JP6075767B2 - 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

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。サーマルヘッドは、基板、基板上に設けられた複数の発熱部、および発熱部に電気的に接続された電極を備えるヘッド基体と、ヘッド基体に接合され、発熱部により生じた熱を放熱するための放熱体と、ヘッド基体および放熱体のうち少なくとも一方に設けられ、ヘッド基体および放熱体の熱を放熱するための第１放熱部材とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２６０４０３号公報

しかしながら、上記従来のサーマルヘッドでは、基板および放熱体から第１放熱部材に熱伝導された熱が、第１放熱部材の内部に蓄熱し、サーマルヘッドから熱が放熱されない可能性がある。

本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドは、基板、該基板上に設けられた複数の発熱部、および該発熱部に電気的に接続された電極、を備えるヘッド基体と、前記ヘッド基体に接合され、前記発熱部により生じた熱を放熱するための放熱体と、前記ヘッド基体および前記放熱体のうち少なくとも一方に設けられ、前記ヘッド基体および前記放熱体の熱を
放熱するための第１放熱部材と、該第１放熱部材上に配置されており、該第１放熱部材よりも熱放射率の高い第２放熱部材とを備える。また、前記第２放熱部材が、前記第１放熱部材よりも熱伝導率が高い。

また、本発明の一実施形態に係るサーマルプリンタは、上記のいずれかに記載のサーマルヘッドと、複数の発熱部上に記録媒体を搬送する搬送機構と、複数の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ている。

本発明によれば、第１放熱部材の熱を第２放熱部材により空気中に熱放射することができ、サーマルヘッドの放熱性を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態に係るサーマルヘッドを示す平面図である。 （ａ）は図１に示すサーマルヘッドの左側面図であり、（ｂ）は図１に示すサーマルヘッドの右側面図である。なお、本図では、蓄熱層上の保護層および第２絶縁層の図示を省略している。 図１に示すサーマルヘッドのＩ−Ｉ線断面図である。 図１に示すサーマルヘッドのＩＩ−ＩＩ線断面図である。 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概略構成図である。 本発明の他の実施形態に係るサーマルヘッドの概略図である。 図６に示すサーマルヘッドを構成するヘッドカバーの斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るサーマルヘッドの概略図である。 図８に示すサーマルヘッドを構成する外部基板の斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るサーマルヘッドの概略図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るサーマルヘッドの側面図である。 図１１に示すサーマルヘッドを構成するヘッドカバーおよび第２放熱部材の斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るサーマルヘッドの側面図である。 図１３に示すサーマルヘッドを構成するヘッドカバーおよび第２放熱部材の斜視図である。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態に係るサーマルヘッドＸ１について、図面を参照しつつ説明する。図１〜４に示すように、サーマルヘッドＸ１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の図示を省略し、ＦＰＣ５が配置される領域を二点鎖線で示す。また、図２において、第２放熱部材１４を破線で示している。

図１〜４に示すように、放熱体１は、平面視して、矩形状の板状の台部１ａと、台部１ａの上面上に配置され、台部１ａの一方の長辺に沿って延びる突起部１ｂとを備えている。放熱体１は、例えば、銅、鉄、あるい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。

図１，２に示すように、ヘッド基体３は、基板７と、基板７上に設けられた複数の発熱部９と、発熱部９の駆動を制御する駆動ＩＣ１１とを備えている。基板７は、平面視して、矩形状をなしている。基板７は、第１端面７ａ、第２端面７ｂ、第１主面７ｃ、および第２主面７ｄを有している。第１端面７ａは、第１主面７ｃおよび第２主面７ｄに隣接する面である。第２端面７ｂは、第１端面７ａの反対側に位置する面である。第１主面７ｃは、第１端面７ａおよび第２端面７ｂに隣接する面である。第２主面７ｄは、第１主面７ｃの反対側に位置する面である。発熱部９は、第１端面７ａ上に、基板７の長手方向に沿って列状に設けられている。駆動ＩＣ１１は、第１主面７ｃ上に複数設けられている。

ヘッド基体３は、図１〜４に示すように、放熱体１の台部１ａの上面上に配置されており、第２端面７ｂが、放熱体１の突起部１ｂに対向するように配置されている。また、ヘッド基体３の第２主面７ｄと台部１ａの上面とが、両面テープあるいは接着剤等からなる第１放熱部材１２によって接着されている。これにより、ヘッド基体３が台部１ａに支持されている。

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。なお、基板７は、平面視して矩形状をなしているが、基板７の角部に面取り等を行ったものも、本発明における平面視して矩形状の基板に含まれる。

図３，４に示すように、基板７の第１端面７ａ上には、蓄熱層１３が形成されている。基板７の第１端面７ａは断面視して凸状の曲面形状を有しており、第１端面７ａ上に蓄熱層１３が形成されている。そのため、蓄熱層１３の表面も曲面形状となっている。曲面形状である蓄熱層１３は、発熱部９上に形成された後述する保護層２５に印画する記録媒体
を良好に押し当てるように機能する。

蓄熱層１３は、例えば、ガラスにより形成されており、発熱部９で発生する熱の一部を一時的に蓄積する。なお、ガラスは、熱伝導性の低いガラスであることが好ましい。蓄熱層１３は、印画時において、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Ｘ１の熱応答特性を高めるように機能する。

