JP5801003B2 - サーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタ - Google Patents

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Description

本発明は、サーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタに関する。
従来、ファクシミリあるいはビデオプリンタ等の印画デバイスとして、種々のサーマルヘッドが提案されている。例えば、基板と、基板上に設けられた発熱部と、発熱部の駆動を制御する駆動ICと、駆動ICを被覆する被覆部材とを備え、当該被覆部材がインクリボンガイドの機能を有しており、記録媒体と被覆部材とが接触しながら記録媒体を搬送するサーマルヘッドが知られている(例えば、特許文献1参照)。また、このサーマルヘッドは、基板を平面視したときに、駆動ICが配置された領域を副走査方向に延ばした第1領域と、第1領域以外の第2領域とを有している。
特開平01−281956号公報
しかしながら、上述したサーマルヘッドでは、駆動ICが設けられていない第2領域の高さが第1領域に比べて低くなり、記録媒体とサーマルヘッドとの接触状態が悪く、記録媒体にしわが生じる可能性があった。
本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドは、基板と、該基板上に設けられた発熱部と、前記基板上に設けられ、前記発熱部の駆動を制御する駆動ICと、該駆動ICを被覆する被覆部材とを備えている。また、前記基板を平面視したときに、前記駆動ICが配置された領域を副走査方向に延ばした第1領域と、該第1領域以外の第2領域とを有している。また、前記駆動ICが配置された領域よりも前記発熱部側に位置する前記第2領域に、搬送される記録媒体と接触する突出部が設けられている。また、本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドは、該突出部の前記基板からの高さが、前記駆動IC上に位置する前記被覆部材の前記基板からの高さよりも低い。本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドは、基板と、該基板上に設けられた発熱部と、前記基板上に設けられ、前記発熱部の駆動を制御する駆動ICと、該駆動ICを被覆する被覆部材とを備えている。また、前記基板を平面視したときに、前記駆動ICが配置された領域を副走査方向に延ばした第1領域と、該第1領域以外の第2領域とを有している。また、前記駆動ICが配置された領域よりも前記発熱部側に位置する前記第2領域に、搬送される記録媒体と接触する突出部が設けられている。また、前記突出部と前記発熱部との距離が、前記被覆部材と前記発熱部との距離の0.3〜0.8倍である。また、前記突出部の前記基板からの高さが、前記駆動IC上に位置する前記被覆部材の前記基板からの高さの0.05〜0.30倍である。また、本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドは、該突出部の前記基板からの高さが、前記駆動IC上に位置する前記被覆部材の前記基板からの高さよりも低い。本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドは、基板と、該基板上に設けられた発熱部と、前記基板上に設けられ、前記発熱部の駆動を制御する駆動ICと、該駆動ICを被覆する被覆部材とを備えている。また、前記基板を平面視したときに、前記駆動ICが配置された領域を副走査方向に延ばした第1領域と、該第1領域以外の第2領域とを有している。また、前記駆動ICが配置された領域よりも前記発熱部側に位置する前記第2領域に、搬送される記録媒体と接触する突出部が設けられている。また、前記突出部が、主走査方向における中央部に配置された第1突出部と、主走査方向における端部に配置された第2突出部とを有している。
また、本発明の一実施形態に係るサーマルプリンタは、上記に記載のサーマルヘッドと、発熱部上に記録媒体を搬送する搬送機構と、発熱部上に記録媒体を押圧するプラテンローラとを備えている。
本発明によれば、記録媒体にしわが生じる可能性を低減することができる。
本発明のサーマルヘッドの第1の実施形態を示す平面図である。 図1に示すI−I線断面図である。 図1に示すサーマルヘッドの突出部近傍の拡大平面図である。 図1に示すサーマルヘッドと記録媒体との接触状態を示す概念図であり、(a)は駆動IC近傍を示し、(b)は突出部近傍を示す。 本発明のサーマルプリンタの第1の実施形態の概略構成を示す図である。 本発明の第2の実施形態を示す平面図である。 本発明の第3の実施形態に係るサーマルヘッドを示し、(a)は突出部近傍の拡大平面図、(b)は図6(a)の変形例を示す平面図である。 本発明の第4の実施形態に係るサーマルヘッドを示し、(a)は突出部近傍の拡大平面図、(b)は図7(a)の変形例を示す平面図である。 本発明の第5の実施形態に係るサーマルヘッドの突出部近傍の拡大平面図である。 図9に示すサーマルヘッドの突出部近傍の接触状態を示す概念図である。
<第1の実施形態>
以下、サーマルヘッドX1について図1〜4を参照して説明する。サーマルヘッドX1は、放熱体1と、放熱体1上に配置されたヘッド基体3と、ヘッド基体3に接続されたコネクタ31とを備えている。なお、図1では、コネクタ31の図示を省略し、コネクタ31が配置される領域を一点鎖線で示している。
なお、以下、外部との電気的な接続をするための接続部材としてコネクタ31を用いて説明するが、可堯性のあるフレキシブルプリント配線板、ガラスエポキシ基板あるいはポリイミド基板等、他の部材を用いてもよい。フレキシブルプリント配線板により外部と電気的な接続をする場合、フレキシブルプリント配線板と放熱体1との間には、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂またはガラスエポキシ樹脂等の樹脂からなる補強板(不図示)を設けてもよい。
放熱体1は、板状に形成されており、平面視して長方形状をなしている。放熱体1は、例えば、銅、鉄またはアルミニウム等の金属材料で形成されており、ヘッド基体3の発熱部9で発生した熱のうち、印画に寄与しない熱を放熱する機能を有している。また、放熱体1の上面には、両面テープあるいは接着剤等(不図示)によってヘッド基体3が接着されている。
