JP4506696B2

JP4506696B2 - サーマルヘッド及びプリンタ装置

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Publication number: JP4506696B2
Application number: JP2006075636A
Authority: JP
Inventors: 徹森川; 泉狩谷; 昇小山; 光雄柳瀬
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2026-03-17
Also published as: JP2007245670A

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２０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２１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、図２０に示すセラミック基板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２２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側への放熱がセラミック基板１０１を用いた図２０に示すサーマルヘッド１００よりも更に抑えられる。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、熱効率が良好となる。また、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、ガラス層１２１の厚みが薄くなり、ガラス層１２１の蓄熱量が少なくなるため、ガラス層１１１に溝部が形成されていない図２１に示すサーマルヘッド１１０よりもガラス層１２１内に蓄熱されている熱エネルギを短時間で放熱でき、色材を熱転写しないときには直ちに温度が下がり、応答性が良好となる。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。

このサーマルヘッド１２０は、図２３に示すように、発熱部１２２ａの熱エネルギを放熱する放熱部材１２６上に接着剤で貼り合わされ、ガラス層１２１の発熱抵抗体１２２や一対の電極１２３ａ，１２３ｂ、保護層１２４が設けられている面と同一面上に、発熱部１２２ａを駆動する駆動回路が設けられた半導体チップ１２７が設けられる。半導体チップ１２７側の電極１２３ｂと半導体チップ１２７とは、ワイヤ１２８で電気的に接続されている。サーマルヘッド１２０では、発熱部１２２ａが設けられた部分の高さよりも半導体チップ１２７の高さの方が高くなっている。このため、このサーマルヘッド１２０を用いたプリンタ装置では、インクリボンや印刷媒体が半導体チップ１２７と接しないように、サーマルヘッド１２０から離れたところにインクリボンや印刷媒体の走行路を設ける必要があり、インクリボンや印刷媒体の走行路が制限されてしまう。

また、サーマルヘッド１２０を用いるプリンタ装置おいて、特に家庭用のプリンタ装置では、小型化が求められている。プリンタ装置を小型化するためには、サーマルヘッド１２０を小型化することが必要である。

このサーマルヘッド１２０では、プラテンとの間をインクリボン及び印刷媒体が走行する際に、色材が印刷媒体に適切に熱転写されるように、サーマルヘッド１２０とプラテンとの間を走行するインクリボン及び印刷媒体がサーマルヘッド１２０に対して略垂直となるようにする必要がある。プリンタ装置では、インクリボン及び印刷媒体をサーマルヘッド１２０に対して略垂直となるように走行させると、発熱部１２２ａが設けられた部分の高さよりも半導体チップ１２７の高さの方が高いため、インクリボン及び印刷媒体が半導体チップ１２７に当たってしまう虞がある。このため、サーマルヘッド１２０では、インクリボン及び印刷媒体が半導体チップ１２７に接しないようにするため、半導体チップ１２７を発熱部１２２ａが設けられた部分から離して配置する必要がある。このため、サーマルヘッド１２０では、ガラス層１２１の大きさが大きくなり、コストアップしてしまい、小型化することも困難となる。

そこで、このような問題を解決するため、本発明者らは、更に図２４に示すサーマルヘッド１３０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１３０は、上述したサーマルヘッド１２０と同様に、一対の電極１３３ａ，１３３ｂ間から露出した発熱抵抗体１３２の発熱部１３２ａ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１３１ａを有するガラス層１３１上に、発熱抵抗体１３２、一対の電極１３３ａ，１３３ｂ、保護層１３４が順次設けられ、ガラス層１３１の内側には空気で満たされた溝部１３５が設けられている。このサーマルヘッド１３０は、放熱部材１３６上に接着剤を介して貼り合わされる。このサーマルヘッド１３０では、半導体チップ１３６をガラス層１３１上に設けず、別のリジット基板１３７上に半導体チップ１３６を設ける。このサーマルヘッド１３０では、半導体チップ１３６側の電極１３３ｂと、リジット基板１３７上に設けられた半導体チップ１３６の接続端子１３８とをワイヤ１３９で電気的に接続し、ワイヤボンディング部分を保護用の樹脂１４０で封止する。このサーマルヘッド１３０では、上述したサーマルヘッド１２０のようにガラス層１３１が大きくならないため、コストを削減することができる。

しかしながら、サーマルヘッド１３０では、半導体チップ１３６が発熱部１３２ａが設けられた部分よりも高くならないが、ガラス層１３１上の電極１３３ｂとリジット基板１３７上の接続端子１３８とのワイヤボンディング部分が発熱部１３２ａが設けられた部分よりも高くなってしまう場合がある。このため、このようなサーマルヘッド１３０でも、インクリボンや印刷媒体の走行路が制限され、ワイヤボンディング部分が発熱部１３２ａが設けられた部分から離れるようにしなければならず、小型化することが困難である。これにより、このサーマルヘッド１３０を用いても、プリンタ装置では、サーマルヘッド１３０の近傍を走行するインクリボンや印刷媒体の走行路が制限されてしまう。

特開平８−２１６４４３号公報

そこで、本発明は、小型化でき、インクリボンや印刷媒体の走行路に自由度を持たせ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、プラテンと対向し、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、インクリボンに熱エネルギを印加して印刷媒体にインクリボンの色材を熱転写するものであり、一方の面に突部が形成され、他方の面に上記突部と対向して凹状の溝部が形成されたガラス層と、上記突部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を有するヘッド部と、ヘッド部が設けられる放熱部材と、ヘッド部の制御回路が設けられたリジット基板と、ヘッド部とリジット基板とを電気的に接続するフレキシブル基板とを備え、フレキシブル基板には、一方の面に発熱抵抗体を駆動する駆動回路が設けられた半導体チップが実装されており、リジット基板は、フレキシブル基板を湾曲させることによって、放熱部材の側面に沿って配置され、ヘッド部は、放熱部材上に、スペーサとして機能する熱伝導性を有するフィラーが含有され、熱伝導性及び弾性を有する接着剤層によって取り付けられ、フィラーは、接着剤層の厚みと同じ又は接着剤層の厚みよりも大きい直径を有し、ヘッド部のガラス層は、略直線状に複数並設された発熱抵抗体の列に対向して、溝部が形成され、溝部の発熱抵抗体の並設方向の両側に第１の補強部が設けられ、第１の補強部の内側に、突部の端部から第１の補強部に向かって漸次厚くなる第２の補強部が形成されている。

