JP2006035722A - サーマルヘッド及びサーマルプリンタ - Google Patents
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Abstract
【課題】外部配線基板の延出部の接合剥れを抑制できるサーマルヘッド及びそれを用いたサーマルプリンタを提供する。
【解決手段】長尺状の基板1と、基板1上の一方の長辺に沿って配列される発熱素子3と、基板1の他方の長辺に沿って発熱素子3と略平行に配列される複数のドライバーIC7とを備えたヘッド基板hが、ドライバーIC7に信号を供給する外部配線基板fに他方の長辺側で接合されるサーマルヘッドTにおいて、ヘッド基板h上で、且つ隣接するドライバーIC7間の領域に、外部配線基板fの一部を延出させ、且つ延出部f1と外部配線基板fとを接合するとともに、延出部f1の角部と、この角部に対向する発熱素子3との間の領域に、***部sが形成されている。
【選択図】図1
【解決手段】長尺状の基板1と、基板1上の一方の長辺に沿って配列される発熱素子3と、基板1の他方の長辺に沿って発熱素子3と略平行に配列される複数のドライバーIC7とを備えたヘッド基板hが、ドライバーIC7に信号を供給する外部配線基板fに他方の長辺側で接合されるサーマルヘッドTにおいて、ヘッド基板h上で、且つ隣接するドライバーIC7間の領域に、外部配線基板fの一部を延出させ、且つ延出部f1と外部配線基板fとを接合するとともに、延出部f1の角部と、この角部に対向する発熱素子3との間の領域に、***部sが形成されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、プリンタ機構に組み込まれるサーマルヘッド及びサーマルプリンタに関するものである。
従来、プリンタ機構に組み込まれるサーマルヘッドTは、図5、図6に示すように、ヘッド基板hと、一部がヘッド基板hの上面に重畳される外部配線基板fとから構成されている。
ヘッド基板hは、基板101上の一端側に多数の発熱素子103が配列されており、各発熱素子103の両端にこれらを発熱させるための個別電極配線104及び共通電極配線105が接続されるとともに、基板101の他端側に発熱素子103の発熱を制御する複数のドライバーIC107が発熱素子103と略平行に配列されており、このドライバーIC107に前述の外部配線基板fからの信号等を伝達する信号電極配線106が接続された構造を有する。
また、外部配線基板fは、一部が上述したヘッド基板h上の他端側に重畳されるとともに、この外部配線基板fの一部が、隣接するドライバーIC107間の領域に凸状を成すように延出され、更にこの延出部f1を含む重畳領域で外部配線基板f上の外部回路配線111と、ヘッド基板h上の信号電極配線106とが接続されていた。
尚、このようなサーマルヘッドTにおいては、隣接するドライバーIC107間の領域に延出された外部配線基板fの延出部f1の発熱素子103側に角部が存在している。
特開2001―334696号公報
ところで、一般にプリンタに搭載されたサーマルヘッドTは、使用時に記録媒体がサーマルヘッドT上面を摺接するため、この記録媒体とサーマルヘッドTとの摺接に伴い、メディアカスとよばれるごみが、発熱素子103上に付着してしまう。
このメディアカスが発熱素子103上に付着した状態でサーマルヘッドTを使用すると、記録媒体に形成される印字が不明瞭になる等、印字品位の低下を招いていた。
このため、サーマルヘッドの発熱素子103周辺のメディアカスを定期的に除去することが行われる。
このメディアカスの除去は、通常コットンのような柔軟性を有する布地にエタノール等の薬剤を染み込ませ、発熱素子103の配列方向に沿ってこの発熱素子103上を往復させながら拭き取ることにより行われる。
ところが、このようにメディアカスの除去を行うと、上述した外部配線基板fの延出部f1の角部にコットンの一部が引っ掛かってしまい、これによりヘッド基板hとの接合部yである延出部f1がヘッド基板hから剥れてしまうことがある。
特にこの接合部yが、単に機械的な接合のみを行うものではなく、異方性導電膜等のように電気的な接続をも行っているので、延出部f1の一部が剥れただけでもサーマルヘッドTとして正常に機能しなくなる恐れがある。
そこで、ドライバーIC107の封止樹脂を、隣接するドライバーIC間の領域にまで延在させて、複数のドライバーICと、外部配線基板fの延出部f1とを一括に被覆して、これにより延出部の角部が表面に突出しないようにすることも考えられる。
