JPWO2011024893A1 - 記録ヘッドおよびこれを備える記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発熱素子列における各発熱素子の発熱温度のばらつきを低減することができる記録ヘッドおよびこれを備える記録装置を提供する。【解決手段】 本発明の一実施形態に係る記録ヘッドは、放熱体４０と、放熱体４０上に配置された基板１１、および基板１１上に配列された複数の発熱素子１３ａからなる発熱素子列を有するヘッド基体１０と、放熱体４０と基板１１との間に介在し、放熱体４０と基板１１とを接合する接合層１７と、接合層１７内に配置され、放熱体４０および基板１１の双方に当接する複数のスペーサ粒子１９とを備え、接合層１７は、発熱素子列の直下の第１領域Ｓ１と、第１領域Ｓ１に並行して延びる第２領域Ｓ２とを有しており、スペーサ粒子１９は、第２領域Ｓ２に配置されていることを特徴とする。【選択図】 図４

Description

本発明は、記録ヘッドおよびこれを備える記録装置に関する。

従来、ファクシミリやビデオプリンタ等の印画デバイスとして、サーマルヘッド等の種々の記録ヘッドが提案されている。例えば、特許文献１に記載のサーマルヘッド（サーマルプリントヘッド）では、複数の発熱素子が上面に一列に配列された支持基板を、放熱性接着材および両面テープを介して放熱板上に配置している。そして、この放熱性接着材からなる層（以下、接着材層という）の内部には、この接着材層の厚さと略同じ粒径を有するアルミナセラミックス等からなる粉体が含有されている。

特開２００８−２０１０１３号公報

特許文献１に記載のサーマルヘッドでは、接着材層が複数の発熱素子からなる発熱素子列の下方の領域に配置されており、この層の内部にアルミナセラミックス等からなる粉体が含有されている。そのため、接着材層の内部に配置された粉体の配置ばらつきに起因して、接着材層での放熱性がばらつき、発熱素子列における各発熱素子の発熱温度にばらつきが生じるという問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、発熱素子列における各発熱素子の発熱温度のばらつきを低減することができる記録ヘッドおよびこれを備える記録装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る記録ヘッドは、放熱体と、該放熱体上に配置された基板、および該基板上に配列された複数の発熱素子からなる発熱素子列を有するヘッド基体と、前記放熱体と前記基板との間に介在し、前記放熱体と前記基板とを接合する接合層と、該接合層内に配置され、前記放熱体および前記基板の双方に当接する複数のスペーサ粒子とを備えている。前記接合層は、前記発熱素子列の直下の第１領域と、該第１領域に並行して延びる第２領域とを有している。前記スペーサ粒子は、前記第２領域に配置されている。

本発明の一実施形態に係る上記記録ヘッドにおいて、前記接合層の前記第２領域は、両面テープで形成されていてもよい。

また、前記接合層の前記第１領域は、接着剤で形成されていてもよい。

また、前記スペーサ粒子は、前記発熱素子列に沿って配置されていてもよい。

また、前記接合層の前記第２領域は、前記第１領域の両側に存在していてもよい。この場合、前記接合層の前記第２領域のうちの一方の前記第２領域に配置された前記スペーサ粒子が、他方の前記第２領域に配置された前記スペーサ粒子に対し、前記第１領域を挟んで対向するように配置されており、前記一方の前記第２領域に配置された前記スペーサ粒子の前記発熱素子列からの距離と、前記他方の前記第２領域に配置された前記スペーサ粒子の前記発熱素子列からの距離とが等しくなっていてもよい。

本発明の一実施形態に係る記録装置は、本発明の一実施形態に係る上記記録ヘッドと、前記複数の発熱素子上に記録媒体を搬送する搬送機構とを備えている。前記搬送機構は、前記複数の発熱素子上に記録媒体を押圧するプラテンローラを有している。

本発明の一実施形態に係る上記記録装置において、前記接合層の前記第２領域は、前記記録ヘッドと前記プラテンローラとの接触領域に対応する領域に少なくとも延びており、前記スペーサ粒子が、前記接合層の前記第２領域において、前記接触領域に対応する領域に配置されていてもよい。

本発明によれば、発熱素子列における各発熱素子の発熱温度のばらつきを低減することができる記録ヘッドおよびこれを備える記録装置を提供することができる。

（ａ）は、本発明の記録ヘッドの一実施形態であるサーマルヘッドの一実施形態の概略構成を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）に示すサーマルヘッドの側面図である。 （ａ）は、図１に示すサーマルヘッドの要部を拡大した平面図である。（ｂ）は、（ａ）に示すサーマルヘッドのIIb−IIb線断面図である。 図１に示す配線部材の概略構成を示す分解斜視図である。 図１に示すヘッド基体と放熱体との接合状態を示す概略構成図である。なお、（ａ）は、ヘッド基体の図示を省略した平面図である。（ｂ）は、（ａ）のIVb−IVb線断面図である。 本発明の記録装置の一実施形態であるサーマルプリンタの概略構成を示す図である。 （ａ）は、図１に示すヘッド基体と放熱体との接合状態の変形例を概略構成で示す平面図である。なお、（ａ）では、ヘッド基体の図示を省略している。（ｂ）は、（ａ）のVIb−VIb線断面図である。 （ａ）は、図１に示すヘッド基体と放熱体との接合状態の変形例を概略構成で示す平面図である。なお、（ａ）では、ヘッド基体の図示を省略している。（ｂ）は、（ａ）のVIIb−VIIb線断面図である。 図４（ｂ）に示すヘッド基体と放熱体との接合状態の変形例を概略構成で示す断面図である。 図４（ｂ）に示すヘッド基体と放熱体との接合状態の変形例を概略構成で示す断面図である。 図５に示すサーマルプリンタのサーマルヘッドとして、図９に示すサーマルヘッドを適用した場合の概略構成を示す要部拡大図である。 印画の濃度測定結果を示すもので、（ａ）が副走査方向に印画開始位置から１０ｃｍの位置の結果を示すグラフ、（ｂ）が副走査方向に印画開始位置から２０ｃｍの位置の結果を示すグラフ、（ｃ）が印画の濃度測定位置を説明するための説明図である。

