JP6105391B2 - 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

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。サーマルヘッドは、基板と、基板上に設けられた複数の発熱部と、基板上に設けられ、複数の発熱部と外部基板とを電気的に接続する複数の電極と、複数の電極と外部基板とを接続する複数のはんだとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−３２６３４号公報

しかしながら、上記従来のサーマルヘッドでは、複数の発熱部の配列方向における端部において、電極と外部基板とが剥離を生じる可能性がある。

本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドは、基板と、該基板上に設けられた複数の発熱部と、前記基板上に設けられ、複数の前記発熱部と外部基板とを電気的に接続する複数の電極と、複数の該電極と前記外部基板とを接続する複数のはんだとを備える。また、複数の該はんだは、複数の前記発熱部の配列方向における端部に位置する第一はんだと、前記端部以外の部位に位置する第二はんだとを有している。また、前記第一はんだの融点が、前記第二はんだの融点よりも低い。また、前記第一はんだおよび前記第二はんだがＢｉを含有しており、前記第一はんだに含有されるＢｉの含有量が、前記第二はんだに含有されるＢｉの含有量よりも多い。

また、本発明の一実施形態に係るサーマルプリンタは、上記のいずれかに記載のサーマルヘッドと、複数の発熱部上に記録媒体を搬送する搬送機構と、複数の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、発熱部の配列方向における端部において、電極と外部基板とが剥離を生じる可能性を低減することができる。

本発明の第一の実施形態に係るサーマルヘッドを示す平面図である。 （ａ）は図１に示すサーマルヘッドの左側面図であり、（ｂ）は図１に示すサーマルヘッドの右側面図である。 図１に示すサーマルヘッドのＩ−Ｉ線断面図である。 図１に示すサーマルヘッドのＩＩ−ＩＩ線断面図である。 （ａ）は図１に示すサーマルヘッドのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、（ｂ）は図１に示すサーマルヘッドの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概略構成図である。 本発明の他の実施形態にかかるサーマルヘッドを示し、（ａ）は図５（ａ）に対応する断面図、（ｂ）は図５（ｂ）に対応する断面図である。 図７に示すサーマルヘッドの製造工程を示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態にかかるサーマルヘッドを示し、（ａ）は図５（ａ）に対応する断面図、（ｂ）は図５（ｂ）に対応する断面図である。

＜第一の実施形態＞
以下、本発明の第一の実施形態に係るサーマルヘッドＸ１について、図面を参照しつつ説明する。図１〜５に示すように、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では、ＦＰＣ５の図示を省略し、ＦＰＣ５が配置される領域を二点鎖線で示す。

図１〜５に示すように、放熱体１は、平面視して、矩形状の板状の台部１ａと、台部１ａの上に配置され、台部１ａの一方の長辺に沿って延びる突起部１ｂとを備えている。放熱体１は、例えば、銅、鉄、あるい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。

図１，２に示すように、ヘッド基体３は、基板７と、基板７上に設けられた複数の発熱部９と、発熱部９の駆動を制御する駆動ＩＣ１１とを備えている。基板７は、平面視して、矩形状をなしている。基板７は、第一端面７ａ、第二端面７ｂ、第一主面７ｃ、および第二主面７ｄを有している。第一端面７ａは、第一主面７ｃおよび第二主面７ｄに隣接する面である。第二端面７ｂは、第一端面７ａの反対側に位置する面である。第一主面７ｃは、第一端面７ａおよび第二端面７ｂに隣接する面である。第二主面７ｄは、第一主面７ｃの反対側に位置する面である。発熱部９は、第一端面７ａ上に、基板７の長手方向に沿って列状に設けられている。駆動ＩＣ１１は、第一主面７ｃ上に複数設けられている。

ヘッド基体３は、放熱体１の台部１ａ上に配置されており、第二端面７ｂが、放熱体１の突起部１ｂに対向するように配置されている。また、ヘッド基体３の第二主面７ｄと台部１ａの上面とが、両面テープあるいは接着剤等からなる接着部材３３によって接着されている。

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。なお、基板７は、平面視して矩形状をなしているが、基板７の角部に面取り等を施してもよい。

図３，４に示すように、基板７の第一端面７ａ上には、蓄熱層１３が形成されている。基板７の第一端面７ａは断面視して凸状の曲面形状を有しており、第一端面７ａ上に蓄熱層１３が形成されている。そのため、蓄熱層１３の表面も曲面形状となっている。曲面形状である蓄熱層１３は、発熱部９上に形成された後述する保護層２５に印画する記録媒体を良好に押し当てるように機能する。

