JP2005144862A - サーマルヘッド及びサーマルプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】 サーマルヘッドのヘッドカバーの端部のエッジによる記録紙やヘッド基板への傷発生を防止し、かつヘッドカバーとヘッド基板との間の隙間によるジャミングや印画不良の発生を防止する。
【解決手段】 ヘッドカバー１６は、金属板によって形成されており、発熱素子２５のドライバＩＣを覆って保護する。このヘッドカバー１６は、カラー感熱記録紙３を発熱素子２５に向けてガイドする機能も有しており、傾斜面３４の一端部は発熱素子２５の近傍に配置されている。ヘッドカバー１６の一端部には、ヘッド基板２１を傷つけることのない硬度の耐熱性樹脂で形成されたスペーサー４２が嵌合され、ヘッド基板２１との間の隙間を塞いでいる。また、スペーサー４２は先細り形状となっているため、ヘッドカバー１６とヘッド基板２１との間を大きな段差を形成せずに連接させることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、サーマルヘッド及びサーマルプリンタに関し、更に詳しくは、ドライバＩＣを保護するヘッドカバーを備えたサーマルヘッドと、このサーマルヘッドを用いたサーマルプリンタとに関するものである。

多数の発熱素子を備えたサーマルヘッドを使用して、記録紙に印画を行なうサーマルプリンタが従来より普及している。サーマルプリンタには、サーマルヘッドの発熱素子で感熱記録紙を直接加熱して発色させる感熱方式と、記録紙に重ねたインクリボンの背後をサーマルヘッドで加熱してインクリボンのインクを記録紙に転写する熱転写方式とがある。また、熱転写方式のサーマルプリンタのなかには、発熱素子の発熱量を制御することにより、記録紙に記録されるドットの濃度を変えることができる昇華型サーマルプリンタもある。

図４は、カラー感熱記録紙に印画を行なうカラー感熱プリンタのサーマルヘッドの一例を示す要部断面図である。カラー感熱記録紙６５は、支持体上にシアン，マゼンタ，イエロー等の色にそれぞれ発色する複数の感熱発色層が順に層設されたもので、最下層の感熱発色層（シアン）ほど熱感度が低くなるように設定され、かつ最上層（イエロー）と中間層（マゼンタ）の感熱発色層に対しては紫外線に対する定着性が付与されている。

サーマルヘッド６７は、例えば、多数の発熱素子６８が図面に直交する方向に沿ってライン状に形成されたヘッド基板６９と、サーマルヘッド６７の制御回路が形成されたプリント基板７０と、ヘッド基板６９とプリント基板７０とを保持する台板７１と、プリント基板７０の上にネジ７２によって取り付けられ、ヘッド基板６９上に取り付けられた発熱素子６８のドライバＩＣ７３を保護する金属製のヘッドカバー７４とからなる。ヘッド基板６９の上面には、ドライバＩＣ７３と各発熱素子６８とを接続する導電層７５が設けられている。

カラー感熱記録紙６５は、記録紙ガイドとしても機能するヘッドカバー７４の上から発熱素子６８の上に送り込まれ、プラテンローラ７７との間に挟み込まれる。そして、カラー感熱記録紙６５を図中左方に搬送しながら各発熱素子６８を発熱させることにより、各色の感熱発色層が発色してカラー画像の印画が行なわれる。

ヘッドカバー７４は、カラー感熱記録紙６５を発熱素子６８とプラテンローラ７７との間に送り込むように配置されているため、プラテンローラ７７との距離が近い。しかし、ヘッドカバー７４とプラテンローラ７７との距離が近すぎると、カラー感熱記録紙６５の搬送負荷が高くなるため、ヘッドカバー７４とプラテンローラ７７との間には十分なクリアランスを設ける必要がある。そのため、サーマルヘッド６７の小型化や低コスト化においては、ヘッドカバー７４自体を薄くかつ小さくする必要がある。

