JP2009184109A - サーマルヘッド及びサーマルプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】必要な接着強度を確保しつつ、空隙部内への接着剤の流入を抑制し、空隙部による発熱部からの不要な放熱の抑制効果が確実に得られるようにすることで、良好な熱効率及び応答性を確保し、消費電力を減らすとともに、高速印画を可能とする。
【解決手段】突部１１ｂ及び突部１１ｂに対向する凹状の空隙部１１ａが形成されたガラス基板１１と、空隙部１１ａの開口面を塞ぐようにしてガラス基板１１に接着される放熱板４０とを備え、放熱板４０は、空隙部１１ａと反対側に凹む溝部４１を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、発熱素子が配列された突部と記録媒体とを押圧させるとともに、発熱素子を駆動して発熱させることにより、記録媒体に対して画像を形成するサーマルヘッド及びサーマルプリンタに係るものである。そして、詳しくは、良好な熱効率及び応答性が確実に得られるようにする技術に関するものである。

従来から、突部に発熱抵抗体（発熱素子）を配列したサーマルヘッドと、サーマルヘッドに対向するように設けられたプラテンローラとを備えるサーマルプリンタが知られている。このようなサーマルプリンタは、サーマルヘッドの突部とプラテンローラ上に搬送された印画紙（記録媒体）とを押圧させて画像を形成するようになっている。なお、突部と印画紙との押圧は、サーマルヘッドを移動させる場合と、プラテンローラを移動させる場合とがある。

ここで、サーマルプリンタには、画像形成方式として昇華方式や感熱方式等があるが、いずれの方式であっても、サーマルヘッドの発熱抵抗体に対して階調レベルに応じた選択的な通電を行い、その際に発生する熱エネルギを利用して画像を形成している。例えば、昇華方式のサーマルプリンタの場合には、インクリボンを介して印画紙にサーマルヘッドの突部を押圧し、発熱抵抗体を駆動して発熱させると、インクリボン上のインクが発熱抵抗体の熱エネルギに比例して印画紙上に昇華され、印画が行われる。

このように、サーマルヘッドは、印画のために発熱抵抗体を発熱させるものであるが、印画の際に発熱抵抗体から発生した熱は、その大半が印画紙とは反対方向に伝達され、放熱されてしまう。そのため、高速に印画しようとすれば、発熱抵抗体を直ちに高温にする必要があるが、そうすると、消費電力が大きくなるという問題がある。特に、家庭用のサーマルプリンタでは、省電力化を図りつつ印画速度を上げることが求められているので、サーマルヘッドの熱効率を改善し、消費電力を下げなければならない。

そこで、サーマルプリンタの消費電力を減らし、高品位な画像や文字を高速で印画するため、サーマルヘッドの熱効率及び応答性を向上させる技術が知られている。すなわち、発熱抵抗体を配列したガラス基板に空隙部を形成し、空隙部内の空気層により、発熱抵抗体から発生した熱がガラス基板側に放熱されにくくして熱効率を向上させるとともに、空隙部によってガラス基板の蓄熱量を少なくして応答性を向上させるようにした技術である（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−２４５６７５号公報

図１３は、上記の特許文献１に開示された従来のサーマルヘッド１１０を示す縦断面図である。
図１３に示すように、サーマルヘッド１１０は、縦断面が略円弧状の突部１１１ａが形成されたガラス基板１１１上に、発熱抵抗体１１２と、発熱抵抗体１１２を発熱させるための電源電極１１３ａ及び駆動電極１１３ｂと、発熱抵抗体１１２、電源電極１１３ａ、及び駆動電極１１３ｂを保護する保護膜１１４とが順次積層されたものである。そして、電源電極１１３ａと駆動電極１１３ｂとの間で発熱抵抗体１１２が露出した部分が実際に熱エネルギを発生する発熱部１１２ａとなっている。

ここで、発熱部１１２ａは、発熱部１１２ａをインクリボン及び印画紙に押圧できるように、突部１１１ａ上に設けられている。また、突部１１１ａが形成されたガラス基板１１１には、突部１１１ａと対向する凹状の空隙部１１１ｂも形成されている。そして、空隙部１１１ｂ内は、空気で満たされるようになっている。さらにまた、ガラス基板１１１の下側には、空隙部１１１ｂの開口面を塞ぐようにして放熱板１１５が接着剤１１６で接着されている。

このようなサーマルヘッド１１０は、ガラス基板１１１を構成しているガラスよりも熱伝導率が低い空気の特性により、空隙部１１１ｂの熱伝導率が低くなる。そのため、ガラス基板１１１の突部１１１ａ上に設けられた発熱部１１２ａからガラス基板１１１側への放熱が抑制されるので、突部１１１ａに押圧されたインクリボン側に伝達される熱エネルギが大きくなる。その結果、印画の際に、インクリボン上のインクをその昇華温度まで上げるために必要な消費電力が少なくなり、サーマルヘッド１１０の熱効率が向上する。

また、空隙部１１１ｂによってガラス基板１１１の突部１１１ａの厚さが薄くなり、ガラス基板１１１の蓄熱量が少なくなるため、ガラス基板１１１内に蓄熱されてしまう熱エネルギを短時間で放熱できるようになる。その結果、インクリボン上のインクを昇華させないとき（発熱部１１２ａを発熱させないとき）に、直ちに発熱部１１２ａの温度が下がるので、サーマルヘッド１１０の応答性が向上する。

