(57)【要約】      （修正有）【課題】発熱抵抗と駆動ＩＣを接続する配線の長さに対応して発熱抵抗の発熱量に差が生じることによる印刷ムラを解消し、印刷の品質を向上させることができるサーマルプリントヘッドを提供する。【解決手段】第１軸方向に沿って配列される複数のドライバ６０と、ドライバごとに複数個ずつ設けられる発熱部３２ａと、第１軸方向に交差する第２軸方向の一側にパッド３３Ｐが形成されるとともに第２軸方向の他側が発熱部に接続され、パッドが第１軸に沿って配列するように設けられる複数の電極パターンと、を備え、ドライバごとに複数個ずつ設けられ、発熱部に接続される電極パターンのパッドの第１軸に沿った列の長さＰＷの方が、ドライバの第１軸方向の長さＩＷよりも短い。【選択図】図４
2019059119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１軸方向に沿って配列される複数のドライバと、
前記ドライバごとに複数個ずつ設けられる発熱部と、
前記第１軸方向に交差する第２軸方向の一側にパッドが形成されるとともに前記第２軸方向の他側が前記発熱部に接続され、前記パッドが前記第１軸に沿って配列するように設けられる複数の電極パターンと、
を備え、
前記ドライバごとに複数個ずつ設けられ、前記発熱部に接続される前記電極パターンの前記パッドの第１軸に沿った列の長さの方が、前記ドライバの前記第１軸方向の長さよりも短いサーマルプリントヘッド。
【請求項２】
相互に隣接する前記ドライバの前記第１軸方向の距離は、０．３ｍｍ以下である請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項３】
相互に隣接する前記ドライバの前記第１軸方向の距離は、０．１ｍｍ以上である請求項２に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項４】
前記ドライバは駆動ＩＣである請求項１又は２に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項５】
前記ドライバの端子は、ワイヤを介して前記パッドにボンディングされる請求項１乃至４のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッドと、
前記サーマルプリントヘッドに当接し、前記サーマルプリントヘッドに対して記録媒体を押圧しつつ相対移動するプラテンローラと、
を備えるサーマルプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーマルプリントヘッド及びサーマルプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
サーマルプリントヘッドは、プリンタあるいは製版機等において感熱式記録装置を構成する主要なデバイスとして用いられている。この種のサーマルプリントヘッドでは、一般的に、感熱紙などの記録媒体が搬送される方向（副走査方向）に対して直交する方向（主走査方向）に、複数の発熱抵抗が配置される。そして、発熱抵抗の近傍に、当該発熱抵抗を駆動する複数の駆動ＩＣが配置される。発熱抵抗と駆動ＩＣは、例えば、配線基板に設けられる回路パターンによって電気的に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２６８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
サーマルプリントヘッドの解像度が高い場合には、発熱抵抗の主走査方向の幅が小さくなる。また、１つの駆動ＩＣによって駆動される発熱抵抗相互間の距離が短くなる。このため、主走査方向へ配列する発熱抵抗の列よりも、発熱抵抗に沿って主走査方向へ配列する駆動ＩＣの列の方が長くなってしまうことがある。
【０００５】
このような場合には、列の中央部の発熱抵抗と駆動ＩＣを接続する配線の長さと、列の端部の発熱抵抗と駆動ＩＣを接続する配線の長さが異なるものとなり、駆動ＩＣと発熱抵抗との間の抵抗値が、駆動ＩＣごとに不均一になる。その結果、サーマルプリントヘッドの中央部の発熱抵抗の発熱量と、両端部の発熱抵抗の発熱量に差が生じ、印刷ムラが生じる。
