JP2014087938A - サーマルプリントヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 印刷に必要な発熱量の増加を招くことなく発熱抵抗体の抵抗値を低下させ、そのことにより消費電力の削減を図ることが可能なサーマルプリントヘッドを提供すること。
【解決手段】 サーマルプリントヘッド１０１は、長帯状の発熱抵抗体３と、発熱抵抗体３よりも比抵抗値が小さな電極層４と、を備えており、電極層４は、発熱抵抗体３と交差する第１の帯状電極４１１と、第１の帯状電極４１１と離間し、かつ、発熱抵抗体３と交差する第２の帯状電極４２１と、を有している。第１の帯状電極４１１および第２の帯状電極４２１はいずれも、発熱抵抗体の長手方向（ｘ方向）および短手方向（ｙ方向）の双方に対して交差する第１の方向Ｘに沿って延びるように形成されている。
【選択図】 図５

Description

本発明は、サーマルプリントヘッドに関する。

従来、直線状に配列された複数の印字ドットを備え、前記各印字ドットを発熱させることにより、感熱紙に印字を行うサーマルプリントヘッドが知られている（たとえば、特許文献１参照）。図７は、従来のサーマルプリントヘッドの一部を拡大して示す平面図である。同図に示すサーマルプリントヘッド９０は、長矩形状の絶縁基板９１と、絶縁基板９１上に設けられ、絶縁基板９１の長手方向（図中ｘ方向）に延びる帯状の発熱抵抗体９２と、発熱抵抗体９２と平行な共通電極９３とを備えている。さらに、サーマルプリントヘッド９０は、共通電極９３からｘ方向と直交する方向（図７中ｙ方向）に突き出す複数の櫛歯状電極９４と、櫛歯状電極９４同士の間に挟まれる複数の個別電極９５とを備えている。たとえば、個別電極９５１は、櫛歯状電極９４１と櫛歯状電極９４２とによって挟まれている。発熱抵抗体９２は、複数の櫛歯状電極９４および複数の個別電極９５に跨るように形成されている。上述した各印字ドットは、発熱抵抗体９２のうち、個別電極９５のいずれかと、当該個別電極９５と隣り合う１対の櫛歯状電極９４とによって挟まれた領域に相当する。たとえば、図７中の斜線を付した領域９２１は、個別電極９５１と櫛歯状電極９４１とに挟まれており、同じく斜線を付した領域９２２は個別電極９５１と櫛歯状電極９４２とに挟まれている。共通電極９３および個別電極９５１に電圧を印加するとき、発熱抵抗体９２のうち領域９２１および領域９２２に電流が流れ、これらの領域９２１，９２２が発熱し、印字ドットとして機能する。

近年、サーマルプリントヘッドを使用したサーマルプリンタの分野では、省電力化が求められている。省電力化を図る一つの手段として、サーマルプリントヘッドの電気抵抗を下げることが提案されている。たとえば、サーマルプリントヘッド９０を用いて印刷を行う際には、印刷する内容に応じて複数の印字ドットが発熱する。発熱抵抗体９２の各印字ドットに対応する領域の抵抗値を下げることで、サーマルプリントヘッド９０の省電力化を図ることができる。

具体的には、１つの印字ドットに対応する領域９２１，９２２の抵抗値Ｒは、発熱抵抗体９２の厚みＴ、幅Ｗ、抵抗長Ｌ、および比抵抗値Ｐを用いて以下の式で表される。なお、厚みＴは図に表れない、ｘ，ｙ方向と直交する方向における発熱抵抗体９２の寸法である。

上述した式によれば、抵抗値Ｒを小さくするには、比抵抗値Ｐおよび抵抗長Ｌの値を小さくし、厚みＴおよび幅Ｗの値を大きくすることが求められることになる。しかしながら、これらの値を改善するにはそれぞれ以下のような問題があった。

発熱抵抗体９２は、たとえば、複数の材質からなるペーストを焼成することにより形成される。このような製法によれば、発熱抵抗体９２の比抵抗値Ｐを所望の値にするために、ペーストを調整する必要がある。発熱抵抗体９２の比抵抗値Ｐを小さなものにするには、ペーストの比抵抗値を小さくしなければならないが、比抵抗値の低いペーストを用いると焼成後の比抵抗値を管理するのが困難となる問題があった。