以下、本発明の記録ヘッドの一実施形態である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および図２に示すように、本実施形態のサーマルヘッドＸ１は、ヘッド基体１０と、駆動ＩＣ２０と、配線部材３０と、放熱体４０とを含んで構成されている。なお、説明の便宜上、図２（ａ）では、駆動ＩＣ２０、配線部材３０および放熱体４０および後述する保護層１５の図示を省略し、図２（ｂ）では、放熱体４０の図示を省略している。

ヘッド基体１０は、ヘッド基板（基板）１１と、ヘッド基板１１上に順に形成されたグレーズ層１２、電気抵抗層１３および電極配線１４を備えている。また、グレーズ層１２は、平坦状の基部１２ａと、この基部１２ａの上面から突出する突出部１２ｂとを有している。グレーズ層１２の突出部１２ｂの頂部に位置する電気抵抗層１３の領域は、その上面に電極配線１４が形成されておらず、この領域が発熱素子１３ａを構成している。この発熱素子１３ａの上面および電極配線１４の一部の上面には、保護層１５が形成されている。

ヘッド基板１１は、グレーズ層１２、電気抵抗層１３、電極配線１４、保護層１５および駆動ＩＣ２０を支持する機能を有している。このヘッド基板１１は、平面視において矢印Ｄ１−Ｄ２方向に延びる矩形状に形成されており、主面が長方形状となっている。ヘッド基板１１を形成する材料としては電気絶縁性を有する材料が挙げられ、例えばアルミナセラミックスなどのセラミックスやガラス材料等の無機材料が好適に用いられる。

このヘッド基板１１の上面には、フォトリソグラフィによる電気抵抗層１３および電極配線１４のパターニングが容易になるとともに、平滑性を高められるという理由および製造が容易であるという理由から、グレーズ層１２が全体に亘って設けられている。

グレーズ層１２は、電気抵抗層１３の後述する発熱素子１３ａにおいて発生する熱の一部を一時的に蓄積する機能を有している。すなわち、グレーズ層１２は、発熱素子１３ａの温度を上昇させるのに要する時間を短くして、サーマルヘッドＸ１の熱応答特性を高める役割を担う。このグレーズ層１２を形成する材料としては、例えばガラスが挙げられる。

グレーズ層１２の基部１２ａは、ヘッド基板１１の上面全体に亘って略平坦状に設けられており、その厚みは、２０〜２５０μｍとされている。グレーズ層１２の突出部１２ｂは、記録媒体を発熱素子１３ａ上に位置する保護層１５に対して良好に押し当てるのに寄与する部位である。この突出部１２ｂは、基部１２ａより上方（Ｄ５方向）に突出している。また、この突出部１２ｂは、主走査方向（Ｄ１−Ｄ２方向）に延びる帯状に構成されている。この突出部１２ｂは、主走査方向（Ｄ１−Ｄ２方向）に直交する副走査方向（Ｄ３−Ｄ４方向）における断面形状が略半楕円状となっている。本実施形態では、発熱素子１３ａの配列方向がサーマルヘッドＸ１の主走査方向となる。なお、グレーズ層１２は、少なくとも発熱素子１３ａとヘッド基板１１との間にあればよく、ヘッド基板１１の上面全面に形成しなくてもよい。

電気抵抗層１３は、グレーズ層１２上に形成されている。電気抵抗層１３の厚みは、０．０１〜０．５μｍとされている。本実施形態では、電極配線１４から電圧が印加される電気抵抗層１３のうち電極配線１４が形成されていない部位が発熱素子１３ａとして機能しており、発熱素子１３ａは、グレーズ層１２の突出部１２ｂ上に形成されている。電気抵抗層１３を形成する材料としては、例えばＴａＮ系材料、ＴａＳｉＯ系材料、ＴａＳｉＮＯ系材料、ＴｉＳｉＯ系材料、ＴｉＳｉＣＯ系材料、またはＮｂＳｉＯ系材料が挙げられる。

発熱素子１３ａは、電極配線１４からの電圧印加により発熱するものである。この発熱素子１３ａは、電極配線１４からの電圧印加による発熱温度が、例えば２００〜５５０℃の範囲となるように構成されている。

また、発熱素子１３ａは、矢印Ｄ１−Ｄ２方向に所定間隔をおいて一列に形成されており、発熱素子列を形成している。なお、本発明では、発熱素子列は２列以上形成されていてもよい。

電極配線１４は、第１電極配線１４１と、第２電極配線１４２と、第３電極配線１４３とを含んで構成されている。

第１電極配線１４１は、その端部が複数の発熱素子１３ａの一端側、及び図示しない電源装置に接続されている。この第１電極配線１４１の一端部は、発熱素子１３ａの矢印Ｄ３方向側に位置している。

第２電極配線１４２は、各々の一端部が発熱素子１３ａの他端側に接続され、他端部が駆動ＩＣ２０に接続されている。この第２電極配線１４２の一端部は、発熱素子１３ａの矢印Ｄ４方向側に位置している。

第３電極配線１４３は、第２電極配線１４２と離間して形成されており、言い換えれば第３電極配線１４３は、第２電極配線１４２に近接して設けられている。この第３電極配線１４３は、複数の駆動ＩＣ２０と配線部材３０との間に設けられている。また、この第３電極配線１４３は、駆動ＩＣ２０および配線部材３０に接続されており、駆動ＩＣ２０と配線部材３０とを電気的に接続している。

