JPH05220997A - サーマルヘッドとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 前述の技術的課題を解消し、構成を小型化す
ることができると共に、電気的接続に関する信頼性を向
上することができるサーマルヘッドとその製造方法を提
供することである。 【構成】 放熱板３５上に耐熱性基板３４と外部配線基
板４０とを隣接させて配置する。これらの境界上に平面
度調整片５０，５０ａと駆動回路素子３７とを交互に固
着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、いわゆるラインプリン
ターあるいは、シリアルプリンターとして用いられるサ
ーマルヘッドおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１は第一の従来のサーマルヘッド１
の斜視図であり、図１２は図１１の切断面線Ｘ１２−Ｘ
１２から見た断面図である。サーマルヘッド１は、たと
えばアルミナなどの電気絶縁性材料からなる耐熱性基板
２を備え、その主面上に共通電極３ｂと複数の個別電極
３ｃとこれらによって規定される発熱抵抗体列３ａとが
形成される。個別電極３ｃは所定数毎に複数の駆動回路
素子４にそれぞれ接続され、各駆動回路素子４は保護樹
脂層２４で被覆される。絶縁基板２上には各駆動回路素
子４毎に接地電極２５がそれぞれ形成される。

【０００３】絶縁基板２および前記駆動回路素子４に駆
動用の表示データや各種制御信号を供給する可撓性を有
するフィルム状の外部配線基板７は、粘着剤１５を介し
て放熱板５に固着される。外部配線基板７は、絶縁基板
２の発熱抵抗体列３ａと反対側の端部付近の接合部２６
で絶縁基板２上の共通電極３ｂおよび接地端子２５や駆
動回路素子４に印画動作のための表示データや各種制御
信号を供給する複数の信号ラインと接続される。この外
部配線基板７には、さらに外部の電気回路と接続するた
めのコネクタ１０が接続端子１４によって取付けられ
る。前記駆動回路素子４は、はんだバンプ２７を有して
おり、前記個別電極３ｃおよび接地電極２５などにフェ
ースダウンボンディング法で接続される。このような従
来例のサーマルヘッド１では、下記のような問題点を有
している。

【０００４】（１）図１２に示す絶縁基板２の副走査方
向の長さ（以下、幅と称する）Ｗ１および外部配線基板
７の幅Ｗ２を低減することができず、サーマルヘッド１
の小型化が困難である。すなわち発熱抵抗体列３ａと駆
動回路素子４との長さＬ１は、これを過剰に小さくする
と保護樹脂層２４がプラテンローラ１３と接触するた
め、その低減には限界がある。また絶縁基板２上の個別
電極３ｃおよび接地電極２５は、たとえばアルミニウム
を膜厚１μｍに成膜して形成するため、導体抵抗損失が
比較的大きい。このため、外部配線基板７の接合部２６
を可及的に駆動回路素子４の近傍に配置する必要があ
る。外部配線基板７の回路配線は、例として１０μｍ以
上の膜厚に構成することは容易であり、導体抵抗体損失
が小さいからである。しかし、駆動回路素子４は破損防
止のために保護樹脂２４で被覆保護する必要がある。さ
らに絶縁基板２と外部配線基板７の接続部には接続領域
Ｌ２（２８）が必要である。

【０００５】（２）前述したように、絶縁基板２上の回
路配線は、絶縁基板２上の発熱抵抗体列３ａを被覆する
保護層の表面と感熱紙１２との接触を良好に維持するた
め前述したように、例として１μｍ程度の膜厚に形成さ
れる。これにより前記共通電極３ｂ、個別電極３ｃおよ
び接地電極２５などで導体抵抗体損失が大きく、感熱印
画時に濃度むらが発生したり、または印字効率が悪いと
いう問題を有している。

