JP2008221738A - サーマルプリントヘッド用放熱板、その製造方法およびその製造装置、ならびに、サーマルプリントヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】所定の形状のサーマルプリントヘッドの放熱板を容易に得られるようにする。
【解決手段】ほぼ直線状に延びる発熱領域２４に発熱抵抗体が形成された発熱体板２０を載置可能な載置面３２と発熱体板２０を載置すると発熱領域２４が延びる方向にほぼ平行で載置面３２を挟む２つの側面３４，３５とを持つサーマルプリントヘッド用の金属製の放熱板３０の側面３４，３５に、その側面３４，３５に沿って延びる溝３６，３７をそれぞれ形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、サーマルプリントヘッド用放熱板、その製造方法およびその製造装置、ならびに、サーマルプリントヘッドに関する。

サーマルプリントヘッドは、発熱部に配列された複数の発熱体を発熱させ、その熱により感熱記録紙などの媒体に文字や図形などの画像を形成する出力用デバイスである。このサーマルプリントヘッドは、バーコードプリンタや計量機、デジタル製版機、ビデオプリンター、イメージャー、シールプリンターなどの記録機器に広く利用されている。

一般的なサーマルプリントヘッドは、放熱板と、放熱板に取り付けられた発熱体板と、発熱体板と同じ側で放熱板に取り付けられた回路基板とを備えている。この発熱体板の放熱板と相対する表面の反対側の表面の帯状に延びる発熱領域には、複数の発熱抵抗体が所定の間隔で直線状に配列されている。また、回路基板には、発熱抵抗体を駆動する駆動回路の一部となる駆動ＩＣなどの電気部品が搭載されている。

このようなサーマルプリントヘッドを用いたプリンタは、一般的に、所定の弾性を持つ材料で円筒状に形成されたプラテンローラを備えている。このプラテンローラは、発熱抵抗体が配列された主走査方向を軸として、その側面が支持基板上の発熱領域に接するように配置され、その軸を中心に回転可能に設けられる。プラテンローラの回転によって、プラテンローラと発熱領域の間に挿入された媒体は、主走査方向に垂直な副走査方向に移動する。プラテンローラによって媒体を発熱領域に押し付けつつ、その媒体を副走査方向に移動させ、発熱抵抗の発熱パターンを媒体の移動とともに変化させることにより、所望の画像を媒体上に形成する。

このようなプリンタでは、サーマルプリントヘッドの発熱領域が完全に平面に形成されていると、発熱領域の両端部でのプラテンローラの押し付け圧力が中央部に比べて大きくなる傾向がある。このため、サーマルプリントヘッドの放熱板を、発熱領域の中央部がプラテンローラの軸に最も近接するように主走査方向に湾曲させる場合がある。このように放熱板を湾曲させるために、たとえば特許文献１には、放熱板を発熱領域の中央付近で背面からねじなどの微調整機構によって押し上げる方法が開示されている。また、特許文献２には、放熱板に弾性変形を与えるように機能する形状記憶合金製の変形付与部材を用いる方法が開示されている。
実公昭６３−４７４８４号公報 実公平５−４６９１５号公報

サーマルプリントヘッドの放熱板を湾曲させるために、微調整機構や変形付与部材を用いる方法は、サーマルプリントヘッドの部品点数が多くなり、コストが大きくなる場合がある。

また、発熱領域が延びる方向の両端部で放熱板を板厚方向に挟み込み、放熱板に曲げ応力を加えて変形させることにより、微調整機構や変形付与部材を用いないで放熱板を湾曲させることができる。しかし、このような方法では一方向にしか湾曲させることができないため、放熱板にねじれが生じている場合には湾曲させる場合とは別の位置で放熱板を保持して変形させる必要がある。また、放熱板の発熱体板および回路基板を載置する面に傷が生じるおそれがある。

そこで、本発明は、所定の形状のサーマルプリントヘッドの放熱板を容易に得られるようにすることを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明は、サーマルプリントヘッド用放熱板において、ほぼ直線状に延びる発熱領域に発熱抵抗体が形成された発熱体板を載置可能な載置面と前記発熱体板を載置すると前記発熱領域が延びる方向にほぼ平行で前記載置面を挟む２つの側面とを持ち、その２つの側面にはその側面に沿って延びる溝がそれぞれ形成された金属板であることを特徴とする。