しかし、図１３に示すサーマルヘッド１１０では、ガラス基板１１１と放熱板１１５とを接着させる際に接着剤１１６が空隙部１１１ｂ内に流入し、空隙部１１１ｂの容積が減ることがあるという問題があった。すなわち、接着のためにガラス基板１１１と放熱板１１５とを押圧すると、硬化していない余分な接着剤１１６が流れて空隙部１１１ｂ内に入り込むことがあり、そうすると、空隙部１１１ｂ内の空気量が少なくなってしまう。

図１４は、従来のサーマルヘッド１１０において、空隙部１１１ｂ内に接着剤１１６が流入した状態を示す縦断面図である。
図１４に示すように、ガラス基板１１１と放熱板１１５とは、接着剤１１６によって接着されている。そして、接着の際の圧力により、空隙部１１１ｂの両側に塗布されていた接着剤１１６の一部が空隙部１１１ｂ内に入り込み、そのまま硬化している。

このように、空隙部１１１ｂ内に接着剤１１６が入り込むと、入り込んだ接着剤１１６ａの容量分だけ空隙部１１１ｂ内の空気量が少なくなる。すると、ガラス基板１１１を構成するガラスよりも熱伝導率が低い空気によって空隙部１１１ｂの熱伝導率を低くし、発熱部１１２ａからガラス基板１１１側への放熱を抑制しようとする効果が薄れてしまう。この場合、空隙部１１１ｂ内に余分な接着剤１１６ａが流入しないように、予め接着剤１１６を薄く塗布しておくことが考えられるが、そうすると、印画時でもガラス基板１１１と放熱板１１５とが剥離しないだけの接着強度を確保することが難しくなる。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、必要な接着強度を確保しつつ、空隙部内への接着剤の流入を抑制し、空隙部による発熱部からの不要な放熱の抑制効果が確実に得られるようにすることで、良好な熱効率及び応答性を確保し、消費電力を減らすとともに、高速印画を可能とすることである。

本発明は、以下の解決手段により、上述の課題を解決する。
本発明の請求項１に記載の発明は、発熱素子が配列された突部と記録媒体とを押圧させるとともに、前記発熱素子を駆動して発熱させることにより、記録媒体に対して画像を形成するサーマルヘッドであって、前記突部及び前記突部に対向する凹状の空隙部が形成されたヘッド本体部と、前記空隙部の開口面を塞ぐようにして前記ヘッド本体部に接着される放熱部材とを備え、前記放熱部材は、前記空隙部と反対側に凹む溝部を備えることを特徴とする。

本発明の請求項５に記載の発明は、発熱素子が配列された突部と記録媒体とを押圧させるとともに、前記発熱素子を駆動して発熱させることにより、記録媒体に対して画像を形成するサーマルヘッドであって、前記突部及び前記突部に対向する凹状の空隙部が形成されたヘッド本体部と、前記空隙部の開口面を塞ぐようにして前記ヘッド本体部に接着される放熱部材とを備え、前記ヘッド本体部は、前記空隙部と平行な凹状の副空隙部を備えることを特徴とする。

本発明の請求項６に記載の発明は、発熱素子が配列された突部と記録媒体とを押圧させるとともに、前記発熱素子を駆動して発熱させることにより、記録媒体に対して画像を形成するサーマルヘッドを備えるサーマルプリンタであって、前記サーマルヘッドは、前記突部及び前記突部に対向する凹状の空隙部が形成されたヘッド本体部と、前記空隙部の開口面を塞ぐようにして前記ヘッド本体部に接着される放熱部材とを備え、前記放熱部材は、前記空隙部と反対側に凹む溝部を備えることを特徴とする。

本発明の請求項７に記載の発明は、発熱素子が配列された突部と記録媒体とを押圧させるとともに、前記発熱素子を駆動して発熱させることにより、記録媒体に対して画像を形成するサーマルヘッドを備えるサーマルプリンタであって、前記サーマルヘッドは、前記突部及び前記突部に対向する凹状の空隙部が形成されたヘッド本体部と、前記空隙部の開口面を塞ぐようにして前記ヘッド本体部に接着される放熱部材とを備え、前記ヘッド本体部は、前記空隙部と平行な凹状の副空隙部を備えることを特徴とする。

（作用）
上記の請求項１及び請求項６に記載の発明は、凹状の空隙部が形成されたヘッド本体部と、空隙部の開口面を塞ぐようにしてヘッド本体部に接着される放熱部材とを備え、放熱部材は、空隙部と反対側に凹む溝部を備えている。また、上記の請求項５及び請求項７に記載の発明は、凹状の空隙部が形成されたヘッド本体部と、空隙部の開口面を塞ぐようにしてヘッド本体部に接着される放熱部材とを備え、ヘッド本体部は、空隙部と平行な凹状の副空隙部を備えている。そのため、放熱部材の溝部又はヘッド本体部の副空隙部が余分な接着剤の逃げ場となる。

