JPWO2012133178A1 - サーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタ - Google Patents

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Abstract

【課題】 小型化されたサーマルヘッドを提供する。【解決手段】 サーマルヘッドX1は、基板7と、基板7上に設けられ、第1方向Lに配列された複数の発熱部9と、基板7上に設けられ、発熱部9の駆動を制御するための駆動IC11と、基板7上に設けられ、駆動IC11の複数の端子と電気的に接続するための複数のパッド20と、基板7上に設けられ、複数の発熱部9と複数のパッド20とを電気的に接続する複数の配線19とを備え、複数のパッド20は、第1方向Lに複数設けられており、複数のパッド20により構成された複数の第1パッド群201と、第1パッド群201を構成する複数のパッド20により構成された複数の第2パッド群202とを有し、第2パッド群202は、第1方向Lに複数設けられており、第1方向Lとは異なる第2方向Wにずれて配置されている。【選択図】 図7

Description

本発明は、サーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタに関する。
従来、ファクシミリあるいはビデオプリンタ等の印画デバイスとして、種々のサーマルヘッドが提案されている。例えば、特許文献1に記載のサーマルヘッドは、基板と、基板上に配列された複数の発熱部と、複数の発熱部に電流を供給するための複数の配線と、発熱部の通電状態を制御するための駆動ICとを備えている。また、複数の配線の端部には、駆動ICの複数の端子を接続するための複数のパッドが形成されている。
特許文献1に記載のサーマルヘッドでは、複数の発熱部が高密度に配置されることに伴い、各発熱部に接続された複数の配線に形成された複数のパッドが、基板上の限られたスペースに高密度に配置されている。具体的には、パッドに接続される配線の長さが、徐々に長くなるように形成されており、パッドが斜めに延びるように配置されている。
特開2000−286291号公報
しかしながら、特許文献1に記載のサーマルヘッドでは、上記のように複数のパッドを斜めに延びるように配列することに起因して、パッドの配列方向の長さが長くなる問題がある。そのため、パッドの配列方向における基板の長さが長くなり、サーマルヘッド自体が大きくなるという問題があった。
本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドは、基板と、該基板上に設けられ、第1方向に配列された複数の発熱部と、前記基板上に設けられ、前記発熱部の駆動を制御するための駆動ICと、前記基板上に設けられ、前記駆動ICの複数の端子と電気的に接続するための複数のパッドと、前記基板上に設けられ、複数の前記発熱部と複数の前記パッドとを電気的に接続する複数の配線と、を備え、複数の前記パッドは、前記第1方向に複数設けられており、複数の前記パッドにより構成された複数の第1パッド群と、該第1パッド群を構成する複数の前記パッドにより構成された複数の第2パッド群とを有し、該第2パッド群は、前記第1方向に複数設けられており、前記第1方向とは異なる第2方向にずれて配置されている。
本発明の一実施形態に係るサーマルプリンタは、上記に記載のサーマルヘッドと、複数の発熱部上に媒体を搬送する搬送機構と、複数の発熱部上に媒体を押圧するプラテンローラとを備える。
本発明によれば、駆動ICの接続端子を接続するためのパッドを高密度に配置した場合であっても、小型なサーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタを提供することができる。
本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドの平面図である。 図1のサーマルヘッドのI−I線断面図である。 図1のサーマルヘッドのII−II線断面図である。 図1のサーマルヘッドにおけるヘッド基体の平面図である。 第1保護層、第2保護層、駆動ICおよび被覆部材の図示を省略して示す図4のヘッド基体の平面図である。 第1保護層、第2保護層および被覆部材の図示を省略したヘッド基体にFPCを接続した状態を示す平面図である。 図5のH部に相当する領域を示す拡大図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルプリンタの概略構成を示す概略図である。 本発明の他の実施形態に係るサーマルヘッドの図5のH部に相当する領域を示す拡大図である。 本発明の他の実施形態に係るサーマルヘッドの変形例の図5のH部に相当する領域を示す拡大図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るサーマルヘッドの図5のH部に相当する領域を示す拡大図である。
<第1の実施形態>
以下、本発明の第1の実施形態に係るサーマルヘッドのX1について、図面を参照しつつ説明する。図1〜3に示すように、サーマルヘッドX1は、放熱体1と、放熱体1上に配置されたヘッド基体3と、ヘッド基体3に接続されたフレキシブルプリント配線板5(以下、FPC5と称する)とを備えている。
放熱体1は、例えば、銅またはアルミニウム等の金属材料で形成されており、平面視して、長方形状である台板部1aと、台板部1aの一方の長辺に沿って延びる突出部1bとを備えている。図2に示すように、突出部1bを除いた台板部1aの上面には、両面テープあるいは接着剤等(不図示)によってヘッド基体3が接着されている。また、突出部1b上には、両面テープあるいは接着剤等(不図示)によってFPC5が接着されている。また、放熱体1は、後述するようにヘッド基体3の発熱部9で発生した熱のうち、印画に寄与しない熱の一部を放熱する機能を有している。
