JP2001063118A - サーマルヘッド、その製造方法および感熱孔版用製版装置 - Google Patents

サーマルヘッド、その製造方法および感熱孔版用製版装置

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JP2001063118A
JP2001063118A JP24591899A JP24591899A JP2001063118A JP 2001063118 A JP2001063118 A JP 2001063118A JP 24591899 A JP24591899 A JP 24591899A JP 24591899 A JP24591899 A JP 24591899A JP 2001063118 A JP2001063118 A JP 2001063118A
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insulating substrate
heat
heat radiating
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Hikari Oike
光 大池
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製版中央部での押圧力減少を防止するための
所望の凸形状を備えるサーマルヘッドを低コストで製造
し、製版装置の信頼性を向上させる。 【解決手段】 放熱板11上に熱硬化性の接着剤を塗布
して、接着剤層13を形成し、その上に、発熱体を配設
したセラミック基板12を重ね(図a)、100℃に温
度が設定されたオーブン内に2時間放置し、放熱板11
が熱膨張した状態で接着剤層13を硬化させ、放熱板1
1とセラミック基板12を固着する(図b)。その後、
常温で放置すると、放熱板11とセラミック基板12の
熱膨張差により、中心部で0.05mmの高さの滑らか
な凸形状に湾曲したサーマルヘッド1が製造できる(図
c)。所望の凸形状を備えたサーマルヘッド1を、短時
間で製造でき、また凸形状に湾曲させる際に、セラミッ
ク基板12に外力が加えられることはないため、破損の
恐れもなく、低コスト化が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は孔版印刷機等におけ
る原紙の穿孔製版に使用する感熱孔版用製版装置に関
し、特にその製版に用いるサーマルヘッドおよびその製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、孔版印刷機に使用する孔版原紙を
穿孔製版するために、図5に示すような製版部を備える
感熱孔版用製版装置が知られている。製版部は、内部を
貫通する金属製の支持軸3aによって、両端を不図示の
側板に軸支されたプラテンローラ3と、図中矢示方向に
作用する不図示の圧接機構によりにプラテンローラ3に
接離可能とされたサーマルヘッド2とにより構成されて
いる。
【0003】サーマルヘッド2は、放熱板21および放
熱板21に固着されたセラミック基板22から構成され
ている。セラミック基板22の下面には、蓄熱層である
グレーズ層23が設けられ、グレーズ層23の下には、
孔版原紙4に感熱穿孔するための発熱体24が一列に配
設され、各発熱体24には、図示省略された電極および
通電用の駆動回路が接続されている。
【0004】孔版原紙4の穿孔製版を行う際には、まず
サーマルヘッド2とプラテンローラ3の間に孔版原紙4
を送り込み、サーマルヘッド2側から圧力を加えサーマ
ルヘッド2と孔版原紙4を密着させながら、サーマルヘ
ッド2に設けられた発熱体24を選択的に発熱させ、孔
版原紙4を穿孔する。次に、図示省略した回転機構によ
り、プラテンローラ3を回転させ、次の穿孔位置まで孔
版原紙4を移動させ、再度穿孔する。この動作を繰り返
すことにより、孔版原紙4の穿孔製版が行われる。
【0005】しかしながらプラテンローラ3は支持軸3
aにより、両端のみで支持されているため、サーマルヘ
ッド2から押圧力を受けると、図5に誇張して示すよう
に、中心部に撓みが生じる。一方サーマルヘッド2は、
通常剛性の高い部材から構成されているため、ほとんど
撓むことはない。そのため、サーマルヘッド2の中央部
近傍では、サーマルヘッド2とプラテンローラ3間の圧
力が低下してしまう。
【0006】図6は、不図示の圧接機構から所定の圧力
を印加された際のサーマルヘッド2とプラテンローラ3
間の単位面積当たりの圧力の測定結果をグラフにしたも