しかしながら、このようなサーマルヘッドTの場合、ドライバーIC107と外部配線基板fの延出部f1とで形成された隙間に空気が入り込み、このように空気が入り込んだ状態で樹脂の熱硬化を行うと、入り込んだ空気が熱により膨張して、封止樹脂内部に気泡が発生する。そして、この気泡が破裂してドライバーIC107の封止が不完全となり、ドライバーIC107やドライバーIC107に接続される個別電極配線104等が腐食するという問題を誘発する。また、封止樹脂自身に剥離が生じると同時に外部配線基板fも剥離が生じる恐れもある。
本発明は、上記問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は外部配線基板の延出部の接合剥れを抑制できるサーマルヘッド及びそれを用いたサーマルプリンタを提供することにある。
本発明のサーマルヘッドは、長尺状の基板と、該基板上の一方の長辺に沿って配列される複数の発熱素子と、前記基板の他方の長辺に沿って前記発熱素子と略平行に配列される複数のドライバーICとを備えたヘッド基板に、前記ドライバーICに信号を供給する外部配線基板を接合するサーマルヘッドにおいて、
前記ヘッド基板上で、且つ隣接するドライバーIC間の領域に、前記外部配線基板の一部を延出させ、且つ該延出部とヘッド基板とを接合するとともに、前記延出部の角部と、該角部に対向する発熱素子との間の領域に、***部が形成されていることを特徴とするものである。
前記ヘッド基板上で、且つ隣接するドライバーIC間の領域に、前記外部配線基板の一部を延出させ、且つ該延出部とヘッド基板とを接合するとともに、前記延出部の角部と、該角部に対向する発熱素子との間の領域に、***部が形成されていることを特徴とするものである。
また本発明のサーマルヘッドは、前記***部は、長尺状の基板の長手方向にそって、連続する一つ、または断続的に複数個配置されていることを特徴とするものである。
更に本発明のサーマルヘッドは、前記***部は、前記外部配線基板の延出部よりも高く設定されていることを特徴とするものである。
また更に本発明のサーマルヘッドは、前記ドライバーICは封止樹脂により被覆いるとともに、前記***部と前記封止樹脂とが、略一直線上に位置することを特徴とすることを特徴とするものである。
更にまた本発明のサーマルヘッドは、前記***部が、グレーズ層または樹脂のいずれかからなることを特徴とするものである。
本発明のサーマルプリンタは、上述のサーマルヘッドと、記録媒体を搬送する搬送手段と、前記記録媒体を前記サーマルヘッドの発熱素子に押圧するプラテンローラとを備えたことを特徴とするものである。
本発明のサーマルヘッドによれば、前記ヘッド基板上で、且つ隣接するドライバーIC間の領域に、前記外部配線基板の一部を延出させ、且つ該延出部とヘッド基板とを接合するとともに、前記延出部の角部と、該角部に対向する発熱素子との間の領域に、***部が形成されていることから、コットンが延出部の角部の手前で***部により上方に押し上げられ、外部配線基板の角部に引っかかってしまうことが防止できる。これによりヘッド基板との接合部である延出部がヘッド基板から剥れてしまうことを抑制できる。
また本発明のサーマルヘッドによれば、前記***部は、長尺状の基板の長手方向にそって、連続する一個、または断続的に複数個配置されていることにより、一旦押し上げられたコットンが、この押し上げられた状態を維持したまま次々と、角部の横を通過することができるため、角部毎に毎回押し上げる場合に比べて容易に前記コットンを発熱素子の配列方向に沿って往復させることができる。
更に本発明のサーマルヘッドによれば、前記***部は、前記外部配線基板の延出部よりも高く設定されていることにより、より確実に延出部の角部にコットンが引っかかることを抑制できる。
また更に本発明のサーマルヘッドによれば、前記ドライバーICは封止樹脂により被覆されており、前記***部と、前記封止樹脂とが、略一直線上に位置することから、ドライバーIC封止樹脂と***部とで、コットンが押し上げられた状態を維持することができる。これによっても容易に前記コットンを発熱素子の配列方向に沿って往復させることができる。
以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。図1は本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドの平面図、図2は、図1のサーマルヘッドのX−X’断面図、図3は、図1のサーマルヘッドのY−Y’断面図である。かかるサーマルヘッドTは、ヘッド基板hと、外部配線基板fとから構成されている。
本発明のヘッド基板hは、長尺状をなす基板1上の一方の長辺側に帯状のグレーズ層2を形成し、このグレーズ層2上に多数の発熱素子3が配列されており、各発熱素子3の両端にこれらを発熱させるための個別電極配線4及び共通電極配線5が接続されるとともに、基板1の他方の長辺側に発熱素子2の発熱を制御する複数のドライバーIC5が発熱素子2と略平行に配列されており、このドライバーIC5に前述の個別電極配線3や外部配線基板fの外部回路配線11からの信号等を伝達する信号電極配線6が接続された構造を有する。