ヘッド基体3は、平面視して、板状に形成されており、ヘッド基体3の基板7上にサーマルヘッドX1を構成する各部材が設けられている。ヘッド基体3は、外部より送られた電気信号に従い、記録媒体(不図示)に印字を行う機能を有する。
コネクタ31は、図1,2に示すように、複数のコネクタピン8と、複数のコネクタピン8を収納するハウジング10とを有している。複数のコネクタピン8は、一方がハウジング10の外部に露出しており、他方がハウジング10の内部に収容されている。複数のコネクタピン8は、ヘッド基体3の各種電極と、外部に設けられた電源との電気的な導通を確保する機能を有しており、それぞれが電気的に独立している。コネクタピン8は、導電性を有する必要があるため、金属あるいは合金により形成されている。
ハウジング10は、各コネクタピン10をそれぞれ電気的に独立された状態で収納する機能を有するため、絶縁性の部材により構成されている。そして、ハウジング10は、外部に設けられたコネクタ(不図示)の着脱により、ヘッド基体3に電気を供給している。ハウジング10は、例えば、熱硬化性の樹脂、紫外線硬化性の樹脂、あるいは光硬化性の樹脂により形成されている。
以下、ヘッド基体3を構成する各部材について説明する。
基板7は、アルミナセラミックス等の電気絶縁性材料あるいは単結晶シリコン等の半導体材料等によって形成されている。
基板7の上面には、蓄熱層13が形成されている。蓄熱層13は、下地部13aと***部13bとを備えている。下地部13aは基板7の上面の左半分にわたり形成されている。***部13bは複数の発熱部9の主走査方向に沿って帯状に延び、断面が略半楕円形状をなしている。下地部13aは、発熱部9の近傍に設けられており、後述する保護層25の下方に配置されている。***部13bは、印画する記録媒体を、発熱部9上に形成された保護層25に良好に押し当てるように機能する。
蓄熱層13は、熱伝導性の低いガラスで形成されており、発熱部9で発生する熱の一部を一時的に蓄積する。そのため、発熱部9の温度を上昇させるのに要する時間を短くすることができ、サーマルヘッドX1の熱応答特性を高めるように機能する。
蓄熱層13は、例えば、ガラス粉末に適当な有機溶剤を混合して得た所定のガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷等によって基板7の上面に塗布し、これを焼成することで形成される。
電気抵抗層15は、蓄熱層13の上面に設けられており、電気抵抗層15上には、グランド電極4、共通電極17、個別電極19、IC−コネクタ接続電極21、およびIC−IC接続電極26が設けられている。電気抵抗層15は、グランド電極4、共通電極17、個別電極19、IC−コネクタ接続電極21、およびIC−IC接続電極26と同形状にパターニングされており、共通電極17と個別電極19との間に電気抵抗層15が露出した露出領域を有する。
電気抵抗層15の露出領域は、図1に示すように、蓄熱層13の***部13b上に列状に配置されており、各露出領域が発熱部9を構成している。複数の発熱部9は、説明の便宜上、図1で簡略化して記載しているが、例えば、100dpi〜2400dpi(dot per inch)等の密度で配置される。電気抵抗層15は、例えば、TaN系、TaSiO系、TaSiNO系、TiSiO系、TiSiCO系またはNbSiO系等の電気抵抗の比較的高い材料によって形成されている。そのため、発熱部9に電圧が印加されたときに、ジュール発熱によって発熱部9が発熱する。
グランド電極4、共通電極17、個別電極19、IC−コネクタ接続電極21、およびIC−IC接続電極26は、導電性を有する材料で形成されており、例えば、アルミニウム、金、銀および銅のうちのいずれか一種の金属またはこれらの合金によって形成されている。
共通電極17は、主配線部17aと、副配線部17bと、リード部17cと、厚電極部17dとを備えている。主配線部17aは、基板7の一方の長辺に沿って延びている。副配線部17bは、基板7の一方および他方の短辺のそれぞれに沿って延びている。リード部17cは、主配線部17aから各発熱部9に向かって個別に延びている。厚電極部17dは、主配線部17aおよび副配線部17b上に設けられ、共通電極17の他の部位に比べて厚みが厚い構成を有している。共通電極17は、コネクタ31と各発熱部9との間を電気的に接続している。
サーマルヘッドX1は、発熱部9の配列方向(以下、主走査方向と称する場合がある)の両端部に設けられた副配線部17bから供給された電流が、主配線部17aを通り、各リード部17cを流れて各発熱部9に電流が供給される構成となっている。主配線部17aおよび副配線部17b上には、厚電極部17dが設けられており、主配線部17aおよび副配線部17bの電流容量を増加させるように機能している。厚電極部17dとしては、Agペーストを例示することができる。
複数の個別電極19は、各発熱部9と駆動IC11との間を電気的に接続している。また、個別電極19は、複数の発熱部9を複数の群に分け、各群の発熱部9を、各群に対応して設けられた駆動IC11に電気的に接続している。
複数のIC−コネクタ接続電極21は、一端部が駆動IC11に接続され、他端部が基板7の端面7a側に引き出されている。引き出された端部が、コネクタ31に電気的に接続されることにより、駆動IC11とコネクタ31との間を電気的に接続している。各駆動IC11に接続された複数のIC−コネクタ接続電極21は、それぞれ異なる機能を有する複数の配線で構成されている。
グランド電極4は、IC−コネクタ接続電極21と、共通電極17の主配線部17aとの間に配置されており、広い面積を有している。グランド電極4は、接地されており、0〜1Vの電位に保持されている。
複数のIC−IC接続電極26は、隣り合う駆動IC11を電気的に接続している。複数のIC−IC接続電極26は、IC−コネクタ接続電極21に対応するように設けられており、各種信号を隣り合う駆動IC11に伝えている。つまり、IC−コネクタ接続電極21およびIC−IC接続電極26を介して、コネクタ31から駆動IC11に電流が供給されている。
駆動IC11は、図1に示すように、複数の発熱部9の各群に対応して配置されているとともに、個別電極19と、IC−コネクタ接続電極21と、グランド電極4とに接続されている。駆動IC11は、各発熱部9の通電状態を制御する機能を有している。駆動IC11としては、内部に複数のスイッチング素子を有する切替部材を用いればよい。
サーマルヘッドX1は、図1に示すように、記録媒体(不図示)の搬送方向Sである副走査方向Sにおいて、基板7を平面視したときに、駆動IC11が設けられた領域を副走査方向に延ばした第1領域R1と、第1領域R1以外の第2領域R2を有している。
