(57)【要約】【課題】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。【解決手段】複数個の発熱素子２及び該発熱素子２に電気的に接続される回路導体３を有したヘッド基板１と、複数個の配線導体５を有し、一端側がヘッド基板１の端部に沿って配設されるフレキシブル配線基板４と、を備え、該フレキシブル配線基板４の前記一端側で配線導体５を回路導体３に電気的に接続したサーマルヘッドにおいて、フレキシブル配線基板４は、ヘッド基板１の端部に沿った方向に関して該ヘッド基板１よりも外側に位置するはみ出し部１３を有し、該はみ出し部１３をフレキシブル配線基板４の上面側もしくは下面側に折り返す。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の発熱素子及び該発熱素子に電気的に接続される回路導体を有したヘッド基板と、複数個の配線導体を有し、一端側が前記ヘッド基板の端部に沿って配設されるフレキシブル配線基板と、を備え、該フレキシブル配線基板の前記一端側で前記配線導体を前記回路導体に電気的に接続したサーマルヘッドにおいて、
前記フレキシブル配線基板は、前記ヘッド基板の端部に沿った方向に関して該ヘッド基板よりも外側に位置するはみ出し部を有し、該はみ出し部をフレキシブル配線基板の上面側もしくは下面側に折り返したことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
前記はみ出し部に前記配線導体の少なくとも一部を配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】
前記フレキシブル配線基板の他端側に、前記配線導体を外部電気回路と電気的に接続するためのコネクタを取着するとともに、前記折り返されたはみ出し部を前記コネクタに対して取着した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】
前記回路導体は前記発熱素子に共通に接続される共通電極導体と、前記発熱素子に個別に接続される個別電極導体と、を備え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】
前記配線導体は前記共通電極導体に電気的に接続される電源配線導体を少なくとも備え、該電源配線導体を前記はみ出し部に配した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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発熱素子の発する熱を利用して記録動作を行う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。 
【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８および図９に示す如く、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共通電極導体２３ａ、個別電極導体２３ｂ等の回路導体２３が形成された四角形状のヘッド基板２１と、該ヘッド基板２１の回路導体２３に電気的に接続される複数個の配線導体２５を有したフレキシブル配線基板２４（以下、ＦＰＣと略記する）と、ヘッド基板２１とＦＰＣ２４とを接着材２７を介して上面で支持する支持部材３０と、で構成される。
【０００３】
ＦＰＣ２４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ＩＣ２９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。ＦＰＣ２４の配線導体２５は、ヘッド基板２１の共通電極導体２３ａに接続され、発熱素子２２に電源電力を供給するための電源電力導体２５ａと、ヘッド基板２１上の個別電極導体２３ｂにドライバーＩＣ内のスイッチング素子を介して接続され、ドライバーＩＣを駆動制御するための信号を供給するための信号配線導体２５ｂと、ヘッド基板２１の個別電極導体２３ｂにドライバーＩＣ内のグランド端子を介して接続されるグランド配線導体２３ｂとで構成される。
【０００４】
尚、ヘッド基板２１とＦＰＣ２４との電気的接続は、例えば半田溶着による場合、ＦＰＣ２４の一端側で露出された配線導体２５の一部を、ヘッド基板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ヘッド基板２１上の回路導体２３とを半田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、ＦＰＣ２４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）への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、ＦＰＣ２４の配線導体２５のパターンが複雑化する傾向にあり、ＦＰＣ２４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】
またＦＰＣ２４の配線導体２５のうち、ヘッド基板２１上の共通電極導体２３ａに接続される電源配線導体２５ａは比較的大電流が流れ、電圧降下が問題となりやすいことから、電源配線導体２５ａを大面積化することが望まれるが、この場合、電源配線導体２５ａのスペースによってサーマルヘッドが大型化する問題があった。
