(57)【要約】【課題】サーマルプリントヘッドの湾曲を抑制しつつ、良好な放熱特性を得る。【解決手段】サーマルプリントヘッドに、互いに向かい合う第１面および第２面を持つ長方形の絶縁基板とこの絶縁基板の第１面にこの絶縁基板の長辺に沿って帯状に延びる発熱領域を形成する発熱抵抗体とを備えた発熱体板２０と、絶縁基板の第２面と向かい合う放熱板３０と、絶縁基板の第２面の発熱領域に対応する部分と放熱板３０との間に良伝熱性ゲルを充填した伝熱材部６１と、絶縁基板の長辺方向の中央部で発熱体板２０と放熱板３０とを接着剤で固着する接着剤部６２と、少なくとも接着剤部６２よりも発熱体板２０の長辺方向の両方の外側で発熱体板２０と放熱板３０とを接着する両面テープ６３と、を備える。【選択図】図１
2009061763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに向かい合う第１面および第２面を持つ長方形の絶縁基板とこの絶縁基板の第１面にこの絶縁基板の長辺に沿って帯状に延びる発熱領域を形成する発熱抵抗体とを備えた発熱体板と、
前記絶縁基板の第２面と向かい合う放熱板と、
前記絶縁基板の第２面の前記発熱領域に対応する部分と前記放熱板との間に良伝熱性ゲルを充填した伝熱材部と、
前記絶縁基板の長辺方向の中央部で前記発熱体板と前記放熱板とを接着剤で固着する接着剤部と、
少なくとも前記接着剤部よりも前記長辺方向の両方の外側で前記発熱体板と前記放熱板とを接着する両面テープと、
を具備することを特徴とするサーマルプリントヘッド。
【請求項２】
前記両面テープおよび前記接着剤部は、同一線上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項３】
前記両面テープは、前記絶縁基板の長辺方向の全体に亘って配置されていることを特徴とする請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項４】
前記放熱板は、前記接着剤部と前記伝熱材部との間に溝が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項５】
前記接着剤部は、前記伝熱部と前記絶縁基板の短辺方向に近接して設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項６】
前記発熱抵抗体を駆動する駆動回路が設けられた回路基板と、前記駆動回路と前記発熱体板との間に架け渡されたボンディングワイヤと、を具備することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項７】
熱を加えると変色する被印刷体に画像を形成するサーマルプリンタにおいて、
互いに向かい合う第１面および第２面を持つ長方形の絶縁基板とこの絶縁基板の第１面にこの絶縁基板の長辺に沿って帯状に延びる発熱領域を形成する発熱抵抗体とを備えた発熱体板と、
前記絶縁基板の第２面と向かい合う放熱板と、
前記絶縁基板の第２面の前記発熱領域に対応する部分と前記放熱板との間に良伝熱性ゲルを充填した伝熱材部と、
前記絶縁基板の長辺方向の中央部で前記発熱体板と前記放熱板とを固着する接着剤と、
少なくとも前記中央部よりも前記長辺方向の両方の外側で前記発熱体板と前記放熱板とを接着する両面テープと、
前記被印刷体を前記発熱領域に押し付けつつ前記発熱領域が延びる方向に垂直な方向に移動させるプラテンローラと、
を具備する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、サーマルプリントヘッドおよびサーマルプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
サーマルプリントヘッドは、発熱領域に配列された複数の発熱抵抗体を発熱させ、その熱により感熱記録紙などの被印刷体に文字や図形などの画像を形成する出力用デバイスである。このサーマルプリントヘッドは、バーコードプリンタ、デジタル製版機、ビデオプリンター、イメージャー、シールプリンターなどの記録機器に広く利用されている。
【０００３】
一般的なサーマルプリントヘッドは、放熱板と、放熱板に取り付けられた発熱体板と、発熱体板と同じ側で放熱板に取り付けられた回路基板とを備えている。この発熱体板の放熱板と相対する表面の反対側の表面の帯状に延びる発熱領域には、複数の発熱抵抗体が所定の間隔で直線状に配列されている。また、回路基板には、発熱抵抗体を駆動する駆動回路の一部となる駆動用ＩＣなどの電気部品が搭載されている。
