JP2012071566A - サーマルヘッド及びサーマルプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】バイメタル応力を吸収するために接着層を設けたことに起因してサーマルヘッドの印刷に位置ずれやスジが発生することを防止する。
【解決手段】蓄熱基板３と放熱基板１との間を接着層２を介して接着することによりサーマルヘッドＨを構成するにあたり、両基板１，３を関連づける位置に、接着層２における熱的変位差の吸収作用を保ちつつ蓄熱基板３が放熱基板１に対して所定位置から印刷方向に向かって後側Ｘへ移動することを規制すべく、規制手段Ａとして係止片１１を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄熱基板と放熱基板とを接着する接着層の存在により、用紙から受ける負荷変動時に印刷結果にスジが発生する問題に善処したサーマルヘッド及びサーマルプリンタに関するものである。

サーマルヘッドを用いたサーマルプリンタとして、感熱式のものと昇華型のものの２タイプが知られている。

これらのサーマルプリンタに共通して用いられるサーマルヘッドＨは、特許文献１及び図４に示されるように、下面に発熱抵抗体４を取り付けた蓄熱基板３と、前記蓄熱基板３の熱を放出するための当該蓄熱基板３よりも熱伝導率の高い素材からなる放熱基板１と、前記蓄熱基板３と前記放熱基板１の間に弾性的に介在することによってこれら両基板１，３の熱伝導率の違いに起因した熱的変位差を吸収しつつ接着状態を維持する接着層２とを具備している。このような接着層２を設けているのは、基板１，３同士を直接接着すると熱的変位差に起因するバイメタル応力によって反りが発生するためであり、前記接着層２を設けることによって反りの原因となる基板間の熱的変位差を吸収し、適正な印刷状態を確保するようにしている。

特開平２−１４７３５０号公報

ところが、上記のようなサーマルヘッドＨを用いて、例えば図８に示す用紙５の左半部に白色部ｍ１と黒色部ｍ２の繰り返し画像を印刷すると、白色部ｍ１と黒色部ｍ２との境界部分で発熱抵抗体４による印刷が非連続になるという不具合が生じる。このような現象を明確に視認するために、右半部に全体が黒色領域ｎの連続画像を同時に印刷してみると、白色部ｍ１と黒色部ｍ２との境界部分に対応する部位に図７に示すようにスジ状の非連続な印刷箇所（以下、スジｚと称する）が発生していることが見受けられた。このような原因として、図４に示したサーマルヘッドＨの発熱抵抗体４を用紙５に摺接させながら印刷を行う際、色の違う箇所で摩擦係数が異なるため、白色部ｍ１における摺動抵抗が黒色部ｍ２における摺動抵抗よりも大きくなり、その境界で発熱抵抗体４の引きずり状態、ひいては印刷の遅れ状態が変化することが挙げられる。

具体的には、図７に示す矢印Ｘ方向に印刷を行った場合、最初の白色部ｍ１で引きずり抵抗が大きく、次の黒色部ｍ２で引きずり抵抗が少なくなり、更に次の白色部ｍ３で引きずり抵抗が大きくなる。そして、これに伴い、最初に白色部ｍ１を印刷する際に図５に示すように発熱抵抗体４が印刷遅れ側Ｘに引きずられた状態になり、黒色部ｍ２に入って発熱抵抗体４の引きずり抵抗が少なくなったときに接着層２の変形が図５→図６のように元に戻ろうとすることで印刷の遅れを回復し、更に白色部ｍ３に入ったときに再び図６→図５に示すように接着層２が変形しながら印刷が遅れ、さらにある程度遅れたときに接着層２に蓄積された反発力で図５の状態から発熱抵抗体４が飛び越えるようにして図６の状態さらには図４の状態に復帰する挙動を示し、図７に示した用紙の右半部にスジｚが生じるという現象に至っているものである。