なお、本実施形態では、図３に示すように蓄熱層１３が基板７の第１端面７ａ上にのみ形成されており、発熱部９に近い位置で蓄熱することができる。そのため、サーマルヘッドＸ１の熱応答特性をより効果的に向上させることできる。なお、蓄熱層１３は、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端面７ａ上に塗布し、これを焼成することにより形成することができる。

図３，４に示すように、基板７の第１主面７ｃ上、蓄熱層１３上、基板７の第２主面７ｄ上および第２端面７ｂ上には、電気抵抗層１５が設けられている。電気抵抗層１５は、基板７および蓄熱層１３と、後述する共通電極１７、個別電極１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１との間に介在している。

基板７の第１主面７ｃ上に位置する電気抵抗層１５の領域は、図１に示すように平面視して、共通電極１７、個別電極１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１と同形状に形成されている。

蓄熱層１３上に位置する電気抵抗層１５の領域は、図２に示すように側面視して、共通電極１７および個別電極１９と同形状に形成された領域と、共通電極１７と個別電極１９との間から露出した複数の露出領域とを有している。

基板７の第２主面７ｄ上に位置する電気抵抗層１５の領域は、詳細には図示しないが、図３，４に示すように、基板７の第２主面７ｄの全体にわたって設けられており、共通電極１７と同形状に形成されている。

基板７の第２端面７ｂ上に位置する電気抵抗層１５の領域は、詳細には図示しないが、図３，４に示すように、基板７の第２端面７ｂの全体にわたって設けられており、共通電極１７と同形状に形成されている。

このように電気抵抗層１５の各領域が形成されているため、図１では、電気抵抗層１５は、共通電極１７、個別電極１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１で覆われており、図示していない。また、図２では、電気抵抗層１５は、共通電極１７および個別電極１９で覆われており、露出領域のみ図示されている。

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、複数の露出領域が、図２に示すように、蓄熱層１３上に列状に配置されている。複数の発熱部９は、図２では簡略化して示しているが、例えば、１８０ｄｐｉ〜２４００ｄｐｉ（dot per inch）等の密度で配置される。また、図２に示すように、発熱部９は、蓄熱層１３上で、基板７の厚さ方向の略中央部に設けられている。

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１７と個別電極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が発熱することとなる。

共通電極１７は、複数の発熱部９とＦＰＣ５とを電気的に接続するためのものである。共通電極１７は、主配線部１７ａと、リード部１７ｂとを有している。主配線部１７ａは、図１，３，４に示すように、基板７の第２主面７ｄおよび第２端面７ｂの全体にわたって形成されるとともに、基板７の第１主面７ｃ上において第２端面７ｂに沿って延びるように形成されている。リード部１７ｂは、基板７の第１端面７ａ上に形成されており、一端部が基板７の第２主面７ｄ上に設けられた主配線部１７ａと、各発熱部９とを電気的に接続している。また、各リード部１７ｂは、一端部が個別電極１９に対向して配置されて各発熱部９に接続されている。

複数の個別電極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１〜３に示すように、各個別電極１９は、一端部が発熱部９に接続され、基板７の第１端面７ａ上から基板７の第１主面７ｃ上にわたって個別に帯状に延びている。

各個別電極１９の他端部は、駆動ＩＣ１１の配置領域に配置されており、各個別電極１９の他端部が駆動ＩＣ１１に接続されている。それにより、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１９は、複数の発熱部９を複数の群に分け、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接続電極２１は、駆動ＩＣ１１とＦＰＣ５とを接続するためのものである。図１，３に示すように、各ＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１は、基板７の第１主面７ｃ上に帯状に延びており、一端部は駆動ＩＣ１１の配置領域に配置されている。また、各ＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１の他端部は基板７の第１主面７ｃ上の第２端面７ｂ側に位置する、共通電極１７の主配線部１７ａの近傍に配置されている。そして、複数のＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１は、一端部が駆動ＩＣ１１に電気的に接続されるとともに、他端部がＦＰＣ５に電気的に接続されることにより、駆動ＩＣ１１とＦＰＣ５とを電気的に接続している。

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。そして、駆動ＩＣ１１は、個別電極１９の他端部とＩＣ−ＦＰＣ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ためのものであり、内部に有した複数のスイッチング素子（不図示）を切り替えることにより、各発熱部９の発熱駆動を制御している。

駆動ＩＣ１１は、個別電極１９およびＩＣ−ＦＰＣ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被覆部材２８によって被覆されている。これにより、駆動ＩＣ１１自体、および駆動ＩＣ１１とこれらの配線との接続部を保護することができる。

共通電極１７、個別電極１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続電極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。

上記の電気抵抗層１５、共通電極１７、個別電極１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１の形成方法について例示する。各々を構成する材料層を、蓄熱層１３が形成された基板７上に、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する。次に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することができる。

また、電気抵抗層１５の厚さは、例えば０．０１μｍ〜０．２μｍとし、共通電極１７、個別電極１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１の厚さは、例えば０．０５μｍ〜２．５μｍとすることができる。なお、第１主面７ｃ上の共通電極１７の厚みと、第２主面７ｄ上の共通電極１７の厚みとが異なる構成としてもよく、電極の部位により厚みを異なるものとしてもよい。

