(57)【要約】      （修正有）【課題】良好な記録動作と高品位な記録結果を得ることができるように形成され、配設されたサーマルヘッドを備えるプリンタを提供する。【解決手段】プラテンに対して発熱素子を当接させたときに、以下の条件式を満たす。Ｈ１≦Ｈ≦Ｈmax（式１）、Ｈmax＝Ｈ１＋Ｈ２＝Ｌtan（θ１＋θ３）（式２）、θ’＝θ２−θ１＝３°±１°（式３）、Ｌ：発熱素子のプラテンに対する当接点の基板の垂線と、封止部材の頂点の基板対する垂線との距離、Ｈ：封止部材頂点の基板の上面からの高さ、Ｈ１：封止部材頂点の基板の上面に対する垂線上、基板の上面からプラテンと発熱素子との接線までの高さ、Ｈ２：封止部材頂点の基板の上面に対する垂線上、プラテンと発熱素子との接線から搬送経路までの高さ、θ１：プラテンと発熱素子との接線と基板の上面とが成す角、θ２：凸部のプラテンと発熱素子との接線に対する傾斜角、θ３：プラテンと発熱素子との接線と、媒体搬送経路とが成す角、θ’：ヘッド戻し角度。【選択図】図２
2005205840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、基板の上面に形成され、前記基板の先端側に部分的に突出する凸部が形成された保温層と、前記凸部の上面に形成された発熱抵抗体からなる複数の発熱素子と、前記発熱抵抗体に給電するための個別電極および共通電極を有し、前記基板の表面の前記発熱素子より基端側における少なくとも一部を封止部材により被覆して保護してなるサーマルヘッドを備えたプリンタであって、
当該プリンタのプラテンに対して前記発熱素子を当接させたときに、以下の条件式を満たすように、前記サーマルヘッドが形成されるとともにプリンタ内に配設されていることを特徴とするプリンタ。
Ｈ１≦Ｈ≦Ｈmax                                      （式１）
Ｈmax＝Ｈ１＋Ｈ２＝Ｌtan（θ１＋θ３）               （式２）
θ’＝θ２−θ１＝３°±１°                         （式３）
前記条件式において、Ｌは前記発熱素子の配列方向に直交する方向における、前記発熱素子のプラテンに対する当接点を通過する前記基板の上面に対する垂線と、前記封止部材の頂点を通過する前記基板の上面に対する垂線との間の寸法、Ｈは前記封止部材の頂点の前記基板の上面からの高さ寸法、Ｈ１は前記封止部材の頂点を通過する前記基板の上面に対する垂線上における、前記基板の上面から前記プラテンと前記発熱素子との接線までの高さ寸法、Ｈ２は前記高さ寸法Ｈ１を求めた垂線上における、前記プラテンと前記発熱素子との接線から最もサーマルヘッドの配設側に位置して記録に供される媒体の搬送経路までの高さ寸法、θ１は前記プラテンと前記発熱素子との接線と前記基板の上面とが成す角度、θ２は前記凸部の前記プラテンと前記発熱素子との接線に対する傾斜角度、θ３は前記プラテンと前記発熱素子との接線と、最もサーマルヘッドの配設側に位置して記録に供される媒体の搬送経路とが成す角度、θ’はヘッド戻し角度である。
【請求項２】
前記サーマルヘッドは、前記個別電極および共通電極に接続されるＩＣチップを有し、封止部材は、前記ＩＣチップをモールドする封止樹脂材であることを特徴とする請求項１に記載のプリンタ。
【請求項３】
前記サーマルヘッドは、前記発熱素子の配列方向に直交する方向における寸法が１０ｍｍ以下とされており、以下の条件式を満たすように形成されるとともに、プリンタ内に配設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプリンタ。
Ｌ≦５（ｍｍ）                                      （式４）
０°≦θ２≦１５°                                  （式５）
【請求項４】
前記サーマルヘッドは、以下の条件式を満たすようにプリンタ内に配設されていることを特徴とする請求項３に記載のプリンタ。
