(57)【要約】【課題】基板を放熱板に対して強固に固定しておくことが可能なサーマルヘッド、並びにサーマルプリンタを提供すること。【解決手段】発熱素子を有する基板１を放熱板３上に載置させるとともに、該放熱板３と基板１との間の領域のうち、発熱素子の直下領域に放熱性接着材５を介在させ、該放熱性接着材５の存在しない領域に両面テープ６ａ，６ｂを介在させてなるサーマルヘッドにおいて、前記放熱板３上の表面粗さは、放熱性接着材５の介在領域よりも両面テープ６ａ，６ｂの介在領域で小さくなっている。【選択図】図１
2005022104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱素子を有する基板を放熱板上に載置させるとともに、該放熱板と基板との間の領域のうち、発熱素子の直下領域に放熱性接着材を介在させ、該放熱性接着材の存在しない領域に両面テープを介在させてなるサーマルヘッドにおいて、
前記放熱板上の表面粗さは、放熱性接着材の介在領域よりも両面テープの介在領域で小さくなっていることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載のサーマルヘッドと、前記発熱素子上に記録媒体を搬送する搬送手段と、前記サーマルヘッドを駆動する駆動手段と、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及びそれを用いた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、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、図３に示す如く、発熱素子列１２を有する長方形状の基板１１を、アルミニウム等の金属から成る放熱板１３上に載置させた構造を有しており、発熱素子列１２を構成する多数の発熱素子を外部からの画像データに基づいて個々に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紙等の記録媒体に伝導させ、記録媒体に所定の印画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。
【０００３】
前記放熱板１３は基板１１中の熱を吸収して、これを大気中に放散することにより基板１１の温度が過度に高温となるのを防止するためのものであり、その上面全体が略均一な表面粗さに設定され、上面に細かな窪みが多数形成されている。
【０００４】
また前記放熱板１３の上面には一対の溝１４ａ，１４ｂ  が形成されており、該放熱板１３上に基板１１を発熱素子列１２の直下領域が一対の溝間１４ａ−１４ｂ  に位置するようにして載置させている。
【０００５】
そして上記放熱板１３と基板１１との間には、一対の溝間１４ａ−１４ｂ  の領域には放熱性接着材１５が、一方の溝１４ａ  と放熱板１３の端部間の領域に両面テープ１６が介在されており、前記放熱性接着材１５によって基板１１中の熱を放熱板１３側に良好に伝導させ、また前記両面テープ１６によって基板１１と放熱板１３とを接着するようにしていた。
【０００６】
尚、前記放熱性接着材１５は、例えばシリコーン樹脂やアクリル樹脂等からなり、かかる樹脂材料の前駆体を放熱板１３の上面所定領域に塗布し、これを７０℃〜１２０℃の温度で熱硬化させることによって放熱板１３上に形成される。また両面テープ１６は、放熱板１３の上面所定領域に貼着させることによって放熱板１３上に被着される。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−９６７８０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したサーマルヘッドを構成する放熱板１３においては、その上面全体が略均一の表面粗さに設定されているのが一般的である。
【０００９】
一方、基板と放熱板との間の介在物のうち、放熱性接着材１５は、前駆体の粘度が比較的小さいため、放熱板の上面に存在する深い窪みにも良好に充填されるものの、両面テープ１６は放熱性接着材１５に比べて流動性が非常に小さいため、放熱板上の窪みに入り込みにくい。
【００１０】
このため、両面テープ１６と放熱板１３との間に多くの気泡が混入し、かかる密着強度が不十分となりやすく、プラテンローラからのサーマルヘッドに対する押圧力を特に大きくした場合等に長時間サーマルヘッドを使用すると、両面テープ１６が放熱板１３より剥がれ易くなり、基板１１の固定位置が不安定となりやすい問題があった。
【００１１】
また上記気泡が混入した部分で基板１１に蓄積した熱が放熱板１３に伝わりにくくなり、基板１１に熱がこもりやすくなる問題も誘発する。
【００１２】
