JP2016068304A - サーマルプリントヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】不良品の発生率を低減し得るようにする。
【解決手段】サーマルプリントヘッド１は、放熱板２の収容空間１１に発熱抵抗体基板３を挿入し、電極３Ｔと電極４Ｔとを互いに対向させて放熱板２の上面後側に回路基板４を載せ、さらにカバー板５を重ねて、位置決めねじ６及び固定ねじ７を締め付けて組み立てる。このためサーマルプリントヘッド１は、組立後に不具合が検出されたとしても、モジュール単位に容易に分解でき、正常なモジュールを再利用して正常な製品を完成させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、サーマルプリントヘッドに関する。

サーマルプリントヘッドは、発熱領域に配列された複数の発熱抵抗体を発熱させ、その熱により感熱記録紙などの印刷媒体に文字や図形などの画像を形成する出力用デバイスである。このサーマルプリントヘッドは、バーコードプリンタ、デジタル製版機、ビデオプリンタ、イメージャ、シールプリンタなどの記録機器に広く利用されている。

サーマルプリントヘッドは、例えば絶縁板上に多数の発熱抵抗体を整列させた発熱抵抗体基板と、これらの発熱抵抗体を駆動する回路を配置した回路基板とを、金属（例えばアルミニウム）でなる良熱伝導性の放熱板上に併設した構成となっている（たとえば特許文献１参照）。

発熱抵抗体基板は、放熱板に対し、例えば熱伝導グリス等の熱伝導剤が部分的に塗布された上で、両面接着テープや接着剤により固定される。また回路基板も、放熱板に対し両面接着テープや接着剤により固定される。

回路基板には、入力される制御信号に応じて発熱抵抗体基板の各発熱抵抗体をそれぞれ発熱させる駆動用ＩＣ（Integrated Circuit）が載置される。駆動用ＩＣは、回路基板に設けられた端子と、発熱抵抗体基板に設けられた端子とに対し、それぞれボンディングワイヤにより電気的に接続され、樹脂により回路基板及び発熱抵抗体基板に跨るように封止される。

特開２０１２−２１０７４８号公報（第１図）

ところで、かかる構成のサーマルプリントヘッドは、その製造工程において、例えば発熱抵抗体基板や回路基板といったモジュール単位で製造された後、これらが放熱板に取り付けられ、ボンディングワイヤが配線されてから樹脂により封止される。

またサーマルプリントヘッドは、製造中の各段階において、部品やモジュールの単位で確認や検査が適宜行われ、正常に動作しない部品やモジュール（すなわち不良品）を除外することで、正常な部品やモジュールを用いて製造される。

しかしながらサーマルプリントヘッドは、放熱板に各モジュールが取り付けられ、さらにボンディングワイヤの配線や樹脂の封止が行われた後の検査で、初めて不具合が検出される場合がある。

このような場合、このサーマルプリントヘッドのうち不具合があるのは、一般に一部のモジュールのみであり、他のモジュールは正常であることが多い。すなわちこのようなサーマルプリントヘッドは、不具合があるモジュールを正常なモジュールと交換することで、正常に動作する正常な製品に仕上げることが可能となる。

しかしながらサーマルプリントヘッドは、各モジュールが両面接着テープや接着剤により放熱板に固定され、また樹脂の封止等により各モジュールが連結されているため、モジュール単位での分解が極めて困難である。このためサーマルプリントヘッドは、一部のモジュールに不具合がある場合、他のモジュールが正常であっても、当該サーマルプリントヘッド全体を不良品として除外することになり、全体的な不良品の発生率が高まってしまう、という問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、不良品の発生率を低減し得るサーマルプリントヘッドを提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明のサーマルプリントヘッドにおいては、電流の供給を受けて発熱する発熱抵抗体が主走査方向に沿って配置された発熱抵抗体基板と、発熱抵抗体基板に設けられた、電気接続用の複数の発熱抵抗体基板側端子と、発熱抵抗体基板を着脱可能に支持し、装着時に発熱抵抗体の熱を放熱する放熱板と、発熱抵抗体に電流を供給する回路が形成され、発熱抵抗体基板と熱膨張係数が相違する回路基板と、回路基板に設けられ、回路とそれぞれ接続され、複数の発熱抵抗体基板側端子とそれぞれ対応付けられた複数の回路基板側端子と、発熱抵抗体基板側端子に、それぞれ対応付けられた回路基板側端子を圧接させた状態で、放熱板に対し回路基板を固定する一方、当該回路基板の固定を解除した場合には当該回路基板を再利用可能な状態に戻す固定部とを設け、発熱抵抗体基板側端子及び回路基板側端子は、発熱抵抗体基板及び回路基板の温度変化に伴う熱膨張により互いの相対位置が変化した場合に、対応付けられた相手側の端子とそれぞれ接触した状態を維持するようにした。

これにより、固定部による回路基板の固定及び放熱板に対する発熱抵抗体基板の固定を解除した場合に、回路基板及び発熱抵抗体基板を何れも再利用可能な状態に戻すことができるので、不良品であったモジュールのみを排除して正常なモジュールを有効に再利用することができ、さらに熱膨張時にも互いに対応する回路基板側端子と発熱抵抗体基板側端子との接触を維持することができる。

本発明によれば、不良品の発生率を低減し得るサーマルプリントヘッドを実現できる。

サーマルプリントヘッドの全体構成を示す略線的斜視図である。 サーマルプリントヘッドの構成を示す略線図である。 サーマルプリントヘッドの各モジュールを示す略線図である。 発熱抵抗体基板及び回路基板における電極の配置を示す略線図である。 サーマルプリントヘッドの組立を示す略線図である。 他の実施の形態によるサーマルプリントヘッドの構成を示す略線図である。

