(57)【要約】【課題】被印刷媒体の搬送を阻害することなく、被印刷媒体との摩擦による静電気の帯電を抑制する。【解決手段】サーマルプリントヘッド１０の発熱体板２０は、絶縁基板２２の表面の抵抗体２４とボンディングパッド３１から延びて抵抗体２４に接続された電極２５と保護膜２６とを備え、放熱板３０に載置されている。回路基板１１は、放熱板３０の発熱体板２０と同じ側の面に載置される。発熱体板２０のボンディングパッド３１と発熱体板２０に搭載された駆動ＩＣ１７との間および駆動ＩＣ１７と回路基板１１上のＩＣ接続端子３２との間には、ボンディングワイヤ１８が架け渡されている。ボンディングパッド３１とＩＣ接続端子３２と駆動ＩＣ１７とボンディングワイヤ１８とは、封止樹脂２８で封止される。導電体膜１２は、保護膜２６と封止樹脂２８とを覆っている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱板と、
絶縁基板と、前記絶縁基板の表面に設けられた抵抗体と、ボンディングパッドから延びて前記抵抗体に接続された電極と、前記電極の前記ボンディングパッドを除く一部と前記抵抗体とを覆う電気絶縁性の保護膜と、を備えて前記放熱板に載置された発熱体板と、
ＩＣ接続端子を備えて前記放熱板の前記発熱体板と同じ側の面に載置された回路基板と、
前記発熱体板および前記回路基板のいずれかに搭載された駆動ＩＣと、
前記ボンディングパッドと前記駆動ＩＣとの間および前記駆動ＩＣと前記ＩＣ接続端子との間に架け渡されたボンディングワイヤと、
前記ボンディングパッドと前記ＩＣ接続端子と前記ドライバＩＣと前記ボンディングワイヤとを封止する封止樹脂と、
前記保護膜と前記封止樹脂とを覆う導電体膜と、
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】
前記導電体膜は、グランドに接地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。
【請求項３】
前記導電体膜は、前記回路基板の表面も覆っ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。
【請求項４】
前記導電体膜は、前記発熱体板および前記回路基板の側面も覆っている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。
【請求項５】
絶縁基板と、前記絶縁基板の表面に設けられた抵抗体と、ボンディングパッドから延びて前記抵抗体に接続された電極と、前記電極の前記ボンディングパッドを除く一部と前記抵抗体とを覆う電気絶縁性の保護膜と、を備えた発熱体板を形成する第１工程と、
ＩＣ接続端子を備えて前記放熱板の前記発熱体板と同じ側の面に載置された回路基板を形成する第２工程と、
前記発熱体板および前記回路基板のいずれかに駆動ＩＣを搭載する第３工程と、
前記第１工程と前記第２工程と前記第３工程の後に、前記発熱体板および前記回路基板を放熱板に載置する第４工程と、
前記第４工程の後に前記ボンディングパッドと前記駆動ＩＣとの間および前記駆動ＩＣと前記ＩＣ接続端子との間にボンディングワイヤを架け渡す第５工程と、
前記第５工程の後に、前記ボンディングパッドと前記ＩＣ接続端子と前記ドライバＩＣと前記ボンディングワイヤとを封止樹脂で封止する第６工程と、
前記保護膜と前記封止樹脂とを導電体膜で覆う第７工程と、
を具備することを特徴とするサーマルプリントヘッドの製造方法。
【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およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーマルプリントヘッドは、主走査方向に配列された複数の抵抗体を発熱させ、その熱により感熱記録紙などの被印刷媒体に文字や図形などの画像を形成する出力用デバイスである。このサーマルプリントヘッドは、バーコードプリンタ、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利用されている。
【０００３】