上記の発明によれば、放熱部材の溝部又はヘッド本体部の副空隙部が余分な接着剤の逃げ場となるので、空隙部内への接着剤の流入が抑制される。そのため、空隙部による発熱部からの不要な放熱の抑制効果が確実に得られるようになり、良好な熱効率及び応答性が確保される。したがって、消費電力を減らすことができるだけでなく、高速印画が可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態のサーマルヘッド１０を備えるサーマルプリンタ１を示す概略の側面図である。
また、図２は、第１実施形態のサーマルヘッド１０の周辺部を示す斜視図である。
図１及び図２に示すように、サーマルプリンタ１は、印画紙２（記録媒体）に対し、インクリボン３上のインクを昇華させて画像を形成する昇華型のものである。すなわち、サーマルヘッド１０によって発生した熱エネルギでインクリボン３上のインクを昇華させ、印画紙２上にカラー画像や文字を印画する。

このサーマルプリンタ１は、サーマルヘッド１０と、サーマルヘッド１０と対向する位置に設けられたプラテンローラ４と、インクリボン３の走行をガイドするリボンガイド５ａ，５ｂと、サーマルヘッド１０とプラテンローラ４との間に押圧された印画紙２を搬送するキャプスタンローラ６と、キャプスタンローラ６と対向して従動回転するピンチローラ７と、印画後の印画紙２を排紙する排紙ローラ８と、印画紙２をサーマルヘッド１０側に向けて逆向きに搬送させる搬送ローラ９とを備えている。また、サーマルヘッド１０は、サーマルプリンタ１の筐体側の取付け部材１ａにネジで取り付けられている。

ここで、インクリボン３は、長尺の樹脂フィルムからなるものであり、図１に示すように、供給スプール３ａと巻取りスプール３ｂとの間に巻き回された状態で、インクカートリッジに収納されている。そして、樹脂フィルムの一方の面に、Ｙ（イエロ）、Ｍ（マゼンタ）、及びＣ（シアン）の３色のインクと、印画された画像や文字の保存性を向上させるためのラミネートインクとが繰り返し塗布されている。また、インクリボン３は、サーマルヘッド１０に対してインクリボン３の供給側と巻取り側とに設けられたリボンガイド５ａ，５ｂにより、サーマルヘッド１０とプラテンローラ４との間にガイドされる。

このようなサーマルプリンタ１によって印画を行うには、図２に示すように、サーマルヘッド１０のヘッド部１０ａとプラテンローラ４との間で印画紙２及びインクリボン３を押圧する。そして、図１に示す巻取りスプール３ｂを回転させてインクリボン３を巻取り方向（図１の左方向）に走行させる。また、キャプスタンローラ６及び排紙ローラ８を回転させることにより、キャプスタンローラ６とピンチローラ７との間に挟み込んだ印画紙２を排紙方向（図１の矢印Ａ方向）に搬送する。この状態でサーマルヘッド１０からインクリボン３に熱エネルギを加えると、印画紙２と重なり合っているＹ（イエロ）のインクが昇華され、印画紙２上に転写される。

次に、Ｙ（イエロ）のインクが転写された印画紙２の画像形成部にＭ（マゼンタ）のインクを転写する。そのため、搬送ローラ９を回転させ、印画紙２をサーマルヘッド１０側（図１の矢印Ｂ方向）に逆送りし、印画紙２の画像形成開始端がサーマルヘッド１０に対向するようになる位置まで戻す。また、インクリボン３のＭ（マゼンタ）のインクをサーマルヘッド１０に対向させる。そして、Ｙ（イエロ）のインクを転写する際と同様に、印画紙２を排紙方向（図１の矢印Ａ方向）に搬送しながらサーマルヘッド１０からインクリボン３に熱エネルギを加え、Ｍ（マゼンタ）のインクを昇華して、印画紙２上に転写する。さらに、Ｍ（マゼンタ）のインクを転写する際と同様にして、Ｃ（シアン）のインク及びラミネートインクを印画紙２に順次転写し、カラー画像や文字を印画するとともに、画像等の保存性を向上させた後、排紙ローラ８によって排紙する。

図３は、第１実施形態のサーマルヘッド１０の全体を示す斜視図である。
図３に示すように、サーマルヘッド１０は、ヘッド部１０ａと放熱板４０（本発明における放熱部材に相当するもの）とによって構成されたものである。そして、ヘッド部１０ａは、印画紙２（図２参照）の搬送方向に対して直交方向（図３の矢印Ｌ方向）に、印画紙２の幅よりも長くなっている。そのため、印画紙２の幅方向両端の余白を無くした縁なしの画像を形成することができる。

また、サーマルヘッド１０によって画像を形成するため、ヘッド部１０ａの両端には、一端がヘッド部１０ａと電気的に接続され、他端が電源と接続された電源用フレキシブル基板６１が設けられている。さらにまた、ヘッド部１０ａの両端の電源用フレキシブル基板６１の間には、一端がヘッド部１０ａと電気的に接続され、他端が制御回路と電気的に接続された駆動用フレキシブル基板６２が複数並設されている。そして、電源用フレキシブル基板６１及び駆動用フレキシブル基板６２は、ヘッド部１０ａとの間に、導電性粒子を含む絶縁樹脂材料からなるフィルム（例えば、異方性導電性フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film ））を介在させて接続されている。