のであり、このグラフから、サーマルヘッド2の両端に
おける圧力に比べ、中央部近傍における圧力が低下して
いることがわかる。このため、孔版原紙4の中央部近傍
において穿孔不良が発生する確率が高くなるという問題
があった。
【0007】一方、プラテンローラ3の撓みを軽減する
ために、サーマルヘッド2側から加える圧力を減少させ
ると、サーマルヘッド2と孔版原紙4が接触している全
領域の圧力が低下するため、孔版原紙の全領域において
穿孔不良の発生確率が高くなり、印刷画像の濃度低下を
招くという問題があった。
【0008】また、近年孔版原紙4のサイズは大型化す
る傾向があり、プラテンローラ3も孔版原紙の大型化と
ともに大型化しているため、孔版原紙の中心部近傍にお
ける穿孔不良発生率が一層高くなる傾向がある。
【0009】上記点から従来より孔版原紙を穿孔製版す
る際に、中央部近傍を凸状に形成したサーマルヘッドを
用いることにより、プラテンローラの撓みに起因する穿
孔不良の発生率を低下させる感熱孔版用製版装置が知ら
れている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来用いられ
ている中央部近傍を凸状に形成したサーマルヘッドは、
例えば、放熱板をプレス加工する際に凸形状に整形し、
その放熱板に発熱体を設けたセラミック基板を固着する
ことにより形成されるため、放熱板とセラミック基板の
固着状態により固着後のサーマルヘッドの凸形状が左右
され、所望の凸形状が得られない不具合が生起する恐れ
がある。
【0011】また、放熱板およびセラミック基板を固着
した後に、圧力を加え、凸形状に変形させたサーマルヘ
ッドが知られている。しかし、この製造方法では、放熱
板とセラミック基板の固着状態に応じて、変形のために
加える圧力を個々に制御する必要があり、所望の凸形状
に変形させるための加圧制御が難しいという不具合があ
る。
【0012】また、短時間の加圧により凸形状に変形さ
せようとすると、セラミック基板や、セラミック基板上
に設けられたグレーズ層が破損する恐れがある。一方長
時間の加圧により変形させる場合には、破損の恐れは低
減するが、生産性が低下し、製造コストが増加してしま
う。
【0013】そこで、本発明は上記点に鑑みてなされた
ものであり、所望の凸形状を備え、かつ低コストで製造
可能なサーマルヘッド、その製造方法およびそのサーマ
ルヘッドを搭載した感熱孔版用製版装置を提供せんとす
るものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明によるサーマルヘッドは、金属部材により構成された
放熱板と、放熱板よりも熱膨張係数が小さく発熱体およ
び発熱体を発熱させる電極が延在して配設された絶縁基
板とが一体化され、放熱板と絶縁基板とは、通常使用温
度よりも高い高温環境下で固着されており、通常使用温
度環境下では、両者の熱膨張係数の違いにより、発熱体
側に凸状に湾曲していることを特徴とするものである。
【0015】また、通常使用温度環境下において、サー
マルヘッドの両端部と中心部とで、発熱体の延在長に対
して1/6000以上の高低差を有することが好まし
い。
【0016】上記絶縁基板は、発熱体が配設された面に
厚さ60μm以下のグレーズ層が設けられているものと
することができる。
【0017】また本発明の感熱孔版用製版装置は、金属
部材により構成された放熱板と、放熱板よりも熱膨張係
数が小さく、発熱体および発熱体を発熱させる電極が延
在して配設された絶縁基板とを備え、放熱板と絶縁基板
とは、通常使用温度よりも高い高温環境下で固着されて
おり、通常使用温度環境下では、両者の熱膨張係数の違
いにより、発熱体側に凸状に湾曲しているサーマルヘッ
ドと、サーマルヘッドに圧接し孔版原紙を挟持搬送する
プラテンローラとを有することを特徴とするものであ
る。
【0018】600dpi以上の高精密孔版製版を行う
ものが好適である。また、サーマルヘッドと前記プラテ
ンローラ間の線圧が150g/cm以上の圧力で製版を
行うものも好適である。
【0019】本発明によるサーマルヘッドの製造方法と
しては、金属部材により構成された放熱板と、放熱板よ
りも熱膨張係数が小さく、発熱体および該発熱体を発熱
させる電極が延在して配設された絶縁基板とが、一体化
されてなるサーマルヘッドにおいて、放熱板と絶縁基板
とを加熱する工程と、加熱された状態で放熱板と絶縁基
板とを固着する工程と、固着された後に加熱を終了する
工程とを有するものとした。
【0020】上記絶縁基板としては、セラミック基板等
の絶縁性を有するものを用いることができる。また絶縁
