JPS63182160A - サ−マルヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ファクシミリや各種プリンタ等に搭載される
サーマルヘッドに関スル。

〔発明の概要〕

本発明は、耐摩耗性基板上に複数の発熱抵抗部及び駆動
回路部が形成され、この発熱抵抗部を選択的に発熱させ
て感熱記録を行うサーマルヘッドにおいて、 基板の発熱抵抗部側に支持放熱板を接合し、この基板の
裏面側の発熱抵抗部と対応する部面を一端縁方向に低く
傾斜する傾斜面に形成して！３熱記録を行う記録面と成
し、かつ発熱抵抗部をその批抗値が記録面の傾斜高位方
向に順次高くなるように形成することにより、発熱抵抗
部の発熱量を記録面の傾斜高位側に多くして記録面表面
における温度むらを改善し印字品質の向上を図ろうとす
るものである。

〔従来の技術〕

従来、ライン型あるいはシリアル型等のサーマルヘッド
では、発熱携抗体の駆動方式としてダイレクトドライブ
方式やダイオードマトリックス方式の何れかが主に株用
されている。そして、このような方式のサーマルヘッド
においては、駆動回踏部等を構成するＩＣ，ダ・イオー
ド等の平導体素子ベレットをサーマルヘッド基板に直接
実装して小型化を図っている。

しかしながら、この種のサーマルヘッドにおいては、小
型化、信頼性、製品価格等の点で制約が多く、その改善
が望まれている。

すなわち、従来のサーマルヘッドは、第６図に示すよう
に、基板（１０１）上に実装された駆動用半導体素子（
１０２）を保護するために、この素子（１０２）を封止
剤（１０３）でモールドし史に封止部カバー（１０４）
にて被覆した＋ｍ造になっている。

そして、この種のサーマルヘッドでは良好な印字を青る
ため、プラテン（１０５）の当たり特性を確保すること
が必要不可欠となっている。すなわら、このサーマルヘ
ッドにおいては、封止部カバー（１０４）がプラテン（
１０５）からのペーパーバスＰより逃れる必要があった
。言い換えれば、発熱抵抗体から駆動用平導体素イ（１
０２）までの距朋ｔ　Ｗ　Ｉは封止部カバー（１０４）
の厚みＬとプラテン（１０５）の外形寸法によって制約
されるので、ヘッドの小型化には限界があった。また、
この制約は基板（１０１’）の小型化の妨げとなり、従
来より基板材として多用されているグレーズセラミック
（Ａｈ０３）が四価であることより、材料コストの点か
らもこの改善が望まれている。

一方、従来のサーマルヘッドでは、発熱抵抗体に耐酸化
層を介して耐摩耗層が形成され、プラテン（１，０５）
から発熱抵抗体を保護する構造となっている。

しかしながら、これら耐酸化層や耐摩耗層はスパッタリ
ング等の薄膜形成技術で積層しているので、耐摩耗層を
厚膜構造とし摩耗寿命を確保するには限界があった。例
えば、耐摩耗層を１１０１ｒ以上膜付けしようとすると
、この秋付けに長時間を要するとともに、成膜時の膜応
力によりクラック等が発生し、ヘッドの信頼性が低下し
てしまう。

さらに、上記当たり特性を確保するには、発熱抵抗体に
給電する電極の膜厚も０，５〜１．５１１ｍ程度に制限
されるので、ワイヤボンディング作業が煩雑となるとと
もに、この接続の信頼性の点て問題が残されていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで近年、感熱記録の分野では、サーマルヘッドの
小型化、高信頼性化の傾向にあり、上述の如〈従来のサ
ーマルヘッドでは、これら要望を十分に満足することが
できず、この改善が望まれている。

そこで一方の面に発熱抵抗体及び半導体素子を有する駆
動回路を形成した基板の他方の面、即ち裏面側をプラテ
ンが当接される記録面とし、この記録面の発熱抵抗部に
対応する部分の板厚を薄くするために傾斜面に形成した
サーマルヘッドが提案されている。

