JP6046872B2 - サーマルヘッドおよびサーマルプリンタ - Google Patents
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Description
本発明は、サーマルヘッドおよびサーマルプリンタに関する。
従来、ファクシミリあるいは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、第1主面および第1主面に隣り合う端面を有する基板と、第1主面上または端面上に設けられた複数の発熱部と、第1主面上に設けられ、複数の発熱部に電気的に接続された複数の電極と、複数の電極上に設けられた複数のコネクタピン、および、複数のコネクタピンを収容するハウジングを有しており、かつ端面に隣り合って配置されたコネクタとを備えるサーマルヘッドが知られている。
このサーマルヘッドは、コネクタピンが基板のエッジ部分を挟みつけることにより、電極とコネクタピンとが電気的に接続され、コネクタが基板に取り付けられている。そして、絶縁保護あるいは、接合強度を向上させるために、複数の電極上に設けられた複数のコネクタピンを、複数の電極とともに被覆する被覆部材を備えている(特許文献1参照)。
しかしながら、コネクタに基板を挿入する際に、基板がコネクタピンに接触してしまい、基板が破損する可能性がある。
本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドは、第1主面および前記第1主面に隣り合う端面を有する基板と、前記第1主面上または前記端面上に設けられた複数の発熱部と、前記第1主面上に設けられ、複数の前記発熱部に電気的に接続された複数の電極と、複数の前記電極の一部の上に設けられた第1被覆層と、複数の前記電極上に設けられた複数のコネクタピン、および、複数の前記コネクタピンを収容するハウジングを有しており、かつ前記端面に隣り合って配置されたコネクタと、複数の前記電極上に設けられた複数の前記コネクタピンを、複数の前記電極とともに被覆する被覆部材とを備えている。また、前記第1被覆層から前記端面上にまで延びた第2被覆層をさらに備えている。また、前記ハウジングが、前記第2被覆層と接している。
本発明の一実施形態に係るサーマルプリンタは、上記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、前記発熱部上に前記記録媒体を押圧するプラテンローラとを備える。
本発明によれば、基板が破損する可能性を低減することができる。
<第1の実施形態>
以下、サーマルヘッドX1について図1〜6を参照して説明する。図1では、保護層25、被覆層27、および被覆部材12を省略して一点鎖線にて示している。また、図1では被覆部材12の形状を簡略化して示している。
以下、サーマルヘッドX1について図1〜6を参照して説明する。図1では、保護層25、被覆層27、および被覆部材12を省略して一点鎖線にて示している。また、図1では被覆部材12の形状を簡略化して示している。
サーマルヘッドX1は、放熱板1と、放熱板1上に配置されたヘッド基体3と、ヘッド基体3に接続されたコネクタ31とを備えている。
放熱板1は、直方体形状をなしている。放熱板1は、例えば、銅、鉄またはアルミニウム等の金属材料で形成されており、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を放熱する機能を有している。また、放熱板1の上面には、両面テープあるいは接着剤等(不図示)によってヘッド基体3が接着されている。
ヘッド基体3は、平面視して、長方形状に形成されており、ヘッド基体3の基板7上にサーマルヘッドX1を構成する各部材が設けられている。ヘッド基体3は、外部より供給された電気信号に従い、記録媒体P(図7参照)に印字を行う機能を有する。
コネクタ31は、複数のコネクタピン8と、複数のコネクタピン8を収納するハウジング10とを有している。複数のコネクタピン8は、一方がハウジング10の外部に露出しており、他方がハウジング10の内部に収容されている。複数のコネクタピン8は、ヘッド基体3の各種電極と、外部に設けられた電源との電気的な導通を確保する機能を有しており、それぞれが電気的に独立している。なお、ハウジング10は必ずしも設けなくてもよい。
以下、ヘッド基体3を構成する各部材について説明する。
基板7は、放熱板1上に配置されており、平面視して、矩形状をなしている。基板7は、一方の長辺7aと、他方の長辺7bと、一方の短辺7cと、他方の短辺7dとを有している。また、基板7は、他方の長辺7b側に端面7eを有しており、サーマルヘッドX1の各部材が形成される第1主面7fを有している。基板7は、第1主面7fの反対側に第2主面7jを有している。そして、基板7の第1主面7fと端面7eとにより形成された第1角部7gを有している。基板7は、例えば、アルミナセラミックス等の電気絶縁性材料あるいは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の第1主面7fには、蓄熱層13が形成されている。蓄熱層13は、下地部13aと隆起部13bとを備えている。下地部13aは、基板7の第1主面7fの左半分にわたり形成されている。また、下地部13aは、発熱部9の近傍に設けられており、後述する保護層25の下方に配置されている。隆起部13bは、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をなしている。また、隆起部13bは、印画する記録媒体Pを、発熱部9上に形成された保護層25に良好に押し当てるように機能する。
蓄熱層13は、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。そのため、発熱部9の温度を上昇させるのに要する時間を短くすることができ、サーマルヘッドX1の熱応答特性を高めるように機能する。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の第1主面7fに塗布し、これを焼成することで形成される。
