JP3451027B2 - サーマルヘッド - Google Patents

サーマルヘッド

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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】従来よりワードプロセッサ等のプリンタ
機構としてサーマルヘッドが用いられている。
【0003】かかる従来のサーマルヘッドは、例えば、
四角形状をなすセラミック基板上に、直線状に配列され
た複数個の発熱素子及び複数個の回路導体を被着させる
とともに、これら回路導体の少なくとも一端をセラミッ
ク基板上面の一辺に導出して該導出部に複数個の回路端
子を並設したヘッド基板と、前記回路端子を並設したセ
ラミック基板の一辺に沿って一部が重畳され、該重畳部
に前記回路端子に電気的に接続される複数個の配線端子
を並設したフレキシブル配線基板(以下、FPCと略記
する)とで構成されている。
【0004】前記FPCは外部からの電力や印画信号等
をヘッド基板上の発熱素子等に供給するためのものであ
り、該FPCを介してヘッド基板上の発熱素子に所定の
電力が供給されると発熱素子が印画信号に基づいて個々
に選択的にジュール発熱を起こし、記録媒体に所定の印
画が形成されるようになっている。
【0005】尚、前記回路端子と前記配線端子の電気的
接続は半田接合等によって行われており、その場合、ま
ず配線端子が並設されているFPCの端部を回路端子が
並設されているセラミック基板の一辺に沿って重畳させ
るとともに、対応する端子間に半田を介在させ、該半田
をヒーターバー等によって加熱・溶融させることにより
行なわれる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のサーマルヘッドにおいては、FPCがポリイミド樹
脂製のベースフィルム及びカバーフィルム間に銅等の金
属から成る配線導体を挟持させた構造を有しており、か
かるFPCの熱膨張係数はセラミックをベースとするヘ
ッド基板の熱膨張係数に比べて極めて大きな値となって
いる。そのため、サーマルヘッドの使用等に伴ってヘッ
ド基板及びFPCが比較的高温になった際、両者の半田
接合部のうち、特に両端に位置する半田接合部に大きな
熱応力が印加され、このような熱応力がヘッド基板及び
FPCに繰り返し印加されると、半田接合部が破損し
て、FPCがヘッド基板より外れるという欠点があっ
た。
【0007】また上述した従来のサーマルヘッドにおい
ては、FPCの配線端子を支持するベースフィルムが透
光性の低いポリイミド樹脂等から成っており、配線端子
の位置が認識しづらい。それ故、FPCをヘッド基板に
接続してサーマルヘッドを組み立てるにあたり、配線端
子の位置を基準として目視により位置合わせする際、そ
の作業性が悪く、位置合わせを正確に行なうには高度の
熟練を要するとともに組み立てに長時間を要し、サーマ
ルヘッドの生産性を著しく低下させていた。
【0008】
【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、四角形
状をなすセラミック基板上に、直線状に配列された複数
個の発熱素子及び複数個の回路導体を被着させるととも
に、これら回路導体の少なくとも一端をセラミック基板
上面の一辺に導出し、該導出部に複数個の回路端子を並
設したヘッド基板と、前記回路端子を並設したセラミッ
ク基板の一辺に沿って一部が重畳され、該重畳部に前記
回路端子に半田接合される複数個の配線端子を並設した
フレキシブル配線基板と、から成るサーマルヘッドにお
いて、前記複数個の回路端子のうち両端に位置する回路
端子及び該回路端子に半田接合される配線端子の双方
に、これら端子の並設方向と直交する方向のスリットを
設けるとともに、該スリット上に位置するフレキシブル
配線基板に穿設した孔部を介してヘッド基板及びフレキ
シブル配線基板間に導入した樹脂材をヘッド基板の上
面、フレキシブル配線基板の上面及び半田の表面に被着
させてなることを特徴とするものである。
【0009】また本発明のサーマルヘッドは、前記スリ
ットを設けた回路端子が全ての発熱素子に共通に接続さ
れていることを特徴とするものである。
【0010】更に本発明のサーマルヘッドは、前記フレ
キシブル配線基板の孔部が前記回路端子のスリット幅よ
りも10%〜30%だけ幅狭としてあることを特徴とす
るものである。
【0011】
【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A部拡大図、図3は図
1のX−X断面図、図4は図1のY−Y断面図であり、
1 はヘッド基板、2 はセラミック基板、3 は発熱素子、