以下、発明を実施するための形態（以下実施の形態とする）について、図面を用いて説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［１．サーマルプリントヘッドの構成］
図１及び図２は、本実施形態に係るサーマルプリントヘッド１の模式的な斜視図及び側面図を示す。また図３は、サーマルプリントヘッド１を構成する各モジュールに分解した状態を示す。具体的にサーマルプリントヘッド１は、放熱板２、発熱抵抗体基板３、回路基板４、カバー板５、位置決めねじ６及び固定ねじ７の各モジュールにより構成されている。

説明の都合上、以下では主走査方向を左右方向、副走査方向を前後方向と定義し、また両者と交差する方向を上下方向として説明する。

放熱板２は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金等の金属からなり、全体として左右方向（主走査方向）を長手方向とする直方体状に形成されている。また放熱板２は、上下方向に十分な厚さを有しており、外力等に対し容易に変形しないような、十分な剛性を有している。

放熱板２の上面前側には、左右方向に沿った幅広の溝状でなり、周囲よりも下方へ窪んだ収容空間１１が形成されている。収容空間１１における前端及び後端の上側には、収容空間１１の中央へ向けて保持爪としての爪状部１２及び１３がそれぞれ突設されている。また放熱板２の上面後側には、収容空間１１の後端近傍における左右方向の中心にねじ穴１４が穿設されると共に、このねじ穴１４から左右方向に離れた２箇所にねじ穴１５がそれぞれ穿設されている。

発熱抵抗体基板３は、左右方向を長手方向とする長方形の板状に形成されている。この発熱抵抗体基板３は、図３に示したように、支持基板２１上にグレーズ層２２、抵抗膜層２３、導電層２４及び保護層２５といった複数の層が順次積層されている。

支持基板２１は、例えばアルミナ等のセラミックスでなり、左右方向に細長い薄板状に形成されている。また支持基板２１の前後長は、放熱板２における収容空間１１の前後長よりも僅かに短くなっている。さらに、支持基板２１の前端及び後端における上側部分には、放熱板２の爪状部１２及び１３とそれぞれ対応するように切り欠かれた切欠部２１Ａ及び２１Ｂがそれぞれ形成されている。これに加えて図４（Ａ）に示すように、切欠部２１Ｂにおける左右方向の中心には、上方から見て半円状に切り欠かれた位置決め部２１Ｃが形成されている。因みに図４（Ａ）は、発熱抵抗体基板３及び回路基板４を上方から見下ろした様子を表している。

グレーズ層２２（図３）は、絶縁性を有するガラス材料でなり、例えば支持基板２１上にペースト状のガラス材料が塗布され、焼成される。またグレーズ層２２の前端近傍には、周囲よりも上方に隆起した隆起部２２Ａが形成される。

抵抗膜層２３は、例えばＴａ−ＳｉＯ_２などのサーメット材料でなり、比較的高い電気抵抗率を有する。この抵抗膜層２３は、例えばグレーズ層２２の上面にスパッタリングにより形成され、エッチングにより所定のパターンに形成される。因みに抵抗膜層２３は、左右方向、すなわち主走査方向に関し、互いに分離した複数の領域として構成される。

導電層２４は、例えばアルミニウム（Ａｌ）のように電気伝導率が高い材料でなり、抵抗膜層２３の上面にスパッタリングにより形成され、エッチングにより所定の配線パターンを構成する。因みに導電層２４の配線パターンは、主に前後方向、すなわち副走査方向に沿った部分が多く形成される。また導電層２４のうち隆起部２２Ａの上部における一部分には、電気的に切り離された隙間２４Ｇが形成されている。

これにより発熱抵抗体基板３は、導電層２４の配線パターンに電流が供給された場合、隙間２４Ｇにおいてのみこの電流を抵抗膜層２３に流すため、この箇所を局所的に発熱させることができる。以下では、このように抵抗膜層２３のうち電流が流れて発熱する箇所を発熱抵抗体とも呼び、また発熱抵抗体基板３において隙間２４Ｇが形成されている箇所を発熱部３Ｇとも呼ぶ。

保護層２５は、例えばＳｉＯＮ等でなり、スパッタリングにより形成される。因みに保護層２５は、導電層２４の一部を意図的に露出させることにより、その露出箇所を発熱抵抗体基板３の電極３Ｔとして機能させている。

また発熱抵抗体基板３の上面における後寄りには、ドライバＩＣ（Integrated Circuit）２７（図３）が取り付けられている。ドライバＩＣ２７は、上面に形成された端子と、発熱抵抗体基板３の上面に形成された端子との間が、ボンディングワイヤ２８により電気的に接続され、さらに樹脂２９により封止されている。

かかる構成により発熱抵抗体基板３は、後端に形成された電極を介して電流や制御信号が供給されると、これを導電層２４の配線パターン及びボンディングワイヤ２８によりドライバＩＣ２７に供給する。ドライバＩＣ２７は、制御信号に従った端子にのみ電流を流し、これをボンディングワイヤ２８により導電層２４に供給する。導電層２４は、供給された電流を前方へ流し、隙間２４Ｇにおいて抵抗膜層２３を通過させることにより発熱させる。これにより発熱抵抗体基板３は、所望のパターンで発熱部３Ｇを発熱させることができる。

回路基板４は、例えばいわゆるガラスエポキシ基板であり、多層の配線基板となっている。また回路基板４は、上下方向に薄い長方形の板状に形成されており、左右方向の長さが発熱抵抗体基板３と揃えられている。

具体的に回路基板４は、基材３１を中心に構成されている。基材３１は、例えばガラス繊維製の布を重ねたものにエポキシ樹脂を含浸したものである。基材３１の両面には、比較的薄い銅（Ｃｕ）でなる配線層３２及び３３により、所定の回路パターンが形成されている。

