JP5840887B2 - サーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタ - Google Patents

Description

本発明は、サーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタに関する。

従来、ファクシミリ、ビデオプリンタあるいはカードプリンタ等の印画デバイスとして、種々のサーマルヘッドが提案されている。これらのサーマルヘッドとしては、発熱部に生じる温度分布を均一に近づけるために、発熱部の幅方向における中央部が突出したサーマルヘッドが知られている（特許文献１参照）。

特開昭６１−１５２４６７号公報

しかしながら、上記のサーマルヘッドにおいては、発熱部に生じる温度分布をある程度均一に近づけることができるものの、発熱部の幅方向における中央部が突出しているため、画素が発熱部の形状と相似した形状となり、画素間に隙間が生じてしまい、画素再現性が低いという問題がある。

本発明のサーマルヘッドは、複数の発熱部と、発熱部と接続された一対の電極とを備えるものにおいて、発熱部が矩形状である。また、電極は、第１導電部と、発熱部と第１導電部とを接続する第２導電部とを有しており、第１導電部は、第１導電部の幅方向における中央部に、発熱部側に突出した突出部が設けられている。また、突出部は、発熱部と離間して配置されている。

また、本発明のサーマルプリンタは、上記のいずれかに記載のサーマルヘッドと、発熱部上に記録媒体を搬送する搬送機構と、発熱部上に記録媒体を押圧するプラテンローラとを備える。

本発明によれば、発熱部に生じる温度分布を均一に近づけることができ、サーマルヘッドの画素再現性を高めることができる。

本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドの平面図である。 図１のサーマルヘッドのI−I線断面図である。 図１のサーマルヘッドのII−II線断面図である。 図１の外部基板を省略した平面図である。 図１のサーマルヘッドの発熱部と電極との関係を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は概略平面図である。 （ａ）は図５（ｂ）に示すIII−III線断面図であり、（ｂ）は発熱部の温度分布を示す概念図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルプリンタを示す概略構成図である。 本発明の他の実施形態に係るサーマルヘッドにおける発熱部と電極との関係を示す概略斜視図である。 （ａ）は図８に示すサーマルヘッドの平面図、（ｂ）は（ａ）に示すIV-IV線断面図、（ｃ）は（ａ）に示すV-V線断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るサーマルヘッドにおける発熱部と電極との関係を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は概略平面図、（ｃ）は発熱部の温度分布を示す概念平面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るサーマルヘッドにおける発熱部と電極との関係を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は概略平面図である。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明のサーマルヘッドの一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図１〜６、８〜１１に記載したＤ１とはサーマルヘッドの幅方向、Ｄ２とはサーマルヘッドの長手方向、Ｄ３とはサーマルヘッドの厚み方向を示し、以下、それぞれＤ１方向、Ｄ２方向、およびＤ３方向と称する場合がある。

図１〜４に示すように、本実施形態のサーマルヘッドＸ１は、放熱体１と、放熱体１上に配置されたヘッド基体３と、ヘッド基体３に接続された外部基板であるフレキシブルプリント配線板５（以下、ＦＰＣ５という）とを備えている。

放熱体１は、例えば、ＣｕまたはＡｌ等の金属材料で形成されており、平面視して矩形状である台板部１ａと、この台板部１ａの一方の長辺に沿って延びる突出部１ｂとを備えている。図２、３に示すように、突出部１ｂを除いた台板部１ａの上面には、図示していないが、両面テープや接着剤等によってヘッド基体３が接着されている。同様に、突出部１ｂ上には、両面テープや接着剤等によってＦＰＣ５が接着されている。また、放熱体１は、後述するようにヘッド基体３の発熱部９で発生した熱のうち、印画に寄与しない熱の一部を放熱する機能を有している。

図１〜４に示すように、ヘッド基体３は、平面視して矩形状の基板７と、基板７上に設けられ、基板７の長手方向に沿って列状に配列された複数の発熱部９と、発熱部９の配列方向に沿って基板７上に並べて配置された複数の駆動ＩＣ１１とを備えている。

基板７は、アルミナセラミックス等の電気絶縁性材料や単結晶シリコン等の半導体材料等によって形成されている。

図２、３に示すように、基板７の上面には、蓄熱層１３が形成されている。この蓄熱層１３は、基板７の上面全体に形成された下地部１３ａと、この下地部１３ａから部分的に隆起するとともに複数の発熱部９の配列方向に沿って帯状に延び、断面が略半楕円形状の隆起部１３ｂとを有している。この隆起部１３ｂは、印画する記録媒体を、発熱部９上に形成された後述する保護膜２５に良好に押し当てるように機能する。

蓄熱層１３は、例えば、熱伝導性の低いガラスで形成されており、発熱部９で発生する熱の一部を一時的に蓄積することで、発熱部９の温度を上昇させるのに要する時間を短くし、サーマルヘッドＸ１の熱応答特性を高めるように作用する。この蓄熱層１３は、例えば、ガラス粉末に適当な有機溶剤を混合して得た所定のガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷等によって基板７の上面に塗布し、これを高温で焼成することで形成される。蓄熱層１３を形成するガラスとしては、例えば、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯおよびＢａＯを含有するもの、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３およびＰｂＯを含有するもの、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３およびＢａＯを含有するもの、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、ＰｂＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯおよびＭｇＯを含有するものが挙げられる。

