JPH07148961A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ガイド部材等を不要として全体構造を小型化で
き、且つ簡単な構成で感熱記録媒体を発熱素子上に案内
することが可能なサーマルヘッドを提供する。 【構成】ヘッド基板１の上面に、複数個の発熱素子２
と、該発熱素子２を選択的に駆動させる駆動用ＩＣ４
と、該駆動用ＩＣ４を被覆し、且つ感熱記録媒体７を発
熱素子２上に案内する樹脂材５とを取着させて成るサー
マルヘッドであって、前記樹脂材５は、少なくとも感熱
記録媒体７を案内する領域Ｒが平坦面５ａを成し、且つ
その表面粗さが中心線平均粗さＲａで１００μｍ以下と
成す。

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
ァクシミリ等のプリンタ機構として組み込まれるサーマ
ルヘッドの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワードプロセッサ等のプリンタ機
構として組み込まれるサーマルヘッドは、図４（ａ）
（ｂ）に示す如く、アルミナセラミックス等から成るヘ
ッド基板１１の上面に、窒化タンタル等から成る複数個
の発熱素子１２と、該発熱素子１２の両端に接続されア
ルミニウム等から成る一対の導電層１３と、該導電層１
３の一方に接続され前記発熱素子１２を選択的に駆動す
る駆動用ＩＣ１４と、該駆動用ＩＣ１４を被覆しエポキ
シ樹脂等から成る樹脂材１５とを取着させたものをアル
ミニウム等から成る放熱板１６上に載置させ、更に一端
が発熱素子１２の近傍まで延出されるＳＵＳ製のガイド
部材１７を前記放熱板１６にネジ止め等によって固定し
た構造を有しており、前記一対の導電層１３間に駆動用
ＩＣ１４の駆動に伴って所定の電力を印加し、発熱素子
１２を外部電気信号に対応させて選択的にジュール発熱
させるとともに、該発熱した熱を感熱記録媒体１８に伝
導させ、感熱記録媒体１８に所定の印字画像を形成する
ことによってサーマルヘッドとして機能する。

【０００３】尚、前記樹脂材１５は駆動用ＩＣ１４を大
気中に含まれる水分や感熱記録媒体１８に含まれる塩素
イオン、ナトリウムイオン等の接触による腐食から保護
し、前記ガイド部材１７は発熱素子１２の近傍まで延出
された部位に感熱記録媒体１８を接触させて感熱記録媒
体１８を発熱素子１２上に案内する。

【０００４】また前記ガイド部材１７の放熱板１６への
ネジ止めは、所定の貫通孔を有したガイド部材１７を、
予めネジ孔を設けておいた放熱板１６に位置合わせし、
しかる後、放熱板１６のネジ孔に前記ガイド部材１７の
貫通孔を介してネジを螺入することによって行われてい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のサーマルヘッドにおいては、感熱記録媒体１８を発
熱素子１２上に案内するのにガイド部材１７を使用して
いるため、このガイド部材１７をサーマルヘッドに固定
するのにネジ等が別途必要となり、部品数が多くなると
ともに、サーマルヘッドの全体構造が大型化、複雑化す
るという欠点を有していた。

【０００６】また前記ガイド部材１７をサーマルヘッド
に固定するには、ガイド部材１７に所定の貫通孔を形成
する工程、放熱板１６に所定のネジ孔を形成する工程、
ガイド部材１７を放熱板１６に位置合わせする工程、放
熱板１６のネジ孔にガイド部材１７の貫通孔を介してネ
ジを螺入する工程と、数多くの工程を経なければなら
ず、その固定作業が極めて煩雑であるという欠点も有し
ていた。

【０００７】

【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は、ガイド部材等を不要として全体構造を
小型化でき、且つ簡単な構成で感熱記録媒体を発熱素子
上に案内することが可能なサーマルヘッドを提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のサーマルヘッド
は、ヘッド基板の上面に、複数個の発熱素子と、該発熱
素子を選択的に駆動させる駆動用ＩＣと、該駆動用ＩＣ
を被覆し、且つ感熱記録媒体を発熱素子上に案内する樹
脂材とを取着させて成るサーマルヘッドであって、前記
樹脂材は、少なくとも感熱記録媒体を案内する領域が平
坦面を成し、且つその表面粗さが中心線平均粗さＲａで
１００μｍ以下であることを特徴とする。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。

