JP2013202797A

JP2013202797A - サーマルプリントヘッド

Info

Publication number: JP2013202797A
Application number: JP2012071055A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Suzuki; 智法鈴木
Original assignee: Toshiba Hokuto Electronics Corp
Current assignee: Toshiba Hokuto Electronics Corp
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2013-10-07
Anticipated expiration: 2032-03-27
Also published as: JP5964101B2

Abstract

【課題】共通電極における主走査方向の電位変化を抑制する
【解決手段】サーマルプリントヘッド１１に、発熱体板２０とフレキシブル基板４０と駆動ＩＣ４２とを備える。発熱体板２０は、主走査方向に延びるコモン電極８８とコモン電極８８と発熱抵抗体との間に位置するパッド８５とを有する。フレキシブル基板４０は、コモン電極８８に沿って延びるコモン配線８３を持つ。駆動ＩＣ４２は、コモン配線８３よりも発熱体板２０から遠い位置に載置される。コモン電極８８とコモン配線８３との間には、第１のボンディングワイヤー４５が架け渡される。パッド８５と駆動ＩＣ４２との間には、第２のボンディングワイヤー４４が架け渡される。駆動ＩＣ４２およびボンディングワイヤー４４，４５は、樹脂封止体で封止される。
【選択図】図７

Description

本発明は、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、ビデオプリンター、イメージャー、シールプリンターなどの出力用デバイスとして注目されている。サーマルプリントヘッドは、基板上に配列された発熱抵抗体を有している。これらの発熱抵抗体を所定のパターンで発熱させることにより、サーマルプリントヘッドを用いて感熱紙、製版フィルム印画紙などのメディアへの記録が行われる。低騒音、低ランニングコストなどの利点を持つため、様々な開発が行われている。

サーマルプリントヘッドは、アルミナなどのセラミック基板の表面に保温層としてグレーズ層を形成した支持基体を有している。この支持基体上に発熱抵抗体層とアルミニウムなどの電極となる導電層とをスパッタ法などの薄膜形成方法によって積層した後、フォトエングレービングプロセスで発熱抵抗体、個別電極などをパターニングする。その後、発熱抵抗体層および電極の所定の部分を覆う絶縁保護被膜層をスパッタ法などの薄膜形成方法によって形成する。

このようにして製造された発熱体板と別途製造された回路基板とが放熱板の表面に固定される。さらに発熱体板の電極と回路基板に搭載された駆動ＩＣとがボンディングワイヤーなどで接続され、駆動ＩＣなどが樹脂で封止されてサーマルプリントヘッドが製造される。

サーマルプリントヘッドにおいて、駆動ＩＣなどを封止する樹脂としては、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられる。エポキシ樹脂は、熱硬化後に常温で十分な機械的強度を持ち、基板への接着性が高いためである。

駆動ＩＣなどを封止する工程において、熱硬化性樹脂を硬化させるため加熱処理が行われる。このため、発熱体板と回路基板とが熱膨張した状態で封止樹脂が硬化する。その後常温に戻る際には、発熱体板と回路基板との熱膨張係数の違いにより、発熱体板と回路基板との収縮率は異なる。その結果、回路基板がある程度硬い場合には、発熱体板が回路基板に引っ張られて曲がってしまう場合がある。これに伴って発熱体板に形成された抵抗体の配列が曲がる可能性がある。抵抗体配列の曲がりが大きいと、印刷時、プラテンローラと発熱体板との接触状態が悪化し、印刷品質が低下する。

そこで、たとえば回路基板として、フレキシブル基板（ＦＰＣ）にセラミックの板を接着して、発熱体板に熱膨張を近づけたものを用いる方法がある（たとえば特許文献１参照）。

特開２００６−３３４７９１号公報

サーマルプリントヘッドのそれぞれの発熱抵抗体の一方の端部は、駆動素子に接続されている。これらの端部に接続されて主走査方向に配列されたパッドと、主走査方向に電極が配列された駆動素子との間に架け渡されたボンディングワイヤーで、これらの端部との駆動素子と間が接続される。

発熱抵抗体の他方の端部は、一定の電位となるコモン電極に接続されている。このコモン電極は、回路基板側のコモン配線とボンディングワイヤーで接続される。このコモン配線は、駆動素子にも接続される。

発熱抵抗体と駆動素子とを接続する主走査方向に配列されたパッドの主走査方向の外側で発熱体板のコモン電極と回路基板側のコモン配線とを接続すると、主走査方向にコモン配線との接続位置から離れるほど、コモン電極自体の電気抵抗によってコモン電極の電位が低下してしまう。このようなコモンドロップが生じると、発熱抵抗体ごとに印画濃度が異なり、印画にムラが生じてしまうことがある。

