JPH05254165A

JPH05254165A - サーマルヘッド用基板

Info

Publication number: JPH05254165A
Application number: JP8639892A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Shiraishi; 一雅白石; Masahiro Nakano; 正洋中野; Satoshi Mogi; 聡茂木
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1992-03-09
Filing date: 1992-03-09
Publication date: 1993-10-05

Abstract

(57)【要約】【目的】カード等の硬いものでも円滑に印刷でき、か
つ生産性、放熱性の面でも優れ、配線の断線の恐れも無
いサーマルヘッドを提供する。【構成】発熱体形成基板１５に凸状部１５ａを設けて
凸状部１５ａの頂部に発熱体列１を形成する。凸状部１
５ａの高さをを０．６ｍｍ以上に設定し、かつ凸状部１
５ａの立ち上げ角を２０度以上、７０度以下に設定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感熱記録あるいは熱転
写記録に使用されるサーマルヘッドに係り、特に、券売
機、プリペードカード、バーコードプリンタ等に用いる
場合に好適なサーマルヘッド用の基板に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】事務
用機器や通信用機器等に使用される従来のサーマルヘッ
ドのうち、平面ヘッドは、図５（Ａ）の側面図に示すよ
うに、発熱体列および発熱体駆動用ＩＣ２を表面に設け
たアルミナ等からなる基板３と、前記ＩＣ２と外部回路
とを接続するための印刷配線基板４とを、アルミニウム
板等でなるヒートシンク５上に固着し、ＩＣ２保護用の
カバー６をヒートシンク５上に固定した構造を有してい
た。しかし、この平面型のサーマルヘッドにおいては、
カード７等の硬いものに印刷する場合、カバー６にカー
ド７等がつかえて印刷や送りに支障を来たすことがある
という問題点があった。なお、特開昭５７−８３４７６
号、特開昭５９−１４６８７１号、特開昭５９−１５９
３６５号の各公報には、感熱紙との接触性または熱の効
率性を念頭において、基板を凸にしたものが開示されて
いるが、いずれも印刷法により凸状部を形成したもので
あって、凸状部の高さもせいぜい数十ミクロン程度であ
り、やはりカバー６等の実装部品が紙送りの障害となっ
ていた。

【０００３】また、実開昭５８−６０４５８号公報にお
いては、サーマルヘッド基板と一体または別体に凸部を
形成してその上に発熱部を形成したものが開示されてい
るが、その凸部の高さは０．５mm以下であり、やはりカ
バー等を取付けるとカード等の送りの障害になるという
問題点があった。また、凸部の両側面が基板表面からほ
ぼ垂直に形成されているので、凸部の両側面における蒸
着、エッチング等により形成される膜厚が薄くなり、導
体の断線や抵抗の増大を起こすという問題点があった。

【０００４】このような問題点は、図５（Ｂ）に示すよ
うに、ヒートシンク５の端面に発熱体用の基板３を固定
する構造のサーマルヘッドにおいても同様に起きる。す
なわち、図５（Ｂ）の構造のものにおいても、基板３上
の配線端部とＩＣ２を搭載したフィルムキャリア８との
接続部９（１０はその接続部を固定する接着剤と保護膜
を示す）を保護するため、カバー６の端部を延び出させ
て基板３の端面まで覆う構造とする必要がある。そのた
め、やはりカバー６がヒートシンク５の端面から基板３
の高さより高く突出し、カード７等の送りの邪魔になる
という問題が起きる。なお、図中、１１はコネクタであ
る。

【０００５】そこで硬いものに印刷可能なサーマルヘッ
ドとして、図５（Ｃ）の側面図に示す曲面型端面ヘッド
が用いられて来た。この端面ヘッドは、アルミナ等でな
る基板１２の端面を弧状面に形成してその頂部に発熱体
列を形成してなるものである。

【０００６】しかし、この端面ヘッドにおいては、基板
１２の端面を弧状面に加工してその上に発熱体列を形成
する構造であるため、基板１２の作製を個別に行わなけ
ればならず、そのため生産性が悪く、また、発熱体列か
らヒートシンク５に至る伝熱経路１３が基板１２の幅方
向となるので、伝熱断面積が狭く、かつ伝熱経路が長く
なり、放熱性が悪いという問題点があった。

