JPH09207364A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ガラス基板中の熱を放熱板側に良好に伝導吸収
させることができず、ガラス基板の温度が過度に高温と
なって感熱記録媒体に不要な印字が形成される。 【解決手段】上面に複数個の発熱抵抗体２が被着配列さ
れたガラス基板１を放熱板５上に載置固定して成るサー
マルヘッドであって、前記ガラス基板１の下面で、発熱
抵抗体２の直下領域に凹溝１ａを設けるとともに、該凹
溝１ａ内に前記ガラス基板１よりも大きな熱伝導率を有
する熱良導体４を埋設させる。また前記熱良導体４を、
ガラス基板１の下面に設けた凹溝１ａの深さとほぼ等し
い径を有する導線４ａにより形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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】

【従来の技術】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４に示す如
く、上面に複数個の発熱抵抗体１２と該各発熱抵抗体１
２の両端に接続される一対の電極１３とが設けられた基
板１１を、アルミニウム等の良熱伝導性材料から成る放
熱板１４上に両面テープ等を用いて載置固定した構造を
有しており、前記一対の電極１３間に所定の電力を印加
し、発熱抵抗体１２を外部からの印字信号に基づいて選
択的にジュール発熱させるとともに、該発熱した熱を発
熱抵抗体１２上に搬送される感熱記録媒体に伝導させ、
感熱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】また最近、このようなサーマルヘッドの基
板材料として、安価で平坦性に優れた薄板ガラス（厚み
１ｍｍ程度）が注目されており、この薄板ガラスをサー
マルヘッドの基板１１として適用することにより、基板
１１上の各発熱抵抗体１２を感熱記録媒体に対してほぼ
均一な強さで押圧し、良好な印字画像を形成するととも
に、サーマルヘッドを比較的低コストで製作することが
できるようになる。

【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、基板１１を薄板ガラス
により形成した場合、基板１１の熱伝導率が約０．９Ｗ
／ｍ・ｋと比較的小さくなっていることから、基板１１
中に熱が溜まり易く、印字を繰り返し行うと、基板１１
中の熱を放熱板１４側に良好に伝導させることが不可と
なって基板１１が過度に高温となり、その結果、感熱記
録媒体に不要な印字が形成される、いわゆる尾引き現象
を発生する欠点を有していた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記欠点に鑑み
案出されたもので、上面に複数個の発熱抵抗体が被着さ
れたガラス基板を放熱板上に載置して成るサーマルヘッ
ドであって、前記ガラス基板の下面で、発熱抵抗体の直
下領域に凹溝を設けるとともに、該凹溝内に前記ガラス
基板よりも大きな熱伝導率を有する熱良導体を埋設させ
たことを特徴とする。

【０００６】また本発明のサーマルヘッドは、前記熱良
導体が、ガラス基板の下面に設けた凹溝の深さとほぼ等
しい径を有する導線から成っていることを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて詳細に説明する。

【０００８】図１は本発明のサーマルヘッドを示す斜視
図、図２は図１のＸ−Ｘ線断面図であり、１は基板、１
ａは凹溝、２は発熱抵抗体、４は熱良導体、５は放熱板
である。

【０００９】前記基板１としては厚み１ｍｍ程度の薄板
ガラスが用いられており、例えば、熱伝導率が約０．９
Ｗ／ｍ・ｋ、軟化点が700 〜800 ℃の低アルカリガラス
を板状に成形した後、表面に研摩を施すことにより製作
される。

【００１０】また前記基板１の上面には、直線状に配置
された複数個の発熱抵抗体２と、該各発熱抵抗体２の両
端に接続される一対の電極３が順次被着されている。

【００１１】前記発熱抵抗体２は窒化タンタル等から成
っており、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３を介して外部電源からの電力が印加さ
れるとジュール発熱を起こし、感熱記録媒体に印字画像
を形成するのに必要な所定の温度、例えば200 〜350 ℃
の温度に発熱する作用を為す。

【００１２】また前記一対の電極３はアルミニウム等の
金属から成っており、前記発熱抵抗体２に外部電源から
の電力を印加する作用を為す。

【００１３】尚、前記発熱抵抗体２及び一対の電極３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基板１上に所定パターン、
所定厚みに被着される。

