JP2012071522A - サーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】 基板の反り量の調整を容易に行うことができるサーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタを提供する。
【解決手段】 本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドＸは、基板７、および基板７上に配列された複数の発熱部９を有するヘッド基体３と、基板７が配置される第１の面、および該第１の面で開口する貫通孔１ｃを有する放熱体１と、基板７と放熱体１の第１の面との間に介在し、基板７と放熱体１とを接合する接合層３３と、基板７と放熱体１の第１の面との間に介在し、基板７と放熱体１とを接着して固定する接着剤３５とを備え、接合層３３は、接合層３３の厚さ方向に貫通するとともに発熱部９の配列方向に沿って形成された孔部３３ａを有し、放熱体１の第１の面における貫通孔１ｃの開口は、接合層３３の孔部３３ａに連続するように配置されており、接着剤３５が接合層３３の孔部３３ａ内に配置されていることを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、サーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタに関する。

従来、ファクシミリやビデオプリンタ等の印画デバイスとして、種々のサーマルヘッドが提案されている。例えば、特許文献１に記載のサーマルヘッドは、放熱板と、この放熱板上に配置され、上面に複数の発熱抵抗体が配列された基板（ヘッド基板）とを備えている。このサーマルヘッドでは、放熱板の厚み方向に形成された貫通孔に熱硬化性樹脂を充填し、この熱硬化性樹脂によって放熱板と基板とを接着している。また、この貫通孔は、発熱抵抗体の配列方向に沿って放熱板の２箇所に形成されている。

特開平８−３２４０１５号公報

特許文献１に記載のサーマルヘッドのように放熱板と基板とを接着すると、放熱板と基板との熱膨張率の差に起因して、放熱板および基板に反りが生じることがある。この反りの量は、熱硬化性樹脂によって放熱板と基板とが接着される位置に応じて変化する。具体的には、熱硬化性樹脂による放熱板と基板との接着位置の間隔、つまり、放熱板に形成された２つの貫通孔の間隔が大きくなるほど、放熱板および基板の反りの量が大きくなる。

ここで、通常、サーマルヘッドを用いて記録媒体に印画を行う場合、プラテンローラによって記録媒体を複数の発熱抵抗体上に押圧する。このとき、プラテンローラには撓みが生じるため、記録媒体を発熱抵抗体上に均一に押圧できないことがある。

これに対し、特許文献１に記載のサーマルヘッドでは、上記のように基板が反ることを利用し、複数の発熱抵抗体からなる列を凸状に湾曲させて、プラテンローラによる押圧力が均一になるようにすることが考えられる。

そのため、特許文献１に記載のサーマルヘッドでは、放熱板に形成された２つの貫通孔の間隔を適宜変更することにより、プラテンローラによる押圧力が均一となるように基板の反りの量を調整することが考えられる。

しかしながら、特許文献１に記載のサーマルヘッドでは、放熱板の貫通孔の間隔を変更するために、この貫通孔の形成位置を変更する必要があり、設計変更が伴う。そのため、基板の反り量の調整を容易に行うことができないという問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、基板の反り量の調整を容易に行うことができるサーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタを提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドは、基板、および該基板上に配列された複数の発熱部を有するヘッド基体と、前記基板が配置される第１の面、および該第１の面で開口する貫通孔を有する放熱体と、前記基板と前記放熱体の前記第１の面との間に介在し、
前記基板と前記放熱体とを接合する接合層と、前記基板と前記放熱体の前記第１の面との間に介在し、前記基板と前記放熱体とを接着して固定する接着剤とを備え、前記接合層は、該接合層の厚さ方向に貫通するとともに前記発熱部の配列方向に沿って形成された孔部を有し、前記放熱体の前記第１の面における前記貫通孔の開口は、前記接合層の前記孔部に連続するように配置されており、前記接着剤が前記接合層の前記孔部内に配置されていることを特徴とする。

また、本発明の一実施形態に係る上記サーマルヘッドにおいて、前記接合層は、両面テープによって形成されていてもよい。また、前記接着剤は、熱硬化性を有していてもよい。

また、本発明の一実施形態に係る上記サーマルヘッドにおいて、前記接合層は、前記孔部を２つ有しており、該孔部が、前記複数の発熱部からなる列の中央に対して線対称に形成されていてもよい。

また、本発明の一実施形態に係る上記サーマルヘッドにおいて、前記放熱体の前記第１の面と前記貫通孔の内面とによって形成される角が面取りされていてもよい。

本発明の一実施形態に係るサーマルプリンタは、本発明の一実施形態に係る上記サーマルヘッドと、前記発熱部上に記録媒体を搬送する搬送機構と、前記発熱部上に記録媒体を押圧するプラテンローラとを備えることを特徴とするサーマルプリンタ。

本発明によれば、基板の反り量の調整を容易に行うことができるサーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタを提供することができる。

