(57)【要約】【課題】  印画品質に優れ、印画高速化を実現可能なサーマルヘッドを得る。【解決手段】  通電により発熱する複数の発熱抵抗体と、各発熱抵抗体を全面的に覆う絶縁バリア層と、各発熱抵抗体の抵抗長方向の両端部に導通する電極層とを備えたサーマルヘッドにおいて、絶縁バリア層の上に、発熱抵抗体が発生した熱を一様に伝える伝熱金属膜を電極層とは非接触で設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により発熱する複数の発熱抵抗体と、各発熱抵抗体を全面的に覆う絶縁バリア層と、前記各発熱抵抗体の抵抗長方向の両端部に導通する電極層とを備えたサーマルヘッドにおいて、
前記絶縁バリア層の上に、前記発熱抵抗体が発生した熱を一様に伝える伝熱金属膜を、前記電極層とは非接触で設けたことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
請求項１記載のサーマルヘッドにおいて、前記伝熱金属膜は、前記抵抗長方向に長い矩形状で形成されているサーマルヘッド。
【請求項３】
請求項１または２記載のサーマルヘッドにおいて、前記伝熱金属膜は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗの少なくとも１つを含む高融点金属材料、Ａｌ及びＣｕのいずれか、または前記高融点金属材料を含む合金材料、あるいはＡｌまたはＣｕを含む合金材料により形成されているサーマルヘッド。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載のサーマルヘッドにおいて、前記伝熱金属膜と前記電極層は、同一の高融点金属材料により形成されているサーマルヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱転写プリンタに搭載されるサーマルヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
サーマルヘッドは一般に、蓄熱層を備えた放熱性基板上に、通電により発熱する複数の発熱抵抗体と、該複数の発熱抵抗体を通電するための電極層と、これら複数の発熱抵抗体及び電極層の一部を保護する保護層とを有し、発熱させた発熱抵抗体をインクリボンとプラテンローラに巻きつけられた被印刷物とに圧接させることで印刷動作している。このようなサーマルヘッドでは、近年、印画速度の高速化が進められている。印画高速化を実現するには、印画濃度をある一定以上に確保するため、発熱抵抗体への一回の通電時間を短くする一方で一回の供給電力を大きくし、発熱抵抗体の単位時間当たりの発熱量を増大させる必要がある。
【特許文献１】特開昭５７−６１５８５号公報
【特許文献２】特開昭５７−６１５８６号公報
【特許文献３】特開平５−３１８７９６号公報
【特許文献４】特開２００１−９６７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来構造のサーマルヘッドでは、発熱抵抗体をその抵抗長方向に沿って通電したとき、通電方向に直交する抵抗幅方向の中心部での温度上昇が同抵抗幅方向の周縁部に比べて大きく、その温度分布（発熱分布）は図４のようになる。このため、印画高速化を目的として発熱抵抗体への単位時間当たりの発熱量を増大させると、発熱抵抗体の温度上昇も大きくなり、発熱抵抗体のピーク温度がインクリボンの軟化点を超えてしまうことが問題になっている。発熱抵抗体のピーク温度は条件によっては６００℃を超える虞がある。これに対し、従来多用されているインクリボンはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を主成分としていて、発熱抵抗体の温度がインクリボンの軟化点を大きく超えていると、該発熱抵抗体に圧接するインクリボンがダメージを受け、リボン切れが発生し、印画できない。逆に、発熱抵抗体のピーク温度がインクリボンの軟化点を超えないように発熱抵抗体の単位時間当たりの発熱量を抑えると、発熱抵抗体への１回の通電時間が短くなるため、印画濃度が薄くなってしまう。また、ＰＥＴ主成分からなるインクリボンの替わりに、高温の軟化点を有する材料で形成したインクリボンを用いることもできるが、コストが高くなり、好ましくない。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、印画高速化を実現可能なサーマルヘッドを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、発熱抵抗体の局所的な発熱集中を緩和し、インクリボンの切れが発生しない範囲で高温（発熱量増大）となる領域を抵抗長方向に拡げれば、印画品質を落とさずに印画速度を高められることに着目したものである。
