(57)【要約】【課題】  折り返し構造のコモン電極においてコモンドロップを容易に補正し、印刷濃度ムラを解消できるサーマルヘッドを得る。【解決手段】  通電方向と直交する方向に列状に配置された複数の印刷ドット部と、複数の印刷ドット部に対して同一方向でそれぞれ接続され、該複数の印刷ドット部の配列方向に特定の規則性を持って並べられた複数の個別電極とコモン電極と、印刷ドット部の配列方向に延びて複数のコモン電極に共通に接続され両端部に給電点を有するコモンラインと、複数の個別電極に各々接続した複数のスイッチング素子；及び複数のスイッチング素子のグランド端子を印刷ドット部の配列方向順に接続したグランドライン；を有する駆動ユニットと、スイッチング素子のグランド端子にグランド電圧を与えるグランドパッドとを備えたサーマルヘッドにおいて、グランドラインの長手方向の両端に、スイッチング素子のグランド端子は接続されている非グランド結線領域を設定し、この非グランド結線領域外でグランドラインとグランドパッドを接続した。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
列状に配置された複数の印刷ドット部と、
これら複数の印刷ドット部に対して同一方向でそれぞれ接続され、該複数の印刷ドット部の配列方向に特定の規則性を持って並べられた複数の個別電極とコモン電極と、
前記複数の印刷ドット部の配列方向に延びて複数のコモン電極に共通に接続され、その両端部に給電点を有するコモンラインと、
前記複数の個別電極にそれぞれ接続した複数のスイッチング素子；及びこれら複数のスイッチング素子のグランド端子を前記印刷ドット部の配列方向順に接続したグランドライン；を有する駆動ユニットと、
前記スイッチング素子のグランド端子にグランド電圧を与えるグランドパッドとを備えたサーマルヘッドにおいて、
前記グランドラインの長手方向の両端に、前記スイッチング素子のグランド端子が接続されている非グランド結線領域を設定し、この非グランド結線領域外で、前記グランドラインと前記グランドパッドを接続したことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
請求項１記載のサーマルヘッドにおいて、前記駆動ユニットは、前記グランドラインに対して前記複数の印刷ドット部の配列方向順に接続された複数の外部接続端子を備え、これら複数の外部接続端子のうち、少なくとも該配列方向の両端に位置する外部接続端子を開放状態とし、残りの外部接続端子を介して前記グランドラインと前記グランドパッドを接続したサーマルヘッド。
【請求項３】
請求項１記載のサーマルヘッドにおいて、前記駆動ユニットは、前記グランドラインの非グランド結線領域外に、前記複数の印刷ドット部の配列方向順に接続された複数の外部接続端子を備え、これら複数の外部接続端子を介して前記グランドラインと前記グランドパッドを接続したサーマルヘッド。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載のサーマルヘッドにおいて、前記複数の個別電極とコモン電極は、前記複数の印刷ドット部毎に備えられ、該複数の印刷ドット部の配列方向に交互に配置されているサーマルヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載のサーマルヘッドにおいて、前記複数の個別電極は前記複数の印刷ドット部毎に備えられ、前記複数のコモン電極は、隣接する一対の印刷ドット部毎に備えられていて、各一対の個別電極の間にそれぞれ配置されているサーマルヘッド。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載のサーマルヘッドにおいて、前記各印刷ドット部は、導体により互いの一端側が接続された２つの発熱抵抗体を有し、この一方の発熱抵抗体の他端側に前記個別電極が接続され、他方の発熱抵抗体の他端側に前記コモン電極が接続されているサーマルヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば熱転写型プリンタに搭載されるサーマルヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