ここで、サーマルヘッド１０は、熱エネルギを発生するヘッド部１０ａに、発生した熱を放熱させる放熱板４０が接着されている。すなわち、非印画時に、ヘッド部１０ａの余分な熱を放熱板４０に逃がすようになっている。なお、放熱板４０の接着剤５０（図示せず）には、熱伝導性のあるフィラ等が含有されている。

図４は、第１実施形態のサーマルヘッド１０を部分的に示す斜視図である。
また、図５は、第１実施形態のサーマルヘッド１０を示す縦断面図である。
図４及び図５に示すように、サーマルヘッド１０のヘッド部１０ａは、ガラス基板１１（本発明におけるヘッド本体部に相当するもの）と、ガラス基板１１上に配列された発熱抵抗体１２（本発明における発熱素子に相当するもの）と、この発熱抵抗体１２を発熱させるための電源電極１３ａ及び駆動電極１３ｂと、発熱抵抗体１２、電源電極１３ａ、及び駆動電極１３ｂ上に設けられた保護膜３０とを備えている。そして、このヘッド部１０ａに放熱板４０が接着剤５０（図５参照）によって接着されてサーマルヘッド１０が構成されている。

ヘッド部１０ａには、発熱抵抗体１２から熱エネルギを発生させるため、電源電極１３ａに、電源用フレキシブル基板６１（図３参照）がＡＣＦ（異方性導電性フィルム）を介して電気的に接続されている。また、駆動電極１３ｂには、駆動用フレキシブル基板６２（図４参照）がＡＣＦ（異方性導電性フィルム）を介して電気的に接続されている。

ここで、ガラス基板１１は、ヘッド部１０ａの本体となるものであり、例えば、軟化点が５００℃程度で、熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ程度のガラスで矩形状に形成されている。そして、このガラス基板１１には、凹状の空隙部１１ａが形成されている。なお、ガラス基板１１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料から形成されたものであるが、本発明におけるヘッド本体部をガラス基板１１とせず、人工水晶や人造ルビー、人造サファイヤ等の合成宝石、人造石、高密度セラミック等からなる支持基板としても良い。

また、ガラス基板１１は、発熱抵抗体１２が配列された突部２０ａを有している。この突部２０ａは、ガラス基板１１の幅方向の中央部であって、長さ方向（図４の矢印Ｌ方向）に、縦断面が略円弧状に形成されたものである。そのため、インクリボン３（図２参照）と対向する面が略円弧状の突部２０ａとなり、突部２０ａ上に配列された発熱抵抗体１２とインクリボン３との当たりが良くなる。その結果、発熱抵抗体１２が発生する熱エネルギをインクリボン３に効率的に伝達できる。

発熱抵抗体１２は、熱エネルギを発生するものであり、上記のように、ガラス基板１１の突部２０ａ上に配列されている。この発熱抵抗体１２は、例えば、Ｔａ（タンタル）−ＳｉＯ_２ （二酸化ケイ素）、Ｎｂ（ニオブ）−ＳｉＯ_２ （二酸化ケイ素）等、温度が上昇すると抵抗値も上昇する材料（抵抗値の温度依存性が正特性を持った材料）からなっている。そして、電源電極１３ａ及び駆動電極１３ｂの間から露出した発熱抵抗体１２の部分が実際に熱エネルギを発生する発熱部１２ａとなり、突部２０ａ上に矩形状に設けられている。また、発熱部１２ａは、発生する熱エネルギを分散させるため、転写させたいインクのドットサイズよりもやや大きく形成されている。

ここで、発熱抵抗体１２として、抵抗値の温度依存性が正特性の材料を使用するのは、発熱部１２ａの異常な温度上昇を自己抑制できるようにするためである。すなわち、従来から一般的に使用されている材料は、温度依存性のないものや少ないものであった。しかしながら、温度依存性が正特性であると、温度が上昇すると抵抗値も上昇するので、発熱抵抗体１２に流れる電流が減少する。そのため、発熱量も減少し、自己抑制的に温度上昇が抑えられることとなる。その結果、温度上昇に起因した抵抗値の永久変化や破壊限界が改善され、耐久性及び信頼性が向上する。

また、発熱抵抗体１２への通電初期は、発生した熱が周囲に吸収されてしまうので、急峻な温度上昇を実現できず、先鋭性を欠いた画質となってしまう。そして、この状況は、急峻な温度変化を要求する印画を行う場合も同様である。しかしながら、抵抗値の温度依存性が正特性の材料であれば、通電開始によって温度が上昇すると発熱抵抗体１２の抵抗値も上昇し、大きな電力が印加されるようになる。その結果、発熱量が大きくなり、温度上昇の立上り特性が改善される。

電源電極１３ａ及び駆動電極１３ｂは、電源からの電流を発熱抵抗体１２に供給するとともに、発熱抵抗体１２を駆動して、発熱部１２ａを発熱させるためのものである。この電源電極１３ａ及び駆動電極１３ｂは、例えば、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｕ（金）、Ｃｕ（銅）等の電気伝導性の良い材料からなるもので、図４に示すように、電源電極１３ａは、すべての発熱抵抗体１２と電気的に接続された共通電極であり、駆動電極１３ｂは、発熱抵抗体１２ごとに個別に接続された個別電極となっている。