本発明は上記問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、基板を放熱板に対して強固に固定しておくことが可能なサーマルヘッド、並びにサーマルプリンタを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のサーマルヘッドは発熱素子を有する基板を放熱板上に載置させるとともに、該放熱板と基板との間の領域のうち、発熱素子の直下領域に放熱性接着材を介在させ、該放熱性接着材の存在しない領域に両面テープを介在させてなるサーマルヘッドにおいて、前記放熱板上の表面粗さは、放熱性接着材の介在領域よりも両面テープの介在領域で小さくなっていることを特徴とする。
【００１４】
また本発明のサーマルプリンタは、上述のサーマルヘッドと、前記発熱素子上に記録媒体を搬送する搬送手段と、前記サーマルヘッドを駆動する駆動手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
【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。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、１  は基板、２  は発熱素子列、３  は放熱板、４ａ，４ａ  は一対の溝、５  は放熱性接着材、６ａ，６ｂは両面テープである。
【００１６】
前記基板１  は、アルミナセラミックスやガラス等の電気絶縁性材料、表面に酸化膜が形成された単結晶シリコン等の半導体材料など、種々の材料により形成されており、例えばアルミナセラミックスから成る場合、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・混合して泥漿状に成すとともに、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長方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。
【００１７】
また前記基板１  の上面にはガラス等から成るグレーズ層を介して発熱素子列２が配設される。
【００１８】
前記発熱素子列２  は多数の発熱素子を例えば３００ｄｐｉのドット密度で直線状に配列して成り、これら発熱素子は窒化タンタル等の電気抵抗材料から成っているため、図示しない回路導体やドライバーＩＣを介して所定の電力が印加されると感熱紙等の記録媒体に印画を形成するのに必要な所定の温度となる。
【００１９】
尚、前記発熱素子列２  は、従来周知の薄膜手法、具体的にはスパッタリングや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ってグレーズ層を有する基板１  の上面に所定パターンに被着・形成される。
【００２０】
また上記基板１  は、上面に一対の溝４ａ，４ｂ  を有する放熱板３  上に、発熱素子列２  の直下領域が一対の溝間４ａ−４ｂ  に位置するようにして載置され、該放熱板上面と基板下面の間には、一対の溝間４ａ−４ｂ  に放熱性接着材５  が、また溝の一方（４ａ）と放熱板上面の端部の間及び発熱素子列２  の列方向の両側に両面テープ６ａ，６ｂが介在されている。
【００２１】
前記放熱板３  はアルミニウムやＳＵＳ等の金属によって長方形状をなすように形成されており、放熱性接着材５の介在領域と両面テープ６ａ，６ｂの介在領域とで表面粗さを異ならせている。
【００２２】
すなわち、放熱性接着材５の介在領域より両面テープ６ａ，６ｂの介在領域の方が放熱板３の表面粗さが小さくなっている。例えば、放熱性接着材５の介在領域における放熱板３の表面粗さは算術平均粗さＲａで０．４μｍ〜０．５μｍの場合、両面テープ６ａ，６ｂの介在領域における表面粗さは算術平均粗さＲａで０．２４μｍ〜０．４μｍに設定されている。ただし、双方の算術平均粗さＲａが０．４μｍである場合は当然除かれる。
【００２３】
このような放熱板３  は、その上面で基板１  を支持するとともに、基板１中の熱を後述する放熱性接着材５  を介して吸収し、これを大気中に放散することで基板１  が過度に高温となるのを防止する作用を為す。
【００２４】
また前記放熱板上面の一対の溝４ａ，４ｂ  は、放熱板３  の長手方向に沿って略平行に形成されており、この２つの溝４ａ，４ｂ  はサーマルヘッドの組み立て工程において基板１  を放熱性接着材５  を介して放熱板３  上に載置する際、その内部で放熱性接着材５  の余剰分を収容し、基板１  −放熱板３  間に介在される放熱性接着材５  の幅を略一定とする作用を為す。
【００２５】