本発明は、簡易な構造を通じて、このような課題を有効に解消したサーマルヘッド及びサーマルプリンタを新たに提供することを目的としている。

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明のサーマルヘッドは、発熱抵抗体を取り付けた蓄熱基板と、前記蓄熱基板の熱を放出するための当該蓄熱基板よりも熱伝導率の高い素材からなる放熱基板と、前記蓄熱基板と前記放熱基板の間に弾性的に介在することによってこれら両基板の熱伝導率の違いに起因した熱的変位差を吸収しつつ接着状態を維持する接着層とを具備してなるものにおいて、前記蓄熱基板と前記放熱基板とを関連づける位置に、前記接着層における熱的変位差の吸収作用を保ちつつ前記蓄熱基板が前記放熱基板に対して所定位置から印刷遅れ側へ移動することを規制する規制手段を設けたことを特徴とする。なお、ここに言う規制手段の規制とは、少なくとも印画時に発熱抵抗体を印刷方向の所定位置に保持できるようにバックアップするという程度の意味である。

このように構成すると、印刷実行中に蓄熱基板が用紙からの反力を受けて印刷方向に対し遅れ側に位置ずれしようとしても、かかる規制手段によって位置ずれが規制され、発熱抵抗体は放熱基板を介してサーマルヘッド本体の所定位置に位置決めされた状態を保つことになる。このため、負荷変動によらずに適正な印刷を行うことができる。また、規制手段は接着層における熱的変位差の吸収作用を損なわない態様で設けられるため、基板同士がバイメタル応力によって反り返る不具合を防止する効果を有効に維持することが可能となる。

具体的な実施の態様としては、規制手段が、前記放熱基板に設けられて前記蓄熱基板のうち印刷方向に向かって後側に位置する端面を係止する係止片であり、この係止片よりも印刷方向に向かって前側における両基板間の熱的変位差が許容された状態にあるように構成しているものが挙げられる。

或いは、具体的な他の実施の態様としては、規制手段が、前記蓄熱基板に設けられて前記放熱基板のうち印刷方向に向かって前側に位置する端面によって係止される係止片であり、この係止片よりも印刷方向に向かって後側における両基板間の熱的変位差が許容された状態にあるように構成することも有効である。

既存のサーマルヘッドに本発明を容易に適用可能とするためには、係止片が、基板の端面に後付けで係止部材を取り付けることによって構成されていることが望ましい。

以上のようなサーマルヘッドを備えたサーマルプリンタであれば、サーマルヘッドの反り及びスジの発生を防止して、適正な印刷を行うことが可能となる。

本発明は以上説明した構成を通じて、発熱抵抗体を取り付けた蓄熱基板が放熱基板に対して印刷遅れ側に相対移動する挙動を、蓄熱基板と放熱基板との間に介在させた接着層によるバイメタル応力吸収作用を保ちつつ規制するので、安価かつ簡便に、印刷の位置ずれ、スジの発生を効果的に抑止して、高品質の印刷を可能にする優れたサーマルヘッド及びサーマルプリンタを提供することができる。

本発明の一実施形態に係わるサーマルヘッドの模式的な断面図。 本発明の変形例を示す図。 本発明の他の変形例を示す図。 従来のサーマルヘッドを示す模式的な断面図。 従来のサーマルヘッドを用いて、白色部を印画する際の発熱抵抗体の挙動を示す要部拡大図。 同サーマルヘッドを用いて、黒色部を印画する際の発熱抵抗体の挙動を示す要部拡大図。 スジが発生した印画結果の模式図。 正常な印画結果の模式図

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

この実施形態のサーマルヘッドＨは、図１に示すように、下面に発熱抵抗体４を取り付けた蓄熱基板３と、発熱抵抗体４の熱を外部に放出するための放熱基板１と、蓄熱基板３の上面３ａと放熱基板１の下面１ａとを貼り合わせるための接着剤や両面テープなどで構成された接着層２とを備え、放熱基板１は図示しないサーマルプリンタ本体と接続されている。

蓄熱基板３は、主にセラミックを素材とする板状のもので、図示しないパルス通電部からの給電により発熱抵抗体４に生じる熱を蓄えて、用紙若しくはインクリボン５に適正に熱を与える機能を備える。

放熱基板１は、主にアルミニウムを素材とするブロック状のもので、蓄熱基板３を接着層２を介して支持する支持部材としての機能と、発熱抵抗体４で発生し蓄熱基板３に蓄熱される熱を過度の加熱状態とならないように放熱するヒートシンクとしての機能の、２つの機能を備えている。

