JP2012201059A

JP2012201059A - サーマルヘッド及びサーマルプリンター

Info

Publication number: JP2012201059A
Application number: JP2011069523A
Authority: JP
Inventors: Akira Koyabu; 晃小藪; Takashi Yamada; 高司山田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2012-10-22
Also published as: CN202480551U

Abstract

【課題】紙質の悪い印刷媒体に長期間印刷した時でも印刷が可能なサーマルヘッドを提供する。
【解決手段】プラテンローラーを介して印刷媒体が圧接されるサーマルヘッドであって、複数の発熱体が配列方向に配列された発熱ユニットと、配列方向の延長線上に形成された電極部と、を有し、電極部の上に形成された電極保護層が、発熱ユニットの上に形成された発熱体保護層よりも耐摩耗性が高いサーマルヘッドにより上記課題が解決される。
【選択図】図３

Description

本発明は、サーマルヘッド、及びサーマルヘッドを搭載したサーマルプリンターに関する。

従来より特許文献１等として、感熱紙等のサーマル印刷用の印刷媒体を発熱体が設けられたサーマルヘッド上を通過させて印刷する、サーマルプリンターが知られている。
図５は特許文献１に記載のサーマルプリンター２０１の印刷ユニットの要部断面図である。サーマルプリンター２０１に搭載されたサーマルヘッド２２０はコイルバネ２０６によってプラテンローラー２１０側に押圧されており、印刷媒体Ｐはプラテンローラー２１０とサーマルヘッド２２０との間で押圧される。このようなサーマルプリンター２０１は、サーマルヘッド２２０により熱を与えて印刷媒体Ｐを発色させ、印刷を実行する。

特開２００６−８８５８４号公報

ところで、上記のような従来のサーマルプリンター２０１において、紙質が悪く表面粗さの大きい印刷媒体Ｐを用いて長期間印刷すると、印刷媒体Ｐがサーマルヘッド２２０中のコモン電極２２５（図６参照）の特定領域を繰り返し擦過することによって、コモン電極２２５の一部が摩耗して断線し、印刷が不可能になるという問題がある。

図６は、この問題を説明するための一般的なサーマルヘッド２２０の要部上面図である。なお、図６では、プラテンローラー２１０がサーマルヘッド２２０を圧接する圧接面２１１ａを二点鎖線で示している。

図６に示すように、サーマルヘッド２２０の基板２２３上には、複数の発熱体２２１ａが線状に配列されて発熱ユニット２２１が形成されている。線状の発熱ユニット２２１の一方側には、各々の発熱体２２１ａに駆動電流を給電する複数の駆動電極２２４が基板２２３上に形成されており、図示せぬ駆動ＩＣと接続されている。

また、発熱ユニット２２１の他方側には、各々の発熱体２２１ａと導通する共通の電極であるコモン電極２２５が基板２２３上に形成されている。このコモン電極２２５は発熱ユニット２２１の配列方向端部に形成された連絡電極部２２６を介して駆動電極２２４側に延出されており、図示せぬ外部端子と接続されている。

プラテンローラー２１０の回転軸Ａｘは効率よく印刷媒体Ｐを発熱ユニット２２１へ押圧できるように、複数の発熱体２２１ａの配列方向に沿うようにサーマルヘッド２２０に対向して配置され、図示せぬサーマルプリンター２０１の筐体に固定されている。サーマルヘッド２２０がコイルバネ２０６によってプラテンローラー２１０側に押圧されることにより、印刷媒体Ｐがプラテンローラー２１０とサーマルヘッド２２０との間で押圧される。

プラテンローラー２１０の幅は、確実に印刷媒体Ｐを発熱体ユニット２２１に押圧できるように、少なくとも発熱ユニット２２１の幅寸法（図５の左右方向寸法）よりも大きく設定されている。したがって、プラテンローラー２１０は印刷媒体Ｐを介して、発熱ユニット２２１の他に、発熱ユニット２２１の配列方向端部２２１ｃ側に設けられた連絡電極部２２６にも押圧力を作用させている。サーマルヘッド２２０とプラテンローラー２１０の圧接面は２１１ａとなるが、プラテンローラー２１０は回転軸Ａｘを中心線とする円筒形状をしているため、圧接面２１１ａの内、回転Ａｘ中心に近い領域２1１ｂは特に押圧力が大きくなっている。

