(57)【要約】【課題】ヘッド基板と放熱板との位置関係を安定化させて高品質の印画を形成することができる高性能のサーマルヘッド並びにサーマルプリンタを提供する。【解決手段】上面の一端に沿って複数の発熱抵抗体４を配列してなるヘッド基板１を、接着部材７を介して放熱板６上に載置させるとともに、前記ヘッド基板１の下面を放熱板６の上面に対して傾斜させて、ヘッド基板１の一端側下面の一部を放熱板６の上面に当接させてサーマルヘッドを構成する。【選択図】図１
2004224034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
四角形状を成すベースプレートの上面に、該上面の一端に沿って複数の発熱抵抗体を配列してなるヘッド基板を、接着部材を介して放熱板上に載置させるとともに、前記ヘッド基板の下面を放熱板の上面に対して傾斜させて、ヘッド基板の一端側下面の一部を放熱板の上面に当接させたことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
前記ヘッド基板、放熱板、及び接着部材で囲まれた領域に空間が形成されており、該空間の内部で、且つ前記発熱抵抗体の配列の直下に、放熱性樹脂材が設けられ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。
【請求項３】
前記放熱性樹脂材がヘッド基板の端面と放熱板の上面との間の領域にも設けられていることを特徴とする請求項２に記載のサーマルヘッド。
【請求項４】
前記放熱板の上面に溝部が形成されており、該溝部の内部に前記ヘッド基板の一端が挿入されている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】
前記溝部の内面と放熱板の上面との間の角部に面取りが施されており、該面取り部にヘッド基板下面の一部が当接されることを特徴とする請求項４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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファクシミリやビデオプリンタ等の記録デバイスとして用いられるサーマルヘッド、並びにサーマルプリンタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ファクシミリやビデオプリンタ等の記録デバイスとしてサーマルヘッドが用いられている。
【０００３】
かかる従来のサーマルヘッドは、例えば図６に示す如く、四角形状を成すベースプレート２２の上面に、その一端に沿って複数の発熱抵抗体２４を主走査方向に直線状に被着・配列したヘッド基板２１を、アルミニウム等の金属から成る放熱板２６上に両面テープ２７を介して載置させた構造を有しており、サーマルヘッドと、該ヘッド上に配設されるプラテンローラとの間に感熱紙等の記録媒体を送り込み、記録媒体をプラテンローラによって発熱抵抗体２４に対して押圧しつつ搬送させながら、発熱抵抗体２４を外部からの印画信号に基づいて個々に選択的に発熱させるとともに、該発熱した熱を発熱抵抗体２４上の感熱紙に伝導させ、該伝導させた熱によって感熱紙に所定の印画が形成される。
【０００４】
尚、前記ヘッド基板２１と放熱板２６との間に介在される両面テープ２７はヘッド基板２１を放熱板２６に対して接着するためのものであり、アクリル系樹脂やポリエステル系樹脂等の比較的軟らかい樹脂材料により１００μｍ〜１５０μｍの厚みに形成される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平３−５２１５２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のサーマルヘッドにおいては、ヘッド基板２１と放熱板２６との間に介在される両面テープ２７が比較的軟らかい樹脂材料により形成されているため、記録動作時、プラテンローラからの押圧力によって発熱抵抗体２４が配列されているヘッド基板２１の一端側が下方（放熱板側）へ大きく沈みこみ、ヘッド基板２１と放熱板２６との位置関係が不安定となってしまう。それ故、発熱抵抗体２４の高さ位置が初期状態より少しずれたり、発熱抵抗体２４に対する記録媒体の摺接力が小さくなったりして、形成される印画に歪みや濃度むらが形成される問題点を有していた。このような問題点は、サーマルヘッドを副走査方向（発熱抵抗体の配列と直交する方向）に小型化する場合に特に顕著に表れていた。
【０００７】
