JP2013248756A - サーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】 基板と駆動ＩＣとの間に気泡が介在する可能性を低減することができ、信頼性の向上したサーマルヘッドを提供する。
【解決手段】 サーマルヘッドＸ１は、基板７と、基板７上に設けられた発熱部９と、発熱部９に印加する電圧を制御する駆動ＩＣ１１と、基板７および駆動ＩＣ１１を接合する接合部材１０と、基板２上に設けられており、駆動ＩＣ１１の下方に位置する金属層１２とを備え、金属層１２には、その表面に被覆層１４が設けられており、接合部材１０が、被覆層１４と駆動ＩＣ１１との間に位置していることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、サーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタに関する。

従来、ファクシミリあるいはビデオプリンタ等の印画デバイスとして、種々のサーマルヘッドが提案されている。例えば、基板と、基板上に設けられた発熱部と、発熱部に印加する電圧を制御するための駆動ＩＣと、基板および駆動ＩＣを接合する接合部材とを備えるサーマルヘッドが知られている。そして、このサーマルヘッドは、駆動ＩＣを接合部材にて被覆することにより、駆動ＩＣと基板とが接合される（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−３１９３４号公報

しかしながら、接合部材により被覆することにより、基板と駆動ＩＣとを接合した場合に、基板と駆動ＩＣとの間に気泡が介在する可能性があった。基板と駆動ＩＣとの間の気泡によりサーマルヘッドの信頼性が低下する可能性があった。

本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドは、基板と、基板上に設けられた発熱部と、発熱部に印加する電圧を制御する駆動ＩＣと、基板および駆動ＩＣを接合する接合部材と、基板上に設けられており、駆動ＩＣの下方に位置する金属層とを備えている。また、金属層には、その表面に被覆層が設けられており、接合部材が、被覆層と駆動ＩＣとの間に位置している。

本発明の一実施形態に係るサーマルプリンタは、上記のサーマルヘッドと、発熱部上に記録媒体を搬送する搬送機構と、発熱部上に記録媒体を押圧するプラテンローラとを備えている。

本発明によれば、基板と駆動ＩＣとの間に気泡が介在する可能性を低減することができ、サーマルヘッドの信頼性を向上させることができる。

本発明のサーマルヘッドの一実施形態を示す平面図である。 図１のサーマルヘッドのＩ−Ｉ線断面図である。 図１のサーマルヘッドのＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１に示すサーマルヘッドの第１保護層および第２保護層を省略して示す平面図である。 （ａ）は図４に示す領域Ｑを拡大して示す拡大平面図、（ｂ）は図５（ａ）に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図５（ａ）に示すＩＶ−ＩＶ線断面図である。 本発明のサーマルプリンタの一実施形態の概略構成を示す図である。 本発明のサーマルヘッドの他の実施形態を示し、第1保護層および第２保護層を省略して示す平面図である。 （ａ）は図８に示す領域Ｑを拡大して示す拡大平面図、（ｂ）は図９（ａ）に示すＶ−Ｖ線断面図である。 本発明のサーマルヘッドのさらに他の実施形態を示し、（ａ）は図９（ａ）の領域Ｑに対応する拡大平面図、（ｂ）は図１０（ａ）に示すＶＩ−ＶＩ線断面図である。 さらに他の実施形態に係るサーマルヘッドの第１保護層および第２保護層を省略して示す平面図である。 （ａ）は図１１に示す領域Ｑを拡大して示す拡大平面図、（ｂ）は図１２（ａ）に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 図１２（ａ）に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明のサーマルヘッドの一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１，２に示すように、本実施形態のサーマルヘッドＸ１は、放熱体１と、放熱体１上に配置されたヘッド基体３と、ヘッド基体３に接続されたフレキシブルプリント配線板５（以下、ＦＰＣ５という）とを備えている。なお、図１，４に示す被覆層２は一部簡略化して示している。

放熱体１は、板状に形成されており、平面視して長方形状を有している。放熱体１は、例えば、銅、鉄またはアルミニウム等の金属材料で形成されており、後述するようにヘッド基体３の発熱部９で発生した熱のうち、印画に寄与しない熱の一部を放熱する機能を有している。また、放熱体１の上面には、両面テープあるいは接着剤等（不図示）によってヘッド基体３が接着されている。

ヘッド基体３は、平面視で長方形状の基板７と、基板７上に設けられ、基板７の長手方向に沿って配列された複数の発熱部９と、発熱部９の配列方向に沿って基板７上に並べて配置された複数の駆動ＩＣ１１とを備えている。

基板７は、アルミナセラミックス等の電気絶縁性材料あるいは単結晶シリコン等の半導体材料等によって形成されている。

基板７の上面には、蓄熱層１３が形成されている。蓄熱層１３は、基板７の上面全体に形成された下地部１３ａと、複数の発熱部９の配列方向に沿って帯状に延び、断面が略半楕円形状の隆起部１３ｂとを有している。隆起部１３ｂは、印画する記録媒体を、発熱部９上に形成された後述する第１保護層２５に良好に押し当てるように機能する。

また、蓄熱層１３は、例えば、熱伝導性の低いガラスで形成されており、発熱部９で発生する熱の一部を一時的に蓄積することで、発熱部９の温度を上昇させるのに要する時間を短くし、サーマルヘッドＸ１の熱応答特性を高めるように機能する。蓄熱層１３は、例えば、ガラス粉末に適当な有機溶剤を混合して得た所定のガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷等によって基板７の上面に塗布し、これを焼成することで形成される。

