JP3629158B2 - サーマルプリンタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はサーマルプリンタに係わり、特に、サーマルヘッドに蓄熱される熱を適切に放熱することができるサーマルプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、熱転写プリンタ等のサーマルプリンタは、プラテンの前方に記録用紙を支持すると共に、キャリッジに配設されたアルミ等から成るヘッド取付台に、複数の発熱素子が形成されたヘッド基板を有するサーマルヘッドを接着剤等で取り付けている。
これらのサーマルヘッドとプラテンとの間に、ベースフィルムに所望のインクを塗布したインクリボンと前記記録用紙とを狭持し、サーマルヘッドをキャリッジと共にプラテンに沿って移動させながら、前記インクリボンを繰り出し、前記サーマルヘッドの発熱素子を選択的に発熱させることにより、インクリボンのインクを部分的に用紙に転写して、用紙上に所望の画像を印刷するようになっている。
【０００３】
このような熱転写プリンタは、用紙に印刷を行う場合に、発熱素子の発熱がヘッド基板に蓄熱され、この蓄熱された熱がヘッド基板からヘッド取付台を介して外部に放熱されるようになっている。
このように、ヘッド基板に蓄熱された熱が、ヘッド取付台を介して外部に放熱されることによってサーマルヘッドが所定温度以上に上昇することなく、用紙に高品質の印刷を行うことができるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述したような従来のサーマルプリンタは、複数枚の記録用紙に連続して印刷を行うようなときは、印刷開始直後の画像の濃度と、印刷終了直前の画像の濃度にムラが発生することがあった。
その理由は、複数枚の記録用紙に連続して印刷する場合には、発熱素子の発熱がヘッド基板に蓄熱され、この熱が、ヘッド取付台を介しての外部への放熱が間に合わず、ヘッド基板が所定の温度よりも上昇して、印刷終了直前の画像の濃度が印刷開始直後よりも濃くなるためである。
また、発熱素子の発熱が蓄熱されて、ヘッド基板が所定の温度よりも上昇すると、本来の記録領域ではない領域に対して誤ってインクリボンのインクを転写してしまい、印刷汚れを発生させるというようなこともあった。
【０００５】
特に、最近のサーマルプリンタは、印刷画像の高精細化が進んで、発熱素子のドット数が多くなると共にドット間ピッチも非常に狭くなっているので、並列に配列された複数の発熱素子は、列方向の中央部付近、例えば発熱素子のドット数が２４０ドットだと１２０ドット付近の蓄熱が大きくなって、発熱素子の中央部付近と周辺部とで温度差が大きくなる。
そして、この温度差が、発熱素子の中央部付近と周辺部とで１％以上と大きくなり、中央部付近の印刷濃度が周辺部よりも濃くなることがあった。
【０００６】
前述のような複数枚の記録用紙に連続して印刷する場合に、サーマルヘッドが高温になる対策として、ヘッド基板の温度が所定値以上になると制御部からの制御で、印刷を一時中断させて、サーマルヘッドを自然冷却させて、サーマルヘッドの温度が所定値以下になってから印刷を再開させるようにしていた。
そのために、複数枚の用紙を連続して印刷を行うようなときは、印刷途中にサーマルヘッドを冷却させるための待機時間が必要になり、印刷速度が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、前述のような課題を解決して、複数枚の記録用紙に連続して印刷を行っても、印刷を一時中断させることなくヘッド基板に蓄熱される熱を、速やかに放熱させて連続印刷が可能なサーマルプリンタを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段として本発明のサーマルプリンタは、ヘッド基板上に並列状に配列された複数の発熱素子を有するサーマルヘッドと、このサーマルヘッドを取り付けたヘッド取付台と、前記サーマルヘッドをプラテンに対して接離させながら前記プラテンに沿って移動可能なキャリッジとを備え、前記サーマルヘッドと前記ヘッド取付台との間に、その厚さ方向とこの厚さ方向と直交する面方向とで熱伝導率に異方性有する放熱基板を配設し、前記サーマルヘッドの前記発熱素子を発熱させて記録媒体に印刷したときの前記ヘッド基板に蓄熱される熱を前記放熱基板を介して放熱させるようにしたサーマルプリンタであって、前記放熱基板は、前記面方向の熱伝導率が厚さ方向の熱伝導率より大きい構成とした。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１は本発明のサーマルプリンタの斜視図であり、図２〜図４は本発明に係わる第１から第３の実施の形態を説明する斜視図であり、図５、６は本発明の効果を説明する図である。