第１電極配線１４１、第２電極配線１４２、第３電極配線１４３を形成する材料としては、例えばアルミニウム、金、銀、銅のいずれか一種の金属、またはこれらの合金が挙げられる。その厚みは、０．７〜１．２μｍとされている。

保護層１５は、発熱素子１３ａと、電極配線１４とを保護する機能を有するものである。この保護層１５は、発熱素子１３ａと電極配線１４の一部とを覆っている。保護層１５を形成する材料としては、例えばダイヤモンドライクカーボン系材料、ＳｉＣ系材料、ＳｉＮ系材料、ＳｉＣＮ系材料、ＳｉＡｌＯＮ系材料、ＳｉＯ_２系材料、またはＴａＯ系材料が挙げられ、スパッタリング法等により形成される。ここで「ダイヤモンドライクカーボン系材料」とは、ｓｐ^３混成軌道をとる炭素原子（Ｃ原子）の割合が１［原子％］以上、１００［原子％］未満の範囲であるものをいう。

駆動ＩＣ２０は、複数の発熱素子１３ａへの電力供給を制御する機能を有している。この駆動ＩＣ２０は、その接続端子がハンダからなる導電性接続部材４９を介して、第２電極配線１４２上および第３電極配線１４３に接続されている。このような構成とすることにより、電極配線１４を介して入力される電気信号に応じて発熱素子１３ａを選択的に発熱させることができる。

図２に示すように、配線部材３０は、その接続端子が、ハンダからなる導電性接続部材４９を介して、第１電極配線１４１および第３電極配線１４３に接続されている。この配線部材３０は、外部から伝送される電気信号を駆動ＩＣ２０および電極配線１４に伝達する機能を有している。この電気信号としては、発熱素子１３ａおよび駆動ＩＣ２０への供給電力と、発熱素子１３ａの電力供給状態を選択的に制御するための画像情報などが挙げられる。

本実施形態の配線部材３０は、図１および図３に示すように、配線体３１と、外部接続端子３２と、支持板３３と、第１接着層３４とを含んで構成されている。

配線体３１は、可撓性を有するものであり、第１配線体３１１と、第２配線体３１２と、配線部３１３とを備えている。

第１配線体３１１と第２配線体３１２とは、複数の配線部３１３を支持し、その電気的絶縁性を確保する機能を有している。この第１配線体３１１と第２配線体３１２とは、配線部３１３を挟持している。この第１配線体３１１と第２配線体３１２とを形成する材料としては、例えばポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂等の可撓性を有する樹脂材料が挙げられる。本実施形態において配線体３１は、ポリイミド系樹脂により形成されており、その熱膨張係数は、約１．１×１０^−５Ｋ^−１である。本実施形態における第１配線体３１１および第２配線体３１２の厚みとしては、例えば０．５〜２．０ｍｍの範囲が挙げられる。

配線部３１３を形成する材料としては、金、銀、銅、アルミニウムのいずれか一種の金属またはその合金などが挙げられる。本実施形態において配線部３１３は、銅により形成されており、その熱膨張係数は、約１．７×１０^−５Ｋ^−１である。

外部接続端子３２は、外部から電気信号が入力される部位である。この外部接続端子３２は、配線部３１３を介して駆動ＩＣ２０および電極配線１４に電気的に接続されている。なお、図３では、説明の便宜上、外部接続端子３２の図示を省略している。

支持板３３は、配線体３１を支持する機能を有するものである。この支持板３３を形成する材料としては、例えばセラミックス、樹脂、セラミックスおよび樹脂の複合材が挙げられる。ここで、セラミックスとしては、例えばアルミナセラミックス、窒化アルミニウムセラミックス、炭化珪素セラミックス、窒化珪素セラミックス、ガラスセラミックス、ムライト質焼結体が挙げられ、樹脂としては、例えばエポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、およびポリエステル系樹脂などの熱硬化型、紫外線硬化型、または化学反応硬化型のものが挙げられる。本実施形態において支持板３３は、ガラス繊維にエポキシ系樹脂を含有させたものにより形成されており、その熱膨張係数は、約１．７×１０^−５Ｋ^−１である。

第１接着層３４は、配線体３１と、支持板３３とを接着する機能を有している。この第１接着層３４の厚みとしては、例えば１０〜３５μｍの範囲が挙げられる。

図１に示すように、支持板３３は、両面テープ等からなる第２接着層３５によって、放熱体４０上に接着されている。

図１に示すように、放熱体４０は、発熱素子１３ａを駆動することによって生じた熱を外部に伝達する機能を有している。また、本実施形態において放熱体４０は、ヘッド基体１０および配線部材３０の支持母材として機能している。放熱体４０を形成する材料としては、例えば、銅、アルミニウム等の金属材料が挙げられる。

図４は、本実施形態のサーマルヘッドＸ１におけるヘッド基体１０と放熱体４０との接合状態を示す概略構成図である。図４に示すように、放熱体４０上にはヘッド基体１０が配置されており、ヘッド基体１０と放熱体４０との間には、接着剤層１６および両面テープ１７が介在している。なお、図４では、ヘッド基体１０の近傍の放熱体４０の要部のみを記載しており、放熱体４０の配線部材３０側を省略して示している。

より詳細には、接着剤層１６は、ヘッド基板１１の下面における発熱素子列（複数の発熱素子１３ａからなる列）の直下の領域（以下、第１下面領域という）と放熱体４０との間に介在し、発熱素子１３ａの配列方向に延びるとともに、この第１下面領域と放熱体４０とを接合している。両面テープ１７は、ヘッド基板１１の下面において第１下面領域に並行して延びる領域（以下、第２下面領域という）と放熱体４０との間に介在し、発熱素子１３ａの配列方向に延びるとともに、この第２下面領域と放熱体４０とを接合している。このように、ヘッド基体１０を接着剤層１６および両面テープ１７によって放熱体４０上に接着した理由は、ヘッド基板１１と放熱体４０との熱膨張率の差によってヘッド基体１０を湾曲させるような力が作用したときに、両面テープ１７の面内方向の柔軟性により、ヘッド基体１０と放熱体４０との熱膨張による延びの差を吸収し、ヘッド基体１０の湾曲を低減するためである。