保護層２５は、図１〜４に示すように、蓄熱層１３上、基板７の第１主面７ｃおよび第２主面７ｄ上に、発熱部９、共通電極１７の一部および個別電極１９の一部を被覆するように設けられている。保護層２５は、蓄熱層１３上においては全体を覆うように設けられている。保護層２５は、基板７の第１端面７ａ上から基板７の第１主面７ｃ上にわたって形成されているとともに、基板７の第１端面７ａ上から基板７の第２主面７ｄ上にわたって形成されている。なお、説明の便宜上、図１では、保護層２５の形成領域を一点鎖線で示し、図示を省略している。

保護層２５は、発熱部９、共通電極１７の一部および個別電極１９の一部の被覆した領域を、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機能を有している。保護層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。なお、ＡｌあるいはＴｉ等の他の元素を少量含有していてもよい。

保護層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あるいは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。保護層２５の厚さは、例えば３〜１２μｍとすることができる。また、保護層２５は、複数の材料層を積層して形成してもよい。

また、図１，３，４に示すように、基板７の第１主面７ｃ上には、個別電極１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１を部分的に被覆する第１絶縁層２７が設けられている。第１絶縁層２７は、図１に示すように基板７の第１主面７ｃ上の保護層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。なお、説明の便宜上、図１では、第１絶縁層２７の形成領域を一点鎖線で示し、図示を省略している。

第１絶縁層２７は、個別電極１９およびＩＣ−ＦＰＣ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機能を有するものである。第１絶縁層２７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で形成することができる。また、第１絶縁層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、第１絶縁層２７は電気絶縁性を有しており、上記のように個別電極１９を被覆しても、隣接する個別電極１９間が短絡しない構成を有している。

なお、図１，３に示すように、後述するＦＰＣ５を接続するＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１の端部は、第１絶縁層２７から露出して設けられており、ＦＰＣ５と接続することができる。

また、第１絶縁層２７は、駆動ＩＣ１１を接続する個別電極１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１の端部を露出させるための開口部２７ａ（図３参照）が形成されている。個別電極１９とＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１とは、開口部２７ａを介して駆動ＩＣ１１に接続されている。本実施形態では、開口部２７ａから露出した個別電極１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１の端部上に、後述する被覆層３０が形成されている。そして、被覆層３０を介して個別電極１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１が、駆動ＩＣ１１とはんだ接合されている。このように、駆動ＩＣ１１を、めっきで形成された被覆層３０上にはんだ接合す
ることで、個別電極１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１上への駆動ＩＣ１１の接続強度を向上させることができる。

図３，４に示すように、基板７の第２主面７ｄ上には、基板７の第２主面７ｄ上の共通電極１７を部分的に被覆する第２絶縁層２９が形成されている。第２絶縁層２９は、基板７の第２主面７ｄの略全体を覆っている。

第２絶縁層２９は、共通電極１７を被覆することにより、共通電極１７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機能を有している。第２絶縁層２９は、第１絶縁層２７と同様、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で形成することができる。また、第２絶縁層２９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。第２絶縁層２９の厚さは、例えば２０〜６０μｍにすることができる。

図３，４に示すように、基板７の第１主面７ｃと第２端面７ｂとで形成される角部７ｅ上、および基板の第２主面７ｄと第２端面７ｂとで形成される角部７ｅ上に位置する共通電極１７の領域は、めっきで形成された被覆層３０で被覆されている。より詳細には、本実施形態では、被覆層３０は、基板７の第１主面７ｃおよび第２端面７ｂ上に位置する共通電極１７の領域全体と、基板７の第２主面７ｄ上に位置する共通電極１７の全域と、第２主面７ｄおよび第２端面７ｂとで形成される角部７ｆ上に位置する共通電極１７の領域とを連続的に被覆している。

被覆層３０は、金属または合金により形成することができ、例えば、周知の無電解めっき、あるいは電解めっきによって形成することができる。また、被覆層３０として、例えば、共通電極１７上にニッケルめっきからなる第１被覆層を形成し、第１被覆層上に金めっきからなる第２被覆層を形成してもよい。この場合、第１被覆層の厚さを例えば１．５μｍ〜４μｍとし、第２被覆層の厚さを例えば０．０２μｍ〜０．１μｍとすることができる。

また、本実施形態では、図３に示すように、めっきで形成された被覆層３０が、後述するＦＰＣ５を接続するＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１の端部上にも形成されている。これにより、後述するように、ＦＰＣ５が被覆層３０上に接続されている。

ＦＰＣ５は、図１，３，４に示すように、基板７の長手方向に沿って延びており、上記のように基板７の第１主面７ｃ上に位置する共通電極１７の主配線部１７ａおよび各ＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１に接続されている。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３１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、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、金属箔あるいは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３，４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が第２端面７ｂ側の端部で露出し、接合材３２によって接合されている。接合材３２としては、導電性接合材料、はんだ材料、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）等を例示することができる。そして、ＦＰＣ５のプリント配線５ｂは、基板７の第１主面７ｃ上に位置する共通電極１７の
主配線部１７ａの端部および各ＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１の端部に接続されている。

