(57)【要約】【課題】  発熱素子近傍の温度を測定する温度センサを、安価に実装する。【解決手段】  カラー感熱プリンタ２のサーマルヘッド１７の素子基板３１の裏面前端部には、発熱素子３６近傍の温度を測定する温度センサ４０が等間隔で複数個配置されており、これらの温度センサ４０に接続する配線パターン４１が形成されている。温度センサ４０は、副走査方向に関して、発熱素子３６の直下からの距離ｄが１０ｍｍ以内の箇所に取り付けられている。素子基板３１と回路基板３２との間には、温度センサ４０から延設された配線パターン４１と制御回路の回路パターンとを電気的に接続するフレキシブルプリント基板４６が取り付けられている。放熱板３０には、温度センサ４０およびフレキシブルプリント基板４６が接触しないように、温度センサ４０およびフレキシブルプリント基板４６が当接する部分に凹状の逃げ部３３、３４が形成されている。【選択図】        図３
2006021349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数の発熱素子が配列された素子基板と、制御回路が実装された回路基板と、素子基板または回路基板のいずれかに実装され、前記発熱素子を選択的に駆動させるためのドライバＩＣと、
前記素子基板および前記回路基板の裏面に固着され、前記発熱素子の発熱による蓄熱を外部に放熱する放熱板とを備えた記録ヘッドにおいて、
前記素子基板の裏面に、前記発熱素子近傍の温度を測定する温度センサを複数個配置し、これらの温度センサに接続する配線パターンを形成するとともに、
前記回路基板の両面に前記制御回路の回路パターンを形成し、
前記素子基板と前記回路基板との間に、前記配線パターンと前記回路パターンとを電気的に接続する接続手段を取り付けたことを特徴とする記録ヘッド。
【請求項２】
前記接続手段は、フレキシブルプリント基板であることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド。
【請求項３】
前記温度センサおよび前記接続手段が前記放熱板に接触しないように、前記放熱板の前記温度センサおよび前記接続手段が当接する部分に逃げ部を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の記録ヘッド。
【請求項４】
前記温度センサを、前記発熱素子が配列される方向と直交する方向に関して、前記発熱素子の直下からの距離が１０ｍｍ以内の箇所に取り付けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に複数の発熱素子が配列された素子基板と、制御回路が実装された回路基板と、素子基板または回路基板のいずれかに実装され、発熱素子を選択的に駆動させるためのドライバＩＣと、素子基板および回路基板の裏面に固着され、発熱素子の発熱による蓄熱を外部に放熱する放熱板とを備えた記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
記録ヘッドを用いて記録材料に画像を記録するプリンタとして、シアン、マゼンタ、イエローに発色する感熱発色層を支持体上に順に層設したカラー感熱記録紙を用いて、フルカラープリントを得るカラー感熱プリンタが知られている。このカラー感熱プリンタでは、副走査方向にカラー感熱記録紙を搬送する間に、主走査方向に複数の発熱素子がライン状に配列されたサーマルヘッドにて熱記録を行う。
【０００３】
サーマルヘッドは、前述の複数の発熱素子が配列された素子基板と、制御回路が実装された回路基板と、素子基板または回路基板のいずれかに実装され、発熱素子を選択的に駆動させるためのドライバＩＣと、素子基板および回路基板の裏面に固着され、発熱素子の発熱による蓄熱を外部に放熱する放熱板とから構成されている。従来のカラー感熱プリンタでは、発熱素子近傍の温度を温度センサで測定し、この温度センサの温度測定結果に応じて、カラー感熱記録紙が発熱素子から受け取る熱量が一定となるように（但し、同一の画像データ、例えばグレー画像をベタ印画する場合）、発熱素子に与える駆動エネルギーを制御することで、画像の濃度ムラの発生を防止している（特許文献１〜３参照）。
【０００４】
