JP6059412B1 - サーマルヘッドおよびサーマルプリンタ - Google Patents

Abstract

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と、発熱部と電気的に接続された電極と、電極の一部を覆う被覆層２７と、電極と電気的に接続されたパッド２，４と、パッド２，４に電気的に接続された接合部材２３と、を備え、被覆層２７は、第１部位２７ａと、第１部位２７ａよりも厚みの薄い第２部位２７ｂとを有し、第２部位２７ｂがパッド２，４上に配置されており、パッド２，４は、第２部位２７ｂから露出した凸部２ａ，４ａを有しており、接合部材２３が、凸部２ａ，４ａに接続されている。【選択図】 図６

Description

本発明は、サーマルヘッドおよび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、基板上に設けられ、発熱部と電気的に接続された電極と、基板上に設けられ、電極の一部を覆う被覆層と、基板上に設けられ、電極と電気的に接続されたパッドと、パッドに電気的に接続された接合部材とを備えるものが知られている（特許文献１参照）。

特開平０４−０５２０５６号公報

本開示のサーマルヘッドは、基板と、前記基板上に設けられた発熱部と、前記基板上に設けられ、前記発熱部と電気的に接続された電極と、前記基板上に設けられ、前記電極の一部を覆う被覆層と、前記基板上に設けられ、前記電極と電気的に接続されたパッドと、前記パッドに電気的に接続された接合部材と、を備えている。また、前記被覆層は、第１部位と、前記第１部位よりも厚みの薄い第２部位とを有している。また、前記第２部位が前記パッド上に配置されている。また、前記パッドは、凸部を有しており、前記凸部の上部が前記第２部位から露出した露出部となっている。また、前記接合部材が、前記露出部に接続されている。

本開示のサーマルプリンタは、上記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、前記発熱部上に前記記録媒体を押圧するプラテンローラとを備える。

第１の実施形態に係るサーマルヘッドの概略を示す分解斜視図である。 図１に示すサーマルヘッドを示す平面図である。 図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 第１の実施形態に係るサーマルヘッドを構成するコネクタ近傍を拡大して示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図である。 （ａ）は第１の実施形態に係るサーマルヘッドを構成するヘッド基体の概略を示す平面図、（ｂ）は図５（ａ）に示すＶａ−Ｖａ線断面図である。 （ａ）は図５（ａ）に示すＶＩａ−ＶＩａ線断面図である。（ｂ）は図５（ａ）に示すＶＩｂ−ＶＩｂ線断面図である。 （ａ）は、第１の実施形態に係るサーマルヘッドの製造工程を示す断面図、（ｂ）は、第１の実施形態に係るサーマルヘッドの製造工程を示す断面図である。 （ａ）は、第１の実施形態に係るサーマルヘッドの製造工程を示す断面図、（ｂ）は、第１の実施形態に係るサーマルヘッドの製造工程を示す断面図である。 （ａ）は、第１の実施形態に係るサーマルヘッドの製造工程を示す断面図、（ｂ）は、第１の実施形態に係るサーマルヘッドの製造工程を示す断面図である。 第１の実施形態に係るサーマルプリンタを示す概略図である。 第２の実施形態に係るサーマルヘッドの概略を示す分解斜視図である。 （ａ）は第２の実施形態に係るサーマルヘッドを構成するヘッド基体の概略を示す平面図、（ｂ）は図１２（ａ）に示すＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線断面図である。

＜第１の実施形態＞
以下、サーマルヘッドＸ１について図１〜５を参照して説明する。図１は、サーマルヘッドＸ１の構成を概略的に示している。図２は、保護層２５、被覆層２７、および封止部材１２を省略して示している。また、図４では封止部材１２が設けられる領域を斑点で示している。

サーマルヘッドＸ１は、ヘッド基体３と、コネクタ３１と、封止部材１２と、放熱板１と、接着部材１４とを備えている。サーマルヘッドＸ１は、放熱板１上に接着部材１４を介してヘッド基体３が載置されている。ヘッド基体３は、外部からの電圧が印加することにより発熱部９を発熱させて、記録媒体（不図示）に印画を行っている。コネクタ３１は、外部とヘッド基体３とを電気的に接続している。封止部材１２は、コネクタ３１とヘッド基体３とを接合している。放熱板１は、ヘッド基体３の熱を放熱するために設けられている。接着部材１４は、ヘッド基体３と放熱板１とを接着している。

放熱板１は、直方体形状をなしており、基板７が載置される台部１ａを有している。放熱板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、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を放熱する機能を有している。

ヘッド基体３は、平面視して、長方形状に形成されており、ヘッド基体３の基板７上にサーマルヘッドＸ１を構成する各部材が設けられている。ヘッド基体３は、外部より供給された電気信号に従い、記録媒体（不図示）に印字を行う機能を有する。

コネクタ３１は、ヘッド基体３に電気的に接続されており、ヘッド基体３と外部電源とを電気的に接続している。コネクタ３１は、複数のコネクタピン８と、複数のコネクタピン８を収納するハウジング１０とを有している。複数のコネクタピン８は、基板７を狭持するように基板７の上下に配置されており、上側に配置されたコネクタピン８が、ヘッド基体３のパッド２（図２参照）に電気的に接続されている。