蓄熱層１３の上面には、電気抵抗層１５が設けられている。この電気抵抗層１５は、蓄
熱層１３と、後述する共通電極１７、個別電極１９、グランド電極２１およびＩＣ制御配線２３との間に介在し、図４に示すように、平面視して、これらの個別電極１９、共通電極１７、グランド電極２１およびＩＣ制御配線２３と同形状の領域（以下、介在領域という）と、個別電極１９と共通電極１７との間から露出した複数の領域（以下、露出領域という）とを有している。

電気抵抗層１５は、蓄熱層１３の隆起部１３ｂ上に列状に配列されている。複数の発熱部９は、説明の便宜上、図１〜４では簡略化して記載しているが、例えば、１８０〜２４００ｄｐｉ程度の密度で配置される。

電気抵抗層１５は、例えば、ＴａＮ系、ＴａＳｉＯ系、ＴａＳｉＮＯ系、ＴｉＳｉＯ系、ＴｉＳｉＣＯ系またはＮｂＳｉＯ系等の電気抵抗の比較的高い材料によって形成されている。そのため、後述する共通電極１７と個別電極１９との間に電圧が印加され、発熱部９に電流が供給されたときに、ジュール発熱によって発熱部９が発熱する。なお、電気抵抗層１５がこのような電気抵抗の比較的高い材料で形成されていることから、発熱部９が電気抵抗層１５で形成されることとなる。

図１〜４に示すように、電気抵抗層１５の上面、より詳細には、上記の介在領域の上面には、共通電極１７、個別電極１９、グランド電極２１およびＩＣ制御配線２３が設けられている。これらの共通電極１７、個別電極１９、グランド電極２１およびＩＣ制御配線２３は、導電性を有する材料で形成されており、例えば、アルミニウム、金、銀および銅のうちのいずれか一種の金属またはこれらの合金によって形成されている。なお、図４は、後述する保護膜２５、被覆層２７および被覆部材２９の図示を省略したヘッド基体３示す平面図である。

共通電極１７は、図４に示すように、基板７の一方の長辺に沿って延びる主配線部１７ａと、基板７の一方および他方の短辺のそれぞれに沿って延び、一端部が主配線部１７ａに接続された２つの副配線部１７ｂと、主配線部１７ａから各発熱部９に向かって延びる複数のリード部１７ｃとを有している。また、リード部１７ｃは、詳細は後述するが第１導電部１０（図５参照）および第２導電部１２（図５参照）を有している。そして、図４に示すように、副配線部１７ｂの他端部がＦＰＣ５に接続されているとともに、第１導電部１０と発熱部９とが第２導電部１２により接続されている。これにより、ＦＰＣ５と発熱部９との間が電気的に接続されている。

個別電極１９は、図１〜４に示すように、各発熱部９と駆動ＩＣ１１との間に延びており、これらの間を接続している。より詳細には、個別電極１９は、複数の発熱部９をそれぞれ複数の群に分け、各群の発熱部９を、各群に対応して設けられた駆動ＩＣ１１に電気的に接続している。なお、個別電極１９は、詳細は後述するが第１導電部２０と第２導電部２２とを有している。

グランド電極２１は、図４に示すように、発熱部９の配列方向に直交する方向に沿って、基板７の他方の長辺の近傍で帯状に延びている。このグランド電極２１上には、図３に示すように、ＦＰＣ５および駆動ＩＣ１１が接続されている。

駆動ＩＣ１１は、図２に示すように、複数の発熱部９の各群に対応して配置されており、個別電極１９の一端部とグランド電極２１とに接続されている。この駆動ＩＣ１１は、各発熱部９の通電状態を制御するためのものであり、後述するように、内部に複数のスイッチング素子（不図示）を有しており、スイッチング素子がオフ状態のときに不通電状態となる公知のものを用いることができる。各駆動ＩＣ１１は、内部のスイッチング素子に接続されている一方の接続端子１１ａ（以下、第１接続端子１１ａという）が個別電極１
９に接続されており、このスイッチング素子に接続されている他方の接続端子１１ｂ（以下、第２接続端子１１ｂという）がグランド電極２１に接続されている。これにより、駆動ＩＣ１１の各スイッチング素子がオン状態のときに、各スイッチング素子に接続された個別電極１９とグランド電極２１とが電気的に接続される。

なお、図示していないが、個別電極１９に接続された第１接続端子１１ａおよびグランド電極２１に接続された第２接続端子１１ｂは、各個別電極１９に対応して複数個設けられている。この複数の第１接続端子１１ａは、各個別電極１９に個別に接続されている。また、複数の第２接続端子１１ｂは、グランド電極２１に個別に接続されている。

ＩＣ制御配線２３は、駆動ＩＣ１１を制御するためのものであり、図１、４に示すように、ＩＣ電源配線２３ａとＩＣ信号配線２３ｂとを備えている。ＩＣ電源配線２３ａは、基板７の長手方向の両端部で基板７の右側の長辺の近傍に配置された端部電源配線部２３ａＥと、隣接する駆動ＩＣ１１間に配置された中間電源配線部２３ａＭとを有している。

