JP3794105B2

JP3794105B2 - Thermal head

Info

Publication number: JP3794105B2
Application number: JP12892497A
Authority: JP
Inventors: 早実杉山
Original assignee: 神鋼電機株式会社
Priority date: 1997-05-19
Filing date: 1997-05-19
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2017-05-19
Also published as: JPH10315518A

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用いて好適なサーマルヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラープリンタなどに用いられる複数の発熱抵抗体が並列に２列で配設されたダブルラインサーマルヘッドの構造を、図５、図６および図７を参照して説明する。図５は、複数の発熱抵抗体が並列に２列で配設されたダブルヘッドラインのサーマルヘッドの斜視図である。図６は、図５に示すサーマルヘッドの平面図である。図７は、図６に示すサーマルヘッドのＡ−Ａ’線視断面図である。
【０００３】
これらの図において、１０２は、ステンレス基板であり、上面にサーマルヘッドの部品が形成されている。１０３は、表面グレーズガラスであり、ステンレス基板１０２の上面に絶縁層として形成されている。１０４は、裏面グレーズガラスであり、ステンレス基板１０２の裏面に絶縁層として形成されている。１０５は、ステンレス基板１０２の突起部であり、ステンレス基板１０２の所定の部分を突出形成したものである。
【０００４】
１０６および１０７は、突起部１０５の側壁部に、表面グレーズガラス３が、それぞれ反紡錘形状に形成されたグレーズ部である。１０８、１０８、・・・は、グレーズ部１０７上面に密着形成された第１の発熱抵抗体であり、共通電極１０９とそれぞれの個別リード電極１１０、１１０、・・・との間の通電状態において熱エネルギーを発生するものである。
【０００５】
１１１、１１１、・・・は、グレーズ部１０６上面に密着形成された第２の発熱抵抗体であり、共通電極１０９とそれぞれの個別リード電極１１２、１１２、・・・との間の通電状態において熱エネルギーを発生するものである。ここで、共通電極１０９は、第１の発熱抵抗体１０８、１０８、・・・および第２の発熱抵抗体１１１、１１１、・・・の全てに共通の電極であり、突起部１０５と接続されている。
【０００６】
１１３は、表面グレーズガラス１０４上面に配設されたコントロールＩＣであり、第１の発熱抵抗体１０８、１０８、・・・に対する通電を制御するものである。１１６、１１６、・・・は、コントロールＩＣ１１５の個別リード接続用パッドであり、それぞれ個別リード線１１２、１１２、・・・の個別リードパッド部１１７、１１７、・・・と、おのおのボンディングワイヤ１１８、１１８、・・・を介して接続されている。
【０００７】
１１９は、フレキシブル基板であり、図に示されないプリンタ本体からコントロールＩＣ１１３を制御するための制御信号が入力される。１２０、１２０、・・・は、フレキシブル基板１１９の接続ターミナル用パッドであり、ワイヤ１２１、１２１、・・・を介して、おのおのコントロールＩＣ１１５の制御信号線用パッド１２２、１２２、・・・に接続されている。
【０００８】
１２３は、表面グレーズガラス１０４上面に配設されたコントロールＩＣであり、第２の発熱抵抗体１１１、１１１、・・・に対する通電を制御するものである。１２４、１２４、・・・は、コントロールＩＣ１２３の個別リード接続用パッドであり、それぞれ個別リード線１１０、１１０、・・・の個別リードパッド部１２５、１２５、・・・と、おのおのボンディングワイヤ１２６、１２６、・・・を介して接続されている。
【０００９】
１２７は、フレキシブル基板であり、図に示されないプリンタ本体からコントロールＩＣ１２３を制御するための制御信号が入力される。１２８、１２８、・・・は、フレキシブル基板１２７の接続ターミナル用パッドであり、ワイヤ１２９、１２９、・・・を介して、おのおのコントロールＩＣ１２３の制御信号線用パッド１３０、１３０、・・・に接続されている。
【００１０】
次に、上述したサーマルヘッドの動作を、図８を参照して説明する。図８は、上述したダブルラインサーマルヘッドの等価回路を示している。この図において、図５の各部に対応する部分には同一の符号を付ける。共通電極１０（図５参照）は、接地されている。
【００１１】
１３１は、接地とコントロールＩＣ１１５の入力端子（図示略）との間に介挿された直流電源であり、サーマルヘッドの第１の発熱抵抗体１０８、１０８、・・・に対して、それぞれが発熱するための駆動電力を供給する。
また、同様に１３２は、サーマルヘッドの第２の発熱抵抗体１１１、１１１、・・・に対して、それぞれが発熱するための駆動電力を供給する。
【００１２】
そして、コントロールＩＣ１１５は、第１の発熱抵抗体１０８、１０８、・・・に対して、入力される第１の印刷データＤＡＴＡ１に応じたパルス幅の第１のパルス電圧Ｖ1を印加するか、または印加しないというスイッチング制御を行う。上記スイッチング制御は、図示しないプリンタ本体より入力される第１のクロック信号ＣＬＯＫ１、第１の印刷データＤＡＴＡ１、第１のラッチ信号ＬＡＴＣＨ１および第１のストローブ信号ＳＴＲＯＢ１に基づいて行われる。
【００１３】
そして、コントロールＩＣ１２３は、第２の発熱抵抗体１１１、１１１、・・・に対して、入力される第２の印刷データＤＡＴＡ２に応じたパルス幅の第２のパルス電圧Ｖ2を印加するか、または印加しないというスイッチング制御を行う。上記スイッチング制御は、図示しないプリンタ本体より入力される第２のクロック信号ＣＬＯＫ２、第２の印刷データＤＡＴＡ２、第１のラッチ信号ＬＡＴＣＨ２および第２のストローブ信号ＳＴＲＯＢ２に基づいて行われる。
【００１４】
上述した、ダブルラインサーマルヘッドには大きく分けて、以下に示す２通りの使い方がある。
▲１▼ おのおののコントロールＩＣへ別々のデータを入力させ、ダブルラインの発熱抵抗体のそれぞれのラインにおいては、別々のプリントを行わせる。原理的には、プリント速度は、発熱抵抗体が１列並んだシングルラインサーマルヘッドのプリント速度の２倍となる。
【００１５】
▲２▼ ダブルラインサーマルヘッドにおいて、１ラインづつのプリントが行われる。すなわち、１ラインのプリントに必要な熱エネルギーを２つの発熱抵抗体のラインで別々に与える。つまり、プリント対象物は、第１の発熱抵抗体において、バイアスエネルギーが供給され、第２の発熱抵抗体において、諧調エネルギーが供給される。このため、プリント速度は、発熱抵抗体が１列並んだシングルラインサーマルヘッドのプリント速度の２倍となる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示されるように、従来のダブルラインサーマルヘッドは、プリントにおける紙送りの方向において、第１の発熱抵抗体と第２の発熱抵抗体とによるプリントが互いに同一直線上に行われるため、プリントの分解能を高めることができない欠点がある。
【００１７】
