(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、この基板上に列状に並ぶようにして形成された多数の発熱素子と、上記多数の発熱素子のそれぞれに導通し、互いに隣り合うようにして上記基板上に形成された多数の配線と、上記多数の配線のそれぞれに、ワイヤを介して導通接続されているとともに所定数ごとの発熱素子の駆動を担当する複数の駆動ＩＣと、上記複数の駆動ＩＣおよび上記ワイヤを封止する樹脂封止部と、を備えた構成のサーマルプリントヘッドの製造方法であって、
上記樹脂封止部を形成する工程は、粒状着色剤としての平均粒径が１μｍ以下のカーボンブラック、分散用樹脂としての上記カーボンブラックに対して相溶性を有さない樹脂、界面活性剤、および溶剤を含む混合物を予備混練ないし混合して着色ペーストを調製した後に、この着色ペーストをベース樹脂およびフィラーと混練ないし混合して塗布剤を調製する第１ステップと、上記基板上に、上記複数の駆動ＩＣおよび上記ワイヤを覆うようにして上記塗布剤を塗布した後に、当該塗布剤の熱処理を行う第２ステップと、を有しており、
上記混合物の配合比は、上記粒状着色剤１００重量部に対して、上記分散用樹脂が１００〜１２０重量部、上記界面活性剤が０〜１００重量部、上記溶剤が２００〜２５０重量部とされるとともに、
上記塗布剤の配合比は、ベース樹脂１００重量部に対して、着色ペーストが４０〜５０重量部、フィラーが６５０〜８００重量部とされることを特徴とする、サーマルプリントヘッドの製造方法。
【請求項２】
上記界面活性剤は、アルキルジメチルベタイン、ポリオキシエチレンアルキルエーテルあるいはカルボキシメチルセルロースである、請求項１に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、発熱素子が発熱することにより記録媒体に画像を形成するサーマルプリントヘッドの製造方法に関し、とくに発熱素子の駆動を担当する駆動ＩＣの保護技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サーマルプリントヘッドは、基板上に列状に並ぶようにして形成された複数の発熱素子を有し、これらのうちの所定の発熱素子を発熱駆動させることによって、記録媒体に対して印字が行われる。各発熱素子は、たとえば基板の一側端縁に沿って延びるようにして形成された発熱抵抗体を、所定の配線によって電気的に分断することにより形成されている。基板上にはさらに、所定数の発熱素子の駆動を担当する複数の駆動ＩＣが実装されており、これらの駆動ＩＣによって、各発熱素子の発熱状態と、非発熱状態とが選択される。
【０００３】
各駆動ＩＣは、基板に形成された所定の配線と複数のワイヤを介して接続されており、各駆動ＩＣおよびワイヤは、樹脂封止部によって覆われている。樹脂封止部は、各駆動ＩＣやワイヤを外力から保護し、塩素アタックや水分の侵入を回避するとともに、外部光、とくに紫外光に対するノイズ対策のために形成される。したがって、樹脂封止部には、高強度で、高い耐湿性を有することが要求されるばかりか、高い遮光性も要求される。このため、樹脂封止部は、たとえばエポキシ樹脂などの樹脂成分、カーボンブラックなどの黒色顔料、およびシリカなどのフィラーなどにより構成されている。
【０００４】
このような樹脂封止部は、たとえば次のようにして形成される。すなわち、まず、樹脂成分、黒色顔料、およびフィラーを含む混合物を、溶剤によりペースト状とするとともにこれを混練し、黒色顔料およびフィラーが樹脂成分内に適当に分散した塗布剤を調製する。次いで、基板上に、駆動ＩＣおよびワイヤを覆うようにして塗布剤を塗布した後、この塗布剤を熱処理して溶剤を蒸発させるとともに樹脂成分を固化させることにより形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
