JP2008062618A - 一括加熱用サーマルヘッドおよび印画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】データの一括消去やメディアへの転写用オーバーコーティング等で用いられる一括加熱用サーマルヘッドにおいて、その発熱体の温度立ち上がり特性を改善する。
【解決手段】消去ヘッド５０は、薄膜部７４と、発熱体５２と蓄熱層５４とを含む基板５６と、筐体６２とを備える。筐体６２と基板５６は、それら間に介装された接続層６０により固定される。接続層６０は、第１のエポキシ樹脂層６４及び第２のエポキシ樹脂層６８と、それらの間に挟まれるようにガラスクロス６６とが積層されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、サーマルヘッドに係り、特に業務用や民生用の各種プリンタ機器に搭載される一括加熱用サーマルヘッド及び、その一括加熱用サーマルヘッドを搭載した印画装置に関する。

書換可能な記録メディアにおけるデータの一括消去や、メディアへの転写用オーバーコーティングなどにおいて、一括加熱用サーマルヘッドが用いられる。この一括加熱用サーマルヘッドは、印字を目的としたものではなく、ある温度まで加熱することで、メディアに印字された情報を消去したり、転写用のオーバーコーティングしたりする。

一般に、一括加熱用サーマルヘッドに要求される特性として、そのサーマルヘッドに備わる発熱体の温度を、データの消去に必要な温度に早期に到達させることがある。また、温度分布にばらつきがある場合、そのばらつきを考慮した温度制御を行う必要がある。

本発明者は、上記のような課題の一つである温度分布のばらつきを改善する技術を開示している（特許文献１参照）。この技術では、一括加熱用サーマルヘッドにおいて、発熱体に電力を供給する一対の電極を、発熱体の長手方向に亘って設け、温度分布のばらつきを抑えている。
特開２００５−２８８９１８号公報

特許文献１に記載の技術によれば、一括加熱用サーマルヘッド全体に亘り、所望の温度に制御することが容易となり、一部でデータ消去が十分になされないといったことを回避できる。しかし、もう一つの課題、つまりサーマルヘッドに備わる発熱体の温度を、データの消去に必要な温度に早期に到達させるという点については、依然として改善の余地がある。

ところで、サーマルヘッドの温度を、データ消去に必要な温度に早期に到達させるためには、当然に、投入する電力の量を多くすればよい。しかしながら、消費電力は少ない方が好ましく、投入された電力を効率的に利用する必要がある。また、データ消去のために必要とされる温度を極力少ない熱量で保持する観点においても、外部に放出される熱量を抑えることが望まれる。

図６は、一般的なサーマルヘッド３０の断面構造を模式的に示している。このサーマルヘッド３０は、基板３６と、薄膜部４４と、筐体４２とを備える。薄膜部４４は、基板３６の上に積層されており、発熱体３２と蓄熱層３４とを備える。基板３６と筐体４２は、接続層４０により固定される。また、発熱体３２を被って保護層３８が設けられる。

発熱体３２で発生した熱は、保護層３８を介して、所望のメディアに投入され、そのメディアに記録されているデータを消去する。このとき、発熱体３２で発生した熱の一部は、蓄熱層３４、基板３６、接続層４０を通り、筐体４２を介して外部に放出されてしまう。

本発明は、このような状況に鑑みなされたものであって、その目的は、一括加熱用のサーマルヘッドの温度をデータ消去に必要とされる温度に早期に到達させる技術を提供することにある。また、別の観点では、データ消去に用いられる熱量を低減する技術を提供することにある。

本発明のある態様は、一括加熱用サーマルヘッドに関する。この一括加熱用サーマルヘッドは、基板と、該基板に積層された薄膜部と、該薄膜部が配設されるマウントと、前記薄膜部と前記マウントとの間に介在する接合部と、を備える一括加熱用サーマルヘッドであって、前記接合部は、樹脂材と樹脂材との間に断熱材が介装された積層構造をなしている。
前記樹脂材は、エポキシ樹脂であってもよい。
前記断熱材は、ガラスクロスであってもよし、セラミッククロスであってもよい。
前記接合部の厚さは、０．２７ｍｍ以上、０．６７ｍｍ以下であってもよい。

本発明の別の態様は、印画装置に関する。この印画装置は、上記の態様の一括加熱用サーマルヘッドを備える。

本発明によれば、一括加熱用サーマルヘッドの温度を、データ消去または転写用のオーバーコーティングに必要とされる温度に早期に到達させることができる。また、データ消去または転写用のオーバーコーティングに用いられる熱量を低減することができる。

