(57)【要約】【課題】ヒートシンクの冷却性能を低下させることなく、小型化・薄型化を図る。【解決手段】基材８に複数の蓄熱材９が添加されている潜熱型の蓄熱シート７が熱伝導プレート６に取り付けられているヒートシンク５を備え、熱伝導プレート６をサーマルヘッド２に接触して設け、各蓄熱材９は吸収した熱が所定の温度に達すると融解を開始し、蓄熱シート７は各蓄熱材９が融解している間一定の温度に維持されながら蓄熱するようになっており、蓄熱シート７の表面に、蓄熱シート７のふく射率を向上させるための表面加工を施したふく射部１０を設けた。【選択図】      図１
2008246719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱素子を備えたサーマルヘッドと、前記サーマルヘッドを支持するヘッド支持部材とを備えたサーマルプリンタであって、
前記ヘッド支持部における前記サーマルヘッドが支持されている一端部と反対側の他端部に、シート状の蓄熱部材を取り付け、前記サーマルヘッドを、前記ヘッド支持部に直接固着したことを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項２】
前記蓄熱部材は、基材に複数の蓄熱材が添加されている潜熱型の蓄熱シートからなり、前記各蓄熱材は吸収した熱が所定の温度に達すると融解を開始し、前記蓄熱シートは、各蓄熱材が融解している間、一定の温度に維持されながら蓄熱することを特徴とする請求項１に記載のサーマルプリンタ。
【請求項３】
前記各蓄熱材が溶解する温度を、前記サーマルヘッドの駆動が中断される温度である待機温度より１〜１０℃低い温度に設定することを特徴とする請求項２に記載にサーマルプリンタ。
【請求項４】
前記蓄熱部材の表面に、前記蓄熱部材のふく射率を向上させるための表面加工を施したふく射部を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のサーマルプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーマルヘッドの熱を除去するヒートシンクを備えたサーマルプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、サーマルヘッドに設けられた複数の発熱素子を、記録データに基づいて選択的に発熱させることにより、記録媒体に所望の文字や図形等の画像の記録を行うサーマルプリンタが、コンピュータ等の出力装置として多用されている。
【０００３】
図３は、従来のサーマルプリンタの一例を示す概略断面図であり、図３に示すように、この従来のサーマルプリンタ２１におけるサーマルヘッド２２には、複数の発熱素子２３が並列配置して設けられている。そして、このようなサーマルプリンタ２１は、入力された記録データに基づいて各発熱素子２３を選択的に発熱させることにより、図示しないインクリボンのインクを溶融もしくは昇華させ、このインクを記録媒体に転写することにより所望の画像を記録するようになっている。
【０００４】
ここで、このようなサーマルプリンタ２１においては、各発熱素子２３に過度の熱が加わってしまうと、インクが溶融もしくは昇華されすぎてしまい、この結果、インクの転写不良が生じて、良好な画像の記録を得ることができなくなってしまうおそれがある。
【０００５】
そこで、従来のサーマルプリンタ２１においては、各発熱素子２３に対して過度に熱が加わってしまうのを防止するため、ヒートシンク２５を用いて各発熱素子２３に加わった熱を除去する冷却構造が用いられている。
【０００６】
この冷却構造におけるヒートシンク２５は熱伝導プレート２６を有しており、熱伝導プレート２６の一端部分はサーマルヘッド２２の一面に取り付けられている。また、この冷却構造においては、ヒートシンク２５の近傍に、サーマルプリンタ２１の筐体２８の内部および外部の空気を循環させることが可能な冷却ファン２７が配設されている。
【０００７】