連絡電極部２２６を含むコモン電極２２５は、複数の発熱体２２１ａから合流して流れてくる電流を流すために駆動電極２２４や発熱体２２１ａよりも厚く形成されている。連絡電極部２２６と発熱体２２１ａの上にはこれらを保護するコーティング層が形成されているものの、連絡電極部２２６上のコーティング層が印刷媒体Ｐによって摩耗すると、コーティング層よりも軟らかい連絡電極部２２６側が集中して摩耗し、特に、図７で示すようにプラテンローラー２１０の領域２１１ｂに対向する連絡電極部２２６の領域２２６ａが摩耗してしまう。

連絡電極部２２６の摩耗が進みコモン電極２２５が連絡電極部２２６の領域２２６ａで切断されてしまうと、外部端子とコモン電極２２５が導通せず、発熱ユニット２２１を駆動することができなくなる。したがって、紙質の悪い印刷媒体Ｐを長期間使用した場合に、サーマルプリンター２０１による印刷が不可能になる。

そこで本発明は上述の問題に鑑み、紙質の悪い印刷媒体に長期間印刷した場合でも電極部が断線せず寿命の長いサーマルヘッド及びサーマルプリンターを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明によれば、
プラテンローラーを介して印刷媒体が圧接されるサーマルヘッドであって、
複数の発熱体が配列方向に配列された発熱ユニットと、
前記配列方向の延長線上に形成された電極部と、を有し、
前記電極部の上に形成された電極保護層が、前記発熱ユニットの上に形成された発熱体保護層よりも耐摩耗性が高いことを特徴とするサーマルヘッドが提供される。

本発明に係るサーマルヘッドによれば、電極部の上に形成された電極保護層が、発熱ユニットの上に形成された発熱体保護層よりも耐摩耗性が高いので、電極保護層の摩耗の進展速度は発熱ユニットの摩耗の進展速度よりも遅い。したがって、発熱ユニットより先に電極部が露出することがないので、電極部が断線することによりサーマルヘッドが突然使用不可能になるといった不都合が生じず、長期に亘って安定的に印刷が可能なサーマルヘッドを提供することができる。

本発明に係る上記サーマルヘッドにおいて、
前記電極保護層の厚みを、前記発熱体保護層の厚みよりと同じか大きくしてもよい。
かかるサーマルヘッドによれば、プラテンローラーによる摩耗が進展しても、確実に電極部より先に発熱ユニットを露出させることができるので、長期に亘って安定的に印刷が可能なサーマルヘッドを提供することができる。

本発明に係る上記サーマルヘッドにおいて、
前記発熱体保護層は硬質ガラスで形成されていてもよい。
かかるサーマルヘッドによれば、発熱ユニットの上に形成する発熱体保護層には従来と同様の硬質ガラスを用い、電極保護層を硬質ガラスより耐摩耗性の高い材料で形成することにより、従来と同様の発熱特性を有するサーマルヘッドを提供することができる。したがって、ドライバーといった印刷制御部等を特に変更する必要がないので、既存のサーマルプリンターに、低コストで高寿命のサーマルヘッドを導入することができる。

また、上記目的を達成するために本発明によれば、
上記のサーマルヘッドと、
印刷媒体を前記サーマルヘッドに圧接するプラテンローラーと、を備えたサーマルプリンターが提供される。
かかるサーマルプリンターによれば、長期間印刷した場合でも、発熱ユニットが露出する正常な寿命を終えるまで電極部が断線せず、安定して印刷動作を実行できる。

また、上記目的を達成するために本発明によれば、
プラテンローラーを介して印刷媒体が圧接されるサーマルヘッドであって、
複数の発熱体が配列方向に配列された発熱ユニットと、
前記配列方向の延長線上に形成された電極部と、
前記発熱ユニットと前記電極部を保護する共通保護層と、
前記電極部を保護する電極保護層と、を有し、
前記電極保護層は、前記共通保護層よりも耐摩耗性が高いことを特徴とするサーマルヘッドが提供される。

本発明に係るサーマルヘッドによれば、発熱ユニットは共通保護層のみで保護され、電極部は共通保護層に加えて共通保護層よりも耐摩耗性の高い電極保護層で保護されているので、摩耗が進展しても電極部が発熱ユニットより先に露出することがない。よって、電極部が断線することによりサーマルヘッドが突然使用不可能になるといった不都合が生じず、長期に亘って安定的に印刷が可能なサーマルヘッドを提供することができる。

