(57)【要約】【課題】ビデオプリンタ、ファクシミリ、券売機など各種の印画装置に用いられる消去ヘッドが備える発熱体の温度制御を容易にする。【解決手段】消去ヘッド５０は、薄膜部７４と、基板５６と、筐体６２とを備える。筐体６２と基板５６との間には、発熱体５２の真下に位置するように、温度センサ６０が設けられている。温度センサ６０は、サーミスタ６４と樹脂材６６からなる。この樹脂材６６は、サーミスタ６４の表面全体を被うように設けられている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度検知手段を備えた一括加熱用サーマルヘッドであって、前記温度検知手段は、樹脂材により覆われていることを特徴とする一括加熱用サーマルヘッド。
【請求項２】
前記温度検知手段は、前記樹脂材が塗布又は印刷される構成で覆われていることを特徴とする請求項１に記載の一括加熱用サーマルヘッド。
【請求項３】
前記樹脂材は、シリコン系樹脂又はフッ素系樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の一括加熱用サーマルヘッド。
【請求項４】
前記樹脂材は、前記温度検知手段の体積の１倍以上、４倍以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の一括加熱用サーマルヘッド。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の一括加熱用サーマルヘッドを備えたことを特徴とする印画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオプリンタ、バーコードプリンタ、ラベルプリンタ、カードプリンタ、ファクシミリ、券売機など各種の印画装置の感熱記録に用いられる一括加熱用サーマルヘッドと、その一括加熱用サーマルヘッドを組み込んだ印画装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
書換可能な記録メディア（「リライトメディア」ともいう）におけるデータの一括消去や、メディアへの転写用オーバーコーティングなどにおいて、一括加熱用サーマルヘッドが用いられる。この一括加熱用サーマルヘッドは、印字を目的としたものではなく、所定の温度まで加熱することで、メディアに印字された情報を消去したり、転写用のオーバーコーティングしたりする。
【０００３】
一般に、一括加熱用サーマルヘッドの表面温度を検知するために、サーミスタと呼ばれる温度検知手段が用いられる。従来技術では、サーマルヘッドにおいて、発熱体の実際の表面温度とサーミスタにより検知する温度（以下、単に「検知温度」ともいう）の差が大きいという問題がある。つまり、サーミスタに対する熱の流れが必ずしも良くなく、サーミスタの温度に対する応答性に課題がある。その結果、発熱体の表面温度の制御を難しいものにしていた。
【０００４】
そのような発熱体の表面温度の制御を改善する手法として、発熱体が備わるセラミックスなどの基板において、発熱体が設けられている面とは反対面に、サーミスタを直接接触させ温度を計測する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−１３８８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示の技術によれば、基板の裏面に直接接触したサーミスタが発熱体の温度を検知するが、依然として発熱体の表面温度と検知温度との間に、大きな乖離が発生し、例えば約１００℃程度の乖離が発生することもある。この要因は、検知温度にばらつきが大きいことや、熱伝達がスムーズに行われないことである。
【０００６】
このため、特に低温環境のもとでの初回動作時などは、サーミスタの温度上昇が発熱体の立ち上がりと比べて大幅に遅れる。つまり、サーミスタが検知する温度変化が非常に小さい。この結果、温度変化が小さいことに加え測定誤差も含まれるため、サーミスタが検知する温度では、発熱体の温度を制御することが非常に難しいという課題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、その目的は、ビデオプリンタ、ファクシミリ、券売機など各種の印画装置に用いられる一括加熱用サーマルヘッドが備える発熱体の温度制御を容易にする技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様は、一括加熱用サーマルヘッドに関する。この一括加熱用サーマルヘッドは、温度検知手段を備えた一括加熱用サーマルヘッドであって、前記温度検知手段は、樹脂材により覆われている。
前記温度検知手段は、樹脂材が塗布又は印刷される構成で覆われてもよい。
前記樹脂材は、シリコン系樹脂又はフッ素系樹脂であってもよい。