図４に示すように、端部電源配線部２３ａＥは、一端部が駆動ＩＣ１１の配置領域に配置され、グランド電極２１の周囲を回り込むようにして、他端部が基板７の右側の長辺の近傍に配置されている。この端部電源配線部２３ａＥは、一端部が駆動ＩＣ１１に接続されているとともに、他端部がＦＰＣ５に接続されている。これにより、駆動ＩＣ１１とＦＰＣ５との間が電気的に接続されている。

端部電源配線部２３ａＥと中間電源配線部２３ａＭとは、これらの双方が接続された駆動ＩＣ１１の内部で電気的に接続されている。また、隣接する中間電源配線部２３ａＭ同士は、これらの双方が接続された駆動ＩＣ１１の内部で電気的に接続されている。

このように、ＩＣ電源配線２３ａを各駆動ＩＣ１１と接続することにより、ＩＣ電源配線２３ａが各駆動ＩＣ１１とＦＰＣ５との間を電気的に接続している。これにより、後述するようにＦＰＣ５から端部電源配線部２３ａＥおよび中間電源配線部２３ａＭを介して各駆動ＩＣ１１に電流を供給するようになっている。

ＩＣ信号配線２３ｂも同様に、図４に示すように、基板７の長手方向の両端部で基板７の右側の長辺の近傍に配置された端部信号配線部２３ｂＥと、隣接する駆動ＩＣ１１間に配置された中間信号配線部２３ｂＭとを有している。

なお、駆動ＩＣ１１に接続される電極は、端部電源配線部２３ａＥ、２３ｂＥ、中間信号配線部２３ａＭ、２３ｂＭを設けずに、個別電極１９およびグランド電極２１に接続されていてもよく、ヘッド基体３に駆動ＩＣ１１を実装しなくともよい。

上記の電気抵抗層１５、共通電極１７、個別電極１９、グランド電極２１およびＩＣ制御配線２３は、例えば、各々を構成する材料層を蓄熱層１３上に、例えばスパッタリング法などの従来周知の薄膜成形技術によって順次積層した後、この積層体を従来周知のフォトリソグラフィー技術やエッチング技術等を用いて所定のパターンに加工することにより形成される。また、駆動ＩＣ１１あるいは後述するＦＰＣ５と接合される共通電極１７、個別電極１９、グランド電極２１およびＩＣ制御配線２３に、めっき法によりＮｉめっきを施すことにより、図示しないが電極パッドを形成して、電極パッドを介して共通電極１７、個別電極１９、グランド電極２１およびＩＣ制御配線２３と駆動ＩＣ１１あるいはＦＰＣ５とを接合する。なお、第１導電部１０（図５参照）および第２導電部１２（図５参照）の作製方法については後述する。

図１〜３に示すように、基板７の上面に形成された蓄熱層１３上には、発熱部９、共通
電極１７の一部および個別電極１９の一部を被覆する保護膜２５が形成されている。図示例では、この保護膜２５は、複数の発熱部９の配列方向に沿って形成され、蓄熱層１３の上面の略左半分の領域を覆うように設けられている。なお、図示していないが、保護膜２５は、蓄熱層１３上に形成された電気絶縁層と、電気絶縁層上に形成された封止層と、封止層上に形成された耐摩耗層とを有している。

保護膜２５を形成することにより、被覆した発熱部９、共通電極１７および個別電極１９の部分が、酸素との反応によって酸化することを抑制したり、大気中に含まれている水分等の付着によって腐食することを抑制したりすることもできる。この保護膜２５を構成する電気絶縁層、封止層および耐摩耗層は、例えば、スパッタリング法、蒸着法等の従来周知の薄膜成形技術や、スクリーン印刷法等の厚膜成形技術を用いて形成することができる。

また、図１〜３に示すように、基板７の上面に形成された蓄熱層１３上には、共通電極１７、個別電極１９、ＩＣ制御配線２３およびグランド電極２１を部分的に被覆する被覆層２７が設けられている。図示例では、この被覆層２７は、蓄熱層１３の上面の略右半分の領域を部分的に覆うように設けられている。被覆層２７は、被覆した共通電極１７、個別電極１９、ＩＣ制御配線２３およびグランド電極２１を、大気との接触による酸化や、大気中に含まれている水分等の付着による腐食から保護するためのものである。なお、被覆層２７は、共通電極１７、個別電極１９およびＩＣ制御配線２３の保護をより確実にするため、保護膜２５の端部に重なるようにして形成されている。被覆層２７は、例えば、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の樹脂材料で形成することができる。また、この被覆層２７は、例えば、スクリーン印刷法等の厚膜成形技術を用いて形成することができる。

駆動ＩＣ１１は、個別電極１９、グランド電極２１およびＩＣ制御配線２３に接続された状態で、駆動ＩＣ１１自体の保護、および駆動ＩＣ１１とこれらの配線との接続する部位の保護のため、エポキシ樹脂やシリコン樹脂等の樹脂からなる被覆部材２９によって被覆されることで封止されている。

ＦＰＣ５は、図２、３に示すように、上記のように共通電極１７、グランド電極２１およびＩＣ制御配線２３に接続されている。このＦＰＣ５は、絶縁性の樹脂層の内部に複数の配線導体（プリント配線）が配線された周知のものであり、各配線導体がコネクタ３１を介して、図示しない外部の電源装置および制御装置等に電気的に接続されるようになっている。また、ＦＰＣ５の強度を向上させるために、補強板（不図示）を設けてもよい。補強板は、例えば、ポリイミド樹脂またはガラスエポキシ樹脂等の有機樹脂で形成することができる。