電気抵抗層15は、蓄熱層13の上面に設けられており、電気抵抗層15上には、接続端子2、グランド電極4、共通電極17、個別電極19、IC−コネクタ接続電極21、およびIC−IC接続電極26が設けられている。電気抵抗層15は、接続端子2、グランド電極4、共通電極17、個別電極19、IC−コネクタ接続電極21、およびIC−IC接続電極26と同形状にパターニングされており、共通電極17と個別電極19との間に電気抵抗層15が露出した露出領域を有する。電気抵抗層15の露出領域は、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おり、各露出領域が発熱部9を構成している。
複数の発熱部9は、説明の便宜上、図1では簡略化して記載しているが、例えば、100dpi〜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、発熱部9に電圧が印加されたときに、ジュール発熱によって発熱部9が発熱する。
図1,2に示すように、電気抵抗層15の上面には、接続端子2、グランド電極4、共通電極17、複数の個別電極19、IC−コネクタ接続電極21、およびIC−IC接続電極26が設けられている。これらの接続端子2、グランド電極4、共通電極17、個別電極19、IC−コネクタ接続電極21、およびIC−IC接続電極26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17は、主配線部17a,17dと、副配線部17bと、リード部17cとを備えている。主配線部17aは、基板7の一方の長辺7aに沿って延びている。副配線部17bは、基板7の一方の短辺7cおよび他方の短辺7dのそれぞれに沿って延びている。リード部17cは、主配線部17aから各発熱部9に向かって個別に延びている。主配線部17dは、基板7の他方の長辺7bに沿って延びている。
共通電極17は、複数の発熱部9と、コネクタ31とを電気的に接続している。なお、主配線部17aの電気抵抗値を低下させるために、主配線部17aを他の共通電極17の部位よりも厚みの厚い厚電極部(不図示)としてもよい。それにより、主配線部17aの電気容量を大きくすることができる。
複数の個別電極19は、発熱部9と駆動IC11との間を電気的に接続している。また、個別電極19は、複数の発熱部9を複数の群に分けており、各群の発熱部9と各群に対応して設けられた駆動IC11とを電気的に接続している。
複数のIC−コネクタ接続電極21は、駆動IC11とコネクタ31との間を電気的に接続している。各駆動IC11に接続された複数のIC−コネクタ接続電極21は、異なる機能を有する複数の配線で構成されている。
グランド電極4は、個別電極19と、IC−コネクタ接続電極21と、共通電極17の主配線部17dとにより取り囲むように配置されており、広い面積を有している。グランド電極4は、0〜1Vのグランド電位に保持されている。
接続端子2は、共通電極17、個別電極19、IC−コネクタ接続電極21およびグランド電極4をコネクタ31に接続するために、基板7の他方の長辺7b側に設けられている。接続端子2はコネクタピン8に対応して設けられており、コネクタ31に接続する際は、それぞれ電気的に独立するように、コネクタピン8と接続端子2とが接続されている。なお、接続端子2は、各種電極に接続されていてもよく、各種電極の一部により形成されていてもよい。
複数のIC−IC接続電極26は、隣り合う駆動IC11を電気的に接続している。複数のIC−IC接続電極26は、それぞれIC−コネクタ接続電極21に対応するように設けられており、各種信号を隣り合う駆動IC11に伝えている。
上記の電気抵抗層15、接続端子2、共通電極17、個別電極19、グランド電極4、IC−コネクタ接続電極21、およびIC−IC接続電極26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、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、接続端子2、共通電極17、個別電極19、グランド電極4、IC−コネクタ接続電極21、およびIC−IC接続電極26は、同じ工程によって同時に形成することができる。
駆動IC11は、図1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19の他端部とIC−コネクタ接続電極21の一端部とに接続されている。駆動IC11は、各発熱部9の通電状態を制御する機能を有している。駆動IC11としては、内部に複数のスイッチング素子を有する切替部材を用いればよい。
駆動IC11は、個別電極19、IC−IC接続電極26およびIC−コネクタ接続電極21に接続された状態で、エポキシ樹脂、あるいはシリコーン樹脂等の樹脂からなる封止樹脂29によって封止されている。
図1,2に示すように、基板7の第1主面7fに形成された蓄熱層13上には、発熱部9、共通電極17の一部および個別電極19の一部を被覆する保護層25が形成されている。
保護層25は、発熱部9、共通電極17および個別電極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、あるいは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。保護層25は、SiN、SiO2、SiON、SiC、あるいはダイヤモンドライクカーボン等を用いて形成することができ、保護層25を単層で構成してもよいし、これらの層を積層して構成してもよい。このような保護層25はスパッタリング法等の薄膜形成技術あるいはスクリーン印刷等の厚膜形成技術を用いて作製することができる。
また、図1,2に示すように、基板7の第1主面7f上には、共通電極17、個別電極19、IC−IC接続電極26およびIC−コネクタ接続電極21を部分的に被覆する第1被覆層27aが設けられている。第1被覆層27aは、共通電極17、個別電極19、IC−IC接続電極26およびIC−コネクタ接続電極21の被覆した領域を、大気との接触による酸化、あるいは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。
