特許第5834445号(P5834445)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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特許5834445サーマルヘッドおよびサーマルプリンター
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5834445
(24)【登録日】2015年11月13日
(45)【発行日】2015年12月24日
(54)【発明の名称】サーマルヘッドおよびサーマルプリンター
(51)【国際特許分類】
   B41J 2/335 20060101AFI20151203BHJP
   B41J 2/345 20060101ALI20151203BHJP
【FI】
   B41J2/335 101E
   B41J2/345 B
【請求項の数】3
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2011-71746(P2011-71746)
(22)【出願日】2011年3月29日
(65)【公開番号】特開2012-206267(P2012-206267A)
(43)【公開日】2012年10月25日
【審査請求日】2014年2月4日
(73)【特許権者】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100064908
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(72)【発明者】
【氏名】大沢 光平
(72)【発明者】
【氏名】今枝 千明
(72)【発明者】
【氏名】中嶋 聡
【審査官】 嵯峨根 多美
(56)【参考文献】
【文献】 特開2001−047652(JP,A)
【文献】 特開平06−286186(JP,A)
【文献】 特開平06−127007(JP,A)
【文献】 実開平04−094453(JP,U)
【文献】 特開平02−026760(JP,A)
【文献】 特開平01−271262(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B41J 2/335
B41J 2/345
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
前記基板上に設けられた帯状の発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に接続された電極と、を有する発熱素子と、
前記発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の延在方向端部において、前記発熱抵抗体と交差して設けられた櫛歯状のダミー電極と、を有するダミー素子と、
少なくとも前記延在方向端部において、前記発熱抵抗体の延在方向と交差する方向に設けられたコモン配線と、を備え、
前記ダミー電極は、前記コモン配線よりも前記基板の中央側に設けられ、
前記ダミー電極は、両端が前記コモン配線に接続されており、
前記ダミー電極は、前記コモン配線と一体に形成されていることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項2】
前記電極は、前記コモン配線に接続され櫛歯状に形成された複数のコモン電極と、
隣り合う前記コモン電極の間に挿入され、前記複数のコモン電極と交互に配列する複数の個別電極と、を有し、
前記電極は、前記コモン配線よりも前記基板の中央側に設けられ、
前記ダミー電極は、前記複数のコモン電極および前記複数の個別電極と同じ間隔で、前記複数のコモン電極および前記複数の個別電極と配列し、
前記発熱抵抗体は、前記複数のコモン電極および前記複数の個別電極と交差して設けられていることを特徴とする請求項に記載のサーマルヘッド。
【請求項3】
請求項1または2に記載のサーマルヘッドと、
前記サーマルヘッドに対向して設けられ、前記サーマルヘッドとの間に感熱性の印刷媒体を挟持するとともに該印刷媒体を搬送するプラテンと、を有することを特徴とするサーマルプリンター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、サーマルヘッドおよびサーマルプリンターに関するものである。
【背景技術】
【0002】
印刷装置の1つとしてサーマルプリンターが知られている。サーマルプリンターは、発熱素子が直線的に配置されたサーマルヘッドを有している(例えば、特許文献1、2参照)。サーマルヘッドに配置された発熱素子は、通電により選択的に発熱する。そして、この熱エネルギーが感熱紙に含まれる発色剤と選択的に反応することにより、感熱紙上に種々の情報を印刷する。この印刷方式は、感熱発色方式と呼ばれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平9−39282号公報