配線層３２の上側及び配線層３３の下側には、それぞれ保護層３４及び３５が形成されている。保護層３４及び３５は、いわゆるソルダーレジストであり、絶縁性を有すると共に、配線層３２及び３３を物理的に保護している。

また保護層３４及び３５は、配線層３２及び３３の一部を意図的に露出させることにより、これらを回路基板４の電極４Ｔとして機能させている。この電極４Ｔには、メッキ処理によりニッケルメッキ層３６及び金メッキ層３７が順次形成されている。これにより電極４Ｔは、銅材料でなる配線層３２の酸化を防いでいる。

回路基板４の下面における後端近傍には、コネクタ３８が取り付けられている。このコネクタ３８は、複数の接続端子が組み込まれており、この接続端子と配線層３２及び３３とが電気的に接続されている。このコネクタ３８は、例えばサーマルプリントヘッド１が取り付けられるプリンタ本体（図示せず）側のコネクタと嵌合することにより、複数の端子を一度に接続し、電流や制御信号等の供給を受けるようになっている。

また回路基板４には、図４（Ａ）に示したように、左右方向の中心であって放熱板２のねじ穴１４と対応する箇所に、上下方向に貫通する丸孔でなる位置決め孔３９が穿設されている。さらに回路基板４には、放熱板２のねじ穴１５とそれぞれ対応する２箇所に、上下方向に貫通し左右方向に長い長孔でなる取付孔４０が穿設されている。

カバー板５は、例えばアルミニウムでなり、薄板状の材料が折曲加工されることにより、前側から順に傾斜部５１、前部５２、中部５３及び後部５４が形成されている。またカバー板５は、外力に対し容易に変形しない程度の十分な剛性を有している。

傾斜部５１は、板面を上斜め前方に向けている。中部５３は、前部５２及び後部５４よりも下方に位置するよう、クランク状に屈曲されている。また中部５３には、回路基板４と同様、左右方向の中心であってねじ穴１４と対応する箇所に、上下方向に貫通する丸孔でなる位置決め孔５５が穿設されている。さらに中部５３には、放熱板２のねじ穴１５とそれぞれ対応する２箇所に、上下方向に貫通し左右方向に長い長孔でなる取付孔５６が穿設されている。

位置決めねじ６は、一般的なねじと同様に構成されており、放熱板２のねじ穴１４と螺合するようになっている。位置決めねじ６の軸部分における外径は、回路基板４における位置決め孔３９の内径及びカバー板５における位置決め孔５５の内径よりも僅かに小さくなっている。

固定ねじ７は、位置決めねじ６と同様に構成されており、放熱板２の各ねじ穴１５とそれぞれ螺合するようになっている。また固定ねじ７における頭部の外径は、少なくとも回路基板４における取付孔４０の短径及びカバー板５における取付孔５６の短径よりも大きくなっている。

次に、サーマルプリントヘッド１を製造する場合における、モジュール単位の組立について説明する。まず、図５（Ａ）に示すように、発熱抵抗体基板３が、放熱板２の収容空間１１に対し、爪状部１２及び１３に切欠部２１Ａ及び２１Ｂをそれぞれ嵌め込むようにして、左右方向から挿入される。これにより発熱抵抗体基板３は、爪状部１２及び１３によって前後の側辺部分が押さえられ、すなわち上方向及び前後方向への移動が規制された状態で、その底面を放熱板２の収容空間１１における底部分と当接させる。

続いて、図５（Ｂ）に示すように、放熱板２の上面における後側部分に対し、回路基板４の下面が当接される。このとき回路基板４は、下面前端近傍に形成された電極４Ｔを、発熱抵抗体基板３の上面後端近傍に形成された電極３Ｔとそれぞれ対向させ、且つ位置決め孔３９及び取付孔４０を放熱板２のねじ穴１４及び１５とそれぞれ合わせるよう、位置が調整される。

さらに、図５（Ｃ）に示すように、回路基板４の上面に対し中部５３及び後部５４を重ねるようにして、発熱抵抗体基板３及び回路基板４に対してカバー板５が重ねられる。このときカバー板５は、中部５３の前端５７を回路基板４における電極４Ｔのほぼ真上に位置させ、位置決め孔５５を回路基板４の位置決め孔３９及び放熱板２のねじ穴１４と合わせ、さらに取付孔５６を回路基板４の取付孔４０及び放熱板２のねじ穴１５と合わせるよう、位置が調整される。

その後、図２に示したように、ねじ穴１４に対して位置決めねじ６が締め付けられる。これにより、位置決めねじ６の軸部分に対し、発熱抵抗体基板３の位置決め部２１Ｃと、回路基板４の位置決め孔３９と、カバー板５の位置決め孔５５とがそれぞれ係合する。この結果、発熱抵抗体基板３、回路基板４及びカバー板５は、それぞれの左右方向の中心を、放熱板２における左右方向の中心に合わせた状態で、互いの位置が定められる。これを換言すれば、位置決めねじ６は、発熱抵抗体基板３における左右方向の位置の基準点である位置決め部２１Ｃと、回路基板４における左右方向の位置の基準点である位置決め孔３９との相対的な位置を固定することができる。

さらに、２箇所のねじ穴１５に対して２本の固定ねじ７がそれぞれ締め付けられることにより、放熱板２に対し回路基板４及びカバー板５が固定される。これを換言すれば、回路基板４は、位置決めねじ６、固定ねじ７及びカバー板５により、下方向へ向かう力が加えられ、放熱板２に押し付けられることになる。