サーマルヘッドは、放熱性に優れた基板上に、例えばガラス等の高断熱材料からなる蓄熱層と、通電により発熱する複数の発熱抵抗体と、各発熱抵抗体に個別に導通接続した複数の個別電極と、全発熱抵抗体に導通接続したコモン電極とを備え、コモン電極及び個別電極を介して発熱させた発熱抵抗体を、インクリボンとプラテンローラに巻きつけられた状態の被印刷物に圧接させることで印刷動作する。コモン電極と個別電極は、一般的に、発熱抵抗体の抵抗長方向の両端部にそれぞれ接続され該抵抗長方向に一直線上に配置されているが、基板サイズを小さくし且つ発熱抵抗体を基板の端に配置するため、特許文献１に記載されているようにコモン電極を折り返す構造も提案されている。このような折り返し構造では、互いの一端部が接続された２つの発熱抵抗体から１つの印刷ドット部を構成し、一方の発熱抵抗体の他端部に第１の電極（個別電極）、他方の発熱抵抗体の他端部に第２の電極をそれぞれ接続している。各第２の電極は、印刷ドット部の配列方向に平行な方向に長く延びるコモン電極に接続されており、コモン電極の両端から給電される。
【０００３】
【特許文献１】特許第２５１９５５３号公報
【特許文献２】特開平６−４７９４３号公報
【特許文献３】特開平６−７１９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年では、ヘッド小型化と共に記録密度の向上（高画質化）が望まれている。記録密度を向上させるためには複数の印刷ドット部をより高密度で配列することが必要であるが、印刷ドット部の数が増大するとコモン電極が長くなり、図７に示すように電圧降下が生じる。特に、コモン電極の両側から給電される折り返し構造の場合には、コモン電極の両端では電圧降下量が少なく、中央部に近づくにつれて電圧降下量が大きくなり、各印刷ドット部を流れる電流量がばらついてしまう。この電流量のばらつきは、各印刷ドット部の発熱量に比例し、結果として印刷濃度ムラを引き起こしてしまう。このようなコモンドロップを低減させるためには、コモン電極の面積や厚さを増大させてコモン抵抗を小さくすればよい。
【０００５】
しかしながら、ヘッド小型化とコモン電極の面積増大化は相反しており、ヘッド小型化を実現しようとするとコモン電極の面積を広く確保することができず、逆に、コモン電極の面積を増大させるとヘッドが大型化してしまう。このため、コモン抵抗を小さくすることができず、コモンドロップに起因する印刷濃度ムラを低減させることが難しかった。各印刷ドット部の発熱量を均一にしようとするなら、例えば特許文献２及び３に記載されているように導電路の電気抵抗値を調整したり、複雑な印加エネルギー制御を制御したりしなければならない。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、折り返し構造のコモン電極においてコモンドロップを容易に補正し、印刷濃度ムラを解消できるサーマルヘッドを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、各個別電極毎に設けられたスイッチング素子のグランドドロップ量を調整することでコモンドロップ量を補正（電圧変動を吸収）しようとするものであり、スイッチング素子にグランド電圧を与えるグランドラインとグランドパッドとの結線位置に着目している。
【０００８】
すなわち、本発明は、列状に配置された複数の印刷ドット部と、これら複数の印刷ドット部に対して同一方向でそれぞれ接続され、該複数の印刷ドット部の配列方向に特定の規則性を持って並べられた複数の個別電極とコモン電極と、複数の印刷ドット部の配列方向に延びて複数のコモン電極に共通に接続され、その両端部に給電点を有するコモンラインと、複数の個別電極にそれぞれ接続した複数のスイッチング素子；及びこれら複数のスイッチング素子のグランド端子を印刷ドット部の配列方向順に接続したグランドライン；を有する駆動ユニットと、スイッチング素子のグランド端子にグランド電圧を与えるグランドパッドとを備え、上記グランドラインの長手方向の両端に、スイッチング素子のグランド端子が接続されている非グランド結線領域を設定し、この非グランド結線領域外で、グランドラインとグランドパッドを接続したことを特徴としている。
【０００９】
具体的な構成としては、グランドラインに対して複数の印刷ドット部の配列方向順に接続された複数の外部接続端子を駆動ユニットに備える。そして、これら複数の外部接続端子のうち、少なくとも該配列方向の両端に位置する外部接続端子を開放状態とし、残りの外部接続端子を介してグランドラインとグランドパッドを接続することが好ましい。この構成によれば、両端の外部接続端子が何も接続されていない開放状態であるから、グランドラインの両端は、外部接続端子が接続されていても、グランド結線を有さない非グランド結線領域になる。
【００１０】
また別の具体的な構成としては、グランドラインの非グランド結線領域外に、複数の印刷ドット部の配列方向順に接続された複数の外部接続端子を、駆動ユニットに備える。そして、これら複数の外部接続端子を介してグランドラインとグランドパッドを接続することが好ましい。
【００１１】