【０００７】本発明は、上記の問題点に鑑み、カード等
の硬いものでも円滑に印刷でき、かつ生産性、放熱性の
面でも優れ、しかも配線の断線等の問題を生じない構造
を有するサーマルヘッド用基板を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、発熱体形成基板に凸状部を設けて該凸状部
の頂部に発熱体列を形成すると共に、該凸状部の高さを
駆動回路部の実装部の高さ以上に設定し、かつ該凸状部
の高さを０．６ｍｍ以上、立ち上げ角を２０度以上ない
し７０度以下に設定したことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明は、上記構成を有するので、発熱体駆動
用ＩＣ等を保護する前記カバー等がカード等の硬い被印
刷物の送りを妨げない。また、凸状部の立ち上げ角を２
０度以上にすれば凸状部の高さを基板の紙送り方向の幅
をそれほど大きくすることなく確保でき、また、立ち上
げ角を７０度以下に設定することにより、配線の断線等
の問題を生じない。

【００１０】

【実施例】図３（Ａ）は本発明によるサーマルヘッドの
一実施例を示す側面図、同（Ｂ）はその発熱体形成基板
を示す斜視図である。図３（Ａ）、（Ｂ）において、図
３と同じ符号は等価機能を発揮する部品または部分を示
す。１５は前記ヒートシンク５上に接着により取付けら
れた発熱体形成基板である。該発熱体形成基板１５とし
ては、アルミナ等のセラミック板が用いられる。該基板
１５はその長手方向に凸状部１５ａが形成されており、
凸状部１５ａの頂部に発熱体列がスパッタリング等の膜
形成技術により形成されている。図３（Ｃ）に示すよう
に、該発熱体列１は基板１５上に形成されたグレーズ層
２０、その上に形成された発熱抵抗体層２１、その上に
線状に多数形成された電極２２および保護層２３とから
なる。

【００１１】前記凸状部１５ａの発熱体列１を含めた頂
部のヒートシンク５の表面からの高さＨ１（図３（Ａ）
参照）は駆動回路部の実装部（本実施例においてはカバ
ー６）の高さＨ２以上に設定される。具体的な数値例を
述べると、基板１５の厚みは約１mm〜２mm程度、凸状部
１５ａの基板１５の表面からの高さＨ３を０．６mm以上
とし、カバー６の高さＨ２をそれ以下に設定した。

【００１２】このように、基板１５に凸状部１５ａを設
けてその頂部の発熱体列１の高さを駆動回路部の実装部
の高さ以上に設定すれば、駆動回路部の実装部がカード
７のような硬い被印刷物の送りの障害となることはな
く、硬いものでも印刷できる。

【００１３】なお、本発明において、駆動回路部の実装
部とは、カバーがある場合はカバー上面であり、カバー
が無い場合は発熱体駆動用ＩＣ２上に設けた保護樹脂１
６（図３（Ａ）参照）の表面またはコネクタ等の電子部
品である。

【００１４】この基板１５は、例えばアルミナ等のセラ
ミック基板を例にとると、図２に示すように作製され
る。まず図２（Ａ）に示すように、セラミック粉よりな
る厚さが例えば１mm程度の泥状の基板を生乾きさせたグ
リーンシート１５Ａを、図２（Ｂ）に示すように２枚重
ねて２mm程度とし、これを機械的に加工、すなわち切削
して図２（Ｃ）に示すように凸状部１５ａを有する基板
素材１５Ｂを形成する。

【００１５】この機械的加工の際には、凸状部１５ａの
高さＨ３を０．６mm以上、すなわち実装面高さ以上と
し、さらにメサ（台形）状になっている凸状部１５ａの
角θを２０度以上、７０度以下とする。また、図２
（Ｄ）の部分拡大図に示すように、凸状部１５ａの頂部
の角部は多少曲率を持たせている。その理由は、この凸
状部１５ａにもグレーズや樹脂が付着されるが、その際
に、グレーズや樹脂等に割れを生じさせないためであ
る。