また、電源電極１３ａ（共通電極）は、ガラス基板１１の突部２０ａを挟んで、電源用フレキシブル基板６１（図３参照）が貼り合わされた側とは反対側に設けられているが、端部の両側がガラス基板１１の短辺に沿って電源用フレキシブル基板６１側に導かれ、電源用フレキシブル基板６１とＡＣＦ（異方性導電性フィルム）を介して電気的に接続されている。そのため、電源用フレキシブル基板６１を介して電源と接続され、すべての発熱抵抗体１２に電流が供給されることとなる。

さらにまた、駆動電極１３ｂ（個別電極）は、ガラス基板１１の突部２０ａを挟んで、駆動用フレキシブル基板６２（図４参照）が貼り合わされている側に設けられている。そして、発熱抵抗体１２の駆動を制御する制御回路と接続された駆動用フレキシブル基板６２とＡＣＦ（異方性導電性フィルム）を介して電気的に接続されている。そのため、制御回路によって選択された発熱抵抗体１２に所定時間だけ電流を供給することにより、その発熱抵抗体１２の発熱部１２ａが発熱し、その発熱エネルギによってインクリボン３（図２参照）のインクが昇華し、印画紙２（図２参照）に転写される温度まで上昇する。

さらに、電源電極１３ａ及び駆動電極１３ｂは、絶縁樹脂材料からなるＡＣＦ（異方性導電性フィルム）を介して電源用フレキシブル基板６１（図３参照）及び駆動用フレキシブル基板６２（図４参照）と接続されているので、発熱部１２ａで発生した熱が電源電極１３ａや駆動電極１３ｂを通して電源用フレキシブル基板６１や駆動用フレキシブル基板６２側に放熱されることが防止される。そのため、発熱部１２ａから発生した熱の無駄な放熱が抑えられ、熱効率が向上する。

保護膜３０は、ヘッド部１０ａの最も外側に設けられたものである。そして、発熱抵抗体１２（発熱部１２ａ）、電源電極１３ａ、及び駆動電極１３ｂを覆うことにより、ヘッド部１０ａとインクリボン３（図２参照）とが当接した際の摩擦等から発熱部１２ａ等を保護している。この保護膜３０には、摺動性や耐摩耗性を有する材料が用いられ、例えば、高温下で高強度であり、耐摩耗性、耐熱性、耐熱衝撃性、及び熱伝導性等に優れたＳｉＡｌＯＮ（サイアロン）が好適なものである。なお、この材料は、Ｓｉ（ケイ素）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｏ（酸素）、及びＮ（窒素）の４つの元素から構成され、Ｓｉ（ケイ素）原子の一部にＡｌ（アルミニウム）原子が置換し、Ｎ（窒素）原子の一部にＯ（酸素）が置換したＳｉＡｌＯＮ（サイアロン）という化学式で表されるエンジニアリング・セラミックスである。

このようなヘッド部１０ａにおいて、ガラス基板１１には、突部２０ａと対向するように空隙部１１ａが形成されている。すなわち、空隙部１１ａは、サーマルヘッド１０の長さ方向（図４の矢印Ｌ方向）に発熱抵抗体１２が配列されている突部２０ａと対向し、発熱抵抗体１２の発熱部１２ａに向かって凹状に形成されたものである。そのため、ガラスよりも熱伝導率が低いという空気の特性により、空隙部１１ａ内の空気がガラス基板１１への放熱を効果的に抑制し、発熱部１２ａから発生した熱エネルギがガラス基板１１に放熱されにくくなる。その結果、インクリボン３（図２参照）側への熱エネルギを多くすることができ、サーマルヘッド１０の熱効率が向上する。

また、突部２０ａの厚さは、空隙部１１ａによって薄くなっているので、蓄熱量が少ない。そのため、短時間で熱エネルギを放熱できることから、発熱部１２ａを発熱させないときには、サーマルヘッド１０の温度を直ちに下げることができる。その結果、サーマルヘッド１０の応答性が向上し、画像や文字がぼやけたりするような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画できるようになる。

さらにまた、突部２０ａは、発熱部１２ａから発生した熱エネルギの蓄熱部となる。そして、この突部２０ａに蓄熱された熱エネルギにより、印画紙２（図２参照）にインクを転写する際に、省電力で直ちにインクの昇華温度まで温度を上昇させることができるようになる。その結果、サーマルヘッド１０の熱効率がより一層向上する。

このように、ガラス基板１１には、空隙部１１ａが形成され、空隙部１１ａによって熱効率及び応答性を向上させている。そして、この空隙部１１ａは、Ａｌ（アルミニウム）等の金属からなる放熱板４０によって塞がれる。すなわち、ガラス基板１１の裏面に、空隙部１１ａの開口面を塞ぐようにして放熱板４０を接着することにより、サーマルヘッド１０となる。

ガラス基板１１と放熱板４０との接着は、放熱板４０の表面に接着剤５０（図５参照）を塗布しておき、上からガラス基板１１を押圧しながら熱を加えることによって行う。この接着剤５０は、弾性及び熱伝導性を有する材料（例えば、加熱硬化型のシリコーンゴム等）からなり、高硬度で熱伝導性を有するフィラ（例えば、粒状又は線状のＡｌ_２Ｏ_３（酸化アルミニウム）等）が含有されている。