【０００６】図１３は典型的な第２の従来例のサーマル
ヘッド１ａの断面図である。サーマルヘッド１ａは、電
気絶縁性を有する耐熱性基板２を備え、この上に発熱抵
抗体列３が図１３紙面と垂直方向に延びて形成される。
耐熱性基板２上には、この発熱抵抗体列３を選択的に発
熱駆動する駆動回路素子４が搭載され、耐熱性基板２は
たとえばアルミニウムから成る放熱板５に接着される。

【０００７】前記駆動回路素子４は、放熱板５上にスペ
ーサ６を介して装着され、さらに外部の電気回路と接続
するためのコネクタ１０が接続端子１４によって取付け
られている外部配線基板７に接続される。外部配線基板
７の放熱板５上の範囲や外部配線基板７と耐熱性基板２
との接続部分に亘る範囲を被覆するヘッドカバー８が設
けられる。このヘッドカバー８はねじ９により、前記外
部配線基板７およびスペーサ６を介して、放熱板５に螺
着される。

【０００８】前記ヘッドカバー８は、プラテンローラ１
３に押圧された感熱紙１２が発熱抵抗体列３上を摺動す
る際に、感熱紙１２を予め定める方向に円滑に案内する
機能を有し、サーマルヘッド１には必須の構成要素であ
る。

【０００９】このような第２の従来例では、ねじ９でヘ
ッドカバー８を放熱板５に固定する構成であるため、外
部配線基板７にねじ９が挿通する複数の挿通孔１１を設
ける必要がある。このため、外部配線基板７に形成され
る回路配線は、当該複数の挿通孔１１を避けて配線され
るため、回路配線が複雑になる。また耐熱性基板２の大
きさを、必要な回路配線の仕様のみで決定される大きさ
よりもさらに大きくする必要があり、サーマルヘッド１
の小形化および外部配線基板７の小型化を阻害してしま
うという課題を有している。また該挿通孔１１へのねじ
９の取付け作業によって、挿通孔１１の周囲の回路配線
が断線を生じやすいという課題を有している。

【００１０】図１４は、第３の従来例のサーマルヘッド
１ｂの断面図である。本従来例は第図１３図示のサーマ
ルヘッド１ａに類似し、ヘッドカバー８に外部配線基板
７から突出したコネクタ１０の接続端子１４の端子被覆
部１５を構成したことを特徴としている。この従来例で
もヘッドカバー８は、放熱板５にねじ９によって取付け
られ、同様な問題点を有している。

【００１１】図１５図示の第４の従来例のサーマルヘッ
ド１ｃは、上記サーマルヘッド１ｂにおけるヘッドカバ
ー８と同様な機能を有するヘッドカバー８を板状体を屈
曲して形成している。この板状体から成るヘッドカバー
８はねじ９により放熱板５に取付けられるので、前記問
題点と同様な問題点を有している。

【００１２】図１６図示のサーマルヘッド１ｄは、放熱
板５上に前記耐熱性基板２と異なる別途の配線基板１６
を装着し、この上に駆動回路素子４を実装している。こ
の従来例では、放熱板５上に他の配線基板１７が設けら
れ、耐熱性基板２、駆動回路素子４および配線基板１７
は、柔軟性を有するフィルム状の接続用の回路配線が形
成されたフィルムキャリアテープ１８により接続され
る。この従来例のヘッドカバー８は、前記配線基板１
７、フィルムキャリアテープ１８および耐熱性基板２の
一部分を含む範囲を被覆し、支柱１９を有する。このヘ
ッドカバー８も図示しない部分で放熱板５にねじ止めさ
れる。このようなサーマルヘッド１ｄも前述の問題点と
同様な問題点を有している。

【００１３】図１７図示のサーマルヘッド１ｅでは、耐
熱性基板２とは異なる別途の配線基板１７に駆動回路素
子４を搭載し、耐熱性基板２と配線基板１７とを放熱板
５上に接着し、発熱抵抗体列３に関する共通電極２０を
リード線２１により前記配線基板１７に接続している。
本従来例のヘッドカバー８は、板状体を屈曲して成り、
前記配線基板１７を介してねじ９により放熱板５に固定
される。したがってこの従来例においても、前述した問
題点と同様な問題点を有している。

