JPH06166200A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高密度の画素から成る高品質の印画画像を得
ることができるサーマルヘッドを提供する。 【構成】 金属材料から成る放熱板３３上に、補強導体
３０が付着された電気絶縁板２８が形成され、その上に
はヘッド基板２２が形成されている。ヘッド基板２２の
上面には、共通導電層２５ｂを挟んで２組の発熱抵抗体
ライン２４が形成され、その発熱抵抗体２４に接続され
る個別導電層２５ａおよび共通導電層２５ｂなどが形成
されている。共通導電層２５ｂと補強導体３０とは、ス
ルーホール３５を介して電気的に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワードプロセッサやフ
ァクシミリなどのプリンタ機構に組込まれるサーマルヘ
ッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来のワードプロセッサなどの
プリンタ機構に組込まれるサーマルヘッドの斜視図であ
る。このサーマルヘッドは、アルミニウム、銅などの金
属材料から成る放熱板１上に、ヘッド基板２が形成され
ている。アルミナセラミックスなどから成るヘッド基板
２の上面には、窒化タンタルなどから成る複数の発熱抵
抗体３と、その発熱抵抗体３に接続される個別導電層４
および共通導電層５と、その共通導電層５を外部電気回
路に接続させる外部接続端子６とが被着されている。こ
のサーマルヘッドにおいて、個別導電層４と共通導電層
５との間に、発熱抵抗体３を選択するための外部電気信
号に対応させて、所定の電力を印加し、選択された発熱
抵抗体３にジュール熱を発生させるとともに、そのジュ
ール熱をヘッド基板２上に密着する感熱紙などの記録媒
体に伝導させ、印画することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図８は従来のサーマル
ヘッドの発熱抵抗体３の配置を示す平面図で、複数の発
熱抵抗体３が主走査方向（Ｐ方向）に等間隔で形成され
ている。従来のサーマルヘッドは、印画品質を向上する
目的から、高速印画性能を維持したままで、印画画像の
画素数を多くするために、発熱抵抗体３の密度を高くす
る傾向にある。しかし、従来のサーマルヘッドにおい
て、発熱抵抗体３の密度を高くした場合、以下に説明す
るような課題がある。

【０００４】発熱抵抗体３を高密度に形成するため、発
熱体寸法Ｌ１が極めて小さくなり、発熱抵抗体３に生じ
るピンホールなどの欠陥の影響が無視できなくなる。ピ
ンホールとは、発熱抵抗体層を形成するときに表面に生
じた小さな穴で、このピンホールによって印画時におけ
る発熱抵抗体３と感熱紙との密着度は低下し、良好に印
画することはできない。また、発熱体駆動用ＩＣ１２の
搭載ピッチＰ２は、プロセス技術上、予め定められた値
より小さくすることはできないので、発熱抵抗体３の密
度を高くするために、発熱抵抗体３間の形成ピッチＰ１
を小さくした場合、有効印画幅Ｌ２に対してサーマルヘ
ッドの外形長が大きくなり、サーマルヘッドを小型化す
ることはできない。さらに、発熱抵抗体３の密度を高く
して、その幅寸法Ｌｌを小さくしたとき、発熱抵抗体間
の寸法Ｌ３はプロセス技術上、予め定められた値より小
さくできないので、発熱抵抗体３の副寸法Ｌ１に対して
の発熱抵抗体間の寸法Ｌ３の比率が大きくなり、印画さ
れる画素のつながりが悪くなるため、良好に印画するこ
とができない。

【０００５】さらにまた、発熱抵抗体３のプロセス密度
を高くすると、印画動作時において同時に通電する発熱
抵抗体３が多くなるため、サーマルヘッドの共通導電層
に流れる電流が多くなり、共通導電層において電圧降下
が生じる。これによって、サーマルヘッドに一定の電力
を供給できないため、印画濃度は低下する。しかし、こ
の印画濃度の低下を防止するため、発熱抵抗体４を時分
割で駆動したとき、印画速度の低下を招き、分割された
発熱抵抗体間の境界部分では、わずかな筋むらが発生す
る。また、共通導電層５をヘッド基板２の上面から側面
を介し、下面にまで延出させ、共通導電層５の電気抵抗
値を小さくすることができるけれども、そのため共通導
電層５と金属製放熱板１とは電気的に接続されることに
なり、外部から放熱板１に入った高周波ノイズが共通導
電層５に流れる電流に影響を与える。これによって、感
熱紙などに所望の印字画像を形成することができない。

