JP2008230178A - サーマルプリントヘッドおよびそれを用いたプリンタ、ならびに、サーマルプリントヘッドおよびプリンタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サーマルプリントヘッドの発熱抵抗体の法線上にプラテンローラの中心軸が位置するように容易に位置決めできるようにする。
【解決手段】発熱体板２０は、長方形のヘッド基板２２と、そのヘッド基板２２から突出してそのヘッド基板２２の一方の長辺に近接して延びる突条部２１と、その突条部２１の表面に配列されて帯状の発熱領域を形成する複数の発熱抵抗体２６とを備えている。サーマルプリントヘッド１０の放熱板３０は、発熱体板載置面３２で突条部２１が第１の長辺３４に近接するように発熱体板２０を載置する。放熱板３０は、その放熱板３０が放熱板支持平面７１で支持されると、発熱体板載置面３２が第１の長辺３４から第２の長辺３５に向かって放熱板支持平面７１に近づく方向に傾斜するように形成されている。
【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れを用いたプリンタ、ならびに、サーマルプリントヘッドおよびプリンタ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用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。

回路基板上の駆動用ＩＣを保護する樹脂などに被印刷媒体が接触しないように、発熱抵抗体を突条に形成されたグレーズ層の駆動用ＩＣから遠いほうの斜面に発熱抵抗体を設けた、いわゆるニアエッジ構造のサーマルプリントヘッドが知られている（たとえば特許文献１参照）。
特開２００５−２６２８２８号公報

サーマルプリントヘッドでは、発熱抵抗体の法線上近傍にプラテンローラの回転軸が位置する必要がある。このため、発熱抵抗体を突条に形成されたグレーズ層の斜面に形成した場合には、サーマルプリントヘッドをプリンタに実装する際に、主走査方向を軸とする回転方向に回転させて姿勢を調節する必要がある。このような角度調整には手間がかかり、プリンタの製造コストの増加を招く。

そこで、本発明は、サーマルプリントヘッドの発熱抵抗体の法線上にプラテンローラの中心軸が位置するように容易に位置決めでき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において、長方形のヘッド基板と、このヘッド基板から突出してこのヘッド基板の一方の長辺に近接してこの長辺に沿ってライン状に延びる突条部と、この突条部の表面に配列されてこの突条部のラインに沿った帯状の発熱領域を形成する複数の発熱抵抗体と、を備えた発熱体板と、第１および第２の長辺を持つ発熱体板載置面を有し、この発熱体板設置面で前記突条部が前記第１の長辺に近接するように前記発熱体板を載置する放熱板と、を具備し、前記放熱板は、この放熱板が放熱板支持平面で支持されると、前記発熱体板載置面が前記第１の長辺から前記第２の長辺に向かって前記放熱板支持平面に近づく方向に傾斜するように形成されていることを特徴とする。

また、本発明は、プリンタにおいて、放熱板支持平面を持つ放熱板支持体と、長方形のヘッド基板と、このヘッド基板から突出してこのヘッド基板の一方の長辺に近接してこの長辺に沿ってライン状に延びる突条部と、この突条部の表面に配列されてこの突条部のラインに沿った帯状の発熱領域を形成する複数の発熱抵抗体と、を備えた発熱体板と、前記放熱板支持平面で支持されて第１および第２の長辺を持つ発熱体板載置面で前記突条部が前記第１の長辺に近接するように前記発熱体板を載置する放熱板と、を具備し、前記放熱板は、前記発熱体板載置面が前記第１の長辺から前記第２の長辺に向かって前記放熱板支持平面に近づく方向に傾斜するように形成されてい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、長方形のヘッド基板に、このヘッド基板から突出してこのヘッド基板の一方の長辺に近接してこの長辺に沿ってライン状に延びる突条部を形成し、複数の発熱抵抗体を前記突条部の表面に配列して前記突条部のラインに沿った帯状の発熱領域を形成して発熱体板を製造する工程と、平行な２つの面を備える長方形の平板の一方の面を前記発熱体板を載置する第１および第２の長辺で挟まれる発熱体板載置面とし、この平板を加工して放熱板支持平面で前記平板を支持すると前記発熱体板載置面が前記第１の長辺から前記第２の長辺に向かって前記放熱板支持平面に近づく方向に傾斜するように放熱板を形成する放熱板加工工程と、前記放熱板に前記ヘッド基板を載置する工程と、を具備することを特徴とする。

