JP2011140138A - サーマルヘッドおよびそれを用いたプリンター - Google Patents

Abstract

【課題】高速印刷時の熱による受像紙のダメージを軽減し、表面性の劣化を抑制できるサーマルヘッド及びそれを用いたプリンターの提供を目的とする。
【解決手段】本発明にかかるサーマルヘッドは、受像紙２１の搬送方向と交差する方向に並べて配置され、電圧が印加されることにより発熱して、インクシートに塗布されたインクを受像紙２１に転写する複数の抵抗体層１０と、各抵抗体層１０の長さ方向中途に配置され、各抵抗体層１０を複数の部分抵抗体層である上流側発熱部２４、下流側発熱部２３に区切る、複数の中間電極１３とを備え、搬送方向の最上流側の部分抵抗体層である上流側発熱部２４の長さは、他の部分抵抗体層である下流側発熱部２３の長さよりも長い。
【選択図】図１

Description

本発明はサーマルヘッドおよびそれを用いて印刷を行うプリンターに関し、特にサーマルヘッドの発熱体近傍の構成に関する。

従来は、サーマルヘッドを用いて印刷を行う例えば熱転写型、感熱記録型のプリンターにおいて、搬送方向の上流側と下流側との温度分布を均一にするために、例えば特許文献１に示すように、抵抗体を受像紙の搬送方向下流側の幅寸法を広くなるように形成し、抵抗体の受像紙の搬送方向下流側の温度を低減させることができるサーマルヘッドを用いていた。

特開平４−３０３６６４号公報（段落０００８〜０００９、図１）

従来のサーマルヘッドを用いた熱転写プリンターおよび感熱記録プリンターでは、搬送方向の温度分布を均一にするために下流側の抵抗体の幅寸法を広くし、すなわち、相対的に搬送方向上流側の抵抗体の幅を下流側の抵抗体の幅より小さくしているため、搬送方向の温度分布を均一にする一方で、搬送方向下流側の抵抗体の幅と等しい幅で形成した矩形の抵抗体と比較して抵抗体と、感熱紙、もしくは、インクシートおよび受像紙との接触面積が小さくなるため、伝達できる総熱量が低下するという問題があった。

さらに、抵抗体の幅方向、すなわち受像紙送方向と垂直方向に注目すると、受像紙送方向上流側の抵抗体の幅が小さいので、幅の小さな抵抗体部分に発熱部が集中する。高速で印刷する場合には、抵抗体とインクシートおよび受像紙の接触している時間が短くなり、短時間に感熱発色、もしくは、色素を溶融、または昇華転写するのに必要な熱量を、抵抗体から感熱紙、もしくは、インクシートおよび受像紙に印加するため、転写時の抵抗体温度を高くすることが必要となる。

したがって、伝達できる総熱量が低下する従来のサーマルヘッドでは、高速印刷時に抵抗体温度がより高くなり、かつ、上流側では熱集中が顕著になるので、転写後の受像紙の表面がダメージを受け、平滑性が失われて品位が損なわれるとともに、表面での光の拡散が増加して同等のインク転写量にも関わらず反射濃度が低く測定されるという問題があった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、サーマルヘッドにおける表面温度の均一性を保ちつつ、熱集中による受像紙表面へのダメージを抑制することができるサーマルヘッドおよびそれを用いたプリンターの提供を目的とする。

本発明にかかるサーマルヘッドは、受像紙の搬送方向と交差する方向に並べて配置され、電圧が印加されることにより発熱して、インクシートに塗布されたインクを前記受像紙に転写する複数の抵抗体層と、各前記抵抗体層の長さ方向中途に配置され、前記各抵抗体層を複数の部分抵抗体層に区切る、複数の中間電極とを備え、前記搬送方向の最上流側の前記部分抵抗体層の長さは、他の前記部分抵抗体層の長さよりも長い。

また、本発明にかかるプリンターは、上記のサーマルヘッドと、前記サーマルヘッド上にインクを供給するインクシート供給部と、前記受像紙を前記サーマルヘッド上に搬送する受像紙搬送部とを備える。

本発明にかかるサーマルヘッドによれば、受像紙の搬送方向と交差する方向に並べて配置され、電圧が印加されることにより発熱して、インクシートに塗布されたインクを前記受像紙に転写する複数の抵抗体層と、各前記抵抗体層の長さ方向中途に配置され、前記各抵抗体層を複数の部分抵抗体層に区切る、複数の中間電極とを備え、前記搬送方向の最上流側の前記部分抵抗体層の長さは、他の前記部分抵抗体層の長さよりも長いことにより、伝達できる総熱量を低下させずに受像紙搬送方向の均一な温度分布を実現し、受像紙へのダメージを抑制することが可能となる。

また、本発明にかかるプリンターによれば、上記のサーマルヘッドと、前記サーマルヘッド上にインクを供給するインクシート供給部と、前記受像紙を前記サーマルヘッド上に搬送する受像紙搬送部とを備えることにより、伝達できる総熱量を低下させずに受像紙搬送方向の均一な温度分布を実現し、受像紙へのダメージを抑制することが可能となる。

