(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面に線状に延びる突条および前記突条に間隔をおいて窪みが形成された絶縁基板と、
前記突条に直線状に配列された複数の発熱抵抗体と、
前記発熱抵抗体から前記窪みの内部に設けられた端子に延びる第１配線と、
前記窪み部分から前記発熱抵抗体とは反対側に延びる第２配線と、
前記発熱抵抗体および前記第１配線を覆う保護層と、
前記窪みに配置された駆動素子と、
前記駆動素子から前記端子および前記第２配線に架け渡されたワイヤと、
前記駆動素子および前記ワイヤを封止し、前記絶縁基板表面からの板厚方向の高さが前記突条と前記窪みとの間の前記保護層の高さ以下である封止樹脂と、
前記第２配線の前記窪み部分とは反対側の端部に接続され前記絶縁基板表面からの板厚方向の高さが前記封止樹脂の高さ以下であるフレキシブル基板と、
を具備することを特徴とするサーマルプリントヘッド。
【請求項２】
前記突条部分を除く前記保護層、前記封止樹脂および前記フレキシブル基板の表面を揃え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。
【請求項３】
前記第２配線と前記フレキシブル基板との間は異方性導電膜で接続され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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーマルプリントヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
サーマルプリントヘッドは、発熱部での発熱を用いて、たとえばインクリボンの熱転写方式あるいは感熱記録方式によって、文字などの画像を形成する出力用デバイスである。このようなサーマルプリントヘッドは、バーコードプリンタや、計量器、デジタル製版機、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記録機器に広く用いられている。一般的に、サーマルプリントヘッドは、画像形成あるいはオーバーコート処理のための発熱部が設けられた抵抗体板およびその発熱部への通電駆動を行う駆動ＩＣが搭載された駆動回路基板などを、放熱基板の一主面上に配置して構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０６８０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
サーマルプリントヘッドの駆動回路基板は、たとえばＰＣＢを用いたものが多い。発熱体板と駆動回路基板との間の電気的接続には、ワイヤボンディングが用いられる。ワイヤボンディングの信頼性の確保のために、ボディングワイヤなどは、エポキシ樹脂で封止される。発熱体板と駆動回路基板とを樹脂封止する場合、両者の熱膨張差によって、たわみが生じて、発熱抵抗体の配列の直線性が損なわれることがある。発熱抵抗体の配列の直線性が損なわれた場合には、プリンターへの取り付けの際の印画位置の調整に過大な時間を要することがある。
【０００５】
また、サーマルプリンタでは、印刷メディアは、プラテンローラによって発熱抵抗体に押し付けられた状態で搬送される。封止樹脂は、発熱抵抗体と同一面側に形成されるため、印刷メディアが引っかかったり、ぶつかったりするなど、印刷メディアの搬送を阻害する場合がある。これは、サーマルプリントヘッドの小型化に伴い、発熱抵抗体と封止樹脂との距離が小さくなると特に顕著である。また、印刷メディアが硬いカードなどの硬質媒体の場合には、印刷メディアを直線的に搬送する必要がある。封止樹脂の存在によって、直線的な印刷メディアの搬送経路を確保できない場合もある。発熱抵抗体のたわみを抑制するため封止材料を柔軟性のあるシリコーン樹脂などに代えると、ワイヤボンディングの信頼性が低下する。
【０００６】
そこで、本発明は、サーマルプリントヘッドにおいて、発熱抵抗体と駆動素子との電気的接続の健全性を維持しつつ、印刷メディアを円滑に搬送できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、主面に線状に延びる突条および前記突条に間隔をおいて窪みが形成された絶縁基板と、前記突条に直線状に配列された複数の発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体から前記窪みの内部に設けられた端子に延びる第１配線と、前記窪み部分から前記発熱抵抗体とは反対側に延びる第２配線と、前記発熱抵抗体および前記第１配線を覆う保護層と、前記窪みに配置された駆動素子と、前記駆動素子から前記端子および前記第２配線に架け渡されたワイヤと、前記駆動素子および前記ワイヤを封止し、前記絶縁基板表面からの板厚方向の高さが前記突条と前記窪みとの間の前記保護層の高さ以下である封止樹脂と、前記第２配線の前記窪み部分とは反対側の端部に接続され前記絶縁基板表面からの板厚方向の高さが前記封止樹脂の高さ以下であるフレキシブル基板と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、サーマルプリントヘッドにおいて、発熱抵抗体と駆動素子との電気的接続の健全性を維持しつつ、印刷メディアを円滑に搬送できるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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断面図である。