また、本発明は、サーマルプリントヘッドにおいて、ほぼ直線状に延びる発熱領域に発熱抵抗体が形成された発熱体板と、前記発熱体板を載置する載置面と前記発熱領域が延びる方向にほぼ平行で前記載置面を挟む２つの側面とを持ち、その２つの側面にはその側面に沿って延びる溝がそれぞれ形成された金属製の放熱板と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、ほぼ直線状に延びる発熱領域に発熱抵抗体が形成された発熱体板を載置面で載置可能な金属製のサーマルプリントヘッド用放熱板の製造方法において、前記発熱体板を前記載置面に載置すると前記発熱領域が延びる方向にほぼ平行で前記載置面を挟む２つの側面にその側面に沿って延びる溝がそれぞれ形成された放熱板を、同一の前記側面に形成された前記溝にその溝が延びる方向に沿って間隔を置いて係合する少なくとも３つの第１の爪とその第１の爪のそれぞれに向かい合い前記第１の爪が係合する前記溝に対して前記載置面を挟んで反対側の前記側面に形成された溝に係合する第２の爪とで挟持する挟持工程と、前記挟持工程の後に、前記第１および第２の爪のそれぞれを前記溝が延びる方向にほぼ垂直な方向に相対的に移動させて前記放熱板を塑性変形させる変形工程と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、ほぼ直線状に延びる発熱領域に発熱抵抗体が形成された発熱体板を載置面で載置可能な金属製のサーマルプリントヘッド用放熱板の製造装置において、前記発熱体板を前記載置面に載置すると前記発熱領域が延びる方向にほぼ平行で前記載置面を挟む２つの側面にその側面に沿って延びる溝がそれぞれ形成された放熱板を、同一の前記側面に形成された前記溝にその溝が延びる方向に沿って間隔を置いて係合する少なくとも３つの第１の爪とその第１の爪のそれぞれに向かい合い前記第１の爪が係合する前記溝に対して前記載置面を挟んで反対側の前記側面に形成された溝に係合する第２の爪とで挟持する挟持手段と、前記放熱板を塑性変形させることができるように前記第１および第２の爪のそれぞれを前記溝が延びる方向に垂直な方向に相対的に移動させる駆動部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、所定の形状のサーマルプリントヘッドの放熱板が容易に得られる。

本発明に係るサーマルプリントヘッドの実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態における斜視図である。

本実施の形態のサーマルプリントヘッド１０は、発熱体板２０および放熱板３０を有している。発熱体板２０には、ほぼ直線状に延びる帯状の発熱領域２４が形成されている。放熱板３０は、発熱体板２０を載置する載置面３２を持つ金属製の平板である。放熱板３０は、たとえばアルミニウム製である。発熱体板２０は、その載置面３２で放熱板３０に載置されている。放熱板３０には、発熱領域２４が延びる方向にほぼ平行で載置面３２を挟む２つの側面３４，３５に、その側面３４，３５に沿って延びる溝３６，３７がそれぞれ形成されている。

また、サーマルプリントヘッド１０は、発熱領域２４を発熱させる駆動回路を有している。その駆動回路は、たとえば放熱板３０に載置された回路基板４０の上に形成されている。回路基板４０は、放熱板３０の発熱体板２０と同じ側の表面上に載置される。回路基板４０には、発熱領域２４に所定の発熱パターンを形成するための制御信号や駆動電力がコネクタ４６を介して入力される。

図２は、本実施の形態におけるサーマルプリントヘッドの上面図であって、図３のII−II矢視断面図である。図３は、図２のIII−III矢視一部切り欠き上面図である。

発熱体板２０は、たとえばヘッド基板２２、グレーズ層２５、発熱抵抗体２６、電極層２８および保護膜層２９を有している。ヘッド基板２２は、アルミナなどの絶縁材料で形成された平板である。ヘッド基板２２の一方の表面は放熱板３０と向かい合っており、他方の表面にはグレーズ層２５が融着している。