上述した目的を達成する本発明に係るプリンタ装置では、プラテンと、プラテンと対向し、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、インクリボンに熱エネルギを印加して印刷媒体にインクリボンの色材を熱転写するサーマルヘッドとを備え、サーマルヘッドは、一方の面に突部が形成され、他方の面に突部と対向して凹状の溝部が形成されたガラス層と、突部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を有するヘッド部と、ヘッド部が設けられる放熱部材と、ヘッド部の制御回路が設けられたリジット基板と、ヘッド部とリジット基板とを電気的に接続するフレキシブル基板とを有し、フレキシブル基板には、一方の面に発熱抵抗体を駆動する駆動回路が設けられた半導体チップが実装されており、リジット基板は、フレキシブル基板を湾曲させることによって、放熱部材の側面に沿って配置され、ヘッド部は、放熱部材上に、スペーサとして機能する熱伝導性を有するフィラーが含有され、熱伝導性及び弾性を有する接着剤層によって取り付けられ、フィラーは、接着剤層の厚みと同じ又は接着剤層の厚みよりも大きい直径を有し、ヘッド部のガラス層は、略直線状に複数並設された発熱抵抗体の列に対向して、溝部が形成され、溝部の発熱抵抗体の並設方向の両側に第１の補強部が設けられ、第１の補強部の内側に、突部の端部から第１の補強部に向かって漸次厚くなる第２の補強部が形成されている。

本発明では、ヘッド部とヘッド部の制御回路が設けられたリジット基板とをフレキシブル基板で接続することによって、フレキシブル基板を湾曲させて、リジット基板をヘッド部の側面に沿って配置することができる。これにより、本発明では、小型化することができ、インクリボンや印刷媒体の走行路に自由度を持たせることができる。また、本発明は、ヘッド部が放熱部材上に、スペーサとして機能する熱伝導性を有するフィラーが含有され、熱伝導性及び弾性を有する接着剤層によって取り付けられている。これにより、本発明は、ヘッド部からの熱を効率良く放熱でき、放熱部材とヘッド部との熱膨張係数の違いによって、放熱部材からヘッド部が剥がれてしまうことを防止できる。また、本発明は、フィラーが接着剤層の厚みと同じ又は接着剤層の厚みよりも大きい直径となっていることによって、接着剤層の厚みを一定に維持でき、印刷の際に、ヘッド部がプラテンから押圧されても、ガラス層が変形したり、破損することを防止できる。更に、本発明では、ガラス層に、略直線状に複数並設された発熱抵抗体の列に対向するように溝部を形成し、溝部の発熱抵抗体の並設方向の両側に補強部を設けることによって、印刷の際に、ヘッド部がプラテンに押圧されても、ガラス層が変形や破損することを防止できる。

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。

プリンタ装置１は、図１に示すように、サーマルヘッド２と、このサーマルヘッド２と対向する位置に設けられたプラテン５と、装着されたインクリボン３の走行をガイドする複数のリボンガイド６ａ，６ｂと、インクリボン３と共にサーマルヘッド２とプラテン５との間に印刷媒体４を走行させるピンチローラ７ａ及びキャプスタンローラ７ｂと、印刷後の印刷媒体４を排紙する排紙ローラ８と、印刷媒体４をサーマルヘッド２側に搬送させる搬送ローラ９とを備える。サーマルヘッド２は、図２に示すように、プリンタ装置１の筐体側の取付部材１０にネジ等の固定部材１１で取り付けられ、プリンタ装置１に設けられている。

インクリボン３をガイドするリボンガイド６ａ，６ｂは、サーマルヘッド２の前後、即ちサーマルヘッド２に対してインクリボン３が進入する側とインクリボン３を排出する側とに設けられる。リボンガイド６ａ，６ｂは、重なり合ったインクリボン３と印刷媒体４とがサーマルヘッド２と略垂直に当たるように、サーマルヘッド２の前後で、サーマルヘッド２とプラテン５との間にインクリボン３と印刷媒体４とをガイドし、サーマルヘッド２の熱エネルギを確実にインクリボン３に印加できるようにしている。

リボンガイド６ａは、サーマルヘッド２に対してインクリボン３が進入する側に設けられる。このリボンガイド６ａは、下端側の面１２が曲面となっており、サーマルヘッド２よりも上方に設けられた供給側スプール３ａから供給されたインクリボン３をサーマルヘッド２とプラテン５との間に進入させる。

リボンガイド６ｂは、サーマルヘッド２に対してインクリボン３が排出される側に設けられる。このリボンガイド６ｂは、下端に平坦に形成された平坦部１３と、この平坦部１３のサーマルヘッド２と反対側の端部から略垂直に立ち上がり、インクリボン３を印刷媒体４から剥離させる剥離部１４とを有する。このリボンガイド６ｂは、平坦部１３で熱転写後のインクリボン３の熱を冷まし、平坦部１３で熱を冷ました後、剥離部１４でインクリボン３を印刷媒体４に対して略垂直に立ち上げて、インクリボン３を印刷媒体４から剥離させる。このリボンガイド６ｂは、ネジ等の固定部材１５でサーマルヘッド２に取り付けられている。

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３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。

サーマルヘッド２は、図３に示すように、インクリボン３の色材を印刷媒体４に熱転写するヘッド部２０が放熱部材５０に取り付けられている。このヘッド部２０は、図４及び図５に示すように、ガラス層２１と、ガラス層２１上に設けられる発熱抵抗体２２と、この発熱抵抗体２２の両側に設けられる一対の電極２３ａ，２３ｂと、発熱抵抗体２２上及び発熱抵抗体２２の周囲に設けられる抵抗体保護層２４とを備える。このサーマルヘッド２は、一対の電極２３ａ，２３ｂ間から露出している発熱抵抗体２２の部分が発熱部２２ａとなる。ガラス層２１は、上面に、一対の電極２３ａ、発熱抵抗体２２、抵抗体保護層２４が形成されるものであり、ヘッド部２０のベース層となる。

ガラス層２１は、図４及び図５に示すように、インクリボン３と対向する外側の面に略円弧状の突部２５を有し、内側の面に溝部２６が設けられている。このガラス層２１は、例えば軟化点が５００℃程度のガラスで略矩形状に形成されている。突部２５は、ガラス層２１の幅方向の略中央、長さ方向（図２中Ｌ方向）に略半円柱状に形成されている。ガラス層２１は、インクリボン３と対向する面に略円弧状の突部２５を設けることで、突部２５上に設けられた発熱部２２ａのインクリボン３に対する当たりを良くする。これにより、サーマルヘッド２では、発熱抵抗体２２の発熱部２２ａから発生した熱エネルギがインクリボン３に適切に印加できるようになる。

なお、突部２５の中央部２５ａは、略平坦となっていてもよい。また、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。

ガラス層２１の内側の面に設けられる溝部２６は、図４及び図５に示すように、突部２５上にサーマルヘッド２の長さ方向（図４中Ｌ方向）に略直線状に設けられた発熱部２２ａの列２２ｂと対向し、発熱部２２ａに向かって凹状に形成されている。そして、ガラス層２１では、突部２５と溝部２６との間を発熱部２２ａから発生した熱エネルギを蓄熱する蓄熱部２７としている。

ガラス層２１では、溝部２６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、層全体に熱エネルギが伝わらず、発熱部２２ａと溝部２６との間の蓄熱部２７に熱エネルギを蓄熱しやすくなる。ガラス層２１では、溝部２６を設けることによって、層全体に熱エネルギが放熱されないため、発熱部２２ａから発生した熱エネルギの放熱を抑えることができ、インクリボン３側への熱量を多くすることができる。これにより、このガラス層２１では、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では、蓄熱部２７に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、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の熱効率を良好にすることができる。また、ガラス層２１では、溝部２６を形成することによって、蓄熱部２７の厚みが薄くなり、蓄熱部２７の蓄熱量が少なくなるため、短時間で放熱できるようになり、発熱部２２ａを発熱させないときには、サーマルヘッド２の温度を直ちに下げることができる。以上のことから、ガラス層２１では、溝部２６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向上させることができる。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や文字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。

熱エネルギを発生する発熱抵抗体２２は、図５に示すように、ガラス層２１の突部２５側の面に形成されている。この発熱抵抗体２２は、例えばＴａ−ＮやＴａ−ＳｉＯ_２等の高抵抗で耐熱性を有する材料で形成されている。発熱抵抗体２２の一対の電極２３ａ，２３ｂ間から露出し、発熱する発熱部２２ａは、突部２５上に略直線状に設けられ、熱エネルギを分散させるため、熱転写させたいドットサイズよりもやや大きく、略矩形又は正方形状に形成されている。この発熱抵抗体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する。

発熱抵抗体２２の両側に設けられる一対の電極２３ａ，２３ｂは、発熱抵抗体２２に詳細を図示しない電源からの電流を発熱部２２ａに供給し、発熱部２２ａを発熱させる。一対の電極２３ａ，２３ｂは、例えばアルミニウム、金、銅等の電気伝導性の良い材料で形成されている。この一対の電極２３ａ，２３ｂは、図３及び図６に示すように、すべての発熱部２２ａと電気的に接続された共通電極２３ａと、発熱部２２ａ毎に別個に電気的に接続された個別電極２３ｂとから構成され、発熱部２２ａを隔てて互いに隔離して設けられている。

共通電極２３ａは、ガラス層２１の突部２５を挟んで、後述する電源用フレキシブル基板８０が貼り合わされる側とは反対側に設けられている。共通電極２３ａは、すべての発熱部２２ａと電気的に接続され、両端がガラス層２１の短辺に沿って、電源用フレキシブル基板８０が貼り合わされる側に導出され、電源用フレキシブル基板８０と電気的に接続されている。この共通電極２３ａは、電源用フレキシブル基板８０を介して、図示しない電源と電気的に接続されているリジット基板７０と電気的に接続され、電源と各発熱部２２ａとを電気的に接続している。

個別電極２３ｂは、ガラス層２１の突部２５を挟んで、後述する信号用フレキシブル基板９０が貼り合わされる側に設けられている。個別電極２３ｂは、発熱部２２ａに対して１対１で設けられている。この個別電極２３ｂは、リジット基板７０の発熱部２２ａの駆動を制御する制御回路と接続されている信号用フレキシブル基板９０と電気的に接続されている。

この共通電極２３ａ及び個別電極２３ｂは、発熱部２２ａの駆動を制御する回路によって選択された発熱部２２ａに電流を所定の時間供給し、色材の昇華させて、印刷媒体４に熱転写できる温度まで発熱部２２ａを発熱させる。

なお、ヘッド部２０では、ガラス層２１上の全面に発熱抵抗体２２を必ずしも設ける必要はなく、突部２５上の一部に発熱抵抗体２２を設け、共通電極２３ａ及び個別電極２３ｂの端部を発熱抵抗体２２上に形成するようにしてもよい。

ヘッド部２０の最も外側に設けられる抵抗体保護層２４は、図４に示すように、発熱抵抗体２２及び共通電極２３ａの全体、及び個別電極２３ｂの発熱部２２ａ側の端部を覆い、サーマルヘッド２とインクリボン３が接した際に生じる摩擦等から発熱部２２ａ、発熱部２２ａの周囲に設けられた一対の電極２３ａ，２３ｂを保護する。この抵抗体保護層２４は、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金属を含む無機材料で形成され、例えば、ケイ素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）を含むサイアロン（商品名ＳＩＡＬＯＮ）で形成されている。

以上のような構成のヘッド部２０では、図４及び図５に示すように、ガラス層２１の内側の面に、ヘッド部２０の長さ方向（図４中Ｌ方向）に略直線状に形成された発熱部２２ａの列２２ｂと対向する位置に形成する溝部２６の幅Ｗ１（溝部２６の壁面３０の延長線と天井面３１ａの延長線との交点の幅）が発熱部２２ａの長さＬ１と同じ又は発熱部２２ａの長さＬ１よりも大きくなるように溝部２６を形成する。ガラス層２１では、溝部２６の幅Ｗ１が発熱部２２ａの長さＬ１と同じ又は発熱部２２ａの長さＬ１よりも大きくなるように形成することによって、サーマルヘッド２の熱効率を更に向上させることができる。

即ち、ガラス層２１では、溝部２６の幅Ｗ１が発熱部２２ａの長さＬ１と同じ又は発熱部２２ａの長さＬ１よりも大きくなるように形成することによって、蓄熱部２７の両端の厚みが溝部２６の幅Ｗ１を発熱部２２ａの長さＬ１よりも小さくなるように形成した場合と比べて薄くなる。これにより、ガラス層２１では、蓄熱部２７に蓄熱された熱エネルギが蓄熱部２７の両端から蓄熱部２７の周囲の領域、即ち溝部２６の周辺部２８に放熱されにくくなる。特に、ガラス層２１では、溝部２６の幅Ｗ１を発熱部２２ａの長さよりも大きくすることによって、発熱部２２ａと同じ長さにした場合よりも、より蓄熱部２７の両端の厚みが薄くなるため、より放熱されにくくなる。このように、ガラス層２１では、周辺部２８への放熱が抑えられるため、インクリボン３側への熱量を更に多くすることができ、サーマルヘッド２の熱効率を更に向上させることができる。

なお、発熱部２２ａの長さは、例えば２００μｍであり、溝部２６の幅は、５０μｍ〜７００μｍであり、好ましくは２００μｍ〜４００μｍである。

また、ガラス層２１では、図５及び図１０に示すように、突部２５の中央部２５ａの曲率半径Ｒ１よりも両側２５ｂの曲率半径Ｒ２の方が小さくなるように形成する（Ｒ１＞Ｒ２）。例えば、ガラス層２１では、中央部２５ａの曲率半径Ｒ１を例えば２．５μｍとし、両側２５ｂの曲率半径Ｒ２を例えば１．０μｍとする。ガラス層２１では、中央部２５ａの曲率半径Ｒ１よりも両側２５ｂの曲率半径Ｒ２の方が小さくなるように突部２５を形成することによって、両側２５ｂの曲率半径Ｒ２が中央部２５ａの曲率半径Ｒ１よりも大きくなるように形成した場合（Ｒ１≦Ｒ２）よりも両側２５ｂと溝部２６との間のガラス層２１の厚みが薄くなる、即ち蓄熱部２７の両端の厚みが薄くなる。これにより、蓄熱部２７では、蓄熱量が更に少なくなり、両端から溝部２６の周辺部２８に放熱される熱量も更に少なくなるため、熱効率を更に向上させることができる。また、このガラス層２１では、中央部２５ａの曲率半径Ｒ１よりも両側２５ｂの曲率半径Ｒ２の方が小さくなるように突部２５を形成することによって、突部２５の幅が小さくなるため、層全体を小型化することができる。

また、ガラス層２１では、図５に示すように、溝部２６の発熱部２２ａ側とは反対側、即ち基端２９側から壁面３０が略垂直に立ち上がるように形成する。このような溝部２６を有するガラス層２１では、プラテン５がサーマルヘッド２を押圧した際に、突部２５側から溝部２６の基端２９側の両端２９ａにかかった圧力が両端２９ａに集中することなく、ガラス層２１の底面２１ａに分散されることから、プラテン５からの押圧に対して物理的強度が高くなる。これにより、ガラス層２１では、プラテン５からの押圧で、両端２９ａが変形や破損することを防止でき、ガラス層２１の変形や破損を防止することができる。

なお、ガラス層２１は、図７に示すように、発熱部２２ａの長さ方向で相対する壁面３０の間の幅が先端３１側より基端２９側の方が広くなるように形成してもよい。このようなガラス層２１では、発熱部２２ａの長さ方向で相対する壁面３０の間の幅が先端３１側より基端２９側の方が広くなっていることによって、例えば金型を使って熱プレスで溝部２６を成型する場合に、離型しやすくなる。これにより、このガラス層２１は、金型成型で容易に成型することができ、生産効率を向上させることができる。

また、ガラス層２１では、図５に示すように、溝部２６の先端３１側の天井面３１ａの両端コーナ部３１ｂを略円弧状にして、両端コーナ部３１ｂの間の天井面３１ａが略平坦となるように溝部２６を形成する。ガラス層２１では、溝部２６の先端３１側の両端コーナ部３１ｂを略円弧状にすることによって、プラテン５がサーマルヘッド２を押圧した際に、突部２５側から両端コーナ部３１ｂにかかった圧力が分散され、プラテン５からの押圧に対して物理的強度が高くなる。これにより、ガラス層２１では、プラテン５からの押圧で溝部２６の先端３１側の両端コーナ部３１ｂが変形や破損することを防止できる。

なお、ヘッド部２０のガラス層２１では、図８及び図９に示すように、溝部２６の先端３１の天井面３１ａと突部２５の中央部２５ａの表面との間の厚み、即ち突部２５の厚みＴ１が略一定、即ち略均一となるように、溝部２６の天井面３１ａを突部２５の中央部２５ａの表面にならって略円弧状に形成してもよい。ガラス層２１では、図９に示すように、同心円で、溝部２６の天井面３１ａと突部２５の中央部２５ａとを形成することで、突部２５の厚みＴ１が略均一となるように形成することができる。なお、突部２５の厚みＴ１は、１０μｍ〜１００μｍであり、好ましくは２０μｍ〜４０μｍであり、例えば２７．５μｍとすることが特に好ましい。このガラス層２１では、突部２５の厚みＴ１を略均一にし、突部２５の厚みＴ１を偏在させないようにすることによって、プラテン５から押圧された際、溝部２６の両端コーナ部３１ｂに応力が集中しないようになる。これにより、このガラス層２１では、突部２５の厚みＴ１が非常に薄くても、物理的強度が高くなる。また、ガラス層２１では、突部２５の厚みＴ１を略均一にすることで、蓄熱部２７の厚みが略均一となり、蓄熱部２７の厚みが偏在していないことによって、蓄熱部２７の熱的バランスが良くなり、サーマルヘッド２の熱効率、応答性が良好となる。

以上のようなヘッド部２０を有するサーマルヘッド２では、ガラス層２１に溝部２６を形成することによって、発熱部２２ａから発生した熱エネルギがガラス層２１に放熱されにくくなり、且つ蓄熱部２２ａに蓄熱された熱により、省電力で発熱部２２ａを色材の昇華温度まで発熱させることができるため、熱効率が向上する。また、このサーマルヘッド２では、ガラス層２１に溝部２６を設けることによって、蓄熱部２２の厚みが薄くなり、蓄熱量が少なくなるため、放熱しやすくなり、応答性が向上する。したがって、このサーマルヘッド２では、ガラス層２１に溝部２６を形成することによって、熱効率及び応答性が向上する。

更に、このサーマルヘッド２では、ガラス層２１の溝部２６の幅Ｗ１を発熱部２２ａの幅と同じ又は発熱部２２ａの長さＬ１よりも大きくすることによって、蓄熱部２７の両端の厚みが薄くなり、蓄熱部２７から放熱されにくくなり、発熱部２２ａから発生した熱エネルギの放熱が抑えられ、熱効率が更に向上する。

また、熱効率のことに関して言えば、このサーマルヘッド２では、ガラス層２１の突部２５の中央部２５ａの曲率半径Ｒ１よりも両側の曲率半径Ｒ２の方を小さくすることによって、蓄熱部２７の両側の幅が狭くなり、更に蓄熱部２７から放熱されにくくなり、発熱部２２ａから発生した熱エネルギの放熱が更に抑えられ、熱効率が更に向上する。

更にまた、このサーマルヘッド２では、図５に示すように、ガラス層２１の溝部２６を略垂直に立ち上げて、先端３１側の両端コーナ部３１ｂを円弧に形成したり、図８に示すように、突部２５の厚みＴ１が略均一となるように形成することによって、物理的強度が向上する。このサーマルヘッド２では、ガラス層２１の物理的強度が向上することによって、印刷する際に受けるプラテン５からの押圧により、単位面積当たり４５ｋｇ程度の大きな圧力がガラス層２１にかかってもガラス層２１の変形や破損、特に厚みの薄い突部２５の変形や破損を防止することができる。

以上のことから、このサーマルヘッド２では、熱効率及び応答性が良好であり、プラテン５による押圧によってガラス層２１や突部２５が変形や破損しないため、高品位な画像や文字を省電力で高速に印刷することができる。また、サーマルヘッド２では、図７に示すように、溝部２６の壁面３０の間の幅を先端３１側より基端２９側の方が広くなるように形成することで、例えば金型を使って熱プレスで溝部２６を成型する場合に、離型しやすくなり、生産効率が向上する。

また、上述したヘッド部２０のガラス層２１では、図１１及び図１２に示すように、ヘッド部２０の長さ方向（図１１中Ｌ方向）に略直線状に複数並設された発熱部２２ａの列２２ｂと対向して溝部２６を設け、溝部２６の発熱部２２ａの並設方向の両側に強度を補強するための第１の補強部３２を設ける。この第１の補強部３２は、ガラス層２１の厚みを厚くして形成する。第１の補強部３２の厚みＴ２は、突部２５の厚みＴ１よりも厚くなっている（Ｔ２＞Ｔ１）。ガラス層２１は、溝部２６の長さ方向の両側に突部２５の厚みＴ１よりも厚い厚みＴ２を有する第１の補強部３２を設けることによって、突部２５を補強することができる。これにより、ガラス層２１では、プラテン５から押圧された際に、プラテン５からの押圧によって、突部２５が変形したり、破損することを防止できる。

また、ガラス層２１には、図１１及び図１２に示すように、第１の補強部３２の他に、この第１の補強部３２の内側に、突部２５の端部から第１の補強部３２に向かって厚みが漸次厚くなり、厚みＴ３を有する更なる第２の補強部３３が形成されている。これにより、ガラス層２１では、第１の補強部３２の他に、更に第２の補強部３３を設けることによって、更に突部２５が補強される。これにより、ガラス層２１では、突部２５の物理的強度がより高くなり、プラテン５から押圧された際に突部２５が変形や破損することをより防止できる。

サーマルヘッド２では、ガラス層２１の発熱部２２ａの並設方向の両側に第１の補強部３２及び第２の補強部３３を形成することによって、ガラス層２１の物理的強度が向上し、印刷する際に受けるプラテン５からの押圧によって、大きな圧力がガラス層２１にかかってもガラス層２１の変形や破損、特に厚みの薄い突部２５の変形や破損を防止することができる。

以上のようなガラス層２１を有するヘッド部２０は、以下のようにして製造される。先ず、図１３に示すように、ガラス層２１の原材料となるガラス４１を用意し、次いで、図１４に示すように、熱プレス等で、ガラス４１を上面に突部２５を有するガラス層２１に成型する。

次に、詳細を図示しないが、ガラス層２１の突部２５が設けられた面にスパッタ等の薄膜形成技術を用いて、発熱抵抗体２２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２３ａ，２３ｂ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１５に示すように、例えばフォトリソグラフィ等のパターン形成技術で、発熱抵抗体２２及び一対の電極２３ａ，２３ｂをパターン形成し、一対の電極２３ａ，２３ｂ間から発熱抵抗体２２を露出させて発熱部２２ａを形成する。発熱抵抗体２２及び一対の電極２３ａ，２３ｂが形成されていない部分は、ガラス層２１が露出している。

次に、図１６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２２及び一対の電極２３ａ，２３ｂ上に、抵抗体保護層２４を例えばサイアロンで所定の厚みに形成する。

次に、図１７に示すように、ガラス層２１の突部２５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、例えばカッター４２で切削して凹状の溝部２６を発熱部２２ａの列２２ｂに対向するように形成し、ヘッド部２０を製造する。カッター４２で溝部２６を形成することによって、図１７に示すように、ガラス層２１に第１の補強部３２及び第２の補強部３３を一連の切削工程で形成することができる。

なお、溝部２６を切削して形成した後には、溝部２６の内面についた傷を除去するため、溝部２６の内面にフッ酸処理を施してもよい。また、溝部２６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。

また、図７に示すような溝部２６を形成する場合には、壁面３０が先端３１側から基端２９側に向かって広がっているため、離型しやすくなることから、金型を用いて熱プレスで形成してもよい。また、溝部２６を熱プレスで形成する場合には、上型で突部２５を形成し、下型で溝部２６を形成し、突部２５と同時に溝部２６を形成するようにしてもよい。

ヘッド部２０は、図２０に示したセラミック基板１０１を用いたサーマルヘッド１００と比較しても、セラミック基板を用いずに全体がガラス層２１で形成されているため、セラミック基板を除去して部品点数を減らすことができ、構成を簡素化することができる。また、サーマルヘッド２では、部品点数を減らすことができることによって、生産効率を向上させることができる。

以上のようなヘッド部２０を有するサーマルヘッド２は、図３及び図１８に示すように、放熱部材５０上に接着剤層６０を介してヘッド部２０を設け、このヘッド部２０とヘッド部２０の制御回路等が設けられたリジット基板７０とを電源用フレキシブル基板８０及び信号用フレキシブル基板９０で電気的に接続している。サーマルヘッド２では、電源用フレキシブル基板８０及び信号用フレキシブル基板９０を放熱部材５０側に湾曲させることで、リジット基板７０が放熱部材５０の側面に配置される。

放熱部材５０は、色材を熱転写する際にヘッド部２０から発生した熱エネルギを効率的に放熱するものであり、例えばアルミニウム等の高い熱伝導性を有する材料で形成されている。この放熱部材５０には、図３及び図１８に示すように、上面に幅方向の略中央、長さ方向（図１８中Ｌ方向）に亘ってヘッド部２０が取り付けられる取付突部５１が形成されている。また、放熱部材５０には、電源用フレキシブル基板８０及び信号用フレキシブル基板９０が湾曲される側の側面の上端に電源用フレキシブル基板８０及び信号用フレキシブル基板９０を側面に沿って湾曲させるためのテーパ５２が形成され、このテーパ５２の下端にリジット基板７０を側面に配置させるための第１の切欠部５３が形成されている。また、放熱部材５０には、信号用フレキシブル基板９０に設けられた後述する半導体チップ９１を放熱部材５０側に配置できるように第２の切欠部５４が形成されている。

放熱部材５０の取付突部５１には、図１９に示すように、接着剤層６０を介してヘッド部２０が取り付けられている。この接着剤層６０は、熱伝導性を有し、弾性を有する接着剤で形成されている。接着剤層６０は、熱伝導性を有しているため、ヘッド部２０から発生した熱を放熱部材５０に効率的に放熱することができる。また、接着剤層６０は、弾性を有しているため、放熱部材５０とヘッド部２０との熱膨張係数の違いにより、ヘッド部２０と放熱部材５０とが異なる膨張、収縮を起こしても、ヘッド部２０が発熱した際に放熱部材５０からヘッド部２０が剥がれないようにすることができる。接着剤層６０の厚みは、例えば５０μｍ程度である。

この接着剤層６０は、図１９に示すように、熱伝導性を有する樹脂、例えば加熱硬化型で、液状のシリコーンゴム等で形成され、高硬度で熱伝導性を有するフィラー６１が含有されている。含有されているフィラー６１は、粒状又は線状の例えば酸化アルミニウムである。この接着剤層６０は、フィラー６１が含有されていることによって、フィラー６１がヘッド部２０と放熱部材５０との間のスペーサとして機能し、プラテン５から押圧されたヘッド部２０によって圧縮されず、ガラス層２１の基端２９側の端部２９ａが放熱部材５０側にくぼまないように一定の厚みを維持できる。これにより、この接着剤層６０では、フィラー６１により厚みを一定に維持できるため、ヘッド部２０がプラテン５から押圧された際に、突部２５から溝部２６の基端２９側の両端２９ａにかかった圧力がガラス層２１の底面２１ａに分散され、ガラス層２１の底面２１ａ全体で圧力を受けることができるようになる。また、この接着剤層６０は、フィラー６１が転動することによって、プラテン５からかかった圧力を底面２１ａと平行方向に逃がすことができる。以上のように、サーマルヘッド２では、プラテン５からガラス層２１に大きな圧力がかかっても、ガラス層２１が放熱部材５０側にくぼむことを防止でき、ガラス層２１が変形や破損することを防止できる。

なお、接着剤層６０に含有させるフィラー６１は、接着剤層６０の厚みと同じ又は接着剤層６０の厚みよりも大きい直径を有するものであってもよい。接着剤層６０では、厚みと同じ又は厚みよりも大きい直径を有するフィラー６１を含有することにより、このフィラー６１により、プラテン５からヘッド部２０が押圧された際にヘッド部２０によって圧縮されず、より厚みを一定に維持することができ、ガラス層２１の変形や破損をより防止することができる。

図３に示す放熱部材５０の側面に配置されるリジット基板７０には、電源から電流をヘッド部２０に供給する図示しない電源用の配線と、複数の電子部品が実装されたヘッド部２０の駆動を制御する図示しない制御回路とが設けられている。リジット基板７０には、図３に示すように、電源線や信号線等となるフレキシブル基板７１が電気的に接続されている。リジット基板７０は、放熱部材５０の側面の第１の切欠部５３に配置され、両端がネジ等の固定部材７２で放熱部材５０に固定されている。

リジット基板７０と電気的に接続される電源用フレキシブル基板８０は、図３及び図６に示すように、一端がリジット基板７０の図示しない電源用の配線と電気的に接続され、他端がヘッド部２０の共通電極２３ａと電気的に接続され、ヘッド部２０の共通電極２３ａとリジット基板７０の配線とを電気的に接続し、各発熱部２２ａに電流を供給している。なお、電源用フレキシブル基板８０は、共通電極２３ａ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、共通電極２３ａと電気的に接続するようにしてもよい。電源用フレキシブル基板８０と共通電極２３ａとをＡＣＦで電気的に接続することによって、発熱部２２ａで発生した熱エネルギが共通電極２３ａを介して電源用フレキシブル基板８０側に放熱されることを防止することができる。

リジット基板７０の制御回路と電気的に接続される信号用フレキシブル基板９０は、図３及び図６に示すように、一端がリジット基板７０の図示しない制御回路と電気的に接続され、他端がヘッド部２０の個別電極２３ｂと電気的に接続される。この信号用フレキシブル基板９０は、サーマルヘッド２の長さ方向（図３中Ｌ方向）に複数並設されている。

各信号用フレキシブル基板９０には、図６及び図１８に示すように、一方の面に、ヘッド部２０の各発熱部２２ａを駆動させる駆動回路が設けられた半導体チップ９１が設けられ、同一面のヘッド部２０との接続側に半導体チップ９１と各個別電極２３ｂとを電気的に接続する接続端子９２が設けられている。

各信号用フレキシブル基板９０に設けられている半導体チップ９１は、図１８に示すように、信号用フレキシブル基板９０の内側に配置される。この半導体チップ９１は、図６に示すように、リジット基板７０の制御回路から送られてきた印刷データに対応したシリアル信号をパラレル信号に変換するシフトレジスタ９３と、発熱部２２ａの発熱の駆動を制御するスイッチング素子９４とを有する。シフトレジスタ９３は、印刷データに対応したシリアル信号をパラレル信号に変換し、変換されたパラレル信号をラッチする。スイッチング素子９４は、各発熱部２２ａに設けられた個別電極２３ｂ毎に設けられる。シフトレジスタ９３でラッチされたパラレル信号は、スイッチング素子９４のオンオフを制御して、各発熱部２２ａに対する電流供給及び供給時間等を制御して、発熱部２２ａの発熱を駆動制御する。

接続端子９２は、図６に示すように、発熱部２２ａと１対１で設けられた各個別電極２３ｂに対応して設けられ、個別電極２３ｂと半導体チップ９１とを電気的に接続している。接続端子９２と個別電極２３ｂとは、図４に示すように、個別電極２３ｂ側のガラス層２１と信号用フレキシブル基板９０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９５、例えば異方性導電性フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）を挟み、このＡＣＦを介して電気的に接続される。サーマルヘッド２では、ヘッド部２０の個別電極２３ｂと信号用フレキシブル基板９０の接続端子９２を絶縁樹脂材料からなるＡＣＦで接続することによって、発熱部２２ａの近傍で信号用フレキシブル基板９０を接続しても、発熱部２２ａで発生した熱エネルギが個別電極２３ｂを介して信号用フレキシブル基板９０側に放熱されることを防止でき、熱効率の低下を抑えることができる。これにより、サーマルヘッド２では、ヘッド部２０のガラス層２１に溝部２６を設け、更に個別電極２３ｂと信号用フレキシブル基板９０との接続をＡＣＦで行うことによって、発熱部２２ａの熱エネルギの放熱が更に抑えられ、熱効率を更に向上させることができる。また、サーマルヘッド２では、ＡＣＦで接続することによって、個別電極２３ｂを介して信号用フレキシブル基板９０側に発熱部２２ａの熱エネルギが放熱されることを防止できるため、信号用フレキシブル基板９０上に設けられている半導体チップ９１を熱から保護することができる。

なお、接続端子９２と個別電極２３ｂとの電気的接続は、ＡＣＦ等のフィルム９５に代えて導電性ペースト等の樹脂を有した熱伝導性の低い材料で電気的に接続してもよい。また、サーマルヘッド２では、半導体チップ９１を外側に配置するようにしてもよい。

また、サーマルヘッド２では、放熱部材５０と、リジット基板７０や電源用フレキシブル基板８０、信号用フレキシブル基板９０との間に絶縁部材を介在させて、放熱部材５０と半導体チップ９０との間、及びリジット基板７０と放熱部材５０との間の電気的接触、機械的接触を防ぐようにしてもよい。

以上のように、サーマルヘッド２では、ヘッド部２０の個別電極２３ｂとリジット基板７０の制御回路とを電気的に接続する信号用フレキシブル基板９０上にシリアル信号をパラレル信号に変換するシフトレジスタ９３を有する半導体チップ９１を設けることによって、リジット基板７０と信号用フレキシブル基板９０との間をシリアル伝送にすることができ、電気的な接続点の数を減らすことができる。

以上のような構成のサーマルヘッド２では、ヘッド部２０とリジット基板７０とを電源用フレキシブル基板８０及び信号用フレキシブル基板９０で接続することによって、リジット基板７０をヘッド部２０の周辺に自由に配置することができる。サーマルヘッド２では、図３及び図１８に示すように、半導体チップ９１を放熱部材５０の第２の切欠部５４に対向させ、半導体チップ９１が内側となるように、電源用フレキシブル基板８０及び信号用フレキシブル基板９０を放熱部材５０のテーパ５２に沿って湾曲させ、リジット基板７０を放熱部材５０の第１の切欠部５３に配置させる。これにより、サーマルヘッド２では、リジット基板７０を放熱部材５０の側面に配置することで、小型化することができ、プリンタ装置１全体を小型化することができる。したがって、このサーマルヘッド２では、プリンタ装置１、特に家庭用のプリンタ装置に要求されている小型化を実現することができる。

また、サーマルヘッド２では、放熱部材５０上に接着剤層６０を介して、ヘッド部２０を設けるだけであるため、構成が簡素化され、容易に製造することができ、生産効率を向上させることができる。また、サーマルヘッド２では、半導体チップ９１を内側に配置することによって、半導体チップ９１を静電気から保護することができる。

サーマルヘッド２では、半導体チップ９１を内側に配置し、リジット基板７０を放熱部材５０の側面に配置して、小型化できることによって、図１及び図２に示すように、印刷媒体４の進入側のリボンガイド６ａを近接させて配置することができる。これにより、このサーマルヘッド２を用いたプリンタ装置１では、インクリボン３及び印刷媒体４とをサーマルヘッド２とプラテン５との間に進入する直前までガイドすることができ、サーマルヘッド２とプラテン５との間に適切に進入させることができる。したがって、このプリンタ装置１では、インクリボン３や印刷媒体４をサーマルヘッド２とプラテン５との間に適切に進入させることにできることによって、サーマルヘッド２に対してインクリボン３や印刷媒体４が略垂直に当たるようになり、サーマルヘッド２の熱エネルギがインクリボン３に適切に印加されるようになる。また、このサーマルヘッド２では、小型化できることによって、近傍を走行するインクリボン３や印刷媒体４の走行路の設計に自由度を持たせることができる。

また、このサーマルヘッド２では、信号用フレキシブル基板９０に半導体チップ９１を設けているため、ヘッド部２０のガラス層２１に半導体チップ９１を設ける必要がなくなるため、ガラス層２１を小さくすることができ、コストを下げることができる。

以上のようなサーマルヘッド２を用いたプリンタ装置１では、画像や文字を印刷する際に、図１及び図２に示すように、サーマルヘッド２に対してインクリボン３と印刷媒体４とをプラテン５で押圧しながら、サーマルヘッド２とプラテン５との間にインクリボン３と印刷媒体４とを走行させる。

この際には、サーマルヘッド２には、プラテン５から単位面積当たり約４５ｋｇ程度の大きな力がかかるが、上述したように、図５に示すように、ガラス層２１の溝部２６を略垂直に立ち上げて、先端３１側の両端コーナ部３１ｂを円弧に形成したり、図８に示すように、突部２５の厚みＴ１が略均一となるように形成したり、図１１に示すように、ヘッド部２０の長さ方向の両端に第１の補強部３２及び第２の補強部３３を設けたり、図１９に示すように、ヘッド部２０と放熱部材５０との間の接着剤層６０にフィラーを入れることによって、物理的強度が向上し、プラテン５からの押圧によって、ガラス層２１が変形や破損することが防止されている。

そして、サーマルヘッド２とプラテン５との間を走行する印刷媒体４に対して、インクリボン３の色材を熱転写する。色材を熱転写する際には、リジット基板７０の制御回路に送られた印刷データに対応したシリアル信号を信号用フレキシブル基板９０に設けられた半導体チップ９１のシフトレジスタ９３でパラレル信号に変換し、変換されたパラレル信号をラッチして、ラッチされたパラレル信号で個別電極２３ｂ毎に設けたスイッチング素子９４のオン又はオフする時間を制御する。サーマルヘッド２では、スイッチング素子９４がオンされると、そのスイッチング素子９４に接続されている発熱部２２ａに所定の時間電流が流れ、発熱部２２ａが発熱し、インクリボン３に発生した熱エネルギを印加して、色材を昇華させて印刷媒体４に熱転写する。スイッチング素子９４がオフされると、そのスイッチング素子９４に接続されている発熱部２２ａに電流が流れず、発熱部２２ａが発熱しないため、インクリボン３に熱エネルギが印加されず、色材が印刷媒体４に熱転写されない。プリンタ装置１では、印刷データの１ライン毎のシリアル信号がサーマルヘッド２の制御回路から信号用フレキシブル基板９０の半導体チップ９１に送られ、上述した動作を繰り返して、画像形成部にイエローを熱転写する。イエローを熱転写した後は、同様に画像形成部にマゼンタ、シアン、ラミネートフィルムを順次熱転写して、１枚の画像を印刷する。

インクリボン３の色材を熱転写する際には、サーマルヘッド２のヘッド部２０のガラス層２１に発熱部２２ａの長さＬ１と同一又は発熱部２２ａの長さＬ１よりも大きい幅Ｗ１を有する溝部２６が設けられているため、発熱部２２ａから発生した熱エネルギがガラス層２１側に放熱されにくく、ガラス層２１の蓄熱部２７に蓄熱された熱エネルギが溝部２６の周辺部２８に放熱されにくいため、インクリボン３に対する熱量が多くなる。また、サーマルヘッド２では、ガラス層２１の突部２５の中央部２５ａの曲率半径Ｒ１よりも両側２５ｂの曲率半径Ｒ２を小さくすることによって、蓄熱部２７に蓄熱された熱エネルギが周辺部２８に更に放熱されにくくなる。これにより、サーマルヘッド２では、ガラス層２１の蓄熱部２７に蓄熱された熱エネルギによって、発熱部２２ａの温度が上がりやすくなる。以上のことから、このサーマルヘッド２では、熱効率が良好となる。また、このサーマルヘッド２では、ガラス層２１に溝部２６を設けることによって、ガラス層２１の蓄熱量が少なくなるため、発熱部２２ａを発熱させないときには、温度が直ちに下がり、応答性が良好となる。これにより、このプリンタ装置１では、熱効率及び応答性を良好にすることができるため、省電力で高品位な画像や文字を高速印刷することができる。

以上のように、サーマルヘッド２は、小型化され、プラテン５からの押圧によって、ガラス層２１が変形や破損せず、熱効率及び応答性も良好であるため、家庭用のプリンタ装置１においても、省電力で高品位な画像や文字を高速に印刷することができる。

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例に挙げたが、家庭用のプリンタ装置１に限らず、業務用にプリンタ装置にも適用でき、大きさも特に限定されず、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、このような場合にも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を用いたプリンタ装置の概略図である。サーマルヘッドとリボンガイドとの関係を示す一部斜視図である。同サーマルヘッドの斜視図である。同サーマルヘッドの一部斜視図である。ヘッド部の断面図であり、図中（Ａ）は、ヘッド部全体の断面図であり、図中（Ｂ）は、溝部の先端側を拡大して示した一部断面図である。同ヘッド部の平面図である。ヘッド部の他の例の断面図である。ヘッド部の他の例の断面図であり、図中（Ａ）は、ヘッド部全体の断面図であり、図中（Ｂ）は、突部を拡大して示した一部断面図である。図８のヘッド部のガラス層のみを示す断面図である。突部の中央部の曲率半径よりも両側の曲率半径の方が小さくなっているガラス層の断面図である。補強部が設けられたガラス層の断面図である。図１１のガラス層の一部断面図である。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。ガラス層上に発熱抵抗体及び一対の電極をパターン形成し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。カッターで溝部を形成している状態を示す一部断面図である。サーマルヘッドの一部斜視図である。放熱部材に接着剤層でガラス層を接着した状態を示す断面図である。従来の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。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。図２２に示すサーマルヘッドを放熱部材上に設け、ガラス層上に半導体チップを設けた状態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と、リジット基板上に設けた半導体チップとをワイヤボンディングにより電気的に接続した状態を示す断面図である。

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、２０ヘッド部、２１ガラス層、２２発熱抵抗体、２２ａ発熱部、２３ａ共通電極、２３ｂ個別電極、２４抵抗体保護層、２５突部、２６溝部、２７蓄熱部、２８周辺部、２９基端、３０壁面、３１先端、３１ａ天井面、３１ｂ両端コーナ部、３２第１の補強部、３３第２の補強部、５０放熱部材、６０接着剤層、６１フィラー、７０リジット基板、８０電源用フレキシブル基板、９０信号用フレキシブル基板、９１半導体チップ、９２接続端子、９３シフトレジスタ、９４スイッチング素子、９５フィルム

Claims

プラテンと対向し、上記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、インクリボンに熱エネルギを印加して印刷媒体にインクリボンの色材を熱転写するサーマルヘッドにおいて、
一方の面に突部が形成され、他方の面に上記突部と対向して凹状の溝部が形成されたガラス層と、上記突部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を有するヘッド部と、
上記ヘッド部が設けられる放熱部材と、
上記ヘッド部の制御回路が設けられたリジット基板と、
上記ヘッド部と上記リジット基板とを電気的に接続するフレキシブル基板とを備え、
上記フレキシブル基板には、一方の面に上記発熱抵抗体を駆動する駆動回路が設けられた半導体チップが実装されており、
上記リジット基板は、上記フレキシブル基板を湾曲させることによって、上記放熱部材の側面に沿って配置され、
上記ヘッド部は、上記放熱部材上に、スペーサとして機能する熱伝導性を有するフィラーが含有され、熱伝導性及び弾性を有する接着剤層によって取り付けられ、
上記フィラーは、上記接着剤層の厚みと同じ又は上記接着剤層の厚みよりも大きい直径を有し、
上記ヘッド部のガラス層は、略直線状に複数並設された上記発熱抵抗体の列に対向して、上記溝部が形成され、上記溝部の上記発熱抵抗体の並設方向の両側に第１の補強部が設けられ、上記第１の補強部の内側に、上記突部の端部から上記第１の補強部に向かって漸次厚くなる第２の補強部が形成されているサーマルヘッド。
上記半導体チップは、湾曲された上記フレキシブル基板の内側の面に配置される請求項１記載のサーマルヘッド。
上記半導体チップは、上記リジット基板の制御回路からのシリアル信号をパラレル信号に変換するシフトレジスタを有し、
上記フレキシブル基板は、上記ヘッド部との接続側に、上記発熱抵抗体と１対１で設けられた電極の数に対応して設けられ、上記パラレル信号を出力する接続端子が設けられている請求項１記載のサーマルヘッド。
プラテンと、上記プラテンと対向し、上記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、インクリボンに熱エネルギを印加して印刷媒体にインクリボンの色材を熱転写するサーマルヘッドとを備えるプリンタ装置において、
上記サーマルヘッドは、一方の面に突部が形成され、他方の面に上記突部と対向して凹状の溝部が形成されたガラス層と、上記突部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を有するヘッド部と、
上記ヘッド部が設けられる放熱部材と、
上記ヘッド部の制御回路が設けられたリジット基板と、
上記ヘッド部と上記リジット基板とを電気的に接続するフレキシブル基板とを有し、
上記フレキシブル基板には、一方の面に上記発熱抵抗体を駆動する駆動回路が設けられた半導体チップが実装されており、
上記リジット基板は、上記フレキシブル基板を湾曲させることによって、上記放熱部材の側面に沿って配置され、
上記ヘッド部は、上記放熱部材上に、スペーサとして機能する熱伝導性を有するフィラーが含有され、熱伝導性及び弾性を有する接着剤層によって取り付けられ、
上記フィラーは、上記接着剤層の厚みと同じ又は上記接着剤層の厚みよりも大きい直径を有し、
上記ヘッド部のガラス層は、略直線状に複数並設された上記発熱抵抗体の列に対向して、上記溝部が形成され、上記溝部の上記発熱抵抗体の並設方向の両側に第１の補強部が設けられ、上記第１の補強部の内側に、上記突部の端部から上記第１の補強部に向かって漸次厚くなる第２の補強部が形成されているプリンタ装置。