(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面と裏面を有し、前記表面に電気エネルギーを熱エネルギーに変換する多数の発熱体が形成される第１領域と前記第１領域以外の第２領域とを備える抵抗基板と、
前記抵抗基板の裏面側に配置されており、前記抵抗基板の第１領域に対応する第１部分と前記抵抗基板の第２領域に対応する第２部分との境界に位置して溝が形成された主面を有する放熱板と、
前記抵抗基板の裏面の第１領域と前記放熱板の第１部分との間に位置している高熱伝導度の放熱充填材と、
前記放熱充填材の内部に位置している高熱伝導度の金属薄膜と、
前記抵抗基板の裏面の第２領域と前記放熱板の第２部分との間に位置しており、前記抵抗基板と前記放熱板とを付着する接着剤とを備え、
前記放熱板の主面に形成された溝によって前記放熱充填材と前記接着剤とを分離することを特徴とする感熱記録素子。
【請求項２】
前記金属薄膜の厚さは数十μm以上であり、前記接着剤の厚さより小さいことを特徴とする、請求項１に記載の感熱記録素子。
【請求項３】
前記金属薄膜の材料は銅またはアルミニウムであることを特徴とする、請求項１または２に記載の感熱記録素子。
【請求項４】
前記放熱充填材の材料は粘性を有していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の感熱記録素子。
【請求項５】
前記放熱充填材はシリコングリースであることを特徴とする、請求項４に記載の感熱記録素子。
【請求項６】
前記発熱体及び前記抵抗基板を個別駆動する駆動集積回路と、前記駆動集積回路と連結されており、前記駆動集積回路が付着され、かつ前記放熱板の上部に付着されている駆動基板とをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の感熱記録素子。
【請求項７】
前記駆動集積回路を囲んでおり、前記駆動集積回路を保護する保護材をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の感熱記録素子。
【請求項８】
前記保護材を覆っている蓋をさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載の感熱記録素子。
【請求項９】
表面に電気エネルギーを熱エネルギーに変換する多数の発熱体が形成される第１領域と前記第１領域以外の第２領域とを備える抵抗基板と前記抵抗基板の裏面側に配置され前記抵抗基板の第１領域に対応する第１部分と前記抵抗基板の第２領域に対応する第２部分とを備える放熱板とを有する感熱記録素子の製造方法であって、
前記第１部分を挟むように２個の溝が形成されている放熱板の両溝の間を除いた残りの主面に両面テープを接着する工程と、前記放熱板の前記両溝の間に放熱充填剤を塗布する工程と、前記放熱充填剤の上に金属薄膜を付着し、さらに放熱充填剤を塗布する工程と、抵抗基板を前記放熱板に付着する工程と、を含むことを特徴とする感熱記録素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感熱記録素子及びその製造方法に係わり、より詳しく説明すると、抵抗基板と放熱板との間に金属薄膜と放熱充填材を共に挿入した感熱記録素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
感熱記録(thermal recording) とは、感熱紙(thermal paper) の熱発色現象、すなわち、熱を付加した部分のみが黒い色に変色する現象を利用して文字または図形を記録する方式を言う。
かかる感熱記録に用いられる装置としては、感熱式プリンタ(thermal printer) などがあり、感熱式プリンタは電気エネルギーを熱エネルギーに変換する抵抗発熱体がドット形態で形成されている感熱記録素子(TPH:thermal print head)を用いる。
【０００３】
かかる感熱プリンタを用いて文字や図形などの印字を行う時には、感熱記録素子を感熱紙などの媒体に接触させた状態で、データに基づいて入力される電気信号により、ドット形態で分布されている抵抗発熱体を選択的に加熱して発熱が生じるようにし、この熱を媒体に感熱させて文字や図形を記録する。
従来の感熱記録素子について添付の図面に基づいてさらに詳細に説明する。
【０００４】
図１は、従来の感熱記録素子を図示した断面図であり、図２は図１の引用符号10部分の斜視図である。
