JP2010125679A

JP2010125679A - サーマルプリントヘッド

Info

Publication number: JP2010125679A
Application number: JP2008301994A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yamamoto; 剛山本
Original assignee: Toshiba Hokuto Electronics Corp
Current assignee: Toshiba Hokuto Electronics Corp
Priority date: 2008-11-27
Filing date: 2008-11-27
Publication date: 2010-06-10

Abstract

【課題】サーマルプリントヘッドの発熱部の温度分布を平坦化させる。
【解決手段】サーマルプリントヘッドの発熱体板に、たとえば表面にグレーズ層２５が形成された絶縁基板と、絶縁基板の表面に間隔を置いて配列され配列方向に垂直な方向に延びる複数の抵抗体層と、抵抗体層のそれぞれに設けられ、抵抗体層が延びる方向に離れた１対の端部でそれぞれ抵抗体層と接続された電極７３，７４の対と、電極７３，７４の対の向かい合う端部の間で抵抗体層の表面の一部を覆う導電体で形成されたヒータ分割体７５と、を設ける。これにより２つの抵抗発熱部７１，７２が形成される。電極７３，７４は、Ａｌなどの導電体で形成される。ヒータ分割体７５は、電極７３，７４よりも耐熱性が高い、たとえばＭｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｔｉなどで形成されることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、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、発熱領域に配列された複数の発熱抵抗体を発熱させ、その熱により感熱記録紙などの感熱記録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（たとえば特許文献１参照）。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に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サーマルプリンタは、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感熱記録媒体は、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感熱記録媒体を発熱領域に押し付けつつ、その感熱記録媒体を副走査方向に移動させ、発熱領域の発熱パターンを感熱記録媒体の移動とともに変化させることにより、所望の画像を感熱記録媒体上に形成する。
特開２００８−２２１７３８号公報

サーマルプリントヘッドの印刷時に発熱する発熱抵抗体の温度分布は、副走査方向の中央にピークを持つ。このため、印刷の高速化に伴って発熱抵抗体での発熱量を大きくした高パワー印画を行う場合や、画質を向上させるために発熱抵抗体の副走査方向の長さを短くした場合には、発熱ピーク温度が高くなる。この結果、感熱記録媒体にダメージが発生し、あるいは、エネルギー効率が低下するおそれがある。

そこで、本発明は、サーマルプリントヘッドの発熱部の温度分布を平坦化させ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、絶縁基板と、前記絶縁基板の表面に間隔を置いて配列され配列方向に垂直な方向に延びる複数の抵抗体と、前記抵抗体のそれぞれに設けられ、前記抵抗体が延びる方向に離れた１対の端部でそれぞれ前記抵抗体と接続された電極対と、前記電極対の向かい合う端部の間で前記抵抗体の表面の一部を覆う導電体で形成されたヒータ分割体と、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部の温度分布を平坦化させることができる。

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。

図３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。図４は、本実施の形態のサーマルプリントヘッドを用いたサーマルプリンタの一部の断面図である。

サーマルプリントヘッド１０は、たとえば発熱体板２０、回路基板４０および放熱板３０を有している。発熱体板２０の表面は保護膜層２９で覆われている。発熱体板２０および回路基板４０は、放熱板３０の同じ側の表面に載置されている。発熱体板２０には、主走査方向９１に延びる発熱領域２４が形成されている。

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板である。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。発熱領域２４を発熱させる駆動回路は、たとえば回路基板４０の上に実装された駆動用ＩＣ４２などによって形成されている。駆動用ＩＣ４２と発熱体板２０とは、たとえばボンディングワイヤ４４によって電気的に接続されている。また、駆動用ＩＣ４２と回路基板４０に形成された配線パターンの間も、たとえばボンディングワイヤ４４によって電気的に接続されている。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によって封止されている。

