JP2008062616A - サーマルヘッドおよびプリンター - Google Patents

Abstract

【課題】業務用および民生用のリライトプリンターにおいて、常温における消去ヘッドの反り量を低減する。
【解決手段】消去ヘッド１では、筐体２の上側にセラミックス基板３がエポキシ樹脂接着剤５で接着されている。セラミックス基板３の上側にはグレーズガラス蓄熱層７が形成されており、グレーズガラス蓄熱層７の上側には発熱体８が形成されている。発熱体８の上側には保護膜９が、セラミックス基板３、グレーズガラス蓄熱層７および発熱体８を覆って保護する形で形成されている。そして、筐体２とエポキシ樹脂接着剤５との間にはアクリル層６が介在している。これにより、筐体２およびセラミックス基板３の熱膨張差に起因する応力をアクリル層６によって緩和できる。そのため、常温において消去ヘッド１の反り量を低減できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、業務用および民生用のリライトプリンターなどのプリンターと、このプリンターに搭載されるサーマルヘッドとに関するものである。

図５は従来の消去ヘッドの断面図である。

従来、大型のリライトメディアの一括消去などに対応した消去デバイスとして、ヒーターローラーが使われてきた。しかし、このヒーターローラーは、長いプリヒート時間が必要であるばかりか、熱容量が大きいために装置全体の過熱につながり、効率が非常に悪いという欠点がある。

一方、大型サイズの消去ヘッドは、ヒーターローラーに比べてコンパクトであり、必要な際に過熱するため、効率が良好で装置への熱的な影響も少ないので、非常に有効な消去デバイスとなり得る。この種の消去ヘッド１は、図５に示すように、発熱体８を有するアルミナ基板などのセラミックス基板３が接着剤５で筐体２に接着された構造を有している（例えば、特許文献１、２参照）。

ところが、この消去ヘッド１では、リライトメディアをプラテンローラー等で挟み込んで加圧した状態で摺動させるため、実用上の接着面へのせん（剪）断応力は大きく、物理的に破壊されない接着強度を確保しなければならないことから、筐体２にセラミックス基板３を強固に固着する必要がある。すると、筐体２およびセラミックス基板３の熱膨張差から、消去ヘッド１のメディア摺動面に反りが生じる。その結果、特に硬質のリライトメディアとの密着性が悪くなり、消去ムラが生じてしまう。

そこで、消去ヘッド１の実用温度領域（１５０℃〜１６０℃）に等しい熱硬化温度を持つ接着剤でセラミックス基板３と筐体２とを接合することにより、消去ヘッド１の使用時の反り量を低減する方法が考えられる。
特開平４−３３８６８号公報 特開平７−６１０１４号公報

しかし、この方法では、常温において消去ヘッド１の反り量を低減することができない。例えば、Ａ４サイズ（２１６ｍｍ）の消去ヘッド１では、室温での測定にて反り量が１．５ｍｍ程度に達している。そのため、プリンターの製造に際して、ケーシングに消去ヘッド１を取り付けるとき、作業性が悪化するという課題があった。こうした課題は、消去ヘッド１以外のサーマルヘッドについても同様である。

本発明は、このような事情に鑑み、このような課題を解決することが可能な、サーマルヘッドおよびプリンターを提供することを目的とする。

まず、請求項１に係るサーマルヘッドの発明は、発熱体を有する基板が筐体に固着されたサーマルヘッドであって、前記筐体と前記基板との間に、両者の熱膨張差を吸収する膨張差吸収層が設けられていることを特徴とする。
また、請求項２に係るサーマルヘッドの発明は、発熱体を有する基板が接着剤で筐体に接着されたサーマルヘッドであって、前記筐体と前記接着剤との間に、当該筐体および前記基板の熱膨張差を吸収する膨張差吸収層が介在していることを特徴とする。
また、請求項３に係るサーマルヘッドの発明は、前記膨張差吸収層は、アクリル層であることを特徴とする。
また、請求項４に係るサーマルヘッドの発明は、前記アクリル層の厚さは、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲内であることを特徴とする。
また、請求項５に係るサーマルヘッドの発明は、消去ヘッドであることを特徴とする。
また、請求項６に係るプリンターの発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載のサーマルヘッドを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、筐体および基板の熱膨張差に起因する応力を膨張差吸収層（アクリル層など）によって緩和できることから、常温におけるサーマルヘッドの反り量を低減することが可能となる。そのため、プリンターの製造に際して、サーマルヘッドの取付時の作業性が良好となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は本発明に係るプリンターであるリライトプリンターの第１の実施形態を示す図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線による断面図、図２は図１に示すリライトプリンターの制御ブロック図、図３は図１に示すリライトプリンターに搭載された消去ヘッドを示す図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）はその底面図、（ｄ）はその右側面図、図４は図３に示す消去ヘッドのＢ−Ｂ線による拡大断面図、図５は従来の消去ヘッドの断面図、図６は消去ヘッドの有効発熱体幅と反り量との関係を示すグラフ、図７はアクリル系テープの厚さと消去ヘッドの反り量との関係を示すグラフ、図８はアクリル系テープの厚さとせん（剪）断力との関係を示すグラフである。