図７に示すように、抵抗長Ｌは、櫛歯状電極９４１，９４２と個別電極９５１とに挟まれた領域の長さである。櫛歯状電極９４および個別電極９５のピッチを変えることなく抵抗長Ｌを短くしようとすると、櫛歯状電極９４または個別電極９５の幅を長くする必要がある。櫛歯状電極９４または個別電極９５の幅を長くすると、発熱抵抗体９２と櫛歯状電極９４との接触面積、および、発熱抵抗体９２と個別電極９５との接触面積が大きくなる。このため、発熱抵抗体９２から櫛歯状電極９４または個別電極９５へ逃げる熱量が増加し、印字ドットを適正に機能させるために必要な熱量の増加を招くことがあった。発熱量を上げるにはより多くの電力が必要であり、抵抗長Ｌを単純に短くしても省電力化の目的を果たすことが困難であった。

また、発熱抵抗体９２の厚みＴあるいは幅Ｗを大きくした場合には、発熱抵抗体９２の容積が大きくなる。発熱抵抗体９２の容積が大きくなると、従来と同じ熱量では同じ温度にまで達しないことになり、発熱効率の低下を避けることが困難となる。このため、発熱量を上げるためにより多くの電力が必要となる。従って、発熱抵抗体９２の厚みＴあるいは幅Ｗを単純に大きくしも省電力化の目的を果たすことが困難であった。

特開平１０−１６２６８号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、印刷に必要な発熱量の増加を招くことなく発熱抵抗体の抵抗値を低下させ、そのことにより消費電力の削減を図ることが可能なサーマルプリントヘッドを提供することをその主たる課題とする。

本発明によって提供されるサーマルプリントヘッドは、長帯状の発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体よりも比抵抗値が小さな電極層と、を備えており、前記電極層は、前記発熱抵抗体と交差する第１の帯状電極と、前記第１の帯状電極と離間し、かつ、前記発熱抵抗体と交差する第２の帯状電極と、を有しており、前記第１の帯状電極および前記第２の帯状電極はいずれも、前記発熱抵抗体の長手方向および短手方向の双方に対して交差する第１の方向に沿って延びるように形成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、前記第１の帯状電極および前記第２の帯状電極に通電させたときに、前記発熱抵抗体のうち、前記第１の方向と直交する方向において、前記第１の帯状電極と前記第２の帯状電極とに挟まれた領域が発熱することになる。この領域を通過する電流の向きは、前記第１の方向と直交する方向となる。このため、前記第１の帯状電極および前記第２の帯状電極に通電させる際の前記発熱抵抗体の抵抗値は、第１の方向に沿う幅寸法、および、前記第１の方向と直交する方向において前記第１の帯状電極と前記第２の帯状電極とが離間する長さ寸法に依存することになる。前記第１の方向は、前記発熱抵抗体の長手方向および短手方向の双方に対して交差する方向であるため、この方向に沿う発熱抵抗体の幅寸法は、短手方向に沿う幅寸法よりも長くなる。一方、前記第１の方向と直交する方向において前記第１の帯状電極と前記第２の帯状電極とが離間する長さ寸法は、前記長手方向において前記第１の帯状電極と前記第２の帯状電極とが離間する長さ寸法よりも短くなる。従って、本発明の構成によれば、仮に従来と全く同じ発熱抵抗体を用いた場合であっても、発熱抵抗体を発熱させる際の抵抗値に影響する値が従来の場合とは異なっている。抵抗値に影響する幅寸法が大きくなり、かつ、抵抗値に影響する抵抗長も短くなるため、抵抗値は従来よりも小さなものとなる。発熱抵抗体の抵抗値が低下することは、消費電力の削減を図る上で有利である。

好ましくは、前記長手方向視において、前記第１の帯状電極と前記第２の帯状電極とが重なっている。

好ましくは、前記電極層は、前記発熱抵抗体と平行な共通電極を有しており、前記第１の帯状電極は、前記共通電極に繋がっている。

好ましくは、前記共通電極は、前記長手方向において前記第１の帯状電極よりも幅広であり、かつ、前記短手方向に延び出す第１の幅広延出部を有しており、前記第１の帯状電極は前記第１の幅広延出部から延び出している。

好ましくは、前記短手方向において、前記発熱抵抗体を間に挟んで前記共通電極の反対側に設置される駆動ＩＣと、前記駆動ＩＣに接続され、互いに離間する複数の個別電極と、をさらに備えており、前記第２の帯状電極は、前記複数の個別電極のいずれかである第１の個別電極と繋がっている。

好ましくは、前記第１の個別電極は、前記長手方向において前記第２の帯状電極よりも幅広な第１の先端部を具備しており、前記第２の帯状電極は前記第１の先端部から延び出している。

