JPH05229160A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】曲折が困難な印刷媒体に対する印刷を確実に行
い、しかも印刷品質の向上、印刷濃度むらの発生防止を
図る。 【構成】サーマルヘッド先端部２１はセラミック基板２
２の凸部上にガラスグレーズ２３を形成し、その上に複
数の発熱抵抗体からなる発熱抵抗体列２４を形成し、さ
らにその上にガラスグレーズの上の発熱抵抗体列を残し
て一方の側に共通電極２５を形成し、他方の側に個別電
極２６を形成する。各個別電極の接続端子部２８の上に
は異方性導電フィルム３０が仮接着され、また共通電極
の接続端子部２９の上には金ペースト３１が塗布され、
この各接続端子部にフレキシブルケーブルの一端側端子
部が接続される。フレキシブルケーブルは途中で直角に
折曲がりその他端側端子部は回路基板に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばプリペイドカー
ド等曲げるのが困難な印刷媒体に印刷するに適した端面
型サーマルヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、基体の一面に複数の発熱体からな
る発熱体列を形成した第１の基板を装着すると共に前記
基体の一面とは略直角な他の一面に各発熱体の発熱を制
御する発熱体制御回路を形成した第２の基板を装着し、
第１の基板の回路部と第２の基板の回路部をフレキシブ
ルケーブルで接続して全体の小形化を実現したサーマル
ヘッドとしては、例えば特開平１−１１３２６２号公報
のものが知られている。

【０００３】すなわち図３に示すように、このサーマル
ヘッド１は固定用ベース２の一面に発熱抵抗体３を形成
するとともに共通電極４及び個別電極５を形成した発熱
体基板６を取付け、固定用ベース２の上記一面とは直角
方向の他の一面にドライバーＩＣ７及びプリント基板８
を取付け、発熱体基板６の回路部とドライバーＩＣ７を
フレキシブルなボンディングリード９で接続し、ドライ
バーＩＣ７とプリント基板８をボンディングリード１０
で接続して構成されている。そしてドライバーＩＣ７、
個別電極５、ボンディングリード９，１０等が保護カバ
ー１１で覆われている。

【０００４】そしてサーマルヘッド１の発熱抵抗体３と
対向する位置にプラテンローラ１２を配置し、またサー
マルヘッド１に転写フィルムシート１３が入ったカート
リッジ１４を添設し、発熱抵抗体３とプラテンローラ１
２との対向部を転写フィルムシート１３及び記録紙１５
が通過するようになっている。

【０００５】このプリンタでは印刷データに基づいてド
ライバＩＣ７が動作し、その動作で発熱抵抗体３に通電
が選択的に行なわれ、その発熱で転写フィルムシート１
３のインクが溶融して記録紙１５上に付着され、これが
プラテンローラ１２の回転により記録紙１５の搬送及び
転写フィルムシート１３の移動とともに連続して行なわ
れて記録紙１５上に文字や図形等の印刷が行なわれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このサーマルヘッド１
は個別電極５とボンディングリード９との接続部に転写
フィルムシート１３や記録紙１５が接触するのを保護カ
バー１１で防止する構成となっているため、保護カバー
１１が発熱抵抗体３よりもプラテンローラ側に突出す
る。このため発熱抵抗体３にプラテンローラ１２により
押圧される記録紙１５は保護カバー１１との段差のため
に曲折されることになる。従ってこのようなサーマルヘ
ッド１を使用したプリンタではプリペイドカードのよう
な曲折が困難な印刷媒体に対しては印刷ができないとい
う問題があった。

【０００７】そこで本発明は、曲折が困難な印刷媒体に
対する印刷が確実にでき、しかも印刷品質を向上できる
とともに印刷濃度むらの発生を防止できるサーマルヘッ
ドを提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、基体の一面に
複数の発熱体からなる発熱体列を形成した第１の基板を
装着すると共に基体の一面とは略直角な他の一面に各発
熱体の発熱を制御する発熱体制御回路を形成した第２の
基板を装着し、第１の基板の回路部と第２の基板の回路
部をフレキシブルケーブルで接続してなり、各発熱体個
々に接続された各個別電極とフレキシブルケーブルとを
異方性導電フイルムを使用して接続し、各発熱体に共通
に接続された共通電極とフレキシブルケーブルとの接続
を金属間共晶接続にしたものである。

