(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に共通電極と個別電極が、交互に対向してかみ合う様に形成され、前記共通電極と前記個別電極の上層に帯状の発熱体を形成し、前記共通電極と前記個別電極がかみ合って形成される部分の幅寸法を、隣り合う共通電極同士の間隔と略同一の幅として、前記発熱体が形成された下層に前記共通電極と前記個別電極の双方の先端が収まるように配置したサーマルヘッドであって、
前記共通電極と前記個別電極の先端が発熱体の下層であって、且つ、双方の電極がかみ合っていない部位から、前記発熱体と前記共通電極及び前記個別電極の境界となる部位に向かって、三角形状に電極の幅を広くしたことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
前記三角形状の電極の内側を部分的に削除したことを特徴とする請求項１のサーマルヘッド。
【請求項３】
前記絶縁基板上の前記電極が形成されていない領域に、前記発熱抵抗体の位置合わせマーク設けたことを特徴とする請求項１又は２のサーマルヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーマルヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７及び図８に示すように、サーマルヘッドは、支持板５上にセラミックなどの絶縁体によって形成されたヘッド基板４が固定されており、該ヘッド基板４上には、発熱体１及び金などの導体で共通電極２及び個別電極３が形成されている。そして、前記個別電極の一端はプリント配線板９上に搭載されたドライバＩＣ６に金線７で接続され、これらは樹脂８でモールドされている。また、前記プリント配線板９には外部接続用接続端子１０が取り付けられている。
【０００３】
図７は前記ヘッド基板４上に形成された発熱体１の近傍の拡大断面を示しており、発熱体１は、ヘッド基板４上に形成された共通電極２及び個別電極３の延長方向の両端部１ｂほど、その膜厚が中央部１ａよりも薄くなっている。
また、図５の平面図に示すように、発熱体１の発熱領域を厚膜印刷により形成する場合は、共通電極２と個別電極３が交互に対向してかみ合う様に形成されるのが一般的である。
【０００４】
前記共通電極２から発熱体１を介して個別電極２に電流を流すことで、発熱体１が発熱して、感熱紙などの印字媒体に熱を与えることで印字を行う。
発熱体１の１つの単位（一対の共通電極に挟まれた発熱抵抗体部分）によって印字されるドットの大きさが決まり、隣り合う共通電極同士の間隔によって主走査方向（発熱体が延設される方向）の大きさが決まり、発熱体１の幅Ｗ２によって副走査方向（電極が延設される方向）の大きさが決まる。
前記発熱体１の構造の場合、共通電極２と個別電極３の間にあたる発熱体１の幅Ｗ２全体に電流が流れることになる。
【０００５】
しかし、前述のように発熱体１の電極延長方向端部に近付くほど、発熱体１の膜厚は薄くなっているため、単位面積当たりの抵抗値（シート抵抗値）は大きく、電極の延長方向の端部は局部的に電流が流れにくい状態になっている。前記発熱体１によって印字されたドットの副走査寸法は、発熱体１の幅Ｗ２の約６０〜７０％となる。
したがって、発熱体１の幅Ｗ２のうち領域１ｃが印字に有効な発熱エネルギーが得られる有効領域であり、領域１ｄが電流が流れても印字に有効な発熱エネルギーに至らない無効領域である。
【０００６】
従来では共通電極２と個別電極３がかみ合う部分の幅Ｗ１は、両電極上に形成される発熱体１の幅Ｗ２よりも広く設定されている。それは発熱体１を形成した幅によって印字される幅を設定すること及び、はみ出した電極によって発熱体１の形成位置を確認しやすくするためである。また、発熱体１からはみ出した各電極の末端には、電流が流れていないので電気的に機能していない。
このように発熱体１の膜厚差により印字の効率を悪化させる要因となるが、前記両電極の構造により印字品位を悪化させる要因にもなっている。
【０００７】