封止部材１２は、パッド２、およびコネクタピン８が外部に露出しないように設けられており、例えば、エポキシ系の熱硬化性の樹脂、紫外線硬化性の樹脂、あるいは可視光硬化性の樹脂により形成することができる。また、コネクタ３１とヘッド基体３との接合強度を向上させている。

接着部材１４は、放熱板１の台部１ａの上面に配置されており、ヘッド基体３と放熱板１とを接合している。接着部材１４としては、両面テープ、あるいは樹脂性の接着剤を例示することができる。

以下、ヘッド基体３を構成する各部材について、図２〜５を用いて説明する。

基板７は、放熱板１の台部１ａ上に配置されており、平面視して、矩形状をなしている。そのため、基板７は、一方の長辺７ａと、他方の長辺７ｂと、一方の短辺７ｃと、他方の短辺７ｄとを有している。基板７は、例えば、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上には蓄熱層１３が設けられている。蓄熱層１３は、基板７の上方へ向けて突出した隆起部１３ａを備えている。隆起部１３ａは、基板７の一方の長辺７ａに隣り合うように配置されており、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をなしている。また、隆起部１３ａは、印画する記録媒体Ｐ（図５ｂ参照）を、発熱部９上に形成された保護層２５に良好に押し当てるように機能している。隆起部１３ａは、基板７からの高さが１５〜９０μｍで設けられることが好ましい。

蓄熱層１３は、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。そのため、発熱部９の温度を上昇させるのに要する時間を短くすることができ、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。

電気抵抗層１５は、基板７の上面および蓄熱層１３の上面に設けられており、電気抵抗層１５上には、ヘッド基体３を構成する各種電極が設けられている。電気抵抗層１５は、ヘッド基体３を構成する各種電極と同形状にパターニングされており、共通電極１７と個別電極１９との間に電気抵抗層１５が露出した露出領域を有する。各露出領域は発熱部９を構成しており、隆起部１３ａ上に列状に配置されている。

複数の発熱部９は、説明の便宜上、図２では簡略化して記載しているが、例えば、１００ｄｐｉ〜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、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。

共通電極１７は、主配線部１７ａ，１７ｄと、副配線部１７ｂと、リード部１７ｃとを備えている。共通電極１７は、複数の発熱部９と、コネクタ３１とを電気的に接続している。主配線部１７ａは、基板７の一方の長辺７ａに沿って延びている。副配線部１７ｂは、基板７の一方の短辺７ｃおよび他方の短辺７ｄのそれぞれに沿って延びている。リード部１７ｃは、主配線部１７ａから各発熱部９に向かって個別に延びている。主配線部１７ｄは、基板７の他方の長辺７ｂに沿って延びている。

複数の個別電極１９は、発熱部９と駆動ＩＣ１１との間を電気的に接続している。また、個別電極１９は、複数の発熱部９を複数の群に分けており、各群の発熱部９と各群に対応して設けられた駆動ＩＣ１１とを電気的に接続している。個別電極１９の端部には、パッド４が設けられている。パッド４は、上方に配置された駆動ＩＣ１１と、接合部材２３を介して電気的に接続されている。

複数のＩＣ−コネクタ接続電極２１は、信号電極２１ａと、グランド電極２１ｂとを備えている。複数のＩＣ−コネクタ接続電極２１は、駆動ＩＣ１１とコネクタ３１との間を電気的に接続している。各駆動ＩＣ１１に接続された複数のＩＣ−コネクタ接続電極２１は、異なる機能を有する複数の配線で構成されている。信号電極２１ａは、駆動ＩＣ１１に主種の信号を送っている。

グランド電極２１ｂは、個別電極１９と、ＩＣ−コネクタ接続電極２１と、共通電極１７の主配線部１７ｄとにより取り囲むように配置されており、広い面積を有している。グランド電極４は、０〜１Ｖのグランド電位に保持されている。

パッド２は、共通電極１７、個別電極１９、ＩＣ−コネクタ接続電極２１およびグランド電極２１ｂをコネクタ３１に接続するために、基板７の他方の長辺７ｂ側に設けられている。パッド２はコネクタピン８に対応して設けられており、コネクタ３１に接続する際は、それぞれ電気的に独立するように、コネクタピン８とパッド２とが接続されている。

複数のＩＣ−ＩＣ接続電極２６は、隣り合う駆動ＩＣ１１を電気的に接続している。複数のＩＣ−ＩＣ接続電極２６は、それぞれＩＣ−コネクタ接続電極２１に対応するように設けられており、各種信号を隣り合う駆動ＩＣ１１に伝えている。

上記のヘッド基体３を構成する各種電極は、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等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エッチング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。なお、ヘッド基体３を構成する各種電極は、同じ工程によって同時に形成することができる。

駆動ＩＣ１１は、図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−コネクタ接続電極２１の一端部とに、接合部材２３を介して接続されている。駆動ＩＣ１１は、各発熱部９の通電状態を制御する機能を有している。駆動ＩＣ１１としては、内部に複数のスイッチング素子を有する切替部材を用いればよい。