第1被覆層27aは、駆動IC11と接続される個別電極19、IC−IC接続電極26およびIC−コネクタ接続電極21を露出させるための開口部27a1を有している。開口部27a1から露出したこれらの配線が駆動IC11に接続されている。また、第1被覆層27aは、基板7の他方の長辺7b側に、接続端子2を露出させるための開口部27a2が設けられている。開口部27a2から露出した接続端子2は、コネクタピン8と電気的に接続される。
第2被覆層27bは、第1被覆層27aから基板7の端面7e上にまで延びている。そのため、第2被覆層27bは、第1被覆層27aから連続的に設けられており、第1被覆層27aおよび第2被覆層27bにより第1角部7gを被覆している。そして、第2被覆層27bは、端面7eの一部が、露出部7hとして露出するように設けられている。なお、第2被覆層27bは、端面7eの一部が露出するように設けられていなくてもよい。すなわち、第2被覆層27bは、端面7eの全部に設けられていてもよい。
第1被覆層27aおよび第2被覆層27bは、例えば、エポキシ樹脂、あるいはポリイミド樹脂等の樹脂材料をスクリーン印刷法等の厚膜形成技術を用いて形成することができる。第1被覆層27aおよび第2被覆層27bを別材料により形成してもよい。なお、本実施形態では、第1被覆層27aおよび第2被覆層27bとしてエポキシ系の熱硬化性樹脂を用いている。
第1被覆層27aおよび第2被覆層27bは、スクリーン印刷法により形成することができる。例えば、第1主面7f上に第1被覆層27aを塗布、硬化した後に、第1被覆層27aと連続するように、端面7e上に第2被覆層27bを塗布、硬化することにより形成することができる。なお、第1主面7fに樹脂を塗布する際に、端面7eにまで形成されるように樹脂を塗布し、第1被覆層27aおよび第2被覆層27bを同時に形成してもよい。
コネクタ31とヘッド基体3とは、コネクタピン8、半田23、および被覆部材12により固定されている。図1,2に示すように、グランド電極4の接続端子2およびIC−コネクタ接続電極21の接続端子2上には、コネクタピン8が配置されている。図2に示すように、接続端子2と、コネクタピン8とは、半田23により電気的に接続されている。なお、半田23を用いずに、接続端子2とコネクタピン8とを直接電気的に接続してもよい、
半田23としては、Pb系の半田を例示することができる。コネクタピン8は、半田23に覆われることにより、接続端子2と電気的に接続されている。なお、半田23と接続端子2との間にNi、Au、あるいはPdによるめっき層(不図示)を設けてもよい。
半田23としては、Pb系の半田を例示することができる。コネクタピン8は、半田23に覆われることにより、接続端子2と電気的に接続されている。なお、半田23と接続端子2との間にNi、Au、あるいはPdによるめっき層(不図示)を設けてもよい。
図3〜6に示すように、コネクタ31は、複数のコネクタピン8と、複数のコネクタピン8を収容するハウジング10とを備えている。コネクタ31は、コネクタピン8により基板7を挟持することにより、基板7と接合されている。
コネクタピン8は、第1コネクタピン8aと、第2コネクタピン8bと、連結部8cと、引出部8dとを備えている。コネクタピン8は、第1コネクタピン8aと第2コネクタピン8bとが連結部8cにより連結されており、連結部8cから基板7とは反対側に引出部8dが引き出されている。複数のコネクタピン8は、主走査方向に間隔をあけて配列されている。コネクタピン8同士は、互いに離間しており、異なる信号が送られる隣り合うコネクタピン8は、互いに電気的に絶縁されている。
第1コネクタピン8aは、接続端子2(図1参照)上に配置されている。第2コネクタピン8bは、ヘッド基体3の基板7の下方に配置されており、第1コネクタピン8aと第2コネクタピン8bとにより基板3を挟持している。連結部8cは、第1コネクタピン8aと第2コネクタピン8bとを連結しており、基板7の厚み方向に延びるように設けられている。引出部8dは、ヘッド基体3から離れる方向に引き出されており、ハウジング10に接合されている。コネクタ31とヘッド基体3とは、第1コネクタピン8aと第2コネクタピン8bとの間に、ヘッド基体3が挿入されることにより電気的、および機械的に接合されている。
第2コネクタピン8bは、第1部位8b1と、第2部位8b2とを有している。第1部位8b1は、連結部8cから遠ざかる方向に延びている。第2部位8b2は、第1部位8b1から連続して設けられ、第1部位8b1に対して傾斜しつつ連結部9cに近づく方向に延びている。また、第2部位8b2は接触部8b3を有しており、接触部8b3は、基板7と接触している。
そのため、第2コネクタピン8bは、第1部位8b1と第2部位8b2とが連続的に形成されており、第1部位8b1と第2部位8b2との接続領域で湾曲した形状をなしている。それにより、基板7を挿入する際に、第2コネクタピン8bが弾性変形しながら第1コネクタピン8aとで基板7を挟持することとなる。その結果、基板7と第1コネクタピン8とが接触しない状態で、基板7をコネクタ31に挿入することができ、接続端子2および基板7の第1角部7gが破損する可能性を低減することができる。
連結部8cは、第1コネクタピン8aと第2コネクタピン8bとを連結しており、基板7の厚み方向に延びるように設けられている。すなわち、連結部8cは、第2コネクタピン8bのうち厚み方向に延びる部分である。連結部8cには、引出部8dが接続されており、外部からケーブル(不図示)を引出部8dに接続することにより、サーマルヘッドX1に電圧が供給される。
コネクタピン8は、導電性を有する必要があるため、金属あるいは合金により形成することができる。また、コネクタピン8は、第1コネクタピン8aと、第2コネクタピン8bと、連結部8cと、引出部8dとが一体的に形成されていることが好ましく、例えば、金属の薄板を打ち抜き加工することにより形成することができる。
ハウジング10は、基板7と反対側が開口した箱形状をなしており、各コネクタピン8をそれぞれ電気的に独立された状態で収容する機能を有する。ハウジング10の開口部分には外部からケーブルを接続したソケットが挿通され、外部に設けられたケーブル等の着脱により、ヘッド基体3に電気を供給している。