本発明のサーマルヘッドの一実施形態を示す平面図である。 図１のサーマルヘッドのII−II線断面図である。 図１のサーマルヘッドにおいて、ヘッド基体、ＦＰＣ、補強板および接着剤の図示を省略したものである。 図２のサーマルヘッドにおいて、接着剤を図示したものである。 図３のサーマルヘッドにおいて、接着剤を図示したものである。 図４のサーマルヘッドのVI−VI線断面図であり、放熱体、基板、接合層および接着剤のみを図示したものである。 本発明のサーマルプリンタの一実施形態の概略構成を示す図である。 図２に示す放熱体の変形例を示す断面図である。 図６に示す放熱体の変形例を示す断面図である。 図３に示す接合層の変形例を示す平面図である。 図１０のサーマルヘッドのXI−XI線断面図であり、基板および接着剤をさらに図示したものである。 図３に示す接合層の変形例を示す平面図である。

以下、本発明のサーマルヘッドの一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１および図２に示すように、本実施形態のサーマルヘッドＸは、放熱体１と、放熱体１上に配置されたヘッド基体３と、ヘッド基体３に接続されたフレキシブルプリント配線板５（以下、ＦＰＣ５という）とを備えている。なお、図１では、ＦＰＣ５および後述する補強板３９の図示を省略し、ＦＰＣ５が配置される領域を二点鎖線で示す。図２では、後述する接着剤３５の図示を省略している。

ヘッド基体３は、平面視で長方形状の基板７と、基板７上に設けられ、基板７の長手方向に沿って配列された複数（図示例では２４個）の発熱部９と、発熱部９の配列方向に沿って基板７上に並べて配置された複数（図示例では３個）の駆動ＩＣ１１とを備えている。

基板７は、アルミナセラミックス等の電気絶縁性材料や単結晶シリコン等の半導体材料等によって形成されている。

基板７の上面には、蓄熱層１３が形成されている。この蓄熱層１３は、基板７の上面全体に形成された下地部１３ａと、複数の発熱部９の配列方向に沿って帯状に延び、断面が略半楕円形状の隆起部１３ｂとを有している。この隆起部１３ｂは、印画する記録媒体を、発熱部９上に形成された後述する保護膜２５に良好に押し当てるように作用する。

また、蓄熱層１３は、例えば、熱伝導性の低いガラスで形成されており、発熱部９で発生する熱の一部を一時的に蓄積することで、発熱部９の温度を上昇させるのに要する時間を短くし、サーマルヘッドＸの熱応答特性を高めるように作用する。この蓄熱層１３は、例えば、ガラス粉末に適当な有機溶剤を混合して得た所定のガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷等によって基板７の上面に塗布し、これを高温で焼成することで形成される。

図２に示すように、蓄熱層１３の上面には、電気抵抗層１５が設けられている。この電気抵抗層１５は、蓄熱層１３と、後述する共通電極配線１７、個別電極配線１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続配線２１との間に介在し、図１に示すように、平面視において、これらの共通電極配線１７、個別電極配線１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続配線２１と同形状の領域（以下、介在領域という）と、共通電極配線１７と個別電極配線１９との間から露出した複数（図示例では２４箇所）の領域（以下、露出領域という）とを有している。なお、図１では、この電気抵抗層１５の介在領域は、共通電極配線１７、個別電極配線１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続配線２１で隠れている。

電気抵抗層１５の各露出領域は、上記の発熱部９を形成している。そして、この複数の露出領域（発熱部９）が、図１に示すように、蓄熱層１３の隆起部１３ｂ上に列状に配置されている。複数の発熱部９は、説明の便宜上、図１で簡略化して記載しているが、例えば、１８０ｄｐｉ〜２４００ｄｐｉ（dot per inch）等の密度で配置される。

電気抵抗層１５は、例えば、ＴａＮ系、ＴａＳｉＯ系、ＴａＳｉＮＯ系、ＴｉＳｉＯ系、ＴｉＳｉＣＯ系またはＮｂＳｉＯ系等の電気抵抗の比較的高い材料によって形成されている。そのため、後述する共通電極配線１７と個別電極配線１９との間に電圧が印加され、発熱部９に電流が供給されたときに、ジュール発熱によって発熱部９が発熱する。

図１および図２に示すように、電気抵抗層１５の上面（より詳細には、上記の介在領域の上面）には、共通電極配線１７、複数の個別電極配線１９および複数のＩＣ−ＦＰＣ接続配線２１が設けられている。これらの共通電極配線１７、個別電極配線１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続配線２１は、導電性を有する材料で形成されており、例えば、アルミニウム、金、銀および銅のうちのいずれか一種の金属またはこれらの合金によって形成されている。

共通電極配線１７は、複数の発熱部９とＦＰＣ５とを接続するためのものである。図１に示すように、この共通電極配線１７は、基板７の一方の長辺（図示例では左側の長辺）に沿って延びる主配線部１７ａと、基板７の一方および他方の短辺のそれぞれに沿って延
び、一端部（図示例では左側の端部）が主配線部１７ａに接続された２つの副配線部１７ｂと、主配線部１７ａから各発熱部９に向かって個別に延び、先端部（図示例では右側の端部）が各発熱部９に接続された複数（図示例では２４個）のリード部１７ｃとを有している。そして、この共通電極配線１７は、副配線部１７ｂの他端部（図１では右側の端部）がＦＰＣ５に接続されることにより、ＦＰＣ５と各発熱部９との間を電気的に接続している。

