JP5595697B2 - Thermal head - Google Patents
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本発明は、サーマルプリンタ等の印刷装置に用いられるサーマルヘッドに係り、特にその稼働時の低騒音化を容易にするサーマルヘッドに関する。 The present invention relates to a thermal head used in a printing apparatus such as a thermal printer, and more particularly to a thermal head that facilitates noise reduction during operation.
サーマルヘッドは、その発熱部の発熱を利用して、例えばインクリボンの熱転写式あるいは感熱記録式等により文字などから成る画像等を形成する出力用デバイスである。一般に、このサーマルヘッドは、画像形成あるいはオーバーコート処理のための発熱部が設けられた抵抗体基板部、およびその発熱部への通電駆動を行なう駆動ICが搭載された駆動回路基板部などを、放熱基板の一主面上に配置した構造になる。そして、近年ではビデオプリンター、イメージャー、シールプリンター等への使用として注目されるサーマルヘッドがその低騒音、低ランニングコスト等の利点から種々に開発されている。 The thermal head is an output device that uses the heat generated by the heat generating portion to form an image made up of characters or the like by, for example, an ink ribbon thermal transfer method or a thermal recording method. In general, this thermal head includes a resistor substrate portion provided with a heat generating portion for image formation or overcoat processing, and a drive circuit substrate portion mounted with a drive IC for energizing the heat generating portion. The structure is arranged on one main surface of the heat dissipation board. In recent years, thermal heads that are attracting attention for use in video printers, imagers, seal printers, and the like have been developed in various ways because of their advantages such as low noise and low running cost.
図4を参照して従来技術のサーマルヘッドの一例について説明する。図4はサーマルヘッドの発熱部近傍を抜き出した図で記録媒体が搬送される方向(副走査方向)の拡大断面図である。このサーマルヘッドは、その副走査方向に直交する方向(主走査方向)に沿い所要の長さに延在している。 An example of a conventional thermal head will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view in the direction (sub-scanning direction) in which the recording medium is conveyed, with the vicinity of the heat generating portion of the thermal head extracted. The thermal head extends to a required length along a direction (main scanning direction) orthogonal to the sub-scanning direction.
図4に示すように、セラミックなどで形成された支持基板101上に、蓄熱層や平滑層として機能するグレーズ層102が設けられている。グレーズ層102上に発熱抵抗体103が設けられ、発熱抵抗体103上に重層して第1の電極104aおよび第2の電極104bが形成されている。ここで、これ等の一対の電極104は、そのリードエッジ部が所定長さの間隙Gを有し、この間隙Gで露出する発熱抵抗体が発熱部105となる。そして、発熱部105の通電電極となる一対の電極104と上記発熱部105とが発熱素子となり、抵抗体基板部においてサーマルヘッドの主走査方向に所要のドット密度(dpi;dot per inch)でアレイ状に配列されている。更に、上記発熱素子アレイを保護する絶縁体材等から成る保護層106等がスパッタリングなどで形成されている。上述したような構成のサーマルヘッドは例えば特許文献1などに記載されている。
As shown in FIG. 4, a
上記サーマルヘッドの動作による例えば熱転写インクリボンを用いた記録媒体への画像形成あるいはオーバーコート処理では、インクリボンおよび記録媒体(図示せず)が、サーマルヘッドの上記保護層106上にその順に重ねられプラテンローラ(図示せず)との間で挟圧/摺接される。そして、副走査方向に所定の速度で搬送される。上記狭圧/摺接において、インクリボンが、通電パルスで発熱する発熱部105によって加熱され、インクリボンの熱転写による記録媒体への印画等がなされる。また、感熱記録媒体を用いた画像等の形成では、この感熱記録媒体が上記サーマルヘッドの保護層106とプラテンローラ(図示せず)との間で挟圧/摺接され、同様に加熱されて印画等が行われる。
