JPH04276463A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ，プリン
タ，各種記録計器等に使用され、精密な印字が可能なサ
ーマルプリンタのサーマルヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の薄膜型サーマルヘッドにおいては
、図１に示すように、グレーズ層を有するセラミックス
基板５１の表面に導電パターン，発熱体薄膜及び耐摩耗
性薄膜が積層され、更にセラミックス基板５１にＩＣ５
２を搭載し、その上に供給された感熱紙５３の所定部分
をプラテン５４でセラミックス基板５１に押し付けなが
ら、発熱体で加熱印字している。このとき、プラテン５
４からの力を受け、且つセラミックス基板５１に発生し
た熱を放散させる発熱体５５を、セラミックス基板５１
の裏面に取り付けている。また、複数のＩＣ５２に対す
る共通信号をまとめ、ソケット５８への配線を形成する
集合基板５７が、セラミックス基板５１に隣接配置され
ている。なお、ＩＣ５２は、カバー５６で覆われている
。

【０００３】この種のサーマルヘッドの高速印字性能を
維持するため、セラミックス基板の表面に形成された電
極膜の間に位置させる細幅の発熱部を基板の端面に可能
な限り近付けた先端型サーマルプリンタヘッドが使用さ
れている。しかし、セラミックス基板の平面部を発熱部
とし、この発熱部にプラテンで感熱紙を押し付ける方式
では、プラテン押圧のためのスペースが必要となり、全
体的に大型の製品となる。

【０００４】セラミックス基板５１は、導電パターン及
び発熱体の形成時に高温に加熱されること、サーマルヘ
ッドの作動時に作用面が高温雰囲気に晒されること等か
ら、耐熱性に優れた材料として有効なものである。しか
し、セラミックス基板を使用した場合、基板の熱容量が
大きくなり、熱応答性が低い欠点がある。その結果、作
用部を所定の温度に昇温させるために、電力消費量が大
きくなる。

【０００５】また、作動時の熱で基板に生じる反りによ
る影響をなくし、ムラのない印字を行うため、たとえば
４ｋｇを超える大きな力でプラテン５４をセラミックス
基板５１に押し付けることが必要になる。そのため、反
力受として働く放熱体５５が一層大きなものとなる。そ
して、大きな力で押し付けられているプラテン５４とセ
ラミックス基板５１との間に感熱紙５３を送るため、給
紙フィーダの駆動モータとしてパワーの大きなものが必
要になる。

【０００６】更に、複数のＩＣ５２に対する信号をまと
めるため、セラミックス基板５１とは別個に集合基板を
必要とする。その分だけ、部品点数が増加し、組立て作
業が複雑になると共に、製品コストを上昇させる原因に
もなる。

【０００７】これらの欠点を解消するものとして、図２
に示すように、樹脂基板の両面に導電パターンを形成し
、端面に発熱体を設けたものが特願平２−５４６０号と
して提案されている。

【０００８】新しく提案されたサーマルヘッドは、樹脂
基板６１の上方部分の両面それぞれに導電体としての銅
パターン６２及び共通電極用の銅薄膜６３を形成してい
る。そして、銅パターン６２及び銅薄膜６３に接続され
る状態で、発熱体６４が樹脂基板６１の端面に形成され
ている。他方、樹脂基板６１の下方部分の両面には、集
合配線としての機能を受け持つ回路部６５が印刷され、
この回路部６５と発熱体６４とを接続するＩＣ６６が樹
脂基板６１の片面に搭載されている。

【０００９】ＩＣ６６搭載側とは反対側の樹脂基板６１
の表面には、アルミ等の熱伝導性に優れた金属製の放熱
体６７が取り付けられている。放熱体６７載置側の樹脂
基板６１の表面に形成された銅薄膜６３は、発熱体６４
と放熱体６７を接続することにより、放熱路としての機
能を持たせている。

【００１０】なお、サーマルヘッドを所定の電源及びコ
ントローラに接続するため、樹脂基板６１の下部にソケ
ット６８が設けられている。また、感熱紙，インクフィ
ルム等の感熱体の通過によって発熱体６４が摩耗するこ
とを防止するため、耐摩耗性保護膜６９を発熱体６４の
上に積層している。

