JPH0811337A - サーマルプリントヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サーマルプリントヘッドの構造を小型化する
と共に充分な発熱特性を得ること。 【構成】 サーマルプリントヘッドの共通電極配線をそ
の一端にてそれぞれ発熱抵抗体に電気的に接続すると共
に他端にて絶縁性基板の内部に延在するように設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はサーマルプリントヘッド
の基板及び電極配線の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ファクシミリ等のＯＡ機器のプリ
ンタや券売機のプリンタ、並びにラベルプリンタ等に、
感熱紙に選択的に熱を付与することにより必要な画像情
報を形成するサーマルプリントヘッドが広く用いられて
いる。従来のサーマルプリントヘッドは、厚膜型を例に
説明すると、図５に示すように、セラミック等からなる
絶縁性基板２１と、絶縁性基板２１の表面上に部分的若
しくは全面的に形成された蓄熱体としてのガラスグレー
ズ層２２と、絶縁性基板２１の一側の表面からグレーズ
層２２上に櫛歯状に形成された共通電極配線２３と、絶
縁性基板２１の他側からグレーズ層２２上に向けて共通
電極配線２３の先端部間に延びる個別電極配線２４と、
共通電極配線２３と個別電極配線２４の各先端部上を横
断するように形成された発熱抵抗体２５と、から構成さ
れている。各個別電極配線２４は絶縁性基板２１上に対
応して搭載された駆動用ＩＣ２６に金等の導電性のワイ
ヤを介して接続されている。絶縁性基板２１の裏面側に
はアルミニウム等の熱導伝性の良好な金属からなる放熱
板２７が装着されている。

【０００３】このように構成されたサーマルプリントヘ
ッドは、その使用に際しては、共通電極配線２３を一定
の電位に保持した状態で、駆動用ＩＣ２６に所要の電圧
を印加することにより共通電極配線２３と個別電極配線
２４との間の発熱抵抗体（いわゆる発熱ドット）が選択
的に通電されて、感熱紙上に加熱による画像を形成して
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】とりわけ、近年では各
種のＯＡ機器の発達と共に、簡易に持ち運び可能なポー
タブル型のサーマルプリントヘッドの需要もますます増
大する傾向にあり、サーマルプリントヘッドの小型化の
要求も次第に高まっている。そのような状況下におい
て、従来のサーマルプリントヘッドでは、上述のよう
に、発熱抵抗体２５や共通及び個別電極２３、２４のみ
ならず駆動用ＩＣ２６や図示しない制御用の回路配線等
のほとんど全ての主要な要素を絶縁性基板２１上に平面
状に配設しているので、微細加工技術の進展にも拘ら
ず、サーマルプリントヘッドの小型化の妨げとなってい
る。

【０００５】また、従来のサーマルプリントヘッドで
は、発熱抵抗体２５に一定の電圧を印加するための共通
電極配線２３が、基板の近接端縁側の上面に櫛歯状に形
成されるため、発熱抵抗体２５と近接側端縁との間に一
定上の寸法を確保しなければならない。しかるに、発熱
抵抗体２５と近接端縁との間隔を一定以上狭く設けた場
合、共通電極の共通接続部の幅が十分に採れず、印字に
際して電流容量が不足する。そのために、印字性能を劣
化させたり、短絡による急激な電流により駆動用のＩＣ
を破壊してしまうような問題が生じるおそれが生じる。
このため、共通電極配線２３の形成のために発熱抵抗体
と基板の近接側端縁との間に一定以上の距離を設けなけ
ればならず、絶縁性基板の寸法の縮小化、ひいてはサー
マルプリントヘッドの小型化への妨げの一因ともなって
いる。

【０００６】従って、本発明の目的は小型でありながら
画像形成に十分な発熱特性を得ることが可能なサーマル
プリントヘッドを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明によれば、絶縁性基板と、絶縁性基板上に形
成された発熱抵抗体と、発熱抵抗体に電気的に接続され
た共通電極配線及び個別電極配線と、発熱抵抗体を駆動
すべく個別電極配線に電気的に接続された駆動用ＩＣと
を備えたサーマルプリントヘッドであって、絶縁性基板
は実質的に均一な組成から成り、共通電極配線は一端部
にて発熱抵抗体に接続されると共に他端部にて絶縁性基
板の内部に延設されたことを特徴とするサーマルプリン
トヘッドが提供される。