第1領域R1は、駆動IC11の主走査方向の幅と同じ幅を有しており、この幅を保ちながら副走査方向Sに沿って設けられている。言い換えると、第1領域R1は、平面視して、駆動IC11の主走査方向に直交する側面に沿って、副走査方向Sに延びる仮想線に囲まれた領域である。
上記の電気抵抗層15、共通電極17、個別電極19、グランド電極4、IC−コネクタ接続電極21、およびIC−IC接続電極26は、例えば、各々を構成する材料層を蓄熱層13上に、例えばスパッタリング法等の従来周知の薄膜成形技術によって順次積層した後、積層体を従来周知のフォトエッチング等を用いて所定のパターンに加工することにより形成される。なお、共通電極17、個別電極19、グランド電極4、IC−コネクタ接続電極21、およびIC−IC接続電極26は、同じ工程によって同時に形成することができる。なお、厚電極部17dは、各種電極を所定のパターンに加工した前、あるいは各種電極を所定のパターンに加工した後に、印刷により作製することができる。
図1,2に示すように、基板7の上面に形成された蓄熱層13上には、発熱部9、共通電極17の一部および個別電極19の一部を被覆する保護層25が形成されている。なお、図1では、説明の便宜上、保護層25の形成領域を一点鎖線で示し、これらの図示を省略している。
保護層25は、発熱部9、共通電極17および個別電極19の被覆した領域を、大気中に含まれている水分等の付着による腐食、あるいは印画する記録媒体との接触による摩耗から保護するためのものである。
保護層25は、SiN、SiO、SiON、SiC、SiCNあるいはダイヤモンドライクカーボン等を用いて形成することができ、保護層25を単層で構成してもよいし、これらの層を積層して構成してもよい。このような保護層25はスパッタリング法等の薄膜形成技術あるいはスクリーン印刷等の厚膜形成技術を用いて作製することができる。
また、図1,2に示すように、基板7上には、グランド電極4、共通電極17、個別電極19およびIC−コネクタ接続電極21を部分的に被覆する被覆層27が設けられている。なお、図1では、説明の便宜上、被覆層27の形成領域を一点鎖線で示している。
被覆層27は、グランド電極4、共通電極17、個別電極19、IC−IC接続電極26およびIC−コネクタ接続電極21の被覆した領域を、大気との接触による酸化、あるいは大気中に含まれている水分等の付着による腐食から保護するためのものである。
なお、被覆層27は、共通電極17および個別電極19の保護をより確実にするため、図2に示すように保護層25の端部に重なるように形成されることが好ましい。被覆層27は、例えば、エポキシ樹脂、あるいはポリイミド樹脂等の樹脂材料をスクリーン印刷法等の厚膜成形技術を用いて形成することができる。
被覆層27は、駆動IC11と接続される個別電極19、IC−IC接続電極26およびIC−コネクタ接続電極21を露出させるための開口部(不図示)が形成されており、開口部を介してこれらの配線が駆動IC11に接続されている。また、駆動IC11は、個別電極19、IC−IC接続電極26およびIC−コネクタ接続電極21に接続された状態で、駆動IC11の保護、および駆動IC11とこれらの配線との接続部の保護のため、エポキシ樹脂、あるいはシリコーン樹脂等の樹脂からなる被覆部材29によって被覆されている。本実施形態では、被覆部材29は、複数の駆動IC11にまたがって設けられている。被覆層27の基板7からの高さは、サーマルヘッドX1の態様にあわせて適宜設定することができるが、200〜500μmとすることが好ましい。
被覆層27は、図2に示すように、基板7の主面(不図示)の端面7a側において、各種電極が露出した露出部(不図示)から各種電極から引き出された端部が露出しており、各種電極から引き出された端部がコネクタ31と電気的に接続されている。
コネクタ31は、基板7上に設けられており、各種電極から引き出された端部と、コネクタピン8とが、導電部材23により電気的に接続されている。サーマルヘッドX1においては、コネクタ31は、主走査方向の両端部および中央部に設けられている。導電部材23は、例えば、はんだまたは電気絶縁性の樹脂中に導電性粒子が混入された異方性導電接着剤等を例示することができる。なお、導電部材23と各種電極から引き出された端部との間にNi、Au、あるいはPdによるめっき層(不図示)を設けてもよい。
サーマルヘッドX1は、コネクタ31の少なくとも一部を保護するための保護部材12が設けられている。保護部材12は、コネクタピン8、ハウジング10の上面の一部、および被覆層27の一部を覆うように設けられおり、平面視して、露出部を完全に覆うように設けられている。
保護部材12は、例えば、熱硬化性樹脂、熱軟化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、あるいは可視光硬化性樹脂により形成することができる。また、各種電極が、互いに電気的に独立する必要がある場合は、絶縁性であることが好ましい。
また、保護部材12は、コネクタ31のコネクタピン8を覆うことにより電気的な導通を保護しているが、ハウジング10の上面の一部にも設けられることが好ましい。これにより、コネクタピン8の全体を保護部材12により覆うことができ、さらに電気的な導通を保護することができる。
図3,4を用いて、突出部2について詳細に説明する。図3は、突出部2の近傍を拡大して示しており、図4は、被覆部材29および突出部2と記録媒体Pとの接触状態を示す概念図である。なお、図4(a),(b)にて実線で示すのは、本実施形態における記録媒体Pの搬送位置を示しており、図4(b)にて破線で示すのは、突出部2が設けられていない場合を仮定した記録媒体Pの搬送位置を示している。
図3に示すように、突出部2は、基板7の主走査方向の中央部に設けられており、第2領域R2に位置している。また、突出部2は、駆動IC11よりも記録媒体Pの搬送方向Sの下流側に配置されている。また、突出部2は、第2領域R2において、駆動IC11が配置された領域よりも発熱部9側に位置している。
突出部2の周囲には、IC−コネクタ接続電極21およびIC−IC接続電極26が設けられており、突出部2は、IC−コネクタ接続電極21およびIC−IC接続電極26に取り囲まれるように配置されている。
図4に示すように、突出部2の下方には凸部6が設けられており、凸部6上に被覆層27が設けられている。被覆層27は、凸部6のみならず凸部6の周囲も被覆している。そのため、突出部2は、凸部6および被覆層27により構成されている。なお、凸部6は、IC−コネクタ接続電極21およびIC−IC接続電極26と接触しないように設けられている。すなわち、凸部6は、IC−コネクタ接続電極21およびIC−IC接続電極26と電気的に絶縁されている。
