JP2002036615A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 端面に発熱抵抗体を配置した端面型サーマル
ヘッドはセラミック基板端部に発熱抵抗体を形成する
為、通常の非端面型サーマルヘッドで用いられる取り個
数の大きいセラミック基板等を用いても、端面付近でし
か製品が作れないので、基板面積に比例して取り個数が
増加しない。さらに、端面に発熱抵抗体を形成しパター
ニングを行う面が増える為、成膜やフォトリソの工数が
増加するとともに、平面部と端面との電極の連続性を保
つことも技術的に困難であり、量産性に問題があった。 【解決手段】 可撓性の高い、例えばポリイミド樹脂シ
ートを基材とし、基材の片側平面に発熱抵抗体及び個別
電極及び信号入力電極及び保護膜を、スパッタリング及
びフォトリソ工程等をもちいて成膜及びパタニーングを
行い同一平面状に発熱体駆動素子を搭載し、個別電極と
信号入力電極と電気的に接合して、駆動素子と電気的接
合部位を樹脂接着剤で保護を行い、樹脂および金属等の
剛性体、例えば面取りを施した平版に、貼りつけて構成
されるサーマルヘッドにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はサーマルヘッドの
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】カードの様な硬質印字媒体に対する印字
を行う場合には、被印字媒体が平らな状態でも発熱抵抗
体が印字媒体に接触させる為に、端面付近に発熱抵抗体
を配置した端面型サーマルヘッド及びニア端面型サーマ
ルヘッド、また、特開平１１−１３８８７９に見られる
ような部分的に厚みを変えた金属基板でサーマルヘッド
が用いられる。

【０００３】端面型サーマルヘッドは、図６に示すよう
に、基板１の端面にグレーズ層２及び発熱部４を設けた
ものである。また、ニア端面型サーマルヘッドは、図７
に示すように基板１の端部を斜めに加工した斜面１０に
グレーズ層２及び発熱部４を設けたものである。

【０００４】金属基板で作られるサーマルヘッドは、図
８に示すように、金属基板１１の両面にグレーズ層を設
け、基板厚が薄い部分２０には個別電極６と保護層７の
みが設けられ、基板厚が厚い部分２１に部分グレーズ層
２ａと発熱部４を設けたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】端面に発熱抵抗体を配
置した端面型サーマルヘッドは、基板の側端面部を加工
して、端面部に発熱部を形成する為、大きな基板から一
度に多数個取りができない為、一個当たりのコストが高
くなるという問題があった。また、発熱部を基板側面に
形成する為、基板上面に形成された電極と、基板側面に
形成された電極を別々に形成する為、成膜やフォトリソ
の工数が増加してしまう。また、上面部と側面の電極を
断線することなく形成させることは製造技術的に困難で
あり、製造工数が増加するという問題があった。

【０００６】また、金属基板に形成されるサーマルヘッ
ドでは、グレーズ層等の絶縁層上に電極を形成される
為、金属基板を可撓させる曲率を小さくすることができ
ないという制約条件がある。また、発熱体が形成される
部位に引っ張り、圧縮による曲げ歪みが発生した場合で
は、発熱抵抗値の変動や耐パルス寿命が縮まるという問
題がある。IC搭載部に前述の曲げ歪みが加わる事で、IC
の剥がれや誤動作するという問題が発生する。

【０００７】また、サーマルヘッドが形成される基板の
材質がセラミックや金属基板等に限定されていると、サ
ーマルヘッドの放熱性も基板材質の物性に大きく影響さ
れてしまう為、放熱特性の自由度が狭いものになってし
まう。セラミックや金属の熱伝導性が良い為に蓄熱性の
高い特性を有するサーマルヘッドには向かないという問
題があった。

【０００８】また、意図的に蓄熱性の調整をする際、セ
ラミック基板等上に設けられたグレーズ層の厚み、形
状、構成面積（全面若しくは部分）を制御因子としてあ
げられるが、グレーズ層の段差が大きくなったり、部分
グレーズとしてセラミック基板の地肌が露出させると、
微細なパターニングが困難になるという問題があった。

【０００９】この発明は、上記問題点に着目してなされ
たものであって、放熱特性の自由度が高く、製造コスト
や量産性の良い端面型サーマルヘッドを提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の態様は、
可撓性の高い、例えばポリイミド樹脂シートを基材と
し、基材の片側平面に発熱抵抗体及び個別電極及び信号
入力電極及び保護膜を、スパッタリング及びフォトリソ
工程等をもちいて成膜及びパタニーングを行い同一平面
状に発熱体駆動素子を搭載し、個別電極と信号入力電極
と電気的に接合して、駆動素子と電気的接合部位を樹脂
接着剤で保護を行い、樹脂および金属等の剛性体、例え
ば面取りを施した平版に、貼りつけて構成されることを
特徴とするサーマルヘッドにある。

