JP3165919B2 - サーマルプリントヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、サーマルプリントヘ
ッドに関し、詳しくは、スプリングや板ばね等を用いる
ことなく、発熱抵抗体を、その長手方向の各所において
平均的に感熱記録紙に弾性密着させることができるよう
に構成したものに関する。

【０００２】

【従来の技術およびその問題点】この種のサーマルプリ
ントヘッドは、ファクシミリやプリンタ等のプリントヘ
ッドとして多用されている。まず、従来のこの種のサー
マルプリントヘッドの典型的な構造を、図６を参照しな
がら説明する。

【０００３】アルミニウム等の非弾性材料からなる放熱
板１の一側部上面には、発熱ドット部２を表面に形成し
たヘッド基板３が添着固定されている。上記発熱ドット
部２は、同じくヘッド基板３の上面に搭載された駆動Ｉ
Ｃ４によって選択された部分が発熱させられる。上記ヘ
ッド基板３の上記駆動ＩＣ４を挟んで上記発熱ドット部
２と反対側の縁には、各駆動ＩＣ４に印刷情報を入力
し、かつ、電力を供給するために設けられた、櫛歯状の
端子部５が形成されている。

【０００４】上記放熱板１の他側部上面には、ガラスエ
ポキシ等によって作られた補強板６によって裏面が補強
されたフレキシブル回路基板７が添着固定される。この
フレキシブル回路基板７は、これの一側に設けたコネク
タ８から導入される電力、および印刷信号を、上記ヘッ
ド基板３の端子部５に仲介することを主な役割とするも
のであって、その一側部において上記ヘッド基板３の上
方にオーバハングするように延出させられた部位の裏面
に、ヘッド基板３側の端子部５と対応した櫛歯状の端子
部９が形成されている。

【０００５】上記ヘッド基板３上の端子部５と、上記フ
レキシブル回路基板７の端子部９は、互いに接触状態に
おいて重ねられる。そして、上記放熱板１の上に固定さ
れたフレキシブル基板７の上にはさらに、押さえカバー
１０が重ねられ、この押さえカバー１０の上方から挿入
したねじ１１を放熱板１にねじ込むことにより組立てら
れている。この押さえカバー１０には、上記ヘッド基板
３の駆動ＩＣ４の上方にオーバハングして延びる保護カ
バー部１０ａが設けられているとともに、内面適部にひ
も状の弾性体１２が保持され、この弾性体１２によって
フレキシブル基板７の上記ヘッド基板３に重なる部分を
ヘッド基板３に向けて押圧することにより、上記両端子
部５，９の確実な接触状態を達成している。

【０００６】上記の構成を有するサーマルプリントヘッ
ドは、通常図６の紙面と直交する方向に所定長さをもっ
ており、したがって、放熱板１に対して押さえカバー１
０を固定するためのねじ１１は、プリントヘッドの長手
方向複数箇所においてねじ付けられている。なお、上記
押さえカバー１０の材質としては、発熱によるサーマル
プリントヘッドそれ自体のたわみをできるだけ防止する
ために、放熱板１の材質と同じアルミニウムが選択され
ることが多い。

【０００７】上記のようなサーマルプリントヘッドは、
図７に示すように、プラテン１３にバックアップされな
がら送られる感熱記録紙１４に対して、上記発熱ドット
部２が、その長手方向の全範囲において平均的に押圧さ
れるようにプリンタあるいはファクシミリ等に組み込ま
れる。

【０００８】上記のように、発熱ドット部２がプラテン
１３にバックアップされた感熱記録紙１４に対して平均
的に押圧されるようにするために、従来、サーマルプリ
ントヘッドそれ自体を、その一側縁を支点として揺動可
能に支持するとともに、その他側部裏面、すなわち、上
記発熱ドット部が形成されている部分の裏面を、複数箇
所にわたってスプリング１５によってプラテン１３に向
けて付勢するようになすのが通常であった。