図1〜5に示すように、ヘッド基体3は、平面視して、長方形状の基板7と、基板7上に設けられ、第1方向Lである基板7の長手方向に沿って配列された複数の発熱部9と、発熱部9の配列方向に沿って基板7上に並べて配置された複数の駆動IC11とを備えている。
基板7は、一方の長辺7aと、他方の長辺7bと、一方の短辺7cと、他方の短辺7dとを備えており、アルミナセラミックス等の電気絶縁性材料あるいは単結晶シリコン等の半導体材料等によって形成されている。
図2,3,5に示すように、基板7の上面には、蓄熱層13が形成されている。蓄熱層13は、下地層13aと隆起部13bとを有している。下地層13aは、基板7の上面全体に形成されたている。隆起部13bは、下地部13aから部分的に隆起するとともに第1方向Lに沿って帯状に延びており、断面形状が略半楕円形状をなしている。隆起部13bは、印画する媒体を、発熱部9上に形成された第1保護層25に良好に押し当てるように機能する。
蓄熱層13は、例えば、熱伝導性の低いガラスにより形成することができ、発熱部9で発生する熱の一部を一時的に蓄積する。それにより、発熱部9の温度を上昇させるのに要する時間を短くし、サーマルヘッドX1の熱応答特性を高めるように機能する。
蓄熱層13を形成するガラスは、例えば、ガラス粉末に適当な有機溶剤を混合して得た所定のガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷等によって基板7の上面に塗布し、これを高温で焼成することにより形成される。蓄熱層13を形成するガラスとしては、例えば、SiO、Al、CaOおよびBaOを含有するもの、SiO、AlおよびPbOを含有するもの、SiO、AlおよびBaOを含有するもの、SiO、B、PbO、Al、CaOおよびMgOを含有するものを例示することができる。
蓄熱層13の上面には、電気抵抗層15が設けられている。電気抵抗層15は、蓄熱層13と、後述する共通電極配線17、個別電極配線19、グランド電極配線21およびIC制御配線23との間に介在している。電気抵抗層15は、図5に示すように、平面視して、個別電極配線19、共通電極配線17、グランド電極配線21およびIC制御配線23と同形状の領域(以下、介在領域という)を有している。また、電気抵抗層15は、個別電極配線19と共通電極配線17との間から露出した複数の領域(以下、露出領域という)を有している。なお、図5では、電気抵抗層15の介在領域は、共通電極配線17、個別電極配線19、グランド電極配線21およびIC制御配線23により覆われて隠れている。
電気抵抗層15の各露出領域は、上記の発熱部9を形成している。発熱部9は、図2,5に示すように、蓄熱層13の隆起部13b上に位置し、矢印Lで示す第1方向(以下、第1方向Lという)に沿って配列されている。複数の発熱部9は、説明の便宜上、図1,4,5で簡略化して記載しているが、例えば、180〜2400dpi(dot per inch)等の密度で配置される。
電気抵抗層15は、例えば、TaN系、TaSiO系、TaSiNO系、TiSiO系、TiSiCO系またはNbSiO系等の電気抵抗の比較的高い材料によって形成されている。そのため、共通電極配線17と個別電極配線19との間に電圧が印加され、発熱部9に電流が供給されたときに、ジュール発熱によって発熱部9が発熱する。
図1〜6に示すように、電気抵抗層15の上面には、共通電極配線17、個別電極配線19、グランド電極配線21およびIC制御配線23が設けられている。共通電極配線17、個別電極配線19、グランド電極配線21およびIC制御配線23は、導電性を有する材料で形成されており、例えば、アルミニウム、金、銀および銅のうちのいずれか一種の金属またはこれらの合金によって形成されている。
共通電極配線17は、図5に示すように、主配線部17aと、副配線部17bと、リード部17cとを有している。主配線部17aは、基板7の一方の長辺7aに沿って延びている。副配線部17bは、基板7の一方の短辺7cおよび他方の短辺7dのそれぞれに沿って延び、一端部が主配線部17aに接続されている。リード部17cは、主配線部17aから各発熱部9に向かって延びている。そして、図6に示すように、副配線部17bの他端部がFPC5に接続されているとともに、リード部17cの先端部が発熱部9に接続されている。これにより、FPC5と発熱部9とが電気的に接続されている。
個別電極配線19は、図2,6,7に示すように、各発熱部9と駆動IC11との間に延びており、これらの間を電気的に接続している。より詳細には、各発熱部9と各電極パッド20とを電気的に接続している。そして、個別電極配線19は、複数の発熱部9を複数の群に分け、各群の発熱部9を、各群に対応して設けられた駆動IC11に電気的に接続している。なお、本実施形態では、個別電極配線19が、本発明における配線に相当する。
グランド電極配線21は、図5に示すように、発熱部9の配列方向に沿って、基板7の他方の長辺7bの近傍で帯状に延びている。グランド電極配線21上には、図3,6に示すように、FPC5および駆動IC11が接続されている。より詳細には、FPC5は、図6に示すように、グランド電極配線21の一方および他方の端部に位置する端部領域21Eに接続されている。また、FPC5は、隣り合う駆動IC11の間に位置するグランド電極配線21の第1中間領域21Mに接続されている。駆動IC11は、グランド電極配線21の端部領域21Eと第1中間領域21Mとの間の第2中間領域21Nに接続されているとともに、隣り合う第1中間領域21Mの間の第3中間領域21Lに接続されている。これにより、駆動IC11とFPC5との間が電気的に接続されている。