ところで、放熱板２における上面から収容空間１１の底面までの距離Ｌ１（図３）は、発熱抵抗体基板３における支持基板２１の下面から電極３Ｔの上面までの距離Ｌ２と、回路基板４における保護層３５の下面から電極４Ｔの下面までの距離Ｌ３との加算値よりも小さい。このため回路基板４は、特にその前端近傍において、保護層３５の下面を放熱板２の上面に当接させる前に、電極４Ｔを発熱抵抗体基板３の電極３Ｔに当接させる。

すなわちサーマルプリントヘッド１は、位置決めねじ６、固定ねじ７及びカバー板５によって放熱板２に対し回路基板４を取り付けることにより、電極３Ｔと電極４Ｔとを電気的に接続させることができる。

［２．電極の配置］
次に、図４を参照しながら、発熱抵抗体基板３の電極３Ｔ及び回路基板４の電極４Ｔの配置について説明する。なお説明の都合上、図４（Ａ）では発熱抵抗体基板３に対し回路基板４を後方に平行移動させた状態を示している。また図４（Ａ）では、電極３Ｔ及び電極４Ｔの一部、並びに発熱抵抗体基板３のドライバＩＣ２７等を省略している。

ここでは、発熱抵抗体基板３の電極３Ｔ１、３Ｔ２及び３Ｔ３と、回路基板４の電極４Ｔ１、４Ｔ２及び４Ｔ３に着目する。電極３Ｔ１、３Ｔ２及び３Ｔ３及び電極４Ｔ１、４Ｔ２及び４Ｔ３は、何れも前後方向に長い長方形に形成されている。因みにサーマルプリントヘッド１では、電極３Ｔ１、３Ｔ２及び３Ｔ３が電極４Ｔ１、４Ｔ２及び４Ｔ３とそれぞれ対応付けられており、互いに当接して電気的に接続されることを前提に、回路パターン等が設計されている。

電極３Ｔ１は、発熱抵抗体基板３における左右方向の中心を表す仮想的な中心線Ｃの近傍に位置している。電極３Ｔ３は、発熱抵抗体基板３における左端近傍に位置している。電極３Ｔ２は、電極３Ｔ１及び電極３Ｔ３のほぼ中間に位置している。また、電極３Ｔ１、３Ｔ２及び３Ｔ３における左右方向の長さは、何れも長さＷ３であり、互いに同等となっている。また電極４Ｔ１、４Ｔ２及び４Ｔ３における左右方向の位置は、それぞれ電極３Ｔ１、３Ｔ２及び３Ｔ３とほぼ同等となっている。

その一方で、電極４Ｔ１、４Ｔ２及び４Ｔ３における左右方向の長さＷ４１、Ｗ４２及びＷ４３は、互いに相違している。具体的に電極４Ｔ１の長さＷ４１は、電極３Ｔ１の長さＷ３とほぼ同等となっている。一方、電極４Ｔ３の長さＷ４３は、電極３Ｔ３の長さＷ３よりも十分に長くなっている。また電極４Ｔ２の長さＷ４２は、電極３Ｔ２の長さＷ３よりも長いものの、長さＷ４１及び長さＷ４３のほぼ中間の値となっている。すなわち、数式により表すと、Ｗ３＝Ｗ４１＜Ｗ４２＜Ｗ４３のようになる。

また、各電極の左右方向の位置を、各電極における中心線Ｃから遠い外側の辺、すなわち左辺と、当該中心線Ｃとの間隔により表すものとする。例えば電極３Ｔ１、３Ｔ２及び３Ｔ３の位置をそれぞれ長さＬ１１、Ｌ１２及びＬ１３として表し、電極４Ｔ１、４Ｔ２及び４Ｔ３の位置をそれぞれ長さＬ２１、Ｌ２２及びＬ２３として表すと、Ｌ２１＝Ｌ１１、Ｌ２２＝Ｌ１２、及びＬ２３＝Ｌ１３といった関係が成立する。一方、各電極の中心線Ｃに近い内側の辺については、電極４Ｔ１の位置が電極３Ｔ１の位置と一致するものの、電極４Ｔ２及び４Ｔ３の位置が電極３Ｔ２及び３Ｔ３の位置よりも内側となっている。

このためサーマルプリントヘッド１は、放熱板２に対し発熱抵抗体基板３及び回路基板４が取り付けられると、電極３Ｔ１、３Ｔ２及び３Ｔ３をそれぞれ対応付けられた電極４Ｔ１、４Ｔ２及び４Ｔ３と当接させ、電気的に接続させることができる。このときサーマルプリントヘッド１は、電極３Ｔ１、３Ｔ２及び３Ｔ３における電極４Ｔ１、４Ｔ２及び４Ｔ３とそれぞれ当接する部分の幅、すなわち左右方向の長さを、長さＷ３とすることができる。これを換言すれば、サーマルプリントヘッド１は、電極３Ｔ１、３Ｔ２及び３Ｔ３それぞれにおける左右方向の全範囲を、電極４Ｔ１、４Ｔ２及び４Ｔ３とそれぞれ当接させることができる。

ところで図４（Ａ）は、常温（例えば約２０〜２５℃）における発熱抵抗体基板３及び回路基板４を表している。しかしながらサーマルプリントヘッド１は、動作時に発熱抵抗体基板３の発熱部３Ｇを発熱させるため、当該発熱抵抗体基板３全体の温度が例えば約７０℃〜８０℃に上昇する。また発熱抵抗体基板３の熱は、放熱板２を介して回路基板４にも伝達される。このため回路基板４も、発熱抵抗体基板３と同程度まで温度が上昇する。

発熱抵抗体基板３は、その大部分を占める支持基板２１（図３）がセラミックスであるため、熱膨張率α３が比較的小さく、例えば０．０００００６［／℃］である。これに対し、回路基板４は、その大部分を占める基材３１がガラス繊維及びエポキシ樹脂であるため、熱膨張率α４が比較的大きく、例えば０．００００１４５［／℃］である。

