JP2012200954A

JP2012200954A - サーマルプリントヘッド

Info

Publication number: JP2012200954A
Application number: JP2011066633A
Authority: JP
Inventors: Megumi Yamauchi; 恵山内
Original assignee: Toshiba Hokuto Electronics Corp
Current assignee: Toshiba Hokuto Electronics Corp
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2012-10-22
Anticipated expiration: 2031-03-24
Also published as: JP5802032B2

Abstract

【課題】サーマルプリントヘッドにおいて、駆動用ＩＣの封止体としてエポキシ系樹脂のような硬性封止材料を用い、且つヘッド基板の湾曲を抑制する。
【解決手段】サーマルプリントヘッド１０は、放熱板２０、ヘッド基板３０、回路基板４０、および例えばエポキシ系樹脂からなりヘッド基板３０と回路基板４０に跨り駆動用ＩＣ等を封止する封止体５６を有する。放熱板２０上に、ヘッド基板３０と回路基板４０が接着層を介し載置される。回路基板４０は、主走査方向７１に２分割された第１のフレキシブル基板４１ａと第２のフレキシブル基板４１ｂ、およびリジッド基板４３からなる。これ等のフレキシブル基板は、セラミックス板６０に貼り付けられる。フレキシブル基板上に駆動用ＩＣが実装される。リジッド基板４３にコネクタ４６，４７が取り付けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は画像記録デバイスとして用いられサーマルプリントヘッドに関する。

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抵抗体を発熱させ、その熱により感熱記録媒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（例えば、特許文献１参照）。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。

図７に示すように、サーマルプリントヘッドは、一般的に、放熱板と、放熱板上に接着するヘッド基板１３０および回路基板１４０とを備えている。ヘッド基板１３０は、例えばＡｌ_２Ｏ_３（アルミナ）等のセラミックスからなる支持基板および支持基板の上面に形成されたグレーズ層を有している。グレーズ層の上面には、副走査方向７２に延びて、互いに主走査方向７１に間隔を空けて配列された複数の発熱抵抗部が形成され、各発熱抵抗部の両端には、電極が形成され、これ等が発熱素子を構成している。

一方、回路基板１４０には、接続回路が形成されている。また、回路基板１４０の上面には、発熱素子を制御可能なスイッチング機能を有する駆動用ＩＣが実装されている。駆動用ＩＣは、例えばボンディングワイヤを介して、発熱素子の電極および接続回路に接続されている。駆動用ＩＣおよびボンディングワイヤは、ヘッド基板１３０の上面および回路基板１４０の上面に塗布形成されたエポキシ系樹脂からなる封止体１５６によって封止されている。

このようなサーマルプリントヘッドを用いたサーマルプリンタはプラテンローラを備えている。このプラテンローラは、主走査方向７１を軸として、その側面が発熱領域（複数の発熱抵抗部が配列された帯状の領域）１３８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。サーマルプリンタは、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感熱記録媒体を発熱領域１３８に押し付けつつ、感熱記録媒体を主走査方向に対して垂直な副走査方向７２に移動させる。この感熱記録媒体の移動に伴って、複数の発熱抵抗部を選択的に発熱させることにより、所望の画像を形成する。

特開２００９−６６３８号公報

駆動用ＩＣおよびボンディングワイヤを封止するには、エポキシ系樹脂を塗布して、例えば１００℃程度の高温状態に保ち数時間の加熱処理をする。この高温状態においてエポキシ系樹脂の高分子間が架橋し熱硬化する。ヘッド基板１３０および回路基板１４０は、常温（室温）から高温状態に昇温する時に熱膨張する。そして、この熱硬化後の常温状態への降温において、ヘッド基板１３０および回路基板１４０は熱収縮して元に戻ろうとする。

しかし、回路基板１４０はヘッド基板１３０に比べて熱膨張率が大きい。そのため、回路基板１４０の収縮力が、硬化した封止体１５６を介して、ヘッド基板１３０の封止部分（ヘッド基板１３０の回路基板１４０寄りの部分）に加わり、図７に示したように、ヘッド基板１３０が湾曲してしまう。その結果、ヘッド基板１３０に形成された発熱領域１３８が湾曲し、その湾曲量（ｄ）が増える共にプラテンローラとの一様な接触が阻害され、画像の画質が低下する。