実施の形態１のサーマルヘッドの構成を示す断面図および正面図である。 実施の形態１のサーマルヘッドの抵抗体層のパターン形状を説明する透視図である。 実施の形態１のサーマルヘッドを用いた熱転写プリンターの要部構成を示す図である。 実施の形態１のサーマルヘッドの中間電極の近傍の拡大図である。 第１の熱解析の結果における中間電極の中央を通るＸ軸断面の温度分布を示すグラフである。 第１のサンプル試験の結果を示す図である。 第２の熱解析の結果における中間電極の中央を通るＸ軸断面の温度分布を示したグラフである。 試作サンプルヘッドの仕様を示す一覧を示す図ある。 第２のサンプル試験結果を示す濃度特性図である。 実施の形態２のサーマルヘッドの構成を示す断面図および正面図である。 第３の熱解析の結果による発熱部の近傍のＸ軸方向の温度分布を示す図である。

＜Ａ．実施の形態１＞
＜Ａ−１．構成＞
図１（ａ）は本発明による実施の形態１のサーマルヘッドの断面図であり、図１（ｂ）は本発明による実施の形態１のサーマルヘッドの構成を示す正面図である。これらの図を用いて本発明にかかるサーマルヘッドの実施の形態１の構成について説明する。

図１（ａ）において示すように、本発明にかかるサーマルヘッドは、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属材料からなる放熱板１と、放熱板１上の異なる領域に順に設けられた熱伝導材料から成る熱良導材４、第１の粘着材２、第２の粘着材５と、第１の粘着材２、熱良導材４を介して放熱板１上に貼り付け固定されたセラミック基板３と、セラミック基板３と相対する位置に第２の粘着材５を介して放熱板１上に貼り付け固定された回路基板６と、セラミック基板３上に形成されたガラス材料から成るグレーズ層８と、グレーズ層８のうち、熱良導材４上に位置し、その表面が滑らかな円筒面であるグレーズ凸部９と、グレーズ層８の上に形成された抵抗体層１０と、抵抗体層１０上の、回路基板６側からグレーズ凸部９の一部までの領域に形成された、導体から成る個別電極１１と、抵抗体層１０上の、回路基板６とは反対側からグレーズ凸部９の一部までの領域に形成された、導体から成る複数の折り返し電極１２と、抵抗体層１０の長さ方向中途に、個別電極１１および折り返し電極１２とは孤立して、すなわち抵抗体層１０を複数の部分抵抗体層に区切るように形成された複数の中間電極１３と、個別電極１１と各々の個別電極１１に対応する回路基板６上の端子（図示せず）とを、接合電極１５を介して接合する接合基板７と、グレーズ凸部９を含むグレーズ層８、抵抗体層１０、個別電極１１、折り返し電極１２、中間電極１３の表面に露出している部分の全体を覆って形成された絶縁材料からなる保護膜１４とを備える。

また、図１（ｂ）に示すように、上記サーマルヘッドを正面から見ると、放熱板１上にセラミック基板３が貼り付けられ、セラミック基板３と相対する位置に並ぶように回路基板６が放熱板１に貼り付け固定され、セラミック基板３と回路基板６とを接合する接合基板７が固定され、接合基板７において、個別電極１１と各々の個別電極１１に対応する回路基板６上の端子（図示せず）が接合電極１５を介して導通し、個別電極１１は、２つずつ対となり、抵抗体層１０、中間電極１３を介して、開放方向が回路基板６側であるコ字型の折り返し電極１２に接続される。折り返し電極１２は、コ字型の開放方向とは垂直な方向に、複数並べられたパターンを形成する。

図２は、本発明による実施の形態１のサーマルヘッドの抵抗体層１０の形状を説明する透視図である。図２は、抵抗体層１０の形状を説明するために、セラミック基板３上の抵抗体層１０以外の構成物を透視省略して示した図である。

放熱板１上のセラミック基板３に、図２に示すようなパターンで抵抗体層１０が形成され、すなわち、受像紙の搬送方向（図２の右から左方向）と交差する方向に並べられ、抵抗体層１０のコ字型の開放方向が回路基板６側に向いて配置される。図示しない個別電極１１の各々に対応するように配置されている。

図３は、本発明による実施の形態１のサーマルヘッドを用いた熱転写プリンターの要部構成を示す図である。図３において熱転写プリンターは、図１、２に示したサーマルヘッドを含むサーマルヘッドユニット１６と、サーマルヘッドユニット１６と対向して回動自在に支持されたプラテンローラ１７と、サーマルヘッドユニット１６とプラテンローラ１７の間を通るように配置された帯状のインクシート１８と、インクシート１８を巻き取るインクシート巻き取り機構１９と、インクシート１８を供給するインクシート供給機構２０と（インクシート巻き取り機構１９およびインクシート供給機構２０とを含めてインクシート供給部とする）、インクシート１８と重ねてサーマルヘッドユニット１６とプラテンローラ１７の間を通るように配置された受像紙２１と、受像紙２１を搬送する受像紙搬送部である受像紙搬送機構２２を備える。

