JPS5851830B2 - サ−マルヘツド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は製作を効率よく行なえ、かつ修理於よび点検の
容易なサーマルヘッドを提供するものである。

サーマルヘッドとは微少な抵抗発熱体を一列またはマト
リクス状に配置し、その複数個の中で特定の発熱体を選
択して通電発熱させ、それに接触させた感熱紙を発色さ
せ、電気的情報を視覚化するものである。

全多数の発熱素子が一列に配置され、その各々を電気的
に制御せんとすれば、第１図の如く配線されるのが普通
である。

ただし、外部回路を簡単化するため抵抗群Ｒ１，・・・
・・・恥はある特定の数のグループ、通常８，１６，３
２，６４の如きＮ＝２ｎのどれかに１とめられる。

このＮの単位をさらにＭ個くりかえすことによって今Ｎ
＝１６とした場合は第１図の回路の如くなり、外部回路
においては発熱素子のドライバ回路をＮ個をもち、それ
をＭ個スイッチング回路で切換えることによりＭＸＮの
マトリクス制御が可能になる。

しかしながら、この場合発熱素子抵抗には極性は無いの
で各々の抵抗にはすべて直列に逆流防止用ダイオードＤ
１ ・・・・・・を配置しなくてはならない。

勿論このダイオードはトランジスタによって置換するこ
ともできる。

第１図の配線図から明らかなようにサーマルヘッドは大
別して３部分から成り立っている。

すなわち第１の部分は発熱素子およびそれに対応する電
極の列、第２の部分は逆流防止用ダイオードアレイ、卦
よび第３の部分はマトリクスドライブを可能にするため
の多層配線部である。

これらの３部分のすべてを同一基板上に形成せんとする
従来の場合はコンパクトに全体を１とめることのできる
反面大型基板とにｋける各々の素子および配線形成工程
に３ける加工の困難性と歩留りｋよび生産コストの問題
に直面する。

すなわち、第１の部分である発熱素子部は、紙との１さ
つに耐えかつ高温に耐えうるようにすることが主要課題
であり、ニクロム、シリコン等を耐熱性、機械強度にす
ぐれた基板上に蒸着、フォトエツチングによって形成し
ている。

具体的には、この発熱素子部は真空中で、高熱処理され
たセラミック基板等にニクロム等を蒸着し、しかる後フ
ォトエツチング技術によって微細パターンにすることに
より形成している。

これに対して前記発熱抵抗体に通電するための逆流防止
用ダイオードアレイ導体配線は通常の電子回路配線と同
様の技術によって形成されうるものであり、これらは通
常のプリント基板に形成できるものである。

従来においては、このように機能、製造方法が全く異質
の部分を同一基板上に形成していたため、製造工程が煩
雑となるばかりでなく基板全体を発熱部の製造時の熱処
理に耐えうるようにするため基板全体を高品質のものに
する必要があり、製品コストが高くなっていた。

さらに、近年サーマルヘッド熱印刷を行う場合において
、特に発熱素子の分解能が重要性を増しつつあり、最低
限ｍｍ当り４本の分解能をもつこと、すなわち、１■当
り４個の発熱素子を形成し駆動することが必要となって
きた。

したがって印字紙幅によって定するが、必要な印字条件
を満足させるためには通常数百側以上の発熱素子を形成
する必要があり、配線や素子の形成はその精度を実現す
るためにすべてフォトエツチング加工による必要がある
がヘッド自体の物理的寸法は感熱記録紙の幅だけ必要で
あるのでその加工は必ずしも簡単でない。

したがって、いき唱い発熱素子の留ＩＥりが低くなシが
ちであるが、発熱素子が不良となった場合発熱素子だけ
でなく逆流防止用ダイオードアレイおよび多層配線部も
前記発熱素子と同一基板に形成されているためこれらも
無駄となり生産性、製造コストの点から極めて不都合で
あった。

本発明は前記のごとき技術的問題を解決し、量産性、信
頼性に富むサーマルヘッドを提供せんとするものである
。

すなわち、本願発明のサーマルヘッドは基板を耐熱基板
と配線用基板に分離し、前記耐熱基板上には発熱抵抗体
素子群を、他方前記配線用基板上には逆流防止用半導体
素子ブロックを載置するとともに導体配線を形成し、前
記個別に形成された発熱抵抗体素子群と逆流防止用半導
体素子ブロック、同逆流防止用半導体素子ブロックと前
記導体配線をリードフィルムによってそれぞれ電気的に
精度よ〈接続するものであり、このような構成にするこ
とにより前記サーマルヘッドの特有の問題をすべて除去
できるものである。