蓄熱層１３は、例えば、ガラスにより形成されており、発熱部９で発生する熱の一部を一時的に蓄積する。なお、ガラスは、熱伝導性の低いガラスであることが好ましい。そのため、印画時において、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ことができる。また、蓄熱層１３は、基板７の第一端面７ａ上にのみ形成されており、発熱部９に近い位置で蓄熱することができる。そのため、サーマルヘッドＸ１の熱応答特性をより効果的に向上させることできる。なお、蓄熱層１３は、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の第一端面７ａ上に塗布し、これを焼成することにより形
成することができる。

図３，４に示すように、基板７の第一主面７ｃ上、蓄熱層１３上、基板７の第二主面７ｄ上および第二端面７ｂ上には、電気抵抗層１５が設けられている。電気抵抗層１５は、基板７および蓄熱層１３と、後述する共通電極１７、個別電極１９および接続電極２１との間に介在している。

基板７の第一主面７ｃ上に位置する電気抵抗層１５の領域は、図１に示すように平面視して、共通電極１７、個別電極１９および接続電極２１と同形状に形成されている。

蓄熱層１３上に位置する電気抵抗層１５の領域は、図２に示すように側面視して、共通電極１７および個別電極１９と同形状に形成された領域と、共通電極１７と個別電極１９との間から露出した複数の露出領域とを有している。

基板７の第二主面７ｄ上に位置する電気抵抗層１５の領域は、詳細には図示しないが、図３，４に示すように、基板７の第二主面７ｄの全体にわたって設けられており、共通電極１７と同形状に形成されている。

基板７の第二端面７ｂ上に位置する電気抵抗層１５の領域は、詳細には図示しないが、図３，４に示すように、基板７の第二端面７ｂの全体にわたって設けられており、共通電極１７と同形状に形成されている。

このように電気抵抗層１５の各領域が形成されているため、図１では、電気抵抗層１５は、共通電極１７、個別電極１９および接続電極２１で覆われており、図示していない。また、図２では、電気抵抗層１５は、共通電極１７および個別電極１９で覆われており、露出領域のみ図示されている。

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２に示すように、蓄熱層１３上に列状に配置されている。複数の発熱部９は、図２では簡略化して示しているが、例えば、１８０ｄｐｉ〜２４００ｄｐｉ（dot per inch）等の密度で配置される。また、図２に示すように、発熱部９は、蓄熱層１３上で、基板７の厚さ方向の略中央部に設けられている。

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に電流が供給されたときに、ジュール発熱によって発熱部９が発熱することとなる。

図１〜４に示すように、電気抵抗層１５上には、共通電極１７、複数の個別電極１９および複数の接続電極２１が設けられている。共通電極１７、個別電極１９および接続電極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。

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１〜３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、基板７の第一端面７ａ上から基板７の第一主面７ｃ上にわたって個別に帯状に延びている。

各個別電極１９の他端部は、駆動ＩＣ１１の配置領域に配置されており、各個別電極１９の他端部が駆動ＩＣ１１に接続されている。それにより、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。

複数の接続電極２１は、駆動ＩＣ１１とＦＰＣ５とを接続するためのものである。図１，３に示すように、各接続電極２１は、基板７の第一主面７ｃ上に帯状に延びており、一端部は駆動ＩＣ１１の配置領域に配置されている。また、各接続電極２１の他端部は基板７の第一主面７ｃ上の第二端面７ｂ側に位置する、共通電極１７の主配線部１７ａの近傍に配置されている。そして、複数の接続電極２１は、一端部が駆動ＩＣ１１に電気的に接続されるとともに、他端部がＦＰＣ５に電気的に接続されることにより、駆動ＩＣ１１とＦＰＣ５とを電気的に接続している。

より詳細には、各駆動ＩＣ１１に接続された複数の接続電極２１は、異なる機能を有する複数の電極で構成されている。接続電極２１を構成する電極としては、電源電極（不図示）と、グランド電極（不図示）と、ＩＣ制御電極（不図示）とを例示することができる。電源電極は、駆動ＩＣ１１を駆動させ、サーマルヘッドＸ１を駆動させる電圧を印加する機能を有している。グランド電極は、駆動ＩＣ１１および駆動ＩＣ１１に接続された個別電極１９のそれぞれを０〜１Ｖのグランド電位に保持する機能を有している。ＩＣ制御電極は、駆動ＩＣ１１の内部に設けられたスイッチング素子のオン・オフ状態を制御するための信号を供給する機能を有している。