【０００９】

【作用】このような構成の発明においては、基体の一面
に発熱体列を形成した第１の基板を装着すると共に基体
の一面とは略直角な他の一面に発熱体制御回路を形成し
た第２の基板を装着し、第１の基板の回路部と第２の基
板の回路部をフレキシブルケーブルで接続した構成とし
ているので、発熱体列がプラテンローラと対向配置され
たときに発熱体列よりもプラテンローラ側に突出する部
位は無く、従って印刷媒体のストレートパスができ、曲
折が困難な印刷媒体に対する印刷が可能となる。

【００１０】また各発熱体個々に接続された各個別電極
とフレキシブルケーブルとを異方性導電フイルムを使用
して接続し、各発熱体に共通に接続された共通電極とフ
レキシブルケーブルとの接続を金属間共晶接続にしたの
で、共通電極の抵抗値や経時変化を小さくでき、印刷品
質を向上や印刷濃度むらの発生防止ができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１２】図１において２１はサーマルヘッド先端部
で、このサーマルヘッド先端部２１は第１の基板である
中央部に長手方向に沿って凸部を形成したアルミナを主
成分とするセラミック基板２２の凸部上にガラスグレー
ズ２３を形成し、そのガラスグレーズ２３の上を介して
セラミック基板２２の上に複数の発熱抵抗体からなる発
熱抵抗体列２４を形成し、さらにガラスグレーズ２３の
上の発熱抵抗体列２４を残して残りの発熱抵抗体列２４
の一方の側の発熱抵抗体列２４上に共通電極２５を形成
し、他方の側の発熱抵抗体列２４の各発熱抵抗体個々の
上に個別電極２６，２６，…を形成するとともにセラミ
ック基板２２上の両側に個別電極２６と並行に共通電極
の引出し電極２７，２７を形成している。

【００１３】前記各個別電極２６の接続端子部２８及び
前記共通電極２５の引出し電極２７の接続端子部２９に
は後述するフレキシブルケーブルの接続端子部が接続さ
れるが、その接続端子部２８の上には異方性導電フィル
ム３０が仮接着され、また接続端子部２９の上には金ペ
ースト３１が塗布されている。

【００１４】次にサーマルヘッド先端部２１の製造につ
いて述べると、まず凸部を形成したアルミナを主成分と
するセラミック基板２２の凸部上にガラスグレーズ２３
を形成する。こうして得られた基板を洗浄し、発熱体と
して酸化バリウムルテニウム（ＢａＲｕＯ₃ ）をスパッ
タ法により成膜し、共通電極２５の接続端子部２９に焼
成用金ペーストを塗布し、発熱体のアニール温度７００
℃にて焼成する。このと金ペーストの焼成、発熱体のア
ニール処理が同時に行なわれる。

【００１５】続いてこの基板上に電極であるアルミ（Ａ
ｌ）をスパッタ法により成膜し、フォトリソグラフィー
工程により所定のパターンを形成する。このとき共通電
極２５の接続端子部２９は金が表面にでている必要があ
るため、この部分のアルミ膜はエッチングしてしまう必
要がある。但し、金膜上のすべてのアルミをエッチング
してしまうのではなく、必ず金、アルミの積層部が残る
ようにする。

【００１６】次にフレキシブルケーブルの接続端子部と
接続される各個別電極２６の接続端子部２８及び共通電
極２５の接続端子部２９をマスクして保護膜３１である
ムライト、炭化ケイソをスパッタ法により成膜する。な
お、基板は凸部を有するため共通電極２５の接続端子部
２９に厚膜印刷法により金ペーストを印刷することは非
常に困難なためスプレー法を用いて金ペーストを厚塗り
した。すなわち金ペーストを塗布したい部分の開口した
マスク（できる限り基板と同じ形状でかつ塗布部分が基
板と接触していないものが望ましい。）を用い、適度な
粘度を有するペーストを霧状にスプレーする。このとき
接続端子部２９のみでなく共通電極２５全体に金ペース
トを塗布することも可能である。また接続端子部２９に
塗布する金ペーストは端子部全体でも一部であってもよ
い。要は接続に必要な面積以上あればよい。

【００１７】次に各個別電極２６の接続端子部２８の上
に異方性導電フィルム３０を仮接着する。このとき接続
端子部２９に異方性導電フィルム３０が載らないように
注意する必要がある。こうして図１に示すサーマルヘッ
ド先端部２１が製造されることになる。