凸部6は、厚電極部17dと同様の材料により形成することができる。また、凸部6は印刷により形成することができる。そのため、厚電極部17dの形成と同時に凸部6を形成することにより、タクトタイムを短縮することができ、製造効率を向上させることができる。なお、基板7の一部を基板7から突出させることにより凸部6を形成してもよい。
凸部6は、基板7からの高さが15〜30μmであることが好ましい。突出部2は、平面視して矩形状をなしており、その基板7からの高さh3は40〜70μmであることが好ましい。また、突出部2の表面粗さが、被覆層27の他の部位の表面粗さよりも粗い構成であることが好ましい。それにより、記録媒体Pのすべり性を低減し、搬送時の密着状態を向上させることができる。
第1領域R1における被覆部材29の基板7からの高さh1は、第2領域R2における被覆部材29の基板7からの高さh2よりも高い構成となっている。これは被覆部材29の下方に位置する駆動IC11の有無によるものである。なお、被覆部材29の基板7からの高さh1,h2は、駆動IC11上に設けられた被覆部材29の頂点における高さを示しており、記録媒体Pと接触する部位の基板7からの高さを意味する。
被覆部材29の基板7からの高さh1は、300〜500μmであることが好ましい。また、被覆部材29の基板7からの高さh2は、200〜400μmであることが好ましい。それにより、記録媒体Pの搬送を支持することができる。
基板7からの高さは、例えば、接触型あるいは非接触型の表面粗さ計を用いることにより、基準点からの距離を測定することができる。基準点は、例えば、蓄熱層13の***部13bの頂点とすることができる。なお、突出部2および被覆層27の表面粗さも同様の方法により測定することができる。
ここで、駆動IC11は、サーマルヘッドX1を構成する各種部材の中で、とりわけ基板7上に設けられる部材の中では大きさが大きく、駆動IC11が設けられる部位と、駆動IC11が設けられない部位とでは、サーマルヘッドX1の表面の高さが大きく異なってしまう。
図1に示すように、複数の駆動IC11にまたがって被覆部材29を設けた場合においても、第1領域R1が、第2領域R2に比べて高い構成となっている。そして、記録媒体Pは、被覆部材29に接触しながら搬送されており、第1領域R1では、記録媒体Pが被覆部材29に支えられて所定の高さを保っている。
しかしながら、突出部2が存在しない従来のサーマルヘッドにおいて、被覆部材29の基板7からの高さh1,h2は、下方に位置する駆動IC11の有無により異なることとなり、記録媒体Pは、第1領域R1と第2領域R2において搬送状態が異なることとなる。つまり、第2領域R2では、図4(b)の鎖線で示すように、記録媒体Pが沈み込む場合があり、第1領域R1および第2領域R2において、記録媒体Pと被覆部材29との距離が異なる場合があった。そのため、第1領域R1および第2領域R2において、記録媒体Pの搬送状態が異なる場合があった。それに伴い、第2領域R2上を通過する記録媒体Pにしわが生じる可能性があった。
これに対して、サーマルヘッドX1は、駆動IC11が配置された領域よりも発熱部9側に位置する第2領域R2に突出部2が設けられており、突出部2が記録媒体Pと接触可能とされているため、図4(b)の実線が示すように、突出部2が、沈み込む記録媒体Pを上方へ持ち上げることができる。それにより、記録媒体Pの沈み込みを抑え、記録媒体Pの搬送状態を均一に近づけることがで、記録媒体Pにしわが生じる可能性を低減することができる。
さらにまた、被覆部材29および突出部2と記録媒体Pとが接触することにより、記録媒体Pが2点により支持されることとなる。そのため、記録媒体Pに押圧され、被覆部材29および突出部2に応力が生じた場合においても、応力を分散することができる。
また、サーマルヘッドX1は、保護膜25をスパッタリングする際に、複数のサーマルヘッドX1を所定の間隔ずらした状態で重ね合わすことにより、一度に保護膜25を形成する場合がある。その場合において、突出部2は、サーマルヘッドX1の重ね合わせにより電極等が破損する可能性を低減する機能を有している。より詳細には、サーマルヘッドX1を重ね合わせる際に、突出部2上にサーマルヘッドX1を載置することにより、重ね合わせたサーマルヘッドX1間に空間が生じる。その空間により電極等を保護することができる。
また、突出部2は、記録媒体Pの搬送方向Sにおいて、駆動IC11よりも下流側に配置されている。そのため、記録媒体Pは、駆動IC11の上方に設けられた被覆部材29に接触した後に突出部2に接触することとなる。そのため、記録媒体Pは、被覆部材29によって安定して支えられつつ、突出部2によって、駆動IC11と発熱部9との間にて沈み込んだ記録媒体Pを所望の高さに支持することができる。その結果、発熱部9に記録媒体Pを円滑に搬送することができる。
また、突出部2が、被覆部材29と発熱部9との間に配置されているため、記録媒体Pが、被覆部材29に接触した後に突出部2に接触することとなる。それゆえ、発熱部9に向かう記録媒体Pを所望の高さに支持することができ、その結果、記録媒体Pを発熱部9に円滑に搬送することができる。また、突出部2が発熱体9までの搬送をさらに安定させることができる。
突出部2の基板7からの高さh3は、被覆部材29の基板7からの高さh1,h2よりも低い構成となっている。そのため、記録媒体Pが、高さの高い被覆部材29により支持されることとなり、記録媒体Pを安定して搬送することができる。これは、被覆部材29が突出部2に比べて体積が大きく強固なことによるものである。
さらにまた、搬送方向Sにおいて、下流側に位置する突出部2の基板7からの高さh3が、上流側に位置する第2領域R2における駆動IC11の基板7からの高さh2よりも低い構成となっている。そのため、第2領域R2においても、被覆部材29により記録媒体Pを支持しつつ、突出部2が記録媒体Pを円滑に発熱部9に搬送することができる。
また、サーマルヘッドX1は、突出部2と発熱部9との距離が、被覆部材29と発熱部9との距離の0.3〜0.8倍であり、突出部2の基板7からの高さh3が、被覆部材29の基板7からの高さh1,h2の0.05〜0.3倍であることが好ましい。