【００１１】この形式のサーマルヘッドは、図３に示す
ように、感熱紙７０の走行方向に対して直角、すなわち
樹脂基板６１の端面が感熱紙７０の表面に対向するよう
に配置される。そして、給紙ロール７１から送り出され
た感熱紙７０に対して、樹脂基板６１の端面にある発熱
体６４で印字焼付けが行われる。このとき、発熱体６４
と感熱紙７０との接触状態は、静電防止を兼ねたブラシ
７２で感熱紙７０を発熱体６４に押し付ける程度の僅か
な力で維持される。印字された感熱紙７０は、送りロー
ル７３によって系外に送り出される。

【００１２】基板６１の端面に形成した発熱体６４が感
熱紙７０に接触するため、基板６１の熱容量を極めて小
さくすることができると共に、印字焼き付けに必要な電
力消費量も僅かで済む。また、熱変形が小さな端面を作
用面としているので、たとえ樹脂等の耐熱温度が低い材
料で作った基板にあっても、基板６１のたわみが抑制さ
れ、発熱体６４と感熱紙７０との接触状態が良好に維持
されるため、鮮明な印字面を得ることができる。しかも
、従来のサーマルプリンタで必要とされていたプラテン
による大きな力で感熱紙を押し付けることが不要になり
、装置の小型化も図られる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】発熱体６４は、感熱紙
７０に所定の印字を行うため、多数のドットからなって
いる。そして、印字しようとする部分に対応した発熱体
６４のドットに通電して昇温させ、感熱紙７０を所定の
パターンに従って着色させる。この着色，或いはインク
リボンを使用して普通紙を印字する際の熱転写は、ドッ
トの形状及び大きさによって影響され、印字面の鮮明度
を左右する。

【００１４】この点、基板６１の端面に、複数のドット
からなる発熱体６４を形成することは工夫を要する。た
とえば、従来の基板表面に発熱体を形成する場合、適宜
のマスキングを施した後で抵抗材料をスパッタリングす
ることにより、所定のパターンでドットが形成される。 印字を精密にするためドットの単位長さ当りの個数を増
加させるためには、この方法によるとき高密度化が困難
であり、高密度化に伴って所定ピッチの製造に特殊な技
術を必要とし、製造コストの上昇をもたらす原因となる
。

【００１５】そこで、本発明は、このような問題を解消
すべく案出されたものであり、発熱体が端面に形成され
ている絶縁基板に着目し、２枚の絶縁基板を重ね合わせ
ることにより、ドット形成に関する製造上の困難さを克
服し、所定のピッチで且つ高密度にドットが配列された
サーマルヘッドを得ることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明のサーマルヘッド
は、その目的を達成するために、２枚の絶縁基板と、該
絶縁基板の両面にそれぞれ形成された導電パターン及び
共通電極薄膜と、前記絶縁基板の端面に設けられ、前記
導電パターン及び前記共通電極薄膜とを電気的に接続す
る発熱体とを備えており、前記発熱体は所定ピッチで複
数のドット区分に分割されており、且つ前記２枚の絶縁
基板は、それぞれのドット区分が相互に半ピッチずれた
状態で重ね合わされていることを特徴とする。

【００１７】２枚の絶縁基板は、それぞれの共通電極用
銅薄膜側が対向するように貼り合わされる。或いは、基
板の途中で一面から他面に基板を貫通する導電パターン
を設けるとき、共通電極薄膜を外側にし、絶縁性樹脂等
の絶縁層を介して導電パターンを対向させて、２枚の絶
縁基板を貼り合わせることもできる。何れの場合も、外
側に配置された導電パターン或いは共通電極薄膜に接触
する放熱体で２枚の絶縁基板を挟持することにより、放
熱路が形成される。

【００１８】

【作用】端面に発熱体が形成された絶縁基板を、発熱体
のドットパターンが相互に半ピッチずれるように重ね合
わせると、単純計算で１／２ピッチのドットパターンを
もつ発熱体となる。そのため、個々の絶縁基板に形成さ
れる発熱体のドットパターンは、目標とするドット密度
の半分で良く、精度に対する要求が大幅に緩和される。 このようなドット密度の向上は、基板端面に発熱体を形
成することにより初めて可能となる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照しながら、実施例によって
本発明を具体的に説明する。 −実施例１− 本実施例においては、絶縁性の良好なポリイミド樹脂製
で板厚７５μｍのシートを基板材料として使用した。そ
して、図４に示すように樹脂基板１０の両面を所定のパ
ターンに沿ってメタライズした後、一面に導電パターン
２０となる銅薄膜、他面に共通電極用銅薄膜３０となる
銅薄膜をほぼ２５μｍの膜厚で電気めっきによって形成
した。

