JPH06270447A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造で、かつ高信頼性で小型化を実現
することができるサーマルヘッドを提供する。 【構成】 基板４１の端部に下から順次、共通導体７
０、絶縁層６４、発熱抵抗体層６５、第１個別電極４３
が積層されており、共通導体７０は、互いに平行して複
数形成されている。発熱抵抗体列４２の一端から延びる
第１個別電極４３は、スルーホール７５を介して共通導
体５３とマトリクス接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ装置や画
像記録装置に用いられ、印画信号に基づいて感熱紙や熱
転写フィルムなどの記録媒体に感熱記録を行うためのサ
ーマルヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１４は従来のサーマルヘッド１０の一
例を示す平面図であり、図１５は図１４に示すサーマル
ヘッド１０の電気的構成を示す回路図である。このサー
マルヘッド１０は、アルミナなどから成る電気絶縁性の
基板１１の上に、複数の、たとえば１７２８個の発熱抵
抗体Ｒ１〜Ｒ１７２８から成る発熱抵抗体列１２が形成
されており、各発熱抵抗体Ｒ１〜Ｒ１７２８の一端から
延びる第１個別電極１３は３本毎のブロックＢ１〜Ｂ５
７６に区分されて３本の共通電極２２，２３，２４にそ
れぞれ接続されている。各共通電極２２〜２４は、第１
外部配線基板１９およびコネクタ３０を介して、電源電
圧ＶＨ１，ＶＨ２，ＶＨ３がそれぞれ供給される。

【０００３】一方、各発熱抵抗体Ｒ１〜Ｒ１７２８の他
端から延びる第２個別電極１４は、それぞれダイオード
素子１６を経由して、多層配線部８において、別のブロ
ック同志で３本おきに共通して結線され、各印画画素に
対応するスイッチング素子を内蔵した駆動回路１８に接
続されている。

【０００４】駆動回路１８は、シリアルデータから成る
印画信号を転送するシフトレジスタと、シフトレジスタ
からの出力を記憶する複数のラッチ回路と、各ラッチ回
路の出力および外部制御信号に基づいて発熱抵抗体に流
れる電流を制御する複数のスイッチング素子などを備え
ており、各駆動回路１８への印画信号、外部制御信号や
電力は、第２外部配線基板２０およびコネクタ２１を介
して供給される。なお、基板１１と第１外部配線基板１
９および第２外部配線基板２０とは、はんだ付けなどに
よって接続されている。

【０００５】このサーマルヘッド１０の動作は、いわゆ
るダイオードマトリックス駆動方式であって、まず共通
電極２２に電圧ＶＨ１を供給して各駆動回路１８の各ス
イッチング素子を動作させると、各ブロックＢ１〜Ｂ５
７６の第１番目の発熱抵抗体Ｒ１，Ｒ４，Ｒ７，…，Ｒ
１７２６が印画信号に基づいて選択的に発熱する。次
に、共通電極２３に電圧ＶＨ２を供給して、各スイッチ
ング素子を動作させると、各ブロックＢ１〜Ｂ５７６の
第２番目の発熱抵抗体Ｒ２，Ｒ５，Ｒ８，…，Ｒ１７２
７が選択的に発熱する。次に、共通電極２４に電圧ＶＨ
３を供給して各スイッチング素子を動作させると、各ブ
ロックＢ１〜Ｂ５７６の第３番目の発熱抵抗体Ｒ３，Ｒ
６，Ｒ９，…，Ｒ１７２８が選択的に発熱する。こうし
て一走査線分の感熱記録が行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようなダイオード
マトリクス駆動方式を行うサーマルヘッド１０におい
て、発熱抵抗体列１２に対して第１個別電極１３側また
は第２個別電極１４側の配線が多層配線となる必要があ
る。しかし、各個別電極の配線密度が１ｍｍあたり８本
〜１６本程度の高密度になり、従来のはんだ付けなどの
基板接続方法では、第１個別電極１３に対して１対１で
対応する基板接続が困難であるため、第２個別電極１４
側に多層配線部８を形成するとともに、第１個別電極１
３側は、３本ずつ共通結線して第１外部配線基板１９と
の基板接続を行っている。