接着層２は、蓄熱基板３と放熱基板１の間に弾性的に介在することによってこれら両基板１，３の熱伝導率の違いに起因した熱的変位差を吸収しつつ接着状態を維持する材質が用いられている。すなわち、蓄熱基板３と放熱基板１を直接貼り合わせたならば熱膨張率、熱収縮率の違いによって生じるであろう反りの原因となるバイメタル応力を、前記接着層２を介在させこの部位を弾性変形させることにより吸収して、両基板１，３間の反りの発生を防止している。

そして、発熱抵抗体４を用紙５に直接又はインクリボンを介して押し付けた状態で、用紙搬送とともに図示しないサーマルプリンタ本体から発熱抵抗体４にパルス通電を行うことにより、印画パターンに沿って用紙５を発色させ、或いはインクリボンの染料を転写するようにしている。

このような構成において、本実施形態は、前記蓄熱基板３と前記放熱基板１とを関連づける位置に、接着層２における熱的変位差の吸収作用を保ちつつ蓄熱基板３が放熱基板１に対して所定位置から印刷遅れ側（印刷方向に向かって後側）Ｘへ移動することを規制する規制手段Ａを設けている。

この規制手段Ａは、具体的には図１に示すように、放熱基板１の端部より垂下させて設けた係止片１１を具備するものであり、この係止片１１は、負荷である用紙５からの反力がない状態で、蓄熱基板３の印刷方向に向かって後側Ｘの端面３ｃに外側から当接する位置に設けられている。そして、この規制手段Ａの近傍において発熱抵抗体４を蓄熱基板３に取り付けている。この係止片１１は、印刷実行中に用紙５からの反力を受けて蓄熱基板３が印刷方向に向かって後側Ｘに位置ずれしようとしても、その挙動を係止し、所定位置に保持する機能を備える。このため、蓄熱基板３に設けられた発熱抵抗体４は、放熱基板１を介してサーマルヘッド本体の所定位置に位置決めされた状態を保つ。逆に蓄熱基板３と放熱基板１の間に面方向の熱膨張差等が生じた場合には、係止片Ａよりも印刷方向に向かって前側Ｙは上記の規制手段Ａによる規制が働かないため、両基板１，３間の熱による膨張差や収縮差が生じても、両基板１，３の間の接着層２が変形するだけで、両基板１，３の平行平板状態が保たれ、バイメタル的な反りが防止されることとなる。

以上のように、本実施形態のサーマルヘッドＨは、蓄熱基板３と放熱基板１とを関連づける位置に、接着層２における熱的変位差の吸収作用を保ちつつ蓄熱基板３が放熱基板に対して所定位置から印刷方向に対して後側Ｘへ移動することを規制する規制手段Ａを設けたので、印刷実行中に蓄熱基板３が用紙５からの反力を受けて印刷方向に向かって後側Ｘに位置ずれしようとしても、かかる規制手段Ａに堰き止めた形でその位置ずれを規制し、発熱抵抗体４は放熱基板１を介してサーマルヘッド本体の所定位置に位置決めされた状態を保つことになる。このような作用は、用紙５からの負荷に変動があっても影響されることはない。

したがって、この実施形態を採用したサーマルヘッドＨを用いて図８に示した画像データを印刷すると、白色部ｍ１から黒色部ｍ２、黒色部ｍ２から白色部ｍ３に移行する際の負荷変動があっても、発熱抵抗体４の位置変動により印刷が遅れたり戻ったりして図７に示したようなスジｚが発生することがなく、図８に示す通りの正常な印画結果を得ることが出来る。また、図１に示したように、規制手段Ａは接着層２における熱的変位差の吸収作用を損なわない態様で設けられるため、基板１，３同士がバイメタル応力によって反り返る不具合を防止して、用紙５に対するサーマルヘッドＨの相対距離を一定に保ち、適正な印刷状態を維持することが可能となる。