そこで、本発明は、サーマルプリントヘッドの共通電極における主走査方向の電位変化を抑制することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明は、サーマルプリントヘッドにおいて、長方形の絶縁基板と、前記絶縁基板の表面に間隔を置いて主走査方向に配列された発熱抵抗体と、隣り合う２つの前記発熱抵抗体の前記絶縁基板の一方の長辺側の端部を接続する折返し電極と、前記発熱抵抗体に対して前記折返し電極の反対側で前記主走査方向に延びるコモン電極と、前記コモン電極と前記発熱抵抗体との間に位置するパッドと、前記パッドと前記発熱抵抗体との間に延びる第１の電極と、前記第１の電極に接続した前記発熱抵抗体に前記折返し電極で接続された前記発熱抵抗体と前記コモン電極との間に延びる第２の電極と、を備えた発熱体板と、前記コモン電極に沿って延びるコモン配線を持つ回路基板と、前記回路基板の前記コモン配線よりも前記発熱体板から遠い位置に載置された駆動ＩＣと、前記コモン電極と前記コモン配線との間に架け渡された第１のボンディングワイヤーと、前記パッドと前記駆動ＩＣとの間に架け渡された第２のボンディングワイヤーと、前記駆動ＩＣと前記第１のボンディングワイヤーと前記第２のボンディングワイヤーとを封止する樹脂封止体と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、サーマルプリントヘッドの共通電極における主走査方向の電位変化を抑制することができる。

本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態の上面図である。本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態の発熱体板上の抵抗体層および電極層の平面図である。本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態の発熱体板の断面図である。本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態を用いたサーマルプリンタの断面図である。本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態の一部拡大上面図である。本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態の一部拡大断面図である。本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態の一部拡大断面図である。

本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、この実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれらに限定されない。

図１は、本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態の上面図である。図２は、本実の施形態のサーマルプリントヘッドの発熱体板上の抵抗体層および電極層の平面図である。図３は、本実施の形態のサーマルプリントヘッドの発熱体板の断面図である。

本実施の形態のサーマルプリントヘッド１１は、放熱板３０と発熱体板２０とフレキシブル基板４０とを有している。放熱板３０は、たとえばアルミニウムなどの金属で形成された長方形の平板である。

発熱体板２０は、セラミック基板２２およびグレーズ層２５からなる絶縁基板を有している。セラミック基板２２は、たとえばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）で形成された長方形の平板である。セラミック基板２２の一方の表面は放熱板３０と向かい合っており、他方の表面にはグレーズ層２５が融着している。グレーズ層２５は、ガラスで形成されている。グレーズ層２５には、セラミック基板２２の表面から突出する突条部２１が形成されている。突条部２１は、セラミック基板２２の一方の長辺に近接してほぼ直線状に延びている。

グレーズ層２５の表面には、突条部２１が延びる方向に沿って間隔を置いて突条部２１を跨ぐように抵抗体層２３が形成されている。また、抵抗体層の表面には、金属配線層２８が形成されている。金属配線層２８には突条部２１の一部を跨ぐ切欠部が形成されていて、抵抗体層の金属配線層２８と重なり合わない部分が発熱抵抗体２６となる。このようにして発熱抵抗体２６が突条部２１の表面に間隔を置いて複数配列されて、突条部２１のラインに沿った線状の発熱領域２４が形成されている。発熱領域２４は、発熱体板２０の一方の長辺の近傍に、その長辺に平行に延びている。発熱領域２４が延びる方向を主走査方向と呼び、主走査方向を垂直に横切る方向を副走査方向と呼ぶ。

隣り合う２つの発熱抵抗体２６は、１つの画素を形成する。１つの画素を形成する発熱抵抗体２６は、副走査方向の下流側に設けられた折返し電極８４で電気的に接続されている。また、１つの画素を形成する２つの発熱抵抗体２６のうちの一方は、パッド８５まで延びる第１の電極８６に接続されている。他方の発熱抵抗体２６は、コモン電極８８に第２の電極８７で接続されている。

コモン電極８８は、発熱領域２４が近接する長辺と向かい合う長辺の近傍で主走査方向に延びている。したがって、パッド８５と発熱領域２４が近接する長辺に向かい合う長辺との間に、コモン電極８８は位置している。

第１の電極８６および第２の電極８７は、副走査方向に延びている。折返し電極８４、コモン電極８８、パッド８５、第１の電極８６および第２の電極８７は、いずれも金属配線層２８に形成されている。