基板上に積層するグレーズ層は、絶縁基板上の全面に積
層された全面グレーズ層もしくは絶縁基板上の一部に積
層された部分グレーズ層となし得る。
【0021】
【発明の効果】サーマルヘッドを構成する放熱板の熱膨
張係数は、絶縁基板の熱膨張係数に比べ大きいため、温
度変化の影響を受けやすく、温度変化に起因する体積変
化は、絶縁基板に比べ、放熱板の方が大きくなる。その
ため、高温環境下で加熱された状態で放熱板および絶縁
基板が固着され一体化されたサーマルヘッドは、通常使
用温度環境下では、絶縁基板が放熱板と固着していない
側、すなわち発熱体が配設されている側に、いわゆるバ
イメタル効果により滑らかな凸状に湾曲する。
【0022】本発明によれば、固着温度を適宜選択する
ことにより、容易に凸形状を制御することができ、左右
均一で滑らかな所望の凸形状を備えたサーマルヘッドが
形成可能である。また、製造工程において、絶縁基板に
外力が加えられることもないため、絶縁基板やグレーズ
層の破損が防止される。さらに、多大な処置時間を費や
す必要もないので、所望の凸形状を備えたサーマルヘッ
ドを容易にかつ低コストで製造できる。
【0023】また、通常使用温度環境化でサーマルヘッ
ドの両端部と中心部とで、発熱体の延在長に対して1/
6000以上の高低差を有する凸形状にサーマルヘッド
を形成すれば、大型化された孔版原紙を製版する際で
も、中央部近傍において良好な穿孔製版が可能である。
【0024】サーマルヘッドを凸状に湾曲させる際に
は、絶縁基板は熱膨張差の影響で徐々に湾曲し、外力が
加わることはない。このため、グレーズ層の厚さが60
μm以下であっても、破損することはなく、サーマルヘ
ッドの生産性は低下することがないので、低コスト化が
可能である。
【0025】上記サーマルヘッドと、サーマルヘッドに
圧接し孔版原紙を挟持搬送するプラテンローラを有する
感熱孔版用製版装置においては、通常、600dpi以
上の高精密製版を行う際には、穿孔不良率の増加が生
じ、とくにプラテンローラに撓みが生じる原紙の中央部
近傍における穿孔不良率の増加が問題となる。しかし、
本発明では、サーマルヘッドの中央部が凸状に形成され
ているため、プラテンローラに撓みが生じる中央部にお
いても、原紙にサーマルヘッド上の発熱体が密着するた
め、600dpi以上の高精密製版を行う際にも、穿孔
不良の発生率が増加することなく、良好な製版を可能と
する。
【0026】またプラテンローラに撓みが生じないと仮
定すると、サーマルヘッドをプラテンローラに押圧する
圧力(線圧)を高くするに従って、原紙とサーマルヘッ
ド上の発熱体の密着度が向上し、穿孔不良率が低下す
る。しかし、実際にはプラテンローラに生じる撓みは、
サーマルヘッドからの押圧力を高くすると大きくなるた
め、原紙の中央部近傍における穿孔不良率は増加してし
まっていた。
【0027】本発明では、サーマルヘッドの中央部が凸
状に形成されているため、プラテンローラに撓みが生じ
る中央部においても、原紙にサーマルヘッド上の発熱体
が密着するため、150g/cm以上の高い線圧で製版
を行っても、原紙の中央部近傍における穿孔不良率が増
加することはなく、良好な製版が可能となる。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施の形態に基
づいて本発明を詳細に説明する。図1は一つの実施の形
態である感熱孔版用製版装置の製版部を示す概観図、図
2は搭載されるサーマルヘッドの構成図である。感熱孔
版製版装置の概要は従来のものと同様であるため、説明
は省略する。
【0029】図1に示すように、サーマルヘッド1は図
示省略した圧接機構により、150g/cmの圧力で、
プラテンローラ3に圧接されるよう、プラテンローラ3
に接離可能に設けられ、孔版原紙4は、図示せぬ搬送ロ
ーラにより、サーマルヘッド1とプラテンローラ3との
間に送り込まれる。
【0030】サーマルヘッド1は、アルミニウム等の金
属部材から成る放熱板11および放熱板11に固着され
たセラミック基板12とから構成され、プラテンローラ
3は、中心に金属製の支持軸3aを有し、周囲が硬質ゴ
ムで構成された円筒形状であり、図示省略された回転機
構によりサーマルヘッド1の発熱駆動動作と同期をとり
ながら回転し、孔版原紙4を搬送する。
【0031】図2は、サーマルヘッド1の詳細な構造を
示す図である。説明を容易にするために、実際に穿孔製
版に使用される状態を示した図1とは、上下を逆に記載
している。放熱板11の上に、絶縁基板であるセラミッ
ク基板12が熱硬化性の接着剤層13により固着されて