上記の範囲にあることで、記録媒体Pと突出部2との接触面積が過剰に大きくなることを抑えることができ、記録媒体Pと突出部2とが適度に接触することとなる。それにより、記録媒体Pの搬送を良好なものとすることができる。また、突出部2と発熱部9との距離が、被覆部材29と発熱部9との距離の0.4〜0.6倍であり、突出部2の基板7からの高さh3が、被覆部材29の基板7からの高さh1,h2の0.1〜0.2倍であることがさらに好ましい。
なお、被覆部材29と発熱部9との距離とは、副走査方向に沿った直線上に配置された被覆部材29と発熱部9の距離であり、被覆部材29の発熱部9に最も近くに位置する辺と、発熱部9の中心を通り主走査方向に沿って延びる仮想線との距離である。
被覆部材29および突出部2と記録媒体Pとの接触状態は例えば以下の方法により確認することができる。まず、被覆部材29および突出部2の表面に塗料を塗り、記録媒体Pを搬送させる。その後、被覆部材29および突出部2の表面の塗料の有無を確認することにより、被覆部材29および突出部2が記録媒体Pと接触していたか否かを判定することができる。
なお、突出部2が、凸部6および被覆層27により形成される例を示したがこれに限定されるものではない。例えば、凸部6上に被覆層27を設けずに凸部6のみにより突出部2を構成してもよい。同様に、被覆層27を複数回積層することによって突出部2を設けてもよい。この場合、被覆層27のみで突出部2を形成することができる。
次に、サーマルプリンタZ1について、図5を参照しつつ説明する。なお、図5は、サーマルプリンタZ1の概要を示す図であり、サーマルヘッドX1は実際よりも大きく描かれている。
図5に示すように、本実施形態のサーマルプリンタZ1は、上述のサーマルヘッドX1と、搬送機構40と、プラテンローラ50と、電源装置60と、制御装置70とを備えている。サーマルヘッドX1は、サーマルプリンタZ1の筐体(不図示)に設けられた取付部材80の取付面80aに取り付けられている。
搬送機構40は、駆動部(不図示)と、搬送ローラ43,45,47,49とを有している。搬送機構40は、感熱紙、インクが転写される受像紙等の記録媒体Pを図の矢印S方向に搬送して、サーマルヘッドX1の複数の発熱部9上に位置する保護層25上に搬送するためのものである。駆動部は、搬送ローラ43,45,47,49を駆動させる機能を有しており、例えば、モータを用いることができる。搬送ローラ43,45,47,49は、例えば、ステンレス等の金属からなる円柱状の軸体43a,45a,47a,49aを、ブタジエンゴム等からなる弾性部材43b,45b,47b,49bにより被覆して構成することができる。なお、図示しないが、記録媒体Pがインクが転写される受像紙等の場合は、記録媒体PとサーマルヘッドX1の発熱部9との間に、記録媒体Pとともにインクフィルムを搬送する。
プラテンローラ50は、記録媒体PをサーマルヘッドX1の発熱部9上に位置する保護膜25上に押圧する機能を有する。プラテンローラ50は、記録媒体Pの搬送方向Sに直交する方向に沿って延びるように配置され、記録媒体Pを発熱部9上に押圧した状態で回転可能となるように両端部が支持固定されている。プラテンローラ50は、例えば、ステンレス等の金属からなる円柱状の軸体50aを、ブタジエンゴム等からなる弾性部材50bにより被覆して構成することができる。
電源装置60は、上記のようにサーマルヘッドX1の発熱部9を発熱させるための電流および駆動IC11を動作させるための電流を供給する機能を有している。制御装置70は、上記のようにサーマルヘッドX1の発熱部9を選択的に発熱させるために、駆動IC11の動作を制御する制御信号を駆動IC11に供給する機能を有している。
サーマルプリンタZ1は、図5に示すように、プラテンローラ50によって記録媒体PをサーマルヘッドX1の発熱部9上に押圧しつつ、搬送機構40によって記録媒体Pを発熱部9上に搬送しながら、電源装置60および制御装置70によって発熱部9を選択的に発熱させることにより、記録媒体Pに所定の印画を行う。なお、記録媒体Pが受像紙等の場合は、記録媒体Pとともに搬送されるインクフィルム(不図示)のインクを記録媒体Pに熱転写することによって、記録媒体Pへの印画を行う。
<第2の実施形態>
図6を用いて、第2の実施形態に係るサーマルヘッドX2について説明する。図6は、サーマルヘッドの電極パターンを示す平面図である。保護膜、被覆層、コネクタは省略して示しており、被覆部材29は一点鎖線にて示している。なお、図6においては、突出部102以外の他の部材の構成は同様であり、説明を省略する。以下、同一の部材については同一の符号を付するものとする。
突出部102は、第1突出部102aと第2突出部102bとを有する。第1突出部102aは、主走査方向における中央部に配置されており、サーマルヘッドX1の突出部2と同じ構成である。第2突出部102bは、主走査方向における両端部に配置されている。第2突出部102aは、副配線部17bに設けられた厚電極部117dと一体的に設けられている。
ここで、記録媒体Pは、プラテンローラ50(図5参照)によりサーマルヘッドX2に押し当てられながら印画を行う。プラテンローラ50の押圧力は、プラテンローラ50の軸体50aが主走査方向の両端部にて固定されることにより、主走査方向の両端部にて大きくなる。そのため、主走査方向の両端部に位置する第2領域R2では、記録媒体Pにしわが生じる可能性が大きくなる。
しかしながら、サーマルヘッドX2は、突出部102が第1突出部102aと第2突出部102bとを備えている。そのため、第2突出部102bが記録媒体Pを支持するように機能し、記録媒体Pが沈み込むことを抑えることができ、記録媒体Pにしわが生じる可能性を低減することができる。また、第2突出部102bはプラテンローラ50の押圧力を緩和するように機能するため、主走査方向における押圧力の分布を均一なものに近づけることができる。
第1突出部102aは、配列された発熱部9が設けられた領域を、副走査方向Sに延ばして基板7上に形成された領域に配置されている。これに対して、第2突出部102bは、配列された発熱部9が設けられた領域を、副走査方向Sに延ばして基板7上に形成された領域以外の領域に配置されている。そのため、主走査方向において、第2突出部102bと発熱部9との距離が、第1突出部102aと発熱部9との距離に比べて長くなっている。
サーマルヘッドX2は、副走査方向における発熱部9と第2突出部102bとの距離Lbが、副走査方向における発熱部9と第1突出部102aとの距離Laよりも短い構成を有している。そのため、第2突出部102bが発熱部9の近くに配置されることとなり、発熱部9の近傍を搬送される記録媒体Pを支持することができる。それにより、記録媒体Pが発熱部9に円滑に搬送されることとなる。