したがって、接着剤５０（図５参照）が熱伝導性を有することとなり、発熱抵抗体１２に対する通電を止めた際（非印画時）のガラス基板１１側の余分な熱を効率的に放熱板４０に放熱できる。また、ガラス基板１１と放熱板４０との熱膨張係数の違いによる剪断力は、接着剤５０の厚み（例えば、５０μｍ程度）によって吸収されるので、放熱板４０が剥がれることはない。

ところが、放熱板４０の接着時の押圧により、接着剤５０（図５参照）がガラス基板１１の外部にはみ出すとともに、空隙部１１ａ側にもはみ出す。そして、接着剤５０の塗布量のばらつきや過度の押圧により、接着剤５０のはみ出し量が多くなることがある。そこで、第１実施形態のサーマルヘッド１０では、放熱板４０に溝部４１を形成している。

この溝部４１は、空隙部１１ａと反対側に凹むものであり、空隙部１１ａの開口面と対向するように形成されている。そのため、図５に示すように、放熱板４０の接着時の押圧によって接着剤５０が空隙部１１ａ側にはみ出しても、その接着剤５０ａは、空隙部１１ａに入り込まずに溝部４１内に流れ落ち、そこで硬化する。したがって、空隙部１１ａ内の空気量が少なくならず、空隙部１１ａを備えるサーマルヘッド１０の本来の特性である高い熱効率及び高い応答性を維持できる。

また、溝部４１は、発熱抵抗体１２の配列方向（図４の矢印Ｌ方向）に貫通している。そのため、接着剤５０（図５参照）の中に混入した気泡が溝部４１の両端部から外部に排出され、エア抜きが可能となるので、接着剤５０の塗布ムラ等による接着不良を防止できる。なお、溝部４１は、貫通せずに両端部が閉じていても良い。

図６は、第２実施形態のサーマルヘッド８１を示す縦断面図である。
図６に示すように、第２実施形態のサーマルヘッド８１は、放熱板４０に溝部４２及び溝部４３を形成したものである。この溝部４２及び溝部４３は、空隙部１１ａの開口面の両側に形成されており、開口面と対向する位置では、放熱板４０が空隙部１１ａに向けて突出した段差となっている。

このような第２実施形態のサーマルヘッド８１であれば、ガラス基板１１と放熱板４０との接着に際して、空隙部１１ａの開口面部分では、放熱板４０上の接着剤５０の塗布量が少なくなるので、空隙部１１ａ内への接着剤５０の流入を防止しつつ、その他の部分では、十分な量の接着剤５０によって接着強度を維持できる。すなわち、加熱硬化型のシリコーンゴム等からなる弾性を有する接着剤５０は、接着強度を維持するためにある程度の接着厚さが必要となるが、第２実施形態のサーマルヘッド８１は、溝部４２及び溝部４３によって接着剤５０が空隙部１１ａに入り込むことを防止し、良好な熱効率及び応答性を確保するだけでなく、接着剤５０が厚く塗布されて接着強度を確保している。なお、溝部４２及び溝部４３の接着剤５０の厚さは約５０μｍであり、空隙部１１ａの開口面部分の接着剤５０の厚さは１０〜２０μｍとなっている。

また、印画時には、突部２０ａに押圧力が作用するので、空隙部１１ａの開口面部分には、最も大きな力が作用する。そして、接着剤５０が厚くなっていると、弾性を有する接着剤５０が荷重によって沈み込み、ガラス基板１１がたわんで空隙部１１ａの上部に引張り応力が加わる結果、破壊されやすくなる。しかしながら、第２実施形態のサーマルヘッド８１は、空隙部１１ａの開口面の周辺部における接着剤５０の量が少なく、放熱板４０が強度部材となるため、空隙部１１ａの強度を維持できる。

図７は、第３実施形態のサーマルヘッド８２を示す縦断面図である。
図７に示すように、第３実施形態のサーマルヘッド８２は、放熱板４０に溝部４２及び溝部４４を形成したものである。この溝部４２及び溝部４４は、空隙部１１ａの開口面の両側に形成されており、開口面と対向する位置では、放熱板４０が空隙部１１ａに向けて突出した段差となっている。また、溝部４４は、幅が狭いものであり、突部２０ａから離れた駆動電極１３ｂと対向する位置には形成されていない。

このような第３実施形態のサーマルヘッド８２であれば、第２実施形態のサーマルヘッド８１と同様に、溝部４２及び溝部４４によって空隙部１１ａ内への接着剤５０の流入が防止され、空隙部１１ａによって良好な熱効率及び応答性が確保される。また、空隙部１１ａの開口面の周辺部における接着剤５０の量が少なく、放熱板４０が強度部材となるため、印画時の荷重に対する空隙部１１ａの強度を維持できる。

さらに、第３実施形態のサーマルヘッド８２は、製造時の強度を確保したものとなっている。すなわち、駆動電極１３には、駆動用フレキシブル基板６２（図４参照）が電気的に接続されるので、突部２０ａから離れた駆動電極１３ｂの接続部分では、ガラス基板１１に荷重が作用する。そこで、第３実施形態のサーマルヘッド８２では、溝部４４を駆動電極１３ｂと駆動用フレキシブル基板６２との接続部分の下から離すことにより、駆動用フレキシブル基板６２を接続する際の荷重による接着剤５０の沈み込み（ガラス基板１１のたわみ）を少なくし、製造時の強度を確保している。その結果、歩留まりや品質が向上する。