【０００８】上記のサーマルプリントヘッドはその絶縁
性基板を本体下部と平面視断面にて本体下部より小さな
本体上部とから構成し、共通電極配線を本体下部と本体
上部との間に延在するように形成し、駆動用ＩＣを本体
下部上に搭載するように構成することができる。上記サ
ーマルプリントヘッドは、絶縁性基板の内部に更に空洞
領域を形成し、発熱抵抗体を空洞領域の上方に形成する
ことにより構成することができる。

【０００９】

【作用および効果】前記絶縁性基板は実質的に均一な組
成から成り、前記共通電極配線は一端部にて前記発熱抵
抗体に接続されると共に他端部にて前記絶縁性基板の内
部に延設されるので、サーマルプリントヘッドの使用時
に絶縁性基板の熱膨張による反り等の悪影響をほとんど
受けることないと共に絶縁性基板の表面若しくは内部を
配線用の領域として有効に活用可能となる。このため、
サーマルプリントヘッドをより小型化させて形成する場
合であっても、制御用の配線等をより高い自由度のレイ
アウトにて多層配線状に構成することができるので実質
的に配線密度を増大することができ、絶縁性基板上に駆
動用ＩＣを埋設状に搭載する等スペースを有効に活用す
ることができる。

【００１０】また、絶縁性基板の内部に空洞領域を設
け、この空洞領域上方の基板表面上に発熱抵抗体を形成
して構成することにより、サーマルプリントヘッドの使
用時に、空洞領域は発熱抵抗体から発生された熱をして
伝達が妨げられるように作用するので、サーマルプリン
トヘッドを小型に形成した場合でも十分な発熱特性を得
ることができる。

【００１１】

【実施例】次に、本発明によるサーマルプリントヘッド
についての実施例に従い図面を参照しながら詳細に説明
する。本発明によるサーマルプリントヘッド１は、図１
に示すように、上面に被印刷媒体としての感熱紙を加熱
するための発熱抵抗体２が形成された基板上部３ａと該
基板上部３ａの下方にこれと一体に形成された基板下部
３ｂとからなる絶縁性基板３と、発熱抵抗体２に電気的
に接続され基板上部３ａの一側面を介して基板上部３ａ
と基板下部３ｂとの間、即ち絶縁性基板３の内部、に延
出された共通電極配線４と、発熱抵抗体２から共通電極
配線４の反対側に延出されて基板下部３ｂ上に搭載され
た駆動用ＩＣ５に電気的に接続された複数の個別電極配
線６と、からなる。尚、図１中、共通及び個別電極配線
４、６は説明を容易にするために誇張して厚く描かれて
いる。

【００１２】本発明による共通電極配線４は、図２
（ａ）にその詳細を示すように、絶縁性基板３の基板上
部３ａ表面上で発熱抵抗体２から個別電極６の各先端部
と対向するように一定の配線ピッチで延びる複数の先端
部４ａと、これら各先端部４ａを共通に電気的接続する
共通接続部４ｂと、共通接続部４ｂから基板上部３ａの
近接側側面を介して裏面側へ延びる延長部４ｃと、から
なる。絶縁性基板３の基板下部３ｂはその上面に導電性
物質からなる図示しない回路配線が形成されているの
で、後述する基板上部３ａと基板下部３ｂとの一体化に
より、基板上部３ａの裏面側に延出された延長部４ｃは
回路配線上に電気的に接続されるので、図示しない電源
から回路配線を介して供給された電圧は共通電極配線４
の延長部４ｃ、共通接続部４ｂ及び各先端部４ａを介し
て発熱抵抗体２に印加される。

【００１３】他方、再び図１を参照して、基板上部３ａ
から外部へ露出された基板下部３ｂの表面上には、発熱
抵抗体２を駆動するための駆動用ＩＣ５が各個別電極配
線６に対応して搭載されている。各駆動用ＩＣ５はその
一方の端子部にて対応する個別電極配線６にワイヤリー
ドにより電気的に接続されていると共に他方の端子部に
てやはりワイヤリードにより回路配線の所要の箇所に電
気的に接続されている。また、基板下部３ｂに設けられ
た回路配線は、例えば基板下部３ｂの一端部に設けられ
た端子部を介して外部電源に接続可能に設けられてい
る。

