JPH06246945A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】金属放熱板と共通電極との接触を有効に防止し
つつ共通電極に電圧ドロップが発生するのを皆無とな
し、感熱紙等に濃淡むらの無い鮮明な印字画像を形成す
ることが可能なサーマルヘッドを提供する。 【構成】上面に複数個の発熱抵抗体２と、該発熱抵抗体
２の一端に個別に接続される個別電極３と前記発熱抵抗
体２の他端に共通に接続される共通電極４を、下面に前
記共通電極４に電気的に接続される補強電極６を各々、
被着させた電気絶縁性基板１を金属放熱板７上に載置さ
せ、前記金属放熱板７の上面で、発熱抵抗体２が対向す
る領域、もしくはその領域の近傍に凹部７ａを形成し、
且つ該凹部７ａに電気絶縁性でかつ高熱伝導性の支持部
材８を配する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワードプロセッサやフ
ァクシミリ等のプリンタ機構に組み込まれるサーマルヘ
ッドの改良に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、ワードプロセッサ等のプリンタ機構
に組み込まれるサーマルヘッドは、図３（ａ）、（ｂ）
に示す如く、上面に窒化タンタル等から成る複数個の発
熱抵抗体１２と、アルミニウム等から成り前記発熱抵抗
体１２の一端に個別に接続される個別電極１３と、銅等
から成り前記発熱抵抗体１２の他端に共通に接続される
共通電極１４を被着させたアルミナセラミックス製の電
気絶縁性基板１１を、シリコングリス１６等を介して金
属放熱板１５上に載置固定させた構造を有しており、前
記個別電極１３と共通電極１４の間に所定の電力を印加
し、発熱抵抗体１２を選択的にジュール発熱させるとと
もに該発熱した熱を感熱紙等に伝導させ、感熱紙等に所
定の印字画像を形成することによってサーマルヘッドと
して機能する。

【０００３】尚、かかる従来のサーマルヘッドは、電気
絶縁性基板１１上を摺接する感熱紙等に発熱抵抗体１２
の発する熱を伝達して印字画像を形成する際、感熱紙等
の電気絶縁性基板１１上での摺接を良好とするために発
熱抵抗体１２は一般に電気絶縁性基板１１の上面端部に
被着形成されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のサーマルヘッドにおいては、発熱抵抗体１２が電気
絶縁性基板１１の上面端部に被着形成されているため、
該発熱抵抗体１２に接続される共通電極１４も電気絶縁
性基板１１の端部と発熱抵抗体１２との間の狭い領域に
形成されることとなり、共通導電層１４は幅細で電気抵
抗値が大きなものとなっている。そのため、感熱紙等に
印字画像を形成する際、多数の発熱抵抗体１２を一度に
ジュール発熱させる場合に共通電極１４に大電流が流れ
ると共通電極１４の電気抵抗値が大きいことに起因して
大きな電圧ドロップが発生し、その結果、発熱抵抗体１
２に一定の電力を印加することが不可となって感熱紙等
に印字画像の濃淡むらが発生するという欠点を有してい
た。

【０００５】また上記欠点を解消するため、電気絶縁性
基板１１の下面に、前記共通電極１４と電気的に接続さ
れる補強電極を被着させ、共通電極１４の電気抵抗値を
小さくすることが考えられる。

【０００６】しかしながら、電気絶縁性基板１１の下面
に、前記共通電極１４と電気的に接続される補強電極を
被着させた場合、サーマルヘッドに対し外力が印加され
ると電気絶縁性基板１１と金属放熱板１５との間に介在
されるシリコングリス１６等が流動することによって電
気絶縁性基板１１下面の補強電極が金属放熱板１５に接
触し、その結果、金属放熱板１５に外部から高周波ノイ
ズが入り込むと該高周波ノイズによって共通電極１４に
流される電流の大きさに変化が生じ、感熱紙等に所望す
る印字画像を形成することが不可となったり、金属放熱
板１５が他の電子部品等に接触し、他の電子部品等に共
通電極１４を介して大きな電流が流れ込むことによって
破損を招来したりするという欠点が誘発される。

【０００７】

【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は金属放熱板と共通電極との接触を有効に
防止しつつ共通電極に電圧ドロップが発生するのを皆無
となし、感熱紙等に濃淡むらの無い鮮明な印字画像を形
成することが可能なサーマルヘッドを提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のサーマルヘッド
は、上面に複数個の発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の一
端に個別に接続される個別電極と、前記発熱抵抗体の他
端に共通に接続される共通電極を、下面に前記共通電極
に電気的に接続される補強電極を各々、被着させた電気
絶縁性基板を金属放熱板上に載置させてなるサーマルヘ
ッドであって、前記金属放熱板はその上面で、発熱抵抗
体が対向する領域、もしくはその領域の近傍に凹部を有
し、且つ該凹部に電気絶縁性でかつ高熱伝導性の支持部
材が配されていることを特徴とする。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付した図面に基づ
いて説明する。

