JP4697207B2 - サーマルヘッドおよび印画装置 - Google Patents

Description

本発明は、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラなどに付随する印刷機能に対応す
るサーマルヘッドと、そのサーマルヘッドを組み込んだ業務用および民生用の各種の印画装置に関するものである。

図８は従来のサーマルヘッドの第１例を示す断面図、図９は従来のサーマルヘッドの第
２例を示す断面図である。

ＩＣカード、住民基本台帳カードなどの硬質メディアカードの印字用または消去用のサ
ーマルヘッドとしては、硬質メディアカードが物理的に曲がらないため、チップの発熱体をメディアがストレートパス（スルーパス）できる構造（以下、ストレートパス構造という。）が要求される（例えば、特許文献１参照）。これは、硬質メディアカードを双方向に搬送して印字・消去を短時間で効率よく処理するためにも重要である。

こうしたストレートパス構造を備えた従来のサーマルヘッド７の第１例としては、図８
に示すように、フレキシブル基板１０６にドライバーＩＣ１０５を実装し、このフレキシブル基板１０６をチップ１０１にウェルダ（Welder）溶着したものがある。

また、ストレートパス構造を備えた従来のサーマルヘッド７の第２例としては、図９に
示すように、ドライバーＩＣ１１５が実装された第１リジット基板１１７に、屈曲性のあるフレキシブル基板１１４を介して、コネクタ類が実装された第２リジット基板１１８を下向きに接続し、狭ピッチ化に対応すべく、ドライバーＩＣ１１５とチップ１１１をワイヤーボンディングで接続したものがある。
特開平６−６４２０２号公報

しかし、これでは次のような不都合があった。

従来のサーマルヘッドの第１例では、フレキシブル基板１０６の回路をチップ１０１と接合する際の難点として、例えば、フレキシブル基板１０６の回路端子をチップ１０１に接合するための特殊なボンディングパットの構造（Ａｕ−半田接合）とする必要があった。また、ドライバーＩＣ１０５は、フレキシブル基板１０６専用の製品が必要となるため極めて高価である上に、フレキシブル基板１０６の接続端子を狭ピッチ化（例えば、７５μｍ）すると、一層高価な製品となってしまう。この狭ピッチ化は、発熱体１０２の狭ピッチ化に伴う必須の条件となっているために、避けられない項目である。

また、従来のサーマルヘッドの第２例では、第１リジット基板１１７と第２リジット基板１１８とをフレキシブル基板１１４でつないでフレキシブル・リジット基板（ＦＲＢ）を製造する工程が複雑であることから、サーマルヘッド７が非常に高価となる。また、第１リジット基板１１７がチップ１１１の搭載面と同一平面上の後方にあるため、サーマルヘッド７の副走査方向（図７の矢印Ａ、Ｂ方向）、つまり硬質メディアカードの搬送方向の外形寸法をコンパクトにすることが難しい。また、チップ１１１の搭載面と同一平面上にある第１リジット基板１１７にドライバーＩＣ１１５が載置されているため、凸型形状の薄膜チップ１１１の頂部に配置される発熱体１１２と、ドライバーＩＣ１１５を硬質メディアカードから保護する保護カバー１１９との段差寸法Ｄ１を確保することも容易ではない。

本発明は、こうした種々の不都合を解消することが可能な、サーマルヘッド、および印画装置を提供することを目的とする。

まず、請求項１に係るサーマルヘッドの発明は、ドライバーＩＣを載置したプリント回路基板が、発熱体を備えるチップの搭載面に交差するように配置され、ドライバーＩＣとチップとがワイヤーボンディングで接続されており、ワイヤーボンディングの接続部には、樹脂が添設されており、ワイヤーボンディングの接続部を覆うように保護カバーが取り付けられており、保護カバー内面にワイヤーに接触する突出部を設けたことを特徴とする。
また、請求項２に係るサーマルヘッドの発明は、上記の構成において、好ましくは保護カバーと突出部は一体に形成されていることを特徴とする。
また、請求項３に係るサーマルヘッドの発明は、上記の構成において、好ましくはチップの搭載面に対するプリント回路基板の交差角度は、１５〜１３５°であることを特徴とする。
また、請求項４に係る印画装置の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のサーマ
ルヘッドが組み込まれていることを特徴とする。

本発明によれば、チップの発熱体がその周囲の部材と十分な段差を確保することができ
、硬質メディアカードのストレートパスに対応可能となる。また、サーマルヘッドの副走査方向の外形寸法が小さくなるので、サーマルヘッドを小型化することができる。その結果、印画装置の小型化の要求に応えることが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