なお、図３では熱転写プリンターの構成を説明したが、感熱記録プリンターの場合には、図３の構成からインクシート１８、インクシート巻き取り機構１９、インクシート供給機構２０を有さず、サーマルヘッドユニット１６と受像紙２１とが直接接触するように構成されている以外は同等であるので図示は省略する。

＜Ａ−２．動作＞
＜Ａ−２−１．サーマルヘッドの動作＞
次に、図１、図２のように構成された実施の形態１にかかるサーマルヘッドの動作について説明する。回路基板６上に実装された電子回路のスイッチング機能により、一対の接合電極１５に対して電圧が付与されると、接合電極１５に連なる個別電極１１、中間電極１３、折り返し電極１２が、それぞれの間の抵抗体層１０を介して回路を形成し、その回路に電流が流れる。

回路に電流が流れると、抵抗体層１０が配置される部分、すなわち、個別電極１１と中間電極１３との間、および中間電極１３と折り返し電極１２との間には、電圧が印加されジュール熱により発熱する。そして、回路基板６上に実装された電子回路のスイッチング機能によって、流す電流の大きさ、電流を流すＯＮ時間と流さないＯＦＦ時間の比率を調整することによりその発熱量が制御される。

さらに回路基板６上に実装された電子回路のスイッチング機能によって、複数対の接合電極１５に対して選択的に電圧を付与して、発熱する抵抗体層１０と発熱しない抵抗体層１０とを選択的に制御し、一定時間毎に発熱する抵抗体層１０と発熱しない抵抗体層１０の配列を受像紙２１上に形成すべきパターンに応じて変化させる。これと同時に、インクシート巻き取り機構１９と受像紙搬送機構２２とによって、インクシート１８と受像紙２１とを定速で搬送すると、抵抗体層１０の発熱部分だけでインクシート１８から受像紙２１にインクが選択的に転写されて受像紙２１上に所望のパターンが形成される。

＜Ａ−２−２．中間電極に関連する動作＞
次に、サーマルヘッドの中間電極１３に関連する動作について説明する。図４は、本発明による実施の形態１のサーマルヘッドの中間電極１３の近傍の拡大図である。図４において、抵抗体層１０の、折り返し電極１２と中間電極１３との間の部分からなる、一対の下流側発熱部２３、すなわち、下流側の部分抵抗体層と、抵抗体層１０の、中間電極１３と個別電極１１との間の部分からなる、一対の上流側発熱部２４、すなわち、上流側の部分抵抗体層とが示されている。一対の下流側発熱部２３が１つの折り返し電極１２に対応し、一対の上流側発熱部２４が一対の下流側発熱部２３にそれぞれ対応している。

ここで、中間電極１３の図４中Ｘ方向の寸法をＬｃ、下流側発熱部２３の図４中Ｘ方向の寸法をＬｄ、上流側発熱部２４の図４中Ｘ方向の寸法をＬｕ、個別電極１１と折り返し電極１２との間の図４中Ｘ方向の寸法をＬｔとする。すなわち、中間電極１３と下流側発熱部２３と上流側発熱部２４との図４中Ｘ方向寸法の和は、Ｌｃ＋Ｌｕ＋Ｌｄ＝Ｌｔとなる。

個別電極１１と中間電極１３との間の距離Ｌａ、折り返し電極１２と中間電極１３との間の距離Ｌｂに関しては、Ｌａ＝Ｌｕ＋Ｌｃ／２、Ｌｂ＝Ｌｄ＋Ｌｃ／２という関係にある。なお、図４中のＸ方向は、転写時にインクシート１８および受像紙２１が搬送される搬送方向に相当しており、インクシート１８および受像紙２１は上流側発熱部２４から下流側発熱部２３の方向に搬送されながら転写動作を受ける。以降は図４と解析データおよび試験データを用いて、動作の詳細について説明する。

図５は、Ｌｄ＝Ｌｕ、すなわち、下流側発熱部２３と上流側発熱部２４の図４中Ｘ方向の寸法（長さ）を等しく保ち、かつＬｔ＝０．１ｍｍと固定した条件の下で、中間電極１３が無い（Ｌｃ＝０）の場合と、中間電極１３の図４中Ｘ方向寸法Ｌｃを０．０１ｍｍ／０．０２ｍｍ／０．０３ｍｍと変化させた場合とで、中間電極１３の中央を通る図４中Ｘ軸断面の温度分布の第１の熱解析の結果を示すグラフである。横軸は、図４において示したＸ軸上の位置を示し、図５の左側が上流側、右側が下流側となる。縦軸は、その位置における保護膜１４の表面温度を示す。

