JPH0999575A - サーマルヘッド - Google Patents

サーマルヘッド

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JPH0999575A
JPH0999575A JP25163595A JP25163595A JPH0999575A JP H0999575 A JPH0999575 A JP H0999575A JP 25163595 A JP25163595 A JP 25163595A JP 25163595 A JP25163595 A JP 25163595A JP H0999575 A JPH0999575 A JP H0999575A
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JP
Japan
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electrode
drive
switching element
switching elements
layer
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JP25163595A
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English (en)
Inventor
Tetsuharu Hyodo
徹治 兵頭
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】駆動ICの小型化が困難であり、また配線が複
雑になると、ショートや断線等が発生し易かった。 【解決手段】電気絶縁性基板10の上面に形成された複
数個の発熱素子Rと、各発熱素子Rの一旦に共通に接続
された共通電極14と、各発熱素子Rの他端に個別に接
続された複数個の個別電極15と、各発熱素子Rを駆動
するための駆動IC12とを備えたサーマルヘッドにお
いて、電気絶縁性基板10の上面に、各個別電極15へ
の供給電力を開閉する複数のスイッチング素子を形成す
るとともに、該スイッチング素子を前記駆動IC12か
らの出力信号によって制御する。

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
ァクシミリ等のプリンタ機構として組み込まれるサーマ
ルヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】サーマルヘッドは、アルミナ等から成る
電気絶縁性基板上にガラスから成る蓄熱層と、TaN
(窒化タンタル)等から成る抵抗体膜およびAl等から
成る電極層が順次形成された後、フォトリソグラフィー
によって共通電極、発熱素子、個別電極が分割される。
【0003】さらに基板上には、各発熱素子を印画制御
するための駆動IC(集積回路)が搭載され、各個別電
極と駆動IC内のスイッチング素子がハンダバンプやA
uワイヤ等によって接続されている。各駆動ICを制御
するための各信号配線は、基板と電気的に接続された外
部配線基板によって、基板上の端子配線に供給されてい
る。端子配線と各駆動ICは、同様に、ハンダバンプや
Auワイヤ等によって電気的に接続されている。
【0004】図22は、従来のサーマルヘッドの一例を
示す等価回路図である。サーマルヘッドは、共通電極4
および個別電極5がそれぞれ接続された複数の発熱素子
Rと、発熱素子Rを所定個数単位で接続した駆動IC2
で構成される。各駆動ICには、データ信号DATA
と、データ信号DATAを1ラインごとに転送するクロ
ック信号CLKと、転送された1ライン分のデータを一
時記憶させるラッチ信号LATと、ラッチされたデータ
に基づいて発熱素子Rを駆動するためのストローブ信号
STBが入力される。さらに各駆動ICはグランド線3
で共通に接続されており、発熱素子Rが発熱する場合、
電流は電圧VHが印加された共通電極4、発熱素子R、
個別電極5、駆動IC2内のスイッチング素子およびク
ランド線3を経由して流れる。
【0005】図23は、駆動IC2の内部回路部であ
る。駆動IC2は、データをシリアル転送するシフトレ
ジスタSR1〜SRnと、データを一時記憶するラッチ
回路L1〜Lnと、ラッチ回路L1〜Lnの出力を開閉
するANDゲートG1〜Gnと、発熱素子Rに流れる電
流を個別に開閉するスイッチング素子T1〜Tnと、発
熱素子Rを接続するための接続パッドH1〜Hnなどで
構成される。
【0006】この動作を図24のタイミングチャートに
従って説明する。まずクロック信号CLKに同期して、
図22に示すサーマルヘッドの1ライン分のデータDA
TAがシフトレジスタSR1〜SRnに転送される。次
にラッチ信号LATの反転によって、シフトレジスタS
R1〜SRnに転送されたデータがラッチ回路L1〜L
nに一時記憶される。次にストローブ信号STBが反転
するとANDゲートG1〜Gnが開いて、ラッチ回路L
1〜Lnのデータがスイッチング素子T1〜Tnのゲー
トに印加される。すると、ラッチさらたデータのレベル
に応じて発熱素子RNI電流が流れ、発生したジュール
熱は感熱記録媒体を印画する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
駆動ICではシフトレジスタ、ラッチ、ゲート、スイッ
チング素子など多数の部品点数が必要になるため、小型
化が困難であるとともに、コスト増加の一要因になって
いる。特に、スイッチング素子は大きな電流が流れるた
め、駆動ICの面積の40〜70%を閉めている。
【0008】さらに、近年のサーマルヘッドの小型化、
高密度化に伴って、接続パッドの設置間隔も小さくする