また、ＦＰＣ５は、放熱体１の突起部１ｂの上面に、両面テープあるいは樹脂等の接着剤（不図示）によって接着されることにより、放熱体１上に固定されている。

ヘッド基体３と放熱体１とは第１放熱部材１２により接着されている。第１放熱部材１２は、図３，４に示すように基板７の第２主面７ｄと放熱体１との間に配置されている。第１放熱部材１２は、例えば、熱伝導率の高い熱伝導性粒子を内部に備えた樹脂、あるいは熱伝導性粒子を含有する粘着テープ等を例示することができる。熱伝導性粒子としては、金属または合金の金属粒子、あるいは炭化珪素等のセラミックス粒子を例示することができる。

第１放熱部材１２は、熱伝導率が、１．０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上であることが好ましい。熱伝導率は、例えば、ＪＩＳＲ１６１１で規格されるフラッシュ法により測定することができる。また、ＤＳＣ法により熱伝導率を測定してもよい。

第２放熱部材１４は、基板７の発熱部９の近傍から第１放熱部材１２上、および放熱体１の側面にわたって設けられている。第２放熱部材１４の熱放射率は、第１放熱部材１２よりも高く、０．５以上であることが好ましい。熱放射率は、測定面での測定波長の光の反射率を測定して、１から反射率を引くことにより求めることができる。また、熱伝導率が１００（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上であることが好ましい。

第２放熱部材１４としては、熱放射性粒子を含有する樹脂をシート状に成形した熱放射シート、あるいは熱放射性粒子を溶媒に溶解させて、溶液をスプレー塗布して熱放射コートを設けてもよい。熱放射性粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、炭化珪素、あるいは窒化アルミニウムを例示することができる。なお、本明細書においては、第１放熱部材１２は、接着剤をかねる放熱性接着剤を用い、第２放熱部材１４は、熱放射シートを用いて説明する。

サーマルヘッドＸ１は、第２放熱部材１４が、第１放熱部材１２よりも熱放射率が高く、第１放熱部材１２に接して配置されていることから、第１放熱部材１２の熱を第２放熱部材１４により空気中に熱放射することができる。

つまり、発熱部９により印画に寄与しない熱が、基板７または放熱体１に熱伝導され、基板７または放熱体１から第１放熱部材１２に熱伝導される。第１放熱部材１２に熱伝導した熱は、第１放熱部材１２に接して配置された第２放熱部材１４に熱伝導され、第２放熱部材１４から空気中に熱放射されることとなる。それにより、基板７または放熱体１の熱を放熱することができ、サーマルヘッドＸ１の放熱性を向上させることができる。

また、サーマルヘッドＸ１は、第２放熱部材１４の熱伝導率が、第１放熱部材１２の熱伝導率よりも高いことから、第１放熱部材１２の熱を第２放熱部材１４に効率よく熱伝導させることができる。それにより、第２放熱部材１４から空気中に熱を効率よく熱放射することができ、サーマルヘッドＸ１の放熱性を向上させることができる。

さらにまた、図３，４に示すように、第２放熱部材１４は、基板７の発熱部９の近傍から、第１放熱部材１２上および放熱体１の側面にかけて設けられている。そのため、第１放熱部材１２の熱を第２放熱部材１４に熱伝導させることができるとともに、基板７の発熱部９近傍の熱、および放熱体１の側面の熱を第２放熱部材１４に熱伝導させることができる。そして、第１放熱部材１２の熱、基板７の発熱部９近傍の熱、および放熱体１の側面の熱が、第２放熱部材１４に熱伝導されると、第２放熱部材１４が、熱伝導された熱を
空気中に熱放射することができる。

このように、熱伝導率の高い第２放熱部材１４を用いた場合においては、第２放熱部材１４の第１放熱部材１２上以外の領域が、ヘッド基体３または放熱体１上に直接設けられることにより、第２放熱部材１４に熱伝導させることができ、ヘッド基体３または放熱体１の熱を効率よく放熱することができる。

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５を参照しつつ説明する。図５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５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Ｘ１、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Ｘ１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、サーマルヘッドＸ１は、発熱部９の配列方向が、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、取付部材８０に取り付けられている。そのため、サーマルヘッドＸ１においては、基板７の第１主面７ｃ側が記録媒体Ｐの搬送方向の上流側となり、基板７の第２主面７ｄ側が記録媒体Ｐの搬送方向の下流側となる。

搬送機構４０は、感熱紙、受像紙、カード等の記録媒体Ｐを図５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が受像紙あるいはカード等の場合は、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Ｘ１の発熱部９上に押圧する機能を有している。そして、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圧および駆動ＩＣ１１を動作させるための電圧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。

本実施形態のサーマルプリンタＺは、搬送機構４０によって記録媒体ＰをサーマルヘッドＸ１の発熱部９上に搬送しつつ、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。それにより、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が受像紙あるいはカード等の場合は、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。

＜第２実施形態＞
図６，７を用いて、第２の実施形態に係るサーマルヘッドＸ２について説明する。サーマルヘッドＸ２は、ヘッド基体３と放熱体１とが、放熱樹脂２０と接着剤１８とにより接
合されており、ヘッド基体３を覆うようにヘッドカバー１６が設けられている。

ヘッドカバー１６は、放熱体１とともにヘッド基体３を挟持固定する機能を有しており、表面にねじ穴（不図示）が設けられており、放熱体１と一体的に固定されている。ヘッドカバー１６は、例えば、金属あるいは合金等の薄板により形成することができる。

