JPH02229052A - サーマルヘッド - 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、ワードプロセッサやタイプライタのプリンタ
として用いられ、あるいはまたファクシミリ受信機など
において用いられる熱印刷装置のサーマルヘッドに関す
る。

従来の技術 第７図は、本件発明者が既に出願したサーマルヘッド１
３１の構成を示す縦断面図である（特願昭６２−２３７
００２）。サーマルヘッド１３１は、発熱抵抗体１３２
および集積回路素子１３３が基板１３９上に設けられる
ヘッド基板１３４と、可撓性を有する配線基板１３５と
、前記配線基板１３５を補強する補強板１３６と、ヘッ
ド基板１３４を支持する支持板１３７と、これらをヘッ
ドカバー１３８とを含んで構成される。

前記基板１３９上には、電極として導体１４０゜１４１
が形成され、この導体１４０．１４１には発熱抵抗体１
３２にはジュール発熱を起こさせるための電極が印加さ
れる。前記導体１４０には、集積回路素子１３３が接続
される。この集積回路素子１３３には、前記基板１３９
上に形成された導体１４４を介して外部回路からの電気
信号が与えられる。導体１４４は、導体部分１４２と外
部端子１４３とを含んで構成される。

前記配線基板１３５は、可撓性を有する合成樹脂材料か
ら成る基板１４５と、この基板１４５の表面に前記外部
端子１４３に個別的に対応して形成される複数の配線導
体１４８とから構成される。

配線導体１４８は、導体部分１４６と、前記外部端子１
４３に個別的に接続される端子１４７とを＝２− 含んで構成される。

この端子１４７は、半田１４９によって個別的に外部端
子１４３に接続される。前記導体１４４の発熱抵抗体１
３２が形成される基板１３９および補強板１３６は、軟
質接着剤１５０によって支持板１３７に接着されている
。

発明が解決しようとする課題 印字時に、特に連続的に印字を行う際にこのヘッド基板
１３／１の温度が上昇した状態では、ヘッド基板１３４
と支持板１３７との熱膨張性の差は前記軟質接着剤１５
０によって吸収されるけれども、補強板１３６とヘッド
基板１３４との熱膨張の差は吸収されず、補強板］−３
６は、ヘッド基板１３４に比し、発熱抵抗体１３２の整
列している方向く第７図紙面に垂直方向）に大きく延び
る。

すなわち、前記補強板１３６の材質としては、紙フエノ
ール（熱膨張係数２　、２　Ｘ　１０−５／℃）あるい
はガラスエポキシ（熱膨張係数１．３〜１゜５　ｘ　１
０−５／℃）が選ばれ、ヘッド基板１３４の基板１３９
の材料の材質としては、熱Ｗ張係数が０．７〜０．８Ｘ
１０−５／℃のＡＮ、Ｏ，などが選ばれる。したがって
、印字時にヘッド基板１３４と補強板１３６の温度が上
昇した場合には、補強板１３６の熱膨張係数が大きいな
めに、補強板１３６はヘッド基板１３４に比してその長
手方向（第７図紙面に垂直方向）に大きく延ひる。この
ように補強板１３６がヘッド基板］３４より大きく延ひ
ると、配線基板１３５の端子１４７と導体１４４の外部
端子１−４３との電気的接続を実現している半田１４９
が剥がれてしまい、外部回線からの電気信号が正しく集
積回路３３に伝達されなくなり、印字品質の低下となる
原因となる。

本発明の目的は、前述の問題点を解決し、外部回線から
集積回路ｌ＼の電気信号を正しく伝達することを可能ど
し、常に正常な印字動作を行うことができるサーマルベ
ツドを提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、支持板上に、複数の発熱抵抗体が配列されて
構成されるヘッド基板と、該発熱抵抗体を外部回線と接
続するための可視性配線基板とを剪断接着強度か２５　
ｋ　ｇ　／′ｃｒＩＩ’　ＪＪ下の軟質接名剤によって
接着したことを特徴とするザーマルノ・＼ッ１へである
。

作　　用 本発明に従えは、可撓性配線Ｌ（板を補強する９１ｉ強
板を設りることなく、可撓性配線基板とヘッド基板とを
支持板上に直接軟質接着剤によ−）て接着するＪ：うに
しなのて、印字時、将に連続的に印字を行う際に八、ノ
ド基板ｔ〕よひ可撓性配線基板の温度か上昇１〜でも、
両者の熱膨張の相異は可撓性配線基板の可撓性によ−〕
で充分吸収され、また、ヘット基板Ｉ）よひ可撓性配線
基板と支持板と１）熱膨張の差は軟質接着剤で吸収され
、これによってサーマルＩ＼ントの変形を皆無とし、外
部回線から集積回路へ、の電気信号の伝達を正確とし、
正常な状態で印字を行うことがてきる。