０°≦θ３≦１５°                                  （式６）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱素子の配列方向に直交する方向の寸法を短幅に形成されたサーマルヘッドを搭載したプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、サーマルプリンタ等に搭載される記録ヘッドとしてのサーマルヘッドは、発熱抵抗体からなる複数の発熱素子を基板上に一列に形成し、記録情報にしたがって、それぞれの発熱素子に選択的に通電し発熱させることにより、インクリボンのインクを溶融させて普通紙やＯＨＰ用紙などに熱転写したり、感熱記録紙を発色させて記録したり、各種の記録媒体に所望の記録を行うようになっている。
【０００３】
このような従来のサーマルヘッドは、放熱性の基板の表面に保温層が形成されており、この保温層の上面の先端部近傍には所定の高さで突出する凸部が形成されている。また凸部を含む保温層の上面には、発熱抵抗体が積層形成されており、この発熱抵抗体の前記基板の先端側および基端側にはそれぞれ、前記発熱抵抗体に電力を供給するための共通電極および個別電極が形成されている。そして、前記発熱抵抗体の共通電極と個別電極とに挟まれた部分にはドット状に整列させて、複数個の発熱素子が形成されている。
【０００４】
また、前記基板の基端側には前記共通電極および個別電極に接続されるドライバＩＣのチップ（以下、ＩＣチップという）が配設されている。そして、前記ＩＣチップは封止樹脂材からなる封止部材により被覆され、保護されている。
【０００５】
このような従来のサーマルヘッドは、基板が図示しないヘッド取付け台に取付けられることでプリンタに配設されており、前記ヘッド取付け台を回動させることによって前記発熱素子を媒体を介して前記プラテンに圧接させることが可能とされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１６５２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前述のようなサーマルヘッドを搭載したプリンタにおいても、他の電気製品と同様に小型化の要請がある。また、コストダウンの要請もある。そこで、サーマルヘッドの基板の前記発熱素子の配列方向に直交する方向の寸法を従来のサーマルヘッドに比べて格段に小さくすることで、前述のプリンタの小型化を実現し、さらには、１枚のマザー基板から切り出すサーマルヘッドの基板の数を多くすることで、コストダウンを図ることが考えられている。
【０００８】
前記基板の前記発熱素子の配列方向に直交する方向の寸法を小さくした場合、前記基板の上面において前記発熱素子に対し前記ＩＣチップを保護する封止部材が近接する構成となる。そのため、記録に供する例えば用紙やインクリボン等の媒体の搬送経路に前記サーマルヘッドに配設された封止部材が位置し、前記封止部材が前記媒体と接触することで、媒体の搬送供給の阻害等を原因とする媒体の走行不良や、媒体との直接的な接触を原因とする記録品位の劣化を生じさせる原因となることが懸念されている。また、前記封止部材が前記プラテンに当接してしまうと、前記発熱素子が前記媒体に対して適切に圧接することを妨げる原因となり、高品位な記録結果を得ることができないということも考えられる。
【０００９】
そこで、本発明は、基板の発熱素子の配列方向に直交する方向の寸法を小さくしたサーマルヘッドにおいて、良好な記録動作と高品位な記録結果を得ることができるように形成されるとともに、配設されたサーマルヘッドを備えるプリンタを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述した目的を達成するため、本発明のプリンタは、当該プリンタのプラテンに対して発熱素子を当接させたときに、
Ｈ１≦Ｈ≦Ｈmax                                      （式１）
Ｈmax＝Ｈ１＋Ｈ２＝Ｌtan（θ１＋θ３）               （式２）
θ’＝θ２−θ１＝３°±１°                         （式３）
の条件式を満たすようにサーマルヘッドが形成されるとともに、プリンタ内に配設されていることを特徴とする。
【００１１】
また、前記サーマルヘッドは、前記個別電極および共通電極に接続されるＩＣチップを有し、封止部材は、前記ＩＣチップをモールドする封止樹脂材であることを特徴とする。
【００１２】
