(57)【要約】【課題】印画用ヒータの近傍で主走査方向で一様に予熱する。【解決手段】サーマルプリントヘッドに印画用ヒータ３１と予熱用ヒータ３２とを備える。印画用ヒータ３１および予熱用ヒータ３２は、セラミック基板の表面にグレーズ層３４が融着した絶縁基板の表面に形成される。印画用ヒータ３１は、主走査方向に間隔を置いて配列された複数の画素を形成する。印画用ヒータ３１の端部からは、副走査方向に延びる印画用電極３８が延びている。予熱用ヒータ３２は、印画用ヒータ３１よりも副走査方向の上流側で少なくとも一部が印画用電極３８に挟まれる位置に設けられる。予熱用ヒータ３２の端部からは、副走査方向に延びる予熱用電極３９が延びている。【選択図】図１
2013202795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
前記絶縁基板の表面に設けられて主走査方向に間隔を置いて配列された複数の印画用ヒータと、
前記印画用ヒータの両端部から前記主走査方向を横切る副走査方向に延びて前記印画用ヒータに通電する印画用電極と、
前記印画用ヒータよりも前記副走査方向の上流側で少なくとも一部が前記印画用電極に挟まれる位置に設けられた予熱用ヒータと、
前記予熱用ヒータの両端部から前記副走査方向に延びて前記予熱用ヒータに通電する予熱用電極と、
を具備することを特徴とするサーマルプリントヘッド。
【請求項２】
前記画素ごとに前記印画用ヒータに通電して発熱させ、かつ、複数の前記予熱用ヒータに同時に通電して発熱させる駆動回路をさらに具備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トヘッド。
【請求項３】
前記駆動回路は前記印画用ヒータおよび前記予熱用ヒータに独立したパルス状の電流を流すことを特徴とする請求項２に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項４】
前記駆動回路は単位時間当たりの前記予熱用ヒータに通電する時間を制御する予熱量制御器を含むことを特徴とする請求項３に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項５】
前記予熱用ヒータ近傍の温度を検出する温度検出器をさらに具備し、
前記予熱量制御器は前記温度検出器が検出した温度に基づいて制御することを特徴とする請求項４に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項６】
前記予熱用ヒータの前記主走査方向の幅は前記印画用ヒータよりも小さいことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項７】
前記予熱用ヒータの電気抵抗は前記印画用ヒータよりも小さいことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項８】
絶縁基板と、前記絶縁基板の表面に設けられて主走査方向に間隔を置いて配列された複数の印画用ヒータと、前記印画用ヒータの両端部から前記主走査方向を横切る副走査方向に延びて前記印画用ヒータに通電する印画用電極と、前記印画用ヒータよりも前記副走査方向の上流側で少なくとも一部が前記印画用電極に挟まれる位置に設けられた予熱用ヒータと、前記予熱用ヒータの両端部から前記副走査方向に延びて前記予熱用ヒータに通電する予熱用電極と、を備えるサーマルプリントヘッドと、
前記画素が配列された方向に平行な軸を中心に回転可能なプラテンローラと、
前記プラテンローラの側面と前記画素との間で被印刷媒体を前記副走査方向に移動させる被印刷媒体移動機構と、
前記被印刷媒体と前記画素との間に配置された加熱されると前記被印刷媒体に画像を形成するリボンを前記副走査方向に移動させるリボン移動機構と、
を具備することを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項９】
前記予熱用ヒータ近傍の温度を検出する温度検出器と、
前記温度検出器が検出した温度に基づいて単位時間当たりの前記予熱用ヒータに通電する時間を制御する予熱量制御器と、
をさらに具備することを特徴とする請求項８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、サーマルプリントヘッドおよびサーマルプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、サーマルプリントヘッドは、ビデオプリンターやイメージャー、シールプリンターなどの出力用デバイスとして注目されている。このサーマルプリントヘッドは、基板上に配置された発熱素子を発熱させることにより、感熱紙や製版フィルム、印画紙、メディアなどに記録を行う。サーマルプリントヘッドは、低騒音、低ランニングコストなどの利点を持つ。