【０００４】
このようなサーマルプリントヘッドを用いたプリンタは、一般的に、所定の弾性を持つ材料で円筒状に形成されたプラテンローラを備えている。このプラテンローラは、発熱抵抗体が配列された主走査方向を軸として、その側面が発熱領域に接するように配置され、その軸を中心に回転可能に設けられる。プラテンローラの回転によって、プラテンローラと発熱領域の間に挿入された被印刷体は、主走査方向に垂直な副走査方向に移動する。プラテンローラによって被印刷体を発熱領域に押し付けつつ、その被印刷体を副走査方向に移動させ、発熱領域の発熱パターンを被印刷体の移動とともに変化させることにより、所望の画像を被印刷体上に形成する。
【特許文献１】特許第３３２８７３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
サーマルヘッドの発熱体板は、一般的にセラミックスの絶縁基板に発熱抵抗体を設けたものである。また、一般的な放熱板は、アルミニウムなどの金属製の平板である。発熱体板と放熱板とは、たとえば接着剤で固着される。絶縁基板は放熱板に比べて熱膨張係数が小さいので、製造プロセス中の加熱や、サーマルプリントヘッドの動作時の温度変化によって、絶縁基板と放熱板の熱膨張率に違いが生じる。このため、放熱板が発熱体板に向かって凸状となるようにサーマルプリントヘッドが湾曲する場合がある。
【０００６】
特許文献１には、硬化後に弾性を有しない接着剤と硬化後に弾性を有する接着剤とを用いて発熱体板と放熱板とを接着して、湾曲を抑制する方法が記載されている。しかし、特許文献１に記載された方法では、発熱体板と放熱板との間は、接着剤あるいは両面テープで満たされているため、接着剤あるいは両面テープよりも高い伝熱特性は得られず、放熱特性を向上させることができない。
【０００７】
しかし、放熱特性を向上させるために発熱体板と放熱板とを高い伝熱性を有する物質で接着させると、接着力が低下してしまう。発熱体板と放熱板との間の接着力が低下すると、プラテンローラの回転などによって発熱体板を副走査方向に移動させる力が加えられた場合に発熱体板と放熱板との相対的な位置変化が生じる。このため、発熱体板と回路基板との相対的な位置変化が生じ、両者に架け渡されたボンディングワイヤが破断する場合がある。
【０００８】
そこで、本発明は、サーマルプリントヘッドの湾曲を抑制しつつ、良好な放熱特性を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するため、本発明は、サーマルプリントヘッドにおいて、互いに向かい合う第１面および第２面を持つ長方形の絶縁基板とこの絶縁基板の第１面にこの絶縁基板の長辺に沿って帯状に延びる発熱領域を形成する発熱抵抗体とを備えた発熱体板と、前記絶縁基板の第２面と向かい合う放熱板と、前記絶縁基板の第２面の前記発熱領域に対応する部分と前記放熱板との間に良伝熱性ゲルを充填した伝熱材部と、前記絶縁基板の長辺方向の中央部で前記発熱体板と前記放熱板とを接着剤で固着する接着剤部と、少なくとも前記中央部よりも前記長辺方向の両方の外側で前記発熱体板と前記放熱板とを接着する両面テープと、を具備することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、熱を加えると変色する被印刷体に画像を形成するサーマルプリンタにおいて、互いに向かい合う第１面および第２面を持つ長方形の絶縁基板とこの絶縁基板の第１面にこの絶縁基板の長辺に沿って帯状に延びる発熱領域を形成する発熱抵抗体とを備えた発熱体板と、前記絶縁基板の第２面と向かい合う放熱板と、前記絶縁基板の第２面の前記発熱領域に対応する部分と前記放熱板との間に良伝熱性ゲルを充填した伝熱材部と、前記絶縁基板の長辺方向の中央部で前記発熱体板と前記放熱板とを固着する接着剤と、少なくとも前記中央部よりも前記長辺方向の両方の外側で前記発熱体板と前記放熱板とを接着する両面テープと、前記被印刷体を前記発熱領域に押し付けつつ前記発熱領域が延びる方向に垂直な方向に移動させるプラテンローラと、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、サーマルプリントヘッドの湾曲を抑制しつつ、良好な放熱特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係るサーマルプリントヘッドの実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係るサーマルプリントヘッドの第１の実施の形態における図２および図３におけるＩ−Ｉ矢視断面図である。図２は、図１におけるII−II矢視断面図である。図３は、図１におけるIII−III矢視断面図である。図４は、本実施の形態におけるサーマルプリントヘッドの一部切欠斜視図である。