ハウジング10は、上壁10aと、下壁10bと、側壁10cと、前壁10dと、支持部10eとを備えている。ハウジング10は、上壁10aと、下壁10bと、側壁10cと、前壁10dとにより、コネクタピン8の引出部8d側に開口部分を形成している。側壁10cは、端面7e側に位置決め部10fを有しており、位置決め部10fは、挿通されたヘッド基体3の位置決めを行う機能を有している。位置決め部10fには、ヘッド基体3の第2被覆層27bが突き当てられている。
支持部10eは、側壁10cから基板7の下方へ向けて突出した状態で設けられており、支持部10eと基板7とは離間した状態で配置されている。また、支持部10eは、コネクタピン8よりも側壁10cから、基板7の下方に向けて突出している。
前壁10dには、引出部8dを引き出すための貫通孔(不図示)が設けられている。また、ハウジング10を正面視すると、貫通孔を通過しハウジング10の厚み方向に沿った溝(不図示)が設けられている。そして、連結部9cが溝に収容されており、連結部8cがハウジング10に埋設される構造となっている。
被覆部材12は、接続端子2、および第1コネクタピン8aが外部に露出しないように設けられており、接続端子2、および第1コネクタピン8aを封止している。また、被覆部材12は、基板7とコネクタ31とを接合するために設けられており、接続端子2および第1コネクタピン8aの電気的な接続および機械的な接続を強固なものとしている。
被覆部材12としては、例えば、エポキシ系の熱硬化性の樹脂、熱軟化性の樹脂、紫外線硬化性の樹脂、あるいは可視光硬化性の樹脂により形成することができる。被覆部材12は、基板7とコネクタ31とを接合することから、第1被覆層27aおよび第2被覆層27bよりも硬度の高い材料により形成されることが好ましい。なお、本実施形態では、被覆部材12としてエポキシ系の熱硬化性樹脂を用いている。
図5,6に示すように、被覆部材12は、第1コネクタピン8a上および第2コネクタピン8b上に設けられている。第1コネクタピン8a側に設けられた被覆部材12は、ハウジング10の上壁10a、側壁10c、および第1被覆層27a上にも設けられている。
また、第2コネクタピン8b側に設けられた被覆部材12は、支持部10e、および側壁10c上にも設けられている。第2コネクタピン8b側に設けられた被覆部材12は、主走査方向における両端部および中央部に、ハウジング10から突出するように設けられている。それにより、ハウジング10が、主走査方向の外力に対して基板7に強固に接続されることとなる。
被覆部材12は、第1コネクタピン8aを完全に覆うように配置されている。第2コネクタピン8bは、接触部8b3を覆うように配置されており、第2コネクタピン8bの第1部位8b1および第2部位8b2の一部が露出している。
被覆部材12は、ハウジング10の前壁10dと、基板7の端面7eとの間にも配置されている。そして、第2被覆層27bが、端面7eの主面7a側にのみ設けられている。すなわち、端面7eの一部が、第2被覆層27bから露出した露出部7hを有する構成となっている。
ここで、基板7は、コネクタ31の第1コネクタピン8aと第2コネクタピン8bとの間に挿入され、基板7の側面7eは、ハウジング10の側壁10cの位置決め部10fに突き当てられている。そのため、基板7の側面7eが、ハウジング10の位置決め部10fに接触した際に、破損が生じる可能性がある。
これに対して、サーマルヘッドX1は、第1被覆層27aから基板7の端面7e上にまで延びた第2被覆層27bを有しており、ハウジング10の位置決め部10fが第2被覆層27bと接触している。そのため、ハウジング10は、基板7の挿入時に第2被覆層27bと接する構成となる。その結果、第2被覆層27bが、突き当て時の衝撃を緩和し、基板7の側面7eに破損が生じる可能性を低減することができる。
また、第2被覆層27bがハウジング10の位置決め部10fに接するように、基板7がハウジング10に突き当てられていることにより、コネクタピン8の連結部8cにヘッド基体3が突き当てられない構成となり、コネクタピン8に湾曲等が生じて破損する可能性を低減することができる。
また、ハウジング10は、基板7と反対側が開口した箱形状をなしており、基板7に隣り合って配置された前壁10dの主走査方向における両側に位置する側壁10cを有しており、側壁10cが第2被覆層27bと接している。
そのため、コネクタ31が、主走査方向の両端部にて基板7と突き当てられることとなる。その結果、平面視して、基板7に対してコネクタ31が傾斜する可能性を低減することができ、ヘッド基体3とコネクタ31との電気的な接続信頼性を向上させることができる。
また、基板7が、第1主面7fと端面7eとにより形成された第1角部7gを有しており、第1角部7gが第1被覆層27aおよび第2被覆層27bにより覆われている。すなわち、第1角部7gは、第1被覆層27aおよび第2被覆層27bにより露出しないように覆われている。それにより、破損の生じやすい第1角部7gを第1被覆層27aおよび第2被覆層27bにより補強することができ、コネクタ31が、第1角部7gに接触する可能性を低減することができる。その結果、第1角部7gにかけが生じる可能性を低減することができる。
ここで、基板7の端面7eの全域にわたって第2被覆層27bを設けると、第2被覆層27bとハウジング10との間に隙間がなく、被覆部材12が入りこみにくい構成となる。
これに対して、基板7の端面7eは、第2被覆層27bから露出した露出部7hを有しており、被覆部材12は、コネクタ31と露出部7hとの間に配置されており、コネクタ31と露出部7hとを接合している。それにより、コネクタ31と露出部7hとの間に配置された被覆部材12が、コネクタ31と第2被覆層27bではなく、コネクタ31と基板7とを接合することができ、コネクタ31と基板7との接合強度を向上させることができる。
また、ハウジング10が、端面7e上の第2被覆層27bと接していることから、コネクタ31を基板7に挿入する際に、ハウジング10を第2被覆層27bに突き当てるだけで、容易にコネクタ31を基板7に嵌合することができる。その結果、簡単な工程でコネクタ31と基板7との接続を行うことができる。
また、露出部7eの表面粗さが、第2被覆層27bの表面粗さよりも大きい構成を有している。それにより、被覆部材12が露出部7hに塗布されると、アンカー効果が生じて、被覆部材12が露出部7hに入り込む構成となる。その結果、被覆部材12と露出部7hとの接触面積が増加し、コネクタ31と基板7との接合強度を向上させることができる。