【０００６】
すなわち、本発明は、通電により発熱する複数の発熱抵抗体と、各発熱抵抗体を全面的に覆う絶縁バリア層と、各発熱抵抗体の抵抗長方向の両端部に導通する電極層とを備えたサーマルヘッドにおいて、絶縁バリア層の上に、発熱抵抗体が発生した熱を一様に伝える伝熱金属膜を、電極層とは非接触で設けたことを特徴としている。
【０００７】
上記態様によれば、伝熱金属膜で覆われた領域が一様に高温になるので、発熱抵抗体への単位時間当たりの給電電力を増大させても、インクリボンの切れが発生しない範囲で高温領域を得ることができる。
【０００８】
インクリボンの走行方向は発熱抵抗体の抵抗長方向であるから、伝熱金属膜は、抵抗長方向に長い矩形状で形成されていることが好ましい。この態様によれば、発熱抵抗体の抵抗長方向に一様な高温領域を拡げることができる。
【０００９】
伝熱金属膜は、発熱抵抗体の最高発熱温度よりも融点の高い金属材料で形成する必要がある。具体的には、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗの少なくとも１つを含む高融点金属材料、Ａｌ及びＣｕのいずれか、または上記高融点金属材料を含む合金材料、あるいはＡｌまたはＣｕを含む合金材料により形成されていることが好ましい。さらに、この伝熱金属膜は、電極層と同一の金属材料により形成されていることが好ましい。伝熱金属膜と電極層が同一の金属材料からなる場合には、該伝熱金属膜と電極層を同時に形成することができ、製造工程が容易になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、印画品質に優れ、印画高速化を実現可能なサーマルヘッドを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１〜図３は本発明の第１実施形態によるサーマルヘッド１を示している。図１はサーマルヘッド１（耐磨耗保護層を形成する前の状態）を示す平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。本サーマルヘッド１は、熱転写プリンタに搭載され、発熱抵抗体４の発する熱を感熱紙またはインクリボンに与えることで印刷を行なう。
【００１２】
サーマルヘッド１は、Ｓｉやセラミック材料、金属材料等からなる放熱性に優れた基板２上に例えばガラス等の断熱材料からなる蓄熱層３を有し、この蓄熱層３の上に、図１の左右方向に微小間隔をあけて一列に配置した複数の発熱抵抗体４を備えている。各発熱抵抗体４は、Ｔａ2ＮやＴａ−ＳｉＯ2等のサーメット材料を用いて蓄熱層３の上に全面形成された抵抗体層４’の一部であり、その表面が絶縁バリア層５により覆われている。絶縁バリア層５は、例えばＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、ＳｉＡｌＯＮ等の絶縁材料から形成されていて、各発熱抵抗体４の平面的な大きさ（長さ寸法Ｌ、幅寸法Ｗ）を規定している。隣接する発熱抵抗体４の間には、基板２が露出するギャップ領域γが存在している。
【００１３】
各発熱抵抗体４の抵抗長方向の両端部には電極層６が導通接続されている。発熱抵抗体４の抵抗長方向はインクリボンの走行方向に平行である。電極層６は、抵抗体層４’の上に全面的に成膜した後に各発熱抵抗体４の表面を露出させる開放部６ｃをあけて形成したもので、開放部６ｃを介して、全発熱抵抗体４に共通接続されたコモン電極６ａと、各発熱抵抗体４毎に独立接続された複数の個別電極６ｂとに分離している。コモン電極６ａと個別電極６ｂの間にはギャップ領域γが存在し、このギャップ領域γによりコモン電極６ａ及び個別電極６ｂの幅寸法は、発熱抵抗体４の幅寸法Ｗと同一に規定されている。この電極層６は、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ等の高融点金属材料、Ａｌ及びＣｕのいずれか、または、上記高融点金属材料を含む合金材料、あるいはＡｌまたはＣｕを含む合金材料により形成することができる。本実施形態の電極層６はＡｌにより形成されており、数百μｓ程度のごく短い周期で大電流を与えて発熱抵抗体４をオン（通電）／オフ（非通電）する高速印刷動作にも対応可能になっている。