特許文献１に記載のサーマルプリンタでは、温度センサとしてのサーミスタを素子基板であるセラミック基板の裏面に配置している。また、特許文献２に記載のサーマルヘッドでは、サーミスタをセラミック基板のドライバＩＣ列の部分に配置している。さらに、特許文献３に記載のサーマルヘッドでは、サーミスタとドライバＩＣとを、セラミック基板に形成された凹部内に埋設している。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−１７０３６６号公報
【特許文献２】特公平４−１７７９８号公報
【特許文献３】特許第３３８９４１９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のサーマルプリンタでは、サーミスタをセラミック基板の裏面に配置することは記述されているが、具体的な配線の方法については言及しておらず、実践的な手法であるとは言い難い。
【０００７】
また、特許文献２に記載のサーマルヘッドでは、プラテンローラとの干渉の問題があり、発熱素子近傍にサーミスタを取り付けることができないという欠点がある。そのうえ、主走査方向に複数のサーミスタを取り付ける場合、ドライバＩＣ列の部分に取り付けるためのスペースを確保しなければならず、主走査方向のヘッドの寸法が必要以上に大きくなるという問題がある。
【０００８】
さらに、特許文献３に記載のサーマルヘッドでは、特許文献２の場合のプラテンローラとの干渉の問題は克服することができるが、サーミスタとドライバＩＣとを埋設する凹部を加工がし難い素子基板に形成する分、製造コストが掛かってしまう。また、特許文献２の場合のヘッド寸法に関する問題は解決することができない。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、発熱素子近傍の温度を測定する温度センサを、安価に実装することができる記録ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、表面に複数の発熱素子が配列された素子基板と、制御回路が実装された回路基板と、素子基板または回路基板のいずれかに実装され、前記発熱素子を選択的に駆動させるためのドライバＩＣと、前記素子基板および前記回路基板の裏面に固着され、前記発熱素子の発熱による蓄熱を外部に放熱する放熱板とを備えた記録ヘッドにおいて、前記素子基板の裏面に、前記発熱素子近傍の温度を測定する温度センサを複数個配置し、これらの温度センサに接続する配線パターンを形成するとともに、前記回路基板の両面に前記制御回路の回路パターンを形成し、前記素子基板と前記回路基板との間に、前記配線パターンと前記回路パターンとを電気的に接続する接続手段を取り付けたことを特徴とする。
【００１１】
なお、前記接続手段は、フレキシブルプリント基板であることが好ましい。
【００１２】
また、前記温度センサおよび前記接続手段が前記放熱板に接触しないように、前記放熱板の前記温度センサおよび前記接続手段が当接する部分に逃げ部を形成することが好ましい。
【００１３】
さらに、前記温度センサを、前記発熱素子が配列される方向と直交する方向に関して、前記発熱素子の直下からの距離が１０ｍｍ以内の箇所に取り付けることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の記録ヘッドによれば、素子基板の裏面に、発熱素子近傍の温度を測定する温度センサを複数個配置し、これらの温度センサに接続する配線パターンを形成するとともに、回路基板の両面に制御回路の回路パターンを形成し、素子基板と回路基板との間に、配線パターンと回路パターンとを電気的に接続する接続手段を取り付けたので、温度センサを安価に実装することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１において、本発明を適用したカラー感熱プリンタ２には、記録材料として、長尺のカラー感熱記録紙（以下、単に記録紙という）１０が使用される。記録紙１０は、ロール状に巻かれた記録紙ロール１１の形態でカラー感熱プリンタ２にセットされる。
【００１６】
記録紙１０は、周知のように、支持体上にシアン感熱発色層、マゼンタ感熱発色層、イエロー感熱発色層、および保護層が順次層設された構造となっている。最上層となるイエロー感熱発色層は熱感度が最も高く、小さな熱エネルギーでイエローに発色する。最下層となるシアン感熱発色層は熱感度が最も低く、大きな熱エネルギーでシアンに発色する。
【００１７】