本発明に係る上記のサーマルヘッドにおいて、
前記共通保護層は前記電極保護層の上に形成されていてもよい。
かかるサーマルヘッドによれば、共通保護層が一様に摩耗しても、その下層に設けられた電極保護層により電極部を確実に保護することができる。

本発明に係る上記のサーマルヘッドにおいて、
前記発熱体保護層は硬質ガラスで形成されることを特徴とする。
かかるサーマルヘッドによれば、発熱ユニットの上に形成する共通保護層には従来と同様の硬質ガラスを用い、電極保護層を硬質ガラスより耐摩耗性の高い材料で形成することにより、従来と同様の発熱特性を有するサーマルヘッドを提供することができる。したがって、ドライバー等の印刷制御部等を特に変更する必要がないので、既存のサーマルプリンターに低コストで高寿命のサーマルヘッドを導入することができる。

本発明の実施形態に係るサーマルプリンターの断面図である。図１に示すサーマルプリンターのサーマルヘッドの要部拡大正面図である。図２のIII−III断面図である。本発明の変形例に係るサーマルヘッドの図３と同様の図である。従来のサーマルプリンターの印刷ユニットの断面図である。従来のサーマルプリンターのサーマルヘッドの要部拡大正面図である。従来のサーマルプリンターのサーマルヘッドの要部拡大正面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

（全体構造）
図１は、本発明の実施形態に係るサーマルヘッド２０を適用したサーマルプリンター１を示す断面図である。図１に示すサーマルプリンター１は、熱によって発色する感熱紙等の印刷媒体Ｐに発熱する発熱ユニット２１を押し付けて印刷する。

サーマルプリンター１はハウジング２、印刷媒体Ｐ（図示の例では感熱ロール紙）を収容する収容空間３と、プラテンローラー１０とサーマルヘッド２０とからなる印刷ユニット３０と、プラテンローラー１０を回転させて印刷媒体Ｐを搬送する歯車やモータ等の駆動伝達部（図示せず）とを有する。印刷ユニット３０で印刷された印刷媒体Ｐは排出口５から排出される。

印刷ユニット３０は、回転軸がハウジング２に軸支されたプラテンローラー１０と、このプラテンローラー１０に発熱ユニット２１が対向するように設けられたサーマルヘッド２０とを備えている。サーマルヘッド２０は、ハウジング２に軸支された回転軸２２が一端に設けられた板状の部材であり、回転軸２２から離間した位置に発熱ユニット２１が設けられている。板状のサーマルヘッド２０は、一端がハウジング２に固定されたコイルバネ等の付勢部材６によって、プラテンローラー１０側に常時付勢されている。

図２は図１に示すサーマルヘッド２０の要部拡大正面図である。サーマルヘッド２０の基板２３上には、発熱ユニット２１を構成する複数の発熱体２１ａが印刷媒体Ｐの搬送方向と直交する方向（図２の左右方向）に線状に配列されている。また、複数の互いに独立した駆動電極２４が回転軸２２側からこれらの発熱体２１ａ側に向かって基板２３上に形成されており、各々の発熱体２１ａと導通されている。この駆動電極２４は図示せぬ駆動ＩＣと接続されており、印刷データに応じて選択的に発熱体２１ａへ電流を供給して発熱体２１ａを発熱させ、印刷を実行する。

発熱ユニット２１に対してサーマルヘッド２０の回転軸２２の反対側には、各発熱体２１ａと導通するコモン電極２５が設けられている。コモン電極２５は、発熱ユニット２１の配列方向延長線上の発熱体２１ａが形成された領域の外側（図示する配列方向端部２１ｂの外側）に、連絡電極部（電極部）２６を備えている。

また、複数の発熱体２１ａは、その高さ位置を揃えるために、ガラス質のグレーズ層２９（図３参照）の上に形成されている。グレーズ層２９は、液状の原料ガラスを基板２３上に塗布して形成することにより、その上面を平坦にすることができる。したがって、基板２３上に微少な凹凸があった場合でも、グレーズ層２９上面の平坦面に発熱体２１ａを配列することにより、高さ位置の揃った発熱ユニット２１が形成され、高精度な印刷品質を有するサーマルプリンター１を提供することができる。

コモン電極２５は連絡電極部２６を介して回転軸２２側まで延設されており、駆動電極２４から発熱体２１ａに供給された電流を図示せぬ外部端子まで導いている。なお、コモン電極２５には各発熱体２１ａに供給された電流が合流して流れ込むため、十分な電流を流すことができるように、コモン電極２５は駆動電極２４よりも厚く形成されている。

