JP2014200954A - Thermal print head and thermal printer - Google Patents
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Description
本発明は、サーマルプリントヘッドおよびサーマルプリンタに関する。 The present invention relates to a thermal print head and a thermal printer.
サーマルプリントヘッドは、主走査方向に配列された複数の抵抗発熱体を発熱させ、その熱により感熱記録紙などの被印刷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。 The thermal print head is an output device that heats a plurality of resistance heating elements arranged in the main scanning direction and forms images such as characters and figures on a printing medium such as a thermal recording paper by the heat. This thermal print head is widely used in recording devices such as barcode printers, digital plate-making machines, video printers, imagers, and seal printers.
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、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、発熱体を駆動する駆動回路の一部となるドライバICは、たとえば発熱体板に搭載されている。 A general thermal print head includes a heat radiating plate, a heat generating plate attached to the heat radiating plate, and a circuit board attached to the heat radiating plate on the same side as the heat generating plate. Heat generating resistors are linearly arranged at predetermined intervals in a heat generating region extending in a band shape on the surface opposite to the surface of the heat generating plate opposite to the heat radiating plate. In addition, a driver IC that is a part of a drive circuit that drives the heating element is mounted on, for example, a heating element plate.
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、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、発熱領域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、所望の画像を被印刷体上に形成する。 A printer using such a thermal print head generally includes a platen roller formed in a cylindrical shape with a material having a predetermined elasticity. The platen roller is disposed so that its side surface is in contact with the heat generation area on the support substrate with the main scanning direction as an axis, and is provided to be rotatable about the axis. Due to the rotation of the platen roller, the medium inserted between the platen roller and the heat generating area moves in the sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction. While pressing the medium against the heat generation area by the platen roller, the medium is moved in the sub-scanning direction, and the heat generation pattern of the heat generation area is changed with the movement of the medium, thereby forming a desired image on the printing medium.
また、被印刷媒体がドライバICなどを保護している樹脂と干渉しないように、ニアエッジ構造を採用している場合がある。ニアエッジ構造では、セラミック板の表面に突条に形成したグレーズ層の頂点を挟んでドライバICの反対側に発熱領域を配置し、発熱領域を発熱体板の端部のごく近傍に設けている。 In some cases, a near-edge structure is employed so that the printing medium does not interfere with the resin that protects the driver IC or the like. In the near-edge structure, a heat generating region is arranged on the opposite side of the driver IC across the top of the glaze layer formed on the surface of the ceramic plate, and the heat generating region is provided very close to the end of the heat generating plate.
突条に形成した保温層の稜線を挟んでドライバICの反対側に発熱領域を配置したニアエッジ構造のサーマルプリントヘッドでは、セラミック板の表面に突条に形成したグレーズ層が設けられている。発熱領域は、この突条よりも端部側、すなわち突条の頂部の稜線よりも被印刷媒体の搬送方向の下流側に設けられている。このため、ニアエッジ構造の場合、表面が平坦なセラミック板の表面にグレーズ層の突条を設けると、発熱領域を挟んで下流側の方が保温層であるグレーズ層の厚さが上流側に比べて薄くなる。保温層が薄くなると、発熱体板の表面の温度が低くなってしまう。その結果、被印刷媒体にダメージが生じたり、エネルギー効率が悪化したりする場合がある。 In a near-edge structure thermal print head in which a heat generating area is arranged on the opposite side of the driver IC across the ridge line of the heat insulating layer formed on the ridge, a glaze layer formed on the ridge is provided on the surface of the ceramic plate. The heat generation region is provided on the end side of the ridge, that is, on the downstream side of the ridge line at the top of the ridge in the conveyance direction of the print medium. For this reason, in the case of the near edge structure, if the glaze layer protrusion is provided on the surface of the ceramic plate having a flat surface, the thickness of the glaze layer, which is the heat retaining layer on the downstream side with respect to the heat generation region, is larger than that of the upstream side Become thinner. When the heat insulating layer becomes thin, the temperature of the surface of the heating element plate is lowered. As a result, the printing medium may be damaged or energy efficiency may be deteriorated.
そこで、本発明は、ニアエッジ構造のサーマルプリントヘッドにおいて発熱領域よりも下流側の温度の低下を抑制することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to suppress a decrease in temperature downstream of the heat generation region in the near-edge structure thermal print head.