4 は回路導体、5 は回路端子、7 はフレキシブル配線基
板(FPC)、9 は配線導体、10は配線端子、11は半
田、12は樹脂材である。尚、図2の拡大図においては、
スリット5aや孔部7aの位置関係をより明確に示すべく樹
脂材12の図示を省略している。
【0012】前記ヘッド基板1 は所定の四角形状を成し
ており、該ヘッド基板1 は、セラミック基板2 の上面
に、複数個の発熱素子3 と複数個の回路導体4 とを所定
パターンに被着させるとともに、これら回路導体4 の一
端をセラミック基板上面の一辺に導出して該導出部に複
数個の回路端子5 を並設した構造を有している。
【0013】前記セラミック基板2 は、例えばアルミナ
セラミックス等のセラミック材料から成り、その上面で
発熱素子3 や回路導体4 ,ドライバーIC6 等を支持す
るための支持母材として機能する。
【0014】尚、前記セラミック基板2 は、アルミナセ
ラミックスから成る場合、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、これを
所定の四角形状に打ち抜き加工するとともに高温で焼成
することによって製作される。
【0015】また前記発熱素子3 は、所定のピッチ(例
えば62.5μmのピッチ)で直線状に配列されてお
り、その各々がTa-Si-O 系,Ti-Si-O 系,Ti-C-Si-O 系
等の電気抵抗材料から成っているため、回路導体4 や後
述するFPC7 の配線導体9 を介して外部からの電力が
供給されるとジュール発熱を起こし、感熱紙等の記録媒
体に印画を形成するのに必要な所定の温度となる。
【0016】また前記回路導体4 は、外部からの電力や
印画信号等を発熱素子3 やドライバーIC6 に供給する
ためのものであり、例えばAl(アルミニウム)やCu
(銅)等の金属から成り、セラミック基板上面の一辺で
後述するFPC7 の配線導体9 と電気的に接続される。
【0017】本形態において複数個の回路導体4 は、全
ての発熱素子3 に共通に接続される共通電極4aと、各発
熱素子3 と該素子3 に対応するドライバーIC6 の出力
端子とを接続する個別電極4bと、ドライバーIC6 の入
力端子に接続される信号配線4cとで構成されており、前
記共通電極4a及び個別電極4bは発熱素子3 に電力を印加
する作用を、また前記信号配線4cはドライバーIC6 に
外部からの印画信号やクロック信号、ラッチ信号、スト
ローブ信号等を供給する作用を為す。
【0018】これら回路導体4 のうち、一端部がセラミ
ック基板上面の一辺まで導出されているのは共通電極4a
と信号配線4cのみであり、該共通電極4a、信号配線4cの
各々の導出部には回路端子5 が設けられる。尚、個別電
極4bは発熱素子列とドライバーIC6 との間の領域に形
成されており、これら個別電極4bはセラミック基板上面
の一辺には導出されない。
【0019】このような発熱素子3 及び回路導体4 は、
従来周知の薄膜手法、具体的にはスパッタリング法、フ
ォトリソグラフィー技術及びエッチング技術等を採用す
ることによってセラミック基板2 の上面に所定パター
ン、所定厚みをなすように被着・形成される。
【0020】また、前記ドライバーIC6 は、その下面
に、複数個の出力端子や入力端子の他、スイッチング素
子等の駆動回路やアンドゲート等の論理回路,ラッチ回
路,シフトレジスタ等を有しており、発熱素子3 への通
電を前記入力端子より入力される印画信号等の基づいて
個々に制御する作用を為す。
【0021】尚、前記ドライバーIC6 の出力端子は対
応する個別電極4bに、入力端子4cは対応する信号配線4c
に半田等の導電性接着剤を介して電気的に接続される。
【0022】一方、前記回路端子4 が並設されているセ
ラミック基板2 の一辺には、FPC7 の一部が重畳され
ている。
【0023】前記FPC7 は、例えば10〜35μmの
厚みを有したポリイミド樹脂製のベースフィルム8a及び
カバーフィルム8b間に銅等の金属から成る配線導体9 を
挟持させるとともに、該FPC7 とセラミック基板1 と
の重畳部に導出されている配線導体9 の一端部に配線端
子10を並設させた構造を有しており、これらの配線端子
10を対応する回路端子4 に半田接合させることによって
FPC7 とヘッド基板1 とが電気的に接続される。
【0024】前記FPC7 は、ヘッド基板1 をプリンタ
本体に接続して外部(プリンタ本体等)からの電力や印
画信号等をヘッド基板1 上の発熱素子3 やドライバーI
C6に供給するためのものであり、その後端部にはサー
マルヘッドをプリンタ本体と接続させるためのコネクタ
ー(図示せず)が取着される。
