JP2008068602A - 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、その発熱体の温度をより精度高く検知する。
【解決手段】消去ヘッド５０は、基板６０と、その上に積層された薄膜部５８と、筐体６２とを備える。基板５６の上には、抵抗体５６がシルク印刷なされた後、焼成により成膜されている。抵抗体５６の上には、蓄熱層５４が形成され、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。
【選択図】図４

Description

本発明は、ビデオプリンタ、バーコードプリンタ、ラベルプリンタ、カードプリンタ、ファクシミリ、券売機など各種の印画装置の感熱記録及び記録消去に用いられる一括加熱用サーマルヘッドと、その一括加熱用サーマルヘッドを組み込んだ印画装置に関するものである。

熱転写により記録メディアにデータを記録する印画装置が知られており、そのような印画装置においては、一般に印字用のサーマルヘッドの他に、書換可能な記録メディア（「リライトメディア」ともいう）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用いる一括加熱用サーマルヘッドがある。この一括加熱用サーマルヘッドは、所定の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をしたりする。

一括加熱用サーマルヘッドにおいても、所望の品位を実現するためには、一括加熱用サーマルヘッドに備わる発熱体の温度制御を適正に行う必要がある。

ところで、一括加熱用サーマルヘッドは、一般的に図６に示す様な断面構造を有する。この一括加熱用サーマルヘッド３０において、基板３８上に薄膜部３６が成膜される。薄膜部３６は、発熱体３２と蓄熱層３４が含まれており、より具体的には基板３８の上に蓄熱層３４が形成され、さらにその蓄熱層３４の上に発熱体３２が形成されている。さらにまた、薄膜部３６の発熱体３２の上部には、保護層４０が形成されている。薄膜部３６が形成されている基板３８は、例えばエポキシ樹脂により筐体４２と接続される。このとき、サーミスタ４４は、基板３８の本図下側の面と接触するように設けられ、リード線４６により所望の温度計測装置に検出結果が通知される。この検出結果をもとに、発熱体３２の温度制御が行われる。

発熱体の温度制御を適正に行う技術として、発熱体の温度補正を行う技術が開示されている（特許文献１参照）。この技術では、複数の発熱体が備わるサーマルヘッドにおいて、各発熱体の近傍にサーミスタと演算部とを備えている。それらのサーミスタで検出された発熱体の温度をもとに、各発熱体に対して温度補正を加え、発熱体が適切な温度になるように制御を行う。
特開平４−２８６６６０号公報

図６に示すように、サーミスタ４４は基板３８の下側の面に設けられており、発熱体３２近傍の真下に備わる。しかし、サーミスタ４４と発熱３２との間には、比較的熱容量の大きな基板３８が備わることから、サーミスタ４４で検知する発熱体３２の温度と、実際の発熱体３２の温度との間には、タイムラグが生じる。したがって、特許文献１で示したように発熱体３２に対して温度補正を施す場合であっても、このタイムラグに関しては依然として克服すべき課題として残っている。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、その目的は、一括加熱用サーマルヘッドに備わる発熱体の温度をより正確に検出する技術を提供することにある。

本発明のうち一括加熱用サーマルヘッドの発明は、基板の上に形成された蓄熱層と、該蓄熱層の上に形成された単ドットの発熱体とが含まれて形成された薄膜部を有する一括加熱用サーマルヘッドであって、前記発熱体の温度を検知する温度検知手段は、前記薄膜部に含まれて成膜されている。前記温度検知手段が、前記基板と前記蓄熱層との間に形成されてもよい。前記温度検知手段が、蓄熱層に接触して成膜されてもよい。前記温度検知手段が、前記蓄熱層と前記発熱体との間に形成されてもよい。前記温度検知手段が発熱体に接触して成膜されてもよい。前記温度検知手段は、サーミスタ機能を有する抵抗体であってもよい。前記温度検知手段は、シルク印刷等の厚膜工法により成膜されてもよい。前記温度検知手段は、蒸着方式などの薄膜工法により成膜されてもよい。
本発明のうち印画装置の発明は、上記の態様の一括加熱用サーマルヘッドを備えている。