リライトプリンター１０は、図１に示すように、六面体状のケーシング１３を有しており、ケーシング１３内には、リライトメディアＭが正逆方向（図１右左方向）に搬送されるメディア搬送路１２が水平に形成されている。メディア搬送路１２の一端（図１左端）は開口してメディア挿入口１１となっており、メディア搬送路１２の他端（図１右端）は閉じられて最深部１２ａとなっている。また、ケーシング１３内には、印字用サーマルヘッド１５がその発熱体１６をメディア搬送路１２に臨ませて下向きに取り付けられているとともに、印字用サーマルヘッド１５の後方に消去ヘッド１が取り付けられている。さらに、これらの印字用サーマルヘッド１５の前方には、一対のプラテンローラ１７、１７が、互いに所定の間隔を置いて上下２段で水平に配設されており、各プラテンローラ１７はメディア搬送路１２に臨む形で回動自在に支持されている。また、消去ヘッド１の後方には、一対のプラテンローラ１８、１８が、互いに所定の間隔を置いて上下２段で水平に配設されており、各プラテンローラ１８はメディア搬送路１２に臨む形で回動自在に支持されている。

また、リライトプリンター１０は、図２に示すように、主制御部２０を有している。主制御部２０には、リライトメディアＭがメディア挿入口１１に挿入されたことを検知する第１センサ２１と、リライトメディアＭがメディア搬送路１２の最深部１２ａに達したことを検知する第２センサ２２とが接続されている。また、主制御部２０には、ローラ駆動部２３およびヘッド制御部２５が接続されている。さらに、ローラ駆動部２３には、前記プラテンローラ１７が接続されており、ヘッド制御部２５には、前記印字用サーマルヘッド１５および前記消去ヘッド１が接続されている。

ところで、消去ヘッド１は、図３および図４に示すように、アルミニウム製の筐体２を有しており、筐体２の上側にはアルミナ基板などのセラミックス基板３が、消去ヘッド１の実用温度領域（１５０℃〜１６０℃）にほぼ等しい熱硬化温度を持つエポキシ樹脂接着剤５で接着されている。ここで、筐体２とエポキシ樹脂接着剤５との間には、アクリル系テープ、アクリル系接着剤などのアクリル層６が介在している。また、セラミックス基板３の上側にはグレーズガラス蓄熱層７が形成されており、グレーズガラス蓄熱層７の上側には発熱体８が形成されている。さらに、発熱体８の上側には保護膜９が、セラミックス基板３、グレーズガラス蓄熱層７および発熱体８を覆って保護する形で形成されている。なお、筐体２の底面には、複数個（図３では８個）の取付用ねじ穴２ａが等間隔で一列に並んで穿設されている。そして、この消去ヘッド１は、図１（ｂ）に示すように、セラミックス基板３がメディア搬送路１２に臨む形でケーシング１３内に取り付けられている。

リライトプリンター１０は以上のような構成を有するので、このリライトプリンター１０を製造する際には、次の手順による。

まず、消去ヘッド１を組み立てる。それには、筐体２にアクリル層６を貼付し、その上側にエポキシ樹脂接着剤５でセラミックス基板３を接着し、エポキシ樹脂接着剤５を所定の熱硬化温度（１５０℃〜１６０℃）で熱硬化させる。

こうして消去ヘッド１が組み立てられたところで、この消去ヘッド１をケーシング１３に取り付ける。それには、常温において、消去ヘッド１のすべての取付用ねじ穴２ａにねじ（図示せず）を螺着する。

