(57)【要約】【課題】高精細化の記録に充分対応できるとともに、高品質および高速の記録を実現することができ、高蓄熱性を有し、かつ、温度制御容易なサーマルヘッドを提供すること。【解決手段】蓄熱層２と、この蓄熱層２上に形成された発熱抵抗体６からなる複数の発熱素子７と、これらの各発熱素子７の発熱部に電力を供給する個別電極９および共通電極８と、前記蓄熱層２、各発熱素子７および各電極８，９上に形成された保護層１０とを有するサーマルヘッド１の前記蓄熱層２の上表面に、さらに熱拡散層３と絶縁層４とを順次積層形成する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱層と、この蓄熱層上に形成された発熱抵抗体からなる複数の発熱素子と、これらの各発熱素子の発熱部に電力を供給する個別電極および共通電極と、前記蓄熱層、各発熱素子および各電極上に形成された保護層とを有するサーマルヘッドであって、前記蓄熱層の上表面に、さらに熱拡散層と絶縁層とが順次積層形成されていることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
少なくとも前記各発熱素子の形成領域の下層に断熱層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の発熱素子に選択的に通電することにより記録を行なうサーマルヘッドに係わり、特に、蓄熱の温度制御がし易く、高速記録に適したサーマルヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、サーマルプリンタに搭載されるサーマルヘッドは、例えば、複数個の発熱素子を同一基板上に直線的に配列し、所望の記録情報に従って各発熱素子を選択的に通電加熱させて、感熱記録紙を発色させて記録を行うか、あるいはインクリボンを介して普通紙にインクを転写させて記録を行うために用いられている。
【０００３】
図５は、近年、使用されているサーマルヘッド１１の一般的な積層構造を示したものである。この近年のサーマルヘッド１１は、それ以前のサーマルヘッド１１において、絶縁性基板の表面に一般的には３０〜８５μｍの膜厚、特に厚く設計したとしても２００μｍ程度の膜厚に蓄熱層１２が形成されている。
【０００４】
この蓄熱層１２はガラス、グレーズ等によって、発熱部に対応する位置の上面の断面形状を略台形状に形成されており、その上表面には、Ｔａ２Ｎ等からなる発熱抵抗体１６が蒸着法あるいはスパッタリング法等により被着された後、エッチングされて、ドット数に応じた複数個の発熱素子１７が直線状に整列して形成されている。各発熱素子１７上の一側には、各発熱素子１７に接続される共通電極１８が形成され、また他側には、各発熱素子１７に独立して通電を行う個別電極１９がそれぞれ接続されている。これら共通電極１８および個別電極１９は、例えば、Ａｌ、Ｃｕのような金属からなり、蒸着法あるいはスパッタリング法等により被着された後、エッチングにより所望の形状にパターニングされることにより形成されている。さらに、これら発熱素子１７、共通電極１８および個別電極１９の表面には、前記蓄熱層１２、発熱素子１７、共通電極１８および個別電極１９を保護するために、ほぼ５〜１０μｍの膜厚の保護層２０が形成されており、この保護層２０は、前記各電極１８，１９の端子部以外のすべての表面を被覆するようにされている。
【０００５】
このようなサーマルヘッドを用いる熱転写プリンタにおいては、このサーマルヘッドをインクリボンを介して用紙に圧接させた状態で、また、このサーマルヘッドを用いる感熱プリンタにおいては、直接プラテン上に搬送される用紙に圧接させた状態で、所定の記録信号に基づいて複数の発熱素子１７の個別電極１９に選択的に通電を行い、所望の発熱素子１７を発熱させることにより、前記インクリボンのインクを溶融して用紙上に転写させるか、あるいは、感熱記録紙を発色させることにより所望の記録が行われる。
【０００６】
また、絶縁性基板を省略し、ガラス等からなる蓄熱層１２を０．６３４ｍｍ程度の厚寸法に設計した構成を有するサーマルヘッドにあっては、記録の際の通電、発熱に対し、高い蓄熱性を示すため、省電力化という面においてはとても優れたものであった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したサーマルヘッドにおける高い蓄熱性は、熱制御が困難であるという欠点と表裏一体をなしており、前記蓄熱性により温度降下が遅速化するという欠点を有している。そして、このサーマルヘッドの蓄熱が影響し、いわゆる尾引き、にじみ、余白汚れ等として記録結果に表れ、記録品位を劣化させていた。