すなわち、露出部7hは、表面に窪みと突出部とを有しており、露出部7hの窪みに被覆部材12が入り込むことにより、露出部7hの窪みの表面に被覆部材12が接触し、被覆部材12と露出部7hとの接触面積が増加することとなる。その結果、コネクタ31と基板7との接合強度を向上させることができる。
また、第2被覆層27bの表面粗さが、露出部7eの表面粗さよりも小さいことから、コネクタ31を基板7に挿入する際に、ハウジング10が破損する可能性をさらに低減することができる。
露出部7hの算術表面粗さ(Ra)は、例えば7.5〜8.5とすることができ、第2被覆層27bの算術表面粗さ(Ra)は、例えば5.5〜6.5とすることができる。なお、表面粗さは、接触式または非接触式の表面粗さ計を用いて測定することができる。
また、第2被覆層27bの端部が、被覆部材12に覆われている。それにより、第2被覆層27bがハウジング12に接触した際に、第2被覆層27bの端部に剥離が生じた場合においても、被覆部材12が第2被覆層27bの端部を保持することができ、第2被覆層27bに剥離が生じる可能性を低減することができる。
また、サーマルヘッドX2は、端面7e上に設けられた第2被覆層27bの厚みが、第1主面7f上に設けられた第1被覆層27aの厚みよりも小さい構成を有している。そのため、第1主面7f上に設けられた第1被覆層27aにより各種電極の封止性を確保しつつ、コネクタ31と基板7との接合強度を向上させることができる。
すなわち、端面7e上に設けられた第2被覆層27bの厚みが、第1主面7f上に設けられた第1被覆層27aの厚みよりも小さいことにより、コネクタ31と露出部7hとの距離を小さくすることができ、毛細管現象によって被覆部材12を露出部7hの全域まで配置することが可能となる。それにより、コネクタ31と基板7との接合強度を向上させることができる。
さらに、端面7e上に設けられた第2被覆層27bの厚みが、第1主面7f上に設けられた第1被覆層27aの厚みよりも小さいことから、端面7eとコネクタ31との間隔が大きくなることを抑制し、コネクタ31の位置決めを容易にすることができる。
第1被覆層27aの厚みは、10〜30μmとすることができ、第2被覆層27bの厚みは、5〜20μmとすることができる。なお、第2被覆層27bの厚みが、5〜15μmであると、後述する被覆部材12の毛細管現象が働きやすくなる。また、第2被覆層27bの端面7e上の長さは、50〜300μmとすることができる。
なお、第1被覆層27aおよび第2被覆層27bの厚みとは、平均厚みのことであり、例えば、基板7の直上に位置する第1被覆層27aの厚みを3か所測定し、その平均値を第1被覆層27aの厚みとすることができる。第2被覆層27bの厚みもこれと同様である。
また、サーマルヘッドX1では、端面7e上に設けられた第2被覆層27bの厚みが、第1主面7f上に設けられた第1被覆層27aの厚みよりも小さい例を示したがこれに限定されるものではない。第1被覆層27aの厚みと第2被覆層27bの厚みが等しくてもよく、第2被覆層27bの厚みが第1被覆層27aの厚みよりも大きくてもよい。
以下、サーマルヘッドX1の各部材の接合について説明する。
まず、ヘッド基体3を構成する各部材が形成された基板7と、コネクタ31とを接合する。コネクタ31の第1コネクタピン8aと第2コネクタピン8bとの間に基板7を挿入する。その際に、第1コネクタピン8aと基板7とが所定の間隔が設けられるように、第2コネクタピン8bを押圧した状態で基板7を挿入し、位置決め部10fに第2被覆層27bを突き当てる。それにより、基板7の側面7eに破損が生じる可能性を低減することができる。
そして、第2コネクタピン8bに対する押圧力を解除し、第2コネクタピン8bの弾性変形により、第1コネクタピン8aと接続端子2とが接触する。次に、各第1コネクタピン8aに半田23を印刷により塗布し、リフローする。それにより、コネクタ31と基板7とが電気的、および機械的に接合される。
次に、第1コネクタピン8aおよび接続端子2を被覆するように、被覆部材12をスクリーン印刷、あるいはディスペンサーにより塗布、乾燥する。第1コネクタピン8a側の被覆部材12が乾燥した状態で、第2コネクタピン8bの一部が露出するように被覆部材12をスクリーン印刷、あるいはディスペンサーにより塗布する。被覆部材12は、第2コネクタピン8b側から塗布されると、被覆部材12の一部が、コネクタ31と露出部7hとの間に入り込むこととなる。それにより、被覆部材12が、コネクタ31と露出部7hとの間に配置されることとなる。その後、被覆部材12を乾燥する。
次に、被覆部材12を塗布したヘッド基体3を両面テープ等が設けられた放熱板1上に、ヘッド基体3を載置する。そして、ヘッド基体3をオーブンに投入し、被覆部材12を硬化する。なお、被覆部材12を硬化させてから基板7を放熱板1に接合してもよく、基板7を放熱板1に接合してから、被覆部材12を塗布、硬化させてもよい。
次に、サーマルプリンタZ1について、図7を参照しつつ説明する。
図7に示すように、本実施形態のサーマルプリンタZ1は、上述のサーマルヘッドX1と、搬送機構40と、プラテンローラ50と、電源装置60と、制御装置70とを備えている。サーマルヘッドX1は、サーマルプリンタZ1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、サーマルヘッドX1は、後述する記録媒体Pの搬送方向Sに直交する方向である主走査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、駆動部(不図示)と、搬送ローラ43,45,47,49とを有している。搬送機構40は、感熱紙、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X1の複数の発熱部9上に位置する保護層25上に搬送するためのものである。駆動部は、搬送ローラ43,45,47,49を駆動させる機能を有しており、例えば、モータを用いることができる。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X1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。
