(57)【要約】  【課題】小型化することが可能な高性能のサーマルヘッド及びサーマルプリンタを提供することにある。  【解決手段】矩形状基板１と、矩形状基板１上面の一方端側に配列された発熱素子２と、矩形状基板１の他方端側に配列され、且つ発熱素子２にこの発熱素子２を制御する信号を供給する回路導体３とを備えたヘッド基板に、前記矩形状基板１の他方端側で回路導体３に接続される配線導体５を備えた配線基板４を接合してなるサーマルヘッドにおいて、配線基板４の一方端が、回路導体３と配線導体５との接続部よりも発熱素子２側に延在されており、この延在領域で矩形状基板１と配線基板４とが重畳している。  【選択図】図１
2006062146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状基板と、該矩形状基板上面の一方端側に配列された発熱素子と、前記矩形状基板の他方端側に配列され、且つ前記発熱素子に該発熱素子を制御する信号を供給する回路導体とを備えたヘッド基板に、前記矩形状基板の他方端側で前記回路導体と接続される配線導体を備えた配線基板を、接合してなるサーマルヘッドにおいて、
前記配線基板の一方端が前記回路導体と前記配線導体との接続部よりも発熱素子側に延在されており、該延在領域で前記矩形状基板と前記配線基板とが重畳していることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
前記発熱素子を選択的に発熱させるドライバーＩＣを、前記配線基板の延在領域で被覆されるように矩形状基板上面に搭載したことを特徴とする請求項1に記載のサーマルヘッド。
【請求項３】
前記配線基板の延在領域が前記発熱素子に近づくにつれて矩形状基板の上面に近くなるように傾斜していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサーマルヘッド。
【請求項４】
前記配線基板の延在領域は、前記矩形状基板に樹脂接着部材により固定したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のサーマルヘッド。
【請求項５】
前記配線基板に信号を入力するためのケーブルを、該ケーブルの一方端側において前記配線基板に固着し、前記ケーブルの他方端側において着脱可能な電気的接続部を設けることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のサーマルヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のサーマルヘッドと、該サーマルヘッド上に記録媒体を搬送する搬送手段と、を備えたことを特徴とするサーマルプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーマルヘッド及びこのサーマルヘッドを用いたサーマルプリンタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりワードプロセッサ等のプリンタ機構としてサーマルヘッドが用いられている。かかる従来のサーマルヘッドは、例えば図７、図８に示す如く、矩形状基板２１の上面に複数個の発熱素子２２及び発熱素子２２の両端に接続された回路導体２３が形成されたヘッド基板と、該ヘッド基板の回路導体２３に接合部２８を介して電気的に接続される複数個の配線導体２５を有した配線基板２４と、矩形状基板２１と配線基板２４とを接着材３１を介して上面で支持する支持部材３０とで構成される。
【０００３】
この配線基板２４は、プリンタ本体からの種々の印字信号（ドライバーＩＣ制御信号）や外部電源からの電力を発熱素子２２やドライバーＩＣ２６に供給するためのものであり、可撓性を有した複数の樹脂フィルム間に銅箔等から成る配線導体２５を介在させた構造を有している。
【０００４】
尚、矩形状基板２１の回路導体２３と、配線基板２４の配線導体２５との電気的接続は、例えば導電性樹脂による場合、配線基板２４の一方端側の先端部で露出された配線導体２５の一部を、矩形状基板２１の端部に沿って重畳させた上、この重畳部で配線導体と矩形状基板２１上の回路導体２３とを熱圧着して接合させることで行われる。
【特許文献１】特開２００１−３３４６９６号公報
