(57)【要約】【課題】サーマルプリントヘッドにおいて、ドライバＩＣを増設することなく精度の高い発熱量の制御が可能となるようにする。【解決手段】本発明のある態様のサーマルプリントヘッドは、基板と、基板上において主走査方向に間隔を隔てて配列された複数の第１発熱抵抗体と、複数の第１発熱抵抗体の隣接する一対の第１発熱抵抗体の第１端同士を接続する折り返し電極と、一対の第１発熱抵抗体のうち一方の第１発熱抵抗体の、折り返し電極に接続されていない第２端に接続される第１共通電極と、一対の第１発熱抵抗体のうち他方の第１発熱抵抗体の、折り返し電極に接続されていない第２端に接続される個別電極と、基板上において主走査方向に間隔を隔てて配列された複数の第２発熱抵抗体と、を備え、複数の第２発熱抵抗体の各々は、第１端が折り返し電極に接続され、第２端が第２共通電極に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上において主走査方向に間隔を隔てて配列された複数の第１発熱抵抗体と、
前記複数の第１発熱抵抗体の隣接する一対の第１発熱抵抗体の第１端同士を接続する折り返し電極と、
前記一対の第１発熱抵抗体のうち一方の第１発熱抵抗体の、前記折り返し電極に接続されていない第２端に接続される第１共通電極と、
前記一対の第１発熱抵抗体のうち他方の第１発熱抵抗体の、前記折り返し電極に接続されていない第２端に接続される個別電極と、
前記基板上において主走査方向に間隔を隔てて配列された複数の第２発熱抵抗体と、
を備え、
前記複数の第２発熱抵抗体の各々は、第１端が前記折り返し電極に接続され、第２端が第２共通電極に接続されている、
サーマルプリントヘッド。
【請求項２】
１ラインの印字サイクルにおいて、前記第１共通電極に印字用電圧を印加する第１期間と、当該第１期間に続いて設定され、前記第２共通電極に電圧を印加する第２期間と、を有する、
請求項１に記載されたサーマルプリントヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタにおいて使用されるサーマルプリントヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数の発熱抵抗体を配列したサーマルプリントヘッドと、このサーマルプリントヘッドに対向するように配置されたプラテンローラとを備えたプリンタが知られている。かかるプリンタでは、プラテンローラ上に搬送された印字媒体に対してサーマルプリントヘッドを押圧することで印字媒体に印字するように構成されている。サーマルプリントヘッドをインクリボンの上から押圧する方法と、感熱タイプの印字媒体を使用することでサーマルプリントヘッドにより直接印字する方法がある。
【０００３】
従来のサーマルプリントヘッドにおいて、１ラインに含まれる複数のドットの各々に対応して、２個の発熱抵抗体を設けたものが知られている（例えば、特許文献１、２）。例えば引用文献１のサーマルプリントヘッドによれば、２個の発熱抵抗体で発生する発熱量を調整してスティッキングを生じないようにした、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３７０３９８号公報
【特許文献２】特開２００８−１２６５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載されたサーマルプリントヘッドでは、電圧を発熱部分と第２発熱部分に対して独立に印加することで発熱量を調整しているが、発熱部分と第２発熱部分とは同一ラインに近接して配置されている（例えば、図２の発熱部分１４、第２発熱部分１５を参照）。そのため、いずれか一方の発熱部分に対する電圧印加をオフにした場合であっても、他方の発熱部分の発熱によって、電圧印加をオフにした一方の発熱部分を印字できる程度にまで加熱する場合があることから、精度の高い発熱量の制御が難しい構成となっている。