駆動ＩＣ１１は、個別電極１９、ＩＣ−ＩＣ接続電極２６およびＩＣ−コネクタ接続電極２１に接続された状態で、エポキシ樹脂、あるいはシリコーン樹脂等の樹脂からなる被覆部材２９によって封止されている。

図３に示すように、基板７上に設けられた蓄熱層１３上には、発熱部９、共通電極１７の一部および個別電極１９の一部を被覆する保護層２５が形成されている。

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、あるいは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。保護層２５は、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２、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、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。このような保護層２５はスパッタリング法等の薄膜形成技術、また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５に示すように、基板７上には、共通電極１７、個別電極１９およびＩＣ−コネクタ接続電極２１を部分的に被覆する被覆層２７が設けられている。被覆層２７は、共通電極１７、個別電極１９、ＩＣ−ＩＣ接続電極２６およびＩＣ−コネクタ接続電極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機能を有する。

コネクタ３１とヘッド基体３とは、コネクタピン８、接合部材２３、および封止部材１２により固定されている。接合部材２３は、パッド２とコネクタピン８との間、あるいはパッド２，４と駆動ＩＣ１１との間に配置されており、例えば、はんだ、あるい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接着剤等を例示することができる。サーマルヘッドＸ１においては、接合部材２３としてはんだバンプを用いて説明する。

なお、接合部材２３とパッド２，４との間にＮｉ、Ａｕ、あるいはＰｄによるめっき層（不図示）を設けてもよい。なお、パッド２とコネクタピン８との間においては、接合部材２３は必ずしも設けなくてもよい。この場合、クリップ式のコネクタピン８を用いて、コネクタピン８で基板７を挟持することにより、パッド２とコネクタピン８とを直接電気的に接続すればよい。

封止部材１２は、第１封止部材１２ａと第２封止部材１２ｂとを有している。第１封止部材１２ａは基板７の上面に位置しており、第２封止部材１２ｂは基板７の下面に位置している。第１封止部材１２ａは、コネクタピン８と各種電極とを封止するように設けられており、第２封止部材１２ｂは、コネクタピン８を封止するように設けられている。なお、第１封止部材１２ａと第２封止部材１２ｂとが同じ材料により形成されていてもよく、別の材料により形成されていてもよい。

図５〜９を用いて、パッド２，４および被覆層２７について詳細に説明する。なお、図５においては、駆動ＩＣ１１および被覆部材２９の図示を省略している。また、図５（ｂ）においては、搬送中の記録媒体Ｐを図示している。

被覆層２７は、第１部位２７ａと、この第１部位２７ａよりも厚みが薄い第２部位２７ｂとを有している。第１部位２７ａは、基板７の略全域にわたって設けられ、第１部位２７ａは開口２８を有しており、この開口２８には第２部位２７ｂが設けられている。被覆層２７は、一部が保護層２５上に設けられており、その他の部分は基板７上に設けられている。

開口２８は、第１開口２８ａと、第２開口２８ｂと、第３開口２８ｃとを有している。第１開口２８ａは、主走査方向に長く形成されており、基板７の一方の長辺７ａに隣り合うように配置されている。第１開口２８ａは、内部に複数の発熱部９が位置するように開口しており、第１開口２８ａ内には発熱部９および保護層２５が配置されている。第２部位２７ｂは、発熱部９および保護層２５を被覆している。

第２開口２８ｂは、主走査方向に長く形成されており、駆動ＩＣ１１に対応して設けられている。そのため、第２開口２８ｂは、主走査方向に複数配列して設けられている。第２開口２８ｂは、内部に複数のパッド４が位置するように開口しており、第２開口２８ｂ内には、個別電極１９のパッド４およびＩＣ−コネクタ接続電極２１ｂのパッド４が配置されている。第２部位２７ｂは、パッド４の一部を被覆している。

第３開口２８ｃは、主走査方向に長く形成されており、コネクタピン８に対応して設けられている。第３開口２８ｃは、内部に複数のパッド２が位置するように開口しており、第３開口２８ｃ内には、ＩＣ−コネクタ接続電極２１ｂのパッド２が配置されている。第２部位２７ｂは、パッド２の一部を被覆している。

第１部位２７ａは、基板７上に設けられた各部材を保護する機能を有している。また、第１部位２７ａは、搬送される記録媒体Ｐとの接触から、基板７上に設けられた各部材を保護する機能を有している。

そのため、第１部位２７ａは、厚みが１０〜３０μｍであることが好ましい。厚みが１０μｍ以上であることにより、耐腐食性を向上させることができる。また、厚みが３０μｍ以下であることにより、記録媒体Ｐの搬送を阻害しにくくなる。

第１部位２７ａは、耐腐食性、耐摩耗性の機能を有する必要があり、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等により形成することができる。エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型、あるいはビスフェノールＦ型を用いることができる。

第２部位２７ｂは、開口２８内に設けられており、水分あるいはゴミ等から開口２８内に位置する各部材を保護する機能を有しており、耐腐食性の機能を有している。

図５（ｂ）に示すように、第１開口２８ａに位置する第２部位２７ｂは、第１部位２７ａから発熱部９に向けて延びるように設けられており、隆起部１３ａと第１部位２７ａとの間の隙間を埋めるように、保護層２５上に配置されている。第２部位２７ｂの一部が、隆起部１３ａ上に重畳する重畳部２７ｂ１を形成している。

