(57)【要約】【課題】製造コストを抑えながら所望の印字圧力を容易に確保できるようにする。【解決手段】突条のグレーズ層２２を発熱領域２０の下側にのみ設けるようにしたことにより、発熱領域２０の部分のみが突出してプラテンローラ３１の周側面を押圧することになる為、所望の印字圧力を容易に確保することができる。さらに、ボールボンディングによってヘッド基板１１の電極２４のパッド部２４Ａとボンディングワイヤ４１とを接続するようにしたことにより、バンプを形成することなく、平滑度の低いパッド部２４Ａに対してボンディングワイヤ４１を容易且つ強固に接続することができる。かくして、製造コストを抑えながら所望の印字圧力を容易に確保できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁板の一面上に、グレーズ層と前記グレーズ層上に積層され所定方向に配列された複数の発熱抵抗体となる発熱抵抗体層と前記発熱抵抗体層上に積層され前記発熱抵抗体に電流を供給する為の電極と前記発熱抵抗体及び前記電極を保護する為の保護被覆層とが設けられたヘッド基板と、駆動用ＩＣとを有するサーマルプリントヘッドであって、
前記グレーズ層は、
突条でなり、前記絶縁板の一面全体のうち、前記複数の発熱抵抗体によって形成される発熱領域の下側にのみ配置され、
前記電極は、
前記ヘッド基板の前記駆動用ＩＣと近接する箇所に、前記保護被覆層に覆われていないパッド部を有し、当該パッド部上に、ボールボンディングによってボンディングワイヤの一端が接続され、当該ボンディングワイヤの他端が、前記駆動用ＩＣと接続される
ことを特徴とするサーマルプリントヘッド。
【請求項２】
前記ボンディングワイヤの他端が、ステッチボンディングによって、前記駆動用ＩＣと接続される
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】
ボールボンディングによって前記ヘッド基板のパッド部と前記ボンディングワイヤの一端とを接続した後、ステッチボンディングによって前記ボンディングワイヤの他端と前記駆動用ＩＣとを接続する
ことを特徴とする請求項２に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項４】
前記駆動用ＩＣは、
前記ボンディングワイヤの他端と接続される部分に、導電性の補強部材が設けられている
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のサーマルプリントヘッドを有する
サーマルプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像記録デバイスであるサーマルプリントヘッド及びこれを有するサーマルプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
サーマルプリントヘッドは、ビデオプリンタ、イメージャ、シールプリンタ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、ヘッド基板上に配列された複数の発熱抵抗体によって形成される発熱領域の発熱により、感熱紙や製版フィルム、印画紙、メディアなどの媒体に印刷するものであり、低騒音、低ランニングコストなどの利点を持つ為、様々な開発が行われている。
【０００３】
一般に、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上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、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と電極をパターニングする。その後、発熱抵抗体及び電極の所定部分を覆う保護被覆層をスパッタ法などの薄膜形成法によって形成する。
【０００４】
このようにして製造されたヘッド基板と別途製造された駆動回路基板とが放熱基板の表面に固定される。さらにヘッド基板の電極と駆動回路基板に搭載された駆動用ＩＣ（Integrated  Circuit）とがボンディングワイヤなどによって接続され、駆動用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（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
このようなサーマルプリントヘッドを用いたサーマルプリンタは、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有している。このプラテンローラは、主走査方向に平行な軸を持ち、周側面がヘッド基板上の発熱領域に接するように配置されている。
【０００６】