好ましくは、前記電極層は、前記共通電極から前記第１の方向に延び出す複数の共通側帯状電極を有しており、前記第１の帯状電極は、前記複数の共通側帯状電極のいずれかである。

好ましくは、前記共通電極は、前記長手方向に沿って並び、かつ、前記長手方向において前記各共通側帯状電極よりも幅広である、複数の幅広延出部を有しており、前記各共通側帯状電極は、前記複数の幅広延出部のいずれかから延び出している。

好ましくは、前記電極層は、互いに離間する複数の個別側帯状電極を有しており、前記各個別側帯状電極は、前記複数の個別電極のいずれかと繋がっており、前記第２の帯状電極は、前記複数の個別側帯状電極のいずれかであり、前記複数の共通側帯状電極と、前記複数の個別側帯状電極とは、前記長手方向に沿って交互に配列されている。

好ましくは、前記各個別電極は、前記長手方向において前記各個別側帯状電極よりも幅広な先端部を有しており、前記各個別側帯状電極は、前記先端部から延び出している。

好ましくは、前記各個別電極の一部が前記駆動ＩＣと重なっている。

好ましくは、前記駆動ＩＣと前記各個別電極とがフリップチップ接続されている。

好ましくは、前記電極層は、前記発熱抵抗体よりも比抵抗値が小さな第１層と、前記発熱抵抗体よりも比抵抗値が小さく、かつ、前記第１層と比抵抗値の異なる第２層とを有しており、前記共通電極は、前記第１層からなる主電極と、前記第２層からなり、かつ、前記主電極に積層された補助電極とを有しており、前記第１の帯状電極および前記第２の帯状電極は前記第１層からなる。

好ましくは、前記第１層は金を主成分とし、前記第２層は銀を主成分としている。

好ましくは、前記第１の方向と前記長手方向とが成す角度は、３０°〜６０°である。

好ましくは、前記第１の方向と前記長手方向とが成す角度は、４５°である。

好ましくは、基板と、前記基板上に設けられたグレーズ層と、を備えており、前記発熱抵抗体および前記電極層は前記グレーズ層上に設けられている。

好ましくは、前記第１の帯状電極および前記第２の帯状電極は、前記グレーズ層と前記発熱抵抗体との間に介在している。

好ましくは、前記グレーズ層は平坦な主面を有しており、前記電極層は前記主面上に形成されている。

好ましくは、前記グレーズ層は、平坦な主面と、前記主面から膨出する膨出部とを有しており、前記第１の帯状電極および前記第２の帯状電極が前記膨出部上に形成されている。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明の第１実施形態に基づくサーマルプリントヘッドの平面図である。 図１に示すサーマルプリントヘッドの一部を拡大して示す平面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 図１に示すサーマルプリントヘッドの作用を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に基づくサーマルプリントヘッドを説明するための要部断面図である。 従来のサーマルプリントヘッドに関する説明を行うための図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜図５は、本発明の第１実施形態に基づくサーマルプリントヘッドを示している。本実施形態のサーマルプリントヘッド１０１は、基板１、グレーズ層２、発熱抵抗体３、電極層４、保護層５、駆動ＩＣ６１、樹脂カバー６２、および、接続部６３を備えている。なお、図１では簡略化のために電極層４を線状に示している。また、理解の便宜上、図１および図２においては、保護層５を省略している。サーマルプリントヘッド１０１は、たとえばクレジットカード読取端末に組み込まれ、レシートを作成するために感熱紙に対して印刷を施す用途で用いられるものである。以下の説明において、主走査方向をｘ方向、副走査方向をｙ方向、基板１の厚さ方向をｚ方向としている。

基板１は、たとえばＡｌ₂Ｏ₃などのセラミックからなり、たとえばその厚さが０．６〜１．０ｍｍ程度とされている。図１に示すように、基板１は、ｘ方向に長く延びる長矩形状とされている。グレーズ層２、発熱抵抗体３、電極層４、保護層５、駆動ＩＣ６１、および、樹脂カバー６２は、基板１上に配置されている。接続部６３は、外部の機器との接続を行うためのものであり、たとえば、基板１のｙ方向における図１中下端部に設けられている。

なお、基板１に加えて、たとえばガラスエポキシ樹脂からなる基材層とＣｕなどからなる配線層とが積層された配線基板を有する構造としてもよい。また、基板１の下面に、たとえばＡｌなどの金属からなる放熱板を設けてもよい。上記配線基板を有する構成においては、たとえば放熱板上にセラミック製の基板１および上記配線基板が隣接して配置され、基板１上の配線（またはこの配線に接続されたＩＣ）と上記配線基板の配線（またはこの配線に接続されたＩＣ）とが、たとえばワイヤボンディングなどにより接続される。さらに、上記配線基板側に接続部６３を設けてもよい。