一般的なサーマルプリントヘッドは、放熱板と、放熱板に取り付けられた発熱体板と、発熱体板と同じ側で放熱板に取り付けられた回路基板とを備えている。この発熱体板の放熱板と相対する表面の反対側の表面の帯状に延びる発熱領域には、発熱抵抗体が所定の間隔で直線状に配列されている。また、発熱体を駆動する駆動回路の一部となるドライバＩＣは、たとえば発熱体板に搭載されている。ドライバＩＣを保護するために、カバーを設ける場合もある（たとえば特許文献１参照）。
【０００４】
このようなサーマルプリントヘッドを用いたプリンタは、一般的に、所定の弾性を持つ材料で円筒状に形成されたプラテンローラを備えている。このプラテンローラは、主走査方向を軸として、その側面が支持基板上の発熱領域に接するように配置され、その軸を中心に回転可能に設けられる。プラテンローラの回転によって、プラテンローラと発熱領域の間に挿入された媒体は、主走査方向に垂直な副走査方向に移動する。プラテンローラによって媒体を発熱領域に押し付けつつ、その媒体を副走査方向に移動させ、発熱領域の発熱パターンを媒体の移動とともに変化させることにより、所望の画像を被印刷媒体上に形成する。
【０００５】
被印刷媒体は、サーマルリンとヘッドの表面と接触しながら移動するため、静電気が帯電する場合がある。静電気の帯電は、被印刷媒体の搬送を阻害したり、サーマルプリントヘッド表面の保護膜の絶縁を破壊する場合がある。そこで、たとえば特許文献２には、発熱体板の絶縁性の保護膜の表面に、さらに導電性の保護膜を設ける方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１６９６９９号公報
【特許文献２】特開２００１−４７６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
被印刷媒体との摩擦による静電気の帯電の防止のためにサーマルプリントヘッドの表面に導電性の保護膜を設けたとしても、駆動ＩＣを保護するためのカバーを設けると被印刷媒体がその隙間あるいは段差に引っ掛かり、被印刷媒体の搬送が阻害される場合がある。駆動ＩＣを保護するためのカバーを用いない場合であっても、発熱体板と回路基板との間には、隙間あるいは段差が生じるため、被印刷媒体の搬送が阻害される場合がある。さらに、このようなカバーがない場合には、駆動ＩＣあるいはそれを封止した樹脂に被印刷媒体が衝突し、駆動ＩＣあるいは駆動ＩＣと発熱体板との間の配線が破損する可能性が高くなる。
【０００８】
そこで、本発明は、被印刷媒体の搬送を阻害することなく、被印刷媒体との摩擦による静電気の帯電を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、放熱板と、絶縁基板と、前記絶縁基板の表面に設けられた抵抗体と、ボンディングパッドから延びて前記抵抗体に接続された電極と、前記電極の前記ボンディングパッドを除く一部と前記抵抗体とを覆う電気絶縁性の保護膜と、を備えて前記放熱板に載置された発熱体板と、ＩＣ接続端子を備えて前記放熱板の前記発熱体板と同じ側の面に載置された回路基板と、前記発熱体板および前記回路基板のいずれかに搭載された駆動ＩＣと、前記ボンディングパッドと前記駆動ＩＣとの間および前記駆動ＩＣと前記ＩＣ接続端子との間に架け渡されたボンディングワイヤと、前記ボンディングパッドと前記ＩＣ接続端子と前記ドライバＩＣと前記ボンディングワイヤとを封止する封止樹脂と、前記保護膜と前記封止樹脂とを覆う導電体膜と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、サーマルプリントヘッドの製造方法において、絶縁基板と、前記絶縁基板の表面に設けられた抵抗体と、ボンディングパッドから延びて前記抵抗体に接続された電極と、前記電極の前記ボンディングパッドを除く一部と前記抵抗体とを覆う電気絶縁性の保護膜と、を備えた発熱体板を形成する第１工程と、ＩＣ接続端子を備えて前記放熱板の前記発熱体板と同じ側の面に載置された回路基板を形成する第２工程と、前記発熱体板および前記回路基板のいずれかに駆動ＩＣを搭載する第３工程と、前記第１工程と前記第２工程と前記第３工程の後に、前記発熱体板および前記回路基板を放熱板に載置する第４工程と、前記第４工程の後に前記ボンディングパッドと前記駆動ＩＣとの間および前記駆動