JPS63222866A - 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する。

〔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、この支持放
熱板には駆動回路部が収納される収納凹部が形成されて
、駆動回路部が収納された状態で生じる空隙に所要の硬
度を有する充填材を埋設すると共に基板の裏面側の発熱
抵抗部と対応する部面を肉薄に形成して感熱記録を行う
記録面と成することにより、記録面に対する発熱抵抗部
からの熱伝導を良好にして、記録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、発熱抵抗体の駆動方式としてダイレフトドライブ
方式やダイオードマトリックス方式の何れかが主に採用
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、駆動回路部等を構成するＩＣ，ダイオード
等の半導体素子ペ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、信顛性、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４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）でモールドし更に封止部カバー（１０４
）にて被覆した構造になっている。

そして、この壇のサーマルヘッドでは良好な印字を得る
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。すなわち、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）からのペーパーパス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半導体素子（１
０２）までの距離Ｗ１は封止部カバー（１０４）の厚み
ｔ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（ＩＱＩ）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（Ａｈ（
ｈ）が高価であることより、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（１０５）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バッタリ
ッ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０例
えば、耐摩耗層を１０μｍ以上膜付けしようとすると、
この膜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０．５〜１．５μｍ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で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部及び半導体素子を有する駆
動回路部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
対応する記録傾斜面までの距離は内側部位と外側部位で
は異なり、また基板の板厚をその強度上あまり薄くする
ことはできずそのため、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璧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、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、基板の発熱抵抗部側
に支持放熱板が接合され、この支持放熱板には駆動回路
部が収納される収納凹部が形成され、この収納凹部に駆
動回路部が収納された状態で生じる空隙に所要の硬度を
有する充愼材が埋設され、かつ基板の裏面側は少なくと
も発熱抵抗部と対応する部面を肉薄状に形成して感熱記
録を行う記録面と成すことを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明のサーマルヘッ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、基板の発熱抵抗部側に接合される支持放熱板
に形成した駆動回路部の収納凹部に生じる空隙には所要
の硬度を有する充填材を埋設したことにより、支持放熱
板は基板を全面にわたって補強支持することになるので
基板の裏面側の発熱抵抗部に対応する部分の板厚を比較
的薄く形成できて発熱抵抗部からの熱が肉薄面により形
成される記録面側に伝わり易く、記録面部は温度むらが
低減されて感熱紙上の印字ドツトは一体の発色濃度とな
り印字品質の向上が図れる。

〔実施例〕

以下、本発明を適用した具体的な実施例について説明す
る。

一実施例のサーマルヘッドは第１図及び第２図に示すよ
うに、透明若しくは半透明の耐摩耗性基板（１１の一平
面（表面側）　　（ｌａ）上に前半部と後半部に分断さ
れる発熱抵抗パターン（２ａ）　、　　（２ｂ）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（２ａ）。

（２ｂ）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、本例においてはホウケイ酸ガラ
スを用いる。また、耐酸化層（８）としてはＳｉ３Ｎ＋
　、５ｉ０２等が用いられ、接着層（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）　　（ｌｂ）が感
熱記録面となっており、　この裏面側（１ｂ）は一方の
発熱抵抗パターン（２ａ）の発８抵抗部（以下発熱部と
云う）　　（２Ａ）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（１ｂりに形
成されてこの傾斜面（ｌｂｔ）に感熱記録紙ｐを摺接さ
せてプラテンＰにより押圧保持することにより感熱記録
紙ｐ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（２ａ）　、　　（２ｂ）とドライブ
ＩＣ（３）とは電極パターン（４ａ）　、　　（４ｂ）
　、　　（４ｃ）を介してＡｕ等の導線（５ａ）　、　
　（５ｂ）をワイヤボンディング等の手段にて接続し導
通されている。そして一方の発熱抵抗パターン（２ａ）
上に分断して積層形成された電極パターン（４ａ）と（
４ｂ）の間が前述した発熱部（２Ａ）となって発熱して
印字に寄与する構成となっており、他方の発熱抵抗パタ
ーン（２ｂ）の前半部上に積層形成された共通電極パタ
ーン（４Ｂ）上に耐酸化層（８）を介してドライブＩＣ
（３）が実装されている。

また、他方の発熱抵抗パターン（２ｂ）の後半部上に積
層形成された外部端子としての電極パターン（４ｃ）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）が異方導電膜（１
１）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１Ｃ（３）が駆動し、一方の発
熱抵抗パターン（２ａ）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（１ｂ１）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（ｌｂｘ）を記録面と云う。

なお、以上の構成において、感熱記録に直接関与しない
他方の発熱抵抗パターン（２ｂ）は形成しな（てもよい
が、本実施例においては基板（１１の表面側（ｌａ）を
同一平面とするために、また耐酸化層（８１の基板（１
１に対する密着性を良好にするために形成しである。

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（１１にはｓｉウェハ
等の薄板を使用することも出来る。また、発熱抵抗パタ
ーン（２ａ）は基板（１）の表面側に形成されていて、
感熱記録紙との接触面とは逆面であるため、従来のよう
に発熱抵抗パターン上に厚い耐摩耗層を形成する必要が
な（なった。

従って、生産作業能率の低い、スパッターリングによる
耐摩耗層形成の工程が不要となり生産性の向上がなされ
た０発熱抵抗パターン（２ａ）及び電極パターン（４ａ
）　　（４ｂ）等を、厚膜にて形成する場合には、スパ
ッタリング装置等の高価な装置がなくても製造可能とな
る。