【００１０】図１（ａ）は本発明のサーマルヘッドの一
実施例を示す斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ
線断面図であり、１はヘッド基板、２は発熱素子、４は
駆動用ＩＣ、５は樹脂材、５ａは前記樹脂材５の平坦
面、７は感熱記録媒体である。

【００１１】前記ヘッド基板１はアルミナセラミックス
等の電気絶縁材料から成り、その上面にガラス等から成
る蓄熱層（図示せず）を介し、複数個の発熱素子２と、
該発熱素子２の両端に接続される一対の導電層３が被着
されている。

【００１２】前記ヘッド基板１は、例えばアルミナセラ
ミックスから成る場合、アルミナ、シリカ、マグネシア
等のセラミックス原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添
加混合して泥漿状と成すとともにこれを従来周知のドク
ターブレード法やカレンダーロール法等を採用すること
によってセラミックグリーンシートを形成し、しかる
後、前記セラミックグリーンシートを所定形状に打ち抜
き加工するとともに高温（約１６００℃）で焼成するこ
とによって製作される。

【００１３】また前記ヘッド基板１の上面に被着される
蓄熱層は発熱素子２の発する熱を蓄積し、サーマルヘッ
ドの温度を短時間で感熱記録媒体７に印字画像を形成す
るに必要な温度とする作用を為す。

【００１４】前記蓄熱層は、ガラス粉末に適当な有機溶
剤を添加混合して得たガラスペーストをヘッド基板１上
面の所定領域に従来周知のスクリーン印刷法等を採用す
ることによって印刷塗布し、しかる後、これを高温、例
えば約７００℃の温度で焼き付けることによってヘッド
基板１の上面に被着される。

【００１５】また前記蓄熱層の上面には複数個の発熱素
子２が被着配列されており、更に各発熱素子２には一対
の導電層３が接続されている。

【００１６】前記発熱素子２は例えば窒化タンタル等か
ら成り、それ自体が所定の電気抵抗率を有しているた
め、一対の導電層３を介して電力が印加されるとジュー
ル発熱を起こし、印字画像を形成するのに必要な温度、
例えば２５０〜４００℃の温度に発熱する。

【００１７】また前記発熱素子２の両端に接続されてい
る一対の導電層３はアルミニウム等の金属材料から成
り、発熱素子２にジュール発熱を起こさせるために必要
な所定の電力を印加する作用を為す。

【００１８】尚、前記発熱素子２及び一対の導電層３
は、従来周知のスパッタリング法等を採用することによ
りヘッド基板１上に所定の厚みをもって被着され、更に
フォトリソグラフィー技術を採用することによって所定
パターンに加工される。

【００１９】更に前記発熱素子２及び一対の導電層３の
上面には保護層８が被着されており、該保護層８は発熱
素子２及び一対の導電層３を感熱記録媒体７の摺接によ
る摩耗や大気中に含まれる水分や感熱記録媒体７に含ま
れる塩素イオン、ナトリウムイオン等の接触による腐食
から保護する作用を為す。

【００２０】前記保護層８は例えば窒化珪素、サイアロ
ン等から成り、従来周知のスパッタリング法等を採用す
ることによって発熱素子２等の上面に所定の厚みをもっ
て被着される。

【００２１】また前記導電層３上には駆動用ＩＣ４が半
田等のロウ材を介して載置されており、これによって駆
動用ＩＣ４は導電層３と電気的に接続される。

【００２２】前記駆動用ＩＣ４は外部電気信号を制御し
発熱素子２を選択的にジュール発熱させる作用を為し、
例えばフリップチップタイプの駆動用ＩＣ４を従来周知
のフェイスダウンボンディング法を採用しヘッド基板１
上面の所定位置に実装することによって導電層３と接続
される。

【００２３】また更に前記駆動用ＩＣ４はエポキシ樹脂
等から成る樹脂材５で被覆されており、該樹脂材５は大
気中に含まれる水分や感熱記録媒体７に含まれる塩素イ
オン、ナトリウムイオン等の接触による腐食から駆動用
ＩＣ４を保護するとともに、印字に際して感熱記録媒体
７と接触し、感熱記録媒体７を発熱素子２上に案内する
案内部材としての作用を為す。従って、感熱記録媒体７
を発熱素子２上に案内するためのガイド部材やこのガイ
ド部材をサーマルヘッドに固定するためのネジ等は不要
となり、部品数を大幅に減らすことができるとともに、
サーマルヘッドの全体構造を小型化し、簡単な構成で感
熱記録媒体７を発熱素子２上に案内することが可能とな
る。