ＩＣと前記ＩＣ接続端子との間にボンディングワイヤを架け渡す第５工程と、前記第５工程の後に、前記ボンディングパッドと前記ＩＣ接続端子と前記ドライバＩＣと前記ボンディングワイヤとを封止樹脂で封止する第６工程と、前記保護膜と前記封止樹脂とを導電体膜で覆う第７工程と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被印刷媒体の搬送を阻害することなく、被印刷媒体との摩擦による静電気の帯電を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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における断面図である。
【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における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を用いたサーマルプリンタの一部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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における断面図である。図２は、本実施の形態のサーマルプリントヘッドの一部切欠き上面図である。
【００１５】
本実施の形態のサーマルプリントヘッド１０は、発熱体板２０、回路基板１１および放熱板３０を有している。発熱体板２０および回路基板１１は、放熱板３０に載置されている。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板である。
【００１６】
発熱体板２０は、基板２２とグレーズ層２３と抵抗体２４と電極２５と保護膜２６と駆動ＩＣを有している。基板２２は、たとえばたとえばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などの絶縁体で長方形の板状に形成されている。グレーズ層２３は、基板２２の一方の表面に、たとえば酸化珪素（ＳｉＯ２）で層状に形成されている。
【００１７】
抵抗体２４は、グレーズ層２３の表面に層状に、たとえばサーメットで形成されている。抵抗体２４は、基板２２の長手方向、すなわち主走査方向に間隔を置いて複数設けられている。また、抵抗体２４は、主走査方向に垂直な副走査方向に延びている。
【００１８】
電極２５は、抵抗体２４の表面に層状に、たとえばアルミニウムで形成される。電極２５は、間隙を挟んで幅走査方向に延びている。抵抗体２４上の間隙に対して一方に延びる電極２５は、ボンディングパッド３１から延びている。このボンディングパッド３１から延びる電極２５は、それぞれの抵抗体２４に独立して接続されている。抵抗体２４上の間隙に対してボンディングパッド３１と反対側に延びる電極２５は、共通電極３３に接続されている。
【００１９】
電極２５を流れてきた電流は、抵抗体２４上の間隙の部分では抵抗体２４を通ることとなるため、抵抗体２４の間隙に対応する部分が発熱部となる。この発熱部は、基板２２の長手方向、すなわち主走査方向に間隔をおいて配列されて、主走査方向に延びる発熱領域を形成している。
【００２０】
電極２５のボンディングパッド３１を除く一部とグレーズ層２３と抵抗体２４とは、電気絶縁性の材料で形成された保護膜２６で覆われている。発熱部に電流を流す半導体集積回路である駆動ＩＣ１７は、グレーズ層２３の表面のたとえばボンディングパッド３１の近傍で外周に近い位置に搭載されている。
【００２１】
回路基板１１は、たとえば長方形の板状に形成されている。回路基板１１には、長辺に沿って間隔を置いて設けられたＩＣ接続端子３２を含む電気回路が形成されている。また回路基板１１上の電気回路には、グランド部３５が形成されている。回路基板１１の表面の大部分は、電気絶縁性の膜３４で覆われている。ＩＣ接続端子３２の近傍およびグランド部３５の一部にはこの膜３４は形成されておらず、ＩＣ接続端子３２およびグランド部３５の一部は回路基板１１の表面に露出している。また、回路基板１１は、放熱板３０の発熱体板２０と同じ側の面に、たとえばＩＣ接続端子３２が隣接する長辺が発熱体板２０のボンディングパッド３１が並んだ長辺と向かい合うように、載置されている。駆動ＩＣ１７は、回路基板１１上に搭載してもよい。