このようなサーマルプリンタでは、例えば、放熱基板を裏面からバネなどでプラテンローラ側へと押圧して、プラテンローラの周側面と発熱領域との間に挿入された媒体を発熱領域に押し当てることで、媒体への印刷を行うようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２３０１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、図５（Ａ）に示すように、従来のサーマルプリントヘッドは、セラミック基板１００上の所定位置と、この所定位置から駆動回路基板側に離れた位置とに、それぞれ主走査方向（図中手前側から奥側への方向）に延びるグレーズ層１０１、１０２が形成されている。
【０００９】
駆動回路基板から遠い方の位置に形成されたグレーズ層１０１は、主として発熱領域１０３の保温層として機能するグレーズ層であり、円の一部を直線で切り取ったような断面形状でなる突条となっている。このグレーズ層１０１を、ここでは発熱領域グレーズ層１０１と呼ぶ。この発熱領域グレーズ層１０１の上に発熱領域１０３が形成される。これにより、発熱領域１０３も突条となり、プラテンローラ１０４の周側面は、この発熱領域１０３の形状にともなって変形する。
【００１０】
一方、駆動回路基板に近い方の位置に形成されたグレーズ層１０２は、主として電極１０５を平滑化して電極１０５とボンディングワイヤ（図示せず）との接続を容易且つ強固にする為のものであり、頂上部分が平坦な凸状に形成されている。このグレーズ層１０２を、ここでは、電極グレーズ層１０２と呼ぶ。電極１０５は、この電極グレーズ層１０２の頂上部分の上に積層された部分が平滑化され、この平滑化された部分にボンディングワイヤ（図示せず）が接続される。
【００１１】
このような従来のサーマルプリントヘッドの場合、発熱領域グレーズ層１０１が形成されている部分と、電極グレーズ層１０２が形成されている部分との２箇所がプラテンローラ１０４側に突出する為、発熱領域グレーズ層１０１と電極グレーズ層１０２との間隔が狭いと、電極グレーズ層１０２側の突出部分の一部がプラテンローラ１０４の周側面を押圧してしまうことになり、この結果、媒体（図示せず）を発熱領域１０３へ押し当てる圧力（これを印字圧力と呼ぶ）が弱まって印字が擦れるなどの不具合が起きてしまう。
【００１２】
このような問題に対しては、サーマルプリントヘッドから電極グレーズ層１０２を無くすことが有効だが、この場合、電極１０５の平滑度が低下して電極１０５とボンディングワイヤとを容易且つ強固に接続できなくなってしまう。そこで、例えば、図５（Ｂ）に示すように、電極１０５の保護被覆層１０６に覆われていないパッド部１０５Ａ上に保護被覆層１０６と同程度の厚さでなるバンプ１０７を形成して、このバンプ１０７を介して電極１０５とボンディングワイヤ（図示せず）とを接続することが考えられるが、この場合、サーマルプリントヘッドの製造工程に、バンプ１０７を形成する工程が追加される為、サーマルプリントヘッドの製造コストが増加してしまう。
【００１３】
このように、従来のサーマルプリントヘッドでは、所望の印字圧力を容易に確保しようとすると、製造コストが増加してしまうという問題を有していた。
【００１４】
本発明は、製造コストを抑えながら所望の印字圧力を容易に確保し得るサーマルプリントヘッド及びサーマルプリンタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述の目的を達成する為に、本発明に係るサーマルプリントヘッドは、絶縁板の一面上に、グレーズ層と前記グレーズ層上に積層され所定方向に配列された複数の発熱抵抗体となる発熱抵抗体層と前記発熱抵抗体層上に積層され前記発熱抵抗体に電流を供給する為の電極と前記発熱抵抗体及び前記電極を保護する為の保護被覆層とが設けられたヘッド基板と、駆動用ＩＣとを有するサーマルプリントヘッドであって、前記グレーズ層は、突条でなり、前記絶縁板の一面全体のうち、前記複数の発熱抵抗体によって形成される発熱領域の下側にのみ配置され、前記電極は、前記ヘッド基板の前記駆動用ＩＣと近接する箇所に、前記保護被覆層に覆われていないパッド部を有し、当該パッド部上に、ボールボンディングによってボンディングワイヤの一端が接続され、当該ボンディングワイヤの他端が、前記駆動用ＩＣと接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、突条のグレーズ層を発熱領域の下側にのみ設けるようにしたことにより、発熱領域の部分のみが突出してプラテンローラの周側面を押圧することになる為、所望の印字圧力を容易に確保することができる。さらに、平滑度の低い電極にも容易且つ強固に接続できるボールボンディングによって電極とボンディングワイヤを直接接続するようにしたことにより、別途バンプを形成する工程を追加することなく、電極とボンディングワイヤを容易且つ強固に接続できる。かくして、製造コストを抑えながら所望の印字圧力を容易に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るサーマルプリントヘッドのヘッド基板の部分断面図である。