【０００８】
本発明は、前述した問題を解決するためになされたものであり、高精細化の記録に充分対応できるとともに、高品質および高速の記録を実現することができ、高蓄熱性を有し、かつ、温度制御容易なサーマルヘッドを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のサーマルヘッドは、蓄熱層の上表面に、さらに熱拡散層と絶縁層とが順次積層形成されていることを特徴とする。
【００１０】
このような構成のサーマルヘッドとすることにより、前記蓄熱層の上表面に形成された前記熱拡散層により蓄熱層の蓄熱を拡散させ、また、熱拡散層の上層に形成された断熱層により蓄熱層の有する蓄熱性を保障して、高精細、高品質、高速記録を実現することができるものとなる。
【００１１】
さらに、少なくとも前記各発熱素子の形成領域の下層に断熱層が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
このような構成のサーマルヘッドとすることにより、通電時の立上り時間を短縮化して、高速記録をより確実に実現することができるものとなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態のサーマルヘッドを図１乃至図４について説明する。なお、従来と同一の構成部分についてはその説明を省略する。
【００１４】
図１は、本実施形態のサーマルヘッドの積層構造の説明図である。
【００１５】
本実施形態のサーマルヘッド１においては、ガラス、グレーズ等により０．６３５ｍｍ程度の厚さに形成された蓄熱層２の上表面に、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｔａ等の高融点金属からなる１０〜２０μｍの膜厚の熱拡散層３が形成されている。
【００１６】
その熱拡散層３の上表面には、ＳｉＯ２等からなるほぼ２μｍの膜厚の絶縁層４が形成されており、さらにその上面には、ＰＩ等からなる５〜２０μｍの膜厚の断熱層５が形成されている。なお、この断熱層５は、前記絶縁層４の上表面全域に形成してもよいし、最低限、発熱素子３の形成領域となる部分にのみ形成するようにしてもよい。
【００１７】
このように、発熱素子３に対応する領域に形成することで、蓄熱層２としてのグレーズ層の有する蓄熱性を保障して、通電時の立上り時間を短くすることができ、記録の高速化を図ることができる。また、この断熱層５を前記絶縁層４としても用いることとして前記絶縁層４の形成を省略し、断熱層５を前記熱拡散層３の上表面全域に形成してもよい。
【００１８】
そして、本実施形態においては、前記断熱層５の上表面には、Ｔａ２Ｎ、Ｔａ−ＳｉＯ２等からなる発熱抵抗体６が被着された後、エッチングされ、ドット数に応じた複数個の発熱素子７が直線状に整列して形成されており、各発熱素子７上の一側には、各発熱素子７に接続される共通電極８が形成され、また他側には、各発熱素子７に独立して通電を行う個別電極９がそれぞれ接続されている。これら共通電極８および個別電極９は、例えば、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕのような金属により約３μｍの膜厚で形成されている。さらに、これら発熱素子７、共通電極８および個別電極９の表面には、前記蓄熱層２、発熱素子７、共通電極８および個別電極９を保護するために、ＳｉＡｌ等からなる５〜１０μｍの膜厚の保護層１０が形成されており、この保護層１０は、前記各電極８，９の端子部以外のすべての表面を被覆するようにされている。
【００１９】
このような構成を有する本実施形態のサーマルヘッド１は、前記蓄熱層２の上表面に形成された前記熱拡散層３により蓄熱層２の蓄熱を拡散させ、また、熱拡散層３の上層に形成された断熱層５により蓄熱層２の有する蓄熱性を保障して、高精細、高品質、高速記録を実現することができるものとなる。
【００２０】
以下、本発明のサーマルヘッド１について実験例とその結果を示し、前記効果が得られる根拠を説明する。
【００２１】
図２は、前述の構成のサーマルヘッド１において、前記熱拡散層３をＡｌにより２０μｍの膜厚に形成した場合と、前記熱拡散層３を形成しない場合とについて、３０ｍＷ：２ｍｓで６回のパルス通電を行った場合の応答波形を示したものである。