グレーズ層２５の表面には、帯状の発熱領域２４が延びる方向に垂直な方向に延びる抵抗体層および電極層２８が積層されている。抵抗体層および電極層２８は、たとえば薄膜プロセスによって形成される。電極層２８には、発熱領域２４が延びる方向に垂直な方向の一部に切欠部が形成されていて、その間隙の部分の抵抗体層が発熱抵抗体２６となる。ヘッド基板２２、発熱抵抗体２６および電極層２８の表面には、保護膜層２９が形成されている。

発熱抵抗体２６を駆動する駆動回路は、たとえば回路基板４０に設けられた駆動用ＩＣなどの電気部品４２を有している。発熱抵抗体２６と駆動回路とは、たとえばヘッド基板２２の上に形成された電極層２８、および、発熱体板２０と回路基板４０との間に架け渡されたボンディングワイヤ４４によって電気的に接続される。駆動用ＩＣなどの電気部品４２の一部、および、ボンディングワイヤ４４は、たとえば樹脂４８によって封止される。

発熱体板２０は、放熱板３０の一方の側面３４に近接して配置され、回路基板４０は、他方の側面３５に近接して配置される。コネクタ４６は、回路基板４０が近接する方の放熱板３０の側面３５と接するように配置され、半田などによって回路基板４０に固定されるとともに回路基板４０と電気的に接続される。

図４は、本実施の形態のプリンタのサーマルプリントヘッド近傍の断面図である。

本実施の形態のプリンタは、サーマルプリントヘッド１０と、たとえば、発熱領域２４が延びる方向に平行な軸５２の周りに円筒状に形成されたプラテンローラ５０を備えている。プラテンローラ５０は、ゴムのような所定の弾性を持つ材料でできている。このプラテンローラ５０は、その側面５４が発熱体板２０の発熱領域２４に接するように配置され、軸５２を中心に回転可能である。

軸５２を中心とするプラテンローラ５０の回転によって、プラテンローラ５０と発熱領域２４の間に挿入された感熱紙などの媒体６０は、発熱領域２４が延びる方向である主走査方向に対して垂直な副走査方向に移動する。プラテンローラ５０によって媒体６０を発熱領域２４に押し付けつつ、その媒体６０を副走査方向に移動させ、発熱抵抗体２６の発熱パターンを媒体６０の移動とともに変化させることにより、所望の画像が媒体６０に形成される。

発熱領域２４での発熱抵抗体２６による発熱の一部は、放熱板３０を介してに外部に放出される。本実施の形態のサーマルプリントヘッド１０では、放熱板３０の発熱領域２４に近接する側面３４に溝３６が形成されているため、溝３６がない場合に比べて、放熱板３０の表面積が大きい。このため、放熱板３０の放熱性能が向上する。

また、本実施の形態のサーマルプリントヘッド１０では、放熱板３０の回路基板４０に近接する側面３５に溝３７が形成されているため、溝３７がない場合に比べて、より広い面積で空気と接触することになり、回路基板４０での発熱も効果的に放熱される。なお、
コネクタ４６を放熱板３０に接着剤を用いて固着させる場合には、溝３７がない場合に比べて、接着剤がより広い面積で放熱板３０と接するため接着性能を向上させることもできる。

図５は、本実施の形態のプリンタのサーマルプリントヘッド近傍を模式的に示す正面図である。

サーマルプリントヘッド１０は、発熱領域２４が延びる方向の中央で最も軸５２に近づくように湾曲している。これは、プラテンローラ５０による媒体６０のサーマルプリントヘッド１０への押し付け圧力を、発熱領域２４が延びる方向に沿って均一にするためである。

本実施の形態の放熱板３０では、発熱領域２４が延びる方向に平行な側面３４，３５に溝３６，３７が形成されているため、このような湾曲を容易に実現できる。また、このような湾曲を持つ放熱板３０に発熱体板２０を載置することにより、発熱領域２４が湾曲したサーマルプリントヘッド１０を容易に製造することができる。