【０００６】
上記特許文献２に記載されたサーマルプリントヘッドでは、１ライン上で２つの発熱抵抗体列を設け、発熱抵抗体列ごとに独立した駆動を行うように構成されている。かかる構成では、精度の高い発熱量の制御が可能となるものの、発熱抵抗体列ごとに独立した２個のドライバＩＣが必要となるため、サーマルプリントヘッドが高価となる。
【０００７】
そこで、本発明は、サーマルプリントヘッドにおいて、ドライバＩＣを増設することなく精度の高い発熱量の制御が可能となるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様は、
基板と、
前記基板上において主走査方向に間隔を隔てて配列された複数の第１発熱抵抗体と、
前記複数の第１発熱抵抗体の隣接する一対の第１発熱抵抗体の第１端同士を接続する折り返し電極と、
前記一対の第１発熱抵抗体のうち一方の第１発熱抵抗体の、前記折り返し電極に接続されていない第２端に接続される第１共通電極と、
前記一対の第１発熱抵抗体のうち他方の第１発熱抵抗体の、前記折り返し電極に接続されていない第２端に接続される個別電極と、
前記基板上において主走査方向に間隔を隔てて配列された複数の第２発熱抵抗体と、
を備え、
前記複数の第２発熱抵抗体の各々は、第１端が前記折り返し電極に接続され、第２端が第２共通電極に接続されている、
サーマルプリントヘッドである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のある態様によれば、サーマルプリントヘッドにおいて、ドライバＩＣを増設することなく精度の高い発熱量の制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係るサーマルプリントヘッドの平面図である。
【図２】実施形態に係るサーマルプリントヘッドの等価回路を示す図である。
【図３】実施形態に係るサーマルプリントヘッドの動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（１）実施形態に係るサーマルプリントヘッドの構成
以下、本発明の一実施形態に係るサーマルプリントヘッドについて説明する。
図１は、実施形態に係るサーマルプリントヘッド１の平面図である。図１に示すように、本実施形態のサーマルプリントヘッド１では、基板ＳＴ上において主走査方向に間隔を隔てて複数の発熱抵抗体（後述する複数の第１発熱抵抗体および複数の第２発熱抵抗体を含む。）をライン状に配列して構成されている。ここで、主走査方向（図１の方向Ｄ１）とは、印字媒体の搬送方向と直交する方向を意味している。副走査方向（図１の方向Ｄ２）とは、印字媒体の搬送方向と同じ方向である。本実施形態のサーマルプリントヘッド１を使用するプリンタでは、印字媒体を副走査方向に搬送させながら、主走査方向に配列された複数の発熱抵抗体を選択的に発熱させることで各ライン上の選択された位置にドット（点）を形成する。
【００１２】
図１に示すサーマルプリントヘッド１は、一対の第１発熱抵抗体群Ｒ１および第２発熱抵抗体群Ｒ２を含む。一対の第１発熱抵抗体群Ｒ１は、第１発熱抵抗体Ｒ１１＿１，…，Ｒ１１＿ｎと、それぞれ対となる第１発熱抵抗体Ｒ１２＿１，…，Ｒ１２＿ｎとを含む。第２発熱抵抗体群Ｒ２は、第２発熱抵抗体Ｒ２＿１，…，Ｒ２＿ｎからなる。
サーマルプリントヘッド１は、１ラインでｎドットの印字が可能となるように構成されている。例えば、１番目のドットに対応して、一対の第１発熱抵抗体Ｒ１１＿１，Ｒ１２＿１と、第２発熱抵抗体Ｒ２＿１とが設けられている。２番目のドットに対応して、一対の第１発熱抵抗体Ｒ１１＿２，Ｒ１２＿２と、第２発熱抵抗体Ｒ２＿２とが設けられている。同様にして、ｎ番目のドットに対応して、一対の第１発熱抵抗体Ｒ１１＿ｎ，Ｒ１２＿ｎと、第２発熱抵抗体Ｒ２＿ｎとが設けられている。