また、通常の方法で分解能を高めようとすると、たとえば、図９に示す３００ＤＰＩ（Ｄｏｔｓｐｅｒｉｎｃｈ）を図１０に示す倍密度の６００ＤＰＩへするように、発熱抵抗体の加工パターンを微細化して、プリントの密度を上げる以外にない。
【００１８】
ところが、単純にプリントの密度を上げると、以下の問題が発生する。
▲１▼ 発熱抵抗体の加工幅が細くなるほど、発熱抵抗体の抵抗値のバラツキが増大する。
【００１９】
▲２▼ 発熱抵抗体の加工幅が細くなるほど、サーマルヘッドの製造における歩留まりが低下する。
【００２０】
▲３▼ 図９および図１０に示す発熱抵抗体と発熱抵抗体との間の絶縁ギャップの値Ｇは、発熱抵抗体の加工幅に関係なく一定である。この絶縁ギャップ部は、発熱しないため、基本的に熱転写または感熱発色に対して関係しない。ただし、両側の発熱抵抗体の発熱エネルギーを増大させると、この発熱エネルギーの回り込みにより、絶縁ギャップ部においてもプリントが行われる可能性がある。そして、発熱抵抗体の面積に対してこの絶縁ギャップ部の占める面積の比は、発熱抵抗体の加工寸法を微細化するほど大きくなる。そのため、プリント濃度は、低下してしまう。
【００２１】
図９に示す３００ＤＰＩの間隔で形成された発熱抵抗体によるサーマルヘッドにおいて、昇華プリント方式によりプリントした結果を図１１に示す。
また、図１０に示す６００ＤＰＩの間隔で形成された発熱抵抗体によるサーマルヘッドにおいて、昇華プリント方式によりプリントした結果を図１２に示す。
【００２２】
この図１１と図１２とのプリントした結果で明らかなように、プリントに密度を上げるほど、プリント濃度を高くすることが困難となる。そして、たとえば、図１１および図１２に示す８４．７×８４．７μｍ²の１ドット領域に対する、それぞれのプリントされた面積の割合は、４６％と３５％とになる。結果として、３００ＤＰＩから６００ＤＰＩへ分解能を高めることにより、プリント濃度の低下の問題が発生する。
【００２３】
本発明は、このような背景の下になされたもので、抵抗値のバラツキが増大せず、かつ製造時の歩留まりが低下せず、さらにプリントの濃度を高めるサーマルヘッドを提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、サーマルヘッドにおいて、金属材料により形成されており、略中央表面に、長尺方向が基板長さと略同一の長さの突起が突起部として突出形成された基板と、前記突起部と抵抗体膜を介して接続された共通電極部と、前記共通電極部より一方の側の前記基板の表面に形成された第１の絶縁体と、前記共通電極部より他方の側の前記基板の表面に形成された第２の絶縁体と、前記第１の絶縁体の表面に長尺方向に所定の間隔Ｄ１で形成され、かつその一端部が前記共通電極部に電気的に接合された複数の第１の発熱抵抗体と、前記第２の絶縁体の表面に長尺方向に所定の間隔Ｄ１で形成され、かつその一端部が前記共通電極部に電気的に接続された複数の第２の発熱抵抗体と、を具備し、前記第１の発熱抵抗体と前記第２の発熱抵抗値体とが、長尺方向にＤ１＞Ｄ２である間隔Ｄ２ずらされて形成されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のサーマルヘッドにおいて、前記第１の発熱抵抗体と前記第２の発熱抵抗体とは、長尺方向に、間隔Ｄ１の１／２の距離ずらされて形成されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２のいずれかに記載のサーマルヘッドにおいて、前記第１の発熱抵抗体と前記第２の発熱抵抗体との距離は、「（ｎ＋１／２）Ｄ１，ｎは自然数，ｎ≧１」で定められていることを特徴とする。
【００２７】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のサーマルヘッドにおいて、その出力端子が前記第１の発熱抵抗体の他端部に接続され、前記第１の発熱抵抗体の前記他端部と、前記共通電極部との間に、印刷データに応じたパルス幅の第１のパルス電圧を印加する第１の制御手段と、その出力端子が前記第２の発熱抵抗体の他端部に接続され、前記第２の発熱抵抗体の前記他端部と、前記共通電極部との間に、前記印刷データに応じたパルス幅の第２のパルス電圧を印加する第２の制御手段とを具備することを特徴とする。
【００３０】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のサーマルヘッドにおいて、前記第１の絶縁体および前記第２の絶縁体は、共にガラス材料により形成されていることを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態によるサーマルヘッドの外観構成を示す一部裁断斜視図である。図２は、図１に示すＢ−Ｂ’線視断面図である。
【００３２】
これらの図において、１は、ステンレス基板であり、ステンレス層２が表面グレーズガラス３と裏面グレーズガラス４とで挟まれた形状で形成され、上面にサーマルヘッドの部品が配設されている。表面グレーズガラス層３は、ステンレス基層２の上面に絶縁層として形成されている。
【００３３】
裏面グレーズガラス層４は、ステンレス基板２の裏面に絶縁層として形成されている。５は、ステンレス層２の突起部であり、ステンレス層２の所定の部分を突出形成したものである。
【００３４】
６および７は、突起部５の側壁部に、表面グレーズガラス３が、それぞれ反紡錘形状に形成されたグレーズ部である。８は、抵抗体膜であり、第１の発熱抵抗体９、９、・・・と第２の発熱抵抗体１０、１０、・・・とを形成している。第１の発熱抵抗体９、９、・・・は、グレーズ部７上面に密着形成され、共通電極１１とそれぞれの個別リード電極１２、１２、・・・との間の通電状態において熱エネルギーを発生するものである。
【００３５】
第２の発熱抵抗体１０、１０、・・・は、グレーズ部７上面に密着形成され、共通電極１１とそれぞれの個別リード電極１３、１３、・・・との間の通電状態において熱エネルギーを発生するものである。ここで、共通電極１１は、第１の発熱抵抗体９、９、・・・および第２の発熱抵抗体１０、１０、・・・の全てに共通の電極であり、突起部５と抵抗体膜８を介して接続されている。
【００３６】
ここで、第１の発熱抵抗体９、９、・・・と、第２の発熱抵抗体１０、１０、・・・とは、プリント時の紙送り方向（図１に示すＸ方向）において、同一直線上に形成されていない。すなわち、第１の発熱抵抗体９、９、・・・と、第２の発熱抵抗体１０、１０、・・・とは、どちらもピッチ（間隔）の値が「Ｐ」で形成されているが、第１の発熱抵抗体９、９、・・・と、第２の発熱抵抗体１０、１０、・・・とは、配設されている位置が、相対的に「Ｐ／２」づつずれた図３に示す形状（以下、千鳥状とする）となっている。
【００３７】
また、第１発熱抵抗体９、９、・・・と、第２の発熱抵抗体１０、１０、・・・との間の距離Ｄは、副走査方向のプリントピッチが等間隔となるように定められている。すなわち、基本的には、以下の式で表される値である。
Ｄ＝（ｎ＋１／２）×Ｐ（ｎは自然数、ｎ≧１）
さらに、図３に示す一実施形態の絶縁ギャップＧは、図９および図１０に示す従来例の絶縁ギャップＧと比較して大きな値となっている。
【００３８】
図２において、１４は、保護膜であり、印字される用紙との接触による摩耗から、第１の発熱抵抗体９、９、・・・および第２の発熱抵抗体１０、１０、・・・を保護している。
【００３９】