発熱部9と第1突出部102aとの距離Laは3〜5mmであることが好ましく、発熱部9と第2突出部102bとの距離Lbは2.5〜4.5mmであることが好ましい。それにより、発熱部9の近傍を搬送される記録媒体Pを保持することができる。
また、サーマルヘッドX2は、第2突出部102aの幅Wbが、第1突出部102aの幅Waよりも長い構成を有している。そのため、大きなプラテンローラ50の押圧力をうける第2突出部102bの平面視面積を大きくすることができる。それにより、第2突出部102bがプラテンローラ50の押圧力を緩和することができ、記録媒体Pにしわが生じる可能性を低減することができる。なお、第2突出部102bの幅Wbは主走査方向における第2突出部102bの長さであり、第1突出部102aの幅Waは主走査方向における第1突出部102aの長さである。
幅Waは、0.5〜1.5μmであることが好ましく、幅Wbは、2〜6μmであることが好ましい。それにより、主走査方向における記録媒体Pの搬送状態のばらつきを抑えることができ、記録媒体Pにしわが生じる可能性を低減することができる。
また、サーマルヘッドX2は、第1突出部102bの副走査方向における長さが、第1突出部102aの副走査方向における長さよりも長い構成を有している。そのため、大きなプラテンローラ50の押圧力をうける第2突出部102bの平面視面積を大きくすることができる。それにより、第2突出部102bがプラテンローラ50の押圧力を緩和することができ、記録媒体Pにしわが生じる可能性を低減することができる。
第2突出部102bの長さは、1.5〜2.5μmであることが好ましく、第1突出部102aの長さは、0.5〜1.5μmであることが好ましい。それにより、主走査方向における記録媒体Pの搬送状態のばらつきを抑えることができ、記録媒体Pにしわが生じる可能性を低減することができる。
なお、副走査方向における発熱部9と第1突出部102aとの距離Laが、副走査方向における発熱部9と第2突出部102bとの距離Lbよりも短くてもよい。各種電極のパターンを形成する際に、第1突出部102aを設けることができる領域は、第2突出部102bを設けることができる領域に比べて小さい場合がある。
そのため、第1突出部102aを第2突出部102bよりも大きく形成することができず、第1突出部102aを形成するAgペーストの体積が、第2突出部102bを形成するAgペーストの体積よりも小さくなる。
それにより、第1突出部102aが第2突出部102bに比べて蓄熱しにくい構成となり、第1突出部102aを形発熱部9に近づけることができる。その結果、第1突出部102aは、記録媒体Pを発熱部9に円滑に搬送することができる。
また、サーマルヘッドX2は、第1突出部2の幅Waが、第2突出部2の幅Wbよりも短くてもよい。その場合においては、第2突出部2が、プラテンローラ50の押圧力を有効に緩和することができ、記録媒体Pにしわが生じる可能性を低減することができる。
<第3の実施形態>
図7を用いて、第3の実施形態に係るサーマルヘッドX3について説明する。
サーマルヘッドX3は、平面視して、突出部202が三角形状をなしている。また、平面視して、2つの斜辺により傾斜部214を形成している。突出部202は、搬送方向Sに対して、底辺が上流側に配置されている。そのため、搬送方向Sの下流側に向かうにつれて、突出部202の平面視面積が減少する構成になっている。言い換えると、記録媒体Pとの接触面積が減少するように構成されている。
このように、突出部202は、搬送方向Sの下流側に向かうにつれて、記録媒体Pとの接触面積が減少するように構成されている。そのため、記録媒体Pと突出部202との間に生じる摩擦力を低減することができ、円滑な搬送を行うことができる。
特に、突出部202が三角形状をなしており、2つの斜辺により傾斜部214を形成していることから、記録媒体Pと突出部202との接触面積を漸次減少させることができる。それにより、記録媒体Pと突出部202との接触面積が急激に減少することがなく、記録媒体Pと突出部202とに生じる摩擦力を徐々に低減することができる。そのため、スティッキングが生じる可能性を低減することができる。
傾斜部214は、基板7を平面視したときに、副走査方向Sに対して傾いていればよく、搬送方向Sとのなす角は40〜140°であることが好ましい。また、突出部202が平面視して三角形状をなすことにより、IC−IC接続電極26間のスペースを有効に利用することができ、サーマルヘッドX3を小型化することができる。
図6(b)を用いてサーマルヘッドX3の変形例について説明する。サーマルヘッドX3は、突出部302が、平面視して、大きい台形から小さい台形が切欠かれたCの字形状をなしている。突出部302は、3辺により構成されており、2つの斜辺314と1つの一辺315とにより構成されている。そして、突出部302は、2つの斜辺314と1つの一辺315に囲まれた空間には設けられていない。
1つの一辺315は、主走査方向に沿って設けられており、1つの一辺315の両端にそれぞれ傾斜部314が設けられている。一方の傾斜部314および他方の傾斜部314と、一辺315とのなす角は互いに等しく設けられている。そのため、突出部302は、突出部302の主走査方向における中央を中心に線対称の構造をなしている。
突出部302は、沈み込んだ記録媒体Pを、突出部302において、主走査方向の両端から徐々に記録媒体Pを支持するように構成されている。そのため、記録媒体Pが搬送されていくにつれて、最も沈み込んだ主走査方向における中央部を、徐々に持ち上げるように機能することとなる。それにより、急激にしわを伸ばさずに記録媒体Pに大きな応力が生じる可能性を低減しつつしわを伸ばすことができる。
なお、突出部302は、2つの斜辺314と1つの一辺315に囲まれた空間には設けられていない空間に、IC−IC接続電極26を設けてもよい。つまり、2つの斜辺314と1つの一辺315に囲まれた空間に、IC−IC接続電極26を設けることにより、IC−IC接続電極26の面積を増大させることができ、配線抵抗を低下させることができる。
<第4の実施形態>
図8を用いて第3の実施形態に係るサーマルヘッドX4について説明する。
サーマルヘッドX4は、第3突出部402aと、第4突出部402bと、第5突出部402cとを有している。また、突出部402は、それぞれ、電気的に独立したIC−IC接続電極26上に設けられている。
突出部402は、搬送方向Sの上流側から、第3突出部402a、第4突出部402b、および第5突出部402cが設けられている。第3突出部402a、第4突出部402b、および第5突出部402cは、平面視して矩形状をなしておりそれぞれ略同じ大きさを有している。
