JPH106543A - サーマルヘッド - Google Patents

サーマルヘッド

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JPH106543A
JPH106543A JP16624296A JP16624296A JPH106543A JP H106543 A JPH106543 A JP H106543A JP 16624296 A JP16624296 A JP 16624296A JP 16624296 A JP16624296 A JP 16624296A JP H106543 A JPH106543 A JP H106543A
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heating resistors
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Takuji Hashiguchi
拓二 橋口
Toshiaki Michihiro
利昭 道廣
Mitsuhide Arishima
光秀 有島
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Abstract

(57)【要約】 【課題】発熱抵抗体への印加電力を高精度に制御しなけ
ればならないような場合、発熱抵抗体に適切な電力を印
加することができなかった。 【解決手段】上面に複数個の発熱抵抗体2を配列してな
る絶縁基板1と前記複数個の発熱抵抗体2を選択的にジ
ュール発熱させるドライバーIC4とを有し、前記発熱
抵抗体2に感熱記録媒体を摺接させて印字を行うサーマ
ルヘッドであって、前記絶縁基板1の上面に凹部1bを
形成するとともに該凹部1b内に温度検出素子5を埋設
して絶縁基板1の温度を検出し、絶縁基板1の温度に応
じて発熱抵抗体2のジュール発熱量を制御せしめる。

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、例えば図4に
示す如く、上面に複数個の発熱抵抗体12、ドライバー
IC13及び導電層14等が取着されたアルミナセラミ
ックス製の絶縁基板11と、複数個の配線導体(不図
示)及びコネクタ16が取着された可撓性配線基板15
とを併設させるとともに、前記絶縁基板11上の導電層
14を可撓性配線基板15の配線導体と半田等によって
電気的に接続した構造を有している。
【0003】かかる従来のサーマルヘッドは、前記ドラ
イバーIC13の駆動に伴って発熱抵抗体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。
【0004】また上述した従来のサーマルヘッドにおい
ては、サーマルヘッドの温度状態を監視するために前記
可撓性配線基板14上にサーミスタ等の温度検出素子1
6を取着させており、このような温度検出素子16から
の温度情報に基づいて発熱抵抗体12への印加電力を調
整するようにしていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のサーマルヘッドにおいては、温度検出素子1
6が発熱抵抗体12から比較的遠い位置(可撓性配線基
板14上など)に配置されていることから、発熱抵抗体
12の発した熱が温度検出素子16まで伝達するのに若
干、時間がかかったり、或いは、その途中で熱が大気中
に放散する等して素子6が検出する温度と実際の発熱抵
抗体近傍の温度との間に大きな差が出来る。このため、
発熱抵抗体12への印加電力を高精度に制御しなければ
ならない中間調印画や高速印画等を行う場合には、発熱
抵抗体12に適切な電力を印加することができず、印画
を高品質になすのが極めて困難であった。
【0006】そこで上記欠点を解消するために、前記温
度検出素子16を絶縁基板11上に配置することが考え
られる。
【0007】しかしながら、温度検出素子16を絶縁基
板11上に配置した場合、温度検出素子16が発熱抵抗
体12の近傍で絶縁基板11の上面より突出する形とな
るため、印字に際して感熱記録媒体が温度検出素子16
に接触する危険性があり、特に、プラスチックカードの
ような曲げることが困難なメディアに対して印字する場
合、メディアを安定走行させることが不可となる欠点が
誘発される。
【0008】