しかしながら、プラスチック製のヘッドカバーでは、薄くしすぎると強度が低下して反り等の問題が発生する。また、薄くするために金属で形成したヘッドカバー７４では、板金加工によってエッジ部分が荒れ、ヘッド基板６９やカラー感熱記録紙６５に傷をつけたり、ヘッド基板６９の導電層７５を断絶してしまうことがある。ヘッドカバー７４のエッジ部分を面取り加工することもできるが、そのコストは大きい。

図４のサーマルヘッド６７は、発熱素子６８に近接するヘッドカバー７４の一端７４ａとヘッド基板６９との間に隙間を形成することで、上記問題を解決している。しかしながら、ヘッドカバー７４とヘッド基板６９との間の隙間にカラー感熱記録紙６５の端部が引っ掛かってジャミングが発生することがあった。また、カラー感熱記録紙６５の後端がヘッドカバー７４上にあるときには、プラテンローラ７７の押圧力はカラー感熱記録紙６５を介してヘッドカバー７４にも分散するが、カラー感熱記録紙６５の後端縁がヘッドカバー７４から外れると、プラテンローラ７７の押圧力が発熱素子６８だけにかかってしまう。この時の負荷変動によって、レジストレーションズレや、濃度ムラなどが発生する。

上記問題を解決するために、特許文献１及び特許文献２記載のサーマルプリンタは、ヘッドカバーの一端を折り曲げてエッジ部分がヘッド基板に対面しないようにしている。また、ヘッドカバーの折り曲げて平坦にした部分をヘッド基板に当接させることにより、ヘッドカバーとヘッド基板との間に隙間が生じないようにしている。

特開２００１−１２１７３２号公報 特開２００２−０３６６１８号公報

しかしながら、板金加工によって生じるエッジ部分の荒れは常に均一ではなく、金型や材料の特性等によって変化する。そのため、特許文献１及び２記載のサーマルヘッドにおいても、ヘッドカバーのエッジ部分がヘッド基板に当接する場合が当然発生し、その時にはヘッドカバーの交換や面取り加工などを必要とするため、プリンタ全体の製造効率の悪化やコストアップを招いてしまう。

本発明は、上記問題点を解決するためのもので、ヘッドカバーの端部とヘッド基板との間の隙間をヘッド基板や記録紙に傷をつけることなく確実に、また、ローコストに連接することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のサーマルヘッド及びサーマルプリンタは、ヘッド基板と、このヘッド基板に近接するヘッドカバーの一端との間に、ヘッド基板に傷をつけない硬度を有するスペーサーを組み込んだ。

また、スペーサーをヘッドカバーの一端に取り付けた。更に、スペーサーを耐熱性樹脂によって形成した。

本発明のサーマルヘッド及びサーマルプリンタによれば、ヘッド基板に傷をつけることなく、ヘッド基板とヘッドカバーとの間をスペーサーで連接することができるので、ジャミングやレジストレーションずれ、濃度ムラの発生等を防止することができる。また、ヘッドカバーの端部のエッジが荒れていても、ヘッドカバーを交換したり面取り加工を行なう必要はないので、コストダウンを図ることができる。

更に、スペーサーをヘッドカバーに取り付けたので、ヘッドカバーをヘッド基板に取り付けるだけでスペーサーを所定の位置に配置することができる。また、スペーサーを耐熱性樹脂で形成したので、発熱素子の熱によってスペーサーが劣化することはない。

図１は、本発明のサーマルヘッドを使用したカラー感熱プリンタの構成を示す側面概略図である。このカラー感熱プリンタ２は、例えばハガキサイズのシート状のカラー感熱記録紙３を記録媒体として用いる。カラー感熱記録紙３は、熱記録が行なわれる記録面を下方に向けた状態で箱形状の給紙カセット４に複数枚が収納される。給紙カセット４内のカラー感熱記録紙３は、カムやテコ、各種アクチュエータ等を用いた記録紙シフト機構５によってその端部が持ち上げられ、最上層のカラー感熱記録紙３が給紙ローラ６に当接する。この給紙ローラ６が、パルスモータである搬送モータ７によって回転されると、カラー感熱記録紙３は給紙カセット４から１枚ずつＡ方向（給紙方向及び印画方向）に送り出される。