【０００３】
サーマルプリントヘッドは、アルミナなどのセラミック基板上に保温層としてグレーズ層を形成した絶縁性の支持基体を有している。この支持基体上に抵抗体層およびアルミニウムなどの導電層がスパッタ法などの薄膜形成法によって積層形成される。その後、フォトエングレービングプロセスを通して、一線上に設けられた発熱抵抗体と配線電極の対を複数形成する。さらに、発熱抵抗体および電極の必要部位に保護被膜層をスパッタ法などの薄膜形成法で形成する。
【０００４】
インクリボンをサーマルプリントヘッドで加熱して、インクリボン上のインクを被印刷媒体に転写するサーマルプリンタがある。インクリボンのサーマルプリントヘッド側には、サーマルプリントヘッドの表面での摩擦を小さくするために潤滑材が塗布されている場合がある。この潤滑材は、加熱によって融けて、摩擦を小さくする。
【０００５】
潤滑材を加熱するための特別なヒータを持たないサーマルプリントヘッドでは、印画用の発熱抵抗体の以外に予熱用の発熱部を設けない。このため、インクリボン背面の潤滑材が印画と同時に解け、スティッキングやしわなどの悪影響が発生し、印画の高速化が困難である。
【０００６】
インクリボンや被印刷媒体を印画部で加熱する前に、予熱用ヒータで予め加熱しておくサーマルプリントヘッドがある（たとえば特許文献１および特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−４６２９７号公報
【特許文献２】特開平８−１５０７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
サーマルプリンタにおいて、インクリボンや被印刷媒体を印画部で加熱する前に予め加熱する予熱用ヒータを印画用のサーマルプリントヘッドとは別に設けると、予熱用ヒータと印画用ヒータとが離れてしまい、予熱効率が悪い。主走査方向に延びる予熱用ヒータをサーマルプリントヘッドに設ける場合には、発熱抵抗体に対して回路基板の反対側に設ける必要があるため、発熱抵抗体をヘッド基板の端辺近傍に配列することができない。このため、ヘッド基板の小型化や、硬質の被印刷媒体の直線的な搬送経路の確保が困難になる。また、予熱用ヒータを印画用ヒータに電気的に直列に接続すると、印画する部分だけしか予熱できないため、インクリボンの予熱ムラにより偏摩耗が生じる可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明は、サーマルプリントヘッドの印画用ヒータの近傍に、主走査方向に一様な予熱ができる予熱用ヒータを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するため、本発明は、サーマルプリントヘッドにおいて、絶縁基板と、前記絶縁基板の表面に設けられた印画用ヒータを備えて主走査方向に間隔を置いて配列された複数の画素と、前記印画用ヒータの端部から前記主走査方向を横切る副走査方向に延びる印画用電極と、前記印画用ヒータよりも前記副走査方向の上流側で少なくとも一部が前記印画用電極に挟まれる位置に設けられた予熱用ヒータと、前記予熱用ヒータの端部から前記副走査方向に延びる予熱用電極と、を具備することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、サーマルプリンタにおいて、絶縁基板と、前記絶縁基板の表面に設けられた印画用ヒータを備えて主走査方向に間隔を置いて配列された複数の画素と、前記印画用ヒータの端部から前記主走査方向を横切る副走査方向に延びる印画用電極と、前記印画用ヒータよりも前記副走査方向の上流側で少なくとも一部が前記印画用電極に挟まれる位置に設けられた予熱用ヒータと、前記予熱用ヒータの端部から前記副走査方向に延びる予熱用電極と、を具備えるサーマルプリントヘッドと、前記画素が配列された方向に平行な軸を中心に回転可能なプラテンローラと、前記プラテンローラの側面と前記画素との間で被印刷媒体を前記副走査方向に移動させる被印刷媒体移動機構と、前記被印刷媒体と前記画素との間に配置された加熱されると前記被印刷媒体に画像を形成するリボンを前記副走査方向に移動させるリボン移動機構と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、サーマルプリントヘッドの印画用ヒータの近傍に、主走査方向に一様な予熱ができる予熱用ヒータを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るサーマルプリントヘッドの第１の実施の形態における発熱体板の配線パターンの平面図である。