駆動IC11は、図6に示すように、複数の発熱部9の各群に対応して配置されており、個別電極配線19の一端部とグランド電極配線21とに接続されている。駆動IC11は、各発熱部9の通電状態を制御するためのものであり、後述するように、内部に複数のスイッチング素子を有している。そして、駆動IC11としては、各スイッチング素子がオン状態のときに通電状態となり、各スイッチング素子がオフ状態のときに不通電状態となる公知のものを用いることができる。各駆動IC11は、図2に示すように、内部のスイッチング素子(不図示)に接続されている一方の接続端子11a(以下、第1接続端子11aという)が個別電極配線19に接続されている。また、駆動IC11は、スイッチング素子に接続されている他方の接続端子11b(以下、第2接続端子11bという)がグランド電極配線21に接続されている。これにより、駆動IC11の各スイッチング素子がオン状態のときに、各スイッチング素子に接続された個別電極配線19とグランド電極配線21とが電気的に接続されることとなる。
なお、図示していないが、個別電極配線19に接続された第1接続端子11aおよびグランド電極配線21に接続された第2接続端子11bは、各個別電極配線19に対応して複数個設けられている。複数の第1接続端子11aは、各個別電極配線19に個別に接続されている。また、複数の第2接続端子11bは、グランド電極配線21に共通して接続されている。なお、本実施形態では、第1接続端子11aが、本発明における接続端子に相当する。
ここで、駆動IC11の第1接続端子11aと個別電極配線19との接続形態について、詳細に説明する。上記のように、図5では説明の便宜上、複数の発熱部9を簡略して図示しているが、実際には、例えば、180〜2400dpi(dot per inch)等の密度で配置される。そこで、このように複数の発熱部9を高密度で配置する場合について、駆動IC11の第1接続端子11aと個別電極配線19との接続形態を、図7を参照しつつ説明する。
図7は、図5のH部に相当する領域を示す拡大図である。図7では、個別電極配線19を太い実線で図示している。なお、符号は、同一または類似する構成のものについて、例えば、「第1発熱部群901A,901B,901C」のように、同一の符号に小文字のアルファベットの付加符号を付することがある。また、この場合において、単に「発熱部群901」というなど、上記の付加符号を省略することがあるものとする。
本実施形態では、図7に示すように、各個別電極配線19の端部にパッド20が接続されており、パッド20上に設けられた駆動IC11の第1接続端子11aが半田等を介して接続されるようになっている(図2参照)。パッド20は、個別電極配線19の線幅より大きな幅を有しており、上記のように半田等によって第1接続端子11aを接続できる程度の大きさを有している。なお、駆動IC11の第1接続端子11aとのパッド20との接合強度を向上させるために、パッド20の表面にニッケルめっきあるいは金めっきを施してもよい。
発熱部9は、第1方向Lに沿って連続して配列されており、第1発熱部群901A,901B,901Cは連続した発熱部9によって構成されている。第1発熱部群901Aは、第1発熱部群901Aを構成する複数の発熱部9によって、第2発熱部群902Aa,902Ab,902Acが構成されている。第1発熱部群901Bは、第1発熱部群901Bを構成する複数の発熱部9によって、第2発熱部群902Ba,902Bb,902Bcが構成されている。第1発熱部群901Cは、第1発熱部群901Cを構成する複数の発熱部9によって、第2発熱部群902Ca,902Cb,902Ccが構成されている。
複数のパッド20は、第1方向Lに複数設けられており、複数のパッド20により構成された第1パッド群201A,201B,201Cを有している。第1パッド群201Aは、第1パッド群201Aを構成する複数のパッド20によって、第2パッド群202Aa,202Ab,202Acが構成されている。第1パッド群201Bは、第1パッド群201Bを構成する複数のパッド20によって、第2パッド群202Ba,202Bb,202Bcが構成されている。第1パッド群201Cは、第1パッド群201Cを構成する複数のパッド20によって、第2パッド群202Ca,202Cb,202Ccが構成されている。
以下、第1パッド群201Aを用いてパッド20の配置について説明する。第2パッド群202Aa,202Ab,202Acは、第2方向Wに沿って配列されたパッド20により構成されている。具体的には、第2パッド群202Aaは、パッド20a、20b、20cにより構成されている。そして、第2パッド群202Aa,202Ab,202Acは、第1方向Lに沿って配列されている。また、第2パッド群202Aa,202Ab,202Acは、それぞれ第2方向Wにずれた状態で配列されている。そのため、第2パッド群202を構成するパッド20は、発熱部9からの距離が段階的に変化する段状に設けられている。
このように、第2パッド群202を構成するパッド20が、第2方向Wに沿って配列されており、第2パッド群202が、第1方向Lに沿って配列されていることから、パッド20を斜めに配列させた状態に比べて、第2方向Wにおけるパッド20の配置領域を小さくすることができる。それにより、第2方向Wにおける基板7の長さを短くすることができ、サーマルヘッドX1を小型化することができる。加えて、第2パッド群202が、第2方向Wに沿って配列されていることから、第1方向Lにおけるパッド20の配置領域も小さくすることができる。それにより、第1方向Lにおける基板7の長さを短くすることができ、第1方向Lにおいても、サーマルヘッドX1を小型化することができる。なお、パッド20の数が多く、パッド20の配置領域が増大しやすい高密度配線型のサーマルヘッドX1において、特に有効である。
サーマルヘッドX1は、第2方向Wにおけるパッド20の配置領域を小さくすることができるため、従来技術であるパッド20を斜めに配列させた状態に比べて、発熱部9とパッド20との距離を短くすることができる。具体的には、発熱部9から距離の遠い7段目に位置するパッド20iと発熱部9iとの距離を従来に比べて短くすることができる。それにより、発熱部9から距離の遠い7段目に位置するパッド20iと発熱部9iとの距離を、発熱部9から距離の近い1段目に位置するパッド20aと発熱部9aとの距離に近づけることができる。
