JPH08324015A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】濃度むらの無い良好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】厚み方向に貫通孔３ａを有する放熱板３上に、
上面に発熱抵抗体２が被着されたヘッド基板１を載置さ
せるとともに前記貫通孔３ａ内に充填させた熱硬化性樹
脂５によって接着して成るサーマルヘッドであって、前
記ヘッド基板１と放熱板３との間で、少なくとも発熱抵
抗体２の直下領域に熱伝達部材４を、貫通孔周辺領域に
前記熱硬化性樹脂４よりも大きなヤング率を有し、前記
熱伝達部材４とほぼ等しい厚みのスペーサ部材６を夫
々、配置する。

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として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
として組み込まれるサーマルヘッドは、図５に示す如
く、アルミナセラミックス等から成るヘッド基板１１の
上面に窒化タンタル等から成る複数個の発熱抵抗体１２
等を被着させたものを、アルミニウム等の良熱伝導性材
料から成る放熱板１３上に熱伝達部材１４を介して載置
した構造を有しており、前記発熱抵抗体１２に印字信号
に基づいて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
紙等の記録媒体に伝導させ、記録媒体に所定の印字画像
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、前記熱伝達部材１４はヘッド基板１１
の熱の一部を放熱板１３に伝達させてヘッド基板１１の
温度状態を良好に維持するためのものであり、かかる熱
伝達部材１４としては、例えば、シリコングリースにア
ルミナ等の無機物粒子を添加混合した放熱コンパウンド
や両面テープ等の粘性体が用いられる。

【０００４】また前記放熱板１３の厚み方向には所定の
貫通孔１３ａが設けられており、該貫通孔１３ａ内にエ
ポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂１５を充填させておくこと
によりヘッド基板１１と放熱板１３とを接着している。

【０００５】

【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、ヘッド基板１１と放熱
板１３との間に介在されている熱伝達部材１４が放熱コ
ンパウンド等の粘性体であることから、ヘッド基板１１
と放熱板１３とを貫通孔１３ａ内の熱硬化性樹脂１５に
よって接着するにあたり該熱硬化性樹脂１５を熱硬化さ
せた際、その冷却時に熱硬化性樹脂１５が熱収縮するこ
とに起因して貫通孔１３ａの近傍でヘッド基板１１を放
熱板１３側に引っ張る力が印加されると、熱伝達部材１
４が極めて容易に変形し、熱伝達部材１４の厚みにバラ
ツキが生じる。この結果、ヘッド基板１１から放熱板１
３への熱伝達が不均一となり、印字画像の濃度むらが発
生する欠点を有していた。

【０００６】

【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、濃度むらの無い良好な印字画像を形成
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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のサーマルヘッド
は、厚み方向に貫通孔を有する放熱板上に、上面に発熱
抵抗体が被着されたヘッド基板を載置させるとともに前
記貫通孔内に充填させた熱硬化性樹脂によって接着して
成るサーマルヘッドであって、前記ヘッド基板と放熱板
との間で少なくとも発熱抵抗体の直下領域に熱伝達部材
を、貫通孔周辺領域に前記熱硬化性樹脂よりも大きなヤ
ング率を有し、前記熱伝達部材とほぼ等しい厚みのスペ
ーサ部材を夫々、配置したことを特徴とする。また本発
明のサーマルヘッドは、厚み方向に貫通孔を有する放熱
板上に、上面に発熱抵抗体が被着されたヘッド基板を載
置させるとともに前記貫通孔内に充填させた熱硬化性樹
脂によって接着して成るサーマルヘッドであって、前記
ヘッド基板と放熱板との間で、少なくとも発熱抵抗体の
直下領域に熱伝達部材を配置させ、且つ、前記放熱板上
面の貫通孔周辺領域に凹部を設けるとともに該凹部内に
前記熱硬化性樹脂よりも大きなヤング率を有し、前記熱
伝達部材とほぼ等しい厚みだけ放熱板の上面より突出さ
れるスペーサ部材を埋設したことを特徴とする。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。 （第１実施例）図１は本発明のサーマルヘッドの第１実
施例を示す断面図、図２は図１のサーマルヘッドの分解
斜視図であり、１はヘッド基板、２は発熱抵抗体、３は
放熱板、４は熱伝達部材、５は熱硬化性樹脂、６はスペ
ーサ部材である。

