(57)【要約】【課題】発熱領域の曲がりを防止し、高品位の印字性能を有するサーマルヘッドを提供すること。【解決手段】ヘッド部１５および回路基板部１１を搭載する放熱板１０を具備し、ヘッド部１５は、支持基板１６ａ上に保温層１６ｂを形成した支持基体１６と、この支持基体１６上に形成した発熱抵抗体１７と、この発熱抵抗体１７上に間隙を１８ｃ設けて形成した電極１８と、この電極１８の間隙１８ｃ部分に位置する発熱抵抗体１８の発熱部１８ａを保護する保護層１９とを有し、回路基板部１１は制御信号が伝送する回路パターン１３を設けた回路基板１２を有し、かつ、電極１８に流す電流を供給する駆動ＩＣ１４と電極１８との間を接続するワイヤーＷと、駆動ＩＣ１４およびワイヤーＷを埋め込む樹脂層２０とを設けたサーマルヘッドにおいて、放熱板１０上に回路基板部１１を固定し、回路基板部１１の回路基板１２上にヘッド部１５を固定した。【選択図】図１
2006272580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッド部および回路基板部を搭載する放熱板を具備し、前記ヘッド部は、支持基板上に保温層を形成した支持基体と、この支持基体上に形成した発熱抵抗体と、この発熱抵抗体上に所定間隙を設けて形成した電極と、この電極の間隙部分に位置する前記発熱抵抗体の発熱部を保護する保護層とを有し、前記回路基板部は制御信号が伝送する回路パターンを設けた回路基板を有し、かつ、前記電極に流す電流を供給する駆動ＩＣと前記電極との間を接続するワイヤーと、前記駆動ＩＣおよび前記ワイヤーを埋め込む樹脂層とを設けたサーマルヘッドにおいて、前記放熱板上に前記回路基板部を固定し、前記回路基板部の回路基板上に前記ヘッド部を固定したことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
支持基板上に保温層を設けて支持基体を形成する第１工程と、前記支持基体上に発熱抵抗体を形成し、前記発熱抵抗体上に間隙のある電極を形成する第２工程と、前記電極の間隙部分に位置する前記発熱抵抗体の発熱部を被覆する保護層を形成する第３工程とでヘッド部を製造し、制御信号が伝送する回路パターンを回路基板に設けた回路基板部を放熱板に固定する第４工程と、前記回路基板部の回路基板上に前記ヘッド部を固定する第５工程と、前記発熱部に流す電流を供給する駆動ＩＣと前記電極との間および前記駆動ＩＣと前記回路パターンとの間をワイヤーで接続する第６工程と、前記駆動ＩＣおよび前記ワイヤーにモールド用樹脂を塗布し、前記モールド用樹脂を加熱し硬化する第７工程とを有するサーマルヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はサーマルヘッドおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーマルヘッドは、低騒音で、ランニングコストが低いなどの利点があり、ＯＡ機器や家庭用ＦＡＸ等の記録用デバイスとして使用されている。近年は、ビデオプリンターなどの用途にも用いられている。また、硬質の記録媒体に印画するカードプリンターなどとしても注目されている。
【０００３】
上記したサーマルヘッドは、抵抗体の発熱部に電流を流して発熱させ、その熱を利用して記録媒体、たとえば感熱紙や製版フィルム、印画紙に文字などを記録する構成になっている。
【０００４】
ここで、従来のサーマルヘッドについて図３を参照して説明する。
【０００５】
放熱板３０上にヘッド部３１および回路基板部３２が搭載されている。ヘッド部３１は支持基体３３などから構成されている。支持基体３３は、支持基板３３ａ上に保温層として機能するグレーズ層３３ｂを設けた構造になっている。支持基体３３上に発熱抵抗体３４および電極３５が設けられている。電極３５はたとえば個別電極３５ａおよび共通電極３５ｂなどを有し、個別電極３５ａと共通電極３５ｂの間に間隙３５ｃを設けている。間隙３５ｃ部分に位置する発熱抵抗体３４は発熱部３４ａとして機能する。発熱抵抗体３４とこの発熱抵抗体３４上に位置する電極３５の対は複数設けられ、発熱抵抗体３４と電極３５の対は互いに平行に配置されている。このとき、各対の発熱部３４ａは１つの直線上に位置している。また、少なくとも発熱部３４ａ上、たとえば発熱部３４ａ上、および個別電極３５ａ上や共通電極３５ｂ上の必要部位に保護層３６が形成される。
【０００６】