さらに、前記サーマルヘッドは、前記発熱素子の配列方向に直交する方向における寸法が１０ｍｍ以下とされており、
Ｌ≦５（ｍｍ）                                      （式４）
２°≦θ２≦１５°                                  （式５）
の条件式を満たすように形成されるとともに、プリンタ内に配設されていることを特徴とする。
【００１３】
また、前記サーマルヘッドは、
０°≦θ３≦１５°                          （式６）
の条件式を満たすように配設されていることを特徴とする。
【００１４】
なお、前記条件式において、Ｌは前記発熱素子の配列方向に直交する方向における、前記発熱素子のプラテンに対する当接点を通過する前記基板の上面に対する垂線と前記封止部材の頂点を通過する前記基板の上面に対する垂線との間の寸法、Ｈは前記封止部材の頂点の前記基板の上面からの高さ寸法、Ｈ１は前記封止部材の頂点を通過する前記基板の上面に対する垂線上における、前記基板の上面から前記プラテンと前記発熱素子との接線までの高さ寸法、Ｈ２は前記垂線上における、前記プラテンと前記発熱素子との接線から最もサーマルヘッドの配設側に位置して記録に供される媒体の搬送経路までの高さ寸法、θ１は前記プラテンと前記発熱素子との接線と前記基板の上面とが成す角度、θ２は前記凸部の前記接線に対する傾斜角度、θ３は前記プラテンと前記発熱素子との接線と、最もサーマルヘッドの配設側に位置して記録に供される媒体の搬送経路とが成す角度、θ’はヘッド戻し角度である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のプリンタによれば、サーマルヘッドの前記発熱素子の配列方向に直交する方向における基板の寸法を小さくして、サーマルヘッド自体の小型化を図った場合に、前記封止部材は発熱素子の近傍に位置することになっても、記録に供されるインクリボンや記録用紙などの媒体の搬送経路上に前記封止部材が位置しないようにサーマルヘッドが形成され、プリンタ内に配設されているので、媒体の搬送供給の阻害等を原因とする記録動作不良や、媒体との直接的な接触を原因とする記録品位の劣化を生じさせることを完全に防止することが可能とる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を図面に示す実施形態により説明する。
【００１７】
図１は本発明に係るプリンタとしてのラインプリンタ（以下、単にプリンタという）の記録状態における要部の構成を示す正面図である。
【００１８】
本実施形態のプリンタの本体内には、プラテンとしてのプラテンローラ１が回転自在に配設されている。このプラテンローラ１の上方には、記録ヘッドとしてのサーマルヘッド２が、その記録面２ａに整列配置させて形成された発熱素子３をプラテンローラ１の外周面と対向させ、プラテンローラ１の長手方向となる軸方向と平行な方向に延在するようにして配設されている。
【００１９】
前記サーマルヘッド２は、軽量で放熱性（熱伝導性）に優れたアルミニウム合金などの金属材料により形成されたヘッド取付台４の下面に取付けられている。そして、前記ヘッド取付台４は、図示しない基端部を支持軸（図示せず）で枢着されたヘッドレバー６の先端部６ａに取付けられており、前記ヘッドレバー６を図示しない駆動源からの駆動力をもって前記支持軸を中心として回動させることにより、ヘッド取付台４に取付けられたサーマルヘッド２をプラテンローラ１に圧接させたヘッドダウン位置と、プラテンローラ１から離間させたヘッドアップ位置との２位置を選択的に取らせるように形成されている。
【００２０】
そして、図１に示すように、ヘッドダウン状態におけるプラテンローラ１とサーマルヘッド２との間には、プラテンローラ１側から順に、用紙７およびインクリボン８が供給されるように構成されており、前記プラテンローラ１に対してサーマルヘッド２が所定の当接力をもって圧接したヘッドダウン状態におけるサーマルヘッド２とプラテンローラ1との当接位置は、インクリボン８のインクを記録に供される用紙７に転写させる記録位置ＰＰとされている。
【００２１】