発熱体板２０には、グレーズ層２５、金属配線層２８および抵抗体層２３の保護のために、これらを覆う保護層２９が形成されている。パッド８５およびコモン電極８８は、保護層２９に覆われずに露出している。
図４は、本実施の形態のサーマルプリントヘッドを用いたサーマルプリンタの断面図である。

サーマルプリントヘッド１１は、発熱領域２４を発熱させる駆動回路を有している。その駆動回路は、たとえば発熱体板２０と同じ側の表面で放熱板３０に載置されたフレキシブル基板４０の上に形成されている。フレキシブル基板４０には、発熱領域２４に所定の発熱パターンを形成するための制御信号や駆動電力が入力される。

このサーマルプリントヘッド１１を用いたプリンタは、発熱領域２４の表面の法線上に位置する軸６２を中心とする円筒状のプラテンローラ６１を有している。プラテンローラ６１によって被印刷媒体６０がサーマルプリントヘッド１１に押し付けられる。この状態で発熱領域２４の発熱抵抗体２６が発熱することによって、被印刷媒体６０に印画される。被印刷媒体６０が副走査方向に搬送されながら、主走査方向に延びる発熱領域２４が所定のパターンで発熱することによって、被印刷媒体６０には所望の画像が形成される。

図５は、本実施の形態のサーマルプリントヘッドの一部拡大上面図である。図６は、本実施の形態のサーマルプリントヘッドの一部拡大断面図である。図７は、本実施の形態のサーマルプリントヘッドの一部拡大断面図である。なお、図６および図７には、樹脂封止体の図示を省略している。また、図６には、一部のボンディングワイヤーの図示を省略している。

フレキシブル基板４０は、ベースフィルム５１と銅箔５２，５３と接着剤５４，５５とカバーレイ５６，５７とを有する。銅箔５２，５３は、ベースフィルム５１の両面に貼りつけられている。ベースフィルム５１の両面に貼りつけられた銅箔５２，５３には、それぞれ所定の配線パターンが形成されている。また、銅箔５２，５３の大部分は、接着剤５４，５５を用いて接着されたカバーレイ５６，５７で覆われている。

フレキシブル基板４０の放熱板３０と対向する面の反対側には、カバーレイ５６で覆われていない部分が形成されている。発熱体板２０を駆動する駆動回路の一部を構成する駆動ＩＣ４２は、フレキシブル基板４０のカバーレイ５６で覆われずに銅箔５２が露出している部分に固定されている。銅箔５２と駆動ＩＣ４２との固定には、たとえば熱硬化性樹脂が用いられる。駆動ＩＣ４２が載置される部分の銅箔５２は、たとえばアース部となっている。

フレキシブル基板４０の駆動ＩＣ４２が固定された部分の裏側には、接着剤７２を用いて補強用のセラミック板７１が接着されている。セラミック板７１は、接着剤７３を用いて放熱板３０に固定されている。また、発熱体板２０は、接着剤および両面テープ７４などで放熱板３０に固定されている。

駆動回路は、フレキシブル基板４０に設けられた駆動ＩＣ４２などの電気部品を有している。駆動ＩＣ４２は、集積回路（Integrated Circuit）であり、底面以外に露出した複数のＩＣ端子８１を有している。

フレキシブル基板４０の駆動ＩＣ４２が搭載される位置よりも発熱体板２０側には、コモン配線８３が延びている。コモン配線８３は、駆動ＩＣ４２の主走査方向の両側で、所定の一定電位の電源に接続されている。

フレキシブル基板４０のコモン配線８３と発熱体板２０のコモン電極８８とは、第１のボンディングワイヤー４５で接続されている。

また、パッド８５と駆動ＩＣ４２のＩＣ端子８１との間には、第２のボンディングワイヤー４４（図６においては図示を省略している）が架け渡されている。パッド８５と駆動ＩＣ４２との間に架け渡された第２のボンディングワイヤー４４は、コモン配線８３とコモン電極８８との間に架け渡された第１のボンディングワイヤー４５よりも高い位置を通過している。

さらに、フレキシブル基板４０の表面に形成された配線パターンと駆動ＩＣ４２との間も第３のボンディングワイヤー４６で電気的に接続される。駆動ＩＣ４２およびボンディングワイヤー４４，４５，４６は、たとえば樹脂封止体４８によって封止される。