【０００７】しかしながら、サーマルヘッド１０自体が
高密度配線かつ大面積のデバイスであるため、基板１１
に高精度の多層配線部８を大面積で設けることは、サー
マルヘッドを大型化し、製造歩留りを極端に低下させる
という課題がある。そのため、サーマルヘッドの製造コ
スト上昇を招いている。

【０００８】また、従来の構造では、外部配線基板１９
および２０が、基板１１の両端に存在するため、サーマ
ルヘッド１０全体として大幅に小型化することは困難で
あるという課題があり、さらに外部配線基板に形成され
ているコネクタの数が多くなり、製造時におけるコネク
タの配線の装着が製造コストの上昇を招くという課題が
ある。

【０００９】一方、近年、サーマルヘッド１０が搭載さ
れるファクシミリやプリンタなどの低価格小型化の要請
が増大し、その結果、サーマルヘッド１０本体も小型化
の傾向にある。ラインプリンタのサーマルヘッド１０の
場合、その小型化は主に紙送り方向で行われるのが一般
的で、それによって第１外部配線基板１９が接続されて
いる基板端と発熱抵抗体列１２との間の距離が短くなる
と、印字に際して発熱抵抗体列１２上を摺接する感熱紙
等が第１外部配線基板１９の端部に当たってしまい、感
熱紙等の紙送りが不可となる課題がある。

【００１０】本発明の目的は、前述した課題を解決する
ために、簡単な構造で、かつ高い信頼性で、小型化を実
現することができるサーマルヘッドを提供することであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、電気絶縁性基
板上に、多数の発熱抵抗体と、各発熱抵抗体の一端から
延びる第１個別電極と、各発熱抵抗体の他端から延びる
第２個別電極と、前記第１個別電極を複数のグループに
区分するとともに各グループの第１個別電極をマトリク
ス接続する複数の共通導体とを形成し、かつ前記第２個
別電極および複数の共通導体が電気絶縁性基板の同一端
部に導出されていることを特徴とするサーマルヘッドで
ある。

【００１２】

【作用】本発明のサーマルヘッドに従えば、発熱抵抗体
の一端から延びる第１個別電極を複数のグループに区分
するとともに各グループの第１個別電極をマトリクス接
続する複数の共通導体を形成している。したがって、各
発熱抵抗体をグループ毎に接続する電源側の面積を小さ
くすることができ、かつ高密度の多層配線を容易に実現
することができる。

【００１３】また、第２個別電極および複数の共通導体
が、電気絶縁性基板の同一端部に導出されているため、
外部配線基板をその端部側にのみ設ければよいので、従
来、電気絶縁性基板の両端部に設けている外部配線基板
を１つにすることができ、同時に外部配線基板に設けら
れているコネクタの数を１つに減らすことができる。

【００１４】さらに、従来に比べて、第１個別電極側に
設けられている外部配線基板がなくなることによって、
印字に際して発熱抵抗体上を摺接する感熱紙が、外部配
線基板の端部に当たることはないので、感熱紙の紙送り
が円滑になる。

【００１５】したがって、電気絶縁性基板上で、高精度
でかつ大面積の多層配線をする必要がなくなり、簡単な
構成で、かつ高い信頼性で、小形化を実現することがで
きるサーマルヘッドを得ることができる。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の一実施例であるサーマルヘッ
ド４０を示す平面図であり、図２は図１に示すサーマル
ヘッド４０の電気的構成を示す回路図である。このサー
マルヘッド４０は、アルミナなどの電気絶縁性の基板４
１の上に、複数の、たとえば１７２８個の発熱抵抗体Ｒ
１〜Ｒ１７２８から成る発熱抵抗体列４２が形成されて
おり、各発熱抵抗体Ｒ１〜Ｒ１７２８の一端の第１個別
電極４３は、３本ずつそれぞれ各共通導体５２，５３，
５４にマトリクス接続されている。このようにして、各
共通導体５２，５３，５４に対応して、各発熱抵抗体Ｒ
１〜Ｒ１７２８は３つのグループに分けられている。

【００１７】一方、各発熱抵抗体Ｒ１〜Ｒ１７２８の他
端から延びる第２個別電極４４は、それぞれダイオード
素子４６を経由して配線部４７において３本ずつ共通に
結線され、各印画画素に対応するスイッチング素子を内
蔵した駆動回路４８に接続されている。