このとき、筐体２とエポキシ樹脂接着剤５との間にはアクリル層６が介在しているので、筐体２およびセラミックス基板３の熱膨張差に起因する応力をアクリル層６によって緩和できることから、常温において、消去ヘッド１の平坦性を確保し、消去ヘッド１の反り量を低減することが可能となる。すなわち、筐体２とセラミックス基板３とが異なる熱膨張率で熱膨張しても、互いに相手の伸縮を拘束しないため、消去ヘッド１全体が大きく反る事態は生じない。したがって、消去ヘッド１のすべての取付用ねじ穴２ａにねじを容易に螺着することができるため、作業性が良好となる。

また、リライトプリンター１０を用いてリライトメディアＭの全面消去を行う際には、リライトメディアＭをメディア挿入口１１に挿入し、リライトメディアＭの全面消去を指令する。

すると、第１センサ２１は、リライトメディアＭがメディア挿入口１１に挿入されたことを検知し、その旨の検知信号を主制御部２０に出力する。これを受けて主制御部２０は、ローラ駆動部２３に対して、プラテンローラ１７の正回転を指令する。すると、ローラ駆動部２３は、プラテンローラ１７を駆動して正方向に回転させる。その結果、リライトメディアＭは、メディア搬送路１２を正方向（図１右向き）に搬送され、印字用サーマルヘッド１５および消去ヘッド１の下側を順に通過する。そして、リライトメディアＭは、消去ヘッド１の下側を通過するときに保護膜９に対して正方向に摺動することになる。その後、リライトメディアＭは、プラテンローラ１８に案内されてメディア搬送路１２の最深部１２ａに達する。

すると、第２センサ２２は、リライトメディアＭがメディア搬送路１２の最深部１２ａに達したことを検知し、その旨の検知信号を主制御部２０に出力する。これを受けて主制御部２０は、ローラ駆動部２３に対して、プラテンローラ１７の逆回転を指令する。すると、ローラ駆動部２３は、プラテンローラ１７を駆動して逆方向に回転させる。その結果、リライトメディアＭは、メディア搬送路１２を逆方向（図１左向き）に搬送され、消去ヘッド１および印字用サーマルヘッド１５の下側を順に通過する。そして、リライトメディアＭは、消去ヘッド１の下側を通過するときに保護膜９に対して逆方向に摺動することになる。ここで、主制御部２０は、ヘッド制御部２５に対して、リライトメディアＭの消去動作を指令する。すると、ヘッド制御部２５は、消去ヘッド１を駆動してリライトメディアＭを全面消去する。このとき、リライトメディアＭは両端がプラテンローラ１７、１８で把持されて緊張しているため、リライトメディアＭの消去動作は、消去ヘッド１の発熱体８がリライトメディアＭの近傍で発熱する形で確実に行われる。その後、リライトメディアＭは、引き続きメディア搬送路１２を逆方向に搬送され、メディア挿入口１１から排出される。

ここで、リライトプリンター１０によるリライトメディアＭの全面消去が終了する。

また、リライトプリンター１０を用いてリライトメディアＭの書換（リライト）を行う際には、リライトメディアＭをメディア挿入口１１に挿入し、リライトメディアＭの書換を指令する。

すると、第１センサ２１は、リライトメディアＭがメディア挿入口１１に挿入されたことを検知し、その旨の検知信号を主制御部２０に出力する。これを受けて主制御部２０は、ローラ駆動部２３に対して、プラテンローラ１７の正回転を指令する。すると、ローラ駆動部２３は、プラテンローラ１７を駆動して正方向に回転させる。その結果、リライトメディアＭは、メディア搬送路１２を正方向（図１右向き）に搬送され、印字用サーマルヘッド１５および消去ヘッド１の下側を順に通過する。そして、リライトメディアＭは、消去ヘッド１の下側を通過するときに保護膜９に対して正方向に摺動することになる。その後、リライトメディアＭは、プラテンローラ１８に案内されてメディア搬送路１２の最深部１２ａに達する。