【００２４】更にまた前記樹脂材５は、少なくとも感熱
記録媒体７を案内する領域Ｒが平坦面５ａを成し、且つ
その表面粗さが中心線平均粗さＲａで１００μｍ以下と
成っている。

【００２５】このため、印字に際し感熱記録媒体７を樹
脂材５によって発熱素子２上に案内するとき、樹脂材５
の平坦面５ａと感熱記録媒体７との間で発生する摺接抵
抗は極めて小さく、感熱記録媒体７が前記摺接抵抗によ
って樹脂材５に引っ掛かり感熱記録媒体７の走行が不安
定なものとなったり、或いは、感熱記録媒体７に前記引
っ掛かりによるシワ等が形成されたりすることは一切な
い。これによって感熱記録媒体７を発熱素子２上に安定
して案内することができ、感熱記録媒体７に常に鮮明で
良好な印字画像を形成することが可能となる。

【００２６】また前記樹脂材５は以下の方法によってヘ
ッド基板１の上面に取着される。

【００２７】即ち、先ず図２（ａ）に示す如く、発熱素
子２、駆動用ＩＣ４等を取着させたヘッド基板１を準備
し、次に図２（ｂ）に示す如く、前記ヘッド基板１上面
の駆動用ＩＣ４が取着されている領域にエポキシ樹脂と
なるワニス５’（粘度：約１４０ポイズ）をディスペン
サ等によって塗布するとともに、これを約１００℃の温
度に保たれた炉の中で約１時間加熱し、ワニス５’の一
部を縮重合させる。次に前記炉の温度を１１０℃〜１２
０℃の温度に上げて数分間加熱する。この１１０℃〜１
２０℃の温度は、最初に行った約１００℃の温度での加
熱によって一時的に付与されるガラス転移点（１００
℃）を上回る温度であり、これによって前記一部が縮重
合されたワニス５’は成型可能な程度に軟化されること
となる。次に図２（ｃ）に示す如く、前記ヘッド基板１
のワニス５’が塗布された領域に成型治具Ａを当接さ
せ、この状態で前記炉の温度を約１５０℃の温度まで上
げ約３０分間加熱し、残りのワニス５’を全て縮重合さ
せる。尚、前記成型治具Ａは、内壁面の表面粗さが中心
線平均粗さＲａで１００μｍ以下に加工された断面がク
サビ形の凹部を有し、該凹部内にワニス５’を収容する
ようになっている。最後に図２（ｄ）に示す如く、前記
成型治具Ａをヘッド基板１から取り外し、これによって
ヘッド基板１の上面に、感熱記録媒体７を案内する領域
Ｒが平坦面５ａを成し、且つその表面粗さが中心線平均
粗さＲａで１００μｍ以下の樹脂材５が取着される。

【００２８】この場合、駆動用ＩＣ４を被覆するととも
に感熱記録媒体７を案内する樹脂材５は、駆動用ＩＣ４
を樹脂材で被覆するのに最低限必要となる工程に、成型
治具Ａ等を用いてワニス５’を所定形状と成す工程を付
加するだけで形成することができ、案内部材としての機
能も兼ね備えた樹脂材５をヘッド基板１上に容易に取着
させることができる。

【００２９】前記発熱素子２、樹脂材５等を上面に取着
させたヘッド基板１はまた、その下面がアルミニウム等
から成る放熱板９の上面に当接されており、該放熱板９
はヘッド基板１の熱の一部を伝導吸収し、ヘッド基板１
が発熱素子２の発する熱により過度に高温となるのを有
効に防止する作用を為す。

【００３０】尚、前記放熱板９は、アルミニウム等から
成るインゴット（塊）を、従来周知の金属加工法を採用
し、所定形状となすことによって製作される。

【００３１】かくして、本発明のサーマルヘッドは、一
対の導電層３間に駆動用ＩＣ４の駆動に伴って所定の電
力を印加し、発熱素子２を外部電気信号に対応させて選
択的にジュール発熱させるとともに、該発熱した熱を感
熱記録媒体７に伝導させ、感熱記録媒体７に所定の印字
画像を形成することによってサーマルヘッドとして機能
する。

【００３２】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
では無く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の変更、改良等が可能であり、例えば、図３（ａ）に示
す如く、樹脂材５ｂの頂部に、別途、平坦で、且つ表面
粗さが中心線平均粗さＲａで１００μｍ以下の面を設け
たり、図３（ｂ）に示す如く、樹脂材５ｃの感熱記録媒
体７が接触されない部位を断面円弧状に成す等しても良
く、いずれの場合にも上述した実施例と同様の効果を得
ることができる。