グレーズ層２は、基板１上に形成されており、たとえば非晶質ガラスなどのガラス材料からなる。本実施形態のグレーズ層２は一定の厚みを有するように形成されており、平坦な主面２１を有している。グレーズ層２の厚みは、たとえば１００μｍ〜２００μｍである。

サーマルプリントヘッド１０１は、いわゆる厚膜型と呼ばれる構成を備えており、厚膜印刷を利用して製作される。グレーズ層２は、ガラスペーストを基板１上に厚膜印刷したのちに、これを焼成することにより形成されている。

発熱抵抗体３は、電流を流すことにより発熱する部材であり、ｘ方向に延びる長帯状に形成されている。発熱抵抗体３の長手方向はｘ方向と一致し、短手方向はｙ方向と一致している。発熱抵抗体３は、たとえば酸化ルテニウムからなり、ｚ方向における厚さｔ（図３参照）が３〜５μｍとなるようにグレーズ層２上に形成されている。また、本実施形態の発熱抵抗体３は、ｙ方向における幅がｘ方向における全長に渡ってほぼ一定となっている。発熱抵抗体３のｙ方向における幅寸法ｗ１（図５参照）はたとえば８５μｍ程度である。発熱抵抗体３は、後述する電極層４を形成した後に、酸化ルテニウムを含むペーストを印刷し、これを焼成することにより形成される。

電極層４は、発熱抵抗体３に通電するための経路を構成するためのものであり、グレーズ層２の主面２１上に形成されている。電極層４は、発熱抵抗体３の比抵抗値よりも小さな比抵抗値を有するように形成されている。本実施形態の電極層４は、発熱抵抗体３よりも比抵抗値が小さな第１層４０１と、発熱抵抗体３よりも比抵抗値が小さく、かつ、第１層４０１と比抵抗値の異なる第２層４０２とを有している。具体的には、第１層４０１は金を主成分とした導電体からなり、第２層４０２は銀を主成分とした導電体からなる。導電性の観点から言えば、第１層４０１のみで構成した方が優れた性質を得ることができるが、コスト面の問題を考慮するとより安価な第２層４０２を併用することが望ましい。

第１層４０１は、有機Ａｕ化合物を含むペーストを厚膜印刷し、これを焼成することにより形成される。第２層４０２は、有機Ａｇ化合物を含むペーストを厚膜印刷し、これを焼成することにより形成される。

電極層４は、複数の共通側帯状電極４１、複数の個別側帯状電極４２、共通電極４３、複数の個別電極４４、共通電極４３から延び出す共通配線４５、および信号線４６を備えている。各共通側帯状電極４１は共通電極４３に繋がっており、各個別側帯状電極４２は複数の個別電極４４のいずれかに繋がっている。図１では省略しているが、共通配線４５は接続部６３に繋がっている。また、図１および図２では信号線４６を省略している。共通電極４３および共通配線４５は比較的大きな面積を持つ部分であり、上記した第１層４０１および第２層４０２を併用した構成が望ましい。本実施形態では、複数の共通側帯状電極４１、複数の個別側帯状電極４２、および複数の個別電極４４は第１層４０１のみで構成されている。なお、図３および図４では理解の便宜上、強調して示しているが、第１層４０１の厚みはたとえば１μｍ程度であり、非常に薄いものである。

図２に示すように、複数の共通側帯状電極４１と、複数の個別側帯状電極４２とは、ｘ方向に沿って交互に配列されている。また、ｘ方向視において、共通側帯状電極４１と個別側帯状電極４２とは重なっている。各共通側帯状電極４１および各個別側帯状電極４２は、ｘ方向およびｙ方向の双方に対して交差する第１の方向Ｘに沿って延びる細帯状に形成されている。図１、図２および図５に示すＹ方向は、第１の方向Ｘと直交する第２の方向である。なお、第１の方向Ｘおよび第２の方向Ｙはいずれもｚ方向と直交する方向である。本実施形態では、第１の方向Ｘとｘ方向が成す角度は４５°である。これは好ましい一例であり、第１の方向Ｘとｘ方向が成す角度は適宜変更可能である。

図３に示すように、共通側帯状電極４１の一部は、ｚ方向において、グレーズ層２と発熱抵抗体３との間に挟まれている。図４に示すように、個別側帯状電極４２の一部は、ｚ方向において、グレーズ層２と発熱抵抗体３との間に挟まれている。