【００１０】図１（ａ）は本発明のサーマルヘッドの一
実施例を示す斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ
線断面図であり、１は電気絶縁性基板、２は発熱抵抗
体、３は個別電極、４は共通電極、５は駆動用ＩＣ、６
は補強電極、７は金属放熱板、８は支持部材である。

【００１１】前記電気絶縁性基板１はアルミナセラミッ
クス等の耐熱性に優れた電気絶縁材料から成り、アルミ
ナ、シリカ、マグネシア等のセラミックス原料粉末に適
当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状となすととも
にこれを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロ
ール法等を採用することによってセラミックグリーンシ
ートを形成し、しかる後、前記セラミックグリーンシー
トを所定形状に打ち抜き加工を施すとともに高温（約１
６００℃）で焼成することによって製作される。

【００１２】前記電気絶縁性基板１はその上面の端部に
帯状のグレーズ層１ａが被着されており、該グレーズ層
１ａは後述する発熱抵抗体２の発する熱を蓄積及び放散
することによってサーマルヘッドの熱応答性を良好に維
持する作用を為す。

【００１３】尚、前記グレーズ層１ａは、例えばガラス
粉末に適当な有機溶媒、溶剤を添加混合して得たガラス
ペーストを電気絶縁性基板１上面の所定領域に従来周知
のスクリーン印刷等の厚膜手法を採用することによって
印刷塗布し、しかる後、これを高温（約９００℃）で焼
き付けることによって電気絶縁性基板１上に被着され
る。

【００１４】また前記電気絶縁性基板１上に被着させた
グレーズ層１ａ上には複数個の発熱抵抗体２が直線状に
被着配列されており、更に発熱抵抗体２の一端側には個
別電極３が個別に接続され、他端側には共通電極４が共
通に接続されている。

【００１５】前記発熱抵抗体２は窒化タンタル等から成
り、それ自体が所定の電気抵抗率を有しているため、個
別電極３と共通電極４の間に所定の電力が印加されると
感熱紙等に印字画像を形成するのに必要な温度にジュー
ル発熱する作用を為す。

【００１６】また前記発熱抵抗体２の両端に接続される
個別電極３及び共通電極４はアルミニウムや銅等の金属
材料から成り、発熱抵抗体２にジュール発熱を起こさせ
るために必要な所定の電力を印加する作用を為す。

【００１７】尚、前記発熱抵抗体２、個別電極３及び共
通電極４は、従来周知のスパッタリング法等を採用する
ことによって所定厚みに被着され、更にフォトリソグラ
フィー技術を採用することによって所定パターンに加工
される。

【００１８】前記発熱抵抗体２、個別電極３及び共通電
極４の上面にはまた、保護膜１０が被着されており、該
保護膜１０は発熱抵抗体２や個別電極３及び共通電極４
を大気中の水分等の接触による酸化腐食や感熱紙等の摺
接による摩耗から保護する作用を為す。

【００１９】前記保護膜１０は例えば窒化珪素やサイア
ロン等から成り、従来周知のスパッタリング法等を採用
することによって発熱抵抗体２等の上面に所定の厚みを
もって被着される。

【００２０】前記個別電極３上には更に駆動用ＩＣ５が
半田等のロウ材を介して載置固定されており、該駆動用
ＩＣ５は外部電気信号に対応して発熱抵抗体２を選択的
にジュール発熱させる作用を為す。

【００２１】前記発熱抵抗体２等を上面に被着させた電
気絶縁性基板１はまた、その下面に前記共通電極４と電
気的に接続される補強電極６が被着されている。

【００２２】前記補強電極６は共通電極４の電気抵抗値
を大幅に低減し、感熱紙等に印字画像を形成する際、多
数の発熱抵抗体２を一度にジュール発熱させる場合に共
通電極４に大電流が流れたとしても共通電極４で大きな
電圧ドロップが発生するのを有効に防止する作用を為
し、該補強電極６によって各発熱抵抗体２はそのジュー
ル発熱量が常に一定となり、感熱紙等に濃淡むらの無い
印字画像を形成することが可能となる。

【００２３】前記補強電極６は、例えばアルミニウムや
銅等の導電材料から成り、該導電材料粉末に適当な有機
溶媒、溶剤を添加混合して得た導電ペーストを従来周知
のスクリーン印刷法等の厚膜手法を採用することによっ
て電気絶縁性基板１の下面に塗布し、しかる後、これを
高温（５００〜６００℃）で焼き付けることによって電
気絶縁性基板１の下面に、一部を共通電極４に電気的に
接続させた状態で被着される。