【００１４】図１８は、さらに他の従来例のサーマルヘ
ッド１ｆの断面図である。この従来例では、耐熱性基板
２と異なる配線基板１７上に駆動回路素子４を搭載し、
配線基板１７から駆動回路素子４上を被覆する被覆片２
２および、前記配線基板１７を挿通して放熱板５の下方
に突出する係止片２３が一体に設けられているヘッドカ
バー８を備えている。したがってヘッドカバー８は、こ
の係止片２３により放熱板５に固定される。すなわちこ
の従来例においても前記従来例におけるねじ９を用いな
いことにより、幾分の作業工程の簡略化は図られるもの
の、やはり前記従来例で述べた問題点と同様な問題点を
有している。

【００１５】このような課題を解決するために発熱抵抗
体が形成された絶縁基板２と外部配線基板７とを跨いだ
状態で駆動回路素子４を搭載する技術が、特開昭５９−
２８６５号に示されている。しかしながら、この従来例
では各基板の厚みのばらつきにより、駆動回路素子４の
搭載と電気的接続とが困難である。また駆動回路素子４
の副走査方向に沿う幅が例として約１ｍｍと小さいた
め、前記接地電極２５の主走査方向に沿う幅を拡大する
ことが困難であり、これにより導体抵抗体損失を抑制で
きず、前述のような問題を生じるという課題を有してい
る。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】前述した各従来例のい
ずれも共通に構成が大型であり、電気的接続に関する信
頼性が低いという課題を有している。

【００１７】本発明の目的は、前述の技術的課題を解消
し、構成を小型化することができると共に、電気的接続
に関する信頼性を向上することができるサーマルヘッド
とその製造方法を提供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１主面上に
複数の発熱抵抗体と、発熱抵抗体に通電する電極とが形
成された耐熱性基板と、耐熱性基板が第２主面で粘着固
定される放熱部材と、放熱部材上で耐熱性基板と隣接し
て配置される外部配線基板とを備えるサーマルヘッドに
おいて、耐熱性基板と外部配線基板との隣接する端部間
に亘って、発熱抵抗体を通電駆動する集積回路素子と平
面度調整片とを固定したことを特徴とするサーマルヘッ
ドである。

【００１９】また本発明は、第１主面上に複数の発熱抵
抗体と電極とが形成された耐熱性基板と外部配線基板と
を隣接させるとともに弾性を有する乗載部材上に乗載
し、次いで耐熱性基板と外部配線基板との端部間に亘っ
て平面度調整片と発熱抵抗体を通電駆動する集積回路素
子とを固着し、その後、耐熱性基板と外部配線基板とを
押圧部材で共通に押圧して、これらの各第１主面を面一
に調整し、しかる後、絶縁基板と外部配線基板とを放熱
部材上に粘着固定するようにしたことを特徴とするサー
マルヘッドの製造方法である。

【００２０】

【作用】本発明に従えば、第１主面上に複数の発熱抵抗
体と電極とが形成された耐熱性基板と外部配線基板とを
隣接させて、弾性を有する乗載部材上に乗載して、隣接
する端部間に亘り、平面度調整片と発熱抵抗体を通電駆
動する集積回路素子とを固着する。その後、耐熱性基板
と外部配線基板とを押圧部材で共通に押圧して、これら
の各第１主面を面一に調整する。その後、耐熱性基板と
外部配線基板とを放熱部材上に粘着固定する。

