JP2011161640A

JP2011161640A - サーマルプリントヘッドおよびサーマルプリンタ

Info

Publication number: JP2011161640A
Application number: JP2010023219A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Abe; 好英阿部
Original assignee: Toshiba Hokuto Electronics Corp
Current assignee: Toshiba Hokuto Electronics Corp
Priority date: 2010-02-04
Filing date: 2010-02-04
Publication date: 2011-08-25

Abstract

【課題】サーマルプリンタの印刷品位を向上させる。
【解決手段】サーマルプリントヘッドは、絶縁基板、複数の抵抗部４２、上流側導電部５２および下流側導電部５４を有している。複数の抵抗部４２は、絶縁基板上に積層されて、副走査方向９２に延びて、互いに主走査方向９１に間隔を空けて配列されている。上流側導電部５２、抵抗部４２上に積層されて、抵抗部４２上を副走査方向９２の上流側に向かって延びている。下流側導電部５４は、抵抗部４２上に積層されて、上流側導電部５２と副走査方向９２に間隔を空けて抵抗部４２上を副走査方向９２の下流側に向かって延びている。下流側導電部５４の副走査方向９２の上流側の端面５４ａは、主走査方向９１に対して傾斜するように形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、サーマルプリントヘッド、および、これを用いたサーマルプリンタに関する。

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抵抗部を発熱させて、その熱により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。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、フォトプリンタ、イメージャー、シールプリンタなどの記録機器に広く利用されている。

従来のサーマルプリントヘッドについて、図８および図９を用いて説明する。図８は、保護層を省略した発熱体板の部分平面図である。図９は、図８のIX−IX矢視断面図である。

サーマルプリントヘッドは、放熱板と、放熱板の同一表面上に配置された発熱体板１３０および回路基板とを備えている。発熱体板１３０は、絶縁基板１３４、抵抗体層１４０、導電体層１５０、および、保護層１３６を有している。

抵抗体層１４０は、絶縁基板１３４上に積層されて、複数の抵抗部１４２を有している。複数の抵抗部１４２は、それぞれ副走査方向（記録媒体の進行方向）９２に延びていて、互いに主走査方向（副走査方向９２に直交する方向）９１に間隔を空けて配列されている。

導電体層１５０は、抵抗体層１４０上に積層されて、導電部（電極）１５２，１５４を有している。導電部（電極）１５２，１５４は、副走査方向９２に一定の間隔を空けて、抵抗部１４２の副走査方向９２の上流側（記録媒体の供給側）の表面上および下流側（記録媒体の排出側）の表面上に形成されている。導電部（電極）１５２，１５４間に電圧を印加すると、抵抗部１４２の導電体層１５０が積層されていない部分が発熱して、発熱素子としての役割を果たす。

保護層１３６は、絶縁基板１３４、抵抗体層１４０、および、導電体層１５０の露出面上に積層されている。サーマルプリンタの使用時における感熱記録媒体との摩擦等から、抵抗部１４２および導電部１５２，１５４を保護する役割を果たす。なお、保護層１３６の表面には、図９に示したように、導電部１５４の上流側の端面１５４ａの上方において、端面１５４ａの厚さに対応した段差部１３６ａが形成されている。

一方、回路基板には、抵抗部１４２に電力を供給する駆動回路となる駆動用ＩＣなどの電気部品が実装されている。

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、一般的にプラテンローラを備えていて、このプラテンローラは、主走査方向９１を軸として、その側面が発熱領域１３２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ている。

サーマルプリンタは、プラテンローラを回転させることによって、プラテンローラと発熱領域１３２との間に挿入された記録媒体を発熱領域１３２に押し付けつつ、記録媒体を副走査方向９２に移動させる。加えて、記録媒体の移動に伴って、発熱領域１３２の発熱パターンを変化させることによって、所望の画像を記録媒体上に形成する（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００６−２０５５２０号公報

例えば、熱溶解型の熱転写式プリンタは、発熱領域１３２においてインクリボンを溶解させて、インクリボンに塗布された熱溶性顔料インクを記録媒体に転写させて、所望の画像を記録媒体上に形成する。この転写時にインクリボンが必要以上に加熱されると、インクリボンの潤滑剤からカスが発生することがある。

