JP4544729B2 - サーマルヘッド及びそれを用いたサーマルプリンタ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワードプロセッサやファクシミリ等のプリンタ機構として組み込まれるサーマルヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、ワードプロセッサ等のプリンタ機構として組み込まれるサーマルヘッドは、例えば図4に示す如く、略四角形状をなす上面の一辺に沿って複数個の発熱抵抗体12が被着・配列されているセラミック基板11を放熱板13上に載置させた構造を有しており、前記発熱抵抗体12上に配される外部のプラテンローラ15を用いて感熱紙等の記録媒体を発熱抵抗体12上に順次搬送しながら、これら発熱抵抗体12を外部からの画像データに基づいて個々に選択的にジュール発熱させるとともに、該発熱した熱を記録媒体に伝導させ、記録媒体に所定の印字画像を形成することによってサーマルヘッドとして機能する。
【0003】
尚、前記プラテンローラ15は、印画に際して記録媒体をサーマルヘッドのセラミック基板11に対して押圧しつつ所定方向に搬送するためのものであり、かかるプラテンローラ15としては、SUS等から成る軸心の周りにシリコーンゴム等の弾性材料を巻き付けた構造のものが用いられていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のサーマルヘッドにおいては、発熱抵抗体12が基板11の端部近傍に配置させてあることから、印画に際しサーマルヘッドに対する記録媒体の密着性を高めるべくニップ幅を広く確保するために比較的大きな径のプラテンローラ15を使用した場合、プラテンローラ15の一部がセラミック基板11の外側にはみ出し、セラミック基板11の角部がプラテンローラ15に食い込むこととなる。このため、印画に際してプラテンローラ15とセラミック基板11との間に記録媒体を送り込むと、記録媒体がセラミック基板11の角部に沿って折れ曲がり、記録媒体にシワや傷が発生するという欠点を有していた。
【0005】
また上述した従来のサーマルヘッドを用いて高速印画を行うにあたり発熱抵抗体12を短時間で繰り返しジュール発熱させると、セラミック基板11の内部に多くの熱が蓄積され、放熱板13だけでセラミック基板11中の熱を外部に良好に放散することが不可となる。この場合、セラミック基板11の温度が過度に上昇してしまい、記録媒体に印画の濃度ムラ等が形成される欠点が誘発される。
【0006】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、記録媒体にシワや傷が発生するのを有効に防止して高品質の印画を形成することが可能なサーマルヘッド及びそれを用いたサーマルプリンタを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明のサーマルヘッドは、略四角形状をなす上面の一辺に沿って複数個の発熱抵抗体が被着・配列されているセラミック基板を放熱板上に載置させて成るサーマルヘッドにおいて、前記セラミック基板の上面と略同一平面内に配される上面を有した支持部材を、前記発熱抵抗体の配列と直交する方向へ移動可能として前記放熱板に取着させたことを特徴とするものである。
【0008】
また本発明のサーマルヘッドは、前記支持部材を、その一部が前記一辺に沿ったセラミック基板の端面に当接されるように位置設定したことを特徴とするものである。
【0009】
そして本発明のサーマルプリンタは、上述のサーマルヘッドと、記録媒体を前記サーマルヘッドのセラミック基板上面に押圧しつつ発熱抵抗体の配列と直交する方向に搬送するプラテンローラとを備え、該プラテンローラからの押圧力が前記サーマルヘッドのセラミック基板上面及び支持部材上面の双方に印加されるようにプラテンローラをサーマルヘッド上の所定位置に取り付けたことを特徴とするものである。
【0010】
本発明のサーマルヘッドによれば、複数個の発熱抵抗体が被着・配列されているセラミック基板の上面と略同一平面内に配される上面を有した金属製の支持部材が、発熱抵抗体の配列と直交する方向へ移動可能として放熱板に取着されていることから、サーマルヘッドを組み立てる際、前記支持部材の位置を副走査方向に移動させてセラミック基板の端面と対向する支持部材の側面をセラミック基板の端面に当接させておくことにより、プラテンローラのうちセラミック基板より外側にはみ出した部分は支持部材でもって良好に支持されることとなり、セラミック基板の角部がプラテンローラに食い込むのを有効に防止することができる。