【００３３】また上記実施例においては、駆動用ＩＣ４
を被覆する樹脂材５をエポキシ樹脂のみで形成したが、
この樹脂材５を形成するエポキシ樹脂にアルミナ、シリ
カ等の無機材料から成るフィラー（粒径：５０μｍ以
下）を所定の割合で含有させ樹脂材５のショア硬度を６
０以上に成しておけば、感熱記録媒体７が比較的硬い材
料から成っていても、樹脂材５が感熱記録媒体７によっ
て摩耗されることは殆どなく、駆動用ＩＣを長期にわた
り良好に保護するとともに感熱記録媒体を発熱素子上に
案内することができる。従って、樹脂材５を形成するエ
ポキシ樹脂等に無機材料から成るフィラーを所定の割合
で含有させ、樹脂材５のショア硬度を６０以上に成して
おくことが好ましい。

【００３４】

【発明の効果】本発明のサーマルヘッドにおいては、ヘ
ッド基板の上面に、複数個の発熱素子と、該発熱素子を
選択的に駆動させる駆動用ＩＣと、該駆動用ＩＣを被覆
し、且つ感熱記録媒体を発熱素子上に案内する樹脂材と
を取着させて成るサーマルヘッドであって、前記樹脂材
は、少なくとも感熱記録媒体を案内する領域が平坦面を
成し、且つその表面粗さが中心線平均粗さＲａで１００
μｍ以下であるため、感熱記録媒体を発熱素子上に案内
するためのガイド部材やこのガイド部材をサーマルヘッ
ドに固定するためのネジ等は不要となり、部品数を大幅
に減らすことができるとともに、サーマルヘッドの全体
構造を小型化し、簡単な構成で感熱記録媒体を発熱素子
上に案内することが可能となる。

【００３５】また本発明のサーマルヘッドにおいては、
前記樹脂材のうち、少なくとも感熱記録媒体を案内する
領域が平坦面を成し、且つその表面粗さを中心線平均粗
さＲａで１００μｍ以下としたことから、印字に際し感
熱記録媒体を樹脂材によって発熱素子上に案内すると
き、樹脂材の平坦面と感熱記録媒体との間で発生する摺
接抵抗は極めて小さく、感熱記録媒体が前記摺接抵抗に
よって樹脂材に引っ掛かり感熱記録媒体の走行が不安定
なものとなったり、或いは、感熱記録媒体に前記引っ掛
かりによるシワ等が形成されたりすることはない。これ
によって感熱記録媒体を発熱素子上に安定して案内する
ことができ、感熱記録媒体に常に鮮明で良好な印字画像
を形成することが可能となる。

【００３６】更に本発明のサーマルヘッドにおいては、
駆動用ＩＣを被覆するとともに感熱記録媒体を案内する
樹脂材は、駆動用ＩＣを樹脂材で被覆するのに最低限必
要となる工程に、成型治具等を用いてワニスを所定形状
と成す工程を付加するだけで形成することができ、案内
部材としての機能も兼ね備えた樹脂材をヘッド基板上に
容易に取着させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明にかかるサーマルヘッドの一実
施例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図で
ある。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は、樹脂材５のヘッド基板１上
への取着工程を示す断面図である。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は本発明にかかるサーマルヘ
ッドの他の実施例を示す断面図である。

【図４】（ａ）は従来のサーマルヘッドの斜視図、
（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。

【符号の説明】

１・・・ヘッド基板 ２・・・発熱素子 ３・・・一対の導電層 ４・・・駆動用ＩＣ ５・・・樹脂材 ７・・・感熱記録媒体 ８・・・保護層 ９・・・放熱板 Ａ・・・成型治具 Ｒ・・・感熱記録媒体７を案内する領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヘッド基板の上面に、複数個の発熱素子
   と、該発熱素子を選択的に駆動させる駆動用ＩＣと、該
   駆動用ＩＣを被覆し、且つ感熱記録媒体を発熱素子上に
   案内する樹脂材とを取着させて成るサーマルヘッドであ
   って、 前記樹脂材は、少なくとも感熱記録媒体を案内する領域
   が平坦面を成し、且つその表面粗さが中心線平均粗さＲ
   ａで１００μｍ以下であることを特徴とするサーマルヘ
   ッド。