それにより、発熱部9iとパッド20iとを電気的に接続する個別電極配線19の長さを、発熱部9aとパッド20aとを電気的に接続する個別電極配線19の長さに近づけることができる。そのため、発熱部9aと発熱部9iとの個別電極配線19の長さに起因する電気抵抗の差を小さくすることができ、発熱部9の発熱温度の差を小さくすることができる。
サーマルヘッドX1は、第2パッド群202が第1方向Lにずれて配置、言い換えると発熱部9から遠ざかるように配置されていることから、パッド20を多く配置した場合においても、個別電極配線19を高密度に配線することができる。つまり、1段目に第2発熱部群202Aaを構成するパッド20aのみを配置し、2段目に第2発熱部群202Abを構成するパッド20dのみを配置し、パッド20a,20d分の個別電極配線19が必要のなくなった3段目に、第2発熱部群202Aaを構成するパッド20bおよび第2発熱部群202Acを構成するパッド20gを配置することにより、高密度なパッド20および個別電極配線19の配置をすることができる。これにより、サーマルヘッドX1をさらに第1方向Lにおいて小型化することができる。
図7に示すように、サーマルヘッドX1は、第1パッド群201が第1方向Lに配列されている。そして、第1パッド群201において、第2パッド群202が第1方向Lに配列されるとともに、第2方向Wにずれて配列されている。言い換えると、第1パッド群201が特定のパッド配置を有しており、その特定のパッド配置が第1方向Lに繰り返して設けられている。
このように、第1パッド群201が特定のパッド配置を有しており、第1方向Lに複数配列されていることから、発熱部9とパッド20との電気的接続を検知するプローブ工程において、プローブ工程のタクトタイムを短縮することができる。つまり、第1パッド群201の特定のパッド配置に対応したプローブ用検知針を作製して、第1パッド群201ごとにプローブ工程を行うことにより、パッド20ごとにプローブ工程を行う場合に比べて、プローブ工程のタクトタイムを短縮することができる。
第1パッド群201Aを用いて、パッド20の配置について、さらに詳細に説明する。
サーマルヘッドX1は、隣り合う第2パッド群202Aa,201Abにおいて、第1方向Lから見て、第2パッド群202Aaを構成するパッド20a,20b,20cの間に、第2パッド群202Abを構成するパッド20d,20e,20fが配置されている。そのため、パッド20の第1方向Lの配置面積を小さくすることができる。なお、図7に示すサーマルヘッドX1においては、第1パッド群201Aの第2パッド群202Acを構成するパッド20g,20h,20iと、第1パッド群201Bの第2パッド群202Baを構成するパッド20a,20b,20cとが隣り合う例を示したが、第1パッド群201Aの第2パッド群202Acを構成するパッド20g,20h,20iの間に、第1パッド群201Bの第2パッド群202Baを構成するパッド20a,20b,20cが配置されていてもよい。その場合、パッド20の配置領域をさらに小さくすることができる。なお、その場合、第1パッド群201Bを1段分だけ第2方向Wにずらせばよい。それにより、第1パッド群201A,201Cと、隣り合う第1パッド群201Bとをずらすことができる。
また、第2パッド群202Aa,202Ab,202Acを構成するパッド20のうち、最も発熱部9側に位置するパッド20a,20d,20gと、発熱部9a,9d,9gとの距離が、第1方向Lに進むにつれて大きくなっている。そのため、隣り合う発熱部9c,9dと第2パッド群202Aa,202Abとを接続する個別電極配線19の長さを近づけることができる。つまり、発熱部9cと第2パッド群202Aaを構成するパッド20cとの距離と、発熱部9dと第2パッド群202Abを構成するパッド20dとの距離とを近づけることができ、隣り合う発熱部9c,9dの個別電極配線19における電気抵抗を近づけることができる。そのため、隣り合う発熱部9c,9dの発熱温度を近づけることができる。なお、隣り合う発熱部9とは、第1方向Lに隣り合う発熱部9を示し、印画の際に連続して電圧が印加されるものである。
なお、第1方向Lは、発熱部9の配列方向を示しており、第2方向Wは、第1方向Lとは異なる方向、好ましくは第1方向Lに対して直交する方向である。また、第1方向Lに対して第2方向Wが直交することは、第1方向Lと第2方向Wとのなす角が90度であることに限定されず、±5度程度を許容する概念である。
IC制御配線23は、駆動IC11を制御するためのものであり、図5,6に示すように、IC電源配線23aとIC信号配線23bとを備えている。IC電源配線23aは、端部電源電極部23aEと、中間電源電極部23aMとを有している。端部電源電極部23aEは、基板7の長手方向の両端部で基板7の右側の長辺の近傍に配置されている。中間電源電極部23bMは、隣り合う駆動IC11間に配置されている。
図6に示すように、端部電源配線部23aEは、一端部が駆動IC11の配置領域に配置され、グランド電極配線21の周囲を回り込むようにして、他端部が基板7の他方の長辺7bの近傍に配置されている。端部電源配線部23aEは、一端部が駆動IC11に接続されているとともに、他端部がFPC5に接続されている。これにより、駆動IC11とFPC5との間が電気的に接続されている。
図6に示すように、中間電源配線部23aMは、グランド電極配線21に沿って延び、一端部が隣り合う駆動IC11の一方の配置領域に配置され、他端部が隣り合う駆動IC11の他方の配置領域に配置されている。中間電源配線部23aMは、一端部が隣り合う駆動IC11の一方に接続され、他端部が隣り合う駆動IC11の他方に接続され、中間部がFPC5に接続されている(図3参照)。これにより、駆動IC11とFPC5との間が電気的に接続されている。
端部電源配線部23aEと中間電源配線部23aMとは、これらの双方が接続された駆動IC11の内部で電気的に接続されている。また、隣り合う中間電源配線部23aM同士は、これらの双方が接続された駆動IC11の内部で電気的に接続されている。