なお、回路基板１４０の収縮力がヘッド基板１３０の封止部分に伝わらないように、封止体１５６として、例えばシリコン樹脂のような軟性封止材料である熱硬化性樹脂を用いたサーマルプリントヘッドが知られている。しかし、このような軟性のある樹脂を用いると、外部からの衝撃等により、ボンディングワイヤが断線する虞があり、耐久性に問題が生じる。一方、硬性封止材料であるエポキシ系樹脂では、このような耐久性の問題は起こらない。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、封止体として例えばエポキシ系樹脂のような硬性封止材料を用い、かつ、ヘッド基板の湾曲を抑制することを目的とする。

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、放熱板と、セラミックスからなる支持基板および該支持基板の上面に積層されたグレーズ層を有し、前記放熱板の上面に載置されて、前記グレーズ層の上面に主走査方向に配列された複数の発熱素子が形成されたヘッド基板と、前記ヘッド基板と副走査方向に隣り合うように前記放熱板の上面に載置されて、接続回路が形成された回路基板と、前記ヘッド基板の前記回路基板寄りの上面または前記回路基板の前記ヘッド基板寄りの上面に載置されて、前記発熱素子および前記接続回路に電気接続された制御素子と、前記ヘッド基板の前記回路基板寄りの上面、前記回路基板の前記ヘッド基板寄りの上面、および、前記制御素子を覆っているエポキシ系樹脂からなる封止体とを具備し、前記回路基板は、前記ヘッド基板と副走査方向に隣り合うように前記放熱板の上面に配置され且つ主走査方向に複数に分割されて、第１の接続回路が形成されたフレキシブル基板と、主走査方向に延びて、前記フレキシブル基板の下面に接着したセラミックス板と、前記放熱板の上面側であって前記ヘッド基板から離れた位置に配置されて、前記第１の接続回路に電気的に接続された第２の回路基板が形成されたリジッド基板を有することを特徴とする。

本発明の構成により、ヘッド基板の湾曲が抑制できる。そして、そのサーマルプリントヘッドを用いた画像形成において、安定した高画質化が容易になる。

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部切欠斜視図。図１のII−II線矢視断面図。同上サーマルプリントヘッドにおける回路基板を構成するフレキシブル基板の分割の説明に供する平面図。図１のIV−IV線矢視断面図に相当し、ヘッド基板の垂直方向における湾曲の説明に供する説明断面図。本発明の実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの効果の説明に供する複合板（フレキシブル基板／セラミックス板）の副走査方向の歪み量を示すグラフ。本発明の実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの効果の説明に供するヘッド基板の垂直方向の湾曲量を示すグラフ。従来のサーマルプリントヘッドの概略上面図。

本発明の実施形態にかかるサーマルプリントヘッドについて図１乃至図３を参照して説明する。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、重複説明は一部省略される。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。

サーマルプリントヘッド１０は、その要部として、放熱板２０、ヘッド基板３０、回路基板４０および駆動用ＩＣ５０を有する。ここで、放熱板２０の主面に、互いに隣接するヘッド基板３０および回路基板４０が接着層２１を介し接着し載置される。回路基板４０は、主走査方向７１に２分割された第１のフレキシブル基板４１ａおよび第２のフレキシブル基板４１ｂからなるフレキシブル基板４１、およびリジッド基板４３から構成される。そして、これ等のフレキシブル基板４１は、セラミックス板６０に貼り付けられ、放熱板２０に接着するセラミックス板６０を介し放熱板２０に固着している。

そして、フレキシブル基板４１上に制御素子である駆動用ＩＣ５０が搭載され、硬性封止材料である例えばエポキシ系樹脂からなる封止体５６により気密封止されている。この封止体５６はフレキシブル基板４１およびヘッド基板３０に跨って設けられる。

