺して、印刷時に発熱させた時の複数の発熱体４が直線状となるようになっている。
【選択図】 図３

Description

本発明はサーマルヘッドの製造方法に係わり、特に熱転写プリンタに搭載されて記録紙に多諧調の記録を行うライン型のサーマルヘッドの製造方法に関する。

従来のサーマルヘッドの製造方法を、例えば特許文献１に記載のサーマルヘッドで説明すると、従来のサーマルヘッドは、図７に示すように、ヘッド基板２１の上面には、ヘッド基板２１の長手方向（印刷行方向）に沿って複数の発熱体２２が整列形成されている。
このようなサーマルヘッドの製造方法は、フォトリソ技術等により、複数の発熱体２２が長手方向に形成され、この複数の発熱体２２の中央部が、左右両端部より寸法ｔ凹ませて湾曲形成されている。前記寸法ｔの凹状の反り量は、印刷時に発生する後述するプラテンローラ２３の反り量に対応して決めていた。
このようなヘッド基板２１は、放熱性に優れたアルミ等のヘッド取付台（図示せず）に取付けられて従来のサーマルヘッドが製造されている。

また、ヘッド基板２１の湾曲形成した複数の発熱体２２に、インクリボン及び記録紙（図示せず）を圧接するプラテンローラ２３は、図８に示すように、円筒状のゴム等の摩擦部材２３ａと、この摩擦部材２３ａの回転中心に細軸の心棒２３ｂが圧入嵌合させて、摩擦部材２３ａの左右端部から突出する心棒２３ｂの両端がプリンタ（図示せず）側に回転自在に支持されている。
そのために、印刷時に発熱体２２に記録紙及びインクリボンを介して圧接した状態で、反時計回り方向に回転するプラテンローラ２３は、記録紙と摩擦部材２３ａとの摩擦によって、図８に示すように、プラテンローラ２３の中央部が矢印Ｃ方向に反りが発生する。

しかし、従来のサーマルヘッドは、ヘッド基板２１の発熱体２２を寸法ｔ凹状に湾曲形成しているので、印刷時にプラテンローラ２３が矢印Ｃ方向に反っても、インクリボン及び記録紙を発熱体２２に均一に圧接することができる。
特開平０５−０６９５７５号公報

しかし、従来のサーマルヘッドは、複数の発熱体２２が寸法ｔ凹状に湾曲しているので、例えば直線状の１本のラインを記録紙に印刷する場合に、発熱体２２を同時に発熱させたのでは、１本のラインが凹状の発熱体２２に倣って湾曲したラインが印刷される。そのために、寸法ｔの湾曲に対応してそれぞれの発熱体の発熱を、ドライバＩＣ（図示せず）で制御して、１本のラインを直線状に印刷していたので、ドライバＩＣによる発熱制御が複雑となる問題があった。

