JP2010167749A - サーマルプリントヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】印刷時の印字媒体の引っ掛かりを抑制することが可能なサーマルプリントヘッドを提供すること。
【解決手段】 基板１１の表面に発熱抵抗体１２と、発熱抵抗体１２を駆動するための駆動素子１３と、駆動素子１３から発熱抵抗体１２に導通する配線パターン１４と備え、配線パターン１４と駆動素子１３はボンディングワイヤ１５で接続されるサーマルプリントヘッドにおいて、駆動素子１３は基板１１に形成された凹部１６に実装され、且つ実装された駆動素子１３の上面が基板１１表面の高さよりも低くなるように実装されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、サーマルプリンタの構成部品として用いられるサーマルプリントヘッドに関する。

サーマルプリントヘッドは、基板などに形成された発熱抵抗体に適宜通電することにより、印刷対象である感熱紙などの適所を局所的に昇温させることにより任意の画像や文字を印刷するデバイスである。図４は、従来のサーマルプリントヘッドの一例を示している。同図に示されたサーマルプリントヘッドは、基板８１の表面に発熱抵抗体８２が形成され、この発熱抵抗体８２を発熱させる駆動素子８３と、駆動素子８３により発熱抵抗体８２を発熱させるために通電する配線パターン８４が形成され、駆動素子８３と配線パターン８４はボンディングワイヤ８５で接続されている。印刷の際は外部からの印刷情報を導体パターン８６からボンディングワイヤ８５を通じて駆動素子８３に供給し、供給された印刷情報を基に、発熱抵抗体８２とプラテンローラーXとの間に感熱紙などの印字媒体Aが挟時されながらプラテンの回転にともない発熱抵抗体８２が選択的に加熱されることで任意の画像や文字が印刷される。この印刷の際に駆動素子８３と配線パターン８４を接続するボンディングワイヤ８５は印字媒体Aに接触することで曲がりや切断されるおそれがあり、保護樹脂８７で封止されることで印字媒体Aの搬送時の引っ掛かりから保護されている。

一方、印字媒体と駆動素子との接触を防止するために、駆動素子を封止する保護樹脂の高さを抑えるために駆動素子を別の基板に実装したサーマルプリントヘッドも考えられている。（例えば特許文献１を参照）図５及び図６に示されたサーマルプリントヘッドは、発熱抵抗体９１と発熱抵抗体９１を発熱させるために通電する配線パターン９２が形成された第１の基板９３と、外部からの印刷情報を基に発熱抵抗体９１を発熱させれ駆動素子９４が実装され、外部からの印刷情報を供給する導体パターン９５が形成された第２の基板９６と、駆動素子９４と配線パターン９２及び導体パターン９５を接続するボンディングワイヤ９７と、駆動素子９４とボンディングワイヤ９７を封止する保護樹脂９８を有しており、第１の基板と第２の基板は放熱性を有する支持板９９に固定されている。第１の基板９３と第２の基板９６が実装される支持板９９に段差が生じるだけでなく、駆動素子９４とボンディングワイヤ９７を封止する保護樹脂９８の高さを抑えることは出来たが、図６に示されるように駆動素子９４から第１の基板９３に形成された配線パターン９２へのボンディングワイヤ９７の本数は印刷に必要な解像度に応じて多数となり、ボンディングワイヤ９７の複雑な接続が必要になるという新たな課題も生じていた。

特開２００６−２７２５８１号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、印刷時の印字媒体の引っ掛かりを抑制することが可能なサーマルプリントヘッドを提供することをその課題とする。

本発明によって提供されるサーマルプリントヘッドは、基板と、前記基板の表面に形成された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体を駆動する駆動素子と、前記駆動素子から前記発熱抵抗体に導通する配線パターンと備え、前記配線パターンと前記駆動素子はボンディングワイヤで接続されるサーマルプリントヘッドにおいて、前記駆動素子は前記基板に形成された凹部に実装され、且つ前記凹部の高さ寸法は前記駆動素子の厚みより大きいことを特徴とする。

このような構成によれば、基板に形成された凹部に実装された駆動素子の上面が基板表面よりも低いので、配線パターンとボンディングワイヤで接続してもワイヤの高さが抑えられる。以上により、保護樹脂で封止しても高さが低くなり印刷時に印刷媒体が搬送されても保護樹脂に引っ掛かりにくくする作用を奏する。

本発明の更に好ましい実施の形態においては、前記基板は前記駆動素子から前記発熱抵抗体に導通する配線パターンと、前記駆動素子を実装する凹部が形成された第1の基板と、前記駆動素子と接続される電極が設けられた外部接続用の導体パターンが形成された第2の基板とからなり、前記第1の基板の凹部の高さ寸法は前記駆動素子の厚みよりも大きいことを特徴とし、更に前記第2の基板の高さ寸法は、前記駆動素子の厚みよりも大きいことを特徴とする。