【0025】かかるFPC7 の配線端子10とヘッド基板
1 の回路端子5 との半田接合は、まず配線端子10が並設
されているFPC7 の前端部を回路端子5 が並設されて
いるセラミック基板1 の一辺に沿って重畳させるととも
に、対応する端子5-10間に半田11を介在させ、該半田11
をヒーターバー等によって加熱・溶融させることにより
行なわれる。
【0026】そして上述した複数個の回路端子4 のうち
両端に位置する回路端子4 及び該回路端子4 に半田接合
される配線端子10の双方には、回路端子4 や配線端子10
の並設方向と直交する方向を向いたスリット5a,10a が
設けられており、更にこれらスリット5a,10a 上に位置
するFPC7 のベースフィルム8aには孔部7aが穿設・形
成されている。本形態においては前述した3種類の回路
導体4 のうち共通電極4aの一部をセラミック基板2 の長
手方向の両端に導出して、この導出部に設けた回路端子
5,5 にスリット5a,5a を設けている。
【0027】前記孔部7aは、FPC7 をヘッド基板1 に
接続してサーマルヘッドを組み立てる際、FPC7 をヘ
ッド基板1 に対して位置決めするための覗き窓としての
機能と、後述する樹脂材12をヘッド基板1 及びFPC7
間に良好に導入するための樹脂材導入口としての機能を
併せ持っており、該孔部7aの幅W1 は回路端子5 のスリ
ット5aの幅W2 よりも10%〜30%だけ幅狭としてあ
る。例えば、スリット5aの幅が1.0mmである場合、
孔部7aの幅は0.7mm〜0.9mmに設定される。
【0028】このため、サーマルヘッドを組み立てるに
あたりFPC7 をヘッド基板1 に対して目視により位置
合わせする際、孔部7aを介してヘッド基板上面のパター
ン等を確認しながらFPC7 の位置設定を行なうことが
できる。具体的には、孔部7aの中を双眼顕微鏡等を用い
て覗いたとき、スリット5aの輪郭が孔部7aの外側に位置
して回路端子5aが全く見えない状態となるようにFPC
7 を位置設定することでFPC7 をヘッド基板1 に対し
て正確かつ簡単に位置決めすることができる。従ってF
PC7 を比較的短時間で位置合わせすることができるよ
うになり、サーマルヘッドの生産性を向上させることが
可能となる。
【0029】そして前記ヘッド基板1 及びFPC7 間に
は、孔部7aを介して樹脂材12が導入されており、該導入
した樹脂材12をヘッド基板1 の上面、FPC7 の上面及
び半田11の表面に被着させている。
【0030】前記樹脂材12はシリコーン樹脂やエポキシ
樹脂等から成り、ヘッド基板1 とFPC7 との接続部を
その両端で補強する補強部材としての作用を為し、しか
もこの樹脂材12はヘッド基板1 の上面、FPC7 の上面
及び半田11の表面にそれぞれ良好に被着されているた
め、この接続部を強固に保護・補強することができる。
従って、サーマルヘッドの使用等に伴ってヘッド基板1
及びFPC7 が比較的高温になった際、両者の熱膨張係
数の相違に起因する熱応力が繰り返し印加されても、半
田接合部が破損するのを有効に防止することができ、こ
れによってサーマルヘッドの信頼性も向上する。
【0031】また前記樹脂材12は、通常12V〜24V
の電位に保持される共通電極4a等を良好に保護して、こ
の共通電極4a等が酸化腐食されるのを有効に防止する機
能も有している。
【0032】尚、前記回路端子5 のスリット5aは、回路
導体4 を所定パターンに形成する際、フォトレジストを
用いて必要部分をマスキングし、エッチング加工するこ
とによって回路導体4 と同時に形成され、また配線端子
10のスリット10a も配線導体9 を形成する際に、スリッ
ト5aと同様の方法によって配線導体9 と同時に形成され
る。またFPC7 の孔部7aは従来周知の打ち抜き加工等
によって所定箇所に穿設・形成される。
【0033】また前記樹脂材12は、例えば液状になした
シリコーン樹脂の前駆体をその一部がFPC7 の上面に
も被着されるようにして孔部7aを介してヘッド基板1 及
びFPC7 間に注入し、これを自然硬化させることによ
りヘッド基板1 の上面、FPC7 の上面及び半田11の表
面に被着された状態で形成される。尚、前記液状前駆体
の孔部7a内への導入はディスペンサー等を用いて行なわ
れ、このとき使用する液状前駆体の粘度は30ポイズ〜
80ポイズの範囲内に設定しておくことが好ましい。
【0034】かくして上述のサーマルヘッドは、外部か
らの電力や印画信号等をFPC7 の配線導体9 やヘッド
基板1 の回路導体4 を介して発熱素子3 やドライバーI
C6に供給し、発熱素子3 をドライバーIC6 の駆動
に伴って個々に選択的にジュール発熱させるとともに、