図１に図示されたとおり、従来の感熱記録素子は、電流を流すと発熱する多数の発熱体(2) が一方の面に形成されており、セラミックス(ceramics)などの物質からなる抵抗基板(1) と、抵抗基板(1) 及び発熱体(2) を個別駆動する駆動集積回路(21)及びこれと連結されており、かつ駆動集積回路(21)が付着されている駆動基板(30)とを含んでいる。
【０００５】
図２に図示したとおり、発熱体(2) は一定の方向にドット形態で直線に沿って形成されており、選択的に駆動・加熱されて感熱紙に熱を加える。
発熱体(2) から生じる熱を放出するために、熱伝導度の良い金属などの物質からなる放熱板(3) が抵抗基板(1) の下部に接着剤(4) で付着されており、この放熱板(3) の一部は駆動基板(30)の一部と接着剤(4) で連結されて駆動基板(30)を支持している。
【０００６】
駆動基板(30)の他の一部はコネクタ(40)によって連結されている。また、保護材(22)が駆動集積回路(21)を囲んで駆動集積回路(21)を保護しており、保護材(22)の上部を蓋(20)が覆っている。蓋(20)はねじ(screw)(50) によって駆動基板(30)に付着されている。
ところが、かかる感熱記録素子が実温で用いられる場合、発熱体(2) から発生した熱によって抵抗基板(1) の表面温度が約80℃に達する。従って、かかる感熱記録素子においては発熱体(2) から発生した熱のうち、発色に寄与しない熱は外部に充分に放出されて次のラインの印刷に影響を与えてはならない。
【０００７】
熱の放出が充分でない場合、蓄熱による濃度染みやカラー染みなどが発生しやすい。従って、放熱を向上し、かつ装着を容易にするために前述したとおり放熱板(3) を抵抗基板(1) の下部に付着する。
抵抗基板(1) と放熱板を付着する時には図２のとおり接着剤(4) を用いるが、通常的に用いる接着剤としては両面テープがある。
【０００８】
両面テープを用いる理由は次のとおりである。抵抗基板(1) と放熱板(3) の熱膨張係数の差が大きいため抵抗基板(1) と放熱板(3) とが完全に固定されるように付着されている場合、この熱膨張係数の差のためバイメタル(bimetal) 原理によって捻じれが生じる。
両面テープを用いると、この熱膨張係数の差に従う応力の吸収がよいため抵抗基板(1) の捻じれを防止することができ、製造し易くなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、普通の両面テープは熱伝導度が普通0.5 ×10−３cal/cm・sec ・℃以下で非常に低いため、抵抗基板(1) から発生する熱が放熱板(3) に充分に伝達できず、抵抗基板(1) に熱が蓄積されて濃度染みや、カラー染みなどが生じるという問題点がある。従って、特にカラープリンタ、高速ラベルプリンタなど高速プリンタには両面テープを用いることができない。
【００１０】
かかる問題点を克服するため、接着剤の代わりに冷却材を用いる場合もある。しかしながら、冷却材の厚さが部分的に違うため冷却効果が均一にならず、部分によっては濃淡(contrast)が異なるという問題点がある。
かかる問題点を克服するための方法として次のような様々なことが提示されている。
【００１１】
かかる従来の技術について図３及び図４を参考として詳細に説明する。
図３に図示したような構造においては、発熱体(2) が形成されている部分に対応する抵抗基板(1) の底面と放熱板(3) との間に接着剤(4) の代わりに冷却材または放熱充填材(6) を挟み込んで、放熱板(3) の表面に発熱体(2) の形成方向に沿って長い２個の溝(5) を作り、この溝(5) を境界として抵抗基板(1) と放熱板(3) を付着する接着剤(4) が放熱充填材(6) の両側に位置している。
【００１２】
ここに用いられる放熱充填材(6) の材料は大きさ１μｍ以下の酸化アルミニウムまたは酸化亜鉛などの微細粒子とシリコンオイルなどの混合物であって、粘性を有しており、かつ熱伝導度は約1.5 〜3.0 ×10−３cal/cm・sec 程度である。
この放熱充填材(6) は前述した技術に比べて約３倍〜６倍の熱伝導度を有しているので冷却効果を高めることができる。
【００１３】
一方、抵抗基板(1) と放熱板(3) とを付着する時、抵抗基板(1) が押されることによって放熱充填材(6) が押されて広がるが、この際放熱充填材(6) が接着剤(4) に到達して接着剤(4) の接着力を低下させることを防止し、放熱充填材(6) が均一に広がるようにするために２個の長い溝(5) を形成したわけである。