図６は、本実施の形態における放熱板製造装置の斜視図である。なお、図６には、放熱板３０もあわせて示した。

放熱板製造装置７０は、放熱板３０を挟持する挟持手段を有している。この挟持手段は、放熱板３０の一方の側面に形成された溝３６に係合する３つの第１の爪７２と、その第１の爪７２のそれぞれに向かい合い第１の爪７２が係合する溝３６に対して載置面３２を挟んで反対側の側面に形成された溝３７に係合する第２の爪７３とを有している。３つの第１の爪７２は、間隔を置いて配置されている。なお、第１の爪７２の個数は、３個以上であればいくつでもよい。

また、放熱板製造装置７０は、第１および第２の爪７２，７３のそれぞれを相対的に移動させる駆動部７４を有している。爪７２，７３は、たとえば腕７７を介して駆動部７４に取り付けられている。駆動部７４は、溝３６，３７が延びる方向に垂直な方向に腕７７を移動させることにより、爪７２，７３を移動させる。また、駆動部７４は、放熱板３０が塑性変形するような力を放熱板３０に加えられるようになっている。なお、本実施の形態では、全ての爪７２，７３に対して駆動部７４を設け、それぞれの爪７２，７３を独立して移動させることができるようにしているが、一部の爪７２，７３は固定してもよい。

さらに、放熱板製造装置７０は、放熱板３０の載置面３２の平坦度を測定する変位センサ７５を有している。平坦度とは、載置面３２のある平面からのずれの大きさを示す量である。また、放熱板製造装置７０は、制御器７６を有している。制御器７６には、変位センサ７５が接続されている。変位センサ７５が測定した平坦度は、制御器７６に伝達される。また、制御器７６には、駆動部７４が接続されている。制御器７６は、変位センサ７５から伝達された平坦度に基づいて駆動部７４を制御する。

なお、本実施の形態では、溝３６，３７が延びる方向に間隔を置いて３ヶ所に、溝３６，３７が延びる方向に垂直な方向に、それぞれ３つの変位センサ７５が設けられているが、載置面３２の平坦度を測定できれば、変位センサ７５の個数はいくつでもよい。たとえば、一つの変位センサ７５を移動させながら平坦度を測定することもできる。

また、放熱板製造装置７０には、爪７２，７３を放熱板３０の溝３６，３７に係合させる前後に、放熱板３０を配置しておくワークステージ７１を設けてもよい。

図７は、本実施の形態における放熱板の製造方法のフロー図である。

放熱板製造装置７０を用いた放熱板の製造方法では、まず、たとえばワークステージ７１に放熱板３０を移載する（工程Ｓ１）。また、測定工程（工程Ｓ２）として、変位センサ７５を載置面３２に接触させて、載置面３２の平坦度を測定しておく。その後、挟持工程（工程Ｓ３）では、放熱板３０を挟持する。

図８は、本実施の形態における放熱板の製造方法の挟持工程での爪の移動方向を模式的に示す斜視図である。

放熱板３０は、たとえば図８中の実線の矢印８１の方向に爪７２，７３を移動させることにより、爪７２，７３を溝３６，３７に係合させて挟持される。この際、第１の爪７２は放熱板３０の一方の側面に形成された溝３６に間隔を置いて係合し、第２の爪７３は第１の爪７２のそれぞれに向かい合うように配置される。挟持工程（工程Ｓ３）の後には、ワークステージ７１を図８中の破線の矢印８２の方向に下降させて、放熱板３０をワークステージ７１から離しておく。

変形工程（工程Ｓ５）では、放熱板３０を塑性変形させる。

図９は、本実施の形態における放熱板の製造方法の変形工程での爪の移動方向を模式的に示す斜視図である。

爪７２，７３のそれぞれを溝３６，３７が延びる方向にほぼ垂直な方向に相対的に移動させることにより、放熱板３０は塑性変形される。たとえば図９中の実線の矢印８３で示すように、放熱板３０の両端部に近い２対の爪７２，７３を下方に移動させ、中央に近い一対の爪７２，７３を上方に移動させる。これにより、載置面３２が所定の平坦度を持つように放熱板３０を塑性変形させることができる。さらに、放熱板３０がねじれている場合にはその補正をするなど、適宜爪７２，７３を相対的に移動させることによって、放熱板３０を所定の形状に塑性変形することができる。