本発明は、上記欠点に鑑み案出されたものであり、その目的は、ヘッド基板と放熱板との位置関係を安定化させて高品質の印画を形成することができる高性能のサーマルヘッド並びにサーマルプリンタを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のサーマルヘッドは、四角形状を成すベースプレートの上面に、該上面の一端に沿って複数の発熱抵抗体を配列してなるヘッド基板を、接着部材を介して放熱板上に載置させるとともに、前記ヘッド基板の下面を放熱板の上面に対して傾斜させて、ヘッド基板の一端側下面の一部を放熱板の上面に当接させた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、前記ヘッド基板、放熱板、及び接着部材で囲まれた領域に空間が形成されており、該空間の内部で、且つ前記発熱抵抗体の配列の直下に、放熱性樹脂材が設けられている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、前記放熱性樹脂材がヘッド基板の端面と放熱板の上面との間の角部にも設けられ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、前記放熱板の上面に溝部が形成されており、該溝部の内部に前記ヘッド基板の一端が挿入されている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、前記溝部の内面と放熱板の上面との間の角部に面取りが施されており、該面取り部にヘッド基板下面の一部が当接されることを特徴とするものである。
【００１３】
そして本発明のサーマルプリンタは、上述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。
【００１４】
本発明のサーマルヘッドによれば、四角形状を成すベースプレートの上面に、該上面の一端に沿って複数の発熱抵抗体を配列してなるヘッド基板を、接着部材を介して放熱板上に載置させるとともに、前記ヘッド基板の下面を放熱板の上面に対して傾斜させて、ヘッド基板の一端側下面の一部を放熱板上に当接させたことから、記録動作時、プラテンローラからの押圧力が発熱抵抗体上に印加されたとしても、放熱板によってヘッド基板の一端側を直接支持することでヘッド基板の沈みこみが有効に防止され、ヘッド基板と放熱板との位置関係を安定化させることができる。従って、発熱抵抗体の高さや発熱抵抗体に対する記録媒体の摺接力を初期状態より略一定に保ち、歪みや濃度むらの少ない高品質の印画を形成することが可能となる。
【００１５】
また本発明のサーマルヘッドによれば、前記ヘッド基板、放熱板、及び接着部材で囲まれた領域に形成される空間の内部で、且つ前記発熱抵抗体の配列の直下に放熱性樹脂材を設けることにより、ヘッド基板内の熱の一部が放熱性樹脂材を介して放熱板へ良好に伝導するようになり、ヘッド基板が過度に熱くなることを有効に防止してヘッド基板の温度状態を印画に適した状態に保持することができる。
【００１６】
更に本発明のサーマルヘッドによれば、前記ヘッド基板の端面と放熱板の上面との間の角部にも放熱性樹脂材を設けることにより、ヘッド基板の熱がヘッド基板の上面側、端面側の双方より放熱板へ良好に伝導するようになり、放熱性を高めることができる。従って、サーマルヘッドを長時間にわたり連続的に使用した場合であっても、ヘッド基板の温度状態を印画に適した状態に保持できる。
【００１７】
また更に本発明のサーマルヘッドによれば、前記放熱板の上面に溝部を形成し、該溝部の内部に前記ヘッド基板の一端を挿入せしめることにより、ヘッド基板の下面を、その一端よりも内側で放熱板の上面に対して当接されるようになる。従って、ヘッド基板加工時における製造バラツキにより、ヘッド基板の一端面の直線性が喪失され、ヘッド基板の一端面に凹凸が形成されていたとしても、ヘッド基板の下面を発熱抵抗体の配列方向全体にわたり放熱板上面に良好に当接させることができ、ヘッド基板と放熱板との位置関係を安定させることが可能となる。
【００１８】
更にまた本発明のサーマルヘッドによれば、前記溝部の内面と放熱板の上面との間の角部に面取りを形成するとともに、該面取り部にヘッド基板下面の一部を当接させることにより、ヘッド基板が放熱板に対して当接する面積を広くすることができ、これによってもヘッド基板と放熱板との位置関係を更に安定化させることができる。
【００１９】
【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。
【００２０】
図１は本発明の一形態に係るサーマルヘッドの断面図であり、同図に示すサーマルヘッドは、大略的に、ヘッド基板１を接着部材７を介して放熱板６上に載置させた構造を有している。
【００２１】
前記ヘッド基板１は、アルミナセラミックスや単結晶シリコン、Ｆｅ−Ｎｉ合金等の種々の材料により長方形状を成すように形成されたベースプレート２の上面に、部分グレーズ層３や発熱抵抗体４、電極パターン５等を被着させた構成をとなっている。
【００２２】