【００２４】尚、前記補強電極６と共通電極４との電気
的接続は、例えば、補強電極６の一端を電気絶縁性基板
１の下面から端面を介して上面にまで延在させるととも
に該補強電極６の一端に共通電極４の一部を被着させて
おくことによって行われる。

【００２５】また前記上面に発熱抵抗体２等を、下面に
補強電極６を各々被着させた電気絶縁性基板１はシリコ
ングリス等から成る粘着材９を介してアルミニウム等か
ら成る金属放熱板７上の所定位置に取着されている。

【００２６】前記金属放熱板７は電気絶縁性基板１の熱
の一部を伝導吸収することによって電気絶縁性基板１の
温度状態を良好に維持する作用を為し、例えばアルミニ
ウム等のインゴット（塊）を、従来周知の金属加工法を
採用し、所定形状となすことによって製作される。

【００２７】前記金属放熱板７はまた、その上面で、発
熱抵抗体２が対向する領域、もしくはその領域の近傍に
凹部７ａを有し、且つ該凹部７ａに高熱伝導性（熱伝導
率：１×１０^-2ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上）でかつ
電気絶縁性の支持部材８が配されている。

【００２８】前記金属放熱板７の凹部７ａに配される支
持部材８は、電気絶縁性基板１の熱を金属放熱板７に伝
達するとともに、電気絶縁性基板１の補強電極６と金属
放熱板７が接触するのを有効に防止する作用を為し、例
えばアルミナセラミックスやシリコンゴム等の電気絶縁
性で高熱伝導性の材料により形成される。

【００２９】前記支持部材８は高熱伝導性であり、かつ
発熱抵抗体２が対向する領域、もしくはその領域の近傍
に配されているため、発熱抵抗体２にジュール発熱を起
こさせて印字を行う際、電気絶縁性基板１の熱は高熱伝
導性の支持部材８によって金属放熱板７側に良好に伝達
されて電気絶縁性基板１が過度に高温となることはな
く、その結果、電気絶縁性基板１の温度が常に所定値と
なり感熱紙等に鮮明な印字画像を形成することが可能と
なる。

【００３０】また前記支持部材８は電気絶縁性であり、
かつ電気絶縁性基板１と金属放熱板７との間に一定の間
隔を形成するため、サーマルヘッドに外力が印加され電
気絶縁性基板１と金属放熱板７の間に介在される粘着材
９が流動したとしても、電気絶縁性基板１下面に被着さ
せた補強電極６が金属放熱板７に接触することはなく、
その結果、金属放熱板７に入り込んだ高周波ノイズによ
って共通電極４に流れる電流の大きさが変化したり、或
いはサーマルヘッドをプリンタ機構に搭載した際、金属
放熱板７が他の電子部品等に接触し、他の電子部品等に
共通電極４を介して大きな電流が流れ込むことはなく、
サーマルヘッドを長期にわたり良好に機能させるととも
に感熱紙等に所望する印字画像を形成することが可能と
なる。

【００３１】尚、前記アルミナセラミックスやシリコン
ゴム等から成る支持部材８は、例えばアルミナセラミッ
クスから成る時は、アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、シリカ
（ＳｉＯ₂ ）、カルシア（ＣａＯ）、マグネシア（Ｍｇ
Ｏ）等に適当な有機溶媒、溶剤を添加混合して原料粉末
を調整し、次に前記原料粉末を所定の金型内に充填する
とともに一定圧力で押圧し角柱状の成形品を得、しかる
後、前記成形品を約１６００℃の温度で焼成することに
よって製作される。

【００３２】かくして、上述のサーマルヘッドは、個別
電極３と共通電極４の間に駆動用ＩＣ５の駆動に伴って
所定の電力を印加し、発熱抵抗体２を選択的にジュール
発熱させるとともに該発熱した熱を電気絶縁性基板１上
を摺接する感熱紙等に伝導させ、感熱紙等に印字画像を
形成することによってサーマルヘッドとして機能する。

【００３３】尚、本発明は上述した実施例に限定される
ものでは無く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において
種々の変更、改良等が可能であり、例えば金属放熱板７
の凹部７ａ内に所定の突起７ｂ（図１（ｂ）参照）を形
成しておけば、支持部材８と金属放熱板７との接触面積
が広くなって支持部材８を介し電気絶縁性基板１の熱を
金属放熱板７側により素早く伝達させることができるよ
うになる。従って、サーマルヘッドを高速印字に供させ
る場合に電気絶縁性基板１が過度に高温になろうとして
も電気絶縁性基板１の熱は高熱伝導性の支持部材８によ
って金属放熱板７側に良好に伝達され、その結果、電気
絶縁性基板１の温度が常に所定値となり感熱紙等に鮮明
な印字画像を形成することが可能となる。よって、金属
放熱板７の凹部７ａ内に所定の突起７ｂを形成しておく
ことが好ましい。