図５、６を用いて、図１に示すサーマルヘッドＸ１の電気抵抗層１５、共通電極１７、および個別電極１９について詳細に説明する。

帯状に設けられた電気抵抗層１５上の一方側に共通電極１７として機能する第２導電部１２が設けられ、他方側に個別電極１９として機能する第２導電部２２が設けられている。第２導電部１２と第２導電部２２とは、所定の距離をあけて対向した状態で、電気抵抗層１５上に設けられている。そして、第２導電部１２、２２は、それぞれ平面視して、矩形状をなしており、第２導電部１２、２２が設けられていない領域である発熱部９が、平面視して、矩形状をなしている。

共通電極１７として機能する第２導電部１２上には、共通電極１７として機能する第１導電部１０が配置されている。同様に、個別電極１９として機能する第２導電部２２上には、個別電極１９として機能する第１導電部２０が配置されている。

第１導電部１０、２０は、Ｄ２方向における中央部に、突出部１４、２４を有している。突出部１４、２４は、平面視して、円弧状をなしており、突出部１４、２４の最も発熱部９側に位置する部位が、第１導電部材１０、２０のＤ２方向において中央部に配置されている。

図５（ｂ）に示すように、突出部１４、２４は、発熱部９と所定の距離をあけて配置されている。その理由については後述するが、突出部１０、２０がＤ２方向に突出した状態で設けられているため、第１導電部１０、２０と発熱部９との距離は、Ｄ２方向の中央部にて最も近く、Ｄ２方向の両端部にて最も遠い構成となっている。

第１導電部１０、２０は、Ｄ３方向における厚みが、０．６〜２μｍであることが好ましい。Ｄ３方向における厚みが０．６〜２μｍであることにより、共通電極１７または個別電極１９として機能する際に、電気抵抗が高くなることを抑えることができる。また、第１導電部１０、２０は、Ｄ３方向における厚みが、０．６〜２μｍであることから、Ｄ１方向における断面積が大きく、発熱部９の熱が、第１導電部１０、２０に熱伝導する際の熱抵抗が小さくすることができる。そのため、発熱部９の熱を共通電極１７または個別電極１９に熱伝導させることができる。

第２導電部１２、２２は、それぞれ共通電極１７または個別電極１９として機能しており、Ｄ３方向における厚みが０．２〜０．５μｍあることが好ましい。Ｄ３方向における厚みが０．２〜０．５μｍであることから、図６（ａ）に示すように、Ｄ１方向における断面積を小さくすることができる。それにより、発熱部９の熱が、第２導電部１２、２２に熱伝導する際の熱抵抗を増加させることができ、発熱部９の熱が共通電極１７または個別電極１９に熱伝導することを抑えることができる。

サーマルヘッドＸ１は、第１導電部１０、２０と発熱部９とを第２導電部１２、２２により接続するため、発熱部９の熱を共通電極１７および個別電極１９に熱伝導することを低減しつつ、共通電極１７および個別電極１９の電気抵抗が増大しない構成となっている。

第１導電部１０、２０、および第２導電部１２、２２は、上述した各種電極を形成する材料により作製することができる。また、第１導電部１０、２０、および第２導電部１２、２２の作製方法としては、薄膜形成技術あるいは厚膜形成技術を用いて作製することができる。

サーマルヘッドＸ１の共通電極１７および個別電極１９の作製方法を例示すると、電気抵抗層１５が設けられたヘッド基体３に、スパッタリングあるいは真空蒸着により第２導電部１２、２２を設ける。そして、第２導電部１２、２２上にスクリーン印刷等により第１導電部１０、２０を設ける。そして、フォトエッチング手法等により所定のパターンを形成することにより、共通電極１７および個別電極１９を作製することができる。なお、第２導電部１２、２２および第１導電部１０、２０を所定のパターンに印刷して作製してもよい。

また、第１導電部１０、２０と第２導電部１２、２２とを別材料により形成してもよい。例えば、第１導電部１０、２０を第２導電部１２、２２よりも熱伝導率の高い材料により形成してもよい。具体的には、例えば、主成分がアルミニウム（Ａｌ）の第２導電部１２、２２に含まれるチタン（Ｔｉ）、またはネオジウム（Ｎｄ）等の含有量を第１導電部１０、２０において少なくするまたは、非含有にすることで、第１導電部１０、２０の熱抵抗を下げることができる。

サーマルヘッドによる熱記録は、短い時間でサーマルヘッドの発熱部にジュール熱を発生させる。時間が極めて短いので、一般的に、発熱部の中央部は周辺部よりも高温となる。つまり、図５におけるＤ２方向の両端部に比べて中央部における温度が高くなり、図５におけるＤ１方向の両端部に比べて中央部における温度が高くなる温度分布（以下、温度分布と称する場合がある）が生じる場合がある（図６ｂの一点鎖線を参照）。

それにより、この温度分布は、記録媒体と発熱部との接触領域にも反映され、記録媒体の画素形成領域の中央部は周辺部よりも温度が高くなる。そのため、Ｄ２方向の中央部の印字が両端部に比べて濃くなり、サーマルヘッド特有の発熱部ごとの濃度階調表現による印画方式の場合特に濃度ムラが生じやすく、サーマルヘッドの画素再現性が低下する場合があった。