【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配列さ
れてなる絶縁基板と、前記複数個の発熱抵抗体を選択的
にジュール発熱させるドライバーICとを有し、前記発
熱抵抗体に感熱記録媒体を摺接させて印字を行うサーマ
ルヘッドであって、前記絶縁基板の上面に凹部を形成す
るとともに該凹部内に温度検出素子を埋設して絶縁基板
の温度を検出し、絶縁基板の温度に応じて発熱抵抗体の
ジュール発熱量を制御せしめることを特徴とする。
【0009】また本発明のサーマルヘッドは、前記絶縁
基板の上面に凹部を形成するとともに該凹部内に前記ド
ライバーICを埋設させたことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。
【0011】図1は本発明のサーマルヘッドの一形態を
示す平面図、図2は図1のX−X線断面図、図3は図1
のY−Y線断面図であり、1は絶縁基板、1a、1bは
凹部、2は発熱抵抗体、4はドライバーIC、5は温度
検出素子、3a、3bは発熱抵抗体2への電力供給用導
電層、3cはドライバーIC4への信号供給用導電層、
3d、3eは温度検出素子用の導電層、7は可撓性配線
基板である。
【0012】前記絶縁基板1は熱伝導率0.9〜26W
/m・k、厚み1mm程度の電気絶縁性材料、例えばガ
ラスやアルミナセラミックス等により形成されており、
アルミナセラミックスにより形成する場合、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成すとともにこ
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するとともに高温で焼成するこ
とによって製作される。
【0013】また前記絶縁基板1の上面には、直線状に
配置される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導電層3a、3bと、ドライ
バーIC4の入力用端子電極に接続される導電層3c
と、温度検出素子5の端子電極に接続される導電層3
d、3eとがそれぞれ被着されている。
【0014】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、一対の導電層3a、3b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2
00〜350℃の温度に発熱する。
【0015】一方、前記導電層3a〜3eはアルミニウ
ム、銅等の金属から成っており、導電層3a、3bは前
述した各発熱抵抗体2に所定の電力を印加する作用を、
また導電層3cはドライバーIC4に印字制御信号等を
供給する作用を、また導電層3d、3eは温度検出素子
5からの温度情報を外部電気回路(プリンタ本体の制御
回路等)に伝達する作用を為す。
【0016】これら発熱抵抗体2、導電層3a〜3e
は、例えば、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絶縁基板1の
上面に所定パターン、所定厚みをもってそれぞれ被着さ
れる。
【0017】また前記発熱抵抗体2等が被着された絶縁
基板1の上面には、発熱抵抗体2から所定距離、離れた
位置(例えば、絶縁基板11の厚みが1mmの場合、発
熱抵抗体2から1.5mm程度離れた位置)に凹部1
a、1bが形成されており、凹部1a内には複数個のド
ライバーIC4が、また凹部1b内にはチップ状サーミ
スタ等の温度検出素子5が夫々、端子電極を設けた面が
絶縁基板1の上面と同一面内に配されるようにして埋設
されている。
【0018】前記ドライバーIC4は一対の導電層3
a、3bを介して発熱抵抗体2に印加される電力のオン
・オフを制御するためのものであり、各導電層3aに接
続されるスイッチングトランジスタ等の論理回路を内蔵
し、その上面には前記スイッチングトランジスタの出力
側を導電層3aに接続するための複数個の出力用端子電
極と、前記スイッチングトランジスタを基準電位に接続
するためのグランド端子電極(不図示)と、外部からの
印字制御信号を導電層3c等を介してドライバーIC4
に供給するための入力用端子電極とが設けられている。
尚、前記ドライバーIC4のグランド端子電極は、各発
熱抵抗体2に導電層3aやドライバーIC4のスイッチ
ングトランジスタ等を介して外部電源からの電力を印加
