JP2007245668A - サーマルヘッド及びプリンタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス層を保護する。
【解決手段】内側に溝部２７が形成されたガラス層２１と、ガラス層２１の外側に設けられ、ガラス層２１を保護するガラス保護層２２と、ガラス保護層２２上に設けられる発熱抵抗体２３と、発熱抵抗体２３の両側に設けられる一対の電極２４ａ，２４ｂと、少なくとも発熱抵抗体２３上に設けられ、発熱抵抗体２３を保護する抵抗体保護層２５とを設ける。
【選択図】図４

Description

本発明は、インクリボンの色材を印刷媒体に熱転写するサーマルヘッド及びプリンタ装置に関する。

印刷媒体に画像や文字を印刷するプリンタ装置としては、インクリボンの一方の面に設けられたインク層を形成する色材を昇華させ、印刷媒体に色材を熱転写させてカラー画像や文字を印刷する熱転写型のプリンタ装置（以下、単にプリンタ装置という。）がある。このプリンタ装置は、インクリボンの色材を印刷媒体に熱転写させるサーマルヘッドと、このサーマルヘッドと対向する位置に設けられ、インクリボン及び印刷媒体を支持するプラテンとを備える。

このプリンタ装置は、インクリボンがサーマルヘッド側となり、印刷媒体がプラテン側となるように、インクリボンと印刷媒体とを重ね合わせ、プラテンでインクリボンと印刷媒体とをサーマルヘッドに押圧しながらサーマルヘッドとプラテンとの間にインクリボンと印刷媒体とを走行させる。この際に、プリンタ装置では、サーマルヘッドとプラテンとの間を走行するインクリボンに対して、インクリボンの裏面側からインク層にサーマルヘッドで熱エネルギを印加し、その熱エネルギで色材を昇華させ、色材を印刷媒体に熱転写させることで、カラー画像や文字を印刷する。

この熱転写型のプリンタ装置では、高速で印刷するとき、サーマルヘッドを加熱して直ちに高温にする必要があるため、消費電力が大きくなる。このため、特に家庭用のプリンタ装置では、省電力化を図りつつ、印刷速度を上げることが困難である。家庭用の熱転写型のプリンタ装置で高速印刷を実現するには、サーマルヘッドの熱効率を良くし、消費電力を下げる必要がある。

従来用いられている熱転写型のプリンタ装置のサーマルヘッドとしては、例えば図１３に示すようなサーマルヘッド１００がある。このサーマルヘッド１００は、セラミック基板１０１上に、ガラス層１０２が設けられ、このガラス層１０２上に発熱抵抗体１０３、この発熱抵抗体１０３を発熱させる一対の電極１０４ａ，１０４ｂ、発熱抵抗体１０３及び電極１０４ａ，１０４ｂを保護する保護層１０５が順次設けられている。サーマルヘッド１００では、発熱抵抗体１０３の一対の電極１０４ａ，１０４ｂ間から露出した部分が発熱する発熱部１０３ａとなる。ガラス層１０２は、発熱部１０３ａをインクリボン及び印刷媒体に対向させるために、略円弧状に形成されている。

このサーマルヘッド１００では、熱伝導率の高いセラミック基板１０１を用いているため、発熱部１０３ａから発生した熱エネルギがガラス層１０２からセラミック基板１０１を介して放熱され、直ちに温度が下がることから、応答性が良好となる。しかしながら、このサーマルヘッド１００では、発熱部１０３ａの熱エネルギがセラミック基板１０１側に放熱され、温度が下がりやすいため、昇華温度まで上げる際の消費電力が大きくなり、熱効率が悪くなる。このサーマルヘッド１００では、応答性は良くなるが、熱効率が悪くなるため、所望の濃度を出すために、長時間、発熱部１０３ａを加熱しなければならず、消費電力が大きくなり、省電力化を図りつつ、印刷速度を向上させることが困難である。

このような問題を解決するために、本発明者らは、図１４に示すようなサーマルヘッド１１０を発明した。これを本発明の関連技術として説明すると、サーマルヘッド１１０は、印刷媒体に色材を熱転写する際の熱エネルギが基板側に逃げないようにするため、セラミック基板を用いず、熱伝導率がセラミック基板よりも低いガラス層１１１を用いている。このサーマルヘッド１１０は、略円弧状の突部１１１ａを有するガラス層１１１上に、発熱抵抗体１１２、一対の電極１１３ａ，１１３ｂ、保護層１１４が順次設けられている。ガラス層１１１の突部１１１ａは、一対の電極１１３ａ，１１３ｂ間から露出し、発熱する発熱抵抗体１１２の発熱部１１２ａをインクリボン及び印刷媒体と対向させるために略円弧状に形成されている。

このサーマルヘッド１１０は、セラミック基板１０１よりも熱伝導率の低いガラス層１１１がセラミック基板１０１の役割をすることで、発熱部１１２ａから発生した熱エネルギがガラス層１１１側に放熱されにくくなる。これにより、このサーマルヘッド１１０では、インクリボン側への熱量を多くすることができ、印刷媒体に色材を熱転写する際に、直ちに温度を上げることができるため、色材の昇華温度まで上げる際の消費電力を小さくでき、熱効率を良好にすることができる。しかしながら、このサーマルヘッド１１０は、ガラス層１１１に蓄熱された熱エネルギが放熱されにくくなり、ガラス層１１１に蓄熱された熱エネルギによって温度が直ちに下がらず、サーマルヘッド１００とは逆に応答性が悪くなる。これにより、このサーマルヘッド１１０では、熱効率が良くなっても、応答性が悪くなるため、印刷速度を向上させることが困難である。