図６（ａ）に示すように、第２開口２８ｂに位置する第２部位２７ｂは、第１部位２７ａから駆動ＩＣ１１に向けて延びるように設けられており、対向する第１部位２７ａ同士の間の隙間を埋めるように、パッド２，４および基板７上に配置されている。駆動ＩＣ１１の下方に位置する基板７上にも、第２部位２７ｂが形成されている。

図６（ｂ）に示すように、第３開口２８ｃに位置する第２部位２７ｂは、第１部位２７ａから基板７の他方の長辺７ｂに向けて延びるように設けられている。第２部位２７ｂは、パッド２および基板７上に配置されており、第２部位２７ｂが、基板７の他方の長辺７ｂを被覆している。

第２部位２７ｂの厚みは、０．０１〜１μｍとすることができる。第２部位２７ｂは、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等により形成することができる。エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型等を用いることができる。

なお、第１部位２７ａは、ビスフェノールＡ型、およびビスフェノールＦ型により形成されており、第２部位２７ｂは、ビスフェノールＡ型により形成されていることが好ましい。それにより、第１部位２７ａと第２部位２７ｂとの樹脂材料の組成を近づけることができ、サーマルヘッドＸ１の封止性を向上させることができる。

なお、上記の場合、第１部位２７ａと第２部位２７ｂとは、ビスフェノールＦ型の有無により区別することができ、ビスフェノールＦ型がある部位を第１部位２７ａ、ビスフェノールＦ型がない部位を第２部位２７ｂとすることができる。

図６（ａ）に示すように、パッド４は、個別電極１９またはＩＣ−コネクタ接続電極２１ｂと連続して設けられており、接合部材２３を介して駆動ＩＣ１１の端子（不図示）と電気的に接続されている。パッド４は、凸部４ａと、凹部４ｂとを備えており、凸部４ａの上部が、第２部位２７ｂから突出し露出している。そのため、凸部４ａの上部は、第２部位２７ｂから露出した露出部となっている。言い換えると、露出部は、凸部４ａのうち、第２部位２７ｂよりも高くに配置されている部位である。

凸部４ａおよび凹部４ｂは、互いに連続的に設けられており、パッド４の算術表面粗さＳａが０．１〜１μｍとなっている。なお、算術表面粗さＳａは、レーザー式あるいは接触式の表面粗さ計を用いて測定することができる。また、図６（ａ）に示すように、駆動ＩＣ１１を通過する断面を撮影し、画像処理をしてパッド４の算術表面粗さＳａを測定してもよい。

凸部４ａは、第２部位２７ｂから露出するように複数設けられており、平面視して、互いに独立して配置されている。すなわち、凸部４ａ同士が、互いに離間してランダムに配置されている。

凹部４ｂは、パッド４の表面に複数設けられており、第２部位２７ｂを透過して平面視すると、互いに独立して配置されている。すなわち、凹部４ｂ同士が、互いに離間してランダムに配置されている。凹部４ｂの内部には、第２部位２７ｂが収容されている。

図６（ｂ）に示すように、パッド２は、ＩＣ−コネクタ接続電極２１ａ（図２参照）またはＩＣ−コネクタ接続電極２１ｂと連続して設けられており、接合部材２３を介してコネクタピン８と電気的に接続されている。パッド２は、凸部２ａと、凹部２ｂとを備えており、凸部２ａの上部が、第２部位２７ｂから突出し露出している。そのため、凸部２ａの上部は第２部位２７ｂから露出した露出部となっている。言い換えると、露出部は、凸部２ａのうち、第２部位２７ｂよりも高くに配置されている部位である。

凸部２ａおよび凹部２ｂは、互いに連続的に設けられており、パッド２の算術表面粗さＳａが０．１〜１μｍとなっている。

凸部２ａは、第２部位２７ｂから露出するように複数設けられており、平面視して、互いに独立して配置されている。すなわち、凸部２ａ同士が、互いに離間してランダムに配置されている。

凹部２ｂは、パッド２の表面に複数設けられており、第２部位２７ｂを透過して平面視すると、互いに独立して配置されている。すなわち、凸部２ａ同士が、互いに離間してランダムに配置されている。凹部２ｂの内部には、第２部位２７ｂが収容されている。

ここで、サーマルヘッドは、基板上に各種部材および被覆層を形成した後に、パッド上に、接合部材を介して駆動ＩＣを搭載している。パッドは、接合部材と電気的に接続するため、サーマルヘッドは、パッドが露出した状態で駆動ＩＣを搭載する工程に供給される。そのため、露出したパッドに、水あるいはゴミが付着し、サーマルヘッドに腐食が生じるおそれがある。

本実施形態のサーマルヘッドＸ１は、第２部位２７ｂがパッド２，４上に配置されており、パッド２，４が第２部位２７ａから露出した凸部２ａ，４ａを有しており、接合部材２３が、凸部２ａ，４ａに接合される構成を有している。