するためのものであり、これを基準電位に保持すること
で導電層3bとの間に所定の電位差を設けている。
【0019】一方、前記温度検出素子5は絶縁基板1の
温度を検出するためのものであり、この温度検出素子5
で検出される温度情報が外部電気回路(プリンタ本体の
制御回路等)に伝達されると、外部電気回路からの指令
により絶縁基板1の温度状態に応じて発熱抵抗体2のジ
ュール発熱量が制御されることとなる。
【0020】このように、複数個の発熱抵抗体2が被着
された絶縁基板1の上面に凹部1bを形成するとともに
該凹部1b内に温度検出素子5を埋設したことにより、
温度検出素子5を発熱抵抗体2に近接して配置させるこ
とができ、発熱抵抗体2の近傍の温度を短時間で正確に
検出することが可能となる。この結果、中間調印画や高
速印画等を行う場合であっても、発熱抵抗体2に常に適
切な電力を印加することができ、印画品質が向上される
ようになる。
【0021】しかも、前記温度検出素子5やドライバー
IC4は絶縁基板1の凹部1a、1b内に埋設されてお
り、絶縁基板1の上面よりも突出するものは何ら存在し
ていないことから、印字に際して温度検出素子5やドラ
イバーIC4が感熱記録媒体等の走行の妨げとなること
はなく、プラスチックカードのような曲げることが困難
なメディアに対して印字を行う場合であっても、メディ
アを安定走行させることができる。
【0022】またこの場合、前記温度検出素子5を発熱
抵抗体2から0.6mm乃至12.0mm離れた位置に
配しておけば、例えば256階調以上の中間調印画を行
うような場合であっても、発熱抵抗体2への印加電力を
きめ細かく制御することが可能であり、また凹部1bを
設けたことに起因する蓄熱むら等の発生も有効に防止さ
れるようになる。従って前記温度検出素子5は発熱抵抗
体2から0.6mm乃至12.0mm離れた位置に配し
ておくことが好ましい。
【0023】尚、このような絶縁基板1の凹部1a、1
bはレーザー等を用いて絶縁基板1の上面を加工するこ
とにより形成される。このとき、前記凹部1a、1bの
開口部にR面加工、もしくはC面加工等の面取りを施し
ておけば、ドライバーIC4や温度検出素子5を各凹部
1a、1b内に埋設させ易くなり、またドライバーIC
4と凹部1aとの間に充填される樹脂材6が表面張力等
によって絶縁基板1の上面より盛り上がるのを有効に防
止することもできる。従って絶縁基板1の凹部1a、1
bの開口部には所定の面取りを施しておくことが好まし
い。
【0024】また、各導電層3a〜3eと、ドライバー
IC4、温度検出素子5の端子電極との電気的接続は、
導電層3a〜3eをパターン形成する際に同時に行われ
る。具体的には、まずドライバーIC4及び温度検出素
子5をその端子電極が設けられた面を絶縁基板1の上面
と同一平面内に配置するようにして絶縁基板1の凹部1
a、1b内に埋設し、しかる後、前記導電層3a〜3e
を前述のパターン形成方法(スパッタリング法及びフォ
トリソグラフィー技術)によってその一端がドライバー
IC4、温度検出素子5の各端子電極上まで延在するよ
うにしてパターン形成することで行われる。尚、前記凹
溝1a、1bとドライバーIC4、温度検出素子5との
間にはポリイミド樹脂等から成る樹脂材6が充填され、
この樹脂材6の充填量を適宜調整することによってドラ
イバーIC4の上面を絶縁基板1の上面と同じ高さに設
定する。このとき、樹脂材6を形成する材料としては、
その熱膨張係数が絶縁基板1を形成するアルミナセラミ
ックスとドライバーIC4を形成するシリコン等との間
となるようなものが好ましく、かかる材料を用いること
によって樹脂材6の体積変化等に起因する導電層3a〜
3eの破損などを有効に防止することができる。
【0025】また上述した絶縁基板1には、その短辺側
(発熱抵抗体2の配列方向と直交する方向に沿った辺)
で、且つ、感熱記録媒体の通過領域の外側位置に可撓性
配線基板7が接続されている。
【0026】このように可撓性配線基板7は、サーマル
ヘッドを外部電気回路(プリンタ本体)に接続するため
のもので、感熱記録媒体の通過領域の外側位置で絶縁基
板1に接続されることから、このような接続部が感熱記
録媒体の走行の妨げとなることはなく、メディアの安定
走行に供する接続構造をとっている。
【0027】尚、前記可撓性配線基板7は、例えば、ポ
リイミド樹脂製の2枚のフィルム間に絶縁基板1上の導