また、図４に示すものは、発熱体(2) が形成されている直線に沿って放熱板(3) の表面に長い中央溝(5′) を形成し、その両側にさらに溝(5) を形成してから熱伝導度の良い定着剤(6′) を充填させた構造である。
【００１４】
これは定着剤(6′) を挿入した抵抗基板(1) と放熱板(3) とを加圧した状態で高温において硬化させて製造するものであって、溝(5) は加圧の際生じる余分の材料をストップさせる役割を果たす。
しかしながら、図３及び図４に図示したとおり、従来の技術の場合には抵抗基板(1) と放熱板(3) とを接着する時、定着剤(6′) または放熱充填材(6) に気泡が生成されるか、若しくは接着剤(4) が重なるなどによって局部的に抵抗基板(1) に蓄熱が誘発される。その上、高速に印刷する時には放熱充填材(6) 及び定着剤(6′) の熱伝導のみでは放熱が充分になされていないという問題点がある。
【００１５】
本発明はかかる問題点を解決するためのものであって、局部的蓄熱を防止し、放熱特性を強化するための感熱記録素子を提供する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため本発明は熱伝導度のよい金属薄膜を放熱充填材の内部に挿入して多数の発熱体が形成されている抵抗基板と放熱板との間に挟み込んだ構成を選択する。
放熱充填材が挿入されていない部分は抵抗基板と放熱板とを接着する接着剤が付着されており、放熱充填材と接着剤との間の放熱板の表面には発熱体に沿って長い溝が形成されている。
【００１７】
従って、本発明に基づいた感熱記録素子は、表面と裏面とを有しており、表面に電気エネルギーを熱エネルギーに変換する多数の発熱体が形成される第１領域と第１領域以外の第２領域とを備える抵抗基板と；抵抗基板の裏面側に配置されており、抵抗基板の第１領域に対応する第１部分と抵抗基板の第２領域に対応する第２部分との境界に位置して溝が形成された主面を有する放熱板と；抵抗基板の裏面の第１領域と前記放熱板の第１部分との間に位置している高熱伝導度の放熱充填材と；放熱充填材の内部に位置している高熱伝導度の金属薄膜と；抵抗基板の裏面の第２領域と放熱板の第２部分との間に位置しており、抵抗基板と放熱板とを付着する接着剤とを備えており、放熱板の主面に形成された溝によって放熱充填材と接着剤とを分離している。
【００１８】
ここで、金属薄膜の材料は熱伝導度のよい銅またはアルミニウムであり、厚さは数十μｍ以上であり、接着剤の厚さより薄いものが好ましい。そして、放熱充填材の材料は粘性を有しているシリコングリースを用いることが良い。
また、発熱体及び抵抗基板を個別駆動する駆動集積回路と、これと連結されており、駆動集積回路が付着され、かつ放熱板の上部に付着されている駆動基板とをさらに含む構成とすることができる。この場合、駆動集積回路を囲んでおり、かつ駆動集積回路を保護する保護材、そして保護材を覆っている蓋をさらに含むこともできる。
【００１９】
かかる構成の感熱記録素子を製造する本発明に基づいた方法は、表面に電気エネルギーを熱エネルギーに変換する多数の発熱体が形成される第１領域と第１領域以外の第２領域とを備える抵抗基板と抵抗基板の裏面側に配置され抵抗基板の第１領域に対応する第１部分と抵抗基板の第２領域に対応する第２部分とを備える放熱板とを有する感熱記録素子の製造方法であって、第１部分を挟むように２個の溝が形成されている放熱板の両溝の間を除いた残りの主面に両面テープを接着する工程と、前記放熱板の前記両溝の間に放熱充填剤を塗布する工程と、前記放熱充填剤の上に金属薄膜を付着し、さらに放熱充填剤を塗布する工程と、抵抗基板を前記放熱板に付着する工程とを含む。
【００２０】
このように、金属薄膜を挿入することによって、放熱充填材の気泡発生を抑制することができ、気泡が生じるとしても両面テープ、即ち接着剤の厚さ程は発生しないため気泡による局部的蓄熱を減少して濃度染みを減少することができる。また、放熱充填材より熱伝導度の良い金属薄膜が挿入されることによって全体的な熱伝導度が高くなって高速でもカラー染みのない画像が得られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明に基づいた感熱記録素子の実施の形態を添付の図面を参考にして本発明に属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できる程度に詳細に説明する。
図５は、本発明に基づいた感熱記録素子の断面図であり、図６は、図５において引用符号10に該当する部分の例を図示した斜視図である。
【００２２】