そのため、凸部２ａ，４ａにて、パッド２，４と接合部材２３との電気的な導通を確保することができるとともに、第２部位２７ｂがパッド２，４の凸部２ａ，４ａ以外の部位を腐食から保護することができる。その結果、サーマルヘッドＸ１の耐腐食性を向上させることができる。

また、パッド２，４の算術表面粗さＳａが０．１〜１μｍであり、第２部位２７ｂの厚みが０．０１〜１μｍであることにより、パッド２，４上に第２部位２７ｂを形成することにより、パッド２，４の凸部２ａ，４ａを形成することができるとともに、凹部２ｂ，４ｂに第２部位２７ｂを収容することができる。また、パッド２，４の算術表面粗さＳａは、０．３〜１μｍが好ましい。それにより、突出部２ａ，４ａを容易に設けることができる。

なお、算術表面粗さＳａは、例えば、接触式または非接触式の表面粗さ測定器を用いて、基準長さあたりの表面の凹凸の平均値を測定することにより求めることができる。また、パッド２，４の断面を撮影し、撮影した画像を解析し、パッド２，４の表面を凹凸の平均値を測定して求めてもよい。

また、パッド２，４は、凸部２ａ，４ａを複数有しており。平面視して、凸部２ａ，４ａが互いに離れた状態で配置されている。すなわち、凸部２ａ，４ａ同士が、互いに離れてランダムに配置されている。そのため、複数の凸部２ａ，４ａは、互いに離間した状態で配置されていることとなる。その結果、接合部材２３とパッド２，４とが、複数箇所にて接続されることとなり、接合部材２３の水平方向における安定性を向上させることができる。

なお、パッド２，４の凸部２ａ，４ａが、平面視して互いに離れた状態とは、被覆部材２９、駆動ＩＣ、および接合部材２３を除去した状態で平面視して、凸部２ａ，４ａが互いに離れていることを示す。

また、平面視して、凸部２ａ，４ａの総面積が、凸部２ａ，４ａを含むパッド２，４の面積の５〜３０％である。それにより、パッド２，４の耐腐食性を向上させつつ、接合部材２３との電気的な接続を確保することができる。

すなわち、凸部２ａ，４ａの総面積が、凸部２ａ，４ａを含むパッド２，４の面積の５％以上であることにより、接合部材２３との電気的な接続を確保することができる。また、凸部２ａ，４ａの総面積が、凸部２ａ，４ａを含むパッド２，４の面積の３０％以下であることにより、パッド２，４の腐食を抑えることができる。なお、凸部２ａ，４ａの総面積が、パッド２，４の面積の１０〜２０％であることがより好ましい。

なお、凸部２ａの総面積は、パッド２，４上に第２部位２７ｂが設けられた状態で、平面視方向から撮影し、撮影した画像を画像処理することにより測定することができる。凸部２ａ，４ａを含むパッド２，４の面積は、第２部位２７ｂを機械的、あるいは化学的に除去することによりパッド２，４を露出させ、パッド２，４を平面視方向から撮影し、撮影した画像を画像処理することにより測定することができる。

図５（ｂ）に示すように、重畳部２７ｂ１は、発熱部９上に設けられている。具体的には、第２部位２７ｂは、開口２８ａ内に設けられており、隆起部１３ａ上に設けられた重畳部２７ｂ１を有している。第２部位２７ｂは、隆起部１３ａ上に設けられた保護層２５上に設けられており、第２部位２７ｂの一部が、発熱部９の上方に配置されている。

そのため、記録媒体Ｐが、サーマルヘッドＸ１に接触しながら搬送された場合においても、重畳部２７ｂ１が保護層２５を保護することができ、サーマルヘッドＸ１の耐摩耗性を向上させることができる。また、第２部位２７ｂが、０．０１〜１．０μｍの厚みであることから、発熱部９にて発熱した熱を記録媒体Ｐに効率よく熱伝導することができる。

ここで、駆動ＩＣ１１は、外部から保護するために、被覆部材２９により封止されている。被覆部材２９は、上述したように樹脂材料等により形成されており、駆動ＩＣ１１とパッド２，４とを接合部材２３とにより電気的に接続した後に、駆動ＩＣ１１を覆うように塗布し、これを硬化することにより、駆動ＩＣ１１を封止している。

このように、被覆部材２９を塗布した際に、パッド２，４の算術表面粗さＳａが０．１〜１μｍ程度であると、被覆部材２９とパッド２，４との間に隙間が生じてしまい、被覆部材２９とパッド２，４との接合強度が弱くなる場合がある。また、隙間に位置する空気が、被覆部材２９の内部に気泡となって残存した場合、サーマルヘッドＸ１の熱駆動に伴って、気泡が膨張し、サーマルヘッドＸ１に破損が生じるおそれがある。

本実施形態のサーマルヘッドＸ１は、パッド４，６の算術表面粗さＳａが０．１〜１μｍであり、第２部位２７ｂが凹部２ｂ，４ｂに収容されていることにより、第２部位２７ｂがパッド４，６の表面を平滑にすることができる。その結果、被覆部材２９が、平滑なパッド４，６の上面に隙間なく配置されることとなり、被覆部材２９とパッド２，４との間に隙間が生じる可能性を低減することができる。それゆえ、被覆部材２９とパッド２，４との接合強度を向上させることができる。