【００２２】
この図の１回目のパルス通電時におけるピーク温度を比較すると、前記熱拡散層３を形成したサーマルヘッド１に比べて、熱拡散層３を形成しないサーマルヘッド１は２℃程、高温になる程度であるが、通電の回を追う毎に、前記熱拡散層３を形成したサーマルヘッド１と熱拡散層３を形成しないサーマルヘッド１とのピーク温度に開きが生じている。この実験から、Ａｌ層を形成したことによって蓄熱が緩和されることが立証される。
【００２３】
つぎに、熱拡散層３としてのＡｌ層の膜厚についての実験例とその結果について、図３と図４を用いて説明する。
【００２４】
図３は、前述のように、３０ｍＷで単発的にパルス通電を行ったときのピーク温度を前記Ａｌ層の膜厚別に測定した結果を示す図であり、図４は、３０ｍＷ：２ｍｓで６回のパルス通電を行った、その６回目のパルス通電時（６パルス目）のピーク温度を、前記Ａｌ層の膜厚別に測定した結果を示す図である。また、表１は、Ａｌ層の膜厚別の６パルス目のピーク温度の測定結果を、尤も温度変化が急峻であった２μｍまでの膜厚についてまとめた表である。なお、前記ピーク温度の測定点は、サーマルヘッド１の保護層１０の表面とした。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
この実験の結果によると、単発のパルス通電のときは、Ａｌ層の膜厚を０μｍとした場合と、６０μｍとした場合とでは２．２℃の差しかなく、単発のパルス通電においては、Ａｌ層を形成したことによる熱効率の低下は殆ど見られない。これに対し、６パルス目のパルス通電のときは、Ａｌ層の膜厚の０μｍ〜１０μｍ間で温度変化が大きく、１０μｍ以上の膜厚とした場合も、僅かではあるが、熱効率の低下が見られている（２０μｍ〜６０μｍで約７℃差）。
【００２７】
この結果から、サーマルヘッド１を蓄熱層２として機能するグレーズ層２の上表面に熱拡散層３を形成する構成とすることにより、この熱拡散層３によって過剰な蓄熱を抑制する効果を得ることができ、その膜厚は１０μｍ程度で十分であるといえる。また、単発の通電時間が短い場合にはピーク温度に対するこの熱拡散層３の影響は小さいので、その場合においては、前記熱拡散層３が記録に悪影響を及ぼすことはなく、このように、熱拡散層３を形成したサーマルヘッド１は、温度制御に効果があるものとなっている。
【００２８】
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、必要に応じて変更することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明のサーマルヘッドによれば、蓄熱層の上表面に熱拡散層を形成することにより、蓄熱によるサーマルヘッドの温度上昇の抑制・制御が可能となり、サーマルヘッドの蓄熱の影響による記録品質の劣化を防止して、高精細化や記録速度の高速化の要望に応えることができるものとなる。そして、このように温度制御が可能となれば、蓄熱層を厚寸法に形成した場合には、前述の効果とともに、蓄熱層を厚寸法に形成することによって得られる蓄熱性から省電力化を図ることも可能となる。また、少なくとも前記各発熱素子の形成領域の下層に断熱層を形成することにより、蓄熱層の有する蓄熱性を保障して、高精細、高品質、高速記録を実現することができる等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のサーマルヘッドの積層構成を示す説明図
【図２】熱拡散層を２０μｍ膜厚に形成したサーマルヘッドと、熱拡散層を形成しないサーマルヘッドのパルス通電の応答波形を比較した説明図
【図３】単発的にパルス通電を行ったときのピーク温度を膜厚別に測定した結果を示す図
【図４】６回のパルス通電における、その６回目のパルス通電時のピーク温度を膜厚別に測定した結果を示す図
【図５】従来のサーマルヘッドの積層構成を示す説明図
【符号の説明】
１　サーマルヘッド
２　蓄熱層
３　熱拡散層
４　絶縁層
５　断熱層
６　発熱抵抗体
７　発熱素子
８　共通電極
９　個別電極
１０　保護層
【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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