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JP2009166339A - Thermal printing head - Google Patents

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JP2009166339A
JP2009166339A JP2008006388A JP2008006388A JP2009166339A JP 2009166339 A JP2009166339 A JP 2009166339A JP 2008006388 A JP2008006388 A JP 2008006388A JP 2008006388 A JP2008006388 A JP 2008006388A JP 2009166339 A JP2009166339 A JP 2009166339A
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JP
Japan
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heat
support substrate
glaze layer
electrode
cooling fin
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2008006388A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeto Sato
成人 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Hokuto Electronics Corp
Original Assignee
Toshiba Hokuto Electronics Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Hokuto Electronics Corp filed Critical Toshiba Hokuto Electronics Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermal printing head with a near-edge structure capable of performing speedup and making high image quality. <P>SOLUTION: A resistor substrate part 12A and a driving circuit substrate part 12B are arranged on a heat sink 11, and a cooling fin 13 projecting on its end part of the heat sink 11 is formed into an integrated structure with the heat sink 11, and a supporting substrate 15 and a driving circuit substrate 21 are stuck thereon through a heat dissipation adhesive material 14. The cooling fin 13 is thermally brought into contact with the end face 15a of the supporting substrate 15 through the heat dissipation adhesive material 14. A heat emitting resistor layer 17 is formed on a convex glaze layer 16 near the end face 15a, and a first electrode 18a and a second electrode 18b are formed by providing a gap G on its inclined face, and the gap G part is made to be a heat emitting part 19. A protective film 20 is formed by covering the whole face, and a driving IC 22 on the driving circuit substrate 21 is connected with the electrode on a bonding wire W, and is hermetically sealed with a sealing material 23. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は画像記録デバイスとして用いるサーマルプリントヘッドに関する。   The present invention relates to a thermal print head used as an image recording device.

サーマルプリントヘッドは、低騒音で低ランニングコストなどの利点を有し、バーコードプリンタや計量機、デジタル製版機、ビデオプリンター、イメージャー、シールプリンター等の各記録機器に広く利用されている。一般的に、サーマルプリントヘッドは、画像形成のための発熱部を設けた支持基板および駆動ICを搭載した駆動回路基板などを、放熱板の一主面上に配置した構造になっている。   Thermal print heads have advantages such as low noise and low running cost, and are widely used in recording devices such as barcode printers, weighing machines, digital plate-making machines, video printers, imagers, and seal printers. In general, a thermal print head has a structure in which a support substrate provided with a heat generating portion for image formation, a drive circuit substrate mounted with a drive IC, and the like are arranged on one main surface of a heat sink.

そして、特にヘッド寸法の縮小化が容易になるものとして、いわゆるニアエッジ構造のサーマルプリントヘッドがある(例えば、特許文献1参照)。このサーマルプリントヘッドは、通常、ヘッド上において記録媒体が搬送される方向(副走査方向)に直交する方向(主走査方向)に沿い延在し配設された凸状グレーズ層を有している。そして、駆動回路基板面上に突出する駆動ICが走行中の記録媒体と接触しないように、凸状グレーズ層の頭頂部を挟んで、駆動ICの反対側に発熱部を配置し、発熱部を支持基板の縁端部(ニアエッジ)に設ける。図4はこの構成の一例を示す副走査方向の断面図である。   In particular, there is a so-called near-edge structure thermal print head that facilitates reduction in head dimensions (see, for example, Patent Document 1). This thermal print head usually has a convex glaze layer extending and disposed along a direction (main scanning direction) orthogonal to a direction (sub-scanning direction) in which a recording medium is conveyed on the head. . Then, a heating part is arranged on the opposite side of the driving IC with the top of the convex glaze layer sandwiched so that the driving IC protruding on the driving circuit board surface does not come into contact with the running recording medium. Provided at the edge (near edge) of the support substrate. FIG. 4 is a sectional view in the sub-scanning direction showing an example of this configuration.

図4に示すように、このサーマルプリントヘッドでは、例えば放熱板101の主面上に抵抗体基板部102Aおよび駆動回路基板部102Bが隣接して設けられている。そして、抵抗体基板部102Aでは、放熱板101の主面上に熱伝導性のある接着層103を介して支持基板104が貼着されている。そして、支持基板104上の縁端部に凸状グレーズ層105が形成され、この凸状グレーズ層105表面および支持基板104表面を被覆して発熱抵抗体層106が形成されている。この発熱抵抗体層106上には、第1の電極107aおよび第2の電極107bが間隙Gを挟んで対向して配置されている。ここで、第1の電極107aおよび第2の電極107bからなる一対の電極107は発熱抵抗体層106に重層して電気接続し、これ等の間隙Gで露出する発熱抵抗体層106が発熱部108となる。   As shown in FIG. 4, in this thermal print head, for example, a resistor substrate portion 102A and a drive circuit substrate portion 102B are provided adjacent to each other on the main surface of the heat sink 101. In the resistor substrate portion 102 </ b> A, the support substrate 104 is attached to the main surface of the heat radiating plate 101 via the heat conductive adhesive layer 103. A convex glaze layer 105 is formed on the edge of the support substrate 104, and the heating resistor layer 106 is formed so as to cover the surface of the convex glaze layer 105 and the surface of the support substrate 104. On the heating resistor layer 106, a first electrode 107a and a second electrode 107b are arranged to face each other with a gap G interposed therebetween. Here, the pair of electrodes 107 including the first electrode 107a and the second electrode 107b are electrically connected to the heating resistor layer 106 in an overlapping manner, and the heating resistor layer 106 exposed in the gap G is formed in the heating part. 108.