突出部402と、記録媒体Pとは、第3突出部402a、第4突出部402b、および第5突出部402cの順に接触していくこととなる。そのため、第3突出部402aから第5突出部402cにかけて徐々にしわを伸ばしていくことができる。さらに、第3突出部402a、第4突出部402b、および第5突出部402cが、IC−IC接続電極26上に設けられていることから、IC−IC接続電極26の電流容量を増加させることができる。
また、記録媒体Pが突出部402と複数回にわたって接触することとなり、記録媒体Pと突出部402とに生じる応力を分散させることができる。さらに、第3突出部402a、第4突出部402b、および第5突出部402cが、それぞれ異なるIC−IC接続電極26上に設けられていることから、第3突出部402a、第4突出部402b、および第5突出部402cは、熱的に互いに独立したものとなる。
そのため、記録媒体Pが突出部402に接触した際に、記録媒体Pから突出部402に奪われる熱量を増加させることができる。つまり、第3突出部402a、第4突出部402b、および第5突出部402cが、それぞれ異なるIC−IC接続電極26上に設けられていることから、一体化した突出部402に接触させるよりも放熱性を向上させることができる。
なお、サーマルヘッドX3においては、第3突出部402aと、第4突出部402bと、第5突出部402cとが、それぞれ異なるIC−IC接続電極26上に設けられている例を示したが、第3突出部402a、第4突出部402b、および第5突出部402cを、1つのIC−IC接続電極26上に設けてもよい。その場合においても、IC−IC接続電極26の電流容量を増加させることができる。
図8(b)を用いてサーマルヘッドX4の変形例を説明する。突出部502は、第3突出部502aと、第4突出部502bと、第5突出部502cとを有しており、搬送方向Sの上流側からこの順に配置されている。そして、平面視して、それぞれの面積が、第3突出部502a、第4突出部502b、第5突出部502cの順に小さくなっている。
そのため、搬送方向Sの上流側から、記録媒体Pと突出部502との接触面積が徐々に小さくなる構成となる。それゆえ、記録媒体Pが最も強く突出部502に押圧する第3突出部502aの接触面積が一番大きく、搬送方向Sに進むにつれて小さくなる押圧力を第4突出部502bおよび第5突出部502cにより分散する構成となる。その結果、記録媒体Pの押圧力に合わせた接触面積となっており、円滑に発熱部9に記録媒体Pを供給することができる。
また、第5突出部502cと記録媒体Pとの接触面積が最も小さい構成となるため、第5突出部502cと記録媒体Pとの摩擦力を小さくすることができる。それゆえ、第5突出部502cと記録媒体Pとの剥離を円滑に行うことができる。
<第5の実施形態>
図9,10を用いて第5の実施形態に係るサーマルヘッドX5の説明を行う。
サーマルヘッドX5は、サーマルヘッドX1〜X4とは異なり、グランド電極604が、基板7の端面7aに沿って設けられており、基板7の端面7a、IC−コネクタ接続電極521、個別電極19、およびIC−IC接続電極26に取り囲まれるように設けられている。
凸部606は、グランド電極604上に設けられている。凸部606の下方に設けられたグランド電極604は、基板7の端面7aに沿って延びるグランド電極604と、連結電極614を介して電気的に接続されている。凸部606は、平面視して台形状をなしており、上述したAgペーストにより形成されている。そのため、突出部604は導電性を有しており、グランド電位を保持している。
凸部606は、被覆層27から突き出るように設けられており、凸部606の上面が被覆層27から露出している。そのため、突出部602は、凸部606が露出した構成となっている。搬送された記録媒体Pは、被覆層27から露出した凸部606上面と接触することとなる。
そのため、記録媒体Pに静電気が生じた場合においても、記録媒体Pに接触するグランド電位に保持された突出部602から静電気を逃がすことができる。そのため、静電気により発熱部9あるいは記録媒体Pが破損する可能性を低減することができる。
また、凸部606が腐食することを抑えるために凸部606上にAu,Ni,Pd等のめっき層を設けてもよい。それにより、凸部606の耐腐食性を向上させることができる。
また、凸部606上に導電性の保護膜(不図示)を設けてよい。その場合、凸部606および導電性の保護膜が突出部602となる。
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、第1の実施形態であるサーマルヘッドX1を用いたサーマルプリンタZ1を示したが、これに限定されるものではなく、サーマルヘッドX2〜X5をサーマルプリンタZ1に用いてもよい。また、複数の実施形態であるサーマルヘッドX1〜X5を組み合わせてもよい。
また、各種電極を形成した後に、厚電極部17dおよび凸部2を形成するために、Agペーストを印刷する例を示したがこれに限定されるものではない。例えば、電気抵抗層15を形成する前に、所定の位置にAgペーストを印刷し、その後、電気的構想15および各種電極を形成してもよい。
また、サーマルヘッドX1では、蓄熱層13に***部13bが形成され、***部13b上に電気抵抗層15が形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、蓄熱層13に***部13bを形成せず、電気抵抗層15の発熱部9を、蓄熱層13の下地部13a上に配置してもよい。または、蓄熱層13を基板7の上面の全域にわたって設けてもよい。その場合においても、第2露出部16により蓄熱層13の表面に、保護部材12を入り込ませることができ、基板7と保護部材12との接合強度を向上させることができる。
なお、保護部材12と、駆動IC11を被覆する被覆部材29とを同じ材料により形成してもよい。その場合、被覆部材29を印刷する際に、保護部材12が形成される領域にも印刷することで、被覆部材29と保護部材12とを同時に形成することができる。さらに、被覆部材29を複数の駆動IC11にまたがって形成した例を示したが、駆動IC11ごとにそれぞれ独立して被覆部材29を設けてもよい。その場合においては、第1領域R1と第2領域R2との高さの差がさらに大きくなり、本発明を有効に利用することができる。
また、基板7の主面上に発熱部9を設けた平面ヘッドの例を示したが、基板7の端面上に発熱部9を設けた端面ヘッドに本発明を用いてもよい。さらに、隣り合う発熱部9同士を折り返し電極(不図示)にて接続する折り返しパターンに本発明を用いてもよい。