In image formation or overcoat processing on a recording medium using, for example, a thermal transfer ink ribbon by the operation of the thermal head, an ink ribbon and a recording medium (not shown) are stacked in that order on the
上述したサーマルヘッドは、発熱抵抗体103、一対の電極104および保護層106等が蒸着やスパッタリングなどの薄膜形成技術を用いて形成されることから、上記発熱素子の微細化が容易になり画像形成における高精細化に適した構造になっている。しかし、図4に示すように、保護層106の表面において凹部107および段部108(108a、108b)が一対の電極104のリードエッジ部の段差に対応して必然的に生じる。
In the thermal head described above, since the
このような凹部107および段部108の形成について、図5に示すように1つの発熱素子が2ドット印字する構造のサーマルヘッドを例にして説明する。図5はサーマルヘッドの抵抗体基板部を一部抜き出した斜視図であり、図4における保護層106を透視した形で表している。図5に示すように、1つの発熱素子は、第1の電極104aを個別電極とし第3の電極104cを共通電極として、その間に第2の電極104bに相当するコの字状の折り返し電極を有し、上記個別電極と共通電極の間に2つの発熱部105を備える構造になっている。そして、この場合には、第1の電極104aと第3の電極104cに印加される通電パルスにより、2つの発熱部105が2ドット印字をする。
The formation of the
上述した発熱素子はサーマルヘッドの主走査方向に所要数にアレイ状に配列される。しかも、その一対の電極104となる第1の電極104aおよび第2の電極104b、同様に一対の電極104となる第2の電極104bおよび第3の電極104cにあって、それ等のリードエッジ部はサーマルヘッドにおいて主走査方向にほぼ直線上に配置される。このために、これ等の通電電極および発熱部を被覆する保護層106の表面において、上記電極のリードエッジ部に沿って主走査方向にそれぞれ帯状に延在する凹部107および段部108が形成されることになる。
The above-described heating elements are arranged in the required number in the main scanning direction of the thermal head in an array. In addition, the
なお、上記凹部107および段部108の形成は、1つの発熱素子が1つの発熱部105、第1の電極104aおよび第2の電極104bの一対の電極104からなり1ドット印字する構造の場合であっても同様に生じる。
The
しかしながら、上述した従来のサーマルヘッドを用いた画像等の形成においては、サーマルヘッドの主走査方向に沿って延在する段部108にインクリボンあるいは感熱記録媒体が当たり、そのインクリボンあるいは感熱記録媒体の過熱で揮発して生じる残滓が段部108に形成され易い。そして、このような残滓は、印刷装置の稼働によりこの段部108領域に溜まり、その一部が剥がれて剥離音を発生させる。あるいは、この保護層106に摺接するインクリボンあるいは感熱記録媒体が上記段部108の残滓に擦れる異音が生じる。このために、従来のサーマルヘッドは稼働時での低騒音化が難しくなっていた。
However, in the formation of an image or the like using the above-described conventional thermal head, the ink ribbon or the thermal recording medium hits the
特に、インクリボンを用いた記録媒体への画像形成あるいはオーバーコート処理では、上述したようにインクリボンと記録媒体がこの順に重なって保護層106とプラテンローラとの間での狭圧/摺接を受ける。しかも、保護層106表面の上述した凹部107および段部108は、プラテンローラとのニップエリアに存在している。このため、発熱部105の中央部で過度に熱せられたインクリボン(主に保護層106に摺接する裏面側)の潤滑剤が揮発し易く、その揮発した潤滑剤が発熱部105に隣接する段部108に付着する。そして、この付着物が、インクリボンおよび記録媒体の搬送される下流側に位置する例えば段部108bに残滓として溜まり易い。
In particular, in image formation or overcoat processing on a recording medium using an ink ribbon, as described above, the ink ribbon and the recording medium are overlapped in this order to form a narrow pressure / sliding contact between the
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、サーマルヘッドの発熱部を被覆する保護層の表面の段部において、インクリボンあるいは感熱記録媒体等により残滓が形成されて溜まるのを簡便に抑制することを目的とする。そして、印刷装置の稼働におけるサーマルヘッドの低騒音化を容易にすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and it is easy to form a residue by an ink ribbon or a heat-sensitive recording medium at a step portion on the surface of the protective layer covering the heat generating portion of the thermal head. The purpose is to suppress. And it aims at making noise reduction of the thermal head easy in operation of a printing apparatus.