熱転写型のプリンタ装置において、消費電力を抑えて、高品位な画像や文字を高速印刷するには、サーマルヘッド１００の欠点である熱効率と、サーマルヘッド１１０の欠点である応答性とを共に良くする必要があり、本発明者らは、更に図１５に示すようなサーマルヘッド１２０を発明した。これを本発明の更なる関連技術として説明すると、サーマルヘッド１２０は、上述したサーマルヘッド１１０と同様に、一対の電極１２３ａ，１２３ｂ間から露出した発熱抵抗体１２２の発熱部１２２ａをインクリボン及び印刷媒体に対向させるための略円弧状の突部１２１ａを有するガラス層１２１上に、発熱抵抗体１２２、一対の電極１２３ａ，１２３ｂ、保護層１２４が順次設けられ、ガラス層１２１の内側には空気で満たされた溝部１２５が設けられている。

このサーマルヘッド１２０では、ガラス層１２１に溝部１２５を設けることによって、ガラスよりも熱伝導率が低い空気の特性により、溝部１２５の熱伝導率が低くなり、ガラス層１２１全体に放熱されにくくなり、熱エネルギが発熱抵抗体１２２と溝部１２５との間のガラス層１２１の蓄熱部１２１ｂに蓄熱されるようになる。

このサーマルヘッド１２０では、溝部１２５を設けることによって、ガラス層１２１の蓄熱部１２１ｂの厚みが薄くなり、蓄熱部１２１ｂの両端の厚みも薄くなるため、熱エネルギが蓄熱部１２１ｂからガラス層１２１全体に向かって放熱されにくくなる。これにより、このサーマルヘッド１２０では、インクリボン側への熱量が多くなり、色材を熱転写する際に、色材の昇華温度まで上げる際の消費電力を少なくできるため、上述したセラミック基板１０１を用いたサーマルヘッド１００よりも熱効率を向上させることができる。また、このサーマルヘッド１２０では、溝部１２５を設けることによって、ガラス層１２１の蓄熱部１２１ｂの厚みが薄くなり、蓄熱量が少なくなるため、蓄熱された熱は外部へ放熱されやすくなり、上述したガラス層１１１に溝部が形成されていない図１４に示すサーマルヘッド１１０よりも応答性が良好にすることができる。これらのことから、サーマルヘッド１２０では、ガラス層１２１に溝部１２５を設けることによって、熱効率及び応答性を共に良好にすることができる。すなわち、サーマルヘッド１２０では、上述したサーマルヘッド１００及びサーマルヘッド１１０の欠点を同時に解決することができる。

しかしながら、このサーマルヘッド１２０では、発熱抵抗体１２２と溝部１２５との間のガラス層１２１の蓄熱部１２１ｂの厚みが薄くなるので、発熱部１２２ａの熱エネルギによって、ガラス層１２１、特に厚みの薄い突部１２１ａが溶解したり、変形してしまう。サーマルヘッド１２０では、複数の発熱部１２２ａが印刷媒体の幅方向に、印刷媒体の幅よりも大きい範囲で設けられているため、例えば縁なしの画像を印刷する場合、印刷媒体の幅よりも広い範囲を加熱することになる。このため、サーマルヘッド１２０では、印刷媒体と対向していない発熱部１２２ａも加熱することになり、インクリボンや印刷媒体と対向せず、色材を熱転写させない両端の発熱部１２２ａの熱はインクリボンや印刷媒体に放熱されず、発熱部１２２ａ及び発熱部１２２ａの近傍はガラス層１２１の軟化点近くまで高温になることがある。サーマルヘッド１２０では、発熱部１２２ａ及び発熱部１２２ａの近傍が高温になると、ガラス層１２１、特に厚みの薄い突部１２１ａがさらに変形、溶解しやすくなる。サーマルヘッド１２０では、ガラス層１２１、特に厚みの薄い突部１２１ａが変形や溶解すると、両端で発熱部１２２ａから発生した熱エネルギがインクリボンに適切に印加できなくなる。これにより、サーマルヘッド１２０では、印刷媒体の端部で所望の色や濃度を出せず、画像や文字の品位を低下させてしまう。

特開平８−２１６４４３号公報

そこで、本発明は、熱エネルギによるガラス層の変形や溶解を防止することができるサーマルヘッド及びプリンタ装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成する本発明に係るサーマルヘッドは、内側に溝部が形成されたガラス層と、ガラス層の外側に設けられ、ガラス層を保護するガラス保護層と、ガラス保護層上に設けられる発熱抵抗体と、発熱抵抗体の両側に設けられる一対の電極と、少なくとも発熱抵抗体上に設けられ、発熱抵抗体を保護する抵抗体保護層とを備えることを特徴とする。

また、上述した目的を達成する本発明に係るプリンタ装置は、内側に溝部が形成されたガラス層と、上記ガラス層の外側に設けられ、上記ガラス層を保護するガラス保護層と、上記ガラス保護層上に設けられる発熱抵抗体と、上記発熱抵抗体の両側に設けられる一対の電極と、少なくとも上記発熱抵抗体上に設けられ、上記発熱抵抗体を保護する抵抗体保護層とを有するサーマルヘッドを備えることを特徴とする。

また、上述した目的を達成する本発明に係るサーマルヘッドは、内側に溝部が形成されたガラス層と、ガラス層の外側に設けられる発熱抵抗体と、発熱抵抗体の両側に設けられる一対の電極と、少なくとも発熱抵抗体上に設けられ、発熱抵抗体を保護する抵抗体保護層と、溝部の内面に設けられ、ガラス層を保護するガラス保護層とを備えることを特徴とする。