【００１４】
本実施の形態のサーマルプリントヘッド１０は、発熱体板２０および放熱板３０を有している。
【００１５】
発熱体板２０は、絶縁材料で長方形板状に形成された絶縁基板２２と、この絶縁基板２２の一方の表面に長辺に沿って帯状に延びる発熱領域２４を形成する発熱抵抗体２６とを備えている。絶縁基板２２は、アルミナなどの絶縁材料で形成された平板である。
【００１６】
発熱抵抗体２６は、たとえば絶縁基板２２の長辺方向に所定の間隔を置いて短辺方向に延びる抵抗体層２３と、その抵抗体層２３の表面に形成された金属配線層２８とによって形成されている。金属配線層２８は、絶縁基板２２の短辺方向の一部に切欠部が形成されていて、抵抗体層２３の金属配線層２８と重なり合わない部分が発熱抵抗体２６となる。
【００１７】
また、絶縁基板２２、発熱抵抗体２６および金属配線層２８を覆う保護膜層２９が形成されていてもよい。絶縁基板２２と発熱抵抗体２６との間には、グレーズ層が形成されていてもよい。
【００１８】
発熱抵抗体２６を発熱させる駆動回路は、たとえば回路基板４０の上に駆動用ＩＣ４２などによって形成されている。駆動用ＩＣ４２と金属配線層２８とは、たとえばボンディングワイヤ４４によって電気的に接続されている。また、駆動用ＩＣ４２と回路基板４０に形成された配線パターンの間も、たとえばボンディングワイヤ４４によって電気的に接続されている。駆動用ＩＣ４２およびボンディングワイヤ４４は、たとえば樹脂４８によって封止されている。発熱領域２４に所定の発熱パターンを形成するための制御信号や駆動電力は、たとえばコネクタ４６を介して回路基板４０に入力される。
【００１９】
放熱板３０は、たとえばアルミニウムなどの金属で形成された板である。発熱体板２０は、発熱領域２４の裏側の面で放熱板３０に載置される。回路基板４０は、放熱板３０の発熱体板２０を載置する面と同じ側の面に、たとえば接着剤６４などを介して載置される。
【００２０】
発熱体板２０と放熱板３０との間には、伝熱材部６１、接着剤部６２および両面テープ６３が配置される。本実施の形態では、接着剤部６２および両面テープ６３は、同一線上に配置されている。
【００２１】
伝熱材部６１は、絶縁基板２２の裏側の発熱領域２４に対応する部分と放熱板３０との間に良伝熱性ゲルを充填して形成される。接着剤部６２は、絶縁基板２２の長辺方向の中央部で発熱体板２０と放熱板３０とを接着剤で固着する部分である。両面テープ６３は、接着剤部６２よりも絶縁基板２２の長辺方向の外側に配置されて発熱体板２０と放熱板３０とを接着する。
【００２２】
接着剤部６２で発熱体板２０と放熱板３０とを固着する接着剤は、たとえばアクリル系あるいはエポキシ系の樹脂である。伝熱材部６１に充填される良伝熱性ゲルとは、少なくともこの接着剤部６２および両面テープ６３よりも熱伝導率が高い、ゲル状の物質であり、たとえばアルミナ粉末入りシリコンレジンである。また、この良伝熱性ゲルは、接着剤部６２で発熱体板２０と放熱板３０とを固着する接着剤および両面テープ６３よりも高い弾性を有している。接着剤部６２は、たとえば絶縁基板２２の長辺方向の長さの１／１０ないし１／３程度の領域に接着剤を充填して形成される。
【００２３】
図５は、本実施の形態におけるサーマルプリンタの一部の断面図である。
【００２４】
本実施の形態のサーマルプリントヘッド１０を用いたサーマルプリンタは、所定の弾性を持つ材料で円筒状に形成されたプラテンローラ５０を有している。このプラテンローラ５０は、発熱領域２４が延びる方向である主走査方向に平行な直線上に軸５２を持つ。また、プラテンローラ５０の側面が発熱領域２４に接するように配置され、軸５２を中心に回転可能に設けられる。
【００２５】
プラテンローラ５０の回転によって、プラテンローラ５０と発熱領域２４との間に挿入された感熱紙などの被印刷体５４は、主走査方向に垂直な副走査方向に移動する。プラテンローラ５０によって被印刷体５４を発熱領域２４に押し付けつつ、その被印刷体５４を副走査方向に移動させ、発熱領域２４の発熱パターンを被印刷体５４の移動とともに変化させることにより、所望の画像を媒体上に形成する。