このように、IC電源配線23aを各駆動IC11と接続することにより、IC電源配線23aが各駆動IC11とFPC5との間を電気的に接続している。これにより、後述するようにFPC5から端部電源配線部23aEおよび中間電源配線部23aMを介して各駆動IC11に電流を供給する。
IC信号配線23bは、図5,6に示すように、基板7の長手方向の両端部で基板7の他方の長辺7bの近傍に配置された端部信号配線部23bEと、隣り合う駆動IC11間に配置された中間信号配線部23bMとを有している。
図6に示すように、端部信号配線部23bEは、端部電源配線部23aEと同様、一端部が駆動IC11の配置領域に配置され、グランド電極配線21の周囲を回り込むようにして、他端部が基板7の他方の長辺7bの近傍に配置されている。端部信号配線部23bEは、一端部が駆動IC11に接続されているとともに、他端部がFPC5に接続されている。
中間信号配線部23bMは、一端部が隣り合う駆動IC11の一方の配置領域に配置され、中間電源配線部23aMの周囲を回り込むようにして、他端部が隣り合う駆動IC11の他方の配置領域に配置されている。中間信号配線部23bMは、一端部が隣り合う駆動IC11の一方に接続され、他端部が隣り合う駆動IC11の他方に接続されている。
端部信号配線部23bEと中間信号配線部23bMとは、これらの双方が接続された駆動IC11の内部で電気的に接続されている。また、隣り合う中間信号配線部23bM同士は、これらの双方が接続された駆動ICの内部で電気的に接続されている。
このようにIC信号配線23bを各駆動IC11と接続することにより、IC信号配線23bが各駆動IC11とFPC5との間を電気的に接続している。これにより、後述するようにFPC5から端部信号配線部23bEを介して駆動IC11に伝送された制御信号を、中間信号配線部23bMを介して、隣り合う駆動IC11へさらに伝送するようになっている。
上記の電気抵抗層15、共通電極配線17、個別電極配線19、グランド電極配線21およびIC制御配線23は、例えば、各々を構成する材料層を蓄熱層13上に、例えばスパッタリング法等の従来周知の薄膜成形技術によって順次積層した後、積層体を従来周知のフォトリソグラフィー技術あるいはエッチング技術等を用いて所定のパターンに加工することにより形成される。
図2,3に示すように、基板7の上面に形成された蓄熱層13上には、発熱部9、共通電極配線17の一部および個別電極配線19の一部を被覆する第1保護層25が形成されている。図示例では、第1保護層25は、複数の発熱部9の配列方向に沿って形成され、蓄熱層13の上面の略左半分の領域を覆うように設けられている。
第1保護層25は、被覆した発熱部9、共通電極配線17および個別電極配線19の部分が、酸素との反応によって酸化することを抑制したり、大気中に含まれている水分等の付着によって腐食することを抑制したり、印画する媒体との接触によって摩耗する可能性を低減するためのものである。第1保護層25は、例えば、SiC系、SiN系、SiO系およびSiON系等の材料で形成することができる。また、第1保護層25は、例えば、スパッタリング法、蒸着法等の従来周知の薄膜成形技術あるいは、スクリーン印刷法等の厚膜成形技術を用いて形成することができる。なお、第1保護層25は、複数の材料層を積層して形成してもよい。
また、図1〜4に示すように、基板7の上面に形成された蓄熱層13上には、共通電極配線17、個別電極配線19、IC制御配線23およびグランド電極配線21を部分的に被覆する第2保護層27が設けられている。図示例では、第2保護層27は、蓄熱層13の上面の略右半分の領域を部分的に覆うように設けられている。第2保護層27は、被覆した共通電極配線17、個別電極配線19、IC制御配線23およびグランド電極配線21を、大気との接触による酸化あるいは、大気中に含まれている水分等の付着による腐食から保護するためのものである。なお、第2保護層27は、共通電極配線17、個別電極配線19およびIC制御配線23の保護をより確実にするため、第1保護層25の端部に重なるようにして形成されている。第2保護層27は、例えば、エポキシ樹脂あるいはポリイミド樹脂等の樹脂材料で形成することができる。また、第2保護層27は、例えば、スクリーン印刷法等の厚膜成形技術を用いて形成することができる。
なお、第2保護層27には、駆動IC11を接続する個別電極配線19の端部、グランド電極配線21の第2中間領域21Nおよび第3中間領域21LならびにIC制御配線23の端部を露出させるための開口部(不図示)が形成されており、開口部を介してこれらの配線が駆動IC11に接続されている。また、駆動IC11は、個別電極配線19、グランド電極配線21およびIC制御配線23に接続された状態で、駆動IC11自体の保護、および駆動IC11とこれらの配線との接続部の保護のため、エポキシ樹脂あるいはシリコーン樹脂等の樹脂からなる被覆部材29によって被覆され封止されている。
FPC5は、図6に示すように、上記のように共通電極配線17、グランド電極配線21およびIC制御配線23に接続されている。FPC5は、絶縁性の樹脂層の内部に複数のプリント配線が配線された周知のものであり、各プリント配線がコネクタ31(図1,6参照)を介して、図示しない外部の電源装置および制御装置等に電気的に接続されている。
より詳細には、FPC5は、内部に形成された各プリント配線が、半田33(図3参照)によって、共通電極配線17の副配線部17bの端部、グランド電極配線21の端部およびIC制御配線23の端部にそれぞれ接続され、これらの共通電極配線17、グランド電極配線21およびIC制御配線23と、コネクタ31との間を接続している。
そして、コネクタ31が、図示しない外部の電源装置および制御装置等に電気的に接続されると、共通電極配線17は、例えば20〜24Vの正電位に保持された電源装置のプラス側端子に接続される。個別電極配線19は、例えば0〜1Vの接地電位に保持された電源装置のマイナス側端子に接続される。そのため、駆動IC11のスイッチング素子がオン状態のとき、発熱部9に電流が供給され、発熱部9が発熱するようになっている。