電層3a〜3eに接続される複数個の配線導体を挟持さ
せ、その一端にコネクタ(不図示)等を取着した構造を
有している。
【0028】また更に、前記絶縁基板1及び可撓性配線
基板7等は、アルミニウム等の良熱伝導性材料から成る
放熱板(不図示)上に両面テープ等の接着材を介して載
置され、このような放熱板によって絶縁基板1中の熱を
順次、大気中に放散させている。
【0029】かくして上述したサーマルヘッドは、ドラ
イバーIC4の駆動に伴って導電層3a、3b間に所定
の電力を印加し、発熱抵抗体2を印字制御信号に基づい
て選択的にジュール発熱させるとともに該発熱抵抗体2
に感熱記録媒体を摺接させ、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。
【0030】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、例えば、絶縁基板
の上面に凹部を1つだけ形成し、その中に温度検出素子
とドライバーICとを共に埋設させたり、或いは、温度
検出素子として、チップ状サーマミスタの代わりにリー
ド付のサーミスタを用いても良く、このような場合にお
いても上記実施形態と同様の効果を奏する。
【0031】また上記実施例においては、温度検出素子
として、一対の端子電極をチップの一主面に共に設けた
サーミスタを用いたが、これに代えて、一対の端子電極
をチップの対向する2つの面にそれぞれ設けたサーミス
タを用いても良い。この場合、少なくとも一方の端子電
極が凹部内に埋まってしまうため、その端子電極を絶縁
基板上の導電層等に電気的に接続させるには凹部の壁面
等に導出用の導体等を別途、被着させておけば良い。
【0032】
【発明の効果】本発明のサーマルヘッドによれば、絶縁
基板の上面に複数個の発熱抵抗体及び凹部を設けるとと
もに該凹部内に温度検出素子を埋設させたことにより、
温度検出素子を発熱抵抗体の近傍に配置させることがで
き、発熱抵抗体の近傍の温度を短時間で正確に検出する
ことができる。この結果、中間調印画や高速印画等を行
うような場合であっても、発熱抵抗体に適切な電力を印
加することが可能となり、印画品質が向上されるように
なる。
【0033】また本発明のサーマルヘッドによれば、温
度検出素子は絶縁基板の凹部内に埋設されているので、
印字に際して温度検出素子が感熱記録媒体等の走行の妨
げとなることはなく、プラスチックカードのような曲げ
ることが困難なメディアに対して印字を行う場合であっ
ても、メディアを安定走行させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のサーマルヘッドの一実施形態を示す平
面図である。
【図2】図1のX−X断面図である。
【図3】図1のY−Y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・・・・・・・・・絶縁基板 1a、1b・・・・・凹部 2・・・・・・・・・発熱抵抗体 3a〜3e・・・・・導電層 4・・・・・・・・・ドライバーIC 5・・・・・・・・・温度検出素子 6・・・・・・・・・樹脂材 7・・・・・・・・・可撓性配線基板

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配列されてな
    る絶縁基板と、前記複数個の発熱抵抗体を選択的にジュ
    ール発熱させるドライバーICとを有し、前記発熱抵抗
    体に感熱記録媒体を摺接させて印字を行うサーマルヘッ
    ドであって、 前記絶縁基板の上面に凹部を形成するとともに該凹部内
    に温度検出素子を埋設して絶縁基板の温度を検出し、絶
    縁基板の温度に応じて発熱抵抗体のジュール発熱量を制
    御せしめることを特徴とするサーマルヘッド。
  2. 【請求項2】前記絶縁基板の上面に凹部を形成するとと
    もに該凹部内に前記ドライバーICを埋設させたことを
    特徴とする請求項1に記載のサーマルヘッド。
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JP2017134165A (ja) * 2016-01-26 2017-08-03 富士ゼロックス株式会社 定着装置、画像形成装置及び加熱装置

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