【００２２】
ボンディングパッド３１と駆動ＩＣ１７との間、および、駆動ＩＣ１７とＩＣ接続端子３２との間には、ボンディングワイヤ１８が架け渡されている。ボンディングパッド３１とＩＣ接続端子３２と駆動ＩＣ１７とボンディングワイヤ１８とは、封止樹脂２８で封止されている。封止樹脂２８は、ボンディングパッド３１の近傍の保護膜２６で覆われていない部分およびＩＣ接続端子３２近傍の電気絶縁性の膜３４で覆われていない部分も覆っている。
【００２３】
さらに、本実施の形態のサーマルプリントヘッド１０の表面には、保護膜２６と封止樹脂２８とを覆う、たとえば１〜２μｍ程度の厚さの導電体膜１２が形成されている。導電体膜１２は、たとえばＴｉＣ、Ｔｉ、ＴｉＣＮ、Ｃｒ、ＣｒＮなどの金属あるいは金属間化合物などの電気導電性を有する材料で形成されている。導電体膜１２を形成する材料によっては、硬すぎて脆くなる場合がある。そこで、導電体膜１２の厚さは、材料の延性などの特性に応じて適宜調節する。
【００２４】
導電体膜１２は、回路基板１１の電気絶縁性の膜３４で覆われていないグランド部３５の一部の表面にも形成されている。このため、導電体膜１２の全体は、回路基板１１のグランド部３５と同電位となる。
【００２５】
図３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一部の断面図である。
【００２６】
この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、所定の弾性を持つ材料で円筒状に形成されたプラテンローラ５０を有している。このプラテンローラ５０は、主走査方向に平行な直線上に軸５２を持ち、この軸５２を中心に回転可能に設けられる。また、プラテンローラ５０は、その側面が発熱体板２０の抵抗体２４上の発熱部の上の導電体膜１２と接するように配置される。サーマルプリントヘッド１０の発熱部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は、回路基板１１に入力され、さらに回路基板１１と電気的に接続された発熱体板２０に入力される。
【００２７】
プラテンローラ５０の回転によって、プラテンローラ５０とサーマルプリントヘッド１０の発熱部との間に挿入された被印刷媒体６０は、主走査方向に対して垂直な副走査方向に移動する。被印刷媒体６０は、発色温度以上に加熱されると発色する、たとえば感熱紙である。プラテンローラ５０によって被印刷媒体６０を発熱部に押し付けつつ、その被印刷媒体６０を副走査方向に移動させ、発熱領域２４の発熱パターンを感熱記録媒体６０の移動とともに変化させることにより、所望の画像を被印刷媒体６０上に形成する。
【００２８】
次に、本実施の形態のサーマルプリントヘッドの製造方法について説明する。
【００２９】
まず、基板２２となる絶縁板を形成し、この絶縁板の表面にガラスペーストを印刷する。次に、ガラスペーストが印刷された絶縁板を焼成する。これにより、パターン印刷されたガラスが溶融し、絶縁板に固着する。その後、グレーズ層２３の表面に、サーメットなどの抵抗材料をスパッタリングなどで固着させる。
【００３０】
その後、所定の形状の抵抗体２４を形成するように、エッチングにより抵抗材料をパターニングする。さらに、抵抗体２４が形成された板に、アルミニウムなどの導電性材料をスパッタリングなどで固着させる。その後、所定の形状の電極２５を形成するように、エッチングにより導電性材料をパターニングする。
【００３１】
さらに、電極２５が形成された板の表面に保護膜２６を形成する。また、所定の位置に駆動ＩＣ１７を配置する。
【００３２】
これにより発熱体板２０ができあがる。なお、１つの発熱体板２０よりも大きな絶縁板上に、複数の発熱体板２０に対応するグレーズ層２３、抵抗体２４、電極２５および保護膜２６を形成した後、ダイシングなどによって複数の発熱体板２０に分割してもよい。また、グレーズ層２３の形成後、電極２５の形成後、あるいは、保護膜２６の形成後などに、複数の発熱体板２０に対応する部分に分割してもよい。