【００１３】
一対の第１発熱抵抗体群Ｒ１は１ライン分の印字のために設けられており、第２発熱抵抗体群Ｒ２は１ライン分の印字の前又は後において発熱量を制御するために設けられている。
【００１４】
以下の説明において、発熱抵抗体の一方の端を第１端といい、当該発熱抵抗体の他方の端を第２端という。つまり、第１端と第２端とは互いに反対側の端を意味する。
【００１５】
図１の電極パターンに着目すると、一方の第１発熱抵抗体Ｒ１１＿１，…，Ｒ１１＿ｎの第１端と、他方の第１発熱抵抗体Ｒ１２＿１，…，Ｒ１２＿ｎの第１端とが折り返すようにして、それぞれ個別電極Ｅ２＿１，…，Ｅ２＿ｎを介して接続されている。折り返し電極は、一対の第１発熱抵抗体の中間ノードに相当する。以下の説明では、個別電極Ｅ２＿１，…，Ｅ２＿ｎは適宜、折り返し電極として言及される。
【００１６】
一方の第１発熱抵抗体Ｒ１１＿１，…，Ｒ１１＿ｎの第２端（つまり、第１端と反対側の端で、折り返し電極と接続されていない端）はすべて、第１電圧ＶＰが印加される第１共通電極パターン３に接続されている。
他方の第１発熱抵抗体Ｒ１２＿１，…，Ｒ１２＿ｎの第２端（つまり、第１端と反対側の端で、折り返し電極と接続されていない端）は、それぞれ個別電極Ｅ１＿１，…，Ｅ１＿ｎに接続されている。
第１電圧ＶＰは、印字のときに一対の第１発熱抵抗体群Ｒ１に電流を流して発熱させるために設けられている。
【００１７】
ドライバＩＣ(Integrated Circuit)２は、個別端子Ｏｕｔ＿１，…，Ｏｕｔ＿ｎを有する。各個別端子と、各個別電極Ｅ１＿１，…，Ｅ１＿ｎとの間は、ボンディングワイヤＢＷ＿１，…，ＢＷ＿ｎによりそれぞれ電気的に接続されている。
【００１８】
図１をさらに参照すると、折り返し電極Ｅ２＿１，…，Ｅ２＿ｎを挟んで第１発熱抵抗体とは反対側には第２発熱抵抗体が形成されている。すなわち、第２発熱抵抗体Ｒ２＿１，…，Ｒ２＿ｎの第１端は、折り返し電極Ｅ２＿１，…，Ｅ２＿ｎにそれぞれ接続されている。第２発熱抵抗体Ｒ２＿１，…，Ｒ２＿ｎの第２端はすべて、第２電圧ＶＨが印加される第２共通電極パターン４に接続されている。
第２電圧ＶＨは、印字の前又は後において第２発熱抵抗体群Ｒ２に電流を流して発熱させ、それによって発熱量を制御するために設けられている。
【００１９】
ドライバＩＣ２の内部構成については後述するが、ドライバＩＣ２は、ストローブ信号（図１には図示せず）に応じて、各個別端子Ｏｕｔ＿１，…，Ｏｕｔ＿ｎを介して一対の第１発熱抵抗体および第２発熱抵抗体に選択的に電流を流して発熱させるための駆動回路である。
第１共通電極パターン３の第１電圧ＶＰ、および、第２共通電極パターン４の第２電圧ＶＨは、例えば外部のプリンタ用回路基板（図示せず）から、図示しないコネクタ若しくはフレキシブルケーブルを介してサーマルプリントヘッド１に入力される。
【００２０】
図１に示すサーマルプリントヘッド１において、発熱抵抗体および所定のパターンの電極を形成することは、公知の技術を利用して行うことができる。例えば、アルミナやシリコン等からなる基板ＳＴを用意し、その上にグレーズ層を形成し、グレーズ層の上に発熱抵抗体および電極を形成する。そして、フォトリソグラフィ技術を用いて、発熱抵抗体および電極を図１に示した形状となるようにパターニングを行うことは本開示を見た当業者であれば実施可能である。
【００２１】
（２）実施形態に係るサーマルプリントヘッドの回路構成および動作
次に、図２および図３を参照して、本実施形態に係るサーマルプリントヘッド１の回路構成および動作について説明する。図２は、本実施形態に係るサーマルプリントヘッド１の等価回路を示す図である。本実施形態に係るサーマルプリントヘッド１の動作例を示すタイミングチャートである。
