(57)【要約】      （修正有）【課題】  発熱抵抗体の局所的な発熱集中わ緩和し、インクリボンの切れが発生しないとともに、発熱抵抗体の余熱による尾引きを生じることのない印画品質に優れ、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】  列状に配置された複数の印画ドットと、この複数の印画ドットに通電する電極層とを備えたサーマルヘッドにおいて、走行方向入り口側に走行方向に細長の大面積発熱抵抗体と出口側に小面積の発熱抵抗体を有し、各印画ドットには、電極層からの通電時に、発熱ピーク温度の異なる複数の発熱領域が該通電方向に生じる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
列状に配置された複数の印画ドットと、この複数の印画ドットに通電する電極層とを備えたサーマルヘッドにおいて、
前記各印画ドットには、前記電極層からの通電により、該通電方向に位置を異ならせて、発熱ピーク温度の異なる複数の発熱領域が生じる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、前記各印画ドットは、
前記通電方向に分離していて、通電により発熱する面積の異なる複数の発熱抵抗体と、
前記電極層とは非接触で、前記複数の発熱抵抗体の間に介在する金属膜と、
を備えているサーマルヘッド。
【請求項３】
請求項２記載のサーマルヘッドにおいて、前記金属膜の通電方向の寸法は、各発熱抵抗体の通電方向の寸法よりも小さいサーマルヘッド。
【請求項４】
請求項２または３記載のサーマルヘッドにおいて、該サーマルヘッドによって印画される印画媒体またはインクリボンの走行方向は、前記発熱抵抗体の通電方向に平行であり、
前記複数の発熱抵抗体は、前記走行方向の入口側に位置して該走行方向に細長の大面積発熱抵抗体と、同走行方向の出口側に位置して前記大面積発熱抵抗体よりも小面積の小面積発熱抵抗体とを少なくとも有しているサーマルヘッド。
【請求項５】
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、前記各印画ドットは前記通電方向と直交する方向に隣接する一対の発熱部により構成され、この各発熱部が前記複数の発熱抵抗体及び前記金属膜により形成されていて、
前記電極層は、前記一対の発熱部を接続するコンタクト導体と、各印画ドットの一方の発熱部に個別に接続する個別電極と、各印画ドットの他方の発熱部に共通に接続するコモン電極とにより形成されているサーマルヘッド。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載のサーマルヘッドにおいて、前記各発熱抵抗体の上には該各発熱抵抗体の平面的な大きさを規定する絶縁バリア層が形成されており、該絶縁バリア層にオーバーレイして前記金属膜が設けられているサーマルヘッド。
【請求項７】
請求項１記載のサーマルヘッドにおいて、前記各印画ドットは、前記電極層からの通電により発熱する発熱抵抗体と、この発熱抵抗体の全表面を覆う絶縁バリア層と、前記電極層とは非接触で前記絶縁バリア層の一部を覆い、該絶縁バリア層を介して前記発熱抵抗体の熱を逃がす金属膜とを備え、
前記絶縁バリア層上の前記金属膜の配設位置により、前記発熱ピーク温度の異なる複数の発熱領域を生じさせるサーマルヘッド。
【請求項８】
請求項７記載のサーマルヘッドにおいて、該サーマルヘッドによって印画される印画媒体またはインクリボンの走行方向は、前記発熱抵抗体の通電方向に平行であり、
前記金属膜は、前記走行方向の入口側よりも出口側に寄せて、前記絶縁バリア層上に配置されているサーマルヘッド。
【請求項９】
請求項８記載のサーマルヘッドにおいて、前記金属膜は、前記走行方向の入口側よりも出口側で幅広に形成されているサーマルヘッド。
【請求項１０】
請求項７記載のサーマルヘッドにおいて、該サーマルヘッドによって印画される印画媒体またはインクリボンの走行方向は、前記発熱抵抗体の通電方向に平行であり、
前記金属膜は、前記走行方向の入口側よりも出口側で幅広に形成されているサーマルヘッド。
【請求項１１】
請求項７ないし１０のいずれか一項に記載のサーマルヘッドにおいて、前記各印画ドットには、通電方向と直交する方向に隣り合う発熱抵抗体が一対で備えられ、