上述したように複数の個別電極とコモン電極は、印刷ドット部の配列方向に特定の規則性を持って並べられている。具体的に、複数の個別電極とコモン電極は、複数の印刷ドット部毎に備えられ、該複数の印刷ドット部の配列方向に交互に配置することが好ましい。あるいは、複数の個別電極は複数の印刷ドット部毎に備えられ、複数のコモン電極は、隣接する一対の印刷ドット部毎に備えられていて、各一対の個別電極の間にそれぞれ配置されることが好ましい。
【００１２】
各印刷ドット部は、導体により互いの一端側が接続された２つの発熱抵抗体を有し、この一方の発熱抵抗体の他端側に個別電極が接続され、他方の発熱抵抗体の他端側にコモン電極が接続されていることが実際的である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、折り返し構造のコモン電極においてコモンドロップを容易に補正し、印刷濃度ムラを解消できるサーマルヘッド及びその配線方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１〜図３は、本発明の第１実施形態によるサーマルヘッド１を示している。サーマルヘッド１は、Ｓｉやセラミック材料、金属材料等からなる放熱性に優れた基板２上に例えばガラス等の断熱材料からなる蓄熱層３を有し、この蓄熱層３の上に、図１の左右方向に微小間隔をあけて一列に配置された複数の発熱抵抗体４を備えている。各発熱抵抗体４は、Ｔａ2Ｎ又はＴａ−ＳｉＯ2等のサーメット材料を用いて蓄熱層３の上に全面的に形成された抵抗層４’の一部であり、該表面が絶縁バリア層５により覆われている。絶縁バリア層５は、例えばＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、ＳｉＡｌＯＮ等の絶縁材料により形成されていて、各発熱抵抗体４の平面的な大きさ（長さ寸法Ｌ、幅寸法Ｗ）を規定している。隣接する発熱抵抗体４の間には、放熱性基板２が露出するギャップ領域αが存在している。本実施形態では、隣接する一対の発熱抵抗体４（４ａ、４ｂ）により１つの印刷ドット部Ｄが形成され、複数の印刷ドット部Ｄは、発熱抵抗体４の通電方向と直交する方向（図１の左右方向）に列状に配置されている。
【００１５】
隣接する各一対の発熱抵抗体４ａ、４ｂは、互いの抵抗長方向の一端部が平面コ字形状の導体６により接続されており、図２に示すように一方の発熱抵抗体４ａの抵抗長方向の他端部には個別電極７が接続され、図３に示すように他方の発熱抵抗体４ｂの他端部にはコモン電極８が接続されている。この個別電極７とコモン電極８は、印刷ドット部Ｄに対して同一方向で接続され、印刷ドット部Ｄ（発熱抵抗体４）の配列方向に特定の規則性を持って整列されている。各個別電極７及びコモン電極８の間にはギャップ領域αが存在し、このギャップ領域αにより個別電極７及びコモン電極８の幅寸法は、発熱抵抗体４の幅寸法Ｗと略同一に規定されている。
【００１６】
個別電極７は、各印刷ドット部Ｄ毎に設けられていて、各発熱抵抗体４ａの通電方向（図１の上下方向）に長く延びて形成されている。この個別電極７は、発熱抵抗体４ａ側とは反対側の端部で駆動ユニット１０に接続されている。
【００１７】
コモン電極８は、隣接する２つの印刷ドット部Ｄ毎に設けられていて、該２つの印刷ドット部Ｄに設けられた個別電極７の間にそれぞれ配置されている。このコモン電極８は、隣接する２つの発熱抵抗体４ａに接続したコ字形状部と、該コ字形状部から発熱抵抗体４ａの抵抗長方向に平行は方向に長く延びる直線部とを有する略Ｙ字形をなしている。各コモン電極８は、発熱抵抗体４ｂ側とは反対側の端部でコモンライン９に接続されている。コモンライン９は、複数の印刷ドット部Ｄの配列方向に延びて複数のコモン電極８に共通に接続され、その長手方向（図１の左右方向）の両端に設けた一対の給電点９ａから給電される。一対の給電点９ａは放熱性基板２外の電源２０にそれぞれ接続されている。コモンライン９からの電力は、各コモン電極８を介して全ての印刷ドット部Ｄに供給される。本実施形態の導体６、個別電極７及びコモン電極８は、各発熱抵抗体４側の端部が絶縁バリア層５上にオーバーレイして形成されている。
【００１８】
上記導体６、個別電極７、コモン電極８及びコモンライン９は、例えばＣｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｗ等の導電材料により形成されている。図示されていないが、絶縁バリア層５、導体６、個別電極７、コモン電極８及びコモンライン９の上には、プラテンローラとの接触等から保護する耐磨耗保護層が形成されている。
【００１９】
