(57)【要約】【課題】基板２表面に発熱部を有し、当該基板２が支持部材３にて支持されるサーマルヘッドにおいて、基板２の反りを抑制することで加熱分布を均一にすることができるサーマルヘッドを提供する。【解決手段】基板２と支持部材３との熱変形率が実質的に等しいことを特徴とする。また支持部材３に熱変形抑制部材４が配されることを特徴とする。ここで熱変形抑制部材４は、例えば基板２と同材質の板状であり、支持部材３がフェノール系樹脂を主成分とする。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面に発熱部を有し、当該基板が支持部材にて支持されるサーマルヘッドにおいて、
前記基板と支持部材との熱変形率が実質的に等しいことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
基板表面に発熱部を有し、当該基板が、その熱変形率と異なる支持部材にて固定されるサーマルヘッドにおいて、
前記支持部材に熱変形抑制部材が配されることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項３】
基板がセラミック材料からなり、支持部材がフェノール系樹脂を主成分とすることを特徴とする請求項２記載のサーマルヘッド。
【請求項４】
熱変形抑制部材が板状であることを特徴とする請求項２又は３記載のサーマルヘッド。
【請求項５】
熱変形抑制部材が接着剤にて支持部材に固着されてなる請求項２〜４のいずれかに記載のサーマルヘッド。
【請求項６】
熱変形抑制部材が基板材料と実質的に同じ原料からなることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のサーマルヘッド。
【請求項７】
熱変形抑制部材が支持部材を挟んで基板と対向位置に配されることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のサーマルヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リライトカードへ印字した字の消去用等に用いられるサーマルヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板表面に発熱部を有し、当該基板が支持部材にて支持されるサーマルヘッドについては、特開平１１−１３８８８１号公報にその開示がある。図６を参照しながら説明すると、まずアルミナセラミック基板１１面に厚膜の抵抗体（発熱体）をスクリーン印刷等の手法で形成し、その後樹脂製の基材２１（支持部材）によってセラミック基板１１が支持される。そして当該抵抗体に接続している電極に、更に接続しているリード線３０を通じて通電することによりその抵抗体が発熱する構成となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のサーマルヘッドは、リライトカードへ印字した文字の消去のために使われる場合、僅か数秒の間に室温から９０〜１００℃までの温度上昇して、その後再び室温付近まで戻る過程を多数回繰り返すこととなる。すると支持部材である樹脂製の基材２１が、自身の縮合反応や、熱収縮等に起因すると考えられる変形を起こし、使用回数の増大や使用期間の経過に伴ってそれに支持される基板１１が反る現象が起こる問題があった。
【０００４】
するとサーマルヘッドの使用状態において、発熱体である抵抗体と被加熱体との距離の不均一、それに伴う加熱分布の不均一が起こる。このような不均一は、例えばリライトカードの文字の消し残し等の不具合を引き起こす。
そこで本発明が解決しようとする課題は、基板の反りを抑制することで加熱分布を均一にすることができるサーマルヘッドを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の第１のサーマルヘッドは、図１に示すように基板２表面に発熱部１を有し、当該基板２が支持部材３にて支持されるサーマルヘッドにおいて、前記基板２と支持部材３との熱変形率が実質的に等しいことを特徴とする。
【０００６】