プラテンローラ50は、記録媒体PをサーマルヘッドX1の発熱部9上に位置する保護膜25上に押圧する機能を有する。プラテンローラ50は、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固定されている。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X1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機能を有している。制御装置70は、上記のようにサーマルヘッドX1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に供給する機能を有している。
サーマルプリンタZ1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X1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により、記録媒体Pに所定の印画を行う。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。
<第2の実施形態>
図8,9を用いてサーマルヘッドX2について説明する。サーマルヘッドX2は、サーマルヘッドX1と蓄熱層113の構成が異なっている。なお、同一の部材については同一の符号を付し、以下同様とする。なお、図8においては、駆動IC11および開口27a1(図1参照)を省略して示している。
図8,9を用いてサーマルヘッドX2について説明する。サーマルヘッドX2は、サーマルヘッドX1と蓄熱層113の構成が異なっている。なお、同一の部材については同一の符号を付し、以下同様とする。なお、図8においては、駆動IC11および開口27a1(図1参照)を省略して示している。
サーマルヘッドX2は、基板7の第1主面7f上に蓄熱層113が設けられており、蓄熱層113は、第1主面7fの全面にわたって設けられている。蓄熱層113は、第1角部7g上に設けられた第2角部113gを備えている。蓄熱層113の厚さは、20〜50μmであることが好ましい。それにより、蓄熱性を確保しつつ、熱応答特性が低下することを抑えることができる。
ここで、基板7をコネクタ31に挿入する際に、蓄熱層113の第2角部113gがハウジングに接触すると、第2角部113gに破損が生じる可能性がある。特に蓄熱層113をガラスにより形成した場合、第2角部113gにかけが発生すると、クラックが伸展し、蓄熱層113が蓄熱の機能を有しなくなる可能性がある。
これに対して、第2角部113gを覆うように、第1被覆層127aおよび第2被覆層127bが設けられていることから、第2角部113gが、第1被覆層127aおよび第2被覆層127bにより覆われる構成となる。その結果、第2角部113gとハウジング10の位置決め部10fが直接接触しない構成となり、コネクタ31が、第2角部113gに接触する可能性を低減することができる。その結果、第2角部113gに破損が生じる可能性を低減することができる。
また、第2被覆層127bの基板7の厚み方向の長さが、蓄熱層113の厚みより大きいことから、蓄熱層113の端面の全体が、第2被覆層127bにより覆われることとなる。そのため、蓄熱層113が露出しにくい構成となり、蓄熱層113がコネクタ31に接触する可能性を低減することができる。それゆえ、蓄熱層113にクラックが生じる可能性を低減することができる。
また、蓄熱層113の端面(不図示)が、第2被覆層127bにより覆われることとなり、蓄熱層113の端面から熱が放熱することを抑えることができる。それにより、蓄熱層113の蓄熱性を保つことができ、サーマルヘッドX2の熱応答特性を高めることができる。
なお、必ずしも端面7e上に位置する第2被覆層127bの長さが、蓄熱層113の厚みより大きくなくてもよい。その場合においても、第2角部113gが第1被覆層127aおよび第2被覆層127bにより覆われる構成となり、第2角部113gに破損が生じる可能性を低減することができる。
<第3の実施形態>
図10〜12を用いてサーマルヘッドX3について説明する。サーマルヘッドX3は、第1被覆層227a、第2被覆層227b、およびコネクタ231の構成が、サーマルヘッドX2と異なっており、その他の構成はサーマルヘッドX2と同じである。なお、図10においては、駆動IC11および開口27a1(図1参照)を省略して示している。
図10〜12を用いてサーマルヘッドX3について説明する。サーマルヘッドX3は、第1被覆層227a、第2被覆層227b、およびコネクタ231の構成が、サーマルヘッドX2と異なっており、その他の構成はサーマルヘッドX2と同じである。なお、図10においては、駆動IC11および開口27a1(図1参照)を省略して示している。
第1被覆層227aは、開口27a1および開口227a2を有しており、第1主面7f上に設けられており、サーマルヘッドX2の第1被覆層127aと同じ構成を有している。第2被覆層227bは、第1被覆層227aから端面7e上にまで延びており、サーマルヘッドX2の第2被覆層127bと同じ構成を有している。
第1被覆層227aは、基板7の第1主面7f上に設けられており、開口部227a2から、複数の第1コネクタピン8aの間に向けて延びるように設けられた第1延伸部227cを有している。また、第1延伸部227cは、基板7の端面7e近傍まで延びている。
第2被覆層227bは、第1延伸部227cから、蓄熱層113の端面(不図示)を超えて、端面7e上に延びるように設けられた第2延伸部227dを有している。そのため、第2延伸部227dは、第1延伸部227cと連続的に形成されている。第2延伸部227dは、端面7eの一部が露出するように、端面7eのうち第1主面7f側にのみ設けられている。
サーマルヘッドX3は、複数のコネクタピン8の間に向けて延びる第1延伸部227cを備えている。そのため、第1コネクタピン8に塗布された半田23の量が多い場合においても、第1延伸部227cにより半田23の流れが堰き止められ、隣り合う半田同士がブリッジし、短絡が生じる可能性を低減することができる。