駆動ＩＣ１１は、図１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。そして、駆動ＩＣ１１は、個別電極１９の他端部と接続電極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、内部に有した複数のスイッチング素子（不図示）を切り替えることにより、各発熱部９の発熱駆動を制御している。

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が設けられている。そして、図３に示すように、各駆動ＩＣ１１は、各スイッチング素子に接続された一方の接続端子１１ａ（以下、第一接続端子１１ａと称する）が個別電極１９に接続されている。各スイッチング素子に接続された他方の接続端子１１ｂ（以下、第二接続端子１１ｂと称する）が接続電極２１に接続されている。より詳細には、駆動ＩＣ１１の第一接続端子１１ａおよび第二接続端子１１ｂは、はんだ２３により、個別電極１９および接続電極２１上に形成されたメッキ層（不図示）上にはんだ２３により接合されている。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と接続電極２１とが電気的に接続される。

駆動ＩＣ１１は、個別電極１９および接続電極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によって被覆されることで封止されている。これにより、駆動ＩＣ１１自体、および駆動ＩＣ１１とこれらの配線との接続部を保護することができる。

共通電極１７は、複数の発熱部９とＦＰＣ５とを電気的に接続するためのものである。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、突出部１７ｅとを有している。主配線部１７ａは、第二主面７ｄの全域にわたって設けられており、主配線部１７ｄは、第二端面７ｂの全域にわたって設けられている。副配線部１７ｂは、第一主面７ａの第二端面７ｂ側の縁に沿って設けられており、発熱部９の配列方向（以下、配列方向と称する場合がある）における両端部に、第一端面７ａ側に向けて突出した突出部１７ｅを備えている。リード部１７ｃは、基板７の第一端面７ａ上に形成されており、基板７の第二主面７ｄに設けられた主配線部１７ｄと、各発熱部９とを電気的
に接続している。また、各リード部１７ｃは、個別電極１９に対向して配置されて各発熱部９に接続されている。共通電極１７は、リード部１７ｃと、主配線部１７ａと、主配線部１７ｄと、副配線部１７ｂとが連続的に形成されている。

このようにして、共通電極１７は、一端部が発熱部９に接続されており、基板７の第一端面７ａ上から、基板７の第二主面７ｄ上、および基板７の第二端面７ｂ上を介して、基板７の第一主面７ｃ上にわたって延びている。

上記の電気抵抗層１５、共通電極１７、個別電極１９および接続電極２１の形成方法について例示する。各々を構成する材料層を、蓄熱層１３が形成された基板７上に、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する。次に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することができる。また、電気抵抗層１５の厚さは、例えば０．０１μｍ〜０．２μｍとし、共通電極１７、個別電極１９および接続電極２１の厚さは、例えば０．０５μｍ〜２．５μｍとすることができる。なお、第一主面７ｃ上の共通電極１７の厚みと、第二主面７ｄ上の共通電極１７の厚みとが異なる構成としてもよく、電極の部位により厚みを異なるものとしてもよい。

保護層２５は、図１〜４に示すように、蓄熱層１３上、基板７の第一主面７ｃおよび第二主面７ｄ上に、発熱部９、共通電極１７の一部および個別電極１９の一部を被覆するように設けられている。図１，３，４に示すように、保護層２５は、基板７の第一主面７ｃにおいては左側の領域を覆うように設けられている。保護層２５は、蓄熱層１３上においては全体を覆うように設けられている。保護層２５は、基板７の第二主面７ｄにおいては基板７の第一主面７ｃと同様に左側の領域を覆うように設けられている。このようにして、保護層２５は、基板７の第一端面７ａ上から基板７の第一主面７ｃ上にわたって形成されているとともに、基板７の第一端面７ａ上から基板７の第二主面７ｄ上にわたって形成されている。なお、説明の便宜上、図１では、保護層２５の形成領域を一点鎖線で示し、図示を省略している。

保護層２５は、発熱部９、共通電極１７の一部および個別電極１９の一部の被覆した領域を、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機能を有している。保護層２５は、例えば、ＳｉＣ系、ＳｉＮ系、ＳｉＯ系およびＳｉＯＮ系等の材料で形成することができる。なお、ＡｌあるいはＴｉ等の他の元素を少量含有していてもよい。

保護層２５は、例えば、スパッタリング法、蒸着法等の従来周知の薄膜成形技術あるいは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。保護層２５の厚さは、例えば３〜１２μｍとすることができる。また、保護層２５は、複数の材料層を積層して形成してもよい。