この構成においては発熱抵抗部から記録面上の感熱記録
紙までの距離が一定でなく、即ち、発熱抵抗部とこれと
対応する傾斜記録面までの距離は内側部位と外側部位で
は異なるため、記録面における温度は発熱抵抗部と直上
に対応する部面と礫も一定ではなくなる。従ってこの記
録面の温度むらにより感熱紙上の印字ドツトに発色濃度
むらが生じ易く印字品質が低下する等の不具合がある。

かかる点に鑑み本発明は提案されたものであり、発熱抵
抗部により加熱される傾斜記録面の温度むらを低減させ
て印字ドツトに一定発色濃度が得られて優れた印字品質
が期待できるサーマルヘッドを提供することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

前述した問題を解決するために本発明のサーマルヘッド
は、耐摩耗性基板上に複数の発熱抵抗部及び駆動回路部
が形成され、詩発熱抵抗部を選択的に発熱させて感熱記
録を行うサーマルヘッドにおいて、基板の発熱抵抗部側
に支持放熱板が接合されると共に基板の裏面側は発熱抵
抗部と対応する部面が、一端縁方向に低く傾斜する傾斜
面に形成されて感熱記録を行う記録面と成し、発熱抵抗
部をその抵抗値が記録面の傾斜高位方向に順次高くなる
ように形成したことを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明のサーマルへラドは基板の発熱抵抗部や駆動回路
部が形成される形成面の裏面側で感熱記録を行う構造と
している。

このように発熱抵抗部や半導体素子等の駆動回路部は感
熱記録面と異なる面に形成することにより、その配置が
自由で発熱抵抗部を基板の一端側に形成することができ
る。また基板裏面側の一端縁方向に低く傾斜する傾斜面
により発熱抵抗部に対応する部分の板厚は比較的薄くな
り、発熱抵抗部からの熱が傾斜面により形成される記録
面側に伝わり易く、また、発熱抵抗部はその抵抗値が傾
斜記録面の（す！斜商位方向に順次高くなるように形成
したことにより、発熱抵抗部の発熱量は記録面の（Ｖ４
斜同位側、即ち肉厚側が多くなり、そのため記録面の表
面における温度むらが低減されて感熱紙上の印字Ｉ・ッ
トは一定の発色濃度となり印字品質の向上が図れる。

〔実施例〕

以下、本発明を通用した具体的な実施例について説明す
る。

本例のサーマルヘッドは第１図及び第２図に示すように
、耐摩耗性基板（１）の一平面（１ａ）上に発熱抵抗パ
ターン（２）及び駆動回路部（本実施例ではＩＣ等の半
導体素子）（３）が形成され、これら発熱抵抗パターン
（２）及び半導体素子（以下ドライブＩＣと云う）（３
）側に耐酸化層（８）及び接着層（９）を介して支持放
熱板（１０）が接合一体化された構造を有している。耐
摩耗性基板（１）としては石英、アルカリ成分をし有し
ないガラス等を用い、本実施例においてはホウケイ酸ガ
ラスを用いる。また、耐酸化ＰＪ（８）トシテ４；ｊ、
５ｉＪ４，５ｉｆ２等カ用イ４ｙｈ、接着）ｉ＃（９）
は絶縁性接着剤が用いられる。

そして、基板（１）の他面（裏面側＞　　（１，ｂ）が
感熱記録面となっており、　この裏面側（１ｂ）は一平
面（１ａ）の前縁部側に位置する発熱抵抗パターン（２
）の発熱抵抗部（以下発熱部と云う）　　（２／ｌ）に
対応する部面が肉薄となるように前端縁方向に低く傾斜
して研削し、傾斜面（ｌｂｔ）に形成されてこの傾斜面
（ｌｂｘ）に感熱記録ａｐを摺接させてプラテンＰによ
り抑圧保持することにより感熱記録ｉｐに対し感熱記録
を行うように成されている。

発熱抵抗パターン（２）は分断された電極パターン（４
ａ）と（４ｂ）及び共通電極パターン（４Ｂ）に接続さ
れて電極パターンの間が前述した発熱部（２＾）となっ
て後述するドライブＩＣ（３）の駆動により発熱して印
字に寄与する構成となっており、ドライブＩＣ（３１は
共通電極パターン（４Ｂ）上に耐酸化層（８）を介して
実装されて電極パターン（４ｂ）及び基板（１）の後部
に形成された端子電極パターン（５）とＡｕ等の導線（
６ａ）　、　　（６ｂ）によるワイヤボンディング等の
手段にて接続して発熱抵抗パターン（２）と導通されて
いる。