発熱ユニット２１の配列方向端部２１ｂ側の連絡電極部２６に隣接する位置にはダミー発熱体２８が形成されている。このダミー発熱体２８は発熱体２１ａと同一の材料から形成されているが、駆動電極２４が接続されておらず、発熱しない。ダミー発熱体２８は、ダミー発熱体２８に隣接する発熱体２１ａの周囲の物質や形状を、配列方向中央部に位置する発熱体２１ａと同様に揃えることで、その周囲の熱的環境を均等とするために設けられている。すなわち、ダミー発熱体２８を設けることによって、ダミー発熱体２８に隣接する発熱体２１ａが他の配列方向中央部の発熱体２１ａと同様に発熱することができ、配列方向両端に印刷むらが生じないようにされている。なお、図２では１つのダミー発熱体２８の例を図示したが、ダミー発熱体２８は複数設けても良い。

このようなサーマルヘッド２０に印刷媒体Ｐを圧接するプラテンローラー１０は、その回転軸Ａｘが発熱ユニット２１の配列方向と平行になるように発熱ユニット２１の直上に配置されている。

（電極保護層及び発熱体保護層）
図３は、図２のIII−III断面図である。図３に示すように、連絡電極部２６及び発熱ユニット２１の上面にはそれぞれ、プラテンローラー１０による摩耗から保護する電極保護層２７ａ及び発熱体保護層２７ｂが形成されている。この電極保護層２７ａは発熱体保護層２７ｂよりも耐摩耗性の高い材料から形成されている。発熱体保護層２７ｂは、従来より高温時の耐摩耗性、耐熱性、熱伝導性などに優れる硬質ガラス（例えば、硼珪酸ガラス等）から形成されている。そこで、電極保護層２７ａは、この硬質ガラスよりも高温時の耐摩耗性に優れる窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）やサイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）等から形成することができる。

このように、連絡電極部２６が耐摩耗性に優れた電極保護層２７ａで保護されていることにより、プラテンローラー１０により電極保護層２７ａ及び発熱体保護層２７ｂが摩耗しても、電極保護層２７ａの摩耗速度は発熱体保護層２７ｂの摩耗速度よりも遅く、連絡電極部２６が発熱ユニット２１より先に露出することを防止できる。したがって、発熱ユニット２１が露出するサーマルヘッド２０の正常な寿命まで、連絡電極部２６が露出せず断線しないので、サーマルヘッド２０を用いて印刷を続行することができる。

なお、発熱体保護層２７ｂを従来と同様の硬質ガラスから形成し、電極保護層２７ａを窒化ケイ素やサイアロンから形成すると、発熱ユニット２１は従来と同様の硬質ガラスを介して印刷媒体Ｐと接するので、本実施形態に係るサーマルヘッド２０の印刷特性を従来のサーマルヘッドと同等とすることができる。したがって、本実施形態に係るサーマルヘッド２０によれば、従来のサーマルヘッドの印刷特性を維持したまま、連絡電極部２６の断線を防止して長寿命化を図ることができる。従来のサーマルヘッドと印刷特性が変わらないので、印刷時の発熱体２１ａの駆動時間等を設定するサーマルヘッド２０のドライバー等を変更する必要が無く、本実施形態に係るサーマルヘッド２０を低コストで既存のサーマルプリンターに導入することができる。

また、図３に示すように、電極保護層２７ａは発熱体保護層２７ｂと同じか厚く形成することが好ましい。耐摩耗性の高い電極保護層２７ａを更に発熱体保護層２７ｂと同じか厚く形成することにより、より確実に連絡電極部２６が摩耗により露出することを防止できる。なお、図３に示す例では、電極保護層２７ａを形成した後に発熱体保護層２７ｂを形成しているが、発熱体保護層２７ｂを形成した後に電極保護層２７ａを形成してもよい。

また、電極保護層２７ａは連絡電極部２６の上面だけではなく、連絡電極部２６の側面２６ａ（発熱体２１ａの配列方向において発熱ユニット２１と反対側の端部）を覆うように形成されていることが好ましい。プラテンローラー１０はゴム等の弾性材料で形成されているため、プラテンローラー１０の圧接面１１が連絡電極部２６の側面に回り込むように弾性変形し、連絡電極部２６の側面が摩耗する虞があるためである。