図4に示すように、上記発熱部108は支持基板104のニアエッジに設けた凸状グレーズ層105の片斜面の領域に形成される。そして、発熱部108の通電用電極となる一対の電極107および発熱部108が1つの発熱素子となり、サーマルプリントヘッドの主走査方向に、所定数例えば2056個の発熱素子アレイとして一列に配置される。更に、後述するボンディングワイヤー接続のために一対の電極107の端部が露出され全体が保護膜109により被覆されている。   As shown in FIG. 4, the heat generating portion 108 is formed in a region of one slope of the convex glaze layer 105 provided at the near edge of the support substrate 104. Then, the pair of electrodes 107 and the heat generating portion 108 which are energization electrodes of the heat generating portion 108 become one heat generating element, and are arranged in a line as a predetermined number, for example, 2056 heat generating element arrays in the main scanning direction of the thermal print head. . Further, the ends of the pair of electrodes 107 are exposed and are entirely covered with a protective film 109 for bonding wire connection described later.

一方、駆動回路基板部102Bは、放熱板101に接着層103を介して貼着した駆動回路基板110等から構成され、その基板表面に回路パターン(不図示)等が形成され、また駆動IC111等が搭載されている。そして、抵抗体基板部102Aの上記通電用電極と駆動回路基板部102Bの駆動IC111との間、および、駆動IC111と駆動回路基板部102Bの回路パターンとの間などがボンディングワイヤーWで電気的に接続されている。そして、これ等のボンディングワイヤーWおよび駆動IC111は、例えばエポキシ樹脂から成る封止材112によって気密封止されている。   On the other hand, the drive circuit board portion 102B is composed of a drive circuit board 110 or the like adhered to the heat sink 101 via an adhesive layer 103, and a circuit pattern (not shown) or the like is formed on the surface of the board, and the drive IC 111 or the like. Is installed. A bonding wire W is used to electrically connect the energizing electrode of the resistor substrate portion 102A and the drive IC 111 of the drive circuit substrate portion 102B and between the drive IC 111 and the circuit pattern of the drive circuit substrate portion 102B. It is connected. These bonding wires W and driving ICs 111 are hermetically sealed with a sealing material 112 made of, for example, an epoxy resin.

上記サーマルプリントヘッドを用いた記録媒体への画像形成では、感熱記録紙や熱転写インクリボン等(図示せず)が、凸状グレーズ層105の片斜面領域の保護膜109とプラテンローラ113との間で挟圧され、副走査方向に所定の速度で搬送される。この搬送において、上記感熱記録媒体が片斜面領域に配設された発熱部108により加熱され、その熱により記録媒体が印画される。   In forming an image on a recording medium using the thermal print head, a thermal recording paper, a thermal transfer ink ribbon, or the like (not shown) is interposed between the protective film 109 and the platen roller 113 in one inclined area of the convex glaze layer 105. And are conveyed at a predetermined speed in the sub-scanning direction. In this conveyance, the heat-sensitive recording medium is heated by the heat generating portion 108 disposed in the one slope area, and the recording medium is printed by the heat.

このようなニアエッジ構造のサーマルプリントヘッドは、支持基板104上の副走査方向における断面形状が山形の凸形状に盛り上がった凸状グレーズ層105を形成し、この凸状グレーズ層105の上に発熱部108を設けた構造になる。このように、凸状グレーズ層105を上記山形に盛り上がった構造にすれば、発熱部108に対する感熱記録紙や熱転写インクリボン等の密着性を高めると共に、発熱部108の蓄熱性を良好にしその低消費電力化を容易にすることができる。また、支持基板104の副走査方向における寸法の縮小化を容易にすることができる。
特開2005−262828号公報
In such a thermal printing head having a near-edge structure, a convex glaze layer 105 whose cross-sectional shape in the sub-scanning direction on the support substrate 104 is raised into a convex shape having a mountain shape is formed, and a heat generating portion is formed on the convex glaze layer 105. 108 is provided. As described above, when the convex glaze layer 105 has a raised structure, the adhesion of the heat-sensitive recording paper and the thermal transfer ink ribbon to the heat generating portion 108 is improved, and the heat storage property of the heat generating portion 108 is improved and the low heat resistance is reduced. Power consumption can be facilitated. In addition, the size of the support substrate 104 in the sub-scanning direction can be easily reduced.
JP 2005-262828 A

しかしながら、上記ニアエッジ構造のサーマルプリントヘッドは、それを備えた記録機器における高速化および高画質化が難しいという問題を有していた。上記高速化においては、記録媒体への印画時間と共に無印画時間の短縮が必須になる。ここで、凸状グレーズ層105の上部に設けた発熱部108の蓄熱性は、他のグレーズ層が薄膜型のサーマルプリントヘッドの場合よりも高い。この蓄熱性が高いと、発熱部108を印画に必要な温度に昇温する時間が短縮し印画時間を短くできる。しかし、一方で無印画時間を短縮しようとすると、上記凸状グレーズ層105の上部に設けた発熱部108の充分な放熱の確保ができなくなる。そして、この放熱が充分にできないと、印画点の切れが劣化し、副走査方向での画質にじみが顕在化し視認されるようになる。   However, the thermal print head having the near edge structure has a problem that it is difficult to increase the speed and the image quality of a recording apparatus including the thermal print head. In the above speeding up, it is essential to shorten the non-printing time as well as the printing time on the recording medium. Here, the heat storage property of the heat generating portion 108 provided on the upper portion of the convex glaze layer 105 is higher than that in the case where the other glaze layers are thin film type thermal print heads. If this heat storage property is high, the time for heating the heat generating portion 108 to a temperature necessary for printing can be shortened, and the printing time can be shortened. However, on the other hand, if the non-printing time is to be shortened, sufficient heat dissipation of the heat generating portion 108 provided on the convex glaze layer 105 cannot be ensured. If this heat radiation cannot be sufficiently performed, the cut of the printing point is deteriorated, and blurring of image quality in the sub-scanning direction becomes obvious and can be visually recognized.