また、上述した目的を達成する本発明に係るプリンタ装置は、内側に溝部が形成されたガラス層と、上記ガラス層の外側に設けられる発熱抵抗体と、上記発熱抵抗体の両側に設けられる一対の電極と、少なくとも上記発熱抵抗体上に設けられ、上記発熱抵抗体を保護する抵抗体保護層と、上記ガラス層の上記溝部側の内面に設けられ、上記ガラス層を保護するガラス保護層とを有するサーマルヘッドを備えることを特徴とする。

また、上述した目的を達成する本発明に係るサーマルヘッドは、内側に溝部が形成されたガラス層と、ガラス層の外側に設けられ、ガラス層を保護する第１のガラス保護層と、第１のガラス保護層上に設けられる発熱抵抗体と、発熱抵抗体の両側に設けられる一対の電極と、少なくとも発熱抵抗体上に設けられ、発熱抵抗体を保護する抵抗体保護層と、ガラス層の溝部側の内面に設けられ、ガラス層を保護する第２のガラス保護層とを備えることを特徴とする。

また、上述した目的を達成する本発明に係るプリンタ装置は、内側に溝部が形成されたガラス層と、上記ガラス層の外側に設けられ、上記ガラス層を保護する第１のガラス保護層と、上記第１のガラス保護層上に設けられる発熱抵抗体と、上記発熱抵抗体の両側に設けられる一対の電極と、少なくとも上記発熱抵抗体上に設けられ、上記発熱抵抗体を保護する抵抗体保護層と、上記ガラス層の上記溝部側の内面に設けられ、上記ガラス層を保護する第２のガラス保護層とを有するサーマルヘッドを備えることを特徴とする。

本発明では、ガラス層と発熱抵抗体との間、ガラス層の溝部の内面、又はガラス層と発熱抵抗体との間及びガラス層の溝部の内面の両方に、ガラス層を保護するガラス保護層を設けることによって、発熱抵抗体から発生した熱エネルギによりガラス層が変形したり、溶解することを防止できる。これにより、本発明では、熱エネルギをインクリボンに適切に印加でき、高品位な画像や文字を印刷することができる。

以下、本発明を適用したサーマルヘッドが用いられる熱転写型のプリンタ装置について、図面を参照して詳細に説明する。

図１に示す熱転写型のプリンタ装置１（以下、プリンタ装置１という。）は、インクリボンの色材を昇華させて印刷媒体に熱転写する昇華型のプリンタであり、記録ヘッドに本発明を適用したサーマルヘッド２を用いる。このプリンタ装置１は、サーマルヘッド２で発生した熱エネルギをインクリボン３に印加することによって、インクリボン３の色材を昇華させて印刷媒体４に熱転写し、カラー画像や文字を印刷する。このプリンタ装置１は、家庭用のプリンタ装置であり、印刷媒体４として例えばポストカードサイズのものを印刷することができる。

ここで用いるインクリボン３は、長尺状の樹脂フィルムからなり、熱転写前のインクリボン３が供給側スプール３ａに巻回され、熱転写後のインクリボン３が巻取側スプール３ｂに巻回された状態でインクカートリッジに収納されている。このインクリボン３は、長尺状の樹脂フィルムの一方の面に、イエローの色材で形成されたインク層と、マゼンタの色材で形成されたインク層と、シアンの色材で形成されたインク層と、印刷媒体４上に印刷された画像や文字の保存性を向上させるために、印刷媒体４上に熱転写させるラミネートフィルムからなるラミネート層とから構成される転写層３ｃが繰り返し並設されている。

このような構成のプリンタ装置１では、図１に示すように、プラテン５をサーマルヘッド２に押圧しながら、サーマルヘッド２とプラテン５との間に、巻取側スプール３ｂを巻取方向に回転させることでインクリボン３を巻取方向に走行させ、ピンチローラ７ａとキャプスタンローラ７ｂとで印刷媒体４を挟み込み、キャプスタンローラ７ｂ及び排紙ローラ８を排紙方向（図１中矢印Ａ方向）に回転させることで排紙方向に印刷媒体４を走行させる。印刷する際には、先ずサーマルヘッド２からインクリボン３のイエローのインク層に対して熱エネルギを印加し、イエローの色材をインクリボン３と重なり合って走行している印刷媒体４に熱転写する。イエローの色材を熱転写した後、イエローの色材が熱転写された画像や文字を形成する画像形成部にマゼンタの色材を熱転写するため、搬送ローラ９をサーマルヘッド２側（図１中矢印Ｂ方向）に回転させて印刷媒体４をサーマルヘッド２側に逆走させ、画像形成部の始端をサーマルヘッド２と対向させ、インクリボン３のマゼンタのインク層をサーマルヘッド２と対向させる。そして、イエローのインク層を熱転写する場合と同様に、マゼンタのインク層に対しても熱エネルギを印加して、マゼンタの色材を印刷媒体４の画像形成部に熱転写させる。シアンの色材及びラミネートフィルムについても、マゼンタを熱転写する場合と同様に画像形成部に熱転写し、印刷媒体４にシアン、ラミネートフィルムを順次熱転写して、カラー画像や文字を印刷する。

このようなプリンタ装置１に用いられるサーマルヘッド２は、印刷媒体４の走行方向に対して直交方向、即ち印刷媒体４の幅方向の両端に余白を設けた縁ありの画像を印刷できる他、余白を無くした縁なしの画像を印刷することができる。サーマルヘッド２は、印刷媒体４の幅方向の両端まで色材を熱転写できるように、図２中矢印Ｌ方向に示す長さが印刷媒体４の幅よりも長くなっている。