【特許文献2】特開平5−261957号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記文献に示されたようなサーマルヘッドを有するサーマルプリンターでは、印刷時に、サーマルヘッドと、サーマルヘッドに対向配置されたプラテンと呼ばれる円筒状の部材と、の間に感熱紙などの印刷媒体を挟持し、プラテンを軸周りに回転させることで印刷媒体の搬送を行いながら印刷を行う。そのため、サーマルヘッドにおいて印刷媒体と接触する領域では、常に印刷媒体との間の摩擦が生じ、摩耗して劣化する。
【0005】
従来の構成では、このような劣化が進行すると、サーマルヘッドに設けられた配線が摩耗し、電流容量が低下することで発熱素子に対し必要とする電力が供給できなくなったり、断線して通電しなくなったりするおそれがあった。そのため、サーマルプリンターでは、長期に亘って使用したときに印刷の信頼性が担保しにくく、部品の長寿命化が求められていた。
【0006】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、長期に亘って使用しても性能が低下しにくいサーマルヘッドを提供することを目的とする。また、このようなサーマルヘッドを有しすることにより、信頼性が高いサーマルプリンターを提供することをあわせて目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題を解決するため、本発明のサーマルヘッドは、基板と、前記基板上に設けられた帯状の発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に接続された電極と、を有する発熱素子と、前記発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の延在方向端部において、前記発熱抵抗体と交差して設けられた櫛歯状のダミー電極と、を有するダミー素子と、少なくとも前記延在方向端部において、前記発熱抵抗体の延在方向と交差する方向に設けられたコモン配線と、を備え、前記ダミー電極は、前記コモン配線よりも前記基板の中央側に設けられ、前記ダミー電極は、両端が前記コモン配線に接続されており、前記ダミー電極は、前記コモン配線と一体に形成されていることを特徴とする。
上記の課題を解決するため、本発明のサーマルヘッドは、基板と、前記基板上に設けられた帯状の発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に接続された電極と、を有する発熱素子と、前記発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の延在方向端部において、前記発熱抵抗体と交差して設けられたダミー電極と、を有するダミー素子と、を備え、前記ダミー電極は、前記発熱抵抗体の周囲に配置されたコモン配線に、前記発熱抵抗体の両側で電気的に接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、印刷媒体との摩擦によりコモン配線の厚さ(基板の法線方向に高さ)が小さくなるとしても、ダミー電極を介してコモン配線を流れる電流が導通しているため、導通が確保される。そのため、配線の摩耗による電流容量の低下を抑制し、長期に亘って使用しても性能が低下しにくいサーマルヘッドを提供することができる。
【0008】
本発明においては、前記ダミー電極は、前記コモン配線と一体に形成されていることが望ましい。
この構成によれば、ダミー電極とコモン配線との接続が確実なものとなり、またダミー電極が接続したコモン配線を同一工程で製造することが可能となるため、製造が容易となる。
【0009】
本発明においては、前記ダミー電極と前記コモン配線とを電気的に接続する接続電極を有することが望ましい。
この構成によれば、製造時にはダミー電極とコモン配線との間に電位差を生じさせることが可能となるため、製造時においては他の発熱素子と同様にダミー素子の発熱抵抗体にも通電させ、トリミング処理を行うことが可能となる。そのため、複数の発熱素子に品質差が生じにくくなり、且つ長期使用時の配線の摩耗による電流容量の低下を抑制することができるため、長期に亘って使用しても性能が低下しにくいサーマルヘッドを提供することができる。
【0010】
また、本発明のサーマルプリンターは、上述のサーマルヘッドと、前記サーマルヘッドに対向して設けられ、前記サーマルヘッドとの間に感熱性の印刷媒体を挟持するとともに該印刷媒体を搬送するプラテンと、を有することを特徴とする。
この構成によれば、上述のサーマルヘッドを備えているため、信頼性が高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】本実施形態のサーマルプリンターを示す説明図である。
図2】プリンター機構部が有する印刷部の拡大図である。
図3】サーマルヘッドの外観斜視図である。
図4】サーマルヘッドのヘッド基板の平面図である。