図２に示すように、蓄熱層１３の上面には、電気抵抗層１５が設けられている。電気抵抗層１５は、蓄熱層１３と、後述する共通電極１７、個別電極１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１との間に介在し、図１に示すように、平面視において、これらの共通電極１７、個別電極１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１と同形状の領域（以下、介在領域という）と、共通電極１７と個別電極１９との間から露出した複数の領域（以下、露出領域という）とを有している。なお、図１では、電気抵抗層１５の介在領域は、共通電極１７、個別電極１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１で隠れている。

電気抵抗層１５の各露出領域は、上記の発熱部９を形成している。そして、複数の露出領域が、図１に示すように、蓄熱層１３の隆起部１３ｂ上に列状に配置されて発熱部９を構成している。複数の発熱部９は、説明の便宜上、図１で簡略化して記載しているが、例えば、６００ｄｐｉ〜２４００ｄｐｉ（dot per inch）等の密度で配置される。

電気抵抗層１５は、例えば、ＴａＮ系、ＴａＳｉＯ系、ＴａＳｉＮＯ系、ＴｉＳｉＯ系、ＴｉＳｉＣＯ系またはＮｂＳｉＯ系等の電気抵抗の比較的高い材料によって形成されている。そのため、後述する共通電極１７と個別電極１９との間に電圧が印加され、発熱部９に電圧が印加されたときに、ジュール発熱によって発熱部９が発熱する。

図１，２に示すように、電気抵抗層１５の上面には、共通電極１７、複数の個別電極１９および複数のＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１が設けられている。これらの共通電極１７、個別電極１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１は、導電性を有する材料で形成されており、例えば、アルミニウム、金、銀および銅のうちのいずれか一種の金属またはこれらの合金によって形成されている。

共通電極１７は、複数の発熱部９とＦＰＣ５とを接続するためのものである。図１に示すように、共通電極１７は、基板７の一方の長辺に沿って延びる主配線部１７ａと、基板７の一方および他方の短辺のそれぞれに沿って延び、一端部が主配線部１７ａに接続された２つの副配線部１７ｂと、主配線部１７ａから各発熱部９に向かって個別に延び、先端部が各発熱部９に接続された複数のリード部１７ｃとを有している。そして、共通電極１７は、副配線部１７ｂの他端部がＦＰＣ５に接続されることにより、ＦＰＣ５と各発熱部９との間を電気的に接続している。

複数の個別電極１９は、各発熱部９と駆動ＩＣ１１とを接続するためのものである。図１，２に示すように、各個別電極１９は、一端部が発熱部９に接続され、他端部が駆動ＩＣ１１の配置領域に配置されるように、各発熱部９から駆動ＩＣ１１の配置領域に向かって個別に帯状に延びている。そして、各個別電極１９の他端部が駆動ＩＣ１１に接続されることにより、各発熱部９と駆動ＩＣ１１との間が電気的に接続されている。より詳細には、個別電極１９は、複数の発熱部９を複数の群に分け、各群の発熱部９を、各群に対応して設けられた駆動ＩＣ１１に電気的に接続している。また、個別電極１９の他端部に駆動ＩＣ１１と電気的に接続される駆動ＩＣ用端子４（図５参照）を有している。本実施形態においては、個別電極１９が第１電極として機能する。

なお、本実施形態では、上記のように共通電極１７のリード部１７ｃと個別電極１９とが発熱部９に接続されており、リード部１７ｃと個別電極１９とが対向して配置されている。発熱部９に接続される電極配線が対になって形成されている。

複数のＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１は、駆動ＩＣ１１とＦＰＣ５とを接続するためのものである。図１，２に示すように、各ＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１は、一端部が駆動ＩＣ１１の配置領域に配置され、他端部が基板７の他方の長辺の近傍に配置されるように、帯状に延びている。そして、複数のＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１は、一端部が駆動ＩＣ１１に接続されるとともに、他端部がＦＰＣ５に接続されることにより、駆動ＩＣ１１とＦＰＣ５との間を電気的に接続している。また、一端部に駆動ＩＣ１１と電気的に接続するための駆動ＩＣ用端子６を有しており、他端部にＦＰＣ５のプリント配線５ｂと電気的に接続するためのＦＰＣ用端子（不図示）を有している。

各駆動ＩＣ１１に接続された複数のＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１は、異なる機能を有する複数の配線で構成されている。具体的には、複数のＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１は、例えば
、駆動ＩＣ１１を動作させるための電源電流を供給するためのＩＣ電源配線と、駆動ＩＣ１１および駆動ＩＣ１１に接続された個別電極１９を０〜１Ｖのグランド電位に保持するためのグランド電極配線２０と、後述する駆動ＩＣ１１内のスイッチング素子のオン・オフ状態を制御するように駆動ＩＣ１１を動作させるための電気信号を供給するためのＩＣ制御配線とで構成されている。そして、ＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１は、駆動ＩＣ１１側に駆動ＩＣ用端子６を備えている。