前記インクリボン８は、用紙７の記録範囲の行方向の寸法である記録幅（記録幅）に対応する幅を有し、用紙７とともに搬送可能とされており、記録動作を実行する際には、用紙７の移動に伴って、前記用紙７の搬送方向における前記記録位置ＰＰの上流側となる送出側（図１中、右側）から繰り出され、下流側となる巻取側（図１中、左側）に、順次、巻取られるように構成されている。
【００２２】
ここで、本実施形態のプリンタにおけるサーマルヘッド２の構造およびプリンタに対する取付け構造について詳説する。
【００２３】
本実施形態のプリンタにおけるサーマルヘッド２は、放熱性の良い基板１１が配設され、この基板１１の上面には保温性の良いグレーズ等からなる保温層１２が形成されている。前記保温層１２の上面の先端部近傍には、フォトリソ技術等により表面を部分的に５〜５０μｍの範囲の高さ寸法となるように突出させて凸部１２ａが形成されている。この凸部１２ａを含む保温層１２の上面には、Ｔａ−ＮやＴａ−ＳｉＯ２等からなる発熱抵抗体（図示せず）が積層形成されている。この発熱抵抗体の前記基板の先端側および基端側にはそれぞれ、前記発熱抵抗体に電力を供給するための共通電極（図示せず）および個別電極（図示せず）がＡｌ、Ｃｕ、Ａｕ等のスパッタリング及びフォトリソ技術により積層されパターン形成されている。そして、前記発熱抵抗体の共通電極と個別電極とに挟まれた部分にはドット状に整列させて、複数個の発熱素子３が形成されている。
【００２４】
また、発熱素子３や、共通電極と個別電極の上面にはこれらの酸化や摩耗を防止するための、耐酸化性及び耐摩耗性に優れたＳｉ−Ｏ−Ｎや、ＳｉＡｌＯＮ等の硬質セラミックからなる保護層（図示せず）が所定の厚さでスパッタリング等により被覆形成されている。さらに、前記基板１１には前記共通電極および個別電極に接続されるドライバＩＣのチップ（以下、ＩＣチップという）１３が配設されている。前記ＩＣチップ１３は、例えば複数の発熱素子３に供給する通電パルスの電圧を制御して、発熱素子３の発熱量を制御するようになっている。前記基板１１の他端部の保温層上からは、ＩＣチップの端子部に接続されるＦＰＣ（フレキシブル基板）等からなる外部端子部が引き出されている。そして、前記ＩＣチップはその上面を封止樹脂材からなる封止部材１４により被覆され、保護されている。
【００２５】
そして、本実施形態におけるサーマルヘッド２は、記録時に前記プラテンローラ１に対して前記発熱素子３を当接させたときに、以下の条件式を満たすように形成され、前記ヘッド取付け台４に取付けられている（図２参照。以下、同じ）。
Ｈ１≦Ｈ≦Ｈmax                                      （式１）
Ｈmax＝Ｈ１＋Ｈ２＝Ｌtan（θ１＋θ３）               （式２）
θ’＝θ２−θ１＝３±１（°）                       （式３）
【００２６】
なお、前記条件式において、Ｌは前記発熱素子３の配列方向に直交する方向における、前記発熱素子３のプラテンローラ１に対する当接点を通過する前記基板１１の上面に対する垂線Ａ１と、前記封止部材１４の頂点を通過する前記基板１１の上面に対する垂線Ａ２との間の寸法（以下、Ｌ寸法という）である。
【００２７】
また、前記条件式において、Ｈは前記封止部材１４の頂点の前記基板１１の上面からの高さ寸法、Ｈ１は前記封止部材１４の頂点を通過する前記基板１１の上面に対する垂線Ａ２上における、前記基板１１の上面から前記プラテンローラ１と前記発熱素子３との接線までの高さ寸法、Ｈ２は前記垂線Ａ２上における、前記プラテンローラ１と前記発熱素子３との接線から最もサーマルヘッド２の配設側に位置して記録に供される媒体７，８の搬送経路までの高さ寸法である。なお、記録時においては、前記発熱素子３とプラテンローラ１とが直接的に当接することは想定されていないため、前記プラテンローラ１と前記発熱素子３との接線とは、具体的には、前記サーマルヘッド２がヘッドダウン状態となったときに、前記サーマルヘッド２の発熱素子３が当接する媒体７，８上の点（当接点）に対する接線を示すこととなる（以下、同じ）。
【００２８】
さらに、θ１は前記プラテンローラ１と前記発熱素子３との接線と前記基板１１の上面とが成す角度（以下、ヘッドの開き角度という）、θ２は前記凸部１２ａの前記接線に対する傾斜角度、θ３は前記プラテンローラ１と前記発熱素子３との接線と、記録に供される媒体７，８のうち、サーマルヘッド２の配設側に位置することとなる媒体７，８、本実施形態の場合にはインクリボン８の搬送経路とが成す角度、θ’はヘッド戻し角度である。ここでいうヘッド戻し角度θ’は、前記凸部１２ａの傾斜角度θ２と前記プラテンローラ１と前記発熱素子３との接線と前記基板１１の表面とが成す角度θ１との差となる（式３参照）。