【００１８】駆動回路４８は、シリアルデータから成る
印画信号を転送するシフトレジスタと、シフトレジスタ
からの出力を記憶する複数のラッチ回路と、各ラッチ回
路の出力および外部制御信号に基づいて各発熱抵抗体に
流れる電流を制御する複数のスイッチング素子などを備
えており、各駆動回路４８への印画信号、外部制御信号
や電力は、外部配線基板５０およびコネクタ５１から接
地電極５８および信号電極５９などを介して供給され
る。

【００１９】このサーマルヘッド４０の動作は、いわゆ
るダイオードマトリクス駆動方式であって、まず共通導
体５２に電圧ＶＨ１を供給して各駆動回路４８の各スイ
ッチング素子を動作させると、共通導体５２に接続され
た発熱抵抗体Ｒ１，Ｒ４，Ｒ７，…，Ｒ１７２６が印画
信号に基づいて選択的に発熱する。次に、共通導体５３
に電圧ＶＨ２を供給して各スイッチング素子を動作させ
ると、共通導体５３に接続された発熱抵抗体Ｒ２，Ｒ
５，Ｒ８，…，Ｒ１７２７が選択的に発熱する。次に、
共通導体５４に電圧ＶＨ３を供給して各スイッチング素
子を動作させると、共通電極５４に接続された発熱抵抗
体Ｒ３，Ｒ６，Ｒ９，…，Ｒ１７２８が選択的に発熱す
る。このような一走査線分の印画動作に併せて、発熱抵
抗体列４２に感熱紙や熱転写フィルムなどの記録媒体を
密着させながらステップ搬送を行うことによって、一連
の画像が記録される。こうして１つのスイッチング素子
で３つの発熱抵抗体を駆動することができるため、駆動
回路の部品点数を減らすことができる。

【００２０】図３（ａ）は、図１で示す本発明の実施例
のサーマルヘッド４０のＹ−Ｙ断面を示す図である。電
気絶縁性の基板４１の上にガラスなどから成る蓄熱層６
２が部分的に形成され、基板４１の端部には、導電性の
材料から成る共通導体５２〜５４が複数形成され、さら
にその上には絶縁層６４を形成する。蓄熱層６２および
絶縁層６４の上には、発熱抵抗体層６５、第１個別電極
４３、第２個別電極４４を順次形成し、複数の発熱抵抗
体より成る発熱抵抗体列４２が形成される。発熱抵抗体
の一端の第１個別電極４３は、絶縁層６４に形成された
スルーホール７５を介して、対応するグループの共通導
体５３に接続される。

【００２１】図３（ｂ）は、図１で示される本発明の実
施例のサーマルヘッド４０のＸ−Ｘ断面を示す図であ
る。このように基板４１の両端部に、配線部材７１が形
成され、共通導体７０と外部配線基板５０の配線部材６
９とが電気的に接続されている。したがって、共通導体
５２〜５４は、外部配線基板５０のコネクタ５１を介し
て外部回路と電気的に接続される。

【００２２】図４は、図１に示すサーマルヘッドの共通
導体７０付近を部分的に拡大した図である。基板４１上
に形成された多数の第１個別電極４３が互いに平行に基
板４１の端部まで延びており、一方、共通導体５２〜５
４がこれらと直交するように形成されている。共通導体
５２〜５４と第１個別電極４３とは、絶縁層６４に形成
したスルーホール７５によって、所定位置での電気的接
続が行われている。

【００２３】図５〜図９は、本発明の一実施例のサーマ
ルヘッド４０の製造方法を示す断面図である。まず、図
５において、アルミナなどから成る基板４１の裏面に予
めレーザによりスリット８０が入れられており、この箇
所より分割が可能となる。したがって、後述するように
２組のサーマルヘッドを同時に製造して、スリット８０
によって分割する。この、基板４１のスリット８０の位
置を中心として、基板４１上にガラスより成る２つの蓄
熱層６２を形成する。

【００２４】次に図６において、２つの蓄熱層６２に挟
まれた領域に、銀Ａｇや金Ｃｕなどから成る導電性ペー
ストまたは、銀Ａｇや金Ｃｕなどの金属材料を含むメタ
ルオーガニックペーストをスクリーンによって印刷し、
３００〜６００℃で焼成固化することによって共通導体
層８１を厚さ１０〜４０μｍ程度に形成する。次に図７
において、共通導体層８１は、フォトリソグラフィによ
ってパターニングして、エッチングを行うことによって
発熱抵抗体列４２に平行な複数本の共通導体７０に分割
される。