第１のサーマルヘッドのように、基板２と支持部材３の熱変形率が実質的に等しければ、加熱・冷却を繰り返したとしても、基板２と支持部材３の双方が同様に変形する。そのため基板２と支持部材３の一方が他方に対してストレスを与えることも殆どなく、そのストレスに起因した基板２の反りが生じることもない。従って加熱分布が均一なサーマルヘッドを提供でき、本発明が解決しようとする課題を解決できる。
【０００７】
第１のサーマルヘッドの構成例は、基板２と支持部材３とが同材質若しくは同材質であると同視できる材質からなる構成である。具体的には基板２と支持部材３とが共にアルミナからなる構成や、基板２がアルミナからなり、支持部材３がフェノール樹脂とアルミナの複合材料からなる構成等である。
【０００８】
また上記課題を解決するため、本発明の第２のサーマルヘッドは、図１に示すように基板２表面に発熱部１を有し、当該基板２が、その熱変形率と異なる支持部材３にて固定されるサーマルヘッドにおいて、前記支持部材３に熱変形抑制部材４が配されることを特徴とする。当該熱変形抑制部材４の変形抑制効により、それが配される支持部材３の熱変形が抑制される。すると支持部材３の変形に起因する基板２への応力の付与が軽減され、基板２の反りを防止し、サーマルヘッドの加熱分布を均一にすることができる。
【０００９】
ここにいう熱変形抑制部材４は、他のサーマルヘッド構成部材と一体となっているもの、また全くの別部材となっているもの、他のサーマルヘッド構成部材の機能を併有するもの、熱変形抑制機能のみを有するものの全てを含む。例えば支持部材３の中に熱変形抑制部材４が埋め込まれたもの、また支持部材３と熱変形抑制部材４とが層状等に一体成形されているものを含む。
【００１０】
またここにいう支持部材３には、従来から用いられてきたフェノール系樹脂を主成分とするものを含む。また同様に、基板２として従来から用いられてきたアルミナに代表されるセラミック材料からなるものを用いることができる。この支持部材３に熱変形抑制部材４が配されることにより、当該支持部材３の熱変形に伴う支持部材３自身の反りに起因する基板２の反りを抑制できる。
【００１１】
尚、支持部材３にフェノール系樹脂を主成分とするものを用いることにより、その剛性からサーマルヘッド全体の強度を高く確保できる利点がある。またフェノール系樹脂は、サーマルヘッドのように高温環境下に曝される物の構成材料として使用する場合、その高耐熱性からその劣化を考慮する必要がない点で有利である。
【００１２】
熱変形抑制部材４は例えば板状である。またそれが接着剤等にて支持部材３に固着される。当該接着剤には、耐熱性に優れる点からシリコーン系接着剤を用いるのが好適である。かかる点は、サーマルヘッドのように高温環境下に曝される物を構成する材料を選択する際に重要な要因となる。また熱変形抑制部材４を板状とすることにより、その取扱性が良好となり、サーマルヘッドの製造に際し有利となる。ここでいう取扱性の有利な点は、例えば積載が可能なことによる、収容スペースをを過剰に要しない点等である。また、熱変形抑制部材４が板状であることにより、支持部材３外側面に配した場合に外寸を大きく変化させない等の利点もある。熱変形抑制部材４は通常従来なかった部材であり、新たにサーマルヘッド製造工程が増えることとならざるを得ない場合が多い。その場合、支持部材３が平面部分を有していれば当該部分への貼付が容易であり、作業負担を軽減できる利点もある。
【００１３】
また熱変形抑制部材４が基板２材料と実質的に同じ原料からなることが好ましい。例えば基板２にアルミナを用いた場合には熱変形抑制部材４にもアルミナを用いるということである。これは使用後のサーマルヘッドの廃棄の際の分別作業の便宜の点で有利である。この有利な効果を得る観点からすると、例えば添加物の種類や量の異なる別のアルミナをそれぞれに用いた場合であっても前記「実質的に同じ原料」を用いたこととなる。また、原料に加えて形状も同じか、当該同じ形状から簡単な加工ができる程度のものである場合には、製造部品点数を増加させない点で有利である。ここで前記簡単な加工とは、例えばその形状の一部を分割・研削する加工や、穴開け加工、面取り加工等である。
【００１４】