実施例 第＋ｒ２１は本発明σ）一実施例であるサーマルへノド
３１の構成を示す縦断面図であり、第２図はサー’？／
Ｌノ＼ノド３１Ｊ）分解斜視図である。サーマルベツド
３１は、発熱抵抗体３２および集積回路素子３３を有す
るヘッド基板３４と、配線基板３５と、前記ヘッド基板
３４を支持する支持板３７と、これらを覆うヘッドカバ
ー３８とを含んで構成される。

ヘッド基板３４は、電気絶縁性材料、たとえばアルミナ
系セラミックがら成る平板状の基板３９上に、薄膜手法
としての蒸着によって、または厚膜手法としてスクリー
ン印刷などによって、発熱抵抗体３２が形成される。こ
の発熱抵抗体３２には、電極として導体４０．４１が形
成され、この導体４０　、４．１には発熱抵抗体３２に
ジュール発熱を起こさせるための電力が印加される。

前記発熱抵抗体３２は複数個ごとにグループ化され、各
発熱抵抗体３２に接続される導体４ｏは、基板３つ上に
設けられている各グループごとの集積回路素子３３に接
続される。この集積回路素子３３には、基板３９上に形
成された導体４４を介して外部電気回路からの電気信号
が与えられる。

導体４４は、導体部分４２と外部端子４３とを含んで構
成され、集積回路素子３３は、外部端子４３からの電気
信号によって前記導体４０を介して発熱抵抗体３２に該
発熱抵抗体３２に選択的に発熱させるためのけ勢電力を
与える。

前記配線基板３５は、たとえば電気絶縁性を有する可撓
性の合成樹脂材料から成る基板４５と、この基板４５の
ヘッド基板３４に対向する表面（第１図の下面）に前記
ヘッド基板３４の外部端子４３に個別的に対応するよう
に形成される複数の配線導体４８とから構成される。全
体の厚みはたとえばＱ、３ｒｎｒｒｔに選ばれる。配線
導体４８は、前記外部端子４３に個別的に接続される端
子４７を含んで構成される。この端子４７は半田４９に
よって個別的に外部端子４３に接続され、外部からの衝
撃力によってのその接続状態がずれることが防止される
。

前記ヘッド基板３４および配線基板３５は、後述される
軟質接着剤５０によって支持板３７に接着されている。

この支持板３７は、たとえばアルミニウム製であり、ヘ
ッド基板３４の発熱抵抗体３２による熱の一部を放熱す
るための放熱板として機能し、ヘッド基板３４が異常に
高温度となることを防いでいる。

前記配線基板３５には、コネクタ端部７０．７１からな
るコネクタ７２を介して電気信号が与えられる。すなわ
ち、配線基板３５は、支持板３７の取付部（後述される
ヘッドカバー３８が取付けられる部分）６１上に前記軟
質接着剤５０を介して接続されている部分から外方にの
びる延在部３５ａと、この延在部３５ａからさらに外方
に延びて屈曲する屈曲部３５ｂとが形成されている。前
記延在部３５ａは、コネクタ端部７１上に接着剤７３を
介して接着されている。コネクタ端部７１には、コネク
タ端部７０からの電気信号を配線基板３５に伝達するた
めの接続片７４が固着されている。この接続片７４は、
前記接着剤７３と配線基板３５の延在部３５ａおよび屈
曲部３５ｂとを貫通しており、屈曲部３５ｂの配線導体
部分４５ａに半田７５によって電気的に接続されている
。

コネクタ端部７０の接続端部７６をコネクタ端部７１の
接続端部７７に接続することによって、コネクタ端部７
０の導体７８と配線基板３５の配線導体４８とを電気的
に接続することができる。

なお、前記コネクタ端部７１と支持３７との取付部６１
の間隔ｌは、１．５ｍｍ以下に選ばれ、コネクタ端部７
０をコネクタ端部７１に装着する際に、配線基板３５の
不所望な変形に起因した破損が防止される。