【図２】図１のII−II矢視断面図である。
【図３】本発明に係るサーマルプリントヘッドの第１の実施の形態の平面図である。
【図４】本発明に係るサーマルプリントヘッドの第１の実施の形態を用いたサーマルプリンタの断面図である。
【図５】本発明に係るサーマルプリントヘッドの第１の実施の形態の印画用ヒータおよび予熱用ヒータに与えるパルスのタイミングチャートを印画部および予熱部の温度のグラフともに示す図である。
【図６】本発明に係るサーマルプリントヘッドの第１の実施の形態において印画部および予熱部の温度の主走査方向分布を示すグラフである。
【図７】本発明に係るサーマルプリントヘッドの第２の実施の形態における発熱体板の配線パターンの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係るサーマルプリントヘッドの実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
［第１の実施の形態］
【００１５】
図１は、本発明に係るサーマルプリントヘッドの第１の実施の形態における発熱体板の配線パターンの平面図である。図２は、図１のII−II矢視断面図である。図３は、本実施の形態におけるサーマルプリントヘッドの平面図である。図４は、本実施の形態のサーマルプリントヘッドを用いたサーマルプリンタの断面図である。
【００１６】
本実施の形態のサーマルプリントヘッド１０は、放熱板２０と発熱体板３０と回路基板４０とを有している。放熱板２０は、たとえばアルミニウムで形成された長方形の板である。発熱体板３０および回路基板４０は、放熱板２０の同一面に載置されている。
【００１７】
発熱体板３０は、セラミック基板３３とグレーズ層３４と抵抗体層３５と電極層３６と保護膜層３７とを有している。セラミック基板３３は、たとえばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の長方形の板である。グレーズ層３４は、セラミック基板３３の表面に融着されている。セラミック基板３３およびグレーズ層３４は、グレーズ層３４の表面を主面とする絶縁基板を構成している。絶縁基板の長手方向を主走査方向と呼び、この主走査方向に垂直で主面に沿った方向を副走査方向と呼ぶこととする。
【００１８】
抵抗体層３５および電極層３６は、グレーズ層３４の表面に積層されている。抵抗体層３５および電極層３６は、所定の平面パターンに形成されている。電極層３６の一部には空隙が形成されていて、この空隙に対応する抵抗体層３５の部分が印画用ヒータ３１および予熱用ヒータ３２となる。
【００１９】
印画用ヒータ３１は、グレーズ層３４の表面で主走査方向に等間隔で配列されて、印画領域２４を形成している。印画用ヒータ３１の両方の端部には、印画用電極３８が接続している。印画用電極３８は、電極層３６に設けられ、主走査方向を横切る副走査方向に延びている。印画用ヒータ３１の主走査方向の幅は、副走査方向に沿って一定である。また、印画用電極３８の主走査方向の幅は、印画用ヒータ３１と同じである。
【００２０】
予熱用ヒータ３２は、隣り合う印画用ヒータ３１およびそれに接続された印画用電極３８の間に設けられて、主走査方向に延びる予熱領域８０を形成している。予熱用ヒータ３２の少なくとも一部は、印画用ヒータ３１よりも副走査方向の上流側、すなわち端辺から遠い位置に、副走査方向に間隔を置いて配列されている。予熱用ヒータ３２の両方の端部には、予熱用電極３９が接続している。予熱用ヒータ３２の主走査方向の幅は、副走査方向に沿って一定である。また、予熱用電極３９の主走査方向の幅は、予熱用ヒータ３２と同じである。
【００２１】
印画用ヒータ３１に対して副走査方向の下流側の印画用電極３８は、副走査方向に延びて共通電極８２に接続されている。予熱用ヒータ３２に対して副走査方向の下流側の予熱用電極３９は、副走査方向に延びて共通電極８２に接続されている。共通電極８２は、絶縁基板の長辺に沿って主走査方向に延びている。
【００２２】
予熱用ヒータ３２に対して副走査方向の上流側の予熱用電極３９は、副走査方向に延びて共通予熱電極８３に接続されている。共通予熱電極８３は、絶縁基板の長辺に沿って主走査方向に延びている。
【００２３】
印画用ヒータ３１に対して副走査方向の上流側の印画用電極３８は、接続パッド８１まで副走査方向に延びている。接続パッド８１は、たとえば主走査方向に間隔を置いて配列されている。
【００２４】
共通電極８２の一部には、接続パッド８４が設けられている。共通予熱電極８３の一部には、接続パッド８５が形成されている。共通電極８２の接続パッド８４および共通予熱電極８３の接続パッド８５は、たとえば印画用電極３８の端部に設けられた接続パッド８１と副走査方向の同じ位置に設けられている。