本発明によれば、一括加熱用サーマルヘッドに備わる発熱体の温度をより正確に検出する技術を提供することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、実施形態では、一括加熱用サーマルヘッドとして消去ヘッドに本発明を適用した。

図１は、本実施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。さらにまた、印字用サーマルヘッド１５の後方（図１右側）には、消去ヘッド５０がその発熱体５２を搬送路１２に臨ませて下向きに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）に上述したように、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その保護膜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。なお、この消去動作の際に、主制御部２０は、消去ヘッド５０が備える温度検知手段５６（「サーミスタ機能を有する抵抗体５６」とも言い、詳細は後述する）により検知した発熱体５２の温度を取得する。取得した温度をもとに、主制御部２０は、ヘッド制御部２５を介して発熱体５２の温度が適正となるように発熱体５２に通電する電力を制御する。この制御により、適切な消去品位が実現される。

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、本実施形態において特徴的である消去ヘッド５０，７０の構造について説明する。

＜第１の実施形態＞
図４は、第１の実施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６０と、その上に積層された薄膜部５８と、筐体６２とを備える。筐体６２と基板６０は、それらの間に介装された例えばエポキシ樹脂の接続層（図示せず）により固定される。薄膜部５８は、発熱体５２と蓄熱層５４とサーミスタ機能（温度検知機能）を有する抵抗体５６とを備える。この抵抗体５６が、図２の温度検知手段５６に相当し、発熱体５２の温度を検知する。

まず、基板６０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り、１ｍｍ程度の厚さとなっている。基板６０の上には、抵抗体５６がシルク印刷なされた後、焼成により成膜されている。なお抵抗体５６の成膜は、シルク印刷後に焼成する工程に限る趣旨ではなく、スパッタリングなどの蒸着工程などの一般的な成膜方法により成膜されればよい。

この抵抗体５６として、例えば、負の温度特性を有する一般的なＮＰＣ型サーミスタペーストがある。その材料として、例えば、抵抗体材料にＭｏ−Ｃｏ−Ｎｉ系粉末に、有機バインダとしてポリビニルブチラール、可塑剤としてポリエチレングリコール、分散剤としてグリセリン及び溶剤のトルエンを混合して練った抵抗体ペーストがある。なお、抵抗体の材料は、上述のものに限る趣旨ではなく、一般的に入手可能な材料を用いればよい。

つづいて抵抗体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６４が、蓄熱層５４及び基板６０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。

以上のように、消去ヘッド５０において、サーミスタ機能を有する抵抗体５６を蓄熱層５４と基板６０の間に設けることで、発熱体５２の温度検知の際に、基板６０を介さなくてよくなる。その結果、発熱体５２の温度をタイムラグなく検知できる。つまり、リアルタイムの温度検知がより精度の高いものとなる。また、発熱体５２とサーミスタ機能を有する抵抗体５６との間の検知温度の乖離がほとんどないレベルとなる。また、一般には、発熱体と温度検知用の抵抗体との間には、電気絶縁膜等が必要とされる。しかし、本実施形態によれば、蓄熱層５４が発熱体５２と抵抗体５６との間に形成され、絶縁体としても機能するため、電気絶縁膜が別途に形成される必要がない。したがって、消去ヘッド５０の製造プロセスが簡素化される。

なお、印字用サーマルヘッド１５に関しても、この構成を適用可能であるが、印字用サーマルヘッド１５の場合、所望の温度へ上昇させることと共に速やかに温度を低下させることが要求される。従って、抵抗体５６を蓄熱層５４と基板６０の間、もしくは、発熱体５２と蓄熱層５４の間にサーミスタを設けた場合、サーミスタの熱容量により発熱体５２の温度応答が阻害され、印字品質が極端に劣化することがある。また、印字品位が低下しないようにサーミスタを小型化した場合、サーミスタに通電した際に、通電時の発熱により測定精度が低下する。さらにまた、印字用サーマルヘッド１５では、高精細な印字品質を確保するために、高速で発熱及び冷却を繰り返す。このとき、個々の発熱体において、時系列的にエネルギが制御され、例えばミリ秒単位の短時間の制御が必要とされる。従って、発熱体それぞれに設けられたサーミスタで温度を検知して制御するのは、応答速度の観点で、実用的ではない。