また、コネクタ31が、図示しない外部の電源装置および制御装置等に電気的に接続されると、IC制御配線23のIC電源配線23aは、共通電極配線17と同様、正電位に保持された電源装置のプラス側端子に接続される。これにより、駆動IC11が接続されたIC電源配線23aとグランド電極配線21との電位差によって、駆動IC11に駆動IC11を動作させるための電流が供給される。
また、IC制御配線23のIC信号配線23bは、駆動IC11の制御を行う制御装置に接続される。これにより、制御装置からの制御信号が端部信号配線部23bEを介して駆動IC11に伝送され、駆動IC11に伝送された制御信号が中間信号配線部23bMを介して、隣り合う駆動ICにさらに伝送される。制御信号によって、駆動IC11内のスイッチング素子のオン・オフ状態を制御することで、発熱部9を選択的に発熱させることができる。
次に、本発明のサーマルプリンタの一実施形態について、図8を参照しつつ説明する。図8は、本実施形態のサーマルプリンタZの概略構成図である。
図8に示すように、本実施形態のサーマルプリンタZは、上述のサーマルヘッドX1、搬送機構40、プラテンローラ50、電源装置60および制御装置70を備えている。サーマルヘッドX1は、サーマルプリンタZの筐体(不図示)に設けられた取付部材80の取付面80aに取り付けられている。なお、サーマルヘッドX1は、発熱部9の配列方向が、後述する媒体Pの搬送方向Sに直交する方向(主走査方向)(図8の紙面に直交する方向)に沿うようにして、取付部材80に取り付けられている。
搬送機構40は、感熱紙、インクが転写される受像紙等の媒体Pを図8の矢印S方向に搬送して、サーマルヘッドXの複数の発熱部9上(より詳細には、保護層25上)に搬送するためのものであり、搬送ローラ43,45,47,49を有している。搬送ローラ43,45,47,49は、例えば、ステンレス等の金属からなる円柱状の軸体43a,45a,47a,49aを、ブタジエンゴム等からなる弾性部材43b,45b,47b,49bにより被覆して構成することができる。なお、図示しないが、媒体Pがインクが転写される受像紙等の場合は、媒体PとサーマルヘッドX1の発熱部9との間に、媒体Pとともにインクフィルムを搬送するようになっている。
プラテンローラ50は、媒体PをサーマルヘッドX1の発熱部9上に押圧するためのものであり、媒体Pの搬送方向Sに直交する方向に沿って延びるように配置され、媒体Pを発熱部9上に押圧した状態で回転可能となるように両端部が支持されている。プラテンローラ50は、例えば、ステンレス等の金属からなる円柱状の軸体50aを、ブタジエンゴム等からなる弾性部材50bにより被覆して構成することができる。
電源装置60は、上記のようにサーマルヘッドX1の発熱部9を発熱させるための電流および駆動IC11を動作させるための電流を供給するためのものである。制御装置70は、上記のようにサーマルヘッドX1の発熱部9を選択的に発熱させるために、駆動IC11の動作を制御する制御信号を駆動IC11に供給するためのものである。
本実施形態のサーマルプリンタZは、図8に示すように、プラテンローラ50によって媒体をサーマルヘッドX1の発熱部9上に押圧しつつ、搬送機構40によって媒体Pを発熱部9上に搬送しながら、電源装置60および制御装置70によって発熱部9を選択的に発熱させることで、媒体Pに所定の印画を行うことができる。なお、媒体Pが受像紙等の場合は、媒体Pとともに搬送されるインクフィルム(不図示)のインクを媒体Pに熱転写することによって、媒体Pへの印画を行うことができる。
<第2の実施形態>
図9を用いて、第2の実施形態に係るサーマルヘッドX2について説明する。サーマルヘッドX2は、第1パッド群201が第1方向Lに配列されている点、第2パッド群202が第1方向Lに沿っており、第2方向Wにずれて配置されている点はサーマルヘッドX1と同様であり、第2パッド群202を構成する各パッド20と、発熱部9との接続の順序がサーマルヘッドX1と異なる。
第2パッド群202Aa,202Ab,202Acと、第2発熱部群902Aa,902Ab,902Ac,との接続について説明する。
第2パッド群202Aaは第2発熱部群902Aaと接続されており、発熱部9aと、5段目に位置するパッド20aとが接続されている。また、発熱部9aと隣り合う発熱部9bと、3段目に位置するパッド20bとが接続されている。また、発熱部9bと隣り合う発熱部9cと、1段目に位置するパッド20cとが接続されている。つまり、第2パッド群202Aaを構成するパッド20a,20b,20cは、パッド20a,20b,20cと発熱部9a,9b,9cとの距離が長い方から順に、発熱部9a,9b,9cと接続されている。第2パッド群202Ab、202Acにおいても同様である。
そして、第1パッド群201A,201B,201Cが、第1方向Lに配列されていることから、第1発熱部901Aの最後に配置される発熱部9iに接続されるパッド20iと、第1発熱部901Bの最初に配置される発熱部9aに接続されるパッド20aとの距離が近い構成となる。
そのため、第1発熱部901Aの最後に配置される発熱部9iとパッド20iとを接続する個別電極配線19の長さを、従来のパッド20を斜めに配列した場合に比べて、第1発熱部901Bの最初に配置される発熱部9aとパッド20aとを接続する個別電極配線19の長さに近づけることができる。それゆえ、連続する発熱部9である、発熱部9i,9aに接続された個別電極配線19に起因する電気抵抗を近づけることができ、発熱部9i,9aの発熱温度を近づけることができる。
このようなパッド20配置とすることで、サーマルヘッドX1においては、第1パッド群201Aと第1パッド201Bとの間では、6段分の個別電極配線19に起因する電気抵抗差が生じていたが、サーマルヘッドX2では、2段分の個別電極配線19に起因する電気抵抗差にすることができる。
<第3の実施形態>