図５において、２５ａは中間電極１３が無い（Ｌｃ＝０）の場合のＸ軸断面温度分布、２５ｂはＬｃ＝０．０１ｍｍの場合のＸ軸断面温度分布、２５ｃはＬｃ＝０．０２ｍｍの場合のＸ軸断面温度分布、２５ｄはＬｃ＝０．０３ｍｍの場合のＸ軸断面温度分布を示す。なお第１の熱解析は、中間電極１３の寸法ＬｃのＸ軸断面温度分布に与える影響を簡易的に比較するため、インクシート１８および受像紙２１がない状態でサーマルヘッドユニット１６に電力を印加し解析を行った。その他の解析条件としては、電流ＯＮ時間が０．５４ｍｓｅｃ、電流ＯＦＦ時間が０．３６ｍｓｅｃ、上流側発熱部２４と下流側発熱部２３とからなる回路への印加電流が４．５ｍＡ、上流側発熱部２４、下流側発熱部２３のＹ方向寸法が０．０３６ｍｍ、上流側発熱部２４、下流側発熱部２３のＹ方向ピッチが０．０７３５ｍｍ、電流印加総時間（温度分布データ抽出時）が３６ｍｓｅｃである。

図５において、中間電極１３が無い（Ｌｃ＝０）の場合の２５ａに対して、中間電極１３を設けた場合の２５ｂ、２５ｃ、２５ｄは、中間電極１３とその近傍部が発熱しないのでピーク温度が低くなるとともに、ピーク温度に近い温度域がより広くなって均一な温度分布に近づくことを示している。これは、中間電極１３が無い従来のサーマルヘッドで問題となる、インクシート１８および受像紙２１の熱的ダメージを軽減できることを示している。

さらに、中間電極１３と下流側発熱部２３と上流側発熱部２４とのＸ方向寸法の和Ｌｔは、中間電極１３の無い場合と等しいので、瞬時に色素が転写される面積は変わらず解像度の低下はおこらない。一方、Ｌｃ＝０．０１ｍｍの場合の２５ｂの温度は、そのピーク部分がほぼ平坦であるのに対して、Ｌｃ＝０．０２ｍｍの場合の２５ｃは、ピーク温度がより低くなると同時に、温度ピーク部分が下流側発熱部２３と上流側発熱部２４の一部にそれぞれ現れ二つ山形状を示している。この傾向は、Ｌｃ＝０．０３ｍｍの場合の２５ｄではより顕著に表れている。

このデータは、中間電極１３が無い従来のサーマルヘッドに比較して、中間電極１３を有するサーマルヘッドの方が同じ印加電力条件の下で到達できるピーク温度が低くなるので、中間電極１３が無い従来のサーマルヘッドと同等のインクを転写するためには、より大きな印加電力が必要となることを示しており、中間電極１３の寸法Ｌｃが大きくなるほど、さらに大きな印加電力が必要となることを示唆している。また、中間電極１３の寸法Ｌｃが０．０２ｍｍを超える場合に見られるＸ軸断面温度分布の２つのピークも、均一性が損なわれていること示している。

したがって、中間電極１３を有するサーマルヘッドはインクシート１８および受像紙２１の熱的ダメージを軽減できるが、中間電極１３が無い従来のサーマルヘッドと比べて、印加すべき電力が大きくする必要があるので、印加すべき電力をできるだけ小さくするために、中間電極１３の寸法Ｌｃを最適化する必要がある。印加電力が大きいと、受像紙２１への熱的ダメージが大きくなるからである。

図６は、中間電極１３が無い従来のサーマルヘッド（サンプル１）と、中間電極１３の寸法Ｌｃが０．０１ｍｍ、０．０２ｍｍのサーマルヘッド（サンプル２、３）とを試作して、昇華熱転写インクシートと専用受像紙とを用いて反射濃度２．０を得るために必要な印加電力を測定した第１のサンプル試験の結果を示す図である。横軸は、各サンプルの種別を示し、縦軸は、反射濃度２．０を得るために必要となった印加電力を示す。

この試験は、同じ構造のサーマルヘッドに対して、発熱体部分の電極構造と寸法のみを図５で説明した解析条件と同じになるように試作サンプルを作成比較したものである。その他の第１のサンプル試験の条件としては、サンプル１の中間電極１３のＸ方向寸法が０ｍｍ（中間電極１３無し）、サンプル２の中間電極１３のＸ方向寸法が０．０１ｍｍ、サンプル３の中間電極１３のＸ方向寸法が０．０２ｍｍである。以下諸元はサンプル１〜３で共通であり、中間電極１３と下流側発熱部２３と上流側発熱部２４とのＸ方向寸法の和はＬｔ＝０．１ｍｍ（中間電極１３が無い従来のサンプル１の場合は、発熱部のＸ方向寸法が０．１ｍｍ）、上流側発熱部２４、下流側発熱部２３のＹ方向寸法が０．０３６ｍｍ、上流側発熱部２４、下流側発熱部２３のＹ方向ピッチが０．０７３５ｍｍ、プリンター解像度が３４６ｄｐｉ、印画ライン速度が１．１ｍｓｅｃ／ｌｉｎｅ、１ライン内平均電流ＯＮ時間が０．７ｍｓｅｃである。なお、印加電力の換算は、上記条件に揃えて印画試験を実施し、サンプル１〜３の抵抗体の抵抗値と反射濃度２．０を得たときの抵抗体両端に印加した電圧を用いて抵抗体一対あたりで換算式（印加電圧×印加電圧／抵抗体抵抗値）を適用して算出している。