また、図１，３，４に示すように、基板７の第一主面７ｃ上には、個別電極１９および接続電極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、図１に示すように基板７の第一主面７ｃ上の保護層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。また、共通電極１７の副配線部１７ｂを覆うように設けられている。なお、説明の便宜上、図１では、被覆層２７の形成領域を一点鎖線で示し、図示を省略している。

被覆層２７は、個別電極１９および接続電極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ものである。被覆層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、被覆層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、被覆層２７は電気絶縁性を有しており、上記のように個別電極１９を被覆しても、隣接する個別電極１９間が短絡しない構成を有している。

なお、図１，３に示すように、後述するＦＰＣ５を接続する接続電極２１の端部は、被覆層２７から露出して設けられており、この露出領域にてＦＰＣ５とヘッド基体３とが接続されており、露出領域が接続領域とされている。

また、被覆層２７は、駆動ＩＣ１１を接続する個別電極１９および接続電極２１の端部を露出させるための開口部２７ａ（図３参照）が形成されている。個別電極１９と接続電極２１とは、開口部２７ａを介して駆動ＩＣ１１に接続されている。

被覆層２７は、共通電極１７を被覆することにより、共通電極１７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している。被覆層２７は、被覆層２７と同様、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、被覆層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。被覆層２７の厚さは、例えば２０〜６０μｍとすることができる。

ＦＰＣ５は、図１，３，４に示すように、基板７の長手方向に沿って延びており、上記のように基板７の第一主面７ｃ上に位置する共通電極１７の主配線部１７ａおよび各接続電極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ようになっている。

より詳細には、図３，４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が第二端面７ｂ側の端部で露出し、はんだ２３によって接合されている。そして、ＦＰＣ５のプリント配線５ｂは、基板７の第一主面７ｃ上に位置する共通電極１７の主配線部１７ａの端部および各接続電極２１の端部に接続されている。

このようにして、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ている。なお、ＦＰＣ５は、放熱体１の突起部１ｂの上面に、両面テープあるいは樹脂等の接着剤（不図示）によって接着されることにより、放熱体１上に固定されている。

図５を用いて、ヘッド基体３とＦＰＣ５との接合について説明する。図５（ａ）は、第一端面７ａから第二端面７ｂ側を見たときの右端部を示しており、図５（ｂ）は、第一端面７ａから第二端面７ｂ側を見たときの左端部を示している。図５に示す領域は、被覆層２７から露出した接続領域であり、はんだ２３を介してヘッド基体３とＦＰＣ５とが接続されている。

図５に示すように、配列方向の両端部に共通電極１７の突出部１７ｅが配置されており、突出部１７ｅ上に第一はんだ２が設けられている。また、配列方向の両端部以外の部位に接続電極２１が配置されており、接続電極２１上に第二はんだ４が設けられている。第一はんだ２および第二はんだ４上には、ＦＰＣ５のプリント配線５ｂが引き出されており、これにより、ヘッド基体３とＦＰＣ５とが電気的に接続されている。

第一はんだ２は、ＢｉまたはＩｎを主成分とするＳｎ−Ｂｉ系、あるいはＳｎ−Ｉｎ系のはんだ材料を例示することができる。なお、ＢｉまたはＩｎを主成分にするとは、ＢｉまたはＩｎが５０原子％以上含有されていることを示す。第一はんだ２にＡｇ等の添加元素を加えていてもよい。なお、第一はんだ２の融点は１１０〜１３０℃と低い構成になっている。

第二はんだ４は、Ｓｎを主成分とするＳｎ系のはんだ材料を例示することができる。なお、Ｓｎを主成分にするとは、Ｓｎが５０原子％以上含有されていることを示す。第一はんだ２にＡｇ、Ｃｕ、Ｂｉ等の添加元素を加えていてもよい。第二はんだ４の融点は２２０〜２４０℃と高い構成になっている。以下、第一はんだ２を、Ｂｉを主成分とするＳｎ−Ｂｉ系はんだを用いて説明し、第二はんだ４を、Ｓｎを主成分とするＳｎ系はんだを用いて説明する。

ここで、ＦＰＣは、ヘッド基体の基板よりも熱膨張係数が大きく、この熱膨張係数の違いに起因して、基板よりも大きく熱膨張することとなる。そのため、配列方向の端部において、共通電極とＦＰＣのプリント配線とを電気的に接続する第一はんだに、大きな応力が生じることとなり、第一はんだが破壊され、共通電極とＦＰＣとが剥離を生じる可能性がある。