複数の個別電極配線１９は、各発熱部９と駆動ＩＣ１１とを接続するためのものである。図１および図２に示すように、各個別電極配線１９は、一端部（図示例では左側の端部）が発熱部９に接続され、他端部（図示例では右側の端部）が駆動ＩＣ１１の配置領域に配置されるように、各発熱部９から駆動ＩＣ１１の配置領域に向かって個別に帯状に延びている。そして、各個別電極配線１９の他端部が駆動ＩＣ１１に接続されることにより、各発熱部９と駆動ＩＣ１１との間が電気的に接続されている。より詳細には、個別電極配線１９は、複数の発熱部９を複数（図示例では３つ）の群に分け、各群の発熱部９を、各群に対応して設けられた駆動ＩＣ１１に電気的に接続している。

複数のＩＣ−ＦＰＣ接続配線２１は、駆動ＩＣ１１とＦＰＣ５とを接続するためのものである。図１および図２に示すように、各ＩＣ−ＦＰＣ接続配線２１は、一端部（図示例では左側の端部）が駆動ＩＣ１１の配置領域に配置され、他端部（図示例では右側の端部）が基板７の他方の長辺（図示例では右側の長辺）の近傍に配置されるように、帯状に延びている。そして、この複数のＩＣ−ＦＰＣ接続配線２１は、一端部が駆動ＩＣ１１に接続されるとともに、他端部がＦＰＣ５に接続されることにより、駆動ＩＣ１１とＦＰＣ５との間を電気的に接続している。

より詳細には、各駆動ＩＣ１１に接続された複数のＩＣ−ＦＰＣ接続配線２１は、異なる機能を有する複数の配線で構成されている。具体的には、この複数のＩＣ−ＦＰＣ接続配線２１は、例えば、駆動ＩＣ１１を動作させるための電源電流を供給するためのＩＣ電源配線と、駆動ＩＣ１１およびこの駆動ＩＣ１１に接続された個別電極配線１９をグランド電位（例えば０Ｖ〜１Ｖ）に保持するためのグランド電極配線と、後述する駆動ＩＣ１１内のスイッチング素子のオン・オフ状態を制御するように駆動ＩＣ１１を動作させるための電気信号を供給するためのＩＣ制御配線とで構成されている。

駆動ＩＣ１１は、図１および図２に示すように、複数の発熱部９の各群に対応して配置されているとともに、個別電極配線１９の他端部（図示例では右側の端部）とＩＣ−ＦＰＣ接続配線２１の一端部（図示例では左側の端部）とに接続されている。この駆動ＩＣ１１は、各発熱部９の通電状態を制御するためのものであり、内部に複数のスイッチング素子を有しており、各スイッチング素子がオン状態のときに通電状態となり、各スイッチング素子がオフ状態のときに不通電状態となる公知のものを用いることができる。

各駆動ＩＣ１１は、各駆動ＩＣ１１に接続された各個別電極配線１９に対応するように、内部に複数のスイッチング素子（不図示）が設けられている。そして、図２に示すように、各駆動ＩＣ１１は、各スイッチング素子（不図示）に接続された一方（図示例では左側）の接続端子１１ａ（以下、第１接続端子１１ａという）が個別電極配線１９に接続されており、この各スイッチング素子に接続されている他方（図示例では右側）の接続端子１１ｂ（以下、第２接続端子１１ｂ）がＩＣ−ＦＰＣ接続配線２１の上記のグランド電極配線に接続されている。これにより、駆動ＩＣ１１の各スイッチング素子がオン状態のときに、各スイッチング素子に接続された個別電極配線１９とＩＣ−ＦＰＣ接続配線２１のグランド電極配線とが電気的に接続される。

上記の電気抵抗層１５、共通電極配線１７、個別電極配線１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続
配線２１は、例えば、各々を構成する材料層を蓄熱層１３上に、例えばスパッタリング法等の従来周知の薄膜成形技術によって順次積層した後、この積層体を従来周知のフォトエッチング等を用いて所定のパターンに加工することにより形成される。なお、共通電極配線１７、個別電極配線１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続配線２１は、同じ工程によって同時に形成することができる。

図１および図２に示すように、基板７の上面に形成された蓄熱層１３上には、発熱部９、共通電極配線１７の一部および個別電極配線１９の一部を被覆する保護膜２５が形成されている。なお、図１では、説明の便宜上、保護膜２５の形成領域を一点鎖線で示し、これらの図示を省略している。図示例では、この保護膜２５は、蓄熱層１３の上面の左側の領域を覆うように設けられている。より具体的には、発熱部９、共通電極配線１７の主配線部１７ａ、副配線部１７ｂの一部の領域（左側の領域）、リード部１７ｃ、および個別電極配線１９の一部の領域（左側の領域）上に、保護膜２５が形成されている。