黒色顔料は、封止樹脂部の着色のために添加され、フィラーは、樹脂封止部の強度を高めるために添加される。したがって、黒色顔料としては、平均粒径の小さいものが好適に使用される一方、フィラーとしては、加工性やコスト的な面を考慮して、比較的に平均粒径の大きなものが使用される。通常は、黒色顔料として、たとえば平均粒径が１μｍ以下のものが使用され、フィラーとして、たとえば平均粒径が数十μｍ程度のものが使用される。
【０００６】
そして、上記した樹脂封止部の形成方法では、樹脂成分内への黒色顔料およびフィラーの分散は、同時に行われる。平均粒径の大きなフィラーと、平均粒径の小さな黒色顔料とを混在させた状態で混練すれば、専ら平均粒径の大きなフィラーが樹脂成分内に分散される。このとき、黒色顔料は、十分に分散されずに、隣り合うフィラーの隙間に黒色顔料が介在した格好となる。とくに、カーボンブラックは、その表面積が大きいことから、他の顔料に比べて分散しにくい。しかも、通常の保存状態では、黒色顔料は凝集していることから、凝集したままの黒色顔料が樹脂成分内のところどころに偏析してしまうことがある。
【０００７】
黒色顔料としては、たとえばカーボンブラックが使用されるが、このカーボンブラックは導電性を有している。このため、隣り合うワイヤの双方、あるいは隣り合う配線の双方に接触するようにして凝集状態のカーボンブラックが偏析したならば、配線間やワイヤ間がショートしてしまいかねない。その一方で、印字密度を大きくすれば、駆動ＩＣとワイヤを介して接続される配線において、その隣り合うものどうしの距離は小さくせざるをえず、その配線間距離は、たとえば５〜２５μｍ程度に設定される。仮に、平均粒径が０．１μｍ程度の微細なカーボンブラックを使用したとしても、その凝集状態での径は、配線間距離程度に達してしまうことがある。したがって、カーボンブラック（黒色顔料）の凝集を適切に回避しつつ、樹脂成分内に、できるだけ均一に黒色顔料を分散させる必要がある。
【０００８】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、サーマルプリントヘッドにおいて、基板に形成された隣り合う配線どうしや、各配線と発熱素子の発熱駆動を担当する駆動ＩＣとを導通接続するワイヤどうしがショートすることなく、駆動ＩＣやワイヤを有効に保護できるようにすることをその課題としている。
【０００９】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。すなわち、本願発明により提供されるサーマルプリントヘッドの製造方法は、基板と、この基板上に列状に並ぶようにして形成された多数の発熱素子と、上記多数の発熱素子のそれぞれに導通し、互いに隣り合うようにして上記基板上に形成された多数の配線と、上記多数の配線のそれぞれに、ワイヤを介して導通接続されているとともに所定数ごとの発熱素子の駆動を担当する複数の駆動ＩＣと、上記複数の駆動ＩＣおよび上記ワイヤを封止する樹脂封止部と、を備えた構成のサーマルプリントヘッドの製造方法であって、上記樹脂封止部を形成する工程は、粒状着色剤としての平均粒径が１μｍ以下のカーボンブラック、分散用樹脂としての上記カーボンブラックに対して相溶性を有さない樹脂、界面活性剤、および溶剤を含む混合物を予備混練ないし混合して着色ペーストを調製した後に、この着色ペーストをベース樹脂およびフィラーと混練ないし混合して塗布剤を調製する第１ステップと、上記基板上に、上記複数の駆動ＩＣおよび上記ワイヤを覆うようにして上記塗布剤を塗布した後に、当該塗布剤の熱処理を行う第２ステップと、を有しており、上記混合物の配合比は、上記粒状着色剤１００重量部に対して、上記分散用樹脂が１００〜１２０重量部、上記界面活性剤が０〜１００重量部、上記溶剤が２００〜２５０重量部とされるとともに、上記塗布剤の配合比は、ベース樹脂１００重量部に対して、着色ペーストが４０〜５０重量部、フィラーが６５０〜８００重量部とされることを特徴としている。
【００１０】