そして、このような冷却構造を備えたサーマルプリンタ２１においては、サーマルヘッド２２に蓄積された熱を熱伝導プレート２６に伝導することにより除去するようになっている。また、このサーマルプリンタ２１は、冷却ファン２７によって送風することにより熱伝導プレート２６に伝導された熱を放出させるとともに、熱伝導プレート２６から放出された熱により加熱されたサーマルプリンタ２１の筐体２８の内部の空気を循環させて筐体２８の外部に排出することにより放熱するようになっており、これにより、サーマルプリンタ２１の冷却構造は、サーマルヘッド２２を冷却するようになっている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１４２３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、近年、サーマルプリンタ２１の小型化・薄型化の要請が高まっているが、前述のようなサーマルプリンタ２１の冷却構造においては、熱伝導プレート２６の熱を放出させるとともに、サーマルプリンタ２１の内部の熱をサーマルプリンタ２１の外部に放出するために冷却ファン２７を用いており、冷却ファン２７の設置領域が必要なため、サーマルプリンタ２１の小型化・薄型化を図ることが困難であるという問題を有していた。また、冷却ファン２７を用いてヒートシンク２５を冷却するサーマルプリンタ２１によれば、冷却ファン２７による送風によって熱伝導プレート２６の熱を効率的に空気中に放出させるために、筐体２８の内部において空気を循環させることが必要となり、このため、筐体２８の内部に空気を効率的に循環させるための空間が必要となる。これにより、さらにサーマルプリンタ２１の小型化・薄型化を図ることが困難となっていた。さらに、従来のサーマルプリンタ２１においては、連続して記録動作を行うことにより所定の温度以上の温度にサーマルヘッド２２が加熱してしまうことがあり、このような場合には、前述のようにインクの転写不良が生じて、良好な画像の記録を得ることができなくなってしまうおそれがあることから、サーマルヘッド２２が冷めるのを待機しなければならず、記録の作業効率が低下してしまうという問題もあった。
【００１０】
一方、サーマルプリンタ２１の薄型化・小型化を図るために、冷却ファン２７を用いることなくサーマルヘッド２２の熱を除去するサーマルプリンタ２１の冷却構造も考えられている。しかし、従来の冷却ファン２７を用いない冷却構造においては、冷却性能を低下させないためにヒートシンク２５を大きくすることが必要であり、このため、結局サーマルプリンタ２１の薄型化・小型化を図ることが困難であるという問題を有していた。
【００１１】
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、冷却性能を低下させることなく、小型化・薄型化を図ることが可能なヒートシンクを用いたサーマルプリンタ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】
【００１２】
前記目的を達成するため、本発明に係るサーマルプリンタの特徴は、発熱素子を備えたサーマルヘッドと、前記サーマルヘッドを支持するヘッド支持部材とを備えたサーマルプリンタであって、前記ヘッド支持部における前記サーマルヘッドが支持されている一端部と反対側の他端部に、シート状の蓄熱部材を取り付け、前記サーマルヘッドを、前記ヘッド支持部に直接固着した点にある。
【００１３】
この本発明に係るサーマルプリンタによれば、サーマルヘッドの熱は、このサーマルプリンタの内部の空気を加熱することなく、熱伝導プレートを介してシート状の蓄熱部材に蓄えられるので、冷却ファンを設けることなく、サーマルプリンタを効率的に冷却することができる。
【００１４】
本発明に係る他のサーマルプリンタの特徴は、前記各蓄熱材が溶解する温度を、前記サーマルヘッドの駆動が中断される温度である待機温度より１〜１０℃低い温度に設定する点にある。
【００１５】
この本発明に係る他のサーマルプリンタによれば、各蓄熱材が溶解する溶解温度をサーマルヘッドの待機温度よりも１〜１０℃低く設定することにより、サーマルヘッドの温度が蓄熱材の溶解温度に所定の時間維持されるので、サーマルヘッドの温度が待機温度に達するまでの時間を遅くすることができる。
【００１６】
本発明に係る他のサーマルプリンタの特徴は、前記蓄熱部材が、基材に複数の蓄熱材が添加されている潜熱型の蓄熱シートからなり、前記各蓄熱材は吸収した熱が所定の温度に達すると融解を開始し、前記蓄熱シートは、各蓄熱材が融解している間一定の温度に維持されながら蓄熱する点にある。
【００１７】
この本発明に係る他のサーマルプリンタによれば、蓄熱シートは、各蓄熱材の融点を利用して蓄熱するようになっており、各蓄熱材が融解している間は一定の温度に維持されるので、熱伝導プレートを介してサーマルヘッドの熱を蓄えることにより、サーマルヘッドの温度を過度に加熱されることのない一定の温度に維持することができる。
【００１８】
さらに、本発明に係る他のサーマルプリンタの特徴は、前記蓄熱部材の表面に、前記蓄熱部材のふく射率を向上させるための表面加工を施したふく射部を設けた点にある。
【００１９】