カラー感熱記録紙３は、周知のように、支持体上に、シアン感熱発色層，マゼンタ感熱発色層，イエロー感熱発色層が順次層設されている。最上層となるイエロー感熱発色層は熱感度が最も高く、小さな熱エネルギーでイエローに発色する。最下層となるシアン感熱発色層は熱感度が最も低く、大きな熱エネルギーでシアンに発色する。また、イエロー感熱発色層は、４２０ｎｍの近紫外線が照射されたときに、発色能力が消失する。マゼンタ感熱発色層は、３６５ｎｍの紫外線が照射されたときに発色能力が消失する。また、各感熱発色層は、カラー感熱記録紙３に与える熱エネルギーの大きさを調節することで、発色濃度を調節することができる。

給紙カセット４のＡ方向の下流側には、カラー感熱記録紙３を上下方向から挟むように、プラテンローラ１０とサーマルヘッド１１とが配置されている。サーマルヘッド１１は、カラー感熱記録紙３の搬送経路の下方に配置されており、その上面には、多数の発熱素子をカラー感熱記録紙３の幅方向に沿って配列した発熱素子アレイ１２が設けられている。

また、サーマルヘッド１１の上面でＡ方向の上流側には、発熱素子を駆動するドライバＩＣ１５が取り付けられている。このドライバＩＣ１５を保護するために、サーマルヘッド１１の上面には、断面が略三角形とされた金属製のヘッドカバー１６が取り付けられている。このヘッドカバー１６は、ドライバＩＣ１５を保護するとともに、給紙カセット４から供給されたカラー感熱記録紙３を発熱素子アレイ１２とプラテンローラ１０との間に向けて誘導するペーパガイドとしても機能する。

プラテンローラ１０は回転自在とされており、カムやテコ、各種アクチュエータ等を用いた記録紙シフト機構１９によって、サーマルヘッド１１に圧接する熱記録位置と、サーマルヘッド１１との間に隙間を形成する退避位置との間で上下動する。熱記録位置にあるときには、カラー感熱記録紙３の搬送にしたがって従動回転する。

サーマルヘッド１１の要部断面図である図２、及び分解斜視図である図３に示すように、サーマルヘッド１１は、ヘッド基板２１と、プリント基板２２と、台板２３と、ヘッドカバー１６とから構成されている。ヘッド基板２１は、例えばセラミックやアルミナ、アルミナセラミック等で板状に形成されている。その上面前端部には、断面が半円形の印画突条２４が形成され、この印画突条２４の上には、発熱素子アレイ１２を構成する多数の発熱素子２５が取り付けられている。また、ヘッド基板２１の上面後端部には、各発熱素子２５を駆動するドライバＩＣ１５が取り付けられている。このドライバＩＣ１５と発熱素子２５との間は、ヘッド基板２１上に形成された導電層２７と、ジャンパ線２８とで接続されている。

プリント基板２２にはサーマルヘッド１１の制御回路が形成されており、ヘッド基板２１の後方に配置される。ヘッド基板２１のドライバＩＣ１５とプリント基板２２との間は、ジャンパ線３０によって接続されている。なお、ジャンパ線２８，３０が断線しないようにするために、ドライバＩＣ１５と各ジャンパ線２８，３０とは、例えば、透明な保護樹脂３２によって覆われている。このプリント基板２２とヘッド基板２１は、アルミニウム等の熱導電性の高い材質で形成された台板２３に取り付けられる。

ヘッドカバー１６は、アルミニウムやステンレス等の金属板からなり、打ち抜き加工によって略三角形状に屈曲されている。ヘッドカバー１６の傾斜面３４には、３辺の切欠によって傾斜面３４から屈曲自在とされた取付ステー部３５が設けられている。これらの取付ステー部３５は、略Ｌ字形状に屈曲され、その水平部分３５ａに開口３５ｂが形成されている。上記台板２３にはネジ穴３６が、プリント基板２２にはネジ穴３６に連通された開口３７がそれぞれ形成されている。ヘッドカバー１６は、取付ステー部３５の開口３５ｂに挿入されたネジ３９をプリント基板２２の開口３７を経て、台板２３のネジ穴３６に螺合させることにより、プリント基板２２上に取り付けられる。