折り返し電極８４を持ち、２つの発熱抵抗体２６で１つの画素を形成するサーマルプリントヘッド１１では、コモン電極８８は、必然的に個別電極である第１の電極８６の端部であるパッド８５よりも回路基板４０側に位置することとなる。このため、フレキシブル基板４０の駆動ＩＣ４２を搭載する位置よりも発熱体板２０側になければ、回路基板４０のコモン配線８３は駆動ＩＣ４２の主走査方向の両側でコモン電極８８と接続されることになる。また、コモン電極８８に対して駆動ＩＣ４２よりも遠い位置でコモン配線８３が主走査方向に延びていたとしても、コモン電極８８とコモン配線８３との間にワイヤーボンディングしようとすると、そのワイヤーは駆動ＩＣ４２とパッド８５との間に架け渡された第２のボンディングワイヤー４４と交差することになり、現実的に実現することは困難である。

本実施の形態では、回路基板４０の駆動ＩＣ４２を搭載する位置よりも発熱体板２０側に主走査方向に延びるコモン配線８３を有している。このため、コモン電極８８とコモン配線８３との間の第１のボンディングワイヤー４５と、パッド８５とＩＣ端子８１との間の第２のボンディングワイヤー４４の高さを変えることによって、これらのボンディングワイヤー４４，４５を交差させずに架け渡すことができる。

つまり、発熱体板２０の回路基板４０側に主走査方向に延びるコモン電極８８と主走査方向の複数の位置で第１のボンディングワイヤー４５によって電気的に接続することができる。回路基板４０上のコモン配線８３を主走査方向の複数の位置で所定の一定電位の電源に接続することにより、コモン配線８３の主走査方向の電位を実質的に一定とすることができる。コモン配線８３と所定の一定電位の電源との接続は、駆動ＩＣ４２の主走査方向の両側で行ってもよいし、駆動ＩＣ４２の下を通して行ってもよい。

したがって、コモン電極８８自体の電気抵抗による主走査方向の電位の変化を極めて小さくすることができる。その結果、発熱抵抗体毎の発熱量が均一化され、印画濃度にムラが生じる可能性を小さくすることができる。また、第１のボンディングワイヤー４５は、主走査方向の位置が駆動ＩＣ４２と重なる位置であってもよいため、駆動ＩＣ４２ごとに印画ムラが生じることはない。

１１…サーマルプリントヘッド、２０…発熱体板、２１…突条部、２２…セラミック基板、２３…抵抗体層、２４…発熱領域、２５…グレーズ層、２６…発熱抵抗体、２８…金属配線層、２９…保護層、３０…放熱板、４０…フレキシブル基板、４２…駆動ＩＣ、４４…第２のボンディングワイヤー、４５…第１のボンディングワイヤー、４６…第３のボンディングワイヤー、４８…樹脂封止体、５１…ベースフィルム、５２…銅箔、５３…銅箔、５４…接着剤、５５…接着剤、５６…カバーレイ、６０…被印刷媒体、６１…プラテンローラ、６２…軸、７１…セラミック板、７２…接着剤、７３…接着剤、８１…ＩＣ端子、８３…コモン配線、８４…折返し電極、８５…パッド、８６…第１の電極、８７…第２の電極、８８…コモン電極

Claims

長方形の絶縁基板と、前記絶縁基板の表面に間隔を置いて主走査方向に配列された発熱抵抗体と、隣り合う２つの前記発熱抵抗体の前記絶縁基板の一方の長辺側の端部を接続する折返し電極と、前記発熱抵抗体に対して前記折返し電極の反対側で前記主走査方向に延びるコモン電極と、前記コモン電極と前記発熱抵抗体との間に位置するパッドと、前記パッドと前記発熱抵抗体との間に延びる第１の電極と、前記第１の電極に接続した前記発熱抵抗体に前記折返し電極で接続された前記発熱抵抗体と前記コモン電極との間に延びる第２の電極と、を備えた発熱体板と、
前記コモン電極に沿って延びるコモン配線を持つ回路基板と、
前記回路基板の前記コモン配線よりも前記発熱体板から遠い位置に載置された駆動ＩＣと、
前記コモン電極と前記コモン配線との間に架け渡された第１のボンディングワイヤーと、
前記パッドと前記駆動ＩＣとの間に架け渡された第２のボンディングワイヤーと、
前記駆動ＩＣと前記第１のボンディングワイヤーと前記第２のボンディングワイヤーとを封止する樹脂封止体と、
を具備することを特徴とするサーマルプリントヘッド。
前記第１のボンディングワイヤーは前記駆動ＩＣと主走査方向の位置が重なっている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。
前記コモン配線は前記主走査方向の複数の位置で電源に接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサーマルプリントヘッド。
前記第２のボンディングワイヤーは前記第１のボンディングワイヤーよりも前記絶縁基板の表面からの高さが高いことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。