この本発明に係る他のサーマルプリンタによれば、蓄熱部材の表面にふく射率を向上させるための表面加工を施すことにより、蓄熱部材において熱を蓄えると同時に、表面加工が施されたふく射部によってこの蓄えた熱をふく射熱伝達により放出することができる。これにより、サーマルプリンタの内部の空気を加熱することなく、サーマルヘッドに加わる熱を効率的にサーマルプリンタの外部に放出することができる。また、ふく射部によって熱をふく射熱伝達によりサーマルプリンタの外部に放出させるため、サーマルプリンタの内部において空気を循環させる必要がないので、サーマルプリンタの内部に空気を循環させるための空間を設ける必要がなく、これにより、サーマルプリンタの一層の小型化・薄型化を図ることが可能となる。
【００２０】
また、蓄熱部材としての前記潜熱型の蓄熱シートにふく射部を形成することにより、蓄熱シートが一定の温度に維持されている間にふく射部によってこの蓄えた熱をふく射してサーマルプリンタの内部から逃すことができ、これにより、サーマルプリンタの内部の空気を加熱することなく、サーマルヘッドに加わる熱を効率的にサーマルプリンタの外部に放出することができる。これにより、冷却ファンを設けることなく効率的にサーマルヘッドを冷却することができ、サーマルプリンタの小型化・薄型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上述べたように、本発明に係るサーマルプリンタによれば、冷却ファンを設けることなく、サーマルヘッドを効率的に冷却することができるので、ヒートシンクの冷却性能を低下させることなく、サーマルプリンタの小型化・薄型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係るヒートシンクを用いたサーマルプリンタの一実施形態を図１および図２を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本実施形態に係るサーマルプリンタを示す概略断面図であり、図１に示すように、前記サーマルプリンタ１は、サーマルヘッド２を備えており、サーマルヘッド２のうち図示しないインクリボンを介して記録媒体に対向する面には、複数の発熱素子３が並列配置して設けられている。そして、サーマルヘッド２は、サーマルプリンタ１に入力された記録データに基づき所望の発熱素子３を発熱させることにより、インクリボンのインクを溶融または昇華させて記録媒体に転写し、記録媒体上に所望の画像を記録するようになっている。
【００２４】
また、サーマルプリンタ１は、各発熱素子３を発熱させることにより加熱されたサーマルヘッド２を冷却するためのヒートシンク５を備えている。ヒートシンク５は、サーマルヘッド２を支持するヘッド支持部として熱伝導性が良好なアルミニウム材料等からなる熱伝導プレート６を有し、熱伝導プレート６の一端部分は、サーマルヘッド２における各発熱素子３の形成面と反対側の面に取り付けられている。
【００２５】
熱伝導プレート６における他端部分には、熱伝導プレート６に伝導された熱を蓄えるためのシート状の蓄熱部材が貼着されている。この蓄熱部材としては、例えば、アクリル系材料等からなる基材８に、所定の温度で融解し所定の温度で凝固する高分子系材料等からなる複数の粒状の蓄熱材９が添加された潜熱型の蓄熱シート７が用いられている。この潜熱型の蓄熱シート７は、各蓄熱材９が熱伝導プレート６に伝導された熱を吸収して融解することにより、各蓄熱材９の融点を利用して蓄熱するようになっており、各蓄熱材９は吸収した熱が所定の融解温度に達すると融解を開始し、図２に示すように、各蓄熱材９が融解している間は一定の温度に維持され、すべての蓄熱材９が融解すると、蓄熱シート７の温度が上昇するようになっている。蓄熱シート７は、高分子系材料を調整することにより、融解温度を例えば２０〜７０℃の範囲内において所定の温度に設定することができる。ここで、サーマルヘッド２が過度に加熱されると記録品質が低下するおそれがあるので、所定の温度に達するとサーマルヘッド２の駆動が中断されるようなサーマルプリンタ１においては、蓄熱材９の溶解温度は、サーマルヘッド２の駆動が中断される待機温度よりも低い温度に設定される。
【００２６】
また、本発明において対象とする潜熱型の蓄熱シート７は、厚さ寸法が１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。蓄熱シート７は、厚さが５ｍｍ以下であっても十分な温度の熱を蓄えることができ、厚さが５ｍｍ以下の蓄熱シート７を用いることにより、サーマルプリンタ１の薄型化・小型化を図ることができるからである。
【００２７】