従って、記録媒体がセラミック基板の角部付近で折れ曲がることはなく、記録媒体にシワや傷の少ない高品質の印画を形成することが可能となる。
【0011】
また本発明によれば、前記支持部材は金属により形成されていることから、この支持部材をセラミック基板の端面に当接させておくことにより、セラミック基板中の熱の一部を支持部材で良好に吸収することができる。このため、高速印画を行うにあたり発熱抵抗体を短時間で繰り返しジュール発熱させても、セラミック基板中に蓄積される熱の一部は支持部材を介して外部に速やかに放散されることとなり、セラミック基板の温度を印画に適した良好な温度状態に維持して濃度ムラの少ない鮮明な印画を形成することが可能となる。
【0012】
しかもこの場合、前記支持部材は副走査方向へ移動可能として放熱板に取着されていることから、セラミック基板や支持部材を製作する際の加工精度のバラツキやサーマルヘッドの使用時における熱や振動の印加等によってセラミック基板と支持部材との間に隙間が生じたとしても、支持部材の位置をセラミック基板側に移動させてセラミック基板の端面に当接させることにより両者間の隙間を無くすことができ、上述の効果を長期にわたり確実に得ることが可能である。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドの斜視図、図2は図1のサーマルヘッドの断面図であり、1はセラミック基板、3は発熱抵抗体、4は放熱板5は支持部材である。
【0014】
前記セラミック基板1は、アルミナセラミックス等のセラミック材料により略四角形状をなすように形成されており、その上面にはグレーズ層2や複数個の発熱抵抗体3等が設けられ、これらを支持する支持母材として機能する。
【0015】
前記セラミック基板1は、アルミナセラミックスから成る場合、アルミナ、シリカ、マグネシア等のセラミックス原料粉末に適当な有機溶剤、有機溶媒等を添加・混合して泥漿状になすとともに、これを従来周知のドクターブレード法等によって所定のセラミックグリーンシートとなし、しかる後、前記セラミックグリーンシートを所定形状に打ち抜いた上、高温で焼成することによって製作される。
【0016】
また前記セラミック基板1の上面には、その一辺に沿って断面円弧状のグレーズ層2が帯状に被着され、該グレーズ層2の頂部には複数個の発熱抵抗体3が設けられる。
【0017】
前記グレーズ層2は、ガラスやポリイミド樹脂等の低熱伝導性材料から成り、その内部で発熱抵抗体3の発する熱の一部を蓄積及び放散することによりサーマルヘッドの熱応答特性を良好に維持する作用を為す。
【0018】
前記グレーズ層2は、ガラスから成る場合、ガラス粉末に適当な有機溶剤を添加・混合して得た所定のガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷等によってセラミック基板上面の一辺に沿って帯状に印刷・塗布し、これを高温で焼き付けることによって形成される。
【0019】
また一方、前記グレーズ層2上に配設される複数個の発熱抵抗体3は、例えば600dpi(dot per inch)の密度でセラミック基板1の一辺に沿って主走査方向に直線状に配列されており、その各々がTaSiOやTiSiO,TaN等の電気抵抗材料により形成されているため、発熱抵抗体3の両端に電気的に接続される給電配線8等を介して電源電力が印加されるとジュール発熱を起こし、感熱紙等の記録媒体に印画を形成するのに必要な所定の温度となる。
【0020】
前記発熱抵抗体3は、従来周知の薄膜形成技術、具体的にはスパッタリングやフォトリソグラフィー技術,エッチング技術等を採用することによって所定厚み、所定パターンに被着・形成される。尚、これらの発熱抵抗体3は、前述したセラミック基板1の一辺より例えば0.5mm〜5.0mmだけ離れた位置に、セラミック基板1の端部(エッジ)に近接して配設されることとなる。
【0021】
そして、上述したセラミック基板1は放熱板4上に載置・固定される。
【0022】
前記放熱板4は、アルミニウムやSUS等の金属により形成されており、その上面でセラミック基板1を支持するとともに、該セラミック基板1の熱の一部を吸収し、これを大気中に放散させることによってセラミック基板1の温度が過度に高温となるのを有効に防止する作用を為す。
【0023】
前記放熱板4は、アルミニウムから成る場合、アルミニウムのインゴット(塊)を従来周知の金属加工法を採用し所定形状に加工することによって製作され、得られた放熱板4の上面に両面テープ等の接着剤を貼着し、その上に上述のセラミック基板1を位置合わせして載置させることにより、セラミック基板1が放熱板4上の所定位置に固定される。
【0024】