放熱樹脂２０は、上述した熱伝導性粒子を含有する樹脂により形成されている。放熱樹脂２０は、基板７の第１端面側７ａに設けられており、放熱樹脂２０が設けられていない領域には、接着剤１８が設けられている。なお、接着剤１８としては、粘着テープを例示することができる。このように、ヘッド基体３と放熱体１とを、放熱樹脂２０と接着剤１８とにより接合することから、サーマルヘッドＸ２の放熱性を向上させることができるとともに、サーマルヘッドＸ２の接合強度を向上させることができる。

ヘッドカバー１６は、放熱樹脂２０を介して基板７に接続されており、ヘッドカバー１６の上面に第２放熱部材１４が設けられている。第２放熱部材１４は、平面視して、ヘッドカバー１６よりも小さく構成されている。サーマルヘッドＸ２において、放熱樹脂２０およびヘッドカバー１６を第１放熱部材１２とみなすことができる。

サーマルヘッドＸ２は、ヘッドカバー１６の上面に第２放熱部材１４を設けることにより、ヘッドカバー１６の熱が第２放熱部材１４に熱伝導されることとなる。第２放熱部材１４に熱伝導した熱は、第２放熱部材１４により空気中に熱放射されることとなる。

また、ヘッドカバー１６の一部が放熱樹脂２０を介して基板７に接続されているため、基板７の熱をヘッドカバー１６に効率よく熱伝導することができる。それにより、基板７の熱を効率よく空気中に熱放射することができる。

また、ヘッドカバー１６は、上面が外部へ向けて配置されている。そのため、ヘッドカバー１６の上面に第２放熱部材１４を設けることで、サーマルヘッドＸ２の熱を外部へ効率よく熱放射することができる。

なお、第２放熱部材１４をヘッドカバー１６の上面の全域にわたって設けた例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、ヘッドカバー１６の上面のみならず、下面に第２放熱部材１４を設けてもよい。この場合においても、ヘッドカバー１６の熱を第２放熱部材１４により効率よく空気中に熱放射することができる。

＜第３の実施形態＞
図８，９を用いて他の実施形態に係るサーマルヘッドＸ３について説明する。サーマルヘッドＸ３は、第２放熱部材１４が、ヘッド基体３とＦＰＣ５との接続部Ｒ１上に配置されたＦＰＣ５に設けられている。ヘッド基体３の共通電極１７と、ＦＰＣ５の配線パターンとは、接続部Ｒ１にて電気的に接続されている。そして、接続部Ｒ１の上方に第２放熱部材１４が設けられている。そのため、接続部Ｒ１は、ＦＰＣ５と、第２放熱部材１４とがこの順に設けられており、ＦＰＣ５と接合材３２とが第１放熱部材１２として機能している。

サーマルヘッドＸ３では、共通電極１７とＦＰＣ５の配線パターンとの接続部Ｒ１には大電流が流れる場合がある。そして、共通電極１７とＦＰＣ５の配線パターンの配線抵抗に起因して、接続部Ｒにおける共通電極１７とＦＰＣ５の配線パターンとが発熱する場合があり、接続部Ｒ１の温度が上昇する場合がある。

サーマルヘッドＸ３は、接続部Ｒ１上において、接続部Ｒ１の熱が、ＦＰＣ５に熱伝導
され、ＦＰＣ５に熱伝導した熱を第２放熱部材１４により空気中に熱放射されることとなる。そのため、接続部Ｒ１の熱を効率よく放熱することができる。

さらに、ＦＰＣ５の上面に第１放熱部材１２を別途設け、第１放熱部材１２上に第２放熱部材１４を設けてもよい。また、ＦＰＣ５の上面の全域にわたって、第１放熱部材１２および第２放熱部材１４を設けてもよい。その場合においても、ＦＰＣ５の熱を効率よく放熱することができ、サーマルヘッドＸ３の放熱性を向上させることができる。

また、サーマルヘッドＸ３においては、接合材３２およびＦＰＣ５が第１放熱部材１２として機能している。特に、接合材３２は、導電性粒子が金属あるいは合金により形成されているため、接合材３２の熱伝導率が高くなっており、第１放熱部材１２として有効に機能している。

なお、接続部Ｒ１上に配置されたＦＰＣ５の領域のみに、第１放熱部材１２および第２放熱部材１４をこの順に配置して、他の領域は第２放熱部材１４のみを配置してもよい。この場合、接続部Ｒ１に生じた熱を第１放熱部材１２により効率よく第２放熱部材１４に熱伝導させることができ、第２放熱部材１４の面積が大きいことに起因して、第２放熱部材１４に熱伝導した熱を空気中に効率よく熱放射することができる。

＜第４の実施形態＞
図１０を用いてサーマルヘッドＸ４について説明する。サーマルヘッドＸ４は、基板７の第１主面７ｃ上に第１放熱部材１２および第２放熱部材１４がこの順に設けられている。また、ＦＰＣ５の接続部（不図示）上の領域に第１放熱部材１２および第２放熱部材１４がこの順に設けられている。また、基板７の第１端面７ａから第２主面７ｄにわたって第１放熱部材１２が設けられており、基板７の第１端面７ａ近傍の第１放熱部材１２上に、第２放熱部材１４が設けられている。