また、被覆部材２９が、平滑なパッド４，６の上面に隙間なく配置されることとなり、被覆部材２９とパッド２，４との間に隙間が生じにくくなり、被覆部材２９の内部における気泡の残存を低減することができる。その結果、サーマルヘッドＸ１の破損を低減することができる。

また、第２部位２７ｂの厚みが０．０１~１μｍであることが好ましい。それにより、第２部位２７ｂが、パッド２，４の凹部２ｂ，４ｂに収容されてパッド２，４の平滑性を高めることができる。

また、第２部位２７ｂが、駆動ＩＣ１１とパッド２，４との間に位置している。すなわち、図６（ａ）に示すように、第２部位２７ｂが、駆動ＩＣ１１の下方に位置するパッド２，４上に設けられている。それにより、接合部材２３が凹部２ｂ，４ｂの内部に入り込みにくくなり、接合部材２３につぶれが生じにくくなる。その結果、接合部材２３の形状を安定させることができ、駆動ＩＣ１１の実装を安定化させることができる。

サーマルヘッドＸ１の製造方法について、図７〜９を用いて説明する。

まず、基板７上に、電気抵抗体層１５（図３参照）および各種電極層、パッド２，４となる材料層をスパッタリング法により順次成膜する。次に、図７（ａ）に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いて、電気抵抗体層１５および材料層をパターニングした後に、ドライエッチングにより発熱部９（図３参照）、各種電極、およびパッド２，４を形成する。その際に、パッド２，４の算術表面粗さＳａが０．１〜１μｍとなるようにパッド２，４を形成し、パッド２，４の凸部２ａ，４ａも同時に形成するなお、凸部２ａ，４ａを形成するために、混酸などのエッチング液を用いてエッチング処理をしてもよい。続いて、発熱部９を被覆するように保護層２５をスパッタリング法により成膜する。

次に、第１部位２７ａを形成するために、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、およびイミダゾールを混合して第１部位２７ａ用樹脂を作製する。また、第２部位２７ｂを形成するために、ビスフェノールＡ型、およびイミダゾールを混合して第２部位２７ｂ用樹脂を作製する。

続いて、印刷法により第１部位２７ａ用樹脂を基板７に塗布する。その際に、開口２８ｂが形成され、パッド２，４が露出するように第１部位２７ａ用樹脂を塗布する。次に、図８（ａ）に示すように、開口２８ｂ内の露出した領域に、第２部位２７ｂ用樹脂を塗布する。第２部位２７ｂ用樹脂は、開口２８ｂから露出したパッド２，４上に、スクリーン印刷、あるはディスペンサ等によって塗布する。それにより、凹部２ｂ，４ｂに第２部位２７ｂを収容することができる。また、隣り合うパッド２とパッド４との間に位置する基板７上に、第２部位２７ｂを形成することができる。

なお、第１部位２７ａ用樹脂と第２部位２７ｂ用樹脂とを混合させた状態で、開口２８ｂが形成されるように印刷法により塗布し、被覆層２７を形成してもよい。この場合、第１部位２７ａ用樹脂と第２部位２７ｂ用樹脂との混合樹脂を、塗布し、塗布後に所定時間放置した後に乾燥させることにより、第１部位２７ａおよび第２部位２７ｂを形成することができる。

続いて、図８（ｂ）に示すように、第２部位２７ｂの一部を除去してパッド２，４の凸部２ａ，４ａを形成する。第２部位２７ｂは、例えば、イソプロピルアルコールを塗布した不織布により、開口２８ｂ内を払拭することにより除去すればよい。それにより、パッド２，４に凸部２ａ，４ａを形成し、凸部２ａ，４ａの上部を第２部位２７ｂから露出させるとともに、凹部２ｂ，４ｂに第２部位２７ｂを残存させることができる。

また、第２部位２７ｂを形成した後に、プラズマ洗浄装置を用いて、サーマルヘッドＸ１の全体を、プラズマ洗浄処理にて洗浄し、第２部位２７ｂの一部を除去してもよい。

続いて、図９（ａ）に示すように、接合部材２３が設けられた駆動ＩＣ１１をパッド２，４上に搭載し、パッド２，４の凸部２ａ，４ａと接合部材２３とを電気的に接続する。

続いて、駆動ＩＣ１１が埋設されるように、被覆部材２９を開口２８ｂにディスペンサにより塗布、硬化して、駆動ＩＣ１１を封止する。被覆部材２９の縁は、被覆層２７の第１部位２７ａ上に配置されており、被覆部材２９の縁が広がることを抑えることができる。なお、駆動ＩＣ１１ごとに被覆部材２９を個別に設けてもよく、主走査方向に延びるように被覆部材２９を設けることにより、複数の駆動ＩＣ１１を同時に封止してもよい。

このように、第２部位２７ｂが、パッド２，４の凹部２ｂ，４ｂに収容されることにより、パッド２，４の表面が平滑となる。その結果、被覆部材２９がパッド２，４の表面を円滑に広がることとなり、パッド２，４の表面と、被覆部材２９との間に隙間が生じる可能性を低減することができる。