図８は、第４実施形態のサーマルヘッド９１を示す縦断面図である。
図８に示すように、第４実施形態のサーマルヘッド９１は、ガラス基板１１に副空隙部７１ａ及び副空隙部７１ｂを形成したものである。この副空隙部７１ａ及び副空隙部７１ｂは、空隙部１１ａと平行な凹状のものであり、突部２０ａに対向する位置であって、空隙部１１ａの両側に形成されている。

このような第４実施形態のサーマルヘッド９１であれば、放熱板４０の接着時の押圧によって接着剤５０がはみ出しても、その接着剤５０は、空隙部１１ａ、副空隙部７１ａ、及び副空隙部７１ｂの全部が逃げ場となり、それぞれに少しずつ入り込む。そのため、空隙部１１ａ、副空隙部７１ａ、及び副空隙部７１ｂ内の空気量がほとんど変化せず、良好な熱効率及び応答性を確保できる。

また、空隙部１１ａに加え、副空隙部７１ａ及び副空隙部７１ｂが形成されていることにより、発熱抵抗体１２から放熱板４０への熱の逃げ道が狭くなり、ガラス基板１１の熱容量を小さくさせることができる。そのため、印画に必要な熱がインクリボン３（図２参照）に効率良く伝わり、サーマルヘッド９１の低消費電力化を実現できる。しかも、熱容量の低減により、発熱抵抗体１２に対する通電を止めた際（非印画時）の熱応答特性が改善されるので、高速印画が可能になるとともに、尾引きと言われる現象を防止できるようになる。なお、第４実施形態のサーマルヘッド９１によれば、従来のサーマルヘッド１１０（図１３参照）に比べ、電力で約１１％、熱応答特性（尾引き特性）で約４％の改善効果が確認された。

図９は、第５実施形態のサーマルヘッド９２を示す縦断面図である。
図９に示すように、第５実施形態のサーマルヘッド９２は、ガラス基板１１に副空隙部７２ａ及び副空隙部７２ｂを形成したものである。この副空隙部７２ａ及び副空隙部７２ｂは、空隙部１１ａと平行な凹状のものであり、突部２０ａから離れた位置であって、空隙部１１ａの両側に形成されている。

このような第５実施形態のサーマルヘッド９２も、第４実施形態のサーマルヘッド９１と同様に、空隙部１１ａ、副空隙部７２ａ、及び副空隙部７２ｂのそれぞれに少しずつ接着剤５０が入り込むので、空気量がほとんど変化せず、良好な熱効率及び応答性を確保できる。また、低消費電力化を実現でき、熱応答特性（尾引き特性）が改善され、高速印画が可能となる。

図１０は、第６実施形態のサーマルヘッド９３を示す縦断面図である。
図１０に示すように、第６実施形態のサーマルヘッド９３は、ガラス基板１１に副空隙部７１ａ、副空隙部７１ｂ、副空隙部７２ａ、及び副空隙部７２ｂを形成したものである。すなわち、第４実施形態のサーマルヘッド９１における副空隙部７１ａ及び副空隙部７１ｂと、第５実施形態のサーマルヘッド９２における副空隙部７２ａ及び副空隙部７２ｂとを合わせて設けたものである。

このような第６実施形態のサーマルヘッド９３によれば、より一層良好な熱効率及び応答性が確保でき、さらなる低消費電力化を実現でき、熱応答特性（尾引き特性）がより一層改善され、高速印画が可能となる。なお、副空隙部７１ａ等の配置は特に限られず、数は１つ以上であれば良く、左右対称配置や左右一組でなくても良い。

図１１は、第７実施形態のサーマルヘッド９４を示す縦断面図である。
図１１に示すように、第７実施形態のサーマルヘッド９４は、ガラス基板１１に副空隙部７３ａ及び副空隙部７３ｂを形成したものである。この副空隙部７３ａ及び副空隙部７３ｂは、空隙部１１ａと平行な凹状のものであり、空隙部１１ａの両側に形成されているが、縦断面が略半円形状となっている。

このような第７実施形態のサーマルヘッド９４も、第４実施形態のサーマルヘッド９１と同様に、空隙部１１ａ、副空隙部７３ａ、及び副空隙部７３ｂのそれぞれに少しずつ接着剤５０が入り込むので、空気量がほとんど変化せず、良好な熱効率及び応答性を確保できる。また、低消費電力化を実現でき、熱応答特性（尾引き特性）が改善され、高速印画が可能となる。なお、副空隙部７３ａ等の断面形状は、特に限定されるものではない。

図１２は、第８実施形態のサーマルヘッド９５を示す縦断面図である。
図１２に示すように、第８実施形態のサーマルヘッド９４は、第４実施形態のサーマルヘッド９１に対し、縦断面形状が開口面に向かって広くなるようにした空隙部１１ｂ、副空隙部７４ａ、及び副空隙部７４ｂとなっている。