【００３４】また前記金属放熱板７の上面で駆動用ＩＣ
５が対向する領域、もしくはその領域の近傍に凹部７
ａ’を形成し、該凹部７ａ’に電気絶縁性でかつ高熱伝
導性の支持部材８’を配しておけば、電気絶縁性基板１
が２個の支持部材８及び８’によって金属放熱板７上に
極めて安定した状態で載置固定されるようになるととも
に、駆動用ＩＣ５の熱を高熱伝導性の支持部材８’を介
し金属放熱板７側に良好に伝達させ駆動用ＩＣ５が熱に
よって誤動作するのを有効に防止することができる。従
って、金属放熱板７の上面で駆動用ＩＣ５が対向する領
域、もしくはその領域の近傍に凹部７ａ’を形成し、該
凹部７ａ’に電気絶縁性でかつ高熱伝導性の支持部材
８’を配しておくことが好ましい。

【００３５】更に上記実施例においては、共通電極４と
補強電極６の電気的接続を、補強電極６の一端を電気絶
縁性基板１の下面から端面を介して上面にまで延在させ
るとともに該補強電極６の一端に共通電極４の一部を被
着させることにより行ったが、例えば図２に示す如く、
電気絶縁性基板１の内部で且つ発熱抵抗体２の近傍に導
電材料６ａを充填した貫通孔（径：約１〜３μｍ）を設
け、該貫通孔内の導電材料６ａを補強電極６と共通電極
４にそれぞれ接続させることにより行っても良く、この
場合も上記実施例と同様の効果を得ることができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明のサーマルヘッドにおいては、電
気絶縁性基板の下面に、電気絶縁性基板上面の共通電極
と電気的に接続される補強電極を被着させたことから、
補強電極は共通電極の電気抵抗値を大幅に低減し、感熱
紙等に印字画像を形成する際、多数の発熱抵抗体を一度
にジュール発熱させる場合に共通電極に大電流が流れた
としても共通電極で大きな電圧ドロップが発生するのを
有効に防止し、これによって発熱抵抗体はそのジュール
発熱量が一定となり、感熱紙等に濃淡むらの無い印字画
像を形成することが可能となる。

【００３７】また本発明のサーマルヘッドにおいては、
支持部材は高熱伝導性であり、かつ発熱抵抗体が対向す
る領域、もしくはその領域の近傍に配されているため、
発熱抵抗体にジュール発熱を起こさせて印字を行う際、
電気絶縁性基板の熱は高熱伝導性の支持部材によって金
属放熱板側に良好に伝達されて電気絶縁性基板が過度に
高温となることはなく、その結果、電気絶縁性基板の温
度が常に所定値となり感熱紙等に鮮明な印字画像を形成
することが可能となる。

【００３８】更に本発明のサーマルヘッドにおいては、
支持部材は電気絶縁性であり、かつ電気絶縁性基板と金
属放熱板との間に一定の間隔を形成するため、サーマル
ヘッドに外力が印加され電気絶縁性基板と金属放熱板の
間に介在される粘着材が流動したとしても、電気絶縁性
基板下面に被着させた補強電極が金属放熱板に接触する
ことはなく、その結果、金属放熱板に入り込んだ高周波
ノイズによって共通電極に流れる電流の大きさが変化し
たり、或いはサーマルヘッドをプリンタ機構に搭載した
際、金属放熱板が他の電子部品等に接触し、他の電子部
品等に共通電極を介して大きな電流が流れ込むことはな
く、サーマルヘッドを長期にわたり良好に機能させると
ともに感熱紙等に所望する印字画像を形成することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明のサーマルヘッドの一実施例を
示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。

【図２】本発明のサーマルヘッドの変形例を示す断面図
である。

【図３】（ａ）は従来のサーマルヘッドを示す斜視図、
（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。

【符号の説明】

１・・・電気絶縁性基板 １ａ・・・グレーズ層 ２・・・発熱抵抗体 ３・・・個別電極 ４・・・共通電極 ５・・・駆動用ＩＣ ６・・・補強電極 ７・・・金属放熱板 ７ａ、７ａ’・・・凹部 ７ｂ・・・突起 ８、８’・・・支持部材 ９・・・粘着材 １０・・保護膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上面に複数個の発熱抵抗体と、前記発熱抵
   抗体の一端に個別に接続される個別電極と、前記発熱抵
   抗体の他端に共通に接続される共通電極を、下面に前記
   共通電極に電気的に接続される補強電極を各々、被着さ
   せた電気絶縁性基板を金属放熱板上に載置させてなるサ
   ーマルヘッドであって、 前記金属放熱板はその上面で、発熱抵抗体が対向する領
   域、もしくはその領域の近傍に凹部を有し、且つ該凹部
   に電気絶縁性でかつ高熱伝導性の支持部材が配されてい
   ることを特徴とするサーマルヘッド。