なお、図４（ａ）では、説明の便宜上、図４（ｂ）で示すヘッド基体１０の図示を省略し、図４（ｂ）では、ヘッド基体１０をヘッド基板１１およびグレーズ層１２の隆起部１２ｂのみで示している。また、図４（ｂ）に示すように、本実施形態おいて、本発明における接合層は、接着剤層１６および両面テープ１７によって構成されており、より詳細には、複数の発熱素子１３ａからなる発熱素子列の直下の第１領域が、接着剤層１６によって構成されているとともに、接着剤層１６の両側において、この第１領域に並行して延びる第２領域が、両面テープ１７によって構成されている。

接着剤層１６は、放熱性樹脂からなる接着剤で形成されており、例えばフィラーを含有する、シリコーン樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、およびポリエステル系樹脂などの熱硬化型、常温硬化型、または化学反応硬化型のもので形成されている。

両面テープ１７は、不織布等の基材がない粘着剤によって形成されたものであり、例えば、アクリル系粘着剤によって形成されている。

図４に示すように、両面テープ１７の内部には、ヘッド基板１１の下面および放熱体４０の双方に当接している複数のスペーサ粒子１９が配置されている。より詳細には、各スペーサ粒子１９は、同じ粒径を有する球形状を成しており、発熱素子１３ａの配列方向における両面テープ１７の両端部（図４（ａ）では、左側および右側の端部）にそれぞれ１個ずつ配置されているとともに、中央部に１個配置されている。また、これらの３つのスペーサ粒子１９は、複数の発熱素子１３ａの配列方向に沿う直線上に配置されている。

なお、図４（ａ）では、理解を容易にするため、両面テープ１７に埋設されたスペーサ粒子１９の外形をそれぞれ実線で示している。また、本実施形態において、スペーサ粒子１９が、同じ粒径を有するとは、完全に同一の粒径を有する場合だけではなく、実質的に同一の粒径を有する場合を含んでおり、誤差範囲が±５％の粒径を有するものも含む。また、このようなスペーサ粒子１９は、本実施形態の接着剤層１６の内部には配置されていない。

また、本実施形態では、図４に示すように、スペーサ粒子１９を含有する両面テープ１７を発熱素子列の両側（図４（ａ）では上側および下側、図４（ｂ）では、左側および右側）に配置し、ヘッド基体１０と放熱体４０とをこの両面テープ１７で接着固定したので、スペーサ粒子１９によってヘッド基体１０を発熱素子列の両側で支持でき、ヘッド基体１０を放熱体４０に安定した状態で固定することができる。なお、図４（ｂ）では、発熱素子列を形成する発熱素子１３ａを図示していないが、上記のように、発熱素子１３ａは、グレーズ層１２の突出部１２ｂの頂部に配置されている。

また、本実施形態では、図４に示すように、発熱素子列の両側に配置された両面テープ１７のうちの一方の両面テープ１７（例えば、図４（ａ）では上側の両面テープ１７）中のスペーサ粒子１９が、他方の両面テープ１７（例えば、図４（ａ）では下側の両面テープ１７）中のスペーサ粒子１９に対し、発熱素子列を挟んで対向するように配置されている。そして、図４（ｂ）に示すように、一方の両面テープ１７中のスペーサ粒子１９の発熱素子列からの距離Ｌ１と、他方の両面テープ１７中のスペーサ粒子１９の発熱素子列からの距離Ｌ２とが等しくなるように、スペーサ粒子１９が配置されている。つまり、発熱素子列が平面視において、一方の両面テープ１７中のスペーサ粒子１９と、他方の両面テープ１７中のスペーサ粒子１９との間の中央位置に配置されるように、スペーサ粒子１９が配置されている。

また、スペーサ粒子１９は、接着剤層１６および両面テープ１７よりも弾性率が高くなるように形成されており、例えば、セラミック粒子、ガラスセラミック粒子、ガラス粒子、プラスチック粒子、金属粒子等が用いられる。セラミック粒子としては、例えば、アルミナ、ジルコニアで形成されたものが挙げられる。ガラスセラミック粒子としては、例えば、フィラーとしてアルミナを含有するガラスで形成されたものが挙げられる。ガラス粒子としては、例えば、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラスで形成されたものが挙げられる。プラスチック粒子としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ジビニルベンゼンで形成されたものが挙げられる。また、プラスチック粒子を用いる場合には、放熱性を向上すべく、表面を金属で被覆してもよい。金属粒子としては、例えば、金、銀、銅、アルミウム、ニッケルで形成されたものが挙げられる。

上記のように、スペーサ粒子１９の弾性率が、接着剤層１６および両面テープ１７の弾性率よりも高くなっていることにより、ヘッド基体１０と放熱体４０とを接着剤層１６および両面テープ１７を介して接合した際に、ヘッド基板１１の下面および放熱体４０の上面の双方にスペーサ粒子１９がそれぞれ当接する。これにより、ヘッド基体１０の下面と放熱体４０の上面との間隔が、スペーサ粒子１９の粒径と略同じ大きさになる。

図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、放熱体４０の上面において、接着剤層１６が設けられる領域と両面テープ１７が設けられる領域の間には、発熱素子１３ａの配列方向に延びる凹溝１８が形成されている。この凹溝１８は、放熱体４０上へのヘッド基体１０の接合時に、放熱体４０の上面における接着剤層１６が設けられる領域（図４（ｂ）では、２つの凹溝１８の間の領域）からはみ出た接着剤を収容するために形成されている。

