JP2008229951A - サーマルプリントヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サーマルプリントヘッドの発熱抵抗体を駆動する駆動回路で発生するノイズを低減する。
【解決手段】サーマルプリントヘッド１０に、ヘッド基板２２と、ヘッド基板２２上に層状に形成された発熱抵抗体２６と、発熱抵抗体２６と同一の層に同一の材料で形成された回路抵抗体４５と、を備えた発熱体板２０を設ける。発熱抵抗体２６は、クロック信号ライン４１を介して入力されるクロック信号によって高周波で動作する駆動回路で駆動される。回路抵抗体４５は、駆動回路の終端抵抗として用いられる。発熱抵抗体２６および回路抵抗体４５は、たとえばヘッド基板２２上に薄膜プロセスで抵抗体層を形成する工程と、抵抗体層の一部が発熱抵抗体２６および回路抵抗体４５となるように抵抗体層の表面の一部に発熱抵抗電極２９および回路抵抗電極４３を備えた電極層を形成する工程と、によって形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、サーマルプリントヘッドおよびその製造方法に関する。

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、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、発熱抵抗体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。

サーマルプリントヘッドには、形成する画像の細密化が求められている。たとえば特許文献１には、発熱抵抗体を高密度化する方法が開示されている。
特開２００６−３３４７９０号公報

サーマルプリントヘッドで形成する画像の細密化および印刷速度の高速化のためには、駆動回路の動作周波数（クロック周波数）を大きくする必要がある。しかし、クロック周波数が高くなると、駆動回路の電気信号にノイズが発生しやすくなる。ノイズが発生すると、データの転送エラーなどの誤動作が発生しやすくなる。

そこで、本発明は、製造に要するコストの増加を抑制しつつ、サーマルプリントヘッドの発熱抵抗体を駆動する駆動回路で発生するノイズを低減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において、ヘッド基板と、前記ヘッド基板上に層状に形成された発熱抵抗体と、前記ヘッド基板上の前記発熱抵抗体と同一の層に同一の材料で形成されて前記発熱抵抗体を駆動する回路の抵抗素子として用いられる回路抵抗体と、を有す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の製造方法において、発熱抵抗体とその発熱抵抗体を駆動する回路の抵抗素子として用いられる回路抵抗体とをヘッド基板上の同一の層に同一の材料で形成する抵抗体形成工程、を有することを特徴とする。

本発明によれば、製造に要するコストの増加を抑制しつつ、サーマルプリントヘッドの発熱抵抗体を駆動する駆動回路で発生するノイズを低減することができる。

本発明に係る頻出パターン発見装置および頻出パターン発見方法の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図２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、帯状の発熱領域２４が形成された発熱体板２０を有している。発熱領域２４は、たとえば直線状に延びる突条部２１に形成されている。

発熱領域２４を発熱させる駆動回路は、たとえば発熱体板２０と同じ側の表面で放熱板３０に載置された回路基板４０の上に形成されている。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は、たとえばコネクタ４６を介して回路基板４０に入力される。

また、サーマルヘッド１０に、発熱体板２０などで発生した熱を放熱するための放熱板３０を設けてもよい。放熱板３０は、たとえばアルミニウムなどの金属で形成された板である。発熱体板２０および回路基板４０は、たとえばこの放熱板３０に載置される。

図１は、本実施の形態におけるサーマルプリントヘッドの一部切り欠き上面図である。

発熱体板２０は、ヘッド基板２２と、帯状の発熱領域２４が延びる方向に沿って間隔を置いて配列された発熱抵抗体２６と、発熱領域２４以外の部分に設けられた回路抵抗体４５とを有している。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と発熱抵抗体２６および回路抵抗体４５との間には、たとえばグレーズ層２５が形成されている。グレーズ層２５の一部には、ヘッド基板２２の表面から突出する突条部２１が形成されている。発熱抵抗体２６は、たとえば突条部２１が延びる方向に沿って間隔を置いて、突条部２１の上に形成されている。発熱抵抗体２６および回路抵抗体４５には、それぞれ発熱抵抗電極２９および回路抵抗電極４３が電気的に接続している。

回路基板４０には、たとえばクロック信号ライン４１、ＧＮＤライン４７、駆動電源ライン４９などの配線パターンが形成されている。また、回路基板４０には、発熱抵抗体２６を駆動する駆動回路の一部となる駆動用ＩＣ４２などの電気部品が取り付けられている。