これに対して、サーマルヘッドＸ１は、配列方向の両端部に第一はんだ２が配置されており、配列方向の端部以外の部位に第二はんだ４が配置されており、第一はんだ２の融点が、第二はんだ４の融点よりも低いことから、第一はんだ２が第二はんだ４に比べてやわらかい構成となる。このため、第一はんだ２により、配列方向の端部に生じる応力を効果的に緩和することができる。

そのため、共通電極１７の突出部１７ｅと、ＦＰＣ５とが剥離を生じる可能性を低減することができる。それにより、ヘッド基体３とＦＰＣ５とが断線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Ｘ１を提供することができる。

また、第一はんだ２よりも融点の高い第二はんだ４を用いて、配列方向の両端部以外の領域を電気的に接続するため、第二はんだ４により接続信頼性を確保することができる。

つまり、サーマルヘッドＸ１は、融点が高く、硬い第二はんだ４により、ヘッド基体３とＦＰＣ５との接続信頼性を確保しつつ、融点が低く、やわらかい第一はんだ２により、配列方向の端部に生じる応力を緩和することができる。

なお、第一はんだ２および第二はんだ４の融点は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて測定することができる。また、第一はんだ２および第二はんだ４の引きはがし強度は、マイクロオートグラフを用いて測定することができる。試験法としては、ＪＥＩＴＡ ＥＴ−７４０９／１０１、あるいはＪＩＳ Ｚ ３１９８を例示することができる。

さらに、第一はんだ２が共通電極１７上に設けられていることから、ＦＰＣ５に変形が生じた場合においても、第一はんだ２が変形することにより、共通電極１７の突出部１７ｅとプリント配線５ｂとの接触面積が小さくなる可能性を低減することができる。それにより、比較的大きな電圧が印加される共通電極１７において、突出部１７ｅとプリント配線５ｂとの接触面積を確保することができ、第一はんだ２おける電気抵抗値が高くなる可能性を低減することができる。その結果、第一はんだ２の温度が上昇する可能性を低減することができる。また、接触面積を確保することができるため、基板７への放熱性を向上させることができる。

第一はんだ２および第二はんだ４は略同等の高さを有している。つまり、接続電極２１からプリント配線５ｂまでの距離と、突出部１７ｅからプリント配線５ｂまでの距離とが略同等となっている。そのため、配列方向において、ＦＰＣ５の基板３からの高さがほぼ均一となっている。

なお、第一はんだ２および第二はんだ４の材料は上述したものに限られるものではない。例えば、第一はんだ２をＩｎを主成分とする材料により形成し、第二はんだ４をＳｎを主成分とする材料により形成した場合においても、第一はんだ２の融点を第二はんだ４の融点よりも低くすることができる。

また、第一はんだ２および第二はんだ４がともにＢｉを含有し、第一はんだ２に含有されるＢｉの含有量が、第二はんだ４に含有されるＢｉの含有量よりも多い構成としてもよい。その場合においても、第一はんだ２の融点を第二はんだ４の融点よりも低くすることができる。

つまり、第一はんだ２と第二はんだ４とを比較して、第一はんだ２が、融点が低い構成となっていれば、第一はんだ２が、第二はんだ４よりも柔らかい構成となり、ＦＰＣ５の変形に柔軟に追従することができる。それにより、接続信頼性の向上したサーマルヘッドＸ１を提供することができる。

ここで、両端部とは、配列方向におけるそれぞれの端から１０％までの領域を示しており、言い換えると、サーマルヘッドＸ１の両端から１０％ずつの領域が両端部であり、残りの８０％の領域が中央部となっている。そのため、サーマルヘッドＸ１では、複数のはんだ２，４のうち、配列方向における両端に位置する共通電極１７上に、第一はんだ２を配置しているが、共通電極１７に隣り合う接続電極２１上に、第一はんだ２を設けてもよい。

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６を参照しつつ説明する。図６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６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、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、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、取付部材８０に取り付けられている。そのため、サーマルヘッドＸ１においては、基板７の第一主面７ｃ側が記録媒体Ｐの搬送方向の上流側となり、基板７の第二主面７ｄ側が記録媒体Ｐの搬送方向の下流側となる。

搬送機構４０は、感熱紙、受像紙、カード等の記録媒体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が受像紙あるいはカード等の場合は、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上に押圧する機能を有している。そして、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圧および駆動ＩＣ１１を動作させるための電圧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。