次に、本実施形態のサーマルヘッドＸ１の製造方法の一実施形態について説明する。

まず、複数のヘッド基板領域を有する母基板を準備する。次に、母基板の上面全面にグレーズ層１２を形成する。この形成方法としては、例えば印刷法および焼成法などの周知のものが挙げられる。

次に、各ヘッド基板領域上に形成されたグレーズ層１２の上面全面に抵抗体膜を成膜する。この成膜方法としては、例えばスパッタリング技術および蒸着技術を含む従来周知のものが挙げられる。次に、抵抗体膜の上面全面に導電膜を成膜する。この導電膜の成膜方法としては、例えばスパッタリング技術および蒸着技術を含む従来周知のものが挙げられる。

次に、導電膜を所定パターンにエッチングし、電極配線１４を形成するとともに、電極配線１４から抵抗体膜の一部を露出させて発熱素子１３ａとして機能させる。このとき、複数の発熱素子１３ａからなる発熱素子列を矢印方向Ｄ１−Ｄ２に沿って配列させる。このエッチング方法としては、例えばフォトレジスト技術およびウェットエッチング技術の組み合わせを含む従来周知のものが挙げられる。

次に、抵抗体膜をエッチングし、電気抵抗層１３を形成する。このエッチング方法としては、例えばフォトレジスト技術およびウェットエッチング技術の組み合わせを含む従来周知のものが挙げられる。

次に、スパッタリング法により発熱素子１３ａと電極配線１４の一部とを覆うように保護層１５を形成する。

次に、母基板をヘッド基板領域ごとに分割し、複数のヘッド基板１１を得る。

次に、配線部材を準備する。具体的には、まず、第１配線体３１１と、第２配線体３１２と、配線部３１３とを含んで構成される配線体３１を準備する。次に、支持板３３の上面に第１接着層３４となる接着剤を塗布し、配線体３１を支持板３３に接合する。

次に、ヘッド基体１０の第１電極配線１４１上と第３電極配線１４３上とに導電性接続部材４９となるハンダペーストを塗布する。そして、第１電極配線１４１、第３電極配線１４３と配線部材３０の接続端子とをハンダペーストを介して対向させ、加熱し、第１電極配線１４１、第３電極配線１４３と配線部材３０の接続端子とを熱溶融したハンダにより固着する。

次に、第２電極配線１４２と第３電極配線１４３とに導電性接続部材４９となるハンダペーストを塗布し、第２電極配線１４２および第３電極配線１４３にハンダペーストを介して駆動ＩＣ２０の接続端子を対向させる。そして、ハンダペーストを熱溶融させ、第２電極配線１４２および第３電極配線１４３と、駆動ＩＣ２０の接続端子とを接続する。

次に、放熱体４０上にヘッド基体１０および配線部材３０を接合する。具体的には、矢印Ｄ１−Ｄ２方向に凹溝１８が形成された放熱体４０の前記凹溝１８間の突出面に、ディスペンサ等の塗布装置を用い放熱性の接着剤を塗布し、接着剤層１６を形成する。

一方、凹溝１８間の突出面以外の放熱体４０の上面には、両面テープ１７を貼り付ける。この後、スペーサ粒子１９を、ディスペンサ等により、両面テープ１７の上面に所定間隔をおいて一列に配置する。スペーサ粒子１９の直径は両面テープ１７の厚みとほぼ同一である。放熱性の接着剤を塗布する工程と、両面テープ１７を貼り付け、スペーサ粒子１９を配置する工程とは逆でもよい。

そして、接着剤層１６が形成され、両面テープ１７が貼り付けられた放熱体４０上にヘッド基体１０を配置し、ヘッド基体１０を接着剤層１６および両面テープ１７上に押圧する。これにより、スペーサ粒子１９が、ヘッド基板１１の下面で押圧されて両面テープ１７内に埋没し、放熱体４０の上面に当接することで、ヘッド基板１１および放熱体４０の双方に当接した状態となる。また、これにより、ヘッド基板１１が接着剤層１６および両面テープ１７に接着され、放熱体４０とヘッド基体１０とが接合される。

なお、予め、スペーサ粒子が所定間隔をおいて埋設された両面テープを、放熱体４０の上面に貼り付けてもよい。

以上のようにして、上記実施形態のサーマルヘッドＸ１が形成される。
＜記録装置＞
次に、本発明の記録装置の一実施形態であるサーマルプリンタの一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図５に示すように、本実施形態のサーマルプリンタＹは、上述のサーマルヘッドＸ１と、搬送機構５９と、制御機構６９とを有している。

搬送機構５９は、記録媒体Ｐを矢印Ｄ３方向に搬送しつつ、該記録媒体ＰをサーマルヘッドＸ１の発熱素子１３ａ上に押圧する機能を有するものである。この搬送機構５９は、プラテンローラ６１と、搬送ローラ６２、６３、６４、６５とを含んで構成されている。

プラテンローラ６１は、記録媒体Ｐを発熱素子１３ａ上に押圧する機能を有するものである。このプラテンローラ６１は、発熱素子１３ａ上に位置する保護層１５に接触した状態で回転可能に支持されている。このプラテンローラ６１は、円柱状の基体の外表面を弾性部材により被覆した構成を有している。この基体は、例えばステンレスなどの金属により形成されており、この弾性部材は、例えば厚みの寸法が３〜１５ｍｍの範囲のブタジエンゴムにより形成されている。

搬送ローラ６２、６３、６４、６５は、記録媒体Ｐを搬送する機能を有するものである。すなわち、搬送ローラ６２、６３、６４、６５は、サーマルヘッドＸ１の発熱素子１３ａとプラテンローラ６１との間に記録媒体Ｐを供給するとともに、サーマルヘッドＸ１の発熱素子１３ａとプラテンローラ６１との間から記録媒体Ｐを引き抜く役割を担うものである。これらの搬送ローラ６２、６３、６４、６５は、例えばプラテンローラ６１と同様に円柱状の基体の外表面を弾性部材により被覆した構成にすることができる。