携帯用のカードプリンタ１は、図１に示すように、略六面体状のケーシング２を有しており、ケーシング２の上面には、キーボード部３、表示パネル部５およびカード挿通口６が設けられている。また、ケーシング２内にはサーマルヘッド７が組み込まれており、サーマルヘッド７の上方にはプラテンローラ９が回転自在に支持されている。

このサーマルヘッド７は、図４に示すように、アルミニウム製のマウント１０を有して
いる。マウント１０上にはチップ１１が搭載されており、チップ１１の頂部には発熱体１２が埋設されている。また、マウント１０の後方にはプリント回路基板１３が、チップ１１の搭載面に対して所定の角度（ここでは、９０°）で交差するようにチップ１１の下方に回り込む形で垂直方向に支持されており、プリント回路基板１３上にはドライバーＩＣ（駆動用ＩＣ）１５が載置されている。ドライバーＩＣ１５は、プリント回路基板１３の回路とワイヤーボンディングで接続されており、その接続部にはエポキシ系樹脂などの樹脂１７が添設されている。また、ドライバーＩＣ１５は、チップ１１内の発熱体１２とワイヤー１８によるワイヤーボンディングで接続されており、その接続部にはエポキシ系樹脂などの樹脂１６が添設されている。さらに、ドライバーＩＣ１５、樹脂１６、１７を覆うように保護カバー１９が取り付けられている。保護カバーは金属やプラスチック等が材料として使用される。また、保護カバー１９の内面には、ワイヤー１８に接触する樹脂、プラスチック、スポンジ等の絶縁体からなる突出部２０が取り付けられており、ワイヤー１８は、その突出部２０によって押さえられている。この実施形態では突出部２０としてシリコン樹脂を用いている。保護カバー１９の固定は、図示しないネジや、エポキシ系樹脂等によって固定する。

このような構成を有するカードプリンタ１においては、ドライバーＩＣ１５が載置され
たプリント回路基板１３は、チップ１１の搭載面と同一平面上ではなく、チップ１１の下方に位置しているため、発熱体１２と保護カバー１９との段差寸法Ｄ１を十分に（例えば、０．８ｍｍ以上になるように）確保することができる。したがって、硬質メディアカード８のストレートパスに対応可能となる。逆に言えば、チップ１１の突起部を低くすることができるので、発熱体１２のパターニングが容易となり、チップ１１のセラミック基板を削り出す加工が簡単となり、その歩留まりも向上する。

また、プリント回路基板１３は、チップ１１の搭載面と同一平面上の後方ではなく、チップ１１の下方に回り込むように配置されているので、サーマルヘッド７を小型化することができ、カードプリンタ１の小型化の要求に応えることが可能となる。

さらに、保護カバー１９の内面には、ワイヤー１８に接触する樹脂、プラスチック、スポンジ等からなる突出部２０が取り付けられており、ワイヤー１８は、その突出部２０によって押さえられているため、ワイヤーを樹脂によって埋め込むことによって固定する方法では、樹脂の熱膨張によりワイヤー１８を切断してしまう可能性があるが、本実施形態では、ワイヤー１８を樹脂で埋め込んで固定するのではなく、突出部２０で押さえることにより固定するので、樹脂で埋め込んだときのようにワイヤーが切断されてしまう可能性もなくなる。

そして、このサーマルヘッド７を製造する際には、次の手順による。

まず、マウント１０上にチップ１１を搭載する。一方、プリント回路基板１３上にドライバーＩＣ１５を載置した後、ワイヤーボンディング装置（図示せず）を使って、プリント回路基板１３の回路とドライバーＩＣ１５とをワイヤーボンディングで接続し、硬樹脂１７を塗布する。

そして、図２に示すように、このプリント回路基板１３をチップ１１の搭載面と同一平面上の前方（図２右方）に配置する。このとき、チップ１１とプリント回路基板１３との間には所定の隙間を設ける。

この状態で、チップ１１内の発熱体１２とドライバーＩＣ１５とをワイヤーボンディングで接続した後、樹脂１６を塗布する。

次に、プリント回路基板１３を所定の角度α（ここでは、α＝９０°）だけ樹脂１６を中心として発熱体１２と反対側（図２下側）へ徐々に回転させる。すると、プリント回路基板１３は、図３に示すように、チップ１１の下方に回り込むように移動する。このとき、チップ１１とプリント回路基板１３との間には所定の隙間が設けられているので、プリント回路基板１３の回転動作は支障なく行われる。また、ワイヤーボンディングの接続部には樹脂１６、１７が添設されているので、ワイヤーが折り曲げ負荷を受けて断線する危険性を回避すると同時に、ワイヤーボンディングの接続部を樹脂１６、１７で保護することができる。

