JP3477076B2 - サーマルヘッド及びその製造方法 - Google Patents

サーマルヘッド及びその製造方法

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JP3477076B2 JP14850398A JP14850398A JP3477076B2 JP 3477076 B2 JP3477076 B2 JP 3477076B2 JP 14850398 A JP14850398 A JP 14850398A JP 14850398 A JP14850398 A JP 14850398A JP 3477076 B2 JP3477076 B2 JP 3477076B2
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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
マルヘッド及びその製造方法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、例えば図4に
示す如く、上面に複数個の発熱素子12及び回路導体が
形成されているヘッド基板11と、このヘッド基板11
の一端側で前記回路導体に電気的に接続される複数個の
配線導体を有した印刷配線板14とを併設し、この両者
を金属製の支持板16上に載置・固定した構造を有して
いる。
【0003】かかるサーマルヘッドは、外部からの電力
を印刷配線板14の配線導体やヘッド基板11上の回路
導体を介して発熱素子12に供給し、発熱素子12を外
部からの印画制御信号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、該発熱した熱を感熱紙等の記録
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。
【0004】尚、前記印刷配線板14はプリンタ本体
(図示せず)からの電力や印画制御信号等をヘッド基板
11に供給するためのものであり、このような印刷配線
板14としては、通常、ポリイミド樹脂製のものやガラ
ス布エポキシ樹脂製のもの等が使用され、その一端には
サーマルヘッドをプリンタ本体に電気的に接続するため
のコネクタ17が取着される。
【0005】そして上述のサーマルヘッドを印画に使用
する場合、印画品質の向上や安全性の確保を目的とした
各種制御が行われる。具体的には、印画濃度を一定に保
つために発熱素子12への印加電力を発熱素子12の近
傍の温度状態に応じて可変させたり、或いは、ヘッド基
板11が過度に高温となったときに安全のために印画動
作を停止させるといった制御が行われており、このよう
な制御を行うためにサーミスタ等の温度検出素子18を
用いてサーマルヘッドの温度情報を得るようにしてい
る。この温度検出素子18はサーマルヘッドの温度を電
気量に変換して電気信号として取り出すためのものであ
り、通常、記録媒体の走行の邪魔にならない箇所、例え
ば印刷配線板14の上面等に取り付けられ、該素子18
によって変換した電気信号を印刷配線板14の配線導体
を利用してプリンタ本体に伝達するようにしている。
【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、温度検出素子18の取
り付け位置が印刷配線板14上となっており、温度検出
素子18と発熱素子12とが遠く離れていることから、
発熱素子12の近傍の温度を温度検出素子18で精度良
く検出することは難しく、温度変化を検出するのに長時
間を要したり、或いは、小さな温度変化を見逃してしま
う等の不都合を生じて、熱感度が悪くなる欠点を有して
いた。
【0007】
【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、上面に
複数個の発熱素子及び回路導体が形成されたヘッド基板
と、該ヘッド基板を上面で支持する支持板と、前記ヘッ
ド基板上面の一端部で前記回路導体に接続される配線導
体を有し、温度検出素子が実装されたフレキシブル印刷
配線板とを備えたサーマルヘッドにおいて、前記支持板
に、厚み方向に貫通する穴部を前記発熱素子の直下を避
けるように設けるとともに、前記フレキシブル印刷配線
板をU字状に湾曲させて一部を支持板の下面側に配置さ
せ、前記穴部内で温度検出素子を前記ヘッド基板の下面
に当接させたことを特徴とする。また本発明のサーマル