放熱板２０は、例えばアルミニウム、ステンレスなどの金属からなり、主走査方向７１に延びた短冊状になっている。そして、接着層２１は、両面接着テープ、軟性のある例えばシリコン樹脂等の熱硬化性樹脂接着剤からなる。

ヘッド基板３０は、主走査方向７１に延びて放熱板２０上に取り付けられている。ヘッド基板３０は、支持基板３１およびグレーズ層３２を有する。支持基板３１は、耐熱性を有する絶縁体材料からなり、例えばアルミナなどのセラミックスにより構成されている。その他に、ＳｉＮ、ＳｉＣ、石英、ＡｌＮ、あるいはＳｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎ等を含むファインセラミックスであってもよい。グレーズ層３２は、例えばＳｉＯ_２からなるガラス膜あるいは樹脂膜等からなり、支持基板３１に積層している。

グレーズ層３２の上面には、主走査方向に垂直で印刷媒体が走行する副走査方向７２に延びて、互いに主走査方向７１に間隔を空けて配列された複数の発熱抵抗体３３が形成されている。そして、発熱抵抗体３３上に、個別電極３４および共通電極３６が間隙Ｇを挟んで対向して配設される。ここで、個別電極３４および共通電極３６からなる一対の電極は発熱抵抗体３３に重層し電気接続する。そして、これ等の間隙Ｇで露出する発熱抵抗体３３が発熱抵抗部３７となる。この発熱抵抗部３７は、その通電電極となる一対の電極と共に１つの発熱素子を構成し、主走査方向７１に所要ピッチ（ｄｐｉ：ドット／インチ）で帯状に配列され、発熱領域３８になる。個別電極３４は、後述の通り、ボンディングワイヤ５２を介して、駆動用ＩＣ５０に電気的に接続される。

ここで、ヘッド基板３０は、例えば以下のようにして形成される。例えばアルミナセラミックスからなる板厚が０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度の細長の支持基板３１を用意し、その上面にガラスからなるグレーズ層３２を融着し焼成する。次に、グレーズ層３２の上面全体に、スパッタ装置等の薄膜形成装置により、抵抗体層および導電体層を順に積層する。その後、フォトエングレービングプロセスにより、導電体層および抵抗体層を発熱抵抗体部３７の形状パターンに加工する。続いて、間隙Ｇの導電体層をエッチング除去して所定の個別電極３４および共通電極３６にする。更に、個別電極３４、共通電極３６および発熱抵抗部３７を覆う保護層３９を形成し、個別電極３４のボンディングワイヤ５２との接続箇所の上の保護層３９に開口を形成する。

ここで、抵抗体層は、例えばＴａＳｉＯ、ＮｂＳｉＯ、ＴａＳｉＮＯ、ＴｉＳｉＣＯ系の電気抵抗体材料からなる。導電体層は、例えば、Ａｌ、ＣｕあるいはＡｌＣｕ合金等の金属を主材料に構成される。そして、保護層３９は、ＳｉＯ_２膜、ＳｉＮ膜、ＳｉＯＮ膜あるいはＳｉＣ膜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、保護層３９の最表面に少なくともＳｉと炭素が含まれていると熱伝導性が高くなり好適である。この保護層３９は、発熱素子アレイの一対の電極および発熱領域３８を少なくとも被覆し、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。

回路基板４０は、上述したように、第１のフレキシブル基板４１ａと第２のフレキシブル基板４１ｂからなるフレキシブル基板４１、リジッド基板４３、およびフレキシブル基板４１に接着するセラミックス板６０によって構成されている。第１のフレキシブル基板４１ａと第２のフレキシブル基板４１ｂは、ヘッド基板３０と副走査方向７２に隣り合うように放熱板２０の主面に配置され、ヘッド基板３０と並行して主走査方向７１に配列されている。この第１のフレキシブル基板４１ａと第２のフレキシブル基板４１ｂには、第１の接続回路４２が形成されている。