保護膜２５は、発熱部９、共通電極配線１７および個別電極配線１９の被覆した領域を、大気中に含まれている水分等の付着による腐食や、印画する記録媒体との接触による摩耗から保護するためのものである。この保護膜２５は、例えば、ＳｉＣ系、ＳｉＮ系、ＳｉＯ系およびＳｉＯＮ系等の材料で形成することができる。また、この保護膜２５は、例えば、スパッタリング法、蒸着法等の従来周知の薄膜成形技術や、スクリーン印刷法等の厚膜成形技術を用いて形成することができる。また、この保護膜２５は、複数の材料層を積層して形成してもよい。

図１および図２に示すように、基板７の上面に形成された蓄熱層１３上には、共通電極配線１７、個別電極配線１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続配線２１を部分的に被覆する被覆層２７が設けられている。なお、図１では、説明の便宜上、被覆層２７の形成領域を一点鎖線で示し、これらの図示を省略している。図示例では、この被覆層２７は、蓄熱層１３の上面の保護膜２５よりも右側の領域を部分的に覆うように設けられている。被覆層２７は、共通電極配線１７、個別電極配線１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続配線２１の被覆した領域を、大気との接触による酸化や、大気中に含まれている水分等の付着による腐食から保護するためのものである。なお、被覆層２７は、共通電極配線１７および個別電極配線１９の保護をより確実にするため、図２に示すように保護膜２５の端部に重なるようにして形成されている。被覆層２７は、例えば、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の樹脂材料で形成することができる。また、この被覆層２７は、例えば、スクリーン印刷法等の厚膜成形技術を用いて形成することができる。

なお、図１および図２に示すように、後述するＦＰＣ５を接続する共通電極配線１７の副配線部１７ｂおよびＩＣ−ＦＰＣ接続配線２１の端部は、被覆層２７から露出しており、後述するようにＦＰＣ５が接続されるようになっている。

また、被覆層２７には、駆動ＩＣ１１を接続する個別電極配線１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続配線２１の端部を露出させるための開口部２７ａ（図２参照）が形成されており、この開口部２７ａを介してこれらの配線が駆動ＩＣ１１に接続されている。また、駆動ＩＣ１１は、個別電極配線１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続配線２１に接続された状態で、駆動ＩＣ１１自体の保護、および駆動ＩＣ１１とこれらの配線との接続部の保護のため、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の樹脂からなる被覆部材２９によって被覆されることで封止されている。

図３は、図１のサーマルヘッドＸにおいて、ヘッド基体３、ＦＰＣ５および補強板３９の図示を省略したものである。なお、図３では、後述する接着剤３５の図示を省略している。

図１〜図３に示すように、放熱体１は、板状に形成されており、平面視で長方形状を有している。この放熱体１は、例えば、銅またはアルミニウム等の金属材料で形成されており、後述するようにヘッド基体３の発熱部９で発生した熱のうち、印画に寄与しない熱の一部を放熱する機能を有している。なお、本実施形態では、ヘッド基体３の基板７よりも熱膨張率が大きい金属材料で放熱体１が形成されている。

放熱体１の上面（第１の面）には、放熱体１の長手方向に沿って第１の溝１ａおよび第２の溝１ｂが形成されている。第１の溝１ａは、図１〜図３に示すように、放熱体１の左側の縁に沿って延びている。第２の溝１ｂは、図１〜図３に示すように、第１の溝１ａよりも放熱体１の中央側に位置している。この第２の溝１ｂは、後述するようにヘッド基体３の基板７を放熱体１上に接合したときに、図１に示すように平面視において、第１の溝１ａとの間にヘッド基体３の発熱部９を配置できるように、第１の溝１ａから所定の間隔をおいて形成されている。

第１の溝１ａおよび第２の溝１ｂは、後述するようにヘッド基体３の基板７を放熱体１上に接合したときに、基板７と放熱体１との間に介在する放熱性樹脂層３１を形成する樹脂が、放熱体１の上面からはみ出た場合に、そのはみ出た樹脂を収容するようになっている。

また、図２および図３に示すように、放熱体１には、放熱体１の厚さ方向に貫通し、放熱体１の上面および下面で開口する貫通孔１ｃが２つ形成されている。この２つの貫通孔１ｃは、第２の溝１ｂよりも右側に位置し、この第２の溝１ｂに沿って配置されている。

図１および図２に示すように、放熱体１の上面（第１の面）上には、上述したヘッド基体３の基板７が配置されている。放熱体１と基板７とは、放熱体１の長手方向と基板７の長手方向とが一致するようにして、放熱性樹脂層３１と接合層３３とを介して接合されている。これにより、放熱体１の第１の溝１ａおよび第２の溝１ｂが、発熱部９の配列方向に沿って延びるように配置されている。

また、放熱体１と基板７とは、図１に示すように平面視においてヘッド基体３の発熱部９が第１の溝１ａと第２の溝１ｂとの間に配置されるとともに、２つの貫通孔１ｃが複数の発熱部９からなる列の中央に対して線対称に配置されるようにして接合されている。