【０００９】しかしながら、かかるサーマルプリントヘ
ッドの組付け構造においては、次のような問題点があ
る。

【００１０】その第一は、スプリング１５を組込むスペ
ースを確保せねばならないため、プリンタあるいはファ
クシミリのサーマルプリントヘッドの厚み方向の空間が
よけいに必要となり、そのために、ファクシミリあるい
はプリンタにおける印刷部の小型化、すなわち、薄型化
に限界があり、また、このような無駄なスペースを設け
ることにより、プリンタやファクシミリのシャシ全体を
大型化する必要があり、重量増加も著しいものがあっ
た。

【００１１】その第二は、上記のようにスプリング１５
によってプリントヘッドをプラテン１３に向けて付勢す
るにしても、プリントヘッドの長手方向全範囲において
平均的な押圧力を得ることが困難であった。すなわち、
スプリング１５は、複数箇所設けられるが、せいぜい多
くても両端部と中央部とも三箇所設けるにすぎず、した
がって、これらのスプリングの弾力にわずかな差異があ
れば、たちまちにして発熱ドット部２の感熱記録紙１４
に対する平均的な押圧が達成されなくなる。そうする
と、一部の印字がかすれるなど、印字品質の著しい低下
をまねくことになるのである。

【００１２】加えて、長手方向にある程度の長さを有す
るサーマルプリントヘッドにおいて、放熱板１と押さえ
カバー１０とを、その長手方向の複数箇所においてねじ
１１によって互いに固定する構造の場合、発熱ドット部
２が発生する熱の影響によって、プリントヘッド全体に
たわみが生じることがあり、このことも、発熱ドット部
２を感熱記録紙１４に対して平均的に押圧するという点
において、不適当な状態が現出する。

【００１３】すなわち、上記発熱ドット部２によって発
生させられた熱は、まず放熱板１に伝達され、次いで、
ねじ１１等を介して押さえカバー１０に伝達される。し
たがって、プリントヘッド駆動当初において、放熱板１
の温度が押さえカバー１０の温度より高い状態が発生す
るのであり、このとき、いわゆるバイメタル効果によっ
て、プリントヘッド全体にたわみが生じるのである。

【００１４】この発明は、上記の事情のもとで考えださ
れたものであって、スプリング等の外的な付勢力の助け
を必要とすることなく、発熱ドット部２の感熱記録紙１
４に対する平均的な押圧状態を達成することができると
ともに、放熱板１と押さえカバー１０の温度差によって
生じる熱応力に起因するたわみが発生することがないよ
うに構成し、プリントヘッドが組み込まれる装置の印刷
部の小スペース化および軽重量化を達成しつつ、いわゆ
る熱応力による印字品質の低下をも回避できるようにし
たサーマルプリントヘッドを提供することをその課題と
する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本願発明では、次の技術的手段を講じている。

【００１６】すなわち、本願発明は、列状配置された発
熱抵抗体およびその駆動回路を有し、放熱板上に固定さ
れるヘッド基板と、一側部裏面に形成された端子部が上
記ヘッド基板の一側部表面に形成された端子部に対して
重なるようにして接続されるフレキシブル回路基板と、
上記ヘッド基板に沿って配置され、上記両端子部の重合
部を押圧固定するとともに、上記駆動回路の上方に延出
してこれを保護する押さえカーバーとを備えたサーマル
プリントヘッドにおいて、上記放熱板を、自然状態にお
いて上に凸に湾曲する弾性部材によって形成する一方、
上記ヘッド基板に設ける端子部、および、上記フレキシ
ブル回路基板に設ける端子部を、ともにヘッド基板およ
びフレキシブル回路基板の長手方向中央部の所定長さ範
囲に集中配置するとともに、上記押さえカバーの取付け
は、その長手方向中央部における上記集中配置された両
端子部を対応する部位のみを上記放熱板に対して固定す
るとともに、この押さえカバーの長手方向両端部は、放
熱板に対してその長手方向に相対変位可能に係止するこ
とによって行っていることを特徴とする。