これ等のフレキシブル基板４１は、例えばポリイミド等を絶縁体基材として用いた薄く柔軟性のあるプリント基板であり、例えば２０μｍ〜４００μｍの厚さに形成されている。そして、この２分割されてなるフレキシブル基板４１のヘッド基板３０寄りの上面には、主走査方向７１に沿って所要数の駆動用ＩＣ５０が実装されている。駆動用ＩＣ５０は、発熱素子を制御可能なスイッチング機能を有する制御素子である。ボンディングワイヤ５２を介して、個別電極３４に電気的に接続している。また、駆動用ＩＣ５０は、ボンディングワイヤ６４を介して、第１の接続回路４２に電気的に接続している。

駆動用ＩＣ５０およびボンディングワイヤ５２，５４は、エポキシ系樹脂からなる封止体５６によって封止されている。封止体５６は、ヘッド基板３０のフレキシブル基板４１寄りの上面、および、フレキシブル基板４１のヘッド基板３０寄りの上面に対して、駆動用ＩＣ５０およびボンディングワイヤ５２，５４を封止している。この封止体５６は、熱硬化性樹脂であるエポキシ系樹脂塗液の塗布、１００℃程度における数時間の加熱処理による熱硬化を通して、所定箇所に形成される。

上記第１のフレキシブル基板４１ａおよび第２のフレキシブル基板４１ｂは、例えばエポキシ系熱硬化型接着シート６２によって、セラミックス板６０に貼り付けられている。セラミックス板６０は、例えばアルミナセラミックス等からなり、支持基板３１と同じ材料により構成されていることが望ましい。ここで、セラミックス板６０の貼り付けられた領域は、フレキシブル基板４１の上面の封止体５６に覆われた領域より大きいことが望ましい。なお、フレキシブル基板４１とセラミックス板６０の接着には、軟性のあるシリコン樹脂等の熱硬化性樹脂接着剤、両面接着テープを用いてもよい。

フレキシブル基板４１は、セラミックス板６０に種々の形態に貼り付けられて複合板を形成する。これについて図３に示す例を参照して説明する。図３（ａ）に示すように、第１のフレキシブル基板４１ａと第２のフレキシブル基板４１ｂに２分割されたフレキシブル基板４１が１枚のセラッミク板６０に貼り付けられている。このセラミックス板は、支持基板３１と同じような例えばアルミナセラッミクスからなり、厚さが例えば０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度になる。

ここで、第１のフレキシブル基板４１ａと第２のフレキシブル基板４１ｂの主走査方向７１における離間距離は、これ等のフレキシブル基板４１の主走査方向７１の長さあるいは副走査方向７２の幅により適宜に決められる。また、フレキシブル基板４１とセラミックス板６０の主走査方向７１における両縁端、およびそれ等の副走査方向７２の先端が略同一位置になっている。但し、セラミックス板６０の幅は、図中の破線で示されるようにフレキシブル基板４１の幅より小さくなっている。

図３（ｂ）では、第１のフレキシブル基板４１ａ、第２のフレキシブル基板４１ｂおよび第３のフレキシブル基板４１ｃの３分割されたフレキシブル基板４１が１枚のセラッミク板６０の上面に貼り付けられている。あるいは、これ等のフレキシブル基板４１とセラミックス板６０の主走査方向７１における両縁端の位置に違いがあり、セラミックス板６０の両縁端がフレキシブル基板４１の両縁端より外側にはみ出している。その他は、図３（ａ）で説明した態様になっている。

図３（ｃ）では、セラミックス板６０も２分割される場合が示される。すなわち、第１のフレキシブル基板４１ａの下面に第１のセラミックス板６０ａが貼り付けられている。同様に、第２のフレキシブル基板４１ｂの下面に第２のセラミックス板６０ｂが貼り付けられている。その他は、図３（ａ）で説明したような態様になっている。

その他、フレキシブル基板４１とセラミックス板６０の接着には種々の変形例がある。ここで、フレキシブル基板４１あるいはセラミックス板６０の分割は３を超える複数になっても構わない。これ等の分割数はサーマルプリントヘッドの主走査方向７１の長さ等を勘案して適宜に決められる。また、フレキシブル基板４１は、例えば第１のフレキシブル基板４１ａおよび第２のフレキシブル基板４１ｂのように等分割でなく、それぞれ主走査方向７１の長さが異なっても構わない。