必要があるが、スイッチング素子事態の小型化が難しい
ために、接続パッドおよび配線パターンの配置での工夫
が要求される。しかし、配線が複雑になると、ショート
や断線等の問題が新たに浮上してくる。特に個別電極周
辺のリード線には大きな電流が流れるため、リード線の
幅および間隔もあまり狭くできない。
【0009】本発明の目的は、更なる小型化、低価格化
が可能なサーマルヘッドを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、電気絶縁性基
板の上面に形成された複数個の発熱素子と、各発熱素子
の一旦に共通に接続された共通電極と、各発熱素子の他
端に個別に接続された複数個の個別電極と、各発熱素子
を駆動するための駆動ICとを備えたサーマルヘッドに
おいて、電気絶縁性基板の上面に、各個別電極への供給
電力を開閉する複数のスイッチング素子が形成されてお
り、且つ、該スイッチング素子は前記駆動ICからの出
力信号によって制御されることを特徴とするサーマルヘ
ッドである。
【0011】また本発明は、電気絶縁性基板の上面また
は内部に、各スイッチング素子の出力線に対して共通接
続されたグランド電極が形成されていることを特徴とす
る。またに本発明は、電気絶縁性基板の上面または内部
に、各スイッチング素子の制御線に対して接続された制
御電極が形成されていることを特徴とする。
【0012】
【作用】本発明に従えば、発熱素子を駆動するスイッチ
ング素子を電気絶縁性基板の上面に形成しているため、
駆動ICを格段に小型化することができる。また、スイ
ッチング素子を制御する信号線は細いリード線で足りる
ため、高密度の配線および接続が可能になる。
【0013】また本発明に従えば、電気絶縁性基板の上
面または内部に、各スイッチング素子の出力線に対して
共通接続されたグランド線んが形成されているため、大
電流が流れるグランド電極を駆動IC内に引き回す必要
がない。したがって、駆動ICの小型化がさらに容易に
なる。
【0014】また本発明に従えば、電気絶縁性基板の上
面または内部に、各スイッチング素子の制御線に対して
接続された制御電極が形成されているため、高密度の配
線および接続が可能になる。
【0015】
【実施例】以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説
明する。
【0016】(第1実施例)図1は、本発明の第1実施
例を示す部分平面図である。電気絶縁性基板10の上面
に、複数個の発熱素子Rが一定間隔で直線状に形成され
ており、発熱素子Rの一端は共通電極14に共通接続さ
れている。一方、発熱素子Rの他端は同数の個別電極1
5に個別に接続され、個別電極15は所定数ごとに駆動
IC(集積回路)12に向かって配線される。
【0017】発熱素子Rと駆動IC12との間には、グ
ランド電極16が基板10の上面に配線され、グランド
電極16と各個別電極15との間にはスイッチング素子
20が形成されている。さらに、駆動IC12から各ス
イッチング素子20を制御するための制御電極17が引
き出されている。
【0018】図2は、図1のA1〜A1線に沿った断面
図である。ここで、スイッチング素子20を含む中央の
断面図は、理解容易のために特に拡大して示している。
【0019】右側の断面図を見ると、アルミナ等から成
る電気絶縁性基板10の上にガラス等から成る蓄熱層1
1が形成され、その上面にTaN(窒化タンタル)等か
ら成る抵抗体層9が形成され、さらにその上にAl等か
ら成る電極層が順次形成された後、フォトリソグラフィ
ーによって共通電極14、個別電極15が分割成形さ
れ、両者に挟まれた領域が発熱素子Rを構成する。最上
面には、ガラス等から成る保護層13が形成される。
【0020】左側の断面図を見ると、駆動IC12がハ
ンダバンプ等によって各種リード配線に接続されてい
る。
【0021】中央の断面図において、基板10の上にス
イッチング素子20が形成されている。その製造方法に
ついて説明すると、まずプラズマCVD(化学気相成
長)等を用いて基板10の上にn−Si層21を形成
し、次にn−Si層21の両側にp+ −Si層22、2
3を形成し、右側は個別電極15と接続される。さら
に、これらを覆うようにSiN等から成る絶縁層24を
スパッタリングやプラズマCVD等を用いて形成する。
次に、n−Si層21の上方で、絶縁層24を介在させ
るようにAlやSi等から成るゲート電極25を形成す
る。ゲート電極25は、駆動IC12の制御電極17と
接続されている。
【0022】p+ −Si層23の上には、AlやSi等
から成るグランド電極16が形成され、さらに上面全体
は保護層13によって被覆される。こうしてMOS−F
ET型のスイッチング素子20を形成することができ
る。
【0023】なお、グランド電極16の製法に関して、
抵抗体層9や電極層14、15を形成する前に、たとえ
ばスクリーン印刷等を用いて基板10の上にAgペース
トを塗布した後、600℃程度の焼成で形成する厚膜形
成法を使用しても構わない。図3は、第1実施例の等価
回路図である。ここでは、1個の駆動IC12が64個
の発熱素子を駆動する例を示しているが、複数の駆動I
Cを用いても同様である。
【0024】駆動IC12は、データをシリアル転送す
るシフトレジスタSR1〜SR64と、データを一時記
憶するラッチ回路L1〜L64と、ラッチ回路L1〜L
64の出力を開閉するANDゲートG1〜G64などで
構成される。スイッチング素子T1〜T64は、図1お
よび図2に示したスイッチング素子20で構成され、そ
のゲートは制御電極17を介してANDゲートG1〜G
64に接続される。また、スイッチング素子T1〜T6
4のソースはグランド電極16に共通接続されている。