制御機構６９は、駆動ＩＣ２０に画像情報を供給する機能を有するものである。つまり、制御機構６９は、外部接続端子３２を介して発熱素子１３ａを選択的に駆動する画像情報を駆動ＩＣ２０に供給する役割を担うものである。

本実施形態のサーマルプリンタＹは、図５に示すように、搬送機構５９によって記録媒体ＰをサーマルヘッドＸ１上に搬送しつつ、制御機構６９によってサーマルヘッドＸ１の発熱素子１３ａ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。

上記実施形態のサーマルヘッドＸ１によれば、スペーサ粒子１９が両面テープ１７の内部に配置されており、このスペーサ粒子１９が放熱体４０およびヘッド基板１１の双方に当接している。これにより、プラテンローラ等によって記録媒体が発熱素子１３ａ上に押圧された際に、ヘッド基板１１がスペーサ粒子１９によって支持され、ヘッド基体１０の傾きの発生が低減される。そのため、ヘッド基体１０の傾きの発生に起因して、例えば、プラテンローラ等による記録媒体の発熱素子１３ａ上への押圧力が低下したり、接着剤層１６および両面テープ１７とヘッド基体１０との間で剥離が生じたりすることを抑制することができる。

さらに、上記実施形態のサーマルヘッドＸ１によれば、複数の発熱素子１３ａからなる発熱素子列の直下に位置する接着剤層１６にはスペーサ粒子１９が配置されておらず、接着剤層１６の両側で、この接着剤層１６に並行して延びる両面テープ１７にスペーサ粒子１９が配置されている。そのため、発熱素子列の直下の領域（第１領域）にスペーサ粒子１９が存在しないため、発熱素子列における各発熱素子１３ａの発熱温度のばらつきを低減することができる。つまり、接着剤層１６における発熱素子列の直下の領域にスペーサ粒子１９が配置されている場合は、スペーサ粒子１９の配置ばらつきに起因して、接着剤層１６での放熱性がばらつき、発熱素子列における各発熱素子１３ａの発熱温度にばらつきが生じるという問題があった。また、この場合は、接着剤層１６とこれに埋設されたスペーサ粒子１９と間に隙間が形成され、この隙間によっても接着剤層１６での放熱性がばらつくことがある。これに対し、本実施形態のサーマルヘッドＸ１では、発熱素子列における各発熱素子１３ａの発熱温度に大きな影響を及ぼす発熱素子列の直下の領域に、スペーサ粒子１９が存在していないため、発熱素子列における各発熱素子１３ａの発熱温度のばらつきを低減することができる。

また、上記実施形態のサーマルヘッドＸ１によれば、両面テープ１７の内部にスペーサ粒子１９が配置されている。そのため、スペーサ粒子１９を所定の位置に配置し易くなっている。つまり、接着剤層１６の内部にスペーサ粒子１９を配置する場合は、硬化前の接着剤の流動に伴ってスペーサ粒子１９が移動し易く、スペーサ粒子１９を所定の位置に配置することが難しい。これに対し、両面テープ１７の内部にスペーサ粒子１９を配置する場合は、両面テープ１７内をスペーサ粒子１９が移動し難いため、スペーサ粒子１９を所定の位置に配置し易くなる。

また、上記実施形態のサーマルヘッドＸ１によれば、図４（ｂ）に示すように、一方の両面テープ１７中のスペーサ粒子１９の発熱素子列からの距離Ｌ１と、他方の両面テープ１７中のスペーサ粒子１９の発熱素子列からの距離Ｌ２とが等しくなるように、スペーサ粒子１９が配置されている。そのため、発熱素子列を形成する発熱素子１３ａ上に、プラテンローラによって記録媒体を押圧する際に、発熱素子１３ａ上の所定の位置を押圧することができ、押圧位置のずれに起因する印画のかすれ等の発生を抑制することができる。つまり、この距離Ｌ１と距離Ｌ２とが等しくない場合は、プラテンローラによって記録媒体を発熱素子１３ａ上に押圧した時に、発熱素子１３ａの配列方向に直交する方向（Ｄ３−Ｄ４方向）においてヘッド基体１０が最も撓む位置（以下、最大撓み位置という）が、プラテンローラの軸心の位置とずれることになる。そのため、プラテンローラによる発熱素子１３ａ上の押圧位置が、所定の位置からずれる。より具体的には、このプラテンローラによる発熱素子１３ａ上の押圧位置は、所定の押圧位置に対して、最大撓み位置がずれた方向とは反対側にずれる。これに対し、本実施形態のように、この距離Ｌ１と距離Ｌ２とが等しい場合は、ヘッド基体１０の最大撓み位置が、プラテンローラの軸心の位置と一致する。そのため、プラテンローラによって発熱素子１３ａ上の所定の位置を押圧することができ、押圧位置のずれに起因する印画のかすれ等の発生を抑制することができる。

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、発明の要旨から逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。

上記実施形態のサーマルヘッドＸ１では、図４に示すように、スペーサ粒子１９が、発熱素子１３ａの配列方向における両面テープ１７の両端部にそれぞれ１個ずつ配置されているとともに、中央部に１個配置されているが、スペーサ粒子１９の配置個数や配置位置は、これに限定されるものではない。例えば、図６に示すように、一方の両面テープ１７には、複数（図示例では２１個）のスペーサ粒子１９を所定の間隔で一列に配置し、他方の両面テープ１７には、複数（図示例では２１個）のスペーサ粒子１９を所定の間隔で二列に配置してもよい。

また、上記実施形態のサーマルヘッドＸ１では、図４に示すように、発熱素子１３ａの配列方向とは直交する方向（Ｄ３−Ｄ４方向）における接着剤層１６の両側で、ヘッド基体１０（より詳細にはヘッド基板１１）が両面テープ１７を介して放熱体４０上に接合されているが、これに限定されるものではない。例えば、図７に示すように、Ｄ３−Ｄ４方向における接着剤層１６の片側で、ヘッド基体１０が両面テープ１７を介して放熱体４０上に接合されていてもよい。