本実施の形態のサーマルプリンタは、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５０を有している。このプラテンローラ５０は、主走査方向９１に平行な直線上に軸５２を持つ。また、プラテンローラ５０の側面が発熱領域２４に接するように配置され、軸５２を中心に回転可能に設けられる。

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との間に挿入された感熱記録媒体６０は、主走査方向９１に対して垂直な副走査方向９２に移動する。感熱記録媒体６０は、たとえば感熱紙であって、熱印刷温度以上に加熱されると発色する。プラテンローラ５０によって感熱記録媒体６０を発熱領域２４に押し付けつつ、その感熱記録媒体６０を副走査方向９２に移動させ、発熱領域２４の発熱パターンを感熱記録媒体６０の移動とともに変化させることにより、所望の画像を感熱記録媒体６０上に形成する。

図１は、本実施の形態における発熱体板の保護膜層を除いて一部を拡大した上面図である。図２は、図１におけるII−II矢視断面図である。

本実施の形態の発熱体板２０は、アルミナなどの絶縁体で形成された支持基板２２の一方の表面にグレーズ層２５が形成された絶縁基板を有している。絶縁基板のグレーズ層２５の表面には、主走査方向９１に間隔を置いて配列され、それぞれ副走査方向９２に延びる抵抗体層２３が形成されている。

それぞれの抵抗体層２３の表面には、一対の電極７３，７４が形成されている。一方の電極７３は、ボンディングワイヤ４４を介して駆動用ＩＣ４２に接続されている。他方の電極７４は、隣の電極７４と接続され、いわゆる折り返し電極を形成している。また、抵抗体層２３の表面の一部は、対を形成する電極７３，７４の向かい合う端部の間の中央部に設けられたヒータ分割体７５で覆われている。ヒータ分割体７５と電極７３，７４の厚さは、たとえば同程度とする。

電極７３，７４は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）などの導電体で形成されている。ヒータ分割体７５は、導電性を持つ物質で形成される。このため、ヒータ分割体７５で覆われた部分では、抵抗体層２３にはほとんど電流が流れず、ほとんど発熱しない。つまり、対をなす電極７３，７４の向かい合う端部の間の抵抗体層２３は、２つの抵抗発熱部７１，７２に分割されている。

この発熱体板２０は、たとえば次のようにして形成される。まず、セラミックスで支持基板２２を形成し、その表面にガラスのグレーズ層２５を融着させる。次に、グレーズ層２５の表面全体に、スパッタ装置などの薄膜形成装置によって、抵抗体および導電体を順次積層する。その後、フォトエングレービングプロセスで、抵抗体層２３および電極７３，７４を所定の形状に形成する。さらに、抵抗体層２３の表面の一部にスパッタリングなどによりヒータ分割体７５を形成する。その後、抵抗体層２３、電極７３，７４およびヒータ分割体７５を覆う保護膜層２９を形成し、ボンディングワイヤ４４と接続する部分の電極７３の表面にフォトエングレービングプロセスで開口を形成する。

図５は、本実施の形態における保護膜層表面の温度分布の例を示すグラフである。

図５において、点線は、感熱記録媒体６０の熱印刷温度８０を示している。また、実線は、本実施の形態における保護膜層２９の表面の温度分布８１を示している。破線は、２つの抵抗発熱部７１，７２がそれぞれ単独で発熱した場合の仮想的な保護膜層２９の表面の温度分布８２，８３を示す。一点鎖線は、従来のサーマルプリントヘッドのように抵抗発熱部が１ヶ所の場合に、本実施の形態と同一の幅で感熱記録媒体６０を発色させるための温度分布８４である。

本実施の形態では、副走査方向の２ヶ所に設けられた抵抗発熱部７１，７２がともに発熱するため、保護膜層２９の表面の温度分布は、実線で示される温度分布８１のように、２つの抵抗発熱部７１，７２の間で平坦な温度分布とすることができる。一方、抵抗発熱部が１ヶ所の場合、本実施の形態の温度分布８１と同じ幅で熱印刷温度８０を超えるようにするためには、ピーク温度が本実施の形態の場合に比べて高い温度分布８４とする必要がある。