前記電極層は、前記一対の発熱抵抗体を接続するコンタクト導体と、各印画ドットの一方の発熱抵抗体に個別に接続する個別電極と、各印画ドットの他方の発熱抵抗体に共通に接続するコモン電極とにより形成されているサーマルヘッド。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか一項に記載のサーマルヘッドにおいて、前記金属膜は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗの少なくとも１つを含む高融点金属材料、この高融点金属材料を含む合金材料、Ａｌ、Ａｌを含む合金材料、Ｃｕ及びＣｕを含む合金材料のいずれかにより形成されているサーマルヘッド。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか一項に記載のサーマルヘッドにおいて、前記金属膜と前記電極層は同一の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印画媒体とに圧接させることで印画動作している。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。高速印画を実現するためには、発熱抵抗体への一回の通電時間を短くする一方で、印画濃度をある一定以上に確保するために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５７−６１５８６号公報
【特許文献２】特開平５−３１８７９６号公報
【特許文献３】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、図８に示すように、発熱抵抗体１０４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Ｘでの温度上昇が同抵抗幅方向の周縁部に比べて大きくなる。高速印画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、印画濃度が薄くなるだけでなく、濃度ムラが生じてしまう。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】
また高速印画時には、印画媒体またはインクリボンの送り速度が高速であるために、発熱抵抗体がオン（通電）からオフ（非通電）に切り替わってから冷めるまでに十分な時間がとれず、通電していない発熱抵抗体の余熱によってインクが薄く転写されてしまう現象、いわゆる「尾引き」が生じる虞がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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温度での発熱領域をインクリボン走行方向に広く設ければ、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。さらに、発熱抵抗体の発熱温度をインクリボン走行方向の入口側よりも出口側で低く設定すれば、発熱抵抗体の発熱領域がインクリボン走行方向に広くても、発熱抵抗体への通電を停止した後に出口側の温度が下がりやすく、発熱抵抗体の余熱によるインク転写を防げることに着目したものである。
【０００７】
すなわち、本発明は、列状に配置された複数の印画ドットと、この複数の印画ドットに通電する電極層とを備えたサーマルヘッドにおいて、各印画ドットには、電極層からの通電により、通電方向に位置を異ならせて、発熱ピーク温度の異なる複数の発熱領域が生じることを特徴としている。
【０００８】
上記発熱分布を実現する第１の態様としては、各印画ドットが、その通電方向に分離していて、通電により発熱する面積の異なる複数の発熱抵抗体と、電極層とは非接触で前記複数の発熱抵抗体の間に介在する金属膜とを備えることが好ましい。この態様によれば、分離している各発熱抵抗体の発熱によって上記複数の発熱領域が生じ、該発熱領域の発熱ピーク温度は対応する発熱抵抗体の面積によって定まる。つまり、通電方向に分離している複数の発熱抵抗体により、印画ドットにおける発熱分布が定まる。
【０００９】
金属膜の通電方向の寸法は、各発熱抵抗体の同通電方向の寸法よりも小さいことが好ましい。
【００１０】