いる。セラミック基板12上には、60μmの厚さのガ
ラスから成る蓄熱層であるグレーズ層14が積層され、
グレーズ層14の表面には長軸方向に複数の発熱体15
がライン状に配設されている。発熱体15は、600d
piでの孔版製版を行う密度で配置されている。発熱体
15の延在する長さは、例えばA3用紙に対応するもの
であると約300mmである。
【0032】また発熱体15の配列方向と直角方向に発
熱体15に電圧を印加して発熱させるための電極16が
設けられている。電極16は個々の発熱体に電気的に接
続され、図示省略された駆動回路により駆動され、発熱
体15を選択的に発熱させる。サーマルヘッド1は発熱
体15が配設された側に、中心部で0.05mmの高さ
を有する滑らかな凸状に形成されている。
【0033】次に、上記サーマルヘッド1の製造方法を
図3を用いて説明する。まず図3の(a)に示すよう
に、放熱板11上に熱硬化性の接着剤を塗布し、接着剤
層13を形成する。接着剤層13上に、既にグレーズ層
14、発熱体15および電極16が配設されたセラミッ
ク基板12を重ねる。放熱板11はセラミック基板12
より若干短く形成されている。
【0034】この状態で、100℃に温度が設定された
オーブン内に2時間放置する。接着剤が熱硬化性を備え
ているため、接着剤層13は徐々に硬化し、放熱板11
とセラミック基板12は固着する。
【0035】このとき、セラミック基板12の熱膨張係
数は略10×10−6/℃であり、アルミニウムからな
る放熱板11の熱膨張係数は略2300×10−6/℃
であるため、100℃の高温環境下では、図3の(b)
に示すように、熱膨張係数の高い放熱板11は熱膨張に
よりセラミック基板12と同じ長さになった状態で、接
着剤層13によりセラミック基板12に固着される。
【0036】その後、放熱板11とセラミック基板12
から成るサーマルヘッド1を、オーブンから取り出し、
常温(23℃)に放置する。放熱板11およびセラミッ
ク基板12の温度は徐々に下がり、常温まで低下する。
【0037】熱膨張係数の大きい放熱板11は、温度の
低下にともない収縮する。一方熱膨張係数の小さいセラ
ミック基板12は温度変化による体積変化が小さく、ほ
とんど収縮しない。このため、サーマルヘッド1は、温
度の低下とともに、図3の(c)に示すように、セラミ
ック基板12の発熱体15が配設された側に、中心部で
0.05mmの高さhを有する滑らかな凸状に湾曲す
る。
【0038】また、凸状部の高さhは、熱硬化性の接着
部材を硬化させる時の環境温度を制御させることにより
制御可能である。なお、環境温度としては、サーマルヘ
ッド1が通常使用される上限温度より高温である60℃
以上であればよい。
【0039】図4は、上記のような製造方法により製造
された凸形状を有するサーマルヘッド1とプラテンロー
ラ3間の単位面積当たりの圧力の測定結果をグラフにし
たものである。不図示の圧接機構により所定の圧力が印
加されている。
【0040】このグラフから、サーマルヘッド1の中央
部近傍においても圧力は減少していないことがわかる。
このため、孔版原紙4の中央部近傍において穿孔不良が
発生する確率が高くなることはない。また、サーマルヘ
ッド1における凸形状が滑らかで、左右対称に形成され
ているため、サーマルヘッド1とプラテンローラ3間の
圧力は、穿孔領域全域にわたり略均等に保たれ、良好な
穿孔製版が可能となる。
【0041】上記のような実施の形態によれば、放熱板
11上に熱硬化性の接着剤を塗布して、接着剤層13を
形成し、その上にセラミック基板12を重ね、100℃
に温度が設定されたオーブン内に2時間放置した後、常
温で放置するのみで、中心部で0.05mmの高さの凸
状に湾曲したサーマルヘッド1を製造することができる
ので、多大な処置時間を費やすことなく、所望の凸形状
を備えたサーマルヘッド1を容易にかつ低コストで製造
できる。
【0042】また、サーマルヘッド1を凸状に湾曲させ
る際に、セラミック基板12は熱膨張差の影響で徐々に
湾曲し、セラミック基板12に外力が加えられることは
ないため、厚さ60μmのグレーズ層14が破損される
こともないので、サーマルヘッドの生産性が低下するこ
とがなく、一層低コスト化が可能である。
【0043】さらに、固着時の環境温度を制御すること
により、凸状部の高さを制御することができ、また凸形
状への湾曲は、通常使用温度環境下で徐々に進むため、
左右均一の滑らかな凸形状が形成できる。このため、特
にプラテンローラに撓みが生じる原紙の中央部近傍にお
ける穿孔不良率の増加が問題となる600dpiでの高