【００２５】次に図８において、この共通導体７０を覆
って、低温焼成ガラスをスクリーン印刷やディスペンサ
などによって所定領域を塗布した後、４００〜６００℃
の温度にて焼成することによって、ＳｉＯ₂ から成る絶
縁層６４を形成する。絶縁層６４は、フォトリソグラフ
ィによってパターニングされ、沸酸などのエッチング液
を用いて所定部分を開口し、スルーホール７５を形成す
る。

【００２６】次に図９において、窒化タンタルＴａＮ₂
などから成る発熱抵抗体層６５およびＡｌなどから成る
電極を順次成膜した後、フォトリソグラフィによってパ
ターニングされ、複数の発熱抵抗体、第１個別電極４
３、第２個別電極４４がそれぞれ所定のパターンに形成
される。さらに、上層には図１で示される２点鎖線に囲
まれた領域８５において、窒化ケイ素ＳｉＮなどから成
る保護層が形成された後、スリット８０で分割すること
によって、図１で示される基板４１が得られる。

【００２７】また、図１で示される基板４１の両側の配
線部材７１は、共通電極７０と同じ工程において、同じ
方法で同時に形成される。さらに外部配線基板５０の配
線部材６９が従来周知の圧接や、溶着などの方法によっ
て、基板４１の配線部材７１と電気的に接続される。こ
のようにして、図１で示されるサーマルヘッド４０が得
られる。共通導体７０への電力の供給や、駆動素子４８
への信号入力は、外部からコネクタ５１、外部配線基板
５０の配線部材を介して行われる。

【００２８】図１０は、本発明の他の実施例であるサー
マルヘッド１００を示す平面図である。このサーマルヘ
ッド１００は、図１で示されるサーマルヘッド４０に類
似し、対応する部分には同一の参照符を付す。図１０の
サーマルヘッド１００と図１で示されるサーマルヘッド
４０との異なる点は、図１で示される外部配線基板５０
の形状は長方形で、基板４１の共通導体７０と外部配線
基板５０の配線部分６９とは、参照符７１ａおよび７１
ｂの位置で接続されているけれども、図１０で示される
外部配線基板１０１はフレキシブル基板で、その形状は
凹形で、基板４１の共通導体７０と外部配線基板１０１
の配線部材６９とは、参照符７１ｃおよび７１ｄの位置
で接続されている。

【００２９】図２で示されるサーマルヘッド４０の電気
的構成を示す回路、図４で示される共通導体７０と第１
個別電極４３との接続方法、図５〜図９で示されるサー
マルヘッド４０の製造方法においては、サーマルヘッド
４０とサーマルヘッド１００とは同様なので、説明は省
略する。図１１（ａ）は、図１０で示されるサーマルヘ
ッド１００のＹ−Ｙ断面を示す図である。図３（ａ）で
示されるサーマルヘッド４０と同様なので、説明は省略
する。

【００３０】図１１（ｂ）は、図１０で示されるサーマ
ルヘッド１００のＸ−Ｘ断面を示す図である。このよう
に外部配線基板１０１には、配線部材６９が形成され、
配線部材６９と基板４１の共通導体との間には、異方性
導体膜１０５および絶縁層６４が介在しており、絶縁層
６４に形成されたスルーホール１０７および異方性導体
膜１０５によって所定位置７１ｃおよび７１ｄでの電気
的接続が行われている。

【００３１】図１２は、異方性導電膜１０５の構造およ
びその接続方法を示す断面図である。異方性導電膜１０
５は、接着剤フィルム１０５ｂに導電性粒子１０５ａを
所定量分散させたものであり、接着剤フィルム１０５ｂ
の材料として、スチレン・ブタジエン・スチレン（ＳＢ
Ｓ）、スチレン・エチレンブチレン・スチレン（ＳＥＢ
Ｓ）等のスチレン系ブロックコポリマーなどの熱可塑系
接着剤や、エポキシ樹脂、ポリウレタン、アクリル樹脂
などの熱硬化系樹脂が用いられ、一方、導電性粒子１０
５ａとして、カーボン、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、はんだなど
から成る微小粒子や、エポキシ樹脂やポリエチレン樹脂
などから成る粒子の表面にＮｉ、Ａｕなどの金属薄膜を
被覆した金属膜被覆プラスチック粒子などが用いられ
る。