【００１４】本発明によれば、共通電極配線は上述の図
２（ａ）に示した実施例の構成に代えて、図２（ｂ）に
示すように、各延長部４ｃが基板上部３ａ内部を厚さ方
向に貫通するように形成してもよい。共通電極配線４の
延長部４ｃをこのように形成することにより、延長部４
ｃは絶縁性基板３の外部に露出することがないので外部
からの電気的または機械的な損傷等から有効に保護する
ことが可能となる。

【００１５】共通電極配線４は、また、図２（ｃ）に示
すように、その共通接続部４ｂが基板上部３ａの近接側
端面上に延びるように形成するようにしてもよい。この
場合は絶縁性基板３の基板上部３ａの対応する裏面側に
共通接続部４ｂに電気的接続される延長部を形成してお
くことにより、共通電極配線４を基板下部３ｂ上の回路
配線に電気的接続がなされる。

【００１６】次に、本発明のサーマルプリントヘッドの
製造方法について説明する。本発明のサーマルプリント
ヘッドは、その共通電極を絶縁性基板の内部に延在させ
るため、基板材料として平板状のグリンシートを使用す
る。基板形成のためのグリーンシートの組成は、例え
ば、重量比率にて、約３５％の粉末状アルミナと、約３
５％の硼珪酸系ガラスと、約３０％のポリアクリル系の
熱可塑性樹脂と、から成る。この種の熱可塑性樹脂とし
ては、ポリアクリル系のものに限られることはなく、ポ
リビニルブチラール系の樹脂等、例えば、約８０ー１０
０℃の温度に加熱されると軟化して接着性が得られ、こ
れよりも高温の、例えば、約５００℃に加熱されると熱
分解してガス状に気化するような性質を有するなものな
らば使用可能である。

【００１７】絶縁性基板形成の出発材料としてのグリー
ンシートは後述するように複数個分の絶縁性基板を採る
ことのできるサイズのものを用いるのが望ましいが、単
一の完成絶縁性基板製造用のサイズのグリーンシートを
使用することも可能である。まず、図３（ａ）に示すよ
うに、上述のような組成で約０．２ｍｍの厚さの平板状
の２枚のグリーンシートの端面領域にそれぞれ直径約
０．５ｍｍの厚さ方向に貫通するビアホール７を長手方
向に約５ｍｍのピッチで形成し、これらのビアホール７
内にＡｇペーストを充填すると共に、グリーンシートの
表裏両面に配線接続を確実にさせるためにビアホール７
の開口部を含む帯状の配線パターン８をスクリーン印刷
後これらのグリーンシートを位置合せした状態で積層
し、約２００ｋｇ／ｃｍ²の圧力を印加て約９０℃の温
度に加熱した状態で約３０分間保持することにより相互
に一体化された上部成形体３ａを形成する。

【００１８】同様に、上述の平板状のグリーンシートを
例えば３枚積層し、約２００ｋｇ／ｃｍ²の圧力を印加
て約９０℃の温度に加熱した状態で約３０分間保持する
ことにより相互に一体化された下部成形体３ｂを形成
後、下部成形体３ｂの表面に必要な回路配線を形成する
ために、図３（ｂ）に示すように、Ａｇ粒子を含有した
Ａｇペーストを所要のパターンにスクリーン印刷する。

【００１９】このようにして形成した上部成形体３ａを
下部成形体３ｂ上に位置合せした状態で積層し、再度、
約２００ｋｇ／ｃｍ²の圧力下で９０℃の温度に約３０
分間保持後、焼成炉中で常温から徐々に昇温させ、約８
７０℃の温度で約２時間焼成後、徐々に降温させること
により、上部及び下部の成形体３ａ，３ｂが一体化され
た焼成基体を得る。

【００２０】この焼成により、グリーンシート若しくは
上部及び下部成形体に含まれていた樹脂成分はそれらの
加熱により熱分解して気化し、更に焼成温度に保持され
ることによりガラス成分が溶融すると共に一部分にて結
晶化され、更に、配線用のＡｇペーストも焼成されるの
で、内部に共通電極配線が多層配線状に形成された絶縁
性基板が得られる。