このため発熱抵抗体基板３及び回路基板４は、例えば約７０℃のように高温となった場合、図４（Ａ）と対応する図４（Ｂ）に示すように、それぞれ常温時よりも膨張し、且つ発熱抵抗体基板３よりも回路基板４の方が大きく膨張する。

ここで、発熱抵抗体基板３及び回路基板４は、それぞれの中心位置から各方向へ向けて膨張するものの、何れも左右方向に沿って細長い直方体状であるため、前後方向及び上下方向の膨張量が比較的小さく、左右方向への膨張量が比較的大きくなる。すなわち発熱抵抗体基板３及び回路基板４は、温度の上昇により、主に左右方向に伸張することになる。

また発熱抵抗体基板３及び回路基板４は、位置決めねじ６（図２）に対し位置決め部２１Ｃ及び位置決め孔３９をそれぞれ係合させているため、温度上昇の前後において、左右方向の中心を互いに一致させた状態を維持できる。すなわち発熱抵抗体基板３及び回路基板４は、中心線Ｃを中心として、左右方向へそれぞれ膨張することになる。

以下、膨張後の発熱抵抗体基板３における電極３Ｔ１、３Ｔ２及び３Ｔ３の位置をそれぞれ長さＬ３１、Ｌ３２及びＬ３３とする。また、膨張後の回路基板４における電極４Ｔ１、４Ｔ２及び４Ｔ３の位置をそれぞれ長さＬ４１、Ｌ４２及びＬ４３とする。

まず電極３Ｔ３に着目すると、熱膨張による移動距離、すなわち長さＬ３３とＬ１３との差分である差分長さΔＬ３３は、膨張前の長さＬ１３と、膨張前後の温度差と、熱膨張率（線膨張係数ともいう）との乗算値として算出される。例えば、膨張前の長さＬ１３が８０［ｍｍ］、常温（２５℃）と高温（７０℃）との温度差ΔＴが４５℃であるとする。この場合、差分ΔＬ３３は、次の（１）式により０．０２１６［ｍｍ］となる。

ΔＬ３３＝Ｌ１３＊ΔＴ＊α３
＝８０＊４５＊０．０００００６＝０．０２１６ ……（１）

次に電極４Ｔ３に着目すると、膨張による移動距離、すなわち長さＬ４３とＬ２３との差分である差分長さΔＬ４３は、（１）式と対応する（２）式により０．０５２２［ｍｍ］となる。

ΔＬ４３＝Ｌ２３＊ΔＴ＊α４
＝８０＊４５＊０．００００１４５＝０．０５２２ ……（２）

すなわち電極４Ｔ３は、高温時において、電極３Ｔ３よりも外側（左側）へΔＬ４３−ΔＬ３３＝０．０３０６［ｍｍ］だけずれることになる。以下、このずれ量を、差分ずれ量Ｄ３と呼ぶ。

そこで電極４Ｔ３は、左右方向の長さである長さＷ４３が、電極３Ｔ３の幅である長さＷ３よりも差分ずれ量Ｄ３だけ長くなっている。これにより、図５（Ｂ）に示したように、高温時において、電極４Ｔ３における内側（右側）の辺の位置が、電極３Ｔ３における内側（右側）の辺の位置と一致する。

すなわち電極４Ｔ３は、高温時においても電極３Ｔ３と当接し続けることができる。そのうえ電極４Ｔ３は、当該電極３Ｔ３と当接する部分の幅（左右方向の長さ）を、常温時と同様に、当該電極３Ｔ３の全範囲に相当する長さＷ３に維持することができる。また電極４Ｔ２及び４Ｔ１も、それぞれの差分ずれ量を基に長さＷ４２及びＷ４１が適切に設定されているため、高温時においてもそれぞれ電極３Ｔ２及び３Ｔ１と当接し続けることができる。

このようにサーマルプリントヘッド１は、熱膨張の前後において、発熱抵抗体基板３の電極３Ｔと回路基板４の電極４Ｔとを当接させ続け得るようになっている。

［３．動作及び効果］
以上の構成において、サーマルプリントヘッド１の放熱板２は、上面の前側に収容空間１１を形成し、その前端及び後端に爪状部１２及び１３を設けた。また発熱抵抗体基板３は、支持基板２１の前端及び後端に、切欠部２１Ａ及び２１Ｂを設けた。

このためサーマルプリントヘッド１は、その組立工程において放熱板２の収容空間１１に発熱抵抗体基板３が挿入されることにより（図５（Ａ））、当該放熱板２に対する当該発熱抵抗体基板３の前後方向及び上下方向への移動を規制することができる。

また発熱抵抗体基板３の上面後端近傍及び回路基板４の下面前端近傍には、それぞれ電極３Ｔ及び４Ｔを形成した。サーマルプリントヘッド１は、その組立工程において、互いに対応付けられた電極３Ｔと電極４Ｔとをそれぞれ対向させるようにして放熱板２の上面後側に回路基板４を載せ（図５（Ｂ））、さらにカバー板５を重ねて（図５（Ｃ））、放熱板２のねじ穴１４に位置決めねじ６が締め付けられると共にねじ穴１５に固定ねじ７が締め付けられる。これによりサーマルプリントヘッド１は、放熱板２に対し回路基板４を固定することができ（図１及び図２）、且つ互いに対応する電極３Ｔを電極４Ｔに圧接させて電気的に接続することができる。

また放熱板２は、上面から収容空間１１の底面までの距離Ｌ１（図３）を、発熱抵抗体基板３における支持基板２１の下面から電極３Ｔの上面までの距離Ｌ２と、回路基板４における保護層３５の下面から電極４Ｔの下面までの距離Ｌ３との加算値よりも小さくした。