また、スイッチング素子T1〜T64のドレインは、個
別電極15を介して各発熱素子R1〜R64に接続され
ている。
【0025】この動作は、従来と同様に、まずクロック
信号CLKに同期して、1ライン分のデータDATAの
うち64個分がシフトレジスタSR1〜SR64に転送
される。次にラッチ信号LATの反転によって、シフト
レジスタSR1〜SR64に転送されたデータがラッチ
回路L1〜L64に一時記憶される。次にストローブ信
号STBが反転するとANDゲートG1〜G64が開い
て、ラッチ回路L1〜L64のデータがスイッチング素
子T1〜T64のゲートに印加される。すると、ラッチ
されたデータのレベルに応じて発熱素子Rに電流が流
れ、発生したジュール熱は感熱記録媒体を印画する。
【0026】このように発熱素子Rを駆動するスイッチ
ング素子20を電気絶縁性基板10の上面に形成してい
るため、駆動IC12を格段に小型化することができ
る。また、スイッチング素子20を制御する制御電極1
7は細いリード線で足りるため、高密度の配線および接
続が可能になる。
【0027】(第2実施例)図4は、本発明の第2実施
例を示す部分平面図である。本実施例では、第1実施例
のものと比べて、2本のグランド電極16a、16bが
配線され、グランド電極16aは奇数番目のスイッチン
グ素子20に接続され、グランド電極16bは偶数番目
のスイッチング素子20に接続されている点が相違す
る。
【0028】電気絶縁性基板10の上面に、複数個の発
熱素子Rが一定間隔で直線状に形成されており、発熱素
子Rの一端は共通電極14に共通接続されている。一
方、発熱素子Rの他端は同数の個別電極15に個別に接
続され、個別電極15は所定数ごとに駆動IC(集積回
路)12に向かって配線される。
【0029】発熱素子Rと駆動IC12との間には、2
本のグランド電極16a、16bが基板10の上面に配
線され、奇数番目のスイッチング素子20はグランド電
極16aに接続され、偶数番目のスイッチング素子20
はグランド電極16bに接続されるように、千鳥配置状
に形成されている。さらに、駆動IC12から引き出さ
れている1つの制御電極17は、2つのスイッチング素
子20を制御するように形成される。
【0030】図5は、図4のA2−A2線に沿った断面
図である。ここでも同様に、スイッチング素子20を含
む中央の断面図は、理解容易のために特に拡大してい
る。また、右側の断面図および左側の断面図について
は、図2のものと同様であるため重複説明を省く。
【0031】中央の断面図において、スイッチング素子
20のソースはp+ −Si層23を介してグランド電極
16bに接続されている。一方、グランド電極16a
は、グランド電極16bから一定距離隔てて短絡しない
ように形成されている。なお、ここでは奇数番目のスイ
ッチング素子20の例を示しているが、偶数番目のスイ
ッチング素子20の場合は、スイッチング素子20全体
に左方にシフトしてグランド電極16bと接続できるよ
うに構成され、グランド電極16aは電気絶縁層(不図
示)を介して他の層と短絡しないように配線される。
【0032】図6は、第2実施例の等価回路図である。
ここでは、1個の駆動IC12が64個の発熱素子を駆
動する例を示しているが、複数の駆動ICを用いても同
様である。また、第1実施例と相違する点は、32個分
の制御回路を用いて64個分の発熱素子を時分割駆動し
ている点である。
【0033】駆動IC12は、データをシリアル転送す
るシフトレジスタSR1〜SR32と、データを一時記
憶するラッチ回路L1〜L32と、ラッチ回路L1〜L
32の出力を開閉するANDゲートG1〜G32などで
構成される。スイッチング素子T1〜T64は、図4お
よび図5に示したスイッチング素子20で構成される。
そのゲートは制御電極17を介して2つずつ共通接続さ
れ、ANDゲートG1〜G32に接続される。また、奇
数番目のスイッチング素子T1、T3、…T63のソー
スはグランド電極16aに共通接続される。偶数番目の
スイッチング素子T2、T4、…T64のソースはグラ
ンド電極16bに共通接続される。また、スイッチング
素子T1〜T64のドレインは、個別電極15を介して
各発熱素子R1〜R64に接続されている。
【0034】グランド電極16a、16bは、別の回路
系で制御されるスイッチング素子SWa、SWbを介し
てそれぞれ接地されている。
【0035】この動作を図7のタイミングチャートに従
って説明する。
【0036】まず、1ライン分のデータのうち奇数番画
素の32個分のデータD1aがクロック信号CLKに同
期して、シフトレジスタSR1〜SR32に転送され
る。次にラッチ信号LATの反転によって、シフトレジ
スタSR1〜SR32に転送されたデータがラッチ回路
L1〜L32に一時記憶される。次にストローブ信号S
TBが反転するとANDゲートG1〜G32が開いて、
ラッチ回路L1〜L32のデータがスイッチング素子T
1〜T64のゲートに印加される。
【0037】一方、ストローブ信号STBとほぼ同じタ
イミングでスイッチング素子SWaのみが導通する。す
ると、スイッチング素子T1〜T64のうち奇数番目の
ものだけが導通状態になり、ラッチされたデータのレベ
ルに応じて奇数番目の発熱素子R1、R3、…R63に
選択的に電流が流れ、発生したジュール熱は感熱記録媒
体を印画する。
【0038】次に、1ライン分のデータのうち偶数番画
素の32個分のデータD1bがクロック信号CLKに同
期して、シフトレジスタSR1〜SR32に転送され
る。次にラッチ信号LATの反転によって、シフトレジ
スタSR1〜SR32に転送されたデータがラッチ回路
L1〜L32に一時記憶される。次にストローブ信号S