また、第1延伸部227cおよび第2延伸部227dが連続して形成されている。それにより、第2角部113gを、第1延伸部227cおよび第2延伸部227dにより一体的に覆うことができ、第2角部113gにかけが生じる可能性をさらに低減することができる。
図11に示すように、ハウジング210は、上壁210a、下壁210b、側壁210c、前壁210d、支持部210e、位置決め部210f、および突出部210gを備えている。ハウジング210の下壁210b、側壁210c、前壁210d、支持部210e、および位置決め部210fについては、ハウジング10と構成が同じため説明を省略する。
上壁210aは、基板7と離間した状態で、基板7の端面7eに対向するように配置されている。上壁210aは、コネクタピン8の間に位置し、基板7に向けて突出する突出部210gを有している。
そのため、被覆部材12を第1主面7f側から塗布した際に、上壁210aと基板7との隙間から被覆部材12が流出し、第1主面7f側の被覆部材12の量が不足する可能性を低減することができる。
そして、第2延伸部228dが突出部210gと接していることにより、コネクタ231にソケットを挿入する際に、端面7eに向けて生じた外力を、第2延伸部227dが緩和することができる。その結果、端面7eに破損が生じる可能性を低減することができる。
なお、隣り合う第1コネクタピン8aの全ての間に第1延伸部227cを設けた例を示したが、これに限定されるものではない。第1コネクタピン8aの間隙の1つおきに第1延伸部227cを設けてもよく、2つおきに第1延伸部227cを設けてもよい。第2延伸部227bについても同様である。
<第4の実施形態>
図13を用いて、第4の実施形態に係るサーマルヘッドX4について説明する。サーマルヘッドX4は、被覆部材312の構成が、サーマルヘッドX3と異なっており、その他の構成はサーマルヘッドX3と同じである。
図13を用いて、第4の実施形態に係るサーマルヘッドX4について説明する。サーマルヘッドX4は、被覆部材312の構成が、サーマルヘッドX3と異なっており、その他の構成はサーマルヘッドX3と同じである。
被覆部材312は、第1被覆部材312aと、第2被覆部材312bとを有している。第1被覆部材312aは、第1主面7f側に設けられている。第2被覆部材312bは、基板7の第2主面7j側に設けられており、第1被覆部材312aよりも硬度が低くなっている。
第1被覆部材312aは、例えば、エポキシ系の熱硬化性樹脂により形成することができ、ショア硬度でD80〜100であることが好ましい。また、熱膨張係数は常温で10〜20ppmであることが好ましい。
第2被覆部材312bは、例えば、エポキシ系の熱硬化性樹脂により形成することができ、ショア硬度でD60〜80であることが好ましい。また、熱膨張係数は常温で60〜100ppmであることが好ましい。
なお、第1被覆部材312aおよび第2被覆部材312bの硬度は、例えば、JIS K 6253のデュロメータ(タイプD)により測定することができる。例えば、デュロメータを第1被覆部材312aの任意の3点にてそれぞれ測定し、その平均値をとって第1被覆部材312aの硬度とすることができる。なお、第2被覆部材312bについても同様である。また、デュロメータではなく、ショア硬度計等を用いて測定してもよい。
サーマルヘッドX4は、露出部7eとコネクタ31とが、第2被覆部材312bにより接合される構成を有している。それにより、第1コネクタピン8aが配置される第1主面7f側を第1被覆部材312aにより強固に固定するとともに、第2主面7j側を第2被覆部材312bにより応力を緩和しつつ固定することができる。
それにより、コネクタ31にソケットの着脱により外力が生じた場合においても、第2被覆部材312bが応力を緩和することができ、被覆部材312に破損が生じる可能性を低減することができる。
<第5の実施形態>
図14を用いて、第5の実施形態に係るサーマルヘッドX5について説明する。サーマルヘッドX5は、基板407、第1被覆層427a、第2被覆層427b、および被覆部材412の構成が、サーマルヘッドX4と異なっており、その他の構成はサーマルヘッドX4と同じである。
図14を用いて、第5の実施形態に係るサーマルヘッドX5について説明する。サーマルヘッドX5は、基板407、第1被覆層427a、第2被覆層427b、および被覆部材412の構成が、サーマルヘッドX4と異なっており、その他の構成はサーマルヘッドX4と同じである。
基板407は、第1主面407fと、端面407eと、傾斜部407iとを有している。端面407eは第1主面407fに隣り合うように配置されている。傾斜部407iは、第1主面407fと端面407eとにより形成された第1角部407gを面取りして形成されている。なお、面取りは、公知な方法により行うことができ、形状は、C面取りでもR面取りでもよい。
第1被覆層427aは、基板407の第1主面407f上に設けられている。第2被覆層427bは、第1被覆層427aから基板407の端面407eにまで延びるように設けられている。そのため、第2被覆層427bは、傾斜部407iおよび端面407e上に設けられている。その結果、傾斜部407iは、第1被覆層427aおよび第2被覆層427bにより覆われている。
第2被覆層427bが傾斜部407i上に設けられており、被覆部材412が傾斜部407i上に設けられた第2被覆層427b上に設けられている。そのため、傾斜部407i上に設けられた第2被覆層427b上に、被覆部材412の一部412dが設けられている。
それにより、被覆部材412の一部412dが、コネクタ31と基板407との隙間に入り込む構成となる。その結果、被覆部材412が記録媒体P(図7参照)と接触した場合においても、被覆部材412と、基板407およびコネクタ31との接合強度が強いことから、被覆部材412が剥離する可能性を低減することができる。
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。例えば、第1の実施形態であるサーマルヘッドX1を用いたサーマルプリンタZ1を示したが、これに限定されるものではなく、サーマルヘッドX2〜X5をサーマルプリンタZ1に用いてもよい。また、複数の実施形態であるサーマルヘッドX1〜X5を組み合わせてもよい。