本実施形態のサーマルプリンタＺは、搬送機構４０によって記録媒体ＰをサーマルヘッドＸ１の発熱部９上に搬送しつつ、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。それにより、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が受像紙あるいはカード等の場合は、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。

＜第二の実施形態＞
図７，８を用いてサーマルヘッドＸ２について説明する。サーマルヘッドＸ２は、第一はんだ１０２の構成がサーマルヘッドＸ１と異なっており、その他の構成は同様であるため説明を省略する。なお、同一の部材については同一の符号を付し、以下同様とする。

サーマルヘッドＸ２は、図８（ｃ）に示すように、配列方向の両端部に第一はんだ１０２が配置されており、配列方向の両端部以外に第二はんだ４が配置されている。そして、図７（ａ）に示すように、第一はんだ１０２の高さｈ１が、第二はんだ４の高さｈ２よりも高い構成となっている。

そのため、ＦＰＣ５が熱膨張して配列方向に延びた場合においても、第一はんだ１０２が、ＦＰＣ５の伸びの変位に追従することができ、ＦＰＣ５のプリント配線５ｂと、第一はんだ１０２との間で剥離が生じる可能性を低減することができる。

特に、サーマルヘッドＸ２は、駆動時に熱を発するため、サーマルヘッドＸ２の駆動に伴う温度サイクルにより、ＦＰＣ５に伸びあるいは縮みが生じる場合がある。これに対して、サーマルヘッドＸ２は、第二はんだ４にてＦＰＣ５の伸びあるいは縮みによる変位を低減させるとともに、ＦＰＣ５の変位に追従することができ、接続信頼性の向上したサーマルヘッドＸ２とすることができる。

第一はんだ１０２の高さｈ１は、第二はんだ４の高さｈ２の１．３〜２倍であることが好ましい。これにより、第一はんだ１０２がＦＰＣ５の変形に追従することができる。なお、第一はんだ１０２の高さｈ１は、共通電極１７の突出部１７ｅと、プリント配線５ｂとの距離を示しており、第二はんだ４の高さｈ２は、接続電極２１と、プリント配線５ｂとの距離を示している。

図８を用いて、サーマルヘッドＸ２の作製方法について説明する。

まず、接続電極２１および共通電極１７がパターニングされたヘッド基体３と、配線パターン５ｂが設けられたＦＰＣ５と、ヒーターバー１０とを準備する。ＦＰＣ５の配線パターン５ｂには、あらかじめ第一はんだ１０２および第二はんだ４が設けられている。ヒーターバー１０は、ＦＰＣ５に設けられた第一はんだ１０２および第二はんだ４を溶融させるために、熱を与える部材であり、配列方向における両端部に切欠部１２を備えている
。切欠部１２は傾斜するように設けられており、ヒーターバーの圧着面１０ａが、配列方向の両端部において、斜めに傾斜することとなる。

次に、ヘッド基体３とＦＰＣ５との位置合わせを行う。位置合わせは、ヘッド基体３の接続電極２１上に第二はんだ４が配置され、ヘッド基体３の共通電極１７上に第一はんだ１０２が配置されるように、ＦＰＣ５の位置を調整する。

そして、ヘッド基体３とＦＰＣ５との位置合わせが完了した複合体の被覆層２７から露出した露出領域に、３００〜３６０℃に加熱したヒーターバー１０を、３（Ｆ）の押圧力で２０秒押し当てて、第一はんだ１０２および第二はんだ４を溶融させ、ヘッド基体３とＦＰＣ５とを電気的に接続する。

このとき、ヒーターバー１０の配列方向における両端部に切欠部１２が設けられているため、配列方向における中央部の押圧力に比べて、配列方向における両端部の押圧力が小さくなることとなる。それにより、第一はんだ１０２の高さｈ１を第二はんだ４の高さｈ２よりも高い構成とすることができる。

なお、ＦＰＣ５に第一はんだ１０２および第二はんだ４を設けた例を示したが、ヘッド基体３に第一はんだ１０２および第二はんだ４を設けて、ヒーターバー１０により熱圧着してもよい。

＜第三の実施形態＞
図９を用いてサーマルヘッドＸ３について説明する。サーマルヘッドＸ３は、第一はんだ２０２の構成がサーマルヘッドＸ１と異なっている。また、共通電極１７上に第一メッキ６が設けられている。また、接続電極２１上に第二メッキ８が設けられている。そして、第一メッキ６上に第一はんだ２０２が設けられ、第二メッキ８上に第二はんだ４が設けられている。