グランド電極配線２０は、図４に示すように、発熱部９の配列方向に沿うように設けられている。そして、グランド電極配線２０の一端部側および他端部側にてＦＰＣ５と接続されている。そして、グランド電極配線２０の駆動ＩＣ１１が載置される領域に、被覆層２が設けられている。グランド電極配線２０は、個別電極１９と、ＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１との間に配置されている。そして、グランド電極配線２０の駆動ＩＣ用端子８にて、駆動ＩＣ１１の接続端子１１ｃと接続されている。

駆動ＩＣ１１は、図１，２に示すように、複数の発熱部９の各群に対応して配置されているとともに、個別電極１９の他端部とＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１の一端部とに接続されている。駆動ＩＣ１１は、各発熱部９の通電状態を制御するためのものであり、内部に複数のスイッチング素子を有しており、各スイッチング素子がオン状態のときに通電状態となり、各スイッチング素子がオフ状態のときに不通電状態となる公知のものを用いることができる。

各駆動ＩＣ１１は、各駆動ＩＣ１１に接続された各個別電極１９に対応するように、内部に複数のスイッチング素子（不図示）が設けられている。そして、図２に示すように、各駆動ＩＣ１１は、各スイッチング素子（不図示）に接続され、接続端子１１ａ（以下、第１接続端子１１ａと称する場合がある）が個別電極１９に接続されており、各スイッチング素子に接続されている接続端子１１ｂ（以下、第２接続端子１１ｂと称する場合がある）がＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１に接続されている。また、図２には図示されていないが、各スイッチング素子に接続されている接続端子１１ｃ（以下、第３接続端子１１ｃと称する場合がある）がグランド電極配線２０に接続されている。これにより、駆動ＩＣ１１の各スイッチング素子がオン状態のときに、各スイッチング素子に接続された個別電極１９とＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１のグランド電極配線２０とが電気的に接続される。

ＩＣ制御配線２３は、駆動ＩＣ１１を制御するためのものであり、図１、４に示すように、ＩＣ電源配線２３ａとＩＣ信号配線２３ｂとを備えている。ＩＣ電源配線２３ａは、基板７の長手方向の両端部で基板７の右側の長辺の近傍に配置された端部電源配線部２３ａＥと、隣接する駆動ＩＣ１１間に配置された中間電源配線部２３ａＭとを有している。

図４に示すように、端部電源配線部２３ａＥは、一端部が駆動ＩＣ１１の配置領域に配置され、グランド電極配線２０の周囲を回り込むようにして、他端部が基板７の右側の長辺の近傍に配置されている。この端部電源配線部２３ａＥは、一端部が駆動ＩＣ１１に接続されているとともに、他端部がＦＰＣ５に接続されている。これにより、駆動ＩＣ１１とＦＰＣ５との間が電気的に接続されている。

端部電源配線部２３ａＥと中間電源配線部２３ａＭとは、これらの双方が接続された駆動ＩＣ１１の内部で電気的に接続されている。また、隣接する中間電源配線部２３ａＭ同士は、これらの双方が接続された駆動ＩＣ１１の内部で電気的に接続されている。

このように、ＩＣ電源配線２３ａを各駆動ＩＣ１１と接続することにより、ＩＣ電源配線２３ａが各駆動ＩＣ１１とＦＰＣ５との間を電気的に接続している。これにより、後述するようにＦＰＣ５から端部電源配線部２３ａＥおよび中間電源配線部２３ａＭを介して
各駆動ＩＣ１１に電流を供給するようになっている。

ＩＣ信号配線２３ｂも同様に、図４に示すように、基板７の長手方向の両端部で基板７の右側の長辺の近傍に配置された端部信号配線部２３ｂＥと、隣接する駆動ＩＣ１１間に配置された中間信号配線部２３ｂＭとを有している。

なお、駆動ＩＣ１１に接続される電極は、端部電源配線部２３ａＥ、２３ｂＥ、中間信号配線部２３ａＭ、２３ｂＭを設けずに、個別電極１９およびグランド電極配線２０に接続されていてもよい。

上記の電気抵抗層１５、共通電極１７、個別電極１９、グランド電極配線２０およびＩＣ制御配線２３は、例えば、各々を構成する材料層を蓄熱層１３上に、例えばスパッタリング法などの従来周知の薄膜成形技術によって順次積層した後、積層体を従来周知のフォトリソグラフィー技術あるいはエッチング技術等を用いて所定のパターンに加工することにより形成される。

以下、図４〜６を用いて、グランド電極配線２０上に設けられた被覆層２について説明する。

被覆層２は、図５に示すように、駆動ＩＣ１１が配置される領域の下方に、平面視して矩形状に形成されている。被覆層２は、駆動ＩＣ１１の第１接続端子１１ａおよび第２接続端子１１ｂとは接続されていない。以下、駆動ＩＣ１１の第１接続端子１１ａおよび第２接続端子１１ｂと接続されていない被覆層２を第１被覆層２ａと称する。なお、図５（ａ）に示す破線は、駆動ＩＣ１１が搭載される搭載領域を示している。そして、駆動ＩＣ１１の下面と、基板７上に設けられたグランド電極配線２０および第１被覆層２ａとが、接合部材１０により接合されている。

第１被覆層２ａは、Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｕ等の金属性のめっきにより形成されている。第１被覆層２ａの厚みは１〜５μｍ、表面粗さは０．１〜０．３μｍであることが好ましい。詳細は後述するが、表面粗さが０．１〜０．３μｍであることにより、接合部材１０と第１被覆層２ａとの接合強度を向上させることができる。