図１および図２において、１５は、表面グレーズガラス層３の上面に配設されたコントロールＩＣであり、第１の発熱抵抗体９、９、・・・に対する通電を制御するものである。１６、１６、・・・は、コントロールＩＣ１５の個別リード接続用パッドであり、それぞれ個別リード線１２、１２、・・・の個別リードパッド部１７、１７、・・・と、おのおのボンディングワイヤ１８、１８、・・・を介して接続されている。
【００４０】
１９は、フレキシブル基板であり、図に示されないプリンタ本体からコントロールＩＣ１５を制御するための制御信号が入力される。２０、２０、・・・は、フレキシブル基板１９の接続ターミナル用パッドであり、ワイヤ２１、２１、・・・を介して、おのおのコントロールＩＣ１５の制御信号線用パッド２２、２２、・・・に接続されている。
【００４１】
２３は、表面グレーズガラス３の上面に配設されたコントロールＩＣであり、第２の発熱抵抗体１０、１０、・・・に対する通電を制御するものである。２４、２４、・・・は、コントロールＩＣ２３の個別リード接続用パッドであり、それぞれ個別リード線１３、１３、・・・の個別リードパッド部２５、２５、・・・と、おのおのボンディングワイヤ２６、２６、・・・を介して接続されている。
【００４２】
２７は、フレキシブル基板であり、図に示されないプリンタ本体からコントロールＩＣ２３を制御するための制御信号が入力される。２８、２８、・・・は、フレキシブル基板２７の接続ターミナル用パッドであり、ワイヤ２９、２９、・・・を介して、おのおのコントロールＩＣ１２３の制御信号線用パッド３０、３０、・・・に接続されている。
【００４３】
次に、上述した一実施形態の動作を図１および図８を参照して説明する。図８に示す等価回路は、図１に示すサーマルヘッドの等価回路である。この図において、図１の各部に対応する部分には同一の符号を付ける。共通電極１１（図１参照）は、接地されている。１３１は、接地とコントロールＩＣ１５の入力端子（図示略）との間に介挿された直流電源であり、サーマルヘッドの第１の発熱抵抗体９、９、・・・に対して、それぞれが発熱するための駆動電力を供給する。
また、同様に１３２は、接地とコントロールＩＣ２３の入力端子（図示略）との間に介挿された直流電源であり、サーマルヘッドの第２の発熱抵抗体１０、１０、・・・に対して、それぞれが発熱するための駆動電力を供給する。
【００４４】
そして、コントロールＩＣ１５は、第１の発熱抵抗体９、９、・・・に対して、入力される第１の印刷データＤＡＴＡ１に応じたパルス幅の第１のパルス電圧Ｖ1を印加するか、または印加しないというスイッチング制御を行う。上記スイッチング制御は、図示しないプリンタ本体より入力される第１のクロック信号ＣＬＯＫ１、第１の印刷データＤＡＴＡ１、第１のラッチ信号ＬＡＴＣＨ１および第１のストローブ信号ＳＴＲＯＢ１に基づいて行われる。
【００４５】
そして、コントロールＩＣ２３は、第２の発熱抵抗体１０、１０、・・・に対して、入力される第２の印刷データＤＡＴＡ２に応じたパルス幅の第２のパルス電圧Ｖ2を印加するか、または印加しないというスイッチング制御を行う。上記スイッチング制御は、図示しないプリンタ本体より入力される第２のクロック信号ＣＬＯＫ２、第２の印刷データＤＡＴＡ２、第１のラッチ信号ＬＡＴＣＨ２および第２のストローブ信号ＳＴＲＯＢ２に基づいて行われる。
【００４６】
たとえば、図示していないプリンタ本体から送られてくる一定周期のクロック信号ＣＬＫ１に同期して、第１の発熱抵抗体９、９、・・・に対応した印刷データＤＡＴＡ１がコントロールＩＣ１５に送られてくる。そして、印刷データＤＡＴＡ１は、ラッチ信号ＬＡＴＣＨ１の「立ち上がり」でコントロールＩＣ１５の記憶部へ記憶される。この記憶された情報に基づき、たとえば、ストローブ信号ＳＴＲＯＢ１が「１」のとき、第１の発熱抵抗体９、９、・・・は、対応する印刷データＤＡＴＡ１の示す時間において通電され、熱エネルギーを発生する。
【００４７】
同様に、たとえば、図示していないプリンタ本体から送られてくる一定周期のクロック信号ＣＬＫ２に同期して、第２の発熱抵抗体１０、１０、・・・に対応した印刷データＤＡＴＡ２がコントロールＩＣ２３に送られてくる。そして、印刷データＤＡＴＡ２は、ラッチ信号ＬＡＴＣＨ２の「立ち上がり」でコントロールＩＣ２３の記憶部へ記憶される。この記憶された情報に基づき、たとえば、ストローブ信号ＳＴＲＯＢ２が「１」のとき、第２の発熱抵抗体１０、１０、・・・は、対応する印刷データＤＡＴＡ２の示す時間において通電され、熱エネルギーを発生する。
【００４８】
そして、次のラインをプリントするため、下記送りが図に示されないプリンタ本体により行われる。この一実施形態の６００ＤＰＩのサーマルヘッドを用いたプリンタにおいて、プリント時における１ライン当たりの用紙搬送の距離は、３００ＤＰＩのプリンタにおける１ライン当たりの用紙搬送の距離の１／２となる。
【００４９】
上述した操作により、図３に示す第１の発熱抵抗体９、９、・・・と、第２の発熱抵抗体１０、１０、・・・との形状を持つサーマルヘッドにおいて、昇華プリント方式によるプリント結果を図４に示す。図４の結果からも判るように、第１の発熱抵抗体９、９、・・・のプリントしたドットと、第２の発熱抵抗体１０、１０、・・・のプリントしたドットとが、ドット領域において互い違いにプリントされ、ドット密度が高くなり、しかも主走査方向で重なり合うため、プリントの濃度は、高められる。
【００５０】
そして、１ドット領域の面積に対するプリントされたドットの面積の比は、図９に示す３００ＤＰＩの４６％および図１０に示す６００ＤＰＩの３５％に対して１０３％と向上している。
【００５１】
また、実際のプリント濃度を測定した結果、一実施形態のサーマルヘッドのマクベス濃度値は、「２．２」であり、図９に示すサーマルヘッドのマクベス濃度値「１．８」および図１０に示すサーマルヘッドのマクベス濃度値「１．４」に比較して、大幅に向上している。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、サーマルヘッドにおいて、その中央表面に所定長さの共通電極部が突出形成された基板と、前記共通電極部より一方の側の、前記基板の表面に形成された第１の絶縁体と、前記共通電極部より他方の側の、前記基板の表面に形成された第２の絶縁体と、前記第１の絶縁体の表面に長尺方向に所定の間隔Ｄ１で形成され、かつその一端部が前記共通電極部に電気的に接合された複数の第１の発熱抵抗体と、前記第２の絶縁体の表面に長尺方向に所定の間隔Ｄ１で形成され、かつその一端部が前記共通電極部に電気的に接合された複数の第２の発熱抵抗体とを具備し、前記第１の発熱抵抗体と前記第２の発熱抵抗体とが、長尺方向にＤ１＞Ｄ２である間隔Ｄ２ずらされて形成されているため、第１の発熱抵抗体によりプリントされるドットと、第２の発熱抵抗体によりプリントされるドットとが互い違いに千鳥状の位置関係となるので、プリントされるドットの密度が高められ、かつ、これらの発熱抵抗体の加工寸法が、従来とほぼ同一なので発熱抵抗体の抵抗値のバラツキや歩留まりの低下を起こさずサーマルヘッドを製造できる効果がある。
【００５３】
請求項２記載の発明によれば、サーマルヘッドにおいて、前記第１の発熱抵抗体と前記第２の発熱抵抗体とは、長尺方向に、間隔Ｄ１の１／２の距離ずらされて形成されているため、第１の発熱抵抗体によりプリントされるドットと、第２の発熱抵抗体によりプリントされるドットとが互い違いに千鳥状の位置関係となるので、プリントされるドットの密度が高められる効果がある。
【００５４】