図１は、本実施の形態に係るリライトプリンター１０の概略図である。図１（ａ）は、リライトプリンター１０の上面図であり、図１（ｂ）は、Ａ−Ａ断面を模式的に示した図である。また、図２は、リライトプリンター１０の主要部分に関する機能ブロック図である。リライトプリンター１０は、本図に示すように、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となっている。また、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。さらに、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（図１右側）に消去ヘッド５０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（図１左側）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５０の後方（図１右側）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。

図３は、本実施の形態に係る消去ヘッド５０の外観図である。図３（ａ）は、上面図を、図３（ｂ）は、側面図を、図３（ｃ）は底面図を示す。消去ヘッド５０の底面、つまり筐体２の底面には、複数個（本図では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５０は、図１（ｂ）に示したように、発熱体５２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を用いてリライトメディアＭのデータの書換（リライト）を行う際には、一旦、リライトメディアＭのデータが全面消去され、つづいて新たなデータが書き込まれる。この処理について簡単に説明する。

まず、リライトメディアＭがメディア挿入口１１に挿入されると、主制御部２０はリライトメディアＭのデータの書換を指令する。

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５０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５０の下側を通過するときに保護膜５８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５０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５０の下側を通過するときに保護膜５８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のデータ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５０を駆動してリライトメディアＭのデータを全面消去する。このとき、リライトメディアＭは両端が二組のプラテンローラ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のデータの消去動作は、消去ヘッド５０の発熱体５２がリライトメディアＭの近傍で発熱する形で適正になされる。

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のデータを新たに記録する。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。

これにより、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。なお、リライトメディアＭのデータの消去のみが指示された場合、印字用サーマルヘッド１５は駆動されず、データが消去されたデータリライトメディアＭは、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。

つづいて、本実施の形態において特徴的である消去ヘッド５０の構造について説明する。図４は、本実施の形態に係る消去ヘッド５０の断面構造を模式的に示した図である。消去ヘッド５０は、基板５６と、その上に積層された薄膜部７４と、筐体６２とを備える。筐体６２と基板５６は、それら間に介装された接続層６０により固定される。薄膜部７４は、発熱体５２と蓄熱層５４とを備える。

基板５６は、例えばアルミナなどの絶縁性を有するセラミックからなる。基板５６の上には、所望の厚さのグレーズ層と呼ばれる蓄熱層５４が、例えばガラスを軟化及び焼成させて形成される。この蓄熱層５４の上には、所望の厚さの発熱体５２が形成される。発熱体５２は、例えば、ホウ素（Ｂ）がドーピングされたポリシリコン（Poly-Si）薄膜からなる抵抗体であり、単ドットの帯状に構成される。

この発熱体５２には、電力を供給するための電極層（図示せず）が接続されている。この電極層は、例えばアルミニウムにより成膜されている。また、発熱体５２の上側には、例えばＳｉＯ_２などからなる所望の厚さの保護膜５８が、蓄熱層５４及び基板５６を被うように成膜されている。

筐体６２は、例えばアルミニウムなどで形成され、放熱材としても機能する。

接続層６０は、複合材料であり、第１のエポキシ樹脂層６４及び第２のエポキシ樹脂層６８と、それらの間に挟まれるようにガラスクロス６６とが積層されている。従来は、図６に上述したように、エポキシ樹脂材のみから構成されていた。本実施の形態のように、接続層６０を複合材料で積層構造とすることにより、基板５６と筐体６２の間の断熱効果を高めることができる。第１及び第２のエポキシ樹脂層６４，６８は、テープ形状であり、ここではそれぞれ厚さ０．０６ｍｍである。第１のエポキシ樹脂層６４は、基板５６に付着され、第２のエポキシ樹脂層６８は、筐体６２に付着される。なお、本実施の形態では、第１及び第２のエポキシ樹脂層６４，６８の厚さは同一であるが、これに限る趣旨ではなく、異なる厚さであってもよい。また、第１及び第２のエポキシ樹脂層６４，６８は、シリコン系樹脂材からなってもよい。また、いずれか一方の層がエポキシ樹脂材で、他方がシリコン系樹脂材という構成であってもよい。

図５は、発熱体５２の表面温度と、電力供給のために電圧を印加した時間の関係を示すグラフである。本図に示すように、ガラスクロス６６を設けない場合と、ガラスクロス６６の厚さを、０．１５ｍｍ、０．３５ｍｍ、および０．５５ｍｍとした場合の、計４条件について実験を行った。