このような潤滑剤のカス等の異物１００は、記録媒体の移動に伴って、副走査方向９２の下流側に移動するが、上述したサーマルプリントヘッドにおいては、図９に示したように、段差１３６ａが形成されているため、異物１００は、この段差部１３６ａに溜まってしまう（図８に、異物１００が移動して段差部１３６ａに溜まる様子を模式的に示した。）。

この段差部１３６ａに溜まった異物１００は、サーマルプリンタの印刷品位を低下させる原因となってしまう。また、サーマルプリンタの駆動時における異音の原因にもなってしまう。

そこで、本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、サーマルプリンタの印刷品位を向上させることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係るサーマルプリントヘッドは、絶縁基板と、前記絶縁基板上に積層されて、記録媒体が走行する副走査方向に延びて、互いに副走査方向に直交する主走査方向に間隔を空けて配列された複数の抵抗部と、前記抵抗部上に積層されて、前記抵抗部上を副走査方向の上流側に向かって延びた上流側導電部と、前記抵抗部上に積層されて、前記上流側導電部と副走査方向に間隔を空けて前記抵抗部上を副走査方向の下流側に向かって延びて、前記上流側導電部との間で電圧を印加する下流側導電部とを具備し、前記下流側導電部の副走査方向の上流側の端面が主走査方向に対して傾斜するように形成されていることを特徴とする。

また、上記の目的を達成するために、本発明に係るサーマルプリンタは、絶縁基板と、前記絶縁基板上に積層されて、記録媒体が走行する副走査方向に延びて、互いに副走査方向に直交する主走査方向に間隔を空けて配列された複数の抵抗部と、前記抵抗部上に積層されて、前記抵抗部上を副走査方向の上流側に向かって延びた上流側導電部と、前記抵抗部上に積層されて、前記上流側導電部と副走査方向に間隔を空けて前記抵抗部上を副走査方向の下流側に向かって延びて、前記上流側導電部との間で電圧を印加する下流側導電部とを有するサーマルプリントヘッドを具備し、前記下流側導電部の副走査方向の上流側の端面が主走査方向に対して傾斜するように形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、サーマルプリンタの印刷品位を向上できる。

本発明の第１の実施形態に係るサーマルプリントヘッドの斜視図である。本発明の第１の実施形態に係るサーマルプリンタの部分断面図である。本発明の第１の実施形態に係るサーマルプリントヘッドを説明するための図であって、保護層を省略した発熱体板の部分平面図である（併せて、異物が移動する様子を模式的に示した。）。図３のIV−IV矢視断面図である。本発明の第２の実施形態に係るサーマルプリントヘッドを説明するための図であって、保護層を省略した発熱体板の部分平面図である。本発明の第３の実施形態に係るサーマルプリントヘッドを説明するための図であって、保護層を省略した発熱体板の部分平面図である。本発明の第４の実施形態に係るサーマルプリントヘッドを説明するための図であって、保護層を省略した発熱体板の部分平面図である。従来のサーマルプリントヘッドを説明するための図であって、保護層を省略した発熱体板の部分平面図である（併せて、異物が移動して段差部に溜まる様子を模式的に示した。）。図８のIX−IX矢視断面図である。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係るサーマルプリントヘッドおよびサーマルプリンタについて説明する。

まず、第１の実施形態に係るサーマルプリントヘッド１０およびサーマルプリンタの概要について、図１および図２を用いて説明する。図１は、サーマルプリントヘッドの斜視図である。図２は、サーマルプリンタの部分断面図である。

サーマルプリントヘッド１０は、放熱板２０、発熱体板３０、および、回路基板６０を有している。発熱体板３０および回路基板６０は、放熱板２０の同一表面上に載置されている。

放熱板２０は、例えばＡｌなどの金属からなり、主走査方向９１に延びている。

発熱体板３０は、放熱板２０上に載置されていて、主走査方向９１に延びている。発熱体板３０には、主走査方向９１に延びた発熱領域３２が形成されている。

回路基板６０は、放熱板２０上に載置されていて、発熱体板３０と並行して主走査方向９１に延びている。回路基板６０には、駆動用ＩＣ６２およびコネクタ６４ａ，６４ｂなどが実装されている。駆動用ＩＣ６２は、発熱領域３２を発熱させる駆動回路としての役割を果たす。発熱領域３２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、コネクタ６４ａ，６４ｂを介して入力される。