上記方法では、第１ステップにおいて粒状着色剤および溶剤を含む混合物を予備混練ないし混合してから、ベース樹脂内に着色ペースト（粒状着色剤）を添加して塗布剤を調製している。このようにして、粒状着色剤をベース樹脂に添加する前に予備混練ないし混合すれば、着色ペースト内において粒状着色剤が良好に分散されるばかりか、かりに予備混合前に粒状着色剤が凝集していたとしても、その凝集粒の径を小さくすることができる。したがって、予備混練ないし混合した調製された着色ペーストを、ベース樹脂と混練して塗布剤を調製すれば、ベース樹脂内において、粒状着色剤が大きな凝集粒となって偏析してしまうことを適切に回避できる。
【００１１】
そして、第２ステップにおいては、第１ステップにおいて調製された塗布剤を、駆動ＩＣやワイヤを覆うようにして塗布した後に、これを熱処理することにより樹脂封止部が形成される。第１ステップにおいて調製された塗布剤では、粒状着色剤が大きな凝集粒となって偏析してしまうことが適切に回避されているから、このような塗布剤を用いて樹脂封止を形成すれば、隣り合うワイヤどうし、あるいは配線どうしに接触するようにして凝集粒が偏析してしまうことも適切に回避できる。
【００１２】
なお、第２ステップにおける熱処理は、たとえば塗布剤が塗布された基板を、所定の温度に加熱された電気炉内に搬入して、所定時間加熱することにより行われる。後にも述べるように、ベース樹脂としては熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂のいずれをも使用することができるが、ベース樹脂として熱硬化性樹脂を用いる場合には、溶剤を蒸発させるための熱処理と、樹脂を熱硬化させるための熱処理とを、同時に行ってもよいし、別々に行ってもよい。電気炉の加熱温度は、使用されるベース樹脂や溶剤の種類などによって異なるため、一義的には決定できないが、概ね１２０〜１８０℃の範囲とされる。また、加熱時間も、一義的には決定できないが、ベース樹脂として熱可塑性樹脂を用いる場合には、概ね１〜２時間程度とされ、熱硬化性樹脂を用いる場合には、概ね１〜３時間程度とされる。
【００１３】
ここで、混合物を構成する溶剤としては、たとえば水の他、有機系のものが使用される。有機系の溶剤としては、具体的には、エタノール、メチルエチルケトン、ジエチレングリコール、あるいはプロピレングリコールなどが挙げられる。
【００１４】
ベース樹脂としては、先にも触れたように熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂のいずれをも使用できる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、あるいはフェノール樹脂などが挙げられる。樹脂封止部は、先にも述べたように駆動ＩＣを保護する役割があることから、強度面や耐湿性を考慮すれば、エポキシ樹脂が最も好適に使用される。熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂やフェノール樹脂などを採用する場合には、塗布剤内に硬化剤を添加する必要がある。硬化剤は、樹脂の種類、達成すべき硬度（樹脂の架橋度）や硬化速度に応じて適宜選択すればよい。一方、熱可塑性樹脂としては、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネイト、あるいはポリプロピレンなどが挙げられる。
【００１５】
また、ベース樹脂の種類によっては、ベース樹脂と着色ペーストを混練する際に、溶剤を添加してもよい。この場合に使用される溶剤としては、ジエチレングリコール、ジエチルエーテル、あるいはメチルエチルケトンなどが挙げられる。
【００１７】
上記混合物は、界面活性剤をさらに含んでいる。すなわち、着色ペーストは、粒状着色剤および界面活性剤を含んだ混合物を予備混練ないし混合することにより調製される。
【００１８】
混合物内において粒状着色剤と界面活性剤が共存した状態で予備混練ないし混合すれば、粒状着色剤が大きな凝集粒となって偏析してしまうことをさらに適切に回避できる。つまり、界面活性剤の作用により、凝集粒を構成する個々の粒子の間に液成分が入り込み、個々の粒子の間に作用する凝集力を断ち切って、個々の粒子を分散させることができる。また、界面活性剤を含む着色ペーストをベース樹脂と混練ないし混合した場合には、界面活性剤の作用により、ベース樹脂内における粒状着色剤の分散が助長されることが期待できる。