これに対して、サーマルヘッドＸ１によれば、平面視して、発熱部９が矩形状であるとともに、発熱部９と接続された共通電極１７および個別電極１９が、第１導電部１０、２０と、発熱部９と第１導電部１０、２０とを接続する第２導電部１２、２２とを有しており、第１導電部１０、２０は、Ｄ２方向における中央部に、発熱部９側に突出した突出部１４、２４が設けられていることから、図６（ａ）で示すように、Ｄ２方向における両端部に比べて中央部のＤ３方向の厚みを厚くすることができる。

それにより、発熱部９から共通電極１７および個別電極１９への熱伝導に対する熱抵抗を、Ｄ２方向における両端部の熱抵抗よりも中央部の熱抵抗を低くすることができ、共通電極１７および個別電極１９のＤ２方向における中央部に、発熱部９に生じた熱を効率よく熱伝導させることができる。そのため、発熱部９のＤ２方向の中央部の温度を下げることができ、発熱部９の温度分布を、図６（ｂ）の実線で示すように、均一に近づけることができる。

それゆえ、Ｄ２方向の中央部の印字が両端部に比べて濃くなる可能性を低減することができ濃度ムラを低減し、サーマルヘッドＸ１の画素再現性を向上させることができる。

また、平面視して、発熱部９が矩形状をなしていることから、発熱部９により構成される１画素も、濃度階調表現における高濃度域において矩形状になすことができる。そのため、印字した際に画素間に隙間が生じる可能性を低減することができ、画素再現性を向上させることができる。

さらに、第１導電部１０、２０は、Ｄ２方向における中央部に、発熱部９側に突出した突出部１４、２４が設けられていることから、発熱部９における保護膜２５表面においても、第１導電部１０、２０および第２導電部１２、２２の形状が反映されるため、記録媒体（不図示）と発熱部９との接触性を向上させることができ、発熱部９の１画素を矩形状に近づけることができることから、さらにサーマルヘッドＸ１の濃度ムラを低減し、サーマルヘッドＸ１の画素再現性を向上させることができる。

また、第１導電部１０、２０の厚みが第２導電部１２、２２の厚みよりも厚いことから、発熱部９から共通電極１７および個別電極１９に多くの熱が熱伝導する可能性を低減することができ、サーマルヘッドＸ１の熱応答特性を向上させることができる。特に、Ｄ２方向における両端部において、発熱部９から共通電極１７および個別電極１９に熱伝導する熱を低減することができ、発熱部９の温度分布をさらに均一化することができる。

また、図６（ｂ）の一点鎖線で示すように従来の発熱部の温度分布は、急峻に連続して変化しているが、サーマルヘッドＸ１は、第１導電部１０、２０の突出部１４、２４の外
周が、平面視して曲線をなしていることから、発熱部９からの熱をＤ２方向になだらかに熱伝導させることができ、図６（ｂ）の実線で示すように発熱部９の温度分布をより均一に近づけることができる。それゆえ、Ｄ２方向の中央部の印字が両端部に比べて濃くなることを抑えることができ濃度ムラを低減し、サーマルヘッドＸ１の画素再現性を向上させることができる。

なお、サーマルヘッドＸ１においては、第１導電部１０、２０の厚みが第２導電部１２、２２の厚みよりも厚い構成を示したが、第１導電部１０、２０の厚みが第２導電部１２、２２の厚みよりも厚くなくてもよい。例えば、第１導電部１０、２０の厚みと第２導電部１２、２２の厚みが等しい場合においても、Ｄ２方向の中央部における厚みを両端部に比べて厚くすることができ、Ｄ２方向の両端部における熱抵抗を両端部に比べて低くすることができる。それにより、画素再現性の向上したサーマルヘッドＸ１とすることができる。

また、サーマルヘッドＸ１は、第１導電部１０、２０、の突出部１４、２４の外周が、平面視して曲線をなしている例を示したが、サーマルヘッドＸ１は、第１導電部１０、２０、の突出部１４、２４の外周が、平面視して曲線をなしていなくともよい。例えば、突出部１４、２４の外周が、三角形状、台形状、あるいは矩形状をなしていてもよい。

さらに、突出部１４、２４がＤ２方向における両端部から中央部にかけて突出した例を示したが、突出部１４、２４がＤ２方向の中央部のみから突出していてもよい。その場合においても、発熱部９のＤ２方向の中央部の熱を第１導電部１０、２０に熱伝導させることができ、発熱部９の温度分布を均一化することができる。

なお、平面視して、発熱部９が矩形状をなしているとは、製造誤差の範囲も含む概念である。

次に、本発明の一実施形態に係るサーマルプリンタＺ形態について、図７を参照しつつ説明する。図７は、本実施形態のサーマルプリンタＺの概略構成図である。

図７に示すように、本実施形態のサーマルプリンタＺは、上述のサーマルヘッドＸ１、搬送機構４０、プラテンローラ５０、電源装置６０および制御装置７０を備えている。サーマルヘッドＸ１は、サーマルプリンタＺの筐体に設けられた取付部材８０の取付面８０ａに取り付けられている。なお、このサーマルヘッドＸ１は、発熱部９の配列方向が、後述する記録媒体Ｐの搬送方向Ｓに直交する方向、言い換えると主走査方向であり、図７においては紙面に直交する方向に沿うようにして、取付部材８０に取り付けられている。