この放熱性接着材５  は、例えばシリコーン樹脂やアクリル樹脂から成っているもの、あるいは、これらの樹脂中にＡｌ２  Ｏ３やＳｉ等の良熱伝導性（Ａｌ２  Ｏ３の熱伝導率：約７．２×１０−３ｃａｌ／ｍｍ・ｓｅｃ・℃）の無機物粒子（粒径：３μｍ〜３０μｍ）を２０重量％〜８０重量％の割合で添加・混合して成るものが好適に使用される。
【００２６】
かかる放熱性接着材５  は、前駆体状態で粘度が非常に低い（２０〜７０Ｐａ・ｓ）ため、放熱性接着材５の形成にあたり、その前駆体を放熱板３上に塗布すると、前駆体が放熱板上に形成される多数の窪みの内部に良好に入り込み、放熱性接着材５  が窪みに十分に充填される。それ故、放熱性接着材５と放熱板３とを強固に接着することができる。
【００２７】
一方、前記放熱性接着材５  と共に基板１  及び放熱板３  間に介在される両面テープ６ａ，６ｂは、アクリル樹脂系のものが好適に使用され、基板１  を放熱板３  に対して接着する作用を為し、これら全ての両面テープ６ａ，６ｂは基板下面と放熱板上面とを略平行に位置させるべく略等しい厚み（５０μｍ〜１２５μｍ）を有している。
【００２８】
これらの両面テープ６ａ，６ｂは放熱性接着材５  等に比べ変形しにくいものの、両面テープ６ａ，６ｂの介在領域において放熱板３上の表面粗さが小さく、かかる表面の窪みの深さが浅くなっていることから、両面テープ６ａ，６ｂを前記窪みの内部に良好に入り込ませることができる。従って、両面テープ６ａ，６ｂと放熱板３とを、放熱性接着材５及び放熱板３と同様に強固に接着することができる。従って、サーマルヘッドに対して記録媒体を長時間にわたり繰返し摺接させたとしても、基板１の位置が大きくずれることはなく、歪みの少ない良好な印画を形成することが可能となる。
【００２９】
ここで、上述した放熱板３の表面粗さは、両面テープ６ａ，６ｂの介在領域で０．２４μｍ〜０．４μｍに、好ましくは、０．２６μｍ〜０．３０μｍに設定すればよく、一方、放熱性接着材５の介在領域では、０．４μｍ〜０．５μｍに、好ましくは０．４６μｍ〜０．５０μｍに設定すればよい。
【００３０】
また、記録動作時、サーマルヘッドの温度分布は発熱素子２の両端域よりも中央域で高くなり、該中央域におけるサーマルヘッドと記録媒体との摩擦力が大きくなる傾向にあるが、両面テープ６ａ，６ｂの介在領域及び／または放熱性接着材５の介在領域のうち、発熱素子列２の中央域で放熱板３の表面粗さが大きくなるように設定するようにすれば、上記中央域での基板１と放熱板３との接着力をより効果的に高めることができ、基板１がずれることを防止できる。
【００３１】
しかも、両面テープ６と放熱板３とを良好に密着させることができるため、両者間に介在される気泡の数が少なくなったり、あるいは、気泡の大きさが小さくなり、基板１から放熱板３に放出される熱量を増加させることができる。
【００３２】
また、放熱性接着材５の介在領域の方が放熱板３の表面粗さが大きいため、放熱性接着材５と放熱板３との接着面積が大きくなり、発熱素子の熱を効率的に放熱板３へ放出することができる。
【００３３】
尚、前記上面に溝４ａ，４ｂ  を有した放熱板３  は、アルミニウム等から成るインゴット（塊）を従来周知の金属加工法を採用し、所定形状と成すことによって製作され、かかる放熱板３  の上面所定領域に両面テープ６ａ，６ｂを貼着するとともに、一対の溝４ａ，４ｂ  間の領域にディスペンサ等を用いて放熱性接着材５  を塗布し、その上に基板１  を、発熱素子列２  の直下領域が一対の溝４ａ，４ｂ  間に位置するようにして載置させることで基板１  が放熱板３  上に接着・固定される。
【００３４】
かくして本発明のサーマルヘッドは、発熱素子列２  を構成する多数の発熱素子を外部からの画像データに基づいて個々に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紙等の記録媒体に伝導させ、記録媒体に所定の印画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。
【００３５】
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、サーマルヘッドＴを駆動する駆動手段Ｃと、記録媒体をサーマルヘッドＴの発熱素子列２上に搬送する搬送手段としてのプラテンローラ１０や搬送ローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ等が配設される。
【００３６】
前記駆動手段Ｃは、シフトレジスタやラッチ、スイッチングトランジスタ等を高密度に集積したドライバーＩＣや該ドライバーＩＣにストローブ信号やラッチ信号等の制御信号を供給する制御回路等を備えており、制御回路からの制御信号に基づいてドライバーＩＣ内のスイッチングトランジスタのオン・オフを切り換えることにより、発熱素子列２の発熱を制御するようにしている。