また熱変形抑制部材４が支持部材３を挟んで基板２と対向位置に配されることが好ましい（図１、図３）。熱変形抑制部材４を基板２に接触させたり、その近傍に配すると、基板２には抵抗体等の発熱体１が配されるため、他の部材が配されることで熱分布にばらつきを生じさせる場合があり得るためである。また基板２の反りを抑制するには、当該基板２厚みを厚くするのと同視できるような位置及び方向に熱変形抑制部材４を配するのが好ましいと考えられるためである。また図２（ｂ）に示したような支持部材３底面の変形を抑えるには、当該底面を熱変形抑制部材４で固着させるのがより効果的であると考えられるためである。
【００１５】
もちろん、支持部材３側面への熱変形抑制部材４の配置によっても本発明が解決しようとする課題である、基板２の反りを抑制することでサーマルヘッドの加熱分布を均一にすることは実現できる。しかしその効果を、支持部材３を挟んで基板２と対向位置に熱変形抑制部材４を配した場合と同等にするには、少なくとも熱変形抑制部材４を２つ配するのが好ましいと考えられる。
【００１６】
即ち図１、図３に示すように支持部材３側面は、２組の長辺及び２組の短辺を有する。仮に一の長辺のみに熱変形抑制部材４を配した場合であっても、上記本発明が解決しようとする課題が解決できることは言うまでもない。しかし、この場合ごく僅かな変形が熱変形部材４が配されない側の支持部材３長辺で生じ、サーマルヘッド全体の形状バランスのごく僅かな乱れを生じさせるであろう。そこで、この乱れ及び支持部材３及び基板２の変形をより防止するためには、２つの長辺各々に熱変形抑制部材４を配することが好ましいのである。その点図１、図３に示すように、支持部材３底面に熱変形抑制部材４を一つ配すると、前記サーマルヘッド全体の形状バランスのごく僅かな乱れをも発生させることなく、本発明が解決しようとする課題が解決可能であり、部品点数を増やさない点で有利である。
【００１７】
尚、熱変形抑制部材４は、図１、図３のサーマルヘッドにおいては、基板２が配される以外の支持部材３面（外面か内面かを問わない）の少なくとも一つの面に配されていれば本発明が解決しようとする課題が解決可能である。
【００１８】
図面を参照しながら、本発明の第２のサーマルヘッドが基板２の反りを抑制し得る理由を具体例で説明する。図２に示した支持部材３は、外形がボート形状をなすフェノール系樹脂であり、その開口部縁と基板２の外周端とが、例えば接着剤により図１に示す固着された状態となるように構成される。ここで支持部材３は、当該サーマルヘッドの使用環境である高温環境に曝されると、熱収縮や縮合反応等に起因すると考えられる変形を起こす。例えば図２（ａ）は支持部材３を高温環境に曝す前の状態、図２（ｂ）は支持部材３を高温環境に曝した後の状態である。そのため支持部材３に固着される基板２は、支持部材３の変形の影響を受けて変形、即ち反ることとなる。そこで、図１に示すように熱変形抑制部材４が支持部材３に配されることにより、上記支持部材３の変形が抑制され、換言すると支持部材３が矯正され、結果として基板２の反りを抑制できることとなる。
【００１９】
ここで、熱変形抑制部材４と支持部材３との固着のされ方について述べる。固着用の部材としては、接着剤が好適である。熱変形抑制部材４と支持部材３とを結束、係合、或いは嵌合させた場合は、これら相互に移動する余地を残し、矯正が不十分となるおそれがあるためである。基板２や支持部材３の変形を矯正するには、相互の強い密着が要求される場合があると考えられるためである。当該接着剤は、サーマルヘッドを構成する部材となることから、耐高温の特性である程好ましいことは言うまでもない。その点、基板２と支持部材３とを従来から固着させ、耐高温の実績のあるシリコーン系接着剤の使用が好ましい。但しその他にもエポキシ系接着剤、フェノール系接着剤等も好適である。また当該接着剤は、熱変形抑制部材４と支持部材３との接触面全域に配されるのが最も好ましい。前記密着性が高くなるためである。但し、一定の密着強度で十分な場合には、当該十分な強度維持に要する程度の接着剤量、及びその配置状態で足りる。
【００２０】