【０００６】
本発明は、上述の事情の下になされたもので、印刷の品質を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本実施形態に係るサーマルプリントヘッドは、第１軸方向に沿って配列される複数のドライバと、ドライバごとに複数個ずつ設けられる発熱部と、第１軸方向に交差する第２軸方向の一側にパッドが形成されるとともに第２軸方向の他側が発熱部に接続され、パッドが第１軸に沿って配列するように設けられる複数の電極パターンと、を備え、ドライバごとに複数個ずつ設けられ、発熱部に接続される電極パターンのパッドの第１軸に沿った列の長さの方が、ドライバの第１軸方向の長さよりも短いことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、印刷の品質を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係るサーマルプリントヘッドの斜視図である。
【図２】サーマルプリントヘッドの図１におけるＡＡ断面を示す図である
【図３】ヘッド基板に形成された発熱抵抗層と電極層の配置を示す図である。
【図４】ラインパターンと駆動ＩＣの位置関係を示す図である。
【図５】配線抵抗比と印字長との関係を示す図である。
【図６】隣接する駆動ＩＣ相互間の距離と、配線抵抗比との関係を示す図である。
【図７】サーマルプリンタの主要構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、説明に当たっては、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなるＸＹＺ座標系を適宜用いる。
【００１１】
図１は、本実施形態に係るサーマルプリントヘッド１０の斜視図である。図１に示されるように、サーマルプリントヘッド１０は、放熱板２０、ヘッド基板３０、回路基板４０などを備えている。
【００１２】
放熱板２０は、長手方向をＸ軸方向とする長方形板状の部材である。放熱板２０は、例えば熱伝導率が高いアルミニウムなどの金属からなる。放熱板２０の上面は、−Ｙ側の第１面２０ａと、＋Ｙ側の第２面２０ｂからなる２段構造となっている。第２面２０ｂは、第１面２０ａよりも低いところ（−Ｚ側）に位置している。第１面２０ａには、ヘッド基板３０が配置される。また、第２面２０ｂには、回路基板４０が配置される。
【００１３】
ヘッド基板３０は、長手方向をＸ軸方向とする長方形の基板である。ヘッド基板３０は、例えば、アルミナなどのセラミックからなる。ヘッド基板３０のＸ軸方向の長さは、第１面２０ａのＸ軸方向の長さよりやや短い。また、ヘッド基板３０のＹ軸方向の長さは、第１面２０ａのＹ軸方向の長さと等しい。ヘッド基板３０は、耐熱性のある接着剤によって、放熱板２０の第１面２０ａに接着されている。図２は、サーマルプリントヘッド１０の図１におけるＡＡ断面を示す図である。図２に示されるように、ヘッド基板３０の上面には、グレーズ層３１、発熱抵抗層３２、電極層３３、保護層３４が形成されている。
【００１４】
グレーズ層３１は、ガラス（ＳｉＯ２）を主成分とする断熱層である。グレーズ層３１は、例えば、放熱板２０の第１面２０ａに添着されたガラス粉末を含むガラスペーストを焼成することにより形成することができる。サーマルプリントヘッド１０では、放熱板２０の第１面２０ａ全体に、グレーズ層３１が形成されている。
【００１５】
発熱抵抗層３２は、例えばＴａＳｉＯ、ＴａＳｉＮＯ、ＮｂＳｉＯ、ＴｉＳｉＣＯ系の抵抗材料を含むサーメット膜である。発熱抵抗層３２は、例えばスパッタリング法を用いてグレーズ層３１に積層形成することができる。発熱抵抗層３２を、パターニングすることで、発熱抵抗層３２を構成する回路パターンが形成される。
【００１６】
電極層３３は、例えば銅などの抵抗率が低い金属からなる。電極層３３は、例えばスパッタリング法を用いて発熱抵抗層３２に積層形成することができる。電極層３３をパターニングすることで、発熱抵抗層３２を構成する回路パターンが形成される。
【００１７】