図10を用いて第3の実施形態に係るサーマルヘッドX3について説明する。サーマルヘッドX3は、個別電極配線19の一部に幅広部24が設けられており、第1パッド群201を構成するパッド20のうち、発熱部9との距離が最も長い位置に配置されたパッドに、当該パッドの幅方向に補助電極22が設けられている点で、サーマルヘッドX2と構成が異なり、その他の点はサーマルヘッドX2と同様である。
サーマルヘッドX3は、個別電極配線19の一部に幅広部24が設けられている。具体的には、5段目以降の個別電極配線19に幅広部24が設けられている。それにより、個別電極配線19の長さが長くなることに起因して高くなる電気抵抗の上昇を低減することができる。
幅広部24は、他の個別電極配線19の部位に比べて幅が広い部位であり、幅が広いことにより、電気抵抗を低減する機能を有している。幅広部24の幅は個別電極配線19が位置する段によって変えてもよく、例えば、4段目に設けた幅広部24の幅よりも5段目に設けた幅広部24の幅のほうが大きくなるように設けてもよい。発熱部9から第2方向Wに遠くなるにつれてパッド20の配置領域にも余裕が出てくるため、幅広部24が、第2方向に向かうにつれて大きくなることが好ましい。
また、サーマルヘッドX3は、第1パッド群201A,201B,201Cを構成するパッド20a,20d,20gに補助電極22が設けられている。
ここで、プローブ工程において、プローブ用検知針を発熱部側のパッドに位置合わせして、プローブ工程を行う場合に、発熱部から遠い位置にあるパッドと、プローブ用検知針が接触せずに良好であることを検知できずに不良が生じる可能性がある。
これに対して、サーマルヘッドX3は、第1パッド群201A,201B,201Cを構成するパッド20a,20d,20gに補助電極22が設けられていることから、パッド20a,20d,20gに接触するプローブ用検知針の位置が多少ずれた場合においても、プローブ検査を行うことができ、良品にも関わらず不良と検知する可能性を低減させることができる。
補助電極22は、個別電極配線19と同種の材料により形成することができ、個別電極配線19を形成する際に同時に形成することができる。なお、個別電極配線19と一体的に設けてもよい。つまり、第1パッド群201A,201B,201Cを構成するパッド20a,20d,20gの大きさを他のパッド20に比べて大きくしてもよい。
なお、上述したように、パッド20には、NiあるいはAl等のめっきを付着させる場合があるが、補助電極22においては、めっきを付着させなくともよい。補助電極22にめっきを付着させていなくとも、プローブ工程の際に不良が生じる可能性を低減することができる。
また、サーマルヘッドX3においては、7段目にあるパッド20a,20d,20gのみに設けた例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、5段目以降のパッド20a,20b,20h,20gに補助電極22を設けてもよい。さらに、第2パッド群202を構成するパッド20のうち、最も発熱部9から距離の遠いパッド20a,20d,20gに補助電極22を設けてもよい。上記のどちらの場合においても、プローブ工程の際に不良が生じる可能性を低減することができる。
<第4の実施形態>
図11を用いて第4の実施形態に係るサーマルヘッドX4について説明する。サーマルヘッドX4は、第1パッド群201Aにおいて、第2パッド群202Aa,201Acが、発熱部9とパッド20とが、発熱部9との距離が遠い順に接続されている。第2パッド群202Abは、発熱部9とパッド20とが、発熱部9との距離が近い順に接続されている。その他の構成は、サーマルヘッドX1と同様であり、説明を省略する。
サーマルヘッドX4の発熱部9とパッド20との接続について、第1パッド群201Aを用いて説明する。第2パッド群202Aaを構成するパッド20a,20b,20cは発熱部9の距離が遠い順に発熱部9a,9b,9cと接続されている。そのため、発熱部9a,9b,9cと、パッド20a,20b,20cとの距離は、第1方向Lに進むにつれて短くなる構成となる。
第2パッド群202Abを構成するパッド20d,20e,20fは発熱部9の距離が近い順に発熱部9d,9e,9fと接続されている。そのため、発熱部9d,9e,9fと、パッド20d,20e,20fとの距離は、第1方向Lに進むにつれて長くなる構成となる。
また、第2パッド群202Acを構成するパッド20g,20h,20iは発熱部9の距離が遠い順に発熱部9g,9h,9iと接続されている。そのため、発熱部9g,9h,9iと、パッド20g,20h,20iとの距離は、第1方向Lに進むにつれて短くなる構成となる。つまり、サーマルヘッドX4においては、第1方向Lに進むにつれて、発熱部9とパッド20とが蛇行するように接続されている。
このような構成を有しているため、第2パッド群202Aaとの接続している時は、発熱部9とパッド20との距離は、第1方向Lに進むにつれて、5段目の長さから2段目の長さまで徐々に短くなる。第2パッド群202Abとの接続している時は、発熱部9とパッド20との距離は、3段目の長さから6段目の長さまで徐々に長くなる。第2パッド群202Acとの接続している時は、発熱部9とパッド20との距離は、7段目の長さから3段目の長さまで徐々に短くなる構成となる。
それにより、発熱部9とパッド20との距離が、第1方向Lに進むにつれて連続的に変化することとなり、隣り合う発熱部9間の個別電極配線19による電気抵抗差を近づけることができる。そのため、隣り合う発熱部9間の発熱温度を近づけることができる。
また、第1パッド群201A,201B,201Cが第1方向Lに配列していることから、第1パッド群201A,201B,201C間において、隣り合う発熱部9間の個別電極配線19による電気抵抗を近づけることができる。そのため、隣り合う発熱部9間の発熱温度を近づけることができる。
具体的には、第1パッド群201Aの最後に位置する発熱部9iに接続されるパッド20iの位置が3段目となり、第1パッド群201bの最初に位置する発熱部9aに接続されるパッド20aの位置が5段目となる。そのため、第1パッド群201との境界においても、隣り合う発熱部9の電気抵抗を近づけることができる。