このためサーマルプリントヘッド１は、放熱板２の上面後側に回路基板４を載せた際に、電極３Ｔと電極４Ｔとの間に隙間を形成すること無く、両者を確実に当接させることができる。またサーマルプリントヘッド１は、電極３Ｔと電極４Ｔとの間に摩擦力が作用するため、発熱抵抗体基板３を放熱板２に押し付けるようにして固定でき、当該発熱抵抗体基板３が左右方向に移動して収容空間１１から抜け落ちることを防止できる。

またサーマルプリントヘッド１は、放熱板２に対して発熱抵抗体基板３を左右方向から挿入し、さらに位置決めねじ６及び固定ねじ７によって回路基板４及びカバー板５を固定することにより組み立てられる。

このためサーマルプリントヘッド１は、組み立てた後であっても、位置決めねじ６及び固定ねじ７を緩めて取り外すことにより、カバー板５及び回路基板４の各モジュールを分離できる。さらにサーマルプリントヘッド１は、この状態から放熱板２の収容空間１１から発熱抵抗体基板３を左右方向に引き抜くことで、放熱板２及び発熱抵抗体基板３に分解することもできる。これを換言すれば、放熱板２は、発熱抵抗体基板３を着脱可能に支持している。すなわちサーマルプリントヘッド１は、その組立後であっても、各モジュールを破壊すること無く、容易にモジュール単位に分解することができる。

これによりサーマルプリントヘッド１は、組立後に不具合が検出されたとしても、破壊を伴うこと無く容易にモジュール単位に分解することができる。このように分解されたモジュールのうち正常なものは、他の正常なモジュールと組み合わせることで、正常な製品を完成させること、すなわち再利用若しくは再生することができる。この結果、サーマルプリントヘッド１は、モジュール単位に分解できない場合と比較して、不良品の発生率を低減でき、正常な製品を完成できる割合、いわゆる歩留まりを高めることができる。

さらに回路基板４の電極４Ｔは、発熱抵抗体基板３及び当該回路基板４における熱膨張率の差分を踏まえ、左右の中心からの位置に応じて、左右方向の長さ及び位置を調整した（図５）。これによりサーマルプリントヘッド１は、常温時及び高温時の何れにおいても、互いに対応する電極３Ｔと電極４Ｔとを互いに当接させることができる。

特に電極４Ｔは、電極３Ｔとの間における高温時と常温時とでの位置ずれ量の差分（差分ずれ量Ｄ３等）だけ、左右方向の幅（長さＷ４３等）を当該電極３Ｔよりも大きくした（図４）。このためサーマルプリントヘッド１は、電極４Ｔのうち電極３Ｔと当接する部分の幅（左右方向の長さ）を、当該電極３Ｔの幅である長さＷ３に維持できる。これによりサーマルプリントヘッド１は、温度の変化に関わらず、回路基板４と発熱抵抗体基板３との間における、電流の供給や制御信号の伝達等を安定的に継続することができる。

さらにサーマルプリントヘッド１は、発熱抵抗体基板３に位置決め部２１Ｃを形成し、回路基板４に位置決め孔３９を設け、位置決めねじ６により両者を左右方向に移動させないようにした。これによりサーマルプリントヘッド１は、熱膨張の前後において、発熱抵抗体基板３及び回路基板４における左右方向の中心を互いに揃えた状態を維持できるので、中心線Ｃを中心に算出した位置ずれ量の算出値と、熱膨張による実際のずれ量とを、良好に一致させることができる。この結果、サーマルプリントヘッド１は、温度変化にかかわらず、互いに対応する電極同士を確実に当接させることができる。

そのうえ位置決めねじ６は、放熱板２に対する発熱抵抗体基板３の位置を固定することができる。このためサーマルプリントヘッド１は、熱膨張及び収縮を繰り返した場合にも、放熱板２に対し発熱抵抗体基板３を左右に変位させることなく、当該放熱板２に対する発熱抵抗体基板３の位置ずれや脱落を未然に防止できる。

またカバー板５は、中部５３の前端５７を回路基板４における電極４Ｔのほぼ真上に位置させているため、位置決めねじ６及び固定ねじ７から加えられる力により、電極４Ｔを電極３Ｔに押し付けることができる（図２）。このためカバー板５は、本来の目的である印画媒体（紙やカード等）とドライバＩＣとの接触による破損を防止できると共に、電極３Ｔ及び電極４Ｔにおける当接の安定化という副次的な効果も得ることができる。

以上の構成によれば、サーマルプリントヘッド１は、放熱板２の収容空間１１に発熱抵抗体基板３を挿入し、電極３Ｔと電極４Ｔとを互いに対向させて放熱板２の上面後側に回路基板４を載せ、さらにカバー板５を重ねて、位置決めねじ６及び固定ねじ７を締め付けて組み立てる。このためサーマルプリントヘッド１は、組立後に不具合が検出されたとしても、モジュール単位に容易に分解でき、正常なモジュールを再利用して正常な製品を完成させることができる。

［４．他の実施の形態］
なお上述した実施の形態においては、放熱板２における収容空間１１の前後に爪状部１２及び１３をそれぞれ形成すると共に、発熱抵抗体基板３の支持基板２１における前後両端に切欠部２１Ａ及び２１Ｂをそれぞれ形成し、これらの組み合わせにより発熱抵抗体基板３の上下方向及び前後方向への移動を規制する場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、例えば図６（Ａ）に示すサーマルプリントヘッド７１のように、放熱板７２及び発熱抵抗体基板７３から後側の爪状部１３及び切欠部２１Ｂをそれぞれ省略しても良い。このサーマルプリントヘッド７１は、回路基板４は、位置決めねじ６及び固定ねじ７によりカバー板５と共に固定されることで、その前端から発熱抵抗体基板７３の後端に力を加え、当該発熱抵抗体基板７３の後端が放熱板７２から浮き上がることを防止できる。