放熱性樹脂層３１は、図２および図３に示すように、放熱体１の上面において第１の溝１ａと第２の溝１ｂとの間の領域に配置されており、発熱部９の直下の領域に位置し、ヘッド基体３の発熱部９の配列方向に沿って帯状に延びている。この放熱性樹脂層３１は、ヘッド基体３の基板７と放熱体１との間に介在し、基板７と放熱体１とを接合している。放熱性樹脂層３１は、放熱性を有する樹脂で形成されており、後述するようにヘッド基体３の発熱部９で発生した熱のうち、印画に寄与しない熱の一部を放熱体１へ逃がすように作用する。放熱性樹脂層３１は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、およびポリエステル系樹脂などの熱硬化型、常温硬化型または化学反応硬化型の樹脂に、アルミナ等の熱伝導率の比較的高いフィラーを含有させたもので形成されている。

接合層３３は、図２および図３に示すように、放熱体１の上面において第２の溝１ｂよりも右側の領域に配置されており、ヘッド基体３の発熱部９の配列方向に沿って帯状に延びている。この接合層３３は、放熱性樹脂層３１と同様、ヘッド基体３の基板７と放熱体１との間に介在し、基板７と放熱体１とを接合している。接合層３３は、公知の両面テープで形成されている。この両面テープとしては、例えば、アクリル系粘着剤を使用したも
のが挙げられる。

なお、上記の放熱性樹脂層３１および接合層３３は、ヘッド基体３の基板７と放熱体１との間に介在する後述する接着剤３５よりも軟質であり、基板７と放熱体１とは、後述の接着剤３５による接着よって固定される。つまり、基板７と放熱体１とは、後述の接着剤３５によって位置決めされる。

また、接合層３３は、図２および図３に示すように、ヘッド基体３の発熱部９の配列方向に沿って形成された２つの孔部３３ａを有している。この孔部３３ａは、接合層３３の厚さ方向に貫通しており、放熱体１の上面（第１の面）における貫通孔１ｃの開口が、接合層３３の孔部３３ａに連続するように配置されている。これにより、図３に示すように、放熱体１の貫通孔１ｃの開口部が接合層３３から露出し、貫通孔１ｃと孔部３３ａとが一連の空間で繋がっている。

また、より詳細には、接合層３３の２つの孔部３３ａは、図１および図３に示すように、ヘッド基体３における複数の発熱部９からなる列の中央に対して線対称に形成されているとともに、各孔部３３ａが、発熱部９の配列方向において、放熱体１の貫通孔１ｃに対応する位置から外方へ延びるように形成されている。

図４〜図６に示すように、接合層３３の孔部３３ａ内には、接着剤３５が配置されている。この接着剤３５は、ヘッド基体３の基板７の下面と放熱体１の上面（第１の面）との間に介在しており、基板７と放熱体１とを接着して固定している。接着剤３５は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂系接着剤やウレタン樹脂系接着剤等で形成されている。なお、図４は、図２のサーマルヘッドにおいて、接着剤３５を図示したものである。図５は、図３のサーマルヘッドにおいて、接着剤３５を図示したものである。図６は、図４のサーマルヘッドＸのVI−VI線断面図であり、このサーマルヘッドＸの放熱体１、基板７、接合層３３および接着剤３５のみを図示したものである。

この接着剤３５は、図１および図２に示すように放熱体１上に放熱性樹脂層３１および接合層３３を介してヘッド基体３の基板７を接合した後に、放熱体１の下面の貫通孔１ｃの開口からこの接着剤３５を注入することにより、図４および図５に示すように接合層３３の孔部３３ａ内に配置される。より詳細には、このように貫通孔１ｃに接着剤３５を注入することにより、接着剤３５が貫通孔１ｃから接合層３３の孔部３３ａへ案内され、この孔部３３ａの内部に流入する。これにより、接着剤３５が孔部３３ａ内に配置されるとともに、基板７と放熱体１との間に介在するようになっている。

このように基板７と放熱体１との間に介在した接着剤３５は、熱硬化性を有しているため、加熱することにより硬化される。このとき、接着剤３５の加熱に伴い、基板７および放熱体１も加熱される。そして、本実施形態では、放熱体１の熱膨張率が基板７の熱膨張率よりも大きいため、放熱体１が基板７よりも大きく熱膨張した状態で、放熱体１と基板７とが接着剤３５によって固定される。そして、このように固定された状態で、放熱体１と基板７とが冷却されると、放熱体１が基板７よりも大きく収縮する。そのため、図６に示すように、基板７および放熱体１には、基板７および放熱体１の上面が凸となるような反りが発生し、放熱体１上に基板７が反った状態で固定される。