【００２０】樹脂基板１０の端部には、等間隔で凹部及
び凸部が繰り返されるドット区分１１を形成した。凸部
１２の板面に沿った長さを６２．５μｍとし、隣接する
凸部１２の間に同じく長さ６２．５μｍで深さ１００μ
ｍの凹部１３を形成した。導電パターン２０は、各凸部
１２ごとに独立して設けられている。他方、共通電極薄
膜３０は、樹脂基板１０の反対側の表面全体を覆った一
体的なものとして形成されている。

【００２１】凸部１２の端面にタンタル混合物をスパッ
タリングし、厚み０．２μｍの発熱体薄膜４０を形成し
た。発熱体薄膜４０は、個々の凸部１２ごとに隣接する
もの同士が凹部１３によって仕切られた。この発熱体薄
膜４０によって、それぞれの凸部１２の端縁に臨んだ導
電パターン２０及び共通電極薄膜３０を相互に電気的に
接続した。なお、感熱紙，インクリボン等の感熱体の通
過によって発熱体薄膜４０が摩耗することを防止するた
め、ＳｉＯ２　の絶縁膜及びＴａ２　Ｏ５　を主成分と
する耐摩耗性保護薄膜を発熱体薄膜４０の表面に積層し
た。

【００２２】このように作製された樹脂基板１０，１４
を２枚１組として重ね合わせた。このとき、一方の樹脂
基板１０に形成された凸部１２及び凹部１３が他方の樹
脂基板１４の凹部１３及び凸部１２に対向するように凸
部１２及び凹部１３で形成されるドットパターンが半ピ
ッチずれた状態で、共通電極薄膜３０を内側にして樹脂
基板１２及び１４を重ね合わせた。そして、外側に位置
する導電パターンとしての銅薄膜２０にＩＣ４１を接続
した後、両側から放熱体４２，４３で挟持した。なお、
放熱体４２，４３にはＩＣ４１が嵌め込まれる凹部４４
が形成されている。この凹部４４に嵌め込まれたＩＣ４
１の表面は、放熱体４２，４３の内側面と面一になる。

【００２３】放熱体４２，４３によって挟持された樹脂
基板１０，１４を上からみたとき、それぞれの凸部１２
及び凹部１３で形成されるドットパターンは、図５に示
す位置関係になる。すなわち、樹脂基板１０単体でみた
とき凸部１２及び凹部１３のピッチｐ０　が１２５μｍ
であったものが、２枚の樹脂基板１０，１４を重ね合わ
せるとき、ピッチｐ１　＝６２．５μｍのドットパター
ンとなる。このドットの高密度化によって、精密な印字
焼付けが可能となる。しかも、個々の樹脂基板１０又は
１４における隣接する凸部１２，１２の間を十分に大き
く取ることができるため、レーザーカットや機械的切断
によって精度良く凹部１３を形成する作業も容易になる
。

【００２４】相対向する銅薄膜３０の間に絶縁フィルム
４４を挟み、両者の導通を防いだ。しかし、一方の樹脂
基板１０に設けた発熱体薄膜４０と他方の樹脂基板１４
に設けた発熱体薄膜４０との間の短絡が凹部１３等によ
って防止されるときには、絶縁フィルム４５を省略する
こともできる。

【００２５】樹脂基板１０，１４を重ね合わせた後、図
６に示すように両側から放熱体４２，４３で挟持し、サ
ーマルヘッドを組み立てた。このサーマルヘッドを、図
３の場合と同様に樹脂基板１０，１４の端面に位置する
発熱体薄膜４０を感熱紙７０に対向させた状態で感熱紙
７０に対する印字焼付けを行ったところ、非常に鮮明な
印字面が得られた。また、通電によって発熱体薄膜４０
に発生した熱は、導電パターン２０を介して放熱体４２
，４３に効率よく伝達されたため、樹脂基板１０，１４
の温度は常に１００℃以下に保たれた。また、両側から
放熱体４２，４３で挟持されているため、樹脂基板１０
，１４の端面形状が初期状態に維持され、熱変形等に起
因する悪影響は何ら見られなかった。

【００２６】これに対し、同程度の鮮明度をもつ印字面
を１枚の樹脂基板を使用したサーマルヘッドで得ようと
すると、図７に示すように発熱体薄膜４０に形成される
ドットパターンのピッチを６５μｍにすると共に、個々
のドット区分間に１０μｍ以下の極めて僅かな間隙を形
成することが必要であった。その結果、極めて緻密な作
業を高精度に行うことになり、サーマルヘッドの製作に
手数及び熟練が要求され、製作コストの上昇させる原因
となった。しかも、個々のドット区分の間に隙間が必然
的に設けられるため、図４〜６に示したサーマルヘッド
に比較して印字面の鮮明度も若干劣っていた。