図5】サーマルヘッドのヘッド基板の拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図1〜5を参照しながら、本実施形態のサーマルヘッド、および該サーマルヘッドを備えたサーマルプリンターについて説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
【0013】
図1は、本実施形態のサーマルプリンター100を示す説明図であり、サーマルプリンター100の主要部であるプリンター機構部300の側断面を示す側断面図である。図2は、プリンター機構部300が有する印刷部70の拡大図である。
【0014】
図1に示すように、プリンター機構部300は、ロール紙Rを収容する本体フレーム60、カバーフレーム10、ロール紙ホルダー30と、本発明のサーマルヘッド1が設けられ、ロール紙ホルダー30から引き出された感熱紙Sに印刷する印刷部70と、印刷部70の紙送り方向後方に設けられ、印刷された感熱紙Sを所定の印刷単位毎に切断する紙カット部20と、を備えている。
【0015】
感熱紙Sは、発色剤がバインダ等により保持されている発色層からなる印刷面を有している。サーマルプリンター100では、感熱紙Sが印刷面を外面にしてロール状に巻き取られたロール紙Rとして内部に収納されるとともに、順次引き出されながら印刷部70(サーマルヘッド1)へ送られ印刷される。
以下、感熱紙Sの紙送り方向に沿って、プリンター機構部300の各構成について説明する。
【0016】
本体フレーム60は、上方に開口部を有する箱型に形成されており、本体フレーム60上方には、本体フレーム60の開口部を覆うようにカバーフレーム10が設けられている。また、本体フレーム60の内部には、ロール紙ホルダー30が設けられている。
【0017】
カバーフレーム10は、本体フレーム60の上方の一端部に設けられた支軸68を中心として開閉自在に取り付けられている。カバーフレーム10には、カバーフレーム10を閉じた際にロール紙Rとの接触を避けるための円弧状の蓋部15が設けられている。この蓋部15は、サーマルプリンター100の設置角度を変える場合、すなわち、例えば縦置きにする場合、ロール紙Rを受ける保持部材としても機能する。
【0018】
ロール紙ホルダー30は、樹脂等により形成されている。ロール紙ホルダー30は、中央部にロール紙Rの最大径に相当する略円弧状のくぼみを有しており、本体フレーム60の底部に、略円弧状のくぼみが下に凸となるように取り付けられている。
【0019】
このように設けられたロール紙ホルダー30にロール紙Rを配置すると、ロール紙ホルダー30がロール紙Rを回転自在に保持する。同時に、本体フレーム60の内側の両側面が、ロール紙Rの側面ガイド部として機能して、ロール紙Rの幅方向の動きを規制する。
【0020】
図2に示すように、印刷部70は、サーマルヘッド1と、サーマルヘッド1に対向して設けられサーマルヘッド1に感熱紙Sを密着させるプラテン71と、サーマルヘッド1を保持するとともに、サーマルヘッド1をプラテン71方向へ付勢するヘッド保持機構77と、を備えている。
【0021】
サーマルヘッド1は、感熱紙Sに印刷するための複数の発熱素子が設けられたヘッド基板(基板)110と、ヘッド基板110と密着して設けられヘッド基板110に溜まる熱を放熱する放熱板106と、放熱板106の側面に設けられたヘッド支持軸102と、ヘッド基板110に接続され信号を入力するFPC108と、を有している。サーマルヘッド1の詳細については後述する。
【0022】
プラテン71は、ゴム等の弾性部材により円筒形のローラ状に形成され、プラテン軸受73を介してカバーフレーム10に回転可能に支持されている。また、本体フレーム60の側面には、プラテン71を回転駆動させるための紙送り機構(不図示)が設けられており、カバーフレーム10を閉じた状態で、プラテン軸受け73と接続され、プラテン71を回転駆動させる。これにより、プラテン71が回転すると、感熱紙Sは搬送経路Dの下流へ搬送される。
【0023】
ヘッド保持機構77は、ヘッド押圧板72と、一端がヘッド押圧板72に固定されるとともに他端がサーマルヘッド1の背面に当接したバネ75と、を有しており、本体フレーム60に形成された切り欠き部62に着脱可能に設けられている。
【0024】
ヘッド押圧板72に固定されるバネ75は、サーマルヘッド1の背面に当接し、サーマルヘッド1をプラテン71方向に付勢する。これにより、サーマルヘッド1は、感熱紙Sを印刷面S1の側からプラテン71の方向に押圧する。一方、プラテン71は、感熱紙Sを裏面S2の側からサーマルヘッド1の方向に押圧する。これにより、感熱紙Sはサーマルヘッド1およびプラテン71の間に挟持される。感熱紙Sは、サーマルヘッド1により印刷され、印刷後の感熱紙Sは、プラテン71が回転することにより、搬送経路Dの下流に搬送される。
【0025】