ところで、他のサーマルプリントヘッドとして、上述したのと同様な凸状グレーズ層105が支持基板104の縁端部でなく略中心部に沿って延在して設けられ、その頭頂部に上記発熱部108が形成される構造のものがある。しかし、上記ニアエッジ構造のサーマルプリントヘッドは、凸状グレーズ層の頭頂部に発熱部が形成されている上記サーマルプリントヘッドに比べても、上記高速化において印画点の切れが悪くなる。   By the way, as another thermal print head, a convex glaze layer 105 similar to that described above is provided so as to extend along substantially the center part instead of the edge part of the support substrate 104, and the heat generating part is provided at the top of the head. There is a structure in which 108 is formed. However, the thermal printing head having the near edge structure has poor print point cuts at higher speeds than the thermal printing head in which the heat generating portion is formed on the top of the convex glaze layer.

このように、従来のニアエッジ構造のサーマルプリントヘッドは、上述した他のサーマルプリントヘッドに較べてヘッド寸法の小型化には適しているものの、高い放熱性が得られにくく高速化と高画質化が両立し難い構造となっていた。   As described above, the conventional near-edge thermal print head is suitable for downsizing the head size compared with the other thermal print heads described above, but it is difficult to obtain high heat dissipation, resulting in high speed and high image quality. The structure was difficult to achieve.

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、凸状グレーズ層上の発熱部から放熱板への熱伝導による放熱を高め、その高速化および高画質化が可能になるニアエッジ構造のサーマルプリントヘッドを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and has a near-edge thermal structure that enhances heat dissipation due to heat conduction from the heat generating portion on the convex glaze layer to the heat radiating plate, thereby enabling high speed and high image quality. An object is to provide a print head.

上記目的を達成するために、本発明にかかるサーマルプリントヘッドは、放熱板上に接着材により貼着された支持基板の主面上において、前記支持基板の縁端部に沿って延在して配設され、前記延在する方向と直交する方向の断面形状が凸状のグレーズ層と、前記グレーズ層の表面あるいは前記支持基板の表面に形成した発熱抵抗体層と、前記凸状のグレーズ層の頭頂部と前記支持基板の縁端部との間であって、前記グレーズ層の傾斜面の前記発熱抵抗体層上に間隙を設けて形成した電極と、前記電極の間隙部分に露出する前記発熱抵抗体層の発熱部を少なくとも被覆し、前記グレーズ層上および前記支持基板上に積層する保護膜と、前記放熱板上で突出し、前記支持基板の縁端部の端面と放熱性接着材を介して熱的に接触する冷却フィンと、を有し、前記冷却フィンが、前記放熱板と共に前記発熱部の発する熱を放熱する、構成になっている。   In order to achieve the above object, the thermal print head according to the present invention extends along the edge of the support substrate on the main surface of the support substrate bonded to the heat sink with an adhesive. A glaze layer having a convex cross-sectional shape in a direction perpendicular to the extending direction, a heating resistor layer formed on the surface of the glaze layer or the surface of the support substrate, and the convex glaze layer Between the top of the substrate and the edge of the support substrate, the electrode formed by providing a gap on the heating resistor layer on the inclined surface of the glaze layer, and the electrode exposed in the gap portion of the electrode Covering at least the heat generating portion of the heat generating resistor layer, a protective film laminated on the glaze layer and the support substrate, protruding on the heat radiating plate, an end surface of the edge portion of the support substrate and a heat radiating adhesive Cooling fins in thermal contact with Has, the cooling fins, to dissipate heat generated by the heating unit together with the heat radiating plate has a structure.

本発明の構成により、凸状グレーズ層上の発熱部から放熱板への熱伝導による放熱を高め、その高速化および高画質化が可能になるサーマルプリントヘッドを提供することができる。   According to the configuration of the present invention, it is possible to provide a thermal print head in which heat dissipation by heat conduction from the heat generating portion on the convex glaze layer to the heat radiating plate is enhanced, and the speed and image quality can be improved.

本発明の実施形態について図1、図2および図3を参照して説明する。ここで、図1はサーマルプリントヘッドの一例を示す上面図であり、図2は図1のX−X矢視の拡大横断面図である。そして、図3は本実施形態の変形例を示し図1のX−X矢視の拡大横断面図となっている。以下、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略される。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なる。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, and FIG. Here, FIG. 1 is a top view showing an example of a thermal print head, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along the line XX of FIG. And FIG. 3 shows the modification of this embodiment, and becomes an expanded horizontal sectional view of the XX arrow of FIG. Hereinafter, the same or similar parts are denoted by common reference numerals, and redundant description is omitted. However, the drawings are schematic and ratios of dimensions and the like are different from actual ones.