このような構成によれば、駆動素子の厚みが基板表面よりも低いので、配線パターンとボンディングワイヤで接続してもワイヤの高さが抑えられるだけでななく、サーマルプリントヘッドと外部を繋ぐ第２の基板も、その表面高さが駆動素子の厚みよりの高ければ良く、第１の基板からはみ出すような寸法にしても良いだけでなく、材質も第１の基板のセラミックとは異なる材質、例えばガラスエポキシでも良く、サーマルプリントヘッドと外部を繋ぐために必要な形状や材質を選択でき、保護樹脂で封止しても高さが低くなるので印刷時に印刷媒体が搬送されても保護樹脂に引っ掛かりにくくなるだけでなく、外部と接続要件に合わせて変更が可能という作用を奏する。

前記第2の基板の副走査方向の幅寸法は、前記凹部の副走査方向の幅寸法よりも大きいことを特徴とする。

このような構成によれば、第１の基板から第２の基板が副走査方向へはみ出すように実装されるので、第１の基板より露出した第２の基板の領域に外部との接続用のコネクタを実装したり、外部からの端子を直接接続することが可能という効果を奏する。

前記駆動素子と前記配線パターン及び前記導体パターンを接続する前記ボンディングワイヤは、前記駆動素子側を先に接続したことを特徴とする。

このような構成によれば、ボンディングワイヤの立ち上がりが形成される最初のボンディング位置が低くなるのでボンディングワイヤの高さを抑えることが可能という効果を奏する。

本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、より明らかにする。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明に係るサーマルプリントヘッドの一例を示している。基板１１は、主走査方向に延びた平面視矩形状の絶縁基板であり、たとえばアルミナセラミック製である。

発熱抵抗体１２は、サーマルプリントヘッドの発熱源である。発熱抵抗体１２は、主走査方向に延びる帯状とされており、配線パターン１３が駆動素子１４により通電されると、発熱抵抗体１２のうち通電された部分が発熱する。発熱抵抗体１２は、たとえば、酸化ルテニウムペーストを厚膜印刷した後に焼成を施すことにより形成される。

配線パターン１３は、副走査方向に延びる複数部分の先端が発熱抵抗体１２に接続されている。配線パターン１３は、たとえばレジネートＡｕペーストを厚膜印刷した後に焼成を施すことにより形成される。

駆動素子１４は入力端子（図示せず）よりプリンタからの印刷指示の信号を受けて、印刷内容に合わせて必要な箇所の発熱抵抗体１２を発熱させるように配線パターン１３を選択し、対応する出力端子（図示せず）から通電を行うことにより印刷を実行する。駆動素子１４と配線パターン１３は、Ａｕからなるワイヤ１５によりボンディング接続されている。

この駆動素子１４は、基板１１に形成された凹部１６に図示しない接着剤にて実装されている。凹部１６は基板１の寸法切り出し時にレーザースクライブ装置によってハーフスクライブするか、ダイシング装置でハーフダイシングすることで形成してもよい。なお、凹部１６の高さ寸法Ｈは駆動素子１４の厚み寸法ｈより大きく、駆動素子１６が実装できる幅寸法に形成すればよい。

また駆動素子１４は配線パターン１３とＡｕからなるワイヤ１５によりボンディング接続されるだけでなく、外部接続用の導体パターン１７とも同様にワイヤ１５によりボンディング接続される。導体パターン１７は、たとえばレジネートＡｕペーストを厚膜印刷した後に焼成を施すことにより形成される。

駆動素子１４と配線パターン１３及び導体パターン１７をワイヤ１５で接続する際は、まず駆動素子１４側に図示しないトーチ等によりボールを形成してファーストボンディングすることでワイヤ１５を駆動素子１４と接続し、接続されたワイヤ１５を配線パターン１３及び導体パターン１７にステッチ（セカンド）ボンディングすることで接続される。駆動素子１４側をファーストボンディングとすることでワイヤ１５のボンディング時の高さを抑えることが出来るので、基板１１の表面よりも駆動素子１４の上面が低くなるように形成されていることと相まって、更にワイヤ１５の高さを抑えることが可能となる。

保護樹脂１８は、基板１１に形成された凹部１６に実装された駆動素子１４と、ワイヤ１５と、ワイヤ１５がボンディング接続された配線パターン１３及び導体パターン１７の一部を封止している。保護樹脂１８としてはワイヤ１５に外部からの応力が伝わらない程度に硬化すればよく、封止材として一般的に用いられるエポキシ系樹脂、シリコン系樹脂を硬化させて形成される。

図２及び図３は本発明に係るサーマルプリントヘッドの他の例を示している。基板２１は、主走査方向に延びた平面視矩形状の絶縁基板であり、たとえばアルミナセラミック製である。発熱抵抗体２２は、サーマルプリントヘッドの発熱源であり、サーマルプリントヘッドの主走査方向に延びる帯状とされ、配線パターン２３が駆動素子２４により通電されると、発熱抵抗体２２のうち通電された部分が発熱する。発熱抵抗体２２は、たとえば、酸化ルテニウムペーストを厚膜印刷した後に焼成を施すことにより形成される。