上記サーマルヘッドによって印画される印画媒体またはインクリボンの走行方向は、発熱抵抗体の通電方向に平行な方向とすることが実際的である。この場合、複数の発熱抵抗体は、走行方向の入口側に位置して該走行方向に細長の大面積発熱抵抗体と、同走行方向の出口側に位置して前記大面積発熱抵抗体よりも小面積の小面積発熱抵抗体とを少なくとも有していることが好ましい。この態様によれば、大面積発熱抵抗体での発熱量よりも小面積発熱抵抗体での発熱量が少ないので、インクリボン等の走行方向の入口側よりも出口側で低温になる。
【００１１】
上記サーマルヘッドは、個別電極及びコモンが印画ドットに対して同一方向に配置される、いわゆる折り返し構造とすることができる。具体的には、各印画ドットは通電方向と直交する方向に隣接する一対の発熱部により構成し、さらに、各発熱部を複数の発熱抵抗体及び金属膜により構成する。そして、電極層は、一対の発熱部を接続するコンタクト導体と、各印画ドットの一方の発熱部に個別に接続する個別電極と、各印画ドットの他方の発熱部に共通に接続するコモン電極とにより形成する。
【００１２】
各発熱抵抗体の上には、該各発熱抵抗体の平面的な大きさを規定する絶縁バリア層が形成され、この絶縁バリア層にオーバーレイして上記金属膜が設けられていることが好ましい。この態様によれば、隣接する発熱抵抗体の間隔が狭くても、該隣接する発熱抵抗体と金属膜とを確実に接続させることができる。
【００１３】
上記発熱分布を実現する第２の態様としては、各印画ドットが、電極層からの通電により発熱する発熱抵抗体と、この発熱抵抗体の全表面を覆う絶縁バリア層と、電極層とは非接触で絶縁バリア層の一部を覆い、該絶縁バリア層を介して発熱抵抗体が発した熱を逃がす金属膜とを備え、絶縁バリア層上の金属膜の配設位置により、発熱ピーク温度の異なる複数の発熱領域を規定することが好ましい。
【００１４】
上記サーマルヘッドによって印画される印画媒体またはインクリボンの走行方向は、発熱抵抗体の通電方向に平行な方向とすることが一般的である。この場合、金属膜は、インクリボン等の走行方向の入口側よりも出口側に寄せて絶縁バリア層上に配置することが好ましい。さらに走行方向の入口側よりも出口側で幅広に形成されているとよい。あるいは、単に、走行方向の入口側よりも出口側で幅広に形成してもよい。これらの態様によれば、発熱抵抗体はインクリボン等の走行方向の入口側よりも出口側で低温になる。
【００１５】
上記サーマルヘッドは、個別電極及びコモンが印画ドットに対して同一方向に配置される、いわゆる折り返し構造とすることができる。具体的には、各印画ドットには通電方向と直交する方向に隣り合う発熱抵抗体を一対で備え、電極層は、一対の発熱抵抗体を接続するコンタクト導体と、各印画ドットの一方の発熱抵抗体に個別に接続する個別電極と、各印画ドットの他方の発熱抵抗体に共通に接続するコモン電極とにより形成する。
【００１６】
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、この高融点金属材料を含む合金材料、Ａｌ、Ａｌを含む合金材料、Ｃｕ及びＣｕを含む合金材料のいずれかにより形成されていることが好ましい。さらに、この金属膜は、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。金属膜と電極層が同一の金属材料からなる場合には、該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】
【００１７】
本発明によれば、異なる面積で分離している複数の発熱抵抗体により、または絶縁バリア層上に設けた金属膜により、各印画ドットにおける発熱分布が適切に定まるので、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】
【００１８】
図１は、本発明の第１実施形態によるサーマルヘッド１（耐磨耗保護層を形成する前の状態）を示す平面図であり、図２は、同サーマルヘッド１の断面図である。サーマルヘッド１は、熱転写プリンタに搭載されるもので、図１の上下方向に所定間隔で列状に配置された複数の印画ドットＤを備え、各印画ドットＤの熱を、一定方向に走行中の感熱紙またはインクリボンに与えることで印画動作する。感熱紙またはインクリボンの走行方向は、発熱部４の通電方向（抵抗長方向）と平行な方向である。なお、以下では感熱紙またはインクリボンをまとめてインクリボン等ということにする。
【００１９】