爪７２，７３を溝３６，３７に係合させて放熱板３０を塑性変形させるため、爪７２，７３および溝３６，３７はこのような塑性変形を生じさせるための力を伝達できるような形状である必要がある。たとえば、アルミニウム製の放熱板３０の場合には、深さが放熱板３０の幅の１０％程度、放熱板３０の厚さの３５％程度の溝３６，３７が放熱板の厚さ方向の中央に形成されていれば、このような塑性変形を生じさせるための力を伝達することができる。ここで放熱板３０の幅とは、溝３６，３７が形成された向かい合う側面の間の距離のことである。なお、本実施の形態では、Ｖ字型の断面形状を持つ溝３６，３７としているが、放熱板３０を塑性変形を生じさせるための力を伝達できる形状であれば、どのような形状を持つ溝およびその溝に係合する爪であってもよい。

変形工程（工程Ｓ５）での爪７２，７３の移動量は、工程Ｓ２で測定した載置面３２の平坦度に基づいて決定することができる。たとえば制御器７６が移動量を算出し、その移動量を実現するように駆動部７４を制御する。また、所定の平坦度が得られるまで、測定工程（工程Ｓ２）および変形工程（工程Ｓ５）を繰り返してもよい。さらに、変位センサ７５によって平坦度を測定しながら、制御器７６はその平坦度に基づいて爪７２，７３の移動量を制御してもよい。

変形工程（工程Ｓ５）の後には、ワークステージ７１を上昇して放熱板３０をワークステージ７１上に着床させ（工程Ｓ６）、爪７２，７３を放熱板３０の溝３６，３７から離す（工程Ｓ７）。このようにして形成された放熱板３０の載置面３２に発熱体板２０を載置することにより、発熱領域２４が延びる方向の中央で最も軸５２に近づくように湾曲させたサーマルプリントヘッド１０が得られる。

このように、本実施の形態の放熱板製造装置７０を用いて、上述の工程によって製造することにより、所定の形状の放熱板３０を容易に得ることができる。これにより、放熱板３０、さらにはサーマルプリントヘッド１０の製造が容易になるため、製造コストが低減される。また、放熱板を湾曲させる際には、放熱板製造装置７０の爪７２，７３を放熱板の溝３６，３７に係合させて塑性変形させるため、放熱板の発熱体板および回路基板を載置する面に傷が生じるおそれが小さくなる。

なお、以上の説明は単なる例示であり、本発明は上述の実施の形態に限定されず、様々な形態で実施することができる。

たとえば、上述の実施の形態では、放熱板３０の側面３４，３５に形成された溝３６，３７は、その側面３４，３５が延びる方向全体に亘って形成されている。しかし、放熱板３０に所定の塑性変形を生じさせることができるように放熱板製造装置７０の爪７２，７３を係合させることができればどのような長さでもよい。また、同一の側面３６，３７に、複数の溝３６，３７を形成してもよい。

また、発熱体板２０には突条部２７が形成されているが、このような突条部２７がなく、平面上に発熱抵抗体２６が形成された発熱体板を用いたサーマルプリントヘッドであってもよい。放熱板３０の載置面３２と回路基板４０が載置された面との間には段差を設けているが、同一面上に発熱体板２０および回路基板４０を載置してもよい。

本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態における斜視図である。 本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態における上面図であって、図３のII−II矢視断面図である。 図２のIII−III矢視一部切り欠き上面図である。 本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態のプリンタのサーマルプリントヘッド近傍の断面図である。 本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態のプリンタのサーマルプリントヘッド近傍を模式的に示す正面図である。 本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態における放熱板製造装置の斜視図である。 本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態における放熱板の製造方法のフロー図である。 本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態における放熱板の製造方法の挟持工程での爪の移動方向を模式的に示す斜視図である。 本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態における放熱板の製造方法の変形工程での爪の移動方向を模式的に示す斜視図である。