TBが反転するとANDゲートG1〜G32が開いて、
ラッチ回路L1〜L32のデータがスイッチング素子T
1〜T64のゲートに印加される。
【0039】一方、ストローブ信号STBとほぼ同じタ
イミングでスイッチング素子SWbのみが導通する。す
ると、スイッチング素子T1〜T64のうち偶数番目の
ものだけが導通可能になり、ラッチされたデータのレベ
ルに応じて偶数番目の発熱素子R2、R4、…R64に
選択的に電流が流れ、発生したジュール熱は感熱記録媒
体を印画する。
【0040】以下同様に、第2ラインの奇数番画素のデ
ータD2aと偶数番画素のデータD2bが交互に転送、
印画され、各ラインの奇数番画素と偶数番画素は交互に
時分割駆動によって形成される。
【0041】このように発熱素子Rを駆動するスイッチ
ング素子20を電気絶縁性基板10の上面に形成してい
るため、駆動IC12を格段に小型化することができ
る。また、スイッチング素子20を制御する制御電極1
7は細いリード線で足りるため、高密度の配線および接
続が可能になる。特に本実施例では、時分割駆動によっ
て駆動ICの回路規模を約半分にできるため、サーマル
ヘッドの小型化、低価格化に資する。
【0042】なお、本実施例では、奇数番と偶数番の時
分割駆動の例を示したが、3回以上の時分割駆動でも適
用できる。
【0043】(第3実施例)図8は、本発明の第3実施
例を示す部分平面図である。本実施例では、第1実施例
のものと比べて、2本のグランド電極16a、16bが
基板10の内部に配線され、グランド電極16aは奇数
盤面のスイッチング素子20に接続され、グランド電極
16bは偶数番目のスイッチング素子20に接続されて
いる点が相違する。
【0044】電気絶縁性基板10の上面に、複数個の発
熱素子Rが一定間隔で直線状に形成されており、発熱素
子Rの一端は共通電極14に共通接続されている。一
方、発熱素子Rの他端は同数の個別電極15に個別に接
続され、個別電極15は所定数ごとに駆動IC(集積回
路)12に向かって配線される。
【0045】発熱素子Rと駆動IC12との間には、2
本のグランド電極16a、16bが基板10の内部に配
線され、部分的に表面に露出している。奇数番目のスイ
ッチング素子20はグランド電極16aに接続され、偶
数番目のスイッチング素子20はグランド電極16bに
接続されるように、千鳥配置状に形成されている。さら
に、駆動IC12から引き出されている1つの制御電極
17は、2つのスイッチング素子20を制御するように
形成される。
【0046】図9は、図8のA3−A3線に沿った断面
図である。ここでも同様に、スイッチング素子20を含
む中央の断面図は、理解容易のために特に拡大してい
る。また、右側の断面図および左側の断面図について
は、図2のものと同様であるため重複説明を省く。
【0047】中央の断面図において、基板10として多
層アルミナ基板を使用し、本実施例ではグランド電極1
6a、16bを構成する導体部分がアルミナ基板内にメ
タライズ層が発熱素子列と平行に埋め込まれ、奇数番お
よび偶数番のスイッチング素子20を形成する領域に対
応して千鳥配置状に基板10の上面に露出するように予
め形成された基板を使用する。こうしてグランド電極1
6a、16bの低抵抗化を図ることができる。
【0048】スイッチング素子20はNPNバイポーラ
トランジスタで形成されている。その製造方法について
説明すると、まずプラズマCVD(化学気相成長)等を
用いてグランド電極の露出部分を覆うように、基板10
の上にn−Si層26を形成する。次にn−Si層26
の上に制御電極17と接続するようにp−Si層27を
形成する。次に、p−Si層27の上に個別電極15と
接続するようにn−Si層28を形成する。さらに上面
全体には保護層13によって被覆される。こうして、エ
ミッタがグランド電極に接続され、ベースが制御電極1
7に接続され、コレクタが個別電極15と接続されたバ
イポーラ型のスイッチング素子20を形成することがで
きる。
【0049】ここでは奇数番目のスイッチング素子20
の例を示しているが、偶数番目のスイッチング素子20
の場合は、スイッチング素子20全体が左方にシフトし
てグランド電極16bと接続できるように構成され、グ
ランド電極16aは基板10の内部に他の層と短絡しな
いように埋め込まれている。
【0050】図10は、第3実施例の等価回路図であ
る。第2実施例と相違する点は、スイッチング素子T1
〜T64がバイポーラ型トランジスタで構成されている
点である。
【0051】駆動IC12は、データをシリアル転送す
るシフトレジスタSR1〜SR32と、データを一時記
憶するラッチ回路L1〜L32と、ラッチ回路L1〜L
32の出力を開閉するANDゲートG1〜G32などで
構成される。スイッチング素子T1〜T64は、図9の
バイポーラ型のスイッチング素子20で構成される。そ
のベースは制御電極17を介して2つずつ共通接続さ
れ、ANDゲートG1〜G32に接続される。また、奇
数番目のスイッチング素子T1、T3、…T63のエミ
ッタはグランド電極16aに共通接続される。偶数番目
のスイッチング素子T2、T4、…T64のエミッタは
グランド電極16bに共通接続される。また、スイッチ
ング素子T1〜T64のコレクタは、個別電極15を介
して各発熱素子R1〜R64に接続されている。
【0052】グランド電極16a、16bは、別の回路
系で制御されるスイッチング素子SWa、SWbを介し
てそれぞれ接地されている。
【0053】この動作は、第2実施例と同じであり、図
7のタイミングチャートに従って簡単に説明する。
【0054】まず、1ラインの奇数番画素の32個分の
データD1aがクロック信号CLKに同期して、シフト