一方、リジッド基板４３は、放熱板２０の上面側にあって、ヘッド基板３０から離れた位置に配置されて、ヘッド基板３０と並行して主走査方向７１に延びている。すなわち、放熱板２０の上面側に、ヘッド基板３０、フレキシブル基板４１、リジッド基板４３の順に副走査方向７２に配置される。このリジッド基板４３は、例えばガラスエポキシ樹脂等を絶縁体基材として用いた、柔軟性のないプリント基板である。リジッド基板４３は、例えば０．４ｍｍ〜２．０ｍｍの厚さに形成されている。

リジッド基板４３には、第２の接続回路４４が形成されていて、この第２の接続回路４４は、フレキシブル基板４１の第１の接続回路４２に接続している。ここで、フレキシブル基板４１のヘッド基板３０から離れた端部、および、リジッド基板４３のヘッド基板３０寄りの端部には、それぞれ第１の接続回路４２の端子部および第２の接続回路４４の端子部が形成されていて、半田や異方性導電フィルム等によって、第１の接続回路４２の端子部と第２の接続回路４４の端子部とが接続されている、なお、本実施形態では、図２に示すように、半田４５により接続されるようになっている。

また、リジッド基板４３には、コネクタ４６，４７が取り付けられている。駆動電力および制御信号は、コネクタ４６，４７、第２の接続回路４４、および、第１の接続回路４２を介して、駆動用ＩＣ５０に送られる。

次に、上記サーマルプリントヘッド１０の製造における組み立て工程について概略説明する。例えば図３（ａ）に示したように、第１の接続回路４２が形成された第１のフレキシブル基板４１ａおよび第２のフレキシブル基板４１ｂがエポキシ系熱硬化型接着シート６２によってセラミックス板６０に貼り付けられたものを用意する。そして、これ等のフレキシブル基板４１の上面であってヘッド基板３０寄りの所定の領域に、例えばベアチップの駆動用ＩＣ５０をマウントし搭載する。

そして、上述したように形成された所要数の上記発熱素子を有するヘッド基板３０を熱伝導性のよい例えば両面接着テープからなる接着層２１を介して放熱板２０の上面に接着する。更に、フレキシブル基板４１が貼り付けられたセラミックス板６０、およびリジッド基板４３を例えばシリコン樹脂接着剤からなる接着層２１を介して放熱板２０の上面に接着する。このようにして、放熱板２０の上面にヘッド基板３０および回路基板４０が並置される。ヘッド基板３０とフレキシブル基板４１は、それ等の副走査方向７２の両縁端が直線性を保つように突き合わされている。回路基板４０において、フレキシブル基板４１の第１の接続回路４２は、例えば半田４５により、リジッド基板４３の第２の接続回路４４に電気接続する。

そして、発熱素子アレイの全ての個別電極３４を駆動用ＩＣ５０の出力側のボンディングパッドに例えばＡｌ線あるいはＡｕ線から成るボンディングワイヤ５２で電気接続する。また、駆動用ＩＣ５０の入力側のボンディンブパッドをフレキシブル基板４１の第１の接続回路４２にボンディングワイヤ５４で電気接続する。

次に、室温等の常温状態において、例えばエポキシの液状熱硬化性樹脂をシリンジなどにより駆動用ＩＣ５０、ボンディングワイヤ５２，５４、およびそれら等の接続部に塗布する。そして、ヘッド基板３０および回路基板４０が並置された放熱板２０を上述したような例えば１００℃程度の高温状態に昇温し、数時間の加熱処理により熱硬化させて、硬質のエポキシ系樹脂からなる封止体５６を形成する。上記昇温および高温状態において、金属製の放熱板２０、ヘッド基板３０、樹脂製のフレキシブル基板４１が貼り付けられたセラミックス板６０はそれぞれ熱膨張率が異なる。しかし、これ等の熱膨張率差は、上述した接着層２１で吸収される。その後に常温状態に降温して、本実施形態のサーマルプリントヘッド１０は出来上がる。