【００２６】
サーマルプリントヘッド１０を用いたサーマルプリンタでは、発熱領域２４での発熱パターンによって被印刷体５４に画像を形成するため、発熱領域２４はできるだけ直線に近く、かつ、プラテンローラ５０に対して相対的に移動しないように保持することが好ましい。一般的にサーマルプリントヘッド１０は、放熱板３０でプリンタの筐体に固定されているため、発熱領域２４は放熱板３０に対して相対的に移動しないほうが好ましい。そこで、伝熱材部６１と接着剤部６２とをできるだけ近接させ、伝熱材部６１の反対側に位置する発熱領域２４を放熱板３０に対して相対的に移動させないようにしたほうがよい。
【００２７】
また、放熱板３０には、伝熱材部６１と接着剤部６２との間に溝３２を形成してもよい。このように放熱板３０に溝３２を形成しておくことにより、放熱板３０の伝熱材部６１と接する部分に良伝熱性ゲルを塗布し、接着剤部６２と接する部分に接着剤を塗布したときに、ゲルおよび接着剤が混ざり合うことがない。
【００２８】
このようなサーマルプリントヘッド１０では、発熱領域２４の裏側に良伝熱性ゲルが配置されるため、発熱領域２４で発生した熱が速やかに放熱板３０に伝達され、良好な放熱特性が得られる。また、絶縁基板２２の長辺方向の中央部では接着剤で固着しているため、絶縁基板２２と放熱板３０との間に十分な接着力を持たせることができる。この結果、たとえばプラテンローラ５０の回転などによって発熱体板２０を副走査方向に移動させる力が加えられたとしても、発熱体板２０全体としては、放熱板３０との相対的な位置変化を抑制することができる。このため、発熱体板２０と回路基板４０との相対的な位置変化も抑制され、ボンディングワイヤ４４の破断を抑制することができる。
【００２９】
一方、接着剤部６２の外側部分では両面テープ６３で接着している。両面テープ６３は、弾性を有していて絶縁基板２２および放熱板３０が広がる方向にある程度変形可能である。このため、絶縁基板２２と放熱板３０とに熱膨張による伸びあるいは縮みの差が生じたとしても、その差を両面テープ６３によって発熱体板２０の長辺方向の外側部分において吸収して、絶縁基板２２および放熱板３０の湾曲を抑制することができる。
【００３０】
また、本実施の形態では、接着剤部６２および両面テープ６３を同一線上に配置しているため、絶縁基板２２が短辺方向に短い場合であっても、接着剤部６２および両面テープ６３を配置するスペースを確保しやすい。
【００３１】
このように本実施の形態のサーマルプリントヘッド１０は、良好な放熱特性を持ち、発熱体板２０と放熱板３０との間に十分な接着力を持ち、さらに、絶縁基板２２および放熱板３０の湾曲が抑制されている。
【００３２】
［第２の実施の形態］
図６は、本発明に係るサーマルプリントヘッドの第２の実施の形態における断面図である。
【００３３】
本実施の形態のサーマルプリントヘッド１０（たとえば図４参照）は、第１の実施の形態と、発熱体板２０と放熱板３０の間での接着剤部６２および両面テープ６３の配置が異なっている。伝熱材部６１は、第１の実施の形態と同様に、絶縁基板２２（たとえば図２参照）の裏側の発熱領域２４（たとえば図２参照）に対応する部分と放熱板３０との間に位置する。
【００３４】
本実施の形態において、接着剤部６２は、絶縁基板２２の長辺方向の中央部に位置する。しかし、第１の実施の形態とは異なり、伝熱材部６１を挟んで回路基板４０の反対側に位置している。また、両面テープ６３は、発熱体板２０の長辺方向の全体に亘って配置されている。この場合であっても、両面テープ６３は、接着剤部６２よりも絶縁基板２２の長辺方向の外側にも配置されて発熱体板２０と放熱板３０とを接着する。
【００３５】
このようなサーマルプリントヘッド１０であっても、発熱領域２４の裏側に良伝熱性ゲルが配置されるため良好な放熱特性が得られる。また、絶縁基板２２の長辺方向の中央部では接着剤で固着しているため、絶縁基板２２と放熱板３０との間に十分な接着力を持たせることができる。さらに、絶縁基板２２と放熱板３０とに熱膨張による伸びあるいは縮みの差が生じたとしても、その差を両面テープ６３によって吸収して、絶縁基板２２および放熱板３０の湾曲を抑制することができる。
【００３６】