該発熱した熱を記録媒体に伝導させ、記録媒体に所定の
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。
【0035】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。
【0036】
【発明の効果】本発明のサーマルヘッドによれば、ヘッ
ド基板上の回路端子のうち両端に位置する回路端子及び
該回路端子に半田接合されるFPCの配線端子に、これ
ら端子の並設方向と直交する方向のスリットを設けると
ともに、該スリット上に位置するFPCに穿設した孔部
を介してセラミック基板及びFPC間に導入した樹脂材
をヘッド基板の上面、FPC上面及び半田の表面に被着
させたことから、サーマルヘッドを組み立てるにあたり
FPCをヘッド基板に対して目視により位置合わせする
際、孔部を介してヘッド基板上面のパターン等を確認し
ながらFPCを位置設定することができる。従って、F
PCを比較的短時間で位置合わせしてサーマルヘッドの
生産性を向上させることが可能となる。
【0037】また本発明のサーマルヘッドにおいては、
FPCの孔部を回路端子のスリット幅よりも10%〜3
0%だけ幅狭としておくことにより、前述した位置合わ
せの際に孔部の中を覗いたとき、スリットの輪郭が孔部
の外側に位置して回路端子が全く見えない状態にFPC
を位置設定することでFPCをヘッド基板に対して正確
かつ簡単に位置決めすることができる。従ってFPCを
より短時間で位置合わせすることができる。
【0038】更に本発明のサーマルヘッドにおいては、
前記孔部を介してヘッド基板及びFPC間に導入した樹
脂材がヘッド基板の上面、FPCの上面及び半田の表面
にそれぞれ良好に被着されることから、この接続部を強
固に保護・補強することができる。従って、サーマルヘ
ッドの使用等に伴ってヘッド基板及びFPCが比較的高
温になった際、両者の熱膨張係数の相違に起因する熱応
力が繰り返し印加されても、半田接合部が破損するのを
有効に防止することができ、これによってサーマルヘッ
ドの信頼性も向上する。
【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A部拡大図である。
【図3】図1のX−X断面図である。
【図4】図1のY−Y断面図である。
【符号の説明】
1 ・・・ヘッド基板、2 ・・・セラミック基板、3 ・・
・発熱素子、4 ・・・回路導体、5 ・・・回路端子、5a
・・・回路端子のスリット、6 ・・・ドライバーIC、
7 ・・・フレキシブル配線基板(FPC)、7a・・・孔
部、8a・・・FPCのベースフィルム、8b・・・FPC
のカバーフィルム、9 ・・・配線導体、10・・・配線端
子、10a ・・・配線端子のスリット、11・・・半田、12
・・・樹脂材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/335 B41J 2/345

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】四角形状をなすセラミック基板上に、直線
    状に配列された複数個の発熱素子及び複数個の回路導体
    を被着させるとともに、これら回路導体の少なくとも一
    端をセラミック基板上面の一辺に導出し、該導出部に複
    数個の回路端子を並設したヘッド基板と、 前記回路端子を並設したセラミック基板の一辺に沿って
    一部が重畳され、該重畳部に前記回路端子に半田接合さ
    れる複数個の配線端子を並設したフレキシブル配線基板
    と、から成るサーマルヘッドにおいて、 前記複数個の回路端子のうち両端に位置する回路端子及
    び該回路端子に半田接合される配線端子の双方に、これ
    ら端子の並設方向と直交する方向のスリットを設けると
    ともに、該スリット上に位置するフレキシブル配線基板
    に穿設した孔部を介してヘッド基板及びフレキシブル配
    線基板間に導入した樹脂材をヘッド基板の上面、フレキ
    シブル配線基板の上面及び半田の表面に被着させてなる
    ことを特徴とするサーマルヘッド。
  2. 【請求項2】前記スリットを設けた回路端子が全ての発
    熱素子に共通に接続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. 【請求項3】前記フレキシブル配線基板の孔部が前記回
    路端子のスリット幅よりも10%〜30%だけ幅狭とし
    てあることを特徴とする請求項1に記載のサーマルヘッ
    ド。
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