また、端子電極パターン（５）にはその後半部に外部駆
動回路との導通を図るフレキシブルプリントサーキット
プレート（７）が異方導１１１５１！（１１）を介して
接続されている。

従って、サーキットプレート（７）を介して供給される
駆動電流によりドライブＩＣ（３）が駆動し、一方の発
熱抵抗パターン（２）の発熱部（２Ａ）を選択的に発熱
させ、基板（１）の裏面側、即ち傾斜面（ｌｂｔ）の端
部近傍において感熱記録を行う構成となっている。以下
この傾斜面（ｌｂｌ）を記録面と云う。

そして、発熱抵抗パターン（２）の発熱部（２＾）は傾
斜記録面（ｌｂｘ　）の高位部方向、即ら肉１ｉ／方向
に順次発熱毎が多くなるように形成してあり、本実施例
においては第２図に示すように発熱部（２Ａ）を内側方
向、即ち傾斜記録面（ｌｂｌ）の高位部方向に順次１１
狭となるように頭載三角形状に形成して抵抗値が内側方
向へ順次高くなるように成されている。

このように本実施例のサーマルヘッドにｔ乱１では、基
板（１）の裏面側（１ｂ）を記録面としているので、プ
ラテンＰの当たり特性は良好なものとなり、また、発熱
抵抗パターン（２）や駆動量ＩＩ（ドライブｒｃ（３）
）の形成面は表面ＩＦＩ（ｌａ）でπ面側（ｌｂ）の記
録面とは異なることによりプラテンＰからのペーパーバ
スを考慮することなく、ドライブＩＣ（３）等の配置ス
ペースを自由に設定できる。従って基板（１１の寸法制
約が大幅に緩和されるので、基板（１）の小型化を図る
ことができる。

また、基板（１）の厚みは後述する裏面側（１ｂ）の記
録面（ｌｂｚ　）の研削量を調整することにより自由に
設定できて耐摩耗性が向上すると共にその表面側（１ａ
）に形成される駆動回路のドライブＩＣ（３）を保護で
きてヘッドの長寿命化を図ることができる。

この基板（１）の材料としては従来のようにグレースト
セラミック等の高価な材料に比しガラスや石英等を使用
するので、前述した小型化と相って材料コストの大幅な
低減化が可能となる。さらに基板（１）はウェハ等の薄
板で形成され、従来のようなスパッタリング等の作業能
率の低い工程を経ることなく厚膜化できて、生産性が大
幅に向上すると共に、スパッタリング装置等の高価な設
備が不要となる。

そして、ドライブＩＣ＜３１及びこれと電極パターン（
４ｂ）　、　（５）とのワイヤボンディング部はシリコ
ーン樹脂等の封止材（１２）にてモールドされている。

このドライブＩＣ＋３１や電極パターン（４ａ）　。

（４ｂ）　、　（５）上に前述の如く耐酸化層（８）、
接着層（９）を介して固着一体化される支持放熱板〈ｌ
Ｏ）にはドライブＩＣ（３）と対向する部分に略凹字状
の切欠き部（１０ａ）が形成されて前述した封止材（１
２）によるモールド部が収納されてドライブＩＣ＋３１
等は支持放熱板（１０）にて保護される。即ち支持放熱
板（ｌＯ）は放熱作用とドライブＩＣ（３）を保護する
収納パッケージとしての作用を併せ持っている。

ここで支持放熱板（１０）の材料としては、Ａｌ２Ｏ３
等のセラミックや、　Ｆｅ−Ｎ　ｉ系合金、　Ｐｅ、　
ＡＩ等の熱伝導性に優れた金属材料等が使用される。こ
の支持放熱板（１０）の接着には接着作用の他、従来の
グレーズ層としての作用も有し、通性な熱伝導性を持た
せるために接着面側には低融１点ガラス！愕を形成する
ことが望ましい。