前記ベースプレート２は、その上面で部分グレーズ層３や多数の発熱抵抗体４、電極パターン５等を支持する支持母材として機能するものであり、かかるベースプレート２が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・混合して泥漿状になすとともに、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得、しかる後、このセラミックグリーンシートを四角形状に打ち抜いた上、高温で焼成することによって製作される。
【００２３】
また、前記ベースプレート２の上面には、ガラス製の部分グレーズ層３がベースプレート２の一端（一方の長辺）に沿って帯状に被着され、その頂部付近には複数の発熱抵抗体４が設けられる。
【００２４】
前記部分グレーズ層３は、例えば曲率半径１ｍｍ〜４ｍｍの断面円弧状を成すように形成されており、その頂部の厚みは２０μｍ〜８０μｍに設定される。
【００２５】
この部分グレーズ層３は、例えば、熱伝導率が０．７Ｗ／ｍ・Ｋ〜１．０Ｗ／ｍ・Ｋのガラスにより形成されているため、その内部で発熱抵抗体４の熱の一部を蓄積してサーマルヘッドの熱応答性を良好に維持する作用、具体的には、発熱抵抗体４の温度を短時間で印画に必要な所定の温度まで上昇させる蓄熱層としての作用を為す。
【００２６】
尚、前記部分グレーズ層３は、ガラス粉末に適当な有機溶剤を添加・混合して得た所定のガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷等によってベースプレート２の上面に帯状に印刷・塗布し、これを高温で焼き付けることによって形成される。
【００２７】
更に、前記部分グレーズ層３の頂部付近に設けられる複数の発熱抵抗体４は、例えば６００ｄｐｉ（ｄｏｔ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）の密度で直線状に配列されており、各々がＴａＳｉＯ系、ＴｉＳｉＯ系、ＴｉＣＳｉＯ系等の電気抵抗材料から成っているため、その両端に接続される電極パターン５を介して外部からの電力が供給されるとジュール発熱を起こし、感熱紙に印画を形成するのに必要な温度、例えば１５０℃〜４００℃の温度に発熱する。
【００２８】
また、前記各発熱抵抗体４の両端に接続される電極パターン５は、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の金属材料により所定パターンに形成されており、発熱抵抗体４に所定の電力を供給する給電配線として機能する。
【００２９】
尚、前記発熱抵抗体４及び電極パターン５は、従来周知の薄膜形成技術、具体的には、スパッタリング、フォトリソグラフィー技術、エッチング技術等を採用することにより所定パターンを成すようにベースプレート２の上面に被着・形成される。
【００３０】
一方、ヘッド基板１が載置される放熱板６は、アルミニウムやＳＵＳ等の良熱伝導性の金属から成り、ヘッド基板１の熱の一部を吸収し、これを外部に放出することによってヘッド基板１中の温度が過度に高温となるのを有効に防止する作用を為す。
【００３１】
また前記ヘッド基板１と放熱板６との間に介在される接着部材７は、アクリル系樹脂やポリエステル樹脂等からなる両面テープや、あるいは、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性接着剤からなり、前記ヘッド基板１の他端側（他方の長辺側）下面と放熱板６の上面との間に配設され、ヘッド基板１と放熱板６とを強固に固定する作用を為している。
【００３２】
そして上述したヘッド基板１は、その下面が放熱板６の上面に対して０．１°〜２°の範囲内で傾斜するように配設されており、ヘッド基板１の一端側下面を放熱板６の上面に直に当接された形でヘッド基板１が放熱板上に載置・固定されている。
【００３３】
このため、プラテンローラ１０の押圧力が直接印加されるヘッド基板１の一端側が放熱板６でもって良好に支持されることとなり、記録動作時、サーマルヘッド上に配設されるプラテンローラ１０からの押圧力が発熱抵抗体４上に印加されたとしても、ヘッド基板１の沈みこみが有効に防止され、ヘッド基板１と放熱板６との位置関係を安定化させることができる。従って、発熱抵抗体４の高さや発熱抵抗体４に対する記録媒体の摺接力を初期状態より略一定に保ち、歪みや濃度むらの少ない高品質の印画を形成することが可能となる。
【００３４】
一方、前記ヘッド基板１、放熱板６、接着部材７との間には空間が形成されており、該空間内で、且つ発熱抵抗体４の直下には放熱性樹脂材８が介在されている。
【００３５】
前記放熱性樹脂材８は、シリコーン樹脂等のような熱伝導率が０．８Ｗ／ｍ・Ｋ以上の樹脂からなり、ヘッド基板１内の熱の一部を放熱板６に良好に伝導させ、ヘッド基板１が過度に熱くなることを有効に防止する作用を為しており、これによってヘッド基板１の温度状態を印画に適した状態に保持することができる。
【００３６】
