JP4712367B2 - サーマルプリントヘッド - Google Patents

Description

本発明は、サーマルプリンタの構成部品として用いられるサーマルプリントヘッドに関する。

サーマルプリントヘッドの従来例としては、図６に示すものがある（たとえば特許文献１参照）。図示されたサーマルプリントヘッドＢは、基板９１上に、複数の発熱部９２が主走査方向に並んで形成されている。複数の発熱部９２のうち主走査方向において並んで対をなすものの一端部どうしは、中間電極９３により接続され、このことにより互いに対をなす発熱部９２は電気的に直列に導通されている。複数の個別電極９４，９５は、それぞれが各発熱部９２の他端部に接続されている。個別電極９４，９５間に通電がなされると、対をなす発熱部９２の一方から中間電極９３を介して他方の発熱部９２へと電流が流され、対をなす発熱部９２がともに発熱することとなり、１つの印字ドットが形成される。サーマルプリンタに対する高精細化の要望は年々高まっており、サーマルプリントヘッドＢにおいても、発熱部９２の微細化が図られている。

しかしながら、発熱部９２の微細化を図ると、これに伴って個別電極９４，９５および中間電極９３も微細なものとなる。個別電極９４，９５および中間電極９３の幅が狭くなると、これらの電気抵抗が大きくなるため大電流を流すことが妨げられる。発熱部９２に供給される電流が十分に大きくないと、発熱部９２が印刷に適した温度まで昇温するのに要する時間を短くすることが困難となる。このようなことでは、サーマルプリンタにおける印刷の高速化の要請に十分に応えられない場合があった。

特開２００３−１６５２３９号公報（図６）

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、印刷における高精細化と高速化とを図ることが可能な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。

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明によって提供されるサーマルプリントヘッドは、基板上に形成され、かつ主走査方向に間隔を隔てて並んだ複数の発熱部と、上記複数の発熱部に導通した複数の電極と、
を備えるサーマルプリントヘッドであって、上記各発熱部は、上記各電極よりも主走査方向の幅が小さく、上記複数の電極は、副走査方向において上記発熱部を挟んで配置されており、上記複数の電極は、主走査方向において隣接する対をなす上記発熱部に対して副走査方向一方側に接続された対をなす個別電極を含んでおり、上記対をなす個別電極は、上記対をなす発熱部に向かうほど幅が小さくなっている幅変化部と、上記対をなす発熱部および上記幅変化部の間に介在しているとともに主走査方向の幅が上記対をなす発熱部と同じである狭幅部と、を有しており、上記対をなす個別電極の上記幅変化部および上記狭幅部と、上記対をなす発熱部と、の主走査方向における両端辺のうち主走査方向内側寄りにあるものは、いずれも副走査方向と同一方向に延びており、上記対をなす個別電極の上記幅変化部どうしの間隔、および上記対をなす個別電極の上記狭幅部どうしの間隔は、上記対をなす発熱部どうしの間隔と同一であることを特徴としている。

このような構成によれば、上記発熱部の微細化を図りつつ、上記電極を幅が広く低抵抗なものとすることができる。このため、上記発熱部自体の小型化によりこの発熱部が印刷に適した温度まで昇温するのに要する時間が短くなることに加えて、上記発熱部への電源供給について大電流化を図ることにより、さらにこの昇温時間の短縮化を図ることが可能となる。したがって、印刷の高精細化を図りつつ、印刷の高速化を図ることができる。また、上記電極が幅広であるほど、この電極が断線するなどの不具合が発生することを抑制することができる。さらに、上記電極から上記発熱部に電流が流れる際に、上記幅変化部においては上記電極の幅が徐々に小さくなっているために、電流の流れる方向が局部的に不当に乱されることを抑制することができる。したがって、上記各発熱部内において、発熱分布が不均一となることを回避し、印刷ドットがかすれたりいびつな形となることなどを防止することができる。また、このような構成によれば、上記複数の発熱部を上記基板の一端寄りに配置することが可能である。したがって、上記複数の発熱部を印刷対象である感熱紙や、感熱リボンに対して高い圧力で押し付けるのに適しており、印刷の鮮明化および高速化に有利である。また、このような構成によれば、上記対をなす発熱部どうしを近づけるのに適しており、上記対をなす発熱部が通電された際に、双方が発熱して互いに昇温させることができる。したがって、上記対をなす発熱部が印刷に適した温度まで昇温するのに要する時間の短縮化が可能であり、印刷の高速化を図る場合に有利である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の電極は、上記対をなす発熱部に対して副走査方向他方側に接続された中間電極をさらに含んでおり、上記中間電極は、コの字状であることにより上記対をなす発熱部を互いに導通させるとともに、上記対をなす発熱部に向かうほど幅が小さくなっている対をなす幅変化部と、この対をなす幅変化部および上記対をなす発熱部の間に介在しているとともに主走査方向の幅が上記対をなす発熱部と同じである対をなす狭幅部と、を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記中間電極の上記対をなす幅変化部および上記対をなす狭幅部の主走査方向における両端辺のうち、主走査方向内側寄りにあるものは、副走査方向と同一方向に延びており、上記中間電極の上記対をなす幅変化部どうしの間隔、および上記中間電極の上記対をなす狭幅部の間隔は、上記対をなす発熱部どうしの間隔と同一である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記対をなす個別電極の上記幅変化部と、上記中間電極の上記対をなす幅変化部と、の主走査方向における両端辺のうち主走査方向外側寄りにあるものは、副走査方向に対して傾斜している。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１および図２は、本発明に係るサーマルプリントヘッドの一例を示している。このサーマルプリントヘッドＡ１は、基板１、複数の発熱部２、複数の個別電極３１，３２、複数の中間電極３３、グレーズ層４、および保護層５を備えている。なお、図１においては、保護層５が省略されている。