また、図６の平面図に示すように、厚膜印刷により発熱体１を形成した場合、共通電極２及び個別電極３の上層となる発熱体１の幅は両電極間の幅よりも広くなっており、発熱体１の電極延長方向の端部には平面方向のうねり１０が生じる。これによって発熱体１の両端は直線性を欠くので、１素子当たりの体積が均一にならない。
【０００８】
そこで、発熱体１はパルストリミングによって、抵抗値を均一に揃える処理が行われるが、発熱体１の１素子当たりの体積には前述のうねり１０によるばらつきが生じているので、１素子当たりの体積が小さい方が単位面積当たりの発熱量が大きくなる。その結果、１素子単位で印字されたドットの大きさを見た場合は不均一になる。この印字ドットの大きさの不均一が印字全体のムラにつながり、印字品位の低下に至るのである。
【０００９】
また、発熱体１を主走査方向の断面方向から見た場合においても、電極上よりも電極間の方が低くくなるので、発熱体表面には凹凸が生じている。この凹凸は印字媒体への接触の妨げとなり、発色効率が低下する一因にもなっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記問題点に鑑み、印字に有効なエネルギーを供給できるサーマルヘッドを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のサーマルヘッドは、絶縁基板上に共通電極と個別電極が、交互に対向してかみ合う様に形成され、前記共通電極と前記個別電極の上層に帯状の発熱体を形成し、前記共通電極と前記個別電極がかみ合って形成される部分の幅寸法を、隣り合う共通電極同士の間隔と略同一の幅として、前記発熱体が形成された下層に前記共通電極と前記個別電極の双方の先端が収まるように配置し、前記共通電極と前記個別電極の先端が発熱体の下層であって、且つ、双方の電極がかみ合っていない部位から、前記発熱体と前記共通電極及び前記個別電極の境界となる部位に向かって、三角形状に電極の幅を広く形成する。
それによって、発熱体の電極延長方向の端部に流れる電流を削減することができるとともに、発熱体が絶縁基板の表面に落ちる部分が少なくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の前提となるサーマルヘッドの電極及び発熱体の発熱領域を示す要部平面図である。
図１に示すように、共通電極２と個別電極３はかみ合うように交互に対向して形成されている。そして、共通電極２と個別電極３がかみ合う部分の寸法Ｗ１を発熱体１が形成される幅Ｗ２よりも狭くしている。両電極がかみ合う部分の幅Ｗ１は、ドットの主走査寸法である間隔Ｐに近似した寸法に設定される。この設定によってドットの縦と横の寸法を同じにすることができる。
【００１３】
また、発熱体１の幅Ｗ２は従来技術と同じ寸法にできるので、発熱体の形成に際して新たな工数を必要とはしない。
共通電極２から個別電極３に向けて発熱体１の内部を流れる電流は、図１に示す領域１ｅと領域１ｆ（三角形状の領域）に流れるが、発熱体１の電極延長方向の端部に流れる電流は、領域１ｆの範囲となって面積比で従来の半分に減少する。
【００１４】
また、発熱体１の抵抗値が従来と同じで、印可される電圧が同じであれば、発熱体１に流れる電流も同じである。前述の理由により、印字エネルギーのロスが発生する領域１ｄ（図５）の面積を削減することができるので、印字に有効な発熱が得られる部分１ｅに流れる電流が増加することになる。
【００１５】
図２は本発明の前提となるサーマルヘッドの発熱体１近傍の拡大平面図を示しており、図６に示す従来と同じ発熱体の素子数であっても、発熱体１が共通電極２及び個別電極３の上層となる部分が半分になるため、発熱体１の端部に発生するうねりが軽減される。これによって、発熱体１の直線性が改善されて、発熱体１の１素子単位の体積を均一化できる。
したがって、発熱体の幅が従来と同じ寸法で且つ、同じ抵抗値であっても前記構造にすることで、印字の際のエネルギー効率を向上することができる。
【００１６】
以下、前記図１及び図２に示すサーマルヘッドについて具体的に説明する。