このとき、発熱抵抗体3が設けられているセラミック基板1の一辺に沿った端面が放熱板4の端面よりも僅かに外側へ突出するように位置設定される。
【0025】
また更に前記放熱板4には、先に述べたセラミック基板1の上面と略同一平面内に配される上面を有した金属製の支持部材5が取着される。
【0026】
前記支持部材5は、その外形が略L字状をなすように形成され、その一端側を放熱板4の端面に設けた凹部4a内に挿入させ、該挿入部で放熱板4と支持部材5とを放熱板4の下面側よりネジ止め(ネジ:6)することによって放熱板4に取着される。
【0027】
この支持部材5は、前述のネジ止めを行うためのネジ穴に副走査方向の大きな遊びを有しており、発熱抵抗体3の配列と直交する方向(副走査方向)へ移動可能として放熱板4に取着される。
【0028】
このため、サーマルヘッドを組み立てる際、支持部材5の位置を副走査方向に移動させてセラミック基板1の端面と対向する支持部材5の側面をセラミック基板1の端面に当接させておくことにより、比較的大きな径のプラテンローラ7を用いて印画を行う場合であっても、プラテンローラ7のうちセラミック基板1より外側にはみ出す部分は上記支持部材5の上面でもって良好に支持されることとなり、セラミック基板1の角部がプラテンローラ7に食い込むのを有効に防止することができる。従って、記録媒体がセラミック基板1の角部付近で折れ曲がることはなく、記録媒体にシワや傷の少ない高品質の印画を形成することが可能となる。
【0029】
またこの場合、前記支持部材5は金属により形成されていることから、この支持部材5をセラミック基板1の端面に当接させておくことにより、セラミック基板1中の熱の一部を支持部材5で良好に吸収することができる。従って、高速印画を行うにあたり発熱抵抗体3を短時間で繰り返しジュール発熱させても、セラミック基板1中に蓄積される熱の一部は放熱板4のみならず支持部材5を介して外部に速やかに放散されることとなり、セラミック基板1の温度を印画に適した良好な温度状態に維持して濃度ムラの少ない鮮明な印画を形成することが可能となる。
【0030】
しかもこの場合、前記支持部材5は副走査方向へ移動可能として放熱板4に取着されていることから、セラミック基板1や支持部材5を製作する際の加工精度のバラツキや、サーマルヘッドの使用時における熱や振動の印加等によってセラミック基板1と支持部材5との間に隙間が生じたとしても、一旦、ネジ6を弛めて支持部材5の位置を修正することにより支持部材5をセラミック基板1の端面に良好に密着させることができるようになっており、上述の効果を長期にわたり維持することが可能である。
【0031】
尚、前記支持部材5はアルミニウムSUS等から成る金属のインゴットを従来周知の金属加工法を採用し、所定形状に加工することによって製作される。また前記支持部材5を形成する金属の材質としては、放熱板4と熱膨張係数を合わせておくために放熱板4と同じアルミニウムやSUS等の金属を用いることが好ましい。
【0032】
そして上述したサーマルヘッドを用いてサーマルプリンタを構成する場合は、支持部材5がセラミック基板1の端面に密着されてセラミック基板1と支持部材5との間から隙間が無くしてあり、かかるサーマルヘッドの発熱抵抗体3上にはプラテンローラ7が取り付けられる。
【0033】
前記プラテンローラ7は、SUS等から成る軸心の周りにシリコーンゴム等の弾性材料を巻き付けた構造を有し、サーマルヘッド上の所定位置に回転可能に支持され、図示しないモーター等によってその回転が制御される。
【0034】
かかるプラテンローラ7は、印画動作時、記録媒体をセラミック基板1上の発熱抵抗体3に押圧して記録媒体に適度な印圧を付与しつつ記録媒体を発熱抵抗体3の配列と直交する方向(副走査方向)に所定の速度で走行させるためのものであり、印画に際しサーマルヘッドに対する記録媒体の密着性を高めるべくニップ幅を広く確保するには、直径30mm〜80mmの比較的大きなプラテンローラ7が用いられる。
【0035】
この場合、プラテンローラ7からの押圧力はセラミック基板1及び支持部材5の双方の上面に印加されることとなるため、上述した如くセラミック基板1の角部がプラテンローラ7に食い込むのことはなく、記録媒体にシワや傷が発生するのを有効に防止することができる。
【0036】
かくして上述したサーマルプリンタは、感熱紙等の記録媒体をプラテンローラ7とサーマルヘッドとの間に送り込みながら、サーマルヘッドの複数個の発熱抵抗体3を画像データに基づいて個々に選択的にジュール発熱させるとともに、該発熱した熱を記録媒体に伝導させ、記録媒体に所定の印画を形成することによってサーマルヘッドとして機能する。
【0037】
