(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複数の発熱素子と、所定数の発熱素子の駆動を担当する駆動ＩＣと、上記駆動ＩＣを封止する樹脂封止部と、を備えたサーマルプリントヘッドであって、
上記樹脂封止部は、エポキシ樹脂からなる樹脂成分１００重量部に対し、フェノール樹脂からなる硬化剤１５０〜２００重量部、黒色顔料１〜２０重量部、平均粒径が１０μｍ以下の粒状フィラー７５０〜９００重量部、溶剤１００〜２００重量部の配合比をもってらいかい混練した混合物を熱硬化させて構成されていることを特徴とする、サーマルプリントヘッド。
【請求項２】
上記フィラーは、シリカである、請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
【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、記録媒体に印字が行われる。各発熱素子は、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およびカーボンブラックなどの黒色顔料を含み、場合によっては硬化剤などをさらに含む樹脂材料に、シリカなどのフィラーを添加した材料を、硬化させることにより形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂は、熱硬化後の硬度が高く、しかもフィラーを添加した場合には、その硬度がさらに高くなる。その一方で、フィラーの量が大きくなれば、その硬度が大きくなるとともに熱収縮量が小さくなる反面、脆くなり、外力に対して弱くなってしまう。したがって、脆性を考慮すれば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂に添加するフィラー量を一定範囲内に制限する必要があり、熱硬化性樹脂の硬化時に一定量以上の熱収縮が生じてしまうことを容認せざるを得ない。このため、熱硬化性樹脂の熱硬化時の収縮力によって駆動ＩＣやワイヤ、ひいては基板の表面（配線）に大きな応力が作用してしまう。しかも、熱硬化性樹脂は、収縮した状態のままで硬化してしまうため、駆動ＩＣなどに作用した応力が残留してしまう。
【０００５】
そして、樹脂封止部に、平均粒径の大きなフィラーが添加されていれば、封止樹脂内に残留した応力によって、駆動ＩＣや基板表面（配線）にフィラーが圧し付けられる。従来においては、フィラーとして、平均粒径が１５μｍ程度である比較的に粒径の大きなものが使用されていたので、残留した応力の作用によって、駆動ＩＣや配線が損傷するといった事態が生じていた。そこで、フィラーを熱溶融させて粒子の角を丸め、少しでも駆動ＩＣなどの損傷を回避しようとすることも考えられる。ところが、この場合であっても、フィラーの平均粒径が大きく、フィラーがシリカのように割れたり、欠けたりしやすい素材で構成されていれば、熱硬化樹脂の収縮力や残留応力によってフィラーが割れたり欠けたりしてしまい、再び角ができてしまうこともある。このような現象が生じたならば、残留応力による駆動ＩＣや配線の損傷を適切に回避することができない。
【０００６】
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、発熱素子の発熱駆動を担当する駆動ＩＣなど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。
【０００７】
【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複数の発熱素子と、所定数の発熱素子の駆動を担当する駆動ＩＣと、上記駆動ＩＣを封止する樹脂封止部と、を備えたサーマルプリントヘッドであって、上記樹脂封止部は、エポキシ樹脂からなる樹脂成分１００重量部に対し、フェノール樹脂からなる硬化剤１５０〜２００重量部、黒色顔料１〜２０重量部、平均粒径が１０μｍ以下の粒状フィラー７５０〜９００重量部、溶剤１００〜２００重量部の配合比をもってらいかい混練した混合物を熱硬化させて構成されていることを特徴としている。
【０００８】
従来においては、サーマルプリントヘッドの樹脂封止部を構成するフィラーとして、平均粒径が１５μｍ程度のものが使用されていたため、たとえば硬化収縮量の比較的に大きな樹脂成分を含む樹脂材料を採用した場合には、フィラーの平均粒径が大きいことに起因して、駆動ＩＣなどが損傷することがあるのは上述した通りである。これに対して、本願発明では、サーマルプリントヘッドの樹脂封止部が、樹脂材料に平均粒径が１０μｍ以下のフィラーを混合した材料により構成されている。樹脂成分内にフィラーを分散させたものを硬化させた場合には、硬化収縮時の応力が個々のフィラーに作用するが、フィラーの平均粒径が小さいものよりも、平均粒径が大きいもののほうが、より大きな応力が作用する。このため、フィラーとして、従来よりも平均粒径の小さいものが採用された樹脂封止部では、個々のフィラーに作用する応力は従来のものよりも小さくなる。したがって、平均粒径の小さなフィラーを採用した場合には、たとえ硬化収縮量の大きな樹脂成分を採用したとしても、残留応力によってフィラーが駆動ＩＣなどに圧し付けられる可能性が低減する。また、たとえフィラーが駆動ＩＣなどに圧し付けられたとしても、その力は小さくなる。このため、平均粒径の小さなフィラーを採用した樹脂封止部では、駆動ＩＣや、この駆動ＩＣの周りに形成された配線の損傷を、適切に回避しつつ、駆動ＩＣを有効に保護することができるようになる。
【０００９】
フィラーとしては、種々の公知のもの、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。
【００１０】
また、粒状フィラーは、たとえば原料を粉砕・分級することによって、あるいは、さらに粉砕粒の角を丸めるべく加熱処理や薬剤処理により造粒することによって形成される。