【０００９】前記ヘッド基板１は、アルミナセラミック
ス等の電気絶縁材料から成り、アルミナ、シリカ、マグ
ネシア尚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、高温（約１６００℃）で焼成することによって
製作される。

【００１０】また前記ヘッド基板１の上面には、直線状
に配列された複数個の発熱抵抗体２が蓄熱層を介して被
着されている。

【００１１】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、一
対の電極（図示せず）等を介して所定の電力が印加され
ると、感熱紙等の記録媒体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。

【００１２】前記直線状に配列された複数個の発熱抵抗
体２は、従来周知のスパッタリング法及びフォトリソグ
ラフィー技術を採用することによって所定厚み、所定パ
ターンに被着形成される。

【００１３】尚、前記蓄熱層はガラス等によって形成さ
れており、発熱抵抗体２の発する熱を蓄積および放散す
ることによってサーマルヘッドの熱応答特性を良好に維
持する作用を為す。

【００１４】また前記発熱抵抗体２が被着されているヘ
ッド基板１は、厚み方向に２つの貫通孔３ａを有する放
熱板３上に載置されるとともに、前記貫通孔３ａ内に充
填される熱硬化性樹脂５によって放熱板３上に接着され
ている。

【００１５】前記放熱板３は、アルミニウム等の良熱伝
導性材料から成っており、ヘッド基板１中の熱の一部を
該基板１の下面を介して伝導吸収することによりヘッド
基板１の温度状態を良好に維持する作用を為す。

【００１６】また更に前記ヘッド基板１と放熱板３との
間で少なくとも発熱抵抗体２の直下領域には例えば、10
0 μｍの厚みをもった熱伝達部材４が、貫通孔３ａの周
辺領域には前記熱硬化性樹脂５よりも大きなヤング率を
有し、前記熱伝達部材４とほぼ等しい厚みのスペーサ部
材６が夫々、配置されている。

【００１７】前記熱伝達部材４は、ヘッド基板１中の熱
を放熱板３側に効率良く伝達させるためのものであり、
例えば、シリコングリースにアルミナ等の無機物粒子を
添加混合して成る放熱コンパウンドや両面テープ等の粘
性体が用いられる。

【００１８】一方、前記スペーサ部材６は、放熱板３の
貫通孔３ａとほぼ同じ大きさの内周をもったリング状を
成しており、放熱板３の貫通孔３ａと発熱抵抗体２との
間に位置するように、具体的には、放熱板３の貫通孔３
ａを囲うようにして介在されている。

【００１９】また前記スペーサ部材６は、熱硬化性樹脂
５よりも大きなヤング率を有した金属（アルミニウム、
銅、鉄等）や樹脂（エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポ
リウレタン樹脂等）等により形成されており、例えば、
熱硬化性樹脂５が 1000kg/mm²のヤング率をもったエポ
キシ樹脂から成っている場合、スペーサ部材６は 1300k
g/mm ²のヤング率をもったエポキシ樹脂や無機物フィラ
ーを含有させたポリアミド樹脂（ヤング率：1200kg/mm
² ）や無機物フィラーを含有させたポリウレタン樹脂
（ヤング率：1100kg/mm ² ）等が用いられる。尚、熱伝
達部材４の厚みが100 μｍの場合、スペーサ部材６の厚
みも100 μｍに設定される。

【００２０】このように、ヘッド基板１と放熱板３の間
で、貫通孔３ａの周辺領域に前記熱硬化性樹脂５よりも
大きなヤング率を有し、前記熱伝達部材４とほぼ等しい
厚みのスペーサ部材６を配置したことから、ヘッド基板
１と放熱板３とを放熱板３の貫通孔３ａ内に充填される
熱硬化性樹脂５によって接着するにあたり該熱硬化性樹
脂５を熱硬化させる際、その冷却時に熱硬化性樹脂５が
熱収縮しようとしても、該熱硬化性樹脂５は貫通孔３ａ
の周辺領域に配置された大きなヤング率のスペーサ部材
６によって収縮することができず、ヘッド基板１と放熱
板３の間に介在される熱伝達部材４の厚みがほぼ一定に
保たれる。これにより、ヘッド基板１から放熱板３への
熱伝達が均一となり、記録媒体に濃度むらの無い良好な
印字画像を形成することが可能となる。