尚、前記放熱板６は、アルミニウムから成る場合、アルミニウムのインゴット（塊）を従来周知の金属加工法等によって所定形状に成形することによって製作され、また得られた放熱板６に対するヘッド基板１の固定は、放熱板上の所定領域に、接着部材７及び前記放熱性樹脂材８をそれぞれ形成するとともに、前記ヘッド基板１を、他端側が接着部材７の形成領域に、発熱抵抗体４の直下が放熱性樹脂材８の形成領域に位置するように放熱板６の上面に載置させ、しかる後、ヘッド基板１の一端側下面を放熱板６の上面に対して直に当接させつつ放熱性樹脂材８を硬化させることによって行われる。
【００３７】
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２に示す如く、記録媒体をサーマルヘッドＴの発熱抵抗体４上に搬送する搬送手段として、プラテンローラ１０や搬送ローラ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ等が配設される。
【００３８】
前記プラテンローラ１０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の発熱抵抗体４上に回転可能に支持され、記録媒体を発熱抵抗体４に対して押圧しつつ記録媒体を発熱抵抗体４の配列と直交する方向（図中の矢印方向）に搬送する。
【００３９】
このとき、ヘッド基板１の一端側下面が放熱板６の上面に直に当接されているため、サーマルヘッド上に配設されるプラテンローラからの押圧力が発熱抵抗体４上に印加されたとしても、放熱板６がヘッド基板１を直接支持してヘッド基板１の沈みこみが有効に防止され、ヘッド基板１と放熱板６との位置関係を安定化させることができる。
【００４０】
また前記搬送ローラ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ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１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと前述のプラテンローラ１０とで記録媒体の走行を支持している。
【００４１】
そして、これと同時に多数の発熱抵抗体４を図示しないドライバーＩＣ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。
【００４２】
尚、本発明は、上述の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・改良が可能である。
【００４３】
例えば、前記ヘッド基板１の下面と放熱板６の上面との間に介在される接着部材７の配設位置をヘッド基板１の他端側に設定するようにしたが、ヘッド基板１の下面を放熱板６の上面に対して傾斜させた状態でヘッド基板１の一端側下面を放熱板６の上面に当接させることができる限り、接着部材７の配設位置をヘッド基板１のいかなる領域に設定してもよく、例えば接着部材７の配設位置をヘッド基板１との中央域や、あるいは、ヘッド基板の長手方向両端部等に設定するようにしても構わない。
【００４４】
また上述の実施形態においては、ヘッド基板１の一端側下面を放熱板６上に直に当接させるようにしたが、ヘッド基板１の一端側下面を、厚みが３μｍ以下の極めて薄い樹脂材を介して放熱板６上に当接させたとしても良く、この場合、樹脂材の厚みが極めて薄いため、ヘッド基板１が大きく沈み込むことは無い。尚、ヘッド基板１を直に放熱板６に当接させる方が好ましいことは勿論である。
【００４５】
更に上述の実施形態において、図３に示す如く、ヘッド基板１の一端側端面と放熱板６の上面との間に形成される角部にも放熱性樹脂材８’を設けるようにすれば、ヘッド基板１の熱がヘッド基板１の上面側、端面側の双方より放熱板６へ良好に伝導するようになり、放熱性をより高めることができる。従って、サーマルヘッドを長時間にわたり連続的に使用した場合であっても、ヘッド基板１の温度状態を印画に適した状態に保持できる。
【００４６】
また更に上述の実施形態において、図４や図５に示す如く、放熱板６の上面に溝部６ａを形成し、該溝部６ａの内部に前記ヘッド基板１の一端を挿入させておけば、ヘッド基板１の下面が、その一端よりも内側で放熱板６の上面に対して当接されるようになる。従って、ヘッド基板加工時における製造バラツキにより、ヘッド基板１の一端面の直線性が喪失され、ヘッド基板１の一端面に凹凸が形成されていたとしても、ヘッド基板１の下面を発熱抵抗体３の配列方向全体にわたり放熱板上面に良好に当接させることができ、ヘッド基板１と放熱板６との位置関係を安定させることが可能となる。尚、前記溝部６ａは、放熱板６の端面より所定の距離だけ内側に設けても良いし（図４参照）、あるいは、放熱板６の上面と端面との間の角部に設けても良い（図５参照）。また、このとき、溝部６ａの内部、あるいは放熱板６の上面とヘッド基板の端面との間の領域に放熱性樹脂材を充填するようにしても良い。