セラミックなどの絶縁基板からなるヘッド基板４（図７）上に、共通電極２及び個別電極３が、例えば金などの導体をフォトリソグラフ法を用いて、不要な部分をエッチングにより除去することで形成される。後に発熱体１が形成される部分には、共通電極２と個別電極３がかみ合う様に形成される。この両電極がかみ合う部分の寸法Ｗ１は、隣り合う共通電極同士の間隔Ｐつまり、ドットの主走査寸法と略同一の幅に設定される。この設定によってドットの縦と横の寸法を同じにすることができる。
【００１７】
例えば、発熱体のドット密度が８ドット／ｍｍのサーマルヘッドの場合、間隔Ｐは０．１２５ｍｍとなり、寸法Ｗ１も約０．１２５ｍｍで設定される。両電極がかみ合う寸法Ｗ１の値を共通電極２の間隔Ｐによって限定できないのは、サーマルヘッドの使用条件によっては、副走査方向の寸法に若干の調整が必要となるためである。前記両電極がかみ合う部分は、後に発熱体１が形成される部位に合わせて形成されている。尚、電極がある部分と電極がない部分では必然的に、当該電極の膜厚分の凹凸が主走査方向の断面方向に生じることになる。この電極による凹凸は後述する発熱体１のうねりに影響する。
【００１８】
発熱体１は抵抗ペーストをスクリーン印刷することによって形成される。その加工点は電極に対して垂直方向に移動することになる。発熱体１は図１に示すように、共通電極２と個別電極３の先端が発熱体１の内部に埋没するように形成する。寸法Ｗ１は発熱体１の膜厚が厚くなっている部分、つまり有効な発熱が得られる部分の範囲に合わせて形成することを意図としている。
【００１９】
例えば、発熱体のドット密度が８ドット／ｍｍのサーマルヘッドの場合、寸法Ｗ１は約０．１２５ｍｍで設定されるので、寸法Ｗ２は０．１８〜０．２２ｍｍで形成するのが望ましい。発熱体１の幅寸法Ｗ２を狭く設定した場合は、電極のかみ合う部分と位置を合わせる作業が難しくならない範囲で大きめに設定するのが好適である。
【００２０】
前記サーマルヘッドを含めて、一般的なサーマルヘッドは共通電極２の方から発熱体１を介して、個別電極３に向かって電流を流す構造となっている。共通電極２と個別電極３が交互に対向してかみ合う様に形成された部分の間に当たる発熱体１は印字の際に電流が流れることになる。図１は発熱体の内部を流れる電流を表しているが、領域１ｅと領域１ｆの双方に電流が流れる。領域１ｅは両電極が対向しているので、当該電極間には平行に電流が流れる。一方、領域１ｆは共通電極２の先端から発熱体１と個別電極３の境界に向かって三角形状の範囲となる。よって、電流が流れても発熱に至らない部分であった領域１ｄ（図５）を半分の面積にすることができる。
【００２１】
発熱体１の抵抗値及び印加される電圧が同じであれば、発熱体１に流れる電流量は同じであるので、１ｄ（図５）領域のロスを削減した分の電流が、印字に有効である領域１ｅ（図１）に流れることになる。これによって、単位エネルギー当たりの印字効率が向上するのである。
【００２２】
尚、前記サーマルヘッドの構造では両電極の先端が発熱体１から突出していないので、両電極がかみ合う部分に対して、発熱体１の形成位置が把握しにくくなる。そこで、図２に示すようにヘッド基板の電極が形成されていない部分に、電極のかみ合う部分が相対的に判断できる位置合わせマーク１１を形成して、該位置合わせマークと発熱体１の位置関係を確認することで対処できる。この位置合わせマークは、図２に示すサーマルヘッドと同様に後述する本発明のサーマルヘッドにも適用する。
【００２３】
図２に示すサーマルヘッドは、発熱体１は、共通電極２と個別電極３の先端が発熱体１の内側に納まるようになっている。したがって、発熱体１のように全ての電極の先端が発熱体１から突出しないので、発熱体１の下層に電極が重なる部分が従来の半分の数となる。すると、発熱体１の外部に導出されている電極の間隔は従来の２倍の寸法となるので、ヘッド基板上の平面部に発熱体１を連続して形成することできる。これによって、発熱体１のうねり１０ａが軽減できるのである。
【００２４】
図３には図１及び図２に示すサーマルヘッドの発熱体１の直線化を向上させた本発明の第１の実施の形態を示している。
共通電極２と個別電極３が発熱体１の下層であって、且つ、両電極がかみ合っていない部位から、発熱体１と共通電極２及び個別電極３の境界となる部位に向かって、三角形状に電極の幅を広くしている。
【００２５】