本実施形態にかかるサーマルプリントヘッド１０の効果について、図４乃至図６を参照して説明する。図４は、ヘッド基板の垂直方向７３への湾曲を説明するための説明断面図である。ここで、垂直方向７３は、ヘッド基板３０の上面に対する垂直方向であり、主走査方向７１および副走査方向７２に直交する方向になる。図５は、本発明の実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの効果の説明に供する複合板（ヘッド基板／セラミックス板）の副走査方向の歪み量を示すグラフである。図６は、本発明の実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの効果の説明に供するヘッド基板の垂直方向の湾曲量を示すグラフである。

図７で説明した従来の一般的なサーマルプリントヘッドにおいては、エポキシ系樹脂のような硬性封止材料からなる封止体１５６を形成すると、ヘッド基板１３０と回路基板１４０との熱膨張率の差によって、駆動用ＩＣ等の封止時に、ヘッド基板１３０が副走査方向７２に凸状に湾曲する。

これに対して、本実施形態では、複数に分割されたフレキシブル基板４１がセラミックス板６０に接着されている。

ここで、ヘッド基板３０は、セラミックスからなる支持基板３１、および、支持基板３１より薄いガラス膜からなるグレーズ層３２によって構成されている。よって、ヘッド基板３０の熱膨張率は、全体として支持基板３１のそれに近い。一方、本実施形態においては、分割された可撓性のフレキシブル基板４１がセラミックス板６０と接着し複合板を構成する。そのため、フレキシブル基板４１の複合板の熱膨張率は、全体としてヘッド基板３０の熱膨張率に近づく。

その結果、本実施形態にかかるサーマルプリントヘッドは、従来のサーマルプリントヘッドに比べて、駆動用ＩＣ５０等の封止時に生じるヘッド基板３０の副走査方向７２への湾曲を小さくできる。その湾曲量（ｄ）は、エポキシ系樹脂のような硬性封止材料に換えてシリコン樹脂のような軟性封止材料により封止体５６を形成する場合に匹敵するようになる。

また、セラミックス板６０を支持基板３１と同一材料（例えば、アルミナセラミックス）で構成することによって、熱膨張率の差を更に小さくでき、ヘッド基板３０の湾曲は大きく低減する。また、セラミックス板６０を、フレキシブル基板４１の上面の封止体５６に覆われた領域より大きくした場合には、更にヘッド基板３０の湾曲を小さくできる。

ところで、回路基板がフレキシブル基板のみで構成されていると、コネクタが固定されず、サーマルプリントヘッドをプリンタに取り付ける作業が困難になる。また、フレキシブル基板は高価であるため、サーマルプリントヘッドも高価になってしまう。

一方、本実施形態では、回路基板４０がフレキシブル基板４１およびリジッド基板４３により構成されているため、コネクタ４６，４７が固定されて、サーマルプリントヘッドをプリンタに取り付ける作業が容易である。また、フレキシブル基板４１に比べて安価なリジッド基板４３を用いることによって、フレキシブル基板４１の使用量を少なくして、サーマルプリントヘッド１０のコストを抑えることができる。

上述した効果は、フレキシブル基板４１が分割されない一体構造にあり、それ以外は本実施形態で説明したのと同様になる場合であっても、略同様に奏される。このフレキシブル基板４１を分割しない構造の回路基板４０をサーマルプリントヘッドに適用する発明については、既に本願出願人により特願２００９−２２２３６５号で特許出願されている。本実施形態のサーマルプリントヘッド１０は、フレキシブル基板４１の分割により、更に、ヘッド基板３０の主走査方向７１と副走査方向７２に対する垂直方向への湾曲も小さくできる。すなわち、図４に示すように、放熱板２０の上面に接着するヘッド基板３０の垂直方向７３に生じる湾曲において、その湾曲量ｄｚが低減される。