サーマルヘッド１には、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の上に形成された蓄熱層３と、この蓄熱層３の上に形成された複数の発熱部４と、複数の印画ドットＤを通電する電極層６（個別電極６Ａ、コモン電極６Ｂ、コンタクト導体６Ｃ）と、耐磨耗保護層７と、コモン電極６Ｂに電力供給する電源８と、個別電極６Ａを介して印画ドットＤへの通電を制御する駆動ユニット９とが備えられている。１つの印画ドットＤは、該印画ドットＤの通電方向と直交する方向に隣り合う一対の発熱部４で構成される。
【００２０】
蓄熱層３は、例えばガラスのような断熱材料で形成され、図２に示されるように基板２の一端側に凸形状を形成する凸形状部３ａと、この凸形状部３ａに連続していて均一膜厚を有する均一膜厚部３ｂとを備えている。
【００２１】
複数の発熱部４は、蓄熱層３の凸形状部３ａの頂点位置を含む所定領域に、通電方向と直交する方向（図１の上下方向）に微小間隔（ギャップ領域β）をあけて配列されている。ギャップ領域βには蓄熱層３が露出している。各発熱部４は、通電方向（図１の左右方向）に異なる面積で分離した大面積発熱抵抗体４Ａ及び小面積発熱抵抗体４Ｂと、この大面積発熱抵抗体４Ａと小面積発熱抵抗体４Ｂの間に介在する金属膜１０とにより構成されている。
【００２２】
大面積発熱抵抗体４Ａ及び小面積発熱抵抗体４Ｂ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’の一部である。大面積発熱抵抗体４Ａは、インクリボン等の走行方向の入口側に位置して個別電極６Ａまたはコモン電極６Ｂに接続し、その通電方向に細長の矩形状（長さ寸法Ｌ１、幅寸法Ｗ）をなしている。一方、小面積発熱抵抗体４Ｂは、インクリボン等の走行方向の出口側に位置してコンタクト導体６Ｃに接続し、大面積発熱抵抗体４Ａよりも小さい矩形状（長さ寸法Ｌ２（Ｌ２＜Ｌ１）、幅寸法Ｗ）をなしている。これら大面積発熱抵抗体４Ａと小面積発熱抵抗体４Ｂの間隔（≒金属膜１０の通電方向の寸法）Ｌ３は、各発熱抵抗体４Ａ、４Ｂの長さ寸法Ｌ１、Ｌ２よりも小さく設定してある。上述のように各発熱抵抗体４Ａ、４Ｂの通電方向とインクリボン等の走行方向とは平行であり、本実施形態では、個別電極６Ａ及びコモン電極６Ｂ側からコンタクト導体６Ｃ側に向かってインクリボン等が走行する構成となっている。なお、別の態様では、コンタクト導体６Ｃ側から個別電極６Ａ及びコモン電極６Ｂ側に向かってインクリボン等が走行する構成としてもよい。
【００２３】
上記大面積発熱抵抗体４Ａ及び小面積発熱抵抗体４Ｂの表面は、絶縁バリア層５によって覆われている。絶縁バリア層５は、各発熱抵抗体４Ａ，４Ｂの平面的な大きさ（長さ寸法Ｌ１、Ｌ２及び幅寸法Ｗ）、別言すれば各発熱抵抗体４Ａ，４Ｂの電気抵抗値を規定している。この絶縁バリア層５は、例えばＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、ＳｉＡｌＯＮ等の絶縁材料で形成されている。絶縁バリア層５は省いてもよい。
【００２４】
金属膜１０は、抵抗体層４’の上に電極層６とは非接触で大面積発熱抵抗体４Ａと小面積発熱抵抗体４Ｂの間に介在して形成され、これら大面積発熱抵抗体４Ａと小面積発熱抵抗体４Ｂを電気的に接続している。金属膜１０の両端部は、大面積発熱抵抗体４Ａ及び小面積発熱抵抗体４Ｂを覆う絶縁バリア層５の端部にオーバーレイしているため、該発熱抵抗体４Ａ、４Ｂの通電方向の間隔Ｌ３が小さくても確実に両者を接続させることができる。この金属膜１０は、熱伝導性に優れ且つ各発熱抵抗体４Ａ、４Ｂ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、あるい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。金属膜１０は、単層膜であっても多層膜であってもよい。金属膜１０の比抵抗は、抵抗体層４’（大面積発熱抵抗体４Ａ、小面積発熱抵抗体４Ｂ）の比抵抗よりも小さい。
【００２５】
本実施形態の金属膜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αを形成する際に、絶縁バリア層５の間にＡｌ導体膜を残してこれを金属膜１０とする。
【００２６】