イエロー感熱発色層は、４２０〜４５０ｎｍの近紫外線が照射されたときに発色能力が消失する。マゼンタ感熱発色層は、イエロー感熱発色層とシアン感熱発色層との中間程度の熱エネルギーでマゼンタに発色し、３６５〜３９０ｎｍの紫外線が照射されたときに発色能力が消失する。なお、例えばブラック感熱発色層を設けて４層構造にした記録紙を使用してもよい。
【００１８】
記録紙ロール１１の外周面には、搬送モータ１２によって回転される給紙ローラ１３が当接している。搬送モータ１２はステッピングモータであり、モータドライバ１４から入力される駆動パルスによって駆動される。給紙ローラ１３が図中反時計方向に回転すると、記録紙ロール１１は図中時計方向に回転し、記録紙１０が記録紙ロール１１から送り出される。給紙ローラ１３が図中時計方向に回転すると、記録紙ロール１１は図中反時計方向に回転し、記録紙１０が記録紙ロール１１に巻き戻される。
【００１９】
記録紙ロール１１から送り出された記録紙１０は、水平方向に配置された搬送経路内に送り込まれる。この搬送経路内には、記録紙１０を挟み込んで搬送する搬送ローラ対１５および排紙ローラ対１６が配置されている。搬送ローラ対１５および排紙ローラ対１６は、搬送モータ１２によって回転されるキャプスタンローラ１５ａ、１６ａと、このキャプスタンローラ１５ａ、１６ａに圧接するピンチローラ１５ｂ、１６ｂとからなり、記録紙１０を図中Ａ方向（給紙方向）とＢ方向（巻戻方向）とに往復搬送する。
【００２０】
給紙ローラ１３と搬送ローラ対１５との間には、サーマルヘッド１７と、このサーマルヘッド１７に向き合うように搬送経路の下方に配置されたプラテンローラ１８とが設けられている。サーマルヘッド１７の素子基板３１（図２および図３参照）の記録紙１０に対向する表面には、記録紙１０の搬送方向（副走査方向Ｓ）と直交する方向（主走査方向Ｍ、ともに図２および図３参照）に、複数の発熱素子３６（図２および図３参照）がライン状に配列された発熱素子アレイ１９が設けられている。発熱素子アレイ１９は、システムコントローラ２０からヘッドドライバ２１に入力された駆動データに基づいて発熱し、記録紙１０の各感熱発色層を発色させる。
【００２１】
プラテンローラ１８は、記録紙１０の搬送に応じて従動回転し、記録紙１０と発熱素子アレイ１９との当接状態を安定させる。また、プラテンローラ１８は、上下方向に移動自在とされ、図示しないバネによって発熱素子アレイ１９に圧接する方向に付勢されている。記録紙１０の給紙時および排紙時には、カムやソレノイドなどから構成されるシフト機構（図示せず）によってプラテンローラ１８が下降し、サーマルヘッド１７との記録紙１０の挟持が解除される。
【００２２】
図２および図３に示すように、サーマルヘッド１７は、放熱板３０と、素子基板３１と、回路基板３２とから構成されている。放熱板３０は、放熱性を有する材料、例えばアルミなどからなり、発熱素子３６の発熱による蓄熱を外部に放熱する。この放熱板３０は、素子基板３１と回路基板３２とを跨ぐように、これらの基板３１、３２の裏面に接着剤や両面テープなどで固着されている。
【００２３】
放熱板３０には、後述する温度センサ４０およびフレキシブルプリント基板４６が接触しないように、温度センサ４０およびフレキシブルプリント基板４６が当接する部分に、それぞれ凹状の逃げ部３３、３４が形成されている。なお、逃げ部の形状は凹状に限らず、半月状であってもよい。
【００２４】
素子基板３１は、例えばセラミックやアルミナ、アルミナセラミックなどで形成されている。素子基板３１の表面前端部には、断面が半円形の印画突条３５が形成されている。この印画突条３５には、発熱素子アレイ１９を構成する複数の発熱素子３６が設けられている。また、素子基板３１の表面後端部には、各発熱素子３６を駆動するドライバＩＣ３７が実装されている。このドライバＩＣ３７と発熱素子３６との間は、素子基板３１上に形成された導電層３８と、ジャンパ線３９とで接続されている。なお、ドライバＩＣ３７を、素子基板３１ではなく回路基板３２に実装してもよい。
【００２５】
素子基板３１の裏面前端部には、発熱素子３６近傍の温度を測定する温度センサ４０が等間隔で複数個配置されている。また、これらの温度センサ４０に接続する配線パターン４１が形成されている。温度センサ４０は、副走査方向に関して、発熱素子３６の直下からの距離ｄが１０ｍｍ以内の箇所に取り付けられている。
【００２６】
素子基板３１の裏面の放熱板３０と接触する部分には、レジストなどの絶縁膜４２が塗布されている。これにより、配線パターン４１が放熱板３０と接触してショートすることが防止される。