また、外部配線基板fは、一部が上述したヘッド基板h上の他方の長辺側に重畳されるとともに、この外部配線基板fの一部が、隣接するドライバーIC5間の領域に凸状を成すように延出され、更にこの延出部f1を含む重畳領域で外部配線基板fと、ヘッド基板hとが機械的に接合されていた。
ヘッド基板hのベースである基板1は、アルミナセラミックス等の絶縁材料や、表面に酸化膜が被着された単結晶シリコン等、種々の材料により長方形状に形成されている。
そして、基板1の上面で、帯状のグレーズ層2、発熱素子3、種々の電極配線4、5、6及びドライバーIC7を支持する支持母材として機能する。
このような基板1は、アルミナセラミックスから成る場合、例えば、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得、しかる後、該グリーンシートを所定形状に打ち抜き加工した上、これを高温(約1600℃)で焼成することによって製作される。
そして基板1上面の一方長辺側には、長手方向に帯状に延在するグレーズ層2が形成されている。
このグレーズ層2は、発熱素子3の発する熱を内部で蓄熱してサーマルヘッドTの熱応答性を良好に維持する作用をなしている。
このようなグレーズ層2は、例えばガラスから成る場合、ガラス粉末に適当な有機溶剤・有機バインダー等を添加・混合して得られたガラスペーストを、従来周知のスクリーン印刷法などによって基板上面の所定領域に塗布するとともに、これを従来周知のフォトリソグラフィ技術・エッチング技術を採用することにより所定形状に加工し、しかる後、これを850℃〜950℃の高温で所定時間加熱することにより形成される。
また、上述した帯状のグレーズ層2上に複数の発熱素子3が被着されている。
この発熱素子3は、200dpi(dot per inch)或は300dpiの密度で直線状に被着・配列されており、各々がTaN系、TaSiO系、TaSiNO系、TiSiO系、TiSiCO系、NbSiO系の電気抵抗材料から成る抵抗体層から成っている。
そして発熱素子3の一端側に個別電極配線4が接続され、また他端側に共通電極配線5が共通して接続され、これら電極配線から発熱素子3に所定の電流を流すことによりこの発熱素子3が所定の温度で発熱する。
そして上述した発熱素子3の各々の一端に接続されるアルミニウムや銅等の金属材料からなる個別電極配線4は、発熱素子3の一端側から基板1の上面を多端側まで延出されている。またその他端側でドライバーIC7の出力端子に接続され、該ドライバーIC7からの電力を発熱素子3へ供給する配線として機能する。
また一端が共通して発熱素子3に接続されるアルミニウムや銅等の金属材料からなる共通電極配線5は、基板1の上面で、個別電極配線4の形成領域の外周を外部配線基板fとの重畳領域まで引き回されており、その他端で外部配線基板fの外部回路配線11と接続され、電源電力を発熱素子3に供給する給電配線として機能する。この共通電極配線5によって、発熱素子3には通常24V程度の電圧が印加される。
更に、基板1上には、信号電極配線6がドライバーIC7の搭載領域から基板1の端部まで延出されて配置されている。この信号電極配線6は、一端がドライバーIC7の入力端子に接続され、他端が基板1の端部側の重畳領域で後述する外部配線基板fの外部回路配線11に接続されている。この信号電極配線6は、プリンタからのクロック信号、画像データ信号、ラッチ信号、ストローブ信号等をドライバーIC7に供給する役割を果たす。
尚、これら信号電極配線6と、外部回路配線11との接続は半田バンプや異方性導電膜等を用いて行われる。
これら発熱素子3、個別電極配線4、共通電極配線5、信号電極配線6は、従来周知の薄膜形成技術、例えば、スパッタリング、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術等を採用することによって製作される。
一方、上述の発熱素子3、個別電極配線4、共通電極配線5上には保護膜9が被着されている。
この保護膜9は、発熱素子3、個別電極配線4や共通電極配線5を大気中に含まれている水分等の接触による腐食や記録媒体Kの摺接による磨耗から保護するためのものであり、SiCやSiN系、SiO系、SiON系等の無機質材料やガラス等により3μm〜10μmの厚みに形成される。
尚、保護膜9は、従来周知の薄膜形成技術(スパッタリング法、蒸着法、CVD法など)、あるいは厚膜形成技術(スクリーン印刷法、ディスペンサー法など)によって形成される。
また基板1の上面には、発熱素子3への通電を制御するドライバーIC7が複数配置されている。この複数のドライバーIC7は、基板1の他端側に、発熱素子3と略平行になるように配列されるとともに、隣接するドライバーIC7間に所定の間隔を設けて配置されている。