図1,2に示すように、サーマルプリントヘッド10では、放熱板11の主面上に抵抗体基板部12Aおよび駆動回路基板部12Bが隣接して設けられている。ここで、放熱板11の端部で突出する冷却フィン13が一体構造に形成されている。そして、この抵抗体基板部12Aでは、放熱板11の主面上に放熱性接着材14を介して、Al23(アルミナ)等の耐熱性および熱伝導性のよい支持基板15が貼着されている。また、支持基板15の端面15aが上記放熱性接着材14を介して冷却フィン13と熱的に接触している。 As shown in FIGS. 1 and 2, in the thermal print head 10, the resistor substrate portion 12 </ b> A and the drive circuit substrate portion 12 </ b> B are provided adjacent to each other on the main surface of the heat radiating plate 11. Here, the cooling fins 13 protruding at the end of the heat radiating plate 11 are formed in an integral structure. In the resistor substrate portion 12A, a support substrate 15 having good heat resistance and heat conductivity, such as Al 2 O 3 (alumina), is attached to the main surface of the heat radiating plate 11 via a heat radiating adhesive 14. Has been. Further, the end surface 15 a of the support substrate 15 is in thermal contact with the cooling fin 13 through the heat dissipating adhesive 14.

そして、支持基板15上の端面15aに近い縁端部に沿い、一方向である副走査方向における断面形状が山形になった凸状グレーズ層16が主走査方向に配設され、この凸状グレーズ層16表面および支持基板15表面に発熱抵抗体層17が形成されている。   A convex glaze layer 16 having a mountain-shaped cross-sectional shape in the sub-scanning direction, which is one direction, is disposed in the main scanning direction along the edge near the end surface 15a on the support substrate 15, and this convex glaze. A heating resistor layer 17 is formed on the surface of the layer 16 and the surface of the support substrate 15.

そして、従来の技術で説明したように、発熱抵抗体層17に重層して電気接続する第1の電極18aおよび第2の電極18bが間隙Gを挟んで対向して配置されている。この間隙Gで露出する発熱抵抗体層17が発熱部19となる。このように、発熱部19は、断面形状が山形の凸形状に盛り上がった凸状グレーズ層16において、その頭頂部に近い側であって支持基板15の端面15aとの間の傾斜面に形成される。そして、第1の電極18aと第2の電極18bから成る一対の電極18および発熱部19を1つの発熱素子として、サーマルプリントヘッドの主走査方向に、所定数例えば2056個の発熱素子アレイが一列に配置される。そして、後述するボンディングワイヤー接続のために一対の電極18の端部が露出され全体が熱伝導性のよい保護膜20により被覆されている。   Then, as described in the prior art, the first electrode 18a and the second electrode 18b that overlap and are electrically connected to the heating resistor layer 17 are arranged to face each other with the gap G interposed therebetween. The heating resistor layer 17 exposed in the gap G becomes the heating portion 19. As described above, the heat generating portion 19 is formed on the inclined surface between the end surface 15a of the support substrate 15 on the side close to the top of the convex glaze layer 16 having a convex cross-sectional shape. The Then, with a pair of electrodes 18 including the first electrode 18a and the second electrode 18b and the heat generating portion 19 as one heat generating element, a predetermined number, for example, 2056 heat generating element arrays are arranged in a row in the main scanning direction of the thermal print head. Placed in. And the edge part of a pair of electrode 18 is exposed for the bonding wire connection mentioned later, and the whole is coat | covered with the protective film 20 with good heat conductivity.

駆動回路基板部12Bは、従来の技術で説明したのと同様に、放熱板11に放熱性接着材14を介して貼着した駆動回路基板21を有し、その基板表面に回路パターン等が形成され、駆動IC22等が搭載されている。この駆動IC22と上記一対の電極18および上記回路パターンとの間はボンディングワイヤーWで電気的に接続され、ボンディングワイヤーWおよび駆動IC22は例えばエポキシ樹脂から成る封止材23によって気密封止されている。また駆動IC22は絶縁材料を介して抵抗基板部12Aに搭載してもよい。   The drive circuit board portion 12B has a drive circuit board 21 adhered to the heat radiating plate 11 with a heat radiating adhesive 14 as described in the prior art, and a circuit pattern or the like is formed on the surface of the board. The drive IC 22 and the like are mounted. The driving IC 22 and the pair of electrodes 18 and the circuit pattern are electrically connected by a bonding wire W, and the bonding wire W and the driving IC 22 are hermetically sealed by a sealing material 23 made of, for example, epoxy resin. . The driving IC 22 may be mounted on the resistance substrate portion 12A via an insulating material.

このように、サーマルプリントヘッド10は、発熱素子の発熱部19が抵抗体基板部12Aの端部であって、支持基板15の一方向における断面形状が山形に盛り上がった凸状グレーズ層16の一斜面に形成され、そのグレーズ層16の頭頂部を挟んで反対側に駆動IC22が配置された、いわゆるニアエッジ構造になっている。このニアエッジ構造のサーマルプリントヘッド10において、冷却フィン13の上端面13aは、発熱部19上をプラテンローラで圧送される記録媒体が接触しないような高さ位置になっている。そして、冷却フィン13の一方向である副走査方向における断面幅は例えば0.3mm〜1mm程度になる。   As described above, the thermal print head 10 includes the convex glaze layer 16 in which the heat generating portion 19 of the heat generating element is an end portion of the resistor substrate portion 12A and the cross-sectional shape in one direction of the support substrate 15 is raised in a mountain shape. A so-called near-edge structure is formed on the slope and the drive IC 22 is disposed on the opposite side across the top of the glaze layer 16. In the near-edge structure thermal print head 10, the upper end surface 13 a of the cooling fin 13 is positioned so as not to contact the recording medium that is pressure-fed by the platen roller over the heat generating portion 19. And the cross-sectional width in the sub scanning direction which is one direction of the cooling fin 13 will be about 0.3 mm-1 mm, for example.