接合部材１０は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂あるいはシリコン樹脂を用いることができる。接合部材１０の塗布方法としては、駆動ＩＣ１１を基板７に実装した後に、ディスペンサーにより、接合部材１０を塗布、硬化することにより、基板７に駆動ＩＣ１１を接合することができる。ディスペンサーによる塗布方法としては、例えば、平面視して、駆動ＩＣ１１の長辺の一方側より、硬化していない接合部材１０を塗布して、熱により接合部材１０を硬化する方法を例示することができる。

ここで、駆動ＩＣと基板との距離が２５〜３５μｍと小さい場合において、接合部材を塗布した場合に、駆動ＩＣと基板との間に接合部材が充填されず、駆動ＩＣと基板との間に気泡が残存する場合がある。このような場合、サーマルヘッドをサーマルプリンタに実装して、サーマルプリンタを駆動させた場合、サーマルプリンタの駆動時に生じる熱により、気泡が膨張して、駆動ＩＣと基板とで剥離が生じる可能性があり、サーマルヘッドの信頼性を確保できない場合がある。

サーマルヘッドＸ１は、駆動ＩＣ１１の下方にグランド電極配線２０が位置しており、グランド電極配線２０の表面に第１被覆層２ａが設けられている。それにより、グランド電極配線２０よりも表面粗さの粗い第１被覆層２ａにより、接合部材１０が毛細管現象により、第１被覆層２ａに入り込んでいく構成となる。そのため、駆動ＩＣ１１と第１被覆
層２ａとの間の空間に接合部材１０が入り込み、駆動ＩＣ１１と第１被覆層２ａとの間に接合部材１０が充填されることとなる。

つまり、第１被覆層２ａを設けることにより、駆動ＩＣ１１と第１被覆層２ａとの間に気泡が略残存せず、接合部材１０が充填されることとなるため、サーマルヘッドＸ１の信頼性を向上することができる。

駆動ＩＣ１１の第１接続端子１１ａ、第２接続端子１１ｂおよび第３接続端子１１ｃは、個別電極１９用の駆動ＩＣ用端子４と、ＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１の駆動ＩＣ用端子６と、グランド電極配線２０の駆動ＩＣ用端子８とそれぞれ接続されている。なお、第１被覆層２ａを設けないグランド電極配線２０の表面粗さは、０．０３〜０．０５μｍであり、第１被覆層２ａの表面粗さよりも小さい。

また、駆動ＩＣ用端子４，６，８の表面には、被覆層２が設けられており、駆動ＩＣ１１の第３接続端子１１ｃと、グランド電極配線２０とは、被覆層２を介して接続されている。被覆層２は、Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｕ等の金属性のめっき層により形成されている。以下、駆動ＩＣ用端子８の表面に設けられた被覆層２を第２被覆層２ｂと称する場合がある。

さらにまた、個別電極１９の駆動ＩＣ用端子４の表面およびＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１の駆動ＩＣ用端子６の表面には、被覆層２が設けられており、駆動ＩＣ１１の第１接続端子１１ａおよび第２接続端子１１ｂと、個別電極１９またはＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１とは、被覆層２を介して接続されている。以下、駆動ＩＣ用端子４，６の表面に設けられた被覆層２を第３被覆層２ｃと称する場合がある。

第２被覆層２ｂおよび第３被覆層２ｃは、第１被覆層２ａと同様に金属のめっき層により形成することができる。第２被覆層２ｂおよび第３被覆層２ｃを設けることにより、駆動ＩＣ用端子４，６，８の表面を安定的に保護することができるとともに、駆動ＩＣ１１の第１接続端子１１ａおよび第２接続端子１１ｂと、駆動ＩＣ用端子４，６，８との接続部における電気抵抗が大きくなることを低減することができる。

また、サーマルヘッドＸ１は、駆動ＩＣ１１の下方に設けた金属層として、グランド電極配線２０を用いている。このような構成とすることで、別途金属層を形成する必要がなく、サーマルヘッドＸ１が大型化することを低減することができる。

また、第１被覆層２ａは、グランド電極配線２０上に設けられており、駆動ＩＣ用端子８を取り囲むように設けられている。つまり、平面視して、第１被覆層２ａは、第２被覆層２ｂを取り囲むように設けられていることとなる。それにより、第１被覆層２ａが、接合部材１０を毛細管現象により第２被覆層２ｂの位置まで充填することができる。すなわち、第１被覆層２ａが、駆動ＩＣ１１とグランド電極配線２０の駆動ＩＣ用端子８に、接合部材１０を供給する機能を有することとなり、駆動ＩＣ１１と基板７との接合信頼性を向上することができる。なお、第２被覆層２ｂが設けられた駆動ＩＣ用端子８が、駆動ＩＣ１１と接続される接続部位として機能している。

さらにまた、第１被覆層２ａと第２被覆層２ｂとが距離をあけて離間した状態で形成されているため、第１被覆層２ａと第２被覆層２ｂとの間に入り込んだ接合部材１０が、硬化した際にアンカー効果を奏することとなり、駆動ＩＣ１１と基板７との接合強度を向上させることができる。