【００１４】また一方、前記基板１の下面で、発熱抵抗
体２の直下領域には凹溝１ａが設けられ、更にこの凹溝
１ａ内には基板１よりも大きな熱伝導率（例えば１．０
Ｗ／ｍ・ｋ以上）を有する熱良導体４が埋設されてい
る。

【００１５】前記凹溝１ａは、発熱抵抗体２の直下に位
置する基板１の厚みを薄くするとともに、内部に前記熱
良導体４を埋設させるためのものであり、例えば、深さ
０．７〜０．９ｍｍ、幅０．３〜１．０ｍｍの寸法で発
熱抵抗体２の配列とほぼ平行に帯状に形成される。

【００１６】また前記基板１の凹溝１ａ内に埋設されて
いる熱良導体４は、基板１中の熱を短時間で良好に放熱
板５に伝導させるためのものであり、かかる熱良導体４
としては、例えば、銅等から成る導線４ａ（熱伝導率：
３９３Ｗ／ｍ・ｋ）と、シリコーングリース中にアルミ
ナ等の無機質フィラーを添加して成る放熱グリース４ｂ
（熱伝導率：約１．０Ｗ／ｍ・ｋ）とが共に用いられ
る。

【００１７】このように、基板１の下面で、発熱抵抗体
２の直下領域に所定の凹溝１ａを設けるとともに、該凹
溝１ａ内に基板１よりも大きな熱伝導率を有する熱良導
体４を埋設させたことから、基板１中の熱は凹溝１ａ内
の熱良導体４を介して放熱板５側に短時間で良好に伝導
されるようになり、印字を繰り返し行う場合であって
も、基板１が過度に高温となるのを有効に防止すること
ができる。この結果、基板１は印字に適した温度に保た
れ、感熱記録媒体に常に鮮明で良好な所定の印字画像を
形成することが可能となる。

【００１８】またこのとき、前記導線４ａの径を、前記
凹溝１ａの深さとほぼ等しくなしておけば、導線４ａが
凹溝１ａの底面と放熱板５の上面の両者に対して当接さ
れることから、基板１を凹溝１ａの底面で導線４ａを介
して放熱板５上に支持させて基板１の機械的強度を高め
ることができる。従って、印字時、感熱記録媒体を基板
１に対して所定の押圧力で押圧させても、基板１が前記
押圧力によって容易に割れを生じることはない。したが
って導線４ａの径を凹溝１ａの深さとほぼ等しくなして
おくことが好ましい。尚、このとき、前記導線４ａとし
てはブリネル硬度２０Ｈ_B 以上の金属材料（例えば、
銅、鉄、アルミニウム等）が用いられる。前記凹溝１ａ
は、基板下面の所定位置にダイヤモンドブレードを用い
て切削加工することにより例えば０．６ｍｍの深さに形
成され、しかる後、かかる凹溝１ａ内に導線４ａ及び放
熱グリース４ｂが埋設される。

【００１９】またこのような基板１は、アルミニウム等
の良熱伝導性材料から成る放熱板５の上面に両面テープ
等の接着部材を介して載置され、これによって放熱板５
に固定される。

【００２０】前記放熱板５は、その上面で基板１を支持
するためのものであり、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により所定形状と
なすことによって製作され、かかる放熱板５上に発熱抵
抗体２等が被着された基板１を両面テープ等を用いて固
定することにより製品としてのサーマルヘッドが完成す
る。

【００２１】かくして上述したサーマルヘッドは、一対
の電極３間に所定の電力を印加し、発熱抵抗体２を印字
信号に基づいて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記録媒体に伝導させ、感熱記録媒体
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。

【００２２】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
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、上記実施形態にお
いては、熱良導体４として、導線４ａ及び放熱グリース
４ｂの両者を用いたが、これに代えて、図３（ａ）に示
す如く、熱良導体４として導線４ａを単独で用いるとと
もに、該導線４ａと基板凹溝１ａとの隙間を基板１の材
料と同じガラスで埋めるようにしたり、或いは、図３
（ｂ）に示す如く、導線４ａをニッケル、金等の半田ヌ
レ性が良好な材料で被覆し、これを放熱板５の所定箇所
に半田接合（４ｃは半田）させるようにしても構わな
い。このとき、半田４ｃの熱伝導率は４２Ｗ／ｍ・ｋと
基板１を形成するガラスの熱伝導率（０．９Ｗ／ｍ・
ｋ）よりも十分に大きいことから、導線４ａから放熱板
５への熱伝導は上述した実施形態のものよりも更に良好
になる。