【特許文献２】特開２０００−１７７１５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近時のサーマルヘッドにおいては、プリンタの小型化に伴い、サーマルヘッドの小型化の要求が高まってきており、それに応じて、配線基板２４の小型化、特にヘッド基板２１の端部に沿った方向と直交する方向（本従来技術の場合、副走査方向）における小型化が望まれている。
【０００６】
一方、近年の発熱素子の高密度化に伴い、配線基板２４の配線導体２５のパターンが複雑化する傾向にあり、配線基板２４を副走査方向に小型化することが困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みて案出されたもので、その目的はサーマルヘッドを小型化することが可能な高性能のサーマルヘッド及びサーマルプリンタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のサーマルヘッドは、矩形状基板と、該矩形状基板上面の一方端側に配列された発熱素子と、前記矩形状基板の他方端側に配列され、且つ前記発熱素子に該発熱素子を制御する信号を供給する回路導体とを備えたヘッド基板に、前記矩形状基板の他方端側で前記回路導体と接続される配線導体を備えた配線基板を、接合してなるサーマルヘッドにおいて、前記配線基板の一方端が前記回路導体と前記配線導体との接続部よりも発熱素子側に延在されており、該延在領域で前記矩形状基板と前記配線基板とが重畳していることを特徴とするものである。
【０００９】
また本発明のサーマルヘッドは、前記発熱素子を選択的に発熱させるドライバーＩＣを、前記配線基板の延在領域で被覆されるように矩形状基板上面に搭載したことを特徴とするものである。
【００１０】
更に本発明のサーマルヘッドは、前記配線基板の延在領域が前記発熱素子に近づくにつれて矩形状基板の上面に近くなるように傾斜していることを特徴とするものである。
【００１１】
また更に本発明のサーマルヘッドは、前記配線基板の延在領域は、前記矩形状基板に樹脂接着部材により固定したことを特徴とするものである。
【００１２】
更にまた本発明のサーマルヘッドは、前記配線基板に信号を入力するためのケーブルを、該ケーブルの一方端側において前記配線基板に固着し、前記ケーブルの他方端側において着脱可能な電気的接続部を設けることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明のサーマルプリンタは、上述のいずれかのサーマルヘッドと、該サーマルヘッド上に記録媒体を搬送する搬送手段とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のサーマルヘッドによれば、矩形状基板と、該矩形状基板上面の一方端側に配列された発熱素子と、前記矩形状基板の他方端側に配列され、且つ前記発熱素子に該発熱素子を制御する信号を供給する回路導体とを備えたヘッド基板と、配線導体を備えた配線基板とから成るサーマルヘッドにおいて、前記回路導体と前記配線導体とが前記矩形状基板の他方端側で電気的に接続されており、前記配線基板の一方端が、前記回路導体と前記配線導体との接続部よりも発熱素子側に延在されており、該延在領域で前記矩形状基板と前記配線基板とが重畳していることから、前記延在領域の分だけ、このサーマルヘッドを発熱素子の配列方向に直交する方向に小型化することができ、サーマルヘッドの小型化に寄与できる。
【００１５】
また本発明のサーマルヘッドによれば、前記発熱素子を選択的に発熱させるドライバーＩＣを、前記配線基板の延在領域で被覆されるように矩形状基板上面に搭載したことにより、記録媒体がサーマルヘッド上を摺動するときに発生する静電気や機械的衝撃からドライバーＩＣを保護することができる。
【００１６】
更に本発明のサーマルヘッドによれば、前記配線基板の延在領域が前記発熱素子に近づくにつれて矩形状基板の上面に近くなるように傾斜していることから、記録媒体が配線基板の上面から矩形状基板の上面へと滑らかに略連続的に案内されることとなり、該記録媒体のバタつきは小さく、記録媒体に所望の印画を形成することが可能となる。
【００１７】