なお、第１被覆層２ａ、第２被覆層２ｂおよび第３被覆層２ｃは、一般的に知られる電解めっき法あるいは無電解めっき法により形成すればよい。また、第１被覆層２ａ、第２
被覆層２ｂおよび第３被覆層２ｃを同時に形成してもよく、第１被覆層２ａ、第２被覆層２ｂおよび第３被覆層２ｃを別々に形成してもよい。

図１〜３に示すように、基板７の上面に形成された蓄熱層１３上には、発熱部９、共通電極１７の一部および個別電極１９の一部を被覆する第１保護層２５が形成されている。なお、図１では、説明の便宜上、第１保護層２５の形成領域を一点鎖線で示し、これらの図示を省略している。図示例では、第１保護層２５は、蓄熱層１３の上面の左側の領域を覆うように設けられている。これにより、発熱部９、共通電極１７の主配線部１７ａ、副配線部１７ｂの一部、リード部１７ｃおよび個別電極１９上に、第１保護層２５が形成されている。

第１保護層２５は、発熱部９、共通電極１７および個別電極１９の被覆した領域を、大気中に含まれている水分等の付着による腐食や、印画する記録媒体との接触による摩耗から保護するためのものである。第１保護層２５は、ＳｉＮ、ＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ、あるいはダイヤモンドライクカーボン等を用いて形成することができ、第１保護層２５を単層で構成してもよいし、これらの層を積層して構成してもよい。このような第１保護層２５はスパッタリング法等の薄膜形成技術あるいはスクリーン印刷等の厚膜形成技術を用いて作製することができる。

また、図１〜３に示すように、基板７の上面に形成された蓄熱層１３上には、共通電極１７、個別電極１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１を部分的に被覆する第２保護層２７が設けられている。なお、図１では、説明の便宜上、第２保護層２７の形成領域を一点鎖線で示し、これらの図示を省略している。図示例では、第２保護層２７は、蓄熱層１３の上面の第１保護層２５よりも右側の領域を部分的に覆うように設けられている。第２保護層２７は、共通電極１７、個別電極１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１の被覆した領域を、大気との接触による酸化、あるいは大気中に含まれている水分等の付着による腐食から保護するためのものである。なお、第２保護層２７は、共通電極１７および個別電極１９の保護をより確実にするため、図２に示すように第１保護層２５の端部に重なるようにして形成されている。第２保護層２７は、例えば、エポキシ樹脂、あるいはポリイミド樹脂等の樹脂材料で形成することができる。また、第２保護層２７は、例えば、スクリーン印刷法等の厚膜成形技術を用いて形成することができる。

なお、図１〜３に示すように、後述するＦＰＣ５を接続する共通電極１７の副配線部１７ｂおよびＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１の端部は、第２保護層２７から露出しており、ＦＰＣ５が接続されるように構成されている。

また、第２保護層２７は、駆動ＩＣ１１と接続される個別電極１９の駆動ＩＣ用端子４およびＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１の駆動ＩＣ用端子６を露出させるための開口部（不図示）が形成されており、開口部を介してこれらの配線が駆動ＩＣ１１に接続されている。また、駆動ＩＣ１１は、個別電極１９およびＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１に接合部材１０により接合された状態で、駆動ＩＣ１１自体の保護、および駆動ＩＣ１１とこれらの配線との接続部の保護のため、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の樹脂からなる被覆部材２９によって被覆されることで封止されている。

ＦＰＣ５は、図１，２に示すように、基板７の長手方向に沿って延びており、上記のように共通電極１７の副配線部１７ｂおよび各ＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１に接続されている。ＦＰＣ５は、絶縁性の樹脂層の内部に複数のプリント配線が配線された周知のものであり、各プリント配線がコネクタ３１を介して外部の電源装置および制御装置等に電気的に接続されるようになっている。このようなプリント配線は、一般に、例えば、銅箔等の金属箔、薄膜成形技術によって形成された導電性薄膜、または厚膜印刷技術によって形成さ
れた導電性厚膜によって形成されている。また、金属箔、あるいは導電性薄膜等によって形成されたプリント配線は、例えば、これらをフォトエッチング等により部分的にエッチングすることによってパターニングされている。

より詳細には、図１，２に示すように、ＦＰＣ５は、絶縁性の樹脂層５ａの内部に形成された各プリント配線５ｂがヘッド基体３側の端部で露出し、導電性接合材料である半田材料、または電気絶縁性の樹脂中に導電性粒子が混入された異方性導電材料（ＡＣＦ）等からなる接合材３２（図２参照）によって、共通電極１７の副配線部１７ｂの端部および各ＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１の端部に接続されている。

そして、ＦＰＣ５の各プリント配線５ｂがコネクタ３１を介して図示しない外部の電源装置および制御装置等に電気的に接続されると、共通電極１７は、２０〜２４Ｖの正電位に保持された電源装置のプラス側端子に電気的に接続され、個別電極１９は、駆動ＩＣ１１およびＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１のグランド電極配線２０を介して、０〜１Ｖのグランド電位に保持された電源装置のマイナス側端子に電気的に接続されるようになっている。そのため、駆動ＩＣ１１のスイッチング素子がオン状態のとき、発熱部９に電圧が印加され、発熱部９が発熱するようになっている。