第一メッキ６および第二メッキ８は、Ａｕ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｐｄ等の金属または合金により形成することができ、例えば、周知の無電解メッキ、あるいは電解メッキによって形成することができる。また、Ｎｉメッキからなる第一被覆層を形成し、第一被覆層上にＡｕメッキからなる第二被覆層を形成してもよい。この場合、第一被覆層の厚さを例えば１．５μｍ〜４μｍとし、第二被覆層の厚さを例えば０．０２μｍ〜０．１μｍとすることができる。

第一メッキ６および第二メッキ８は、図示していないが、平面視して、矩形状に形成されており、配列方向に直行する方向（副走査方向）の長さは、略均一に形成されている。そして、図９（ａ），（ｂ）に示すように、配列方向における第一メッキ６の長さＷ１（以下、幅Ｗ１と称する場合がある。）が、配列方向における第二メッキ８の長さＷ２（以下、幅Ｗ２と称する場合がある。）よりも短い構成となっている。

第一はんだ２０２および第二はんだ４は、第一メッキ６および第二メッキ８が設けられた領域に形成されるため、第一メッキ６の幅Ｗ１が、第二メッキ８の幅Ｗ２よりも小さいことに起因して、配列方向における第一はんだ２０２の長さＷ３（以下、幅Ｗ３と称する場合がある。）が、配列方向における第二はんだ４の長さＷ４（以下、幅Ｗ４と称する場合がある。）よりも短いこととなる。

第一はんだ２０２の幅Ｗ３が、第二はんだ４の幅Ｗ４よりも短いことから、第一はんだ２０２が、共通電極１７に強固に固定されることがなくなり、ＦＰＣ５の変形に対して先に追従しやすい構成とすることができる。

第一メッキ６の幅Ｗ１は、第二メッキ８の幅Ｗ２の１．３〜２倍であることが好ましい。それにより、第一はんだ２０４の幅Ｗ３を、第二はんだ４の幅Ｗ４よりも小さくすることができ、ＦＰＣ５の変形に追従しやすい構成とすることができる。

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、第一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，Ｘ３をサーマルプリンタＺに用いてもよい。また、サーマルヘッドＸ１〜Ｘ３を適宜に組み合わせてもよい。

例えば、サーマルヘッドＸ２とサーマルヘッドＸ３を組み合わせて、第一はんだ２が第二はんだ４よりも高さが高く、幅が狭い構成としてもよい。この場合、第一はんだ２は、ＦＰＣ５の変形に対して柔軟に追従することができる。

サーマルヘッドＸ１では、共通電極１７は、基板７の第一端面７ａ上から、基板７の第二主面７ｄ上、および基板７の第二端面７ｂ上を介して、基板７の上面上にわたって延びているが、これに限定されるものではない。例えば、共通電極１７を基板７の第一端面７ａおよび第二主面７ｄ上にのみ形成してもよい。この場合、基板７の第二主面７ｄ上に形成された共通電極１７とＦＰＣ５のプリント配線５ｂとを、別途設けたジャンパー線によって接続すればよい。また、共通電極１７は、第一端面７ａおよび第一主面７ｃのみに設けてもよい。

また、追従性のある半田材料である第一はんだ２にて、ヘッド基体３と基板７とを熱圧着方式にて接合する場合に、熱膨張係数差によって発生する基板７の湾曲形状も、この両端の半田組成を低融点化する事により改善できる。

また、サーマルヘッドＸ１では、ＦＰＣ５を介してヘッド基体３の基板７上に設けられた共通電極１７および接続電極２１を外部の電源装置および制御装置等に電気的に接続しているが、これに限定されるものではない。例えば、ＦＰＣ５のように可撓性を有するフレキシブルプリント配線板ではなく、硬質のプリント配線板を介してヘッド基体３の各種配線を外部の電源装置等に電気的に接続してもよい。また、接続電極２１に直接コネクタ３１を接続してもよい。この場合、例えば、ヘッド基体３の共通電極１７および接続電極２１とコネクタ３１のコネクタピン（不図示）とを第一はんだ２および第二はんだ４によって接続すればよい。

また、サーマルヘッドＸ１では、図３，４に示されるように、電気抵抗層１５が、蓄熱層１３上のみならず、基板７の第一主面７ｃおよび第二主面７ｄ上にも設けられているが、基板７の第一端面７ａ上のリード部１７ｃと個別電極層１９と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上にのみ設けられていてもよい。また、基板７の第一端面７ａ上の共通電極１７および個別電極１９を蓄熱層１３上に直接形成し、蓄熱層１３上の共通電極１７の先端部と個別電極１９の先端部との間の領域にのみ電気抵抗層１５が設けられていてもよい。