図６において、中間電極１３が無いサンプル１の印加電力と、サンプル２の印加電力、およびサンプル３の印加電力とを比べると、サンプル２およびサンプル３の方がより小さな印加電力で、効率よく濃度２．０の印画を得ていることが分かる。さらに、サンプル２とサンプル３とを比べると、サンプル２の方が、より効率よく濃度２．０の印画を得ていることが分かる。

これらの結果から、中間電極１３のＸ方向寸法（長さ）は、少なくとも０．０２ｍｍ以下で、望ましくは０．０１ｍｍに近い値、すなわち、中間電極１３と下流側発熱部２３と上流側発熱部２４のＸ方向寸法の和Ｌｔ、すなわち抵抗体層１０の搬送方向の長さに対して２０％（１／５）以下で１０％に近い値にすることが望ましいことが分かる。

図６に示す結果を得た上記の試験条件では、サンプル１〜３のいずれのサーマルヘッドを用いても、濃度２．０を得た受像紙２１の表面は相当の高温にさらされるためダメージが発生し、表面が粗くなってしまう。このように表面が粗くなってしまうと入射光を散乱反射するので、インクの転写量が同等であっても表面の粗い印画物は濃度が低く測定される。しかしそれでも、中間電極１３が無い従来のサーマルヘッドのサンプル１に比べて、中間電極１３を有するサーマルヘッドのサンプル２およびサンプル３が、より小さな印加電力で濃度２．０の印画を得られたのは、受像紙２１の表面が粗くなることを抑制する効果があることを示しており、有効である。

さらに、第１の熱解析は、簡易比較のためインクシート１８および受像紙２１のない状態でサーマルヘッドユニット１６に電力を印加し解析しているが、実際の転写中はインクシート１８および受像紙２１が上流側発熱部２４の方から供給され、インクシート１８および受像紙２１に熱が伝達されるので、第１の熱解析における状態とは異なっている。実際の転写においては、上流側発熱部２４は、無加熱状態のインクシート１８および受像紙２１が供給され続けるため比較的低温になり、下流側発熱部２３は、上流側発熱部２４で加熱され蓄熱したインクシート１８および受像紙２１が供給されるので比較的高温になる。したがって、実際の転写中の中間電極１３近傍の温度分布を均一にするためには、上流側の発熱量を下流側に比べて大きくする必要がある。すなわち、受像紙２１の搬送方向の最上流側の部分抵抗体層である上流側発熱部２４の長さが、他の部分抵抗体層である下流側発熱部２３の長さよりも長い必要がある。

図７は、Ｌｕ＞Ｌｄ、すなわち、上流側発熱部２４のＸ方向の寸法を下流側発熱部２３のＸ方向の寸法より大きくした場合の、中間電極１３の中央を通るＸ軸断面の温度分布を解析した第２の熱解析の結果を示すグラフである。第２の熱解析の条件は、Ｌｕ＝０．０５６ｍｍ、Ｌｄ＝０．０３４ｍｍ、Ｌｃ＝０．０１ｍｍ、その他の条件は、第１の熱解析と等しく設定した。すなわち、インクシート１８および受像紙２１のない状態でサーマルヘッドユニット１６に電力を印加し解析している。図７の横軸は、図４において示したＸ軸上の位置を示し、図５の左側が上流側、右側が下流側となる。縦軸は、その位置における保護膜１４の表面温度を示す。

図７において、２６ａはＬｕ＝０．０５６ｍｍ、Ｌｄ＝０．０３４ｍｍ、Ｌｃ＝０．０１ｍｍの場合のＸ軸断面温度分布、２６ｂは中間電極１３が無い（Ｌｃ＝０）の場合のＸ軸断面温度分布であり、２６ｂについては第１の熱解析における２５ａ（図５参照）と同じ結果である。上流側発熱部２４のＸ方向の寸法を下流側発熱部２３のＸ方向の寸法より大きくした場合のＸ軸断面温度分布は、２６ａで代表されるように上流側発熱部２４の温度が下流側発熱部２３より高くなり、実際の転写中に生じ得る中間電極１３近傍の上流側と下流側との温度差を相殺して均一に近づけることが可能である。

さらに、実際の転写における、上流側発熱部２４のＸ方向の寸法を下流側発熱部２３のＸ方向の寸法より大きくしたことによる効果を確認するために、第２のサンプル試験を実施した。図８は、第２のサンプル試験における試作サンプルヘッドの仕様を示す一覧表である。図８に示すように、サンプル４、７は、中間電極１３がない場合であり、サンプル５は、上流側発熱部２４のＸ方向の寸法を下流側発熱部２３のＸ方向の寸法より大きくした場合、サンプル６は、上流側発熱部２４のＸ方向の寸法を下流側発熱部２３のＸ方向の寸法より小さくした場合である。なお、図８に示した一覧表に記載のない諸元とその他の試験条件は、第１のサンプル試験と同一とした。