また、同様に、ＦＰＣ５の各プリント配線５ｂがコネクタ３１を介して外部の電源装置および制御装置等に電気的に接続されると、ＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１の上記のＩＣ電源配線は、共通電極１７と同様、正電位に保持された電源装置のプラス側端子に電気的に接続されるようになっている。これにより、駆動ＩＣ１１が接続されたＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１のＩＣ電源配線とグランド電極配線２０との電位差によって、駆動ＩＣ１１に駆動ＩＣ１１を動作させるための電源電流が供給される。また、ＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１の上記のＩＣ制御配線は、駆動ＩＣ１１の制御を行う外部の制御装置に電気的に接続される。これにより、制御装置から送信された電気信号が駆動ＩＣ１１に供給されるようになっている。電気信号によって、駆動ＩＣ１１内の各スイッチング素子のオン・オフ状態を制御するように駆動ＩＣ１１を動作させることで、各発熱部９を選択的に発熱させることができる。

ＦＰＣ５と放熱体１との間には、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂またはガラスエポキシ樹脂等の樹脂からなる補強板３３が設けられている。補強板３３は、ＦＰＣ５の下面に両面テープや接着剤等（不図示）によって接着されることにより、ＦＰＣ５を補強するように機能している。また、補強板３３が放熱体１の上面に両面テープあるいは接着剤等（不図示）によって接着されることにより、ＦＰＣ５が放熱体１上に固定されている。

次に、本発明のサーマルプリンタの一実施形態について、図７を参照しつつ説明する。図７は、本実施形態のサーマルプリンタＺの概略構成図である。

図７に示すように、本実施形態のサーマルプリンタＺは、上述のサーマルヘッドＸ１、搬送機構４０、プラテンローラ５０、電源装置６０および制御装置７０を備えている。サーマルヘッドＸ１は、サーマルプリンタＺの筐体（不図示）に設けられた取付部材８０の取付面８０ａに取り付けられている。なお、サーマルヘッドＸ１は、発熱部９の配列方向が、後述する記録媒体Ｐの搬送方向Ｓに直交する方向である主走査方向に沿うようにして、取付部材８０に取り付けられている。

搬送機構４０は、感熱紙、インクが転写される受像紙等の記録媒体Ｐを図７の矢印Ｓ方向に搬送して、サーマルヘッドＸ１の複数の発熱部９上に位置する第１保護層２５上に搬送するためのものであり、搬送ローラ４３，４５，４７，４９を有している。搬送ローラ４３，４５，４７，４９は、例えば、ステンレス等の金属からなる円柱状の軸体４３ａ，
４５ａ，４７ａ，４９ａを、ブタジエンゴム等からなる弾性部材４３ｂ，４５ｂ，４７ｂ，４９ｂにより被覆して構成することができる。なお、図示しないが、記録媒体Ｐがインクが転写される受像紙等の場合は、記録媒体ＰとサーマルヘッドＸ１の発熱部９との間に、記録媒体Ｐとともにインクフィルムを搬送するようになっている。

プラテンローラ５０は、記録媒体ＰをサーマルヘッドＸ１の発熱部９上に押圧するためのものであり、記録媒体Ｐの搬送方向Ｓに直交する方向に沿って延びるように配置され、記録媒体Ｐを発熱部９上に押圧した状態で回転可能となるように両端部が支持されている。プラテンローラ５０は、例えば、ステンレス等の金属からなる円柱状の軸体５０ａを、ブタジエンゴム等からなる弾性部材５０ｂにより被覆して構成することができる。

電源装置６０は、上記のようにサーマルヘッドＸ１の発熱部９を発熱させるための電流および駆動ＩＣ１１を動作させるための電流を供給するためのものである。制御装置７０は、上記のようにサーマルヘッドＸ１の発熱部９を選択的に発熱させるために、駆動ＩＣ１１の動作を制御する制御信号を駆動ＩＣ１１に供給するためのものである。

本実施形態のサーマルプリンタＺは、図７に示すように、プラテンローラ５０によって記録媒体をサーマルヘッドＸ１の発熱部９上に押圧しつつ、搬送機構４０によって記録媒体Ｐを発熱部９上に搬送しながら、電源装置６０および制御装置７０によって発熱部９を選択的に発熱させることで、記録媒体Ｐに所定の印画を行うことができる。なお、記録媒体Ｐが受像紙等の場合は、記録媒体Ｐとともに搬送されるインクフィルム（不図示）のインクを記録媒体Ｐに熱転写することによって、記録媒体Ｐへの印画を行うことができる。

＜第２の実施形態＞
図８，９を用いて第２の実施形態に係るサーマルヘッドＸ２について説明する。サーマルヘッドＸ２は、個別電極１９とＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１との間に配置された金属層２２を備えており、金属層２２の表面に第１被覆層２ａが設けられている。金属層２２は、各駆動ＩＣ１１に対応して図８においては、３つ設けられており、個別電極１９とＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１とは別体に設けられている。その他の点においては、サーマルヘッドＸ１と同様であり、説明を省略する。

サーマルヘッドＸ２は、駆動ＩＣ１１の下方の領域に、平面視して、略矩形状の金属層２２が設けられている。金属層２２の表面には第１被覆層２ａが設けられており、平面視して、第１被覆層２ａの面積が、金属層２２の面積よりも小さい構成となっている。

金属層２２は、平面視した面積が、駆動ＩＣ１１の平面視した面積よりも小さい構成となっている。また、駆動ＩＣ１１と略平行に形成されており、駆動ＩＣ１１の重心位置と、金属層２２の重心位置とがほぼ同じ位置に配置されている。それにより、塗布した接合部材１０が、略均一に広がるようになり、駆動ＩＣ１１と基板７との間に、接合部材１０を効率よく充填することができる。