【０００６】本発明の目的は、高密度の画素から成る高
品質の印画画像を得ることができるサーマルヘッドを提
供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属製放熱板
上に、上面に複数の発熱抵抗体と該発熱抵抗体に共通に
接続される共通導電層と該共通導電層を外部電気回路に
接続させる外部接続用端子とが被着されたヘッド基板を
載置して成るサーマルヘッドにおいて、前記共通導電層
を挟んで対向する２列の複数の発熱抵抗体を形成し、前
記ヘッド基板と放熱板との間に、ヘッド基板側のほぼ全
面に補強導体を被着させた電気絶縁板を、該補強導体が
前記共通導電層と外部接続用端子とを電気的に接続する
ようにして介在させたことを特徴とするサーマルヘッド
である。

【０００８】

【作用】本発明に従えば、共通導電層を挟んで対向する
２列の複数の発熱抵抗体を形成し、ヘッド基板と放熱板
との間に、ヘッド基板側のほぼ全面に補強導体を被着さ
せた電気絶縁板を、その補強導体が共通導電層と外部接
続用端子とを電気的に接続するように介在させている。
したがって、この２列の発熱抵抗体によって、記録媒体
に印画を行うとき、一方の列の発熱抵抗体は、他方の列
の発熱抵抗体間に印画を行うので、高密度の印画画像を
得ることができる。また、補強導体と共通導電層とは電
気的に接続されるので、共通導電層の電気抵抗値が大幅
に低下して電圧降下を防ぐことができる。さらに、共通
導電層は電気絶縁板によって絶縁されるので、外部から
の高周波ノイズの影響を受けない。これにより、本発明
のサーマルヘッドを用いることによって、高密度の画素
から成る高品質の印画画像を得ることができる。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明の一実施例のサーマルヘッド
２０を示す斜視図である。図２は、図１で示されるサー
マルヘッド２０を製作するための工程を示す断面図であ
る。図３は図１の切断面線Ｚ−Ｚから見たサーマルヘッ
ド２０の断面図であり、図４は図１の切断面線Ｗ−Ｗか
ら見たサーマルヘッド２０の端面図である。

【００１０】図２（ａ）で示される基板２１ａは、アル
ミナＡｌ₂Ｏ₃などの耐熱性に優れた電気絶縁材料から成
るヘッド基板２２上に、ガラスなどから成る２組のグレ
ーズ層２３が被着されている。ヘッド基板２２は、アル
ミナ、シリカ、マグネシア等のセラミック原料粉末に適
当な有機溶剤、溶媒を添加混合し、これにドクターブレ
ード法やカレンダーロール法などを用いてセラミックグ
リーンシートを形成し、そのセラミックグリーンシート
を所定形状に打抜き加工を施すとともに高温（約１６０
０℃）で焼成することによって製作される。グレーズ層
２３は、ガラス粉末に適当な有機溶媒、溶剤を添加混合
して得たガラスペーストをヘッド基板２２上面の所定領
域にスクリーン印刷などの厚膜手法を用いることによっ
て印刷塗布し、これを高温（約９００℃）で焼付けるこ
とによってヘッド基板２２上に被着される。

【００１１】図２（ａ）で示される基板２１ｂは、アル
ミナセラミックスなどの電気絶縁材料から成る電気絶縁
板２８上に銅や銀などの導電材料から成る補強導体３０
が被着されている。電気絶縁板２８は、前述したヘッド
基板２２の製造方法と同様な方法によって製作される。
補強導体３０は、銀や銅などの導電材料粉末に、有機溶
媒および溶剤を添加混合して得た導電ペーストを、スク
リーン印刷法などを用いて電気絶縁板２８上に塗布し、
高温（約５００℃〜６００℃）で焼成することによって
電気絶縁板２８上に被着される。この基板２１ｂと、前
述の基板２１ａとを重合わせ、焼成することによって、
図２（ｂ）で示される基板２１ｃを製作することができ
る。また、基板２１ａには、図３および図４で示される
ように共通導電層２５ｂおよび外部接続用端子３１と補
強導体３０とを導通させるために、多数のスルーホール
３５を予め設けている。