図５では、例えば図３（ａ）で説明したようなフレキシブル基板４１とセラッミクス板６０が接着した複合板において、フレキシブル基板４１の変形による歪みを調べた結果が示される。ここで、図５の横軸は、有効印画記録長（発熱領域３８の主走査方向７１の長さ）を示し、図５の縦軸は、複合板の副走査方向７２における反り変形を歪み量として示す。この歪み量において、正値は副走査方向７２に凸なる形状を表し、負値は逆に凹なる形状を表す。

図５中において、本実施形態では、図３（ａ）に示すようにフレキシブル基板４１が第１のフレキシブル基板４１ａおよび第２のフレキシブル基板４１ｂに２分割されている。このフレキシブル基板４１の副走査方向７２の幅は７ｍｍである。これに対して、比較例１、比較例２および比較例３では、フレキシブル基板４１は分割のない一体構造であり、それぞれ副走査方向７２の幅が７ｍｍ、２０ｍｍ、４０ｍｍである。ここで、本実施形態および比較例において、フレキシブル基板４１の材質、セラミックス板６０の形状および寸法は同じになっている。

図５に示したように、フレキシブル基板４１が分割されない比較例では、有効印画記録長が増えると、複合板におけるフレキシブル基板４１の副走査方向７２に凹状の反りが生じてくる。特に、有効印画記録長が例えば１０インチ以上になると、その歪み量が急増する。その凹状の反りは、フレキシブル基板４１の副走査方向７２の幅が小さくなると、顕著になる。しかし、その幅が４０ｍｍと大きくなると有効印画記録長に依存しなくなり、上記反りは極めて小さくなる。一方、本実施形態では、その複合板の副走査方向７２の反りは、比較例３の場合と同様に小さく、しかも有効印画記録長にほとんど依存しなくなる。

そして、フレキシブル基板４１の上面に封止体５６を形成した後は、図６に示すように、本実施形態の場合には、ヘッド基板３０の垂直方向の湾曲が比較例１に比べて小さくなる。ここで、図６の横軸は、有効印画記録長を示し、図６の縦軸は、ヘッド基板３０の垂直方向７３への湾曲量（ｄｚ）を示す。図６に示した比較例１では、有効印画記録長が増えると共に湾曲量は急増する。これに対して、本実施形態ではその湾曲量の増加は飽和するようになる。ここで、有効印画記録長が６インチ程度までは、本実施形態と比較例１における湾曲量は略同じであるが、それ以上になると比較例１の急増に対して、本実施形態における増加は抑制される。

本実施形態において、垂直方向の湾曲抑制の効果が生じる理由は以下のように推察される。サーマルプリントヘッドの製造における組み立て工程で説明したように、ヘッド基板３０と、複合板（フレキシブル基板４１／セラミックス板６０）とを放熱板２０の上面に並置し接着する場合、ヘッド基板３０と複合板は、それ等の副走査方向７２の両縁端が直線性を保つように突き合わされる。しかし、図５で説明したように、フレキシブル基板４１の変形歪みに伴う複合板の凹状の反りにより、ヘッド基板３０との間にその歪み量に相当する間隙ができる。そのため、封止体５６の形成時に、エポキシ系樹脂が上記間隙を通してフレキシブル基板４１上から放熱板２０の主面まで達する樹脂流入が生じる。そして、その熱硬化において、流入した樹脂が硬化し垂直方向の湾曲が発生する。

本実施形態では、フレキシブル基板４１を第１のフレキシブル基板４１ａおよび第２のフレキシブル基板４１ｂに分割することにより、上記間隙が小さくなり、ヘッド基板３０における垂直方向の湾曲が抑制されたものと思われる。

以上のようにして、本実施形態のサーマルプリントヘッドは、そのヘッド基板の副走査方向７２および垂直方向７３における湾曲が抑制される。このため、画像形成において、感熱記録媒体は、プラテンローラの押し付けによりヘッド基板３０の発熱領域３８との一様な接触ができる。そして、安定した高画質の画像形成が容易になる。また、プラテンローラのニップ幅が狭くなっても、高品質の印字画像の記録が可能になる。

なお、便宜上、明細書においては「上面」および「下面」という文言を用いて説明した。「上面」と「下面」とは、互いに表裏の関係にあることを意味し、空間的な上下を意味するものではない。