更にドライバーIC7は、シリコン基板の一主面上にシフトレジスタ、ラッチ、スイッチング素子、入力端子、出力端子等を高密度に集積した集積回路を有しており、発熱素子3に対して個別電極配線4を介して電気的に接続されている。
このドライバーIC7は、クロック信号に同期させながら画像データを信号電極配線6及びドライバーIC7の入力端子を介してシフトレジスタに格納し、次に該格納された画像データをラッチ信号のタイミングでラッチに格納し、ストローブ信号がスイッチング素子に入力される間、ラッチ内の画像データに基づいて発熱素子3への通電を行っている。
このようなドライバーIC7は、従来周知の半導体製造技術を採用することにより製作され、得られたドライバーIC7は、その一主面を基板1の上面と対向させて、入力端子が個別電極配線4の端部上に位置するように、且つ出力端子が信号電極配線6の端部上に位置するように配置される。
このようなドライバーIC7は、熱硬化性のエポキシ樹脂等の樹脂材料からなる封止樹脂8によって夫々個別に封止されている。
この封止樹脂8は、その断面形状が山状をなすように形成され、各配線やドライバーIC7を大気中に含まれる水分等による腐食から保護する機能を果たしている。
尚、封止樹脂8は、例えばエポキシ樹脂からなる所定の液状前駆体を、基板1上のドライバーIC7を被覆するように塗布し、これを130℃〜150℃で加熱・重合させることによって形成される。
そしてヘッド基板hの共通電極配線5や信号電極配線6に接続される外部回路配線11を有する外部配線基板fは、例えばガラス布基材エポキシ樹脂からなる支持基材12の主面上に搭載させた構造を有している。
この外部配線基板fは、一部が上述したヘッド基板h上の他方の長辺側にから、隣接するドライバーIC7間の領域に凸状を成すように延出され、更にこの延出部f1を含む外部配線基板fとヘッド基板hとの重畳領域で、外部回路配線11とヘッド基板h上の信号電極配線6とが電気的および機械的に接続されている。例えば、この重畳領域で両基板端子間に異方性導電膜を塗布して、これを熱圧着することにより接続される。
この異方性導電膜を用いる以外に、電気的な接続を要する信号電極配線6の部位を半田により接合し、この半田の周囲を樹脂により被覆してもよい。
尚、この外部配線基板fは、その後端側に取着されているコネクタを介してプリンタ本体からの画像データや印画制御信号・電源電力等をヘッド基板hの信号電極配線を介して、ドライバーICへと供給する作用をなす。
このような外部配線基板fは、カバーフィルム(厚み:10μm〜35μm)の表面に銅箔等から成る外部回路配線11を所定パターンに被着させるとともに、これをカバーフィルムと同じ材質のフィルムで被覆することにより作成される。
そして、この外部配線基板fの延出部f1の角部と、該角部に対向する発熱素子3との間のヘッド基板h上の領域に、***部sが形成されている。
この***部sは、延出部f1の発熱素子3側の端縁と略平行に基板1の長手方向に沿って帯状を成すように設けられている。そして、その高さが延出部f1よりも高く形成されている。
また、この***部sが、長手方向に配列されたドライバーIC7間に挟まれた領域に形成される場合は、***部sの発熱素子3と封止樹脂8とを略一直線上に位置させるとよい。
このようにすると、発熱素子3上に付着したメディアカスを除去するために、エタノール等の薬剤を染み込ませたコットンを発熱素子3の配列方向に沿ってこの発熱素子3上を往復させながることにより拭き取る際に、封止樹脂8と***部sとで、コットンが押し上げられた状態(外部配線基板fの延出部f1にコットンがひっかることがない状態をいう。)を維持することができる。これによりコットンをスムーズに発熱素子3の配列方向に沿って往復させることができる。
更に***部sを、ドライバーIC7よりも発熱素子3側に近くなるように形成した場合は、基板1の長手方向に沿って発熱素子3列の全長と同程度、或はそれ以上の長さを有する帯状の***部sを形成しても良い。このようにしても容易に発熱素子3の配列方向に沿って前記コットンを往復させることができる。
この***部sは、例えばグレーズ層2からなるときには、まず基板1の所定領域にグレーズ層2の材料であるガラスを印刷法により塗布し、この後、この***部sの高さが他の領域よりも高くなるように、フォトリソグラフィ技術やエッチング技術により所定形状に加工し、これを加熱・溶融する。この方法によれば、発熱素子3形成領域のグレーズ層2と同時に***部sを形成できることから、製造工程が増加しない。
また、この***部sが樹脂からなるときは、基板1上に設けられた個別電極配線4上に、ディスペンサ等を用いて所定領域に樹脂の液状前駆体を塗布し、これを硬化させることにより形成される。この***部s上に保護膜9を形成した場合は、この保護膜9により***部sが摩耗しにくくなる。