【００２１】このように、複数個の絶縁性基板を採るこ
とのできるサイズの焼成基体が得られたら、ここでは図
示は省略するが、上面にＡｕペーストをスクリーン印刷
及び焼成することにより共通及び個別電極配線４、６を
所要のパターンに形成し、次いで、共通及び個別電極配
線４、６上に、例えば、酸化ルテニウムからなる抵抗体
ペーストを塗布または印刷し、焼成することにより発熱
抵抗体２を形成後、ダイサ等によりビアホールに沿いか
つそれら内部に形成された導電体を残すように所要のサ
イズに分割し及び外形切断を施すことにより内部に共通
電極配線が延在した絶縁性基板３が得られる。

【００２２】このようにして得られた個々の絶縁性基板
に必要な駆動用ＩＣを搭載し、ワイヤボンデイング等の
必要な処理を施すことにより、本発明のサーマルプリン
トヘッドが得られる。本発明の製造方法によれば、絶縁
性基板を上述の実施例に示したように中実に形成できる
が、これに代えて図４に示すように内部に中空領域を有
するように形成することも可能である。即ち、図４
（ａ）に示すように、上述のグリーンシートに加えて厚
さ方向に貫通するスリットが形成された追加のグリーン
シート９を使用して基板上部を構成することにより、内
部に長手方向に延びる中空領域１０が形成された絶縁性
基板からなるサーマルプリントヘッドを得ることができ
る。また、成形金型等を用いて凸状部１１が形成された
グリーンシート１０を使用して絶縁性基板を形成し、図
４（ｂ）に示すように、凸状部の上面に発熱抵抗体を形
成してもよい。このように、絶縁性基板の内部に中空領
域を形成することにより、中空領域はサーマルプリント
ヘッドの使用時に発熱抵抗体から絶縁性基板を介した熱
の伝達を妨げるように作用するので、小型のサーマルプ
リントヘッドを形成する場合には、より少ない電力量で
充分な発熱が発生可能となる。

【００２３】本発明による基板を用いたサーマルプリン
トヘッドは、本発明者等の研究によれば、中空領域を設
けない同一寸法の通常の基板によるサーマルプリントヘ
ッドと比較して、全ドット印刷の場合、概略４０％の電
力を低減できることが確認された。尚、上述の実施例で
示したグリーンシートのサイズ、組成、中空領域の形状
等はこれらに限定されるものではなく、サーマルプリン
トヘッドのタイプや基板のサイズ等に応じて適宜変更可
能なことはいうまでもない。

【００２４】また、上述のグリーンシート４、５は加熱
及び焼成の過程等で長さ比で非加圧方向に約１３％程
度、加圧方向に約３０％程度収縮するので、このような
収縮を考慮にいれた上で完成基板のサイズに応じてグリ
ーンシートのサイズや使用枚数等を決定しておくとよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法によるサーマルプリントヘッ
ドの断面図である。

【図２】本発明の実施例による共通電極配線を示す要部
斜視図である。

【図３】本発明の実施例による配線部の形成方法を示す
平面図である。

【図４】本発明の変形例を示す要部断面図である。

【図５】従来のサーマルプリントヘッドの側面図であ
る。

【符号の説明】

２ 発熱抵抗体 ３ 絶縁性基板 ４ 共通電極配線 ５ 駆動用ＩＣ ６ 個別電極配線 ７ ビアホール １０ 中空領域 １１ 凸状部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に形成さ
   れた発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に電気的に接続され
   た共通電極配線及び個別電極配線と、前記発熱抵抗体を
   駆動すべく前記個別電極配線に電気的に接続された駆動
   用ＩＣとを備えたサーマルプリントヘッドであって、 前記絶縁性基板は実質的に均一な組成から成り、前記共
   通電極配線は一端部にて前記発熱抵抗体に接続されると
   共に他端部にて前記絶縁性基板の内部に延設されたこと
   を特徴とするサーマルプリントヘッド。
2. 【請求項２】前記絶縁性基板は本体下部と平面視断面に
   て前記本体下部より小さな本体上部とからなり、前記共
   通電極配線は前記本体下部と本体上部との間に延在する
   ように形成され、前記駆動用ＩＣは前記本体下部上に搭
   載された請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
3. 【請求項３】前記絶縁性基板は更に内部に形成された空
   洞領域を有し、前記発熱抵抗体は前記空洞領域の上方に
   形成された請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。