また、従来のサーマルヘッドは、プリンタの小型化対応のために、ヘッド基板２１の幅寸法Ａを小さくすると、印刷時に発熱する発熱体２２の熱によってヘッド基板２１が部分的に熱膨張して、長手方向の中央部が矢印Ｂの凹状に反る特性があることが、当業界では周知となっている（バナナ反り）。
そのために、発熱する前の複数の発熱体２２を寸法ｔ凹状に湾曲させていても、印刷時に発熱体２２が発熱すると、ヘッド基板２１が更に凸状に反り、プラテンローラ２２を発熱体２２に均一に圧接することができなくなるおそれがあった。
本発明は、前述したような課題を解決するためになされたもので、ドライバＩＣ等の制御部材による発熱体の発熱制御が容易で、且つ発熱体が発熱した時に発生するヘッド基板の凹状の反りを相殺することが可能なサーマルヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための第１の手段として本発明のサーマルヘッドの製造方法は、複数の発熱体を長手方向に整列形成した長尺状のヘッド基板を有し、前記発熱体の発熱を制御可能な制御部材をプリント基板に搭載し、前記プリント基板と前記ヘッド基板との互いの端面を当接させた状態でヘッド取付台に載置した状態で、前記制御部材、及び互いに当接するそれぞれの前記端面上は、封止樹脂で覆われており、 前記封止樹脂を硬化させる時は、前記ヘッド基板の長手方向の左右両端部が前記プリント基板の前記端面から離れる方向（凸状）に反りが発生し、前記発熱体を発熱させたときは、前記ヘッド基板の長手方向の中央部が前記プリント基板の前記端面から離れる方向（凹状）に反りが発生するようになっており、前記封止樹脂を硬化させる時の硬化条件を、前記発熱体を発熱させた時に発生する前記凹状の反りに対応して可変することで、前記封止樹脂が硬化する時に発生する前記凸状の反りが、前記ヘッド基板の前記凹状の反りを相殺して、印刷時に発熱させた時の前記複数の発熱体が直線状となることを特徴とする。
また、前記課題を解決するための第２の手段として、前記封止樹脂の硬化条件は、樹脂材料、塗布量、加熱温度、加熱時間の何れかを可変、またはそれぞれを組み合わせて構成され、事前にわかっている前記発熱体を発熱させた時の前記ヘッド基板の前記凹状の反り寸法に対応して、前記封止樹脂の前記硬化条件を可変することを特徴とする。

また、前記課題を解決するための第３の手段として前記封止樹脂の硬化条件は、前記封止樹脂が硬化する時の前記ヘッド基板の前記凹状の反り寸法が、２０〜６０μｍになるように設定されていることを特徴とする。

本発明に係わる封止樹脂を硬化させる時は、ヘッド基板の長手方向の左右両端部がプリント基板の端面から離れる方向（凸状）に反りが発生し、発熱体を発熱させたときは、ヘッド基板の長手方向の中央部がプリント基板の端面から離れる方向（凹状）に反りが発生するようになっており、封止樹脂を硬化させる時の硬化条件を、発熱体を発熱時に発生する凹状の反りに対応して可変することで、封止樹脂が硬化する時に発生する凸状の反りが、ヘッド基板の凹状の反りを相殺して、印刷時に発熱させた時の複数の発熱体が直線状となるので、制御部材による発熱体の発熱制御が容易である。

また、封止樹脂の硬化条件は、樹脂材料、塗布量、加熱温度、加熱時間の何れかを可変、またはそれぞれを組み合わせて構成され、事前にわかっている発熱体を発熱させた時のヘッド基板の凹状の反り寸法に対応して、封止樹脂の硬化条件を可変するようになっているので、封止樹脂の硬化条件の設定が簡単でサーマルヘッドの製造が容易である。
また、封止樹脂の硬化条件は、前記封止樹脂が硬化する時の前記ヘッド基板の前記凹状の反り寸法が、２０〜６０μｍになるように設定されているので、更に製造が容易である。

以下に、本発明のサーマルヘッドの製造方法の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係わるサーマルヘッドの要部断面図であり、図２〜図４は本発明に係わるヘッド基板の反りを説明する概略平面図であり、図５は本発明に係わるプラテンローラの要部断面図であり、図６は本発明に係わるヘッド基板の反り量を示すグラフである。

まず、本発明に係わるサーマルヘッド１は、図１に示すように、セラミック等で形成されたヘッド基板２と、このヘッド基板２上に配設された保温層３とが、紙面と直交する方向に長尺上に形成されている。前記保温層３の図示左端部側には、略円弧状に突出させた凸部３ａが保温層３の長手方向に沿って形成され、この凸部３ａ表面には、抵抗体からなる複数の発熱体４が、凸部３ａの長手方向に沿って直線状に整列形成されている。
前記ヘッド基板２は、図２に示すように、横長状の矩形状をなして、幅寸法Ｄがプリンタ（図示せず）の小型化対応のために略３ｍｍと幅狭に形成され、長さ寸法Ｌが略１００ｍｍに形成されている。
前記発熱体４は、図示左側に形成した共通電極（図示せず）と、図示右側に形成した個別電極とに挟まれて形成されている。