配線パターン２３は、副走査方向に延びる複数部分の先端が発熱抵抗体２２に接続されている。配線パターン２３は、たとえばレジネートＡｕペーストを厚膜印刷した後に焼成を施すことにより形成される。

駆動素子２４は入力端子２４１よりプリンタからの印刷指示の信号を受けて、印刷内容に合わせて必要な箇所の発熱抵抗体２２を発熱させるように配線パターン２３を選択し、対応する出力端子２４２から通電を行うことにより印刷を実行する。駆動素子２４と配線パターン２３は、Ａｕからなるワイヤ２５によりボンディング接続されている。

また駆動素子２４は、基板２１に形成された凹部２６に図示しない接着剤にて実装されている。凹部２６は基板２１を切り出す前の原基板の製造過程において、型押し等で形成されるか、基板２１の切り出し時にレーザースクライブ装置によってハーフスクライブするか、ダイシング装置でハーフダイシングすることで形成してもよい。なお、凹部２６の高さ寸法Ｈは駆動素子２４の厚み寸法ｈより高くなるように、幅寸法は駆動素子２４と後述する基板２１１が一部固定できる幅寸法に形成すればよい。それにより基板２１１の一部が基板２１よりはみ出し、プリンタ等の外部からの印刷信号を受ける端子が基板２１１のはみ出した領域の導体パターン２７に形成され、更に必要に応じてコネクタを接続することが可能となる。

更に駆動素子２４は、基板２１１に形成された外部接続用の導体パターン２７とワイヤ２５によりボンディング接続される。基板２１１は主走査方向に延びた平面視矩形状の絶縁基板であり、たとえばガラスエポキシ製であり、導体パターン２７はＣｕメッキ層が基板２１１の全面に形成された後、所望の導体パターン２７をエッチングでパターン形成される。

駆動素子２４と配線パターン２３及び導体パターン２７をワイヤ２５で接続する際は、まず駆動素子２４側に図示しないトーチ等によりボールを形成してファーストボンディングすることでワイヤ２５を駆動素子２４と接続し、接続されたワイヤ２５を配線パターン２３及び導体パターン２７にステッチ（セカンド）ボンディングすることで接続される。駆動素子２４側をファーストボンディングとすることでワイヤ２５のボンディング時の高さを抑えることが出来るので、基板２１の表面よりも駆動素子２４の上面が低くなるように形成されていることと相まって、更にワイヤ２５の高さを抑えることが可能となる。

保護樹脂２８は、基板２１に形成された凹部２６に実装された駆動素子２４と、ワイヤ２５と、ワイヤ２５がボンディング接続された配線パターン２３及び導体パターン２７の一部を封止している。保護樹脂２８としてはワイヤ２５に外部からの応力が伝わらない程度に硬化すればよく、封止材として一般的に用いられるエポキシ系樹脂、シリコン系樹脂を硬化させて形成される。

本発明に係るサーマルプリントヘッドの一例を示す要部断面図である。 本発明に係るサーマルプリントヘッドの他の例を示す要部断面図である。 本発明に係るサーマルプリントヘッドの他の例を示す要部平面図である。 従来のサーマルプリントヘッドの一例を示す要部断面図である。 従来のサーマルプリントヘッドの他の例を示す要部断面図である。 従来のサーマルプリントヘッドの他の例を示す要部平面図である。

１１ 基板
１２ 発熱抵抗体
１３ 駆動素子
１４ 配線パターン
１５ ボンディングワイヤ
１６ 凹部
１７ 導体パターン
１８ 保護樹脂
８１ 基板
８２ 発熱抵抗体
８３ 駆動素子
８４ 配線パターン
８５ ボンディングワイヤ
８６ 導体パターン
８７ 保護樹脂

Claims (5)

1. 基板と、前記基板の表面に形成された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体を駆動する駆動素子と、前記駆動素子から前記発熱抵抗体に導通する配線パターンと備え、前記配線パターンと前記駆動素子はボンディングワイヤで接続されるサーマルプリントヘッドにおいて、
   前記駆動素子は前記基板に形成された凹部に実装され、且つ前記凹部の高さ寸法は前記駆動素子の厚みより大きいことを特徴とする、サーマルプリントヘッド。
2. 前記基板は前記駆動素子から前記発熱抵抗体に導通する配線パターンと、前記駆動素子を実装する凹部が形成された第1の基板と、前記駆動素子と接続される電極が設けられた外部接続用の導体パターンが形成された第2の基板とからなり、前記第1の基板の凹部の高さ寸法は前記駆動素子の厚みより大きいことを特徴とする、請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
3. 前記第2の基板の高さ寸法は、前記駆動素子の厚みより大きいことを特徴とする、請求項２に記載のサーマルプリントヘッド。
4. 前記第2の基板の副走査方向の幅寸法は、前記凹部の副走査方向の幅寸法より大きいことを特徴とする、請求項２乃至３に記載のサーマルプリントヘッド。
5. 前記駆動素子と前記配線パターン及び前記導体パターンを接続する前記ボンディングワイヤは、前記駆動素子側を先に接続したことを特徴とする、請求項１乃至４に記載のサーマルプリントヘッド。