前記樹脂材は、前記温度検知手段の体積の１倍以上、４倍以下であってもよい。
本発明の別の態様は、印画装置に関する。この装置は、上記の一括加熱用サーマルヘッドを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ビデオプリンタ、ファクシミリ、券売機など各種の印画装置に用いられる一括加熱用サーマルヘッドが備える発熱体の温度制御を容易にする技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施の形態に係るリライトプリンター１０の概略図である。図１（ａ）は、リライトプリンター１０の上面図であり、図１（ｂ）は、Ａ−Ａ断面を模式的に示した図である。また、図２は、リライトプリンター１０の主要部分に関する機能ブロック図である。リライトプリンター１０は、本図に示すように、六面体状のケーシング１３を有しており、ケーシング１３内には、リライトメディアＭが正逆方向（図１右左方向）に搬送されるメディア搬送路１２が水平に形成されている。
【００１１】
メディア搬送路１２の一端（図１左端）は開口してメディア挿入口１１となっている。また、メディア搬送路１２の他端（図１右端）は閉じられて最深部１２ａとなっている。さらに、ケーシング１３内には、印字用サーマルヘッド１５がその発熱体１６をメディア搬送路１２に臨ませて下向きに取り付けられている。さらに、印字用サーマルヘッド１５の後方（図１右側）には、消去用のサーマルヘッド５０（以下、単に「消去ヘッド５０」という）がその発熱体５２をメディア搬送路１２に臨ませて下向きに取り付けられている。
【００１２】
さらに、これらの印字用サーマルヘッド１５の前方（図１左側）には、一対のプラテンローラ１７、１７が、互いに所定の間隔を置いて上下２段で水平に配設されており、各プラテンローラ１７はメディア搬送路１２に臨む形で回動自在に支持されている。
【００１３】
また、消去ヘッド５０の後方（図１右側）には、一対のプラテンローラ１８、１８が、互いに所定の間隔を置いて上下２段で水平に配設されており、各プラテンローラ１８はメディア搬送路１２に臨む形で回動自在に支持されている。
【００１４】
図３は、本実施の形態に係る消去ヘッド５０の外観図である。図３（ａ）は、上面図を、図３（ｂ）は、側面図を、図３（ｃ）は底面図を、図３（ｄ）はＢ−Ｂ断面図を示す。この消去ヘッド５０の発熱体５２は、本図において左右に延びる単ドットの帯状となっている。この発熱体５２が図１（ｂ）に示したように、メディア搬送路１２に臨む形でケーシング１３内に取り付けられている。そして、消去ヘッド５０の底面、つまり筐体６２の底面には、複数個（本図では８個）の取付用ネジ穴２ａが等間隔で一列に並んで穿設されている。
【００１５】
リライトプリンター１０を用いてリライトメディアＭのデータの書換え（リライト）を行う際には、一旦、リライトメディアＭのデータが全面消去され、つづいて新たなデータが書き込まれる。この処理について図１及び図２をもとに簡単に説明する。
【００１６】
まず、リライトメディアＭがメディア挿入口１１に挿入されると、主制御部２０はリライトメディアＭのデータの書換えを指令する。
【００１７】
すると、第１センサ２１は、リライトメディアＭがメディア挿入口１１に挿入されたことを検知し、その旨の検知信号を主制御部２０に出力する。これを受けて主制御部２０は、ローラ駆動部２３に対して、プラテンローラ１７の正回転を指令する。すると、ローラ駆動部２３は、プラテンローラ１７を駆動して正方向に回転させる。
【００１８】
その結果、リライトメディアＭは、メディア搬送路１２を正方向（図１右向き）に搬送され、印字用サーマルヘッド１５および消去ヘッド５０の下側を順に通過する。そして、リライトメディアＭは、消去ヘッド５０の下側を通過するときに保護膜５８に対して正方向に摺動することになる。その後、リライトメディアＭは、プラテンローラ１８に案内されてメディア搬送路１２の最深部１２ａに達する。
【００１９】
すると、第２センサ２２は、リライトメディアＭがメディア搬送路１２の最深部１２ａに達したことを検知し、その旨の検知信号を主制御部２０に出力する。これを受けて主制御部２０は、ローラ駆動部２３に対して、プラテンローラ１７の逆回転を指令する。すると、ローラ駆動部２３は、プラテンローラ１７を駆動して逆方向に回転させる。その結果、リライトメディアＭは、メディア搬送路１２を逆方向（図１左向き）に搬送され、消去ヘッド５０および印字用サーマルヘッド１５の下側を順に通過する。そして、リライトメディアＭは、消去ヘッド５０の下側を通過するときに保護膜５８に対して逆方向に摺動することになる。
【００２０】