レジスタSR1〜SR32に転送され、次にラッチ信号
LATの反転によって転送されたデータがラッチ回路L
1〜L32に一時記憶される。次にストローブ信号ST
Bが反転し、同時にスイッチング素子SWaのみが導通
すると、奇数番のスイッチング素子T1、T3、…T6
3だけが導通可能になり、ラッチされたデータに応じて
奇数番目の発熱素子R1、R3、…R63に選択的に電
流が流れ、感熱記録媒体を印画する。
【0055】次に、1ラインの偶数番画素の32個分の
データD1bについても同様に、シフトレジスタSR1
〜SR32に転送され、ラッチ信号LATの反転によっ
て、ラッチ回路L1〜L32に一時記憶される。次にス
トローブ信号STBが反転し、同時にスイッチング素子
SWbのみが導通すると、偶数番目のスイッチング素子
T2、T4、…T64だけが導通可能になり、ラッチさ
れたデータに応じて偶数番目の発熱素子R2、R4、…
R64に選択的に電流が流れ、感熱記録媒体を印画す
る。
【0056】このように発熱素子Rを駆動するスイッチ
ング素子20を電気絶縁性基板10の上面に形成してい
るため、駆動IC12を格段に小型化することができ
る。また、スイッチング素子20を制御する制御電極1
7は細いリード線で足りるらめ、高密度の配線および接
続が可能になる。特に本実施例では、時分割駆動によっ
て駆動ICの回路規模を約半分にできるため、サーマル
ヘッドの小型化、低価格化に資する。なお、本実施例で
は、奇数番と偶数番との時分割駆動の例を示したが、3
回以上の時分割駆動でも適用できる。
【0057】また、グランド電極16a、16bを基板
10の内部にメタライズ層として形成しているため、低
抵抗化が実現する。
【0058】(第4実施例)図11は、本発明の第4実
施例を示す部分平面図である。本実施例では、第3実施
例のものと比べて、2本のグランド電極16a、16b
がFPC(フレキシブルプリント基板)29に配線さ
れ、グランド電極16aと奇数番目のスイッチング素子
20と接続、およびグランド電極16bと偶数番目のス
イッチング素子20との接続が異方性導電膜30で行わ
れている点が相違する。
【0059】電気絶縁性基板10の上面に、複数個の発
熱素子Rが一定間隔で直線状に形成されており、発熱素
子Rの一端は共通電極14に共通接続されている。一
方、発熱素子Rの他端は同数の個別電極15に個別に接
続され、個別電極15は所定数ごとに駆動IC(集積回
路)12に向かって配線される。
【0060】発熱素子Rと駆動IC12との間には、2
本のグランド電極16a、16bが配線され、奇数番目
のスイッチング素子20はグランド電極16aに接続さ
れ、偶数番目のスイッチング素子20はグランド電極1
6bに接続されるように、千鳥配置状に形成されてい
る。さらに、駆動IC12から引き出されている1つの
制御電極17は、2つのスイッチング素子20を制御す
るように形成される。
【0061】図12は、図11のA4−A4線に沿った
断面図である。ここでも同様に、スイッチング素子20
を含む中央の断面図は、理解容易のために特に拡大して
いる。また、右側の断面図および左側の断面図について
は、図2のものと同様であるため重複説明を省く。
【0062】中央の断面図において、スイッチング素子
20はNPNバイポーラトランジスタで形成されてい
る。その製造方法について説明すると、ますプラズマC
VD(化学気相成長)等を用いて個別電極15と接続す
るように、基板10の上にn−Si層26を形成する。
次にn−Si層26の上に制御電極17と接続するよう
にp−Si層27を形成する。次に、p−Si層27の
上に他の配線と孤立するようにn−Si層28を形成す
る。
【0063】一方、n−Si層28の配置と対応するよ
うに、2本のグランド電極16a、16bが部分的に露
出したFPC29を乗載して、両者の間には異方性導電
膜30が介在する。異方性導電膜30は、圧力が印加さ
れた領域の電気抵抗は小さくなり、圧力がかからない領
域の電気抵抗は高いという性質を有する。したがって、
n−Si層28が他より突出しているため、n−Si層
28とグランド電極16aの露出部分とが低抵抗で接続
される。
【0064】こうして、エミッタがグランド電極16a
に接続され、ベースが制御電極17に接続され、コレク
タが個別電極15と接続されたバイポーラ型のスイッチ
ング素子20を形成することができる。
【0065】ここでは奇数番目のスイッチング素子20
の例を示しているが、偶数番目のスイッチング素子20
の場合は、スイッチング素子20全体が左方にシフトし
てグランド電極16bと接続できるように構成され、グ
ランド電極16aは裏面に露出しない。
【0066】なお、本実施例の等価回路図および動作
は、第3実施例のものと同じであるため重複説明を省
く。
【0067】このように本実施例では、異方性導電膜3
0を用いて別のプリント基板にグランド電極16a、1
6bを形成しているため、グランド線の低抵抗化を容易
に実現できる。
【0068】(第5実施例)図13は、本発明の第5実
施例を示す部分平面図である。電気絶縁性基板10の上
面に、複数個の発熱素子Rが一定間隔で直線状に形成さ
れており、発熱素子Rの一端は共通電極14に共通接続
されている。一方、発熱素子Rの他端は同数の個別電極
15に個別に接続され、個別電極15は所定数ごとに駆
動IC(集積回路)12に向かって配線される。
【0069】発熱素子Rと駆動IC12との間には、2
つのゲート電極25a、25bが基板10の上面に配線
され、奇数番目のスイッチング素子20はゲート電極2
5aに接続され、偶数番目のスイッチング素子20はゲ
ート電極25bに接続されるように、千鳥配置状に形成
されている。さらに、駆動IC12から引き出されてい