【００１９】
界面活性剤は、混合物を構成する粒状着色剤や溶剤の種類によって適宜選択すればよく、アニオン活性剤、カチオン活性剤、両性活性剤、および非イオン活性剤のいずれをも使用することができる。アニオン活性剤としては、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルリン酸エステル酸などが挙げられる。カチオン活性剤としては、アシロイルアミドプロピルトリメチルアンモニウムメトサルフェートなどが挙げられる。両性活性剤としては、アルキルベタイン型などが挙げられる。非イオン活性剤としては、脂肪酸アルキロールアミド、ジ−（２−ヒドロキシエチル）アルキルアミン、脂肪酸グリセリンエステル、ソルビタン脂肪酸エステルなどが挙げられる。例示した界面活性剤のうち、とくにアルキルベタイン型、脂肪酸グリセリンエステル、あるいはジ−（２−ヒドロキシエチル）アルキルアミンが好適に使用される。
【００２０】
上記混合物は、上記粒状着色剤の上記ベース樹脂への分散性を高めるための分散用樹脂をさらに含んでいる。
【００２１】
分散用樹脂および粒状着色剤を含む混合物を予備混練ないし混合すれば、粒状着色剤を構成する個々の粒子の周りに分散用樹脂が存在する着色ペーストが得られる。このような着色ペーストをベース樹脂と混練ないし混合すれば、分散用樹脂の存在により、個々の粒子が互いに凝集することなく、ベース樹脂内に均一に分散されることが期待できる。
【００２２】
分散用樹脂は、ベース樹脂の種類のより適宜選択すればよく、たとえばベース樹脂と同一種類の樹脂の他、ベース樹脂との相溶性の高い樹脂が使用される。
【００２３】
上記着色ペーストと上記ベース樹脂を混練ないし混合する際に、フィラーがさらに添加される。すなわち、先にも述べたように、樹脂封止部には高い強度が要求されるから、ベース樹脂にフィラーを添加して強度の向上を図っている。ところで、従来においては、使用されるフィラーの平均粒径が、粒状着色剤の平均粒径よりも余りに大きいことに起因して粒状着色剤の分散が阻害されていた。これに対して本願発明では、予備混練ないし混合により、粒状着色剤の凝集が適切に回避された着色ペーストとされ、これをベース樹脂と混練して塗布剤が調製されている。界面活性剤の添加により、着色ペーストやベース樹脂内での粒状着色剤の凝集を回避するとともに分散性が高められ、また分散用樹脂によりベース樹脂内での分散性が高められている。したがって、平均粒径の大きなフィラーと平均粒径の小さな粒状着色剤とを、ベース樹脂内に混在させたとしても、従来のように、ベース樹脂内において粒状着色剤が大きな粒にまで凝集したり、偏析したりすることもない。
【００２４】
ここで、フィラーとしては、種々の公知のものが使用でき、たとえばシリカ（ＳｉＯ2 ）、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、あるいは酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの無機酸化物の他、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3 ）、ガラス、あるいはカリオンやクレーなどの粘土などが挙げられる。これらのうち、とくにシリカが好適に使用される。
【００２５】
本願発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態を、図１ないし図３を参照して具体的に説明する。なお、図１は、本願発明による製造対象となるサーマルプリントヘッドの一例を示す全体斜視図、図２は、図１のサーマルプリントヘッドの要部を拡大した平面図、図３は、図１のIII −III 線に沿う断面図である。なお、本実施形態では、いわゆる厚膜型として構成されたサーマルプリントヘッドを前提として説明していく。
【００２７】
図１に示したように、上記サーマルプリントヘッド１は、たとえばセラミックなどによって長矩形状に形成された基板２の一側縁に沿って、長手方向に延びるようにして発熱抵抗体３が形成されている。この発熱抵抗体３は、たとえば抵抗体ペーストを、スクリーン印刷などの手法によって厚膜印刷した後に、これを焼成することによって形成されている。