また、放熱板11および冷却フィン13は例えばAl(アルミニウム)のような金属材から成り、放熱性接着材14は、厚さが0.1mm程度以下となる熱伝導性のよい両面テープ、シリコーン系ゲル材、エポキシ樹脂等の絶縁性の接着剤から成る。ここで、放熱性接着材14としては、通常の熱伝導性のある樹脂に熱伝導性の高いフィラーが混在したものが特に好適である。上記熱伝導性の高いフィラーとしては、例えばAl23、AlN(窒化アルミ)、SiC(炭化珪素)、Si34(窒化珪素)のようなセラミックスを微粒子にしたものが挙げられる。ここで、微粒子の粒径は10μm〜100μmが好ましく、その含有量は、混合させる微粒子の種類あるいは放熱量により決められるが、例えば10vol.%〜90vol.%の範囲で適宜に設定される。 Moreover, the heat sink 11 and the cooling fin 13 are made of a metal material such as Al (aluminum), for example, and the heat-dissipating adhesive 14 is a double-sided tape having a good thermal conductivity and a silicone type having a thickness of about 0.1 mm or less It consists of an insulating adhesive such as gel material or epoxy resin. Here, as the heat dissipating adhesive material 14, a material having a high heat conductivity mixed with a normal heat conductive resin is particularly suitable. Examples of the filler having high thermal conductivity include those in which ceramics such as Al 2 O 3 , AlN (aluminum nitride), SiC (silicon carbide), and Si 3 N 4 (silicon nitride) are finely divided. Here, the particle diameter of the fine particles is preferably 10 μm to 100 μm, and the content thereof is determined by the kind of fine particles to be mixed or the heat radiation amount. % To 90 vol. % Is appropriately set.

このような熱伝導性の高いフィラーを混在させることにより、通常の熱伝導率が0.2W/m・K弱のエポキシ樹脂は、例えばAl23微粒子のフィラーを80vol.%程度に含有することにより、20W/m・K程度の熱伝導率を有するようになる。ここで、Al23微粒子の代わりにAlN微粒子から成るフィラーを混在させた放熱性接着材14の場合には、その熱伝導率は100W/m・K程度になる。 By mixing such a high thermal conductivity filler, a typical thermal conductivity of 0.2 W / m · K weak epoxy resin, for example, 80vol the Al 2 O 3 fine particles of the filler. When it is contained in about%, it has a thermal conductivity of about 20 W / m · K. Here, in the case of the heat dissipating adhesive material 14 in which a filler made of AlN fine particles is mixed instead of the Al 2 O 3 fine particles, the thermal conductivity is about 100 W / m · K.

なお、セラミックス製の支持基板15は、通常、耐熱性を有する絶縁体材料から成る支持基板であり、Al23セラミックスの他に、Si(シリコン)、石英、SiC等により構成されてもよい。 The ceramic support substrate 15 is usually a support substrate made of an insulating material having heat resistance, and may be made of Si (silicon), quartz, SiC or the like in addition to Al 2 O 3 ceramics. .

そして、上記凸状グレーズ層16は、発熱部19の発する熱を蓄積および放散する作用を有し、表面平滑性のある絶縁体材料であればよい。例えばSiO(酸化珪素)から成るガラス膜、あるいはポリイミド樹脂等の低熱伝導性材料から成る。 The convex glaze layer 16 may be any insulator material that has an action of accumulating and dissipating heat generated by the heat generating portion 19 and having surface smoothness. For example, it is made of a glass film made of SiO 2 (silicon oxide) or a low thermal conductive material such as polyimide resin.

上記発熱抵抗体層17は、例えばTaSiO、NbSiO、TaSiNO、TiSiCO系の電気抵抗体材料から成る。そして、第1の電極18aおよび第2の電極18bから成り通電用電極となる一対の電極のような電極は低抵抗になるほど好ましく、例えば、Al、Cu(銅)あるいはAlCu合金等の金属を主材料に構成される。   The heating resistor layer 17 is made of, for example, a TaSiO, NbSiO, TaSiNO, or TiSiCO based electrical resistor material. An electrode such as a pair of electrodes made up of the first electrode 18a and the second electrode 18b and serving as a current-carrying electrode is preferably as low as possible. For example, a metal such as Al, Cu (copper) or an AlCu alloy is mainly used. Composed of materials.

そして、保護膜20は、Si34、SiON(酸窒化珪素)やSiC等の硬質で緻密な熱伝導性のある絶縁体材料から成る。ここで、保護膜20の最表面に少なくともSiと炭素(C)が含まれていると熱伝導性が高くなり好適である。この保護膜20は、発熱素子アレイの一対の電極18および発熱部19を被覆し記録媒体の圧接あるいは摺接による磨耗、並びに大気中に含まれている水分等の接触による腐食から保護する機能を有する。 The protective film 20 is made of a hard and dense insulating material such as Si 3 N 4 , SiON (silicon oxynitride) or SiC. Here, when at least Si and carbon (C) are contained in the outermost surface of the protective film 20, the thermal conductivity is increased, which is preferable. The protective film 20 covers the pair of electrodes 18 and the heat generating portion 19 of the heat generating element array and has a function of protecting the recording medium from abrasion due to pressure contact or sliding contact, and corrosion due to contact with moisture contained in the atmosphere. Have.