蓄熱シート７における熱伝導プレート６との貼着面と反対側の表面は、蓄熱シート７のふく射率を向上させるための表面加工が施されてふく射部１０とされている。表面加工としては、例えば、黒ラッカー塗装等の加工手段が用いられ、ふく射部１０の表面のふく射率は０．８以上に設定されることが好ましい。これにより、蓄熱シート７は、蓄熱すると同時に、この蓄えられた熱をふく射部１０からサーマルプリンタ１の筐体１１にふく射熱伝達し、筐体１１からサーマルプリンタ１の外部に放出するようになっている。
【００２８】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００２９】
本実施形態に係るサーマルプリンタ１は、記録媒体上に所望の画像の記録を行うにあたり、入力された記録データに基づき所望の各発熱素子３を発熱させる。このとき、各発熱素子３の発熱によりサーマルヘッド２に加わった熱は、サーマルヘッド２に接触して取り付けられているヒートシンク５の熱伝導プレート６に伝導され、この熱伝導プレート６に伝導された熱は蓄熱シート７の各蓄熱材９を融解させることにより蓄熱シート７に蓄えられる。蓄熱シート７に蓄熱された熱は、各蓄熱材９を融解させると同時に、蓄熱シート７のふく射部１０からサーマルプリンタ１の筐体１１にふく射され、筐体１１内部の空気層を加熱することなく、筐体１１からサーマルプリンタ１の外部に放出される。
【００３０】
本実施形態によれば、各発熱素子３の発熱によりサーマルヘッド２に加えられた熱は、筐体１１の内部の空気を加熱することなく、熱伝導プレート６を介して蓄熱シート７に蓄えられるので、冷却ファンを設けることなく、サーマルヘッド２を効率的に冷却することができる。
【００３１】
したがって、冷却性能を低下させることなく、サーマルヘッド２を備えたサーマルプリンタ１の小型化・薄型化を図ることができる。
【００３２】
さらに、この蓄熱シート７として、厚みが５ｍｍ以下、好ましくは１〜２ｍｍの蓄熱シート７を用いることにより、蓄熱シート７が熱伝導プレート６に伝導された熱を蓄えることができるとともに、よりサーマルプリンタ１の小型化・薄型化を図ることができる。
【００３３】
また、蓄熱部材として、潜熱型の蓄熱シート７を用いることにより、蓄熱シート７は、各蓄熱材９の融点を利用して蓄熱するようになっており、各蓄熱材９が融解している間は一定の温度に維持されるので、熱伝導プレート６を介してサーマルヘッド２の熱を蓄えることにより、サーマルヘッド２の温度を過度に加熱されることのない一定の温度に維持することができる。
【００３４】
さらにまた、ヒートシンク５は、蓄熱シート７の表面にふく射部１０を形成することにより、蓄熱シート７において熱を蓄えると同時に、ふく射部１０によってこの蓄えた熱をふく射放熱することができる。これにより、プリンタの筐体１１の内部の空気を加熱することなく、サーマルヘッド２に加わる熱を効率的に筐体１１の外部に放出することができる。また、ふく射部１０によって熱をふく射熱伝達することにより筐体１１の外部に放出させるので、筐体１１の内部において空気を循環させる必要がなく、このため、筐体１１の内部に空気を循環させるための空間を設ける必要がない。これにより、サーマルプリンタ１の一層の小型化・薄型化を図ることが可能となる。
【００３５】
また、ヒートシンク５は、潜熱型の蓄熱シート７が一定の温度に維持されている間に、ふく射部１０によってこの蓄えた熱を輻射して筐体１１の内部から逃すことができるので、これにより、サーマルプリンタ１の筐体１１の内部の空気を加熱することなく、サーマルヘッド２に加わる熱を効率的に筐体１１の外部に放出することができる。これにより、冷却ファンを設けることなく、効率的にサーマルヘッド２を冷却することができ、サーマルプリンタ１の小型化・薄型化を図ることができる。
【００３６】
ここで、複数のインクによって記録を行うサーマルプリンタ１において、各インクの記録毎に記録用紙を記録開始位置に位置させるために、記録用紙を往復移動させて断続的に記録を行うサーマルプリンタ１が知られている。
【００３７】
このようなサーマルプリンタ１においては、効率よく記録を行うという観点から、加熱されていない状態のサーマルヘッド２を用いて記録開始時から連続して記録するという連続動作を行う場合には、記録開始時から５枚程度は、サーマルヘッド２の駆動を中断しないという設定がされている場合が多い。このため、特に、サーマルヘッド２の駆動を中断する待機時間が設定されているサーマルプリンタ１において、蓄熱シート７を用いることにより、サーマルヘッド２の温度が待機温度に達する時間を遅くすることができ、蓄熱シート７をサーマルヘッド２の冷却に好適に用いることができる。
【００３８】