上記目的を達成するために、本発明にかかるサーマルヘッドは、
支持基板上の保温層と、この保温層上に形成された薄膜発熱抵抗体からなる発熱部と、この発熱部に通電する電極と、前記発熱部を被覆する保護層を備え、記録媒体に対して印刷処理あるいは印刷処理後のオーバーコート処理を施す印刷装置に用いられるサーマルヘッドであって、
前記電極が前記記録媒体の搬送方向に櫛歯状に延びて配設され、前記電極は、前記支持基板の一方向に延在する基部およびこの基部から櫛歯状に延出する櫛歯部からなる共通電極と、一端部分が前記櫛歯部の相互間に入り込む個別電極とからなり、
前記発熱部の発熱抵抗体は前記共通電極と前記個別電極のリードエッジ間に配置され前記電極のリードエッジ間の距離よりも前記搬送方向に長いパターンを有していて前記搬送方向にスペースをあけて3分割以上に分割され、その分割された発熱抵抗体のうちの中央部分が前記搬送方向に最も短くなっており、かつ前記搬送方向に対して交差する方向に通電される構成になっている。
In order to achieve the above object, a thermal head according to the present invention comprises:
A heat-retaining layer on a support substrate; a heat-generating part formed of a thin-film heating resistor formed on the heat-retaining layer; an electrode for energizing the heat-generating part; and a protective layer covering the heat-generating part. A thermal head used in a printing apparatus for performing a printing process or an overcoat process after the printing process,
The electrodes are arranged to extend in a comb-tooth shape in the conveyance direction of the recording medium, and the electrodes are formed from a base portion extending in one direction of the support substrate and a comb-tooth portion extending from the base portion in a comb-tooth shape. Consisting of a common electrode and an individual electrode whose one end portion enters between the comb teeth portions,
The heating resistor of the heat generating part is disposed between the lead edges of the common electrode and the individual electrode, and has a pattern longer in the transport direction than the distance between the lead edges of the electrodes , leaving a space in the transport direction. is divided into three portions or more, and is configured central portion of its divided heating resistors has become shortest in the transport direction, and is energized in a direction intersecting the conveying direction Te .
本発明の構成により、サーマルヘッドの発熱部を被覆する保護層の表面の段部において、インクリボンあるいは感熱記録媒体等による残滓の形成が簡便に抑制される。そして、印刷装置の稼働におけるサーマルヘッドの低騒音化が容易になる。 According to the configuration of the present invention, the formation of residue due to the ink ribbon or the heat-sensitive recording medium is easily suppressed at the step portion of the surface of the protective layer covering the heat generating portion of the thermal head. And it becomes easy to reduce the noise of the thermal head during operation of the printing apparatus.
本発明の実施形態について図1および図2を参照して説明する。ここで、図1,2は、それぞれ異なる構造のサーマルヘッドの抵抗体基板部を一部抜き出した斜視図であり、従来技術で説明した図5の場合と同様に保護層を透視した形で表している。以下、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は一部省略される。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なる。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. Here, FIGS. 1 and 2 are perspective views in which a part of a resistor substrate portion of a thermal head having a different structure is extracted, and is shown in a perspective view of the protective layer as in the case of FIG. 5 described in the prior art. ing. Hereinafter, parts that are the same or similar to each other are denoted by common reference numerals, and redundant description is partially omitted. However, the drawings are schematic and ratios of dimensions and the like are different from actual ones.
図1に示すように、例えばセラミックなどの支持基板11上に蓄熱層あるいは平滑層として機能する絶縁体のグレーズ層12が設けられている。そして、グレーズ層12上に第1の発熱抵抗体13a、第2の発熱抵抗体13bおよび第3の発熱抵抗体13cがサーマルヘッドにおけるヘッド基板の副走査方向に分割され、その主走査方向に並行に配設されている。ここで、第1の発熱抵抗体13aと第2の発熱抵抗体13bは第1のスペースS1で分離され、同様に第2の発熱抵抗体13bと第3の発熱抵抗体13cは第2のスペースS2で分離されている。これ等の分離領域にはグレーズ層12が露出している。
As shown in FIG. 1, an insulating
支持基板11の一方向である例えば主走査方向に延在する基部14aおよび基部14aから櫛歯状に延出する櫛歯部14bからなる共通電極14が形成されている。また、共通電極14の櫛歯部14bの相互間に櫛歯状に個別電極15が配設されている。これ等の櫛歯部14bおよび個別電極15は、上述したように並行に配設された3つの発熱抵抗体13(13a、13b、13c)に電気接続している。ここで、上記3つの発熱抵抗体13は、上記櫛歯部14bおよび個別電極15の下部で互いに連結しこれ等の通電電極に接続する構造になる。あるいは、3つの発熱抵抗体13は、それぞれヘッド基板の主走査方向に沿って帯状に分離して延在する構造になっていてもよい。
A common electrode 14 is formed which includes a
また、上記櫛歯部14bのうち一部および個別電極15は、それぞれ拡幅の基端部を有し、例えばボンディングワイヤーにより駆動ICに電気接続される端子を構成しているとよい。
In addition, a part of the comb-
上記共通電極14の一対の櫛歯部14bとその間に配設された個別電極15によりさらに詳しくはリードエッジ14c,15aにより画成されて2つの発熱部16aと16bが形成されている。このようにして、2つの発熱部16aと16bから成る一対の発熱部16を有する発熱素子が形成され、この発熱素子は、支持基板11上においてサーマルヘッドの主走査方向に所要のドット密度dpiでアレイ状に配列されている。この場合、1つの発熱素子が2ドット印字するようになる。そして、各発熱素子の個別電極15は、それぞれワイヤーボンディングにより駆動ICに電気接続され通電制御される。ここで、上記共通電極14の基部14aは、その詳細は後述するように、一対の発熱部16から図1に示すように所定の離間距離Dを有して主走査方向に配設されている。
More specifically, a pair of
次に、1つの発熱素子が1つの発熱部から成り1ドット印字する構造の場合について図2を参照して説明する。以下、図1で説明した場合と異なるところを主に説明する。 Next, the case where one heating element is composed of one heating part and prints one dot will be described with reference to FIG. Hereinafter, differences from the case described with reference to FIG. 1 will be mainly described.