請求項３記載の発明によれば、サーマルヘッドにおいて、前記第１の発熱抵抗体と前記第２の発熱抵抗体との間隔は、印刷時において、走査方向と副走査方向との印刷間隔が等しくなる値であるため、第１の発熱抵抗体によりプリントされるドットと、第２の発熱抵抗体によりプリントされるドットとが互い違いに一定の間隔で千鳥状の位置関係となるので、プリント結果が見やすくなる効果がある。
【００５５】
請求項４記載の発明によれば、サーマルヘッドにおいて、その出力端子が前記第１の発熱抵抗体の他端部に接続され、前記第１の発熱抵抗体の前記他端部と、前記共通電極部との間に、印刷データに応じたパルス幅の第１のパルス電圧を印加する第１の制御手段と、その出力端子が前記第２の発熱抵抗体の他端部に接続され、前記第２の発熱抵抗体の前記他端部と、前記共通電極部との間に、前記印刷データに応じたパルス幅の第２のパルス電圧を印加する第２の制御手段とを具備するため、第１の発熱抵抗体と第２の発熱抵抗体との発熱制御を別々に行うことが可能なので、各発熱抵抗体の前後の発熱における発熱エネルギーを考慮したきめ細かな制御ができ、かつ、第１の発熱抵抗体と第２の発熱抵抗体とで異なったデータをプリントできる効果がある。
【００５６】
請求項５記載の発明によれば、サーマルヘッドにおいて、前記基板は、金属材料により形成されているため、突出形成された共通電極部に大電流を流すことが可能となり、かつ、発熱抵抗体の熱エネルギーによるストレスに対応できる効果がある。
【００５７】
請求項６記載の発明によれば、サーマルヘッドにおいて、前記共通電極部の幅は、０ｍｍを超え、２ｍｍ以下で形成されるため、第１の発熱抵抗体のドットのラインと第２の発熱抵抗体のドットのラインとの間隔が狭められるので、これらの発熱抵抗体を同時にプリントさせる場合のドット密度を上げる効果がある。
【００５８】
請求項７記載の発明によれば、サーマルヘッドにおいて、前記第１の絶縁体および前記第２の絶縁体は、共にガラス材料により形成されているため、容易に作成でき、かつ高い絶縁性をもつ効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるサーマルヘッドの外観構成を示す表面図である。
【図２】図１に示すＢ−Ｂ’線視断面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるサーマルヘッドの発熱抵抗体の加工状態を示す図である。
【図４】図３に示す発熱抵抗体を持つサーマルヘッドにおける昇華プリント方式によるプリント結果を示す図である。
【図５】従来のサーマルヘッドの外観構成を示す斜視図である。
【図６】従来のサーマルヘッドの外観構成を示す表面図である。
【図７】図６に示すＡ−Ａ’線視断面図である。
【図８】サーマルヘッドの電気的構成を示す等価回路の図である。
【図９】３００ＤＰＩのサーマルヘッドにおける発熱抵抗体の加工状態を示す図である。
【図１０】６００ＤＰＩのサーマルヘッドにおける発熱抵抗体の加工状態を示す図である。
【図１１】図９に示す発熱抵抗体を持つサーマルヘッドにおける昇華プリント方式によるプリント結果を示す図である。
【図１２】図１０に示す発熱抵抗体を持つサーマルヘッドにおける昇華プリント方式によるプリント結果を示す図である。
【符号の説明】
１ステンレス基板
２ステンレス層
３表面グレーズガラス層
４裏面グレーズガラス層
５突起部
６、７グレーズ部
８半導体膜
９第１の発熱抵抗体
１０第２の発熱抵抗体
１１共通電極
１５、２３コントロールＩＣ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thermal head suitable for use in a thermal printer.
[0002]
[Prior art]
The structure of a double line thermal head in which a plurality of heating resistors used in a color printer or the like are arranged in two rows in parallel will be described with reference to FIGS. 5, 6 and 7. FIG. FIG. 5 is a perspective view of a double headline thermal head in which a plurality of heating resistors are arranged in two rows in parallel. FIG. 6 is a plan view of the thermal head shown in FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of the thermal head shown in FIG.
[0003]
In these drawings, reference numeral 102 denotes a stainless steel substrate on which a thermal head component is formed. Reference numeral 103 denotes a surface glaze glass, which is formed on the upper surface of the stainless steel substrate 102 as an insulating layer. Reference numeral 104 denotes a back surface glaze glass, which is formed on the back surface of the stainless steel substrate 102 as an insulating layer. Reference numeral 105 denotes a protruding portion of the stainless steel substrate 102, which is formed by protruding a predetermined portion of the stainless steel substrate 102.
[0004]
Reference numerals 106 and 107 denote glaze portions in which the surface glaze glass 3 is formed in an anti-spindle shape on the side wall portion of the protrusion portion 105. 108, 108,... Are first heating resistors formed in close contact with the upper surface of the glaze portion 107. In the energized state between the common electrode 109 and the individual lead electrodes 110, 110,. It generates heat energy.
[0005]