金属層２２は、上述した各種電極と同様の材料により形成することができる。また、他の電極の形成時に金属層２２を形成してもよいし、各種電極を形成した後に、金属層２２を形成してもよい。

第１被覆層２ａは、金属層２２の表面に設けられており、平面視して、第１被覆層２ａの面積が金属層２２の面積よりも小さい構成を有している。それにより、金属層２２と第１被覆層２ａの縁により段差が形成されることとなる。第１被覆層２ａは、厚さが１〜３μｍと薄いため、ごく微小な段差が形成されることとなる。この段差が設けられることで、毛細管現象が段差に起因して生じることとなり、接合部材１０が、駆動ＩＣ１１と第１
被覆層２ａとの間に流入しやすくなる。そのため、駆動ＩＣ１１と第１被覆層２ａとの間に接合部材１０を容易に充填することができる。

サーマルヘッドＸ２は、個別電極１９とＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１との間に配置された金属層２２を備えており、金属層２２の表面に第１被覆層２ａが設けられている。そのため、金属層２２に設けられた第１被覆層２ａのすべての部位が、接合部材１０に対して毛細管現象を生じさせ、駆動ＩＣ１１と第１被覆層２ａとの間に接合部材１０を充填させることができる。

なお、サーマルヘッドＸ２においては、矩形状の金属層２２を１つ設けた例を示したがこれに限定されるものではない。

例えば、駆動ＩＣ１１の長辺方向に長い長方形状の金属層２２を、駆動ＩＣ１１の短辺方向に複数設けてもよい。この場合、金属層２２同士の間隙に接合部材１０が入り込むことにより、接合部材１０を硬化するとアンカー効果が生じて、駆動ＩＣ１１と基板７との接合強度を強固なものにすることができる。

また、駆動ＩＣ１１の短辺方向に長い長方形状の金属層２２を、駆動ＩＣ１１の長辺方向に複数設けてもよい。この場合、駆動ＩＣ１１の長辺方向からディスペンサーにて接合部材１０を塗布した時に、接合部材１０が入り込みやすくなり、駆動ＩＣ１１を基板７に容易に接合することができる。

＜第３の実施形態＞
図１０を用いて、第３の実施形態に係るサーマルヘッドＸ３について説明する。

サーマルヘッドＸ３は、金属層２２の表面に第１被覆層２ａが設けられており、第１被覆層２ａの表面に複数の凹部２４が形成されている。その他の点はサーマルヘッドＸ２と同様であり説明を省略する。

第１被覆層２ａの表面に形成された凹部２４は、直径が０．３〜３μｍ、深さが０．３〜３μｍの大きさを有している。凹部２４の平面視形状は、円形、楕円形、矩形、あるいはひし形形状を有している。第１被覆層２ａの表面全体に占める凹部２４の割合は、第１被覆層２ａの面積に対して１〜１０％であることが好ましい。そして、凹部２４内には、接合部材１０が充填されている。

第１被覆層２ａの表面に凹部２４が設けられており、凹部２４の内部に接合部材１０が充填されていることから、第１被覆層２ａの表面粗さをさらに粗くすることができ、毛細管現象により、接合部材１０が第１被覆層２ａ側にさらに入り込みやすくなる。そのため、駆動ＩＣ１１と第１被覆層２ａとの間に接合部材１０が充填されることとなり、駆動ＩＣ１１と第１被覆層２ａとの間に気泡が残存する可能性をさらに低減することができる。

また、凹部２４の内部に接合部材１０が充填されていることから、アンカー効果が生じて、第１被覆層２ａと接合部材１０との接合強度を向上させることができる。それにより、基板７と駆動ＩＣ１１との接合強度を向上させることができ、サーマルヘッドＸ３の信頼性を向上させることができる。

なお、凹部２４の形成方法としては、第１被覆層２ａを形成した後、一般的に知られるエッチングにより、表面を粗くすることで凹部２４を形成することができる。また、金属層２２を形成した後にエッチングを行い、金属層２２の表面を粗くし、表面の粗い金属層２２に第１被覆層２ａを形成することにより、第１被覆層２ａの表面に凹部２４を形成し
てもよい。

＜第４の実施形態＞
図１１〜１３を用いて、第４の実施形態に係るサーマルヘッドＸ４について説明する。

図１１に示すように、サーマルヘッドＸ４は、グランド電極配線２０が基板７の一方の長辺に沿って設けられている。グランド電極配線２０は、平面視して、矩形状をなしており、グランド電極配線２０の駆動ＩＣ１１が搭載される領域に第１被覆層２ａが設けられている。

図１２（ａ）に示すように、駆動ＩＣ１１の第１接続端子１１ａは、第３被覆層２ｃを介して個別電極１９の駆動ＩＣ用端子４と接続されている。また、駆動ＩＣ１１の第３接続端子１１ｃは、第２被覆層２ｂを介してグランド電極配線２０の駆動ＩＣ用端子８と接続されている。そして、駆動ＩＣ１１の下方に駆動ＩＣ１１の長辺方向に沿って第１被覆層２ａが設けられている。

このような構成においても、第１被覆層２ａの表面粗さが粗いことから、毛細管現象が生じて、接合部材１０を良好に駆動ＩＣ１１と第１被覆層２ａとの間の空間に充填させることができる。