【００２８】
図２に示したように、発熱抵抗体３は、共通電極６および複数の個別電極７によって電気的に分断されている。共通電極６は、共通ライン６０の長手方向に一定間隔隔てて、複数の櫛歯部６１が基板２の幅方向に突出した形態とされている。そして、各櫛歯部６１の先端部６１ａは、発熱抵抗体３の下部に潜り込んでいる。一方、各個別電極７は、その一端部７０が発熱抵抗体３の下部に潜り込んでいるとともに、図３に良く表れているように、その他端部７１が駆動ＩＣ４の近傍まで延びている。各個別電極７は、その他端部７１において、所定の駆動ＩＣ４に形成された端子パッド（図示略）とワイヤＷを介して導通接続されている。
【００２９】
この駆動ＩＣ４はさらに、当該駆動ＩＣ４に電力を供給し、あるいは信号を入出力を行うための配線８ともワイヤＷを介して導通接続されている。配線８は、基板２に設けられたコネクタ（図示略）と繋がっており、コネクタを介して、各駆動ＩＣ４に電力や信号の入出力が行われる。そして、駆動ＩＣ４に入力された信号に従い、所定の個別電極７を通電した場合には、この個別電極７を挟み込むようにして隣り合う２つの櫛歯部６１，６１の間（たとえば図２においてダブルハッチングを施した部分３０）に、発熱抵抗体３を介して電気が流れ、当該部分３０が発熱する。すなわち、発熱抵抗体３における隣り合う２つの櫛歯部６１，６１の間の部分が、それぞれ発熱素子３０を構成している。
【００３０】
このように構成されたサーマルプリントヘッド１においては、図１および図３に良く表れているように各駆動ＩＣ４およびワイヤＷを覆うようにして樹脂封止部５が形成されている。この樹脂封止部５は、各駆動ＩＣ４やワイヤＷを外力から保護するとともに、塩素アタックや水分の侵入を防止し、外部光の影響を排除することによるノイズ対策のために設けられている。このため、封止樹脂５は、たとえばベース樹脂に、遮光性を高めるための粒状着色剤、および強度を高めるためのフィラーなどを添加した構成とされている。
【００３１】
このような樹脂封止部５は、塗布剤を調製する第１ステップと、この塗布剤を基板２の所定部位に塗布するとともに、これを熱処理する第２ステップと、により形成される。
【００３２】
第１ステップでは、まず、粒状着色剤、分散用樹脂、界面活性剤、および溶剤からなる混合物を、予備混練ないし混合して着色ペーストが調製される。このとき、各成分の配合比は、粒状着色剤１００重量部に対して、分散用樹脂が１００〜１２０重量部、界面活性剤が０〜１００重量部、溶剤が２００〜２５０重量部とされる。
【００３３】
なお、本実施形態では、たとえば粒状着色剤としてカーボンブラックが、分散用樹脂としてセルロース系樹脂が、界面活性剤としてアルキルベタインが、溶剤としてプロピレングリコールが使用される。また、予備混練ないし混合は、既存の混練機または混合機を用いて行うことができる。
【００３４】
このようにして形成される着色ペーストでは、固体成分として粒状着色剤のみを含む混合物を、予備混練ないし混合することにより得られる。このため、粒状着色剤は、他の成分に阻害されることなく、着色ペースト内に良好に分散される。また、界面活性剤を添加していれば、たとえ粒状着色剤が凝集していたとしても、界面活性剤が作用して、凝集している個々の粒子の間に液成分が入り込み、凝集体を個々の粒子に分散させることができる。
【００３５】
ついで、着色ペーストをベース樹脂およびフィラーと混練ないし混合することにより塗布剤が調製される。このときの配合比は、ベース樹脂１００重量部に対して、着色ペーストが４０〜５０重量部、フィラーが６５０〜８００重量部とされる。なお、着色ペーストとベース樹脂やフィラーとの混練は、既存の混練機を用いて行うことができる。
【００３６】