ヘッドは、上記サーマルヘッドにおいて前記温度検出素
子は前記発熱素子の直下より1mm〜5mm離間してい
ることを特徴とする。そして本発明のサーマルヘッドの
製造方法は、上面に複数個の発熱素子及び回路導体が形
成されたヘッド基板と、該ヘッド基板を上面で支持し、
厚み方向に貫通する穴部を有する支持板と、前記ヘッド
基板上面の一端部で前記回路導体に接続される配線導体
を有し、温度検出素子が実装されたフレキシブル印刷配
線板と、を備えたサーマルヘッドの製造方法において、
前記支持板を前記ヘッド基板上に載置させた後、フレキ
シブル印刷配線板をその一部が支持板の下面側に配され
るようにU字状に湾曲させることにより、前記穴部の下
側より温度検出素子を挿入し、該温度検出素子をヘッド
基板の下面に固定することを特徴とする。
【0008】
【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は本発明のサーマルヘッドの一
形態を示す断面図、図2は図1のサーマルヘッドの等価
回路図であり、1はヘッド基板、2は発熱素子、3は回
路導体、5はフレキシブル印刷配線板、6は配線導体、
8は温度検出素子、9は支持板、9aは支持板9に設け
た穴部である。
【0009】前記ヘッド基板1は、アルミナセラミック
スやガラス等から成り、その上面に複数個の発熱素子2
と回路導体3とを被着・形成し、更にドライバIC4を
実装した構造を有している。
【0010】前記ヘッド基板上面の発熱素子2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-S
i-O系等の電気抵抗材料から成っているため、回路導体
3や後述する印刷配線板5の配線導体6を介して外部か
ら所定の電力が印加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温度とな
る。
【0011】また前記回路導体3は、Al(アルミニウ
ム)やCu(銅)等の金属によって所定形状にパターニン
グされており、ヘッド基板1上の発熱素子2やドライバ
IC4にプリンタ本体(図示せず)からの電力や印画制
御信号等を供給する作用を為す。
【0012】尚、前記発熱素子2や回路導体3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
とによってヘッド基板1の上面に所定パターン、所定厚
みに被着・形成される。
【0013】また前記ヘッド基板1の上面に実装される
ドライバIC4は、各発熱素子2への通電をプリンタ本
体からの印画制御信号に基づいて制御するためのもので
あり、その主面に設けた複数個の端子(図示せず)が回
路導体3と電気的に接続されるように、例えば従来周知
のフェースダウンボンディング法を採用することによっ
てヘッド基板1の上面に取着・実装される。
【0014】そして上述のヘッド基板1は支持板9上に
載置・固定され、更にその一端部にはフレキシブル印刷
配線板5が接続される。前記支持板9は、Al(アルミニ
ウム)やSUS等の良熱伝導性の金属から成り、その上
面でヘッド基板1を支持するための支持母材として機能
する他、ヘッド基板1中の熱を吸収してこれを大気中に
放散するヒートシンクとしての作用を為す。
【0015】一方、前記ヘッド基板1に接続されるフレ
キシブル印刷配線板5は、前記ヘッド基板1をプリンタ
本体に接続するための接続部材として機能するものであ
り、例えばポリイミド樹脂から成る厚み10〜35μm
のベースフィルム5aの表面に銅箔等から成る複数個の
配線導体6を被着させるとともに、これをベースフィル
ム5aと同じ材質のカバーフィルム5bで被覆した構造
を有する。
【0016】前記フレキシブル印刷配線板5は可撓性を
備えているため、サーマルヘッドの組み立て工程におい
て外力の印加等によって容易に変形させることができ、
また穴明け等の加工性にも優れている。
【0017】尚、フレキシブル印刷配線板5とヘッド基
板1との接続は、フレキシブル印刷配線板5の一端部で
露出させておいた配線導体6を回路導体3に半田接合さ
せることによって行われ、またサーマルヘッドをワード
プロセッサ等に組み込む際は、フレキシブル印刷配線板
5の他端部に取着されるコネクタ7をプリンタ本体側の
コネクタ(図示せず)に差し込むことでプリンタ本体と
電気的に接続される。
【0018】そして前記フレキシブル印刷配線板5は、