第８実施形態のサーマルヘッド９５において、このような縦断面形状の空隙部１１ｂ、副空隙部７４ａ、及び副空隙部７４ｂとしたのは、ガラス基板１１の製造の容易性を考慮したものである。すなわち、ガラス基板１１の空隙部１１ｂ、副空隙部７４ａ、及び副空隙部７４ｂは、ガラスを熱プレスすることによって形成することができるが、縦断面形状が開口面に向かって広くなるようにしておけば、熱プレス成型後の金型が離型しやすくなる。そのため、ガラス基板１１の生産性が向上する。

このように、各実施形態のサーマルヘッド１０、サーマルヘッド８１〜８２、及びサーマルヘッド９１〜９５は、放熱板４０の溝部４１〜４４又はガラス基板１１の副空隙部７１ａ〜７４ｂが接着剤５０の逃げ場となる。そのため、空隙部１１ａや空隙部１１ｂ内への接着剤の流入が抑制され、内部の空気量がほとんど変化しないので、良好な熱効率及び応答性を確保できる。その結果、低消費電力化が実現され、熱応答特性（尾引き特性）が改善され、高速印画が可能となる。

第１実施形態のサーマルヘッドを備えるサーマルプリンタを示す概略の側面図である。 第１実施形態のサーマルヘッドの周辺部を示す斜視図である。 第１実施形態のサーマルヘッドの全体を示す斜視図である。 第１実施形態のサーマルヘッドを部分的に示す斜視図である。 第１実施形態のサーマルヘッドを示す縦断面図である。 第２実施形態のサーマルヘッドを示す縦断面図である。 第３実施形態のサーマルヘッドを示す縦断面図である。 第４実施形態のサーマルヘッドを示す縦断面図である。 第５実施形態のサーマルヘッドを示す縦断面図である。 第６実施形態のサーマルヘッドを示す縦断面図である。 第７実施形態のサーマルヘッドを示す縦断面図である。 第８実施形態のサーマルヘッドを示す縦断面図である。 従来のサーマルヘッドを示す縦断面図である。 従来のサーマルヘッドにおいて、空隙部内に接着剤が流入した状態を示す縦断面図である。

符号の説明

１ サーマルプリンタ
２ 印画紙（記録媒体）
１０，８１，８２，９１，９２，９３，９４，９５ サーマルヘッド
１１ ガラス基板（ヘッド本体部）
１１ａ，１１ｂ 空隙部
１２ 発熱抵抗体（発熱素子）
２０ａ 突部
４０ 放熱板（放熱部材）
４１，４２，４３，４４ 溝部
７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂ，７３ａ，７３ｂ，７４ａ，７４ｂ 副空隙部

Claims (7)

1. 発熱素子が配列された突部と記録媒体とを押圧させるとともに、前記発熱素子を駆動して発熱させることにより、記録媒体に対して画像を形成するサーマルヘッドであって、
   前記突部及び前記突部に対向する凹状の空隙部が形成されたヘッド本体部と、
   前記空隙部の開口面を塞ぐようにして前記ヘッド本体部に接着される放熱部材と
   を備え、
   前記放熱部材は、前記空隙部と反対側に凹む溝部を備える
   ことを特徴とするサーマルヘッド。
2. 請求項１に記載のサーマルヘッドにおいて、
   前記溝部は、前記空隙部の開口面と対向するように形成されている
   ことを特徴とするサーマルヘッド。
3. 請求項１に記載のサーマルヘッドにおいて、
   前記溝部は、前記空隙部の開口面の両側に形成されている
   ことを特徴とするサーマルヘッド。
4. 請求項１に記載のサーマルヘッドにおいて、
   前記溝部は、前記発熱素子の配列方向に貫通している
   ことを特徴とするサーマルヘッド。
5. 発熱素子が配列された突部と記録媒体とを押圧させるとともに、前記発熱素子を駆動して発熱させることにより、記録媒体に対して画像を形成するサーマルヘッドであって、
   前記突部及び前記突部に対向する凹状の空隙部が形成されたヘッド本体部と、
   前記空隙部の開口面を塞ぐようにして前記ヘッド本体部に接着される放熱部材と
   を備え、
   前記ヘッド本体部は、前記空隙部と平行な凹状の副空隙部を備える
   ことを特徴とするサーマルヘッド。
6. 発熱素子が配列された突部と記録媒体とを押圧させるとともに、前記発熱素子を駆動して発熱させることにより、記録媒体に対して画像を形成するサーマルヘッドを備えるサーマルプリンタであって、
   前記サーマルヘッドは、
   前記突部及び前記突部に対向する凹状の空隙部が形成されたヘッド本体部と、
   前記空隙部の開口面を塞ぐようにして前記ヘッド本体部に接着される放熱部材と
   を備え、
   前記放熱部材は、前記空隙部と反対側に凹む溝部を備える
   ことを特徴とするサーマルプリンタ。
7. 発熱素子が配列された突部と記録媒体とを押圧させるとともに、前記発熱素子を駆動して発熱させることにより、記録媒体に対して画像を形成するサーマルヘッドを備えるサーマルプリンタであって、
   前記サーマルヘッドは、
   前記突部及び前記突部に対向する凹状の空隙部が形成されたヘッド本体部と、
   前記空隙部の開口面を塞ぐようにして前記ヘッド本体部に接着される放熱部材と
   を備え、
   前記ヘッド本体部は、前記空隙部と平行な凹状の副空隙部を備える
   ことを特徴とするサーマルプリンタ。

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