111, 111,... Are second heating resistors formed in close contact with the upper surface of the glaze portion 106, and in the energized state between the common electrode 109 and the individual lead electrodes 112, 112,. It generates heat energy. Here, the common electrode 109 is an electrode common to all of the first heating resistors 108, 108,... And the second heating resistors 111, 111,. ing.
[0006]
Reference numeral 113 denotes a control IC disposed on the upper surface of the surface glaze glass 104, which controls energization of the first heating resistors 108, 108,. 116, 116,... Are individual lead connection pads of the control IC 115, and individual lead pads 117, 117,... Of the individual lead wires 112, 112,. 118,... Are connected.
[0007]
Reference numeral 119 denotes a flexible substrate to which a control signal for controlling the control IC 113 is input from a printer main body (not shown). 120, 120,... Are connection terminal pads of the flexible substrate 119, which are connected to the control signal line pads 122, 122,... Of the control IC 115 via the wires 121, 121,. Has been.
[0008]
Reference numeral 123 denotes a control IC disposed on the upper surface of the surface glaze glass 104, which controls energization of the second heating resistors 111, 111,. , 124 are individual lead connection pads of the control IC 123, and individual lead pad portions 125, 125,... Of individual lead wires 110, 110,. 126,... Are connected.
[0009]
Reference numeral 127 denotes a flexible substrate to which a control signal for controlling the control IC 123 is input from a printer main body (not shown). 128, 128,... Are connection terminal pads of the flexible substrate 127, which are connected to the control signal line pads 130, 130,... Of the control IC 123 via wires 129, 129,. Has been.
[0010]
Next, the operation of the thermal head described above will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows an equivalent circuit of the above-described double line thermal head. In this figure, parts corresponding to those in FIG. The common electrode 10 (see FIG. 5) is grounded.
[0011]
131 is a DC power supply interposed between the ground and an input terminal (not shown) of the control IC 115, and each generates heat with respect to the first heating resistors 108, 108,. To supply driving power.
Similarly, 132 supplies driving power for generating heat to the second heating resistors 111, 111,... Of the thermal head.
[0012]
Then, the control IC 115 applies a first pulse voltage V1 having a pulse width corresponding to the first print data DATA1 input to the first heating resistors 108, 108,. Switching control not to apply is performed. The switching control is performed based on a first clock signal CLOK1, a first print data DATA1, a first latch signal LATCH1, and a first strobe signal STROB1 input from a printer main body (not shown).
[0013]
Then, the control IC 123 applies a second pulse voltage V2 having a pulse width corresponding to the input second print data DATA2 to the second heating resistors 111, 111,. Switching control not to apply is performed. The switching control is performed based on a second clock signal CLOK2, a second print data DATA2, a first latch signal LATCH2, and a second strobe signal STROB2 input from a printer main body (not shown).