【００１６】そして最後に、上述のような凸状部１５ａ
を形成した基板素材１５Ｂを焼成し、メサ状の凸状部１
５ａが連なる基板素材１５Ｂの製造を完了させた後、グ
レーズを形成する。そして、この何連もの凸状を有する
基板状態で発熱体層形成から耐摩耗膜形成に至るまで、
１枚の処理で数本分の発熱体を有するサーマルヘッド基
板を作製でき、最後に切断して図３（Ｂ）に示すような
個別の基板１５を得る。

【００１７】ところで、焼成により基板１５を作製する
場合には、基板が収縮するので、０．２％〜０．８％程
度の寸法誤差を生じる。そこで上記のような焼成の工程
を要しない製造方法として、２mm程度の厚さのアルミナ
の原板を焼成してこの基板を機械的に加工し、図２
（Ｃ）に示すように基板素材１５Ｂを形成させ、これに
よりメサ状の凸状部１５ａの寸法を精度良く形成するこ
ともできる。しかしこの製造方法を採用した場合、アル
ミナ基板が硬いため、加工が困難であるので、通常は前
者の方法をとっている。

【００１８】次に凸状部１５ａの立ち上げ角θを２０度
以上に設定する理由につい説明する。図１（Ａ）の基板
側面図に示すように、立ち上げ角θを小さくするほど、
凸状部１５ａの裾野の幅、すなわち感熱紙の送り方向の
幅が大きくなり、基板１５自体も大きくする必要が生じ
る。具体的には、基板１５に高さ０．６mm以上の凸状部
１５ａを形成する場合、図１（Ａ）において、発熱体列
を形成する凸状部１５ａの頂部および両側の平坦部をそ
れぞれ１mm確保して、凸状部１５ａの立ち上げ角θを２
０度とした場合、前記凸状部１５ａの幅は約６mmとな
る。従って凸状部１５ａの立ち上げ角θを２０度以上に
すれば、この幅は約６mm以下になり、通常用いられてい
る幅より小さい幅のサ−マルヘッドのアルミナ基板に凸
状部１５ａが形成できる。通常は１０mm程度の幅が一般
的で、６mm以下になれば小型化でき、また、１基板から
多数のチップがとれるため、効率的に製造できる。

【００１９】次に凸状部１５ａの立ち上げ角θを７０度
以下に設定する理由について説明する。図１（Ｂ）にお
いて、例えばスパッタリングにより配線材料を矢印２４
で示すように付ける場合、立ち上げ角θを９０度にする
と凸状部１５ａの側面部すなわちＢで示す範囲には蒸着
されにくい。また、立ち上げ角θが７０度を超えると、
凸状部１５ａの側面部すなわちＢで示す範囲において
は、頂部Ａ等に比較して膜厚が非常に薄くなり、断線を
生じ易くなる。

【００２０】前記立ち上げ角θを７０度以下にする理由
にはさらに別の理由がある。それは図１（Ｃ）に示すよ
うに、立ち上げ角θを７０度を超える角度にすると、電
極２２となる配線材料を付着し、その上にフォトレジス
ト２６を塗布し、マスク（図示せず）を介して紫外線２
５を照射することによりパターニングする場合、凸状部
１５ａの斜面部２２ｂにおける紫外線２５の行路ａは、
平面部２２ａ並びに頂部２２ｃの行路ｂに比べて長くな
りすぎ、斜面部２２ｂと他の部分２２ａ、２２ｃとの間
の紫外線２５の光量の差が大きくなり過ぎ、パターニン
グが困難、あるいはできなくなる。このような理由か
ら、前記立ち上げ角θを２０度以上、７０度以下にして
いるのである。

【００２１】なお、凸状部１５ａの高さは最大１．５
mm程度にする。この理由は、フォトプロセスによるパタ
ーニングにおいて、フォトマスクと基板との距離が大き
くなると、露光に使用する紫外線等の干渉によってパタ
ーニングが困難となるからである。

【００２２】図３（Ａ）の例ではＩＣ２を剛性のある例
えば印刷配線基板４上に搭載した例を示したが、図４
（Ａ）の側面図に示すように、印刷配線基板４上にフレ
キシブル印刷配線基板１９を配置し、ＩＣ２にフリップ
チップを用いてこれを発熱体形成基板１５上に搭載して
も良い。