電極層６は、絶縁バリア層５及び金属膜１０の表面を露出させる開放部αを介して、個別電極６Ａ及びコモン電極６Ｂとコンタクト導体６Ｃとに分かれている。コンタクト導体６Ｃは、印画ドットＤを構成する一対の発熱部４の一端側（図１及び図２の右側）、すなわち一対の小面積発熱抵抗体４Ｂを結ぶ平面コ字形状をなし、該一対の小面積発熱抵抗体４Ｂの一端とその間のギャップ領域βを覆っている。このコンタクト導体６Ｃは、小面積発熱抵抗体４Ｂを覆う絶縁バリア層５の上にオーバーレイしており、一対の小面積発熱抵抗体４Ｂを確実に導通させている。個別電極６Ａとコモン電極６Ｂは、印画ドットＤに対して同一方向で接続され、印画ドットＤの配列方向に特定の規則性で整列している。具体的に個別電極６Ａとコモン電極６Ｂは、印画ドットＤを構成する一対の発熱部４の他端側（図１及び図２の左側）、すなわち一対の大面積発熱抵抗体４Ａに接続されている。本実施形態では個別電極６Ａとコモン電極６Ｂを各印画ドットＤ毎に設けて交互に配置してあるが、この個別電極６Ａ及びコモン電極６Ｂの配設態様は種々の変形が可能である。個別電極６Ａ及びコモン電極６Ｂの幅寸法は、各発熱抵抗体４Ａ、４Ｂの幅寸法Ｗと同一である。個別電極６Ａは、各印画ドットＤの一方の大面積発熱抵抗体４Ａに個別に接続しており、該一方の大面積発熱抵抗体４Ａとの接続側とは反対側の端部で駆動ユニット９に接続されている。コモン電極６Ｂは、各印画ドットＤの他方の大面積発熱抵抗体４Ａに共通に接続しており、基板２とは別体の電源８からの電力を全ての印画ドットＤに与える。
【００２７】
電極層６は、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ等の高融点金属材料、この高融点金属材料、Ａｌ、Ａｌを含む合金材料、Ｃｕ及びＣｕを含む合金材料のいずれか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部４をオン（通電）／オフ（非通電）する高速印画動作にも対応可能になっている。
【００２８】
耐磨耗保護層７は、例えばＳｉＡｌＯＮやＴａ2Ｏ5等の耐摩耗性材料からなり、ヘッド動作時に生じる摩擦から絶縁バリア層５及び金属膜１０や電極層６（個別電極６Ａ、コモン電極６Ｂ及びコンタクト導体６Ｃ）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。
【００２９】
駆動ユニット９には、各個別電極６Ａを介して対応する発熱部４への通電／非通電を切り替える複数のスイッチング素子（駆動ＩＣ）や複数の外部接続端子等が備えられている。なお、図１はサーマルヘッド１の構造を簡略的に示したものであり、個別電極６Ａと駆動ユニット９のスイッチング素子を結ぶワイヤーは、実際には、約５０μｍ程度と非常に微小間隔で設けられている。
【００３０】
図３は、印画ドットＤを構成する各発熱部４の通電方向（抵抗長方向）の発熱分布を説明する模式図である。発熱部４は、電極層６を介して抵抗長方向に通電されたとき、該通電方向に沿って発熱ピーク温度の異なる複数の発熱領域が生じる発熱分布を有している。具体的には、電極層６を介して発熱部４を抵抗長方向に通電すると、該抵抗長方向に分離している大面積発熱抵抗体４Ａと小面積発熱抵抗体４Ｂが金属膜１０を介して電気的に接続され、それぞれ発熱する。大面積発熱抵抗体４Ａ及び小面積発熱抵抗体４Ｂは、中央部での温度上昇がその周縁部に比べて大きく、該中央部での発熱温度を発熱ピーク温度とする発熱領域Ｘ１、Ｘ２を生じさせる。発熱ピーク温度の大小は発熱抵抗体４Ａ、４Ｂの平面的な大きさに対応しており、発熱部４には、図３に示すように、大面積発熱抵抗体４Ａの発熱による高温発熱領域Ｘ１と小面積発熱抵抗体４Ｂの発熱による低温発熱領域Ｘ２とが生じる。高温発熱領域Ｘ１の発熱ピーク温度は、インクリボンの切れが生じない範囲で高温に設定されている。この高温発熱領域Ｘ１と低温発熱領域Ｘ２が通電方向に離れて存在することにより、発熱部４は、局所的な発熱集中を起こすことなく、インクリボン切れを生じさせない範囲の高温で通電方向に広く発熱し、さらに、インクリボン等の走行方向の入口側よりも出口側で低温となる。
【００３１】