【００１２】このようにして製作した基板２１ｃのグレ
ーズ層２３上には、図３で示されるように、窒化タンタ
ルＴａ₃Ｎ₄などから成る発熱抵抗体２４が被着され、そ
の上にはアルミニウム、銅などから成る個別導電層２５
ａおよび共通導電層２５ｂがエッチングなどによって画
素単位で断面垂直方向に多数被着されることによって、
印画領域２６において多数の発熱抵抗体２４が主走査方
向Ｓに形成される。また、個別導電層２５ａおよび共通
導電層２５ｂの上には、窒化ケイ素などから成る保護層
２７が形成され、さらに個別導電層２５ａ上には、発熱
抵抗体駆動用ＩＣ３２が実装される。この発熱抵抗体２
４、個別導電層２５ａおよび共通導電層２５ｂは、スパ
ッタリング法などを用いることによって、所定の厚みに
成膜され、さらにフォトリソグラフィ技術を用いること
によって、所定パターンに加工される。

【００１３】発熱抵抗体２４、共通導電層２５ｂの成膜
のとき、前述のスルーホール３５上にも発熱抵抗体２４
および共通導電層２５ａが形成されるため、このスルー
ホール３５を介して共通導電層２５ｂと補強導体３０と
が導通する。スルーホール３５上には、発熱抵抗体２４
を挟んで共通導電層２５ｂが形成されるけれども、その
共通導電層２５ｂの厚みは０．５〜２．０μであるのに
対し、発熱抵抗体２４の厚みは数十Å〜数千Åの厚みで
あり、スルーホールの直径を２０μ以上とすることによ
って、スルーホール３５と共通導電層２５ｂおよび補強
導体３０との導通状態を良好にすることができる。

【００１４】また、基板２１ｃはアルミニウム、銅など
の金属材料を加工した放熱板３３上に載置される。電気
絶縁板２８は、この放熱板３３とヘッド基板２２とが電
気的に接続されるのを防止している。電気絶縁板２８
は、熱伝導率が２．０×１０^-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・
℃以上の高熱伝導性の材料で形成しておくと、ヘッド基
板２２の熱を放熱板３３に良好に吸収させ、サーマルヘ
ッド２０を長時間にわたって作動させた場合において
も、ヘッド基板２２の温度状態を常に良好にすることが
できる。

【００１５】このようなサーマルヘッド２０において、
個別導電層２５ａと共通導電層２５ｂとの間に、印画信
号に対応する電流を画素毎に選択的に流すことによっ
て、印画領域２６における発熱抵抗体２４にジュール熱
が発生し、印画領域２６に密着する感熱紙などの記録媒
体を加熱するとともに、熱の一部はグレース層２３に伝
わって、蓄熱が行われる。このような動作によって、発
熱抵抗体２４のジュール熱が効率よく記録媒体へ伝達
し、印画を行うことができる。また、放熱板３３は、前
述のようにヘッド基板２２において発生した熱の一部を
吸収し、ヘッド基板２２の温度状態を良好にしている。
さらに、補強導体３０は、図４で示されるように、ヘッ
ド基板２２上に形成されている共通電極２５ｂおよび外
部接続用端子３１と複数のスルーホール３５を介して電
気的に接続されるとともに、共通導電層２５ｂの電気抵
抗値を大幅に低減させる。このスルーホール３５は、内
部に導電材料を充填した貫通孔（径１〜３ｍｍ）で、そ
の貫通孔の導電材料によって、電気的に接続することが
できる。したがって、多くの発熱抵抗体２４に、同時に
電流を流すことができ、共通導電層２５ｂにおける電圧
降下を最小限に抑え、発熱抵抗体２４に常に一定の電力
を供給することができる。保護層２７は、発熱抵抗体２
４、個別導電層２５ａおよび共通導電層２５ｂが大気中
の水分などに接触して酸化腐食するのを防ぎ、また発熱
抵抗体２４、個別導電層２５ａおよび共通導電層２５ｂ
が感熱紙などに接触して摩耗するのを防いでいる。