基板１は、主走査方向Ｘに延びる平面視長矩形の平板状であり、たとえばアルミナセラミックなどの絶縁体により形成されている。

図１に良く表れているように、複数の発熱部２は、主走査方向Ｘに一定ピッチで間隔を隔てて並んでおり、たとえばＴａＳｉＯ₂のスパッタ膜、あるいは他の金属膜により形成されている。後述するように、これらの発熱部２は、主走査方向Ｘにおいて隣り合うようにして対をなす２つずつが、１つの印刷ドットを形成するものとされている。

複数の個別電極３１，３２および中間電極３３は、発熱部２よりも電気抵抗が小さいアルミニウムあるいは金などの金属製であり、発熱部２に電源供給するためのものである。個別電極３１，３２と中間電極３３とは、副走査方向Ｙにおいて発熱部２を挟むようにして離間している。

中間電極３３は、平面視略コの字状であり、発熱部２よりも副走査方向Ｙの下流側に位置し、主走査方向Ｘにおいて互いに隣り合うようにして対をなす２つの発熱部２の一端部に接続されることによりこれらを互いに導通させている。

個別電極３１，３２は、いずれも副走査方向Ｙに延びる帯状であり、複数の発熱部２よりも副走査方向Ｙの上流側に位置し、互いに対をなす２つの発熱部２の他端部に接続されている。個別電極３１は、図示されていないコモン配線に導通しているとともに、個別電極３２は、図示されていない駆動ＩＣに接続されている。この駆動ＩＣのスイッチング動作により、各発熱部２に対する通電とその停止とが切り替えられるようになっている。

個別電極３１,３２および中間電極３３には、幅一定部３１Ａ，３２Ａ，３３Ａと、狭幅部３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂと、幅変化部３１Ｃ，３２Ｃ，３３Ｃとが形成されている。幅一定部３１Ａ，３２Ａ，３３Ａは、副走査方向Ｙにおいて幅が一定とされている。特に、個別電極３１，３２においては、幅一定部３１Ａ，３２Ａがその大部分を占めており、これらの部分の幅の大小により個別電極３１，３２の電気抵抗がほぼ決定される。本実施形態においては、幅一定部３１Ａ，３２Ａ，３３Ａは、発熱部２よりも幅が大きいものとされている。一方、狭幅部３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂは、発熱部２に接続される部分であり、発熱部２と同程度の狭幅とされている。

幅変化部３１Ｃ，３２Ｃ，３３Ｃは、幅一定部３１Ａ，３２Ａ，３３Ａと狭幅部３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂとに挟まれており、発熱部２に向かうほどその幅が小さくなっている。幅変化部３１Ｃ，３２Ｃ，３３Ｃは、互いに対をなす発熱部２の内側寄りにある辺３１Ｃａ，３２Ｃａ，３３Ｃａが、副走査方向Ｙに延びているとともに、互いに対をなす発熱部２の外側寄りにある辺３１Ｃｂ，３２Ｃｂ，３３Ｃｂが、副走査方向Ｙに対して傾斜している。

図２に良く表れているように、基板１上にはグレーズ層４が形成されている。グレーズ層４は、たとえばガラス製であり、発熱部２を構成する抵抗体膜２１や個別電極３１，３２および中間電極３３などを形成するのに適した平滑面を形成するためのものである。グレーズ層４上には抵抗体膜２１が形成されており、この抵抗体膜２１のうち個別電極３１，３２および中間電極３３に覆われずに露出した部分が複数の発熱部２となっている。このような発熱部２の形成は、たとえばフォトリソ法を用いたエッチングにより行なうことができる。これらの発熱部２は、グレーズ層４のうち上方に膨出した部分に形成されており、保護層５を介して感熱紙に当接させやすい配置とされている。保護層５は、たとえばガラス製であり、複数の発熱部２と、個別電極３１，３２および中間電極３３とを覆うように形成されており、これらを保護するためのものである。このように、サーマルプリントヘッドＡ１は、いわゆる薄膜型のサーマルプリントヘッドとして構成されている。