【００３２】その接続方法は、たとえばまず図１２
（ａ）において、基板１１０，１１３の表面にそれぞれ
形成された電極１１１，１１２を対向させ、その間に異
方性導電膜１０５を介在させた後、次に図１２（ｂ）に
おいて両者の基板１１０，１１３を加圧、加熱すること
によって、電極１１１と電極１１２の間に導電性粒子１
０５ａが介在して両者の電気的接続が達成されるととも
に、電極１１１，１１２以外の領域において電気絶縁性
が保たれる。

【００３３】図１３（ａ）は、基板４１の共通導体７０
と外部配線基板１０１の配線部材６９との接続位置７１
ｄ（５２ｄ，５３ｄ，５４ｄ）を示す。接続位置７１ｄ
での接続は、前述の図１２で示される接続方法によっ
て、異方性導体膜１０５および図１３（ｂ）で示される
スルーホール１０７を所定の接続位置に形成した絶縁層
６４を介して外部配線基板１０１を厚み方向に圧接しな
がら、１２０〜１５０℃の温度で、３０分程度加熱する
ことによって、異方性導電膜１０５が固着されて完了す
る。

【００３４】

【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、基
板上の発熱抵抗体の一端をグループ毎にマトリクス接続
する複数の共通導体が形成され、その共通導体および複
数の第２個別電極が同一側の基板端部に導出され、その
基板端部に取付けられている外部配線基板と電気的に接
続される。したがって外部配線基板およびそれに形成さ
れるコネクタの数を１つに減らすことができ、サーマル
ヘッドを簡単な構造で小型化することができる。

【００３５】また、共通導体は、発熱抵抗体の一端をグ
ループ毎にマトリクス接続することができるので、少な
い面積で高密度な多層配線を容易に実現できるため、サ
ーマルヘッドの製造歩留まりが向上し、製造コストの低
減化が可能になる。これによって、簡単な構造で、かつ
高い信頼性で、サーマルヘッドの小型化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるサーマルヘッド４０を
示す平面図である。

【図２】図１に示すサーマルヘッド４０の電気的構成を
示す回路図である。

【図３】図１に示すサーマルヘッド４０におけるＹ−Ｙ
線およびＸ−Ｘ線に沿った断面図である。

【図４】共通導体７０の部分平面図である。

【図５】本発明の実施例であるサーマルヘッド４０の製
造方法を示す断面図である。

【図６】本発明の実施例であるサーマルヘッド４０の製
造方法を示す断面図である。

【図７】本発明の実施例であるサーマルヘッド４０の製
造方法を示す断面図である。

【図８】本発明の実施例であるサーマルヘッド４０の製
造方法を示す断面図である。

【図９】本発明の実施例であるサーマルヘッド４０の製
造方法を示す断面図である。

【図１０】本発明の他の実施例であるサーマルヘッド１
００を示す平面図である。

【図１１】図１０に示すサーマルヘッド１００における
Ｙ−Ｙ線およびＸ−Ｘ線に沿った断面図である。

【図１２】異方性導体膜１０５の構造およびその接続方
法を示す断面図である。

【図１３】共通導体７０と配線部材６９との接続位置７
１ｄおよび絶縁層６４のスルーホールの位置１０７を示
す図である。

【図１４】従来のサーマルヘッド１０の一例を示す平面
図である。

【図１５】図１４に示すサーマルヘッド１０の電気的構
成を示す回路図である。

【符号の説明】

４１ 基板 ４２ 発熱抵抗体列 ４３ 第１個別電極 ４４ 第２個別電極 ４６ ダイオード素子 ４７ 配線部 ４８ 駆動回路 ５０，１０１ 外部配線基板 ５１ コネクタ ５２，５３，５４ 共通導体 ５５，５６，５７ 配線部材 ６９ 配線部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気絶縁性基板上に、多数の発熱抵抗体
   と、 各発熱抵抗体の一端から延びる第１個別電極と、 各発熱抵抗体の他端から延びる第２個別電極と、 前記第１個別電極を複数のグループに区分するとともに
   各グループの第１個別電極をマトリクス接続する複数の
   共通導体とを形成し、かつ前記第２個別電極および複数
   の共通導体が電気絶縁性基板の同一端部に導出されてい
   ることを特徴とするサーマルヘッド。