【００２３】またこれ以外にも、例えば図３（ｃ）に示
す如く、熱良導体４として、放熱グリースや半田、ニッ
ケルめっき、銅めっき等の金属材料、又は、アルミナ等
を単独で用いたり、或いは、図３（ｄ）に示す如く、ア
ルミニウム（熱伝導率：１３０〜２００Ｗ／ｍ・ｋ）等
から成る放熱板５の上面に凸部５ａを設けるとともに該
凸部５ａを熱良導体４の一部として基板１の凹溝１ａ内
に嵌挿させ、この両者の隙間を放熱グリース４ｂ等で埋
めるようにしても良く、これらの変形例においても上記
実施形態と同様の効果を奏する。

【００２４】特に図３（ｃ）の例において、熱良導体４
をめっきにより形成する場合、該めっき膜中には多数の
気泡が存在し、密度が低下していることから、サーマル
ヘッドを動作させた際、基板１と熱良導体４との間に比
較的大きな熱応力が印加されても、めっき膜中の気泡が
変形することによって前記熱応力を吸収緩和し、基板１
が熱応力によって破壊されるのを有効に防止することが
できる。

【００２５】また図３（ｃ）の例において、熱良導体４
として半田を用いる場合、凹溝１ａの内壁に半田ぬれ性
の良好な銅めっき、ニッケルめっき等を０．１〜０．５
μｍの厚みに被着させておけば、半田を溶融させて基板
１の凹溝１ａ内に流し込む際、半田が比較的簡単に凹溝
１ａ内に充填され、しかも、凹溝１ａの内壁に被着させ
たニッケル等のめっき膜によってサーマルヘッドを動作
させた際に発生する熱応力を吸収緩和することができ
る。

【００２６】

【発明の効果】本発明のサーマルヘッドにおいては、ガ
ラス基板の下面で、発熱抵抗体の直下領域に凹溝を設け
るとともに、該凹溝内にガラス基板よりも大きな熱伝導
率を有する熱良導体を埋設させたことから、ガラス基板
中の熱を凹溝内の熱良導体を介して放熱板側に短時間で
良好に伝導させることができるようになり、印字を繰り
返し行う場合であっても、ガラス基板が過度に高温とな
るのを有効に防止することができる。この結果、ガラス
基板は印字に適した温度に保たれ、感熱記録媒体に常に
鮮明で良好な所定の印字画像を形成することが可能とな
る。

【００２７】また本発明のサーマルヘッドにおいては、
熱良導体として前記凹溝の深さとほぼ等しい径を有する
導線を用いることにより、ガラス基板を凹溝の底面で導
線を介して放熱板上に支持させてガラス基板の機械的強
度を高めることができる。従って、印字時、感熱記録媒
体をガラス基板に対して所定の押圧力で押圧させても、
ガラス基板が前記押圧力によって容易に割れを生じるこ
とはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサーマルヘッドを示す斜視図である。

【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は本発明の変形例を示す要部拡
大断面図である。

【図４】従来のサーマルヘッドの断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・・基板 １ａ・・・・・凹溝 ２・・・・・・発熱抵抗体 ３・・・・・・一対の電極 ４・・・・・・熱良導体 ４ａ・・・・・導線 ５・・・・・・放熱板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上面に複数個の発熱抵抗体が被着されたガ
   ラス基板を放熱板上に載置して成るサーマルヘッドであ
   って、 前記ガラス基板の下面で、発熱抵抗体の直下領域に凹溝
   を設けるとともに、該凹溝内に前記ガラス基板よりも大
   きな熱伝導率を有する熱良導体を埋設させたことを特徴
   とするサーマルヘッド。
2. 【請求項２】前記熱良導体が、ガラス基板の下面に設け
   た凹溝の深さとほぼ等しい径を有する導線から成ってい
   ることを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド。