JP3615852B2 - サーマルヘッド及びサーマルプリンタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インクリボンのインクを印刷媒体に転写するためのサーマルヘッド及びこのサーマルヘッドを使用したサーマルプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、特開昭５９−１８８４５２号に開示されている従来の４ヘッド方式のサーマルプリントヘッド部を示す断面正面図である。
このサーマルプリントヘッド部は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒用のプリントユニット１０１、１０２、１０３、１０４をそれぞれ用紙のストレートの搬送路１０５上に順番に配列して構成されている。
【０００３】
例えば、イエロー用のプリントユニット１０１は、サーマルラインヘッド１０１−１と、このサーマルラインヘッド１０１−１を形成する発熱抵抗体の発熱面上に、イエローインクを含むイエローのインクリボン１０１−２を供給するスプール１０１−３を備えたインクリボン機構と、転圧用のローラ１０１−４とを備えている。
なお、他のプリントユニット１０２〜１０４も、それぞれ使用するインクリボンの色がマゼンタ、シアン、黒であるという点以外は全く同様な構造である。従って、ここではその説明は省略する。
【０００４】
用紙１０６は、フィーダローラ１０７によりイエロー用のプリントユニット１０１から黒用のプリントユニット１０４への方向に搬送路１０５で移送され、例えば、各プリントユニット１０１〜１０４において、各インクリボン１０１−２〜１０４−２と各スプール１０１−３〜１０４−３との間を通過する。
【０００５】
印刷時には、用紙１０６をイエロー用のプリントユニット１０１から黒用のプリントユニット１０４へ移送しながら、先ずイエローのプリントユニット１０１にてイエローの印刷を行い、この印刷部分が、他の各プリントユニット１０２〜１０４の各サーマルラインヘッド１０２−１〜１０４−１の発熱面に来た時に同期して、各色の印刷を順次重ねて行う。このときインクが重なって混色し、所定の色相の印刷を行うようになっている。
このように、１色毎に１つのサーマルラインヘッドを有する３〜４へッド方式の熱転写式カラ−記録方法では、１色の印刷毎に、１つのサーマルヘッドで複数色の重ね合わせを行うものと比べ、用紙１０６を繰り返し往復しないので高速印刷が可能になる。
ところで、熱転写式プリンタでは印刷媒体と発熱抵抗体の接触位置（ 接触状態 ）を適切に設定することにより、印字品質の向上を図ることができる。
【０００６】
図１１は、特開昭６１−１０４６８号に開示されている感熱記録装置の記録時の端面型サーマルヘッドと記録媒体および回転ローラとの押圧接触状態を示す要部拡大側面図である。
このプリンタの端面型サーマルヘッドは、発熱抵抗体１１１の中心を曲率を有する端面の頂点より、記録媒体の供給側位置になるように構成されている。
【０００７】
そして、回転ローラを矢印方向に回転させて記録媒体の供給側に移動して、発熱抵抗体は押圧力は有効に作用し、印字品質が向上する。
【０００８】
図１２は、特開昭５７−１０３８６３号に開示されているサーマルヘッドを示す断面図である。
このサーマルヘッドでは、「たわみ現象」に対して、発熱体１１２の形成位置を凸状領域の中心よりずらすことにより、印字効率のアップによる印字品質の向上に於いて、優れた効果を発揮することが記載されている。なお、図中の矢印Ｐは印字方向（ 従って、感熱紙の搬送方向は逆方向になる ）を示すものである。
【０００９】
しかし、図１０に示すような３〜４ヘッド方式の熱転写式カラープリンタにおいては、用紙が直線的に搬送され、かつ高速にカラー印刷するためには、熱応答性の優れたサーマルヘッドが必要になる。高速印刷の場合、サーマルヘッドの通電の駆動周期を短くし、この駆動周期にヘッドの昇温速度及び降温速度を追従させなければならない。
この昇温速度及び降温速度に大きな影響を及ぼすのが、発熱抵抗体の下に形成されるグレーズ層である。このグレーズ層の厚さが薄すぎると、放熱効果が高くなりヘッドの昇温速度が遅くなる。逆に、グレーズ層の厚さが厚すぎると、放熱効果が低くなり降温速度が遅くなる。
昇温速度に対しては、発熱抵抗体に印加する電気エネルギーを増大させることにより改善することができるが、降温速度に対しては、グレーズ層の厚さを調整するのが一般的な改善策となる。
【００１０】
ところで、このグレーズ層の形状は曲面を有するものが多く使用されている。これは、グレーズ層の表面に形成される発熱抵抗体のインクリボン及び印刷媒体への接触面積を小さくして面圧を高め、印字品質を向上させるためである。従って、この曲面の曲率半径は小さい方がこの効果を大きいことになる。しかし、曲率半径を小さくすると、グレーズ層の厚さが厚くなり、ヘッドの降温速度が遅くなる。
このヘッドの降温速度の低下を改善する方法としては、グレーズ層の幅（ 長さ ）を狭く（ 短く ）して、グレーズ層の厚さを薄くする方法がある。
図１１に示すような端面型サーマルヘッドの場合、グレーズ層の幅を狭くするためには、製造上、グレーズ層を形成する平板状基板の厚さを薄くしなければならない。しかし、この基板の厚さを薄くすると、基板の強度が低下し、サーマルヘッドとしてコストアップとなりサーマルヘッドの取扱いが困難になるという問題があった。
【００１１】
そこで、平板状基板の端面の一角に（ 面取り形状の ）斜面を形成し、この斜面に曲面を有するグレーズ層を形成するサーマルヘッドが、コーナー型サーマルヘッドとして知られている。このようなコーナー型サーマルヘッドでは、基板の厚さに関係なく、斜面の幅を調整することによりグレーズ層の幅を調整することができ、曲面の曲率半径が小さく、厚さが薄いグレーズ層を形成することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、曲面の曲率半径が小さいグレーズ層においては、接触面積が小さく圧力分布が急峻となり、グレーズ層の厚さも薄いため、それに対応して発熱抵抗体による熱応答分布も急峻となる。
従って、高印字品質を得るためには、発熱抵抗体とインクリボン及び印刷媒体との接触位置関係を厳密に管理して、発熱抵抗体の熱作用が的確にインクリボン及び印刷媒体に作用しなければならない。
【００１３】
そのためには、グレーズ層における発熱抵抗体の位置を最適に配置する必要がある。特に、高速熱転写式カラープリンタでは、高速に印字するだけでなく、インクの上にインクを転写するため、印字条件がより厳密に管理しなければならないので、グレーズ層上の発熱抵抗体の位置については、より厳密に管理する必要がある。
しかしながら、特開昭６１−１０４６８号や特開昭５７−１０３８６３号等の従来例においては、端面の頂点よりずらすことは開示されているが、そのずらし量については、グレーズ層の形状寸法に対して明確に定義されてはいない。そのため、高速熱転写式カラープリンタにおいては、実際上実施するには、従来技術では不足しており、グレーズ層の形状寸法に対してこのグレーズ層における発熱抵抗体の位置の厳密な定義を行う必要がある。
【００１４】
そこでこの発明は、グレーズ層の形状寸法に対してこのグレーズ層における発熱抵抗体の位置の厳密な定義を行うことができ、高印字品質を確実に実現することができるサーマルヘッド及びサーマルプリンタを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１対応の発明は、平板状の長方体基板と、この長方体基板の一端の角に形成された面取り状の斜面と、この斜面上に形成された予め設定された曲面を有する絶縁層と、この絶縁層上に前記斜面の傾斜方向に予め設定された距離だけ隔てて複数組平行に配置した一対の電極と、この各一対の電極間にそれぞれ接続された発熱抵抗体とを設け、一対の電極間の中心が、絶縁層の曲面の斜面の傾斜方向に直交する最大圧力荷重線に対して印刷媒体搬送方向の供給側と排出側で電極間距離の２分の１の範囲内に位置したものである。
これにより、発熱抵抗体の熱が有効な圧力作用により、高い効率でインクリボン又は用紙に作用することができる。
【００１６】
請求項２対応の発明は、請求項１記載のサーマルヘッドを使用し、サーマルヘッドとプラテンとの間にインクリボン及び印刷媒体を介挿し、サーマルヘッドの発熱作用により前記インクリボンのインクを前記印刷媒体へ転写して印字を行うサーマルプリンタにおいて、サーマルヘッドを、斜面の傾斜方向を印刷媒体の搬送方向と一致させ、サーマルヘッドを静止したプラテンに押圧接触させたときに、サーマルヘッドの絶縁層の曲面が最初にプラテンに接触する接線に対して印刷媒体の供給側へずれる圧力作用の最大圧力荷重線に対して印刷媒体搬送方向の供給側と排出側でサーマルヘッドの電極間距離の２分の１の範囲内に、サーマルヘッドの一対の電極間の中心が位置するように、サーマルヘッドを取付けたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、この発明を適用したブラック（ Ｋ ）、マゼンタ（ Ｍ ）、シアン（ Ｃ ）、イエロー（ Ｙ ）の４色を重ね合わせて印刷するカラープリンタの概略の要部構成を示す図である。
Ｋ用サーマルヘッド１、Ｍ用サーマルヘッド２、Ｃ用サーマルヘッド３、Ｙ用サーマルヘッド４は、複数の発熱抵抗体を直方体の４インチ長の端面に１列に配列した端面サーマルラインヘッドで、解像度は１２ｄｏｔ／ｍｍ、ヘッド主走査方向単位長さ（ 単位面積 ）当りの荷重は０．４ｋｇ／ｃｍを有し、主走査方向として形成された用紙の搬送路５上に順番に直列に配置されている。これらの各サーマルヘッド１〜４間の距離は１００ｍｍである。
【００１８】
これらの前記Ｋ用サーマルヘッド１〜Ｙ用サーマルヘッド４には、それぞれＫ用プラテン６〜Ｙ用プラテン９が対向して配置され、また、リボンマガジン１０〜１３が着脱自在にセットされるようになっている。
このリボンマガジン１０〜１３には、それぞれ未使用のインクリボンが巻回されている送り側ローラ１０−１〜１３−１と使用済みのインクリボンが巻き取られる巻取側ローラ１０−２〜１３−２とが設けられている。
【００１９】
これらの各リボンマガジン１０〜１３には、それぞれブラック（ 黒 ）のインクリボン、マゼンタのインクリボン、シアンのインクリボン、イエローのインクリボンがセットされ、これらのリボンマガジン１０〜１３から前記各サーマルヘッド１〜４へ各インクリボンが供給される。
前記搬送路５の前記Ｙ用サーマルヘッド１の配置位置の用紙供給側に、用紙の搬送速度を制御するためのペーパー搬送用ローラ１４及びこのペーパー搬送用ローラ１４に対向して設けられた補助ローラ１５が配置されている。
前記ペーパー搬送用ローラ１４と前記Ｋ用サーマルヘッド１との間の搬送路５上には、用紙のラベル間のギャップを検出するギャップセンサ及び用紙に印刷されたマークを検出するマーカセンサからなるセンサ部１６が配置されている。また、前記ペーパー搬送用ローラ１４のさらに用紙供給側の前記搬送路５の用紙供給口５−１近傍には、用紙の末端を検出するための光学式透過形センサからなるペーパーエンドセンサ１７が配置されている。
【００２０】
前記搬送路５の前記用紙供給口５−１の外側にはペーパーホルダ１８が固定され、このペーパーホルダ１８に長尺状の用紙１９が巻回されてセットされる。また、前記搬送路５の前記用紙供給口５−１の反対側には、印字済み用紙を排出するための用紙排出口５−２が形成されている。
【００２１】
従って、前記各サーマルヘッド１〜４と前記各プラテン６〜９との間を、前記各リボンマガジン１０〜１３からのインクリボン及び前記ペーパーホルダ１８からの前記用紙１９がほぼ等速で搬送される。
すなわち、このカラープリンタでは、黒、マゼンタ、シアン、イエローの順に各々所望の画像が形成されていくことになる。
【００２２】
図２は、このカラープリンタの前記各サーマルヘッド１〜４を制御する要部回路構成を示すブロック図である。
【００２３】
２１は、制御部本体を構成する中央制御部で、ＣＰＵ（ ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）等とから構成されている。この中央制御部２１からの制御信号により、前記Ｋ用サーマルヘッド１を制御するＫ用サーマルヘッド制御部２２、前記Ｍ用サーマルヘッド２を制御するＭ用サーマルヘッド制御部２３、前記Ｃ用サーマルヘッド３を制御するＣ用サーマルヘッド制御部２４、前記Ｙ用サーマルヘッド４を制御するＹ用サーマルヘッド制御部２５が設けられている。
【００２４】
前記各サーマルヘッド制御部２２〜２５は、前記中央制御部２１から制御信号により、前記各サーマルヘッド１〜４へ供給する駆動パルスのデューティ比を制御するか又は駆動電流の電圧を制御するようになっている。
さらに、前記Ｍ用サーマルヘッド制御部２３は、前記Ｍ用サーマルヘッド２の駆動パルスのＯＮパルス幅（ 又は駆動電流の電圧 ）を、前記Ｋ用サーマルヘッド制御部２２は前記Ｋ用サーマルヘッド１へ供給される駆動パルスのＯＮパルス幅（ 又は駆動電流の電圧 ）を制御する。
【００２５】
前記Ｃ用サーマルヘッド制御部２４及び前記Ｙ用サーマルヘッド制御部２５は、それぞれ該当するサーマルヘッド３，４の駆動パルスのＯＮパルス幅（ 又は駆動電流の電圧 ）を、いずれも１つ前のサーマルヘッド２，３の駆動パルスのパルス幅（ 又は駆動電流の電圧 ）以上となるように制御する。
【００２６】
図３（ ａ ）は、前記各サーマルヘッド（ コーナー型サーマルラインヘッド ）１〜４の先端部の概略的な要部構成を示す断面図であり、図３（ ｂ ）は、その先端部の一部に形成された発熱素子の概略的な要部構成を示す断面図である。
アルミナ等の材料から形成された平板状基板３１の主面３１−１と端面３１−２との間に斜面３１−３が形成されている。この斜面３１−３の幅ｔは、０．４ｍｍとなっている。
【００２７】
この斜面３１−３上に、曲率半径０．５ｍｍ、５〜５０μｍの厚さでガラスグレーズ層３２が形成されている。このガラスグレーズ層３２上（ 頂点 ）に、例えばスパッタリング法や真空蒸着法に代表される真空薄膜成膜法により、Ｔａ −Ｓｉ Ｏ_２等からなる発熱抵抗体層３３、Ａｌ 等からなる電極層３４、Ｓｉ _３Ｎ_４やＳｉ Ｃからなる保護層３５を形成し、発熱素子３６を構成している。
【００２８】
駆動ＩＣ（ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ）等の回路は、例えば、前記主面３１−１上に実装され、前記電極層３４と接続されている。よって、用紙を前記各サーマルヘッド１〜４の発熱素子３６（ ガラスグレーズ層３２ ）に接触させながら、直線的に搬送することが可能になる。また、インクリボンを加熱してから記録媒体と剥離するまでの距離を短くすることができる。
【００２９】
図４は、前記各サーマルヘッド１〜４の印字面を示す図である。
前記発熱抵抗体層３３及びそれぞれ対向する一対の前記電極層３４は、それぞれ各画素に対応して発熱素子３６が一列に配列するように平行に配置されている。ここで、前記各電極層３４間の距離（ 発熱素子の長さ ）をＬとする。
【００３０】
図５は、前記各サーマルヘッド（コーナー型サーマルラインヘッド）１〜４の先端部の一部に形成された発熱素子の実際の印刷媒体供給側限界の形状構成を示す断面図（ａ）とこの断面図における位置関係を示す上面図（ｂ）である。なお、図中の矢印Ｐは印刷媒体の搬送方向を示し、図６は、その印刷媒体排出側限界の形状構成を示す断面図（ａ）とこの断面図における位置関係を示す上面図（ｂ）である。
ところで、前記各プラテン６〜９の直径は５０ｍｍである。
【００３１】
図中の頂点Ｓは、実際にはライン方向に連続した頂線となるが、前記各プラテン６〜９が回転停止しているときに、前記各サーマルヘッド１〜４をアップ位置（離間位置）からダウン位置（接触位置）へ移動させて前記各プラテン６〜９へ押圧接触させたときに最初に接触する点（線）である。
ここで、前記プラテン６〜９を実際に回転させ、印刷媒体及びインクリボンを供給したときに、前記サーマルヘッド１〜４の発熱素子３６の近傍の圧力分布を調べると、その最大圧力荷重点Ｇは、実際にはライン方向に連続した最大圧力荷重線となるが、印刷媒体及びインクリボンの供給側に約１０μｍずれた位置にある。
このとき、前記発熱素子３６の中心（中心線）は、すなわち、前記電極層３４間の中心（中心線）は、図５に示すように、上記最大圧力荷重点Ｇから印刷媒体供給側へ電極層間距離Ｌの１／２ずれた位置から、図６に示すように、印刷媒体排出側へ電極層間距離Ｌの１／２ずれた位置までの範囲内にあることが、高印字品質を実現するための条件（定義）となる。
【００３２】
また、上述した定義は、前記プラテン６〜９に最初に接触する頂線Ｓに基づいて書き直せば、図５に示すように、頂点Ｓから印刷媒体供給側へ最大圧力荷重点Ｇまでの距離１０μｍに電極層間距離Ｌの１／２を加算した距離（ １０μｍ＋（ Ｌ／２ ） ）ずれた位置から、図６に示すように、印刷媒体排出側へ電極層間距離Ｌの１／２から最大圧力荷重点Ｇまでの距離１０μｍを減算した距離（ （ Ｌ／２ ）−１０μｍ ）ずれた位置までの範囲内にあることである。
【００３３】
図７は、前記サーマルヘッド１〜４の取付け方により前記ガラスグレーズ層（ グレーズ層 ）３２の頂点（ 頂線 ）Ｓの位置が変化することを示す図である。
図７（ ａ ）は、ガラスグレーズ層３２が接触するプラテン６〜９の接触線（ 接触点 ）の法線とガラスグレーズ層３２が形成されている斜面３１−１の垂線とを平行にした場合で、ちょうどガラスグレーズ層３２の中央が頂線となる。
図７（ ｂ ）及び図７（ ｃ ）は、斜面３１−１をガラスグレーズ層３２が接触するプラテン６〜９の接触線（ 接触点 ）の法線に対してそれぞれガラスグレーズ層３２が形成されている斜面３１−１の垂線を傾けた場合で、頂線は、ガラスグレーズ層の中央からそれぞれ逆側にずれる。
【００３４】
このような構成の本実施例において、以下の実験を行った結果を、表１、表２、表３に示す。
この実験は、上述したように、斜面の幅が０．４ｍｍ、ガラスグレーズ層の曲面の曲率半径が０．５ｍｍと共通で、３００ｄｐｉ の発熱抵抗体サイズ幅７０μｍ×長さ８５μｍ…（ タイプ１ ）、４００ｄｐｉ の発熱抵抗体サイズ幅５０μｍ×長さ６２μｍ…（ タイプ２ ）、６００ｄｐｉ の発熱抵抗体サイズ幅３３μｍ×長さ４３μｍ…（ タイプ３ ）の３種類の４インチ幅のライン型サーマルヘッドで、ヘッド主走査方向の単位長さ当たりの荷重が０．４ｋｇ／ｃｍ となっている。印刷媒体としての記録紙は、ベック平滑度１０００秒程度のコート紙を使用した。印字する順序はマゼンタ、シアン、イエローとした。
【００３５】
項目１は、記録紙上に５０ｍｍ×５０ｍｍの単色とカラーの正方形パターンを間隔をおいて、紙送りスピード６ｉｎｃｈ／ｓｅｃ で５回印刷する。
この項目１では、インクの転写状態を全体的な画質として観察し、その状態を、優れている（ｅｘｃｅｌｌｅｎｔな） ものをＡＡ、良好なものをＡ、ややボイド（ インクぬけ ）が見られるものをＢ−１、やや逆転写が見られるものをＢ−２、かなりボイドが見られるものをＣ−１、かなり逆転写が見られるものをＣ−２の６段階で評価する。
【００３６】
項目２は、記録紙上に８０ｍｍ×１０ｍｍの単色とカラーのバーパターンを間隔をおいて、紙送りスピード６ｉｎｃｈ／ｓｅｃ で５回印刷する。
この項目２では、パターンエッジのシャープさを観察し、そのシャープさを、優れている（ｅｘｃｅｌｌｅｎｔな） ものをＡＡ、ほとんど直線のものをＡ、ややぼけているものをＢ、著しくぼけているものをＣの４段階で評価する。
【００３７】
項目３は、先に印刷したインクの近傍の記録紙上にインクを転写した場合の画質を調べるために、紙送りスピード６ｉｎｃｈ／ｓｅｃ で、まず、マゼンタインクで８ドット×８ドットで構成される画点を印刷し、次にシアンインクで１０ドット×１０ドットで構成される画点を重ねて印刷する。また同様に、紙送りスピード６ｉｎｃｈ／ｓｅｃ で、マゼンタインクで８ドット×８ドットで構成される画点を印刷し、次にシアンインクで８ドット×８ドットで構成される画点を重ねて（ 二重 ）印刷し、さらにイエローインクで１０ドット×１０ドットで構成される画点を重ねて（ 三重 ）印刷する。
【００３８】
以上の印刷を５０回行い、その印刷結果の１０ドット×１０ドットの外周３６ドット（ ８ドット×８ドットの印刷を除いたドット ）に関して、正規の画点の大きさの９０％以上、１１０％以下であるものの個数を観察し、その個数が安定とされる所定数以上の回数が、４６〜５０回であったものをＡＡ、４１〜４５回であったものをＡ、３６〜４０回であったものをＢ、３５回以下のものをＣと４段階で評価した。
【００３９】
表１は、タイプ１のライン型サーマルヘッドを使用して項目１、項目２及び項目３について行った実験結果の評価をまとめたものである。
表２は、タイプ２のライン型サーマルヘッドを使用して項目１、項目２及び項目３について行った実験結果の評価をまとめたものである。
表３は、タイプ３のライン型サーマルヘッドを使用して項目１、項目２及び項目３について行った実験結果の評価をまとめたものである。
なお、一対の電極層３４間の中心（ 中心線 ）とガラスグレーズ層３２の曲面の頂点（ プラテンに最初に接触する線＝頂線 ）との距離ａは、ライン型サーマルヘッドのライン方向に４区分に分けたときの区分点（ ５箇所 ）において、触針又はレーザー光を使用した表面形状測定装置により、各中心線（ 保護層２５の段差を検出し、その段差間の中央を中心線とする ）と頂線との距離を測定し、その絶対値が最大となる測定値をａとした。
【００４０】
【表１】

【００４１】
【表２】

【００４２】
【表３】

【００４３】
この結果から明らかなように、一対の電極層３４間の中心線とガラスグレーズ層３２の曲面の頂線との距離ａが、電極層３４間の距離Ｌに対して下記の条件を満たすとき、いずれのタイプのライン型サーマルヘッドでも、いずれの項目でも、良好以上の評価を得ている。
−１０μｍ−（ １／２ ）・Ｌ＜ａ≦−１０μｍ＋（ １／２ ）・Ｌ
すなわち、プラテン６〜９に対する最大圧力荷重線Ｇに対して書き直せば、一対の電極層３４間の中心線と最大圧力荷重線Ｇとの距離ｂとすれば、
−（ １／２ ）・Ｌ＜ｂ≦＋（ １／２ ）・Ｌ
という範囲条件となる。
【００４４】
また、ここではその実験結果は示さないが、上記以外に、色重ねの順番を変えて同様な実験を行ったが、いずれも同様な結果と得た。
また、ライン型サーマルヘッドに加える主走査方向の単位長さ当たりの荷重（ 線圧 ）を０．４ｋｇ／ｃｍ以外に、０．２、０．３、０．５、０．６、０．７、０．８ｋｇ／ｃｍでも実験を行ったが、一対の電極層３４間の中心線と頂線又は最大圧力荷重線Ｇとの位置関係が、上記の範囲にあるものについては良好な印字結果を得た。
【００４５】
ところで、線圧が小さいと、発熱素子３６から記録紙への熱伝導効率が低下するため、ライン型サーマルヘッドに印加する電気エネルギーを増加する必要があり、線圧が大きいと、ライン型サーマルヘッドの保護層３５の摩耗が大きくなる（ 早まる ）ので、バランス的にはライン型サーマルヘッドに加える線圧としては、０．３〜０．６ｋｇ／ｃｍが最適と判断される。
なお、０．８ｋｇ／ｃｍ以上の線圧を加えると、インクリボンのベースフィルムが削れるという問題も見られた。
【００４６】
また、実験結果は示さないが、発熱抵抗体の幅（ 発熱抵抗体層３３の幅 ）Ｗと長さ（ 電極層３４間の距離 ）Ｌについては、幅Ｗを１とすると、長さＬは０．９〜２．０の範囲のものでは、一対の電極層３４間の中心線と頂線又は最大圧力荷重線Ｇとの位置関係が上記の範囲にあるものについては良好な印字結果を得た。
これについて、電極層３４は、熱伝導率の高い金属で形成されているため、長さＬを短くしすぎると、電極層３４を介して長さ方向（ 副走査方向＝記録紙の搬送方向 ）の熱が放熱されるので、長さ方向の転写ドットのつながりが悪くなり、逆に長さＬを長くしすぎると、特に高速印字では転写ドットが縦長に変形するので、発熱抵抗体について、幅Ｗを１とすると、長さＬは１〜１．６の範囲のものがより好ましいと判断できる。
【００４７】
ガラスグレーズ層３２の曲面の曲率半径について、図８に示すように、斜面３１−３の幅ｔを０．１５ｍｍ〜１．５０ｍｍのライン型サーマルヘッドで印刷実験した。斜面３１−３の幅ｔを大きくしすぎると、発熱素子３６の直下のガラスグレーズ層３２の厚みが厚くなり、高速印字では発熱素子３６直下のガラスグレーズ層３２の蓄熱作用によりカラー画質を劣化させる傾向がある。逆に、斜面３１−３の幅ｔを小さくしすぎると、ガラスグレーズ層３２の製造（ 形成 ）が難しくなるのでコストアップとなる。そこでバランス的には、斜面３１−３の幅ｔは、０．２ｍｍ〜０．８ｍｍが好ましいと判断できる。
【００４８】
このときのガラスグレーズ層３２の曲面の曲率半径について０．２ｍｍ〜２ｍｍまでの範囲で実験してみたが、ライン型サーマルヘッドの発熱部表面（ 保護層３５ ）は、電極層３４の端部の発熱抵抗体層３３との境界による段差が存在するので、転写時のインクリボン側への熱効率を低下させているが、曲面による突出性により熱効率の改善が図られている。
しかしながら、曲率半径を大きくし過ぎると、曲面が平坦的になり熱効率の改善の効果が低下する。特にカラー印字における２色目、３色目の重ね印字（ 転写 ）時に、印刷がかすれる等の現象が発生した。また逆に、曲率半径を小さくし過ぎると、曲面が極端に突起状になり、インクリボンとライン型サーマルヘッドの接触が面状ではなく線状（ 点状 ）となり、圧力分布がこの接触する線上部分を中心にして急峻に変化するため、転写が不安定になる。さらに、ガラスグレーズ層３２と平板状基板３１の主面３１−１及び端面３１−２との境界の段差が大きくなり、その部分にかかるストレスが大きく、この部分を介して端面３１−２上に形成されている回路へ接続されている電極層３４が断線するという可能性がある。そこで、高品位のカラー印刷を実現するためには、バランス的にはガラスグレーズ層３４の曲面の曲率半径は０．３ｍｍ〜１．５ｍｍが最適と判断される。
【００４９】
また、紙送りスピードについては、０．５ｉｎｃｈ／ｓｅｃ 、１ｉｎｃｈ／ｓｅｃ 、２ｉｎｃｈ／ｓｅｃ 、４ｉｎｃｈ／ｓｅｃ 、８ｉｎｃｈ／ｓｅｃ で印刷評価を行ったが、どの速度においても一対の電極層３４間の中心線と頂線又は最大圧力荷重線Ｇとの位置関係が上記の範囲にあるものについては良好な印字結果を得た。
特に２ｉｎｃｈ／ｓｅｃ 以上の紙送りスピードになると、上述した条件による効果が顕著に現れた。
【００５０】
このようにこの実施の形態によれば、一対の電極層３４間の中心線（ 発熱抵抗体の中心 ）とガラスグレーズ層３２の曲面の頂線との距離ａが、電極層３４間の距離Ｌに対して下記の条件を満たすとき、高印字品質を実現することができる。
−１０−（ １／２ ）・Ｌ＜ａ≦−１０＋（ １／２ ）・Ｌ
すなわち、プラテン６〜９に対する最大圧力荷重線Ｇに対して書き直せば、一対の電極層３４間の中心線と最大圧力荷重線Ｇとの距離ｂとすれば、
−（ １／２ ）・Ｌ＜ｂ≦＋（ １／２ ）・Ｌ
という範囲条件となる。
この範囲条件により、ガラスグレーズ層の形状寸法に対して、このガラスグレーズ層における発熱抵抗体の位置の厳密な定義を行うことができ、高印字品質を確実に実現することができる。
【００５１】
なお、この実施の形態においては、図８に示すように、平面状基板３１の一角に形成された斜面３１−３からはみ出さないように、ガラスグレーズ層３２を形成したものについて説明したが、この発明はこれに限定されるものではなく、図９に示すように、ガラスグレーズ層３２が、斜面３１−３上から主面３１−１及び端面３１−２にわたるものにも適用できるものである。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、グレーズ層の形状寸法に対して、このグレーズ層における発熱抵抗体の位置の厳密な定義を行うことができ、高印字品質を確実に実現することができるサーマルヘッド及びサーマルプリンタを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態のカラープリンタの概略の要部構成を示す図。
【図２】同実施の形態のカラープリンタの各サーマルヘッドを制御する要部回路構成を示すブロック図。
【図３】同実施の形態のカラープリンタのサーマルヘッドの先端部の概略的な要部構成を示す断面図及びその先端部の一部に形成された発熱素子の概略的な要部構成を示す断面図。
【図４】同実施の形態のカラープリンタの各サーマルヘッドの印字面を示す図。
【図５】同実施の形態のカラープリンタの各サーマルヘッドの先端部の一部に形成された発熱素子の実際の印刷媒体供給側限界の形状構成を示す断面図及びこの断面図における位置関係を示す上面図。
【図６】同実施の形態のカラープリンタの各サーマルヘッドの先端部の一部に形成された発熱素子の実際の印刷媒体排出側限界の形状構成を示す断面図及びこの断面図における位置関係を示す上面図。
【図７】同実施の形態のカラープリンタのサーマルヘッド１〜４の取付け方によりガラスグレーズ層の頂点（ 頂線 ）Ｓの位置が変化することを示す図。
【図８】同実施の形態のカラープリンタのサーマルヘッドの先端部の概略的な寸法形状を示す側面図。
【図９】同実施の形態のカラープリンタのサーマルヘッドの先端部の他の例の概略的な寸法形状を示す側面図。
【図１０】従来の第１の例の特開昭５９−１８８４５２号に開示されている従来の４ヘッド方式のサーマルプリントヘッド部を示す断面正面図。
【図１１】従来の第２の例の特開昭６１−１０４６８号に開示されている感熱記録装置の記録時の端面型サーマルヘッドと記録媒体および回転ローラとの押圧接触状態を示す要部拡大側面図。
【図１２】従来の第３の例の特開昭５７−１０３８６３号に開示されているサーマルヘッドを示す断面図。
【符号の説明】
１〜４…サーマルヘッド、
６〜９…プラテン、
３１…平板状基板、
３１−１…主面、
３１−２…端面、
３１−３…斜面、
３２…ガラスグレーズ層、
３３…発熱抵抗体層、
３４…電極層、
３５…保護層、
Ｌ…各電極層３４間の距離（ 発熱素子の長さ ）、
Ｓ…ガラスグレーズ層３２のプラテンに最初に接触する点（ 頂線 ）の位置、
Ｇ…サーマルヘッドの発熱素子近傍の最大圧力荷重点（ 線 ）の位置。

Claims (2)

1. 平板状の長方体基板と、
   この長方体基板の一端の角に形成された面取り状の斜面と、
   この斜面上に形成された予め設定された曲面を有する絶縁層と、
   この絶縁層上に前記斜面の傾斜方向に予め設定された距離だけ隔てて複数組平行に配置した一対の電極と、
   この各一対の電極間にそれぞれ接続された発熱抵抗体とを設け、
   前記一対の電極間の中心が、前記絶縁層の曲面の前記斜面の傾斜方向に直交する最大圧力荷重線に対して印刷媒体搬送方向の供給側と排出側で前記電極間距離の２分の１の範囲内に位置したことを特徴とするサーマルヘッド。
2. 請求項１記載のサーマルヘッドを使用し、前記サーマルヘッドとプラテンとの間にインクリボン及び印刷媒体を介挿し、前記サーマルヘッドの発熱作用により前記インクリボンのインクを前記印刷媒体へ転写して印字を行うサーマルプリンタにおいて、
   前記サーマルヘッドを、前記斜面の傾斜方向を前記印刷媒体の搬送方向と一致させ、
   前記サーマルヘッドを静止した前記プラテンに押圧接触させたときに、前記サーマルヘッドの前記絶縁層の曲面が最初に前記プラテンに接触する接線に対して前記印刷媒体の供給側へずれる圧力作用の最大圧力荷重線に対して印刷媒体搬送方向の供給側と排出側で前記サーマルヘッドの電極間距離の２分の１の範囲内に、前記サーマルヘッドの一対の電極間の中心が位置するように、前記サーマルヘッドを取付けたことを特徴とするサーマルプリンタ。

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