本実施形態では、各共通側帯状電極４１と、各個別側帯状電極４２とは、ｘ方向において同一の幅寸法を有している。さらに、隣り合う共通側帯状電極４１と個別側帯状電極４２との間のｘ方向における距離Ｌ１（図５参照）は各共通側帯状電極４１の幅寸法とほぼ同じ長さとなっている。具体的には、距離Ｌ１は、たとえば２０μｍ程度である。

共通電極４３は、図２に示すように、発熱抵抗体３と平行な長帯状に形成されており、発熱抵抗体３の図中上方側に設置されている。共通配線４５は、共通電極４３の図１中左端からｙ方向に向けて延び出している。

本実施形態の共通電極４３は、主面２１上に積層された主電極４３１と、主電極４３１に積層された補助電極４３２とを有している。主電極４３１は第１層４０１からなり、補助電極４３２は第２層４０２からなる。図２に示すように、補助電極４３２は、主電極４３１の図中下端縁を露出させるように、主電極４３１を覆っている。

さらに共通電極４３は、ｘ方向に沿って並び、かつ、ｘ方向において各共通側帯状電極４１よりも幅広である複数の幅広延出部４３３を備えている。各幅広延出部４３３は、主電極４３１の図２中下端縁からｙ方向に延び出すように形成されている。図２に示すように、各共通側帯状電極４１は、複数の幅広延出部４３３のいずれから第１の方向Ｘに沿って延び出し、発熱抵抗体３と交差している。各共通側帯状電極４１の先端部は、発熱抵抗体３の図２中下方側に位置している。

図２に示すように、複数の個別電極４４は、ｙ方向において、発熱抵抗体３の下方側に配置されている。複数の個別電極４４は互いに離間するようにｘ方向に沿って配列されており、それぞれ駆動ＩＣ６１に接続されている。各個別電極４４は、ｘ方向において、各個別側帯状電極４２よりも幅広である複数の先端部４４１を有している。先端部４４１は各個別電極４４のうち、ｙ方向において発熱抵抗体３に最も近づく部位である。各個別側帯状電極４２は、複数の個別電極４４の先端部４４１のいずれかから、第１の方向Ｘに沿って延び出し、発熱抵抗体３と交差している。各個別側帯状電極４２の先端部は、発熱抵抗体３の図２中上方側に位置している。

図２に示すように、各個別電極４４は、先端部４４１から延び出す中間部４４２と、中間部４４２からｙ方向に沿うように延び出す終端部４４３とを有している。各終端部４４３の一部は駆動ＩＣ６１と重なっている。各終端部４４３は、駆動ＩＣ６１との接続に用いられる部分であり、駆動ＩＣ６１との接続が容易なように互いの間隔を詰めて配列されている。先端部４４１同士の間隔と比較して、同一の駆動ＩＣ６１に接続される終端部４４３同士の間隔は小さくなっている。このためｘ方向に沿って並ぶ複数の中間部４４２は、ｙ方向において発熱抵抗体３に近づくにつれてｘ方向における互いの間隔が広がるように形成されている。

保護層５は、電極層４および発熱抵抗体３を保護するためのものである。保護層５は、たとえば非晶質ガラスからなる。ただし、保護層５は、駆動ＩＣ６１が設置される領域において、電極層４の一部を露出させている。

図４に示すように、駆動ＩＣ６１は複数のハンダバンプを有しており、フリップチップ接続によって各終端部４４３および信号線４６に接続されている。駆動ＩＣ６１は、複数の個別電極４４を選択的に通電させることにより、発熱抵抗体３を部分的に発熱させる機能を果たす。樹脂カバー６２は、たとえば黒色の軟質樹脂からなり、駆動ＩＣ６１を覆い保護している。また、駆動ＩＣ６１と接続部６３とは、信号線４６によって接続されている。

図５は、発熱抵抗体３の周辺を拡大して示すものである。図５では、簡略化のために、基板１、グレーズ層２、補助電極４３２、および、保護層５を省略している。図５に表れる複数の共通側帯状電極４１の１つを共通側帯状電極４１１とし、複数の個別側帯状電極４２のうち、共通側帯状電極４１１の隣に位置するものを個別側帯状電極４２１とする。また、複数の共通側帯状電極４１のうち、個別側帯状電極４２１の隣に位置し、かつ共通側帯状電極４１１ではないものを共通側帯状電極４１２とする。本発明の請求項における第１の帯状電極は、たとえば共通側帯状電極４１１に相当し、第２の帯状電極は、たとえば個別側帯状電極４２１に相当する。