また更に本発明のサーマルヘッドによれば、前記配線基板の延在領域は、前記矩形状基板に樹脂接着部材により固定したことから、前記矩形状基板の他方端側のみでこれら矩形状基板と配線基板とを接合した場合に比して機械的接合を強固にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
図１は本発明の一実施形態にかかるサーマルヘッドの斜視図、図２はその断面図である。これらの図に示されるサーマルヘッドは、ヘッド基板と、ヘッド基板に接続される配線基板４と、この配線基板４に取着されるケーブル１２と、ヘッド基板を支持する支持部材１０とで構成されている。
【００２０】
ヘッド基板は、その上面に発熱素子２や回路導体３等が設けられている。そしてこのヘッド基板のベースとなる矩形状基板１は、アルミナセラミックス等の絶縁材料や表面に絶縁膜が形成された単結晶シリコン等の半導体材料等、種々の材料により形成可能されている。
【００２１】
かかる矩形状基板１は、アルミナセラミックスから成る場合、例えばアルミナ、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。
【００２２】
また矩形状基板１上には、直線状に配置された複数個の発熱素子２や複数個の回路導体３等がそれぞれ取着されている。
【００２３】
発熱素子２は例えば３００ｄｐｉや６００ｄｐｉの密度で矩形状基板１の一方端に沿って主走査方向に直線状に配列されており、ＴａＳｉＯやＴｉＳｉＯ、ＴａＳｉＮＯ、ＴａＮ等の電気抵抗材料から成っており、それ自体が所定の電気抵抗率を有しているため、発熱素子２に電気的に接続される回路導体３を介して外部電源からの通電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。
【００２４】
また発熱素子２に接続される回路導体３は、例えば、発熱素子２の一方端側に共通に接続される共通電極導体３aと、発熱素子２の他方端側に個別に接続される個別電極導体３ｂとで構成されている。共通電極導体３aは一部が発熱素子２の配列と略平行に配されるようにコの字状に形成されており、その両端が矩形状基板１の他方端側で接続される配線基板４の配線導体５を介して所定のプラス電位（例えば２０Ｖ〜２５Ｖ）に保持された外部電源のプラス端子に接続される。また個別電極導体３ｂは一方端がドライバーＩＣ６のスイッチング素子及びグランド端子、並びに矩形状基板１の他方端側で接続される配線基板４の配線導体５を介してグランド電位（例えば０Ｖ〜２Ｖ）に保持された外部電源のマイナス端子に接続される。そしてドライバーＩＣ６のスイッチング素子がオン状態となったとき、共通電極導体３ａより個別電極導体３ｂへ電流が流れ、発熱素子２が所定の温度で発熱する。尚、発熱素子２及び回路導体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ヘッド基板上に所定パターン、所定厚みに被着される。
【００２５】
そして発熱素子２の発熱を制御するドライバーＩＣ６は、矩形状基板１の他方端側に一列状に配列されている。このドライバーＩＣ６はシリコン基板の一主面上にシフトレジスタ、ラッチ、スイッチング素子、入力端子、出力端子等を高密度に集積した集積回路を有している。
【００２６】
このドライバーＩＣ６は、クロック信号に同期させながら配線基板４からの画像データを入力端子を介してシフトレジスタに入力するとともに、該入力された画像データをラッチ信号のタイミングでラッチに格納し、ストローブ信号がスイッチング素子に入力される間、ラッチ内の画像データに基づいて発熱素子２への通電を行う。
【００２７】
尚、上述のドライバーＩＣ６は、従来周知の半導体製造技術を採用することにより製作され、得られたドライバーＩＣ６は、従来周知のワイヤボンディング法やフェースダウンボンディング法によって出力端子と個別電極導体３ｂとを電気的に接続することにより矩形状基板１上に実装される。
【００２８】
このようなドライバーＩＣ６は熱硬化性のエポキシ樹脂等の樹脂材料からなる封止樹脂７によって封止されている。
【００２９】
この封止樹脂７は、その断面が凸状をなすように形成され、ドライバーＩＣ６を大気中に含まれる水分等による腐食から保護するとともに、後述する配線基板４の延在領域が、記録媒体の摺接に伴うプラテンローラの押圧により撓んでしまった場合であっても、この配線基板４を下から支持することによりドライバーＩＣ６を良好に保護する機能を果たしている。