以上のように印画ドットＤを構成する各発熱部４がインクリボン等の走行方向（通電方向）に発熱ピーク温度の異なる複数の発熱領域（高温発熱領域Ｘ１、低温発熱領域Ｘ２）を有していれば、発熱部４の単位時間当たりの発熱量（給電電力量）を増大させても、インクリボンの切れを生じさせない範囲で発熱領域を広く確保でき、印画高速化を実現可能である。発熱部４の発熱領域が広くなると高速印画時に尾引きが生じやすくなるが、本実施形態では上述したように発熱部４がインクリボン等の走行方向の入口側よりも出口側で低温になるから、通電停止後の発熱部４の余熱によってインクが転写されてしまうことを防止するのに効果的であり、印画品質の向上を図ることができる。
【００３２】
本第１実施形態では、各発熱部４に、通電方向に異なる面積で分離した発熱抵抗体を二つ（大面積発熱抵抗体４Ａ、小面積発熱抵抗体４Ｂ）設けているが、発熱抵抗体は三つ以上設けてもよい。各発熱部４に発熱抵抗体を三つ以上設ける場合には、インクリボン等の走行方向の出口側に位置するほど面積が小さくなるように設定する。あるいは、出口側に位置する発熱抵抗体を他の発熱抵抗体の面積に比して小面積に設定してもよい。
【００３３】
以上の第１実施形態は、発熱抵抗体自体を通電方向に分離して設けることにより、発熱部の発熱分布を最適にする実施形態である。次に、発熱抵抗体を分離させずに、発熱抵抗体上の絶縁バリア層を金属膜で一部覆うことにより、発熱部の発熱分布を最適にする第２実施形態について、図４〜図６を参照して説明する。
【００３４】
図４は第２実施形態によるサーマルヘッド（耐磨耗保護層を形成する前の状態）１００を示す平面図であり、図５は同サーマルヘッド１００の断面図である。この第２実施形態は、発熱部４０以外の構成は第１実施形態と同一である。図４及び図５では、第１実施形態と同一の構成要素に対して、図１及び図２と同一の符号を付してある。印画ドットＤは、該印画ドットＤの通電方向と直交する方向に隣り合う一対の発熱部４０で構成されている。
【００３５】
複数の発熱部４０は、蓄熱層３の凸形状部３ａの頂点位置を含む所定領域に、通電方向と直交する方向（図４の上下方向）に微小間隔（ギャップ領域β）をあけて配列されている。ギャップ領域βには蓄熱層３が露出している。各発熱部４０は、電極層６からの通電により発熱する発熱抵抗体４１と、この発熱抵抗体４１の全表面を覆う絶縁バリア層４５と、この絶縁バリア層４５の上に電極層６とは非接触で形成された金属膜２０とを有している。
【００３６】
発熱抵抗体４１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、その平面的な大きさ（長さ寸法Ｌ、幅寸法Ｗ）が絶縁バリア層４５によって規定されている。発熱抵抗体４１の抵抗長方向の一端部には個別電極６Ａまたはコモン電極６Ｂが、同方向の他端部にはコンタクト導体６Ｃがそれぞれ絶縁バリア層４５上にオーバーレイして接続されている。絶縁バリア層４５は、第１実施形態と同様、例えばＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、ＳｉＡｌＯＮ等の絶縁材料で形成されている。
【００３７】
金属膜２０は、電極層６（個別電極６Ａ、コモン電極６Ｂ及びコンタクト導体６Ｃ）とは非接触で、且つ、インクリボン等の走行方向の入口側（個別電極６Ａまたはコモン電極６Ｂ側）よりも出口側（コンタクト導体６Ｃ側）に寄せて、絶縁バリア層４５上に配置されている。この金属膜２０は、絶縁バリア層４５を介して、発熱抵抗体４１が発生した熱を外方へ逃がす機能を有している。
【００３８】
上記金属膜２０は、熱伝導性に優れ且つ各発熱抵抗体４Ａ、４Ｂ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、あるい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。本実施形態で金属膜２０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４５の上にＡｌ導体膜を全面的に形成し、絶縁バリア層４５の表面を露出させる開放部αを形成する際に、絶縁バリア層４５上のＡｌ導体膜を残してこれを金属膜２０とする。金属膜２０の平面形状は、発熱抵抗体４１の通電方向に細長の矩形状となる。金属膜２０は、単層膜であっても多層膜であってもよい。
【００３９】