ここで、主制御部２０は、ヘッド制御部２５に対して、リライトメディアＭのデータの消去動作を指令する。すると、ヘッド制御部２５は、消去ヘッド５０を駆動してリライトメディアＭのデータを全面消去する。このとき、リライトメディアＭは両端が二組のプラテンローラ１７、１８で把持されて緊張しているため、リライトメディアＭのデータの消去動作は、消去ヘッド５０の発熱体５２がリライトメディアＭの近傍で発熱する形で適正になされる。
【００２１】
次いで、ヘッド制御部２５は、印字用サーマルヘッド１５を駆動してリライトメディアＭのデータを新たに書き込む。このとき、リライトメディアＭは両端がプラテンローラ１７、１８で把持されて緊張しているため、リライトメディアＭへのデータの書込動作は、印字用サーマルヘッド１５の発熱体１６がリライトメディアＭの近傍で発熱する形で確実に行われる。その後、リライトメディアＭは、引き続きメディア搬送路１２を逆方向に搬送され、メディア挿入口１１から排出される。
【００２２】
これにより、リライトプリンター１０によるリライトメディアＭの書換えが終了する。なお、リライトメディアＭのデータの消去のみが指示された場合、印字用サーマルヘッド１５は駆動されず、データが消去されたリライトメディアＭは、メディア搬送路１２を逆方向に搬送され、メディア挿入口１１から排出される。
【００２３】
図４は、本実施の形態に係る消去ヘッド５０の断面構造を模式的に示した図である。消去ヘッド５０は、筐体６２と、基板５６と、薄膜部７４とを備える。基板５６の上には、蓄熱層５４と発熱体５２とが、下からこの順に積層され薄膜部７４を構成している。筐体６２と基板５６との間には、発熱体５２の真下に位置するように、温度センサ６０が設けられている。
【００２４】
基板５６は、例えばアルミナなどの絶縁性を有するセラミックからなる。蓄熱層５４は、グレーズ層とも呼ばれ、例えばガラスを軟化及び焼成させて所望の厚さで形成されている。この蓄熱層５４の上には、所望の厚さの発熱体５２が形成されている。発熱体５２は、例えば、ホウ素（Ｂ）がドーピングされたポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）薄膜からなる。
【００２５】
この発熱体５２には、電力を供給するための電極層（図示せず）が設けられている。この電極層は、例えばアルミニウムにより成膜されている。また、発熱体５２の上側には、例えばＳｉＯ２などからなる所望の厚さの保護膜５８が成膜されている。筐体６２は、例えばアルミニウムなどで形成され、筐体として機能するとともに放熱材として機能する。
【００２６】
温度センサ６０は、サーミスタ６４と樹脂材６６からなる。この樹脂材６６は、サーミスタ６４の表面全体を被うように設けられている。樹脂材６６として、ガラスとの相性にすぐれた材料が好ましく、特に、０℃〜１８０℃の温度範囲において耐熱特性に優れ、さらにゴム弾性の性質を有する、例えばシリコン（Ｓｉ）系材料やフッ素系材料が好ましい。なお、消去ヘッド５０に設けられる温度センサ６０は、複数であってもよい。複数設けられた場合、それら複数の温度センサ６０で検知された温度が平均化されて、消去ヘッド５０の温度制御に用いられてもよい。
【００２７】
また、樹脂材６６の量は、サーミスタ６４の体積の１倍以上、４倍以下が好ましい。これは、樹脂材６６の体積が、サーミスタ６４の１倍未満であると、効果的な熱の伝達が阻害されることにある。一方、樹脂材６６の体積が４倍を超えると、発熱体５２表面の温度分布のばらつきが大きくなる可能性が高まる。さらに、サーミスタ６４には外部に延びるリード線６８が設けられている。なお、樹脂材６６は、塗布により設けられてもよいし、印刷により設けられてもよい。印刷により樹脂材６６を設ける場合、樹脂材６６の量をコントロールしやすい。
【００２８】
このように、サーミスタ６４は、樹脂材６６を介して基板５６に密着されているため、サーミスタ６４への熱伝達が安定化される。その結果、サーミスタ６４における検知温度のばらつきが低減できる。
【００２９】
以上の構成による、消去ヘッド５０における発熱体５２の表面温度とサーミスタ６４の検知温度との関係を調べた。なお、比較のためにサーミスタ６４を樹脂材６６で被わない従来型のサーミスタ６４の接続態様についても温度を計測した。
【００３０】
図５は、そのような従来型の接続態様のサーミスタ６４を備えた消去ヘッド７０の断面構造を模式的に示した図である。図４に示した消去ヘッド５０と、本図に示した消去ヘッド７０と異なる点は、サーミスタ６４の接続態様にあり、このサーミスタ６４は、樹脂材６６には被われず基板５６の下側の面に直接接触するように設けられている。なお、上記のサーミスタ６４の接続態様以外の構成は同一であるので、図４と同一の符号を付すとともに説明を省略する。
【００３１】
なお、以下便宜的に、樹脂材６６に被われているタイプのサーミスタ６４を「本発明のサーミスタ６４」と呼び、樹脂材６６に被われていないタイプのサーミスタ６４を「従来型のサーミスタ６４」と呼ぶ。