図1に戻って、紙カット部20は、可動刃21と、この可動刃21と対向して設けられた固定刃24と、固定刃24を覆う固定刃カバー25と、を有しており、印刷後の感熱紙Sが通過する紙出口Gに設けられている。紙カット部20では、可動刃21と固定刃24とがハサミ状に交叉することにより、感熱紙Sを切断する。
本実施形態のサーマルプリンター100は、以上のような概略構成を有している。
【0026】
(サーマルヘッド)
次いで、サーマルヘッド1について、図3図5を参照して説明する。図3は、サーマルヘッドの外観斜視図である。図4は、サーマルヘッドのヘッド基板の平面図であり、図4(a)はヘッド基板全体図、図4(b)は図4(a)の部分拡大図である。図5は、ヘッド基板に設けられた配線の構成を説明する拡大平面図である。
【0027】
図3に示すように、サーマルヘッド1は、ヘッド基板110と放熱板106とヘッド支持軸102とドライバーIC120とFPC108とを有している。
【0028】
ヘッド基板110は、平面視で長矩形形状を呈している。ヘッド基板110の一主面には、短手方向の一端側に、複数の発熱素子145が形成されており、該複数の発熱素子145は、ヘッド基板110の長手方向に配列して発熱素子列145aを形成している。また、発熱素子列145aと平行して、発熱素子145を駆動する複数のドライバーIC120が配設されている。
【0029】
放熱板106は、アルミニウム等の金属材料を引抜き加工することで形成され、放熱板106の係止面106aにヘッド基板110が固定されている。ヘッド基板110の固定方法としては、例えば、両面テープを用いた貼着のような方法を採用することができる。
【0030】
放熱板106において、ヘッド基板110の発熱素子列145aが設けられた側の端部には、放熱板106の長手方向にわたって案内斜面部104が形成されている。この案内斜面部104は、図1に示すカバーフレーム10を閉じる際に、プラテン71を滑動させて所定の位置まで案内する。この際、案内斜面部104の傾斜は、プラテン71がヘッド基板110と衝突しないような所定の角度を有している。また、案内斜面部104のヘッド基板110側の端部は、係止面106aの法線方向の高さが、係止面106aに付設されたヘッド基板110の高さと略同じになるように設定されている。
【0031】
ヘッド支持軸102は、円柱状の丸ピンであり、放熱板106の左右の側面部に設けられた穴部に圧入されている。
【0032】
(ヘッド基板)
図4(a)に示すように、ヘッド基板110には、図3における案内斜面部104側の縁(一側縁110a)に沿って長手方向に、帯状の発熱体(発熱抵抗体)140が設けられている。
【0033】
また、ヘッド基板110の他側縁110bには、外部との電気的接続に供せられる複数の外部接続端子112が設けられている。さらに、ヘッド基板110の周縁部には、帯状のコモン配線パターン(コモン配線)114が額縁状に形成されており、このコモン配線パターン114の両端部は、他側縁110bにおいて外部接続端子112に接続されている。また、コモン配線パターン114は、発熱体140の端部と重なって設けられている。
【0034】
そして、ヘッド基板110の略中央には、ドライバーIC120を実装するIC実装部120aが、ドライバーIC120ごとに、帯状の発熱体140と並列して配置されている。
【0035】
図4(b)に示すように、コモン配線パターン114からは、ヘッド基板110の面中央方向に延びる櫛歯状のコモン電極114aが複数形成されている。コモン電極114aは、帯状の発熱体140と交差して設けられている。
【0036】
また、ヘッド基板110の中央部には、複数の個別電極118が設けられている。各個別電極118は、一端部が、櫛歯状のコモン電極114aの間に入り込むようにして、帯状の発熱体140と交差して設けられている。さらに、発熱体140の端部に重なって櫛歯状のダミー電極部200Aが設けられている。ダミー電極部200Aについては、後述する。
【0037】
各個別電極118の他端部は、ヘッド基板110上に設けられたIC実装部120aまで延びており、端部には、実装端子としての電極パッド115が形成されている。一方、IC実装部120aのヘッド基板110の他側縁110b側には、実装端子としての電極パッド116が形成されている。この電極パッド116は、図4(a)に示す外部接続端子112に導通されている。
【0038】
この外部接続端子112は、図3に示すFPC108が取り付けられ、FPC108を介してサーマルプリンター100を制御する制御部を構成する主回路基板(図示せず)と接続されている。さらに、図3に示すドライバーIC120が、電極パッド115、電極パッド116に実装され、不図示のサーマルプリンターの制御部から、印刷データ等の入力信号や駆動電流等が入力される。
【0039】