搬送機構４０は、感熱紙、インクが転写される受像紙等の記録媒体Ｐを図７の矢印Ｓ方向に搬送して、サーマルヘッドＸ１の複数の発熱部９上、より詳細には保護膜２５上に搬送するためのものであり、搬送ローラ４３，４５，４７，４９を有している。搬送ローラ４３，４５，４７，４９は、例えば、ステンレス等の金属からなる円柱状の軸体４３ａ，４５ａ，４７ａ，４９ａを、ブタジエンゴム等からなる弾性部材４３ｂ，４５ｂ，４７ｂ，４９ｂにより被覆して構成することができる。なお、図示しないが、記録媒体Ｐがインクが転写される受像紙等の場合は、記録媒体ＰとサーマルヘッドＸ１の発熱部９との間に、記録媒体Ｐとともにインクフィルムを搬送するようになっている。

プラテンローラ５０は、記録媒体ＰをサーマルヘッドＸ１の発熱部９上に押圧するためのものであり、記録媒体Ｐの搬送方向Ｓに直交する方向に沿って延びるように配置され、記録媒体Ｐを発熱部９上に押圧した状態で回転可能となるように両端部が支持されている。プラテンローラ５０は、例えば、ステンレス等の金属からなる円柱状の軸体５０ａを、
ブタジエンゴム等からなる弾性部材５０ｂにより被覆して構成することができる。

なお、本実施形態では、記録媒体Ｐの幅は、サーマルヘッドＸ１における蓄熱層１３の隆起部１３ｂの長さよりも大きくなっている。また、プラテンローラ５０の長さ、より詳細には、弾性部材５０ｂの長さは、サーマルヘッドＸ１における蓄熱層１３の隆起部１３ｂの長さよりも長くなっている。

電源装置６０は、上記のようにサーマルヘッドＸ１の発熱部９を発熱させるための電流および駆動ＩＣ１１を動作させるための電流を供給するためのものである。制御装置７０は、上記のようにサーマルヘッドＸ１の発熱部９を選択的に発熱させるために、駆動ＩＣ１１の動作を制御する制御信号を駆動ＩＣ１１に供給するためのものである。

本発明の実施形態に係るサーマルプリンタＺは、図７に示すように、プラテンローラ５０によって記録媒体ＰをサーマルヘッドＸ１の発熱部９上に押圧しつつ、搬送機構４０によって記録媒体Ｐを発熱部９上に搬送しながら、電源装置６０および制御装置７０によって発熱部９を選択的に発熱させることで、記録媒体Ｐに所定の印画を行うことができる。なお、記録媒体Ｐが受像紙等の場合は、図示しないが記録媒体Ｐとともに搬送されるインクフィルムの昇華性インクを記録媒体Ｐに熱拡散することによって、記録媒体Ｐへの印画を行うことができる。
＜第２の実施形態＞
図８、９を用いて第２の実施形態に係るサーマルヘッドＸ２について説明する。

サーマルヘッドＸ２は、第１導電部１０、２０が、第１導電部１０、２０のＤ２方向における中央部に第１導電部１０、２０から上方に向けて延びる凸部１６、２６を有している。その他の構成は第１の実施形態に係るサーマルヘッドＸ１と同様であり、説明を省略する。

共通電極１７側の第１導電部１０および第２導電部１２を用いて説明すると、第１導電部１０がＤ２方向の中央部に凸部１６を有しているため、図９（ｃ）に示すように、Ｄ１方向に断面すると、Ｄ２方向の両端部と凸部１６とが円弧状に接続されており、第１導電部１０が半楕円形状をなしている。

そのため、Ｄ３方向の第１導電部１０の厚さが、Ｄ２方向に両端部から中央部に向けて厚くなる構成となっている。また、Ｄ２方向の両端部と凸部１６とが円弧状に接続されていることから、Ｄ２方向の両端部における第１導電部１０の厚さの変化率が、Ｄ２方向の中央部における第１導電部１０の厚さの変化率よりも大きい構成となっている。

第１導電部１０の作製方法としては、第１の実施形態に係るサーマルヘッドＸ１のように厚膜形成技術により第１導電部１０を作製した後、ディッピング、スタンプ、あるいはスプレー塗布等により凸部１６を作製することができる。また、薄膜形成技術の場合、フォトエッチングプロセスでの、オーバーエッチング手法等により凸部１６を作製することもできる。

サーマルヘッドＸ２は、第１導電部１０、２０が、図８のＤ２方向である、第１導電部１０、２０の幅方向における中央部の厚みが、第１導電部１０、２０の幅方向における両端部の厚みよりも厚いことから、共通電極１７および個別電極１９のＤ２方向の中央部における熱抵抗を両端部に向けてなだらかに低減するような構成とすることができる。

それにより、発熱部９に生じた熱を共通電極１７および個別電極１９のＤ２方向における中央部に、熱伝導させることができる。そのため、発熱部９のＤ２方向の中央部の温度
を下げることができ、発熱部９の温度分布を均一に近づけることができる。それゆえ、Ｄ２方向の中央部の印字が両端部に比べて濃くなる可能性を低減することができ濃度ムラを低減し、サーマルヘッドＸ２の画素再現性を向上させることができる。