【００３０】
尚、封止樹脂７は、例えばエポキシ樹脂からなる所定の液状前駆体を、ヘッド基板上のドライバーＩＣ６を被覆するように塗布し、これを高温（１３０℃〜１５０℃）で加熱・重合させることによって形成される。
【００３１】
更に、矩形状基板１には、プリンタ本体からの種々の印字信号や外部電源からの電力を発熱素子２やドライバーＩＣ６に供給するための配線基板４が、矩形状基板１の他方端側の接合部８で固定されている。
【００３２】
矩形状基板１に接合される配線基板４は、折り曲げ加工が可能な複数の樹脂フィルム（ポリイミド樹脂等の樹脂材料により形成）間に、前記矩形状基板１上の回路導体３に電気的に接続される複数個の配線導体５を介在させた構造を有している。
【００３３】
この配線基板４は、配線基板４の一方端が矩形状基板１と配線基板４との接続部よりも発熱素子２側に延在されており、この延在領域で矩形状基板１と配線基板４とが重畳している。それ故、配線基板４の延在領域の分だけ、このサーマルヘッドを発熱素子２の配列方向に直交する方向に小型化することができ、サーマルヘッド及びサーマルプリンタの小型化に寄与できる。従って、配線基板４はできる限り発熱素子２側に延在させることが望ましい。
【００３４】
但し、配線基板４の延在は、サーマルヘッドがプラテンローラにより押圧されるニップ領域の手前でとどめることが必要である。これは、配線基板４の先端が、プラテンローラのニップ領域まで達すると、記録媒体の搬送時に配線導体４を巻き込み、この巻き込みによる振動が生じることが考えられるためである。
【００３５】
ところで配線基板４の延在領域は、その先端がドライバーＩＣ６の搭載領域よりも発熱素子２側に位置していることから、この延在領域がドライバーＩＣ６を覆うこととなる。
【００３６】
それ故、記録媒体がサーマルヘッド上を摺動するときに発生する静電気や機械的衝撃からドライバーＩＣ６を保護することができる。
【００３７】
更に、この延在領域はその先端が発熱素子２に近づくにつれて矩形状基板１の上面から近くなるように傾斜していることから、記録媒体が配線基板４の上面から矩形状基板１の上面へと滑らかに略連続的に案内されることとなり、これにより配線基板４の延在領域が矩形状基板１の上面から離間していた場合に存在する高い段差による記録媒体のバタつきを抑えることができ、ひいては記録媒体に所望の印画を形成することが可能となる。尚、更に望ましくは、矩形状基板１の上面に配線基板４の延在領域の先端が接しているとよい。
【００３８】
また更にこの延在領域において、ヘッド基板と配線基板４とを樹脂により接合した第２の接合部９を設けている。
【００３９】
この第２の接合部９により、矩形状基板１の他方端側の接合部８のみでこれら矩形状基板１と配線基板４とを固定した場合に比して機械的強度を高めることができる。この第2の接合部９は、ところどころ数箇所にわたって設けてもよく、また延在領域の幅広い領域に渡って設けてもよい。
【００４０】
ところで、配線基板４の延在領域には、配線導体５の一部が配されている。この配線基板４の延在領域に配される配線導体５としては、矩形状基板１上に搭載される複数のドライバーＩＣ６に同様の内容の信号が並列的に入力される信号、例えばクロック信号やラッチ信号、ストローブ信号等を供給する信号配線導体や、複数のドライバーＩＣ６のグランド端子に接続されるグランド配線導体、および共通電極導体等が配設されている。
【００４１】
更に配線基板４には、例えば導電性樹脂や半田等を介して電気的及び機械的に接続されるケーブル１２が設けられている。このケーブル１２は、その一方端側が配線基板４に固定され、また他方端側にコネクタのような着脱可能な電気的接続部１６が設けられており、この他方端側でプリンタ本体の電気回路と接続されている。これにより配線基板４に直接コネクタ等の着脱可能な電気的接続部１５を設けた場合のように、サーマルヘッドをサーマルプリンタに取り付け或いは取り外す時に、配線基板４にコネクタの引き抜きによる無理な力がかかることがなく、それ故サーマルヘッドの機械的な信頼性が損なわれることを防止できる。
【００４２】
そして、矩形状基板１が載置される支持部材１０は、その上面で矩形状基板１を支持するとともに、矩形状基板１中の熱の一部をヘッド基板の下面を介して吸収することによりサーマルヘッドの温度が過度に高温となるのを有効に防止するようになっている。この支持部材１０は、その上面に接着剤７が塗布されており、この接着剤７により矩形状基板１が固定されている。