【００１１】本発明の第二の態様は、前記剛体の熱伝導
率が０．０３~２４０Ｗ／ｍ・Ｋの部材であることを特
徴とするサーマルヘッドにある。

【００１２】本発明の第三の態様は、前記可撓性基板の
厚みが、７．５~１２５μｍの部材であることを特徴と
するサーマルヘッドにある。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１４】図１には、本発明の一実施形態を示したサ
ーマルヘッドの概略断面図である。図１に示すように、
サーマルヘッドは、複数の薄膜層が形成され発熱駆動用
IC８が実装されたポリイミド等からなる可撓性基板１１
と剛性体３０を有する。

【００１５】図２に、可撓性基板１１の概略断面図を示
す。可撓性基板１１上には、複数の薄膜層と駆動用IC８
が実装される。まず、可撓性基板１１上には、長手方向
に亘って所定間隔で間欠的に抵抗体３が形成されてい
る。各発熱体３の図中左右両端の端部に接するように、
銅などの金属からなる電極５，６が形成されている。図
中右側の電極は、共通電極５であり、左側は、個別電極
６である。さらに、発熱体３の上部には保護膜７が形成
されている。個別電極６の図中左側には、駆動用IC８が
個別電極６とがフリップチップボンディングとうで電気
的に接合され、IC８と電気接合部を保護する為にエポキ
シなどからなる樹脂６が塗布されている。本構造におい
て、グレーズ層が可撓性基板上に形成されていない為、
可撓性基板１１を撓ませた状態においてグレーズ層にク
ラックや欠けなどが発生する問題がなくなる。

【００１６】一方、剛性体３０は、発熱部４が貼り付け
られる端面部を鋭角な角が出ないように、丸みを帯びる
ような面取り処理が必要となる。面取り半径は、大きけ
れば大きいほど可撓性基板１１上に設けられた発熱部４
付近の薄膜に対して歪み応力が少なく、耐パルス寿命等
を確保する上で有利となる。可撓性基板１１や薄膜の厚
みとうにも影響するが0.5mm半径の面取りくらいが信頼
性を確保する上での限度となる。

【００１７】これら、複数の薄膜が形成され駆動IC８が
実装された可撓性基板１１と剛性体３０を両面テープや
接着剤で接着する事によって端面型サーマールヘッドが
得られる。また、接着方法としては、樹脂などの材料か
らなる剛性体３０や、ポリイミドシートの材料からなる
可撓性基板１１が選定された場合、前記部材の表面を溶
かす事で貼りつけを行うこともある。

【００１８】また、剛性体にサーマルヘッドを貼りつけ
る際において、可撓性が高い基材を用いているので、剛
性体の外形に沿った貼付けが可能になる。このとき、剛
性体が端面を有する場合には、先の端面に発熱抵抗体を
配置するようにシート状のサーマルヘッドを貼りつける
ことによって容易に端面型サーマルヘッドを作ることが
出来るようになる。シートが可撓性に優れているのでシ
ート表面に形成された発熱抵抗体や電極及び保護膜に対
して曲げによるストレスが極めて少ない。駆動素子の電
機接続部位を剛性体の平面上に配置する事により、シー
トの曲げによるストレスを無くす事が出来る。

【００１９】以上の様な構成により得られるサーマルヘ
ッドは、可撓性基板１１を変えることなく、剛性体３０
の形状を変える事によって自在な形状のサーマルヘッド
を得る事ができる。例えば、円柱のサーマルヘッドなら
ば、円柱の剛性体３０に可撓性基板を接着すれば容易に
得られるように、三角、四角も剛性体３０の面取り半径
さえ前記の通り設定する事で容易に得る事が出来るし、
プリンタ筐体自体に直接接着する事も可能である。

【００２０】次に本サーマルヘッドの製造方法について
説明する。図３には、剛性体３０に貼り付ける前の複数
の薄膜が設けられ、駆動用IC８を実装した可撓性基板１
１の一個分の概略上面図を示す。可撓性基板１１上に
は、長手方向に亘って所定間隔で間欠的に抵抗体３が形
成されて、図中下部に駆動用IC８が実装され、樹脂９に
てモールドされている。このように、成膜工程及び実装
工程が平面上で行われる為、可撓性基板として用いられ
るポリイミドシートの面積を図４に示すように、広くす
ることでサーマルヘッドの多数個取りが可能になり、量
産性が高くなる。また、グレーズ層が無い為、フォトリ
ソ工程においても可撓性基板上の凹凸が小さく巧精細の
パターニングにも適している。