また、本発明は、プリンタの製造方法において、長方形のヘッド基板に、このヘッド基板から突出してこのヘッド基板の一方の長辺に近接してこの長辺に沿ってライン状に延びる突条部を形成し、複数の発熱抵抗体を前記突条部の表面に配列して前記突条部のラインに沿った帯状の発熱領域を形成して発熱体板を製造する工程と、平行な２つの面を備える長方形の平板の一方の面を前記発熱体板を載置する第１および第２の長辺で挟まれる発熱体板載置面とし、この平板を加工して放熱板支持平面で前記平板を支持すると前記発熱体板載置面が前記第１の長辺から前記第２の長辺に向かって前記放熱板支持平面に近づく方向に傾斜するように放熱板を形成する放熱板加工工程と、前記放熱板に前記発熱体板を載置する工程と、前記発熱体板を載置した前記放熱板を前記放熱板支持平面に沿って移動させて円筒状のプラテンローラの中心軸が前記発熱抵抗体の表面の法線上に位置するように固定する工程と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、サーマルプリントヘッドの発熱抵抗体の法線上にプラテンローラの中心軸が位置するように容易に位置決めできる。

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。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係るサーマルプリントヘッドの第１の実施の形態における断面を示す、図２のＩ−Ｉ矢視断面図である。図２は、図１のII−II矢視一部切欠上面図である。

本実施の形態のサーマルプリントヘッド１１は、発熱体板２０および放熱板３０を有している。

発熱体板２０は、ヘッド基板２２およびグレーズ層２５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長方形の平板である。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は、たとえばガラスなどの絶縁材料で形成されている。グレーズ層２５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。突条部２１は、ヘッド基板２２の一方の長辺に近接してほぼ直線状に延びている。

グレーズ層２５の表面には、突条部２１が延びる方向に沿って間隔を置いて突条部２１を跨ぐように抵抗体層が形成されている。また、抵抗体層の表面には、金属配線層２８が形成されている。金属配線層２８には突条部２１の一部を跨ぐ切欠部が形成されていて、抵抗体層の金属配線層２８と重なり合わない部分が発熱抵抗体２６となる。このようにして発熱抵抗体２６が突条部２１の表面に間隔を置いて複数配列されて、突条部２１のラインに沿った帯状の発熱領域２４が形成されている。発熱体板２０には、グレーズ層２５、金属配線層２８および抵抗体層の保護のために、これらを覆う絶縁保護層２９が形成されていてもよい。

また、サーマルプリントヘッド１１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。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入力される。この駆動回路は、たとえば回路基板４０に設けられた駆動用ＩＣ４２などの電気部品を有している。発熱体板２０と駆動回路とは、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で電気的に接続される。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。

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長方形の平板で、発熱体板２０を載置する長方形の発熱体板載置面３２を持つ。発熱体板２０は、突条部２１が発熱体板載置面３２の第１の長辺３４に第２の長辺３５よりも近接して配置される。

このサーマルプリントヘッド１１を用いたプリンタは、放熱板支持平面７１を持つ放熱板支持体７０を有している。サーマルプリントヘッド１１の放熱板３０は、放熱板支持平面７１で支持される。放熱板３０は、発熱体板載置面３２が第１の長辺３４から第２の長辺３５に向かって放熱板支持平面７１に近づく方向に傾斜するように形成されている。このときの放熱板支持平面７１と発熱体板載置面３２との間の角度を発熱体板傾斜角θと呼ぶ。また、このプリンタは、発熱抵抗体２６の表面の法線８１上に位置する軸を中心とする円筒状のプラテンローラ５０を有している。

放熱板３０は、たとえば発熱体板傾斜角θが、発熱抵抗体２６の表面の法線８１とヘッド基板２２の法線８２との間の角度と等しくなるように形成されている。このサーマルプリントヘッド１１をプリンタに実装する場合には、サーマルプリントヘッド１１を放熱板支持平面７１に沿って移動させることにより、容易にプラテンローラ５０の中心軸が発熱抵抗体２６の表面の法線８１上に位置するように固定することができる。