前記集積回路素子３３は、たとえばショア硬度６０以上
の硬質材料から成る保護部材５１によって被覆されてお
り、この保護部材５１によって外部からの衝撃力から保
護されている。ショア硬度が６０未満では、柔らかすぎ
て、集積回路素子３３およびその接続箇所の外力に対応
する保護を充分に行うことができない。この保護部材５
１の表面の粗さは、たとえば６０μｍ以下となるように
滑らかに形成されており、これによって後述されるよう
に感熱記録紙５２がこの保護部材５１上を滑らかに滑る
ので、該保護部材５１の摩耗が抑制される。表面の粗さ
が６０μｍを超えると、保護部材５１の表面が感熱記録
紙５２と摩擦接触して感熱記録紙５２を毛羽型たせ、ま
た、保護部材５１の摩耗が速まる。

ヘッドカバー３８は、たとえばポリプロピレン系合成樹
脂材料から成り、感熱記録紙５２を案内するための案内
部分５３と、頂部５４と、該ヘッドカバー３８を支持す
る支持片５５とを有する。

このヘッドカバー３８の頂部５４の下面（第１図の下面
）には、その長手方向く第１因紙面の垂直方向）に等間
隔で２〜３個の直円柱状の突起５６がそれぞれ取付台部
５７に立設されている。

前記配線基板３５には、前記突起５６が設けられる位置
に対応して挿通孔５８が形成されている。

また、支持板３７には、第１図左方側に切欠き６０が形
成されており、この切欠き６０によって形成された取付
部６１には、前記突起５６を取付けるための取付孔６２
が形成されている。なお、取付部６１の上端部は、ヘッ
ド基板３４と厚みに対応してヘッドカバー３８側に突出
して形成されており、これによって配線基板３５を平ら
な状態に保持することができる。

突起５６は、直円筒状の軸部６３と頭部６４とから構成
され、頭部６４には、その遊端に向けて開いている切欠
き６５が前記軸部６３の軸線方向に延びて形成されてい
る。頭部６４の遊端には案内傾斜面６６が形成されてお
り、頭部６４の軸部６３付近は支持傾斜面６７か形成さ
れている。なお前記切欠き６５の底６５ａけ、支持傾斜
面６７よりも軸部６３の基端部側に延びている。

このような構成を有する突起５６は、前記配線基板３５
に形成された挿通孔５８を挿通して、取付部６１の取付
孔６２に取付けられる。この突起５６が前記挿通孔５８
および取付孔６２に挿通される際には、頭部６４の切欠
き６５の道端がわずかに閉じた状態で頭部６４の案内傾
斜面６６に案内されて挿通される。突起５６が取ｆ寸け
られた状態では、前記取付孔６２の下端部が頭部６４の
支持傾斜面６７に当接しており、この状態で切欠き６５
が開こうとする力によって該突起５６に下方側に向かう
弾発力が作用する。これによって、取付台部５７の端面
５７　ａが配線基板３５を下方側に押圧し、配線基板３
５および支持板３７が前記端面５７ａと突起５６の頭部
６４とによって挟持される。

なお、前記支持板３７の切欠き６０は、突起５６の頭部
６４が支持板３７に取付けられた状態において、突起５
６の遊端面５６ａが支持板３７の端面３７　ａと面一か
あるいは前記下端面３７　ａより支持板３７の厚み方向
内方側となるように形成されている。

ヘッドカバー３８の案内部５３は、その先端部５３　ａ
が前記集積回路素子３３の軸線よりも感熱記録紙５２の
搬送方向上流側（第１図左方側）に位置しており、前記
集積回路素子５１とともに感熱記録紙５２を案内する案
内部を構成する。また、二の案内部５３の先端５３２ｔ
は、軸直角断面内で０３〜０　、４　ｍ　ｍ程度の丸み
を帯びた円弧状に形成されている。これは案内部５３で
案内される感熱記録紙５２を傷付けないようにするため
である。一方、集積回路素子３３を保護する保護部材５
１は、前述したようにその表面のＮｕさが６０μｍ以上
の滑らかな表面が形成されており、案内部材５３から搬
送されてきた感熱記録紙５２がこの保護部材５１に接触
したときに、感熱記録紙５２の先端部が毛羽立つのが防
がれる。

保護部材５１で案内された感熱記録紙５２は、ゴムのプ
ラテン６８によって発熱抵抗体３２に押付けられて矢符
Ｐ方向に搬送される。

集積回路素子３３を保護する保護部材５１に硬質の材料
を用いるようにしたのて、この保護部材５１のみによっ
て集積回路素子３３を保護することがてき、この保護部
材５１上をヘッドカバー３８によって覆う必要がなくな
る。したがって、ヘッドカバー３８の案内部５３を短く
することができ、前記保護部材５１とともに感熱記録紙
５２の案内部として構成することができ、ヘッドカバー
３８の案内部５３を小形化することができる。