駆動ユニット１０は、複数の個別電極７を個々に通電制御するための制御ユニットである。図４は、駆動ユニット１０の構成を簡略的に示すブロック図である。駆動ユニット１０には、各個別電極７毎に設けられ該対応する個別電極７にワイヤーボンディング接続された複数の電極パッド１１と、各個別電極７毎に設けられ電極パッド１１を介して対応する個別電極７への通電／非通電を切り替える複数のスイッチング素子（駆動ＩＣ）１２と、複数のスイッチング素子１２のグランド端子を印刷ドット部Ｄの配列方向順に接続したグランドライン１３と、このグランドライン１３に対して印刷ドット部Ｄの配列方向順に接続された複数の外部接続端子（電極パッド）１４とが備えられている。グランドライン１３は、複数の外部接続端子１４を介して、駆動ユニット１０とは別体のグランドパッド１５に接続され、グランドパッド１５からのグランド電圧が各スイッチング素子１２のグランド端子に与えられる。本実施形態は７個の外部接続端子１４ａ〜１４ｇを備えている。図１では、スイッチング素子１２及びグランドライン１３が省略され、電極パッド１１及び外部接続端子１４のみが図示されている。なお、図１はサーマルヘッド１の構造を簡略的に示したものであり、実際の各個別電極７と駆動ユニット１０の電極パッド１１を結ぶワイヤー１６は約５０μｍ程度と非常に微小間隔で設けられている。
【００２０】
上記構成のサーマルヘッド１は、複数のスイッチング素子１２のグランド結線態様に特徴を有するものである。以下では、グランドライン１３と複数の外部接続端子１４とグランドパッド１５の接続について詳細に説明する。
【００２１】
グランドライン１３は、コモンライン９と同様に、複数の印刷ドット部Ｄの配列方向に平行な方向に長く延びて形成されている。このグランドライン１３に対して７個の外部接続端子１４ａ〜１４ｇは、グランドライン１３の長手方向（複数の印刷ドット部Ｄの配列方向に平行な方向）に一定間隔ｄをあけて接続されている。
【００２２】
本実施形態では、グランドライン１３の長手方向の両端に、スイッチング素子１２のグランド端子は接続されているけれどもグランドパッド１５との結線を持たない非グランド結線領域Ｆを設定し、この非グランド結線領域Ｆ外でグランドライン１３とグランドパッド１５を接続させている。非グランド接線領域Ｆは図４にハッチングを付した領域である。具体的には、上記外部接続端子１４ａ〜１４ｇのうち、図１の左右方向の両端に位置する外部接続端子１４ａ、１４ｇを開放状態（何も接続しない状態）にすることで、グランドライン１３の両端を非グランド接線領域Ｆとしている。そして残りの外部接続端子１４ｂ〜１４ｆ、すなわち、グランドライン１３の非グランド接線領域Ｆ外に接続された外部接続端子１４ｂ〜１４ｆを、ワイヤーボンディングによりグランドパッド１５にそれぞれ接続している。これにより、グランド結線（グランドライン１３とグランドパッド１５の結線）の両端位置は、外部接続端子１４ｂ、１４ｆの位置になる。この両端位置は、各印刷ドット部Ｄに流れる電流量が略均一になるように、コモンライン９でのコモンドロップ量に合わせて適宜設定する。
【００２３】
図５及び図６は、非グランド接線領域Ｆを備えない場合と備えた場合において、グランドライン１３でのグランド電圧降下量（グランドドロップ量）を測定して示したグラフである。
【００２４】
従来のように非グランド接線領域Ｆを有していない場合、すなわち、複数の外部接続端子１４ａ〜１４ｇをすべてグランドパッド１５に接続した場合は、グランドライン１３の一端から他端までの間に一定間隔でグランド結線位置があるため、図５に示されるようにグランドライン１３でのグランドドロップ量はほぼ均一になる。よって、複数のスイッチング素子１２には配置によらずほぼ同等のグランド電圧が供給され、各個別電極７にはほぼ同等の電圧が印加される。
【００２５】
一方、本実施形態のように非グランド接線領域Ｆを有している場合、すなわち、両端の外部接続端子１４ａ、１４ｇを除く残りの外部接続端子１４ｂ〜１４ｆをグランドパッド１５に接続した場合は、図６に示されるように、グランドライン１３の中央部（非グランド接線領域外）では一定間隔でグランド結線位置があるためグランドドロップ量はほぼ均一になっているが、グランドライン１３の両端部（非グランド接線領域Ｆ）ではグランド結線が存在しないため、最端の結線位置から離れるにつれてグランドドロップ量が増大する。よって、複数のスイッチング素子１２に与えられるグランド電圧は中央よりも両端で小さくなり、これに伴って、両端部の印刷ドット部Ｄの個別電極７には、中央部の印刷ドット部Ｄの個別電極７よりも小さい電圧が印加される。
【００２６】