【００１４】
絶縁バリア層５、コモン電極６ａ及び個別電極６ｂの上には、例えばＳｉＡｌＯＮやＴａ2Ｏ5等の耐摩耗性材料からなる耐磨耗保護層７が形成されている。耐磨耗保護層７は、ヘッド動作時に生じる摩擦から絶縁バリア層５、コモン電極６ａ及び個別電極６ｂを保護する。なお、図１では耐磨耗保護層７は図示省略されている。図示されていないが、本サーマルヘッドには、複数の発熱抵抗体４への通電を制御するための駆動ＩＣやプリント回路基板等も備えられている。
【００１５】
上記構成のサーマルヘッド１には、絶縁バリア層５の上に、発熱抵抗体４が発生した熱を一様に伝える伝熱金属膜１０が、電極層６とは非接触で設けられている。伝熱金属膜１０は、発熱抵抗体４の抵抗長方向に長い矩形状をなし、その抵抗長方向の長さＬ１は１００μｍ程度、幅寸法Ｗ１は７０μｍ程度である。また、伝熱金属膜１０と電極層６との抵抗長方向の間隔ｄは、５０μｍ程度となっている。
【００１６】
伝熱金属膜１０は、熱伝導性に優れ且つ発熱抵抗体４の最高発熱温度よりも高融点の金属材料からなり、具体的にはＣｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗの少なくとも１つを含む高融点金属材料、Ａｌ及びＣｕのいずれか、または上記高融点金属材料を含む合金材料、あるいはＡｌまたはＣｕを含む合金材料で形成されることが好ましい。本実施形態の伝熱金属膜１０は、電極層６と同一材料のＡｌからなり、電極層６を形成する製造工程で該電極層６と同時に形成されている。具体的には、抵抗体層４’と絶縁バリア層５の上にＡｌ導体膜を全面的に形成し、絶縁バリア層５の表面を露出させる開放部６ｃを形成する際に、絶縁バリア層５上のＡｌ導体膜を残してこれを伝熱金属膜１０とする。伝熱金属膜１０は、単層膜であっても多層膜であってもよい。
【００１７】
図３は、発熱抵抗体４の抵抗長方向の温度分布を説明する模式図である。電極層６（コモン電極６ａ、個別電極６ｂ）を介して発熱抵抗体４を抵抗長方向に通電すると、発熱抵抗体４が発生した熱は、絶縁バリア層５を介して伝熱金属膜１０に伝わり、伝熱金属膜１０によって一様に拡げられることから、発熱抵抗体４の中心部での温度上昇が緩和される。図３に示すように発熱抵抗体４は、伝熱金属膜１０で覆われた領域がほぼ一様な高温領域となる。上述したように伝熱金属膜１０は抵抗長方向に長い矩形状をなしているので、上記高温領域も抵抗長方向に長くなっている。
【００１８】
以上の本実施形態によれば、発熱抵抗体４が抵抗長方向（インクリボンの走行方向）にピーク温度のない温度分布をとるので、発熱抵抗体４への単位時間当たりの発熱量（給電電力）を増大させても、インクリボンの軟化点を超えない範囲で高温領域を得ることができ、印画の高品質化及び高速化を実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態によるサーマルヘッドを示す平面図ある。
【図２】図１のＩＩ―ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】発熱抵抗体の温度分布を説明する模式図である。
【図４】従来構造のサーマルヘッドにおける発熱抵抗体の温度分布を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００２０】
１     サーマルヘッド
４     発熱抵抗体
５     絶縁バリア層
６     電極層
６ａ   コモン電極
６ｂ   個別電極
６ｃ   開放部
１０   伝熱金属膜
Ｌ     抵抗長方向の寸法
Ｗ     抵抗幅方向の寸法
γ     ギャップ領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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