発熱抵抗電極２９と駆動用ＩＣ４２との間は、たとえば発熱体板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などの導電体によって電気的に接続される。また、回路抵抗体４５と、回路基板４０のクロック信号ライン４１、ＧＮＤライン４７および駆動電源ライン４９との間も、ボンディングワイヤ４４によって電気的に接続される。さらに、回路基板４０の表面に形成された配線パターンと駆動用ＩＣ４２との間もボンディングワイヤ４４などの導電体によって電気的に接続される。

また、グレーズ層２５、発熱抵抗体２６、回路抵抗体４５、発熱抵抗電極２９および回路抵抗電極４３の保護のために、これらを覆う保護膜層２７を設けてもよい。駆動用ＩＣ４２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。

次に、発熱体板２０の断面形状の詳細を説明する。

図３は、本実施の形態における発熱体板の断面を示す、図１のIII−III矢視断面図である。図４は、本実施の形態における発熱体板の断面を示す、図１のIV−IV矢視断面図である。図５は、本実施の形態における発熱体板の断面を示す、図１のＶ−Ｖ矢視断面図である。

ヘッド基板２２の表面に融着したグレーズ層２５の表面に、抵抗体層２３が形成されている。抵抗体層２３は、発熱領域２４の近傍では、突条部２１を跨ぐように形成されている。また、抵抗体層２３は、発熱領域２４から離れた位置にも、たとえば長方形に形成されている。

抵抗体層２３の表面には、電極層２８が形成されている。電極層２８には突条部２１を跨ぐ切欠部を形成されており、抵抗体層２３の電極層２８と重なり合わない部分が発熱抵抗体２６となる。発熱抵抗体２６と接する電極層２８が発熱抵抗電極２９となる。

また、発熱領域２４から離れた位置の抵抗体層２３の表面にも電極層２８の一部にも切欠部を形成する。発熱領域２４から離れた位置の抵抗体層２３の電極層２８と重なり合わない部分が、回路抵抗体４５となる。回路抵抗体４５と接する電極層２８が回路抵抗電極４３となる。

このように、発熱抵抗体２６および回路抵抗体４５は、ヘッド基板２２の表面に積層された層のうちの同一の層に、同一の材料で形成されている。

このような発熱体板２０は、ヘッド基板２２に、必要に応じてグレーズ層２５を形成した後に、抵抗体層２３および電極層２８を順次形成し、必要に応じて保護膜層２７を形成することにより製造することができる。抵抗体層２３および電極層２８は、たとえばそれぞれ薄膜プロセスによって形成する。したがって、発熱抵抗体２６および回路抵抗体４５は、同一の工程で形成することができる。

図６は、本実施の形態における駆動回路の回路図である。

発熱抵抗体２６を駆動する駆動回路は、たとえばコネクタ４６から入力される駆動電圧（ＶＨ）、データ信号（ＤＡＴＡ）およびクロック信号（ＣＬＯＣＫ）などによって動作する。駆動電圧（ＶＨ）は、たとえば２４Ｖの直流電圧で、駆動電源ライン４９を介して供給される。クロック信号は、たとえば３０ＭＨｚ程度の高周波の矩形波で、クロック信号ライン４１を介して駆動用ＩＣ４２に伝達される。データ信号には、発熱抵抗体２６の発熱パターンを示す信号が含まれる。複数の駆動用ＩＣ４２は、発熱抵抗体２６が所定の発熱パターンで発熱するように、与えられたデータ信号に基づいて、発熱抵抗体２６を駆動する。また、コネクタ４６には、接地端子（ＧＮＤ）も設けられる。接地端子には、ＧＮＤライン４７が接続されている。

この駆動回路は、クロック信号と同期して動作する。すなわち、駆動回路は、クロック信号の周期あるいは周期の定数倍の時間が経過するごとにデータ信号で特定される発熱パターンを生じるように、発熱抵抗体２６に電流を流して発熱させる。

回路抵抗体４５は、クロック信号ライン４１とＧＮＤライン４７との間、および、クロック信号ライン４１と駆動電源ライン４９との間に設けられている。回路抵抗体４５は、高周波で動作する駆動回路のいわゆる終端抵抗体として用いられる。