回路基板部３２は、たとえば多層の絶縁層を有する回路基板３７に回路パターン３８を設けて形成されている。また、回路基板３７上に駆動ＩＣ３９が配置されている。そして、駆動ＩＣ３９と個別電極３５ａとの間、駆動ＩＣ３９と回路パターン３８との間にワイヤーＷが接続されている。また、駆動ＩＣ３９およびワイヤーＷの各部分は樹脂層４０に埋め込まれている。
【０００７】
上記したサーマルヘッドを製造する場合、まず、ヘッド部３１および回路基板部３２をそれぞれ別に組み立てる。その後、ヘッド部３１および回路基板部３２を、互いに重ならないように放熱板３１上に固定し、駆動ＩＣ３９と個別電極３５ａとの間、および、駆動ＩＣ３９と回路パターン３８との間をワイヤーＷで電気的に接続する。その後、駆動ＩＣ３９およびワイヤーＷの各部分にモールド用樹脂を塗布し、加熱硬化して樹脂層４０を形成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のサーマルヘッドは、駆動ＩＣ３９やワイヤーＷなどを保護するために、駆動ＩＣ３９とワイヤーＷの各部分を樹脂層４０に埋め込み、モールドしている。モールド用樹脂は、その粘性を利用して被覆すべき箇所、たとえば駆動ＩＣ３９とワイヤーＷの各部分に塗布し、その後、高温処理を行って硬化し、樹脂層４０を形成する。
【０００９】
しかし、モールド用樹脂を加熱処理した場合、ヘッド部３１の支持基板３３ａを形成するたとえばセラミックと、回路基板部３２の回路基板３７との線膨張率が相違するため、複数の発熱部３４ａを直線上に配置した発熱領域に曲がりが発生する場合がある。たとえば、支持基板３３ａを形成するセラミックの線膨張率は６ｐｐｍ／℃で、回路基板の線膨張率は１６．５ｐｐｍ／℃となっている。
【００１０】
ここで、発熱領域に曲がりが発生する模様を図４の概略の上面図で説明する。図４は、図３に対応する部分に同じ符号を付し重複する説明を一部省略する。
【００１１】
図４（ａ）は放熱板３０（図示せず）上にヘッド部３１と回路基板部３２を、隣り合わせで配置した状態を示す。また、直線上に位置する複数の発熱部３４ａによって形成される発熱領域を符号Ｈで示している。
【００１２】
図４（ｂ）は、ヘッド部３１から回路基板部３２にかけて、駆動ＩＣ３９上およびワイヤーＷ上にモールド用樹脂４１を塗布した状態を示す。そして、モールド用樹脂４１を硬化させるために加熱すると、ヘッド部３１よりも回路基板部３２の方が、矢印Ｙ１で示した外側に大きく膨張する。
【００１３】
図４（ｃ）は、モールド用樹脂４１を加熱、硬化し、室温に冷却した状態を示す。この場合、回路基板部３２は矢印Ｙ２で示した内側に収縮する。そして、ヘッド部３１がそれに引っ張られ、発熱領域Ｈに曲がりが発生する。
【００１４】
発熱領域Ｈの曲がりは、プラテンローラのニップ幅によって実用上、問題にならない場合もある。しかし、高画質が求められる高性能サ一マルヘットなどの場合は、印画品位を低下させる。
【００１５】
本発明は、上記した欠点を解決し、発熱領域の曲がりを防止し、高品位の印字性能を有するサーマルヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、ヘッド部および回路基板部を搭載する放熱板を具備し、前記ヘッド部は、支持基板上に保温層を形成した支持基体と、この支持基体上に形成した発熱抵抗体と、この発熱抵抗体上に所定間隙を設けて形成した電極と、この電極の間隙部分に位置する前記発熱抵抗体の発熱部を保護する保護層とを有し、前記回路基板部は制御信号が伝送する回路パターンを設けた回路基板を有し、かつ、前記電極に流す電流を供給する駆動ＩＣと前記電極との間を接続するワイヤーと、前記駆動ＩＣおよび前記ワイヤーを埋め込む樹脂層とを設けたサーマルヘッドにおいて、前記放熱板上に前記回路基板部を固定し、前記回路基板部の回路基板上に前記ヘッド部を固定したことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のサーマルヘッドの製造方法は、支持基板上に保温層を設けて支持基体を形成する第１工程と、前記支持基体上に発熱抵抗体を形成し、前記発熱抵抗体上に間隙のある電極を形成する第２工程と、前記電極の間隙部分に位置する前記発熱抵抗体の発熱部を被覆する保護層を形成する第３工程とでヘッド部を製造し、制御信号が伝送する回路パターンを回路基板に設けた回路基板部を放熱板に固定する第４工程と、前記回路基板部の回路基板上に前記ヘッド部を固定する第５工程と、前記発熱部に流す電流を供給する駆動ＩＣと前記電極との間および前記駆動ＩＣと前記回路パターンとの間をワイヤーで接続する第６工程と、前記駆動ＩＣおよび前記ワイヤーにモールド用樹脂を塗布し、前記モールド用樹脂を加熱し硬化する第７工程とを有する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、回路基板部を構成する回路基板上にヘッド部が固定されている。