そのため、印画に寄与しない熱を第１放熱部材１２および第２放熱部材１４により、効率よく空気中に熱放射することができる。特に、発熱部９の近傍における第１主面７ｃ上および第２主面７ｄに第１放熱部材１２および第２放熱部材１４を設けることで、サーマルヘッドＸ４の放熱性を向上させることができる。

また、サーマルヘッドＸ４は、ＦＰＣ５の上に設けられた第１放熱部材１２が離間して配置されており、２つの第１放熱部材１２を覆うように第２放熱部材１４が設けられている。そのため、隣り合う第１放熱部材１２同士に空間が設けられることとなり、第２放熱部材１４が上面のみならず下面も露出する構成となる。それにより、第２放熱部材１４の露出面積、言い換えると空気と接触する面積を増加させることができ、さらに放熱性を向上させることができる。

なお、サーマルヘッドＸ４において、第１放熱部材１２および第２放熱部材１４を発熱部９の配列方向に延びるように設けた例を示したが、それに限定されるものではない。例えば、第２放熱部材１４を発熱部９の配列方向における中央部にのみ設けてもよい。その場合においても、高温になりやすい発熱部９の配列方向における中央部の温度を放熱することができ、発熱部９の配列方向における温度分布のばらつきを低減することができる。

＜第５の実施形態＞
図１１，１２を用いてサーマルヘッドＸ５について説明する。サーマルヘッドＸ５は、ヘッドカバー１６上に第２放熱部材１４が設けられており、ヘッドカバー１６が、接続部Ｒ２にて、放熱樹脂２０を介してヘッド基体３に接続されている。

ヘッドカバー１６は、平面により形成された主面１６ａと、ヘッド基体３と接続される接続部１６ｂと、主面１６ａおよび接続部１６ｂを接続する斜面１６ｃと、主面１６ａに接続され、下方に向けて突出する突出部１６ｄとを有している。

第２放熱部材１４は、接続部Ｒ２の上方に位置するヘッドカバー１６の上面に設けられており、ヘッドカバー１６の長辺の全域にわたって設けられている。また、第２放熱部材１４は、ヘッドカバー１６の上面から、ヘッド基体３の側面を通過して、放熱体１の側面にまで延在して設けられている。

また、第２放熱部材１４は、放熱体１の一方の側面から、ヘッド基体３の一方の側面、ヘッドカバー１６の上面、ヘッド基体３の他方の側面、および放熱体１の他方の側面にわたって設けられている。そして、第２放熱部材１４は、接着剤（不図示）によりサーマルヘッドＸ５を構成する各部材に接続されている。

サーマルヘッドＸ５は、ヘッドカバー１６に設けられた第２放熱部材１４が、放熱体１上にまで延びており、放熱体１に接続されている。そのため、ヘッド基体３からヘッドカバー１６に熱伝導した熱を、第２放熱部材１４により放熱体１に向けて熱伝導させつつ、空気中に熱放射させることができる。

また、サーマルヘッドＸ５は、第２放熱部材１４が、ヘッドカバー１６の接続部１６ｂに設けられていることから、ヘッド基体３からヘッドカバー１６に熱伝導した熱を、第２放熱部材１４により効率よく熱放射することができる。

また、サーマルヘッドＸ５は，第２放熱部材１４が、放熱体１の一方の側面から、ヘッドカバー１６の上面を通って、放熱体１の他方の側面にまで設けられている。それにより、第２放熱部材１４と、ヘッド基体３および放熱体１との接着面積が増加することにより、第２放熱部材１４が強固に固定されることになる。

特に、ヘッドカバー１６の上面には、記録媒体（不図示）が搬送されることとなり、記録媒体と第２放熱部材１４とが接触すると、第２放熱部材１４がヘッドカバー１６から剥離する可能性がある。しかしながら、サーマルヘッドＸ５は、第２放熱部材１４が、記録媒体が搬送される面とは異なる面である、放熱体１の一方の側面および他方の側面上に形成されている。それにより、第２放熱部材１４が剥離する可能性を低減することができる。

＜第６の実施形態＞
図１３、１４を用いてサーマルヘッドＸ６について説明する。

サーマルヘッドＸ６は、ヘッドカバー１６が、主面１６ａと、接続部１６ｂと、斜面１６ｃと、突出部１６と、発熱部９の配列方向における両端部に延伸部１６ｅとを備えている。そして、ヘッドカバー１６の接続部１６ｂ、主面１６ｄ、および延伸部１６ｅ上に第２放熱部材１４が設けられている。

ヘッドカバー１６は、延伸部１６ｅが、発熱部９の配列方向における両端部に配置されており、主面１６ａ、接続部１６ｂ、および斜面１６ｃに接続されている。そのため、ヘッドカバー１６は、箱形形状をなしている。

延伸部１６ｅは、放熱体１の台部１ａ上に接するように配置されており、放熱体１の突起部１ｂに合わせた形状に切欠部（不図示）を有しており、切欠部に放熱体１の突起部１ｂが接するように放熱体１上に配置されている。そのため、ヘッド基体３は、放熱体１と
ヘッドカバー１６とに取り囲むように設けられており、封止されている。なお、放熱体１と延伸部１６ｅとを接着材により接合してもよい。