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、長方形で一方の長辺に接して板厚が薄い部分が形成された絶縁板と、前記長辺上に一方の辺が重なるように延びる突条を持つ形状に形成されて前記絶縁板上に設けられた保温層と、を有する絶縁基板と、前記突条の前記端縁に近いほうの斜面で前記突条が延びる方向に間隔を置いて配列された複数の抵抗体と、前記抵抗体の表面に前記突条の前記端縁に近いほうの斜面に位置する間隙を挟んで対向して設けられた電極と、前記絶縁基板と前記抵抗体と前記電極とを覆う保護層と、を具備することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a thermal print head in which a rectangular insulating plate having a thin plate thickness in contact with one long side is overlapped with the one side on the long side. An insulating substrate having a heat insulating layer formed on the insulating plate and formed in a shape having a protruding ridge, and spaced in a direction in which the protruding ridge extends on a slope closer to the edge of the protruding ridge. A plurality of resistors arranged with a gap therebetween, electrodes provided facing the surface of the resistor across a gap located on the slope closer to the edge of the ridge, and the insulating substrate And a protective layer covering the resistor and the electrode.
また、本発明は、サーマルプリンタにおいて、長方形で一方の長辺に接して板厚が薄い部分が形成された絶縁板と、前記長辺上に一方の辺が重なるように延びる突条を持つ形状に形成されて前記絶縁板上に設けられた保温層と、を有する絶縁基板と、前記突条の前記端縁に近いほうの斜面で前記突条が延びる方向に間隔を置いて配列された複数の抵抗体と、前記抵抗体の表面に前記突条の前記端縁に近いほうの斜面に位置する間隙を挟んで対向して設けられた電極と、前記絶縁基板と前記抵抗体と前記電極とを覆う保護層と、を有するサーマルプリントヘッドと、前記抵抗体が配列された領域での法線方向に位置し、前記発熱抵抗体が配列された方向に平行な軸を持つプラテンローラと、を具備することを特徴とする。 Further, the present invention provides a thermal printer having a rectangular shape with an insulating plate formed in contact with one long side and having a thin plate thickness, and a protrusion extending so that one side overlaps the long side. And a heat insulating layer formed on the insulating plate, and a plurality of the insulating substrates arranged at intervals in a direction in which the ridges extend on a slope closer to the edge of the ridges. A resistor, an electrode provided on the surface of the resistor so as to oppose the gap located on the slope closer to the edge of the ridge, the insulating substrate, the resistor, and the electrode A thermal printing head having a protective layer, and a platen roller having an axis parallel to the direction in which the heating resistors are arranged and located in a normal direction in the region in which the resistors are arranged. It is characterized by comprising.
本発明によれば、ニアエッジ構造のサーマルプリントヘッドにおいて発熱領域よりも下流側の温度の低下を抑制することができる。 According to the present invention, in the thermal print head having a near edge structure, it is possible to suppress a temperature decrease downstream of the heat generation area.
本発明に係るサーマルプリントヘッドのいくつかの実施の形態を、図面を参照して説明する。この実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれに限定されない。 Several embodiments of a thermal print head according to the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to this.
[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一実施の形態における発熱体板の部分断面図である。図2は、本実施の形態におけるサーマルプリントヘッドの一部切欠き上面図である。図3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。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a heating element plate in an embodiment of a thermal print head according to the present invention. FIG. 2 is a partially cutaway top view of the thermal print head in the present embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view of a part of a thermal printer using the thermal print head of the present embodiment.