さらにサーマルプリントヘッド７１の放熱板７２は、放熱板２と比較して、爪状部１２に代わる爪状部８２の形状や収容空間８１の後側面の形状等が一部変更されている。これによりサーマルプリントヘッド７１は、図６（Ｂ）に示すように、発熱抵抗体基板７３の前端を下方へ向けて放熱板７２の爪状部８２に引っ掛け、この前端を支点として後端を下方へ回転させるようにして収容空間８１内に収めることができ、サーマルプリントヘッド１よりも組み立て作業を簡略化できる。

また上述した実施の形態においては、放熱板２に対し発熱抵抗体基板３を直接当接させる場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、例えば放熱板２と発熱抵抗体基板３との間にシリコングリスのような熱伝導材を介在させても良い。この場合、熱伝導材としては、液状やゲル状であることにより放熱板２と発熱抵抗体基板３との隙間を埋めることができ、且つ固化しないことにより分解時に放熱板２と発熱抵抗体基板３とを容易に分離できることが望ましい。

また上述した実施の形態においては、発熱抵抗体基板３に設ける各電極３Ｔの幅（すなわち左右方向の長さ）を一定の長さＷ３に揃える一方、回路基板４に設ける電極４Ｔの幅を、中心線Ｃからの距離及び熱膨張係数に応じて変化させる場合について述べた（図５）。しかしながら本発明はこれに限らず、例えば各電極４Ｔの幅を一定に揃える一方、各電極３Ｔの幅を、中心線Ｃからの距離及び熱膨張係数に応じて変化させても良く、或いは各電極３Ｔ及び各電極４Ｔの幅を、何れも中心線Ｃからの距離及び熱膨張係数に応じて変化させても良い。この場合、要は温度変化により発熱抵抗体基板３及び回路基板４がそれぞれ熱膨張した場合にも、各電極３Ｔ及び各電極４Ｔの当接を維持できれば良い。また、各電極３Ｔの大きさ、すなわち前後方向及び左右方向の長さについても、統一する必要は無く、例えば電流を供給する電極を相対的に大きくしても良い。さらには、隣接する電極同士の間隔についても、中心線Ｃからの距離及び熱膨張係数に応じて変化させても良い。この場合、中心線Ｃに近い内側よりも、中心線Ｃから遠い外側の方を広くすれば良い。

さらに上述した実施の形態においては、電極３Ｔ及び電極４Ｔを、それぞれ左右方向に沿って一列に、一直線状に配置する場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、例えば電極３Ｔ及び電極４Ｔを、それぞれ左右方向に沿って２列以上に渡って配置しても良い。また、一直線状に限らず、例えば前後方向に往復させる、いわゆる千鳥状に配置する等、様々に配置しても良い。

さらに上述した実施の形態においては、回路基板４の電極４Ｔに、メッキ処理によりニッケルメッキ層３６及び金メッキ層３７を順次形成する場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、例えばニッケルメッキ層３６及び金メッキ層３７の何れか一方を省略しても良く、或いは金メッキ層３７及びニッケルメッキ層３６に代えて、他の材料によるメッキ層を設けても良い。一般に、配線層３２（図３）を構成する銅は、経時変化等により酸化しやすく、酸化した場合に導通が損なわれる可能性がある。このため電極４Ｔには、酸化しにくい材料によりメッキ処理を施すことで、電極３Ｔと当接させた場合に互いに電気的に接続できれば良い。或いは、配線層３２を銅以外の材料により構成しても良い。特に、酸化しにくい材料により構成した場合、メッキ層を省略しても良い。

さらに上述した実施の形態においては、位置決めねじ６と、発熱抵抗体基板３の位置決め部２１Ｃと、回路基板４の位置決め孔３９とを互いに係合させることにより、発熱抵抗体基板３及び回路基板４における左右方向の中心を熱膨張に拘わらず互いに一致させる場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、例えば位置決めねじ６、位置決め部２１Ｃ及び位置決め孔３９に代えて、発熱抵抗体基板３及び回路基板４の何れか一方に突起を設け、他方にこれと係合する切り欠きや孔部を形成しても良い。さらには、位置決めねじ６、位置決め部２１Ｃ及び位置決め孔３９を何れも省略しても良い。この場合、サーマルプリントヘッド１では、発熱抵抗体基板３及び回路基板４が熱膨張時に放熱板２との間に摩擦を生じるため、この摩擦による抵抗の合計値を最も小さくするよう、発熱抵抗体基板３及び回路基板４が何れも中心線Ｃを中心に左右方向へそれぞれ膨張することが期待できる。

さらに上述した実施の形態においては、回路基板４における電極４Ｔ反対面にカバー板５の中部５３を当接させることで、当該カバー板５から加えられる力を電極４Ｔに対しほぼ真上から加える場合について述べた（図４）。しかしながら本発明はこれに限らず、例えば前端５７を、回路基板４における電極４Ｔのほぼ真上よりも後方に位置させるようにしても良い。この場合、要はカバー板５から回路基板４に加えられる力を、当該回路基板４の剛性によって電極４Ｔに十分に伝達することで、当該電極４Ｔを電極３Ｔに押し付けることができれば良い。

さらに上述した実施の形態においては、回路基板４をいわゆるガラスエポキシ基板とする場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、回路基板４を、例えばフィルム状の剛性が低いＦＰＣ基板としても良い。この場合、カバー板５の剛性が十分に高く、電極４Ｔを電極３Ｔに確実に押し付けることが望ましい。