【００２１】これにより、耐熱性基板と外部配線基板と
を、これらが相互に接続される端部付近で重畳させる必
要が解消され、絶縁基板と外部配線基板との幅をそれぞ
れ抑制でき、サーマルヘッドの構成の小型化を図ること
ができる。また集積回路素子は、絶縁基板と外部配線基
板とを跨いだ状態で固定されるが、各基板は平面度調整
片により各第１主面が面一の状態が保持される。これに
より集積回路素子の各基板への接続に関する信頼性が格
段に向上される。また集積回路素子の入力または出力に
用いられる導電体のうち絶縁基板上に形成される範囲を
削減でき、これにより導体抵抗損失を抑制でき、感熱印
画の際の濃度むらの発生や印字効率の低下を防止するこ
とができる。

【００２２】

【実施例】図１は本発明の一実施例のサーマルヘッド３
１の拡大斜視図であり、図２はサーマルヘッド３１の斜
視図であり、図３は図２の切断面線Ｘ３−Ｘ３から見た
断面図であり、図４は図３の発熱抵抗体列３３付近の拡
大断面図である。

【００２３】サーマルヘッド３１は、発熱抵抗体列３３
が直線状に形成されたたとえば酸化アルミニウムＡｌ₂
Ｏ₃などのセラミックから成る耐熱性基板３４を備え
る。耐熱性基板３４はたとえばアルミニウムなどをプレ
ス成形またはダイカスト成形して得られる放熱板３５上
に接着剤層３６を介して接着される。

【００２４】耐熱性基板３４上には、たとえばガラスか
ら成る蓄熱層４１が形成され、その上に窒化タンタルＴ
ａ₃Ｎ₄などから成る抵抗体層４２が、全面に亘って形成
される。抵抗体層４２上には、たとえばアルミニウムな
どの金属を薄膜技術で例として１μｍ程度の膜厚にパタ
ーン形成して、共通電極４３および複数の個別電極４４
が形成され、個々の発熱抵抗体３２が構成される。発熱
抵抗体３３、共通電極４３および個別電極４４を被覆す
るように五酸化タンタルＴａ₂Ｏ₅、窒化珪素Ｓｉ₃Ｎ₄な
どから成る保護層４７が形成される。

【００２５】放熱板３５の上面は平坦に形成され、この
上に前記粘着剤層３６を介して、前記耐熱性基板３４上
の駆動回路素子３７と電気的に接続されセラミックから
成りコネクタ４９を有する外部配線基板４０が耐熱性基
板３４と隣接して固着される。

【００２６】前記耐熱性基板３４と外部配線基板４０と
の境界４８上に、発熱抵抗体列３３を発熱駆動し、例と
して比較的低い融点（２５０℃未満）の材料から成るは
んだバンプ５９を有する複数の駆動回路素子３７と平面
度調整片５０とが発熱抵抗体列３３の配列方向と平行に
交互に配列され、駆動回路素子３７と平面度調整片５０
とは、たとえばエポキシ系樹脂などから成る保護層３８
で被覆される。

【００２７】図５は図１の切断面線Ｘ５−Ｘ５から見た
断面図であり、図６は図１の切断面線Ｘ６−Ｘ６から見
た断面図である。これらの図面を合わせて参照する。図
１および図２に示されるように、前記境界４８上の複数
の駆動回路素子３７の間および発熱抵抗体列３３の配列
方向両端付近には、複数の平面度調整片５０が固定され
る。平面度調整片（以下、調整片と略す）５０は、その
断面図を図７に示すように、耐熱性基板３４や外部配線
基板４０に臨む表面は、たとえば鉄に銅メッキを施した
材料から成る金属板５１として構成され、その反対側表
面は耐熱性合成樹脂材料、例としてポリミド樹脂などの
樹脂層５２が形成される。

【００２８】図１に示される駆動回路素子３７の設置領
域５３は、耐熱性基板３４と外部配線基板４０とに亘っ
て設けられ、耐熱性基板３４側では個別電極４４の遊端
部がパッド部５４として含まれる。一方、外部配線基板
４０は両面基板として用いられ、電気絶縁性を有するセ
ラミックなどから成る支持体５５の一方表面に、駆動回
路素子３７に印画動作のための表示データや各種制御信
号を供給する複数の信号ライン５６が設けられ、その遊
端部はパッド部５７として構成される。