【００２７】−実施例２− 本実施例においては、共通電極薄膜を外側に配置し、こ
の共通電極薄膜に放熱体を接触させることにより、放熱
体に対する熱伝達を向上させた。樹脂基板としては、図
８に示すように樹脂基板１０，１４の下部で、導電パタ
ーン２０及び共通電極薄膜３０となる２種類の薄膜を一
側の面に形成した。そして、ＩＣ４１が装着される箇所
を通過した後で導電パターン２０を樹脂基板１０，１４
を貫通して、反対側の面に形成した導電パターン１２に
接続した。他方、共通電極薄膜１３は、そのまま樹脂基
板１０，１４の端面まで延長させた。樹脂基板１０，１
４の端面では、基板両面にある導電パターン２０及び発
熱体薄膜３０を実施例１と同様に発熱体薄膜で４０で接
続した。

【００２８】これら樹脂基板１０，１４を２枚１組とし
、間に絶縁フィルム４５を介して重ね合わせた。そして
、実施例１と同様に両側から放熱体４２，４３で挟持し
た。この場合、広い面積にわたって形成された共通電極
薄膜３０が放熱体４２，４３に接触するため、発熱体４
０で発生した熱は、共通電極薄膜３０を介して効率よく
放熱体４２，４３に伝達される。なお、一面に導電パタ
ーン２０及び共通電極薄膜３０が形成されている樹脂基
板１０，１４の下部に接触する放熱体４２，４３の表面
に対しては絶縁処理を施し、導電パターン２０と共通電
極薄膜３０との間の短絡を防止した。

【００２９】放熱体４２，４３の配置はこれに拘束され
るものではなく、たとえばＩＣ４１が装着される箇所よ
り上方部分のみの共通電極薄膜３０に接触するように放
熱体４２，４３を配置することも可能である。すなわち
、樹脂基板１０，１４が高温になるのは発熱体薄膜４０
の近傍であるので、この部分における放熱を十分に行う
とき、樹脂基板１０，１４の熱劣化を防止することがで
きる。この場合、放熱体４２，４３の基板側表面を絶縁
処理することなく、熱伝達効率が良好な金属質のままで
使用することができる。

【００３０】本実施例においては、広い面積をもつ共通
電極薄膜３０を放熱路としているので、発熱体薄膜４０
に発生した熱が効率よく放熱体４２，４３に伝達され、
樹脂基板１０，１４の昇温が一層確実となり、長時間の
印字焼き付けに使用しても１００℃を超える温度に樹脂
基板１０，１４が加熱されることがなかった。

【００３１】−実施例３− 実施例１及び２のように２枚の樹脂基板１０，１４を重
ね合わせて、それぞれに形成された発熱体薄膜４０で所
定ピッチのドットパターンを形成するとき、樹脂基板１
０及び１４を相互に正確な位置関係で重ねることが必要
である。そこで、本実施例においては、図９に示すよう
に片方の樹脂基板１０の隅部に位置決め用突起１５を形
成し、これに対応する位置で他方の樹脂基板１４に位置
決め用孔１６を形成した。

【００３２】孔部１６に突起１５を嵌め合わせるとき、
両樹脂基板１０，１４の位置関係を高精度に規定するこ
とができる。その結果、樹脂基板１０の凸部１２及び凹
部１３に樹脂基板１４の凹部１３及び凸部１２が正確に
対応した状態が得られる。なお、図９においては、樹脂
基板１０，１４の一隅に突起１５及び孔部１６を形成し
た状態を示しているが、これら突起１５及び孔部１６は
樹脂基板１０，１４の複数の隅部に適宜の個数設けられ
る。

【００３３】位置決め手段としては、放熱体４２，４３
を使用することも可能である。たとえば、図４に示すよ
うに、樹脂基板１０，１４を貫通する突起４６を一方の
放熱体４３に形成し、他方の放熱体４２には突起４６の
先端が挿入される孔部４７を形成する。また、樹脂基板
１０，１４には、突起４６に対応する位置に挿通孔４８
，４９を形成する。そして、放熱体４３側の突起４６に
樹脂基板１４及び１０を差し込んだ後で、突起４６の先
端部を孔部４７に嵌め込む。これによって、放熱体４２
，４３を含む全体が正確な位置関係で容易に組み立てら
れる。