なお、駆動IC11が、基板7上にフリップチップ実装されている例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、基板7上に駆動IC11を設けて、駆動IC11と各種電極とをワイヤボンディングにより電気的に接続してもよい。さらに、コネクタ31を設けずに、外部基板とヘッド基体3とを電気的に接続してもよく、上面に駆動IC11が設けられた外部基板をヘッド基体3に突き当て、ヘッド基体3と外部基板とを並設し、駆動IC11と各種電極とをワイヤボンディングにより電気的に接続した場合においても、本発明を有効に用いることができる。
X1〜X5 サーマルヘッド
Z1 サーマルプリンタ
R1 第1領域
R2 第2領域
1 放熱体
2 突出部
3 ヘッド基体
4 グランド電極
6 凸部
7 基板
8 コネクタピン
9 発熱部
10 ハウジング
11 駆動IC
13 蓄熱層
15 電気抵抗層
17 共通電極
19 個別電極
21 IC−コネクタ接続電極
23 導電部材
25 保護層
26 IC−IC接続電極(IC接続電極)
27 被覆層
29 被覆部材

Claims (15)

  1. 基板と、
    該基板上に設けられた発熱部と、
    前記基板上に設けられ、前記発熱部の駆動を制御する駆動ICと、
    該駆動ICを被覆する被覆部材と、を備え、
    前記基板を平面視したときに、前記駆動ICが配置された領域を副走査方向に延ばした第1領域と、該第1領域以外の第2領域とを有しており、
    前記駆動ICが配置された領域よりも前記発熱部側に位置する前記第2領域に、搬送される記録媒体と接触する突出部が設けられており、
    該突出部の前記基板からの高さが、前記駆動IC上に位置する前記被覆部材の前記基板からの高さよりも低いことを特徴とするサーマルヘッド。
  2. 前記突出部と前記発熱部との距離が、前記被覆部材と前記発熱部との距離の0.3〜0.8倍であり、かつ
    前記突出部の前記基板からの高さが、前記駆動IC上に位置する前記被覆部材の前記基板からの高さの0.05〜0.30倍である、請求項1に記載のサーマルヘッド。
  3. 基板と、
    該基板上に設けられた発熱部と、
    前記基板上に設けられ、前記発熱部の駆動を制御する駆動ICと、
    該駆動ICを被覆する被覆部材と、を備え、
    前記基板を平面視したときに、前記駆動ICが配置された領域を副走査方向に延ばした第1領域と、該第1領域以外の第2領域とを有しており、
    前記駆動ICが配置された領域よりも前記発熱部側に位置する前記第2領域に、搬送される記録媒体と接触する突出部が設けられており、
    前記突出部と前記発熱部との距離が、前記被覆部材と前記発熱部との距離の0.3〜0.8倍であり、かつ
    前記突出部の前記基板からの高さが、前記駆動IC上に位置する前記被覆部材の前記基板からの高さの0.05〜0.30倍であることを特徴とするサーマルヘッド。
  4. 前記突出部が、主走査方向における中央部に配置された第1突出部と、主走査方向における端部に配置された第2突出部と、を有している、請求項1乃至3のいずれか一項に記
    載のサーマルヘッド。
  5. 基板と、
    該基板上に設けられた発熱部と、
    前記基板上に設けられ、前記発熱部の駆動を制御する駆動ICと、
    該駆動ICを被覆する被覆部材と、を備え、
    前記基板を平面視したときに、前記駆動ICが配置された領域を副走査方向に延ばした第1領域と、該第1領域以外の第2領域とを有しており、
    前記駆動ICが配置された領域よりも前記発熱部側に位置する前記第2領域に、搬送される記録媒体と接触する突出部が設けられており、
    前記突出部が、主走査方向における中央部に配置された第1突出部と、主走査方向における端部に配置された第2突出部とを有していることを特徴とするサーマルヘッド。
  6. 副走査方向における前記発熱部と前記第2突出部との距離が、副走査方向における前記発熱部と前記第1突出部との距離よりも短い、請求項4または5に記載のサーマルヘッド。
  7. 副走査方向における前記発熱部と前記第1突出部との距離が、副走査方向における前記発熱部と前記第2突出部との距離よりも短い、請求項4または5に記載のサーマルヘッド。
  8. 前記第2突出部の幅が、前記第1突出部の幅よりも長い、請求項4乃至のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
  9. 前記第2突出部の長さが、前記第1突出部の長さよりも長い、請求項4乃至のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
  10. 前記駆動ICを複数備え、該駆動IC同士を電気的に接続するIC接続電極をさらに有しており、
    前記突出部が、前記IC接続電極上に設けられている、請求項1乃至のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
  11. 前記駆動ICに接続されたグランド電極と、
    該グランド電極を覆う絶縁層とをさらに備え、
    前記突出部が前記グランド電極上に設けられており、前記突出部が前記絶縁層から露出している、請求項1乃至10のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
  12. 前記突出部は、主走査方向における長さが、前記発熱部側に向かうにつれて小さい、請求項1乃至11のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
  13. 前記突出部は、平面視して、三角形状をなしている、請求項12に記載のサーマルヘッド。
  14. 前記突出部は、第3突出部と、該第3突出部よりも前記記録媒体の搬送方向の下流側に位置する第4突出部と、を有し、
    平面視して、前記第4突出部の面積が前記第3突出部の面積よりも小さい、請求項1乃至11のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
  15. 請求項1乃至14のうちいずれか一項に記載のサーマルヘッドと、前記発熱部上に記録媒体を搬送する搬送機構と、前記発熱部上に前記記録媒体を押圧するプラテンローラとを
    備えることを特徴とするサーマルプリンタ。
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