さらにまた、グランド電極配線２０の一部に第１被覆層２ａを設けることで無電解めっき法により第１被覆層２ａを形成した際に、面積の大きなグランド電極配線２０に第１被覆層２ａを形成することとなり、めっきが形成されない、いわゆるめっき未着が生じる可能性を低減することができる。

なお、サーマルヘッドＸ４においては、各駆動ＩＣ１１に対応して第１被覆層２ａを複数個設けた例を示したがこれに限定されるものではない。例えば、第１被覆層２ａがそれぞれ接合された状態としてもよい。つまり、基板７の長手方向の一端から他端にかけて延びる第１被覆層２ａを設けてもよい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、第１の実施形態であるサーマルヘッドＸ１を用いたサーマルプリンタＺを示したが、これに限定されるものではなく、サーマルヘッドＸ２〜Ｘ４をサーマルプリンタＺに用いてもよい。また、複数の実施形態であるサーマルヘッドＸ１〜Ｘ４を組み合わせてもよい。

例えば、サーマルヘッドＸ１〜４３においては、駆動ＩＣ１１の下方に位置する金属層として、グランド電極配線２０または金属層２２を用いた例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、個別電極１９の一部に第１被覆層２ａを設けてもよいし、ＩＣ−ＦＰＣ接続電極２１の一部に第１被覆層２ａを設けてもよい。

また、サーマルヘッドＸ１では、蓄熱層１３に隆起部１３ｂが形成され、隆起部１３ｂ上に電気抵抗層１５が形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、蓄熱層１３に隆起部１３ｂを形成せず、電気抵抗層１５の発熱部９を、蓄熱層１３の下地部１３ｂ上に配置してもよい。または、蓄熱層１３を形成せず、基板７上に電気抵抗層１５を配置してもよい。

また、サーマルヘッドＸ１では、電気抵抗層１５上に共通電極１７および個別電極１９が形成されているが、共通電極１７および個別電極１９の双方が発熱部９（電気抵抗体）に接続されている限り、これに限定されるものではない。例えば、蓄熱層１３上に共通電
極１７および個別電極１９を形成し、共通電極１７と個別電極１９との間の領域のみに電気抵抗層１５を形成することにより、発熱部９を構成してもよい。

また、外部基板としてＦＰＣを設けた例を示したが、可堯性のあるＦＰＣでなく、硬質なプリント配線板を用いてもよい。硬質なプリント配線板としては、ガラスエポキシ基板あるいはポリイミド基板等の樹脂により形成された基板を例示することができる。

Ｘ１〜Ｘ４ サーマルヘッド
Ｚ サーマルプリンタ
１ 放熱体
２ 被覆層
２ａ 第１被覆層
２ｂ 第２被覆層
２ｃ 第３被覆層
３ ヘッド基体
４ 駆動ＩＣ用端子（個別電極側）
５ フレキシブルプリント配線板
６ 駆動ＩＣ用端子（ＩＣ−ＦＰＣ接続電極側）
７ 基板
８ 駆動ＩＣ用端子（グランド電極配線側）
９ 発熱部（電気抵抗体）
１０ 接合部材
１１ 駆動ＩＣ
１７ 共通電極
１９ 個別電極
２０ グランド電極配線
２１ ＩＣ−ＦＰＣ接続電極
２２ 金属層
２４ 凹部
２５ 保護層

Claims (7)

1. 基板と、
   該基板上に設けられた発熱部と、
   前記発熱部に印加する電圧を制御する駆動ＩＣと、
   前記基板および前記駆動ＩＣを接合する接合部材と、
   前記基板上に設けられており、前記駆動ＩＣの下方に位置する金属層と、を備え、
   該金属層には、その表面に被覆層が設けられており、
   前記接合部材が、前記被覆層と前記駆動ＩＣとの間に位置している、ことを特徴とするサーマルヘッド。
2. 前記被覆層は凹部を有しており、
   該凹部に前記接合部材が入り込んでいる、請求項１に記載のサーマルヘッド。
3. 前記発熱部および前記駆動ＩＣを接続する第１電極と、
   前記駆動ＩＣおよび外部基板を接続する第２電極と、をさらに備え、
   前記金属層が、前記第１電極および前記第２電極と絶縁されており、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられている、請求項１または２に記載のサーマルヘッド。
4. 前記被覆層の平面視した面積が、前記金属層の平面視した面積よりも小さい、請求項３に記載のサーマルヘッド。
5. 前記発熱部および前記駆動ＩＣを接続する第１電極と、
   前記駆動ＩＣおよび外部基板を接続する第２電極と、をさらに備え、
   前記第２電極の一部が前記金属層として機能する、請求項１または２に記載のサーマルヘッド。
6. 前記被覆層が第１被覆層であり、
   前記第２電極は、前記駆動ＩＣと接続される接続部位を有し、
   該接続部位に設けられた第２被覆層をさらに備え、
   平面視して、前記第１被覆層が、前記第２被覆層を取り囲むように設けられた、請求項５に記載のサーマルヘッド。
7. 請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載のサーマルヘッドと、前記発熱部上に記録媒体を搬送する搬送機構と、前記発熱部上に記録媒体を押圧するプラテンローラとを備えることを特徴とするサーマルプリンタ。

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