【００２２】
先ず、図２を参照してサーマルプリントヘッド１の回路構成について説明する。図２に示すように、ドライバＩＣ２は少なくとも、１ライン分の印字データＤＡＴＡを一時的に記憶するためのシフトレジスタ（Ｓ／Ｒ）２１およびラッチ回路（Ｌ）２２と、ゲート回路群２３と、インバータ２４を含む。
ドライバＩＣ２は、印字データＤＡＴＡ、クロック信号ＣＬＫ、ラッチ信号ＬＡＴＣＨ、および、ストローブ信号ＳＴＢによって動作するが、これらのデータおよび信号は、例えば外部のプリンタ用回路基板（図示せず）から、図示しないコネクタ若しくはフレキシブルケーブルを介してサーマルプリントヘッド１に入力される。
【００２３】
シフトレジスタ２１には、クロック信号ＣＬＫに同期して１ライン分の印字データＤＡＴＡが入力され、保持される。なお、印字データＤＡＴＡは、「印字」の場合がハイレベルであり、「非印字」の場合がローレベルであるビット列で構成される。ラッチ回路２２は、シフトレジスタ２１にパラレルに接続され、シフトレジスタ２１上の各ビットデータを、同時並列的に移送して保持する。シフトレジスタ２１からラッチ回路２２へのデータの転送タイミングは、ラッチ信号ＬＡＴＣＨによって制御される。
【００２４】
ゲート回路群２３は、１ラインの1番目からｎ番目のドットにそれぞれ対応するＮＡＮＤ型ゲート回路２３＿１，２３＿２，…，２３＿ｎを含む。各ゲート回路の一方の入力端子にはストローブ信号ＳＴＢの反転信号（インバータ２４の出力信号）が供給され、各ゲート回路の他方の入力端子はラッチ回路２２の出力に接続されている。
ゲート回路群２３の各ゲート回路は、対応する印字データＤＡＴＡとストローブ信号ＳＴＢの反転信号との論理積をとって、その結果を反転して出力する。ゲート回路群２３の各ゲート回路の出力端子は、ドライバＩＣ２の個別端子Ｏｕｔ＿１〜Ｏｕｔ＿ｎに接続されている。
【００２５】
従って、ストローブ信号ＳＴＢがローレベルである間、個別端子Ｏｕｔ＿１〜Ｏｕｔ＿ｎの論理レベルはラッチ回路２２の出力レベルが反転したものとなる。例えば、ラッチ回路２２の出力レベルが「印字」を示すハイレベルである場合、対応する個別端子のレベルはローレベル（例えば電圧値でグランドレベル）となるため、第１電圧ＶＰ又は第２電圧ＶＨとして有効な電圧が設定されれば当該個別端子に向かって電流が流れるようになる。逆に、ラッチ回路２２の出力レベルが「非印字」を示すローレベルである場合、対応する個別端子のレベルはハイレベル（例えば、第１電圧ＶＰ，第２電圧ＶＨに設定された電圧と同電圧）となるため、第１電圧ＶＰ又は第２電圧ＶＨとして有効な電圧が設定されていても当該個別端子に向かって電流が流れない。
【００２６】
なお、図示しないが、第１電圧ＶＰとして有効な電圧が与えられた場合に第１電圧ＶＰから流れる電流が第２共通電極パターン４に流れ込むことがないように、第２共通電極パターン４には逆流防止用のダイオードが接続されていることや、電気的に回路を遮断するように構成されていることが好ましい。同様に、第２電圧ＶＨとして有効な電圧が与えられた場合に第２電圧ＶＨから流れる電流が第１共通電極パターン３に流れ込むことがないように、第１共通電極パターン３には逆流防止用のダイオードが接続されていることや、電気的に回路を遮断するように構成されていることが好ましい。
【００２７】
次いで、図３を参照して、サーマルプリントヘッド１の動作について説明する。図３は、１ラインの印字を行うときの、印字データＤＡＴＡ、クロック信号ＣＬＫ、ラッチ信号ＬＡＴＣＨ、ストローブ信号ＳＴＢ、第１電圧ＶＰ、および、第２電圧ＶＨの信号レベルを時間の経過とともに例示したものである。
図３に示す動作例では、時刻Ｔ０から時刻Ｔ４までの１ラインの印字サイクルにおいて、第１電圧ＶＰにより印字を行った後に第２電圧ＶＨによって発熱させる場合の動作を示している。