このようにして基板（１）と支持放熱板（１０）に固着
した後、前述した如く基板ｔ１＞の裏面（１ｂ）側を、
前端縁方向に低く傾斜し発熱部（２Ａ）上の厚さが所定
の厚さになるように傾斜状に研削して傾斜面、即ち記録
面（ｉｂｓ）を形成する。この記録面（ｌｂｔ　）は前
述した如く所定の角度の傾斜面で、このｉ斜角は５°〜
４５°の範囲が好ましく、５°以下は材料強度が弱く、
４５°以上は厚すぎて良質の印字が得られない。

なお、基板としてのガラスは一般に５〜１ｏｏｐｍ位で
５μｍ以下ではガラス強度が保てず、　１ｏ。

７１　ｍ以上では印字に滲みが生じ易く不鮮明となる。

また表面粗度はＯ０１〜３ｐｍＲａ位で６４００砥石で
：１ｌｌｒｎＲａがｉシＩられ、実用上十分である。

このように本実施例によれば発熱部（２Ａ）は基板（１
）の前端部側に位置し、基板（１１の裏面（１ｂ）側の
傾斜により比較的肉薄の部面に形成されることになるの
で、基板（１）の裏面（１ｂ）側、即ち傾斜記録面（１
ｂ＋　）への熱伝導が良好となると共に発熱部（２Ａ）
は傾斜記録面（ｌｂｘ　）の高位部方向へ順次高砥抗値
となるように形成して発熱量を多くしたので記録面（ｌ
ｂｌ）は発熱部（２Ａ）に対して傾斜状に対応していて
も表面温度むらが生じることなくほぼ均一に加熱される
ことになり、発熱部（２Ａ）の人力電力を高くすること
なく感＠紙上の印字ドツトに一定の発色濃度を得ること
ができ、人力電力の効率も向上される。

また、基板（１）は発熱部（２Ａ）の形成部は肉薄にな
っても他の部面、即ち駆動回路部の形成部面は所定の肉
厚に保持されるのでこの部面に実装されるドライブＩＣ
＜３）は十分保護されることになる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は
この実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を通説
しない範囲で種々の構造が取り得ることは云うまでもな
い。

以下、本発明の他の実施例を説明するが、第１図及び：
１２図に示すサーマルへラドと同一の部材には同一符号
を付しその詳細な説明は省略する。

例えば第３図及び第４図に示す他の実施例のサーマルヘ
ッドは耐摩耗性基板（１）に形成された発熱抵抗パター
ン（２）に分断電極パターン（４ａ）　、　　（４ｂ）
を接続形成し、この上に蓄熱層兼補強層兼耐酸化層（１
８）を介して第２の電極パターン（１４）を積層して一
方の電極パターン（４ａ）のみに共通に直接積層して接
続し、この第２の電極パターン（１４）上に導電性接着
剤１’ｆｌ（１９）を介して第３の電極、即ち共通電極
兼放熱支持板（２０）を接着し一体化している。

そして、本実施例の場合も発熱抵抗パターン（２）の分
ｌザｒ電極パターン（４ａ）　、　　（４ｂ）間の感熱
記録に寄与する発熱部（２Ａ）は発熱量が基板（１）の
傾斜記録面（ｌｂｒ　）の高位方向に順次多くなるよう
に傾斜記録面（ｌｂｘ　）の高位方向に順次中挟の頭載
三角形状に形成して順次抵抗値を高くしである。

なお、駆動回路部としてのドライブＩＣ（３１は前述し
た実施例と同様に他方の電極パターン（４ｂ）と端子電
極パターン（５）に導線（６ａ＞　、　　（６ｂ）によ
りワイヤポンディングにより接続してあり、また封止材
（１２）にてモールドされて７Ｉｋ熱支持板（２０）に
形成された略凹字状の切欠き部（２０ａ）内に収納され
ている。

このように構成される本実施例のサーマルヘッドも前述
した実施例と同様に駆動されて傾斜記録面（ｌｂｘ）は
ほぼ均一に加熱されることになり、感熱紙上の印字ドツ
トに一定の発色濃度を得ることができるが、本実施例の
サーマルヘッドの場合は放熱支持板（２０）が共通電極
を兼ねているので基板ｆｌｌ上の共通電極パターンの占
める面積が小さく、従って基板（１１の小型化が可能と
なり、また電圧降下も小さくなって人力電力の効率も一
層向上されることになる。