【００１４】
本発明のサーマルプリンタ１は、図１に示すように、フレーム（図示せず）の所望の位置に平滑な面から成る記録面２ａを有する平板状のプラテン２が配設され、このプラテン２の図示手前側には、ガイドシャフト３に支持され、プラテン２に沿って移動可能なキャリッジ４が配設されている。
このキャリッジ４の中央部には、相互に所定間隔を隔てて一対の回転可能な巻き取りボビン４ａと送り出しボビン４ｂとが、上方に突出するように配設されている。
【００１５】
また、キャリッジ４の上方には、適宜の間隔を隔てて、図示しないフレームに支持された、上下方向に開閉自在な略板状のキャノピ５が配設されている。
このキャノピ５は閉状態において、紙送り機構（図示せず）の出口側の紙押さえとして機能するものであり、キャリッジ４と対向するように配設されと共に、キャリッジ４の移動領域とほぼ同一の長さとされている。
【００１６】
前記キャノピ５の下面側で、キャリッジ４と対峙する所定位置には、リボンカセット６を保持する複数のカセットホルダ（図示せず）が設けられており、このカセットホルダにより、複数のリボンカセット６がキャリッジ４の移動方向に一列状に配設されるようになっている。前記リボンカセット６は中央部には、相互に所定間隔を隔てて一対の回転自在な巻き取りリール６ａと送り出しリール６ｂとが配設されている。
【００１７】
前記巻き取りリール６ａは、リボンカセット４の巻き取りボビン４ａに係合可能になっており、また、送り出しリール６ｂはリボンカセット４の送り出しボビン４ｂに係合可能となっている。
前記巻き取りリール６ａと供給リール６ｂとには、それぞれ所定の色のインクが塗布されたインクリボン７の端部が巻回され、このインクリボン７が所定の方向に走行可能になっている。
【００１８】
前記キャリッジ４には、プラテン２側にダイキャスト用のアルミ等から成るヘッド取付台９が取り付けられれ、このヘッド取付台９のプラテン側にサーマルヘッド８が取り付けられている。このサーマルヘッド８は、図２に示すように、ヘッド基板８ａの一端縁寄りに、ドット状で並列状に配列された複数の発熱素子８ｂが形成されている。
前記発熱素子８ｂは、一端部側が共通電極（図示せず）に、他端部側がパターン状の個別電極（図示せず）とにそれぞれ接続され、前記共通電極と個別電極との端子部（図示せず）が、発熱素子８ｂと反対側のヘッド基板８ａの他端縁側に導出形成されている。
【００１９】
、前記共通電極と個別電極のそれぞれの端子部に、フレキシブル基板１０の回路パターン（図示せず）が溶着等により取り付けられるようになっている。
そして、サーマルヘッド８は、キャリッジ４に設けられたヘッド移動機構（図示せず）により、プラテン２に対して接離させながら、キャリッジ４の移動によりプラテン２に沿って移動可能となっている。
【００２０】
前記サーマルヘッド８は、ヘッド取付台９を介してキャリッジ４に取り付けられ、フレキシブル基板１０を介して、図示しないサーマルプリンタ側の制御部によって通電制御を行って、発熱素子８ｂを選択的に発熱させて、インクリボン７のインクを用紙に転写して所望の画像を印刷するようになっている。
【００２１】
このような構成の本発明のサーマルプリンタは、サーマルヘッド８とヘッド取付台９との間に、放熱基板が配設されている。
そして、本発明の第１の実施の形態のサーマルプリンタ１の放熱基板１１は、例えば熱伝導率が４００Ｗ／ｍ℃と良好な熱伝導性を有すると共に、図２に示す、ヘッド基板８ａの面方向と平行な面方向（矢印Ｘ方向）の熱伝導率が厚さ方向の熱伝導率より大きくなっている。
そのために、発熱素子を発熱させて複数枚の記録用紙に連続して印刷しても、ヘッド基板８ａの中央部付近に蓄熱される熱を速やかに放熱基板１１を介して、矢印Ｘ方向の面方向に速やかに拡散させて周辺部から放熱することができる。
【００２２】
また、本発明の第２の実施の形態として、図３に示すように放熱部材２２の放熱基板２１は、ヘッド基板８ａの面方向と直交する方向の矢印Ｙ方向に異方性を有するものでも良い。このような放熱基板２１は、ヘッド基板８ａに蓄熱された熱を矢印Ｙ方向に速やかに伝達してヘッド取付台９に放熱することができる。
【００２３】
また、本発明の第３の実施の形態として、放熱部材３２は、例えば図４に示すように、サーマルヘッド８の下に第２の実施の形態の矢印Ｙ方向に異方性を有する放熱基板２１と、この放熱基板２１の下に第１の実施の形態の矢印Ｘ方向に異方性を有する放熱基板１１とで構成したものでも良い。
このような放熱部材３２は、ヘッド基板８ａに蓄熱される熱が、放熱基板２１で矢印Ｙ方向に速やかに伝達され、この熱を放熱基板１１で矢印Ｘ方向に速やかに外部に放熱することができる。
【００２４】
前記第３の実施の形態では、放熱基板２１の下に放熱基板１１を配設したもので説明したが、この逆のサーマルヘッドの下に放熱基板１１を配設し、この放熱基板１１の下に放熱基板２１を配設したものでも良い。