第２放熱部材１４は、ヘッドカバー１６の接続部１６ｂおよび主面１６ａ上に設けられており、一端部が放熱体１の一方の側面に接続され、他端部が放熱体１の他方の側面に接続されている。それにより、第２放熱部材１４と、ヘッド基体３および放熱体１との接着面積が増加することにより、第２放熱部材１４が強固に固定することができる。

また、サーマルヘッドＸ６は、記録媒体（不図示）と接触しやすい部位である斜面１６ｃに、第２放熱部材１４が設けられていない。そのため、第２放熱部材１４と記録媒体とが接触して、第２放熱部材１４が剥離する可能性を低減することができる。

サーマルヘッドＸ６は、延伸部１６ｅが放熱体１に接続された状態で、放熱体１上にヘッドカバー１６が設けられている。そのため、体積が小さく熱容量の小さいヘッドカバー１６と、体積が大きく熱容量の大きい放熱体１とを熱的に接続することができる。それにより、ヘッドカバー１６の熱容量を見かけ上増加させることができ、ヘッド基体３からヘッドカバー１６に効率よく熱伝導させることができる。その結果、ヘッドカバー１６上に設けられた第２放熱部材１４により、効率よく熱放射することができる。

また、サーマルヘッドＸ６は、ヘッド基体３が、ヘッドカバー１６と放熱体１とにより封止されている。そのため、印字カスあるいはゴミがヘッド基体３の側面から侵入する可能性を低減することができる。

また、第２放熱部材１４が延伸部１６ｅ上に設けられており、ヘッドカバー１６から放熱体１に熱伝導する間に、第２放熱部材１４により空気中に熱放射させることができる。

なお、延伸部１６ｅは、例えば、接続部１６ｂおよび斜面１６ｃから、放熱体１に向けて下方に延びる形状としてもよく、延伸部１６ｅの長さは、ヘッドカバー１６から放熱体１の上端までの長さであってもよく、ヘッドカバー１６から放熱体１の下端までの長さであってもよい。

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Ｚ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〜Ｘ６をサーマルプリンタＺに用いてもよい。また、サーマルヘッドＸ１〜Ｘ６を適宜に組み合わせてもよい。

例えば、共通電極１７を基板７の第１端面７ａおよび第２主面７ｄ上にのみ形成してもよい。この場合、基板７の第２主面７ｄ上に形成された共通電極１７とＦＰＣ５のプリント配線５ｂとを、別途設けたジャンパー線によって接続すればよい。

また、サーマルヘッドＸ１では、ＦＰＣ５を介してヘッド基体３の基板７上に設けられた共通電極１７およびＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１を外部の電源装置および制御装置等に電気的に接続しているが、これに限定されるものではない。例えば、ＦＰＣ５のように可撓性を有するフレキシブルプリント配線板ではなく、硬質のプリント配線板を介してヘッド基体３の各種配線を外部の電源装置等に電気的に接続してもよい。この場合、例えば、ヘッド基体３の共通電極１７およびＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１とプリント配線板のプリント配線とをワイヤーボンディング、ＡＣＦ接続あるいは半田接続等によって接続すればよい。また、ＦＰＣ５あるいはプリント配線板を設けずに、基板７に直接コネクタを接続してもよい。

また、サーマルヘッドＸ１では、図３，４に示されるように、電気抵抗層１５が、蓄熱層１３上のみならず、基板７の第１主面７ｃおよび第２主面７ｄ上にも設けられているが、基板７の第１端面７ａ上のリード部１７ｃと個別電極層１９とに接続されている限り、これに限定されるものではない。例えば、蓄熱層１３上にのみ設けられていてもよい。また、基板７の第１端面７ａ上の共通電極１７および個別電極１９を蓄熱層１３上に直接形成し、蓄熱層１３上の共通電極１７の先端部と個別電極１９の先端部との間の領域にのみ電気抵抗層１５が設けられていてもよい。

また、図２に示すサーマルヘッドＸ１では、複数の発熱部９の全てが共通電極１７に共通して接続されているが、これに限定されるものではない。例えば、共通電極１７の代わりに、隣接する２つの発熱部９ごとに発熱部９を接続する発熱部接続配線（不図示）によって、複数の発熱部９を接続してもよい。

また、上記実施形態のサーマルヘッドＸ１では、発熱部９が、蓄熱層１３上で、基板７の厚さ方向の略中央に設けられているが、蓄熱層１３の第１領域よりも基板７の第２主面７ｄ側に、発熱部９が設けられていない蓄熱層１３の第２領域を設けることができる限り、これに限定されるものではない。例えば、発熱部９が蓄熱層１３上で、基板７の厚さ方向の略中央から基板７の第１主面７ｃ側にずれた位置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Ｘ１では、図３，４に示すように、基板７の第１端面７ａが凸状の曲面形状を有しているが、基板７の第１端面７ａの表面形状および傾斜角度は特に限定されるものではなく、任意の形態をとることができる。例えば、基板７の第１端面７ａは、平面形状であってもよいし、屈曲した面で形成されていてもよい。また、基板７の第１主面７ｃおよび第２主面７ｄと基板７の第１端面７ａとのなす角度が直角ではなく、鈍角または鋭角であってもよい。