【００２９】一方、外部配線基板４０の耐熱性基板３４
側端部付近には、当該端部が切り欠かれた形状のスルー
ホール５８が形成され、駆動回路素子３７のバンプ５９
と接続される前記一方表面側の接続端子６０が、当該ス
ルーホール５８を介して支持体５５の他方表面の比較的
幅広かつ、例として数１０μｍ以上の厚膜に形成される
電極導体６１に接続される。すなわち接続端子６０が駆
動回路素子３７の接地電極と接続されると、このような
接地ラインの導体抵抗損失を格段に抑制することができ
る。これにより印画動作時の濃度むらの解消や印字効率
の向上を図ることができる。

【００３０】前記配列方向両端部の平面度調整片５０ａ
の断面は図８に示される。すなわち図２に示されるよう
に耐熱性基板３４の外周に沿って引き回される共通電極
４３は、耐熱性基板３４の長手方向両端部付近で外部配
線基板４０側に引き出され、外部配線基板４０上に形成
される共通電極導体６２と平面度調整片５０ａを介して
電気的に接続される。すなわち共通電極４３と共通電極
導体６２とは、平面度調整片５０ａの金属板５１と比較
的高融点（例として２５０℃以上）のはんだ層６３とを
介して固定される。

【００３１】このように配列方向両端部以外の配置位置
の平面度調整片５０は、耐熱性基板３４と外部配線基板
４０とに、例として耐熱温度２５０℃の耐熱性接着剤６
４を介して固着される。前記耐熱性基板３４および外部
配線基板４０には、個別電極４４や信号ライン５６など
をパターン形成する際に、側部にノッチ６５，６６が形
成された位置決め表示６７，６８を形成する。この上に
ソルダーレジスト６９が形成される。前記平面度調整片
５０の樹脂層５２上には、前記ノッチ６５，６６と対応
する位置に、たとえば三角形状の位置決め用の表示７
０，７１がたとえば印刷などにより形成される。

【００３２】図９は、本実施例のサーマルヘッド３１の
製造方法を説明する断面図であり、図１０はこの製造方
法を説明する工程図である。工程ａ１では、吸引孔７
２，７３が形成された支持台７４を準備し、その上に前
記吸引孔７２，７３と連通する吸引孔７５，７６が形成
された弾性シート７７を乗載する。弾性シート７７は、
たとえばシリコンゴムなどの耐熱性を有するゴム材料か
ら形成される。また弾性シート７７は、耐熱性基板３４
の板厚ｔ１と外部配線基板４０の板厚ｔ２との差ｄ１だ
け変形し、耐熱性基板３４と外部配線基板４０との各上
面を面一に調整する。前記吸引孔７２，７３；７５，７
６を真空源に接続し、耐熱性基板３４および外部配線基
板４０を支持台７４に仮固定する。

【００３３】工程ａ２では、両者の境界４８上に平面度
調整片５０を乗載する。平面度調整片５０の下面には、
その接地位置に対応して前述したようなはんだ層６３ま
たは耐熱性接着剤６４のいずれかが設けられる。前記平
面度調整片５０は、駆動回路素子３７と交互に配置され
る。工程ａ３では、前記平面度調整片５０を含む範囲に
加熱ヒータを埋蔵する押圧治具７９を当接させ、加熱し
つつ押圧する。これにより平面度調整片５０は、耐熱性
基板３４および外部配線基板４０に固定される。工程ａ
４では、このような耐熱性基板３４および外部配線基板
４０を図２および図３に示すように放熱板３５に固着し
サーマルヘッド３１を組み立てる。