また、図５に示すように、共通側帯状電極４１１は複数の幅広延出部４３３の１つである幅広延出部４３３ａからＸ方向に延び出している。個別側帯状電極４２１は、複数の先端部４４１の１つである先端部４４１ａからＸ方向に延び出している。

先端部４４１ａを有する個別電極４４と共通電極４３とを通電させた場合、共通側帯状電極４１１と個別側帯状電極４２１との間に電位差が生じ、発熱抵抗体３のうち共通側帯状電極４１１と個別側帯状電極４２１とに挟まれた領域（図５中斜線部参照）に電流が流れる。この領域を発熱領域３Ａとする。また、同時に、共通側帯状電極４１２と個別側帯状電極４２１との間にも電位差が生じるため、共通側帯状電極４１２と個別側帯状電極４２１とに挟まれた領域（図５中斜線部参照）にも電流が流れる。この領域を発熱領域３Ｂとする。電流は抵抗値がなるべく小さくなるように経路をとるため、発熱領域３Ａ，３Ｂを最短距離で通過する経路をとる。このため、発熱領域３Ａ，３Ｂを流れる電流の向きは、第２の方向Ｙに沿うものとなる（図５中矢印参照）。

以下、サーマルプリントヘッド１０１の作用について説明を行う。

本実施形態では、発熱抵抗体３は一定の幅ｗ１を有し、隣り合う共通側帯状電極４１と個別側帯状電極４２とのｘ方向における距離Ｌ１も一定である。このため発熱領域３Ａ，３Ｂの個々が生じさせる抵抗値は同等であると考えられ、発熱領域３Ａ，３Ｂ全体での抵抗値は個々の抵抗値の半分であると考えられる。また、図５に示すように、発熱領域３Ａを通る電流の向きは第２の方向Ｙに沿うため、発熱領域３Ａの抵抗値を算出する際に使用するべき抵抗長は第２の方向Ｙにおいて共通側帯状電極４１１と個別側帯状電極４２１とが離間する長さ寸法Ｌ２（図５参照、以下抵抗長と呼ぶ）である。さらに、電流が第２の方向Ｙに沿って流れるため、抵抗値を算出する際に使用するべき幅寸法も第１の方向Ｘに沿う幅寸法ｗ２（図５参照、以下抵抗幅と呼ぶ）となる。以上のことを考慮すると、図５に例示した発熱領域３Ａ，３Ｂを発熱させる際に生じる抵抗値Ｒは、以下の式で表される。なお、発熱抵抗体３の比抵抗値はＰとする。

本実施形態では、第１の方向Ｘはｘ方向に対して４５°傾斜している。このため、本実施形態の抵抗長Ｌ２は、距離Ｌ１の約０．７倍程度の値となる。また、本実施形態のように共通側帯状電極４１および個別側帯状電極４２をｘ方向に沿って配列する場合、従来のようにｘ方向に垂直な電極をｘ方向に沿って配列する場合に比べて、同じピッチで並べても距離Ｌ１は小さな値になり易い。このため抵抗長Ｌ２は同程度のピッチで電極を並べた従来のものと比較してたとえば半分程度になる。さらに、抵抗幅ｗ２は、幅寸法ｗ１の１．４倍程度の長さとなる。これらのことから、発熱抵抗体３として従来と同様のものを用いた場合、本実施形態の発熱領域３Ａ，３Ｂの抵抗値Ｒは従来の３分の１近い値にまで抑えられることになる。

すなわち、サーマルプリントヘッド１０１においては、発熱抵抗体３のうち、第１の方向Ｘに沿って延びる共通側帯状電極４１および個別側帯状電極４２に挟まれた領域に電流が流れるため、電流の向きが第２の方向Ｙに沿うものとなる。このために、共通側帯状電極４１と個別側帯状電極４２との間隔を狭くすることなしに、抵抗長Ｌ２の縮小を図ることが可能となっている。本実施形態では、抵抗長Ｌ２を短くするために、共通側帯状電極４１および個別側帯状電極４２のｘ方向における幅寸法を大きくする必要がないため、発熱抵抗体３から電極層４に逃げる熱量が多くなる問題も生じにくくなっている。

また、サーマルプリントヘッド１０１においては、発熱抵抗体３のｙ方向における幅寸法を大きくすることなく、抵抗幅ｗ２の延長を実現している。このため、発熱抵抗体３の容積が大きくなって発熱効率が低下する問題も生じにくくなっている。

以上のことから、サーマルプリントヘッド１０１は、印刷に必要な発熱量の増加を招くことなく発熱抵抗体３の抵抗値を低下させ、そのことにより消費電力の削減を図ることが可能である。