さらにまた、サーマルヘッド２の冷却手段としてふく射部１０が形成された蓄熱シート７を用いることにより、蓄熱シート７が融解温度に達するまでの時間を遅くすることができ、また蓄熱材９が溶融している間もふく射部１０によって蓄熱シート７の熱が放熱されるので、時間的に徐々に放熱効果が発揮される。ここで、蓄熱シート７は、蓄熱材９が融解している間に表面が高温となって筐体１１との差が大きくなり、ふく射は、高温と低温との温度差が大きいほど、よりふく射熱伝達が促進される。そこで、記録用紙を往復移動させて断続的に記録する非連続動作を行う場合においても、ふく射部１０によって放熱させることにより、蓄熱シート７の温度は徐々に上昇し融解温度に達するまでの時間を遅くするとともに、蓄熱材９が溶融している時間も長くすることができるので、ふく射部１０による放熱を効果的に利用して、蓄熱シート７をサーマルヘッド２の冷却に好適に用いることができる。この結果、ふく射率が向上する表面加工を施した蓄熱シート７は、連続動作および非連続動作を行うサーマルプリンタ１に好適に用いることができる。
【００３９】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。
【実施例】
【００４０】
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より記録を行い冷却ファンが配設されていないラインサーマルプリンタについて、実施例１として、サーマルヘッドを支持する熱伝導プレートに表面加工が施されていない蓄熱シートを取り付けたサーマルプリンタを用意した。また、実施例２として、ふく射率を向上させるための表面加工が施されている蓄熱シートを取り付けたサーマルプリンタを用意し、さらに比較例として蓄熱シートを取り付けないサーマルプリンタを用意した。そして、各サーマルプリンタによって連続して記録動作を行い、サーマルヘッドの近傍に配設されたサーミスタにより各サーマルヘッド近傍の温度を測定した。
【００４１】
実施例１および実施例２において、蓄熱シートは、基材に複数の蓄熱材が添加されている厚さ１．５ｍｍの潜熱型の蓄熱シートを用い、溶解温度を４５〜５４℃に設定して、サーマルヘッドから１０ｍｍ離間した位置に取り付けた。また、各実施例および比較例において、待機温度をサーミスタの測定温度において５５℃に設定した。そして、各サーマルプリンタは、待機温度に達すると、記録動作を中断してサーマルヘッドの温度が所定温度に冷却されるのを待機するように設定した。
【００４２】
サーミスタにより測定されたサーマルヘッド近傍の温度を表１に示す。
【００４３】
【表１】
2008246719.tif 000003
【００４４】
表１に示すように、比較例１によれば、連続記録の開始後すぐにサーマルヘッド近傍の温度は待機温度を上回ってしまい、記録開始後２枚目程度にて、サーマルプリンタは待機状態となってしまった。
【００４５】
一方、実施例１によれば、連続記録が開始された後、サーマルヘッド近傍の温度は蓄熱シートの溶解温度まで上昇し、所定の時間、溶解温度に維持された後、再び上昇して待機温度を上回った。これにより、比較例１と比較して待機温度を上回る時間を遅くすることができ、連続記録枚数が５枚以上となった。
【００４６】
また、実施例２によれば、連続記録が開始された後、サーマルヘッド近傍の温度は、実施例１と比較して緩やかに溶解温度に達し、所定の時間、溶解温度に維持された後、緩やかに上昇しながら待機温度に達した。これにより、実施例２のサーマルヘッド近傍の温度は、実施例１と比較して待機温度に達するまでの時間が遅かった。これにより、蓄熱シートにおいて蓄熱部材が融解している間、蓄熱シートの表面は高温となり、サーマルプリンタの筐体壁面との温度差が大きくなるため、ふく射による熱伝達が促進されて、溶解時間および待機時間に達する時間が遅くなったと考えられる。さらに、実施例２においては、サーマルヘッドが待機時間に達した後も、ふく射熱伝達により効率的に放熱することができた。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係るヒートシンクを用いたサーマルプリンタの一実施形態を示す概略断面図
【図２】図１のヒートシンクに用いる潜熱型の蓄熱シートの蓄熱温度対時間の関係を示すグラフ
【図３】従来のヒートシンクを用いたサーマルプリンタの一例を示す概略断面図
【符号の説明】
【００４８】
１  サーマルプリンタ
２  サーマルヘッド
３  発熱素子
５  ヒートシンク
６  熱伝導プレート
７  蓄熱シート
８  基材
９  蓄熱材
１０  ふく射部
１１  筐体
【図１】
2008246719.tif 000004
【図２】
2008246719.tif 000005
【図３】
2008246719.tif 000006