ヘッド基板1との接続部近傍をU字状に湾曲させること
で、その一部をヘッド基板1の直下に配置させるように
なしており、該直下部には更に温度検出素子8を実装し
てヘッド基板1の下面に当接させている。
【0019】前記温度検出素子8は、サーマルヘッドの
温度を電気量に変換して電気信号として取り出すための
ものであり、該素子8の端子をフレキシブル印刷配線板
5の温度検出素子用配線導体6aに半田等を用いて電気
的に接続させておくことにより温度検出素子8で変換し
た電気信号を温度検出素子用配線導体6aを利用してプ
リンタ本体に伝達する。尚、このような温度情報は、印
画品質の向上や安全性の確保を目的とした各種制御、具
体的には、印画濃度を一定に保つために発熱素子2への
印加電力を発熱素子2の近傍の温度状態に応じて可変さ
せたり、或いは、ヘッド基板1が過度に高温となってし
まったときに安全のために印画動作を停止させるといっ
た制御に用いられる。
【0020】また前記温度検出素子8のヘッド基板下面
への当接は、支持板9に所定の穴部9aを設けるととも
に、この穴部9aに下側より温度検出素子8を挿入し、
温度検出素子8をヘッド基板下面に接触させた状態で固
定することによって行われる。
【0021】ここで前記温度検出素子8はヘッド基板1
の下面に直に接していることから、温度検出素子8を発
熱素子2の直下より例えば5mm以内(距離d)の位置
に配置させておくことにより、発熱素子2の近傍の温度
を温度検出素子8によって精度良く検出することがで
き、熱感度が著しく向上される。従って、小さな温度変
化であっても比較的短時間で検出してプリンタ本体に伝
達することができ、上述の制御をより正確に行うことが
可能となる。
【0022】またこの場合、温度検出素子8や支持板9
の穴部9aを発熱素子2の直下を避けるように、具体的
には発熱素子2の直下から温度検出素子8や支持板9の
穴部9aまでの距離dを1mm以上に設定しておけば、
ヘッド基板1の下面は発熱素子2の直下領域で支持板9
の上面に良好に密着し得るようになるため、ヘッド基板
1中の熱、特に発熱素子2の直下の部分に溜まった熱は
支持板9側に良好に伝導され、ヘッド基板1における放
熱ムラの発生が有効に防止されるようになる。従って前
記距離dは1mm〜5mmの範囲内に設定しておくこと
ことが好ましい。尚、ここで発熱素子2の直下から温度
検出素子8までの距離dとは、発熱素子2の中心から温
度検出素子8のエッジまでの距離を指す。
【0023】また前記温度検出素子8は、該素子8を実
装したフレキシブル印刷配線板5をヘッド基板上面の角
部や支持板下面の角部に沿って180°折り曲げるだけ
の簡単な作業によってヘッド基板1の下面に当接させる
ことができ、従ってサーマルヘッドの生産性も高く維持
される。
【0024】更に前記温度検出素子8の厚みを支持板9
の厚みとほぼ等しく(±500μm以内)なしておけ
ば、フレキシブル印刷配線板5を部分的に突出させるこ
となく温度検出素子8をヘッド基板1の下面に確実に接
触させることができる。従って温度検出素子8の厚みを
支持板9の厚みとほぼ等しくなしておくことが好まし
い。
【0025】また更に、図2に示す如く、温度検出素子
8の一方の端子をドライバIC駆動用の電源端子
(VDD)に接続し、他方の端子を該素子8の動作保証温
度以下の抵抗値を有した抵抗RA を介して接地端子(G
ND)に接続し、温度検出素子8と抵抗RA との間から
シュレッシュホルド電圧を電源(VDD)の1/2に設定
したバッファBを通り、電源(VDD)とのAND回路を
通してドライバIC5に電源(VDD)を供給するように
なしておけば、これらの回路が保護回路として機能する
ため、温度検出素子8が断線等によって破損した場合に
はドライバIC5への電力供給を上述の保護回路によっ
て遮断し、印画動作を強制的に停止することができる。
よって安全性がより高くなり、ヘッド基板1の異常加熱
を確実に防止することができるようになる。尚、前記抵
抗RA は、ヘッド基板1上に形成しても良く、その場
合、抵抗RA を発熱素子2と同一の工程で形成すること
によりサーマルヘッドの生産性を更に向上させることが
できる。
【0026】尚、前記温度検出素子8としてはチップ型
サーミスタやビード型サーミスタ等が用いられ、また支
持板9の穴明けは従来周知のプレス加工もしくは切削加
工により行われる。
【0027】かくして上述のサーマルヘッドは、フレキ
シブル印刷配線板5の配線導体6やヘッド基板1上の回