次に、上記サーマルプリントヘッド10の製造方法について述べる。先ず、Al23セラミックからなり副走査方向の幅が3mm程度、板厚が0.5mm〜1mmの細長の支持基板15を用意する。そして、その主表面の縁端部の近傍に主走査方向に沿って、例えばSiOのガラス粉末に適当な有機溶媒、溶剤を添加・混合して得たガラスペーストを周知のスクリーン印刷法で塗布形成する。その後、所定の温度で焼成し、断面形状が山形をなしその頭頂部の高さが例えば10μm〜100μm、その副走査方向の幅が例えば100μm〜500μmになる凸状グレーズ層16を支持基板15表面に被着させる。この凸状グレーズ層16はその他にポリイミド樹脂等であってもよい。 Next, a method for manufacturing the thermal print head 10 will be described. First, an elongated support substrate 15 made of Al 2 O 3 ceramic and having a width in the sub-scanning direction of about 3 mm and a plate thickness of 0.5 mm to 1 mm is prepared. Then, in the vicinity of the edge of the main surface, along the main scanning direction, for example, a glass paste obtained by adding and mixing a suitable organic solvent and solvent to the glass powder of SiO 2 is applied by a well-known screen printing method. Form. Thereafter, firing is performed at a predetermined temperature, and the convex glaze layer 16 whose cross-sectional shape is mountain-shaped and whose top height is, for example, 10 μm to 100 μm and whose width in the sub-scanning direction is, for example, 100 μm to 500 μm is formed on the surface of the support substrate 15 Adhere to. In addition, the convex glaze layer 16 may be a polyimide resin or the like.

次に、凸状グレーズ層16表面および支持基板15表面上に、例えばスパッタ法により膜厚が0.05μm程度のTaSiO膜を成膜し、フォトエングレービングプロセスにより発熱抵抗体層17を形成する。引き続いて、スパッタ法により上記発熱抵抗体層17を被覆して例えば膜厚が0.5μ程度のAl膜あるいはAlCu合金膜を成膜し、フォトエングレービングプロセスにより、発熱素子アレイの通電用電極である第1の電極18aおよび第2の電極18bをパターニング形成する。ここで、発熱抵抗体層17、第1の電極18aおよび第2の電極18bを1回のフォトエングレービングプロセスにより同一パターンに形成してもよい。 Next, a TaSiO 2 film having a film thickness of about 0.05 μm is formed on the surface of the convex glaze layer 16 and the surface of the support substrate 15 by, for example, a sputtering method, and the heating resistor layer 17 is formed by a photoengraving process. To do. Subsequently, the heating resistor layer 17 is coated by sputtering to form an Al film or an AlCu alloy film having a film thickness of, for example, about 0.5 μm, and an energization electrode of the heating element array is formed by a photoengraving process. The first electrode 18a and the second electrode 18b are formed by patterning. Here, the heating resistor layer 17, the first electrode 18a, and the second electrode 18b may be formed in the same pattern by one photoengraving process.

その後、スパッタ法により全面を被覆する保護膜20を成膜する。ここで、保護膜20は、例えば膜厚が2μm〜5μm程度の熱伝導性の高いSiC膜等をSi34膜、SiON膜の上に形成してもよい。 Thereafter, a protective film 20 that covers the entire surface is formed by sputtering. Here, the protective film 20 may be formed, for example, on a Si 3 N 4 film or a SiON film, such as a SiC film having a high thermal conductivity with a film thickness of about 2 μm to 5 μm.

次に、上記抵抗体基板部12Aおよび例えばベアチップの駆動IC22が予め組み込まれている駆動回路基板部12BをAl板等から成る放熱板11上に放熱性接着材14を介して押圧し固着する。この際に、冷却フィン13も放熱性接着材14により支持基板15の端面15aと接着し固着する。   Next, the resistor substrate portion 12A and the drive circuit substrate portion 12B in which, for example, a bare chip drive IC 22 is incorporated in advance are pressed and fixed onto the heat radiating plate 11 made of an Al plate or the like via the heat radiating adhesive 14. At this time, the cooling fin 13 is also adhered and fixed to the end surface 15 a of the support substrate 15 by the heat dissipating adhesive 14.

そして、発熱素子アレイの全ての通電用電極を駆動IC22の出力側のボンディンブパッドに例えばAl線あるいはAu線から成るボンディングワイヤーWで電気接続する。また、駆動IC22の入力側のボンディンブパッドを駆動回路基板21の回路パターンにボンディングワイヤーWで電気接続する。最後に、周知の実装技術により駆動IC22およびボンディングワイヤーWを封止材23により気密封止する。このようにして、本実施形態のサーマルプリントヘッド10が出来上がる。   Then, all the energization electrodes of the heating element array are electrically connected to the bonding pads on the output side of the drive IC 22 by bonding wires W made of, for example, Al wires or Au wires. Further, the bonding pad on the input side of the driving IC 22 is electrically connected to the circuit pattern of the driving circuit board 21 by the bonding wire W. Finally, the driving IC 22 and the bonding wire W are hermetically sealed with the sealing material 23 by a known mounting technique. Thus, the thermal print head 10 of this embodiment is completed.