【００２７】
回路基板３２には、その両面にサーマルヘッド１７の制御回路（図示せず）が形成されており、素子基板３１の後方に配置されている。素子基板３１のドライバＩＣ３７と回路基板３２との間は、ジャンパ線４３によって接続されている。回路基板３２の裏面の放熱板３０と接触する部分には、素子基板３１の絶縁膜４２と同様に、絶縁膜４４が塗布されている。なお、ドライバＩＣ３７、およびジャンパ線３９、４３は、ジャンパ線３９、４３が断線しないように、透明な保護樹脂４５によって覆われている。
【００２８】
素子基板３１と回路基板３２との間には、温度センサ４０から延設された配線パターン４１と制御回路の回路パターンとを電気的に接続するフレキシブルプリント基板４６が取り付けられている。
【００２９】
画像記録時、各温度センサ４０は、その測定結果をシステムコントローラ２０に逐次送信する。システムコントローラ２０は、各温度センサ４０から送信される測定結果に応じて、画像の濃度ムラが発生しないように、ヘッドドライバ２１を介して発熱素子３６の駆動を制御する。
【００３０】
図１において、搬送ローラ対１５のＡ方向下流側には、記録紙１０の記録面に対面して定着器２２が配置されている。また、定着器２２と排紙ローラ対１６との間には、記録紙１０を所定のプリントサイズにカットするカッター２３が配置されている。さらに、排紙ローラ対１６のＡ方向下流側には、画像記録済みの記録紙１０を外部に排出する排紙口２４が設けられている。
【００３１】
定着器２２は、発光ピーク波長が４２０〜４５０ｎｍの近紫外線を放出してイエロー感熱発色層を定着するイエロー用定着光源２２ａと、発光ピーク波長が３６５〜３９０ｎｍの紫外線を放出してマゼンタ感熱発色層を定着するマゼンタ用定着光源２２ｂと、これらの光源２２ａ、２２ｂからの光を記録紙１０に向けて反射させるリフレクタ２２ｃとからなる。各光源２２ａ、２２ｂは、ランプドライバ２５によって駆動される。
【００３２】
次に、上記構成を有するカラー感熱プリンタ２の動作について説明する。画像記録開始操作が実行されると、搬送モータ１２の正転によって給紙ローラ１３が反時計方向に回転され、記録紙１０が記録紙ロール１１からＡ方向に送り出される。記録紙１０の先端部は搬送経路内を移動して、搬送ローラ対１５にニップされ、さらにＡ方向下流側に搬送される。
【００３３】
記録紙１０が画像記録開始位置に到達すると、搬送モータ１２の回転が一旦停止される。次いで、プラテンローラ１８がシフト機構によって上昇され、発熱素子アレイ１９との間で記録紙１０が挟持される。この状態で再び搬送モータ１２が駆動され、記録紙１０がＡ方向に搬送されながら、ヘッドドライバ２１に入力された駆動データに基づいて発熱した発熱素子アレイ１９により、記録紙１０のイエロー感熱発色層にイエロー画像が記録される。
【００３４】
イエロー画像の記録が完了すると、記録画像の後端が定着器２２のイエロー用定着光源２２ａに対面する位置まで搬送され、搬送モータ１２の回転が停止される。このとき、プラテンローラ１８がシフト機構によって下降され、サーマルヘッド１７とによる記録紙１０の挟持が解除される。次いで、ランプドライバ２５によりイエロー用定着光源２２ａが点灯され、搬送モータ１２が逆転されて記録紙１０がＢ方向に巻き戻されながら、画像記録済みのイエロー感熱発色層が定着される。
【００３５】
イエロー感熱発色層の定着後、記録画像の先端が発熱素子アレイ１９に対面する位置まで搬送され、搬送モータ１２の回転が停止される。そして、イエロー画像記録時と同様に、プラテンローラ１８がシフト機構によって上昇され、発熱素子アレイ１９との間で記録紙１０が挟持される。この状態で再び搬送モータ１２が駆動され、記録紙１０がＡ方向に搬送されながら、記録紙１０のマゼンタ感熱発色層にマゼンタ画像が記録される。
【００３６】
マゼンタ画像の記録が完了すると、記録画像の後端が定着器２２のマゼンタ用定着光源２２ｂに対面する位置まで搬送され、搬送モータ１２の回転が停止される。そして、イエロー画像定着時と同様に、ランプドライバ２５によりマゼンタ用定着光源２２ｂが点灯され、搬送モータ１２が逆転されて記録紙１０がＢ方向に巻き戻されながら、画像記録済みのマゼンタ感熱発色層が定着される。
【００３７】