図９は、第２のサンプル試験結果を示す濃度特性図である。図９における２７ａ〜ｄは、階調（例えば２５６階調）が白から黒にいたるまでの濃度範囲を１７のステップに分割にした各ステップをＸ軸として、各ステップにおける濃度をＹ軸として作成した濃度特性線である。なお、図９は上流側発熱部２４と下流側発熱部２３とを合わせた領域の中央部においてその濃度を測定したものであるが、特に測定場所が中央部に限定されるものではない。

各ステップの濃度が高いほど効率が高く、濃度特性線が高濃度の領域まで滑らかに伸びているほどインクシート１８および受像紙２１に与える熱的ダメージが小さく、かつダメージによる測定濃度の低下も小さいので、望ましい転写状態と判断できる。ここで、２７ａはサンプル４の濃度特性線、２７ｂはサンプル５の濃度特性線、２７ｃはサンプル６の濃度特性線、２７ｄはサンプル７の濃度特性線である。

サンプル４の濃度特性線２７ａと、サンプル５の濃度特性線２７ｂおよびサンプル６の濃度特性線２７ｃとを比較すると、中間電極１３を有するサンプル５、６の方がサンプル４より効率が高く、得られる最高濃度も高くなっている。よって、中間電極１３を設けたことによるピーク温度の低減の効果が見られると言える。サンプル５とサンプル６とを比較すると、サンプル５がより濃度が高く、濃度特性線が高濃度の領域まで滑らかに伸びているため、効率がよく望ましい転写状態であると言える。これは、サンプル５は、中間電極１３の配置位置により、搬送方向の上流側と下流側での温度差が小さくなり、より広い範囲で一定の温度分布に近づくためであると考えられる。

また、中間電極１３を設けず、発熱部の寸法を大きくしたサンプル７は、加熱面積を大きくすることでインクシート１８および受像紙２１のダメージを低減できることが既知である仕様のサーマルヘッドのサンプルである。サンプル７の濃度特性２７ｄは、サンプル４の濃度特性線２７ａより高濃度部領域まで滑らかに延びており、インクシート１８および受像紙２１のダメージ抑制の効果が見られる反面、発熱部の寸法が大きく周辺への放熱量が大きいため、高濃度部を除く殆どのステップで効率が低下していることが確認される。サンプル５の濃度特性線２７ｂおよびサンプル６の濃度特性線２７ｃは、全域でサンプル７の濃度特性線２７ｄを上回っており、従来のダメージ回避方法において用いられていたサンプル７より効率がよく、インクシート１８および受像紙２１の受ける熱的ダメージも少ないことが判る。さらに、サンプル５およびサンプル６のＬｔはサンプル７のＬｔより小さいので、瞬時に発熱する領域が小さく解像度も優れている。

なお、実施の形態１においては、受像紙２１を搬送してサーマルヘッド１６と相対的に移動させる構造のプリンターについて説明したが、サーマルヘッド１６と受像紙２１が相対的に移動すれば同様の効果が得られるので、サーマルヘッド１６が移動する構造のプリンターに適用してもよい。

＜Ａ−３．効果＞
本発明にかかる実施の形態１によれば、サーマルヘッドにおいて、受像紙２１の搬送方向と交差する方向に並べて配置され、電圧が印加されることにより発熱して、インクシートに塗布されたインクを受像紙２１に転写する複数の抵抗体層１０と、各抵抗体層１０の長さ方向中途に配置され、各抵抗体層１０を複数の部分抵抗体層である上流側発熱部２４、下流側発熱部２３に区切る、複数の中間電極１３とを備え、搬送方向の最上流側の上流側発熱部２４の長さは、他の下流側発熱部２３の長さよりも長いことで、伝達できる総熱量を低下させずに受像紙２１搬送方向の均一な温度分布を実現し、抵抗体層１０の中央近傍に中間電極１３を設けたことによりその部分の発熱が抑制されるので、受像紙２１へのダメージを抑制することが可能となる。

また、本発明にかかる実施の形態１によれば、サーマルヘッドにおいて、各中間電極１３の搬送方向の長さは、対応する抵抗体層１０の搬送方向の長さの１／５以下であることで、より効率よく濃度２．０の印画を実現でき、よりよい転写が可能となる。

また、本発明にかかる実施の形態１によれば、プリンターにおいて、上記のサーマルヘッドユニット１６と、サーマルヘッドユニット１６上にインクシートを供給するインクシート供給部であるインクシート巻き取り機構１９およびインクシート供給機構２０と、受像紙２１をサーマルヘッドユニット１６上に搬送する受像紙搬送部である受像紙搬送機構２２とを備えることで、伝達できる総熱量を低下させずに受像紙２１搬送方向の均一な温度分布を実現し、受像紙２１へのダメージを抑制することが可能となる。