【００４３】
かくして上述したサーマルヘッドは、複数個の発熱素子２上に記録媒体を搬送しながら、これらの発熱素子２をドライバーＩＣ６の駆動に基づいて個々に選択的に発熱させるとともに、その熱を記録媒体に伝達させ、所定の画像を記録する。
【００４４】
そして、上述のようなサーマルヘッドが組み込まれるサーマルプリンタには、図４に示す如く、サーマルヘッドＴを駆動する駆動手段Ｃや記録媒体をサーマルヘッドＴの発熱素子２上に搬送する搬送手段としてのプラテンローラ１３や搬送ローラ１４等が配設される。
【００４５】
搬送手段としてのプラテンローラ１３は、ＳＵＳ等の金属から成る軸芯の外周にブタジエンゴム等を３ｍｍ〜１５ｍｍ程度の厚みに巻きつけた円柱状の部材であり、サーマルヘッドＴの発熱素子２上に回転可能に支持され、記録媒体を発熱素子２に対して押圧しつつ記録媒体を発熱素子２の配列と直交する方向（図中の矢印方向）に搬送する。
【００４６】
また搬送ローラ１４は、その外周部が金属やゴム等によって形成されており、サーマルヘッドＴに対し記録媒体の搬送方向上流側と下流側に分かれて配設され、これらの搬送ローラ１４と前述のプラテンローラ１３とで記録媒体の走行を支持している。
【００４７】
そして、これと同時に複数個の発熱素子２を駆動手段Ｃの駆動に伴い選択的にジュール発熱させ、これらの熱を記録媒体に伝導させることによって所定の印画が形成される。
【００４８】
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、改良等が可能である。
【００４９】
例えば、上述の実施形態においては、配線基板４が矩形状基板１上面に載置されたドライバーＩＣ６を覆うようにしたが、これに代えて図５、図６に示すように、配線基板４にドライバーＩＣ６に対応した貫通孔１６を設け、この貫通孔１６にドライバーＩＣ６が収容されるように配線基板４を矩形状基板１上に重畳させてもよい。
【００５０】
このようにすれば、配線基板４を折り曲げる工程が必要なく、また配線基板４を折り曲げたことによる弾力が配線基板４と矩形状基板１との接合部を介して、矩形状基板１に加わることがないため、矩形状基板１の平坦性を維持でき、これにより発熱素子からの記録媒体への熱伝達を均一にすることができ、より高画質な印画を得ることが可能となる。
【００５１】
また、上述の実施形態においては、共通電極導体３aと配線導体５との電気的接合をヘッド基板の他方端側のみで行ったが、これにかえて配線基板４の延在領域の直下に位置する共通電極導体３aの複数箇所で、共通電極導体３aと配線導体５との電気的接合をおこなってもよい。
【００５２】
これにより、共通電極導体３aと配線導体５との電流路が拡大する等してこれらの導体内部における電圧降下が抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態にかかるサーマルヘッドの斜視図である。
【図２】図１のサーマルヘッドの断面図である。
【図３】図１のサーマルヘッドの平面図である。
【図４】本発明のサーマルプリンタの概略断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態にかかるサーマルヘッドの断面図である。
【図６】図５のサーマルヘッドの平面図である。
【図７】従来のサーマルヘッドの断面図である。
【図８】従来のサーマルヘッドの平面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１・・・矩形状基板
２・・・発熱素子
３・・・回路導体
３ａ・・・共通電極導体
３ｂ・・・個別電極導体
４・・・配線基板
５・・・配線導体
６・・・ドライバーＩＣ
７・・・封止樹脂
８・・・接合部
９・・・第2の接合部
１０・・・支持部材
１１・・・接着剤
１２・・・ケーブル
１３・・・プラテンローラ
１４・・・搬送ローラ
１６・・・貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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