マゼンタ感熱発色層の定着後、記録画像の先端が発熱素子アレイ１９に対面する位置まで搬送され、搬送モータ１２の回転が停止される。そして、イエロー、マゼンタ画像記録時と同様に、記録紙１０のシアン感熱発色層にシアン画像が記録される。
【００３８】
画像記録後の記録紙１０は、搬送ローラ対１５によりＡ方向に搬送され、カッター２３により所定のプリントサイズに切断された後、排紙ローラ対１６により排紙口２４から外部に排出される。
【００３９】
各画像の記録時には、サーマルヘッド１７の素子基板３１の裏面に取り付けられた複数個の温度センサ４０により、発熱素子３６近傍の温度が測定される。各温度センサ４０による測定結果は、システムコントローラ２０に逐次送信される。そして、各温度センサ４０から送信される測定結果に応じて、画像の濃度ムラが発生しないように、システムコントローラ２０によりヘッドドライバ２１を介して発熱素子３６の駆動が制御される。
【００４０】
上記のように、素子基板３１の裏面に温度センサ４０を配置し、温度センサ４０に接続する配線パターン４１を形成するとともに、回路基板３２の両面に制御回路の回路パターンを形成し、素子基板３１と回路基板３２との間に、配線パターン４１と回路パターンとを電気的に接続するフレキシブルプリント基板４６を取り付けたので、素子基板の表面に温度センサを取り付ける従来の手法のように、プラテンローラと温度センサとが接触して印画障害を起こすことがない。また、温度センサをドライバＩＣ列の部分に実装する手法のように、主走査方向のヘッドの寸法が必要以上に大きくなることがない。
【００４１】
また、フレキシブルプリント基板４６を用い、放熱板３０の温度センサ４０およびフレキシブルプリント基板４６が当接する部分に逃げ部３３、３４を形成したので、加工がし難い素子基板に凹部を形成し、この凹部にドライバＩＣおよび温度センサを埋設する従来の手法と比べて、製造コストが掛からない。
【００４２】
さらに、温度センサ４０を、副走査方向Ｓに関して、発熱素子３６の直下からの距離ｄが１０ｍｍ以内の箇所に取り付けたので、発熱素子３６近傍の温度をより確実に測定することができる。
【００４３】
ここで、温度センサ４０を発熱素子３６の直近に配置すると、温度センサ４０の出力は画像データのパターンによる影響を受ける。例えば、温度センサ４０を中央に１個だけ配置した場合、中央のみが黒い画像データを記録すると温度センサ４０の出力は高くなるが、主走査方向Ｍの他の部分は温度が低いため、実際の温度と検出温度との誤差が大きくなり、適切な濃度ムラの補正を行えなくなる。この問題の対応策として、上記実施形態では、温度センサ４０を主走査方向Ｍに複数個配置し、実際の温度と検出温度との差が生じないように検出温度の平均化を図っているので、より細密な濃度ムラの補正を行うことができる。
【００４４】
上記実施形態では、配線パターン４１と回路パターンとを電気的に接続する接続手段として、フレキシブルプリント基板４６を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、一般的な接続コネクタやワイヤーボンディングなどを用いてもよい。
【００４５】
上記実施形態では、カラー感熱プリンタ２で用いられるサーマルヘッド１７を例示して説明したが、本発明はこれに限定されず、他のサーマルプリンタ、熱転写型プリンタや熱昇華型プリンタに用いられるサーマルヘッドは勿論、例えば、発熱素子の熱によりインクを噴射させるインクジェットプリンタの記録ヘッドなどにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明を適用したカラー感熱プリンタの構成を示す概略図である。
【図２】サーマルヘッドの構成を示す斜視図である。
【図３】サーマルヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４７】
２  カラー感熱プリンタ
１０  カラー感熱記録紙（記録紙）
１７  サーマルヘッド
１９  発熱素子アレイ
２０  システムコントローラ
２１  ヘッドドライバ
２２  定着器
３０  放熱板
３１  素子基板
３２  回路基板
３３、３４  逃げ部
３６  発熱素子
３７  ドライバＩＣ
４０  温度センサ
４１  配線パターン
４６  フレキシブルプリント基板
【図１】
2006021349.tif 000003
【図２】
2006021349.tif 000004
【図３】
2006021349.tif 000005