[0014]
The double line thermal head described above can be broadly divided into the following two methods.
(1) Separate data is input to each control IC, and separate printing is performed on each line of the double line heating resistor. In principle, the printing speed is twice the printing speed of a single line thermal head in which one row of heating resistors is arranged.
[0015]
(2) In a double line thermal head, printing is performed line by line. That is, the heat energy required for one line of printing is separately applied to the two heating resistor lines. That is, the print object is supplied with bias energy in the first heating resistor, and supplied with gradation energy in the second heating resistor. For this reason, the printing speed is twice the printing speed of the single line thermal head in which the heating resistors are arranged in a row.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, as shown in FIG. 6, in the conventional double line thermal head, printing by the first heating resistor and the second heating resistor is performed on the same straight line in the paper feeding direction in printing. Therefore, there is a drawback that the resolution of printing cannot be increased.
[0017]
Further, when trying to increase the resolution by a normal method, for example, the processing pattern of the heating resistor is made fine so that 300 DPI (Dots per inch) shown in FIG. 9 is changed to 600 DPI of double density shown in FIG. There is nothing but to increase the print density.
[0018]
However, simply increasing the print density causes the following problems.
(1) As the processing width of the heating resistor becomes narrower, the variation in the resistance value of the heating resistor increases.
[0019]
{Circle around (2)} The yield in manufacturing the thermal head decreases as the processing width of the heating resistor becomes smaller.
[0020]
(3) The value G of the insulation gap between the heating resistor and the heating resistor shown in FIGS. 9 and 10 is constant regardless of the processing width of the heating resistor. Since this insulating gap portion does not generate heat, it is basically not related to thermal transfer or thermal color development. However, if the heat generation energy of the heat generating resistors on both sides is increased, there is a possibility that printing will be performed also in the insulating gap portion due to the wraparound of the heat generation energy. The ratio of the area occupied by the insulating gap portion to the area of the heating resistor increases as the processing size of the heating resistor is reduced. As a result, the print density decreases.
[0021]
FIG. 11 shows the result of printing by the sublimation printing method in the thermal head using the heating resistor formed at intervals of 300 DPI shown in FIG.
FIG. 12 shows the result of printing by the sublimation printing method in the thermal head using the heating resistor formed at intervals of 600 DPI shown in FIG.
[0022]
As is apparent from the results of printing in FIGS. 11 and 12, it is difficult to increase the print density as the print density is increased. For example, the ratios of the printed areas to one dot area of 84.7 × 84.7 μm ² shown in FIGS. 11 and 12 are 46% and 35%. As a result, increasing the resolution from 300 DPI to 600 DPI causes the problem of reduced print density.
[0023]
The present invention has been made under such a background, and it is an object of the present invention to provide a thermal head that does not increase the variation in resistance value, does not decrease the manufacturing yield, and further increases the density of the print. To do.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a thermal head, formed of a metal material, and a substrate on which a protrusion having a length substantially equal to the length of the substrate protrudes as a protrusion on a substantially central surface; A common electrode connected to the protrusion through a resistor film; a first insulator formed on the surface of the substrate on one side of the common electrode; and the other side of the common electrode A second insulator formed on the surface of the substrate, and a surface of the first insulator formed on the surface of the first insulator at a predetermined interval D1, and one end thereof is electrically connected to the common electrode portion. A plurality of joined first heating resistors and a surface of the second insulator are formed at a predetermined distance D1 in the longitudinal direction, and one end thereof is electrically connected to the common electrode portion. A plurality of second heating resistors, and the first heating resistors and the first heating resistors. A heating resistor value body, characterized in that it is formed is offset distance D2 is D1> D2 in the longitudinal direction.
[0025]
According to a second aspect of the invention, in the thermal head according to claim 1 Symbol placement, wherein the first heating resistor and the second heating resistor, in the longitudinal direction, the distance 1/2 the interval D1 Shifts It is characterized by being formed.
[0026]
請 Motomeko 3 the described invention, in the thermal head according to claim 1 or claim 2, the distance between the first heating resistor and the second heating resistor, "(n + 1 / 2) D1 and n are natural numbers, n ≧ 1 ” .
[0027]
According to a fourth aspect of the present invention, in the thermal head according to any one of the first to third aspects, an output terminal of the thermal head is connected to the other end of the first heating resistor, and the first heating resistor is provided. A first control means for applying a first pulse voltage having a pulse width corresponding to print data between the other end of the body and the common electrode portion; and an output terminal of the first control resistor. A second pulse voltage connected to the other end portion of the body and applying a second pulse voltage having a pulse width corresponding to the print data between the other end portion of the second heating resistor and the common electrode portion. 2 control means.
[0030]
According to a fifth aspect of the present invention, in the thermal head according to any one of the first to fourth aspects, the first insulator and the second insulator are both formed of a glass material. Features.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially cut perspective view showing an external configuration of a thermal head according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along line BB ′ shown in FIG.
[0032]
In these drawings, reference numeral 1 denotes a stainless steel substrate, in which a stainless steel layer 2 is formed in a shape sandwiched between a front glaze glass 3 and a back glaze glass 4, and a thermal head component is disposed on the upper surface. The surface glaze glass layer 3 is formed as an insulating layer on the upper surface of the stainless base layer 2.
[0033]
The back glaze glass layer 4 is formed as an insulating layer on the back surface of the stainless steel substrate 2. Reference numeral 5 denotes a protruding portion of the stainless steel layer 2, which is formed by protruding a predetermined portion of the stainless steel layer 2.
[0034]
Reference numerals 6 and 7 denote glaze portions in which the surface glaze glass 3 is formed in an anti-spindle shape on the side wall portion of the protrusion 5. Reference numeral 8 denotes a resistor film, which forms first heating resistors 9, 9,... And second heating resistors 10, 10,. The first heat generating resistors 9, 9,. It is what happens.