【００２１】尚、前記放熱板３は、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。

【００２２】また前記ヘッド基板１と放熱板３との接着
は、放熱板３上面の所定個所に熱伝達部材４及びスペー
サ部材６を配置するとともに、これらを介してヘッド基
板１１を載置させた後、前記放熱板３の貫通孔３ａ内に
熱硬化性樹脂５（例えば、エポキシ樹脂）となるワニス
をディスペンサ等を用いて充填させ、これに所定の熱を
印加（約１２０℃）してワニスを熱硬化させることによ
って行われる。

【００２３】かくして上述した第１実施例のサーマルヘ
ッドは、発熱抵抗体２に印字信号に基づいて所定の電力
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記録媒体に伝導させ、記録媒体
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。

【００２４】（第２実施例）次に本発明の第２実施例に
ついて説明する。図３（ａ）は本発明のサーマルヘッド
の第２実施例を示す断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の
サーマルヘッドの放熱板を示す斜視図である。尚、この
第２実施例においては、上述した第１実施例のサーマル
ヘッドと同一個所に同一符号を付し、説明を省略するこ
ととする。

【００２５】第２実施例のサーマルヘッドが第１実施例
のサーマルヘッドと相違する点は、放熱板３’上面の貫
通孔３ａ’周辺領域に凹部３ｂ’が設けられるととも
に、該凹部３ｂ’内に熱伝達部材４とほぼ等しい厚みだ
け放熱板３’の上面より突出されるスペーサ部材６’が
埋設されている点である。

【００２６】前記スペーサ部材６’は、上述した第１実
施例と同様に、熱硬化性樹脂４よりも大きなヤング率を
有する金属等によって形成されており、例えば、熱拡散
部材４の厚みが１００μｍ、凹部３ｂ’の深さが４００
μｍであるとき、スペーサ部材６’の厚みを５００μｍ
に設定することによってスペーサ部材６’の上部を熱拡
散部材６の厚みとほぼ等しい分だけ放熱板３’の上面よ
り突出させることができる。

【００２７】このように放熱板３’上面の貫通孔３ａ’
周辺領域に凹部３ｂ’を設けるとともに、該凹部３ｂ’
内に熱伝達部材４とほぼ等しい厚みだけ放熱板３’の上
面より突出されるスペーサ部材６’を埋設させたことか
ら、上記第１実施例と同様の効果を奏するのに加えて、
サーマルヘッドを組み立てる際等に、スペーサ部材６’
を所定位置に正確に配置させておくことが可能となり、
サーマルヘッドの組み立て時における作業性が向上され
る。

【００２８】また上述した第２実施例においては、熱拡
散部材４の厚みよりもスペーサ部材６’の厚みを厚くし
たことから、サーマルヘッドを組み立てる際等に、スペ
ーサ部材６’に外力が印加されても、スペーサ部材６’
は屈曲しにくく、スペーサ部材６’の平坦性が向上され
る。

【００２９】さらにこの第２実施例においては、熱拡散
部材４の厚みよりもスペーサ部材６’の厚みを厚くした
ことから、スペーサ部材６’の機械的強度が向上されて
おり、プラテンローラ等によってサーマルヘッドに大き
な押圧力が印加されても、スペーサ部材６’が変形する
ことは殆どなく、スペーサ部材６’の厚みを一定に維持
することができる。

【００３０】尚、本発明は上述した第１、第２実施例に
限定されるものではなく、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、
上記第１、第２実施例においては、スペーサ部材６と放
熱板３とをそれぞれ別部材として用いたが、これに代え
て、スペーサ部材を放熱板の上面に一体的に設けるよう
にしても良く、この場合、上記実施例と同様の効果を奏
するのに加え、スペーサ部材と放熱板の貫通孔との位置
合わせが不要となるため、サーマルヘッドの組み立てが
簡単になる。従ってスペーサ部材を放熱板の上面に放熱
板と一体的に設けておくことが好ましい。