このサーマルヘッド２は、図２に示すように、インクリボン３に対して熱エネルギを印加するヘッド部１１と、ヘッド部１１の熱を放熱する放熱部材１２と、ヘッド部１１の駆動を制御する制御回路が設けられたリジット基板１３と、ヘッド部１１とリジット基板１３とを電気的に接続する電源用フレキシブル基板１４及び信号用フレキシブル基板１５とを備える。

このサーマルヘッド２は、図２に示すように、ヘッド部１１と、ヘッド部１１を放熱する放熱部材１２と、ヘッド部１１の駆動を制御する制御回路が設けられたリジット基板１３と、ヘッド部１１とリジット基板１３とを電気的に接続する電源用フレキシブル基板１４及び信号用フレキシブル基板１５とを備える。

ヘッド部１１は、図３及び図４に示すように、ガラス層２１と、このガラス層２１を保護するガラス保護層２２と、ガラス保護層２２上に設けられる発熱抵抗体２３と、この発熱抵抗体２３の両側に設けられる一対の電極２４ａ，２４ｂと、発熱抵抗体２３上及び発熱抵抗体２３の周囲に設けられる抵抗体保護層２５とを備える。このサーマルヘッド２は、一対の電極２４ａ，２４ｂ間から露出している発熱抵抗体２３が発熱部２３ａとなる。ガラス層２１は、上面に、ガラス保護層２２、発熱抵抗体２３、一対の電極２４ａ，２４ｂ、抵抗体保護層２５が形成されるものであり、ヘッド部１１のベース層となる。

ガラス層２１は、図４に示すように、インクリボン３と対向する外側の面に突部２６を有し、内側の面に溝部２７を有する。このガラス層２１は、例えば軟化点が５００℃程度のガラスで形成されている。ガラス層２１は、インクリボン３と対向する面に突部２６を設けることによって、サーマルヘッド２がインクリボン３を加熱する際にインクリボン３との当たりを良くする。これにより、サーマルヘッド２では、発熱抵抗体２３の熱エネルギを突部２６によってインクリボン３に適切に印加できるようになる。

溝部２７は、ガラス層２１の内側の面の突部２６と対向する位置に設けられ、発熱部２３ａが設けられている側に向かって凹状に形成されている。この溝部２７は、サーマルヘッド２の長さ方向（図２中Ｌ方向）に形成されている。

以上のような構成のガラス層２１は、溝部２７を設けることによって、ガラスよりも熱伝導率が低いという空気の特性により、全体に熱が伝わらず、発熱部２３ａから発生した熱エネルギの放熱を抑えることができる。また、ガラス層２１では、蓄熱された熱エネルギにより、印刷媒体４に色材を熱転写する際に、小さい電力で直ちに色材を昇華温度まで上げることができる。これらのことから、このガラス層２１では、発熱部２３ａから発生した熱エネルギの放熱を抑え、省電力で直ちに色材を昇華温度まで上げることができるため、サーマルヘッド２の熱効率を向上させることができる。また、ガラス層２１は、溝部２７を設けることによって、厚みが薄くなり、蓄熱量が少なくなるため、放熱しやすくなり、発熱部２３ａを発熱させないときには、直ちに温度を下げることができ、サーマルヘッド２の応答性を良好にすることができる。これらのことから、このガラス層２１は、溝部２７を設けることによって、サーマルヘッド２の熱効率及び応答性を共に良好にすることができる。これにより、サーマルヘッド２では、応答性が良好であることから画像がぼけたりといった不具合が生じることなく、省電力で高速に高品位な画像や文字を印刷することができる。

ガラス層２１上に設けられるガラス保護層２２は、ガラス層２１の突部２６が形成されている面に設けられ、溝部２７を設けたことによって、厚みが薄くなっているガラス層２１を保護するものである。このガラス保護層２２は、発熱部２３ａから発生した熱エネルギによってガラス層２１が変形、溶解しないように、またサーマルヘッド２がインクリボン３を押圧した際の圧力によってガラス層２１が変形、割れないようにガラス層２１を保護する。このガラス保護層２２は、軟化点が高く、高硬度の無機材料で形成され、例えば軟化点がガラス層２１よりも高い７００℃程度有し、高温下で高強度、耐摩耗性等の機械的特性及び耐熱性、耐熱衝撃性、熱伝導性等の熱的特性に優れたサイアロン（ＳＩＡＬＯＮ）で形成されている。ガラス保護層２２は、ガラス層２１上に例えばスパッタ等の薄膜形成技術により膜状に形成されている。ガラス保護層２２は、軟化点が高いことから、発熱部２３ａで発生した熱エネルギによって変形したり、溶解したりしないため、覆っているガラス層２１を保護することができる。また、ガラス保護層２２は、機械的強度が高いため、サーマルヘッド２がインクリボン３を押圧した際の圧力により、変形したり、割れたりしないため、インクリボン３を押圧した際の圧力からガラス層２１を保護することができる。

なお、このガラス層２１は、ガラスに代表される所定の表面性や熱特性等を有する材質であればよく、ここでいうガラスの概念には、人工水晶や人造ルビー、人造サファイヤ等の合成宝石や人造石、又は高密度セラミック等を含むものである。

ガラス保護層２２をサイアロン等の熱伝導性の良い無機材料で形成した場合には、熱エネルギを放熱しやすくなるため、発熱部２３ａで発生した熱エネルギが放熱されやすくなり、サーマルヘッド２の応答性をさらに良好にすることができる。

また、ガラス保護層２２は、材料の熱伝導率や厚みにより、放熱量を調整することができるため、ガラス層２１を保護する他に、サーマルヘッド２の応答性や熱効率を調整することができる。