具体的には、規制手段Ａが、放熱基板１に設けられて蓄熱基板３の印刷方向に向かって後側Ｘの端面３ｃを係止する係止片１１であり、この係止片１１よりも印刷方向に向かって前側Ｙにおける両基板１，３間の熱的変位差が許容された状態にあるように構成しており、両基板１，３の熱的変位を最大限に許容した状態で蓄熱基板３を位置決めすることができるので、サーマルヘッドＨの反りの防止と負荷変動による印字位置の位置ずれの防止とを、簡単な構造を通じて的確に両立させることができる。

なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

例えば、図１の変形例として、図２に示すように、規制手段Ａを、蓄熱基板３に設けられて放熱基板１の印刷方向に向かって前側Ｙの端面１ｄによって係止される係止片３１とし、この係止片３１を放熱基板１よりも印刷方向に向かって後側Ｘにおける両基板２，３間の熱的変位差を許容する状態に配置してもよい。この場合も上記実施形態に準じて、係止片３１は、負荷である用紙５からの反力がない状態で、放熱基板２の印刷方向に向かって前側Ｙの端面１ｄに外側から当接する位置に設けておく。そして、この規制手段Ａの近傍において発熱抵抗体４を蓄熱基板３に取り付けておく。このように構成することで、係止片３１は、印刷実行中に用紙５からの反力を受けて蓄熱基板３が印刷方向に向かって後側Ｘに位置ずれしようとしても、その挙動を係止し、所定位置に保持する機能を備える。したがって、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、図３に示すように、図１の係止片１１を、放熱基板１の印刷方向に向かって後側Ｘの端面に後付けで係止部材Ａ１を取り付けることによって構成することも有効である。

このような構成にすれば、放熱基板１等の形状は従来のままでよく、従来のサーマルヘッドで用いられた設計や部品をそのまま流用することが出来るので、本発明を導入するためのコストを抑制する効果が得られる。

勿論、図２の構造に対しては、蓄熱基板３の印刷方向に向かって前側Ｙの端面に後付けで上記係止部材Ａ１と同様の係止部材（図示省略）を取り付けることによって係止片を構成することもできる。

そして、以上列挙した本発明の実施形態のいずれかを導入したサーマルヘッドを、プリンタの部品として採用することで、プリンタのサーマルヘッド以外の設計や部品をほとんどそのまま利用してスジの発生を解消することができるため、生産コストの増加や生産ラインの変更を殆ど要することなく、プリンタの性能を有効に向上させ、高品質の印刷を実現することが可能となる。

その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１…放熱基板
２…接着層
３…蓄熱基板
４…発熱抵抗体
１１…係止片
３１…係止片
Ａ１…係止部材
Ａ…規制手段
Ｈ…サーマルヘッド
Ｘ…印刷方向に向かって後側
Ｙ…印刷方向に向かって前側

Claims (5)

1. 発熱抵抗体を取り付けた蓄熱基板と、前記蓄熱基板の熱を放出するための当該蓄熱基板よりも熱伝導率の高い素材からなる放熱基板と、前記蓄熱基板と前記放熱基板の間に弾性的に介在することによってこれら両基板の熱伝導率の違いに起因した熱的変位差を吸収しつつ接着状態を維持する接着層とを具備してなるものにおいて、
   前記蓄熱基板と前記放熱基板とを関連づける位置に、前記接着層における熱的変位差の吸収作用を保ちつつ前記蓄熱基板が前記放熱基板に対して所定位置から印刷遅れ側へ移動することを規制する規制手段を設けたことを特徴とするサーマルヘッド。
2. 規制手段が、前記放熱基板に設けられて前記蓄熱基板のうち印刷方向に向かって後側に位置する端面を係止する係止片であり、この係止片よりも印刷方向に向かって前側における両基板間の熱的変位差が許容された状態にあるように構成している請求項１記載のサーマルヘッド。
3. 規制手段が、前記蓄熱基板に設けられて前記放熱基板のうち印刷方向に向かって前側に位置する端面によって係止される係止片であり、この係止片よりも印刷方向に向かって後側における両基板間の熱的変位差が許容された状態にあるように構成している請求項１記載のサーマルヘッド。
4. 係止片が、基板の端面に後付けで係止部材を取り付けることによって構成されている請求項２又は３何れかに記載のサーマルヘッド。
5. 請求項１〜４何れかに記載のサーマルヘッドを備えてなることを特徴とするサーマルプリンタ。

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