ヘッドカバー１６の傾斜面３４の端縁であって、発熱素子２５に近接する一端部３４ａには、ヘッド基板２１に傷をつけることのない硬度の耐熱性樹脂で形成された、スペーサー４２が取り付けられている。このスペーサー４２は、ヘッドカバー１６の幅方向の全域にわたる長さを有しており、その後端には一端部３４ａが嵌合される溝部４２ａが形成されている。このスペーサー４２により、ヘッドカバー１６の一端部３４ａが覆われるため、一端部３４ａのエッジによってカラー感熱記録紙３やヘッド基板２１に傷がつくのを防止することができる。また、スペーサー４２は、耐熱性樹脂で形成しているため、サーマルヘッド１１の熱によって劣化することはない。

また、スペーサー４２は、ヘッドカバー１６とヘッド基板２１との間を塞ぐ。これにより、カラー感熱記録紙３の端部がヘッドカバー１６とヘッド基板２１との間の隙間に引っ掛かることはないため、ジャミングの発生を防止することができる。更に、スペーサー４２の先端部は、先細りになるように傾斜されているため、ヘッドカバー１６とヘッド基板２１との間に大きな段差が生じないように連接させることができる。これにより、カラー感熱記録紙３の後端がヘッドカバー１６からヘッド基板２１に移動する際に、ヘッド基板２１にかかるプラテンローラ１０の押圧力が変化しないため、レジストレーションのずれや濃度ムラの発生を防止することができる。

サーマルヘッド１１のＡ方向下流側には、カラー感熱記録紙３をＡ方向と、このＡ方向と反対のＢ方向とに搬送する搬送ローラ対４５，４６が配置されている。搬送ローラ対４５，４６は、キャプスタンローラ４５ａ，４６ａと、このキャプスタンローラ４５ａ，４６ａに圧接するピンチローラ４５ｂ，４６ｂとからなる。キャプスタンローラ４５ａ，４６ａは、カラー感熱記録紙３の下方に配置されており、搬送モータ７によって回転される。ピンチローラ４５ｂ，４６ｂは、ソレノイドやカム機構等によって、キャプスタンローラ４５ａ，４６ａから離れる位置と圧接する位置との間で移動される。

搬送ローラ対４６は、印画済みのカラー感熱記録紙３をプリンタ外に排出する排紙ローラ対としても機能する。搬送ローラ対４６のＡ方向下流側には、熱記録が完了したカラー感熱記録紙３がプリンタ外に排出される排出口４７が設けられている。

搬送ローラ対４５のＡ方向の下流側でカラー感熱記録紙３の上方には、カラー感熱記録紙３の先端縁を検出する先端検出センサ４８が配置されている。この先端検出センサ４８は、反射型フォトインタラプタからなる。

搬送ローラ対４５と４６との間で、カラー感熱記録紙３の下方には、光定着器５０が配置されている。この光定着器５０は、発光ピークが４２０ｎｍの近紫外線を発生してイエロー感熱発色層を定着するイエロー用紫外線ランプ５１と、発光ピークが３６５ｎｍの紫外線を発生してマゼンタ感熱発色層を定着するマゼンタ用紫外線ランプ５２と、これらの背後を覆うリフレクタ５３とから構成されている。

カラー感熱プリンタ２の全体の制御は、システムコントローラ５５によって行なわれる。システムコントローラ５５は、例えば周知のマイクロコンピュータからなり、各種演算処理を行なうＣＰＵと、動作プログラムを記憶したＲＯＭと、画像データを記憶する画像メモリ等からなる。前述の搬送モータ７を駆動するモータドライバ５６や、サーマルヘッド１１の制御回路、光定着器５０を制御するランプドライバ５７、記録紙シフト機構５及びプラテンシフト機構１９などは、システムコントローラ５５によって制御される。