また、ヘッド基板２の図示右側端面には、図示左側端面を当接した状態のプリント基板５が配設されている。また、ヘッド基板２寄りのプリント基板５の上面には、複数の発熱体３ｂを選択的に発熱制御可能なドライバＩＣからなる制御部材６が配設されている。
前記制御部材６には、銅、アルミ等からなるリード線６ａが接続され、このリード線６ａが個別電極及びプリント基板５の給電パターン（図示せず）にワイヤボンディング等によって接続されている。

また、制御部材６及びリード線６ａは、エポキシ樹脂等を主成分とする熱硬化性樹脂からなる封止樹脂７で覆われて封止されている。
そして、ヘッド基板２、及びプリント基板５は、アルミ等の放熱性の優れた金属からなるヘッド取付台７に載置されてサーマルヘッド１が構成されている。
また、発熱体４には、インクリボン、及び記録紙を介して円柱状のプラテンローラ９が圧接可能になっている。
前記プラテンローラ９は、図５に示すように、金属からなる太軸状の本体部９ａと、この本体部９ａの左右両端部から細軸状の支持軸９ｂとが一体形成されている。また、本体部９ａの外周部は、ゴム等の高摩擦抵抗の摩擦部材９ｃで覆われて、発熱体４に圧接した記録紙をスリップすることなく搬送可能になっている。
前記プラテン９は、支持軸９ｂに対して本体部９ａが太軸となっているので、印刷時にサーマルヘッド１に強く圧接しても従来例のように反ることがない。

このようなサーマルヘッド１の製造方法は、ヘッド基板２上にスパッタとフォトリソ技術等によりグレーズからなる保温層３を形成する。その後、フォトリソ技術等により凸部３ａの頂部に複数の発熱体４をヘッド基板２の長手方向に沿って直線状に形成する。
次に、ヘッド基板３とプリント基板５との互いの端面を当接させた状態で、ヘッド取付台７の上面に接着剤等で固着する。その後、制御部材６、及びリード線６ａ上を、粘性のある液状の封止樹脂７で所定の厚さ塗布することで、互いの端面を当接させた当接部１０上も硬化前の封止樹脂７で覆われる。
この時のヘッド基板２には、図２に示すように、反りが発生していないので、複数の発熱体４も直線状になっている。

その後、封止樹脂７を塗布した状態のサーマルヘッド１を、封止樹脂７の硬化条件の１つである所定温度の高温雰囲気中に所定時間投入することで、封止樹脂７が硬化する。
前記硬化時に、封止樹脂７が収縮することで、ヘッド基板２が、図３に示すように、長手方向の中央部の端面が、プリント基板５の端面から離れる方向に反りが発生して、平面視のヘッド基板２が凸状になる。
この時の発熱体４は、図３に示すように、寸法βの反りが発生する。
前記封止樹脂７の硬化条件は、樹脂材料、塗布量、加熱温度、加熱時間のいずれかを可変、またはそれぞれの条件を組み合わせて構成されている。
そして、硬化条件は、凹状の反り寸法αが２０〜６０μｍになるように設定されている。

また、複数の発熱体４をインクリボンのインクが昇華、溶融する温度まで上昇させると、ヘッド基板２は、発熱体４形勢部分が熱膨張して、封止樹脂７でプリント基板５に、接着剤でヘッド取付台８に固着されていたとしても、図４に示すように、長手方向の中央部がプリント基板５の端面から離れる方向に反りが発生して、平面視のヘッド基板２が凹状になることが、当業界ではバナナ反りといわれて周知となっている。
前記ヘッド基板２が凹状に反ることで、図４に示すように、発熱体４は、寸法αの凹状の反りが発生する。前記ヘッド基板２の凹状の反りは、図６に示すように、発熱体４への投入エネルギーと反り寸法αとに相関があり、挿入エネルギーが大きくなるに従って、反り寸法αも大きくなるようになっている。
そのために、投入エネルギーを決めることで、図６に示すグラフから、事前に反り寸法αが設定できるようになっている。