図３は、ヘッド基板３０に形成された発熱抵抗層３２と電極層３３の配置を示す図である。図３に示されるように、電極層３３は、Ｕ字状の折り返しパターン３３ａと、折り返しパターン３３ａそれぞれに対応して設けられる一組のラインパターン３３ｂから構成される。このラインパターン３３ｂの＋Ｙ側端は、駆動ＩＣ６０からのワイヤ６１がボンディングされる電極パッド３３Ｐとなっている。
【００１８】
また、発熱抵抗層３２は、電極層３３を構成する折り返しパターン３３ａとラインパターン３３ｂの下面側に大部分が位置している。そして、折り返しパターン３３ａとラインパターン３３ｂの間から露出する発熱抵抗層３２が、実際に発熱する発熱部３２ａとなる。
【００１９】
サーマルプリントヘッド１０では、図３に示されるように、１２本の折り返しパターン３３ａと、２４本のラインパターン３３ｂが、２つの折り返しパターン３３ａと、この折り返しパターン３３ａにそれぞれ対応する２組のラインパターン３３ｂごとに、６つのブロックＢ１〜Ｂ６に区分されている。また、サーマルプリントヘッド１０の印字長は、２４の発熱部３２ａの列のＸ軸方向の長さＤＸと等価である。
【００２０】
図２に示されるように、保護層３４は、発熱抵抗層３２と電極層３３を被覆する被覆層である。保護層３４は、例えば発熱抵抗層３２及び電極層３３の上部にガラスペーストをスクリーン印刷等によって添着させ、このガラスペーストを焼成させることで、形成することができる。
【００２１】
図１に示されるように、回路基板４０は、長手方向をＸ軸方向とする長方形の基板である。回路基板４０は、例えばガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させることにより製造されるプリント配線基板である。回路基板４０のＸ軸方向の長さは、第２面２０ｂのＸ軸方向の長さよりやや短い。また、回路基板４０のＹ軸方向の長さは、第２面２０ｂのＹ軸方向の長さより大きい。回路基板４０は、ヘッド基板３０に隣接した状態で、耐熱性のある接着剤によって、放熱板２０の第２面２０ｂに接着されている。
【００２２】
図２に示されるように、回路基板４０には、駆動ＩＣ６０が実装されている。図３に示されるように、駆動ＩＣ６０は、長手方向をＸ軸方向とする直方体状の電子部品である。サーマルプリントヘッド１０では、例えば６個の駆動ＩＣ６０が、ヘッド基板３０の近傍にＸ軸に沿って等間隔で配列されている。
【００２３】
それぞれの駆動ＩＣ６０は、−Ｙ側の端子が、各ブロックＢ１〜Ｂ６を構成するラインパターン３３ｂに、ワイヤ６１を介して、電気的に接続されている。また、＋Ｙ側の端子が、回路基板４０に形成される配線パターン４１に、ワイヤ６２を介して、電気的に接続されている。このように、電極層３３のラインパターン３３ｂと、回路基板４０の配線パターン４１とが、駆動ＩＣ６０を介して接続される。
【００２４】
駆動ＩＣ６０には、回路基板４０の配線パターン４１を介してパワーと、制御信号とが供給される。駆動ＩＣ６０は、制御信号に基づいて、各ラインパターン３３ｂを通電することにより、所望の発熱抵抗層３２の発熱部３２ａを発熱させる。
【００２５】
図２に示されるように、駆動ＩＣ６０とワイヤ６１，６２は、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性を有する樹脂によってモールドされている。
【００２６】
次に、上述のように構成されるサーマルプリントヘッド１０の製造方法の一例について説明する。サーマルプリントヘッド１０の製造では、まず、セラミックを素材とし、複数のヘッド基板３０を切り出すことが可能な大きさの板材を準備する。そして、この板材にガラス粉末を含有するガラスペーストをスクリーン印刷した後、板材を加熱する。これにより、板材にグレーズ層３１が焼成される。
【００２７】
次に、グレーズ層３１の上面に、発熱抵抗層３２と電極層３３を、スパッタリング法によって形成する。次に、発熱抵抗層３２と電極層３３を、フォトリソグラフィ技術を用いて、パターニングする。これにより、図３に示されるように、グレーズ層３１の上面に、パターニングされた発熱抵抗層３２と電極層３３が形成される。
【００２８】