【図２】本発明に係るサーマルプリントヘッドの一部切り欠き上面図である。
【図３】本発明に係るサーマルプリントヘッドを用いたサーマルプリンタの部分断面図である。
【図４】本発明に係るサーマルプリントヘッドのヘッド基板の電極とボンディングワイヤとの接続部分の拡大断面図である。
【図５】従来のサーマルプリントヘッドのヘッド基板の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係るサーマルプリンタ及びサーマルプリントヘッドの実施の形態を、図面を参照して説明する。尚、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。
【００１９】
［１．サーマルプリントヘッド及びサーマルプリンタの構成］
図１は、本発明に係るサーマルプリントヘッドにおけるヘッド基板の部分断面図である。図２は、サーマルプリントヘッドの一部切り欠き上面図である。図３は、サーマルプリントヘッドを用いたサーマルプリンタの部分断面図である。
【００２０】
サーマルプリントヘッド１０は、図３に示すように、ヘッド基板１１と、駆動回路基板１２と、放熱板１３とを有している。ヘッド基板１１と駆動回路基板１２は、それぞれ放熱板１３の同一面側に取り付けられている。ヘッド基板１１には、図２に矢印Ａで示す主走査方向に延びる帯状の発熱領域２０が形成されている。放熱板１３は、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。ヘッド基板１１の発熱領域２０に所定の発熱パターンを形成する為の制御信号や駆動電力は、駆動回路基板１２に入力され、さらにこの駆動回路基板１２と電気的に接続されたヘッド基板１１に入力される。
【００２１】
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３０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３１（図３参照）を有している。プラテンローラ３１は、主走査方向に平行な軸３２を持ち、周側面がヘッド基板１１の発熱領域２０に接するように配置されている。
【００２２】
このプラテンローラ３１の回転によって、プラテンローラ３１と発熱領域２０との間に挿入された感熱記録媒体３３は、主走査方向に直交する副走査方向（図３に矢印Ｂで示す方向）に移動する。感熱記録媒体３３は、例えば、発色温度以上に加熱されると発色する感熱紙である。サーマルプリンタ３０は、プラテンローラ３１によって感熱記録媒体３３を発熱領域２０に押し付けた状態で感熱記録媒体３３を副走査方向に移動させるとともに、発熱領域２０の発熱パターンを変化させることにより、所望の画像を感熱記録媒体３３上に形成する。
【００２３】
ヘッド基板１１は、図１に示すように、絶縁板としてのセラミック基板２１上に、グレーズ層２２、発熱抵抗体層２３、電極２４及び保護被覆層２５を積層したものである。
【００２４】
セラミック基板２１は、例えばアルミナなどの絶縁材料で形成された長方形の平板であり、このセラミック基板２１の長手方向が主走査方向と平行で、短手方向が副走査方向と平行になっている。このセラミック基板２１の一方の長辺側（図１の左側）に駆動回路基板１２が隣接している。
【００２５】
グレーズ層２２は、円の一部を直線で切り取ったような断面形状で主走査方向に延びる突条でなり、例えばガラスなどの絶縁材料で形成されている。このグレーズ層２２は、セラミック基板２１の一面（表面）全体に設けられているのではなく、一面全体のうち、駆動回路基板１２と隣接する長辺とは反対側の長辺に近接する位置にのみ設けられている。
【００２６】
さらにセラミック基板２１の一面には、グレーズ層２２を跨ぐようにして副走査方向に延び、且つ主走査方向に間隔を隔てるようにして発熱抵抗体層２３が積層されている。さらに、この発熱抵抗体層２３の上に、例えばアルミニウムでなる電極２４が積層されている。電極２４には、グレーズ層２２を跨ぐ部分の一部（例えば頂上部）に切欠部が形成されている。発熱抵抗体層２３は、この切欠部の下に位置する部分、つまり電極２４と重ならない部分が発熱抵抗体２６となる。発熱抵抗体２６は、電極２４を介して電流が流されることにより発熱する。
【００２７】
つまり、発熱抵抗体２６は、グレーズ層２２の上に、主走査方向に間隔を隔てて複数配列されている。この複数の発熱抵抗体２６によって、主走査方向に延びる帯状の発熱領域２０が形成される。さらに、セラミック基板２１の一面上には、発熱抵抗体２６及び電極２４を保護する為に、これらの必要部分を覆う保護被覆層２５が形成されている。