発熱抵抗体２３は、図４に示すように、ガラス保護層２２上に形成されている。この発熱抵抗体２３は、例えばＴａ−ＮやＴａ−ＳｉＯ_２等の高抵抗で耐熱性の材料で形成されている。発熱抵抗体２３は、一対の電極２４ａ，２４ｂ間から露出した発熱部２３ａが発熱する。この発熱部２３ａは、図３に示すように、サーマルヘッド２の長さ方向（図３中Ｌ方向）に、直線的に複数並設されている。発熱抵抗体２２は、ガラス層２１上にフォトリソグラフィ技術でパターン形成される。

各発熱部２３ａの両側に設けられた一対の電極２４ａ，２４ｂは、図３に示すように、発熱部２３ａを隔てて、互いに隔離して設けられている。一対の電極２４ａ，２４ｂは、図３に示すように、すべての発熱部２３ａと電気的に接続された共通電極２４ａと、各発熱部２３ａと個別に電気的に接続される個別電極２４ｂとからなる。

共通電極２４ａには、電源用フレキシブル基板１４を介して図示しない電源と発熱部２３ａの全部とを電気的に接続し、電源から発熱部２３ａに電流を供給する。

個別電極２４ｂは、発熱部２３ａ毎に設けられ、信号用フレキシブル基板１５を介して、発熱部２３ａの駆動を制御する制御回路が設けられたリジット基板１３と電気的に接続されている。

なお、ヘッド部１１では、ガラス層２１上の全面に発熱抵抗体２３を必ずしも設ける必要はなく、突部２６上の一部に発熱抵抗体２３を設け、共通電極２４ａ及び個別電極２４ｂの端部を発熱抵抗体２３上に形成するようにしてもよい。

サーマルヘッド２の最も外側に設けられる抵抗体保護層２５は、発熱部２３ａ及び発熱部２３ａの周囲を覆い、サーマルヘッド２とインクリボン３とが接した際に生じる摩擦等から発熱部２３ａ及び発熱部２３ａの周囲の電極２４ａ，２４ｂを保護する。この抵抗体保護層２５は、無機材料で形成されている。抵抗体保護膜２５としては、例えばガラス保護層２２と同様に、高温下で高強度、耐摩耗性等の機械的特性及び耐熱性、耐熱衝撃性、熱伝導性等の熱的特性に優れたサイアロン（ＳＩＡＬＯＮ）で形成されている。

以上のような構成のヘッド部１１は、以下のようにして製造される。ヘッド部１１の製造方法について説明すると、先ず、図５に示すように、ガラス層２１の原材料となるガラス３１を用意し、次いで、図６に示すように、熱プレス、エッチング又は切削等で、ガラス３１を上面に突部２６を有するガラス層２１に成型する。

次に、図７に示すように、ガラス層２１の突部２６が形成された上面の全面にスパッタ等の薄膜形成技術を用いて、例えばサイアロンからなるガラス保護層２２を所定の厚みとなるように形成する。

次に、詳細を図示しないが、ガラス保護層２２の上面の全面にスパッタ等の薄膜形成技術を用いて、発熱抵抗体２３となる抵抗体膜を高抵抗で耐熱性を有する材料で形成し、一対の電極２４ａ，２４ｂとなる導体膜をアルミニウム等の電気伝導性の良い材料で所定の厚みに形成する。

次に、図８に示すように、例えばフォトリソグラフィ、エッチングで、発熱抵抗体２３及び一対の電極２４ａ，２４ｂをパターン形成し、一対の電極２４ａ，２４ｂ間に発熱部２３ａを形成する。

次に、図９に示すように、スパッタ等の薄膜形成技術を用いて、発熱抵抗体２３及び一対の電極２４ａ，２４ｂ上に、例えばサイアロンからなる抵抗体保護層２５を所定の厚みで形成する。なお、この際に、個別電極２４ｂのフレキシブル基板１５と電気的に接続される部分が露出するように、抵抗体保護層２５を形成する。

次に、図１０に示すように、ガラス層２１の突部２６が形成された面とは反対側の面、即ちサーマルヘッド２の内側となる面に、エッチングや切削等で凹状の溝部２７を形成し、ヘッド部１１を製造する。

なお、溝部２７を切削して形成した後には、溝部２７の内面についた傷を除去するため、溝部２７の内面にフッ酸処理を施してもよい。また、溝部２７は、切削等の機械加工で形成する他、エッチングや熱プレス等で形成してもよい。

以上のようにして製造されたヘッド部１１には、図２に示すように、放熱部材１２が貼り合わされる。放熱部材１２は、例えばアルミニウム等の高い熱伝導性を有する材料からなる。ヘッド部１１では、ガラス層２１の溝部２７が設けられた面に熱伝導性の接着剤等で放熱部材１２が貼り合わされる。

リジット基板１３は、複数の電子部品が設けられており、ヘッド部１１の発熱部２３ａの駆動を制御する制御回路、及び図示しない電源と電気的に接続された配線とが設けられている。リジット基板１３は、電源と電気的に接続された配線が電源用フレキシブル基板１４を介して、ヘッド部１１の共通電極２４ａと電気的に接続されている。これにより、ヘッド部１１は、共通電極２４ａによって、電源からすべての発熱部２３ａに電流が供給される。また、リジット基板１３は、発熱部２３ａの駆動を制御する制御回路が信号用フレキシブル基板１５を介して、ヘッド部１１の個別電極２４ｂと電気的に接続されている。これにより、ヘッド部１１は、発熱部２３ａがリジット基板１３の制御回路により制御される。

リジット基板１３は、電源用フレキシブル基板１４及び信号用フレキシブル基板１５を放熱部材１２側に湾曲させて、放熱部材１２の側面に配置し、ネジ等の固定部材１６で固定される。リジット基板１３は、フレキシブル基板１２を放熱部材１２側に湾曲させて、放熱部材１２の側面に配置することで、サーマルヘッド２を小型化することができる。