【００１１】
そして、本願発明は、樹脂材料として熱硬化性樹脂を含むもの、光硬化性樹脂を含むもの、あるいは熱可塑性樹脂を含むもののいずれにも採用できるが、とくに硬化時の収縮量（収縮力）の大きな樹脂材料、すなわち熱硬化性樹脂を含む樹脂材料に対して好適に採用できる。
【００１５】
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。
【００１６】
【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、本願発明に係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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、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。このような封止樹脂５は、たとえば樹脂成分および黒色顔料、必要に応じて硬化剤を含む樹脂材料に、フィラーを添加して溶剤で粘液状化し、これを各駆動ＩＣ４やワイヤＷを覆うようにして塗布した後に、溶剤成分を蒸発させるとともに樹脂成分を硬化させることにより形成される。
【００２１】
本実施形態では、たとえば樹脂成分としてエポキシ樹脂などが、硬化剤としてフェノール樹脂などが、黒色顔料として平均粒径が０．１〜１μｍのカーボンブラックなどが、フィラーとして平均粒径が１０μｍ以下の粒状のシリカが、溶剤としてジエチレングリコールやジエチルエーテルなどが使用される。また、各成分の配合比は、樹脂成分１００重量部に対して、硬化剤が１５０〜２００重量部、黒色顔料１〜２０重量部、フィラーが７５０〜９００重量部、溶剤が１００〜２００重量部とされる。
【００２２】
また、フィラーは、予め熱処理あるいは薬剤処理して角を丸めておくのが好ましい。そうすれば、フィラーが駆動ＩＣ４に圧し付けられたとしても、駆動ＩＣ４の損傷を小さくすることができる。
【００２３】
そして、樹脂成分中へのフィラーの混合には、磊塊（らいかい）機分散方式が好適に採用される。らいかい機分散方式では、ロール分散方式のように、フィラーに対して、これを圧し潰すような力がさほど作用しないから、フィラーの欠けや割れが適切に回避される。つまり、フィラーに角が形成されてしまうのが適切に回避されるため、これによっても駆動ＩＣ４への損傷を有効に回避することができる。
【００２４】
【実施例】
先にも述べたように、樹脂封止部に添加されるフィラーの平均粒径を小さくすれば、駆動ＩＣ４に与える損傷を低減できるのは上述した通りである。このことは、次の実施例および比較例により確認されている。
【００２５】
【実施例１】
本実施形態では、複数の駆動ＩＣを実装した基板上に、各駆動ＩＣを覆うようにして樹脂封止部を形成した後にこれを除去し、各駆動ＩＣの表面に形成された欠点（キズ）の数を測定した。具体的には、まず、セラミック製である長矩形状（６．４×１．４ｃｍ）の基板上に、平面視面積が５．２７×１．４５ｍｍである駆動ＩＣを、０．２５ｍｍ間隔隔てて６個実装した。次いで、これらの駆動ＩＣを覆うようにして、かつ幅６．２５ｍｍ、長さ５６ｍｍとなるようにして０．７ｇに相当する量の樹脂封止部を形成した。この樹脂封止部は、表１に示した組成の混合物を、らいかい機によって混練してフィラーを分散させて塗布剤を調整し、この塗布剤を基板上に塗布した後に、１１０℃で３０分間、さらに１５０℃で１２０分間加熱することにより形成した。
【００２６】
【表１】
0003892628.tif 000002
【００２７】
上記のようにして形成された樹脂封止部を、０．９４ｍｏｌ／ｌの硝酸溶液により除去した後に、各駆動ＩＣをアルミエッチング液（リン酸、酢酸、硝酸、および純粋をモル比で７５：１５：３：２で混合した溶液）によりさらに処理した。次いで、各駆動ＩＣの表面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ，Scanning Electron Microscope）により観察し、各駆動ＩＣの表面に形成された欠点（キズ）の数を測定した。その結果を表２に示す。
【００２８】
【実施例２】
本実施例においては、フィラーの平均粒子径を５μｍとした以外は、実施例１と同様とし、各駆動ＩＣの表面に形成された欠点数を測定した。その結果を表２に示す。
【００２９】
【比較例１】
本比較例においては、フィラーの平均粒子径を１５μｍとするとともに、ロール分散方式を採用して、塗布剤中にフィラーを分散させた以外は、実施例１と同様とし、各駆動ＩＣの表面に形成された欠点数を測定した。その結果を表２に示す。
【００３０】
【表２】
0003892628.tif 000003
【００３１】
表２から明らかなように、硬化時の熱収縮量の大きなエポキシ樹脂を用いた場合に、フィラーとして、平均粒径が５μｍまたは１０μｍのシリカを採用した実施例１および実施例２では、１個の駆動ＩＣ当たりの欠点数は極めて少ない。一方、平均粒径が１５μｍのフィラーを用いるとともに、ロール分散方式によりフィラーを樹脂成分内に分散させた比較例１では、１個の駆動ＩＣ当たりの欠点数が極めて多い。このように、樹脂成分内に分散させるフィラーの平均粒径を１０μｍ以下とすれば、硬化時の熱収縮量の大きな樹脂成分を含む材料を硬化させて、駆動ＩＣを保護した場合の、駆動ＩＣの損傷が格段に低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係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】
0003892628.tif 000004
【図２】
0003892628.tif 000005
【図３】
0003892628.tif 000006