さらに上述した実施の形態においては、固定ねじ７から加えられる力を、カバー板５により回路基板４に伝達する場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、例えば回路基板４自体の剛性が高い場合に、カバー板５の剛性を低減し、固定ねじ７から加えられる力を、回路基板４自体の剛性により電極４Ｔまで伝達しても良い。或いは、例えばカバー板５の下に補強用の板状部材を別途挟み込んでも良い。

さらに本発明は、上述した各実施の形態及び他の実施の形態に限定されるものではない。すなわち本発明は、上述した各実施の形態と上述した他の実施の形態の一部又は全部を任意に組み合わせた実施の形態や、一部を抽出した実施の形態にもその適用範囲が及ぶものである。

さらに上述した実施の形態においては、発熱抵抗体基板としての発熱抵抗体基板３と、発熱抵抗体基板側端子としての電極３Ｔと、放熱板としての放熱板２と、回路基板としての回路基板４と、回路基板側端子としての電極４Ｔと、固定部としてのカバー板５、位置決めねじ６及び固定ねじ７とによってサーマルプリントヘッドとしてのサーマルプリントヘッド１を構成する場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる発熱抵抗体基板と、発熱抵抗体基板側端子と、放熱板と、回路基板と、回路基板側端子と、固定部とによってサーマルプリントヘッドを構成しても良い。

１、７１……サーマルプリントヘッド、２、３２……放熱板、３、７３……発熱抵抗体基板、３Ｇ……発熱部、３Ｔ、３Ｔ１、３Ｔ２、３Ｔ３、４Ｔ、４Ｔ１、４Ｔ２、４Ｔ３……電極、４……回路基板、５……カバー板、６……位置決めねじ、７……固定ねじ、１１、８１……収容空間、１２、１３、８２……爪状部、１４、１５……ねじ穴、２１……支持基板、２１Ａ、２１Ｂ……切欠部、２１Ｃ……位置決め部、２７……ドライバＩＣ、２８……ボンディングワイヤ、３１……基材、３２、３３……配線層、３４、３５……保護層、３６……ニッケルメッキ層、３７……金メッキ層、３８……コネクタ、３９……位置決め孔、４０……取付孔、５１……傾斜部、５３……中部、５５……位置決め孔、５６……取付孔、５７……前端、Ｃ……中心線、Ｄ３……差分ずれ量、α３、α４……熱膨張率。

Claims (8)

1. 電流の供給を受けて発熱する発熱抵抗体が主走査方向に沿って配置された発熱抵抗体基板と、
   前記発熱抵抗体基板に設けられた、電気接続用の複数の発熱抵抗体基板側端子と、
   前記発熱抵抗体基板を着脱可能に支持し、装着時に前記発熱抵抗体の熱を放熱する放熱板と、
   前記発熱抵抗体に前記電流を供給する回路が形成され、前記発熱抵抗体基板と熱膨張係数が相違する回路基板と、
   前記回路基板に設けられ、前記回路とそれぞれ接続され、複数の前記発熱抵抗体基板側端子とそれぞれ対応付けられた複数の回路基板側端子と、
   前記発熱抵抗体基板側端子に、それぞれ対応付けられた前記回路基板側端子を圧接させた状態で、前記放熱板に対し前記回路基板を固定する一方、当該回路基板の固定を解除した場合には当該回路基板を再利用可能な状態に戻す固定部と
   を具え、
   前記発熱抵抗体基板側端子及び前記回路基板側端子は、前記発熱抵抗体基板及び前記回路基板の温度変化に伴う熱膨張により互いの相対位置が変化した場合に、対応付けられた相手側の端子とそれぞれ接触した状態を維持する
   ことを特徴とするサーマルプリントヘッド。
2. 前記発熱抵抗体基板側端子及び前記回路基板側端子は、それぞれ主走査方向に沿って配置され、
   前記発熱抵抗体基板側端子及び前記回路基板側端子の少なくとも一方における主走査方向に沿った長さは、前記発熱抵抗体基板及び前記回路基板における主走査方向に沿った中央部分よりも端部の方が大きい
   ことを特徴とする請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
3. 前記発熱抵抗体基板側端子及び前記回路基板側端子は、それぞれ主走査方向に沿って配置され、
   前記発熱抵抗体基板側端子及び前記回路基板側端子の少なくとも一方における主走査方向に沿った隣接間隔は、前記発熱抵抗体基板及び前記回路基板における主走査方向に沿った中央部分よりも端部の方が大きい
   ことを特徴とする請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
4. 前記発熱抵抗体基板に設定した発熱抵抗体基板基準点と、前記回路基板に設定した回路基板基準点との相対位置を固定する基準点固定部
   をさらに具えることを特徴とする請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
5. 前記放熱板に設けられ、前記発熱抵抗体基板の前記発熱抵抗体が形成された発熱面側において当該発熱抵抗体基板と当接し、当該発熱抵抗体基板における当該発熱面と反対の反対面を当該放熱板の一側面に当接させた状態に保持する保持爪
   をさらに具えることを特徴とする請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
6. 前記保持爪は、前記発熱抵抗体基板における主走査方向に沿った側部を保持する
   ことを特徴とする請求項５に記載のサーマルプリントヘッド。
7. 前記固定部は、前記回路基板側端子の反対面側又はその近傍から前記発熱抵抗体基板側端子側に向けて力を加える
   ことを特徴とする請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
8. 前記発熱抵抗体基板における前記発熱抵抗体基板側端子と同一の表面側に配置され、当該発熱抵抗体基板側端子を介して供給される前記電流を前記発熱抵抗体それぞれに供給する集積素子
   をさらに具え、
   前記固定部は、前記集積素子を覆う保護部を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。

Images