【００２８】
時刻Ｔ０の直前にドライバＩＣ２に与えられる１ライン分の印字データＤＡＴＡは、クロック信号ＣＬＫのタイミングに同期して順次、シフトレジスタ２１に入力され格納されていく。そして時刻Ｔ０になりラッチ信号ＬＡＴＣＨがローレベルになると、１ライン分の印字データＤＡＴＡがシフトレジスタ２１からラッチ回路２２へ転送され、ラッチ回路２２にて保持される。なお、時刻Ｔ０の直前では、ストローブ信号ＳＴＢがハイレベルであり、第１電圧ＶＰおよび第２電圧ＶＨが０Ｖとなっている。
【００２９】
次いで、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの間、ストローブ信号ＳＴＢをローレベルとし、第１電圧ＶＰを電圧Ｖ１とする。それによって、第１共通電極パターン３とドライバＩＣ２の各個別端子の間に設けられている一対の第１発熱抵抗体Ｒ１１＿ｘ，Ｒ１２＿ｘ（ｘ：１〜ｎ）が通電し、印字が行われる。なお、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの間は、第１期間の一例である。
印字が終了した時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の間、ストローブ信号ＳＴＢをハイレベルに戻し、第１電圧ＶＰを０Ｖとする。そのため、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の間、いずれの発熱抵抗体も通電せず、発熱は行われない。
【００３０】
図３に示すように、時刻Ｔ２までの間に第２電圧ＶＨによる発熱のためのデータＤＡＴＡがクロック信号ＣＬＫのタイミングに同期して順次、シフトレジスタ２１に入力され格納される。そして時刻Ｔ２になりラッチ信号ＬＡＴＣＨが再びローレベルになると、１ライン分のデータＤＡＴＡがシフトレジスタ２１からラッチ回路２２へ転送され、ラッチ回路２２にて保持される。
ここで時刻Ｔ２にラッチ回路２２に保持されるデータＤＡＴＡは印字用データではないため、データの内容は適宜設定してもよい。当該データは、時刻Ｔ０にラッチ回路２２に保持された印字データＤＡＴＡと同一のデータであってもよいし、目的に合わせて適宜設定してもよい。
【００３１】
次いで、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの間、ストローブ信号ＳＴＢをローレベルとし、第２電圧ＶＨを電圧Ｖ２とする。それによって、第２共通電極パターン４とドライバＩＣ２の各個別端子の間に設けられている第２発熱抵抗体Ｒ２＿ｘおよび第１発熱抵抗体Ｒ１２＿ｘ（ｘ：１〜ｎ）が通電して発熱する。なお、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの間は、第２期間の一例である。
時刻Ｔ３から時刻Ｔ４の間、ストローブ信号ＳＴＢをハイレベルに戻し、第２電圧ＶＨを０Ｖとする。そのため、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４の間、いずれの発熱抵抗体も通電しない。
ここで、図３に示すように、次の１ラインの印字のための印字データＤＡＴＡは、時刻Ｔ４の直前にドライバＩＣ２に与えられ、クロック信号ＣＬＫのタイミングに同期して順次、シフトレジスタ２１に入力され格納されていく。
以上説明した１ライン分の印字サイクルが繰り返し行われる。
【００３２】
（３）実施例
以下、上述した実施形態において具体的な抵抗値を適用した場合について説明する。
例えば、一対の第１発熱抵抗体Ｒ１１＿ｘ，Ｒ１２＿ｘ（ｘ：１〜ｎ）をそれぞれ４００Ω（合計８００Ω）とし、第２発熱抵抗体Ｒ２＿ｘ（ｘ：１〜ｎ）を１２００Ωとする。また、図３において、Ｖ１，Ｖ２をそれぞれ２４Ｖとした場合を想定する。