すると、第２センサ２２は、リライトメディアＭがメディア搬送路１２の最深部１２ａに達したことを検知し、その旨の検知信号を主制御部２０に出力する。これを受けて主制御部２０は、ローラ駆動部２３に対して、プラテンローラ１７の逆回転を指令する。すると、ローラ駆動部２３は、プラテンローラ１７を駆動して逆方向に回転させる。その結果、リライトメディアＭは、メディア搬送路１２を逆方向（図１左向き）に搬送され、消去ヘッド１および印字用サーマルヘッド１５の下側を順に通過する。そして、リライトメディアＭは、消去ヘッド１の下側を通過するときに保護膜９に対して逆方向に摺動することになる。ここで、主制御部２０は、ヘッド制御部２５に対して、リライトメディアＭの消去動作を指令する。すると、ヘッド制御部２５は、消去ヘッド１を駆動してリライトメディアＭを全面消去する。このとき、リライトメディアＭは両端がプラテンローラ１７、１８で把持されて緊張しているため、リライトメディアＭの消去動作は、消去ヘッド１の発熱体８がリライトメディアＭの近傍で発熱する形で確実に行われる。次いで、ヘッド制御部２５は、印字用サーマルヘッド１５を駆動してリライトメディアＭを書き換える。このとき、リライトメディアＭは両端がプラテンローラ１７、１８で把持されて緊張しているため、リライトメディアＭの書換動作は、印字用サーマルヘッド１５の発熱体１６がリライトメディアＭの近傍で発熱する形で確実に行われる。その後、リライトメディアＭは、引き続きメディア搬送路１２を逆方向に搬送され、メディア挿入口１１から排出される。

ここで、リライトプリンター１０によるリライトメディアＭの書換が終了する。

このように、リライトメディアＭの全面消去や書換に際しては、消去ヘッド１の保護膜９に対してリライトメディアＭが正逆方向に摺動するため、消去ヘッド１のセラミックス基板３にせん断力が繰り返して作用する。しかし、セラミックス基板３はエポキシ樹脂接着剤５で筐体２に強固に接着されているので、セラミックス基板３が筐体２から剥離する恐れはない。

また、こうしてリライトメディアＭの全面消去や書換を行うと、消去ヘッド１は所定の実用温度領域（１５０℃〜１６０℃）に達するが、エポキシ樹脂接着剤５の熱硬化温度は、上述したとおり、消去ヘッド１の実用温度領域にほぼ等しいため、使用時において消去ヘッド１の反り量を低減することが可能となる。

また、アクリル層６は、エポキシ樹脂接着剤５に対してセラミックス基板３側ではなく筐体２側に位置しているため、セラミックス基板３の熱で損傷を受ける危険性はなく、耐久性に優れる。

上述した効果の実効性を確認するため、実施例として、厚さ０．０５ｍｍのアクリル系テープをアクリル層６として採用した消去ヘッド１を試作した。ここで、有効発熱体幅を３０ｍｍ〜２１６ｍｍの範囲内で７段階に変化させた。他方、比較例として、図５に示すように、セラミックス基板３がエポキシ樹脂接着剤５で筐体２に接着されただけで、筐体２とエポキシ樹脂接着剤５との間にアクリル系テープが介在していない消去ヘッド１を試作した。ここで、有効発熱体幅を１２６ｍｍ〜２１６ｍｍの範囲内で３段階に変化させた。そして、これらの実施例および比較例について、反り量（最大値）を実測し、有効発熱体幅と反り量との関係を求めた。その結果を図６にグラフで示す。図６において、横軸は有効発熱体幅を表し、縦軸は反り量（最大値）を表す。

このグラフから明らかなように、比較例に比べて実施例は反り量が半分以下と大幅に低下した。例えば、有効発熱体幅が２１６ｍｍの場合、比較例では反り量が約１．５ｍｍであったのに対し、実施例では反り量が約０．７ｍｍ（つまり、比較例の半分弱）であった。

これにより、上述した効果の実効性が確認されたことになる。

また、アクリル系テープの厚さが反り低減効果に及ぼす影響を確認するため、アクリル系テープの厚さを０．０１５ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲内で４段階に変化させたとき、有効発熱体幅２１６ｍｍの消去ヘッド１の反り量がどのように変化するかを調べた。その結果を図７にグラフで示す。図７において、横軸はアクリル系テープの厚さを表し、縦軸は消去ヘッド１の反り量をアクリル系テープがない場合に対する比率で表したものである。

このグラフから明らかなように、アクリル系テープが厚くなるほど、反り低減効果が高まり、アクリル系テープが概ね０．１ｍｍ以上になると、反り低減効果が頭打ちとなる傾向にあることが判明した。そして、消去ヘッド１の取付に必要な平坦性を確保するためには反り量をほぼ半減させる必要があることを考慮すると、アクリル系テープの厚さを０．０５ｍｍ以上とするのが望ましい。