サーマルヘッドX1〜X5では、コネクタ31が、配列方向の中央部に配置された例を示したが、基板7の主走査方向における両端部に設けてもよい。
蓄熱層13に隆起部13bを形成せず、電気抵抗層15の発熱部9を、蓄熱層13の下地部13a上に配置してもよい。
蓄熱層13上に共通電極17および個別電極19を形成し、共通電極17と個別電極19との間の領域のみに電気抵抗層15を形成することにより、発熱部9を構成してもよい。
電気抵抗層15を薄膜形成することにより、発熱部9の薄い薄膜ヘッドを例示したが、これに限定されるものではない。例えば、各種電極をパターニングした後に、電気抵抗層15を厚膜形成することにより、発熱部9の厚い厚膜ヘッドに本発明を用いてもよい。さらに、発熱部9を基板7の端面7eに形成する端面ヘッドに本技術を用いてもよい。なお、端面7eが第1主面7fに対して直交する例を示したが、端面7eは曲面でもよく、第1主面7fに対して一部が傾斜したものでもよい。
なお、被覆部材12を、駆動IC11を被覆する封止樹脂29とを同じ材料により形成してもよい。その場合、封止樹脂29を印刷する際に、被覆部材12が形成される領域にも印刷して、封止樹脂29と被覆部材12とを同時に形成してもよい。
X1〜X5 サーマルヘッド
Z1 サーマルプリンタ
1 放熱板
2 接続端子
3 ヘッド基体
7 基板
7e 端面
7f 第1主面
7g 第1角部
7h 露出部
7i 傾斜部
7j 第2主面
8 コネクタピン
9 発熱部
10 ハウジング
12 被覆部材
23 半田
25 保護層
27a 第1被覆層
27b 第2被覆層
29 封止樹脂
31 コネクタ
Z1 サーマルプリンタ
1 放熱板
2 接続端子
3 ヘッド基体
7 基板
7e 端面
7f 第1主面
7g 第1角部
7h 露出部
7i 傾斜部
7j 第2主面
8 コネクタピン
9 発熱部
10 ハウジング
12 被覆部材
23 半田
25 保護層
27a 第1被覆層
27b 第2被覆層
29 封止樹脂
31 コネクタ
Claims (15)
- 第1主面および前記第1主面に隣り合う端面を有する基板と、
前記第1主面上または前記端面上に設けられた複数の発熱部と、
前記第1主面上に設けられ、複数の前記発熱部に電気的に接続された複数の電極と、
複数の前記電極の一部の上に設けられた第1被覆層と、
複数の前記電極上に設けられた複数のコネクタピン、および、複数の前記コネクタピンを収容するハウジングを有しており、かつ前記端面に隣り合って配置されたコネクタと、
複数の前記電極上に設けられた複数の前記コネクタピンを、複数の前記電極とともに被覆する被覆部材と、を備え、
前記第1被覆層から前記端面上にまで延びた第2被覆層をさらに備え、
前記ハウジングが、前記第2被覆層と接していることを特徴とするサーマルヘッド。 - 前記ハウジングは、前記基板と反対側が開口した箱形状をなしており、前記基板に隣り合って配置された前壁と、前記前壁の主走査方向における両側に位置する側壁とを有しており、
前記側壁が、前記第2被覆層と接している、請求項1に記載のサーマルヘッド。 - 前記基板が、前記第1主面と前記端面とにより形成された第1角部を有しており、
前記第1角部が、前記第1被覆層および前記第2被覆層により覆われている、請求項1または2に記載のサーマルヘッド。 - 前記第1主面上に設けられた蓄熱層をさらに備え、
前記蓄熱層が、前記第1角部上に設けられた第2角部を有しており、
前記第2角部が、前記第1被覆層および前記第2被覆層により覆われている、請求項3に記載のサーマルヘッド。 - 前記第2被覆層の前記基板の厚み方向の長さが、前記蓄熱層の厚みよりも大きい、請求項4に記載のサーマルヘッド。
- 前記第1角部が面取りされた傾斜部を有しており、
前記第2被覆層が、前記傾斜部上に設けられており、
前記被覆部材が、前記傾斜部上に設けられた前記第2被覆層上に設けられている、請求項3に記載のサーマルヘッド。 - 前記端面が、前記第2被覆層から露出した露出部を有しており、
前記被覆部材は、前記コネクタと前記露出部との間に配置されており、前記コネクタと前記露出部とを接合している、請求項1〜6のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。 - 前記露出部の表面粗さが、前記第2被覆層の表面粗さよりも大きい、請求項7に記載のサーマルヘッド。
- 前記基板は、前記第1主面の反対側に設けられた第2主面を有し、
前記被覆部材は、前記第1主面側に設けられた第1被覆部材と、前記第2主面側に設けられ、前記第1被覆部材よりも硬度の低い第2被覆部材と、を有し、
前記第2被覆部材が、前記露出部と前記コネクタとを接合している、請求項7または8に記載のサーマルヘッド。 - 前記第2被覆層の端部が、前記被覆部材に覆われている、請求項1〜9のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
- 前記第2被覆層の厚みが、前記第1被覆層の厚みよりも小さい、請求項1〜10のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
- 前記第1被覆層は、複数の前記コネクタピンの間に設けられた第1延伸部をさらに備えている、請求項1〜11のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
- 前記第2被覆層は、前記第1延伸部から前記端面上にまで延びる第2延伸部をさらに備えている、請求項12に記載のサーマルヘッド。
- 前記ハウジングは、複数の前記コネクタピン上に配置された上壁を有しており、
平面視して、前記上壁は、前記コネクタピンの間に位置し、前記基板に向けて突出する突出部を有しており、
前記第2延伸部が、前記突出部と接している、請求項13に記載のサーマルヘッド。 - 請求項1〜14のうちいずれか一項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、
前記発熱部上に前記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。
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