着色ペーストにおいては、個々の粒状着色剤の凝集が適切に回避されているから、この着色ペーストとベース樹脂とを混練すれば、塗布剤における粒状着色剤の凝集が適切に回避される。しかも、着色ペーストには、分散用樹脂が含まれているから、塗布剤においては、粒状着色剤が適切に分散される。また、ベース樹脂内に、粒状着色剤よりも平均粒径の大きなフィラーが混在した状態で混練ないし混合したとしても、着色ペーストの状態で粒状着色剤の良好な分散状態が確保されているから、フィラーの阻害されて粒状着色剤の分散が不十分となって、粒状着色剤がベース樹脂内において凝集・偏析するような事態は生じにくい。このように、第１ステップにおいて調製される塗布剤では、粒状着色剤が適切にベース樹脂内に分散され、粒状着色剤の凝集や偏析が適切に防止されている。
【００３７】
なお、ベース樹脂としては、たとえばエポキシ樹脂が使用される。ベース樹脂としてエポキシ樹脂を使用する場合には、塗布剤に硬化剤を添加する必要があるが、硬化剤としては、たとえばフェノールノボラック樹脂などが使用され、その添加量は、ベース樹脂１００重量部に対して、３０〜５０重量部とされる。また、必要に応じて、溶剤を添加して、着色ペーストをベース樹脂とを混練してもよい。なお、溶剤の種類や添加量は、ベース樹脂の種類に応じて適宜選択すればよい。
【００３８】
また、フィラーとしては、公知の種々のものが使用できるが、電気絶縁性に優れるものが良く、シリカ（ＳｉＯ2 ）が好適に使用される。
【００３９】
第２ステップでは、第１ステップにおいて調製された塗布剤を用いて、基板２における所定部位に封止樹脂部５が形成される。具体的には、各駆動ＩＣ４やワイヤＷを覆うようにして、たとえばディスペンサを用いて塗布剤を塗布した後に、この塗布剤の熱処理が行われる。この熱処理により、塗布剤に含まれる溶剤成分の蒸発と、ベース樹脂の固化が行われる。なお、ここでいう熱処理には、加熱後の冷却ないし乾燥をも含む概念である。
【００４０】
熱処理では、ベース樹脂としてエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を用いる場合には、溶剤を蒸発させる操作と、ベース樹脂を熱硬化させる操作とが必要となり、通常、蒸発および熱硬化といった操作は各々異なる温度において行われる。これは、溶剤の選択がベース樹脂の種類に応じて行われるものであり、その沸点は、必ずしもベース樹脂の熱硬化温度と同程度ではないからである。もちろん、一度の加熱により、溶剤の蒸発とベース樹脂の熱硬化とを同時に行ってもよい。一方、ベース樹脂として熱可塑性樹脂を用いる場合には、加熱により、溶剤を蒸発させるとともにベース樹脂を溶融させた後に、冷却により、ベース樹脂の硬化が行われる。
【００４１】
このようにして、第２ステップにおける熱処理によりベース樹脂が硬化され、封止樹脂部５が形成される。第１ステップでは、粒状着色剤の凝集や偏析が適切に回避された塗布剤が調製されているから、この塗布剤を用いて封止樹脂部５を形成すれば、樹脂封止部５内における粒状着色剤の凝集・偏析が適切に回避されている。このため、駆動ＩＣ４用の配線７，８間や、ワイヤＷ間において粒状着色剤が偏析するような事態が生じにくく、粒状着色剤として導電性を有するカーボンブラックなどを採用した場合であっても、配線７，８間やワイヤＷ間のショートが適切に回避される。
【００４２】
なお、本実施形態では、厚膜型のサーマルプリントヘッド１に対して本願発明の適用した場合について説明したが、本願発明は薄膜型のサーマルプリントヘッドについても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明による製造対象となるサーマルプリントヘッドの一例を示す全体斜視図である。
【図２】図１のサーマルプリントヘッドの要部を拡大した平面図である。
【図３】図１のIII −III 線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１  サーマルプリントヘッド
２  基板
３  発熱抵抗体
３０  発熱素子
４  駆動ＩＣ
５  樹脂封止部
【図１】
0004467021.tif 000002
【図２】
0004467021.tif 000003
【図３】
0004467021.tif 000004