これらの、互いに隣り合って交互に配列する櫛歯状のコモン電極114aおよび個別電極118と、コモン電極114aおよび個別電極118により区切られた発熱体140とによって、発熱素子145が規定される。すなわち、選択された個別電極118が、ドライバーIC120によってオン駆動されると、個別電極118と櫛歯状のコモン電極114aとに囲まれる領域の発熱体140に電流が流れ、その部分が発熱素子145として機能する。このように規定される発熱素子145は、帯状の発熱体140を配列軸として、発熱体140の延在方向に沿って配置している。
【0040】
図5は、ヘッド基板110に設けられたコモン配線パターン114およびダミー電極部200Aについて示す拡大平面図である。図5(a)は、従来の構成を示す図であり、図5(b)は、本実施形態のヘッド基板110における構成を示す図である。
【0041】
図5(a)に示すように、従来の構造であっても発熱体140の端部には複数のダミー電極200xが設けられていた。ダミー電極200xは、コモン電極114aと個別電極118とに発熱体140が重なって形成される発熱素子145の断面形状を、発熱体140の延在方向中央部と発熱体140の端部とで揃えるために設けられる。
【0042】
すなわち、ダミー電極200xを設けることで、発熱体140と、コモン電極114aおよびダミー電極200xとで規定されるダミー素子145xを形成し、発熱素子145と連続してダミー素子145xを発熱素子145と同じ間隔で配列する。これにより、複数の発熱素子145においては、発熱体140の延在方向中央部と発熱体140の端部とで、隣り合う構造から受ける形状上の差を無くし、製造時の形状の違いによる印刷性能の差が生じないようにしている。
【0043】
しかし、従来のダミー電極200xは、通電を目的とするものではなく、発熱体140の形成後は無用の構成となっていた。そこで、本実施形態のサーマルヘッド1においては、図5(b)に示すように、ダミー電極部200Aをコモン配線パターン114に接続し、コモン配線パターン114における導通の経路としている。
【0044】
詳しくは、ダミー電極部200Aは、発熱体140と重なって延在して設けられ、一端がコモン配線パターン114に接続された第1ダミー電極200と、発熱体140と平行して設けられ、第1ダミー電極200の他端を互いに接続するとともにコモン配線パターン114に接続された接続部(接続電極)201と、を有している。第1ダミー電極200は、従来の構成のサーマルヘッドにおけるダミー電極に該当する。なお、第1ダミー電極200とコモン配線パターン114との接続部は、図中符号Xで示している。また、接続部201とコモン配線パターン114との接続部は、図中符号Yで示している。
【0045】
さらに、ダミー電極部200Aは、発熱体140と重なって延在して設けられ、一端がコモン配線パターン114に接続された第2ダミー電極114bを有している。第2ダミー電極114bは、コモン電極114aと同じ間隔で連続して設けられており、他端が接続部201に接続されている。なお、第2ダミー電極114bと接続部201との接続部は、図中符号Zで示している。
【0046】
ダミー電極部200Aは、例えば、第1ダミー電極200および第2ダミー電極114bが設けられた状態で発熱体140を設け、その後、第1ダミー電極200および第2ダミー電極114bと、コモン配線パターン114と、を接続するように接続部201を形成することで得られる。または、第1ダミー電極200、第2ダミー電極114b、接続部201が接続された状態で一体に形成することとしてもよい。なお、ダミー電極部200Aは、通常知られたフォトリソグラフィー技術を用いたパターニングにより形成することが可能である。
【0047】
このような構成のダミー電極部200Aを有するサーマルヘッド1においては、使用による摩擦で、仮に図5(b)中に符号114xで示す領域が断線したとしても、ダミー電極部200Aを介して導通が確保される。そのため、コモン配線パターン114の電流容量が低下しにくい。
【0048】
さらには、ダミー電極部200Aの第1ダミー電極200および第2ダミー電極114bと、発熱体140と、により、従来の構成と同様にダミー画素145xも形成されるため、ダミー電極の本来の目的である発熱素子145の形状の違いによる印刷性能の差が生じないようにしている。
【0049】
したがって、以上のような構成のサーマルヘッド1は、長期に亘って使用してもコモン配線パターン114の電流容量が低下しにくく、信頼性が高くなる。
【0050】
また、以上のような構成のサーマルプリンター100は、上述のサーマルヘッド1を備えているため、信頼性が高いものとなる。
【0051】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【0052】
1…サーマルヘッド、71…プラテン、100…サーマルプリンター、110…ヘッド基板(基板)、114…コモン配線パターン(コモン配線)、114a…コモン電極(電極)、114b…第2ダミー電極(ダミー電極)、118…個別電極(電極)、140…発熱体(発熱抵抗体)、145…発熱素子、200…第1ダミー電極(ダミー電極)、200A…ダミー電極部、S…感熱紙(印刷媒体)
図1
図2
図3
図4
図5