（変形例）
図４は本発明の変形例に係るサーマルヘッド２０ａの図３と同様の図である。本変形例においては、サーマルヘッド２０ａは、プラテンローラー１０による摩耗から連絡電極部２６を保護する電極保護層２７ｃと、連絡電極部２６及び発熱ユニット２１を保護する共通保護層２７ｄと、を備えている。この変形例においても、電極保護層２７ｃは共通保護層２７ｄよりも耐摩耗性の高い材料から形成されている。本変形例においても、共通保護層２７ｄを従来の如く硬質ガラスから形成した場合には、電極保護層２７ｃを窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）やサイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）等から形成することができる。

本変形例に係るサーマルヘッド２０ａによっても、連絡電極部２６が耐摩耗性に優れた電極保護層２７ｃで保護されていることにより、プラテンローラー１０により共通保護層２７ｄが摩耗しても、連絡電極部２６が発熱ユニット２１より先に露出することを防止できる。したがって、発熱ユニット２１が露出するサーマルヘッド２０の正常な寿命まで、連絡電極部２６が露出せず断線しないので、サーマルヘッド２０ａを用いて印刷を続行することができる。

ここで、図４に示すように、電極保護層２７ｃは共通保護層２７ｄよりも下（プラテンローラー１０から遠い側）に形成することが好ましい。プラテンローラー１０により共通保護層２７ｄが一様に摩耗しても、連絡電極部２６は電極保護層２７ｃにより保護することができる。また、共通保護層２７ｄを従来の如く硬質ガラスで形成し、電極保護層２７ｃを窒化ケイ素やサイアロンで形成すれば、上述の如く導入コストを低減することができるほか、窒化ケイ素やサイアロン等で形成される電極保護層２７ｃを平滑な硬質ガラスで覆うので、プラテンローラーの摩耗を低減することもできる。

また、上述の実施形態と同様に、本変形例においても、電極保護層２７ｃは連絡電極部２６の上面だけではなく、連絡電極部２６の側面２６ａ（発熱体２１ａの配列方向において発熱ユニット２１と反対側の端部）を覆うように形成されていることが好ましい。

以上、本発明をその実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に多様な変更または改良を加えることができることは、当業者にとって明らかである。

１：サーマルプリンター、１０：プラテンローラー、１１：圧接面、２０：サーマルヘッド、２１：発熱ユニット、２１ａ：発熱体、２４：駆動電極、２５：コモン電極、２６：連絡電極部（電極部）、２７ａ：電極保護層、２７ｂ：発熱体保護層、２７ｃ：電極保護層、２７ｄ：共通保護層、２８：ダミー発熱体、３０：印刷ユニット、Ｐ：印刷媒体

Claims

プラテンローラーを介して印刷媒体が圧接されるサーマルヘッドであって、
複数の発熱体が配列方向に配列された発熱ユニットと、
前記配列方向の延長線上に形成された電極部と、を有し、
前記電極部の上に形成された電極保護層が、前記発熱ユニットの上に形成された発熱体保護層よりも耐摩耗性が高いことを特徴とする。
請求項１に記載のサーマルヘッドであって、
前記電極保護層の厚みは、前記発熱体保護層の厚みよりと同じか大きいことを特徴とする。
請求項１または２に記載のサーマルヘッドであって、
前記発熱体保護層は硬質ガラスで形成されることを特徴とする。
請求項１から３のいずれか一項に記載のサーマルヘッドと、
印刷媒体を前記サーマルヘッドに圧接するプラテンローラーと、を備えたサーマルプリンター。
プラテンローラーを介して印刷媒体が圧接されるサーマルヘッドであって、
複数の発熱体が配列方向に配列された発熱ユニットと、
前記配列方向の延長線上に形成された電極部と、
前記発熱ユニットと前記電極部を保護する共通保護層と、
前記電極部を保護する電極保護層と、を有し、
前記電極保護層は、前記共通保護層よりも耐摩耗性が高いことを特徴とする。
請求項５に記載のサーマルヘッドであって、
前記共通保護層は前記電極保護層の上に形成されていることを特徴とする。
請求項５または６に記載のサーマルヘッドであって、
前記発熱体保護層は硬質ガラスで形成されることを特徴とする。
請求項５から７のいずれか一項に記載のサーマルヘッドと、
印刷媒体を前記サーマルヘッドに圧接するプラテンローラーと、を備えたサーマルプリンター。