発熱体板３０と駆動用ＩＣ６２とは、例えばボンディングワイヤ６６ａによって電気的に接続されている。また、駆動用ＩＣ６２と回路基板６０に形成された配線パターンとは、例えばボンディングワイヤ６６ｂによって電気的に接続されている。駆動用ＩＣ６２およびボンディングワイヤ６６ａ，６６ｂは、封止樹脂６８によって封止されている。

サーマルプリンタは、プラテンローラ７０を備えていて、このプラテンローラ７０は、所定の弾性を持つ材料からなり、円筒状に形成されている。プラテンローラ７０は、主走査方向９１を軸７０ａとして、この軸７０ａを中心に回転可能に設けられている。プラテンローラ７０は、その外周面７０ｂが発熱領域３２に接するように設置されている。

サーマルプリンタの使用時には、プラテンローラ７０と発熱領域３２との間に、感熱記録媒体７２が挿入される。この感熱記録媒体７２は、例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。サーマルプリンタは、プラテンローラ７０を回転させることによって、感熱記録媒体７２を発熱領域３２に押し付けつつ、その感熱記録媒体７２を主走査方向９１に対して垂直な副走査方向９２に移動させる。加えて、サーマルプリンタは、感熱記録媒体７２の移動に伴って、発熱領域３２の発熱パターンを変化させることによって、所望の画像を感熱記録媒体７２上に形成する。

次に、本実施形態に係るサーマルプリントヘッド１０の発熱体板３０の詳細について、図３および図４を用いて説明する。図３は、保護層を省略した発熱体板の部分平面図である。図４は、図３のIV−IV矢視断面図である。

発熱体板３０は、絶縁基板３４、抵抗体層４０、導電体層５０、および、保護層３６を有している。

絶縁基板３４は、例えばアルミナ等の絶縁材からなる支持基板３４ａ上に、例えば耐熱ガラス等からなるグレーズ層３４ｂが積層されることにより構成されている。例えば、支持基板３４ａは、その厚さが１ｍｍに形成されていて、グレーズ層３４ｂは、その厚さが４０μｍに形成されている。

抵抗体層４０は、例えばＴａ（タンタル）等がドーピングされたＳｉＯ_２等からなり、絶縁基板３４のグレーズ層３４ｂ上に積層されている。抵抗体層４０は、その厚さが１μｍ程度に形成されている。抵抗体層４０は、複数の抵抗部４２を有していて、複数の抵抗部４２は、それぞれ副走査方向９２に延びていて、互いに主走査方向９１に間隔を空けて配列されている。

導電体層５０は、例えばＡｌなどの金属からなり、抵抗体層４０上に積層されている。導電体層５０は、その厚さが０．８μｍ程度に形成されている。

導電体層５０は、各抵抗部４２の副走査方向９２の上流側（記録媒体７２の供給側）の表面上に形成された上流側導電部５２、および、抵抗部４２の副走査方向９２の下流側（記録媒体７２の排出側）の表面上に形成された下流側導電部５４を有している。上流側導電部５２と下流側導電部５４とは、副走査方向９２に一定の間隔を空けて、互いに対向するように形成されている。

上流側導電部５２は、抵抗部４２上を副走査方向９２の上流側に向かって延びている。本実施形態においては、上流側導電部５２は、個別電極であり、ボンディングワイヤ６６ａを介して、駆動用ＩＣ６２に接続されている。

一方、本実施形態において、下流側導電部５４は、折返し電極であり、抵抗部４２上を副走査方向９２の下流側に向かって延びていて、互いに隣接する１組の抵抗部４２を直列に接続すべく、副走査方向９２の下流側で折り返されている。

１組の抵抗部４２の２つの個別電極（上流側導電部５２）間に電圧を印加すると、抵抗部４２の導電体層５０が積層されていない部分（発熱部）に電流が流れて、この部分が発熱する（発熱領域３２とは、発熱部が主走査方向９１に配列されている帯状の領域を指す。）。すなわち、各抵抗部４２は、発熱素子としての役割を果たし、折返し電極（下流側導電部５４）を介して電気的に接続された１組の抵抗部４２は、同時に発熱して、感熱記録媒体７２に１ドットを出力する（１画素２素子型）。

例えば、解像度３００ｄｐｉの場合には、例えば、発熱部の長さ（副走査方向９２の長さ）Ｌが１００μｍ、抵抗部４２の幅（主走査方向９１の長さ）Ｄが３４μｍに形成されている。また、隣接する抵抗部４２同士の間隔は、８μｍに形成されている。