なお、サーマルヘッドＸ２においては、Ｄ２方向における中央部の厚みが、第１導電部１０、２０の幅方向における両端部の厚みよりもなだらかに厚くなる構成としたが、Ｄ２方向における中央部の厚みが、第１導電部１０、２０の幅方向における両端部の厚みよりも段階的に厚くなる構成としてもよい。なだらかに厚くなる構成とすることで、Ｄ２方向における熱抵抗を連続的に変化させることができ、発熱部９の温度分布をより均一に近づけることができる。また、Ｄ２方向における中央部の一部のみ厚くする構成としてもよい。

また、第１導電部１０は、凸部１６とＤ２方向における両端部とを円弧状に接続した例を示したが、Ｄ２方向における中央部にのみ凸部１６を設ける構成としてもよい。
＜第３の実施形態＞
図１０を用いて、第３の実施形態に係るサーマルヘッドＸ３について説明する。

サーマルヘッドＸ３は、平面視して、共通電極１７として機能する第１導電部１０の突出部１４の最も発熱部９側に突出している部位が、Ｄ２方向における中央部側より一端側に配置されており、個別電極１９として機能する第１導電部２０の突出部２４の最も発熱部９側に突出している部位が、Ｄ２方向における中央部側より他端側に配置されている。その他の構成はサーマルヘッドＸ１と同様であり説明を省略する。なお、図１０（ｂ）に示す破線は、突出部１４、２４同士を結ぶ線分を示しており、図１０（ｃ）に示す一点鎖線は、発熱部９における等温線を示している。

ここで、サーマルヘッドＸ１のように、平面視して、共通電極１７として機能する第１導電部１０の突出部１４の最も発熱部９側に突出している部位が、Ｄ２方向における中央部に配置されており、個別電極１９として機能する第１導電部２０の突出部２４の最も発熱部９側に突出している部位が、Ｄ２方向における中央部に配置されている場合、発熱部９における等温線は、突出部１４、２４を結ぶ線分上に、発熱部９の中心Ｉを中心として楕円形状となる。

これに対して、サーマルヘッドＸ３の発熱部９の等温線は、突出部１４、２４に発熱部９の熱が熱伝導することにより、図１０（ｃ）に示すように、発熱部９の中心Ｉを中心とした平行四辺形状となる。

そのため、発熱部９の温度分布を画素の形状である矩形状に近づけることができるため、画素間に隙間が生じる可能性を低減することができ、画素再現性を向上させることができる。

さらに、共通電極１７における第１導電部１０の突出部１４が、図１０におけるＤ２方向である第１導電部１０、２０の幅方向における中央部より一端側に配置されており、他方の個別電極１９における第１導電部２０の突出部２４が、図１０におけるＤ２方向である第１導電部１０、２０の幅方向における中央部より他端側に配置されていることから、記録媒体（不図示）と発熱部９との接触性を向上させることができ、さらにサーマルヘッドＸ３のスティッキング現象等による濃度ムラを低減し、サーマルヘッドＸ３の画素再現性を向上させることができる。

また、サーマルヘッドＸ３は、平面視して、共通電極１７の第１導電部１０と、個別電極１９の第１導電部２０とが、発熱部９の中心（図１０（ｂ）で示すＩ）に対して、点対
称な構成となっている。

そのため、突出部１４、２４の同士を接続する線分が発熱部９の中心Ｉを通ることとなり、発熱部９の中心Ｉの温度を低下させることができる。それゆえ、平面視して、共通電極１７の第１導電部１０と、個別電極１９の第１導電部２０とが、発熱部９の中心に対して、点対称であることが好ましい。

なお、サーマルヘッドＸ３では、突出部１４、２４の外周をどちらも曲線により形成した例を示したが、突出部１４、２４の外周をどちらも平面視して、直線により形成してもよく、平面視して、直線および曲線により形成してもよい。その場合においても、発熱部９の温度分布を均一に近づけることができる。対称性あるいは発熱部９の温度分布の均一化のために、突出部１４、２４の外周をどちらも平面視して曲線により形成することが好ましい。
＜第４の実施形態＞
図１１を用いて第４の実施形態に係るサーマルヘッドＸ４は、第1導電部１０、２０の
突出部１４、２４が、発熱部９に隣接して設けられている。その他の構成はサーマルヘッドＸ１と同様である。

サーマルヘッドＸ４は、第1導電部１０、２０の突出部１４、２４が、発熱部９に隣接
して設けられている。そのため、Ｄ２方向における中央部の発熱部９の熱を第１導電部１０、２０に効率よく伝熱させることができる。それにより、発熱部９の温度分布を均一に近づけることができる。

また、Ｄ２方向における両端部は第２導電部１２、２２により第１導電部１０、２０と発熱部９とが接続されることになるため、Ｄ２方向における発熱部９の熱を第１導電部１０、２０とが奪う可能性を低減することができる。それにより、発熱部９の温度分布を均一に近づけることができる。