上述した例では、第１の方向Ｘはｘ方向に対して４５°傾斜しているが、第１の方向Ｘとｘ方向とが成す角度はこの例に限定されない。第１の方向Ｘとｘ方向とが成す角度が９０°に近すぎると、本発明の効果は発揮されにくく、第１の方向Ｘとｘ方向とが成す角度が０°に近すぎる場合には発熱領域３Ａ，３Ｂがｘ方向に長くなりすぎる問題が生じる。これらのことから、第１の方向Ｘとｘ方向とが成す角度は、たとえば３０°〜６０°程度が適当である。

上述した実施形態においては、グレーズ層２は平坦な形状であるが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。以下に、本発明の第２実施形態として、図６を参照しつつ、グレーズ層２の構成が上述したサーマルプリントヘッド１０１とは異なる場合について説明する。なお、以下の説明では、上記と同一もしくは類似の構成については上記と同一の符号を付し、説明を適宜省略する。

本発明の第２実施形態に基づくサーマルプリントヘッド１０２は平面視においてサーマルプリントヘッド１０１とほぼ同様の形状を備えている。図６は、サーマルプリントヘッド１０１の説明における図３に相当する（すなわち、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図に相当する）。図６に示すサーマルプリントヘッド１０２においては、グレーズ層２が平坦な主面２１と、主面２１からｚ方向図中上方に膨出する膨出部２２とを有している。図６には表れていないが、この膨出部２２は、ｘ方向に長く延びるように形成されている。本実施形態の発熱抵抗体３は、膨出部２２上に形成されている。さらに、共通側帯状電極４１および個別側帯状電極４２も膨出部２２上に形成されている。このような構成を採用すると、発熱する部分を印刷媒体に押し当てることがより容易となる場合がある。

膨出部２２のｙ方向における幅寸法は、共通電極４３と個別電極４４との間に挟まれる程度の長さが望ましい。具体的には膨出部２２のｙ方向における図中左側の端部が、幅広延出部４３３と重なり、図中右側の端部が先端部４４１と重なる構成が望ましい。共通側帯状電極４１および個別側帯状電極４２は非常に細く形成されているため、膨出部２２のｙ方向における幅に生じる段差に設けるとクラックが生じる可能性が高くなる。共通側帯状電極４１および個別側帯状電極４２と比較して幅広である幅広延出部４３３および先端部４４１を段差部分に設けるのはクラックを防ぐ上で有効である。

本発明に基づくサーマルプリントヘッドは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に基づくサーマルプリントヘッドの具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

たとえば、上述した実施形態では駆動ＩＣ６１は電極層４にフリップチップ接続されているが、駆動ＩＣ６１がワイヤを用いて電極層４に接続されていても構わない。

さらに、上述した実施形態では、電極層４が第１層４０１と第２層４０２とを有しているが、電極層４は単層構造であってもよいし、あるいはより多くの層構造を備えていても構わない。また、上記した例では、各個別電極４４が第１層４０１のみによって構成されているが、各個別電極４４が第２層４０２を有する構成としても構わない。

１０１，１０２ サーマルプリントヘッド
１ 基板
２ グレーズ層
２１ 主面
２２ 膨出部
３ 発熱抵抗体
３Ａ，３Ｂ 発熱領域
４ 電極層
４０１ 第１層
４０２ 第２層
４１，４１２ 共通側帯状電極
４１１ 共通側帯状電極（第１の帯状電極）
４２ 個別側帯状電極
４２１ 個別側帯状電極（第２の帯状電極）
４３ 共通電極
４３１ 主電極
４３２ 補助電極
４３３ 幅広延出部
４３３ａ 幅広延出部
４４ 個別電極
４４１ 先端部
４４１ａ 先端部
４４２ 中間部
４４３ 終端部
４５ 共通配線
４６ 信号線
５ 保護層
６１ 駆動ＩＣ
６２ 樹脂カバー
６３ 接続部
ｔ 厚さ
Ｌ１ 距離
Ｌ２ 抵抗長
ｗ１ 幅
ｗ２ 抵抗幅

Claims (20)