次に、上記構成を有するサーマルプリントヘッドＡ１の作用について説明する。

本実施形態によれば、発熱部２の幅によらず、個別電極３１，３２および中間電極３３の幅一定部３１Ａ，３２Ａ，３３Ａを広幅とすることができる。まず、発熱部２を狭幅として小型化することにより、発熱部２に通電する際に、発熱部２の昇温速度を高めることができる。一方、幅一定部３１Ａ，３２Ａ，３３Ａが幅広であれば、個別電極３１，３２および中間電極３３の低抵抗化を図るのに有利であり、発熱部２への電源供給について大電流化を図ることができる。したがって、発熱部２が印刷に適した温度まで昇温するのに要する時間の短縮化が可能であり、印刷の高精細化と高速化との両立を図ることができる。さらに、複数の発熱部２の小型化により印刷の高精細化を図りつつ、個別電極３１，３２および中間電極３３の微細化を緩和することが可能であり、これらが不当に断線するなどの不具合を回避することができる。

また、幅変化部３１Ｃ，３２Ｃ，３３Ｃにおいて外側寄りの辺３１Ｃｂ，３２Ｃｂ，３３Ｃｂのみが傾斜していることにより、互いに対をなす発熱部２どうしを近づけることができる。これらの発熱部２どうしの距離が近いほど、通電されたときにこれらの発熱部２が双方の発熱により互いに昇温しあう効果を発揮させることができる。したがって、通電させる電流の大きさが同じであっても、これらの発熱部２の昇温に要する時間を短縮化することが可能であり、印刷の高速化に有利である。

さらに、幅変化部３１Ｃ，３２Ｃ，３３Ｃを設けて個別電極３１，３２および中間電極３３の幅を徐々に変化させているために、幅変化部３１Ｃ，３２Ｃ，３３Ｃにおいて電流の流れる方向が局部的に不当に乱されることを抑制することができる。このため、発熱部２を流れる電流の方向を、副走査方向Ｙに沿って一様化することが可能である。したがって、発熱部２内において、発熱分布が不均一となることを回避し、印刷ドットがかすれたりいびつな形となることなどを防止することができる

図３〜図５は、参考例としてのサーマルプリントヘッドを示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。

図３に示されたサーマルプリントヘッドＡ２においては、幅変化部３１Ｃ，３２Ｃ，３３Ｃの辺３１Ｃａ，３１Ｃｂ，３２Ｃａ，３２Ｃｂ，３３Ｃａ，３３Ｃｂがいずれも副走査方向Ｙに対して傾斜している点が、上記実施形態と異なる。

幅変化部３１Ｃ，３２Ｃ，３３Ｃの辺３１Ｃａ，３２Ｃａ，３３Ｃａと辺３１Ｃｂ，３２Ｃｂ，３３Ｃｂとは、副走査方向Ｙに対して互いに反対側に同じ角度だけ傾斜している。このことにより、幅変化部３１Ｃ，３２Ｃ，３３Ｃは、それぞれの狭幅部３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂ側に位置する各発熱部２の中心線Ｃを対称軸とする線対称となっている。

本参考例によれば、発熱部２と幅一定部３１Ａ，３２Ａ，３３Ａとが同一線上に配置された構成とすることができる。さらに、このような発熱部２と幅一定部３１Ａ，３２Ａ，３３Ａとが線対称とされた幅変化部３１Ｃ，３２Ｃ，３３Ｃを介して導通されている。これらにより、広幅とされた幅一定部３１Ａ，３２Ａ，３３Ａと狭幅とされた発熱部２とに、副走査方向Ｙに沿って一様に電流を流すのに適しており、この電流の方向が局所的に乱されるなどの不具合を抑制するのに好適である。したがって、発熱部２において発熱が不均一となることを回避して、印刷ドットがかすれたりいびつな形になることなどをさらに防止することができる。

また、本参考例によれば、互いに対をなす発熱部２どうしの間隔を比較的大きくすることができる。発熱部２どうしの間隔が大きければ、通電の際に双方が発熱することにより、互いに昇温しあって過度に高温となることを回避することが可能である。上記実施形態のサーマルプリントヘッドＡ１において述べたように、印刷の高速化を図る場合には、互いに対をなす発熱部２どうしを近づけることが望ましいが、サーマルプリントヘッドの耐久性を高めたい場合には、本参考例のサーマルプリントヘッドＡ２のように、発熱部２が過度に高温となることを回避することにより耐久性の向上を図ることができる。なお、本実施形態においても、各発熱部２の小型化により印刷の高速化の効果が期待される。