さらに、アクリル系テープの厚さが消去ヘッド１のせん断力に及ぼす影響を確認するため、アクリル系テープの厚さを０．０１５ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲内で４段階に変化させたとき、せん断力がどのように変化するかを調べた。その結果を図８にグラフで示す。図８において、横軸はアクリル系テープの厚さを表し、縦軸は単位面積当たりのせん断トルクを表す。

このグラフから明らかなように、アクリル系テープが薄くなる程せん断トルクが増大する傾向にあることが判明した。そして、実用上、プラテンローラ１７、１８による押し付け圧力などから、０．５kgf-mm／mm² （４．９N-mm／mm² ）程度のせん断トルクを維持して耐剥離性を確保する必要があることを考慮すると、アクリル系テープを０．２ｍｍ以下とするのが望ましい。

これらの結果から、アクリル系テープの厚さを０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲内とすれば、消去ヘッド１の平坦性と耐剥離性の双方を同時に確保することが可能となる。

＜その他の実施形態＞
上述の実施形態においては、筐体２とエポキシ樹脂接着剤５との間に膨張差吸収層としてアクリル層６が介在している消去ヘッド１について説明したが、アクリル層６以外の膨張差吸収層を代用することも可能である。

上述の実施形態においては、筐体２にセラミックス基板３がエポキシ樹脂接着剤５で接着された消去ヘッド１について説明したが、セラミックス基板３を筐体２に強固に固着できる限り、エポキシ樹脂接着剤５以外の接着剤を代用しても構わない。

上述の実施形態においては、筐体２にセラミックス基板３が接着された消去ヘッド１について説明したが、耐熱性、絶縁性に優れたものである限り、セラミックス基板３以外の基板（例えば、ガラス基板や、セラミックス基板３とガラス基板との複合材など）を代用してもよい。

上述の実施形態においては、消去ヘッド１について説明したが、本発明は、消去ヘッド１に限らずサーマルヘッド全般に広く適用することができる。

上述の実施形態においては、リライトプリンター１０について説明したが、リライトプリンター１０以外のプリンター（例えば、消去専用プリンター、一括消去用プリンター、オーバーコート用プリンターなど）に本発明を適用することもできる。

本発明に係るプリンターであるリライトプリンターの第１の実施形態を示す図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線による断面図である。 図１に示すリライトプリンターの制御ブロック図である。 図１に示すリライトプリンターに搭載された消去ヘッドを示す図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）はその底面図、（ｄ）はその右側面図である。 図３に示す消去ヘッドのＢ−Ｂ線による拡大断面図である。 従来の消去ヘッドの断面図である。 消去ヘッドの有効発熱体幅と反り量との関係を示すグラフである。 アクリル系テープの厚さと消去ヘッドの反り量との関係を示すグラフである。 アクリル系テープの厚さとせん断力との関係を示すグラフである。

符号の説明

１……消去ヘッド（サーマルヘッド）
２……筐体
２ａ……取付用ねじ穴
３……セラミックス基板（基板）
５……エポキシ樹脂接着剤（接着剤）
６……アクリル層（膨張差吸収層）
７……グレーズガラス蓄熱層
８……発熱体
９……保護膜
１０……リライトプリンター（プリンター）
１１……メディア挿入口
１２……メディア搬送路
１２ａ……最深部
１３……ケーシング
１５……印字用サーマルヘッド
１６……発熱体
１７、１８……プラテンローラ
２０……主制御部
２１……第１センサ
２２……第２センサ
２３……ローラ駆動部
２５……ヘッド制御部
Ｍ……リライトメディア

Claims (6)

1. 発熱体を有する基板が筐体に固着されたサーマルヘッドであって、
   前記筐体と前記基板との間に、両者の熱膨張差を吸収する膨張差吸収層が設けられていることを特徴とするサーマルヘッド。
2. 発熱体を有する基板が接着剤で筐体に接着されたサーマルヘッドであって、
   前記筐体と前記接着剤との間に、当該筐体および前記基板の熱膨張差を吸収する膨張差吸収層が介在していることを特徴とするサーマルヘッド。
3. 前記膨張差吸収層は、アクリル層であることを特徴とする請求項１または２に記載のサーマルヘッド。
4. 前記アクリル層の厚さは、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項３に記載のサーマルヘッド。
5. 消去ヘッドであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のサーマルヘッド。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載のサーマルヘッドを備えていることを特徴とするプリンター。

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