路導体3を介して外部からの電力を発熱素子2に印加
し、発熱素子2を個々に選択的にジュール発熱させると
ともに、該発熱した熱を感熱紙等の記録媒体に伝導さ
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。
【0028】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。
【0029】
【0030】 本発明によれば、温度検出素子が支持板
の穴部内でヘッド基板下面に直に接することから、発熱
素子の近傍の温度を温度検出素子によって精度良く検出
することができ、熱感度が向上される。従って、小さな
温度変化であっても比較的短時間で検出してプリンタ本
体に伝達することができるようになり、印画品質の向上
や安全性の確保を目的とした各種制御をより正確に行う
ことが可能となる。しかも、温度検出素子は発熱素子の
直下を避けるように設定されているため、ヘッド基板の
下面は発熱素子の直下領域で支持板の上面に良好に密着
し得るようになるため、ヘッド基板中の熱、特に発熱素
子の直下の部分に溜まった熱は支持板側に良好に伝導さ
れ、ヘッド基板における放熱ムラの発生が有効に防止さ
れるようになる。
【0031】 また本発明によれば、温度検出素子がフ
レキシブル印刷配線板上に実装された状態のまま支持板
の穴部内でヘッド基板下面に当接されていることから、
温度検出素子を実装したフレキシブル印刷配線板をヘッ
ド基板等の端面や下面に沿って180°折り曲げて温度
検出素子をヘッド基板下面に当接させるだけの簡単な作
業によりサーマルヘッドを組み立てることができ、サー
マルヘッドの生産性の向上にも供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一形態にかかるサーマルヘッドの断面
図である。
【図2】図1のサーマルヘッドの等価回路図である。
【図3】本発明の他の形態にかかるサーマルヘッドの断
面図である。
【図4】従来のサーマルヘッドの断面図である。
【符号の説明】
1・・・ヘッド基板 2・・・発熱素子 3・・・回路導体 5・・・フレキシブル印刷配線板 6・・・配線導体 8・・・温度検出素子 9・・・支持板 9a・・穴部
───────────────────────────────────────────────────── 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 - 2/38

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】上面に複数個の発熱素子及び回路導体が形
    成されたヘッド基板と、該ヘッド基板を上面で支持する
    支持板と、前記ヘッド基板上面の一端部で前記回路導体
    に接続される配線導体を有し、温度検出素子が実装され
    フレキシブル印刷配線板とを備えたサーマルヘッドに
    おいて、前記支持板に、厚み方向に貫通する穴部を前記発熱素子
    の直下を避けるように設けると ともに、前記フレキシブ
    ル印刷配線板をU字状に湾曲させて一部を支持板の下面
    側に配置させ、前記穴部内で温度検出素子を前記ヘッド
    基板の下面に当接させたことを特徴とするサーマルヘッ
    ド。
  2. 【請求項2】前記温度検出素子は前記発熱素子の直下よ
    り1mm〜5mm離間し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】上面に複数個の発熱素子及び回路導体が形
    成されたヘッド基板と、該ヘッド基板を上面で支持し、
    厚み方向に貫通する穴部を有する支持板と、前記ヘッド
    基板上面の一端部で前記回路導体に接続される配線導体
    を有し、温度検出素子が実装されたフレキシブル印刷配
    線板と、を備えたサーマルヘッドの製造方法において、前記支持板を前記ヘッド基板上に載置させた後、フレキ
    シブル印刷配線板をその一部が 支持板の下面側に配され
    るようにU字状に湾曲させることにより、前記穴部の下
    側より温度検出素子を挿入し、該温度検出素子をヘッド
    基板の下面に固定することを特徴とするサーマルヘッド
    の製造方法。
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