さらに、第２部位２７ｂが、パッド２とパッド４との間の基板７上に配置されることにより、基板７の表面に凹凸があった場合においても、第２部位２７ｂが、基板７の凹凸を埋めるように機能し、被覆部材２９がパッド第２部位２７ｂの表面を円滑に広がる事ができる。その結果、駆動ＩＣ１１の下方に気泡が生じる可能性を低減することができる。

次に、サーマルプリンタＺ１について、図１０を参照しつつ説明する。

図１０に示すように、本実施形態のサーマルプリンタＺ１は、上述のサーマルヘッドＸ１と、搬送機構４０と、プラテンローラ５０と、電源装置６０と、制御装置７０とを備えている。サーマルヘッドＸ１は、サーマルプリンタＺ１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、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、駆動部（不図示）と、搬送ローラ４３，４５，４７，４９とを有している。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６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上に位置する保護層２５上に搬送するためのものである。駆動部は、搬送ローラ４３，４５，４７，４９を駆動させる機能を有しており、例えば、モータを用いることができる。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。

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上に位置する保護膜２５上に押圧する機能を有する。プラテンローラ５０は、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固定されている。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機能を有している。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に供給する機能を有している。

サーマルプリンタＺ１は、プラテンローラ５０によって記録媒体Ｐ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により、記録媒体Ｐに所定の印画を行う。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。

＜第２の実施形態＞
図１１，１２を用いてサーマルヘッドＸ２について説明する。なお、サーマルヘッドＸ１と同一の部材については同じ符号を付しており、以下同様とする。なお、サーマルヘッドＸ２においては、接合部材１６はボンディングワイヤを用いている。

サーマルヘッドＸ２は、放熱板１と、ヘッド基体１０３と、配線基板６と、接着部材１４と、フレキシブル配線基板５（以下、ＦＰＣ５と称する）と、コネクタ１３１とを備えている。サーマルヘッドＸ２は、ヘッド基体１０３と配線基板６とが隣り合うように配置されており、放熱板１上に接着部材１４を介して、ヘッド基体１０３と、配線基板６とが載置されている。

配線基板６は、主走査方向に長い平板形状をなしており、上面に駆動ＩＣ１１が載置されている。駆動ＩＣ１１からは、ボンディングワイヤにより形成された接合部材１６が引き出されており、接合部材１６が、ヘッド基体１０３のパッド２（図２参照）に電気的に接続されている。なお、図示していないが、駆動ＩＣ１１からは配線基板６に向けて接合部材１６が引き出されており、配線基板６に設けられた配線パターン（不図示）と電気的に接続されている。

配線基板６は、内部に配線パターンが設けられており、配線パターンを介してＦＰＣ５とヘッド基体１０３とを電気的に接続している。配線基板６としては、硬質なリジッド基板、あるいはＰＣＢ等を例示することができる。

ＦＰＣ５は、配線基板６と電気的に接続されており、コネクタ１３１を介して外部と電気的に接続されている、ＦＰＣ５は可撓性のフレキシブルプリント配線板により形成されている。

被覆部材１２９は、主走査方向に延びるように形成されており、複数の駆動ＩＣ１１にわたって形成されている。また、被覆部材１２９は、配線基板６上からヘッド基体３上までわたって形成されており、ヘッド基体３と配線基板６とを接合している。

図１２に示すように、被覆層１２７は、基板７の略全域にわたって設けられており、第１開口２８ａおよび第２開口２８ｂを有している。第１開口２８ａおよび第２開口２８ｂは、構成がサーマルヘッドＸ１の第１開口２８ａおよび第２開口２８ｂと同様であり説明を省略する。

被覆層１２７は、第１部位１２７ａと、第２部位１２７ｂとを有している。第２部位１２７ｂは、開口２８ａ，２８ｂ内に配置されており、パッド４の一部を被覆している。第２部位１２７ｂは、側面近傍部１２７ｂ３を有している。第２部位１２７ｂ１は、パッド４上に設けられており、パッド４を腐食から保護している。第２部位１２７ｂ２は、隣り合うパッド４同士の間に設けられており、パッド４が形成されていない基板７上に設けられることにより、開口２８ａ，１２８ｂを封止している。側面近傍部１２７ｂ３は、パッド４の主走査方向に対向する側面上に設けられており、パッド４の主走査方向に対向する側面の封止性を向上させている。

サーマルヘッドＸ２は、第２部位１２７ｂ２が、隣り合うパッド４の間に設けられており、第２部位１２７ｂ２が、パッド４が形成されていない基板７上に設けられた構成を有している。それにより、隣り合うパッド４同士の間に位置する基板７上を封止することができ、開口２８ｂの封止性を向上させることができる。

また、隣り合うパッド４同士の間に設けられた第２部位１２７ｂ２の平均厚みが、パッド上４に位置する第２部位１２７ｂ１の平均厚みよりも大きいことが好ましい。それにより、開口２８ｂの封止性をさらに向上させることができる。なお、第２部位１２７ｂ２の平均厚みとは、例えば、第２部位１２７ｂ２の任意の３点の厚みを測定し、測定した値の平均値とすればよく、第２部位１２７ｂ１の平均厚みも同様である。