る1つの駆動電極31は、2つのスイッチング素子20
に接続されている。
【0070】図14は、図13のA5−A5線に沿った
断面図である。ここで、スイッチング素子20を含む中
央の断面図は、理解容易のために特に拡大している。ま
た、右側の断面図および左側の断面図については、図2
のものと同様であるため重複説明を省く。
【0071】中央の断面図において、基板10の上にス
イッチング素子20が形成されている。その製造方法に
ついて説明すると、まずプラズマCVD(化学気相成
長)等を用いて基板10の上にn−Si層21を形成
し、次にn−Si層21の両側にp+ −Si層22、2
3を形成し、右側は個別電極15と接続され、左側は駆
動電極31と接続される。さらに、これらを覆うように
SiN等から成る絶縁層24をスパッタリングやプラズ
マCVD等を用いて形成する。次に、n−Si層21の
上方で、絶縁層24を介在させるようにAlやSi等か
ら成るゲート電極25aを形成する。また、ゲート電極
25bは一定距離隔てて、絶縁層24の上に形成する。
さらに上面全体は保護層13によって被覆される。こう
してソースが駆動電極31に接続され、ドレインが個別
電極15に接続されたMOS−FET型のスイッチング
素子20を形成することができる。
【0072】図15は、第5実施例の等価回路図であ
る。ここでは、1個の駆動IC12が64個の発熱素子
を駆動する例を示しているが、複数の駆動ICを用いて
も同様である。また、本実施例では、32個分の制御回
路を用いて64個分の発熱素子を時分割駆動している。
【0073】駆動IC12は、データをシリアル転送す
るシフトレジスタSR1〜SR32と、データを一時記
憶するラッチ回路L1〜L32と、ラッチ回路L1〜L
32の出力を開閉するANDゲートG1 〜G32と、A
NDゲートG1 〜G32によって駆動されるスイッチン
グ素子Q1〜Q32などで構成される。スイッチング素
子T1〜T64は、図14に示したスイッチング素子2
0で構成される。そのソースは駆動電極31によって2
つずつ共通接続され、スイッチング素子Q1〜Q32の
ドレインに接続される。また、奇数番目のスイッチング
素子T1、T3、…T63のゲートはゲート電極25a
に共通接続される。偶数番目のスイッチング素子T2、
T4、…T64のゲートはゲート電極25bに共通接続
される。また、スイッチング素子T1〜T64のドレイ
ンは、個別電極15を介して各発熱素子R1〜R64に
接続されている。
【0074】ゲート電極25a、25bは、別の制御回
路系で所定タイミングでハイレベルまたはローレベルに
制御される。
【0075】この動作を図16のタイミングチャートに
従って説明する。
【0076】まず、1ライン分のデータのうち奇数番画
素の32個分のデータD1aがクロック信号CLKに同
期して、シフトレジスタSR1〜SR32に転送され
る。次にラッチ信号LATの反転によって、シフトレジ
スタSR1〜SR32に転送されたデータがラッチ回路
L1〜L32に一時記憶される。次にストローブ信号S
TBが反転するとANDゲートG1〜G32が開いて、
ラッチ回路L1〜L32のデータがスイッチング素子Q
1〜Q32のゲートに印加され、選択的に導通する。
【0077】一方、ストローブ信号STBとほぼ同じタ
イミングでゲート信号G1がハイレベルになると、スイ
ッチング素子T1〜T64のうち奇数番目のものだけが
通電可能になり、ラッチされたデータのレベルに応じて
奇数番目の発熱素子R1、R3、…R63に選択的に電
流が流れ、発生したジュール熱は感熱記録媒体を印画す
る。
【0078】次に、1ライン分のデータのうち偶数番画
素の32個分のデータD1bがクロック信号CLKに同
期して、シフトレジスタSR1〜SR32に転送され
る。次にラッチ信号LATの反転によって、シフトレジ
スタSR1〜SR32に転送されたデータがラッチ回路
L1〜L32に一時記憶される。次にストローブ信号S
TBが反転するとANDゲートG1〜G32が開いて、
ラッチ回路L1〜L32のデータがスイッチング素子Q
1〜Q32のゲートに印加され選択的に導通する。
【0079】一方、ストローブ信号STBとほぼ同じタ
イミングでゲート信号G2がハイレベルになると、スイ
ッチング素子T1〜T64のうち偶数番目のものだけが
通電可能になり、ラッチされたデータのレベルに応じて
偶数番目の発熱素子R2、R34…R64に選択的に電
流が流れ、発生したジュール熱は感熱記録媒体を印画す
る。
【0080】以下同様に、第2ラインの奇数番画素のデ
ータD2aと偶数番画素のデータD2bが交互に転送、
印画され、各ラインの奇数番画素と偶数番画素は交互に
時分割駆動によって形成される。
【0081】このように本実施例では、基板上に形成さ
れたスイッチング素子T1〜T64を用いて時分割駆動
を行っているため、駆動IC内のスイッチング素子Q1
〜Q32の数を減らすことができ、サーマルヘッドの小
型化、低価格化に資する。
【0082】なお、本実施例では、奇数番と偶数番との
時分割駆動の例を示したが、3回以上の時分割駆動でも
適用できる。
【0083】(第6実施例)図17は、本発明の第6実
施例を示す断面図である。本実施例の部分平面図は、図
13のものと同じであり、図17は図13中A5−A5
線に沿った断面図を示している。本実施例では、スイッ
チング素子20をNPNバイポーラトランジスタで形成
している。ここでも同様に、スイッチング素子20を含
む中央の断面図は、理解容易のために特に拡大してい
る。また、右側の断面図および左側の断面図について
は、図2のものと同様であるため重複説明を省く。
【0084】中央の断面図において、スイッチング素子
20はNPNバイポーラトランジスタで形成されてい