【００１６】図５は本発明の一実施例のサーマルヘッド
２０における発熱抵抗体２４の配置を示す平面図であ
る。複数の発熱抵抗体２４が、従来のサーマルヘッドと
同じ間隔で主走査方向Ｐに２列で並び、２組の発熱体ラ
イン２４ａおよび２４ｂを形成している。この２組の発
熱体ライン２４ａおよび２４ｂは、互いに発熱抵抗体ピ
ッチＰ１０の１／２ピッチＰ１１だけ主走査方向Ｐにず
らして形成されている。図６は図５で示されるサーマル
ヘッドの断面図で、プラテン４１は２組の発熱抵抗体ラ
イン２４ａおよび２４ｂに接触する構造になっている。
２列の発熱抵抗体は、使用されるプラテン４１の曲率に
合わせ、図６で示されるように、グレース中心からずら
した位置に形成し、印画動作時において感熱紙などとの
接触を良好にする必要がある。このサーマルヘッド２０
を用いて、図６で示されるように、感熱紙４０をプラテ
ン４１によって副走査方向Ｓに搬送し、感熱紙４０に１
ライン分の印画を行う場合、位置Ｓ１において、発熱抵
抗体ライン２４ａによって１／２ライン分の印画が行わ
れ、位置Ｓ２において、発熱抵抗体ライン２４ｂによっ
て残りの１／２ライン分の印画が行われる。したがっ
て、この印画された画像は、従来の２倍の密度の画素に
よって構成されている。また、一方の発熱抵抗体ライン
は、他方の発熱抵抗体ラインの発熱抵抗体間の位置に印
画を行うので、画素間のギャップをなくすことができ
る。さらに、同時に通電される発熱抵抗体が多くなるけ
れども、複数のスルーホール３５を介して共通電極２５
ｂから補強導体３０へ多くの電流を流すことができる。

【００１７】また、１ライン分の印画を、２組の発熱抵
抗体ラインによって１／２ライン分ずつ印画するので、
各発熱抵抗体ラインの印画タイミングを感熱紙４０が位
置Ｓ１から位置Ｓ２に移動する時間だけずらす必要があ
る。しかし、それぞれの発熱抵抗体ライン間の寸法Ｌ５
は、フォトマスク上の精度で設定されるため、ばらつき
は数ミクロンであるので、一度、印画タイミングを決定
すれば、個々のサーマルヘッド毎にタイミングを合わせ
る必要はない。さらに、このサーマルヘッド２０は従来
のサーマルヘッドを組合わせて製作することができるの
で、量産を容易に行うことができる。

【００１８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、共通導電
層を挟んで対向する２列の複数の発熱抵抗体を形成し、
補強導体をヘッド基板と電気絶縁板との間に介在させ、
共通導電層と外部接続用端子とが電気的に接続されるサ
ーマルヘッドを得ることができる。したがって、このサ
ーマルヘッドを用いることによって、高密度の画素から
成る印画画素を得ることができる。また、共通導電層の
電流容量を充分に確保することができるので印画濃度む
らがなくなり、印画画素間のギャップをなくすことがで
き、放熱板からの高周波ノイズの影響を受けないので、
高品質の印画画像を得ることができる。

【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２０を示す
斜視図である。

【図２】図１で示されるサーマルヘッドを製作するため
の工程を示す断面図である。

【図３】図１の切断面線Ｚ−Ｚから見たサーマルヘッド
２０の断面図である。

【図４】図１の切断面線Ｗ−Ｗから見たサーマルヘッド
２０の端面図である。

【図５】本発明の一実施例のサーマルヘッド２０におけ
る発熱抵抗体の配置を示す平面図である。

【図６】図５で示されるサーマルヘッド２０の断面図で
ある。

【図７】従来のサーマルヘッドの斜視図である。

【図８】従来のサーマルヘッドの発熱抵抗体３の配置を
示す平面図である

【符号の説明】

２２ ヘッド基板 ２３ グレース層 ２４ 発熱抵抗体 ２５ａ 個別導電層 ２５ｂ 共通導電層 ２８ 電気絶縁板 ３０ 補強導体 ３２ 駆動用ＩＣ ３３ 放熱板 ３５ スルーホール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製放熱板上に、上面に複数の発熱抵
   抗体と該発熱抵抗体に共通に接続される共通導電層と該
   共通導電層を外部電気回路に接続させる外部接続用端子
   とが被着されたヘッド基板を載置して成るサーマルヘッ
   ドにおいて、 前記共通導電層を挟んで対向する２列の複数の発熱抵抗
   体を形成し、前記ヘッド基板と放熱板との間に、ヘッド
   基板側のほぼ全面に補強導体を被着させた電気絶縁板
   を、該補強導体が前記共通導電層と外部接続用端子とを
   電気的に接続するようにして介在させたことを特徴とす
   るサーマルヘッド。