【図２】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切欠き上面図である。
【図３】本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態における有効印画長と発熱体板の曲がり量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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、本発明はこれに限定されない。
【００１１】
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断面図である。図２は、本実施の形態におけるサーマルプリントヘッドの発熱体板の一部切欠き上面図である。
【００１２】
サーマルプリントヘッド１０は、発熱体板２０とフレキシブル基板１２と放熱板１４とを有している。放熱板１４は、たとえばアルミニウム製の板である。
【００１３】
発熱体板２０は、セラミック基板２１とグレーズ層２２と抵抗体２３と配線２４と保護層２５とを有している。セラミック基板２１は、たとえばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）製の板である。
【００１４】
セラミック基板２１は、主走査方向に延びる第１長辺３１およびこれに対向しかつ平行な第２長辺３２を持つ長方形に形成されている。セラミック基板２１の第１長辺に近い位置には、長辺方向に帯状に延びる窪み４１が形成されている。窪み４１の深さは、たとえば５００μｍである。窪み４１の幅は、たとえば５００μｍである。窪み４１は、底部と側壁とで囲まれている。セラミック基板２１の短手方向の両側の側壁は、斜面になっている。
【００１５】
グレーズ層２２は、セラミック基板２１の窪み４１が形成された側の表面を覆うように形成されている。また、グレーズ層２２の窪み４１よりも第２長辺３２側には、第２長辺に沿って延びる突条２６が形成されている。セラミック基板２１およびグレーズ層２２によって、電気的に絶縁性の絶縁基板が構成されている。したがって、セラミック基板２１およびその表面に形成されたグレーズ層２２からなる絶縁基板の主面、すなわちグレーズ層２２の表面には、窪み４１が形成されている。
【００１６】
抵抗体２３および配線２４は、グレーズ層２２の表面に積層されている。第２長辺３２の近傍において、抵抗体２３および配線２４は、短辺方向に延びて、それらが長辺方向に間隔をおいて配列されたパターンに形成されている。抵抗体２３の一部には配線２４が存在しない部分がある。空隙で挟まれた配線２４の間の抵抗体２３は、電流が流れることによって発熱する抵抗発熱部となっている。
【００１７】
抵抗発熱部に接続された配線２４は、窪み４１の底部まで延びている。また、発熱抵抗部とは独立した配線２４が窪み４１の底部から第１長辺３１近傍の接続端子まで延びている。窪み４１の短手方向の両側の側壁は、底部から傾いて上昇する斜面であるから、たとえばフォトエングレービングプロセスなどの手法により、配線２４をパターニングすることができる。
【００１８】
保護層２５は、グレーズ層２２と抵抗体２３と配線２４とを覆っている。保護層２５は、窪み４１よりも抵抗発熱部側の全面、すなわち窪み４１の第２長辺３２側の端縁から第２長辺３２までを覆っている。
【００１９】
窪み４１の底には、駆動素子１３が載置されている。駆動素子１３の幅は、たとえば２５０μｍである。駆動素子１３の高さは、たとえば３００μｍである。駆動素子１３の長さは、たとえば７ｍｍである。
【００２０】
窪み４１の底部の配線２４と駆動素子１３との間にはボンディングワイヤ１６が架け渡されている。窪み４１には封止樹脂１７が流し込まれていて、駆動素子１３およびボンディングワイヤ１６を封止している。
【００２１】
サーマルプリントヘッド１０の第１長辺３１近傍に第１長辺３１に沿って配列された接続端子１５は、ＡＣＦ（異方性導電膜）１８を介してフレキシブル基板１２に接続されている。フレキシブル基板１２には、配線パターンが形成されていて、必要に応じて電気素子が搭載されている。フレキシブル基板１２には、外部から印画に必要な信号や電力を供給するコネクタ１１が取り付けられている。フレキシブル基板１２のＡＣＦ１８と接していない部分には、ガラスエポキシ板などの補強板１９を沿わせてもよい。
【００２２】
このようなサーマルプリントヘッド１０を用いたサーマルプリンタは、プラテンローラ５０を有している。プラテンローラ５０は、抵抗発熱部が配列された発熱領域と平行な回転軸を中心に回転する弾性を持つ円柱である。プラテンローラ５０によって副走査方向に搬送される被印刷媒体５１が発熱領域に押し付けられた状態で、駆動素子１３によって所定のパターンで抵抗体層２３に電流を流すことにより、所望のパターンの画像が被印刷媒体５１上に形成される。