【００１８】このサーマルヘッド先端部２１は図２に示
すように基体としての放熱板３３の一面３３ａ上に接着
固定され、この放熱板３３の一面３３ａとは略直角な他
の一面３３ｂの後方に位置合せ用ベース板３４を間に介
して第２の基板である回路基板３５が接着固定されてい
る。前記回路基板３５には回路実装部品３６やコネクタ
３７が取付けられている。

【００１９】そして前記サーマルヘッド先端部２１の接
続端子部２８，２９にフレキシブルケーブル３８の一端
側端子部を接続し、そのフレキシブルケーブル３８を略
直角に曲げてそのフレキシブルケーブル３８の他端側端
子部を前記回路基板３５の接続端子部に接続している。
前記フレキシブルケーブル３８の前記放熱板３３の他の
一面３３ｂとの対向面には駆動ＩＣ３９が取付けられ、
その駆動ＩＣ３９の入、出力端子をボンディングワイヤ
４０によってフレキシブルケーブル３８の回路パータン
に接続している。そして駆動ＩＣ３９及びボンディング
ワイヤ４０が介在する前記フレキシブルケーブル３８と
前記放熱板３３の他の一面３３ｂとで囲まれる空間部に
ポッティング樹脂４１を充填して駆動ＩＣ３９及びボン
ディングワイヤ４０の外部からの保護及びフレキシブル
ケーブル３８の固定を行っている。

【００２０】こうして構成されるサーマルヘッドをその
先端部２１をプラテンローラ４２に対向配置させ、その
対向部を印刷媒体４３が通過するときヘッド２１の発熱
抵抗体列２４の発熱動作によって印刷媒体４３への印刷
が行われることになる。なお、発熱抵抗体列２４の発熱
制御は駆動ＩＣ３９の出力により行われる。前記サーマ
ルヘッド先端部２１の接続端子部２８，２９とフレキシ
ブルケーブル３８との接続は、以下のようにして行う。

【００２１】まずサーマルヘッド先端部２１の接続端子
部２８，２９と同じ接続端子パターンを有するフレキシ
ブルケーブル３８を、互いの端子が重なるように位置合
せし、熱圧着する。このときフレキシブルケーブル３８
の接続端子部には錫あるいは金メッキ等が施されてい
る。

【００２２】異方性導電フィルム３０を用いた接続にお
いては、基板の凹凸度が非常に重要となる。すなわち共
通電極２５の接続端子部２９に塗布された金ペースト３
１の膜厚が厚いと、個別電極２６の接続端子部２８の膜
厚との隔たりが大きくなり、このため接続部内の凹凸が
大きくなる。従ってサーマルヘッド先端部２１の接続端
子部２８，２９とフレキシブルケーブル３８の接続端子
部を熱圧着するとき、圧着装置のヘッドが基板の幅より
も長い場合には個別電極２６の接続端子部２８と共通電
極２５の接続端子部２９とを同時に押圧するため、接続
部内の凹凸の大きさが問題となる。

【００２３】ところで異方性導電フィルム３０の接続
は、互いの接続端子部間に存在する導電粒子が、圧着装
置のヘッドの押圧力によって互いの端子に食い込み、変
形し押え付けられ端子と接触することにより導通状態と
なる。従って異方性導電フィルム３０内に存在する導電
粒子の大きさ、導通状態の粒子形状により大きな凹凸が
ある場合には、凹部においては導通状態にはならない。

【００２４】そこで平均粒径１０μｍのＮｉ粒子を含む
異方性導電フィルムを用い、アルミ膜厚１μｍとして、
金膜厚を２、５、８、１０、１５、２０μｍと変化させ
て個別電極２６の接続端子部２８と共通電極２５の接続
端子部２９とを同時に押圧して導通試験を行った。但
し、異方性導電フィルム３０の接続に必要な加熱温度と
金ー錫共晶接続に必要な加熱温度が異なるため、すなわ
ち異方性導電フィルム３０の接続に必要な加熱温度の方
が低いため、導通試験は個別電極２６の接続端子部２８
について行った。共通電極２５の接続端子部２９の接続
は個別電極２６の接続端子部２８の接続を行った後に半
田コテにてさらに加熱して行った。