このため、樹脂モールド剤の高温処理で回路基板が膨張し、その後、室温に戻って収縮しても、ヘッド部のセラミック基板は回路基板の変化に追随し、発熱領域の曲がりが抑えられる。その結果、発熱領域の直線性が確保され、高信頼性で、高品位性のサーマルヘッドが実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施形態について図１を参照して説明する。
【００２０】
放熱板１０上に回路基板部１１が固定されている。回路基板部１１は、たとえば多層の絶縁層を有する回路基板１２に回路パターン１３を設けて構成されている。回路パターン１３は、通常、多層の絶縁層間に多層に形成される。図１は、表面の回路パターン１３だけを示している。また、回路パターン１３近傍の回路基板１２上に駆動ＩＣ１４が配置されている。
【００２１】
また、回路基板１２上のたとえば駆動ＩＣ１４の右側にヘッド部１５が固定されている。ヘッド部１５は支持基体１６などから構成されている。支持基体１６は、たとえばアルミナなどのセラミックからなる支持基板１６ａ上に、保温層として機能するグレーズ層１６ｂを設けた構造になっている。また、支持基体１６上に発熱抵抗体１７および電極１８が順に形成されている。
【００２２】
電極１８は、たとえば個別電極１８ａおよび共通電極１８ｂを有し、個別電極１８ａと共通電極１８ｂの間に間隙１８ｃが設けられている。間隙１８ｃ部分に位置する発熱抵抗体１７は発熱部１７ａとして機能する。発熱抵抗体１７とこの発熱抵抗体１７上に位置する電極１８との対は複数設けられている。発熱抵抗体１７と電極１８の対は、たとえば図の表側から裏側方向、いわゆる主走査方向に互いに平行に配置されている。このとき、各対の発熱部１７ａは１つの直線上に位置するように設けられる。また、少なくとも発熱部１７ａ上、たとえば発熱部１７ａ上、および個別電極１８ａ上や共通電極１８ｂ上の必要部位に保護層１９が形成されている。
【００２３】
そして、駆動ＩＣ１４と個別電極１８ａとの間、および、駆動ＩＣ１４と回路パターン１３との間にワイヤーＷが接続される。駆動ＩＣ１４およびワイヤーＷの各部分は樹脂層２０に埋め込まれ、モールドされている。
【００２４】
上記した構成において、回路パターン１３を通して駆動ＩＣ１４に制御信号が送られる。駆動ＩＣ１４は制御信号によってたとえばスイッチ動作を行い、記録する文字などに対応して選択された所定の発熱部１７ａに電流を流して発熱させる。そして、発熱部１７ａが発生する熱を利用して、発熱部１７ａ近傍を移動する記録媒体に文字などを印字する。
【００２５】
ここで、上記したサーマルヘッドの製造方法について説明する。
【００２６】
たとえばヘッド部１５の組み立ては、まず、支持基板１６ａ上の所定領域に保温層として機能するグレーズ層１６ａを設けて支持基体１６を構成する。その後、支持基体１６上に、スパッタ法などの薄膜形成方法により、抵抗体層（たとえばＴａＳｉＯ膜）および電極層（たとえばＡｌ膜）を順に形成する。その後、エングレービングプロセスを行い、発熱抵抗体１７と電極１８の対を複数形成する。その後、少なくとも発熱部１７ａ上、たとえば発熱部１７ａ上、および個別電極１８ａ上や共通電極１８ｂ上の必要部位に、Ｓｉ3・Ｎ4 とＳｉＯ2 を混合した焼結体を着膜源にして、スパッタ法などで保護層１９を形成する。保護層１９はたとえば５μｍの厚さの単層に形成する。
【００２７】
また、回路基板部１１は、ヘッド部１５とは別に、回路基板１２に回路パターン１３を形成して組み立てる。
【００２８】
その後、回路基板部１１を放熱板１０上に接合して固定し、また、回路基板部１１の回路基板１２上にヘッド部１５を接合して固定し、さらに、回路基板１２上に駆動ＩＣ１４を固定する。その後、駆動ＩＣ１４と個別電極１８ａとの間、および、駆動ＩＣ１４と回路パターン１３との間をワイヤーＷで接続する。その後、駆動ＩＣ１４およびワイヤーＷの各部分にモールド用樹脂を塗布し、加熱、硬化させて樹脂層２０を形成する。
【００２９】
ここで、モールド用樹脂を塗布し、加熱硬化する模様を図２の概略の上面図で説明する。図２は、図１に対応する部分に同じ符号を付し、重複する説明を一部省略する。
【００３０】