なお、第1パッド群201Aの最後に位置する発熱部9iに接続されるパッド20iの位置が3段目となり、第1パッド群201bの最初に位置する発熱部9aに接続されるパッド20aの位置が5段目となる例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、第1パッド群201Bを第2方向Wと反対側に2段ずらして、第1パッド群201Aの最後に位置する発熱部9iに接続されるパッド20iの位置と、第1パッド群201Bの最初に位置する発熱部9aに接続されるパッド20aの位置とを隣り合うように配置してもよい。それにより、第1パッド群201間の個別電極配線10による電気抵抗差をさらに小さくすることができる。なお、パッド20を隣り合うように設ける場合には、同じ段に設けることが好ましい。言い換えると、発熱部9とパッド9との距離が等しいことが好ましい。それにより、隣り合うパッド20の電気抵抗差を小さくすることができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態のサーマルヘッドX1では、図7に示すように、パッド20の形状を四角形状に形成しているが、これに限定されるものではない。パッド20は、例えば、任意の多角形状あるいは円形状等に形成してもよい。
また、上記実施形態のサーマルヘッドX1では、各第1発熱部群901を9個の発熱部9で構成し、各第2発熱部群902を3個の発熱部9で構成し、図7に示すように、これらをそれぞれ第1パッド群201および第2パッド群202に接続しているが、第1発熱部群901および第2発熱部群902を構成する複数の発熱部9の個数は、複数の任意の個数とすることができる。また、第1発熱部群および第2発熱部群を構成する複数の発熱部9の個数に応じて、第1パッド群201および第2パッド群202の数を決定すればよい。
また、サーマルヘッドX1においては、第1方向Lと第2方向Wとが直交する例を示しているが、これに限定されるものではない。第1方向Lから見て遠ざかる方向に第2パッド群が配列されていればよいため、第2方向Wが第1方向Lと異なる方向であればよい。
X1,X2,X3,X4 サーマルヘッド
1 放熱体
3 ヘッド基体
7 基板
9 発熱部
901 第1発熱部群
902 第2発熱部群
11 駆動IC
11a 第1接続端子
11b 第2接続端子
13 蓄熱層
13b 隆起部
15 電気抵抗層
17 共通電極配線
19 個別電極配線
20 パッド
201 第1パッド群
202 第2パッド群
22 補助電極
24 幅広部
25 第1保護層
27 第2保護層
L 第1方向
W 第2方向

Claims (8)

  1. 基板と、
    該基板上に設けられ、第1方向に配列された複数の発熱部と、
    前記基板上に設けられ、前記発熱部の駆動を制御するための駆動ICと、
    前記基板上に設けられ、前記駆動ICの複数の端子と電気的に接続するための複数のパッドと、
    前記基板上に設けられ、複数の前記発熱部と複数の前記パッドとを電気的に接続する複数の配線と、を備え、
    複数の前記パッドは、前記第1方向に複数設けられており、複数の前記パッドにより構成された複数の第1パッド群と、該第1パッド群を構成する複数の前記パッドにより構成された複数の第2パッド群とを有し、
    該第2パッド群は、前記第1方向に複数設けられており、前記第1方向とは異なる第2方向にずれて配置されていることを特徴とするサーマルヘッド。
  2. 前記第1パッド群において、複数の前記第2パッド群を構成する前記パッドのうち最も前記発熱部側に位置する前記パッドと前記発熱部との距離が、前記第1方向に進むにつれて大きくなっている、請求項1に記載のサーマルヘッド。
  3. 前記第1パッド群における、隣り合う前記第2パッド群において、前記第1方向から見て、一方の前記第2パッド群を構成する前記パッドの間に、他方の前記第2パッド群を構成する前記パッドが配置されている、請求項1または2に記載のサーマルヘッド。
  4. 複数の前記発熱部は、複数の前記第1パッド群と電気的に接続された複数の第1発熱部群を有し、
    一方の前記第1発熱部群の最後に配置された前記発熱部に電気的に接続された一方の前記第1パッド群の前記パッドが、他方の前記第1発熱部群の最初に配置された前記発熱部と電気的に接続された他方の前記第1パッド群の前記パッドに隣り合って設けられている、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のサーマルヘッド。
  5. 複数の前記発熱部は、複数の前記第1パッド群と電気的に接続された複数の第1発熱部群と、該第1発熱部群を構成する複数の前記発熱部により構成され、前記第2パッド群と電気的に接続された複数の第2発熱部群と、を有し、
    前記第2パッド群を構成する複数の前記パッドは、当該パッドと前記発熱部との距離が長い方から順に、前記第2発熱部群を構成し連続する前記発熱部と電気的に接続されている、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のサーマルヘッド。
  6. 前記配線の幅が、該配線と接続される前記パッドと前記発熱部との距離が長くなるにつれて大きい、請求項1乃至5のいずれか1項に記載のサーマルヘッド。
  7. 前記第1パッド群を構成する前記パッドのうち、前記発熱部との距離が最も長い位置に配置された前記パッドに、当該パッドの幅方向に補助電極が設けられている、請求項1乃至6のいずれか1項に記載のサーマルヘッド。
  8. 請求項1乃至7のいずれか1項に記載のサーマルヘッドと、複数の前記発熱部上に媒体を搬送する搬送機構と、複数の前記発熱部上に前記媒体を押圧するプラテンローラとを備えることを特徴とするサーマルプリンタ。
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