【００３４】以上の実施例においては、ポリイミド樹脂
を絶縁基板材料として使用した。しかし、本発明はこれ
に拘束されることなく、テフロン等の他の耐熱性樹脂や
セラミックスシート，絶縁処理した金属薄板等を使用す
ることもできる。また、導電薄膜２０，３０としては、
電気めっきによらずＣＶＤ，ＰＶＤ等の適宜の方法によ
って形成することができ、銅の外に錫，金等を薄膜形成
材料として使用することができる。また、発熱体薄膜４
０としても、スパッタリング，ＣＶＤ，蒸着等の適宜の
方法によって、Ｃｒ−Ｎｉ系合金等の金属性抵抗材料，
無機質抵抗材料等から形成することが可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、端面に発熱体が形成された絶縁基板の長所を活用し
、２枚の絶縁基板を重ね合わせることにより、小さなピ
ッチで配列されたドットパターンをもつサーマルヘッド
が得られる。しかも、個々の絶縁基板に形成された発熱
体薄膜が正確な形状及び配列形態を持ち、絶縁基板が重
ね合わせられた状態で実質的にドット区分の間に隙間を
生じることがないため、組合せられたドットパターンは
、鮮明度の高い印字面を形成する上で好適なものとなる
。また、十分な間隙をもったドットパターンで絶縁基板
単体に発熱体を形成することができるため、高精度の精
密作業を必要とせず製造自体も容易となり、コストの低
減が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　従来のサーマルヘッドを組み込んだサーマ
ルプリンタを示す。

【図２】　　本発明者等が先に提案した基板端面に発熱
体を設けらサーマルヘッドを示す。

【図３】　　先願のサーマルヘッドを使用して感熱紙に
印字焼付けを行っている状態を示す。

【図４】　　本発明に従ったサーマルヘッドの分解斜視
図。

【図５】　　本発明に従ったサーマルヘッドを上から見
た要部展開図。

【図６】　　本発明に従ったサーマルヘッドの側面図。

【図７】　　１枚の樹脂基板に高密度のドットパターン
を形成したサーマルヘッドを上から見た要部展開図。

【図８】　　他の実施例におけるサーマルヘッドの要部
分解図。

【図９】　　位置合わせ用の突起及び孔部を形成した樹
脂基板の斜視図。

【符号の説明】

１０，１４：樹脂基板　　　　１１：ドット区分　　　
　　　１２：凸部 １３：凹部　　　　　　　　　　　　　　１５：位置決
め用突起　　１６：位置決め用孔部 ２０：導電パターン　　　　　　３０：共通電極薄膜　
　　　４０：発熱体薄膜 ４１：ＩＣ　　　　　　　　　　　　　　４２，４３　
　放熱体　　　　４４：ＩＣ挿入用の凹部 ４５：絶縁フィルム　　　　　　４６：位置決め用突起
　　４７：位置決め用孔部 ４８，４９：挿通孔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　２枚の絶縁基板と、該絶縁基板の両面
   にそれぞれ形成された導電パターン及び共通電極薄膜と
   、前記絶縁基板の端面に設けられ、前記導電パターン及
   び前記共通電極薄膜とを電気的に接続する発熱体とを備
   えており、前記発熱体は所定ピッチで複数のドット区分
   に分割されており、且つ前記２枚の絶縁基板は、それぞ
   れのドット区分が相互に半ピッチずれた状態で重ね合わ
   されていることを特徴とするサーマルヘッド。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の２枚の絶縁基板は、共
   通電極用銅薄膜側が貼り合わされていることを特徴とす
   るサーマルヘッド。
3. 【請求項３】　　基板の途中で一面から他面に前記基板
   を貫通する導電パターンと、前記基板の一面に位置する
   共通電極薄膜と、前記基板の端面で前記導電パターン及
   び前記共通電極薄膜とを電気的に接続し、所定ピッチで
   複数のドット区分に分割された発熱体が形成された２枚
   の絶縁基板を、前記共通電極薄膜を外側にして前記導電
   パターンが絶縁層を介して対向し、且つ前記発熱体のド
   ット区分が相互に半ピッチずれて位置するように重ね合
   わせていることを特徴とするサーマルヘッド。
4. 【請求項４】　　請求項１〜３の何れかに記載の絶縁基
   板は、それぞれ外側に配置された共通電極薄膜或いは導
   電パターンに接触する放熱体で挟持されていることを特
   徴とするサーマルヘッド。