[0035]
The second heating resistors 10, 10,... Are formed in close contact with the upper surface of the glaze portion 7, and provide thermal energy in the energized state between the common electrode 11 and the individual lead electrodes 13, 13,. It is what happens. Here, the common electrode 11 is an electrode common to all of the first heating resistors 9, 9,... And the second heating resistors 10, 10,. They are connected via the membrane 8.
[0036]
Here, the first heating resistors 9, 9,... And the second heating resistors 10, 10,... Are in the paper feeding direction during printing (X direction shown in FIG. 1). They are not formed on the same straight line. That is, both the first heating resistors 9, 9,... And the second heating resistors 10, 10,... Are formed with a pitch (interval) value of “P”. However, the positions where the first heating resistors 9, 9,... And the second heating resistors 10, 10,. The shifted shape shown in FIG. 3 (hereinafter referred to as a staggered pattern) is obtained.
[0037]
Further, the distance D between the first heating resistors 9, 9,... And the second heating resistors 10, 10,... Is such that the print pitch in the sub-scanning direction is equal. It has been established. That is, it is basically a value represented by the following formula.
D = (n + 1/2) × P (n is a natural number, n ≧ 1)
Furthermore, the insulation gap G of one embodiment shown in FIG. 3 has a larger value than the conventional insulation gap G shown in FIGS. 9 and 10.
[0038]
In FIG. 2, reference numeral 14 denotes a protective film, and the first heating resistors 9, 9,... And the second heating resistors 10, 10,. Is protecting.
[0039]
1 and 2, reference numeral 15 denotes a control IC disposed on the upper surface of the surface glaze glass layer 3, which controls energization to the first heating resistors 9, 9,. , 16 are individual lead connection pads of the control IC 15, and individual lead pad portions 17, 17,... Of the individual lead wires 12, 12,. 18,... Are connected.
[0040]
Reference numeral 19 denotes a flexible substrate to which a control signal for controlling the control IC 15 is input from a printer main body (not shown). 20, 20,... Are connection terminal pads of the flexible substrate 19, and are connected to the control signal line pads 22, 22,... Of the control IC 15 through the wires 21, 21,. Has been.
[0041]
Reference numeral 23 denotes a control IC disposed on the upper surface of the surface glaze glass 3, which controls energization of the second heating resistors 10, 10,. 24, 24,... Are individual lead connection pads of the control IC 23. The individual lead pads 25, 25,... Of the individual lead wires 13, 13,. 26,... Are connected.
[0042]
A flexible substrate 27 receives a control signal for controlling the control IC 23 from a printer main body (not shown). 28, 28,... Are connection terminal pads of the flexible substrate 27, which are connected to the control signal line pads 30, 30,... Of the control IC 123 via wires 29, 29,. Has been.
[0043]
Next, the operation of the above-described embodiment will be described with reference to FIGS. The equivalent circuit shown in FIG. 8 is an equivalent circuit of the thermal head shown in FIG. In this figure, parts corresponding to those in FIG. The common electrode 11 (see FIG. 1) is grounded. 131 is a DC power source interposed between the ground and the input terminal (not shown) of the control IC 15, and each generates heat with respect to the first heating resistors 9, 9,. To supply driving power.
Similarly, reference numeral 132 denotes a DC power source interposed between the ground and an input terminal (not shown) of the control IC 23, and with respect to the second heating resistors 10, 10,. , Each of which supplies driving power for generating heat.
[0044]
Then, the control IC 15 applies a first pulse voltage V1 having a pulse width corresponding to the input first print data DATA1 to the first heating resistors 9, 9,. Switching control not to apply is performed. The switching control is performed based on a first clock signal CLOK1, a first print data DATA1, a first latch signal LATCH1, and a first strobe signal STROB1 input from a printer main body (not shown).
[0045]
Then, the control IC 23 applies a second pulse voltage V2 having a pulse width corresponding to the input second print data DATA2 to the second heating resistors 10, 10,. Switching control not to apply is performed. The switching control is performed based on a second clock signal CLOK2, a second print data DATA2, a first latch signal LATCH2, and a second strobe signal STROB2 input from a printer main body (not shown).
[0046]
For example, the print data DATA1 corresponding to the first heating resistors 9, 9,... Is sent to the control IC 15 in synchronization with a clock signal CLK1 sent from a printer main body (not shown). come. The print data DATA1 is stored in the storage unit of the control IC 15 when the latch signal LATCH1 rises. Based on this stored information, for example, when the strobe signal STROB1 is “1”, the first heating resistors 9, 9,... Are energized at the time indicated by the corresponding print data DATA1, and the heat energy is reduced. appear.
[0047]
Similarly, for example, print data DATA2 corresponding to the second heating resistors 10, 10,... Is sent to the control IC 23 in synchronization with a clock signal CLK2 having a fixed period sent from a printer main body (not shown). Will be sent. The print data DATA2 is stored in the storage unit of the control IC 23 when the latch signal LATCH2 rises. Based on this stored information, for example, when the strobe signal STROB2 is “1”, the second heating resistors 10, 10,... Are energized at the time indicated by the corresponding print data DATA2, and the thermal energy is reduced. appear.
[0048]
Then, in order to print the next line, the following feed is performed by a printer main body not shown in the figure. In the printer using the 600 DPI thermal head of this embodiment, the distance of paper conveyance per line during printing is ½ of the distance of paper conveyance per line in the 300 DPI printer.
[0049]
By the above-described operation, in the thermal head having the shape of the first heating resistors 9, 9,... And the second heating resistors 10, 10,. The print result is shown in FIG. As can be seen from the results of FIG. 4, the dots printed by the first heating resistors 9, 9,... And the dots printed by the second heating resistors 10, 10,. The print density is increased because the dots are printed alternately in the area, the dot density is high, and the dots overlap in the main scanning direction.
[0050]
The ratio of the printed dot area to the area of one dot region is improved to 103% compared with 46% of 300 DPI shown in FIG. 9 and 35% of 600 DPI shown in FIG.
[0051]
Further, as a result of measuring the actual print density, the Macbeth density value of the thermal head of one embodiment is “2.2”, and the Macbeth density value “1.8” of the thermal head shown in FIG. Compared to the Macbeth density value “1.4” of the thermal head shown, it is greatly improved.