下流側導電部５４の上流側の端面５４ａは、主走査方向９１に対して傾斜している。この傾斜角θは、例えば、５°〜２５°が望ましい。

保護層３６は、例えばＳｉＯ_２やＳｉＯＮ等の絶縁材からなり、グレーズ層３４ｂ、抵抗体層４０、および、導電体層５０の露出面上に積層されている。保護層３６は、例えば、その厚さが５〜１０μｍ程度に形成されている。保護層３６は、サーマルプリンタの使用時における感熱記録媒体７２との摩擦等から、抵抗部４２、個別電極５２、および、折返し電極５４を保護する役割を果たす。

なお、保護層３６の表面には、図４に示したように、下流側導電部５４の端面５４ａの上方において、端面５４ａの厚さに対応した段差部３６ａが形成されている。言い換えると、保護層３６の表面は、発熱領域３２において窪んでいる。

次に、発熱体板３０の製造方法の一例について説明する。

まず、セラミックス等からなる支持基板３４ａを形成して、その表面にガラスからなるグレーズ層３４ｂをスクリーン印刷等によって塗布して、焼成する。

次に、グレーズ層３４ｂの表面全体に、スパッタリング法等によって、抵抗体層４０および導電体層５０を順に成膜する。そして、フォトエングレービングプロセス等によって、導電体層５０から上述した導電部５２，５４を形成した後、抵抗体層４０から上述した抵抗部４２を形成する。

その後、複数の抵抗部４２、導電部５２，５４、および、グレーズ層３４ｂの露出面を覆う保護層３６を形成する。さらに、フォトエングレービングプロセス等によって、個別電極５２のボンディングワイヤ６６ａと接続する部分の保護層３６に開口を形成する。

本実施形態に係るサーマルプリントヘッド１０およびサーマルプリンタの効果について説明する。

例えば、熱溶解型の熱転写式プリンタは、発熱領域３２においてインクリボンを溶解させて、インクリボンに塗布された熱溶性顔料インクを記録媒体７２に転写させて、所望の画像を記録媒体７２上に形成する。この転写時にインクリボンが必要以上に加熱されると、インクリボンの潤滑剤からカスが発生してしまうことがある。また、供給される記録媒体７２の表面に埃等のゴミが付着していることもある。

このような潤滑剤のカスやゴミなどの異物１００は、記録媒体７２の移動に伴って、副走査方向９２の下流側に移動する（異物１００が移動する様子を、図３に模式的に示した。）。

ここで、本実施形態に係るサーマルプリントヘッドにおいては、図３および図４に示したように、下流側導電部５４の上流側の端面５４ａが主走査方向９１に対して傾斜している。そのため、異物１００が傾斜した端面５４ａに沿って移動して、抵抗部４２の上方から排出される。その結果、異物１００が、段差部３６ａに溜まりにくい。

したがって、本実施形態によれば、サーマルプリンタの印刷品位が低下しにくく、サーマルプリンタの駆動時における異音も発生しにくい。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係るサーマルプリントヘッドについて、図５を用いて説明する。図５は、保護層を省略した発熱体板の部分平面図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。

本実施形態においては、上流側導電部５２の下流側の端面５２ａは、主走査方向９１に対して傾斜していて、望ましくは、発熱効率が大きく低下しないように、下流側導電部５４の下流側の端面５４ａと平行になるように傾斜している。

本実施形態によれば、保護層３６の表面の上流側導電部５２の端面５２ａの上方に形成された段差部に異物が溜まりにくい。したがって、プラテンローラ７０を逆回転させて、記録媒体７２を逆方向（図５の矢印９２の逆向き）に移動可能なサーマルプリンタにおいても、印刷品位が低下しにくく、駆動時における異音も発生しにくい。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態に係るサーマルプリントヘッドについて、図６を用いて説明する。図６は、保護層を省略した発熱体板の部分平面図である。なお、本実施形態は、第２の実施形態の変形例であって、第２の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。

上述したとおり、下流側導電部５４（折返し電極）は、互いに隣接する１組の抵抗部４２を直列に接続していて、下流側導電部５４には、抵抗部４２上に２つの上流側の端面５４ａが形成されている。第３の実施形態においては、２つの上流側の端面５４ａは、副走査方向９２に軸対称に傾斜していて、２つの上流側の端面５４ａの最上流部５４ｂが共に主走査方向９１の内側に位置し、２つの上流側の端面５４ａの最下流部５４ｃが共に主走査方向９１の外側に位置するように傾斜している。