図２に例示した場合において、熱変形抑制部材４を例えば基板２と同材質のアルミナ板とする。アルミナはフェノール系樹脂に比して熱変形しにくい。そこで図３に示すようにアルミナ板からなる熱変形抑制部材４をフェノール系樹脂からなる支持部材３に固着し、更にその反対側の熱変形抑制部材４の面に基板２を固着する。すると、フェノール系樹脂が熱膨張しようとするのをアルミナ板が押え込むこととなり、当該熱膨張が妨害される。従って支持部材３であるフェノール系樹脂の変形が抑制され、結果としてアルミナからなる基板２の反りを抑制できるのである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例を図面を参照しながら以下に述べる。
図４に示すように、まず縦横に多数の分割溝１５を有する厚み０．８ｍｍの大型のアルミナ板を用意する。その表面にＡｇ−Ｐｄ合金粉末とガラスフリットとを含む導電ペーストをアルミナ板スルーホール１４周縁付近それぞれにスクリーン印刷・焼成し、電極９を形成する（膜厚１０〜１２μｍ）。次いで大型のアルミナ板裏面のスルーホール１４裏側周縁付近及びそこからアルミナ板面中心方向に伸びるよう前記導電ペーストをスクリーン印刷・焼成し、ランド６を形成する。これで大型のアルミナ板表面に形成した電極９とアルミナ板裏面に形成したランド６とがスルーホール１４を経由して繋がったことになる。このとき大型のアルミナ板裏面の電極９（ランド６）と同時にランド６’を形成する。
【００２２】
次いでＡｇ−Ｐｄ合金粉末を主成分とする抵抗体ペーストを大型のアルミナ板表面にスクリーン印刷・焼成して形成する。このとき抵抗体７両端が、先に形成された電極９に一部重畳するよう抵抗体７を形成する。この抵抗体７が発熱部１となる。
【００２３】
その後ホウ珪酸鉛系ガラスを主成分とするペーストを抵抗体７全面、及び一部の電極９を残して、電極９のほぼ全面にスクリーン印刷・焼成することで抵抗体７膜及び電極９膜をガラス８膜で保護する。そしてランド６’へ図示しないサーミスタを搭載する。
【００２４】
その後大型のアルミナ板に予め形成されている分割溝１５を開くように応力を付与してアルミナ板を各々のサーマルヘッド構成部品となる単位に分割する。分割後のアルミナ板、即ち基板２の長さは６１ｍｍ、幅は６ｍｍである。
【００２５】
次にサーミスタ用リード線５とランド６’、及び通電用のリード線５とランド６とを接続する。当該接続は、公知のスポット溶接による。
【００２６】
次に、図１及び図３に示すように、基板２端部と支持部材３とを固定する。支持部材３にはフェノール系樹脂成形体を用いた。また当該支持部材３の全体形状はボート形であり、その開口部端と前記基板２端部とを固定した（図１）。またボートの底に対応する部分の支持部材３中央部には穴が開いており（図１）、サーミスタ用リード線５及び通電用のリード線５が図１に示すように支持部材３の外側に導出される。上記固定にはシリコーン系接着剤を用いた。
【００２７】
更に上記ボートの底面に相当する部分の支持部材３の外側に図１に示す熱変形抑制部材４を固定する。ここで熱変形抑制部材４の中央部には支持部材３底面同様穴が開いており（図１、図３）、サーミスタ用リード線５及び通電用のリード線５が図１に示すように支持部材３の外側に導出されている。上記固定にもシリコーン系接着剤を用いた。また当該熱変形抑制部材４には基板２と同材質、同厚みのアルミナ板を用いた。但し、電子・電気機器への装着の便宜を考慮し、長さを若干（約９０％）短くし、支持部材３の長辺方向両端には熱変形抑制部材４が配されない構成とした。これで本発明のサーマルヘッドが完成した。
【００２８】
本発明のサーマルヘッドは、例えばポリエチレンテレフタレートフィルム層等の上に熱可逆性記録層としての低分子組成物を配置した熱可逆性情報記録表示シート（リライトカード）への情報印字・消去のためのサーマルヘッドとして使用される。具体的にはサーマルヘッドを数秒間で常温から９０〜１７０℃まで昇温させ、その温度を数秒間保持し、その後自然冷却により１分間程度で常温まで降温させる昇降温を数万〜数十万回繰り返す態様で使用される。上記サーミスタは、サーマルヘッドの発熱温度を計測し、その情報を外部の制御機器にサーミスタ用リード線５に送る。また通電用のリード線５は、外部電源からの電流をサーマルヘッドに送り込むためのものである。前記情報は、前記制御機器を介して外部電源からの電流送信停止のタイミングを決定するために利用される。