【００１７】

【発明の作用および効果】本願発明においては、放熱板
を、自然状態において上に凸に湾曲する弾性部材によっ
て形成している。弾性部材としては、たとえば、ジュラ
コンあるいはエピタールとの称呼によって知られるエン
ジニアリングプラスチック等が考えられる。そして、こ
の弾性部材によって、自然状態において上に凸に湾曲さ
せる程度は、発熱ドットと、プラテンにバックアップさ
れた感熱記録紙との間の適当な押圧力として期待される
荷重と同等の均等荷重が作用する不静定両持ちばりにお
けるたわみ曲線を、凹凸を逆にしたような曲線が適当で
あると考えられる。

【００１８】このように、本願発明における放熱板は、
あらかじめ上に凸に湾曲した弾性部材によって形成して
いるので、このサーマルプリントヘッドを、湾曲が消失
するように弾性変形された状態となるようにその両端部
を固定することにより、発熱ドット部がその全長にわた
って、平均的な押圧力でプラテンにバックアップされる
感熱記録紙に対して接触することが可能となる。

【００１９】したがって、従来のように、サーマルプリ
ントヘッドをプラテンに向けて弾性的に押圧するための
別途のスプリングを全く省略することができ、ファクシ
ミリやプリンタ等の印刷部のスペース効率を飛躍的に高
めることができ、かつ、これらの装置の大幅な軽量化を
図ることが可能となる。

【００２０】加えて、本願発明においては、放熱板と押
さえ板との組付け構造を、その長手方向中央部のみを互
いに固定し、両端部どうしはその長手方向変位可能に係
止したものとすることにより、かりに放熱板と押さえ板
との間に温度差が生じたとしても、一方の部材の熱膨張
はこれら各部材の両端部どうしが互いにその長手方向に
相対変位可能となっていることにより吸収され、サーマ
ルプリントヘッド全体が熱応力により変形するというこ
ともない。

【００２１】したがって、この場合、スプリング等の別
途の押圧弾性体を必要とすることなく、発熱ドット部を
平均的に感熱記録紙に押圧することができる効果のほ
か、発熱ドット部が発する熱に起因する熱応力によって
サーマルプリントヘッドにたわみが生じることも効果的
に回避され、印字品質が熱に影響されて不安定に変化す
るという問題も回避される。

【００２２】このように、本願発明のサーマルプリント
ヘッドによれば、サーマルプリントヘッドを組み込むた
めの構成を、従来に比較して大幅に簡略化し、そのスペ
ース効率を高めることができるとともに、プリントヘッ
ドを組み込むべきファクシミリやプリンタ等の装置のシ
ャシ部分の重量を著しく軽減することができ、総合的
に、この種のサーマルプリントヘッドが組み込まれた装
置の小型化、低コスト化、および軽量化を促進すること
ができるほか、発熱ドットが発生する熱による印字品質
の不安定化を防止することができるという著しい効果を
発揮する。

【００２３】

【実施例の説明】以下、本願発明の好ましい実施例を、
図１ないし図３を参照しつつ具体的に説明する。なおこ
れらの図において図６に示した従来例と同等の部材ある
いは部分には同一の符号をしてある。

【００２４】図１は、本願発明のサーマルプリントヘッ
ドの一実施例を示す分解斜視図である。放熱板１は、た
とえばジュラコンなどのエンジニアリングプラスチック
によって形成され、図に表れているように、自然状態に
おいて上に凸となるように湾曲させられている。

【００２５】この放熱板１の一側部両面には、従来例と
同様にして、発熱ドット部２と、この発熱ドット部を個
別的にオン・オフして選択加熱制御する駆動ＩＣ４とを
備えるヘッド基板３が添着されている。なお、このヘッ
ド基板３は、放熱板１に比較して薄状であり、したがっ
て、放熱板１の湾曲に応じて添設可能である。また、図
には表れていないが、このヘッド基板３は、接着により
上記放熱板１に固定されるのが通常である。この場合、
ヘッド基板３の全長にわたって接着するのではなく、中
央部のみを放熱板１に対して接着し、それ以外の部分
は、単に重ねられた状態とされる。