符号の説明

１０…サーマルプリントヘッド、２０…発熱体板、２２…ヘッド基板、２４…発熱領域、２５…グレーズ層、２６…発熱抵抗体、２７…突条部、２８…電極層、２９…保護膜層、３０…放熱板、３２…載置面、３４，３５…側面、３６，３７…溝、４０…回路基板、４２…電気部品、４４…ボンディングワイヤ、４６…コネクタ、５０…プラテンローラ、５２…軸、５４…側面、６０…媒体、７１…ワークステージ、７２，７３…爪、７４…駆動部、７５…変位センサ、７６…制御器、７７…腕

Claims (6)

1. ほぼ直線状に延びる発熱領域に発熱抵抗体が形成された発熱体板を載置可能な載置面と前記発熱体板を載置すると前記発熱領域が延びる方向にほぼ平行で前記載置面を挟む２つの側面とを持ち、その２つの側面にはその側面に沿って延びる溝がそれぞれ形成された金属板であることを特徴とするサーマルプリントヘッド用放熱板。
2. ほぼ直線状に延びる発熱領域に発熱抵抗体が形成された発熱体板と、
   前記発熱体板を載置する載置面と前記発熱領域が延びる方向にほぼ平行で前記載置面を挟む２つの側面とを持ち、その２つの側面にはその側面に沿って延びる溝がそれぞれ形成された金属製の放熱板と、
   を有することを特徴とするサーマルプリントヘッド。
3. ほぼ直線状に延びる発熱領域に発熱抵抗体が形成された発熱体板を載置面で載置可能な金属製のサーマルプリントヘッド用放熱板の製造方法において、
   前記発熱体板を前記載置面に載置すると前記発熱領域が延びる方向にほぼ平行で前記載置面を挟む２つの側面にその側面に沿って延びる溝がそれぞれ形成された放熱板を、同一の前記側面に形成された前記溝にその溝が延びる方向に沿って間隔を置いて係合する少なくとも３つの第１の爪とその第１の爪のそれぞれに向かい合い前記第１の爪が係合する前記溝に対して前記載置面を挟んで反対側の前記側面に形成された溝に係合する第２の爪とで挟持する挟持工程と、
   前記挟持工程の後に、前記第１および第２の爪のそれぞれを前記溝が延びる方向にほぼ垂直な方向に相対的に移動させて前記放熱板を塑性変形させる変形工程と、
   を有することを特徴とするサーマルプリントヘッド用放熱板の製造方法。
4. 前記載置面の平坦度を測定する測定工程と、
   前記載置面の平坦度が所定の値以下になるまで前記変形工程と前記測定工程を繰り返す工程と、
   を有することを特徴とする請求項３に記載のサーマルプリントヘッド用放熱板の製造方法。
5. ほぼ直線状に延びる発熱領域に発熱抵抗体が形成された発熱体板を載置面で載置可能な金属製のサーマルプリントヘッド用放熱板の製造装置において、
   前記発熱体板を前記載置面に載置すると前記発熱領域が延びる方向にほぼ平行で前記載置面を挟む２つの側面にその側面に沿って延びる溝がそれぞれ形成された放熱板を、同一の前記側面に形成された前記溝にその溝が延びる方向に沿って間隔を置いて係合する少なくとも３つの第１の爪とその第１の爪のそれぞれに向かい合い前記第１の爪が係合する前記溝に対して前記載置面を挟んで反対側の前記側面に形成された溝に係合する第２の爪とで挟持する挟持手段と、
   前記放熱板を塑性変形させることができるように前記第１および第２の爪のそれぞれを前記溝が延びる方向に垂直な方向に相対的に移動させる駆動部と、
   を有することを特徴とするサーマルプリントヘッド用放熱板の製造装置。
6. 前記載置面の平坦度を測定する測定手段と、
   前記測定手段が測定した平坦度に基づいて前記駆動部を制御する制御器と、
   を有することを特徴とする請求項５に記載のサーマルプリントヘッド用放熱板の製造装置。

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