【００２１】剛性体３０の熱伝導率は、剛性体の材質を
変更することにより大幅に変更する事が出来るので、サ
ーマルヘッドの蓄熱特性を自在に変化させる事が出来よ
うになる。それによって、蓄熱特性を上げたサーマルヘ
ッドでは、入力エネルギーに対する印字効率が高くする
ことが可能になるし、蓄熱性を下げる事で高速印字が可
能になることになり、同一のサーマルヘッドを用いて容
易に特性の違うサーマルヘッドを作り出す事が可能にな
る。

【００２２】例えば、放熱性の高いサーマルヘッドを得
る為には、剛性体１に熱伝導率２４０W/mKのアルミニウ
ムを用いる事で発熱部４の放熱性が早くなり、温度低下
が早い熱応答性が良い高速印字に適したサーマルヘッド
が得られる。一方、熱応答性が遅く蓄熱性の高いヘッド
を得る為には、空気の熱伝導率０．０２９Ｗ／ｍKに近
くなるように、多孔質表面を有する材料を用いるか、ま
たは図５に示されるように、発熱部４の裏面にあたる部
分の剛性体３０に窪み３１があるものを使うという手段
もある。よって、発熱部４の蓄熱性が大きく変化する事
になり、熱応答性を容易に変化させることができる。

【００２３】可撓性基板の基板厚みに関しては、可撓性
と撓みによる歪み応力を考慮すると１２５μｍ程度が最
大値と判断される。より厚くなると歪み応力の増加によ
り、抵抗値の安定性及び耐パルス寿命に悪影響をもたら
す。また、従来のサーマルヘッドのグレーズ層の熱抵抗
は、熱伝導率１．０Ｗ／ｍK、膜厚６０μｍであるので
６．０Ｅ７ｍ２Ｋ／Ｗとなり、可撓性基板がポリイミド
の場合、熱伝導率０．１２Ｗ／ｍKであるので厚さは７
μｍに抑える必要がある。

【００２４】

【発明の効果】以上の様に、請求項１の発明によれば、
面積の大きいポリイミドシートから多数個取りが可能に
なり、容易に端面付近に発熱抵抗体が配置されるサーマ
ルヘッドの生産性を高くする事ができる。請求項２の発
明に依れば請求項１の同一のサーマルヘッドを用いて、
蓄熱特性が高いものから低いものまで、剛性体の熱伝導
率を調整する事によって容易に選られるようになる。請
求項３の発明に依れば、可撓性基板を撓ませた際におい
ても、可撓性基板上の発熱体の抵抗値の安定性確保や耐
パルス寿命の低下を防ぐ事が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の剛性体に貼り付けた状態のサーマルヘ
ッドの側面図である。

【図２】シート状のサーマルヘッドの概略断面図であ
る。

【図３】シート状のサーマルヘッドの概略正面図であ
る。

【図４】多数個取りシート概略図である。

【図５】剛性体に窪みがあるサーマルヘッドを示す図で
ある。

【図６】従来の端面型サーマルヘッドを示す図である。

【図７】従来のニア端面型サーマルヘッドを示す図であ
る。

【図８】従来の金属板をベースにしたサーマルヘッドを
示す図である。

【符号の説明】

１ セラミック基板 ２ グレーズ層 ３ 発熱抵抗体 ４ 発熱部 ５ 共通電極 ６ 個別電極 ７ 保護膜層 ８ 駆動用ＩＣ ９ 樹脂モールド １０ 斜面 １１ 可撓性基板 ３０ 剛性体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性可撓性基板上に、複数の発熱抵抗
   体と、該発熱抵抗体に給電するための電極と、該発熱抵
   抗体を選択的に発熱させるための駆動素子を具備し、該
   可撓性基板を放熱板に固着してなるサーマルヘッドにお
   いて、 前記発熱抵抗体を前記放熱板の端縁部分に配置するよう
   に前記可撓性基板を湾曲して前記放熱板に固着すること
   を特徴とするサーマルヘッド。
2. 【請求項２】 前記放熱板は、熱伝導率が０．０３~２
   ４０Ｗ／ｍ・Ｋの部材であることを特徴とする請求項１
   のサーマルヘッド。
3. 【請求項３】 前記可撓性基板の厚みが、７．０~１２
   ５μｍの部材であることを特徴とする請求項１のサーマ
   ルヘッド。