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。

上述した実施形態のサーマルプリントヘッド１０では、サーマルプリントヘッドにおいて、駆動用ＩＣ５０がフレキシブル基板４１でなく、ヘッド基板３０上に搭載されるようになっていてもよい。

また、駆動用ＩＣ５０の発熱素子あるいは回路基板との電気的な接続は、ワイヤーボンディングの他に、例えばボールバンプを用いたフリップチップボンディング等で行われるようになっていてもよい。

また、支持基板３１、リジッド基板４３およびセラミックス板６０の放熱板２０への接着は、それぞれ同じ材質の接着剤を用いてもよいし、互いに異なる接着剤を用いて行うようにしてもよい。

また、本実施形態のサーマルプリントヘッド１０では、１つの発熱素子で１ドットの印画を行う構造のものが示されているが、１つの発熱素子で２ドットの印字が可能な例の場合であってもよい。この場合、例えばインクリボンを用いた画像形成とその高速のオーバーコート処理が可能になる。

また、本実施形態のサーマルプリントヘッド１０では、グレーズ層３２が平坦になったいわゆるＦＧ（Flat Glaze）構造の場合について説明している。ここで、グレーズ層３２がパーシャルエッチング（ＰＥ）され、発熱抵抗部３７の形成される領域が部分的に盛り上る構造のいわゆるＰＥＧ構造になっていてもよい。あるいは、グレーズ層３２がその盛り上がり部分のみからなるいわゆるＰＧ構造になっていても構わない。

最後に、本発明は、上述した封止体５６が熱硬化性のポリイミド系樹脂からなる場合にも同様に適用できることに言及しておく。

１０…サーマルプリントヘッド，２０…放熱板，２１…接着層，３０…ヘッド基板，３１…支持基板，３２…グレーズ層，３３…発熱抵抗体，３４…個別電極，３６…共通電極，３７…発熱抵抗部，３８…発熱領域，３９…保護層，４０…回路基板，４１…フレキシブル基板（４１ａ、４１ｂ），４１ａ…第１のフレキシブル基板，４１ｂ…第２のフレキシブル基板，４２…第１の接続回路，４３…リジッド基板，４４…第２の接続回路，４５…半田，４６，４７…コネクタ，５０…駆動用ＩＣ，５２，５４…ボンディングワイヤ，５６…封止体，６０…セラミックス板（６０ａ、６０ｂ），６０ａ…第１のセラミックス板，６０ｂ…第２のセラミックス板，６２…接着シート，７１…主走査方向，７２…副走査方向，７３…垂直方向，Ｇ…間隙

Claims

放熱板と、
セラミックスからなる支持基板および該支持基板の上面に積層されたグレーズ層を有し、前記放熱板の上面に載置されて、前記グレーズ層の上面に主走査方向に配列された複数の発熱素子が形成されたヘッド基板と、
前記ヘッド基板と副走査方向に隣り合うように前記放熱板の上面に載置されて、接続回路が形成された回路基板と、
前記ヘッド基板の前記回路基板寄りの上面または前記回路基板の前記ヘッド基板寄りの上面に載置されて、前記発熱素子および前記接続回路に電気接続された制御素子と、
前記ヘッド基板の前記回路基板寄りの上面、前記回路基板の前記ヘッド基板寄りの上面、および、前記制御素子を覆っているエポキシ系樹脂からなる封止体と、
を具備したサーマルプリントヘッドにおいて、
前記回路基板は、
前記ヘッド基板と副走査方向に隣り合うように前記放熱板の上面に配置され且つ主走査方向に複数に分割されて、第１の接続回路が形成されたフレキシブル基板と、
主走査方向に延びて、前記フレキシブル基板の下面に接着したセラミックス板と、
前記放熱板の上面側であって前記ヘッド基板から離れた位置に配置されて、前記第１の接続回路に電気的に接続された第２の回路基板が形成されたリジッド基板と、
を有することを特徴とするサーマルプリントヘッド。
前記セラミックス板も主走査方向に複数に分割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。