図2に示すように、3つに分割された発熱抵抗体13(13a、13b、13c)は、上述した共通電極14の1つの櫛歯部14bと1つの個別電極15とにより画成されて単一の発熱部17を形成する。ここで、上記1つの櫛歯部14bと1つの個別電極15および上記単一の発熱部17により1つの発熱素子が形成される。そして、この発熱素子は、支持基板11上においてサーマルヘッドの主走査方向に所要のdpiでアレイ状に配列され、隣接する発熱素子の発熱抵抗体13が分離された構造になっている。この場合も、図1で説明したのと同様に上記3つの発熱抵抗体13は、櫛歯部14bと個別電極15の下部で互いに連結あるいは分離する構造になる。
As shown in FIG. 2, the heating resistor 13 (13a, 13b, 13c) divided into three is defined by one
図1および図2で説明したサーマルヘッドでは、上述した一対の発熱部16および単一の発熱部17、あるいは共通電極14および個別電極15を被覆するように保護層(図示せず)が形成される。ここで、上述したワイヤーボンディングされる拡幅の基端部には上記保護層は形成されない。
In the thermal head described with reference to FIGS. 1 and 2, a protective layer (not shown) is formed so as to cover the pair of heat generating portions 16 and the single
上記サーマルヘッドの支持基板11は、通常、耐熱性を有する絶縁体材料から成る支持基板であり、アルミナセラミックスの他に、シリコン、石英、炭化珪素等により構成される。
The
上記グレーズ層12は、発熱部16,17の発する熱の適度な蓄熱、および熱放散の作用を有し、表面平滑性のある絶縁体材料から成る絶縁体薄膜である。このようなグレーズ層12としては、例えばSiO2膜(シリコン酸化膜)、SiON膜(シリコン酸窒化膜)あるいはSiN膜(シリコン窒化膜)等が挙げられる。なお、グレーズ層12にその熱伝導率を高める金属微粒子のような添加物が微量に混在しても構わない。
The
上記発熱抵抗体13は、例えばTaSiO、NbSiO、TaSiNO、TiSiCO系のような電気抵抗体材料のサーメット層から成る。そして、発熱抵抗体13に電気接続する共通電極14および個別電極15は低抵抗になるほど好ましく、例えば、Al(アルミニウム)、Cu(銅)、AlCu合金等あるいはその他の金属を主材料に構成される。
The heating resistor 13 is composed of a cermet layer of an electrical resistor material such as TaSiO, NbSiO, TaSiNO, or TiSiCO. The common electrode 14 and the
保護層は、SiO2膜、SiN膜、SiON膜あるいはSiC膜(炭化ケイ素膜)等の硬質で緻密な熱伝導性のある絶縁体材料から成る。ここで、保護層の最表面は、例えばTiN膜(窒化チタン膜)のような高い耐磨耗性を有するようになっていると好適である。この保護層は、発熱素子アレイの通電電極および発熱部を被覆し記録媒体の圧接あるいは摺接による磨耗、並びに大気中に含まれている水分等の接触による腐食から保護する機能を有する。 The protective layer is made of a hard and dense insulating material having thermal conductivity such as a SiO 2 film, a SiN film, a SiON film, or a SiC film (silicon carbide film). Here, it is preferable that the outermost surface of the protective layer has a high wear resistance such as a TiN film (titanium nitride film). This protective layer covers the energizing electrodes and the heat generating portion of the heat generating element array, and has a function of protecting the recording medium from abrasion due to pressure contact or sliding contact, and corrosion due to contact with moisture contained in the atmosphere.