したがって、発熱抵抗体２６を突条部２１の頂上以外の斜面に形成した場合であっても、サーマルプリントヘッド１１を発熱領域２４が延びる主走査方向を軸として回転させてサーマルプリントヘッド１１の姿勢を調節する必要がない。よって、プリンタの組み立てに要する時間が短くなり、コストが低減される。

このような放熱板３０は、たとえば平行な２つの面を備える長方形の平板の一方の面を前記発熱体板２０を載置する第１および第２の長辺３４，３５で挟まれる発熱体板載置面３２とし、発熱体板載置面３２と向かい合う面を削ることにより形成することができる。発熱体板２０の製造に際して、発熱抵抗体２６の表面の法線８１とヘッド基板２２の法線８２との間の角度が変化する、すわなち、金属配線層２８の切欠部の位置が突条部２１の跨ぐ方向にずれる可能性がある場合には、発熱体板２０の製造後に発熱抵抗体２６の表面の法線８１とヘッド基板２２の法線８２との間の角度を測定し、その角度と等しくなるように、発熱体板載置面３２と向かい合う面を削ればよい。

また、たとえばヘッド基板２２とグレーズ層２５との熱膨張係数の違いや、ヘッド基板２２と放熱板３０との熱膨張係数の違いなどに起因して、突条部２１のラインが、ヘッド基板２２の近接する側の長辺に向かう凸状の弧に形成されている場合がある。

図３は、本実施の形態における突条部が弧に形成されている状態のヘッド基板およびグレーズ層を示す、図４のIII−III矢視上面図である。図４は、図３のIV−IV矢視側面図である。

印刷する際には、突条部２１のラインすなわち発熱領域２４が延びる方向が直線に近いほど印刷精度が向上する。本実施の形態のプリンタでは、サーマルプリントヘッド１１の側面方向から見たときの突条部２１の中央部８３と端部８４の間の放熱板支持平面７１方向への距離は、発熱体板２０を放熱板支持平面７１に平行に配置した場合（Ｌ１）に比べて、発熱体板２０を放熱板支持平面７１に対して傾けて配置した場合（Ｌ２）の方が小さい。つまり、突条部２１のラインが凸状の弧に形成されている場合には、プラテンローラ５０の中心軸５２から見ると、本実施の形態のようにヘッド基板２２を傾けた方が突条部２１のラインは直線に近くなる。よって、印刷精度が向上する。

また、プラテンローラ５０の中心軸５２からの距離が発熱領域２４の全体に亘って等しい場合には、発熱領域２４の両端部分でプラテンローラ５０の押し付け圧力が高くなる傾向があり、発熱領域２４の両端部分と中央部分で印刷にむらが生じる場合がある。本実施の形態のプリンタでは、突条部２１のラインがヘッド基板２２の近接する側の長辺に向かう凸状の弧に形成されている場合には、ヘッド基板２２を傾けることにより発熱領域２４の両端部では、中央部分に比べてプラテンローラ５０の中心軸５２からの距離が大きくなる。このため、発熱領域２４の全体に亘ってプラテンローラ５０の押し付け圧力が均一化され、印刷精度が向上する。

［第２の実施の形態］
図５は、本発明に係るサーマルプリントヘッドの第２の実施の形態における断面図である。

本実施の形態のサーマルプリントヘッド１２は、第１の実施の形態と放熱板３０の形状が異なる。この放熱板３０は、平行な２つの面を備える長方形の平板に、発熱体板載置面３２が第１の長辺３４から第２の長辺３５に向かって放熱板支持平面７１に近づく方向に傾斜するように放熱板支持平面７１との間にスペーサ３１を取り付けたものである。

このようなサーマルプリントヘッド１２であっても、第１の実施の形態と同様に、放熱板支持平面７１に沿って移動させることにより、容易にプラテンローラ５０の中心軸５２が発熱抵抗体２６の表面の法線８１上に位置するように固定することができる。

なお、このようなサーマルプリントヘッド１２では、放熱板３０が放熱板支持平面７１と接触する面積が小さくなる。これにより、放熱板３０の放熱速度が十分でなくなる場合には、放熱板３０とスペーサ３１との間にできる空間７２に熱伝導性がよいゲルなどを充填して、放熱板３０の放熱速度を向上させることができる。