【００４７】
更にこの場合、溝部６ａの内面と放熱板６の上面との間に形成される角部に面取り部を形成するとともに、該面取り部にヘッド基板下面の一部を当接させることにより、ヘッド基板１が放熱板６に対して当接する面積を広くすることができ、これによってもヘッド基板１と放熱板６との位置関係を更に安定化させることができる。
【００４８】
更にまた上述の実施形態において、前記ヘッド基板１の一端側下面に形成される角部、あるいは、放熱板の上面角部に面取りを設け、かかる面取り部分でヘッド基板１と放熱板６とを面当接させるようにすれば、ヘッド基板１が放熱板６に対して直に当接する面積を広くすることができ、これによってもヘッド基板１と放熱板６との位置関係を更に安定化させることができる。
【００４９】
また更に上述の実施形態において、発熱抵抗体４や電極パターン５をＳｉＯ２やＳｉ３Ｎ４等の無機質材料からなる保護膜で被覆するようにしても良いことは言うまでもない。
【００５０】
【発明の効果】
本発明のサーマルヘッドによれば、四角形状を成すベースプレートの上面に、該上面の一端に沿って複数の発熱抵抗体を配列してなるヘッド基板を、接着部材を介して放熱板上に載置させるとともに、前記ヘッド基板の下面を放熱板の上面に対して傾斜させて、ヘッド基板の一端側下面の一部を放熱板上に当接させたことから、記録動作時、プラテンローラからの押圧力が発熱抵抗体上に印加されたとしても、放熱板によってヘッド基板の一端側を直接支持することでヘッド基板の沈みこみが有効に防止され、ヘッド基板と放熱板との位置関係を安定化させることができる。従って、発熱抵抗体の高さや発熱抵抗体に対する記録媒体の摺接力を初期状態より略一定に保ち、歪みや濃度むらの少ない高品質の印画を形成することが可能となる。
【００５１】
また本発明のサーマルヘッドによれば、前記ヘッド基板、放熱板、及び接着部材で囲まれた領域に形成される空間の内部で、且つ前記発熱抵抗体の配列の直下に放熱性樹脂材を設けることにより、ヘッド基板内の熱の一部が放熱性樹脂材を介して放熱板へ良好に伝導するようになり、ヘッド基板が過度に熱くなることを有効に防止してヘッド基板の温度状態を印画に適した状態に保持することができる。
【００５２】
更に本発明のサーマルヘッドによれば、前記ヘッド基板の端面と放熱板の上面との間の角部にも放熱性樹脂材を設けることにより、ヘッド基板の熱がヘッド基板の上面側、端面側の双方より放熱板へ良好に伝導するようになり、放熱性を高めることができる。従って、サーマルヘッドを長時間にわたり連続的に使用した場合であっても、ヘッド基板の温度状態を印画に適した状態に保持できる。
【００５３】
また更に本発明のサーマルヘッドによれば、前記放熱板の上面に溝部を形成し、該溝部の内部に前記ヘッド基板の一端を挿入せしめることにより、ヘッド基板の下面を、その一端よりも内側で放熱板の上面に対して当接されるようになる。従って、ヘッド基板加工時における製造バラツキにより、ヘッド基板の一端面の直線性が喪失され、ヘッド基板の一端面に凹凸が形成されていたとしても、ヘッド基板の下面を発熱抵抗体の配列方向全体にわたり放熱板上面に良好に当接させることができ、ヘッド基板と放熱板との位置関係を安定させることが可能となる。
【００５４】
更にまた本発明のサーマルヘッドによれば、前記溝部の内面と放熱板の上面との間の角部に面取りを形成するとともに、該面取り部にヘッド基板下面の一部を当接させることにより、ヘッド基板が放熱板に対して当接する面積を広くすることができ、これによってもヘッド基板と放熱板との位置関係を更に安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるサーマルヘッドの断面図である。
【図２】図１のサーマルヘッドを搭載したサーマルプリンタの概略図である。
【図３】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４】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】従来のサーマルヘッドの断面図である。
【符号の説明】
１・・・ヘッド基板
２・・・ベースプレート
２ａ・・面取り部
３・・・部分グレーズ層
４・・・発熱抵抗体
５・・・電極パターン
６・・・放熱板
６ａ・・溝部
７・・・接着部材
８，８’・・・放熱性樹脂材
１０・・・プラテンローラ
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ・・・搬送ローラ
【図１】
2004224034.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004224034.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2004224034.tif 000008