次に、図1の構造を有するサーマルヘッドの製造方法の一例について説明する。先ず、アルミナからなり副走査方向の幅が数mm程度、板厚が0.5mm〜1mmの細長の支持基板11を用意する。そして、SiO2のガラス粉末に適当な有機溶剤、溶剤を添加・混合して得たガラスペーストを周知のスクリーン印刷法で塗布形成する。そして、所定の温度で焼成することにより例えば膜厚30〜200μm程度で平坦なFG(Flat Glaze)構造のグレーズ層12を形成する。
Next, an example of a method for manufacturing a thermal head having the structure of FIG. 1 will be described. First, an
このグレーズ層12を被覆するように、例えばスパッタリングにより膜厚0.05μm程度のTaSiO2膜のようなサーメット層を成膜する。引き続いて、スパッタリングにより上記発熱抵抗体13を被覆して例えば膜厚が0.5μm〜1μm程度のAl膜、AlCu合金膜等の電極膜を成膜する。そして、フォトリソグラフィ技術によるエッチングマスクの作製およびこのエッチングマスクを用いた選択的なエッチング、すなわちフォトエングレービングプロセスにより、発熱素子アレイの通電用電極になる共通電極14および個別電極15をパターニング形成する。
A cermet layer such as a TaSiO 2 film having a thickness of about 0.05 μm is formed by sputtering, for example, so as to cover the
次に、別のエッチングマスクを用いたフォトエングレービングプロセスにより上記サーメット層をエッチングして、第1の発熱抵抗体13a、第2の発熱抵抗体13bおよび第3の発熱抵抗体13cをパターニング形成する。このようにして、一対の発熱部16の副走査方向の長さは数十〜300μm、その主走査方向の長さ(対向する櫛歯部14bと個別電極15の離間距離に相当する)は5〜100μm程度の範囲で形成される。
Next, the cermet layer is etched by a photoengraving process using another etching mask, and the
なお、上記一対の発熱部16の形成において、初めにサーメット層のフォトエングレービングプロセスにより、それぞれヘッド基板の主走査方向に沿って帯状に延在し分離する3つの発熱抵抗体13をパターン形成する。その後に、電極膜のフォトエングレービングプロセスにより、発熱素子アレイの共通電極14および個別電極15をパターニング形成するようにしてもよい。
In the formation of the pair of heating portions 16, first, a pattern of three heating resistors 13 each extending in a strip shape along the main scanning direction of the head substrate and separated by a cermet layer photoengraving process. To do. Thereafter, the common electrode 14 and the
そして、スパッタリングにより全面を被覆する保護層を成膜する。ここで、保護層は、例えば膜厚が2μm〜5μm程度に堆積される。このようにして、サーマルヘッドの抵抗体基板部が形成される。 Then, a protective layer covering the entire surface is formed by sputtering. Here, the protective layer is deposited to a thickness of about 2 μm to 5 μm, for example. In this way, the resistor substrate portion of the thermal head is formed.
その後は、上記抵抗体基板部と、例えばベアチップの駆動ICが予め組み込まれている従来技術でふれた駆動回路基板部と、をアルミ板等から成る放熱基板上に接着剤を介して載置し固着させる。そして、発熱素子アレイの全ての個別電極15を駆動ICの出力側のボンディングパッドに例えばAl線あるいはAu線から成るボンディングワイヤーで電気接続する。また、駆動ICの入力側のボンディングパッドを駆動回路基板の回路パターンにボンディングワイヤーで電気接続する。最後に、周知の実装技術により駆動ICおよびボンディングワイヤーを封止材により気密封止する。このようにして、サーマルヘッドが出来上がる。
After that, the resistor substrate portion and the drive circuit substrate portion touched in the prior art in which, for example, a bare chip drive IC is incorporated in advance are placed on a heat dissipation substrate made of an aluminum plate or the like via an adhesive. Secure. Then, all the
なお、図2の構造を有するサーマルヘッドの製造方法では、図1の場合で説明したフォトエングレービングプロセスにおけるサーメット層のエッチングにより、発熱抵抗体13はヘッド基板の主走査方向にも分離しパターニング形成される。そして、隣接する発熱素子間で分離された単一の発熱部17が形成される。
In the method of manufacturing the thermal head having the structure of FIG. 2, the heating resistor 13 is separated and patterned in the main scanning direction of the head substrate by etching the cermet layer in the photoengraving process described in the case of FIG. It is formed. And the single
本実施形態のサーマルヘッドを用いた記録媒体への画像形成あるいはオーバーコート処理では、従来技術で説明したのと同様に、熱転写インクリボン等や感熱記録媒体(図示せず)が、発熱部16,17といわゆるプラテンローラ(図示せず)との間で挟圧/摺接され、そしてサーマルヘッドの副走査方向に所定の速度で搬送される。この挟圧/摺接において、記録媒体は、通電パルスで発熱する発熱部16,17によって加熱され、その熱により印画あるいはオーバーコート処理される。
In the image formation or overcoat process on the recording medium using the thermal head of the present embodiment, the thermal transfer ink ribbon or the like or the thermal recording medium (not shown) is used as the heating unit 16, as described in the prior art. 17 and a so-called platen roller (not shown) are nipped / slidably contacted and conveyed at a predetermined speed in the sub-scanning direction of the thermal head. In this clamping / sliding contact, the recording medium is heated by the
本実施形態のサーマルヘッドにおける作用効果について説明する。 The effects of the thermal head of this embodiment will be described.