［第３の実施の形態］
図６は、本発明に係るサーマルプリントヘッドの第３の実施の形態における正面図である。

たとえばヘッド基板２２と放熱板３０との熱膨張係数の違いなどに起因して、放熱板３０が発熱体板２０に向かって凸状に湾曲している場合がある。また、発熱領域２４の全体に亘ってプラテンローラ５０の押し付け圧力を均一化するために、放熱板３０が発熱体板２０に向かって凸状に湾曲させる場合がある。本実施の形態のサーマルプリントヘッド１３は、このように放熱板３０が発熱体板２０に向かって凸状に湾曲しているものである。すなわち、突条部２１の中央部８３と放熱板支持平面７１の間の距離が、突条部２１の端部８４と放熱板支持平面７１の間の距離に比べて小さくなっている。

上述の通り、たとえばヘッド基板２２とグレーズ層２５との熱膨張係数の違いなどに起因して、突条部２１のラインがヘッド基板２２の近接する側の長辺に向かう凸状の弧に形成されている場合がある。

図７は、本実施の形態における突条部が弧に形成されている状態のヘッド基板およびグレーズ層を示す側面図である。

突条部２１のラインが凸状の弧に形成されている場合、ヘッド基板２２の側面方向から見たときの突条部２１の中央部８３と端部８５の間の放熱板支持平面７１方向への距離は、発熱体板２０を放熱板支持平面７１に平行に配置した場合（Ｌ１）に比べて、発熱体板２０を放熱板支持平面７１に対して傾けて配置した場合（Ｌ３）の方が小さい。また、この距離Ｌ３は、放熱板３０が発熱体板２０に向かって凸状に湾曲していない場合の距離Ｌ２（図４参照）に比べて小さくなる。すなわち、プラテンローラ５０の中心軸５２から見ると、突条部２１のラインがより直線に近くなる。よって、印刷精度が向上する。

なお、このようなサーマルプリントヘッド１３でも、放熱板３０が放熱板支持平面７１と接触する面積が小さくなる。これにより、放熱板３０の放熱速度が十分でなくなる場合には、放熱板３０と放熱板支持平面７１との間にできる空間７２に熱伝導性がよいゲルなどを充填して、放熱板３０の放熱速度を向上させることができる。

［その他の実施の形態］
なお、以上の説明は単なる例示であり、本発明は上述の各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。また、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施することもできる。

本発明に係るサーマルプリントヘッドの第１の実施の形態における断面を示す、図２のＩ−Ｉ矢視断面図である。 図１のII−II矢視一部切欠上面図である。 本発明に係るサーマルプリントヘッドの第１の実施の形態における突条部が弧に形成されている状態のヘッド基板およびグレーズ層を示す、図４のIII−III矢視上面図である。 図４のIV−IV矢視側面図である。 本発明に係るサーマルプリントヘッドの第２の実施の形態における断面図である。 本発明に係るサーマルプリントヘッドの第３の実施の形態における正面図である。 本発明に係るサーマルプリントヘッドの第３の実施の形態における突条部が弧に形成されている状態のヘッド基板およびグレーズ層を示す側面図である。

符号の説明

１１，１２，１３…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、２４…発熱領域、２５…グレーズ層、２６…発熱抵抗体、２８…金属配線層、２９…絶縁保護層、３０…放熱板、３１…スペーサ、３２…発熱体板載置面、４０…回路基板、４２…駆動用ＩＣ、４４…ボンディングワイヤ、４８…樹脂、５０…プラテンローラ、７０…放熱板支持体、７１…放熱板支持平面

Claims (12)