【００２３】
サーマルプリントヘッド１０の発熱体板２０を駆動回路が形成された回路基板と接続する際に、両者にボンディングワイヤを架け渡して樹脂で封止する場合、硬化前後の樹脂の収縮により、発熱体板２０が曲がる可能性がある。しかし、本実施の形態では、封止樹脂１７が硬質の回路基板などと接合されていないため、封止樹脂１７の収縮により発熱体板２０に曲がりが生じる可能性が低減される。
【００２４】
図３は、本実施の形態における有効印画長と発熱体板の曲がり量と関係を示すグラフである。図３には、回路基板としてフレキシブル基板１２ではなく硬質基板を用い、発熱体板との間をエポキシ樹脂あるいはシリコーン樹脂で封止した場合の結果についても併せて示した。
【００２５】
図３に示すように、発熱体板の曲がり量は、有効印画長の増大とともに大きくなる。また、発熱体板と硬質基板との間をシリコーン樹脂で封止することにより、エポキシ樹脂で封止する場合に比べて、発熱体板の曲がりを低減できることがわかる。さらに、本実施の形態のように、回路基板との間をＡＣＦ１５で接続し、シリコーン樹脂を封止樹脂１７として窪み４１に充填した場合には、発熱体板２０の曲がりを低減できることがわかる。
【００２６】
また、窪み４１を設けているため、封止樹脂１７の最上部の絶縁基板表面の板厚方向の高さを、突条２６の最頂部以下とすることができる。このため、封止樹脂１７が被印刷媒体５１と干渉する可能性を低減できる。したがって、封止樹脂１７にある程度柔らかい樹脂を用いても、ボンディングワイヤ１６の健全性が損なわれる可能性を低減することができる。
【００２７】
さらに、封止樹脂１７の最上部を発熱領域よりも窪み４１側の保護被膜２５の表面の高さと揃えることにより、被印刷媒体５１が封止樹脂１７に引っかかって、その搬送が阻害される可能性が低減される。とくに、封止樹脂１７の最上部よりもフレキシブル基板１２の最上面を低くしておくと、封止樹脂１７の下流側での被印刷媒体５１とサーマルプリントヘッド１０の干渉の可能性が低減され、より円滑な搬送が可能となる。
【００２８】
このように、本実施の形態によれば、発熱抵抗体と駆動素子との電気的接続の健全性を維持しつつ、印刷メディアを円滑に搬送できる。
【００２９】
製造時には、窪み４１の側壁が封止樹脂１７の流れ止めとなるため、硬化前の流動性が高い樹脂を封止樹脂として用いる場合であっても、発熱領域側への流れ出しのおそれが小さくなる。したがって、封止樹脂１７の材料の選択の幅が広がり、柔軟性の高いシリコーン樹脂を選択することもできる。
【００３０】
製造時の接続端子１５側への封止樹脂１７の流れ出しを防ぐため、予め、フレキシブル基板１２を固定した状態で樹脂封止してもよい。また、接続端子１５と窪み４１との間に堰を設けてもよい。
【００３１】
また、本実施の形態では、複数の駆動素子１３を一つの窪み４１に配置することとしているが、一つの駆動素子１３毎に窪み４１を形成してもよい。この場合、封止樹脂１７の使用量を低減することができる。
【００３２】
本実施の形態では、窪み４１を一段としているが、たとえば２段の窪みを形成してもよい。窪みの一段目の深さをたとえば１００μｍとし、２段目の深さを５００μｍとする。
【００３３】
この場合、抵抗発熱部に接続された端子と駆動素子１３との間のワイヤリングを、駆動素子１３が配置された底部よりも一段高い位置で行う。これにより、配線２４の位置の板厚方向への変動を小さくすることができる。このため、パターニングの際のフォトエッチングでマスクとレジストとの距離を小さくすることができ、多数の抵抗発熱部に接続された配線２４をより精密にパターニングすることができる。
【００３４】
窪み４１は、セラミック基板２１を研磨して形成することができる。あるいは、焼結前に窪み４１に対応する窪みを形成しておいて、焼結後に窪み４１が形成されるようにしておいてもよい。また、セラミックの平板の表面に他のセラミックの平板を接着して、窪み４１を形成してもよい。
【００３５】
また、回路基板として、フレキシブル基板１２ではなく、ＰＣＢ基板などを用いてもよい。ただし、この場合であっても、回路基板と発熱体板２０との間の接続には、ワイヤボンディングは用いず、ＡＣＦ１８を用いる。さらに、この場合であっても、接続端子１５が形成されている部分を回路基板の厚み分保護層２５の高さよりも低くしておくことにより、被印刷媒体５１と回路基板との干渉を低減することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０…サーマルプリントヘッド、１１…コネクタ、１２…フレキシブル基板、１３…駆動素子、１４…放熱板、１５…接続端子、１６…ボンディングワイヤ、１７…封止樹脂、１８…ＡＣＦ、１９…補強板、２０…発熱体板、２１…セラミック基板、２２…グレーズ層、２３…抵抗体、２４…配線、２５…保護層、２６…突条、３１…第１長辺、３２…第２長辺、４１…窪み、５０…プラテンローラ、５１…被印刷媒体
【図１】
0005859259.tif 000002
【図２】
0005859259.tif 000003
【図３】
0005859259.tif 000004