図４に示されたサーマルプリントヘッドＡ３においては、幅変化部３１Ｃ，３２Ｃ，３３Ｃの辺３１Ｃａ，３１Ｃｂと辺３２Ｃａ，３２Ｃｂと辺３３Ｃａ，３３Ｃｂとがそれぞれ同じ側に傾斜している点が上記実施形態と異なる。このような参考例によれば、互いに対をなす発熱部２どうしをさらに近づけることが可能であり、印刷の高速化に好適である。また、個別電極３１，３２どうしは比較的離間させておくことが可能であり、これらが不当に導通してしまうなどの不具合を回避することができる。

上述したサーマルプリントヘッドＡ１〜Ａ３のように中間電極３３において折り返された形態の電極パターンを有する構成によれば、基板１の一端寄りに発熱部２を配置することが可能であり、発熱部２を感熱紙などに高い圧力で押し付けて印刷の鮮明化および高速化を図るのに好ましい。図５に示されたサーマルプリントヘッドＡ４は、櫛歯状とされた共通電極３４を備える構成である。

本発明に係るサーマルプリントヘッドは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るサーマルプリントヘッドの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

発熱部としては、スパッタ法などのいわゆる薄膜形成法により形成された薄膜からなるものに限定されず、たとえば厚膜印刷法などのいわゆる厚膜形成法により形成された厚膜からなるものであっても良い。また、電極としては、薄膜であっても厚膜であってもよい。

本発明に係るサーマルプリントヘッドの一例を示す要部平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う要部断面図である。 サーマルプリントヘッドの参考例を示す要部平面図である。 サーマルプリントヘッドの他の参考例を示す要部平面図である。 サーマルプリントヘッドの他の参考例を示す要部平面図である。 従来のサーマルプリントヘッドの一例を示す要部平面図である。

Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４ サーマルプリントヘッド
１ 基板
２ 発熱部
２１ 抵抗体膜
３１，３２ 個別電極
３３ 中間電極
３１Ｃ，３２Ｃ，３３Ｃ 幅変化部
３１Ｃａ，３２Ｃａ，３３Ｃａ 内側寄りの辺
３１Ｃｂ，３２Ｃｂ，３３Ｃｂ 外側寄りの辺
４ グレーズ層
５ 保護層

Claims (4)

1. 基板上に形成され、かつ主走査方向に間隔を隔てて並んだ複数の発熱部と、
   上記複数の発熱部に導通した複数の電極と、
   を備えるサーマルプリントヘッドであって、
   上記各発熱部は、上記各電極よりも主走査方向の幅が小さく、
   上記複数の電極は、副走査方向において上記発熱部を挟んで配置されており、
   上記複数の電極は、主走査方向において隣接する対をなす上記発熱部に対して副走査方向一方側に接続された対をなす個別電極を含んでおり、
   上記対をなす個別電極は、上記対をなす発熱部に向かうほど幅が小さくなっている幅変化部と、上記対をなす発熱部および上記幅変化部の間に介在しているとともに主走査方向の幅が上記対をなす発熱部と同じである狭幅部と、を有しており、
   上記対をなす個別電極の上記幅変化部および上記狭幅部と、上記対をなす発熱部と、の主走査方向における両端辺のうち主走査方向内側寄りにあるものは、いずれも副走査方向と同一方向に延びており、
   上記対をなす個別電極の上記幅変化部どうしの間隔、および上記対をなす個別電極の上記狭幅部どうしの間隔は、上記対をなす発熱部どうしの間隔と同一であることを特徴とする、サーマルプリントヘッド。
2. 上記複数の電極は、上記対をなす発熱部に対して副走査方向他方側に接続された中間電極をさらに含んでおり、
   上記中間電極は、コの字状であることにより上記対をなす発熱部を互いに導通させるとともに、上記対をなす発熱部に向かうほど幅が小さくなっている対をなす幅変化部と、この対をなす幅変化部および上記対をなす発熱部の間に介在しているとともに主走査方向の幅が上記対をなす発熱部と同じである対をなす狭幅部と、を有する、請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
3. 上記中間電極の上記対をなす幅変化部および上記対をなす狭幅部の主走査方向における両端辺のうち、主走査方向内側寄りにあるものは、副走査方向と同一方向に延びており、
   上記中間電極の上記対をなす幅変化部どうしの間隔、および上記中間電極の上記対をなす狭幅部の間隔は、上記対をなす発熱部どうしの間隔と同一である、請求項２に記載のサーマルプリントヘッド。
4. 上記対をなす個別電極の上記幅変化部と、上記中間電極の上記対をなす幅変化部と、の主走査方向における両端辺のうち主走査方向外側寄りにあるものは、副走査方向に対して傾斜している、請求項３に記載のサーマルプリントヘッド

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