次に、本実施形態の図3に示す変形例では、放熱板11と一体構造の冷却フィン13の上端面13bが傾斜面になり、発熱部19上をプラテンローラで圧送される記録媒体が接触しないようになっている。ここで、上記傾斜面の角度は、記録媒体が例えばカード、光ディスクのような硬質材から成る場合、記録媒体が圧送される通過経路であるストレートパス24の傾斜角度に合わせるとよい。このようにすると、図2で説明した場合に比べて冷却フィン13の突出する許容の高さが大きくなり、それに伴い支持基板15の端面15aとの間の放熱性接着材14の高さ位置を上方にすることができる。例えば、放熱性接着材14が図3に示されるように凸状グレーズ層16あるいは発熱抵抗体層17と接触する高さにまで増加する。   Next, in the modified example shown in FIG. 3 of the present embodiment, the upper end surface 13b of the cooling fin 13 integrally formed with the heat radiating plate 11 is an inclined surface, and the recording medium that is pressure-fed by the platen roller over the heat generating portion 19 contacts. It is supposed not to. Here, when the recording medium is made of a hard material such as a card or an optical disk, the angle of the inclined surface is preferably matched with the inclination angle of the straight path 24 that is a passage path through which the recording medium is pumped. As a result, the allowable height of the cooling fin 13 to protrude from the case described with reference to FIG. 2 is increased, and accordingly, the height position of the heat dissipating adhesive material 14 between the end surface 15a of the support substrate 15 is set. Can be up. For example, the heat-dissipating adhesive 14 is increased to a height at which it contacts the convex glaze layer 16 or the heating resistor layer 17 as shown in FIG.

このために、発熱部19から発する熱の冷却フィン13による放熱効果が図2に示した場合よりも増大するようになる。ここで、通常、ストレートパス24の傾斜角度は支持基板15の主面から3〜12°程度となり、上端面13bの傾斜角度も同程度になる。   For this reason, the heat radiation effect by the cooling fin 13 of the heat | fever emitted from the heat-emitting part 19 comes to increase rather than the case shown in FIG. Here, the inclination angle of the straight path 24 is normally about 3 to 12 ° from the main surface of the support substrate 15, and the inclination angle of the upper end surface 13b is also about the same.

本実施形態のサーマルプリントヘッド10は、凸状グレーズ層16が支持基板15の一主面上の縁端部に設けられ、この凸状グレーズ層16の一傾斜面に発熱素子アレイの発熱部19が形成されたニアエッジ構造となっている。そして、上記縁端部の端面と放熱性接着材14を介して熱的に接触するように、放熱板11上で突出した冷却フィン13が形成されている。このために、上記発熱部19の発する熱は、発熱部19に隣接した冷却フィン13へ熱伝導により容易に吸熱される。そして、この吸熱した熱は放熱板11全体に拡散する。また、発熱部19から発する熱は、支持基板15の底面の放熱性接着材14を介し放熱板11に熱伝導して放熱される。このようにして、発熱素子アレイで生じる熱は、放熱板11を通して極めて高効率に放散制御できるようになる。   In the thermal print head 10 of the present embodiment, the convex glaze layer 16 is provided on the edge portion on one main surface of the support substrate 15, and the heat generating portion 19 of the heat generating element array is formed on one inclined surface of the convex glaze layer 16. The near edge structure is formed. And the cooling fin 13 which protruded on the heat sink 11 is formed so that it may contact thermally with the end surface of the said edge part via the heat dissipation adhesive material 14. FIG. For this reason, the heat generated by the heat generating part 19 is easily absorbed by the heat conduction to the cooling fins 13 adjacent to the heat generating part 19. The absorbed heat is diffused throughout the radiator plate 11. Further, the heat generated from the heat generating portion 19 is thermally conducted to the heat radiating plate 11 through the heat radiating adhesive 14 on the bottom surface of the support substrate 15 and is radiated. In this way, the heat generated in the heating element array can be controlled to be dissipated through the heat radiating plate 11 with extremely high efficiency.

そして、本実施形態のサーマルプリントヘッドを備えた記録機器における高速化および高画質化が可能になる。また、ニアエッジ構造のサーマルプリントヘッドであることから、支持基板15の副走査方向の寸法が縮小され、基板コストの低減およびサーマルプリントヘッドの小型化が容易である。   In addition, it is possible to achieve high speed and high image quality in a recording device including the thermal print head of the present embodiment. Further, since the thermal print head has a near-edge structure, the size of the support substrate 15 in the sub-scanning direction is reduced, and the substrate cost can be reduced and the thermal print head can be easily downsized.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものでない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments do not limit the present invention. Those skilled in the art can make various modifications and changes in specific embodiments without departing from the technical idea and technical scope of the present invention.

例えば、上記冷却フィン13は本実施形態と異なり放熱板11と一体構造でなく、放熱板11に対して熱的に接続した高い熱伝導性を有する部材で構成されていてもよい。   For example, unlike the present embodiment, the cooling fin 13 may not be an integral structure with the heat radiating plate 11 but may be formed of a member having high thermal conductivity that is thermally connected to the heat radiating plate 11.

また、上記冷却フィン13は、支持基板15底面の放熱板11への貼着の場合と異なる放熱性接着材により、支持基板15の端面15aと熱的に接触するようになっていてもよい。   The cooling fin 13 may be in thermal contact with the end surface 15a of the support substrate 15 by a heat dissipating adhesive different from the case where the bottom surface of the support substrate 15 is attached to the heat dissipation plate 11.

そして、支持基板15の主面には凸状グレーズ層16だけを有するものの他に、支持基板全面にグレーズ層を有しかつ凸状を有するグレーズ層であってもよい。   The main surface of the support substrate 15 may have only a convex glaze layer 16, or may be a glaze layer having a glaze layer on the entire support substrate and having a convex shape.