次に、板材のグレーズ層３１、発熱抵抗層３２、電極層３３の上面にガラスペーストをスクリーン印刷した後、板材を加熱する。これにより、グレーズ層３１全面を覆う保護層３４が焼成される。次に、板材をダイシングすることにより、ヘッド基板３０を切り出す。これにより、上面にグレーズ層３１，発熱抵抗層３２、電極層３３、及び保護層３４が積層されたヘッド基板３０が完成する。
【００２９】
次に、上述のように構成されたヘッド基板３０を、図２に示されるように、放熱板２０の第１面２０ａに接着するとともに、駆動ＩＣ６０が実装された回路基板４０を放熱板２０の第２面２０ｂに接着する。
【００３０】
次に、図３に示されるように、電極層３３を構成するラインパターン３３ｂと駆動ＩＣ６０とをワイヤ６１を用いてボンディングする。同様に、回路基板４０の配線パターン４１と駆動ＩＣ６０とをワイヤ６２を用いてボンディングする。そして、駆動ＩＣ６０と、ワイヤ６１，６２とを、樹脂を用いてモールドする。これによって、サーマルプリントヘッド１０が完成する。
【００３１】
なお、上記実施形態では、説明の便宜上、駆動ＩＣ６０の出力が４ビットである場合について説明したが、実際には、駆動ＩＣ６０の出力は、例えば６４ビットである。また、実際のサーマルプリントヘッド１０は、必要に応じて、６つ以上の駆動ＩＣ６０を備えている。
【００３２】
上述したサーマルプリントヘッド１０では、図４に示されるように、各ブロックＢ１〜Ｂ６に属するラインパターン３３ｂの電極パッド３３Ｐの列の長さをパッド幅ＰＷとする。また、駆動ＩＣ６０の長さを駆動ＩＣ長ＩＷとする。このとき、パッド幅ＰＷよりも駆動ＩＣ長ＩＷの方が長い場合には、サーマルプリントヘッド１０の中央に位置するラインパターン３３ｂの長さに比べて、サーマルプリントヘッド１０の端部に位置するラインパターン３３ｂの長さがの方が長くなる。ラインパターン３３ｂの長さの差は、サーマルプリントヘッド１０が大きくなったり、発熱部３２ａの数が増えるほど、大きくなる。
【００３３】
ラインパターン３３ｂの長さに依存する抵抗値は、パッド幅ＰＷと駆動ＩＣ長ＩＷとの比に応じて増加する。図５は、配線抵抗比と印字長との関係を示す図である。配線抵抗比とは、サーマルプリントヘッド１０の中央に位置するラインパターン３３ｂの抵抗値Ｒｍｉｎに対する、サーマルプリントヘッド１０の端部に位置するラインパターン３３ｂの抵抗値Ｒｍａｘの比である。また、印字長は、サーマルプリントヘッド１０の発熱部３２ａの列の長さＤＸである。
【００３４】
例えば、パッド幅ＰＷと駆動ＩＣ長ＩＷとの比（＝ＰＷ／ＩＣ）が１以上の場合、すなわち、パッド幅ＰＷが駆動ＩＣ長ＩＷ以上の場合には、駆動ＩＣ６０を＋Ｘ方向、或いは−Ｘ方向へオフセットさせることなく、対応する発熱部３２ａの＋Ｙ側に配置することができる。この場合には、サーマルプリントヘッド１０の中央に位置するラインパターン３３ｂの抵抗値Ｒｍｉｎと、サーマルプリントヘッド１０の端部に位置するラインパターン３３ｂの抵抗値Ｒｍａｘに差ができない。
【００３５】
一方、パッド幅ＰＷと駆動ＩＣ長ＩＷとの比（＝ＰＷ／ＩＣ）が１を下回る場合、すなわち、パッド幅ＰＷが駆動ＩＣ長ＩＷより短い場合には、図４に示されるように、駆動ＩＣ６０を、発熱部３２ａに対して＋Ｘ方向、或いは−Ｘ方向へオフセットさせる必要がある。このときには、パッド幅ＰＷと駆動ＩＣ長ＩＷとの比（＝ＰＷ／ＩＣ）に応じて配線抵抗比が変化する。
【００３６】
例えば、図５の一点鎖線は、パッド幅ＰＷと駆動ＩＣ長ＩＷとの比（＝ＰＷ／ＩＣ）が０．９８４のときの配線抵抗比と印字長との関係を示す。また、二点鎖線は、パッド幅ＰＷと駆動ＩＣ長ＩＷとの比（＝ＰＷ／ＩＣ）が０．９６のときの配線抵抗比と印字長との関係を示す。そして、破線は、パッド幅ＰＷと駆動ＩＣ長ＩＷとの比（＝ＰＷ／ＩＣ）が０．９３６のときの配線抵抗比と印字長との関係を示す。図５からわかるように、パッド幅ＰＷに比較して駆動ＩＣ長ＩＷが大きくなるほど、サーマルプリントヘッド１０の中央に位置するラインパターン３３ｂの抵抗値Ｒｍｉｎと、サーマルプリントヘッド１０の端部に位置するラインパターン３３ｂの抵抗値Ｒｍａｘとの差が大きくなることがわかる。
【００３７】