図６は、印画ドットＤを構成する発熱部４０の通電方向（抵抗長方向）の発熱分布を説明する模式図である。発熱部４０は、第１実施形態と同様に、電極層６を介して抵抗長方向に通電されたとき、該通電方向に沿って発熱ピーク温度の異なる複数の発熱領域Ｘ１、Ｘ２が生じる発熱分布を有している。具体的には、電極層６を介して発熱部４０を抵抗長方向に通電すると、発熱抵抗体４１はその中心部で周縁部よりも温度上昇が大きくなるが、該発熱抵抗体４１の上方位置が金属膜２０で覆われている領域では該発熱抵抗体４１の発生した熱が絶縁バリア層４５を介して金属膜２０に伝わり、該金属膜２０から外方へ放出される。つまり、発熱抵抗体４１の上方位置に金属膜２０が存在する領域は金属膜２０により温度上昇が抑えられた低温発熱領域Ｘ２となり、発熱抵抗体４１の上方位置に金属膜２０が存在しない領域は高温発熱領域Ｘ１となる。金属膜２０により、発熱抵抗体４１の中心部での温度上昇も緩和される。この結果、図６に示されるように発熱抵抗体４１は、局所的な発熱集中を起こすことなく、インクリボン切れを生じさせない範囲の高温で通電方向に広く発熱する。さらに本実施形態では、金属膜２０がコンタクト導体６Ｃ側に寄って位置しているから、発熱抵抗体４１はインクリボン等の走行方向の出口側で入口側よりも低温になる。
【００４０】
以上の第２実施形態によっても、発熱部４０が局所的な発熱集中を起こすことなく、発熱部４０の単位時間当たりの発熱量を増大させても、インクリボンの切れを生じさせない範囲で高温領域を広く確保でき、印画高速化を実現可能である。さらに、発熱抵抗体４１はインクリボン等の走行方向の入口側よりも出口側で低温になるから、通電停止後の発熱抵抗体４１の余熱によってインクが転写されてしまうことを防止するのに効果的であり、印画品質の向上を図ることができる。
【００４１】
本第２実施形態では、金属膜２０の平面形状を矩形（幅寸法一定）としているが、この金属膜２０に替えて、図７に示すようにインクリボン等の走行方向の入口側よりも出口側で幅広に形成した金属膜２０’を備えてもよい。この態様によれば、発熱抵抗体４１の発熱分布をより細かく調整でき、印画品質の更なる向上を図ることができる。このように絶縁バリア層上の金属膜をインクリボン等の走行方向の入口側よりも出口側で幅広に形成する場合は、該金属膜の幅寸法によって発熱抵抗体の発熱分布を調整可能であるから、金属膜を、電極層と非接触でインクリボン等の走行方向全体に位置させてもよい。
【００４２】
以上では、個別電極６Ａ及びコモン電極６Ｂが印画ドットＤに対して同一方向に配置される折り返し構造のサーマルヘッドに本発明を適用した実施形態であるが、本発明は、個別電極とコモン電極が発熱抵抗体の抵抗長方向に一直線状に配置される直線構造のサーマルヘッドにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態によるサーマルヘッドを示す平面図ある。
【図２】同第１実施形態によるサーマルヘッドの断面図である。
【図３】第１実施形態における発熱部の発熱分布を説明する模式図である。
【図４】本発明の第２実施形態によるサーマルヘッドを示す平面図である。
【図５】同第２実施形態によるサーマルヘッドの断面図である。
【図６】第２実施形態における発熱部の発熱分布を説明する模式図である。
【図７】第２実施形態における金属膜の平面形状の変形例を示す模式図である。
【図８】従来構造のサーマルヘッドにおける発熱抵抗体の発熱分布を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００４４】
１     サーマルヘッド
２     基板
３     蓄熱層
４’   抵抗膜
４、４０  発熱部
４Ａ   大面積発熱抵抗体
４Ｂ   小面積発熱抵抗体
５、４５  絶縁バリア層
６     電極層
６Ａ   個別電極
６Ｂ   コモン電極
６Ｃ   コンタクト導体
７     耐磨耗保護層
８     電源
９     駆動ユニット
１０、２０  金属膜
４１   発熱抵抗体
Ｌ、Ｌ１〜Ｌ３  抵抗長方向の寸法
Ｗ     抵抗幅方向の寸法
α     開放部
β     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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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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