本実施形態によれば、異物が１組の抵抗部４２の副走査方向９２の外側に排出されて、１組の抵抗部４２間に溜まりにくい。その結果、サーマルプリンタの印刷品位が低下しにくく、駆動時における異音も発生しにくい。

［第４の実施形態］
本発明の第４の実施形態に係るサーマルプリントヘッドについて、図７を用いて説明する。図７は、保護層を省略した発熱体板の部分平面図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。

本実施形態において、下流側導電部５４は、共通電極であり、各抵抗部４２は、個別電極（上流側導電部５２）と共通電極（下流側導電部５４）との間に印加された電圧によって発熱して、記録媒体７２に１ドットを出力する（１画素１素子型）。本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

［他の実施形態］
第１ないし第３の実施形態においては、平坦なグレーズ層３４ｂを採用したが、発熱領域３２に沿って盛り上がった、凸状のグレーズ層を採用しても良い。

また、上述の実施形態では、下流側導電部５４の上流側の端面５４ａは、直線的に傾斜しているが、これに限られず、曲線的に傾斜していても良い。

１０…サーマルプリントヘッド、２０…放熱板、３０…発熱体板、３２…発熱領域、３４…絶縁基板、３４ａ…支持基板、３４ｂ…グレーズ層、３６…保護層、３６ａ…保護層の段差部、４０…抵抗体層、４２…抵抗部、５０…導電体層、５２…上流側導電部、５２ａ…上流側導電部の端面、５４…下流側導電部、５４ａ…下流側導電部の端面、６０…回路基板、６２…駆動用ＩＣ、６４ａ，６４ｂ…コネクタ、６６ａ，６６ｂ…ボンディングワイヤ、６８…封止樹脂、７０…プラテンローラ、７０ａ…プラテンローラの軸、７０ｂ…プラテンローラの外周面、７２…感熱記録媒体、９１…主走査方向、９２…副走査方向、１００…異物

Claims

絶縁基板と、
前記絶縁基板上に積層されて、記録媒体が走行する副走査方向に延びて、互いに副走査方向に直交する主走査方向に間隔を空けて配列された複数の抵抗部と、
前記抵抗部上に積層されて、前記抵抗部上を副走査方向の上流側に向かって延びた上流側導電部と、
前記抵抗部上に積層されて、前記上流側導電部と副走査方向に間隔を空けて前記抵抗部上を副走査方向の下流側に向かって延びて、前記上流側導電部との間で電圧を印加する下流側導電部と、
を具備したサーマルプリントヘッドであって、
前記下流側導電部の副走査方向の上流側の端面が主走査方向に対して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。
絶縁材からなり、前記絶縁基板、前記抵抗部、前記上流側導電部および前記下流側導電部の露出面上に積層された保護層と、
を具備した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。
前記上流側導電部の副走査方向の下流側の端面が主走査方向に対して傾斜するように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のサーマルプリントヘッド。
前記下流側導電部は、互いに隣接する１組の抵抗部を直列に接続していて、前記下流側導電部には、２つの副走査方向の上流側の端面が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
前記２つの副走査方向の上流側の端面は、副走査方向に軸対称に傾斜していることを特徴とする請求項４に記載のサーマルプリントヘッド。
前記２つの副走査方向の上流側の端面の最上流部が共に主走査方向の内側に位置してい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。
絶縁基板と、前記絶縁基板上に積層されて、記録媒体が走行する副走査方向に延びて、互いに副走査方向に直交する主走査方向に間隔を空けて配列された複数の抵抗部と、前記抵抗部上に積層されて、前記抵抗部上を副走査方向の上流側に向かって延びた上流側導電部と、前記抵抗部上に積層されて、前記上流側導電部と副走査方向に間隔を空けて前記抵抗部上を副走査方向の下流側に向かって延びて、前記上流側導電部との間で電圧を印加する下流側導電部とを有するサーマルプリントヘッドを具備したサーマルプリンタであって、
前記下流側導電部の副走査方向の上流側の端面が主走査方向に対して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タ。
副走査方向の下流側および上流側に記録媒体を走行可能なサーマルプリンタであって、
前記上流側導電部の副走査方向の下流側の端面が主走査方向に対して傾斜するように形成されていることを特徴とする請求項７に記載のサーマルプリンタ。