【００２５】
保護膜層３７は、グレーズ層３４と抵抗体層３５と電極層３６とを覆っている。印画用電極３８の端部に設けられた接続パッド８１、共通電極８４の接続パッド８４、および、共通予熱電極８３の接続パッド８５が設けられた部分は、保護膜層３７で覆われておらず、露出している。
【００２６】
回路基板４０には、駆動回路の一部となる複数の駆動素子４２が搭載されている。駆動素子４２と発熱体板３０との間には、ボンディングワイヤ４４が架け渡されている。ボンディングワイヤ４４と駆動素子４２とは、封止樹脂体４８で封止されている。
【００２７】
発熱体板３０には、予熱領域８０近傍の温度を検出するサーミスタなどの温度検出器４５が搭載されている。温度検出器４５の温度検出信号は、たとえば回路基板４０上に設けられた予熱量制御器４３に伝達される。予熱量制御器４３は、予熱用ヒータ３２による単位時間当たりの予熱量を制御する。
【００２８】
サーマルプリンタは、サーマルプリントヘッド１０とプラテンローラ５０とを有している。プラテンローラ５０は、印画領域２４が配列された方向に平行な回転軸５２を中心として回転する弾性を持つ円柱である。プラテンローラ５０の側面は、被印刷媒体６０およびインクリボン６１を挟んで印画領域２４に押し付けられる。
【００２９】
印画すべき位置の印画用ヒータ３１に接続された駆動素子４２の端子をＯＮとすることにより、印画用ヒータ３１に電流が流れる。その結果、印画用ヒータ３１が発熱し、インクリボン６１を加熱し、所望の画像の１ライン分が被印刷媒体６０に印画される。また、プラテンローラ５０あるいはその他の搬送手段を用いて被印刷媒体６０およびインクリボン６１を１ライン分副走査方向に搬送し、再び所望の画像の１ライン分を印画する。このような動作を繰り返すことによって、所望の画像が印画される。
【００３０】
印画用ヒータ３１による印画の際には、印画と同時、あるいは、印画からある程度の時間先だって、予熱用ヒータ３２によって印画領域２４よりも上流側でインクリボン６１が加熱される。予熱用ヒータ３２による加熱によってインクリボン６１の表面に設けられた潤滑剤が溶け、インクリボン６１は、サーマルプリントヘッド１１の表面に滑らかに接しながら通過する。
【００３１】
図５は、本実施の形態によるサーマルプリントヘッドの印画用ヒータおよび予熱用ヒータに与えるパルスのタイミングチャートを印画部および予熱部の温度のグラフともに示す図である。図６は、本実施の形態において印画部および予熱部の温度の主走査方向分布を示すグラフである。なお、図６では、隣り合う４つの印画用ヒータ３１が全て発熱した状態を示している。
【００３２】
予熱用ヒータ３２には、印画の開始とともに連続して、パルス状の電流が流れる。これにより予熱領域８０の温度は、潤滑剤に溶融を開始させる温度（潤滑剤溶融温度）以上になり、その後ほぼ一定値をとる。予熱用ヒータ３２は、主走査方向に離間して配置されているが、常時発熱することにより、予熱領域８０の温度分布は主走査方向に平坦な状態に近づいていく。
【００３３】
所定のラインを印画する際に、インクリボン６１から転写すべき画素の印画用ヒータ３１には、パルス状の電流が流れる。ここでは、１ライン分の印画に４つのパルスが必要としたが、１つのパルスで印画してもよいし、温度条件などによって印画の際のパルスの数を変化させてもよい。印画用パルスは、予熱用パルスで電流がＯＦＦのときに、電流が流れる状態（ＯＮ）とする。印画用ヒータ３１にパルス状の電流を与えることにより、インクリボン６１は昇華温度以上となり、インクリボン６１のインクが昇華し、被印刷媒体６０に転写される。
【００３４】
本実施の形態のサーマルプリントヘッド１１では、予熱用ヒータ３２を印画用ヒータ３１に接続する印画用電極３８の間に設けている。このため、予熱用ヒータ３２を印画用ヒータ３１の副走査方向の上流側のごく近い位置に配置することができる。つまり、予熱領域８０を印画領域２４のごく近傍に設けることができ、予熱効率が向上する。
【００３５】
また、予熱用ヒータ３２を印画用ヒータ３１とは、電気的に並列に設けている。このため、印画用ヒータ３１および予熱用ヒータ３２にパルス状の電流を流し、それらのパルス状の電流がＯＮとなる時刻をずらすことにより、印画用ヒータ３１の動作とは関係なく、常時予熱することができる。したがって、印画用ヒータ３１の発熱とは関係なく、インクリボン６１の潤滑剤を常時融けた状態とすることができる。
【００３６】