1. 長方形のヘッド基板と、このヘッド基板から突出してこのヘッド基板の一方の長辺に近接してこの長辺に沿ってライン状に延びる突条部と、この突条部の表面に配列されてこの突条部のラインに沿った帯状の発熱領域を形成する複数の発熱抵抗体と、を備えた発熱体板と、
   第１および第２の長辺を持つ発熱体板載置面を有し、この発熱体板設置面で前記突条部が前記第１の長辺に近接するように前記発熱体板を載置する放熱板と、
   を具備し、
   前記放熱板は、この放熱板が放熱板支持平面で支持されると、前記発熱体板載置面が前記第１の長辺から前記第２の長辺に向かって前記放熱板支持平面に近づく方向に傾斜するように形成されていることを特徴とするサーマルプリントヘッド。
2. 前記放熱板が放熱板支持平面で支持された場合の前記発熱体板載置面と前記放熱板支持平面との間の角度は、前記発熱抵抗体の表面の法線と前記ヘッド基板の法線との間の角度に等しい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. 前記放熱板は、前記ヘッド基板載置面と前記発熱体板載置面と向かい合う面との間の角度が前記放熱板が放熱板支持平面で支持された場合の前記発熱体板載置面と前記放熱板支持平面との間の角度に等しいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサーマルプリントヘッド。
4. 前記放熱板は、前記発熱体板載置面と向かい合う面に取り付けられたスペーサを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサーマルプリントヘッド。
5. 前記突条部のラインは、前記ヘッド基板の近接する側の長辺に向かう凸状の弧に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。
6. 前記発熱体板載置面は、前記発熱体板に向かって凸状に湾曲していることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。
7. 放熱板支持平面を持つ放熱板支持体と、
   長方形のヘッド基板と、このヘッド基板から突出してこのヘッド基板の一方の長辺に近接してこの長辺に沿ってライン状に延びる突条部と、この突条部の表面に配列されてこの突条部のラインに沿った帯状の発熱領域を形成する複数の発熱抵抗体と、を備えた発熱体板と、
   前記放熱板支持平面で支持されて第１および第２の長辺を持つ発熱体板載置面で前記突条部が前記第１の長辺に近接するように前記発熱体板を載置する放熱板と、
   を具備し、
   前記放熱板は、前記発熱体板載置面が前記第１の長辺から前記第２の長辺に向かって前記放熱板支持平面に近づく方向に傾斜するように形成されていることを特徴とするプリンタ。
8. 前記発熱抵抗体の表面の法線上に位置する軸を中心とする円筒状のプラテンローラ、を具備することを特徴とする請求項７に記載のプリンタ。
9. 長方形のヘッド基板に、このヘッド基板から突出してこのヘッド基板の一方の長辺に近接してこの長辺に沿ってライン状に延びる突条部を形成し、複数の発熱抵抗体を前記突条部の表面に配列して前記突条部のラインに沿った帯状の発熱領域を形成して発熱体板を製造する工程と、
   平行な２つの面を備える長方形の平板の一方の面を前記発熱体板を載置する第１および第２の長辺で挟まれる発熱体板載置面とし、この平板を加工して放熱板支持平面で前記平板を支持すると前記発熱体板載置面が前記第１の長辺から前記第２の長辺に向かって前記放熱板支持平面に近づく方向に傾斜するように放熱板を形成する放熱板加工工程と、
   前記放熱板に前記ヘッド基板を載置する工程と、
   を具備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。
10. 前記放熱板加工工程は、前記平板の前記発熱体板載置面と向かい合う面と前記発熱体板載置面との角度が前記放熱板が放熱板支持平面で支持された場合の前記発熱体板と前記放熱板支持平面との間の角度となるように前記平板の前記発熱体板載置面と向かい合う面を削る工程、を含むことを特徴とする請求項９に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
11. 前記放熱板加工工程は、前記平板の前記発熱体板載置面と向かい合う面と前記発熱体板載置面との角度が前記放熱板が放熱板支持平面で支持された場合の前記発熱体板載置面と前記放熱板支持平面との間の角度となるように前記平板の前記発熱体板載置面と向かい合う面にスペーサを取り付ける工程、を含むことを特徴とする請求項９に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
12. 長方形のヘッド基板に、このヘッド基板から突出してこのヘッド基板の一方の長辺に近接してこの長辺に沿ってライン状に延びる突条部を形成し、複数の発熱抵抗体を前記突条部の表面に配列して前記突条部のラインに沿った帯状の発熱領域を形成して発熱体板を製造する工程と、
    平行な２つの面を備える長方形の平板の一方の面を前記発熱体板を載置する第１および第２の長辺で挟まれる発熱体板載置面とし、この平板を加工して放熱板支持平面で前記平板を支持すると前記発熱体板載置面が前記第１の長辺から前記第２の長辺に向かって前記放熱板支持平面に近づく方向に傾斜するように放熱板を形成する放熱板加工工程と、
    前記放熱板に前記発熱体板を載置する工程と、
    前記発熱体板を載置した前記放熱板を前記放熱板支持平面に沿って移動させて円筒状のプラテンローラの中心軸が前記発熱抵抗体の表面の法線上に位置するように固定する工程と、
    を具備することを特徴とするプリンタの製造方法。

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