第５図は発熱抵抗パターンの変形例を示し、Ａは発熱抵
抗パターン（２）の発熱部（２Ａ）をジグザグ状に形成
したもので、即ち基板（１）の傾斜記録面（ｌｂｘ）の
高位部方向に順次中挟のジグザグパターンａに形成し、
抵抗値を順次高くしたものである。同図Ｂは発熱部（２
Ａ）を傾斜記録面（ｌｂｘ）の高低位両方向に間中に形
成して多数の孔すを穿設したもので高位部方向に孔すの
穿孔密度を順次高めて、抵抗値を順次高くしである。

同図Ｃは発熱部（２Ａ）を傾斜記録面（ｔｂｘ　）の高
低位両方向に間中で厚さを高位部方向に順次薄くして縦
断面略三角形状Ｃに形成し、抵抗値を順次高くしたもの
である。また同図り及びＥは発熱部（２Ａ）を多層に形
成したもので、抵抗率の異なる発熱批抗層（２Ａｚ　）
　、　　（２Ａ２　）　、　　（２＾３）を傾斜記録面
（ｌｂｌ）の低位部方向に高段となるように階段状に積
層し、抵抗値を高位方向に順次高くしたものである。

以上のように発熱抵抗パターン（２）の発熱部（２Ａ）
を形成することによっても発熱部（２Ａ）上に厚さが異
なって対応する傾斜記録面（ｌｂｔ）の表面温度をほぼ
均一に補正できて印字ドツトに一定の発色濃度が得られ
、即ち発色ドツトの形状が均一になり、印字品質が向上
する。

なお、発熱抵抗パターン（２）の発熱部（２Ａ）の形状
は前述したものの他、傾斜記録面（ｌｂｘ）の高位部側
に対する発熱量が多くなる形状、即ち高位部側に高批抗
となる形状であればよい。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように本発明のサーマルヘッド
は発熱抵抗部を、その抵抗値が基板の傾斜記録面の傾斜
高位方向に順次高くなるように形成したことにより、発
熱抵抗部の発熱量は記録面の傾斜高位側が多くなり、従
って記録面の表面温度をほぼ均一に設定できて感熱紙上
の発色ドツトの形状が均一になり、印字品質が向上され
る。

また、一定の発色濃度を得るために発熱抵抗部の発熱温
度を全体にわたって高くする必要がないので人力電力の
効率が向上すると共に発熱部の劣化を抑えることができ
てヘッドの長寿命化が図れる。

以上から本を明によれば各種感熱プリンタの小型で高信
頼性のサーマルヘッドを安価に提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本蔦明を通用したサーマルヘッドの一例を示す
概略的な断面図、第２図は同サーマルヘッドの基板部を
内面側から見た平面図、第３図は他側のサーマルヘッド
の概略的な断面図、第４図は同サーマルヘッドの基板部
を内面側から見た平面図、第５図は発熱抵抗パターンの
変形例の説明図、第６図は従来のサーマルへラドを模式
的に示す側面図である。２ 図中（１）は基板、（ｌｂｔ）は記録面としての傾斜面
、（２）は発熱批抗パターン、（２＾）は発熱部、（３
）は半導体素子としてのドライブＩＣ１（４ａ）　。 （４ｂ）　、　ｆ５）、　　（１４）は電極パターン、
（６ａ）　。 （６ｂ）は導線、（８）　、　　（１８）は耐酸化１ｄ
、（１０）。 （２０）は支持放熱板である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 耐摩耗性基板上に複数の発熱抵抗部及び駆動回路部が形
   成され、該発熱抵抗部を選択的に発熱させて感熱記録を
   行うサーマルヘッドにおいて、上記基板の発熱抵抗部側
   に支持放熱板が接合されると共に、 上記基板の裏面側は上記発熱抵抗部と対応する部面が一
   端縁方向に低く傾斜する傾斜面に形成されて感熱記録を
   行う記録面と成し、 上記発熱抵抗部をその抵抗値が上記記録面の傾斜高位方
   向に順次高くなるように形成したことを特徴とするサー
   マルヘッド。