このように、本実施の形態では、保護膜層２９の表面温度分布を平坦化することができる。このため、熱印刷温度８０を超える領域が小さくなり、感熱記録媒体６０に損傷を与えるおそれが小さくなる。また、消費エネルギーを抑制することができる。

ヒータ分割体７５の電気抵抗、位置、長さによって、保護膜層２９の表面温度、すなわち、加熱される感熱記録媒体６０の温度は変化する。そこで、ヒータ分割体７５の電気抵抗、位置、長さは、温度分布８１の感熱記録媒体６０を熱印刷温度以上に加熱可能な部分ができるだけ平坦となるように設定される。

また、抵抗発熱部７１，７２の発熱量はその長さに依存するため、抵抗発熱部７１，７２の長さが電極間の中央部を中心として対称となるようにヒータ分割体７５を設けることにより、温度分布が平坦化する。そこで、本実施の形態では、ヒータ分割体７５を電極７３，７４の間の中央部に設けている。

ヒータ分割体７５は、電極７３，７４に比べて高い温度を経験することとなる。このため、ヒータ分割体７５は電極７３，７４に比べて耐熱性が高い材料で形成されることが好ましい。そこで、ヒータ分割体７５は、たとえばモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）などで形成される。

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２以上のヒータ分割体を設けて、３以上の抵抗発熱部を形成してもよい。

３以上の抵抗発熱部を設ける場合、全ての抵抗発熱部の長さを同じとすると、全ての抵抗発熱部では同じ発熱量となり、中央部分での温度が高くなる傾向となる。そこで、３以上の抵抗発熱部を設ける場合には、ヒータ分割体が抵抗体を、電極に接する部分の抵抗発熱部に比べて、それらに挟まれる抵抗発熱部の長さが短く分割するように配置するとよい。この場合、抵抗発熱部の発熱量はその長さに依存するため、ヒータ分割体を抵抗発熱部の長さが電極間の中央部を中心として対称に分割するように設けることにより、温度分布が平坦化する。

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保護膜層を除いて一部を拡大した上面図である。図１におけるII−II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を用いたサーマルプリンタの一部の断面図である。本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態における保護膜層表面の温度分布の例を示すグラフである。

符号の説明

１０…サーマルプリントヘッド、２０…発熱体板、２２…支持基板、２３…抵抗体層、２４…発熱領域、２５…グレーズ層、２９…保護膜層、３０…放熱板、４０…回路基板、４２…駆動用ＩＣ、４４…ボンディングワイヤ、４６…コネクタ、４８…樹脂、５０…プラテンローラ、５２…軸、６０…感熱記録媒体、７１…抵抗発熱部、７２…抵抗発熱部、７３…電極、７４…電極、７５…ヒータ分割体、９１…主走査方向、９２…副走査方向

Claims

絶縁基板と、
前記絶縁基板の表面に間隔を置いて配列され配列方向に垂直な方向に延びる複数の抵抗体と、
前記抵抗体のそれぞれに設けられ、前記抵抗体が延びる方向に離れた１対の端部でそれぞれ前記抵抗体と接続された電極対と、
前記電極対の向かい合う端部の間で前記抵抗体の表面の一部を覆う導電体で形成されたヒータ分割体と、
を具備することを特徴とするサーマルプリントヘッド。
前記ヒータ分割体は前記電極対よりも耐熱性が高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。
前記ヒータ分割体は、前記電極対の向かい合う端部の間の前記抵抗体を前記抵抗体が延びる方向の中央に対して対称となるように分割するものであ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。
前記ヒータ分割体は２以上設けられ、前記ヒータ分割体で分割される前記電極対の向かい合う端部の間の前記抵抗体の長さは前記抵抗体が延びる方向の中央に近いほど短いことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。