また、上記実施形態のサーマルヘッドＸ１では、図３，４に示すように、基板７の第一端面７ａが凸状の曲面形状を有しているが、基板７の第一端面７ａの表面形状および傾斜角度は特に限定されるものではなく、任意の形態をとることができる。例えば、基板７の第一端面７ａは、平面形状であってもよいし、屈曲した面で形成されていてもよい。また、基板７の第一主面７ｃおよび第二主面７ｄと基板７の第一端面７ａとのなす角度が直角ではなく、鈍角または鋭角であってもよい。

さらにまた、発熱部９が基板７の第一端面７ａに設けられた例を示したがこれに限定されるものではない。発熱部９が、第一主面７ｃに設けられた平面ヘッドにおいても、本発明を適用することができる。

Ｘ１〜Ｘ３ サーマルヘッド
Ｚ１ サーマルプリンタ
１ 放熱体
１ａ 台部
１ｂ 突起部
３ ヘッド基体
５ フレキシブルプリント配線板
７ 基板
７ａ 第一端面
７ｂ 第二端面
７ｃ 第一主面
７ｄ 第二主面
９ 発熱部
１１ 駆動ＩＣ
１３ 蓄熱層
１５ 電気抵抗層
１７ 共通電極
１９ 個別電極
２１ 接続電極
２３ はんだ
２５ 保護層
２７ 被覆層
２９ 被覆部材
３１ コネクタ
３１ａ コネクタピン
３１ｂ ハウジング
３３ 接着部材

Claims (6)

1. 基板と、
   該基板上に設けられた複数の発熱部と、
   前記基板上に設けられ、複数の前記発熱部と外部基板とを電気的に接続する複数の電極と、
   複数の該電極と前記外部基板とを接続する複数のはんだと、を備え、
   複数の該はんだは、複数の前記発熱部の配列方向における端部に位置する第一はんだと、前記端部以外の部位に位置する第二はんだとを有しており、
   前記第一はんだの融点が、前記第二はんだの融点よりも低く、
   前記第一はんだおよび前記第二はんだがＢｉを含有しており、
   前記第一はんだに含有されるＢｉの含有量が、前記第二はんだに含有されるＢｉの含有量よりも多いことを特徴とするサーマルヘッド。
2. 前記第一はんだがＢｉまたはＩｎを主成分として含有しており、前記第二はんだがＳｎを主成分として含有する、請求項１に記載のサーマルヘッド。
3. 複数の前記電極は、複数の前記発熱部に共通に接続された共通電極と、複数の前記発熱部に個別に接続された接続電極とを備え、
   前記共通電極上に前記第一はんだが配置され、前記接続電極上に前記第二はんだが配置されている、請求項１または２に記載のサーマルヘッド。
4. 基板と、
   該基板上に設けられた複数の発熱部と、
   前記基板上に設けられ、複数の前記発熱部と外部基板とを電気的に接続する複数の電極と、
   複数の該電極と前記外部基板とを接続する複数のはんだと、を備え、
   複数の該はんだは、複数の前記発熱部の配列方向における端部に位置する第一はんだと、前記端部以外の部位に位置する第二はんだとを有しており、
   前記第一はんだの融点が、前記第二はんだの融点よりも低く、
   複数の前記電極は、複数の前記発熱部に共通に接続された共通電極と、複数の前記発熱部に個別に接続された接続電極とを備え、
   前記共通電極上に第一メッキが設けられ、該第一メッキ上に前記第一はんだが配置され、
   前記接続電極上に第二メッキが設けられ、該第二メッキ上に前記第二はんだが配置されており、
   複数の前記発熱部の配列方向における前記第一メッキの長さが、複数の前記発熱部の配列方向における前記第二メッキの長さよりも短いことを特徴とするサーマルヘッド。
5. 基板と、
   該基板上に設けられた複数の発熱部と、
   前記基板上に設けられ、複数の前記発熱部と外部基板とを電気的に接続する複数の電極と、
   複数の該電極と前記外部基板とを接続する複数のはんだと、を備え、
   複数の該はんだは、複数の前記発熱部の配列方向における端部に位置する第一はんだと、前記端部以外の部位に位置する第二はんだとを有しており、
   前記第一はんだの融点が、前記第二はんだの融点よりも低く、
   前記第一はんだの高さが、前記第二はんだの高さよりも高いことを特徴とするサーマルヘッド。
6. 請求項１乃至５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。

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