なお、このように基板７と放熱体１とを部分的に接着剤３５で接着して固定し、それ以外の部分を接着剤３５よりも軟質の放熱性樹脂層３１および接合層３３で接合する理由は、基板７と放熱体１とを接着剤３５で固定した後、基板７と放熱体１との熱膨張による延びの差に起因してヘッド基体３に反りを生じさせるような力が作用したときに、放熱性樹脂層３１および接合層３３の面内方向の柔軟性によって、基板７と放熱体１との間に生じ
るせん断応力を緩和し、意図しないヘッド基体３の反りを低減するためである。

ＦＰＣ５は、図１および図２に示すように、基板７の長手方向に沿って延びており、上記のように共通電極配線１７の副配線部１７ｂおよび各ＩＣ−ＦＰＣ接続配線２１に接続されている。このＦＰＣ５は、絶縁性の樹脂層の内部に複数のプリント配線が配線された周知のものであり、各プリント配線がコネクタ３７を介して図示しない外部の電源装置および制御装置等に電気的に接続されるようになっている。このようなプリント配線は、一般に、例えば、銅箔等の金属箔、薄膜成形技術によって形成された導電性薄膜、または厚膜印刷技術によって形成された導電性厚膜によって形成されている。また、金属箔や導電性薄膜等によって形成されるプリント配線は、例えば、これらをフォトエッチング等により部分的にエッチングすることによってパターニングされている。

より詳細には、図１および図２に示すように、ＦＰＣ５は、絶縁性の樹脂層５ａの内部に形成された各プリント配線５ｂがヘッド基体３側の端部で露出し、導電性接合材料、例えば、半田材料、または電気絶縁性の樹脂中に導電性粒子が混入された異方性導電材料（ＡＣＦ）等からなる接合材３２（図２参照）によって、共通電極配線１７の副配線部１７ｂの端部および各ＩＣ−ＦＰＣ接続配線２１の端部に接続されている。

そして、ＦＰＣ５の各プリント配線５ｂがコネクタ３７を介して図示しない外部の電源装置および制御装置等に電気的に接続されると、共通電極配線１７は、正電位（例えば２０Ｖ〜２４Ｖ）に保持された電源装置のプラス側端子に電気的に接続され、個別電極配線１９は、駆動ＩＣ１１およびＩＣ−ＦＰＣ接続配線２１のグランド電極配線を介して、グランド電位（例えば０Ｖ〜１Ｖ）に保持された電源装置のマイナス側端子に電気的に接続されるようになっている。そのため、駆動ＩＣ１１のスイッチング素子がオン状態のとき、発熱部９に電流が供給され、発熱部９が発熱するようになっている。

また、同様に、ＦＰＣ５の各プリント配線５ｂがコネクタ３７を介して図示しない外部の電源装置および制御装置等に電気的に接続されると、ＩＣ−ＦＰＣ接続配線２１の上記のＩＣ電源配線は、共通電極配線１７と同様、正電位に保持された電源装置のプラス側端子に電気的に接続されるようになっている。これにより、駆動ＩＣ１１が接続されたＩＣ−ＦＰＣ接続配線２１のＩＣ電源配線とグランド電極配線との電位差によって、駆動ＩＣ１１に駆動ＩＣ１１を動作させるための電源電流が供給される。また、ＩＣ−ＦＰＣ接続配線２１の上記のＩＣ制御配線は、駆動ＩＣ１１の制御を行う外部の制御装置に電気的に接続される。これにより、制御装置から送信された電気信号が駆動ＩＣ１１に供給されるようになっている。この電気信号によって、駆動ＩＣ１１内の各スイッチング素子のオン・オフ状態を制御するように駆動ＩＣ１１を動作させることで、各発熱部９を選択的に発熱させることができる。

図２に示すように、ＦＰＣ５と放熱体１との間には、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂またはガラスエポキシ樹脂等の樹脂からなる補強板３９が設けられている。この補強板３９は、ＦＰＣ５の下面に両面テープや接着剤等（不図示）によって接着されることにより、ＦＰＣ５を補強するように作用している。また、この補強板３９は、接合層３３によって放熱体１の上面に接着されている。これにより、ＦＰＣ５は、放熱体１上に固定されている。

次に、本発明のサーマルプリンタの一実施形態について、図７を参照しつつ説明する。図７は、本実施形態のサーマルプリンタＺの概略構成図である。

図７に示すように、本実施形態のサーマルプリンタＺは、上述のサーマルヘッドＸ、搬送機構４０、プラテンローラ５０、電源装置６０および制御装置７０を備えている。サー
マルヘッドＸは、サーマルプリンタＺの筐体（不図示）に設けられた取付部材８０の取付面８０ａに取り付けられている。なお、このサーマルヘッドＸは、発熱部９の配列方向が、後述する記録媒体Ｐの搬送方向Ｓに直交する方向（主走査方向）（図７の紙面に直交する方向）に沿うようにして、取付部材８０に取り付けられている。