本実施の形態の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には、帯状に延びる発熱領域24が形成されている。この発熱体板20は、放熱板30に載置されている。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、回路基板40に入力され、さらに回路基板40と電気的に接続された発熱体板20に入力される。
The
このサーマルプリントヘッド10を用いた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。
The thermal printer using the
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、主走査方向に対して垂直な副走査方向に移動する。感熱記録媒体60は、発色温度以上に加熱されると発色する、たとえば感熱紙である。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。
Due to the rotation of the
発熱体板20は、絶縁板22と、保温層25と、抵抗体23と、電極28と、保護層29とを有している。絶縁板22は、たとえばアルミナ(Al2O3)などの絶縁体で形成された長方形の板である。絶縁板22の一方の長辺73側の表面は削られて、斜面72が形成されている。
The
保温層25は、絶縁板22の表面に、たとえば酸化珪素(SiO2)で形成されている。また、保温層25には、突条21が形成されている。突条21は、絶縁板22の一方の長辺73に接して斜面72を含む領域に設けられている。
The
抵抗体23は、保温層25の表面に層状に、たとえばサーメットで形成されている。抵抗体23は、絶縁板22の長辺73が延びる方向に間隔をおいて配列されている。また、抵抗体23は、それぞれ突条21を跨いで延びている。
The
電極28は、抵抗体23の表面に層状に、たとえばアルミニウムで形成される。また、電極28は、突条21の長辺73に近いほうの斜面に位置する抵抗体が延びる方向の間隙71を挟んで対向して設けられている。電極28を流れてきた電流は、この間隙71の部分では抵抗体23を通ることとなるため、抵抗体23の間隙71に対応する部分が発熱領域24となる。この発熱部は、絶縁板22の長辺73が延びる方向、すなわち主走査方向に間隔をおいて配列されて、主走査方向に延びる発熱領域24を形成している。
The
このように、本実施の形態のサーマルプリントヘッド10は、突条21に形成した保温層25の稜線を挟んでドライバIC42の反対側に発熱領域24が設けられたニアエッジ構造を有している。
As described above, the
保温層25と抵抗体23と電極28とは、保護層29で覆われている。電極28の一部の表面には、保護層29は設けられておらず、その部分にボンディングワイヤ44が接続される。このボンディングワイヤ44を介して、電極28は、回路基板上のドライバIC42と接続されている。ドライバIC42およびボンディングワイヤ44は、樹脂48で封止されている。
The
発熱領域24における法線方向80に絶縁板22の斜面72と平坦部との境界は位置している。また、法線方向80と斜面72とのなす角は、法線方向と絶縁板22の平坦部とのなす角に等しい。
The boundary between the
次に、サーマルプリントヘッドの製造方法を説明する。 Next, a method for manufacturing a thermal print head will be described.
まず、セラミックで絶縁板を形成する。この絶縁板は、最終的に製造される発熱体板20が複数切り出される大きさとする。次に、この絶縁板にダイサなどで、斜面72に対応する溝を形成する。
First, an insulating plate is formed from ceramic. The insulating plate has such a size that a plurality of finally produced
その後、この絶縁板上に、ガラスペーストをパターン印刷する。ここで印刷されるガラスペーストは、複数の発熱体板20のそれぞれの突条21に対応する位置に帯状の盛り上がり部分が形成されたパターンとする。
Thereafter, a glass paste is pattern-printed on the insulating plate. The glass paste printed here is a pattern in which a band-like raised portion is formed at a position corresponding to each
次に、ガラスペーストが印刷された絶縁板を焼成する。これにより、パターン印刷されたガラスが溶融し、絶縁板に固着する。この結果、突条21を備えた保温層25が形成される。
Next, the insulating plate on which the glass paste is printed is fired. Thereby, the glass on which the pattern is printed is melted and fixed to the insulating plate. As a result, the
その後、保温層25の表面に抵抗体23および電極28を形成する。より具体的には、まず、保温層25の表面に、サーメットなどの抵抗材料をスパッタリングなどで固着させる。その後、突条21の斜面に突条21が延びる方向に間隔を置いて配列した抵抗体を形成するように、エッチングにより抵抗体23をパターニングする。さらに、抵抗体23が形成された板に、アルミニウムなどの導電性材料をスパッタリングなどで固着させる。その後、突条21の斜面に位置する間隙71を挟んで抵抗体23に沿って延びるように、エッチングにより電極28をパターニングする。抵抗体23および電極28を形成した後に、保温層25と抵抗体23と電極28とを覆う保護層29を形成する。
Thereafter, the
次に、保護層29までが形成された板を、ダイシングなどによって、斜面72に対応する溝の底部で板厚方向に切断し、複数の発熱体板20に分割する。
Next, the plate on which the
このようにして形成された発熱体板20を、回路基板40とともに放熱板30に載置する。また、発熱体板20と回路基板40をボンディングワイヤ44で結線し、さらにボンディングワイヤ44による結線部を樹脂48で封止することなどにより、サーマルプリントヘッド10が製造される。
The