ところで、上述したように、コモンライン９は図１の左右方向の両端の給電点９ａから給電される。このため、コモンライン９における電圧降下量（コモンドロップ）は、図７に示されるように、両端部の給電点位置で小さく、両端から中央に近づくにつれて大きくなっている。このとき、上述のグランドドロップ量（図６）が両端部で増大していると、端に位置する印刷ドット部Ｄではコモン電極８側の電圧が中央付近の印刷ドット部Ｄより増大していても、個別電極７側の電圧が中央付近の印刷ドット部Ｄより減少するので、該印刷ドット部Ｄに流れる電流量がそれほど増えず、全印刷ドット部Ｄに流れる電流をほぼ一定にするように補正される。このように両端のグランドドロップ量を増大させれば、両端でのコモンドロップ量を増大させて全体のコモンドロップ量をほぼ均一にする補正を行なった状態と同様に、印刷ドット部Ｄに流れる電流量を調整することができる。なお、図５のようにグランドドロップ量がほぼ均一であると、端に位置する印刷ドット部Ｄほど、コモン電極８側の電圧が大きいことから、流れる電流量が増大してしまう。
【００２７】
以上のように本第１実施形態では、両側の外部接続端子１４ａ、１４ｇを除く残りの外部接続端子１４ｂ〜１４ｆをグランドパッド１５に接続したので、グランドライン１３の両端はグランド結線の存在しない非グランド接線領域Ｆとなり、両端付近のスイッチング素子１２のグランドドロップ量が増大して両端付近の印刷ドット部Ｄに流れる電流量が抑制される。換言すれば、両端付近のスイッチング素子１２のグランドドロップ量が増大するようにグランド結線の両端位置を設定したことで、全印刷ドット部Ｄに流れる電流量を略均一にすることができる。このように各印刷ドット部Ｄを流れる電流量が略均一になれば、印刷濃度ムラが解消され、高画質印刷を実現可能である。
【００２８】
図８及び図９は、本発明による第２実施形態によるサーマルヘッド１００を示している。この第２実施形態は、グランドライン１３の中央付近のみに外部接続端子１４を複数設け、全ての外部接続端子１４をグランドパッド１５に接続している。グランドライン１３の両端は、外部接続端子が設けられておらず、グランド結線位置が存在しない非グランド接線領域Ｆとなっている。換言すれば、本第２実施形態は、上述の第１実施形態のサーマルヘッド１００から、グランドライン１３の両端に接続して設けた外部接続端子１４ａ、１４ｇを除去した構成である。複数の外部接続端子１４を設ける位置（グランド結線位置）は、各印刷ドット部Ｄに流れる電流量が略均一になるように、コモンライン９でのコモンドロップ量に合わせて適宜設定してある。図８及び図９では、第１実施形態と同一の構成要素に図１と同一の符号を付してある。
【００２９】
本第２実施形態によっても、両端付近のスイッチング素子１２のグランドドロップ量が中央側のスイッチング素子１２よりも増大するため、第１実施形態と同様に、各印刷ドット部Ｄに流れる電流量を略均一にすることができ、印刷濃度ムラが解消される。
【００３０】
以上の各実施形態では、隣接する２つの印刷ドット部Ｄ毎にコモン電極８を備えているが、コモン電極８を各印刷ドット部Ｄ毎に備え、複数の印刷ドット部Ｄの配列方向に個別電極７とコモン電極８を交互に配置してもよい。また駆動ユニット１０に備える外部接続端子１４の数は任意である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態によるサーマルヘッドを示す平面図ある。
【図２】同サーマルヘッドの個別電極側を示す断面図である。
【図３】同サーマルヘッドのコモン電極側を示す断面図である。
【図４】駆動ユニットの構成を概略的に示すブロック図である。
【図５】グランドラインに非グランド接線領域を備えない従来構造における、グランドドロップを説明するグラフである。
【図６】グランドラインに非グランド接線領域を備えた本発明構造における、グランドドロップを説明するグラフである。
【図７】コモンドロップを説明するグラフである。
【図８】本発明の第２実施形態によるサーマルヘッドを示す平面図である。
【図９】駆動ユニットの構成を概略的に示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３２】
１     サーマルヘッド
２     基板
３     蓄熱層
４’   抵抗層
４     発熱抵抗体
５     絶縁バリア層
６     導体
７     個別電極
８     コモン電極
９     コモンライン
１０   駆動ユニット
１１   電極パッド
１２   スイッチング素子
１３   グランドライン
１４   外部接続端子
１５   グランドパッド
【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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【図７】
2005225053.tif 000009
【図８】
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【図９】
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