また、側面近傍部１２７ｂ３は、パッド４の主走査方向に対向する側面上に設けられており、断面視して、側面近傍部１２７ｂ３における基板７の面方向の長さ（Ｌ）が、基板７側に向かうにつれて大きくなっている。言い換えると、基板７上に設けられた第２部位１２７ｂ２，１２７ｂ３の上面が、断面視して、基板７側に向けて凹んでいる。なお、基板７の面方向とは、第２の実施形態においては、水平方向である。

これにより、パッド４の側面近傍に生じた段差を側面近傍部１２７ｂ３が埋めるように作用する。その結果、被覆部材１２９が段差を埋めるように配置されることとなり、サーマルヘッドＸ２の耐腐食性を向上させることができる。

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Ｚ１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をサーマルプリンタＺ１に用いてもよい。

例えば、電気抵抗層１５を薄膜形成することにより、発熱部９の薄い薄膜ヘッドを例示して示したが、これに限定されるものではない。各種電極をパターニングした後に、電気抵抗層１５を厚膜形成することにより、発熱部９の厚い厚膜ヘッドに本発明を用いてもよい。

また、発熱部９が基板７上に形成された平面ヘッドを例示して説明したが、発熱部９が基板７の端面に設けられた端面ヘッドに本発明を用いてもよい。

また、蓄熱層１３が隆起部１３ａ以外の領域に、下地部を形成してもよい。また、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を形成してもよい。

なお、封止部材１２を、駆動ＩＣ１１を被覆する被覆部材２９とを同じ材料により形成してもよい。その場合、被覆部材２９を印刷する際に、封止部材１２が形成される領域にも印刷して、被覆部材２９と封止部材１２とを同時に形成してもよい。

Ｘ１〜Ｘ２ サーマルヘッド
Ｚ１ サーマルプリンタ
１ 放熱板
２ パッド
２ａ 凸部
２ｂ 凹部
３ ヘッド基体
４ パッド
４ａ 凸部
４ｂ 凹部
７ 基板
９ 発熱部
１１ 駆動ＩＣ
１３ 蓄熱層
２３ 接合部材
２５ 保護層
２７，１２７ 被覆層
２７ａ，１２７ａ 第１部位
２７ｂ，１２７ｂ 第２部位
１２７ｂ３ 側面近傍部
２８ 開口
２８ａ 第１開口
２８ｂ 第２開口
２８ｃ 第３開口
２９ 被覆部材

Claims (12)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられた発熱部と、
   前記発熱部と電気的に接続された電極と、
   前記電極の一部を覆う被覆層と、
   前記電極と電気的に接続されたパッドと、
   前記パッドに電気的に接続された接合部材と、を備え、
   前記被覆層は、第１部位と、前記第１部位よりも厚みの薄い第２部位とを有し、
   前記第２部位が前記パッド上に配置されており、
   前記パッドは、凸部を有しており、前記凸部の上部が前記第２部位から露出した露出部となっており、
   前記接合部材が、前記露出部に接続されていることを特徴とするサーマルヘッド。
2. 前記パッドの算術表面粗さＳａが０．１〜１であり、前記第２部位の厚みが０．０１〜１μｍである、請求項１に記載のサーマルヘッド。
3. 前記パッドは、前記露出部を複数有しており、
   平面視して、前記露出部が互いに離れた状態で配置されている、請求項１または２に記載のサーマルヘッド。
4. 平面視して、前記露出部の総面積が、前記露出部を含む前記パッドの面積の５〜３０％である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
5. 前記発熱部上にも前記第２部位が設けられている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
6. 前記パッドの表面に凹部が形成されており、
   前記第２部位が、前記凹部に収容されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
7. 前記パッドに前記接合部材を介して電気的に接続された駆動ＩＣを備え、
   前記第２部位が、前記駆動ＩＣと前記パッドとの間に位置する、請求項１〜６のいずれ
   か一項に記載のサーマルヘッド。
8. 前記パッドは、主走査方向に複数設けられており、
   隣り合う前記パッドの間に前記第２部位が位置する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
9. 前記第２部位は、前記パッドの主走査方向に対向する側面上に設けられた側面近傍部を有しており、
   断面視して、前記側面近傍部における前記基板の面方向の長さが、前記基板側に向かうにつれて大きくなっている、請求項８に記載のサーマルヘッド。
10. 請求項１〜９のうちいずれか一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、
    前記発熱部上に前記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。
11. 発熱部、前記発熱部に電気的に接続された電極、および、前記電極と電気的に接続された凸部を有するパッドを有する基板を準備する第１工程と、
    前記電極の一部を覆う第１部位と、前記パッド上に設けられた前記第１部位よりも厚みの薄い第２部位とを有する被覆層を形成する第２工程と、
    前記パッド上に設けられた前記第２部位から前記凸部の上部を露出させて露出部を形成する第３工程と、
    前記パッド上に接合部材を形成し、前記パッドの前記露出部と前記接合部材とを電気的に接続する第４工程と、を有することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
12. 前記第２工程は、
    前記発熱部上に前記第２部位を形成する工程をさらに含む、請求項１１に記載のサーマルヘッドの製造方法。

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