尚、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【0038】
例えば上述の実施形態においては、支持部材5を放熱板4に移動可能として取着させるのに支持部材5に遊びの大きなネジ穴を設けてネジ止めするようにしたが、これに代えて、プッシュリベット等を用いて支持部材5を固定するようにしても構わない。
【0039】
また上述の実施形態においては支持部材5の上面全体を略平坦に形成するようにしたが、これに代えて、図3(a)に示す如く、支持部材5'の上面をセラミック基板1より遠ざかるにしたがってセラミック基板1側に傾斜させるようにしたり、或いは、図3(b)に示す如く、セラミック基板1と反対側に位置する支持部材5”の側面に放熱フィンを形成するようにしたり、更には図3(a)(b)に示す如く、ネジ穴の開口部付近にネジ6の頭部を収容するための座グリを設けるようにしても構わない。
【0040】
更に上述の形態においてはセラミック基板1を放熱板4に固定するための接着剤として両面テープを用いたが、両面テープ以外の他の接着剤を用いても良いし、上述の実施形態において発熱抵抗体3等を窒化珪素やサイアロン等から成る保護膜で被覆しても良い。
【0041】
【発明の効果】
本発明のサーマルヘッドによれば、複数個の発熱抵抗体が被着・配列されているセラミック基板の上面と略同一平面内に配される上面を有した金属製の支持部材が、発熱抵抗体の配列と直交する方向へ移動可能として放熱板に取着されていることから、サーマルヘッドを組み立てる際、前記支持部材の位置を副走査方向に移動させてセラミック基板の端面と対向する支持部材の側面をセラミック基板の端面に当接させておくことにより、プラテンローラのうちセラミック基板より外側にはみ出した部分は支持部材でもって良好に支持されることとなり、セラミック基板の角部がプラテンローラに食い込むのを有効に防止することができる。
従って、記録媒体がセラミック基板の角部付近で折れ曲がることはなく、記録媒体にシワや傷の少ない高品質の印画を形成することが可能となる。
【0042】
また本発明によれば、前記支持部材は金属により形成されていることから、この支持部材をセラミック基板の端面に当接させておくことにより、セラミック基板中の熱の一部を支持部材で良好に吸収することができる。このため、高速印画を行うにあたり発熱抵抗体を短時間で繰り返しジュール発熱させても、セラミック基板中に蓄積される熱の一部は支持部材を介して外部に速やかに放散されることとなり、セラミック基板の温度を印画に適した良好な温度状態に維持して濃度ムラの少ない鮮明な印画を形成することが可能となる。
【0043】
しかもこの場合、前記支持部材は副走査方向へ移動可能として放熱板に取着されていることから、セラミック基板や支持部材を製作する際の加工精度のバラツキやサーマルヘッドの使用時における熱や振動の印加等によってセラミック基板と支持部材との間に隙間が生じたとしても、支持部材の位置をセラミック基板側に移動させてセラミック基板の端面に当接させることにより両者間の隙間を無くすことができ、上述の効果を長期にわたり確実に得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドの斜視図である。
【図2】図1のサーマルヘッドの断面図である。
【図3】(a)(b)は本発明の他の実施形態に係るサーマルヘッドの断面図である。
【図4】従来のサーマルヘッドの断面図である。
【符号の説明】
1・・・セラミック基板、3・・・発熱抵抗体、4・・・放熱板、5,5'・・・支持部材、7・・・プラテンローラ
Claims (3)
- 略四角形状をなす上面の一辺に沿って複数個の発熱抵抗体が被着・配列されているセラミック基板を放熱板上に載置させて成るサーマルヘッドにおいて、
前記セラミック基板の上面と略同一平面内に配される上面を有した金属製の支持部材を、前記発熱抵抗体の配列と直交する方向へ移動可能として前記放熱板に取着させたことを特徴とするサーマルヘッド。 - 前記支持部材を、その一部が前記一辺に沿ったセラミック基板端面に当接されるように位置設定したことを特徴とする請求項1に記載のサーマルヘッド。
- 請求項1または請求項2に記載のサーマルヘッドと、記録媒体を前記サーマルヘッドのセラミック基板上面に押圧しつつ発熱抵抗体の配列と直交する方向に搬送するプラテンローラとを備え、該プラテンローラからの押圧力が前記サーマルヘッドのセラミック基板上面及び支持部材上面の双方に印加されるようにプラテンローラをサーマルヘッド上の所定位置に取り付けたことを特徴とするサーマルプリンタ。
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