以上のようなヘッド部１１は、印刷する際、画像や文字データに基づいて、所望の色及び濃度を出すことができるように、リジット基板１３の制御回路より一対の電極２４ａ，２４ｂに印加される電流及び電流の印加時間が制御され、電流が印加された一対の電極２４ａ，２４ｂにより発熱部２３ａを所定時間発熱させ、インクリボン３の色材を印刷媒体４に熱転写して、印刷する。

このヘッド部１１を用いたサーマルヘッド２では、ガラス層２１と発熱抵抗体２３との間に軟化点が高く、高硬度の無機材料からなるガラス保護層２２が設けられているため、色材を熱転写する際に発生した発熱部２３ａの熱エネルギが直接ガラス層２１に伝わらず、熱エネルギによってガラス層２１、特に厚みの薄い突部２６が変形したり、溶解することを防止できる。また、サーマルヘッド２では、ガラス層２１と発熱抵抗体２３との間にガラス保護層２２が設けられているため、インクリボン３を押圧する際の圧力により、ガラス層２１、特に厚みの薄い突部２６が割れたりすることも防止できる。これにより、このサーマルヘッド２では、熱エネルギによるガラス層２１の変形や溶解を防止でき、インクリボン３を押圧する際の圧力によるガラス層２１の変形や破損、及び印刷を速度を上げた際にインクリボン３との摩擦力が高くなってもガラス層２１の変形や破損を防止できるため、突部２６の形状を維持できる。これにより、このサーマルヘッド２では、突部２６の形状を維持できるため、インクリボン３に熱エネルギを適切に印加することができ、所望の色及び濃度を出すことができ、高品位な画像や文字を高速で印刷することができる。

また、このサーマルヘッド２では、縁なしの画像を印刷する際に、印刷媒体４と対向していない両端の発熱部２３ａが高温になりやすいが、高温になっても、ガラス層２１と発熱抵抗体２３との間にガラス保護層２２が設けられていることによって、その熱エネルギにより両端及び両端近傍のガラス層２１が変形したり、溶解することを防止できる。これにより、このサーマルヘッド２では、縁なしの画像を印刷する際に、印刷媒体４の端部まで所望の色及び濃度を出すことができ、印刷媒体４の端部まで高品位な画像や文字を高速で印刷することができる。

また、上述したサーマルヘッド２では、ガラス層２１と発熱抵抗体２３との間にガラス保護層２２を設けたヘッド部１１に代えて、図１１に示すようなヘッド部４０を備えていてもよい。ヘッド部４０は、ガラス層４１の突部４２上に、発熱抵抗体４３、一対の電極４４ａ，４４ｂ及び抵抗体保護層４５が設けられ、ガラス層４１の溝部４６側の内面にガラス層４１を保護するガラス保護層４７が設けられていることを特徴とする。なお、ヘッド部４０のガラス層４１、発熱抵抗体４３、一対の電極４４ａ，４４ｂ、抵抗体保護層４５は、上述したサーマルヘッド２のガラス層２１、発熱抵抗体２３、一対の電極２４ａ，２４ｂ、抵抗体保護層２５と同一のものであり、詳細な説明を省略する。このヘッド部４０では、発熱抵抗体４３の一対の電極４４ａ，４４ｂ間から露出している部分が発熱する発熱部４３ａとなる。ガラス層４１は、上面に、発熱抵抗体４３、一対の電極４４ａ，４４ｂ、抵抗体保護層４５が形成されるものであり、ヘッド部４０のベース層となる。

このヘッド部４０は、ガラス層４１の溝部４６側の内面にガラス保護層４７が設けられている。このガラス保護層４７は、上述したヘッド部１１のガラス保護層２２と同様に、ガラス層４１よりも軟化点が高く、高硬度の無機材料で形成され、例えば高温下で高強度、耐摩耗性等の機械的特性及び耐熱性、耐熱衝撃性、熱伝導性等の熱的特性に優れたサイアロン（ＳＩＡＬＯＮ）で形成されている。したがって、ガラス保護層４７は、ヘッド部４０の最も外側に設けられた抵抗体保護層４５と同じ材料で形成されるため、抵抗体保護層４５と線膨張係数が同じになる。

このヘッド部４０では、ガラス層４１の溝部４６側の内面に設けたガラス保護層４７と、最も外側の面に設けた抵抗体保護層４５とを同じ材料で形成し、ガラス層４１を抵抗体保護層４５とガラス保護層４７とで挟んでいる。ヘッド部４０では、同じ材料で抵抗体保護層４５とガラス保護層４７とを形成することで抵抗体保護層４５とガラス保護層４７との線膨張が同じになるため、抵抗体保護層４５とガラス保護層４７とでガラス層４１を挟むことによって、ガラス層４１と抵抗体保護層４５の線膨張係数が異なっていても、熱エネルギによりガラス層４１が抵抗体保護層４５側に反ることを防止できる。

このようなヘッド部４０を製造する際には、先ず、上述したヘッド部１１の製造工程において、ガラス保護層２２を設ける工程を除き、ガラス層２１に溝部２７を形成する工程まで同様の方法で行い、ガラス層４１に溝部４６を設ける。続いて、図１１に示すように、ガラス層４１の溝部２７側の内面にスパッタ等の薄膜形成技術を用いて、ガラス層４１を保護するガラス保護層４７を所定の厚みとなるように形成し、ヘッド部４０を製造する。