図1あるいは図2で説明した本実施形態のサーマルヘッドにおいては、その保護層の表面の凹凸形状は、図1あるいは図2で説明したその下層の共通電極14および個別電極15の配線パターンを反映したものとなる。そして、櫛歯状に副走査方向に配設された櫛歯部14bおよび個別電極15の配線パターンに沿って短い凹部および段部が形成され、共通電極14の基部14aにおける主走査方向のパターンに沿う段部が形成される。しかし、この主走査方向に沿う段部は、基部14aから副走査方向に延出する櫛歯部14bにより中断され、図4で説明した従来技術の場合の保護層106の場合と異なり、サーマルヘッドの主走査方向に延在することはない。
In the thermal head of this embodiment described in FIG. 1 or FIG. 2, the uneven shape on the surface of the protective layer reflects the wiring pattern of the common electrode 14 and the
本実施形態では、サーマルヘッドにおける共通電極14および個別電極15が上述したような配線パターンに構成されることから、従来技術で説明したようなインクリボン、感熱記録媒体等から生じる残滓の形成は容易に抑制される。例えばインクリボンを用いた記録媒体への画像形成あるいはオーバーコート処理の場合、発熱部16,17で熱せられたインクリボンの潤滑剤は上述した櫛歯部14bおよび個別電極15に沿う段部に付着する。しかし、これ等の付着物は、プラテンローラによる副走査方向の摺接により記録媒体の搬送される下流側に沿って擦り取られる。また、共通電極14の主走査方向に沿う段部は、発熱部16,17から離間し、また基部14aから副走査方向に延出する櫛歯部14bにより中断していることから、この段部に溜まる残滓は低減する。
In this embodiment, since the common electrode 14 and the
そして、図1および図2で説明したサーマルヘッドの動作では、発熱部16あるいは17が副走査方向に3つに分割されているために、図5で説明した従来技術のサーマルヘッドの場合に較べて、そのピーク温度が低減し発熱部の温度分布が平坦化し易い。これについて、図3を参照して説明する。図3は本実施形態における発熱部の発熱特性を説明するための温度分布図である。なお、比較のために従来技術の場合の温度分布も示している。ここで、本実施形態の場合は、図1で説明した構造のサーマルヘッドであり、発熱部16はサーマルヘッドにおいてヘッド基板の主走査方向に300dpiで配列されている。従来技術の場合は、図5で説明した構造のであり、同様に主走査方向に300dpiで配列されている。
In the operation of the thermal head described with reference to FIGS. 1 and 2, the
本実施形態のサーマルヘッドでは、発熱部16a、16bのそれぞれの主走査方向の長さ(対向する櫛歯部14bと個別電極15の離間距離に相当する)は34μmに設定し、その副走査方向の長さは150μmとした。また、櫛歯部14bおよび個別電極15のパターン幅は8μm強に設定し、1つの発熱素子のピッチが約84.7μmになるようにした。ここで、第1の発熱抵抗体13aと第3の発熱抵抗体13cの副走査方向の長さは共に53.6μm、中央部の第2の発熱抵抗体13bのそれは最も小さい21.5μm、そして第1のスペースS1および第2のスペースS2は共に10.7μmに設定した。
In the thermal head of the present embodiment, the length of each of the
このように発熱抵抗体に設けたスペースが非発熱部になる。したがって本構造では発熱抵抗体に対して電極リードエッジの幅が大きくとれるので、スペースの幅、数、位置を選択することによって発熱分布の調整が容易にできる。本実施形態は、搬送方向の発熱抵抗体の長さに対して中央部の第2の発熱抵抗体13bの長さが両側のそれよりも小さくなるようにスペースを配置した。なお、このスペースは搬送方向に斜め、または曲線パターンにすることもできる。
Thus, the space provided in the heating resistor becomes a non-heating portion. Therefore, in this structure, the width of the electrode lead edge can be made larger than that of the heating resistor, so that the heat generation distribution can be easily adjusted by selecting the width, number, and position of the space. In the present embodiment, the space is arranged such that the length of the second
従来技術のサーマルヘッドでは、発熱部105およびその通電電極の主走査方向の長さは35μmに設定し、これ等の主走査方向のスペースは7μm強に設定した。更に、発熱部105の副走査方向の長さは150μmとした。そして、サーマルヘッドの他の構成部分は、本実施形態の場合と従来技術の場合で同じになるように設計した。
In the conventional thermal head, the length of the