[0052]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, in the thermal head, the substrate is formed with a common electrode portion having a predetermined length protruding from the central surface thereof, and is formed on the surface of the substrate on one side of the common electrode portion. A first insulator, a second insulator formed on the surface of the substrate on the other side of the common electrode portion, and a predetermined distance D1 in the longitudinal direction on the surface of the first insulator. And a plurality of first heating resistors whose one end is electrically joined to the common electrode portion and a surface of the second insulator at a predetermined interval D1 in the longitudinal direction. A plurality of second heating resistors electrically connected to the common electrode portion, and the first heating resistor and the second heating resistor are long. Since the distance D2 is shifted in the direction of D1> D2, the first heating resistor Since the dots to be printed and the dots printed by the second heating resistor are alternately staggered, the density of the dots to be printed is increased, and the processing dimensions of these heating resistors are increased. However, since it is almost the same as the conventional one, there is an effect that the thermal head can be manufactured without causing the resistance value variation of the heating resistor and the yield reduction.
[0053]
According to a second aspect of the present invention, in the thermal head, the first heating resistor and the second heating resistor are formed by being shifted in the longitudinal direction by a distance of ½ of the distance D1. Therefore, since the dots printed by the first heating resistor and the dots printed by the second heating resistor are alternately staggered, the density of the printed dots is increased. effective.
[0054]
According to a third aspect of the present invention, in the thermal head, the interval between the first heating resistor and the second heating resistor is equal to the printing interval in the scanning direction and the sub-scanning direction during printing. Since the dots printed by the first heating resistor and the dots printed by the second heating resistor are alternately staggered at a constant interval, the print result is It has the effect of making it easier to see.
[0055]
According to a fourth aspect of the present invention, in the thermal head, its output terminal is connected to the other end of the first heating resistor, the other end of the first heating resistor, and the common electrode. A first control means for applying a first pulse voltage having a pulse width corresponding to the print data, and an output terminal of the first control means connected to the other end of the second heating resistor. A second control unit that applies a second pulse voltage having a pulse width corresponding to the print data between the other end of the second heating resistor and the common electrode unit; Since the heat generation control of the first heat generation resistor and the second heat generation resistor can be performed separately, fine control in consideration of the heat generation energy in the heat generation before and after each heat generation resistor can be performed, and the first Print different data for the heating resistor and the second heating resistor There is that effect.
[0056]
According to the invention described in claim 5, in the thermal head, since the substrate is formed of a metal material, a large current can be passed through the projecting common electrode portion, and the heating resistor There is an effect that can cope with the stress caused by thermal energy.
[0057]
According to a sixth aspect of the present invention, in the thermal head, since the width of the common electrode portion is greater than 0 mm and less than or equal to 2 mm, the dot line of the first heating resistor and the second heating resistor Since the interval between the body dot lines is narrowed, there is an effect of increasing the dot density when these heating resistors are printed simultaneously.
[0058]
According to a seventh aspect of the present invention, in the thermal head, since both the first insulator and the second insulator are made of a glass material, they can be easily formed and have a high insulating property. effective.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a surface view showing an external configuration of a thermal head according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line BB ′ shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a processing state of a heating resistor of a thermal head according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing a printing result by a sublimation printing method in a thermal head having a heating resistor shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a perspective view showing an external configuration of a conventional thermal head.
FIG. 6 is a surface view showing an external configuration of a conventional thermal head.
7 is a cross-sectional view taken along line AA ′ shown in FIG. 6. FIG.
FIG. 8 is an equivalent circuit diagram showing the electrical configuration of the thermal head.
FIG. 9 is a diagram showing a processing state of a heating resistor in a 300 DPI thermal head.
FIG. 10 is a diagram showing a processing state of a heating resistor in a 600 DPI thermal head.
11 is a diagram showing a printing result by a sublimation printing method in a thermal head having a heating resistor shown in FIG.
12 is a diagram showing a printing result by a sublimation printing method in a thermal head having a heating resistor shown in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stainless steel substrate 2 Stainless steel layer 3 Front surface glaze glass layer 4 Back surface glaze glass layer 5 Protrusion part 6, 7 Glaze part 8 Semiconductor film 9 1st heat generating resistor 10 2nd heat generating resistor 11 Common electrode 15, 23 Control IC

Claims

A substrate formed of a metal material, and having a projection in which a projection having a length substantially equal to the substrate length is formed as a projection on a substantially central surface;
A common electrode portion connected to the protruding portion via a resistor film;
A first insulator formed on the surface of the substrate on one side of the common electrode portion;
A second insulator formed on the surface of the substrate on the other side of the common electrode portion;
A plurality of first heating resistors formed on the surface of the first insulator at a predetermined interval D1 in the longitudinal direction and having one end electrically connected to the common electrode portion;
A plurality of second heating resistors formed on the surface of the second insulator at a predetermined interval D1 in the longitudinal direction and having one end portion electrically connected to the common electrode portion;
Comprising
The thermal head according to claim 1, wherein the first heating resistor and the second heating resistor are formed by being shifted in the longitudinal direction by a distance D2 that satisfies D1> D2.

Wherein the first and the heating resistor and the second heating resistor, in the longitudinal direction, thermal of claim 1 Symbol mounting, characterized in that it is formed is offset a distance 1/2 the interval D1 head.

The distance between the first heating resistor and the second heating resistor, "(n + 1/2) D1 , n is a natural number, n ≧ 1" claim 1, characterized in that it is defined by or The thermal head according to claim 2 .

The output terminal is connected to the other end portion of the first heating resistor, and a pulse width corresponding to print data is provided between the other end portion of the first heating resistor and the common electrode portion. First control means for applying a first pulse voltage;
The output terminal is connected to the other end portion of the second heating resistor, and a pulse width corresponding to the print data is provided between the other end portion of the second heating resistor and the common electrode portion. The thermal head according to any one of claims 1 to 3 , further comprising: a second control unit that applies the second pulse voltage.

The first insulator and the second insulator are both thermal head according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is formed by a glass material.