図２（ａ）は、回路基板部１１の回路基板１２上にヘッド部１５を固定した状態を示す。この場合、ヘッド部１５、たとえば支持基体１６の主走査方向に延びる端辺１５ａおよび主走査方向の左右両端に位置する左辺１５ｂ、右辺１５ｃが、たとえば回路基板１２の縁に一致する大きさになっている。また、直線上に位置する複数の発熱部１７ａが形成する発熱領域を符号Ｈに示す。
【００３１】
図２（ｂ）は、回路基板部１１の部分からヘッド部１５の部分にかけて、駆動ＩＣ１４上およびワイヤーＷ上にモールド用樹脂２１を塗布した状態を示す。モールド用樹脂２１を硬化させるために加熱すると、回路基板部１１は矢印Ｙ１で示した外側に向かって膨張する。
【００３２】
図２（ｃ）は、モールド用樹脂２１を加熱、硬化した後、室温に冷却した状態を示す。このとき、回路基板部１１は矢印Ｙ２で示した内側に収縮する。このとき、ヘッド部１３はその全体が回路基板部１１の回路基板１２上に乗り、回路基板１２に接合しているため、回路基板１２の収縮などに追随し、発熱領域Ｈの曲がりが抑えられる。
【００３３】
たとえば、発熱領域Ｈの両端に位置する２つの発熱部を結んだ仮想線を基準線とし、その基準線から一番離れた抵抗体までの距離を「曲がり量」と定義すると、発明の構造（図１）は、従来の構造（図３）に比べ、曲がり量が４０％以上減少した。
【００３４】
本発明者の実験によれば、ヘッド部１３の主走査方向の長さが８インチの場合、従来構造の曲がり量が１７０ｕｍであるのに対し、発明構造は９０ｕｍとなっている。また、ヘッド部１５の主走査方向の長さが４インチの場合、従来構造が８０ｕｍであるのに対し、発明構造は３５ｕｍとなっている。
【００３５】
上記の実施形態は、ヘッド部１５の端辺１５ａおよび左辺１５ｂ、右辺１５ｃが、それぞれ回路基板１２の縁に一致している。しかし、ヘッド部１５の副走査方向の端辺１３ａを、回路基板１２の端から内側にずらし、回路基板１２の端部がヘッド部１５の外側にはみ出る構造にすることもできる。
【００３６】
たとえば、ヘッド部１５の端辺１５ａを、回路基板１２の端部から５．０ｍｍ内側に入れた場合、従来構造に比べ、曲がり量が５０％以上減少した。これは、ヘッド部１５の外側にはみ出した回路基板１２が、発熱領域に発生する曲がりを緩和しているものと考えられる。
【００３７】
この場合の曲がり量は、たとえば主走査方向の長さが８インチの場合、従来構造が１７０ｕｍに対し、発明構造は７０ｕｍとなっている。また、主走査方向の長さが４インチの場合、従来構造が８０ｕｍに対し、発明構造は３０ｕｍとなっている。
【００３８】
また、ヘッド部１５の端辺１５ａに限らず、左辺および右辺の一方あるいは両方を回路基板１２の端から内側にずらしても、端辺１５ａの場合と同様、曲がり量を減少させる効果が得られる。
【００３９】
上記の実施形態は駆動ＩＣを回路基板部に設けている。しかし、駆動ＩＣはヘッド部に設けることもできる。また、上記の実施形態はヘッド部全体が回路基板上に乗っている。しかし、ヘッド部の一部が回路基板の外側にはみ出る形にすることもできる。
【００４０】
上記したように、本発明によれば、モールド樹脂を硬化させる加熱処理を行った場合に発生する発熱領域の曲がりが減少する。したがって、抵抗体列の直線性が確保され、高信頼性で、高品位性のサーマルヘッドが実現する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態を説明する概略の断面図である。
【図２】本発明の特性を説明する概略の上面図である。
【図３】従来例を説明する概略の断面図である。
【図４】従来例の特性を説明する概略の上面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０…放熱板
１１…回路基板部
１２…回路基板
１３…回路パターン
１４…駆動ＩＣ
１５…ヘッド部
１６…支持基体
１６ａ…支持基板
１６ｂ…保温層
１７…発熱抵抗体
１８…電極
１８ａ…個別電極
１８ｂ…共通電極
１８ｃ…電極の間隙
１９…保護層
２０…樹脂層
Ｗ…ワイヤー
【図１】
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【図２】
2006272580.tif 000004
【図３】
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【図４】
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