【００３７】
一方、搬送手段としてのプラテンローラ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の発熱素子列２上に回転可能に支持され、記録媒体を発熱素子列２に対して押圧しつつ記録媒体を発熱素子列２の配列と直交する方向（図中の矢印方向）に搬送する。
【００３８】
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。
【００３９】
そして、これと同時に多数の発熱素子列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。
【００４０】
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、改良等が可能である。
【００４１】
【実験例】
次に本発明の作用効果を実験例に基づき説明する。
この実験は、放熱板上面の表面粗さを両面テープの介在領域、放熱性接着材の介在領域で異ならせたサーマルヘッドサンプルを複数個形成し、これらサーマルヘッドの基板に、副走査方向の外力を少しずつ大きくなるように印加していき、基板が放熱板より剥がれた荷重を測定することで放熱板と基板との密着強度を調べるというものであり、その実験結果は表１の通りである。なお、サンプルＮｏ．Ａ−１〜Ａ−４では、両面テープがポリエチレン系、放熱性接着材がシリコーン樹脂系のものを使用し、一方、サンプルＮｏ．Ｂ−１〜Ｂ−４では、両面テープがアクリル樹脂系、放熱性接着材がシリコーン樹脂系のものを使用した。
【００４２】
【表１】
2005022104.tif 000003
【００４３】
この表１によれば、放熱性接着材の介在領域と両面テープの介在領域とで放熱板の表面粗さが同じ、もしくは、両面テープの介在領域の方が表面粗さが大きいサンプルＮｏ．Ａ−１，Ａ−２，Ｂ−１，Ｂ−２では、比較的小さな外力で基板が剥がれている。一方、両面テープの介在領域の表面粗さが比較的小さなサンプルＮｏ．Ａ−３，Ａ−４，Ｂ−３，Ｂ−４では、大きな外力まで耐えることができ、優れた接着力を有していることがわかる。特に両面テープの介在領域と放熱性接着材の介在領域との間で表面粗さの差が０．２μｍ以上あるサンプルＮｏ．Ａ−４，Ｂ−４では特に大きな外力まで耐えることができ、格段に優れた接着力を有していることがわかる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、発熱素子を有する基板を放熱板上に載置させるとともに、該放熱板と基板との間の領域のうち、発熱素子の直下領域に放熱性接着材を介在させ、該放熱性接着材の存在しない領域に両面テープを介在させ、更に、放熱板上の表面粗さを、放熱性接着材の介在領域よりも両面テープの介在領域の方で大きく設定したことから、放熱性接着材、両面テープ共に放熱板に対して強固に固着することができる。従って、サーマルプリンタを長期にわたり長時間使用した場合に、サーマルヘッドに対して記録媒体が繰返し摺接されたとしても、基板の固定位置が放熱板に対して大きくずれるといった不具合を有効に防止することができる。それ故、信頼性の高いサーマルプリンタが実現される。
【００４５】
しかも、両面テープと放熱板とを良好に密着させることができるため、両者間に介在される気泡の数が少なくなったり、あるいは、気泡の大きさが小さくなり、基板から放熱板に放出される熱量を増加させることができる。
【００４６】
また、放熱性接着材の介在領域の方が放熱板の表面粗さが大きいため、放熱性接着材と放熱板との接着面積が大きくなり、発熱素子の熱を効率的に放熱板へ放出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態に係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組み込んで構成したサーマルプリンタの概略側面図である。
【図３】従来のサーマルヘッドの断面図である。
【符号の説明】
１  ・・・基板
２  ・・・発熱素子列
３  ・・・放熱板
４ａ，４ａ  ・・・一対の溝
５  ・・・放熱性接着材
６ａ，６ｂ  ・・・両面テープ
１０・・・プラテンローラ
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ・・・搬送ローラ
Ｔ・・・サーマルヘッド
Ｃ・・・駆動手段
【図１】
2005022104.tif 000004
【図２】
2005022104.tif 000005
【図３】
2005022104.tif 000006