搬送機構４０は、感熱紙またはインクが転写される受像紙等の記録媒体Ｐを図７の矢印Ｓ方向に搬送して、サーマルヘッドＸの複数の発熱部９上（より詳細には、保護膜２５上）に搬送するためのものであり、搬送ローラ４３，４５，４７，４９を有している。搬送ローラ４３，４５，４７，４９は、例えば、ステンレス等の金属からなる円柱状の軸体４３ａ，４５ａ，４７ａ，４９ａを、ブタジエンゴム等からなる弾性部材４３ｂ，４５ｂ，４７ｂ，４９ｂにより被覆して構成することができる。なお、図示しないが、記録媒体Ｐがインクが転写される受像紙等の場合は、記録媒体ＰとサーマルヘッドＸの発熱部９との間に、記録媒体Ｐとともにインクフィルムを搬送するようになっている。

プラテンローラ５０は、記録媒体ＰをサーマルヘッドＸの発熱部９上に押圧するためのものであり、記録媒体Ｐの搬送方向Ｓに直交する方向に沿って延びるように配置され、記録媒体Ｐを発熱部９上に押圧した状態で回転可能となるように両端部が支持されている。プラテンローラ５０は、例えば、ステンレス等の金属からなる円柱状の軸体５０ａを、ブタジエンゴム等からなる弾性部材５０ｂにより被覆して構成することができる。

電源装置６０は、上記のようにサーマルヘッドＸの発熱部９を発熱させるための電流および駆動ＩＣ１１を動作させるための電流を供給するためのものである。制御装置７０は、上記のようにサーマルヘッドＸの発熱部９を選択的に発熱させるために、駆動ＩＣ１１の動作を制御する制御信号を駆動ＩＣ１１に供給するためのものである。

本実施形態のサーマルプリンタＺは、図７に示すように、プラテンローラ５０によって記録媒体ＰをサーマルヘッドＸの発熱部９上に押圧しつつ、搬送機構４０によって記録媒体Ｐを発熱部９上に搬送しながら、電源装置６０および制御装置７０によって発熱部９を選択的に発熱させることで、記録媒体Ｐに所定の印画を行うことができる。なお、記録媒体Ｐが受像紙等の場合は、記録媒体Ｐとともに搬送されるインクフィルム（不図示）のインクを記録媒体Ｐに熱転写することによって、記録媒体Ｐへの印画を行うことができる。

本実施形態のサーマルヘッドＸによれば、接合層３３が、発熱部９の配列方向に沿って形成された孔部３３ａを有し、放熱体１の上面（第１の面）における貫通孔１ｃの開口が、接合層３３の孔部３３ａに連続するように配置されている。そのため、本実施形態によれば、接合層３３の孔部３３ａと放熱体１の貫通孔１ｃとが、一連の空間で繋がっている。これにより、放熱体１と基板７とを接合層３３により接合した後に、接着剤３５を放熱体１の貫通孔１ｃから接合層３３の孔部３３ａに流し込むことができる。そのため、接合層３３によって放熱体１と基板７とを仮留めした後に、接着剤３５によって放熱体１と基板７とを接着して固定することができる。

さらに、本実施形態のサーマルヘッドＸによれば、接着剤３５によって放熱体１と基板７とを接着する際に、接合層３３の孔部３３ａへ流入させる接着剤３５の量を調整し、孔部３３ａ内の所定の範囲に接着剤３５が存在するようにすることで、発熱部９の配列方向における基板７の反り量を調整することができる。つまり、放熱体１と基板７とを接着すると、上記のように放熱体１と基板７との熱膨張率の差に起因して、放熱体１および基板７に反りが生じる。この反りの量は、接着剤３５によって放熱体１と基板７とが接着される位置に応じて変化する。具体的には、接着剤３５による放熱体１と基板７との接着領域が、発熱部９の配列方向における基板７の中央から離れた位置に存在するほど、放熱体１および基板７の反りの量が大きくなる。そのため、上記のように接合層３３の孔部３３ａ
へ流入させる接着剤３５の量を調整することによって、発熱部９の配列方向における基板７の反り量を容易に調整することができる。したがって、放熱体１の貫通孔１ｃの形成位置を従来例のように変更する必要がなく、基板７の反り量の調整を容易に行うことができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

上記実施形態のサーマルヘッドＸでは、接合層３３が両面テープで形成されているが、これに限定されるものでない。例えば、スクリーン印刷等によって成形された樹脂層によって、接合層３３が形成されていてもよい。

また、上記実施形態のサーマルヘッドＸでは、図５に示すように、接合層３３の孔部３３ａの内部領域に接着剤３５が部分的に充填されているが、これに限定されるものではない。例えば、図示しないが、接合層３３の孔部３３ａの内部領域の全体に接着剤３５が充填されていてもよい。この場合、接合層３３の孔部３３ａの長さを変更することによって、接着剤３５による接着領域を変更することができる。

また、上記実施形態のサーマルヘッドＸでは、図８および図９に示すように、放熱体１の上面（第１の面）と貫通孔１ｃの内面とによって形成される角が面取りされていてもよい。図８および図９では、この面取りされた部分を符号１ｄで示す。このように面取り部１ｄを形成することにより、貫通孔１ｃに注入される接着剤３５が接合層３３の孔部３３ａの内部に流入し易くなる。なお、図８では、接着剤３５の図示を省略している。