【０００８】
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】
【０００９】
本発明のサーマルヘッドは、複数個の発熱素子及び該発熱素子に電気的に接続される回路導体を有したヘッド基板と、複数個の配線導体を有し、一端側が前記ヘッド基板の端部に沿って配設されるフレキシブル配線基板と、を備え、該フレキシブル配線基板の前記一端側で前記配線導体を前記回路導体に電気的に接続したサーマルヘッドにおいて、前記フレキシブル配線基板は、前記ヘッド基板の端部に沿った方向に関して該ヘッド基板よりも外側に位置するはみ出し部を有し、該はみ出し部をフレキシブル配線基板の上面側もしくは下面側に折り返したことを特徴とする。
【００１０】
また本発明のサーマルヘッドは、上述のサーマルヘッドにおいて、前記はみ出し部に前記配線導体の少なくとも一部を配したことを特徴とする。
【００１１】
更に本発明のサーマルヘッドは、上述のサーマルヘッドにおいて、前記フレキシブル配線基板の他端側に、前記配線導体を外部電気回路と電気的に接続するためのコネクタを取着するとともに、前記折り返されたはみ出し部を前記コネクタに対して取着したことを特徴とする。
【００１２】
また更に本発明のサーマルヘッドは、上述のサーマルヘッドにおいて、前記回路導体は前記発熱素子に共通に接続される共通電極導体と、前記発熱素子に個別に接続される個別電極導体と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
更にまた本発明のサーマルヘッドは、上述のサーマルヘッドにおいて、前記配線導体は前記共通電極導体に電気的に接続される電源配線導体を少なくとも備え、該電源配線導体を前記はみ出し部に配したことを特徴とする。
【００１４】
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。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、前記フレキシブル配線基板にヘッド基板の端部に沿った方向に関して該ヘッド基板よりも外側に位置するはみ出し部を形成し、該はみ出し部をフレキシブル配線基板の上面側もしくは下面側に折り返したことから、はみ出し部に配線基板の一部を配することにより、フレキシブル配線基板をヘッド基板の端部に沿った方向に大型化することなくヘッド基板の端部に直交する方向に小型化することができる。
【００１６】
また本発明によれば、前記フレキシブル配線基板の他端側に、前記配線導体を外部電気回路と電気的に接続するためのコネクタを取着するとともに、前記折り返されたはみ出し部を前記コネクタに対して取着することにより、折り返されたはみ出し部を良好に固定することができる。
【００１７】
更に本発明によれば、フレキシブル配線基板の配線導体のうち、ヘッド基板上の共通電極導体に接続される電源配線導体をフレキシブル配線基板のはみ出し部に設けることにより、大電流が通電することで電圧降下が問題となりやすい電源配線導体を容易に大面積化することが可能となり、電源配線導体の配線抵抗を小さくできる。しかも、かかる電源配線導体の大面積化によってサーマルヘッドが大型化することも抑制でき、消費電力が小さい小型のサーマルヘッドを実現できる。
【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平面図、図２はその断面図、図３は図１のサーマルヘッドにおいて、ＦＰＣ（フレキシブル配線基板）のはみ出し部を展開した場合の平面図である。それらの図に示されるサーマルヘッドは大略的にヘッド基板１と、該ヘッド基板１に接続されるＦＰＣ４と、該ＦＰＣ４に取着されるコネクタ６と、ヘッド基板１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であり、その上面には発熱素子２や回路導体３等が設けられ、これらを支持する支持母材として機能する。
【００２１】
かかるヘッド基板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】
またヘッド基板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の密度でヘッド基板１の一辺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ＦＰＣ４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は一端がドライバーＩＣ９のスイッチング素子及びグランド端子、並びにＦＰＣ４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ＩＣ９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。
【００２５】
なお、発熱素子２および回路導体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１上に所定パターン、所定厚みに被着される。また発熱素子２や回路導体３上には、これらを被覆する保護膜８が被着されている。
【００２６】