次に、上記実施形態の作用について説明する。デジタルスチルカメラ等で撮影された画像は、プリンタに内蔵されたＩ／Ｏポートや、メモリカードリーダを介してカラー感熱プリンタ２内に読み込まれる。読み込まれた画像データは、色毎の画像データに分解されて、システムコントローラ５５内の画像メモリに記録される。画像メモリに記録された画像データは、カラー感熱プリンタ２に接続されたモニタ等に表示される。ユーザは、モニタに表示される画像を観察してプリントする画像を選択し、カラー感熱プリンタ２の外装面に設けられたプリント開始スイッチを操作する。

カラー感熱プリンタにおいてプリント開始スイッチが操作されると、システムコントローラ５５は、記録紙シフト機構５を作動させ、給紙カセット４内のカラー感熱記録紙３を上方にシフトする。次いで、モータドライバ５６を制御して搬送モータ７を正転駆動させ、給紙ローラ６を給紙方向に回転させる。給紙ローラ６は、給紙カセット４内の最上層のカラー感熱記録紙３に圧接して回転し、カラー感熱記録紙３をＡ方向に送り出す。

給紙カセット４から送り出されたカラー感熱記録紙３は、ヘッドカバー１６の上を通ってプラテンローラ１０とサーマルヘッド１１との間に送り込まれる。ヘッドカバー１６とヘッド基板２１との間は、スペーサー４２によって段差がないように連接されて塞がれているため、カラー感熱記録紙３の先端部が引っ掛かってジャミングが発生することはない。また、ヘッドカバー１６の一端部３４ａは、ヘッド基板２１を傷つけることのない硬度の耐熱性樹脂で形成されたスペーサー４２によって覆われているため、そのエッジ部でカラー感熱記録紙３やヘッド基板２１を傷つけることはない。

カラー感熱記録紙３の先端が先端検出センサ４８にて検出されると、その検出信号はシステムコントローラ５５に入力される。システムコントローラ５５は、搬送モータ７の回転を停止してカラー感熱記録紙３の搬送を停止させる。次に、搬送ローラ対４５のピンチローラ４５ｂを圧接位置に移動させ、キャプスタンローラ４５ａとの間でカラー感熱記録紙３の先端縁を挟み込む。また、これと同時にプラテンシフト機構１９を作動させてプラテンローラ１０を熱記録位置に移動させ、発熱素子アレイ１２との間にカラー感熱記録紙３を挟み込む。

システムコントローラ５５は、搬送モータ７を正転させ、搬送ローラ対４５によってカラー感熱記録紙３をＡ方向に搬送する。また、画像メモリからイエロー画像データを１ラインずつ読み出して周知の画像処理を施し、各画素毎に階調表現熱エネルギーを発生するためのプリントデータに変換する。形成されたプリントデータはプリント基板２２に設けられた制御回路に入力される。

システムコントローラ５５は、搬送モータ７の駆動パルスをもとにカラー感熱記録紙３の搬送量を算出し、記録エリアの先端縁が発熱素子アレイ１２に達した時に、各発熱素子２５をプリントデータに応じて発熱させる。これにより、カラー感熱記録紙３の記録エリア内のイエロー感熱発色層にイエロー画像が１ラインずつ熱記録される。

カラー感熱記録紙３への印画が進むと、カラー感熱記録紙３の後端縁がヘッドカバー１６の上からヘッド基板２１の上へと移動する。従来のサーマルヘッドでは、ヘッドカバー１６とヘッド基板２１との間の段差によって、カラー感熱記録紙３の後端縁がヘッドカバー１６からヘッド基板２１へと急激に移動していたため、プラテンローラ１０の押圧力が変化し、レジストレーションのずれや濃度ムラなどの印画不良が発生することがあった。しかしながら、本願発明のサーマルヘッド１１では、スペーサー４２によって、ヘッドカバー１６とヘッド基板２１との間が大きな段差がないように連接されているため、プラテンローラ１０の押圧力は変化せず、印画不良も発生しない。

カラー感熱記録紙３へのイエロー画像の熱記録が終了すると、プラテンローラ１０が退避位置に移動され、記録エリアの後端がイエロー用紫外線ランプ５１に対面する位置までカラー感熱記録紙３が搬送される。カラー感熱記録紙３の搬送が完了すると、搬送モータ７の回転が停止される。次いで、光定着器５０のイエロー用紫外線ランプ５１が点灯され、搬送モータ７が逆方向に回転される。これにより、カラー感熱記録紙３はＢ方向に搬送され、カラー感熱記録紙３のイエロー感熱発色層が定着される。