最後に、図４に示すように、ワイヤー１８に接触する樹脂、プラスチック、スポンジ等からなる突出部２０が取り付けられた保護カバー１９を取り付ける。

ここで、サーマルヘッド７の製造作業が終了する。

このように、このサーマルヘッド７では、通常のサーマルヘッド７と同様の後工程で製
造することができ、同じ部材を流用することもできる。そのため、新たに特殊な製造設備
を必要とせず、製造工程を大幅に簡略化することができる。したがって、高機能な製品を
低価格で提供することが可能となる。

なお、上述の実施形態においては、チップ１１の搭載面に対するプリント回路基板
１３の交差角度が９０°である場合について説明したが、この交差角度は必ずしも９０°
にする必要はなく、１８０°以下の任意の角度とすることができる。ただし、上述した効
果の度合やサーマルヘッド７の製造コストなどを考慮すれば、１５〜１３５°（望ましく
は、４５〜１３５°）が実用的な角度範囲である。すなわち、この交差角度が１５°以上
であると、発熱体１２と保護カバー１９との段差寸法Ｄ１が十分に確保されてストレート
パスに有利に働く。特に、この交差角度が４５°以上であれば、ストレートパス有利性に
加えて、サーマルヘッド７の副走査方向の外形寸法を大幅に縮小して小型化することが可
能となる。

なお、本実施形態では、保護カバーに取り付けられた突出部２０は、図４では、凸型のものを示したが、図５で示すように、凹型の面を持つ突出部２１でもよい。このときには、ワイヤーの曲がり具合にちょうど合わせることができるので、ワイヤーに無理な応力をかけないようにして押さえることができる。また、本実施形態では、保護カバーと突出部が別部材である場合で説明したが、それに限らず、保護カバーと突出部を一体に形成することも可能である。図６で示すように、金属製の保護カバー１９を用いる場合には、カバーの一部１９ａを内側が突出するように折り曲げ、少なくとも突出部のワイヤーに接触する表面には絶縁体からなる被覆部３０を設ければよい。この被覆部の厚みは適宜決めることができる。図７で示すように、保護カバー１９が樹脂等の絶縁体の場合には、突出部２０を一体成型で設けることができるため、製造がより簡単で好ましい。

なお、上述の実施形態においては、カードプリンタ１について説明したが、カードプリ
ンタ１以外の印画装置（例えば、バーコードプリンタ、ラベルプリンタ、ビデオプリンタ
、ファクシミリ、券売機など）に本発明を適用することもできる。

以上の実施形態で説明された構成、配置関係等については本発明が理解・実施できる程度に例示したものにすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

本発明は、業務用や民生用の各種プリンタ機器に搭載されるサーマルヘッド及び、そのサーマルヘッドを搭載した印画装置に広く利用できる。

印画装置の一種であるカードプリンタの斜視図である。 本発明に係るサーマルヘッドの製造方法の第１工程を示す断面図である。 本発明に係るサーマルヘッドの製造方法の第２工程を示す断面図である。 本発明に係るサーマルヘッドの製造方法の第３工程を示す断面図である。 本発明に係るサーマルヘッドの別の具体例の断面図である。 保護カバーの一例を示す断面図である。 保護カバーの一例を示す断面図である。 従来のサーマルヘッドの第１例を示す断面図である。 従来のサーマルヘッドの第２例を示す断面図である。

符号の説明

１ カードプリンタ（印画装置）
７ サーマルヘッド
１０ マウント
１１ 薄膜チップ（チップ）
１２ 発熱体
１３ プリント回路基板
１５ ドライバーＩＣ
１６、１７ 樹脂
１８ 絶縁性樹脂
１９ 保護カバー
２０ 突出部
２１ 突出部

Claims (4)

1. ドライバーＩＣを載置したプリント回路基板が、発熱体を備えるチップの搭載面に交
   差するように配置され、
   前記ドライバーＩＣと前記チップとがワイヤーボンディングで接続されており、
   前記ワイヤーボンディングの接続部には、樹脂が添設されており、
   前記ワイヤーボンディングの接続部を覆うように保護カバーが取り付けられており、
   前記保護カバー内面にワイヤーに接触する突出部を設けたことを特徴とするサーマルヘッド。
2. 前記保護カバーと前記突出部は一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載のサーマルヘッド。
3. 前記チップの搭載面に対する前記プリント回路基板の交差角度は、１５〜１３５°であ
   ることを特徴とする請求項１または２記載のサーマルヘッド。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のサーマルヘッドが組み込まれていることを特徴とする印画装置。

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