ヘッド部４０では、抵抗体保護層４５とガラス保護層４７とを同じ材料で形成することによって、線膨張が同じになるため、ガラス層４１をガラス保護層４７と抵抗体保護層４５とで挟むことによって、ガラス層４１と抵抗体保護層４５の線膨張係数が異なっていても、ガラス層４１が抵抗体保護層４５側に反ることを防止することができる。これにより、このヘッド部４０を備えるサーマルヘッド２では、ガラス層４１の変形による発熱抵抗体４３の変形やひび割れを防止できるため、インクリボン３に熱エネルギを適切に印加でき、高品位な画像や文字を高速で印刷することができる。

また、このヘッド部４０を用いたサーマルヘッド２では、縁なしの画像を印刷する際に、両端の発熱部４３ａが高温となっても、同じ材料で形成された抵抗体保護層４５とガラス保護層４７とでガラス層４１を挟むことによって、ガラス層４１の反りを防止できる。これにより、このサーマルヘッド２では、印刷媒体４の端部まで高品位な画像や文字を高速で印刷することができる。

また、このヘッド部４０は、ガラス保護層４７をサイアロン等の熱伝導性の良い無機材料で形成することによって、上述したヘッド部１１と同様にサーマルヘッド２の応答性をさらに良好にすることができる。また、このヘッド部４０は、ガラス保護層４７を形成する材料の熱伝導率やガラス保護保護層４７の厚みを調整することによって、上述したヘッド部１１と同様に、サーマルヘッド２の応答性や熱効率を調整することができる。

また、上述したサーマルヘッド２では、ヘッド部１１に代えて、図１２に示すヘッド部５０を備えていてもよい。ヘッド部５０は、ガラス層５１の突部５２側の面に第１のガラス保護層５３、発熱抵抗体５４、一対の電極５５ａ，５５ｂ及び抵抗体保護層５６を順次設け、ガラス層５１の溝部５７側の内面に第２のガラス層５８が設けられていることを特徴とする。なお、このヘッド部５０において、ガラス層５１、発熱抵抗体５４、一対の電極５５ａ，５５ｂ、抵抗体保護層５６は、上述したヘッド部１１のガラス層２１、発熱抵抗体２３、一対の電極２４ａ，２４ｂ、抵抗体保護層２５と同一であり、詳細な説明を省略する。このヘッド部５０では、発熱抵抗体５４の一対の電極５５ａ，５５ｂ間から露出した部分が発熱する発熱部５４ａとなる。ガラス層５１は、上面に、第１のガラス層５３、発熱抵抗体５４、一対の電極５５ａ，５５ｂ、抵抗体保護層５６が形成されるものであり、ヘッド部５０のベース層となる。

第１のガラス保護層５３及び第２のガラス保護層５８は、上述したヘッド部１１のガラス保護層２２と同様に、ガラス層５１よりも軟化点が高く、高硬度の無機材料で形成され、例えば高温下で高強度、耐摩耗性等の機械的特性及び耐熱性、耐熱衝撃性、熱伝導性等の熱的特性に優れたサイアロン（ＳＩＡＬＯＮ）で形成されている。

このヘッド部５０を製造する際には、上述したヘッド部１１の製造方法と同様の方法で、ガラス層５１上に第１のガラス保護層５３、発熱抵抗体５４、一対の電極５５ａ，５５ｂ、抵抗体保護層５６を形成し、ガラス層５１に溝部５７を形成する。そして、ガラス層５１の溝部５７の内面に、第２のガラス保護層５８をスパッタ等の薄膜形成技術により所定の厚みとなるように形成し、ヘッド部５０を製造する。

このヘッド部５０では、ガラス層５１と発熱抵抗体５４との間に第１のガラス保護層５３を設けることによって、発熱部５４ａから発生した熱エネルギが直接ガラス層５１に伝わらないため、熱エネルギによりガラス層５１、特に厚みの薄い突部５２が変形したり、溶解することを防止でき、且つガラス層５１の溝部５７側の内面に第２のガラス保護層５８を設け、第２のガラス保護層５８と同じ材料で形成された抵抗体保護層５６でガラス層５１を挟むことによって、ガラス層５１と抵抗体保護層５６の線膨張係数が異なっていても、熱エネルギによってガラス層５１が抵抗体保護層５６側に反ることを防止でき、ガラス層５１、特に厚みの薄い突部５２の変形による発熱抵抗体４３の変形やひび割れを防止できる。これにより、このヘッド部５０では、上述したヘッド部１１やヘッド部４０よりも、ガラス層５１全体の変形や溶解を防止でき、ガラス層５１の突部５２や発熱抵抗体５４の形状を維持できるため、インクリボン３に熱エネルギを適切に印加できる。これにより、ヘッド部５０を備えたサーマルヘッド２では、高品位な画像や文字を高速印刷することができる。

また、このヘッド部５０では、ガラス層５１の表面に設けた第１のガラス保護層５３によって、上述したヘッド部１１のように、インクリボン３を押圧する際の圧力によるガラス層５１の変形や破損、及び印刷を速度を上げた際にインクリボン３との摩擦力が高くなっても変形や破損することを防止できる。

また、ヘッド部５０は、ガラス層５１の突部５２側の表面及び溝部５７側の内面の両方に、ガラス層２１を保護する第１のガラス保護層５６及び第２のガラス保護層５８が設けられているため、図４に示すように突部２６側の表面のみにガラス保護層２５を設けたヘッド部１１や図１１に示すように溝部２６側の内面にのみにガラス保護層４７を設けたヘッド部４０よりも、発熱抵抗体５４の変形やひび割れをより防止できる。したがって、このヘッド部５０を備えるサーマルヘッド２では、ヘッド部１１やヘッド部４０を用いた場合よりも、より高品位な画像や文字を高速で印刷することができ、縁なしの画像を印刷する場合にも、端部まで高品位な画像や文字を印刷することができる。