【００３１】また上記第１、第２実施例においては、熱
伝達部材４として放熱コンパウンド、両面テープのう
ち、いずれか一種類を用いるようにしたが、これに代え
て、例えば、発熱抵抗体の直下領域で放熱コンパウンド
を、その他の領域で両面テープを使うなど、複数種類の
熱伝達部材を併用しても構わない。

【００３２】更に上記第１、第２実施例においては、ス
ペーサ部材６をリング状となしたが、これに代えて、ス
ペーサ部材６を、図４に示すような、帯状のものになし
ても良く、この場合も上記実施例と同様の効果を奏す
る。

【００３３】

【発明の効果】本発明のサーマルヘッドによれば、厚み
方向に貫通孔を有する放熱板上に、上面に発熱抵抗体が
被着されたヘッド基板を載置させるとともに前記貫通孔
内に充填させた熱硬化性樹脂によって接着して成るサー
マルヘッドであって、前記ヘッド基板と放熱板との間で
少なくとも発熱抵抗体の直下領域に熱伝達部材を、貫通
孔周辺領域に前記熱硬化性樹脂よりも大きなヤング率を
有し、前記熱伝達部材とほぼ等しい厚みのスペーサ部材
を夫々、配置したことから、ヘッド基板と放熱板とを熱
硬化性樹脂によって接着するにあたり熱硬化性樹脂を熱
硬化させる際、その冷却時に熱硬化性樹脂が熱収縮しよ
うとしても、該熱硬化性樹脂は貫通孔の周辺領域に配置
された大きなヤング率のスペーサ部材によって収縮する
ことができず、ヘッド基板と放熱板の間に介在される熱
伝達部材の厚みがほぼ一定に保たれる。これにより、ヘ
ッド基板から放熱板への熱伝達が均一となり、記録媒体
に濃度むらの無い良好な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】本発明のサーマルヘッドの第１実施例を示す断
面図である。

【図２】図１に示すサーマルヘッドの分解斜視図であ
る。

【図３】（ａ）は本発明のサーマルヘッドの第２実施例
を示す平面図、（ｂ）は（ａ）に示すサーマルヘッドの
放熱板を示す斜視図である。

【図４】本発明のサーマルヘッドの他の実施例を示す分
解斜視図である。

【図５】従来のサーマルヘッドの断面図である。

【符号の説明】

１・・・ヘッド基板 ２・・・発熱抵抗体 ３・・・放熱板 ４・・・熱伝達部材 ５・・・熱硬化性樹脂 ６・・・スペーサ部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】厚み方向に貫通孔を有する放熱板上に、上
   面に発熱抵抗体が被着されたヘッド基板を載置させると
   ともに前記貫通孔内に充填させた熱硬化性樹脂によって
   接着して成るサーマルヘッドであって、 前記ヘッド基板と放熱板との間で、少なくとも発熱抵抗
   体の直下領域に熱伝達部材を、貫通孔周辺領域に前記熱
   硬化性樹脂よりも大きなヤング率を有し、前記熱伝達部
   材とほぼ等しい厚みのスペーサ部材を夫々、配置したこ
   とを特徴とするサーマルヘッド。
2. 【請求項２】厚み方向に貫通孔を有する放熱板上に、上
   面に発熱抵抗体が被着されたヘッド基板を載置させると
   ともに前記貫通孔内に充填させた熱硬化性樹脂によって
   接着して成るサーマルヘッドであって、 前記ヘッド基板と放熱板との間で、少なくとも発熱抵抗
   体の直下領域に熱伝達部材を配置させ、且つ、前記放熱
   板上面の貫通孔周辺領域に凹部を設けるとともに該凹部
   内に前記熱硬化性樹脂よりも大きなヤング率を有し、前
   記熱伝達部材とほぼ等しい厚みだけ放熱板の上面より突
   出されるスペーサ部材を埋設したことを特徴とするサー
   マルヘッド。