また、ヘッドカバー３８を支持板３７に取１ｔけるに当
っては突起５６によって取付けるようにしたので、取付
作業が極めて簡単となる。さらに、配線基板３５の端子
４７と導体４４の端子４３とを半田４つによって接続す
るようにしたので、これらの接続状すを保持するために
別途外力を加える必要がなく、したかつてヘッドカバー
３８１）対応する部分の厚みを可及的に小さくすること
ができ、これに関連する部分、すなわち前記両端子４３
．４７の接続位置と突起５６が形成されている部分との
間のヘッドカバーの厚みも可及的に小さくすることがで
き、これに伴ってサーマルヘッド３１の構成を小形化す
ることが可能となる。

ヘッド基板３４および配線基板３５と支持板３７どは、
前述したように軟質接着剤５０によって接着されている
。ここで軟質の接着剤を用いるのは、ヘッド基板３４お
よび配線基板３５と支持板３７との熱膨張係数の差をこ
の軟質接着剤５０によって吸収するためである。このた
め、印字時にヘッド基板３４および配線基板３５が高温
となり、支持板３７と熱膨張に差が生じたとしても、そ
の差は軟質接着剤５０を変形させることによって吸収さ
れ、サーマルヘッドに変形を来すことはない。

なお、ヘッド基板３４は、支持板３７に軟質接着剤５０
によって接着されているのみならず、ヘッド基板３４の
長手方向中央位置近傍に短い間隔だけ硬質の接着剤（塊
）で固定してもよい。これは、熱膨張による支持板３７
に対するヘッド基板３４の位置が変動するのを防止する
ためである。

また、配線基板３５は、その厚みが小さく、かつ可撓性
を有するので、ヘッド基板３４と配線基板３５の温度が
上昇し、両者間の熱膨張の差が生じたとしても、その差
は配線基板３５が変形することにより吸収され、配線基
板３５の端子４７とヘッド基板３４に設けた導体４４の
外部端子４３との間には、剥がれが生じることはない。

第３図は前記軟質接着剤５０の好適な剪断接着強度を求
めるための実験結果を示すグラフである。

以下、本件発明者の行った実験手法およびその結果につ
いて説明する。

発熱抵抗体３２が備えられるヘッド基板３４は、連続印
字が行われる際にはたとえば約８０度近くまで加熱され
ることがある。このとき、ヘッド基板３４の熱量は、放
熱板の役割を果たす支持板３７に前記接着剤５０を介し
て伝達される。このような場自には、アルミナ系セラミ
ック材料から成る基板３９とアルミニウム製の支持板３
７の熱膨張係数の差に起因して、ヘッド基板３４および
支持板３７が第４図に示されるように湾曲する。このよ
うな湾曲によって生じる最大変位量ｄ２は、ヘッド基板
３４および支持板３７を接着する接着剤の剪断接着強度
によって変化すると考えられる。

そこで、本件発明者は、種々の接着剤を用いてその剪断
接着強度、すなわちヘッド基板３４および支持板３７に
対して第５図に示される矢符Ａｔ。

Ａ２方向に力を加えたときの接着強度を調べ、種々の剪
断接着強度を有する接着剤を用いた場自において、前記
湾曲した状態の最大変位量ｄ２を測定した。

なお、放熱板としての支持板３７は幅１９　ｒｎ　ｍ、
長さ２４０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの大きさのものを用い
、アルミナ系セラミックの基板３つには、幅１８．８ｍ
ｍ、長さ２３２　ｒｎ　ｍ　、厚さ０．６５ｒｎ　ｒｒ
ｔの大きさのものを用いた。また、この実験では、常温
２５℃のヘッド基板３４を予想される最高温度８０℃ま
で、すなわち常温との差が５５℃に達するまで加熱して
前記湾曲した状態の最大変位量（１２を測定した。この
測定結果は第３図のグラフに示されている。

第３図を参照して、前述した剪断接着強度が２５　ｋ　
ｇ　／　ｃ　ｍ　２以下の接着剤を用いた場合には、前
記最大変位量ｄ　２は０．１ｒｎｒｎ以下であり、剪断
接着強度が２５　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｒｒｔ　２を超える
と、前記最大変位量ｄ２は急激に上昇して、剪断接着強
度が５０　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ　２以上の接着剤を用い
た場合には、最大変位量（１２はほぼ１．２ｍｍとなり
、これ以降は飽和状態となる。一方、湾曲した状態のヘ
ッド基板３４を用いて正常な印字動作が実行される前記
最大変位量ｄ２の許容範囲は、０．１ｒｎｒ口とされる
。したがって第３図のグラフから明らかなように、軟質
接着剤５０に用いられる接着剤の剪断接着強度は２５　
ｋ　ｇ　／　ｃ　ｒｎ　２以下であるものが望ましい。