一方、消去ヘッド５０においては、印字用サーマルヘッド１５ほど短時間でフィードバックすることが求められていない。また、印字用サーマルヘッド１５とは異なり、発熱体５２が大きい。したがって、サーミスタ機能を有する抵抗体５６を設けても、発熱体５２の温度応答性が阻害されることが実用上発生しない。以上のことから、サーミスタ機能を有する抵抗体５６による温度制御であっても、十分実用的な精度で消去ヘッド５０の温度制御が実現できる。

＜第２の実施形態＞
図５は、第２の実施形態に係る消去ヘッド７０の断面構造を模式的に示した図である。この消去ヘッド７０は、第１の実施形態に示した消去ヘッド５０と略同一であり、異なる点は、サーミスタ機能を有する抵抗体７６が設けられる位置にあり、同一の構成及び作用については適宜説明を省略する。

この消去ヘッド７０は、基板８０と、その上に積層された薄膜部７８と、筐体８２とを備える。薄膜部７８は、発熱体７２と蓄熱層７４とサーミスタ機能を有する抵抗体７６とを備える。さらに、発熱体７２の上には、保護膜８４が形成されている。

まず、基板８０の上には、所望の厚さのグレーズ層と呼ばれる蓄熱層７４が形成されている。この上に、サーミスタとして機能する抵抗体７６が成膜されている。この抵抗体７６の材料は、第１の実施形態に示した材料と同一でよい。また抵抗体７６の成膜も、第１の実施形態と同様に、シルク印刷後に焼成されることによりなされてもよいし、蒸着によりなされてもよい。

以上のように、消去ヘッド７０において、サーミスタ機能を有する抵抗体７６が発熱体７２に接して形成されるため、発熱体７２の温度を、タイムラグなく検知できる。第１の実施形態と比較すると、抵抗体７６が発熱体７２により接近して形成されるため、発熱体７２の温度検知の精度及び応答性がより向上する。また、消去ヘッド７０の温度上昇の応答性および温度維持特性が向上する。

なお、実施形態では、一括加熱用サーマルヘッドとして消去ヘッドに適用したが、これに限る趣旨ではなく、例えば熱転写するためにオーバーコーティングするサーマルヘッドにも適用できる。また、印画装置としてリライトプリンターに適用したが、これに限る趣旨ではなく、例えば転写用オーバーコーティングによる印画装置にも適用できる。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。しかし、本発明は上記した実施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ために、一括加熱用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。 本発明の実施形態に係る消去ヘッドの概略外観図である。 第１の実施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。 第２の実施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。 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、７０……消去ヘッド（一括加熱用サーマルヘッド）
５２、７２……発熱体
５４、７４……蓄熱層
５６、７６……抵抗体（温度検知手段）
５８、７８……薄膜層（薄膜部）
６０、８０……基板
６２、８２……筐体
６４、８４……保護膜

Claims (7)

1. 基板の上に形成された蓄熱層と、該蓄熱層の上に形成された単ドットの発熱体とが含まれて形成された薄膜部を有する一括加熱用サーマルヘッドであって、
   前記発熱体の温度を検知する温度検知手段が、前記薄膜部に含まれて成膜されていることを特徴とする一括加熱用サーマルヘッド。
2. 前記温度検知手段が、前記基板と前記蓄熱層との間に成膜されてい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. 前記温度検知手段は、前記蓄熱層に接触して成膜されていることを特徴とする請求項２に記載の一括加熱用サーマルヘッド。
4. 前記温度検知手段は、前記蓄熱層と前記発熱体との間に成膜されてい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。
5. 前記温度検知手段は、前記発熱体に接触して成膜されていることを特徴とする請求項４に記載の一括加熱用サーマルヘッド。
6. 前記温度検知手段は、サーミスタ機能を有する抵抗体であることを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の一括加熱用サーマルヘッド。
7. 請求項１から６までのいずれかに記載の一括加熱用サーマルヘッドを備えることを特徴とする印画装置。

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