1. 長帯状の発熱抵抗体と、
   前記発熱抵抗体よりも比抵抗値が小さな電極層と、
   を備えており、
   前記電極層は、前記発熱抵抗体と交差する第１の帯状電極と、前記第１の帯状電極と離間し、かつ、前記発熱抵抗体と交差する第２の帯状電極と、を有しており、
   前記第１の帯状電極および前記第２の帯状電極はいずれも、前記発熱抵抗体の長手方向および短手方向の双方に対して交差する第１の方向に沿って延びるように形成されていることを特徴とする、サーマルプリントヘッド。
2. 前記長手方向視において、前記第１の帯状電極と前記第２の帯状電極とが重なっている、請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
3. 前記電極層は、前記発熱抵抗体と平行な共通電極を有しており、
   前記第１の帯状電極は、前記共通電極に繋がっている、請求項１または請求項２に記載のサーマルプリントヘッド。
4. 前記共通電極は、前記長手方向において前記第１の帯状電極よりも幅広であり、かつ、前記短手方向に延び出す第１の幅広延出部を有しており、
   前記第１の帯状電極は前記第１の幅広延出部から延び出している、請求項３に記載のサーマルプリントヘッド。
5. 前記短手方向において、前記発熱抵抗体を間に挟んで前記共通電極の反対側に設置される駆動ＩＣと、
   前記駆動ＩＣに接続され、互いに離間する複数の個別電極と、をさらに備えており、
   前記第２の帯状電極は、前記複数の個別電極のいずれかである第１の個別電極と繋がっている、請求項３に記載のサーマルプリントヘッド。
6. 前記第１の個別電極は、前記長手方向において前記第２の帯状電極よりも幅広な第１の先端部を具備しており、
   前記第２の帯状電極は前記第１の先端部から延び出している、請求項５に記載のサーマルプリントヘッド。
7. 前記電極層は、前記共通電極から前記第１の方向に延び出す複数の共通側帯状電極を有しており、
   前記第１の帯状電極は、前記複数の共通側帯状電極のいずれかである、請求項３または請求項５に記載のサーマルプリントヘッド。
8. 前記共通電極は、前記長手方向に沿って並び、かつ、前記長手方向において前記各共通側帯状電極よりも幅広である、複数の幅広延出部を有しており、
   前記各共通側帯状電極は、前記複数の幅広延出部のいずれかから延び出している、請求項７に記載のサーマルプリントヘッド。
9. 前記電極層は、互いに離間する複数の個別側帯状電極を有しており、
   前記各個別側帯状電極は、前記複数の個別電極のいずれかと繋がっており、
   前記第２の帯状電極は、前記複数の個別側帯状電極のいずれかであり、
   前記複数の共通側帯状電極と、前記複数の個別側帯状電極とは、前記長手方向に沿って交互に配列されている、請求項７または請求項８に記載のサーマルプリントヘッド。
10. 前記各個別電極は、前記長手方向において前記各個別側帯状電極よりも幅広な先端部を有しており、
    前記各個別側帯状電極は、前記先端部から延び出している、請求項９に記載のサーマルプリントヘッド。
11. 前記各個別電極の一部が前記駆動ＩＣと重なっている、請求項９または請求項１０に記載のサーマルプリントヘッド。
12. 前記駆動ＩＣと前記各個別電極とがフリップチップ接続されている、請求項１１に記載のサーマルプリントヘッド。
13. 前記電極層は、前記発熱抵抗体よりも比抵抗値が小さな第１層と、前記発熱抵抗体よりも比抵抗値が小さく、かつ、前記第１層と比抵抗値の異なる第２層とを有しており、
    前記共通電極は、前記第１層からなる主電極と、前記第２層からなり、かつ、前記主電極に積層された補助電極とを有しており、
    前記第１の帯状電極および前記第２の帯状電極は前記第１層からなる、請求項３ないし請求項１２のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。
14. 前記第１層は金を主成分とし、前記第２層は銀を主成分としている、請求項１３に記載のサーマルプリントヘッド。
15. 前記第１の方向と前記長手方向とが成す角度は、３０°〜６０°である、請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。
16. 前記第１の方向と前記長手方向とが成す角度は、４５°である、請求項１５に記載のサーマルプリントヘッド。
17. 基板と、前記基板上に設けられたグレーズ層と、を備えており、
    前記発熱抵抗体および前記電極層は前記グレーズ層上に設けられている、請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。
18. 前記第１の帯状電極および前記第２の帯状電極は、前記グレーズ層と前記発熱抵抗体との間に介在している、請求項１７に記載のサーマルプリントヘッド。
19. 前記グレーズ層は平坦な主面を有しており、前記電極層は前記主面上に形成されている、請求項１８に記載のサーマルプリントヘッド。
20. 前記グレーズ層は、平坦な主面と、前記主面から膨出する膨出部とを有しており、前記第１の帯状電極および前記第２の帯状電極が前記膨出部上に形成されている、請求項１８に記載のサーマルプリントヘッド。

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