る。その製造方法について説明すると、まずプラズマC
VD(化学気相成長)等を用いて駆動電極31と接続す
るように、基板10の上にn−Si層26を形成する。
次に駆動電極31の上面から該電極31に接続されたn
−Si層26の上面にかけてSiNから成る絶縁層32
を形成する。次に絶縁層32およびn−Si層26の上
にp−Si層27を形成する。
【0085】さらにn−Si層26とp−Si層27と
の接続部を除く領域にSiNから成る絶縁層33、34
をそれぞれ形成する。次にp−Si層27の上面から絶
縁層34の上面を介して個別電極15の上面にかけてn
−Si層28を形成する。次に絶縁層33にベース電極
25aまたはベース電極25bが埋設されるスルーホー
ルを形成し、該スルーホールを介してp−Si層27を
ベース電極25aまたはベース電極25bに接続する。
さらに上面全体は保護層13によって被覆される。こう
してエミッタが駆動電極31に接続され、コレクタが個
別電極15に接続され、ベースがベース電極25aに接
続されたバイポーラ型のスイッチング素子20を形成す
ることができる。
【0086】ここでは奇数番目のスイッチング素子20
の例を示しているが、偶数番目のスイッチング素子20
の場合は、スイッチング素子20全体が左方にシフトし
てベース電極25bと接続できるように構成され、ベー
ス電極25aは電気絶縁層(不図示)によって絶縁され
る。
【0087】なお、本実施例の等価回路図および動作
は、第5実施例のものと同じであるため重複説明を省
く。このように本実施例では、スイッチング素子20を
バイポーラ型トランジスタで形成している。
【0088】(第7実施例)図18は、本発明の第7実
施例を示す断面図である。本実施例では、発熱素子Rを
形成した電気絶縁性基板10と、スイッチング素子20
を形成した電気絶縁性基板41と、駆動IC12を形成
した電気絶縁性基板42とが支持基板40の上に交互に
分離して取り付けられ、各基板間の電気的接続はボンデ
ィングワイヤ43で行われている。ここでも同様に、ス
イッチング素子20を含む中央の断面図は、理解容易の
ために特に拡大している。また、右側の断面図について
は、図2のものと同様であるため重複説明を省く。
【0089】左側の断面図を見ると、駆動IC12が基
板42に固定され、ボンディングワイヤ43によって各
種リード配線の接続電極44と接続されている。
【0090】中央の断面図において、基板41の上にM
OS−FET型のスイッチング素子20が形成されてい
る。その製造方法について説明すると、まずプラズマC
VD(化学気相成長)等を用いて基板10の上にn−S
i層21を形成し、次にn−Si層21の両側にp+
Si層22、23を形成する。さらに、n−Si層21
を覆うようにSiN等から成る絶縁層24をスパッタリ
ングやプラズマCVD等を用いて形成する。次に、n−
Si層21の上方で、絶縁層24を介在させるようにA
lやSi等から成るゲート電極25aを形成する。ま
た、ゲート電極25bは一定距離隔てて、絶縁層24の
上に形成する。さらに、p+ −Si層22、23の上に
接続電極44を形成する。こうしてソースがp+ −Si
層23上の接続電極44に接続され、ドレインがp+
Si層22上の接続電極44に接続されたMOS−FE
T型のスイッチング素子20を形成することができる。
【0091】さらに、p+ −Si層23上の接続電極4
4と駆動IC12とはボンディングワイヤ43で結線さ
れている。p+ −Si層22上の接続電極44と個別電
極15とはボンディングワイヤ43で結線されている。
【0092】ここでは奇数番目のスイッチング素子20
の例を示しているが、偶数番目のスイッチング素子20
の場合は、スイッチング素子20全体が左方にシフトし
てゲート電極25bと接続できるように構成され、ゲー
ト電極25aは電気絶縁層(不図示)によって絶縁され
る。
【0093】なお、本実施例の等価回路図および動作
は、第5実施例のものと同じであるため重複説明を省
く。
【0094】このように本実施例では、発熱素子Rを形
成した基板10と、スイッチング素子20を形成した基
板41と、駆動IC12を形成した基板42とが支持基
板40の上に相互に分離して取り付けられ、各基板間の
電気的接続はボンディングワイヤ43で行われている。
そのため、個別の回路試験の後に支持基板40に固定す
ることによって、信頼性の高いサーマルヘッドを容易に
製造できる。
【0095】(第8実施例)図19は、本発明の第8実
施例を示す部分平面図である。本実施例では、先に述べ
た第1実施例のものと比べて、スイッチング素子20が
駆動IC12の端子部にハンダバンプBを介して接続さ
れ、グランド電極16が駆動IC12の直下に配置され
ている点が相違する。
【0096】電気絶縁性基板10の上面には複数個の発
熱素子Rが一定間隔で直線状に形成されており、発熱素
子Rの一端は共通電極14に共通接続されている。一
方、発熱素子Rの他端は同数の個別電極15に個別に接
続され、個別電極15は所定数ごとに駆動IC12に向
かって配線される。
【0097】各個別電極15の一端にはMOS−FET
型のスイッチング素子20が設けられており、各スイッ
チング素子20上には駆動IC12が配置され、各スイ
ッチング素子20は駆動IC12の出力端子にハンダバ
ンプBを介して接続されている。
【0098】また前記スイッチング素子20は駆動IC
12の直下領域でグランド電極16に共通接続されてお
り、該グランド電極16は駆動IC12の両側まで延在
されたうえ、さらに電気絶縁性基板10の端部まで導出
されている。
【0099】図20は、図19のA6−A6線に沿った
断面図である。ここでも同様に、スイッチング素子20