図3では、横軸は発熱部の長さ方向(副走査方向)の位置をとり、縦軸にその発熱部中央線上の温度をとっている。そして、発熱部の温度分布がシミュレーション結果として示されている。この温度分布は実測に近いものになっている。図3の実線で示すように、同図の点線に示す従来技術の場合に較べて、ピーク温度が下がり、発熱部領域での温度差が低減し温度分布の一様化が容易になることが判る。 In FIG. 3, the horizontal axis represents the position in the length direction (sub-scanning direction) of the heat generating portion, and the vertical axis represents the temperature on the center line of the heat generating portion. And the temperature distribution of the heat generating part is shown as a simulation result. This temperature distribution is close to the actual measurement. As shown by the solid line in FIG. 3, the peak temperature is lowered and the temperature difference in the heat generating region is reduced and the temperature distribution is easily uniformed compared to the prior art shown by the dotted line in FIG. I understand.
このようにして、本実施形態の発熱部の温度分布が平坦化することにより、インクリボンあるいは感熱記録媒体の過熱が抑えられる。そして、それ等からの例えば潤滑剤からなる残滓の発生が低減するようになる。 In this way, the temperature distribution of the heat generating portion of the present embodiment is flattened, so that overheating of the ink ribbon or the thermal recording medium can be suppressed. And generation | occurrence | production of the residue which consists of them, for example from a lubricant comes to reduce.
また、上述したように共通電極14の基部14aは、サーマルヘッドの発熱部16,17から所定の離間距離Dを有して主走査方向に配設される。すなわち、従来技術の場合と異なり、上述したように主走査方向に中断し上記基部14aに対応して形成される保護層の段部は、発熱部から離れたところに位置する。このことからも、上記段部への残滓の形成は少なくなる。ここで、サーマルヘッドの搭載される印刷装置によっては、その発熱部の所要温度が例えば500℃程度と高くなる場合がある。このように高い発熱温度になると上記段部への残滓の形成も無視できなくなる。しかし、上記離間距離Dが20μm以上であれば上記発熱の影響が皆無になる。
As described above, the
本実施形態では、サーマルヘッドの発熱部に通電する電極が記録媒体の搬送方向に櫛歯状に延びて配設されている。そして、各発熱部の発熱抵抗体は上記搬送方向に例えば3つに分割され、搬送方向に対して交差する方向に通電され発熱部のピーク温度が低減されてその温度分布が平坦化され易い構造になっている。このために、サーマルヘッドの動作において、その抵抗体基板部の発熱部を被覆する保護層の表面に例えばインクリボンあるいは感熱記録媒体の加熱で生じる残滓は簡便に抑制される。そして、従来技術で説明したような印刷装置の稼働における残滓の剥離音、あるいは摺接音がなくなり、その稼働時の低騒音化が容易になる。 In the present embodiment, electrodes for energizing the heat generating part of the thermal head are arranged extending in a comb shape in the recording medium conveyance direction. The heat generating resistor of each heat generating part is divided into, for example, three parts in the transport direction, and the current distribution in the direction intersecting the transport direction is energized to reduce the peak temperature of the heat generating part so that the temperature distribution is easily flattened. It has become. For this reason, in the operation of the thermal head, for example, a residue generated by heating an ink ribbon or a thermal recording medium on the surface of the protective layer covering the heating portion of the resistor substrate portion can be easily suppressed. Further, there is no separation peeling sound or sliding contact sound during operation of the printing apparatus as described in the prior art, and noise reduction during operation is facilitated.
また、発熱部に通電する櫛歯状の共通電極および個別電極のパターン幅を従来の場合よりも細くすることが可能になり、発熱部の発する熱の通電電極を通した放熱が低減されるようになる。 In addition, the pattern width of the comb-like common electrode and individual electrode for energizing the heat generating part can be made narrower than in the conventional case, so that the heat released from the heat generating part through the energizing electrode is reduced. become.