また、ヘッド部５０では、第１のガラス層５３及び第２のガラス保護層５８の材料や厚みを調整することにより、上述したヘッド部１１と同様にサーマルヘッド２の応答性や熱効率を調整することができる。

なお、サーマルヘッド２は、上述では家庭用のプリンタ装置１でポストカードを印刷する場合を例に挙げて説明したが、家庭用のプリンタ装置１に限定されず、業務用にプリンタ装置にも適用でき、ポストカードの他に、Ｌサイズのフォト用紙や普通紙等にも適用でき、大きさは特に限定されず、高速印刷することができる。

本発明を適用したサーマルヘッドが設けられたプリンタ装置を示す概略図である。 同サーマルヘッドの斜視図である。 同サーマルヘッドを示す平面図である。 図３中における線分Ｘ−Ｘにおける断面図である。 ガラス層の原材料となるガラスを示す断面図である。 ガラス層を示す断面図である。 ガラス層上にガラス保護層を設けた状態を示す断面図である。 ガラス保護層上に発熱抵抗体及び一対の電極を設けた状態を示す断面図である。 発熱抵抗体及び一対の電極上に抵抗体保護層を設けた状態を示す断面図である。 ガラス層の溝部を設けた状態を示す断面図である。 本発明を適用したサーマルヘッドの他の例を示す断面図である。 本発明を適用したサーマルヘッドの他の例を示す断面図である。 従来のサーマルヘッドを示す断面図である。 本発明の関連技術として説明するサーマルヘッドの断面図である。 本発明の関連技術として説明するサーマルヘッドの断面図である。

符号の説明

１ プリンタ装置、２ サーマルヘッド、３ インクリボン、４ 印刷媒体、５ プラテン、１１ ヘッド部、１２ 放熱部材、１３ リジット基板、１４ 電源用フレキシブル基板、１５ 信号用フレキシブル基板、２１ ガラス層、２２ ガラス保護層、２３ 発熱抵抗体、２４ａ，２４ｂ 電極、２５ 抵抗体保護層、２６ 突部、２７ 溝部

Claims (9)

1. 内側に溝部が形成されたガラス層と、
   上記ガラス層の外側に設けられ、上記ガラス層を保護するガラス保護層と、
   上記ガラス保護層上に設けられる発熱抵抗体と、
   上記発熱抵抗体の両側に設けられる一対の電極と、
   少なくとも上記発熱抵抗体上に設けられ、上記発熱抵抗体を保護する抵抗体保護層とを備えることを特徴とするサーマルヘッド。
2. 上記ガラス保護層は、上記ガラス層の軟化点よりも高い軟化点を有する材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載のサーマルヘッド。
3. 内側に溝部が形成されたガラス層と、上記ガラス層の外側に設けられ、上記ガラス層を保護するガラス保護層と、上記ガラス保護層上に設けられる発熱抵抗体と、上記発熱抵抗体の両側に設けられる一対の電極と、少なくとも上記発熱抵抗体上に設けられ、上記発熱抵抗体を保護する抵抗体保護層とを有するサーマルヘッドを備えることを特徴とするプリンタ装置。
4. 内側に溝部が形成されたガラス層と、
   上記ガラス層の外側に設けられる発熱抵抗体と、
   上記発熱抵抗体の両側に設けられる一対の電極と、
   少なくとも上記発熱抵抗体上に設けられ、上記発熱抵抗体を保護する抵抗体保護層と、
   上記ガラス層の上記溝部側の内面に設けられ、上記ガラス層を保護するガラス保護層とを備えることを特徴とするサーマルヘッド。
5. 上記ガラス保護層は、上記ガラス層の軟化点よりも高い軟化点を有する材料で形成されていることを特徴とする請求項４記載のサーマルヘッド。
6. 内側に溝部が形成されたガラス層と、上記ガラス層の外側に設けられる発熱抵抗体と、上記発熱抵抗体の両側に設けられる一対の電極と、少なくとも上記発熱抵抗体上に設けられ、上記発熱抵抗体を保護する抵抗体保護層と、上記ガラス層の上記溝部側の内面に設けられ、上記ガラス層を保護するガラス保護層とを有するサーマルヘッドを備えることを特徴とするプリンタ装置。
7. 内側に溝部が形成されたガラス層と、
   上記ガラス層の外側に設けられ、上記ガラス層を保護する第１のガラス保護層と、
   上記第１のガラス保護層上に設けられる発熱抵抗体と、
   上記発熱抵抗体の両側に設けられる一対の電極と、
   少なくとも上記発熱抵抗体上に設けられ、上記発熱抵抗体を保護する抵抗体保護層と、
   上記ガラス層の上記溝部側の内面に設けられ、上記ガラス層を保護する第２のガラス保護層とを備えることを特徴とするサーマルヘッド。
8. 上記第１のガラス保護層及び上記第２のガラス保護層は、上記ガラス層の軟化点よりも高い軟化点を有する材料で形成されていることを特徴とする請求項７記載のサーマルヘッド。
9. 内側に溝部が形成されたガラス層と、上記ガラス層の外側に設けられ、上記ガラス層を保護する第１のガラス保護層と、上記第１のガラス保護層上に設けられる発熱抵抗体と、上記発熱抵抗体の両側に設けられる一対の電極と、少なくとも上記発熱抵抗体上に設けられ、上記発熱抵抗体を保護する抵抗体保護層と、上記ガラス層の上記溝部側の内面に設けられ、上記ガラス層を保護する第２のガラス保護層とを有するサーマルヘッドを備えることを特徴とするプリンタ装置。

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