そして、インクリボン等の種類に応じて、発熱体４への投入エネルギーが異なるが、インクリボン等の種類に対応して投入エネルギーが決まれば、反り寸法αを求めることができる。
そのために、封止樹脂７を硬化させる時の硬化条件を、発熱体４が発熱時に発生する凹状の反り（バナナ反り）寸法αに対応して可変することで、封止樹脂７が硬化する時に発生する凸状の反りが、立つ熱体４の発熱時のヘッド基板２の凹状の反りを相殺することができる。このことによって、印刷時に発熱する複数の発熱体４を直線状とすることができる。

そのために、従来例の発明が解決しようとする課題で説明したような、例えば直線状の１本のラインを記録紙に印刷する場合に、複数の発熱体４を同時に発熱させることができ、ドライバＩＣからなる制御部材６の発熱制御を容易とすることができる。
また、プリンタの小型化対応のために、ヘッド基板２の幅寸法Ｄを、例えば３ｍｍ以下にしたとしても、複数の発熱体４を直線状にすることができ、プラテンローラ１０でインクリボン及び記録紙を発熱体４に均一に圧接することができる。
そのために、記録紙にインクリボンのインクを確実に昇華、或いは熱転写して高品質の画像印刷を行うことができる。

本発明に係わるサーマルヘッドの要部断面図である。 本発明に係わるヘッド基板の反りを説明する概略平面図である。 本発明に係わるヘッド基板の反りを説明する概略平面図である。 本発明に係わるヘッド基板の反りを説明する概略平面図である。 本発明に係わるプラテンローラの要部断面図である。 本発明に係わるヘッド基板の反り量を示すグラフである。 従来のサーマルヘッドを説明する概略図である。 従来のサーマルヘッドの印刷状態を接ねイする概略図である。

符号の説明

１ サーマルヘッド
２ ヘッド基板
３ 保温層
３ａ 凸部
４ 発熱体
５ プリント基板
６ 制御部材
６ａ リード線
７ 封止部材
８ ヘッド取付台
９ プラテンローラ
１０ 当接部

Claims (3)

1. 複数の発熱体を長手方向に整列形成した長尺状のヘッド基板を有し、前記発熱体の発熱を制御可能な制御部材をプリント基板に搭載し、前記プリント基板と前記ヘッド基板との互いの端面を当接させた状態でヘッド取付台に載置した状態で、前記制御部材、及び互いに当接するそれぞれの前記端面上は、封止樹脂で覆われており、
   前記封止樹脂を硬化させる時は、前記ヘッド基板の長手方向の左右両端部が前記プリント基板の前記端面から離れる方向（凸状）に反りが発生し、
   前記発熱体を発熱させた時は、前記ヘッド基板の長手方向の中央部が前記プリント基板の前記端面から離れる方向（凹状）に反りが発生するようになっており、前記封止樹脂を硬化させる時の硬化条件を、前記発熱体を発熱させた時に発生する前記凹状の反りに対応して可変することで、前記封止樹脂が硬化する時に発生する前記凸状の反りが、前記ヘッド基板の前記凹状の反りを相殺して、印刷時に発熱させた時の前記複数の発熱体が直線状となることを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
2. 前記封止樹脂の硬化条件は、樹脂材料、塗布量、加熱温度、加熱時間の何れかを可変、またはそれぞれを組み合わせて構成され、事前にわかっている前記発熱体を発熱させた時の前記ヘッド基板の前記凹状の反り寸法に対応して、前記封止樹脂の前記硬化条件を可変することを特徴とする請求項１記載のサーマルヘッドの製造方法。
3. 前記封止樹脂の硬化条件は、前記封止樹脂が硬化する時の前記ヘッド基板の前記凸状の反り寸法が、２０〜６０μｍになるように設定されていることを特徴とする請求項２記載のサーマルヘッドの製造方法。
   
   

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