【００２９】
（実験）
上記本発明のサーマルヘッドを未使用状態から、１５０℃で１００時間保持する加熱実験を実施したところ、殆ど基板２の撓みは観測されなかった。しかし、熱変形抑制部材４を外した条件で同じ加熱実験を実施したところ、基板２の撓み量は５０〜６０μｍだった（ｎ＝２０）。前者の本発明のサーマルヘッドを用いてのリライトカードの文字消去実験では文字の消し残りが観測されなかったのに対し、後者のサーマルヘッドを用いて同じ文字消去実験を実施したところ、文字の消し残りが多数観測された。これにより本発明の有効性が確認された。
【００３０】
（他の実施の形態１）
予め支持部材３を加熱処理し、少なくともその表面を改質して縮合・重合反応が起き難くする。それ以外は上記実施の形態と同条件でサーマルヘッドを作製する。それにより熱変形がアルミナ製の基板２と同様に起き難くなり、結果として基板２の反りを抑制できる本発明のサーマルヘッドを提供できる。当該サーマルヘッドは上述した本発明の第１のサーマルヘッドに該当する。
【００３１】
（他の実施の形態２）
図１に示した熱変形抑制部材４を支持部材の内側底面に配した。それ以外は上記実施の形態と同条件でサーマルヘッドを作製する。このことによりサーマルヘッドの外形寸法を従来レベルに維持できる利点がある。
【００３２】
（他の実施の形態３）
図１に示した熱変形抑制部材４を支持部材３の側面（支持部材３の内側であるか外側であるかを問わない。）に配する。それ以外は上記実施の形態と同条件でサーマルヘッドを作製する。必要に応じて図１に示すように支持部材３底面（支持部材３の内側であるか外側であるかを問わない。）にも熱変形抑制部材４を配する。
【００３３】
（他の実施の形態４）
図１に示した支持部材３を、ボート形から底面部を省略した枠状とする。また熱変形抑制部材４を図１と同様に支持部材底面に配する。それ以外は上記実施の形態と同条件でサーマルヘッドを作製する（図５）。このことによりサーマルヘッドの外形寸法を従来レベル以下に維持できる利点、及び支持部材３の形状が単純となることからその成形性が良好となる点、支持部材３の底面部の熱収縮がなくなることから、全体として基板２及び支持部材３の変形の抑制が期待できる利点がある。
【００３４】
（他の実施の形態５）
他の実施の形態４において、熱変形抑制部材４を省略した形態である。前述のように支持部材３を枠状とすることで全体の熱変形量が低減することから、この形態は本発明の第１のサーマルヘッドに該当する。
【００３５】
【発明の効果】
本発明により、基板２の反りを抑制することで加熱分布を均一にすることができるサーマルヘッドを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のサーマルヘッドの概要を示す断面図である。
【図２】本発明にかかる支持部材が変形する様子を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態のサーマルヘッドの概要を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態のサーマルヘッドの製造の概要を示す図である。
【図５】本発明の他の実施の形態のサーマルヘッドの製造工程の概要を示す図である。
【図６】従来の実施の形態のサーマルヘッドの概要を示す断面図である。
【符号の説明】
１．発熱部
２．基板
３．支持部材
４．熱変形抑制部材
５．リード線
６．ランド
６’．ランド
７．抵抗体
８．ガラス
９．電極
１１．セラミック基板
１４．スルーホール
１５．分割用溝
２０．セラミック基板
２１．基材
３０．リード線
【図１】
2004017572.tif 000003
【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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