また、上記実施形態のサーマルヘッドＸ１では、図４に示すように、接着剤層１６にスペーサ粒子１９を配置していないが、複数の発熱素子１３ａからなる発熱素子列の直下の領域にスペーサ粒子１９が配置されない限り、これに限定されるものではない。例えば、図８に示すように、接着剤層１６において、複数の発熱素子１３ａからなる発熱素子列の直下の第１領域Ｓ１以外の領域に、スペーサ粒子１９を配置してもよい。なお、図８では、発熱素子列の直下の第１領域Ｓ１とスペーサ粒子１９の配置位置との関係を示すことを目的としているため、ヘッド基板１１上のグレーズ層１２、電気抵抗層１３、電極配線１４および保護層１５を概略的に示している。

また、上記実施形態のサーマルヘッドＸ１では、放熱体４０とヘッド基体１０のヘッド基板１１とを接着剤層１６および両面テープ１７によって接合しているが、本発明における接合層の構成は、複数の発熱素子１３ａからなる発熱素子列の直下の領域にスペーサ粒子１９が配置されない限り、これに限定されるものではない。例えば、図４に示す接着剤層１６の代わりに、両面テープ１７を設け、放熱体４０とヘッド基体１０のヘッド基板１０とを両面テープ１７のみからなる接合層によって接合してもよい。また、逆に、図４に示す両面テープ１７の代わりに、接着剤層１６を設け、放熱体４０とヘッド基体１０のヘッド基板１１とを接着剤層１６のみからなる接合層によって接合してもよい。また、図９に示すように、放熱体４０とヘッド基体１０のヘッド基板１１とを、１つの接着剤層１６で接合してもよい。この場合、この１つの接着剤層１６が本発明における接合層に相当し、この接着剤層１６が、発熱素子列の直下の第１領域Ｓ１と、この第１領域に並行して延びる第２領域Ｓ２とを有している。なお、図９に示す接着剤層１６では、複数の発熱素子１３ａからなる発熱素子列の直下の第１領域Ｓ１に、スペーサ粒子１９が配置されていない。また、図９に示す放熱体４０の上面には、図４に示す放熱体４０で形成されている凹溝１８が形成されていない。

また、上記実施形態のサーマルプリンタＹに適用されたサーマルヘッドＸ１の代わりに、例えば、図９に示すサーマルヘッドＸ２を適用した場合は、図１０に示すように、接着剤層１６において、発熱素子列の直下の第１領域Ｓ１以外の領域において、スペーサ粒子１９が、サーマルヘッドＸ２とプラテンローラ６１との接触領域に対応する領域Ｓ３に配置されるようにしてもよい。この場合、接着剤層１６における第１領域Ｓ１以外の領域が、本発明における第１領域（Ｓ１）に並行して延びる第２領域（Ｓ２）に相当する。このように構成した場合、発熱素子列の直下の第１領域Ｓ１にはスペーサ粒子１９が存在しないので、上述したように発熱素子列における各発熱素子１３ａの発熱温度のばらつきを低減することができる。さらに、この場合、サーマルヘッドＸ２とプラテンローラ６１との接触領域の直下の領域で、スペーサ粒子１９によってヘッド基体１０を支持することができるため、プラテンローラ６１による押圧力を発熱素子１３ａ上により効果的に与えることができる。

なお、ヘッド基体１０のヘッド基板１１は、熱伝導性の観点から薄く（１ｍｍ以下に）形成された場合には、ヘッド基板１１が変形し易くなるため、本発明を好適に用いることができる。また、ヘッド基板１１の長さが１００ｍｍ以上ある場合、すなわち、発熱素子列が長い場合にも、ヘッド基板１１が変形し易くなるため、本発明を好適に用いることができる。さらにヘッド基板１１の幅（矢印Ｄ３−Ｄ４方向の長さ）が１０ｍｍ以下の場合にも、ヘッド基板１１が変形し易くなるため、本発明を好適に用いることができる。

特に、画像用、医療用の記録ヘッドでは、ヘッド基板１１が長くなる傾向にあるため、本発明を好適に用いることができる。

次に、図４に示したサーマルヘッドＸ１の実施例と比較例とを比較する。

まず、図４に示したサーマルヘッドＸ１の実施例であるサーマルヘッドＡを作製するため、ヘッド基体および放熱体を準備した。ヘッド基体は、幅９ｍｍ、長さ１６８ｍｍ、厚み１ｍｍのアルミナ基板からなるヘッド基板を用いた。このヘッド基板の長さ方向には、発熱素子列が形成されていた。放熱体はＡｌからなり、幅２０ｍｍ、長さ１７０ｍｍ、厚み４ｍｍであり、発熱素子列と対応する部分の両側に２条の凹溝が形成されていた。

この凹溝の間の突出面以外の放熱体の上面に厚み５０μｍの両面テープ（３Ｍ製４６７：アクリル系粘着剤を使用した基材のないタイプ）を貼り付け、これらの両面テープの上に、両面テープの厚みと同じ粒径（５０μｍ）のスペーサ粒子（セキスイ化学工業製：ミクロパールＡＵ−２５０）を配置した。

スペーサ粒子は、図４に示すように、凹溝の両側のそれぞれの両面テープの上面に、凹溝の形成方向に、両端部と中央部に直線状に３個配置した。

この後、放熱体の凹溝の間の突出面にディスペンサを用い、加熱硬化型の放熱性樹脂（東芝シリコーン製：ＴＳＥ３２８２Ｇ）を５０μｍの厚みで塗布した。

次に、ヘッド基体を放熱性樹脂およびスペーサ粒子が配置された両面テープの上面に配置し、発熱素子列と駆動ＩＣとの間の平らな領域をプレス機で放熱体側に押圧し、９０℃で１時間加熱し、放熱性樹脂を硬化させた。こうして、本発明のサーマルヘッドＸ１の実施例であるサーマルヘッドＡを作製した。