そして、ドライブＩＣ（３１及びこれと電極パターン（
４ｂ）　、　　（４ｃ）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（３）や電極パターン（４ａ）。

（４ｂ）　、　　（４ｃ）上に耐酸化層（８）、接着層
（９）を介して固着一体化される支持放熱板（１０）に
はドライブＩＣ（３１と対向する部分に略凹字状の切欠
き部（以下、収納凹部と云う）（１０ａ）が形成されて
前述した封止材（１２）によるモールド部が収納されて
ドライブＩＣ（３）等は支持放熱板（ｌＯ）にて保護さ
れる。即ち支持放熱板（１０）は放熱作用とドライブＩ
Ｃ（３）を保護する収納パン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、Ａｌ５２ｉ
等のセラミックや、　Ｐｅ−Ｎｉ系合金、　Ｆｅ、　Ａ
Ｉ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点ガラス層（１３）が形成さ
れている。

このように基板（１）の表面側（１ａ）にドライブＩＣ
（３）を収納して接着固定される支持放熱板（１０）の
収納凹部（１０ａ　）内、即ち収納凹部（１０ａ　）の
内面とドライブＩＣ（３）を封止する封止材（１２）の
周面との間に生じる空隙部に例えばシリコン系或いはエ
ポキシ系の樹脂剤から成り所要の硬度を有する充填材（
１４）を充填しである。この充填材（１４）の硬度とし
てはロックウェル硬さＲ２Ｏ３程度以上が好ましい。

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（１）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（１ｂ１）を形成する。この基板（１）の記録面（ｌ
ｂｘ　）の傾斜状研削においては支持放熱板（１０）の
収納凹部（１０ａ）の空隙部に充填材（１４）を充填し
たことにより基板（１）の表面側（１ａ）は全面にわた
つて補強支持されることになるのでドライブＩＣ（３）
の実装部に対応する部面に掛かるように研削してもドラ
イブＩＣ（３）は支障なく保持され、従って基板（１）
の寸法制約が大幅に緩和されて基板（１）の小型化を図
ることができる。また、記録面（ｌｂｌ）の研削には制
約が殆んどなく、そのため記録面（ｌｂｘ）を肉薄で傾
斜角度を１０”以下に小さく形成できる。

このように本実施例によれば基板１１）の記録面（ｌｂ
ｌ）は肉薄に形成され、また発熱抵抗パターン（２ａ）
の発熱部（２Ａ）は傾斜低位部側に位置するので記録面
（ｌｂｌ）への熱伝導が良好となり、発熱部（２Ａ）の
発熱温度を高くすることなく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、入力電力の効率も向上
される。また記録面（ｌｂｓ　）は傾斜が緩いためプラ
テンＰの当り特性が良好で感熱紙ｐのペーパーパスも摺
接移送が何等の支障なく行なえるように自由に設定でき
て、印字動作が円滑に行える。

第３図は本発明の他の実施例を示し、本例においては、
基板（１）の裏面側（１ｂ）を全面にわたって同一平面
と成し、肉薄で偏平面の記録面（ｌｂ２）を形成したも
のである。

このように基板（１〕を偏平肉薄に形成しても前述した
如く、基板（１）は表面側（１ａ）において支持放熱板
（１０）とその収納凹部（１０ａ　）内の充填材（１４
）により全面にわたって補強支持されるため実装される
ドライブＩＣ（３）は充分保護されると共に、記録面（
ｌｂ２）は偏平であるため、発熱部（２Ａ）の熱が均等
に伝導されて印字ドツトの発色濃度が均一化され、一層
良質の印字が得られる。

また、本例においては記録面（ｌｂ２）の研削を行う必
要がないので製造工程が簡略化される。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は図
示する実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸
脱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。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、基板の発熱抵抗部及び駆
動回路部が形成される表面側に、駆動回路部が収納され
る収納凹部を形成した支持放熱板を固着すると共に、収
納凹部に生じる空隙部に所要の硬度を有する充填材を埋
設し、基板を表面側において略全面にわたって補強支持
するように成したことにより、基板を肉薄に形成しても
駆動回路部は充分保護されると共に肉薄基板により裏面
側に形成される記録面を発熱抵抗部に近づけることが可
能となり、熱伝導が良好になって記録面は温度むらがほ
とんど生じることなく所要温度に加熱され、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て印字品
質が向上される。

また、一定の発色濃度を得るための発熱部の発熱温度を
低くできるので入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
。

以上から本発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図は本発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図は従来のサーマルヘッドを模
式的に示す側面図である。 図中（１）は基板、（ｌｂｒ　）　、　　（ｌｂｚ　）
は記録面、（２ａ）　、　　（２ｂ）は発熱抵抗パター
ン、（２Ａ）は発熱部、（３）は半導体素子としてのド
ライブＩＣ１（４ａ）　、　　（４ｂ）　、　　＜４ｃ
）は電極パターン、（５ａ）　。 （５ｂ）は導線、（１０）は支持放熱板、（１０ａ）は
収納凹部、（１２）は封止材、（１４）は充填材である
。

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、 該支持放熱板には上記駆動回路部が収納される収納凹部
   が形成され、 該収納凹部に上記駆動回路部が収納された状態で生じる
   空隙に所要の硬度を有する充填材が埋設され、 かつ、上記基板の裏面側は少なくとも上記発熱抵抗部と
   対応する部面を肉薄状に形状して感熱記録を行う記録面
   と成したことを特徴とするサーマルヘッド。