【００２６】そして、図１に表れているように、このヘ
ッド基板３の上記駆動ＩＣ配列部を挟んで発熱ドット部
２と反対側に設けられる櫛歯状端子部５は、従来例のよ
うにヘッド基板３の全長にわたって設けられるのではな
く、長手方向の中央部における所定長さ範囲に集中配置
されている。これに伴い、外部からの電力供給あるは信
号伝達を仲介するためのフレキシブル基板７の形態は、
図６の従来例とは大きく異なっている。

【００２７】すなわち、本実施例におけるフレキシブル
回路基板７の長さは、上述のように長手方向中央部分に
集中配置したヘッド基板側の端子部５に重ねられる端子
部９を形成するに充分な長さをもっておれば足り、本実
施例においては、上記放熱板の全長の３分の１以下の長
さに設定してある。なお、このフレキシブル基板７の裏
面には、ガラスエポキシ等で形成された補強板６が裏打
ちされている。

【００２８】上記フレキシブル回路基板７は、その一側
縁裏面に形成した櫛歯状端子部９を、ヘッド基板３の櫛
歯状端子部５の上に重ねるようにして、放熱板１上に、
ねじ１１によって押さえカバー１０と共締め状に固定さ
れる。

【００２９】本実施例においては、二本のねじ１１によ
って、押さえカバー１０の長手方向中央部を、上記フレ
キシブル基板７と共締め状に放熱板１に対して固定して
いる。図２に示すように、上記押さえカバー１０の断面
形状は、図６の従来例とほぼ同様となっており、組付け
状態において上記駆動ＩＣ４の上方をオーバハングして
覆う保護カバー部１０ａを備えるとともに、内面に形成
した保持溝１６に保持されたひも状の弾性体１２が、ヘ
ッド基板側の櫛歯状端子部５とフレキシブル回路７側の
櫛歯状端子部９との接続の確実性を確保するためにフレ
キシブル回路基板７の一部を弾性的に押圧している点も
図６の従来例と同様である。

【００３０】なお、この押さえカバー１０も、放熱板１
と同様の材質、すなわち、エンジニアリングプラスチッ
ク等で形成するとともに、放熱板１と同様に上に凸に湾
曲させられていることが好ましい。

【００３１】一方、上記押さえカバー１０の両端部は、
放熱板１に対して固定するのではなく、放熱板１に対し
てその長手方向の相対移動を許容するように係止するに
とどめている。

【００３２】すなわち、図３に示すように、ねじ１１の
首下部に所定長さを有するカラー１７を套挿した状態
で、このねじ１１を放熱板１に対して螺合する一方、上
記カラー１７が通挿されるべき押さえカバー側の穴１８
の内径を、上記カラー１７の外径により大きな径として
いる。もちろんこの穴の径は、ねじ１１の頭部より小さ
くなっている。図３からわかるように、ねじ１１の頭部
は、カラー１７によって規制されていて押さえカバー１
０に対して締め付け力を与えない。すなわち、このねじ
１１は、その頭部が、押さえカバー１０を係止し、放熱
板からの離脱を防止しているだけである。そして、上述
のように、押さえカバー側の穴１８の内径が、ねじ１１
に套挿されたカラー１７の外径より大きくなっているこ
とから、この押さえカバー１０の端部における放熱板１
に対する相対移動は上記穴１８と上記カラー１７との間
の隙間が許容する範囲において許される。

【００３３】上記放熱板１の湾曲形状は、図４において
模式的に示すように、長手方向全長に均等荷重が作用し
た場合における弾性体不静定両持ちばりのたわみ曲線に
準拠し、このたわみ曲線の凹凸を逆にしたような湾曲形
状にすることが好ましい。このように湾曲させた場合、
凸側に、図４と同等の均等荷重を左右させた場合、この
不静定ばりは、図５に示すように、弾性変形した結果に
おいて、たわみがなくなった直線状態となる。

【００３４】この原理を本願発明に適用する場合につい
てさらに具体的に述べるならば、発熱ドット部２と、こ
れが押圧するべきプラテンにバックアップされた感熱記
録紙との望ましい押圧力と同等の均等荷重を、本願発明
のサーマルプリントヘッドと同等の長さおよび弾性率を
有する直線状のはりの全長にわたって作用させた場合に
生じるたわみ曲線に準拠して、放熱板１のたわみ形状を
設定するのである。