したがって、サーマルプリントヘッド１０では、図４に示されるように、隣接する駆動ＩＣ６０の出力端子間の距離Ｄを、小さくすることが好ましい。駆動ＩＣ６０において、出力端子の列の長さを長さＡとする。長さＡは、駆動ＩＣ６０の出力端子の数に応じて決まる値である。このため、駆動ＩＣ６０の最も端に位置する出力端子と、駆動ＩＣ６０の端の距離Ｂは、出力端子の数に応じて変動し、結果的に、出力端子間の距離Ｄも変動する。そこで、本実施形態では、駆動ＩＣ６０相互間の距離ΔＬを基準に、各駆動ＩＣ６０が配列される。
【００３８】
例えば、図６は、解像度が６００ｄｐｉのときに用いられる駆動ＩＣ６０における距離ΔＬと、配線抵抗比との関係を示す図である。一般に、配線抵抗比が１３０％以下である場合には、印刷ムラが許容範囲となる。そのため、サーマルプリントヘッド１０では、駆動ＩＣ６０相互間の距離を０．３ｍｍ以下とすることが望ましい。また、ΔＬの最小値は、駆動ＩＣ６０の実装時における駆動ＩＣ６０相互間の干渉や、駆動ＩＣ６０の寸法の公差を考慮して、０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００３９】
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１０では、駆動ＩＣ６０毎に規定される各ブロックＢ１〜Ｂ６に含まれるラインパターン３３ｂのパッド幅ＰＷよりも、駆動ＩＣ６０の駆動ＩＣ長ＩＷの方が長い場合であっても、印刷ムラのない画像を形成することが可能となる。
【００４０】
次に、上述したサーマルプリントヘッド１０を備えるサーマルプリンタ１について説明する。図７は、サーマルプリンタ１の主要構成を示す図である。サーマルプリンタ１は、サーマルプリントヘッド１０とプラテンローラ８０を備えている。プラテンローラ８０は、Ｘ軸に平行な軸８１を中心に回転するローラである。プラテンローラ８０は、サーマルプリントヘッド１０の上方に配置され保護層３４を介して発熱部３２ａに当接している。
【００４１】
印刷時には、感熱紙９０が、プラテンローラ８０とサーマルプリントヘッド１０の間に供給される。感熱紙９０は、プラテンローラ８０が回転することによって、サーマルプリントヘッド１０に圧接された状態で、サーマルプリントヘッド１０の発熱部３２ａ近傍を相対移動する。この状態のときに、駆動ＩＣ６０によって、発熱部３２ａが通電されることにより、感熱紙９０への印刷が行われる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態に係るサーマルプリンタ１は、サーマルプリントヘッド１０を備えている。したがって、印刷ムラのない画像を形成することが可能となる。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、サーマルプリントヘッド１０が、６つの駆動ＩＣ６０を備えている場合について説明した。これに限らず、サーマルプリントヘッド１０は、５つ以下、或いは７つ以上の駆動ＩＣを備えていてもよい。また、駆動ＩＣ６０のチャンネル数は、適宜決定することができる。
【００４４】
本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施しうるものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４５】
１  サーマルプリンタ
１０  サーマルプリントヘッド
２０  放熱板
２０ａ  第１面
２０ｂ  第２面
３０  ヘッド基板
３１  グレーズ層
３２  発熱抵抗層
３２ａ  発熱部
３３  電極層
３３Ｐ  電極パッド
３３ａ  パターン
３３ｂ  ラインパターン
３４  保護層
４０  回路基板
４１  配線パターン
６１  ワイヤ
６２  ワイヤ
８０  プラテンローラ
８１  軸
９０  感熱紙
Ｂ１〜Ｂ６  ブロック
【図１】
2019059119.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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