このように本実施の形態のサーマルプリントヘッド１０は、良好な放熱特性を持ち、発熱体板２０と放熱板３０との間に十分な接着力を持ち、さらに、絶縁基板２２および放熱板３０の湾曲が抑制されている。さらに、本実施の形態では、接着剤部６２を両面テープ６３と同一線上以外に配置できる場合には、両面テープ６３を発熱体板２０の長辺方向全体に亘って配置できるため、絶縁基板２２と放熱板３０との伸びあるいは縮みのより大きい差を吸収することができる。
【００３７】
［第３の実施の形態］
図７は、本発明に係るサーマルプリントヘッドの第３の実施の形態における断面図である。
【００３８】
本実施の形態のサーマルプリントヘッド１０（たとえば図４参照）は、第１の実施の形態と、発熱体板２０と放熱板３０の間での接着剤部６２および両面テープ６３の配置が異なっている。伝熱材部６１は、第１の実施の形態と同様に、絶縁基板２２（たとえば図２参照）の裏側の発熱領域２４（たとえば図２参照）に対応する部分と放熱板３０との間に位置する。また、接着剤部６２は、絶縁基板２２の長辺方向の中央部に位置する。
【００３９】
本実施の形態において、両面テープ６３は、発熱体板２０と放熱板３０との間の領域のほぼ全体に広がって配置される。この両面テープ６３には、伝熱材部６１および接着剤部６２に対応する部分を切り取っておき、伝熱材部６１および接着剤部６２は、これらの部分にそれぞれゲルおよび接着剤を充填することによって形成される。
【００４０】
このようなサーマルプリントヘッド１０であっても、発熱領域２４の裏側に良伝熱性ゲルが配置されるため、良好な放熱特性が得られる。また、絶縁基板２２の長辺方向の中央部では接着剤で固着しているため、絶縁基板２２と放熱板３０との間に十分な接着力を持たせることができる。さらに、絶縁基板２２と放熱板３０とに熱膨張による伸びあるいは縮みの差が生じたとしても、その差を両面テープ６３によって吸収して、絶縁基板２２および放熱板３０の湾曲を抑制することができる。
【００４１】
このように本実施の形態のサーマルプリントヘッド１０は、良好な放熱特性を持ち、発熱体板２０と放熱板３０との間に十分な接着力を持ち、さらに、絶縁基板２２および放熱板３０の湾曲が抑制されている。さらに、本実施の形態では、接着剤部６２を両面テープ６３と同一線上以外に配置できる場合には、両面テープ６３を発熱体板２０の長辺方向全体に亘って配置できるため、絶縁基板２２と放熱板３０との伸びあるいは縮みのより大きい差を吸収することができる。
【００４２】
［その他の実施の形態］
なお、以上の説明は単なる例示であり、本発明は上述の各実施の形態に限定されず、様々な形態で実施することができる。たとえば接着剤部は、伝熱材部を挟んで絶縁基板の短辺方向の両側に配置するなど、複数の部分に設けて必要な接着力を得るようにしてもよい。また、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係るサーマルプリントヘッドの第１の実施の形態における図２および図３におけるＩ−Ｉ矢視断面図である。
【図２】図１におけるII−II矢視断面図である。
【図３】図１におけるIII−III矢視断面図である。
【図４】本発明に係るサーマルプリントヘッドの第１の実施の形態における一部切欠斜視図である。
【図５】本発明に係るサーマルプリントヘッドの第１の実施の形態におけるサーマルプリンタの一部の断面図である。
【図６】本発明に係るサーマルプリントヘッドの第２の実施の形態における断面図である。
【図７】本発明に係るサーマルプリントヘッドの第３の実施の形態における断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０…サーマルプリントヘッド、２０…発熱体板、２２…絶縁基板、２３…抵抗体層、２４…発熱領域、２６…発熱抵抗体、２８…金属配線層、２９…保護膜層、３０…放熱板、３２…溝、４０…回路基板、４２…駆動用ＩＣ、４４…ボンディングワイヤ、４６…コネクタ、４８…樹脂、５０…プラテンローラ、５２…軸、５４…被印刷体、６１…伝熱材部、６２…接着剤部、６３…両面テープ、６４…接着剤
【図１】
2009061763.tif 000003
【図２】
2009061763.tif 000004
【図３】
2009061763.tif 000005
【図４】
2009061763.tif 000006
【図５】
2009061763.tif 000007
【図６】
2009061763.tif 000008
【図７】
2009061763.tif 000009