このように、本実施の形態のサーマルプリントヘッドでは、発熱抵抗体２６の駆動回路に終端抵抗体を設けているため、駆動回路中のノイズを低減することができる。これにより、データ転送における転送エラーなどの誤動作を抑制することができる。また、このようなサーマルプリントヘッドを用いたプリンタなどの装置では、サーマルプリントヘッドからの輻射ノイズが低減され、プリンタを構成する他の電気機器の誤動作を抑制することもできる。

終端抵抗として用いる回路抵抗体４５は、発熱抵抗体２６と同一の工程で形成される。また、回路抵抗体４５は、駆動用ＩＣ４２と発熱抵抗電極２９との間と同様に、ボンディングワイヤ４４で電気的に接続されて駆動回路の一部となる。このため、駆動回路への終端抵抗の導入のために、たとえば別途回路基板４０の上などに抵抗素子を取り付けて電気的に接続するなどの特別な作業は不要である。よって、製造に要するコストの増加を抑制しつつ、サーマルプリントヘッドの発熱抵抗体を駆動する駆動回路で発生するノイズを低減することができる。

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、突条部２１を持つグレーズ層２５が形成されたサーマルプリントヘッドについて説明しているが、一様な厚さのグレーズ層が形成されたサーマルプリントヘッドであってもよい。また、駆動用ＩＣ４２は、回路基板４０に取り付けられているものとしてるが、発熱体板２０に取り付けてもよい。発熱抵抗体２６の駆動回路が終端抵抗以外の抵抗素子を用いる場合には、その抵抗素子もヘッド基板２２の上に発熱抵抗体２６と同一の層に同一の材料で形成してもよい。

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発熱体板の断面を示す、図１のIII−III矢視断面図である。 本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態における発熱体板の断面を示す、図１のIV−IV矢視断面図である。 本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態における発熱体板の断面を示す、図１のＶ−Ｖ矢視断面図である。 本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態における駆動回路の回路図である。

符号の説明

１０…サーマルプリントヘッド、２０…発熱体板、２１…突条部、２２…ヘッド基板、２３…抵抗体層、２４…発熱領域、２５…グレーズ層、２６…発熱抵抗体、２７…保護膜層、２８…電極層、２９…発熱抵抗電極、３０…放熱板、４０…回路基板、４１…クロック信号ライン、４２…駆動用ＩＣ、４３…回路抵抗電極、４４…ボンディングワイヤ、４５…回路抵抗体、４６…コネクタ、４７…ＧＮＤライン、４８…樹脂、４９…駆動電源ライン

Claims (8)

1. ヘッド基板と、
   前記ヘッド基板上に層状に形成された発熱抵抗体と、
   前記ヘッド基板上の前記発熱抵抗体と同一の層に同一の材料で形成されて前記発熱抵抗体を駆動する回路の抵抗素子として用いられる回路抵抗体と、
   を有することを特徴とするサーマルプリントヘッド。
2. 前記発熱抵抗体を駆動する駆動回路を有し、前記回路抵抗体は前記駆動回路に用いられることを特徴とする請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
3. 前記駆動回路はクロック信号と同期して動作し、前記回路抵抗体は前記駆動回路の終端抵抗として用いられることを特徴とする請求項２に記載のサーマルプリントヘッド。
4. 回路基板と、前記回路基板に設けられた駆動用ＩＣとを有し、前記駆動回路は、前記電気部品を用いるものであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のサーマルプリントヘッド。
5. 発熱抵抗体とその発熱抵抗体を駆動する回路の抵抗素子として用いられる回路抵抗体とをヘッド基板上の同一の層に同一の材料で形成する抵抗体形成工程を有することを特徴とするサーマルプリントヘッドの製造方法。
6. 前記発熱抵抗体を駆動する駆動回路を形成するように前記回路抵抗体に導電体を接続する工程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の製造方法。
7. 電気部品を回路基板上に設ける工程と、
   前記電気部品が前記駆動回路の一部となるように前記電気部品に導電体を接続する工程と、
   を有することを特徴とする請求項６に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
8. 前記抵抗体形成工程は、
   前記ヘッド基板上に薄膜プロセスで抵抗体層を形成する工程と、
   前記抵抗体層の一部が前記発熱抵抗体および前記回路抵抗体となるように前記抵抗体層の表面の一部に電極層を形成する工程と、
   を含むことを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。

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