【００３２】
図６は、発熱体５２の表面温度とサーミスタ６４の検知温度の関係を示したグラフである。本図において、上から順に従来型のサーミスタ６４を備える消去ヘッド５０の表面温度ＴＳ２、本発明のサーミスタ６４を備える消去ヘッド５０の表面温度ＴＳ１、本発明のサーミスタ６４の検知温度ＴＨ１、従来型のサーミスタ６４の検知温度ＴＨ２を示している。縦軸は検知温度を示しており、横軸は発熱体５２に電圧を印加させた時間を示している。なお、実験条件は、以下の通りである。  
印加電力：    ７２Ｗ／ｄｏｔ
印加電圧：    ２４Ｖ
抵抗値：      ８．０Ω
印加パルス幅  １．９９ｍｓ
印加周期      ２．００ｍｓ
また、本実験を適用した消去ヘッド５０，７０の構造については、蓄熱層５４の厚さが７０μｍ、基板５６の厚さが１ｍｍである。樹脂材６６は、シリコン系の樹脂であり、サーミスタ６４の２倍の体積である。なお、樹脂材６６として、フッ素系の樹脂を用いた場合にも、同等の結果が得られた。
【００３３】
まず、実験開始から０．５秒までの期間に着目する。この期間において、発熱体５２の表面温度が急激に変化する。０．５秒経過時点で、サーミスタ６４の温度変化量ΔＴは、従来型のサーミスタ６４では４Ｋ（℃）であり、一方、本発明のサーミスタ６４では温度変化量ΔＴは、２５Ｋ（℃）である。
【００３４】
このように、本発明のサーミスタ６４が検知する温度は、従来型のサーミスタ６４が検知する温度と比較して、消去ヘッド５０の加熱開始直後において温度の変化量が大きい。したがって、本発明のサーミスタ６４を備える消去ヘッド５０では、測定誤差やバラツキを考慮しても、発熱体５４に対して有効な制御が可能となる。一方、この時点において、従来型のサーミスタ６４を備える消去ヘッド７０では、温度差が小さい。このため、発熱体５４に対する有効な制御が難しい。したがい、本発明のサーミスタ６４を備える消去ヘッド５０は、従来型のサーミスタ６４を備える消去ヘッド７０と比べて、急激な温度変化に応答ができる。その結果、発熱体５２の表面温度に対して、精度を高く制御することができる。
【００３５】
また、発熱体５２がある程度加熱された時点、例えば加熱開始後３秒時点では、従来型のサーミスタ６４の検知温度と発熱体５２の温度との温度差は約１００Ｋ（℃）となっている。一方、本発明のサーミスタ６４の発熱体５２との温度差は約４０Ｋ（℃）である。つまり、発熱体５２の温度とサーミスタ６４の検知温度との差が小さいため、本発明のサーミスタ６４を備える発熱体５２において、より精度の高い温度制御が可能となる。
【００３６】
なお、本実施の形態では、一括加熱用ヘッドを消去ヘッドに適用したが、これに限らず、転写用のオーバーコーティングに用いるサーマルヘッドにも適用できる。
【００３７】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。しかし、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、業務用や民生用の各種プリンタ機器に搭載されるサーマルヘッド及び、そのサーマルヘッドを搭載した印画装置に広く利用できる。特に、データを一括して消去したり、また転写用のオーバーコーティングしたりする一括加熱用サーマルヘッドおよびそのサーマルヘッドを搭載した印画装置に広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係るリライトプリンターの概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るリライトプリンターの主要構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る消去ヘッドの概略外観図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る消去ヘッドの断面構造を模式的に示した図である。
【図５】従来型のサーミスタの接続態様を備えた消去ヘッドの断面構造を模式的に示した図である。
【図６】発熱体の表面温度とサーミスタの検知温度の関係を示したグラフである。
【符号の説明】
【００４０】
１０……リライトプリンター（印画装置）
５０……消去ヘッド（一括加熱用サーマルヘッド）
５２……発熱体
５４……蓄熱層
５６……基板
５８……保護膜
６０……温度センサ
６２……筐体
６４……サーミスタ
６６……樹脂材
６８……リード線
７４……薄膜部
【図１】
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【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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