なお、サーマルヘッドＸ４においては、共通電極１７の第１導電部１０の突出部１４および個別電極１９の第１導電部２０の突出部２４がどちらも、発熱部９に隣接して設けた例を示したが、どちらか一方のみが隣接する構成としてもよい。その場合においても、発熱部９の温度分布を均一に近づけることができる。対称性あるいは発熱部９の温度分布の均一化のために、突出部１４、２４をどちらも発熱部９に隣接されることが好ましい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、実施形態Ｘ１〜Ｘ４を任意に組み合わせてもよい。

例えば、第２導電部１２、２２上に第１導電部１０、２０を設けた例を示したが、これに限定されるものではない。第１導電部１０、２０上に第２導電部１２、２２を設けた構成としてもよい。この場合も、第１導電部１０、２０を上述したスパッタリング等の薄膜形成技術により、０．６〜２ミクロン厚の導電層を形成した後に、フォトエッチングプロセスを経て、さらに同様にスパッタリング等の薄膜形成技術により０．２〜０．５ミクロンの導電層を形成すればよい。なお、第１導電部１０、２０および第２導電部１２、２２を一体的に設けて、フォトエッチングプロセスにて、第１導電部としての突出部を形成してもよい。その場合においても、発熱部９の温度分布を均一に近づけることができる。

また、最初に、第１導電部１０、２０を蓄熱層の形成された基板上に従来周知の薄膜パターン形成技術（スパッタリングおよびフォトエッチング手法等による技術）にて形成した後、電気抵抗層１５および第２導電部１２、２２を、同じく従来周知の薄膜パターン形
成技術にて形成してもよい。このように作製すると、第１導電部１０、２０、電気抵抗層１５、および第２導電部１２、２２の順で積層されることとなる。このような場合においても、発熱部９の温度分布を均一に近づけることができる。

上記実施形態のサーマルヘッドＸ１〜４では、保護膜２５が、電気絶縁層、封止層および耐摩耗層の３つの層を積層した積層体によって形成されているが、保護膜２５の積層構成はこれに限定されるものではない。例えば、図示しないが、電気絶縁層と封止層との間や、封止層と耐摩耗層との間に他の層が介在していてもよい。

上記実施形態のサーマルヘッドＸ１〜４では、例えば、サーマルヘッドＸ１のように、蓄熱層１３は、下地部１３ａ上にこの下地部１３ａから部分的に隆起する隆起部１３ｂを設けることによって、基板７上で部分的に隆起する隆起部が形成されているが、蓄熱層１３の構成はこれに限定されるものではない。例えば、下地部１３ａを設けず、隆起部１３ｂのみで蓄熱層１３が構成されていてもよい。

上記実施形態のサーマルヘッドＸ１〜４では、例えば、図１〜図４に示すように、下地部１３ａと隆起部１３ｂとを有する蓄熱層１３が基板７上に形成されているがこれに限定されるものではない。例えば、隆起部１３ｂを設けず、蓄熱層１３が下地部１３ａのみで構成されていてもよい。

なお、サーマルヘッドＸ１を用いたサーマルプリンタＺの例について説明したが、このサーマルヘッドＸ１に代えて、サーマルヘッドＸ２〜Ｘ４のいずれかを用いてサーマルプリンタＺを構成してもよい。

Ｘ１〜４ サーマルヘッド
Ｚ サーマルプリンタ
１ 放熱体
３ ヘッド基体
５ フレキシブルプリント配線板
７ 基板
９ 発熱部
１０、２０ 第１導電部
１２、２２ 第２導電部
１３ 蓄熱層
１３ｂ 隆起部
１４、２４ 突出部
１５ 電気抵抗層
１６、２６ 凸部
１７ 共通電極
１９ 個別電極

Claims (7)

1. 複数の発熱部と、
   該発熱部と接続された一対の電極と、を備えるサーマルヘッドにおいて、
   平面視して、前記発熱部は、矩形状をなしており、
   前記電極は、第１導電部と、前記発熱部と前記第１導電部とを接続する第２導電部とを有しており、
   前記第１導電部は、該第１導電部の幅方向における中央部に、前記発熱部側に突出した突出部が設けられており、
   該突出部は、前記発熱部と離間して配置されていることを特徴とするサーマルヘッド。
2. 前記第１導電部は、前記発熱部と離間して配置されている、請求項１に記載のサーマルヘッド。
3. 前記第１導電部は、該第１導電部の幅方向における中央部の厚みが、前記第１導電部の幅方向における両端部の厚みよりも厚い、請求項１または２に記載のサーマルヘッド。
4. 前記突出部の外周が、平面視して曲線をなしている、請求項１乃至３のいずれかに記載のサーマルヘッド。
5. 一方の前記電極における前記第１導電部の前記突出部が、前記第１導電部の幅方向における中央部より一端側に配置されており、
   他方の前記電極における前記第１導電部の前記突出部が、前記第１導電部の幅方向における中央部より他端側に配置されている、請求項１乃至４のいずれかに記載のサーマルヘッド。
6. 一方の前記電極における前記第１導電部の前記突出部と、他方の前記電極における前記第１導電部の前記突出部とが、前記発熱部の中心に対して点対称である、請求項５に記載のサーマルヘッド。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載のサーマルヘッドと、前記発熱部上に記録媒体を搬送する搬送機構と、前記発熱部上に記録媒体を押圧するプラテンローラとを備えることを特徴とするサーマルプリンタ。

Images