を含む左側の断面図は、理解容易のために特に拡大して
いる。また、右側の断面図については、図2のものと同
様であるため重複説明を省く。
【0100】左側の断面図において、スイッチング素子
20のソースはp+ −Si層23を介してグランド電極
16に接続され、スイッチング素子20のゲート電極2
5はハンダバンプBを介して駆動IC12の出力端子に
接続されている。
【0101】図21は、第8実施例の等価回路図であ
る。ここでは、1個の駆動IC12が64個の発熱素子
を駆動する例を示しているが、複数の駆動ICを用いて
も同様である。
【0102】駆動IC12は、データをシリアル転送す
るシフトレジスタSR1〜SR64と、データを一時記
憶するラッチ回路L1〜L64と、ラッチ回路L1〜L
64の出力を開閉するANDゲートG1〜G64などで
構成される。スイッチング素子T1〜T64は、図19
および図20に示したスイッチング素子20で構成され
る。そのゲートはハンダバンプBを介してANDゲート
G1〜G64に接続され、ソースはグランド電極16に
共通接続され、ドレインは個別電極15を介して各発熱
素子R1〜R64に接続されている。
【0103】なお、本実施例における駆動IC12内の
等価回路図および動作は、第1実施例のものと同じであ
るため重複説明を省く。
【0104】このように発熱素子Rを駆動するスイッチ
ング素子20を電気絶縁性基板10の上面の駆動IC1
2の直下領域に形成しているため、基板10及び駆動I
C12を格段に小型化することができる。
【0105】
【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、発
熱素子を駆動するスイッチング素子を電気絶縁性基板の
上面に形成しているため、駆動ICを格段に小型化する
ことができる。また、スイッチング素子を制御する信号
線は細いリード線で足りるため、高密度の配線および接
続が可能になる。
【0106】また、電気絶縁性基板の上面または内部
に、各スイッチング素子の出力線に対して共通接続され
たグランド電極が形成されているため、大電流が流れる
グランド電極を駆動IC内に引き回す必要がない。した
がって、駆動ICの小型化がさらに容易になる。
【0107】また、電気絶縁性基板の上面または内部
に、各スイッチング素子の制御線に対して接続された制
御電極が形成されているため、高密度の配線および接続
が可能になる。
【0108】こうしてサーマルヘッドの更なる小型化、
低価格化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す部分平面図である。
【図2】図1のA1−A1線に沿った断面図である。
【図3】第1実施例の等価回路図である。
【図4】本発明の第2実施例を示す部分平面図である。
【図5】図4のA2−A2線に沿った断面図である。
【図6】第2実施例の等価回路図である。
【図7】第2実施例の動作を示すタイミングチャートで
ある。
【図8】本発明の第3実施例を示す部分平面図である。
【図9】図8のA3−A3線に沿った断面図である。
【図10】第3実施例の等価回路図である。
【図11】本発明の第4実施例を示す部分平面図であ
る。
【図12】図11のA4−A4線に沿った断面図であ
る。
【図13】本発明の第5実施例を示す部分平面図であ
る。
【図14】図13のA5−A5線に沿った断面図であ
る。
【図15】第5実施例の等価回路図である。
【図16】第5実施例の動作を示すタイミングチャート
である。
【図17】本発明の第6実施例を示す断面図である。
【図18】本発明の第7実施例を示す断面図である。
【図19】本発明の第8実施例を示す部分平面図であ
る。
【図20】図19のA6−A6線に沿った断面図であ
る。
【図21】第8実施例の等価回路図である。
【図22】従来のサーマルヘッドの一例を示す等価回路
図である。
【図23】駆動IC2の内部回路図である。
【図24】従来のサーマルヘッドの動作を示すタイミン
グチャートである。
【符号の説明】
9 抵抗体層 10、41、42 電気絶縁性基板 11 蓄熱層 12 駆動IC 13 保護膜 14 共通電極 15 個別電極 16、16a、16b グランド電極 17 制御電極 20 スイッチング素子 25、25a、25b ゲート電極 29 FPC 30 異方性導電膜 31 駆動電極 40 支持基板 43 ボンディングワイヤ 44 接続電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気絶縁性基板の上面に形成された複数
    個の発熱素子と、 各発熱素子の一旦に共通に接続された共通電極と、 各発熱素子の他端に個別に接続された複数個の個別電極
    と、 各発熱素子を駆動するための駆動ICとを備えたサーマ
    ルヘッドにおいて、 電気絶縁性基板の上面に、各個別電極への供給電力を開
    閉する複数のスイッチング素子が形成されており、且
    つ、該スイッチング素子は前記駆動ICからの出力信号
    によって制御されることを特徴とするサーマルヘッド。
  2. 【請求項2】 電気絶縁性基板の上面または内部に、各
    スイッチング素子の出力線に対して共通接続されたグラ
    ンド電極が形成されていることを特徴とする請求項1に
    記載のサーマルヘッド。
  3. 【請求項3】 電気絶縁性基板の上面または内部に、各
    スイッチング素子の制御線に対して接続された制御電極
    が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のサ
    ーマルヘッド。
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