また、両面テープ内にスペーサ粒子を配置せず、放熱性樹脂内にスペーサ粒子を含有させ、放熱体の凹溝間の突出面にディスペンサを用いてこの放熱性樹脂を塗布する以外は上記のサーマルヘッドＡと同様にして、比較例であるサーマルヘッドＢを作製した。さらに、両面テープ内にスペーサ粒子を配置せず、放熱性樹脂内にスペーサ粒子を含有しない以外は上記のサーマルヘッドＡと同様にして、比較例であるサーマルヘッドＣを作製した。

作製したサーマルヘッドＡ，ＢおよびＣをそれぞれ、高速カラープリンターに搭載し、印画試験を行った。記録媒体として合成紙を用いた。

図１１（ｃ）に示すように、印画開始位置を０とし、副走査方向に印画開始位置から１０ｃｍおよび２０ｃｍの位置で、主走査方向に一定間隔で数点、印画の濃度測定を行い、濃度の安定度を観察した。結果を図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示した。図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すグラフにおいて、縦軸は濃度（Ｏ．Ｄ）、横軸は主走査方向における印画位置（印画領域の端部からの距離）を示す。

この図１１から、サーマルヘッドＡでは主走査方向の濃度に大きな変化がみられないことがわかる。放熱性樹脂内にスペーサ粒子が存在しないことで、放熱性樹脂内の放熱性分布が一様で安定した印画が得られることがわかる。また、印画開始位置から２０ｃｍの位置では、印画開始位置から１０ｃｍの位置よりも、グレーズ層での蓄熱が進むが、この場合でも安定した印画が得られることがわかる。

一方、比較例のサーマルヘッドＢは、放熱性樹脂内にスペーサ粒子が含有されており、放熱性樹脂内でのスペーサ粒子の分布に偏りが生じているため、放熱性が一様でなく、結果として濃度ムラが発生することがわかる。

さらに、比較例のサーマルヘッドＣは、放熱性樹脂にも両面テープにもスペーサ粒子が存在しないため、ヘッド基体が傾き、結果として濃度ムラが発生することがわかる。

Ｘ１，Ｘ２ サーマルヘッド（記録ヘッド）
Ｙ サーマルプリンタ（記録装置）
１０ ヘッド基体
１１ ヘッド基板（基板）
１２ グレーズ層
１３ 電気抵抗層
１３ａ 発熱素子
１４ 電極配線
１４１ 第１電極配線
１４２ 第２電極配線
１４３ 第３電極配線
１５ 保護層
１６ 接着剤層
１７ 両面テープ
１８ 凹溝
１９ スペーサ粒子
２０ 駆動ＩＣ
３０ 配線部材
４０ 放熱体
５９ 搬送機構
６１ プラテンローラ
６２、６３、６４、６５ 搬送ローラ
６９ 制御機構
Ｐ 記録媒体
Ｓ１ 第１領域
Ｓ２ 第２領域
Ｓ３ サーマルヘッドとプラテンローラとの接触領域に対応する領域

本発明の一実施形態に係る記録ヘッドは、放熱体と、該放熱体上に配置された基板、および該基板上に配列された複数の発熱素子からなる発熱素子列を有するヘッド基体と、前記放熱体と前記基板との間に介在し、前記放熱体と前記基板とを接合する接合層と、該接合層内に配置され、前記放熱体および前記基板の双方に当接する複数のスペーサ粒子とを備えている。前記接合層は、前記発熱素子列の直下の第１領域と、該第１領域に並行して延びる第２領域とを有している。前記スペーサ粒子は、前記第１領域に配置されておらず、前記第２領域に配置されている。

Claims (8)

1. 放熱体と、
   該放熱体上に配置された基板、および該基板上に配列された複数の発熱素子からなる発熱素子列を有するヘッド基体と、
   前記放熱体と前記基板との間に介在し、前記放熱体と前記基板とを接合する接合層と、
   該接合層内に配置され、前記放熱体および前記基板の双方に当接する複数のスペーサ粒子と
   を備え、
   前記接合層は、前記発熱素子列の直下の第１領域と、該第１領域に並行して延びる第２領域とを有しており、
   前記スペーサ粒子は、前記第２領域に配置されていることを特徴とする記録ヘッド。
2. 前記接合層の前記第２領域は、両面テープで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド。
3. 前記接合層の前記第１領域は、接着剤で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の記録ヘッド。
4. 前記スペーサ粒子は、前記発熱素子列に沿って配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の記録ヘッド。
5. 前記接合層の前記第２領域は、前記第１領域の両側に存在していることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の記録ヘッド。
6. 前記接合層の前記第２領域のうちの一方の前記第２領域に配置された前記スペーサ粒子が、他方の前記第２領域に配置された前記スペーサ粒子に対し、前記第１領域を挟んで対向するように配置されており、
   前記一方の前記第２領域に配置された前記スペーサ粒子の前記発熱素子列からの距離と、前記他方の前記第２領域に配置された前記スペーサ粒子の前記発熱素子列からの距離とが等しいことを特徴とする請求項５に記載の記録ヘッド。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の記録ヘッドと、前記複数の発熱素子上に記録媒体を搬送する搬送機構とを備え、
   前記搬送機構は、前記複数の発熱素子上に記録媒体を押圧するプラテンローラを有していることを特徴とする記録装置。
8. 前記接合層の前記第２領域は、前記記録ヘッドと前記プラテンローラとの接触領域に対応する領域に少なくとも延びており、
   前記スペーサ粒子が、前記接合層の前記第２領域において、前記接触領域に対応する領域に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の記録装置。

Images