＜Ｂ．実施の形態２＞
＜Ｂ−１．構成＞
図１０（ａ）は本発明による実施の形態２のサーマルヘッドの断面図であり、図１０（ｂ）は本発明による実施の形態１のサーマルヘッドの構成を示す正面図である。これらの図を用いて本発明にかかるサーマルヘッドの実施の形態２の構成について説明する。

図１０（ａ）において実施の形態１と異なる部分は、抵抗体層１０上に、個別電極１１および折り返し電極１２とは孤立して形成された中間電極２８と、抵抗体層１０上に、個別電極１１、折り返し電極１２および中間電極２８とは孤立し、かつ中間電極２８より折り返し電極１２側、すなわち受像紙２１の搬送方向の下流側に位置する中間電極２９とを備えることである。

図１０（ｂ）においてはサーマルヘッドを正面から見た様子を示すが、中間電極２８、２９に区切られた抵抗体層１０上の領域（部分抵抗体層）を、個別電極１１側から、第１の発熱部３０、第２の発熱部３１、第３の発熱部３２とする。

中間電極２８の図１０（ｂ）中Ｘ軸方向の寸法をＬｃａ、中間電極２９の図１０（ｂ）中Ｘ軸方向の寸法をＬｃｂ、第１の発熱部３０の図１０（ｂ）中Ｘ軸方向の寸法をＬｈａ、第２の発熱部３１の図１０（ｂ）中Ｘ軸方向の寸法をＬｈｂ、第３の発熱部３２の図１０（ｂ）中Ｘ軸方向の寸法をＬｈｃ、個別電極１１と折り返し電極１２との間の寸法をＬｔとする。すなわち、Ｌｔ＝Ｌｃａ＋Ｌｃｂ＋Ｌｈａ＋Ｌｈｂ＋Ｌｈｃとの関係を満たす。また、Ｌｃａ≦０．２×Ｌｔ、Ｌｃｂ≦０．２×Ｌｔ、Ｌｈｂ＜Ｌｈｃ＜Ｌｈａなる関係が成り立つように、中間電極２８と中間電極２９とが形成されている。

＜Ｂ−２．動作＞
図１１は第３の熱解析の結果による第１の発熱部３０、第２の発熱部３１、第３の発熱部３２の近傍のＸ軸方向の温度分布を示す図である。第３の熱解析では、Ｌｔ＝０．１６ｍｍ、Ｌｈａ＝Ｌｈｂ＝Ｌｈｃ＝０．０２７ｍｍの場合（３３ａ）と、Ｌｈａ＝Ｌｈｃ＝０．３２ｍｍ、Ｌｈｂ＝０．０１６ｍｍ（Ｌｈａ＝Ｌｈｃ＞Ｌｈｂ）の場合（３３ｂ）について各々解析を実施した。なお、第１の発熱部３０、第２の発熱部３１、第３の発熱部３２のＸ軸方向の寸法を変更した以外は、第１の熱解析と等しい条件を与えて解析を行っている。横軸は、図１０（ｂ）において示したＸ軸上の位置を示し、図１１の左側が上流側、右側が下流側となる。縦軸は、その位置における保護膜１４の表面温度を示す。

図１１において、３３ａは、第２の発熱部３１に相当する部分（Ｘ＝０）の温度が、第１の発熱部３０、第３の発熱部３２に相当する部分の温度より高くなることを示している。これは、第１の発熱部３０、第２の発熱部３１、第３の発熱部３２の寸法が等しく、その発熱量も等しい条件の下で、第１の発熱部３０、第３の発熱部３２が個別電極１１、折り返し電極１２にそれぞれ放熱できるのに対して、第２の発熱部３１は、両側を中間電極２８、２９を介して第１の発熱部３０、第３の発熱部３２に挟まれているため、放熱量が第１の発熱部３０、第３の発熱部３２に比べて小さく、高温になり易いことから理解される。

一方、３３ｂでは、第１の発熱部３０、第３の発熱部３２に比べて第２の発熱部３１の寸法を小さくしたことに伴い、その発熱量も小さくなり、第２の発熱部３１に相当する部分の温度が第１の発熱部３０、第３の発熱部３２に相当する部分の温度に近づき、より均一な温度分布が得られている。すなわち、第２の発熱部３１のＸ軸方向の寸法Ｌｈｂを、最上流側の部分抵抗体層である第１の発熱部３０のＸ軸方向の寸法Ｌｈａ、および最下流側の部分抵抗体層である第３の発熱部３２のＸ軸方向の寸法Ｌｈｃより小さくすることで、発熱体部分の温度分布を一様に近づけることができる。