またかかるヘッド基板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ＩＣ９に供給するためのＦＰＣ４が接続されている。
【００２７】
一方、ヘッド基板１に接続されるＦＰＣ４は、可撓性を有した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、前記ヘッド基板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おり、ヘッド基板１上の回路導体３に半田や異方性導電樹脂材等の導電材を介して接続される接続部１１を一端側に、コネクタ６のコネクタピンが挿着されるコネクタ部１２を他端側に、ヘッド基板１の端部に沿った方向に関して該ヘッド基板１の両端よりも外側に位置する一対のはみ出し部１３を両側に、それぞれ備えている。
【００２８】
このＦＰＣ４のはみ出し部１３には配線導体５の一部が配されているため、従来のＦＰＣ４と比べて配線導体５の配設に必要な中央付近のスペースを省くことができ、ヘッド基板１の端部に沿った方向と直交する方向（本実施形態においては副走査方向）に小型化することができる。
【００２９】
またこのはみ出し部１３は、ＦＰＣ４の上面側もしくは下面側（本実施形態では上面側）に折り返され、該折り返された部分がコネクタ６のコネクタピンに挿着される。それ故、ヘッド基板１の端部に沿った方向にサーマルヘッドが大型化することを防止するとともに、折り返されたはみ出し部１３を良好に固定することができる。
【００３０】
また本実施形態においては、ＦＰＣ４のはみ出し部を折り返し、該折り返し部をコネクタ６のコネクタピンに挿着したことから、コネクタ６の取着領域でＦＰＣ４が重畳した状態となり、コネクタ６が安定的にＦＰＣ４に取り付けられることとなる。従って、コネクタ６に対してプリンタ側に設けられる外部接続部材の着脱作業が容易になる。なお、コネクタピンに挿着されたＦＰＣ４のはみ出し部１３とＦＰＣ４との間に接着剤を充填すれば、ＦＰＣ４の強度が更に高くなり、エポキシ樹脂等の補強板を付加する必要もなくなるという利点もある。
【００３１】
またＦＰＣ４の配線導体５は、例えば、ヘッド基板１上の共通電極導体３ａに接続された電源配線導体５ａと、ドライバーＩＣ９のストローブ信号端子やデータ信号端子等を介してヘッド基板１上の個別電極導体３ｂに接続される信号配線導体５ｂと、ドライバーＩＣ９のグランド端子を介してヘッド基板１上の個別電極導体３ｂに接続されるグランド配線導体５ｂ等により構成されている。
【００３２】
これらの配線導体５のうち、外部電源より大電流が流れる共通電極導体３ａに電気的に接続される電源配線導体５ａをはみ出し部１３に配置し、はみ出し部１３の電源配線導体５aをコネクタ６のコネクタピンに電気的に接続するようにしている。このため、大電流が流れることで電圧降下が問題となりやすい電源配線導体５ａを容易に大面積化することが可能となり、電源配線導体５ａの配線抵抗を小さくできる。しかも、かかる電源配線導体の大面積化によってサーマルヘッドが大型化することも抑制でき、消費電力が小さい小型のサーマルヘッドを実現できる。
【００３３】
またＦＰＣ４の他端側に接続されるコネクタ６は、コネクタピンの一部を筐体で収容した構造を有しており、筐体内にプリンタ側の図示しない外部接続部材が挿着された場合、サーマルヘッドをプリンタ内の電気回路と電気的に接続する作用を為す。
【００３４】
コネクタ６とＦＰＣ４との電気的接続は、ＦＰＣ４に設けられた孔付きのランド１５にコネクタピンを挿着し、コネクタピンがＦＰＣ４を貫通した状態で、コネクタピンを半田等の導電材料によってＦＰＣ４の配線導体５に固着される。
【００３５】
そして、ヘッド基板１が載置される支持部材１０は、その上面でヘッド基板１およびＦＰＣ４等を支持するとともに、ヘッド基板１中の熱の一部をヘッド基板１の下面を介して吸収することによりヘッド基板１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。
【００３６】
このような支持部材１０は、例えば、アルミニウム等のインゴット（塊）を従来周知の金属加工法により所定形状となすことによって製作される。
【００３７】
尚、ＦＰＣ４をヘッド基板１に対して導電材で接合（例えば半田接合）し、支持部材１０に載置してヘッド組立を完成させるには、下記工程を経た方法が採用される（図４参照）。
【００３８】
工程１：ＦＰＣ４のコネクタ部１２、およびはみ出し部１３にコネクタ６を半田付けするためのランド１５を設ける（図４（ａ））。
【００３９】
工程２：ＦＰＣ４のはみ出し部を接続部１１の近傍でＦＰＣ４の主面に対して対向するように１８０°上方に折り曲げ、そのあと、コネクタ６をＦＰＣ４に半田付けする。本実施形態では、コネクタピンのうち、外側各２ピンをはみ出し部１３に、残り６ピンをコネクタ部１２に挿着し、半田付けする（図４（ｂ））。
【００４０】
工程３：ＦＰＣの接続部１１をヘッド基板１の端部に沿って重畳し、該重畳部で配線導体５を回路導体３に半田を介して当接させ、しかる後、これをヒーターバーを用いて所定温度で溶融させ、回路導体３および配線導体５を半田接合することによってヘッド基板１に電気的に接続する（図４（ｃ））。
【００４１】
工程４：ヘッド基板１の一部とＦＰＣ４を、アルミニウム等の良熱伝導性材料から成る支持部材１０の上面に両面テープ、接着剤等の接着材７を介して接着する（図４（ｄ））。