【００３５】以上のように構成した本願発明のサーマル
プリントヘッドを、そのたわみがなくなる程度の強さで
両端部を固定支持させると、発熱ドット部２は、その全
長にわたって、平均的な押圧力で、プラテンにバックア
ップされた感熱記録紙１４に対して押圧させられること
になる。

【００３６】本願発明はまた、放熱板１と押さえカバー
１１との組付けを、その中央部どうしを固定し、両端部
どうしは長手方向相対動可能に係止しているだけである
ので、かりにプリントヘッド駆動状態において発熱ドッ
ト部２によって放熱板１が加熱され、その結果生じる熱
膨張があっても、これによって熱応力が発生することは
ない。すなわち、放熱板１が熱膨張したとしても、その
膨張は、押さえカバーの穴１８と、ねじ１１に套挿され
たカラー１７との間の隙間によって吸収され、上記放熱
板１の熱膨張の影響がなんら押さえカバー１０に伝達さ
れることがないのである。

【００３７】したがって、本願発明に係るサーマルプリ
ントヘッドによれば、上述のように、プリンタに対する
組付け状態において、自己の持つ弾性力によって、発熱
ドット部２をその長手方向各部において平均的にプラテ
ンにバックアップされた感熱記録紙１４に対して弾性押
圧することができ、従来のように、プリントヘッドをプ
ラテンに向けて弾力付勢する別途のスプリングを設ける
必要がなくなり、プリンタ等の装置の構造の簡略化、重
量の軽減、スペース効率の向上を達成することができる
ほか、発熱ドット部２が発生する熱の影響によってプリ
ントヘッドにたわみが生じ、これが印字品質を低下させ
るといった熱による印字品質の不安定状態も同時に回避
される。

【００３８】もちろん、本願発明は、上述の実施例に限
定されるものではない。たとえば、放熱板として、弾性
部材が採用されるべきは必須であるが具体的材質は問わ
れない。すなわち、この放熱板の材質としては、エンジ
ニアリングプラスチック等のほか、ステンレススチール
等を用いることも考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施例の分解斜視図である。

【図２】上記実施例の中央部の横断面図である。

【図３】上記実施例の端部の横断面図である。

【図４】たわみ曲線の設定例を示す模式図である。

【図５】本願発明の作用を説明するための模式図であ
る。

【図６】従来例の横断面図である。

【図７】従来例の組付け例の説明図である。

【符号の説明】

１ 放熱板 ３ ヘッド基板 ５ （ヘッド基板の）端子部 ７ フレキシブル回路基板 ９ （フレキシブル回路基板の）端子部 １０ 押さえカバー

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 列状配置された発熱抵抗体およびその駆
   動回路を有し、放熱板上に固定されるヘッド基板と、一
   側部裏面に形成された端子部が上記ヘッド基板の一側部
   表面に形成された端子部に対して重なるようにして接続
   されるフレキシブル回路基板と、上記ヘッド基板に沿っ
   て配置され、上記両端子部の重合部を押圧固定するとと
   もに、上記駆動回路の上方に延出してこれを保護する押
   さえカーバーとを備えたサーマルプリントヘッドにおい
   て、 上記放熱板を、自然状態において上に凸に湾曲する弾性
   部材によって形成する一方、 上記ヘッド基板に設ける端子部、および、上記フレキシ
   ブル回路基板に設ける端子部を、ともにヘッド基板およ
   びフレキシブル回路基板の長手方向中央部の所定長さ範
   囲に集中配置するとともに、上記押さえカバーの取付け
   は、その長手方向中央部における上記集中配置された両
   端子部を対応する部位のみを上記放熱板に対して固定す
   るとともに、この押さえカバーの長手方向両端部は、放
   熱板に対してその長手方向に相対変位可能に係止するこ
   とによって行っている ことを特徴とする、サーマルプリ
   ントヘッド。