【００２５】その結果、８μｍ以上の金膜厚では個別電
極接続端子部２８の接続不良（オープン状態、接続抵抗
題の状態）が非常に多く、また膜厚が厚くなるに従って
オープンの割合が多くなり、接続できないことになる。
この点５μｍ以下にしたところ良好な導通状態となっ
た。すなわち異方性導電フィルム内に含まれている粒径
の半分以下、あるいは変形すべき粒径の半分以下の凹凸
であればよいということになる。

【００２６】そこで金膜厚を導電粒子の半分以下とし、
圧着装置のヘッド幅を異方性導電フィルム３０の幅に合
せて（すなわち共通電極２５の接続端子部２９を外
す。）熱圧着を行ったところ、圧着装置のヘッドと異方
性導電フィルム３０との位置合せが必要となり、またヘ
ッド端に位置するフレキシブルケーブル３８の変形、す
なわちヘッドで熱圧着される部分と熱圧着されない部分
との境目の変形が大きく、さらにはこの後に半田コテで
加熱して金ー錫共晶接続を行うときに共通電極２５の接
続端子部２９に近い個別電極接続端子部２８の異方性接
続に剥離が生じやすいという新たな問題が発生した。

【００２７】そこでフレキシブルケーブルとしてポリイ
ミドフィルムと銅箔の２層構造でポリイミドフィルムが
２５〜３５μｍ、銅箔が１８〜２５μｍのものを使用
し、フレキシブルケーブルの共通電極との接続端子部の
２ヶ所と個別電極との接続端子部の１ヶ所を分割し、圧
着装置のヘッド幅を異方性導電フィルム３０の幅よりも
十分に長くして個別電極接続端子部２８に対してフレキ
シブルケーブルの分割された個別電極との接続端子部の
みを熱圧着したところ良好な結果が得られた。すなわち
フレキシブルケーブルが圧着装置のヘッドで押さえれた
ときの厚さが共通電極２５の接続端子部２９に塗布され
ている金膜の厚さよりも厚ければ熱圧着が共通電極２５
の接続端子部２９に対して影響を与えないので支障はな
い。例えばポリイミドフィルムが２５μｍ、銅箔が１８
μｍのフレキシブルケーブルを熱圧着したときの厚さは
約３０μｍとなり、従って金膜の厚さを３０μｍ以下に
抑えればよい。この厚さはスプレー塗布においても十分
に余裕をもって実現できる。

【００２８】また異方性導電フィルム３０を使用して接
続された個別電極２６の接続端子部２８は個々の発熱体
に対して直列に異方性導電フィルム３０の接続抵抗が加
わることになる。個々の発熱体の抵抗値は一般的に５０
０〜１０００Ω程度であり、異方性導電フィルム３０の
接続抵抗０．１〜０．３Ωは電気的には十分に無視し得
る値である。また接続抵抗の経時変化が＋３０％として
もその値はやはり個々の発熱体の抵抗値に対して無視し
得る値である。従って個別電極２６の接続端子部２８と
フレキシブルケーブル３８との接続に異方性導電フィル
ム３０を使用しても個々の発熱体の抵抗値５００〜１０
００Ωに比べて十分に小さいので印刷品質に与える影響
は無い。また個別電極２６の接続は６〜１２本／ｍｍと
非常に細かいため異方性導電フィルム３０を使用した接
続がコスト的にも有利となる。

【００２９】一方、共通電極２５について考えると、共
通電極２５は個々の発熱体に電圧を供給する電源ライン
であり、例えばすべての発熱体が通電する場合を想定す
るとその並列抵抗値はかなり小さくなる。通電されるド
ット数（発熱体数）をｘ、発熱体の抵抗値をｒとする
と、発熱体全体の並列抵抗値Ｒは、１／Ｒ＝ｘ／ｒでＲ
＝ｒ／ｘとなり、例えばｒ＝１０００Ω、ｘ＝４３２と
するとＲ＝２．３Ωとなる。