【００４２】
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ＩＣ９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。
【００４３】
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５に示す如く、サーマルヘッドＴを駆動する駆動手段Ｃと、上述の図示しない外部接続部材と、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１７や搬送ローラ１８等と、が配設される。
【００４４】
外部接続部材は、サーマルプリンタと上述のサーマルヘッドとを電気的に接続するためのものであり、通常、所定外力によりコネクタ部材６に嵌合するように形状を対応させたコネクタ６と同一材料（たとえばナイロン製）の外部コネクタが好適に使用され、サーマルプリンタ内にサーマルヘッドＴを組み込む際、両コネクタが接続される。
【００４５】
このとき、コネクタ６に対して外部接続部材の挿入方向に大きな力が印加されたとしても、ＦＰＣ４のはみ出し部１３がコネクタ６の取着領域で重畳されているため、該重畳部で比較的ＦＰＣ４が折れ曲がったりしにくくなる。それ故、サーマルヘッドＴとプリンタ本体との接続作業が簡便になり、サーマルプリンタの生産性を向上させることが可能となる。
【００４６】
一方、搬送手段としてのプラテンローラ１７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。
【００４７】
また搬送ローラ１８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１８と前述のプラテンローラ１７とで記録媒体の走行を支持している。
【００４８】
そして、これと同時に多数の発熱素子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。
【００４９】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものでは無く、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。
【００５０】
例えば、上述の実施形態においては、はみ出し部１３を、ＦＰＣ４の上面側に折り返すようにしたが、これに代えて、図６に示す如く、はみ出し部１３をＦＰＣ４の下面側に折り返すようにしても良い。
【００５１】
また上述の実施形態においては、ヘッド基板１とＦＰＣ４とを半田等により電気的に接続するようにしたが、これに代えて、図７に示す如く、ヘッド基板１とＦＰＣ４とをボンディングワイヤ等により接続するようにしても良い。
【００５２】
また上述の実施形態においては、ＦＰＣ４の両側にはみ出し部１３を設けるようにしたが、片側のみにはみ出し部１３を設けるようにしても構わない。
【００５３】
更に上述の実施形態においては、ＦＰＣ４のはみ出し部の折り返しを１回にしたが、これを複数回折り返すようにしても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態にかかるサーマルヘッドの平面図である。
【図２】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３】図１のサーマルヘッドにおいて、ＦＰＣのはみ出し部を展開した場合の平面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施形態にかかるサーマルヘッドの組立工程の説明図である。
【図５】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６】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７】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８】従来のサーマルヘッドの平面図である。
【図９】従来のサーマルヘッドの断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１・・・ヘッド基板
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・・・ＦＰＣ
５・・・配線導体
５ａ・・・電源配線導体
５ｂ・・・信号配線導体、グランド配線導体
６・・・コネクタ
７・・・接着材
９・・・ドライバーＩＣ
１０・・・支持部材
１１・・・ＦＰＣの接続部
１２・・・ＦＰＣのコネクタ部
１３・・・ＦＰＣのはみ出し部
１５・・・ランド
１７・・・プラテンローラ
１８・・・搬送ローラ
【図１】
2005238663.tif 000003
【図２】
2005238663.tif 000004
【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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【図９】
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