本実験によると、例えば、発熱体５２の表面温度が１２０℃に達するまでに、ガラスクロス６６が無い場合では、約１．６秒要し、一方、ガラスクロス６６の厚さが、０．１５ｍｍの場合では約１．３秒要し、０．３５ｍｍの場合では約１．１秒要し、０．５５ｍｍの場合では約１．０秒要した。また、発熱体５２の表面温度が１６０℃に達するまでに、ガラスクロス６６が無い場合では、約３．０秒要し、一方、ガラスクロス６６の厚さが、０．１５ｍｍの場合では約２．７秒要し、０．３５ｍｍの場合では約２．３秒要し、０．５５ｍｍの場合では約２．２秒要した。

つまり、ガラスクロス６６の厚さを０．１５ｍｍとした場合、発熱体５２の表面温度が１２０℃に達するに要する時間は、ガラスクロス６６が無い場合と比較して、２０％弱改善され、１６０℃に達するに要する時間は１０％弱改善される。

同様に、ガラスクロス６６の厚さを０．５５ｍｍとした場合、ガラスクロス６６が無い場合と比較して、発熱体５２の表面温度が１２０℃に達するに要する時間は４０％弱改善され、１６０℃に達するに要する時間は３０％弱改善される。

上記の実験から、ガラスクロス６６の厚さは、断熱効果の観点において、０．１５ｍｍ以上が好ましい。つまり、接続層６０の総厚は、０．２７ｍｍ以上が好ましい。

ところで、ガラスクロス６６を厚くするに伴い断熱効果は高まるが、せん断力が低下してしまう。この観点においては、製品の使用態様や寿命を考慮すると、ガラスクロス６６の厚さは０．５５ｍｍ以下にすることが好ましい。つまり、接続層６０の総厚さは、０．６７ｍｍ以下にすることが好ましい。

このように、基板５６と筐体６２の間に、断熱効果にすぐれたガラスクロス６６を設けることで、発熱体５２の表面温度の立ち上がり特性を改善することができる。また、ガラスクロス６６の厚さを適切にすることで、基板５６と筐体６２とがせん断力により分離することを防止できる。なお、ガラスクロス６６の代わりに、断熱性及び耐熱性を有する他の材料が用いられてもよく、例えば、その材料として、セラミッククロスがある。

また、投入した電力を効率よく利用できるため、データを消去するために必要とされる消費電力を低減できる。さらにまた、電圧の印加時間を短縮することにより、消去ヘッド５０に対して加えられるストレスを低減できるため、製品の寿命を延ばすことができるとともに、また、設計の際の自由度が増す。

なお、本実施の形態では、一括加熱用ヘッドを消去ヘッドに適用したが、これに限らず、転写用のオーバーコーティングに用いるサーマルヘッドにも適用できる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。しかし、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明は、業務用や民生用の各種プリンタ機器に搭載されるサーマルヘッド及び、そのサーマルヘッドを搭載した印画装置に広く利用できる。特に、データを一括して消去したり、また転写用のオーバーコーティングしたりする一括加熱用サーマルヘッドおよびそのサーマルヘッドを搭載した印画装置に広く利用できる。

本発明の実施の形態に係るリライトプリンターの概略図である。 本発明の実施の形態に係るリライトプリンターの主要構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る消去ヘッドの概略外観図である。 本発明の実施の形態に係る消去ヘッドの断面構造を模式的に示した図である。 発熱体の表面温度と、電力供給のために電圧を印加した時間の関係を示すグラフである。 従来の消去ヘッドの断面構造を模式的に示した図である。

符号の説明

１０……リライトプリンター（印画装置）
５０……消去ヘッド（一括加熱用サーマルヘッド）
５２……発熱体
５４……蓄熱層
５６……基板
５８……保護膜
６０……接続層
６２……筐体
６４……第１のエポキシ樹脂層
６６……ガラスクロス（断熱材）
６８……第２のエポキシ樹脂層
７４……薄膜部

Claims (6)

1. 基板と、該基板に積層された薄膜部と、該薄膜部が配設されるマウントと、前記薄膜部と前記マウントとの間に介在する接合部と、を備える一括加熱用サーマルヘッドであって、
   前記接合部は、樹脂材と樹脂材との間に断熱材が介装された積層構造をなしていることを特徴とする一括加熱用サーマルヘッド。
2. 前記樹脂材は、エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の一括加熱用サーマルヘッド。
3. 前記断熱材は、ガラスクロスであることを特徴とする請求項１または２に記載の一括加熱用サーマルヘッド。
4. 前記断熱材は、セラミッククロスであることを特徴とする請求項１または２に記載の一括加熱用サーマルヘッド。
5. 前記接合部の厚さは、０．２７ｍｍ以上、０．６７ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の一括加熱用サーマルヘッド。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の一括加熱用サーマルヘッドを備えたことを特徴とする印画装置。

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