アルミナセラミックス(alumina ceramics)のように電気絶縁性と剛体性(rigidity)を共に有している偏平な板である抵抗基板(1) の表面に電気エネルギーを熱エネルギーに変換させる多数の発熱体(2) が形成されている。発熱体(2) はドット形態であり、抵抗基板(1) の一方の直線に沿って形成されている。抵抗基板(1) の裏面を発熱体(2) が形成されている部分に対応する第１領域(A) とそうでない第２領域とに分ければ、第１領域(A) に対応する表面には発熱体(2) が形成されている。
【００２３】
抵抗基板(1) の下部にはアルミニウム合金のように軽い合金物質からなる放熱板(3) があり、抵抗基板(1) と面する放熱板(3) の主面は抵抗基板(1) の裏面の第１領域(A) に対応する第１部分(A´) と抵抗基板(1) の裏面の第２領域に対応する第２部分に分けられる。
抵抗基板(1) の裏面の第１領域と放熱板(3) の第１部分の間には熱伝導度の高い放熱充填材(6) が挿入されており、この放熱充填材(6) の内部には熱伝導度の高い金属薄膜(7) が挟まれている。
【００２４】
放熱充填材(6) としては、シリコングリースを用いるか、若しくは酸化アルミニウムまたは酸化亜鉛などの微細粒子をシリコンオイルなどと混ぜて製造した粘液質の物質などを使用し、金属薄膜(7) の材料としては熱伝導度の非常に優れた銅またはアルミニウムを用いる。
抵抗基板(1) の裏面の第２領域と放熱板(3) の第２部分の間には接着剤(4) があって抵抗基板(1) と放熱板(3) とを接着している。接着剤(4) としては、両面テープを主に用いる。
【００２５】
金属薄膜(7) の厚さは数十μｍから接着剤(4) の厚さより薄いものが好ましい。
放熱板(3) の主面には２個の溝(5) が形成されており、この溝(5) は第１領域(A) と第２領域との間に形成されている放熱充填材(6) と接着剤(4) とを分離する役割を果たす。
【００２６】
また、この感熱記録素子は抵抗基板(1) 及び発熱体(2) を個別駆動する駆動集積回路(21)及びこれと連結されており、駆動集積回路(21)が付着されている駆動基板(30)を含んでいる。放熱板(3) の一部は駆動基板(30)の一部と接着剤(4) で連結されて駆動基板(30)を支持している。駆動基板(30)の他の一部はコネクタ(40)によって支持されている。
【００２７】
保護材(22)が駆動集積回路(21)を囲んでいるため駆動集積回路(21)を保護し、保護材(22)上部を蓋(20)が覆っている。蓋(20)はねじ(50)によって駆動基板(30)に付着されている。
かかる構造の感熱記録素子を製造する方法を詳細に説明する。
両面テープを２個の溝(5) が形成されている放熱板(3) の第２部分に接着し、両溝(5) の間にシルク印刷法を利用して放熱充填剤を塗布する。
【００２８】
塗布された放熱充填剤の上に金属薄膜(7) を付着してその上にさらにシルク印刷法を利用して放熱充填剤を塗布する。
最後に、抵抗基板(1) を整列して放熱板(3) に付着すれば良く、以降の工程、即ち駆動集積回路などを付着する工程は従来と同様である。
【００２９】
【発明の効果】
このように金属薄膜を挿入することによって、放熱充填材の気泡発生を抑制することができ、気泡が発生するとしても両面テープ、即ち接着剤の厚さ程は発生しないため気泡による局部的蓄熱を減少して濃度染みを減少することができる。また、放熱充填材より熱伝導度のよい金属薄膜が挿入されることによって、全体的な熱伝導度が高くなって高速でもカラー染みのない画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の感熱記録素子の１例を図示した断面図である。
【図２】図１において引用符号10に該当する部分の例を図示した斜視図である。
【図３】他の従来技術を示す断面図である。
【図４】他の従来技術を示す断面図である。
【図５】本発明に基づいた感熱記録素子を図示した断面図である。
【図６】図５において引用符号10に該当する部分の例を図示した斜視図である。
【符号の説明】
１：抵抗基板
２：発熱体
３：放熱板
４：接着剤
５：溝
６：放熱充填材
７：金属薄膜
２０：蓋
２１：駆動集積回路
２２：保護材
３０：駆動基板
４０：コネクタ
５０：ねじ
【図１】
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【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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