このようなサーマルプリントヘッド10では、ニアエッジ構造であるものの、絶縁板22の端部に斜面72を設けているため、発熱領域24よりも下流側の保温層の厚さがあまり減少しない。このため、発熱領域24よりも下流側で発熱体板20の表面温度の低下が、上流側に比べてそれほど大きくない。したがって、ニアエッジ構造のサーマルプリントヘッドであっても、発熱領域24よりも下流側の温度の低下を抑制することができる。
Although such a
また、本実施の形態では、発熱領域24の法線方向に絶縁板22の斜面72と平坦部との境界線が位置するようになっている。また、法線方向80と斜面72とのなす角は、法線方向と絶縁板22の平坦部とのなす角に等しい。このため、ある程度の領域で、発熱領域24を挟んで上流側および下流側の保温層の厚さが対称になっている。このため、発熱領域24を挟んで上流側および下流側の発熱体板20の表面の温度分布が対称に近くなる。
In the present embodiment, the boundary line between the
このように、サーマルプリントヘッドの絶縁板22の端部を削ることによって、保温層の厚さを変化させ、最適な温度分布を得ることができる。
In this way, by cutting the end portion of the insulating
[第2の実施の形態]
図4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発熱体板の部分断面図である。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a partial sectional view of a heating plate in the second embodiment of the thermal print head according to the present invention.
本実施の形態では、絶縁板22の一方の長辺73側の表面は削られて、板厚が薄い平坦部74と段差75が形成されている。このようなサーマルプリントヘッドにおいても、全体が平坦な絶縁板を用いる場合に比べて、発熱領域24よりも下流側の保温層の厚さが大きい。このため、発熱領域24よりも下流側で発熱体板20の表面温度の低下が、上流側に比べてそれほど大きくない。したがって、ニアエッジ構造のサーマルプリントヘッドであっても、発熱領域24よりも下流側の温度の低下を抑制することができる。
In the present embodiment, the surface on the one
10…サーマルプリントヘッド、20…発熱体板、21…突条、22…絶縁板、23…抵抗体、24…発熱領域、25…保温層、28…電極、29…保護層、30…放熱板、40…回路基板、42…ドライバIC、44…ボンディングワイヤ、48…樹脂、50…プラテンローラ、52…軸、60…感熱記録媒体、71…間隙、72…斜面、73…長辺、74…平坦部、75…段差、80…法線方向
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記突条の前記端縁に近いほうの斜面で前記突条が延びる方向に間隔を置いて配列された複数の抵抗体と、
前記抵抗体の表面に前記突条の前記端縁に近いほうの斜面に位置する間隙を挟んで対向して設けられた電極と、
前記絶縁基板と前記抵抗体と前記電極とを覆う保護層と、
を具備することを特徴とするサーマルプリントヘッド。 An insulating plate that is rectangular and has a thin part in contact with one long side, and a protrusion that extends so that one side overlaps the long side and is provided on the insulating plate An insulating substrate having a thermal insulation layer,
A plurality of resistors arranged at intervals in the direction in which the ridges extend on the slope closer to the edge of the ridges;
An electrode provided facing the surface of the resistor across a gap located on the slope closer to the edge of the ridge,
A protective layer covering the insulating substrate, the resistor, and the electrode;
A thermal print head comprising:
前記抵抗体が配列された領域での法線方向に位置し、前記発熱抵抗体が配列された方向に平行な軸を持つプラテンローラと、
を具備することを特徴とするサーマルプリンタ。
An insulating plate that is rectangular and has a thin part in contact with one long side, and a protrusion that extends so that one side overlaps the long side and is provided on the insulating plate A plurality of resistors arranged at intervals in the direction in which the ridges extend on the slope closer to the end edge of the ridges, and the surfaces of the resistors And a protective layer that covers the insulating substrate, the resistor, and the electrode, and an electrode provided opposite to the gap located on the slope closer to the edge of the ridge. Head,
A platen roller located in a normal direction in the region in which the resistors are arranged and having an axis parallel to the direction in which the heating resistors are arranged;
A thermal printer comprising:
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