以下、本発明におけるサーマルヘッドの構成要素を第２
図〜第６図を用いて説明しつつ、その構成を具体的に説
明する。

第２図、第３図は本発明のサーマルヘッドに使用される
発熱抵抗体プレイの構造を示すものであって第３図は第
２図のＡ −Ａ’断面を示している。

これらの図において１はセラミックの如き強度と絶縁性
をもつ耐熱基板であり、表面平滑化と保温のため表面に
ガラス層６をもたせる場合もある。

３は長方形基板の略中夫にドツト状に一列に形成された
発熱抵抗体素子であり、通常ニクロム、高い不純物濃度
をもつシリコン、炭化物、珪化物、窒化物抵抗体等のい
づれかが蒸着またはスパッタ等の方法により薄膜状に形
成される。

４釦よび２は発熱抵抗体素子３への電極端子であり、金
属薄膜たとえばニッケル、金、アルミ等が使用される。

電極端子２は分離された電極側の個別電極であり、電極
端子４は成る特定数Ｎ（ここでは１６個）ごとに発熱抵
抗体素子３を電気的に共通接続する共通端子側の共通電
極である。

また、５は素子が紙に接触する事によって発生する摩耗
を防ぐための耐摩耗層であり、炭化珪素、窒化物、酸化
物等の材料が数ミクロン程度の厚さで形成されている。

この様な発熱素子の列は大型の基板に多数個の発熱素子
を形成してから切断又は破断することによって多数個製
作することが可能であり、この方法は生産性に３いて優
れている。

また後述する様な絶縁物フィルムと導体群が組み合わさ
れてなるフィルムリードとの接続を容易にするため分離
端子２の列は発熱素子群に対して先端が徐々に細くされ
ている。

第４図むよび第５図は本発明のサーマルヘッドにおける
配線部の製造法およびその構造を示すものであり、第５
図は第４図のＡ−Ａ′断面を示す。

Ｎ個の発熱素子に対する配線は第４図における７であら
れされる耐熱性かつ可撓性の絶縁物フィルム（通常ポリ
イミド系有機フィルム）上に接着された、銅の薄板をフ
ォトエツチングすることによつて導体線８，９および１
０を形成し、その表面を錫やハンダ等によってメッキを
施す。

また、後述する理由によって導体線８，９釦よび１０の
部分はその導線の先端部が露出する様に下のフィルム部
が除去され、１２，１３＄−よび１６にて示される様に
フィルム基板に開口部が設けられているい１、開口部１
３に対しては第４図１４にて示されるようなＮ個のダイ
オードを内蔵するダイオードアレイブロック（逆流防止
用半導体素子ブロック）が挿入され、フィンガと通常呼
ばれる各々の導体の先端部がダイオードアレイブロック
上の各各のダイオード端子上に形成された電極突部、す
なわちバンプに一対一に対応して位置合せされ、フィン
ガの上から与えられる熱と加圧力によってダイオードア
レイブロックは配線中間部に接続される。

第５図は先にも述べたように第４図に耘いて、ダイオー
ドアレイブロック１４を取付けた状態のＡ−Ａ’面での
断面を示す図であり、フィルム開口部１１．１２．１３
は発熱素子の電極部の入るところであり、またフィンガ
９および１０がダイオードアレイフロック１４にバンプ
１５を介して接続された状態を示している。

なお、後述するように、絶縁物２イルム７は、サーマル
ヘッドの基板上で配線として用いられるときは、第４図
のＢ−Ｂ’釦よびｃ −ｃ’に沿って切断されこの端部
が除去された形で用いられる。

第６図は第２図、第３図に示す、発熱素子基板１７（す
なわち耐熱基板１）とＮ本の平行導体１８をもつ配線用
絶縁基板１９とが金属性基板２０の上に接着され金具２
１によって固定された状態であって２２は発熱体のＮ個
のくくりの共通端子用配線であってＭ本の数を必要とす
る。

第７図は前述した各構成要素を組み合せて構成した発明
の一実施例にかけるサーマルヘッドの斜視図である。

すなわち前記第４図会よび第５図におけるフィルムリー
ドにダイオードを接合した一つのユニットを第６図の１
９にて示す基板上に取りつけた状態を示す。

フィルムはこの状態にふ・いて第４図に示すＢ−Ｂ’お
よびＣ−Ｃ’線に沿って切断され余分なフィルム部分は
除去されている。

またこの段階において第４図におけるフィンガ８は発熱
抵抗体の分離端子である。

第２図の電極端子２に加熱圧着される。

また第６図および第７図の導体１８に釦いて基板１９上
の共通配線部に第４図フィンガ８が同じく加熱圧着され
ることになるこのフィルムのユニットはＭ個に相当する
数だけ取付基板３の上に取りつけられてゆき、全体とし
てＭＸＮのマトリクスを構成する。

すなわち、同サーマルヘッドは、第７図に示されている
ように耐熱基板１７と配線用基板１９の主面がほぼ同−
一平面を形成するようにこれらの両基板１７，１９を金
属性基板２０上に隣接して配置している。

前記耐熱基板の主面には一端側が共通電極によって所定
数（ここでは１６個）ごとに電気的に共通接続されて複
数群に分けられた発熱抵抗体素子群を列状に配置１ルて
形成している。