また、本件発明者は次のような実験を行った。

すなわち、第６図に示されるように、支持板３７からヘ
ッド基板３４を接着面に垂直方向く第６図矢ＲＢ１方向
〉に引き剥がす強度、すなわちいわゆる９０°引き剥が
し強度を種々の接着剤を用いて測定した。この結果、前
記強度が長さ２５　ｍ　ｒｎ当り２００ｇ以上である接
着剤を用いるのが望ましいことが分かった。すなわち、
前記強度が長さ２５　ｒｏ　ｍ当り２００ｇ未満であれ
ば、ヘッド基板と支持板３７との接着強度が充分な大き
さとは言えず、該サーマルヘッド３１の耐久性が劣化し
てしまう。

また、前記軟質接着剤５０の厚みは１０〜２００μｍで
あるのが望ましい。すなわち、この接着剤５０の厚、み
が１０μｍ未満であれば、ヘッド基板３４と支持板３７
とを接着する接着力が充分な大きさとはいえない。一方
、前記厚みが２００μｍを超えると、加熱されたヘッド
基板３４の熱を支持板３７に充分伝達することができず
、ヘッド基板３４がむやみに過熱した状態になり、印字
の品質が劣化してしまう。すなわち、ヘッド基板３４が
適度に放熱しなけれは、発熱抵抗体３２の希望する領域
以外の領域が加熱した状態になり、希望する印字動作が
実行されず、印字の品質が劣化してしまう。このような
理由のために、接着剤５０の厚みが１０〜２００μｆｆ
１程度であるのが望ましい。また、この接着剤５０の材
料としては、たとえばアクリル系接着剤なとを用いるよ
うにしてもよい。

このように本実施例では、前述したような性質を有する
接着剤５０によってヘッド基板３４および配線基板３５
と支持板３７とを接着するようにしたのて、印字時、特
に連続的に印字を行う際に、このノ＼ツド基板３４およ
び配線基板３５と支持板３７との温度が上昇し、熱膨張
に差を生じたとしても、前記熱膨張の差は軟質接着剤５
０で完全に吸収され、湾曲に伴う最大変位量（１２が所
望の程度以下に抑制される。また、従来技術の項で述べ
た補強板を介在することなく、配線基板３５を直接、支
持板３７上に接着したのて、補強板と基板３つとの熱膨
張係数の差に起ｌした半田４つの剥離を防止することが
でき、したか−〕で印字の品質を劣化することなく、連
続的に印字を行うことができる。

発明の効果 見、上のように本発明に従えば、印字時に、特に連続的
に印字を行う際にヘッド基板および配線基板と支持板と
の温度が上昇し、両者間に熱膨張の差が生じなとしても
、それは軟質接着剤が吸収し、ヘッド基板は湾曲するこ
とはない。また、ヘッド基板と配線基板の温度が上昇し
、両者間に熱膨張の差が生じたとしても、配線基板は可
撓性を有することから、その差を吸収し、その結果、ヘ
ッド基板に設けられた導体の外部端子と配線基板の端子
との接続を確実となすことがてきる。したがって、連続
印字時においても、正規な状態て印字を続行することか
でき、印字品質の劣化を防止することかてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるサーマルヘッド３１の
構成を示ず縦断面図、第２図はサーマルヘッド３］の分
解斜視図、第３図は本件発明者の実験結果を示すグラフ
、第４図〜第６図は本件発明者の実験手法を説明するた
めの図、第７図は典型的な先行技術の縦断面図である。 ３１・・・サーマルヘッド、３２・・・発熱抵抗体、３
３・・・集積回路素子、３４・・−ヘッド基板、３５　
配線基板、３７・・・支持板、３８・・ヘッドカバー　
３９・・基板、４０．４１・・・導体、４３・・・外部
端子、４７・・・端子、４９　半田、５０・・・軟質接
着剤、５１・・・保護部材、５２・・感熱記録紙、５３
　・案内部材、５６・・・突起、５７・・取付台部代理
人　　弁理士　画数　圭一部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 支持板上に、複数の発熱抵抗体が配列されて構成される
   ヘッド基板と、該発熱抵抗体を外部回線と接続するため
   の可撓性配線基板とを剪断接着強度が２５ｋｇ／ｃｍ＾
   ２以下の軟質接着剤によって接着したことを特徴とする
   サーマルヘッド。