さらにまた、発熱部９が基板７の第１端面７ａに設けられた例を示したがこれに限定されるものではない。発熱部９が、第１主面７ｃに設けられた平面ヘッドにおいても、本発明を適用することができる。

また、本明細書において、発熱部９を薄膜形成技術により形成する薄膜ヘッドを用いて説明したが、発熱部９を厚膜形成技術により形成する厚膜ヘッドに本発明を用いてもよい。

Ｘ１〜Ｘ６ サーマルヘッド
１ 放熱体
３ ヘッド基体
５ フレキシブルプリント配線板
７ 基板
７ａ 第１端面
７ｂ 第２端面
７ｃ 第１主面
７ｄ 第２主面
９ 発熱部
１１ 駆動ＩＣ
１２ 第１放熱部材
１３ 蓄熱層
１４ 第２放熱部材
１６ ヘッドカバー
１７ 共通電極
１８ 接着剤
１９ 個別電極
２０ 放熱樹脂
２１ ＩＣ−ＦＰＣ接続電極
２５ 保護層
２７ 第１絶縁層
２９ 第２絶縁層

Claims (10)

1. 基板、
   該基板上に設けられた複数の発熱部、および
   該発熱部に電気的に接続された電極、を備えるヘッド基体と、
   前記ヘッド基体に接合され、前記発熱部により生じた熱を放熱するための放熱体と、
   前記ヘッド基体および前記放熱体のうち少なくとも一方に設けられ、前記ヘッド基体または前記放熱体の熱を放熱するための第１放熱部材と、
   該第１放熱部材に接して配置されており、該第１放熱部材よりも熱放射率の高い第２放熱部材と、を備え、
   前記第２放熱部材が、前記第１放熱部材よりも熱伝導率が高いことを特徴とするサーマルヘッド。
2. 基板、
   該基板上に設けられた複数の発熱部、および
   該発熱部に電気的に接続された電極、を備えるヘッド基体と、
   前記ヘッド基体に接合され、前記発熱部により生じた熱を放熱するための放熱体と、
   前記ヘッド基体および前記放熱体のうち少なくとも一方に設けられ、前記ヘッド基体または前記放熱体の熱を放熱するための第１放熱部材と、
   該第１放熱部材に接して配置されており、該第１放熱部材よりも熱放射率の高い第２放熱部材と、を備え、
   前記第１放熱部材が前記ヘッド基体と前記放熱体との間に配置されており、
   前記第２放熱部材が、前記基板の前記発熱部の近傍から、前記第１放熱部材上および前記放熱体の側面にわたって設けられていることを特徴とするサーマルヘッド。
3. 基板、
   該基板上に設けられた複数の発熱部、および
   該発熱部に電気的に接続された電極、を備えるヘッド基体と、
   前記ヘッド基体に接合され、前記発熱部により生じた熱を放熱するための放熱体と、
   前記ヘッド基体および前記放熱体のうち少なくとも一方に設けられ、前記ヘッド基体または前記放熱体の熱を放熱するための第１放熱部材と、
   該第１放熱部材に接して配置されており、該第１放熱部材よりも熱放射率の高い第２放熱部材と、を備え、
   前記第１放熱部材は、前記ヘッド基体を覆うように設けられたヘッドカバーであり、
   該ヘッドカバーは前記基板の上面にて接続されており、
   前記ヘッドカバーに、前記第２放熱部材が設けられていることを特徴とするサーマルヘッド。
4. 前記第２放熱部材が、前記ヘッドカバーの上面に設けられている、請求項３に記載のサーマルヘッド。
5. 前記ヘッドカバーに設けられた前記第２放熱部材が、前記放熱体上にまで延びており、該放熱体に接続されている、請求項３または４に記載のサーマルヘッド。
6. 前記ヘッドカバーは、前記発熱部の配列方向における両端部に、前記放熱体に接続され、前記基板を取り囲むように延びた延伸部を備えており、
   前記第２放熱部材が、前記延伸部上に設けられている、請求項３乃至５に記載のサーマルヘッド。
7. 前記基板は、前記ヘッドカバーと、前記放熱体とにより封止されている、請求項６に記載のサーマルヘッド。
8. 基板、
   該基板上に設けられた複数の発熱部、および
   該発熱部に電気的に接続された電極、を備えるヘッド基体と、
   前記ヘッド基体に接合され、前記発熱部により生じた熱を放熱するための放熱体と、
   前記ヘッド基体および前記放熱体のうち少なくとも一方に設けられ、前記ヘッド基体または前記放熱体の熱を放熱するための第１放熱部材と、
   該第１放熱部材に接して配置されており、該第１放熱部材よりも熱放射率の高い第２放熱部材と、を備え、
   前記第１放熱部材は、前記発熱部に電圧を供給するための配線電極を有する外部基板であり、
   該外部基板に、前記第２放熱部材が設けられていることを特徴とするサーマルヘッド。
9. 前記基板上の前記電極と、前記外部基板の前記配線電極とが接続部にて電気的に接続されており、
   該接続部に対応する前記外部基板の領域に、前記第２放熱部材が設けられている、請求項８に記載のサーマルヘッド。
10. 請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載のサーマルヘッドと、
    複数の前記発熱部上に記録媒体を搬送する搬送機構と、
    複数の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。

Images