つまり、発熱体１の下層となる共通電極２及び個別電極３の発熱体１の境界部にあたる部位に向かって三角形状に広がる三角形状部２ｂ、３ｂがそれぞれ設けられている。該三角形状部２ｂ、３ｂの上層に発熱体１が形成されるので、発熱体１が絶縁基板の表面に落ちる部分が少なくなる。これによって発熱体１の端部が電極上に連続して形成できるので、発熱体１の直線化に効果がある。
尚、共通電極２及び個別電極３において、発熱体１の端部から導出される２ａ、３ａの部分の電極の幅は、印字の際の熱が当該電極を伝わって逃げることを軽減することを目的として、その幅を細く設定している。
【００２６】
図４は本発明の第２の実施の形態である。この構造では発熱体１の端部から導出される電極の幅を図３の構造よりも細くして、電極を伝わって逃げる熱を更に軽減することを目的としている。図４の構造は図３に示す前述の構造と同様に電極を三角形状に広がる三角形状部２ｂ、３ｂを設けている。前記三角形状部２ｂ、３ｂの内側を部分的に削除して形成した孔２ｃ、３ｃを設けているので、当該部分は電極にヘッド基板が露出する孔が開いた状態となっている。
発熱体１の下層でかみ合う電極の部分は前述の構造と同じであり、発熱体の端部に電流が流れることによるロスを軽減する効果は維持している。発熱体の下層でかみ合っている部分の電極の幅Ｗ３よりも発熱体の端部と重なる部分の電極の幅Ｗ４は細く設定する。幅Ｗ４は幅Ｗ３の半分までの寸法であれば、１本当たりの電極の幅は変わらないので当該構造による電流の損失は起こらない。
尚、図３及び図４に示す本発明の実施の形態において、図示していないが、本発明の前提となる前記サーマルヘッド（図２）と同様に絶縁基板上の前記電極が形成されていない領域に、発熱抵抗体の位置合わせマークが設けられている。
【００２７】
本発明の他の応用例として、高解像度化に伴うドットの副走査寸法の縮小にも利用できる。
従来では高解像度の印字を得るには、発熱体１の幅を細く形成することで対応していた。しかし、高解像度化への要求が高まるにつれて、発熱体の幅を更に細く形成することが困難となっている。本発明の構造を応用して電極がかみ合う寸法を短く設定することで、副走査方向の印字寸法を小さくできる。電極がかみ合う寸法Ｗ１は、フォトリソグラフによって高精度に対応できるので、発熱体１の幅を細くしなくても高解像度への対応が比較的容易に行える。
【００２８】
前記実施の形態では発熱体１を厚膜印刷法により形成することについて説明しているが、ディスペンサ等によって発熱体１を射出形成する場合においても、前述の電極構造とすれば、印字の際に発熱のロスとなる領域を削減できるので、同様の効果が得られる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、発熱体の発熱による印字有効領域を広げることができるので、印字エネルギーの損失が低減する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の前提となるサーマルヘッドの発熱体の発熱領域を表す平面拡大図である。
【図２】本発明の前提となるサーマルヘッドの発熱体を表す平面拡大図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態のサーマルヘッドの発熱体を表す平面拡大図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態のサーマルヘッドの発熱体を表す平面拡大図である。
【図５】従来例の発熱体の発熱領域を表す平面拡大図である。
【図６】従来例の発熱体を表す平面拡大図である。
【図７】従来例及び本発明によるサーマルヘッドの発熱体の断面拡大図である。
【図８】従来例及び本発明の説明に供するサーマルヘッドの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・発熱体  ２・・  共通電極  ３・・個別電極  ４・・  ヘッド基板
１０、１０ａ・・発熱体の端部に生じたうねり
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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