そして、本実施形態のサーマルヘッドでは、サーマルヘッドの発熱部の中央部のピーク温度が下がり、その温度分布が平坦化されて過熱が抑制される。これ等のことから、従来構造のサーマルヘッドの場合に較べて、その消費電力が低減するようになる。 And in the thermal head of this embodiment, the peak temperature of the center part of the heat generating part of the thermal head is lowered, the temperature distribution is flattened, and overheating is suppressed. For these reasons, the power consumption is reduced as compared with the conventional thermal head.
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものでない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments do not limit the present invention. Those skilled in the art can make various modifications and changes in specific embodiments without departing from the technical idea and technical scope of the present invention.
上述したサーマルヘッドでは、グレーズ層12がFG構造の場合について説明している。このグレーズ層12は、その一部がパーシャルエッチング(PE)で形成され盛上がり部を有するいわゆるPEG構造になっていてもよい。あるいは、逆にその平坦部がなくサーマルヘッドの主走査方向に帯状に盛り上って形成されたPG構造になっていてもよい。
In the above-described thermal head, the case where the
また、発熱抵抗体13は副走査方向に2分割されていてもよいし、あるいは3分割を超える複数分割の構造になっていてもよい。 Further, the heating resistor 13 may be divided into two in the sub-scanning direction, or may have a structure of a plurality of divisions exceeding three divisions.
また、サーマルヘッドの共通電極14の櫛歯部14bと個別電極15は、発熱抵抗体13の延在方向に対して斜め方向から櫛歯状に多数の電極が並設されて発熱素子のアレイが配列される構造になっていてもよい。
Further, the comb-
また、本実施形態では共通電極14の櫛歯部14bおよび個別電極15が発熱抵抗体13上に形成されているが、逆に発熱抵抗体13が上記櫛歯部14bおよび個別電極15の上部に形成された構造のサーマルヘッドであってもよい。
In this embodiment, the
そして、本発明は、サーマルヘッドの発熱部が設けられる抵抗体基板部、およびその発熱部への通電駆動を行なう駆動ICの搭載される駆動回路基板部が1つのヘッド基板上に一体に形成されたサーマルヘッドの場合であっても同様に適用される。 In the present invention, the resistor substrate portion on which the heat generating portion of the thermal head is provided, and the drive circuit substrate portion on which the drive IC for driving the heat generating portion is mounted are integrally formed on one head substrate. The same applies to the case of a thermal head.
11…支持基板,12…グレーズ層,13…発熱抵抗体,13a…第1の発熱抵抗体,13b…第2の発熱抵抗体,13c…第3の発熱抵抗体,14…共通電極,14a…基部,14b…櫛歯部,15…個別電極,16…一対の発熱部,17…単一の発熱部,D…共通電極の基部と発熱部との離間距離,S1…第1のスペース,S2…第2のスペース
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記電極が前記記録媒体の搬送方向に櫛歯状に延びて配設され、前記電極は、前記支持基板の一方向に延在する基部およびこの基部から櫛歯状に延出する櫛歯部からなる共通電極と、一端部分が前記櫛歯部の相互間に入り込む個別電極とからなり、
前記発熱部の発熱抵抗体は前記共通電極と前記個別電極のリードエッジ間に配置され前記電極のリードエッジ間の距離よりも前記搬送方向に長いパターンを有していて前記搬送方向にスペースをあけて3分割以上に分割され、その分割された発熱抵抗体のうちの中央部分が前記搬送方向に最も短くなっており、かつ前記搬送方向に対して交差する方向に通電されることを特徴とするサーマルヘッド。 A heat-retaining layer on a support substrate; a heat-generating part formed of a thin-film heating resistor formed on the heat-retaining layer; an electrode for energizing the heat-generating part; and a protective layer covering the heat-generating part. A thermal head used in a printing apparatus for performing a printing process or an overcoat process after the printing process,
The electrodes are arranged to extend in a comb-tooth shape in the conveyance direction of the recording medium, and the electrodes are formed from a base portion extending in one direction of the support substrate and a comb-tooth portion extending from the base portion in a comb-tooth shape. Consisting of a common electrode and an individual electrode whose one end portion enters between the comb teeth portions,
The heating resistor of the heat generating part is disposed between the lead edges of the common electrode and the individual electrode, and has a pattern longer in the transport direction than the distance between the lead edges of the electrodes , leaving a space in the transport direction. 3 is divided split above, the center portion of the divided heating resistors has become shortest in the transport direction, and characterized in that it is energized in a direction intersecting the conveying direction Te Thermal head.
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