また、上記実施形態のサーマルヘッドＸでは、接合層３３の孔部３３ａが、ヘッド基体３の発熱部９の配列方向に沿って帯状に延びているが、ヘッド基体３の発熱部９の配列方向に沿って形成されている限り、これに限定されるものではない。例えば、図１０に示すように、接合層３３に、放熱体１の貫通孔１ｃの孔径よりも大きい円形の孔部３３ｂを形成してもよい。このような円形の孔部３３ｂであっても、この孔部３３ｂの内部空間は部分的に、ヘッド基体３の発熱部９の配列方向に沿って形成される。そのため、図１１に示すように、この孔部３３ｂへ流入させる接着剤３５の量を調整し、発熱部９の配列方向における孔部３３ｂ内の所定の範囲に接着剤３５を配置することで、発熱部９の配列方向における基板７の反り量を調整することができる。なお、図１０および図１１では、放熱体１の上面（第１の面）と貫通孔１ｃの内面とによって形成される角部に面取り部１ｄが形成されている。また、例えば、図示しないが、図３に示す接合層３３の孔部３３ａを、ヘッド基体３の発熱部９の配列方向に沿って延びる楕円形に形成してもよい。

また、上記実施形態のサーマルヘッドＸでは、図３に示すように接合層３３が２つの孔部３３ａを有しているが、これに限定されるものではなく、例えば、図１２に示すように放熱体１の貫通孔１ｃを１つだけ形成し、これに合わせて接合層３３が孔部３３ａを１つだけ有するようにしてもよい。または、図示しないが、放熱体１の貫通孔１ｃを３つ以上形成し、これに合わせて接合層３３が３つ以上の孔部３３ａを有するようにしていてもよい。あるいは、図示しないが、１つの孔部３３ａに対応する位置に、放熱体１の貫通孔１ｃを複数形成し、この複数の貫通孔１ｃの開口が１つの孔部３３ａに連続するように配置されていてもよい。

また、上記実施形態のサーマルヘッドＸでは、図１〜図３に示すように、放熱体１の貫通孔１ｃを第２の溝１ｂの右側に形成し、これに合わせて接合層３３も第２の溝１ｂの右側に配置しているが、これに限定されるものではない。例えば、図示しないが、図１〜図３を参照して説明すると、放熱体１の貫通孔１ｃを第１の溝１ａと第２の溝１ｂとの間に
形成し、これに合わせて、放熱性樹脂層３１の代わりに接合層３３を第１の溝１ａと第２の溝１ｂとの間に配置してもよい。この場合、接合層３３の切欠き３３ａは、接合層３３の第２の溝１ｂ側に配置されるようにする。

Ｘ サーマルヘッド
１ 放熱体
１ａ 第１の溝
１ｂ 第２の溝
１ｃ 貫通孔
１ｄ 面取り部
３ ヘッド基体
５ フレキシブルプリント配線板
７ 基板
９ 発熱部
１１ 駆動ＩＣ
１３ 蓄熱層
１５ 電気抵抗層
１７ 共通電極配線
１７ａ 主配線部
１７ｂ 副配線部
１７ｃ リード部
１９ 個別電極配線
２１ ＩＣ−ＦＰＣ接続配線
２５ 保護膜
２７ 被覆層
２９ 被覆部材
３１ 放熱性樹脂層
３３ 接合層
３３ａ，３３ｂ 孔部
３５ 接着剤
３７ コネクタ
３９ 補強板

Claims (6)

1. 基板、および該基板上に配列された複数の発熱部を有するヘッド基体と、
   前記基板が配置される第１の面、および該第１の面で開口する貫通孔を有する放熱体と、
   前記基板と前記放熱体の前記第１の面との間に介在し、前記基板と前記放熱体とを接合する接合層と、
   前記基板と前記放熱体の前記第１の面との間に介在し、前記基板と前記放熱体とを接着して固定する接着剤と
   を備え、
   前記接合層は、該接合層の厚さ方向に貫通するとともに前記発熱部の配列方向に沿って形成された孔部を有し、
   前記放熱体の前記第１の面における前記貫通孔の開口は、前記接合層の前記孔部に連続するように配置されており、
   前記接着剤が前記接合層の前記孔部内に配置されていることを特徴とするサーマルヘッド。
2. 前記接合層は、両面テープによって形成され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. 前記接着剤は、熱硬化性を有することを特徴とする請求項１または２に記載のサーマルヘッド。
4. 前記接合層は、前記孔部を２つ有しており、
   該孔部が、前記複数の発熱部からなる列の中央に対して線対称に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のサーマルヘッド。
5. 前記放熱体の前記第１の面と前記貫通孔の内面とによって形成される角が面取りされていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のサーマルヘッド。
6. 請求項１から５のいずれかに記載のサーマルヘッドと、前記発熱部上に記録媒体を搬送する搬送機構と、前記発熱部上に記録媒体を押圧するプラテンローラとを備えることを特徴とするサーマルプリンタ。
   

Images