【００２８】
また、保護被覆層２５には、セラミック基板２１の駆動回路基板１２と隣接する長辺の近傍に、電極２４を露出させる開口２５Ａが形成されている。電極２４は、この開口２５Ａから露出する部分が、ボンディングワイヤ４１の一端と接続する為のパッド部２４Ａとなっている。
【００２９】
一方、駆動回路基板１２（図２及び図３参照）上には、ヘッド基板１１を駆動させる（つまり発熱領域２０を発熱させる）為の駆動回路が形成されている。この駆動回路は、例えば駆動用ＩＣ４０などの電気部品を有している。この駆動用ＩＣ４０は、ヘッド基板１１の電極２４のパッド部２４Ａと近接する位置に配置されていて、ボンディングワイヤ４１によってパッド部２４Ａと電気的に接続される。また、この駆動用ＩＣ４０と、駆動回路基板１２の駆動回路の配線パターンとが、ボンディングワイヤ４２（図３参照）によって電気的に接続される。
【００３０】
ここで、ヘッド基板１１の電極２４のパッド部２４Ａと、ボンディングワイヤ４１の一端とは、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ボールボンディングによって接続されている。すなわち、ボンディングワイヤ４１の一端に形成された球状のボール部４１Ａを、パッド部２４Ａに押し付けてボンディングワイヤ４１の一端とパッド部２４Ａとを接続するようになっている。このとき、ボンディングワイヤ４１のボール部４１Ａは、潰れるように変形してパッド部２４Ａに押し付けられる為、パッド部２４Ａの平滑度が低くても、ボンディングワイヤ４１をパッド部２４Ａに容易且つ強固に接続することができる。
【００３１】
尚、一例として、ボンディングワイヤ４１のワイヤ部４１Ｂの径Ｌ１は２０〜２５［μｍ］程度、ボール部４１Ａの径Ｌ２は６０〜７０［μｍ］程度、パッド部２４Ａの副走査方向の長さＬ３は２０〜３０［μｍ］程度となっている。よって、ボンディングワイヤ４１の一端とパッド部２４Ａとを接続したとき、ボール部４１Ａが、パッド部２４Ａを覆うとともに、パッド部２４Ａから副走査方向にはみ出してパッド部２４Ａ周辺の保護被覆層２５まで覆うようになっている。こうすることで、パッド部２４Ａの大きさ（つまり開口２５Ａの大きさ）のばらつきによらず、パッド部２４Ａとボンディングワイヤ４１とを確実に接続できるようになっている。
【００３２】
一方、ボンディングワイヤ４１の他端と、駆動用ＩＣ４０とは、ステッチボンディングによって接続されている。さらに、駆動用ＩＣ４０と、ボンディングワイヤ４１、４２とが、例えば樹脂４３によって封止されている。サーマルプリントヘッド１０及びサーマルプリンタ３０の構成は、以上のようになっている。
【００３３】
［２．サーマルプリントヘッドの製造方法］
次に、サーマルプリントヘッド１０の製造方法の一例について簡単に説明する。まず、セラミックで絶縁板を形成する。この絶縁板は、最終的に製造されるヘッド基板１１が複数切り出される大きさとする。次に、この絶縁板に、ガラスペーストをパターン印刷する。ここで印刷されるガラスペーストは、突条のグレーズ層２２を形成する位置に、帯状の盛り上がり部分が形成されたパターンとする。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て絶縁板に固着する。この結果、突条のグレーズ層２２が所定位置に形成される。
【００３４】
さらに、絶縁板及びグレーズ層２２の上に、発熱抵抗体層２３と、電極２４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２６と電極２４をパターニングする。その後、発熱抵抗体２６及び電極２４の所定部分を覆う保護被覆層２５をスパッタ法などの薄膜形成法によって形成する。
【００３５】
次に、保護被覆層２５が形成された絶縁板を、ダイシングなどによって切断することで、複数のヘッド基板１１に分割する。そして、分割された各ヘッド基板１１を、駆動回路基板１２とともに放熱板１３に載置する。さらに、ヘッド基板１１と駆動回路基板１２とをボンディングワイヤ４１、４２によってワイヤボンディング接続して、接続部分を樹脂４３で封止することにより、サーマルプリントヘッド１０が完成する。
【００３６】
尚、通常、ボンディングワイヤ４１による接続工程では、最初にボールボンディングを行って、その後、ステッチボンディングを行うようになっている。ゆえに、サーマルプリントヘッド１０の製造方法でも、電極２４のパッド部２４Ａとボンディングワイヤ４１の一端をボールボンディングで接続した後、ボンディングワイヤ４１の他端と駆動用ＩＣ４０とをステッチボンディングで接続するようになっている。
【００３７】
［３．まとめと効果］