また、上記駆動回路基板部12Bは、抵抗体基板部12Aと同一の支持基板15上に形成する構造であってもよい。また、この駆動回路基板部12Bはサーマルプリントヘッドとは別のところに配置されても構わない。例えば、記録機器の制御装置に取り付けられて例えば駆動IC22の出力がフレキシブル配線板の回路配線を通って抵抗体基板部12Aに伝送されるようになっていてもよい。   The drive circuit board portion 12B may be formed on the same support substrate 15 as the resistor substrate portion 12A. Further, the drive circuit board portion 12B may be arranged at a location different from the thermal print head. For example, it may be attached to the control device of the recording device, and for example, the output of the drive IC 22 may be transmitted to the resistor substrate portion 12A through the circuit wiring of the flexible wiring board.

また、放熱板11への支持基板15および駆動回路基板21の貼着は、それぞれ異なる接着材を用いて行うようにしてもよい。これは、支持基板15および駆動回路基板21が異なる熱膨張係数を有する場合に、クラックによる破損等を防止する上で好ましくなる。   Further, the support substrate 15 and the drive circuit substrate 21 may be attached to the heat radiating plate 11 using different adhesive materials. This is preferable for preventing breakage due to cracks when the support substrate 15 and the drive circuit substrate 21 have different thermal expansion coefficients.

本発明の実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの一例を示す上面図。FIG. 3 is a top view illustrating an example of a thermal print head according to an embodiment of the present invention. 図1のX−X矢視の拡大横断面図。The expanded cross-sectional view of the XX arrow of FIG. 本発明の実施形態の変形例を示した図1のX−X矢視の拡大横断面図。The expanded cross-sectional view of the XX arrow of FIG. 1 which showed the modification of embodiment of this invention. 従来の技術にかかるサーマルプリントヘッドを示す断面図。Sectional drawing which shows the thermal print head concerning the prior art.

符号の説明Explanation of symbols

10…サーマルプリントヘッド,11…放熱板,12A…抵抗体基板部,12B…駆動回路基板部,13…冷却フィン,13a,13b…上端面,14…放熱性接着材,15…支持基板,15a…端面,16…凸状グレーズ層,17…発熱抵抗体層,18a…第1の電極,18b…第2の電極,19…発熱部,20…保護膜,21…駆動回路基板,22…駆動IC,23…封止材,24…ストレートパス,G…間隙,W… ボンディングワイヤー   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Thermal print head, 11 ... Heat sink, 12A ... Resistor board | substrate part, 12B ... Drive circuit board part, 13 ... Cooling fin, 13a, 13b ... Upper end surface, 14 ... Heat radiation adhesive, 15 ... Support board, 15a DESCRIPTION OF SYMBOLS ... End face, 16 ... Convex glaze layer, 17 ... Heating resistor layer, 18a ... 1st electrode, 18b ... 2nd electrode, 19 ... Heat generating part, 20 ... Protective film, 21 ... Drive circuit board, 22 ... Drive IC, 23 ... Sealing material, 24 ... Straight pass, G ... Gap, W ... Bonding wire

Claims (3)

放熱板上に接着材により貼着された支持基板の主面上において、前記支持基板の縁端部に沿って延在して配設され、前記延在する方向と直交する方向の断面形状が凸状のグレーズ層と、
前記グレーズ層の表面あるいは前記支持基板の表面に形成した発熱抵抗体層と、
前記凸状のグレーズ層の頭頂部と前記支持基板の縁端部との間であって、前記グレーズ層の傾斜面の前記発熱抵抗体層上に間隙を設けて形成した電極と、
前記電極の間隙部分に露出する前記発熱抵抗体層の発熱部を少なくとも被覆し、前記グレーズ層上および前記支持基板上に積層する保護膜と、
前記放熱板上で突出し、前記支持基板の縁端部の端面と放熱性接着材を介して熱的に接触する冷却フィンと、を有し、
前記冷却フィンは、前記放熱板と共に前記発熱部の発する熱を放熱することを特徴とするサーマルプリントヘッド。
On the main surface of the support substrate attached to the heat sink with an adhesive, the cross-sectional shape in the direction orthogonal to the extending direction is disposed along the edge of the support substrate. A convex glaze layer,
A heating resistor layer formed on the surface of the glaze layer or the surface of the support substrate;
An electrode formed between the top of the convex glaze layer and the edge of the support substrate, with a gap provided on the heating resistor layer on the inclined surface of the glaze layer;
A protective film that covers at least the heat generating portion of the heating resistor layer exposed in the gap portion of the electrode, and is laminated on the glaze layer and the support substrate;
A cooling fin that protrudes on the heat radiating plate and is in thermal contact with the end surface of the edge portion of the support substrate through a heat dissipating adhesive;
The cooling fin radiates heat generated by the heat generating portion together with the heat radiating plate.
前記冷却フィンは、前記放熱板と一体構造に形成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。   The thermal print head according to claim 1, wherein the cooling fin is formed integrally with the heat radiating plate. 前記冷却フィンの上端面は、前記発熱部上を圧送される記録媒体の走行が阻害されないような高さ位置あるいは傾斜面となっていることを特徴とする請求項1又は2に記載のサーマルプリントヘッド。   3. The thermal print according to claim 1, wherein an upper end surface of the cooling fin has a height position or an inclined surface that does not hinder the running of the recording medium that is pressure-fed over the heat generating portion. head.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014069414A (en) * 2012-09-28 2014-04-21 Toshiba Hokuto Electronics Corp Thermal print head, method of producing thermal print head and printer

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