【００３３】
このようにして形成された発熱体板２０を、回路基板１１とともに放熱板３０に載置する。その後、発熱体板２０と回路基板１１をボンディングワイヤ１８で結線し、さらにボンディングワイヤ１８による結線部を封止樹脂２８で封止する。
【００３４】
その後、封止樹脂２８で一部が封止された発熱体板２０と回路基板１１と放熱板３０との組立体の表面に導電体膜１２を形成する。導電体膜１２は、たとえば蒸着によって形成する。導電体膜１２の形成は、蒸着だけでなく、イオンプレーティングあるいはスパッタリングによって行うこともできる。
【００３５】
組立体に導電体膜１２を蒸着させる場合、まず、この組立体を容器中に収めて、その容器から気体を排出することによって真空度を高める。その後、たとえば室温のまま、組立体にＴｉＣなどを蒸着させる。この際、この組立体の温度が過度に高温とならないように、比較的ゆっくりと成膜していくことが好ましい。導電体膜１２の蒸着の前に、導電体膜１２が形成される表面の表面粗さを高めておくことが好ましい。
【００３６】
導電体膜１２を形成する際に、封止樹脂２８で一部が封止された発熱体板２０と回路基板１１と放熱板３０との組立体を高温にしないことによって、封止樹脂２８や回路基板１１などの構成材料の熱劣化あるいは高温になることによる破損が抑制される。一方、導電体膜１２が形成される表面の表面粗さを高めておくことにより、その表面に導電体膜１２がより強固に固着し、導電体膜１２の形態安定性が向上する。
【００３７】
外部からの電力あるいは信号が入力される端子部分などの導電体膜１２を形成してはいけない部分をカバーなどで覆った状態で成膜することにより、所定の部分にのみ導電体膜１２を形成することができる。導電体膜１２は、たとえばサーマルプリントヘッド１０の側面や裏面にも形成してもよい。側面や裏面にも導電体膜１２を形成する場合には、共通電極３３など接地電位となるべき導電体以外には、カバーで覆うなどによって、導電体膜１２が接しないようにする。
【００３８】
本実施の形態のサーマルプリントヘッド１０では、保護膜２６と封止樹脂２８の表面が導電体膜１２で覆われている。このため、被印刷媒体６０との摩擦による静電気の帯電を抑制できる。
【００３９】
また、駆動ＩＣ１７、ボンディングワイヤ１８およびこれらを封止する封止樹脂２８は、導電体膜１２で覆われている。このため、被印刷媒体６０の衝突による破損を抑制することができる。その結果、駆動ＩＣ１７などを保護するためのカバーを設ける必要がなくなり、カバーを設けることによって必然的に生じる継ぎ目あるいは段差が無くなる。さらに、被印刷媒体６０が接する可能性がある表面部分の全体を導電体膜１２で覆うことにより、被印刷媒体６０が接する可能性がある表面部分に継ぎ目がなくなる。したがって、被印刷媒体６０の搬送を阻害する原因が減り、被印刷媒体６０の搬送がスムースになる。
【００４０】
また、回路基板１１およびその他の部分には、高周波駆動回路が形成されている。しかし、回路基板１１などは導電体膜１２で覆われているため、外部からのノイズの侵入あるいは外部へのノイズの漏えいがシールドされる。ノイズ対策の効果は、より広い部分、たとえばサーマルプリントヘッド１０の側面や裏面を導電体膜１２で覆うことにより高めることができる。
【００４１】
蒸着などによる導電体膜１２の形成の際に、導電体膜１２がグランドに接続されるようにしておくことにより、静電気の帯電防止のための導電体膜１２を別途グランドに接続する必要がない。このため、部品点数が減少し、また、組立に要する時間が減少する。
【符号の説明】
【００４２】
１０…サーマルプリントヘッド、１１…回路基板、１２…導電体膜、１７…駆動ＩＣ、１８…ボンディングワイヤ、２０…発熱体板、２２…基板、２３…グレーズ層、２４…抵抗体、２５…電極、２６…保護膜、２８…封止樹脂、３１…ボンディングパッド、３２…ＩＣ接続端子、３３…共通電極、３４…膜、３５…グランド部、３０…放熱板、５０…プラテンローラ、５２…軸、６０…被印刷媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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