ここで、第３の熱解析においては、中間電極２８の図１０（ｂ）中Ｘ軸方向の寸法Ｌｃａ、中間電極２９の図１０（ｂ）中Ｘ軸方向の寸法Ｌｃｂはそれぞれ、Ｌｃａ≦０．２×Ｌｔ、Ｌｃｂ≦０．２×Ｌｔとなるように形成されているので、第１の熱解析の結果を示す図５中の２５ｂと同様に、中間電極２８、２９近傍の温度分布が必要以上の温度低下により凹型分布とならず、ほぼ平坦な温度分布が実現できている。

また、第３の熱解析は、簡易比較のためインクシート１８および受像紙２１のない状態でサーマルヘッドに電力を印加し解析しているが、実際の転写中はインクシート１８および受像紙２１が第１の発熱部３０の方から供給され、第１の発熱部３０、第２の発熱部３１、第３の発熱部３２のそれぞれから、インクシート１８と受像紙２１とに熱が伝達されるので、第３の熱解析における状態とは異なっている。実際の転写においては、第１の発熱部３０は、無加熱状態のインクシート１８および受像紙２１が供給され続けるため比較的低温になり、第２の発熱部３１、第３の発熱部３２と下流に行くにしたがって、上流側の発熱部で加熱され蓄熱したインクシート１８および受像紙２１が供給されるので、比較的高温になる。したがって、実際の転写中の第１の発熱部３０、第２の発熱部３１、第３の発熱部３２の近傍の温度分布の均一化は、Ｌｈａ＞Ｌｈｃとして、第１の発熱部３０のＸ軸方向の寸法を大きくとって発熱量を大きくする必要がある。このように発熱部のＸ軸方向の寸法を設定することにより、実施の形態１で示すように上流側と下流側との温度差を相殺して均一な温度分布を実現することができる。

また、本発明による実施の形態２のサーマルヘッドでは、発熱部に２つの中間電極２８、２９を設けて発熱部を３分割（第１の発熱部３０、第２の発熱部３１、第３の発熱部３２）する場合について説明したが、発熱部に３つ以上の中間電極を設けて、発熱部を４分割以上にしてもよい。この場合にも、中間電極のＸ軸方向の寸法を個別電極１１と折り返し電極１２との間の寸法の０．２倍以下として、個別電極１１に接する最上流側の発熱部のＸ軸方向の寸法を最も大きく、次いで折り返し電極に接する最下流の発熱部の寸法を大きくし、中間電極で挟まれる電極の寸法はこれらより小さくすることで、発熱部近傍の熱分布を均一にすることが可能である。

＜Ｂ−３．効果＞
本発明にかかる実施の形態２によれば、サーマルヘッドにおいて、各中間電極２８、２９は、対応する各抵抗体層１０において搬送方向に複数備えられ、搬送方向の最下流側の部分抵抗体層である第３の発熱部３２の長さは、最上流側の部分抵抗体層である第１の発熱部３０を除く他の部分抵抗体層である第２の発熱部３１の長さよりも長いことで、放熱しにくい第２の発熱部３１の発熱量を抑制し、受像紙２１の搬送方向に均一な温度分布を実現できる。

１ 放熱板、２ 第１の粘着材、３ セラミック基板、４ 熱良導材、５ 第２の粘着材、６ 回路基板、７ 接合基板、８ グレーズ層、９ グレーズ凸部、１０ 抵抗体層、１１ 個別電極、１２ 折り返し電極、１３，２８，２９ 中間電極、１４ 保護膜、１５ 接合電極、１６ サーマルヘッドユニット、１７ プラテンローラ、１８ インクシート、１９ インクシート巻き取り機構、２０ インクシート供給機構、２１ 受像紙、２２ 受像紙搬送機構、２３ 下流側発熱部、２４ 上流側発熱部、３０ 第１の発熱部、３１ 第２の発熱部、３２ 第３の発熱部。

Claims (4)

1. 受像紙の搬送方向と交差する方向に並べて配置され、電圧が印加されることにより発熱して、インクシートに塗布されたインクを前記受像紙に転写する複数の抵抗体層と、
   各前記抵抗体層の長さ方向中途に配置され、前記各抵抗体層を複数の部分抵抗体層に区切る、複数の中間電極とを備え、
   前記搬送方向の最上流側の前記部分抵抗体層の長さは、他の前記部分抵抗体層の長さよりも長い、
   サーマルヘッド。
2. 前記各中間電極の前記搬送方向の長さは、対応する前記抵抗体層の前記搬送方向の長さの１／５以下である、
   請求項１に記載のサーマルヘッド。
3. 前記各中間電極は、対応する前記各抵抗体層において前記搬送方向に複数備えられ、
   前記搬送方向の最下流側の前記部分抵抗体層の長さは、前記最上流側の前記部分抵抗体層を除く他の前記部分抵抗体層の長さよりも長い、
   請求項１または２に記載のサーマルヘッド。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のサーマルヘッドと、
   前記サーマルヘッド上に前記インクシートを供給するインクシート供給部と、
   前記受像紙を前記サーマルヘッド上に搬送する受像紙搬送部とを備える、
   プリンター。

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