精密製版を行う場合でも、中央部近傍においても、サー
マルヘッド1上の発熱体15が孔版原紙に密着するた
め、穿孔不良の発生率が増加することなく、良好な製版
が可能である。
【0044】また、穿孔全領域におけるサーマルヘッド
1上の発熱体15と孔版原紙の密着度を向上させるため
に、通常の孔版印刷で使用される圧力より高い圧力であ
る150g/cmの圧力で、サーマルヘッド1側からプ
ラテンローラ3を押圧しながら製版を行っているので、
プラテンローラ3には撓みが生じているが、サーマルヘ
ッド1が凸状に形成されているため、プラテンローラ3
の中央部近傍においても、孔版原紙4にサーマルヘッド
1上の発熱体15が密着している。
【0045】なお、本発明のサーマルヘッドとしては、
薄膜式サーマルヘッドと厚膜式サーマルヘッドの両方が
適用できるのは言うまでもない。
【0046】なお、本実施の形態においては、放熱板と
絶縁基板とを固着するために、熱硬化性を有する接着剤
を使用したが、これに限定されるわけではなく、高温環
境化で両者を固着できるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による感熱孔版用製版装置
における製版部を示す構造図
【図2】実施の形態による感熱孔版用製版装置に搭載さ
れたサーマルヘッドの斜視図
【図3】サーマルヘッドの製造工程を示す断面図
【図4】サーマルヘッドとプラテンローラ間の圧力を示
すグラフ
【図5】従来例における製版部の断面図
【図6】サーマルヘッドとプラテンローラ間の圧力を示
すグラフ
【符号の説明】
1,2 サーマルヘッド 3 プラテンローラ 3a 支持軸 4 孔版原紙 11,21 放熱板 12,22 セラミック基板 13 接着剤層 14,23 グレーズ層 15,24 発熱体 16 電極

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属部材により構成された放熱板と、該
    放熱板よりも熱膨張係数が小さく発熱体および該発熱体
    を発熱させる電極が延在して配設された絶縁基板とが一
    体化されてなるサーマルヘッドにおいて、前記放熱板と
    前記絶縁基板とは、通常使用温度よりも高い高温環境下
    で固着されており、前記通常使用温度環境下では、両者
    の熱膨張係数の違いにより、前記発熱体側に凸状に湾曲
    していることを特徴とするサーマルヘッド。
  2. 【請求項2】 前記通常使用温度環境下において、サー
    マルヘッドの両端部と中心部とで、前記発熱体の延在長
    に対して1/6000以上の高低差を有することを特徴
    とする請求項1記載のサーマルヘッド。
  3. 【請求項3】 前記絶縁基板は、前記発熱体が配設され
    た面に厚さ60μm以下のグレーズ層が設けられている
    ことを特徴とする請求項1または2記載のサーマルヘッ
    ド。
  4. 【請求項4】 金属部材により構成された放熱板と、該
    放熱板よりも熱膨張係数が小さく、発熱体および該発熱
    体を発熱させる電極が延在して配設された絶縁基板とを
    備え、前記放熱板と前記絶縁基板とは、通常使用温度よ
    りも高い高温環境下で固着されており、前記通常使用温
    度環境下では、両者の熱膨張係数の違いにより、前記発
    熱体側に凸状に湾曲しているサーマルヘッドと、前記サ
    ーマルヘッドに圧接し孔版原紙を挟持搬送するプラテン
    ローラとを有することを特徴とする感熱孔版用製版装
    置。
  5. 【請求項5】 600dpi以上の高精密孔版製版を行
    うことを特徴とする請求項4記載の感熱孔版用製版装
    置。
  6. 【請求項6】 前記サーマルヘッドと前記プラテンロー
    ラ間の線圧が150g/cm以上の圧力で製版を行うこ
    とを特徴とする請求項4または5記載の感熱孔版用製版
    装置。
  7. 【請求項7】 金属部材により構成された放熱板と、該
    放熱板よりも熱膨張係数が小さく、発熱体および該発熱
    体を発熱させる電極が延在して配設された絶縁基板と
    が、一体化されてなるサーマルヘッドにおいて、前記放
    熱板と前記絶縁基板とを加熱する工程と、前記加熱され
    た状態で前記放熱板と前記絶縁基板とを固着する工程
    と、前記固着された後に、前記加熱を終了する工程と、
    を有するサーマルヘッドの製造方法。
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