予熱用ヒータ３２の単位時間当たりの発熱量は、単位時間あたり流れる電流に比例する。予熱用ヒータ３２の抵抗値は一定であり、予熱用ヒータ３２の両端の電位差を変化させることは困難である。しかし、パルス状の電流を用いることにより、単位時間あたりに流れる電流を変化させることができる。したがって、温度検出器４５によって予熱領域８０の近傍の温度を検出し、その検出された温度に基づいて、単位時間あたりに予熱用ヒータ３２に与える電流パルスの数を変化させることにより、予熱領域８０の温度をほぼ一定とすることができる。その結果、過度に予熱領域８０の温度を高めることがなくなり、省エネルギーとなる。また、インクリボン６１の過熱による損傷を抑制することができる。
【００３７】
なお、本実施の形態では、共通予熱電極８３は、主走査方向の両端部で回路基板４０と接続されているが、共通予熱電極８３の主走査方向における電位差が問題となる場合には、主走査方向の複数の位置で回路基板４０側に設けられた所定の電位の配線と接続してもよい。
［第２の実施の形態］
【００３８】
図７は、本発明に係るサーマルプリントヘッドの第２の実施の形態における発熱体板の配線パターンの平面図である。
【００３９】
本実施の形態のサーマルプリントヘッドにおいて、印画用ヒータ３１は、折返し電極８６によって共通電極８７に接続されている。本実施の形態の共通電極８７は、印画用ヒータ３１よりも副走査方向の上流側で主走査方向に延びている。予熱用ヒータ３２も折返し電極８６によって共通電極８７に接続されている。
【００４０】
印画用ヒータ３１から副走査方向の上流側は、接続パッド８１まで延びるに延びる印画電極３８が接続されている。予熱用ヒータ３２から副走査方向の上流側は、接続パッド８８まで延びるに延びる予熱用電極３９が接続されている。印画用ヒータ３１に接続された接続パッド８１と予熱用ヒータ３２に接続された接続パッド８８とは、副走査方向の異なる位置に、互い違いに配列されている。
【００４１】
印画用ヒータ３１に接続された接続パッド８１および予熱用ヒータ３２に接続された接続パッド８８は、それぞれ駆動素子４２（図４参照）に接続されている。また、共通電極８７は、回路基板上の所定の電位の配線に接続されている。
【００４２】
このような折返型のサーマルプリントヘッドにおいても、予熱用ヒータ３２を印画用ヒータ３１に接続する印画用電極３８の間に設けることにより、予熱用ヒータ３２を印画用ヒータ３１の副走査方向の上流側のごく近い位置に配置することができる。つまり、予熱領域８０を印画領域２４のごく近傍に設けることができ、予熱効率が向上する。
【００４３】
特にサーマルプリントヘッドが主走査方向に長くなると、下流側に共通電極を設けた場合における主走査方向の電位変化が問題となることがある。この問題は、特に、印画用ヒータ３１をサーマルプリントヘッドの端辺近傍に設け、共通電極の幅を広くできない場合に顕在化する。しかし、本実施の形態では、共通電極８７を回路基板４０（図４参照）側に配置することにより、主走査方向の異なる位置で共通電極８７を回路基板４０上の所定の電位の配線と接続し、主走査方向の電位変化を小さくし、印画ムラを抑制できる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、印画用ヒータ３１と予熱用ヒータ３２とこれらに接続する折返し電極８６とを主走査方向にこの順番で配列しているが、他の順番で配列してもよい。
［他の実施の形態］
【００４５】
上述の各実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれらに限定されない。また、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施することもできる。
【符号の説明】
【００４６】
１０…サーマルプリントヘッド、２０…放熱板、２４…印画領域、３０…発熱体板、３１…印画用ヒータ、３２…予熱用ヒータ、３３…セラミック基板、３４…グレーズ層、３５…抵抗体層、３６…電極層、３７…保護膜層、３８…印画用電極、３９…予熱用電極、４０…回路基板、４２…駆動素子、４３…予熱量制御器、４４…ボンディングワイヤ、４５…温度検出器、４８…封止樹脂体、５０…プラテンローラ、５２…回転軸、６０…被印刷媒体、６１…インクリボン、８０…予熱領域、８１…接続パッド、８２…共通電極、８３…共通予熱電極、８４…接続パッド、８５…接続パッド、８６…折返し電極、８７…共通電極、８８…接続パッド
【図１】
2013202795.tif 000003
【図２】
2013202795.tif 000004
【図３】
2013202795.tif 000005
【図４】
2013202795.tif 000006
【図５】
2013202795.tif 000007
【図６】
2013202795.tif 000008
【図７】
2013202795.tif 000009