【００３４】以上のようにして本実施例では、従来例に
おける耐熱性基板と外部配線基板との重ね代を解消する
ことができ、耐熱性基板３４の幅を従来例と比較し、２
０〜３０％縮小することができる。また外部配線基板４
０もその幅を２０〜３０％縮小することができ、これら
を合わせてサーマルヘッド３１の小型化を図ることがで
き、コストを低減することができる。また駆動回路素子
３７の入力／出力に関連する導体抵抗損失を１／１０以
下にすることができ、印画動作時の濃度むらの解消や印
字印字効率の向上を図ることができる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明に従えば、絶縁基板
と外部配線基板とをこれらが相互に接続される端部付近
で重畳させる必要が解消され、絶縁基板と外部配線基板
との幅を抑制でき、サーマルヘッドの構成の小型化を図
ることができる。また集積回路素子は、絶縁基板と外部
配線基板とを跨いだ状態で固定されるが、各基板は平面
度調整片により各第１主面が面一の状態が保持される。
これにより集積回路素子の各基板への接続に関する信頼
性が格段に向上される。また集積回路素子の入力または
出力に用いられる導電体のうち絶縁基板上に形成される
範囲を削減でき、これにより導体抵抗損失を抑制でき、
感熱印画の際の濃度むらの発生や印字効率の低下を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のサーマルヘッド３１の拡大
斜視図である。

【図２】サーマルヘッド３１の斜視図である。

【図３】図２の切断面線Ｘ３−Ｘ３から見た断面図であ
る。

【図４】サーマルヘッド３１の拡大断面図である。

【図５】図１の切断面線Ｘ５−Ｘ５から見た断面図であ
る。

【図６】図１の切断面線Ｘ６−Ｘ６から見た断面図であ
る。

【図７】平面度調整片５０の断面図である。

【図８】平面度調整片５０ａに関連する断面図である。

【図９】サーマルヘッド３１の製造工程を説明する断面
図である。

【図１０】サーマルヘッド３１の製造工程を説明する工
程図である。

【図１１】従来例のサーマルヘッド１の斜視図である。

【図１２】図１１の切断面線Ｘ１２−Ｘ１２から見た断
面図である。

【図１３】従来例のサーマルヘッド１ａの断面図であ
る。

【図１４】従来例のサーマルヘッド１ｂの断面図であ
る。

【図１５】従来例のサーマルヘッド１ｃの断面図であ
る。

【図１６】従来例のサーマルヘッド１ｄの断面図であ
る。

【図１７】従来例のサーマルヘッド１ｅの断面図であ
る。

【図１８】従来例のサーマルヘッド１ｆの断面図であ
る。

【符号の説明】

３１ サーマルヘッド ３３ 発熱低抗体列 ３４ 耐熱性基板 ３７ 駆動回路素子 ４０ 外部配線基板 ５０，５０ａ 平面度調整片 ７４ 支持台 ７７ 弾性シート ７９ 押圧治具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 8906−2Ｃ １１３ Ｂ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１主面上に複数の発熱抵抗体と、発熱
   抵抗体に通電する電極とが形成された耐熱性基板と、耐
   熱性基板が第２主面で粘着固定される放熱部材と、放熱
   部材上で耐熱性基板と隣接して配置される外部配線基板
   とを備えるサーマルヘッドにおいて、 耐熱性基板と外部配線基板との隣接する端部間に亘っ
   て、発熱抵抗体を通電駆動する集積回路素子と平面度調
   整片とを固定したことを特徴とするサーマルヘッド。
2. 【請求項２】 第１主面上に複数の発熱抵抗体と電極と
   が形成された耐熱性基板と外部配線基板とを隣接させる
   とともに弾性を有する乗載部材上に乗載し、次いで耐熱
   性基板と外部配線基板との端部間に亘って平面度調整片
   と発熱抵抗体を通電駆動する集積回路素子とを固着し、
   その後、耐熱性基板と外部配線基板とを押圧部材で共通
   に押圧して、これらの各第１主面を面一に調整し、しか
   る後、絶縁基板と外部配線基板とを放熱部材上に粘着固
   定するようにしたことを特徴とするサーマルヘッドの製
   造方法。