【００２９】
ここで、θ’について、式３に示すように、３±１（°）とした妥当性を示す根拠となる実験結果を示す。
【００３０】
本実験では、前記Ｌ寸法を１．４ｍｍとし、封止部材１４の頂点の前記基板１１の上面からの高さ寸法Ｈを０．３ｍｍとし、保温層１２の凸部１２ａの傾斜角度θ２を７°としたサーマルヘッド２を用い、ヘッドの開き角度θ１を調整した場合の記録状態を観察した。その結果、次の表に示すように、良好な記録結果を得ることができたのは、ヘッドの開き角度θ１を３°とした場合、および５°とした場合であった。この結果から、前述の式３に示すθ’＝３±１（°）が成立することが証明された。
【表１】
2005205840.tif 000003
【００３１】
これらの条件式を満たすことにより、記録に供されるインクリボン８や用紙７などの媒体の搬送経路上に前記封止部材１４が位置することを防止することができるので、媒体７，８の走行不良や、前記封止部材１４と媒体７，８との直接的な接触を原因とする記録品位の劣化の問題を解消することが可能となる。
【００３２】
さらに、本実施形態のプリンタにおけるサーマルヘッド２は、前記発熱素子３の配列方向における寸法を６０ｍｍ以下とし、それに直交する方向における寸法を１０ｍｍ以下とした小型のサーマルヘッド２とする。そして、前記Ｌ寸法は５ｍｍ以下となるように構成する。
Ｌ≦５（ｍｍ）                                      （式４）
【００３３】
そして、本実施形態のプリンタにおけるサーマルヘッド２の取付け構造において、前記サーマルヘッド２は、さらに、以下の条件式を満たすように配設することが望ましい。
２（°）≦θ２≦１５（°）                          （式５）
０（°）≦θ３≦１５（°）                          （式６）
【００３４】
このように、前記凸部１２ａの傾斜角度θ２および前記プラテンローラ１と前記発熱素子３との接線と、記録に供される媒体７，８のうちサーマルヘッド２の配設側に位置することとなる媒体８の搬送経路とが成す角度θ３に関する条件式を満たすことにより、本実施形態のプリンタにおけるサーマルヘッド２のように、前記発熱素子３の配列方向に直交する方向における寸法を１０ｍｍ以下とし、前記Ｌ寸法を５ｍｍ以下として前記封止部材１４を極めて発熱素子３の近傍に位置させた小型のサーマルヘッド２であっても、記録に供されるインクリボン８や用紙７などの媒体７，８の搬送経路上に前記封止部材１４が位置することがなく、媒体７，８の搬送供給の阻害や、媒体７，８やプラテンローラ２との直接的な接触を原因とする記録品位の劣化を生じさせることを完全に防止することが可能となる。
【００３５】
なお、プリンタの製造時においては、前記サーマルヘッド２の封止部材１４の高さ寸法範囲を前述の条件式を満たすように設定すれば、本実施形態のプリンタを容易に製造することができる。
【００３６】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。例えば、前記封止部材としては、ＩＣチップを被覆して保護するように配設された封止部材に限ることなく、基板表面に露出する電極等を被覆することを目的として配設される封止部材であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明のプリンタの要部の構造を示す拡大説明図
【図２】条件式に充当する各部位の寸法または角度を示す説明概略図
【符号の説明】
【００３８】
１  プラテンローラ
２  サーマルヘッド
２ａ  記録面
３  発熱素子
４  ヘッド取付台
６  ヘッドレバー
６ａ  先端部
７  用紙
８  インクリボン
１１  基板
１２  保温層
１２ａ  凸部
１３  ＩＣチップ
１４  封止部材１  
ＰＰ  記録位置  
【図１】
2005205840.tif 000004
【図２】
2005205840.tif 000005