この定着時のカラー感熱記録紙３のＢ方向への搬送中に、カラー感熱記録紙３の先端（印画方向の後端）がヘッド基板２１の上からヘッドカバー１６の上へと移動するが、ヘッド基板２１とヘッドカバー１６との間はスペーサー４２によって連接するように塞がれているため、カラー感熱記録紙３が引っ掛かってジャミングが発生することはない。また、ヘッドカバー１６の一端部３４ａによって、カラー感熱記録紙３やヘッド基板２１が傷つけられることもない。

カラー感熱記録紙３の先端縁が先端検出センサ４８に対面する位置まで逆方向に搬送されると、システムコントローラ５５は搬送モータ７の回転を停止する。それと同時に、イエロー用紫外線ランプ５１を消灯する。その後、プラテンローラ１０を熱記録位置に移動させ、イエロー画像と同様に、マゼンタ画像及びシアン画像の印画が行なわれる。このマゼンタ画像及びシアン画像の印画時にも、スペーサー４２によってヘッドカバー１６の一端部３４ａが覆われ、ヘッドカバー１６とヘッド基板２１との間が連接するように塞がれるため、カラー感熱記録紙３やヘッド基板２１への傷は発生せず、ジャミングやレジストレーションずれ，濃度ムラなどの印画不良も発生しない。シアン画像の印画が完了したカラー感熱記録紙３は、搬送ローラ対４６によって排出口４７からカラー感熱プリンタ２の外に送り出される。

なお、上記実施形態では、スペーサーをヘッドカバーに取り付けたが、ヘッド基板に取り付けてもよい。また、ヘッドカバーを金属板で形成したが、高い剛性を有するプラスチックで形成してもよい。この場合には、ヘッドカバーとスペーサーとを二色成形により一体に形成してもよい。

また、カット紙を使用するカラー感熱プリンタを例に説明したが、本発明は、記録紙ロールを使用するカラー感熱プリンタにも適用することができる。更に、カラー感熱プリンタを例に説明したが、モノクロの感熱プリンタや、熱転写式，昇華型のサーマルプリンタにも適用することができる。また、印画ヘッドにヘッドカバーが取り付けられるプリンタならば、サーマルプリンタ以外のプリンタの印画ヘッドにも使用することができる。

本発明を実施したカラー感熱プリンタの構成を示す概略図である。 サーマルヘッドの構成を示す要部断面図である。 サーマルヘッドの構成を示す分解斜視図である。 従来のサーマルヘッドの構成を示す要部断面図である。

符号の説明

２ カラー感熱プリンタ
３ カラー感熱記録紙
１０ プラテンローラ
１１ サーマルヘッド
１５ ドライバＩＣ
１６ ヘッドカバー
２１ ヘッド基板
２５ 発熱素子
４２ スペーサー

Claims (4)

1. 一方の面に多数の発熱素子と、この発熱素子を選択的に発熱させるドライバＩＣとが設けられたヘッド基板と、ドライバＩＣを被覆するように配置され、一端側が発熱素子の近傍まで延出されたヘッドカバーとを備え、記録媒体をヘッドカバー上から発熱素子上に搬送して、多数の発熱素子を選択的に発熱させることにより記録媒体に印画を行なうサーマルヘッドにおいて、
   前記ヘッド基板とヘッドカバーの一端との間に、ヘッド基板に傷をつけない硬度を有するスペーサーを組み込んだことを特徴とするサーマルヘッド。
2. 前記スペーサーは、ヘッドカバーの一端に取り付けられることを特徴とする請求項１記載のサーマルヘッド。
3. 前記スペーサーは、耐熱性樹脂によって形成され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１ないし３いずれか記載のサーマルヘッドと、記録媒体をヘッドカバーの上から発熱素子上に向けて搬送する搬送手段とを設けたことを特徴とするサーマルプリンタ。

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