次に上述したサーマルヘッドTが組み込まれるサーマルプリンタについて説明する。
本発明のサーマルプリンタは、図4に示す如く、上述したサーマルヘッドT上に、記録媒体KをサーマルヘッドTに押圧するプラテンローラR1を配置するとともに、記録媒体を搬送する搬送ローラR2とが配設され、これらを駆動手段により制御している。
この記録媒体Kを発熱素子3に押圧するプラテンローラR1は、その直径が8mm〜50mmのものが好適に使用され、SUS等の金属から成る軸芯の外周にブタジエンゴム等を3mm〜15mm程度の厚みに巻きつけた円柱状の部材であり、サーマルヘッドTの発熱素子3上に回転可能に支持されている。
かかるプラテンローラR1は、記録媒体KをサーマルヘッドTに対して押圧し、発熱素子3からの熱を記録媒体Kに対して伝導しやすくするとともに、記録媒体Kを発熱素子3の配列と直交する方向に搬送するようにしている。
かくして本発明のサーマルプリンタは、プラテンローラR1により、記録媒体Kを基板1上面に形成された発熱素子3に摺接させながら、個別電極配線4―共通電極配線5間にドライバーIC7の駆動に伴って電源電力を印加し、各発熱素子3を印画信号に対応させて個々に選択的にジュール発熱させるとともに該発熱した熱を記録媒体Kに伝導させ、記録媒体に印画を形成することによってサーマルプリンタとして機能する。
尚、本発明は上述した形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良が可能である。
T・・・サーマルヘッド
h・・・ヘッド基板
1・・・基板
2・・・グレーズ層
3・・・発熱素子
4・・・個別電極配線
5・・・共通電極配線
6・・・信号電極配線
7・・・ドライバーIC
8・・・封止樹脂
9・・・保護膜
s・・・***部
y・・・接合部
f・・・外部配線基板
f1・・・延出部
11・・・外部回路配線
12・・・支持基材
R1・・・プラテンローラ
R2・・・搬送ローラ
K・・・記録媒体
h・・・ヘッド基板
1・・・基板
2・・・グレーズ層
3・・・発熱素子
4・・・個別電極配線
5・・・共通電極配線
6・・・信号電極配線
7・・・ドライバーIC
8・・・封止樹脂
9・・・保護膜
s・・・***部
y・・・接合部
f・・・外部配線基板
f1・・・延出部
11・・・外部回路配線
12・・・支持基材
R1・・・プラテンローラ
R2・・・搬送ローラ
K・・・記録媒体
Claims (6)
- 長尺状の基板と、該基板上の一方の長辺に沿って配列される複数の発熱素子と、前記基板の他方の長辺に沿って前記発熱素子と略平行に配列される複数のドライバーICとを備えたヘッド基板に、前記ドライバーICに信号を供給する外部配線基板を接合するサーマルヘッドにおいて、
前記ヘッド基板上で、且つ隣接するドライバーIC間の領域に、前記外部配線基板の一部を延出させ、且つ該延出部とヘッド基板とを接合するとともに、前記延出部の角部と、該角部に対向する発熱素子との間の領域に、***部が形成されていることを特徴とするサーマルヘッド。 - 前記***部は、長尺状の基板の長手方向にそって、連続する一つ、または断続的に複数個配置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。
- 前記***部は、前記外部配線基板の延出部よりも高く設定されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のサーマルヘッド。
- 前記ドライバーICは封止樹脂により被覆するとともに、前記***部と前記封止樹脂とが、略一直線上に位置することを特徴とすることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のサーマルヘッド。
- 前記***部が、グレーズ層または樹脂のいずれかからなることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のサーマルヘッド。
- 前記請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のサーマルヘッドと、記録媒体を搬送する搬送手段と、前記記録媒体を前記サーマルヘッドの発熱素子に押圧するプラテンローラとを備えたことを特徴とするサーマルプリンタ。
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- 2004-07-29 JP JP2004221286A patent/JP2006035722A/ja active Pending
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