他方、前記配線用基板１９の主面上には前記発熱抵抗体
素子群の他端側（すなわち発熱抵抗体に形成された共通
電極と反対側）に沿って逆流防止用半導体素子ブロック
１４を前記各発熱抵抗体素子群に対応して載置している
。

また、前記配線用基板１９の主面上には前記逆流防止用
半導体素子ブロック１４の各半導体素子を通して前記発
熱抵抗体素子に通電するための複数本の導体配線１８が
形成されている。

また、前記発熱抵抗体素子のそれぞれは逆流防止用半導
体素子ブロック１４の一方側のバンプとフィルムリード
によって電気的にそれぞれ接続され、半導体素子ブロッ
ク１４の他方側のバンバと平行導体１８とは他のフィル
ムリードによって電気的に接続されている。

以上のような本発明のサーマルヘッドにかいては、 （１）発熱部を形成する発熱抵抗体素子群は、逆流防止
用半導体素子ブロックと導体配線部とよりなる配線部と
は別体として形成されているため独立に製造でき、大型
の耐熱基板上に一度に複数個のサーマルヘッド分の発熱
部を形成し、しかる後耐熱基板を分割する等の方法によ
り発熱部の大量生産が可能になるばかりでなく、１個の
サーマルヘッドに必要な耐熱基板が小型化され製品コス
ト、生産コストがいちじるしく下がる。

（２）このように各構成要素をブロック化して独立に製
造できるようにしているため、各構成要素の良品のみ取
り出して組み立てることが可能になり、製品が完成した
時点で不良品が発見されるというような従来の不都合を
除去でき、生産性、留歩りの点から見て極めて有利であ
る。

（３）ダイオード等の一方向性半導体素子のブロックは
群毎にブロック化されているので故障時の取り換え等が
極めて便利である。

（４）フィルムリードとして絶縁シートの導線の端部は
突出しているので接続が容易であるだけでなく、発熱素
子は非常に微小なものでありＭ×Ｎ個の発熱素子形成時
にち・ける配線とのピッチ誤差の修正が絶縁シートユニ
ットの形状を修正することによって吸収できるので製造
が容易である。

（５）さら（（ヘッドの全長を変更させる場合（発熱素
子数を増減する場合）にも絶縁シートの数を増減すれば
よいので、大きい設計変更をせずにすぐに対応できる。

（６）また高密度の配線等がユニット化されているので
修理ち・よび点検が極めて容易である。

以上のように本発明のサーマルヘッドに耘いては各構成
要素をたくみにブロック化しているので全般の加工コス
トの低下ち・よび量産性の向上が計れ工業上きわめて利
用価値が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は一列配置したサーマルヘッドの配線図、第２図
は本発明の一実施例にち・けるサーマルヘッド用発熱素
子の斜視図、第３図は第２図のＡ−Ａ’面断面図、第４
図から第７図は本発明の一実施例のサーマルヘッドに関
するものであり、第４図は導体群を設けた絶縁シートの
斜視図、第５図はダイオードブロックを絶縁シートに取
り付けた状態の断面図、第６図は絶縁基板と感熱素子部
を基板に取り付けた状態を示す組立図、第７図は第６図
に絶縁シートち・よびダイオードブロックを取り付けた
状態を示す斜視図である。 １・・・・・・耐熱基板、７・・・・・・絶縁フィルム
、８，９゜１０・・・・・・導体部、１３・・・・・・
開口部、１４・・・・・・ダイオードブロック、１５・
・・・・・バンプ、１６・・・・・・開口部、１７・・
・・・・発熱素子基板、１８・・・・・・共通導体部、
１９・・・・・・絶縁基板、２０・・・・・・金属性基
板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 耐熱基板と配線用基板の主面がほぼ同一平面を形成
   するようにこれらの基板を隣接して配置し、前記耐熱基
   板の主面上には一端側が共通電極によって所定数ごとに
   電気的に共通接続されて複数群に分けられた発熱抵抗体
   素子群を列状に配置１ル、前記配線用基板の主面上には
   前記発熱抵抗体素子群の他端側に沿って逆流防止用半導
   体素子ブロックを前記各発熱抵抗体素子群に対応して載
   置し、同じく前記配線用基板の主面上には前記逆流防止
   用半導体素子ブロックの各半導体素子を通して前記発熱
   抵抗体素子に通電するための複数本の導体配線を形成し
   、絶縁シート上に両端部が同絶縁シートの縁部より突出
   するごとく形成された導体群によって前記発熱抵抗体素
   子群の他端側と前記逆流防電用半導体素子ブロックの一
   方側端子とを電気的に接続し、前記導体群と同様に形成
   された絶縁シートを有する他の導体群によって前記逆流
   防止用半導体素子ブロックの他方側端子と前記導体配線
   とを電気的に接続してなるサーマルヘッド。