【００２３】また、本発明は、図４（Ｂ）の側面図に示
すように、端面ヘッドに適用できる。すなわち、図４
（Ｂ）の例は、ヒートシンク５の端面に前記凸状部１５
ａを有する基板１５を接着剤等により固定し、凸状部１
５ａの頂部の基板端面からの高さＨ１をカバー６の高さ
Ｈ２以上に設定したものである。なお、図４（Ｂ）の例
では、ＩＣ２はフィルムキャリアテープ８上に配置され
ている。１０は該テープ８と基板１５上の配線と接続部
の保護を行う樹脂である。

【００２４】本実施例によってもカバー６がカード７の
送りの邪魔にならず、印字または印画が可能となる。ま
た、基板１５はヒートシンク５の端面に全面で接してお
り、熱伝導が基板１５の厚み方向に行われるので、伝熱
経路が短く、放熱性が良好である。また、この基板１５
は、図３（Ａ）に示した基板１５と同様に、図２で説明
した製法により作製でき、生産性が良く、平面ヘッドと
生産ラインの共用化が図れる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、基板に凸状部を設けて
その凸状部の頂部に発熱体列を形成すると共に、凸状部
の高さを高さ０．６ｍｍ以上としたので、発熱体列の高
さがカバー等の駆動回路部の実装部の高さ以上となり、
カードのような硬い被印刷物にも実装部が邪魔になるこ
となく印字または印画できる。

【００２６】また、凸状部の立ち上げ角を２０度以上、
７０度以下に設定したので、基板の紙送り方向の幅を所
定寸法以内におさめて凸状部の高さを確保でき、しかも
配線の断線やパターニング困難等の問題も生じない。

【００２７】また、端面ヘッドを構成する場合、熱が基
板の厚み方向に伝わるので、従来の曲面型端面ヘッドに
比較して放熱性が良好となる。

【００２８】また、従来の曲面型端面ヘッドのように個
別に作製されるのではなく、一枚の素材から凸構造をな
す多数の基板が作製できるので、量産性があり、生産性
が良好となり、低コスト化が可能となる。また、端面ヘ
ッドを作製する場合も、平面ヘッドを作るラインで作製
でき、従来の曲面型端面ヘッドに比較して生産ラインの
共用化が図れ、このことも生産性の向上と低コスト化に
寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は図３に示す本発明の実施例の基板にお
いて、凸状部の立ち上げ角を２０度以上にする理由を説
明する基板の側面図、（Ｂ）は凸状部の立ち上げ角を７
０度以下にする理由を説明する基板の配線部蒸着状態の
側面図、（Ｃ）は同じくフォトレジストに紫外線を照射
している状態を示す基板の側面図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は本実施例のサーマルヘッド基
板の製造工程の一例を示す斜視図、（Ｄ）はその基板の
部分拡大側面図である。

【図３】（Ａ）は本発明によるサーマルヘッドの一実施
例を示す側面図、（Ｂ）はその発熱体形成基板の斜視
図、（Ｃ）は本実施例の基板を発熱体列に垂直な切断面
で切断した場合の断面図である。

【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明のサーマルヘ
ッドの他の実施例を示す側面図である。

【図５】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ従来のサー
マルヘッドの各例を示す側面図である。

【符号の説明】

１発熱体列２ＩＣ４印刷配線基板５ヒートシンク６カバー７カード１５発熱体形成基板１５Ａグリーンシート１５Ｂ基板素材１５ａ凸状部１８切断線１９フレキシブル印刷配線基板２０グレーズ層２１発熱抵抗体層２２電極２３保護層２４蒸着材料２５紫外線２６フォトレジスト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発熱体形成基板に凸状部を設けて該凸状部
の頂部に発熱体列を形成すると共に、該凸状部の高さを
駆動回路部の実装部の高さ以上に設定し、かつ該凸状部
の高さを０．６mm以上、立ち上げ角を２０度以上ないし
７０度以下に設定したことを特徴とするサーマルヘッド
用基板。