ここまで説明したように、サーマルプリントヘッド１０は、突条のグレーズ層２２を、セラミック基板２１の一面全体のうち、主走査方向に配列された複数の発熱抵抗体２６によって形成される発熱領域２０の下側にのみ、設けるようにした。
【００３８】
これにより、サーマルプリントヘッド１０のヘッド基板１１は、突条のグレーズ層２２によって発熱領域２０の部分のみが、プラテンローラ３１側に突出してプラテンローラ３１の周側面を押圧することになる為、例えば、従来のように発熱領域２０以外の部分もプラテンローラ３１の周側面を押圧して印字圧力が弱まってしまうような状況を防ぐことができ、かくして、所望の印字圧力を容易に確保することができる。
【００３９】
くわえて、サーマルプリントヘッド１０は、ボールボンディングによってヘッド基板１１の電極２４のパッド部２４Ａとボンディングワイヤ４１とを接続するようにした。これにより、電極グレーズ層が省略されて平滑度が低くなっているパッド部２４Ａに対しても、ボンディングワイヤ４１を容易且つ強固に接続することができる。さらにこの場合、バンプを形成せずに、ボールボンディングによって直接パッド部２４Ａとボンディングワイヤ４１とを接続する為、バンプを形成する工程を省略できるので、バンプを形成しない場合と同様の製造工程で、サーマルプリントヘッド１０を製造することができる。
【００４０】
かくして、サーマルプリントヘッド１０は、製造コストを抑えながら所望の印字圧力を容易に確保することができる。
【００４１】
［４．他の実施の形態］
［４−１．他の実施の形態１］
尚、上述した実施の形態では、ヘッド基板１１の電極２４のパッド部２４Ａとボンディングワイヤ４１の一端とをボールボンディングで接続した後、ボンディングワイヤ４１の他端と駆動回路基板１２の駆動用ＩＣ４０とをステッチボンディングで接続するようにした。
【００４２】
ところで、ステッチボンディングでは、ボンディングワイヤ４１の他端をキャピラリーと呼ばれる工具で駆動用ＩＣ４０の端子側に強く押し付けて引きちぎる為、ボンディングワイヤ４１と駆動用ＩＣ４０の端子とを接続する際に、駆動用ＩＣ４０側に大きなストレスが加わる。この為、従来では、大きなストレスが加わっても問題のない電極２４のパッド部２４Ａとボンディングワイヤ４１の接続に、ステッチボンディングが用いられ、ボンディングワイヤ４１と駆動用ＩＣ４０との接続には、ステッチボンディングよりも加わるストレスが小さいボールボンディングが用いられていた。
【００４３】
つまり、上述した実施の形態のように、ボンディングワイヤ４１の他端と駆動回路基板１２の駆動用ＩＣ４０とをステッチボンディングで接続する場合、駆動用ＩＣ４０に大きなダメージが加わることのないよう、駆動用ＩＣ４０側を補強することが望ましい。そこで、例えば、駆動用ＩＣ４０の端子上に、金属でなる補強部材（つまり導電性を有する補強部材）を形成して駆動用ＩＣ４０の端子とボンディングワイヤ４１との間に、この補強部材を介在させることで、駆動用ＩＣ４０に大きなダメージが加わることを防ぐようにしてもよい。
【００４４】
［４−２．他の実施の形態２］
また、上述した実施の形態では、ボンディングワイヤ４１の一端とパッド部２４Ａとを接続したときに、ボール部４１Ａが、パッド部２４Ａを覆うとともに、パッド部２４Ａから副走査方向にはみ出してパッド部２４Ａ周辺の保護被覆層２５まで覆うようにした。これに限らず、例えば、ボンディングワイヤ４１のボール部４１Ａを、パッド部２４Ａを露出させる開口２５Ａに収まる程度の大きさにして、ボンディングワイヤ４１の一端とパッド部２４Ａとを接続したときに、ボール部４１Ａが、パッド部２４Ａからはみ出さないようパッド部２４Ａを覆うようにしてもよい。
【００４５】
［４−３．他の実施の形態３］
さらに、上述した各実施の形態のサーマルプリントヘッド１０及びサーマルプリンタ３０の構成は、一例であり、グレーズ層２２、及びパッド部２４Ａとボンディングワイヤ４１の接続部分以外の構成については、上述した各実施の形態とは異なる構成であってもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０……サーマルプリントヘッド、１１……ヘッド基板、１２……駆動回路基板、１３……放熱板、２０、１０３……発熱領域、２１、１００……セラミック基板、２２……グレーズ層、２３……発熱抵抗体層、２４、１０５……電極、２４Ａ、１０５Ａ……パッド部、２５、１０６……保護被覆層、２５Ａ……開口、２６……発熱抵抗体、３０……サーマルプリンタ、３１、１０４……プラテンローラ、４０……駆動用ＩＣ、４１、４２……ボンディングワイヤ、４１Ａ……ボール部、４１Ｂ……ワイヤ部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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