【００２５】
また、本発明の第４の実施の形態として、図示を省略するが、放熱部材は、ヘッド基板８ａの面方向と直交する方向に熱伝導率に異方性を有する放熱基板２１と、この放熱基板２１の下面に取り付けた熱伝導率に等方性を有する基板（例えばシリコン基板）とで構成し、この等方性を有する前記基板をヘッド取付台９に取り付けるようにしたものでも良い。
このような放熱部材は、ヘッド基板８ａ蓄熱された熱が、放熱基板２１を介して速やかに熱伝導率に等方性を有する基板、例えばＳｉ基板（熱伝導率が約１５０Ｗ／ｍ℃）に伝達され、この基板でヘッド取付台側と外部とに速やかに放熱することができる。
【００２６】
前述のような本発明の放熱基板１１、２１は、熱伝導率に矢印Ｘ方向、あるいは矢印Ｙ方向に異方性を有する、例えばＡＬＴＨＥＡ（エヌイーケムキャット社製商品名で熱伝導率が４００Ｗ／ｍ℃）を例示することができる。
ちなみに、ダイキャスト用のアルミ等から成るヘッド取付台９の熱伝導率は９６Ｗ／ｍ℃であり、これよりも、放熱基板１１、２１の方が熱伝導率が良好であり且つ異方性を有するので、ヘッド基板８ａの蓄熱を速やかに放熱させる効果がある。
【００２７】
本発明のサーマルプリンタの、サーマルヘッド８の放熱効果を、図５に示す前述した第３の実施の形態を用いたもので説明すると、まず、印刷中にヘッド基板８ａに蓄熱される熱の測定を、図５に示す発熱素子８ｂ近傍で、発熱素子８ｂの列方向の中央部と周辺部の３ポイントＡ、Ｂ、Ｃ点において、例えば熱電対等により測定してみた。
その結果、図６のグラフに示すように、破線で示す放熱基板を使用しない従来のサーマルプリンタは、発熱素子８ｂの中央部のＢ点の温度がＤと高くなり、中央部のＢ点と周辺部のＡ、Ｃ点の温度差がＦと大きくなっていた。また、ヘッド基板内の温度分布（バラツキ）が３％以上と大きかった。そのために、印刷画像に濃度ムラが発生することがあった。
【００２８】
これに対し、本発明のサーマルプリンタは、放熱基板１１、２１を使用することにより、図６の実線で示すように、中央部のＢ点の温度がＥと、従来より低く、このＢ点の温度と周辺部Ａ、Ｃ点との温度差がＧと従来の１／３以下にすることができる。また、ヘッド基板８ａ内の温度分布が１％以下と小さく、濃度ムラのない画像を印刷することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のサーマルプリンタは、サーマルヘッドとヘッド取付台との間に、ヘッド基板の面方向の熱伝導率が厚さ方向の熱伝導率より大きい放熱基板を配設したので、前記サーマルヘッドの前記発熱素子を発熱させて記録媒体に印刷したときの前記ヘッド基板に蓄熱される熱を前記放熱基板を介して
面方向に拡散させて放熱することができる。
そのために、ヘッド基板に蓄熱される熱を速やかに放熱することができ、発熱素子の中央部と周辺部とでの温度差を小さくすることができるので、複数枚の記録用紙に連続して印刷を行っても、ヘッド基板の蓄熱温度が所定値以上に上昇することを抑えることができ、印刷開始直後の画像濃度と、印刷終了直前の画像濃度とに濃度ムラのない、高品質の画像を印刷することができるサーマルプリンタを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るサーマルプリンタの要部を示す斜視図である。
【図２】本発明に係わる第１の実施の形態を説明する概略斜視図である。
【図３】本発明に係わる第２の実施の形態を説明する概略斜視図である。
【図４】本発明に係わる第３の実施の形態を説明する概略斜視図である。
【図５】本発明の効果を説明するための概略斜視図である。
【図６】本発明の効果を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 本発明のサーマルプリンタ
２ プラテン
４ キャリッジ
８ サーマルヘッド
８ａ ヘッド基板
８ｂ 発熱素子
９ ヘッド取付台
１１ 放熱基板

Claims (1)

1. ヘッド基板上に並列状に配列された複数の発熱素子を有するサーマルヘッドと、このサーマルヘッドを取り付けたヘッド取付台と、前記サーマルヘッドをプラテンに対して接離させながら前記プラテンに沿って移動可能なキャリッジとを備え、前記サーマルヘッドと前記ヘッド取付台との間に、その厚さ方向とこの厚さ方向と直交する面方向とで熱伝導率に異方性有する放熱基板を配設し、前記サーマルヘッドの前記発熱素子を発熱させて記録媒体に印刷したときの前記ヘッド基板に蓄熱される熱を前記放熱基板を介して放熱させるようにしたサーマルプリンタであって、
   前記放熱基板は、前記面方向の熱伝導率が厚さ方向の熱伝導率より大きいことを特徴とするサーマルプリンタ。

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