【００３０】従ってこのような抵抗値に対して異方性導
電フィルム３０の接続抵抗０．１〜０．３Ωは無視でき
なくなる。すなわち共通電極２５の接続端子部２９とフ
レキシブルケーブル３８との接続に異方性導電フィルム
３０を使用することは接続抵抗の影響を受け支障を来す
ことになる。一般に共通電極２５の抵抗値は、同時に通
電された個々の発熱体の並列抵抗値Ｒの１０％以下が望
ましいとされているので、黒率を３０％と考えると全体
の並列抵抗値Ｒは７．７Ω程度となり、これの１０％、
すなわち共通電極２５の抵抗値は０．７７Ω以下にする
ことが望まれる。これに対して異方性導電フィルム３０
を使用するとその接続抵抗０．１〜０．３Ωが共通電極
２５の抵抗値に直列に加わるため、共通電極２５の抵抗
値を０．７７Ω以下にすることから考えて接続抵抗０．
１〜０．３Ωは非常に大きな値となり実祭には共通電極
２５の抵抗値を０．７７Ω以下にすることが困難とな
る。

【００３１】そこで本実施例では共通電極２５の接続端
子部２９とフレキシブルケーブル３８との接続について
は異方性導電フィルムではなく、金ー錫共晶接続にして
いる。すなわち金ー錫共晶接続にすることにより共通電
極２５とフレキシブルケーブル３８との接続抵抗は極め
て小さくなり、また経時変化も小さくできる。

【００３２】従ってこのような構成のサーマルヘッドを
使用して印刷した場合、印刷品質が向上し、また印刷濃
度むらの発生も防止される。またサーマルヘッドはプラ
テンローラ４２に対して発熱体列２４が形成された印刷
部が最も突出することになるので、プリペイドカードや
他の磁気カードのような曲折が困難な印刷媒体をストレ
ートパスさせることができ、印刷が確実にできる。

【００３３】なお、本実施例では共通電極２５とフレキ
シブルケーブル３８との共晶接続に金ー錫の金ペースト
を使用したが必ずしもこれに限定されるものでは無く、
銀ーパラジウムペースト、銅ペースト等、半田、錫等と
の共晶接続が可能な金属ペーストであればよい。

【００３４】また、本実施例ではフレキシブルケーブル
３８上に駆動ＩＣ３９を実装しているためフレキシブル
ケーブル３８と回路基板３５との接続は、回路パターン
間隔が０．５本／ｍｍ程度と粗いため通常の半田付けで
十分に行える。しかし駆動ＩＣ３９をフレキシブルケー
ブル３８上に実装せずに回路基板側に実装した場合には
フレキシブルケーブル３８上の回路パターンはサーマル
ヘッド２１に対して接続される回路パターンがそのまま
延びてきているのでフレキシブルケーブル３８と回路基
板３５との接続もサーマルヘッド先端部２１との接続と
同様に細かいピッチでの接続となる。従ってこのような
場合には、フレキシブルケーブル３８と回路基板３５と
の接続もサーマルヘッド２１との接続と同様に個別電極
２６に対応する部分は異方性導電フィルムを使用し、ま
た共通電極２５の引出し電極２７に対応する部分は金属
間共晶接続を行えばよい。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、曲
折が困難な印刷媒体に対する印刷が確実にでき、しかも
印刷品質を向上できるとともに印刷濃度むらの発生を防
止できるサーマルヘッドを提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるヘッド先端部の構成を
示し、(a) は平面図、(b) は(a) のＡ−Ａライン断面
図。

【図２】同実施例におけるサーマルヘッド全体の構成を
示す図。

【図３】従来のサーマルヘッド例を示す図。

【図４】同従来例を使用したサーマルプリンタの構成を
示す図。

【符号の説明】

２２…セラミック基板（第１の基板）、２４…発熱体
列、２５…共通電極、２６…個別電極、２８…個別電極
の接続端子部、２９…共通電極の接続端子部、３０…異
方性導電フィルム、３１…金ペースト、３３…放熱板
（基体）、３５…回路基板（第２の基板）、３８…フレ
キシブルケーブル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体の一面に複数の発熱体からなる発熱
   体列を形成した第１の基板を装着すると共に前記基体の
   一面とは略直角な他の一面に前記各発熱体の発熱を制御
   する発熱体制御回路を形成した第２の基板を装着し、前
   記第１の基板の回路部と前記第２の基板の回路部をフレ
   キシブルケーブルで接続してなり、前記各発熱体個々に
   接続された各個別電極と前記フレキシブルケーブルとを
   異方性導電フイルムを使用して接続し、前記各発熱体に
   共通に接続された共通電極と前記フレキシブルケーブル
   との接続を金属間共晶接続にしたことを特徴とするサー
   マルヘッド。