この場合、内部ロスを無視すると、印字を行うときの消費電力は、例えば一対の第１発熱抵抗体Ｒ１１＿１，Ｒ１２＿１で合計０．７２Ｗとなる。他方、第２電圧ＶＨにより発熱させる場合、第２発熱抵抗体Ｒ２＿１での消費電力は０．２７Ｗとなり、第１発熱抵抗体Ｒ１２＿１での消費電力は０．０９Ｗとなる。
この設定例では、第２電圧ＶＨによって発熱量を制御するときの消費電力を、第１電圧ＶＰによって印字を行うときの消費電力よりも低くできる（つまり、印字が行われない程度の消費電力に設定できる）ことがわかる。印字を行うときの消費電力と、発熱量を制御するとき（つまり、第２電圧ＶＨにより発熱するとき）の消費電力との比率は、一対の第１発熱抵抗体と第２発熱抵抗体の抵抗値を調整することで所望の値に設定することが可能である。
【００３３】
本実施形態のサーマルプリントヘッド１の構成によれば、各発熱抵抗体の抵抗値を適切に設定することで、第２電圧ＶＨにより発熱させる場合の発熱量を印字可能となる程度にまで高くすることなく、目的とする発熱量に設定することが可能である。目的とする発熱量は適宜設定してよいが、例えば、印字後の貼り付き防止のために有効な発熱量を設定可能である。
また、本実施形態のサーマルプリントヘッド１では、上述した発熱抵抗体の抵抗値だけでなく、第２電圧ＶＨの値、および／または、ストローブ信号ＳＴＢの長さ（図３では、ローレベルとする期間）を調整することによっても発熱量を制御することが可能である。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態に係るサーマルプリントヘッド１では、印字用の第１電圧とドライバＩＣの間に一対の第１発熱抵抗体を折り返し電極で接続するとともに、発熱用の第２電圧と折り返し電極との間に第２発熱抵抗体を設ける構成とした。さらに、一対の第１発熱抵抗体のうちドライバＩＣと直接電気的に接続されていない第１発熱抵抗体の一端を第１共通電極パターンに接続し、第２発熱抵抗体の一端を第２共通電極パターンに接続するように構成した。そのため、ドライバＩＣを増設することなく、一対の第１発熱抵抗体と第２発熱抵抗体の抵抗値の調整することで、目的とする発熱量を精度良く実現することができる。
【００３５】
以上、本発明のサーマルプリントヘッドの一実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。また、上記の実施形態は、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更が可能である。
例えば、図３に示した動作例では、１ラインの印字サイクルの中で印字の後に第２電圧ＶＨにより発熱させる場合について説明したが、その限りではない。１ラインの印字サイクルの中で印字の前に第２電圧ＶＨにより発熱させてもよい（プリヒート）。
【符号の説明】
【００３６】
１…サーマルプリントヘッド
２…ドライバＩＣ
２１…シフトレジスタ
２２…ラッチ回路
２３…ゲート回路群
２３＿１〜２３＿ｎ…ゲート回路（ＮＡＮＤゲート）
２４…インバータ
３…第１共通電極パターン
４…第２共通電極パターン
ＳＴ…基板
Ｒ１…第１発熱抵抗体群
Ｒ１１＿１〜Ｒ１１＿ｎ…第１発熱抵抗体
Ｒ１２＿１〜Ｒ１２＿ｎ…第１発熱抵抗体
Ｒ２…第２発熱抵抗体群
Ｒ２＿１〜Ｒ２＿ｎ…第２発熱抵抗体
Ｅ１＿１〜Ｅ１＿ｎ…個別電極
Ｅ２＿１〜Ｅ２＿ｎ…個別電極（折り返し電極）
Ｏｕｔ＿１〜Ｏｕｔ＿ｎ…個別端子
ＢＷ＿１〜ＢＷ＿ｎ…ボンディングワイヤ
ＶＰ…第１電圧
ＶＨ…第２電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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