JP5195782B2

JP5195782B2 - サーマルヘッドおよび印画装置

Info

Publication number: JP5195782B2
Application number: JP2010030331A
Authority: JP
Inventors: 信一郎林; 佐藤　　誠
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2010-02-15
Filing date: 2010-02-15
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2024-10-14
Also published as: JP2010137576A

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および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５は従来のサーマルヘッドの第１例を示す断面図、図６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、薄膜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５に示すように、フレキシブル基板２６にドライバーＩＣ２５を実装し、このフレキシブル基板２６を薄膜チップ２１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６に示すように、ドライバーＩＣ３５が実装された第１リジット基板３７に、屈曲性のあるフレキシブル基板３４を介して、コネクタ類が実装された第２リジット基板３８を下向きに接続し、狭ピッチ化に対応すべく、ドライバーＩＣ３５と薄膜チップ３１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２６の回路を薄膜チップ２１と接合する際の難点として、例えば、フレキシブル基板２６の回路端子を薄膜チップ２１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ＩＣ２５は、フレキシブル基板２６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２６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２２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３７と第２リジット基板３８とをフレキシブル基板３４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３７が薄膜チップ３１の搭載面と同一平面上の前方にあるため、サーマルヘッド７の副走査方向（図６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、薄膜チップ３１の搭載面と同一平面上にある第１リジット基板３７にドライバーＩＣ３５が載置されているため、凸型形状の薄膜チップ３１の頂部に配置される発熱体３２と、ドライバーＩＣ３５を硬質メディアカードから保護する保護カバー３９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と発熱体を成膜したチップとが、互いに電気的接続をしない状態で隙間をあけて、それぞれの搭載面が互いに交差するように前記プリント回路基板とは別体のマウント上に配置され、前記ドライバーＩＣと前記発熱体とが、ワイヤーで接続されており、前記ワイヤーは、前記プリント回路基板の搭載面と同方向を向いた前記ドライバーＩＣの一面、及び、前記チップの搭載面と同方向を向いた前記発熱体の一面で、前記ドライバーＩＣ及び前記発熱体にそれぞれ接続され、かつ、前記プリント回路基板の搭載面と同方向を向いた前記ドライバーＩＣの一面における前記ワイヤーと前記ドライバーＩＣとの接続部と、前記チップの搭載面と同方向を向いた前記発熱体の一面における前記ワイヤーと前記発熱体との接続部には、それぞれにおいて個別に各接続部を保護するための硬質樹脂が形成された、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、前記チップの搭載面と前記プリント回路基板の搭載面との交差角度は略垂直であり、前記プリント回路基板が設けられた側の前記チップの端部は、前記プリント回路基板における前記ドライバーＩＣが載置された表面よりも突出し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、前記チップの搭載面と前記プリント回路基板の搭載面との交差角度は、１５〜１３５°であることを特徴とする。
また、請求項４に係るサーマルヘッドの発明は、前記ドライバーＩＣと前記発熱体とをつなぎ、前記硬質樹脂から露出した前記ワイヤーを被覆するように絶縁性樹脂が設けられていることを特徴とする。
また、請求項５に係るサーマルヘッドの発明は、２箇所の各前記接続部における硬質樹脂及び前記絶縁性樹脂を覆うように保護カバーが取り付けられていることを特徴とする。
また、請求項６に係る印画装置の発明は、前記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。

さらに、通常のサーマルヘッドと同様の後工程で作成でき、同じ部材も流用できる。そのため、新たな特殊な設備を必要とせず、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。

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。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。

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、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上には薄膜チップ（チップ）１１が搭載されており、薄膜チップ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の前方にはプリント回路基板１３が、薄膜チップ１１の搭載面に対して所定の角度（ここでは、９０°）で交差するように薄膜チップ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硬質樹脂１７が添設されている。また、ドライバーＩＣ１５は、薄膜チップ１１内の発熱体１２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硬質樹脂１６が添設されている。さらに、これらの硬質樹脂１６、１７間には、シリコーン樹脂などの絶縁性樹脂１８がワイヤーを被覆するように設けられている。また、ドライバーＩＣ１５、硬質樹脂１６、１７、絶縁性樹脂１８を覆うようにステンレス製の保護カバー１９が取り付けられている。

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、薄膜チップ１１の搭載面と同一平面上ではなく、薄膜チップ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、薄膜チップ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、薄膜チップ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、薄膜チップ１１の搭載面と同一平面上の前方ではなく、薄膜チップ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の副走査方向（図４の矢印Ａ、Ｂ方向）の外形寸法が十分に（例えば、８ｍｍ以下になるように）小さくなる。その結果、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。

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上に薄膜チップ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、硬質樹脂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を薄膜チップ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、薄膜チップ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、薄膜チップ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、硬質樹脂１６を塗布する。さらに、シリコーン樹脂などの絶縁樹脂（図示せず）で各ワイヤーの表面をコーティングする。

次に、プリント回路基板１３を所定の角度α（ここでは、α＝９０°）だけ硬質樹脂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、薄膜チップ１１の下方に回り込むように移動する。このとき、薄膜チップ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硬質樹脂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硬質樹脂１６、１７で保護することができる。さらに、各ワイヤーの表面は絶縁樹脂でコーティングされているので、ワイヤー同士が電気的に接触して導通する恐れはない。

最後に、図４に示すように、硬質樹脂１６、１７間に絶縁性樹脂１８を塗布し、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、薄膜チップ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。また、この交差角度が１３５°以下であると、プリント回路基板１３がマウント１０に当接する可能性が低く、サーマルヘッド７の既存の製造設備をそのまま利用できる長所がある。

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。

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……硬質樹脂
１８……絶縁性樹脂
１９……保護カバー

Claims

ドライバーＩＣを載置したプリント回路基板と発熱体を成膜したチップとが、互いに電気的接続をしない状態で隙間をあけて、それぞれの搭載面が互いに交差するように前記プリント回路基板とは別体のマウント上に配置され、
前記ドライバーＩＣと前記発熱体とが、ワイヤーで接続されており、
前記ワイヤーは、前記プリント回路基板の搭載面と同方向を向いた前記ドライバーＩＣの一面、及び、前記チップの搭載面と同方向を向いた前記発熱体の一面で、前記ドライバーＩＣ及び前記発熱体にそれぞれ接続され、
かつ、
前記プリント回路基板の搭載面と同方向を向いた前記ドライバーＩＣの一面における前記ワイヤーと前記ドライバーＩＣとの接続部と、前記チップの搭載面と同方向を向いた前記発熱体の一面における前記ワイヤーと前記発熱体との接続部には、それぞれにおいて個別に各接続部を保護するための硬質樹脂が形成された、
ことを特徴とする、サーマルヘッド。
前記チップの搭載面と前記プリント回路基板の搭載面との交差角度は略垂直であり、前記プリント回路基板が設けられた側の前記チップの端部は、前記プリント回路基板における前記ドライバーＩＣが載置された表面よりも突出していることを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド。
前記チップの搭載面と前記プリント回路基板の搭載面との交差角度は、１５〜１３５°であることを特徴とする、請求項１に記載のサーマルヘッド。
前記ドライバーＩＣと前記発熱体とをつなぎ、前記硬質樹脂から露出した前記ワイヤーを被覆するように絶縁性樹脂が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のサーマルヘッド。
２箇所の各前記接続部における硬質樹脂及び前記絶縁性樹脂を覆うように保護カバーが取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載のサーマルヘッド。
請求項１乃至５のいずれか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。