(57)【要約】【課題】サーマルヘッドの熱効率を上げるとともに、蒸発した水分の記録紙付着に起因する印画故障の発生を抑える。【解決手段】ヘッド基板３０の端部に蓄熱層３１を設ける。円柱面状に突出したシリンドリカル突条を半径方向でほぼ半分に分割して蓄熱層３１を形成する。蓄熱層３１の円柱面３１ａ及び端面３１ｂとヘッド基板３０の表面３０ａ及び端面３０ｂとに発熱抵抗体層３２を形成する。円柱面３１ａ上方の発熱抵抗体層３２に個別電極３３を設け、半径方向面３１ｂの側方の発熱抵抗体層３２に折り返し電極３４を設ける。これら電極３３，３４に挟まれた発熱抵抗体層エリアが発熱素子３６となる。発熱素子３６を通過した記録紙にサーマルヘッド１５が接近することがなく、記録紙から蒸発した水分付着に起因する印画故障の発生が抑えられる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッド基板と、
このヘッド基板の端部に設けられ、円柱面状に突出したシリンドリカル突条を半径方向でほぼ半分に分割した形状であって、ヘッド基板の表面に前記円柱面が連続し、ヘッド基板の端面に半径方向で分割した半径方向面が連続するように配置された蓄熱層と、
この蓄熱層の前記円柱面及び半径方向面、前記円柱面に連続するヘッド基板の表面、及び前記半径方向面に連続するヘッド基板の端面に形成される発熱抵抗体層と、
発熱抵抗体層の前記円柱面の一部とヘッド基板表面とに連続して設けられる個別電極と、
少なくとも発熱抵抗体層の前記半径方向面に設けられる共通電極または折り返し電極と、
これら電極及び発熱抵抗体を覆うように設けられる保護層とを備えることを特徴とするサーマルヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はサーマルプリンタに用いられるサーマルヘッドの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サーマルヘッドは、アルミナやセラミックの素材からなるヘッド基板上に、蓄熱層としてのグレーズ層が設けられ、その上に発熱素子と電極とが形成され、さらに、これらが保護膜で覆われて構成されている。サーマルヘッドのグレーズ層は、ヘッド基板上で平坦に設けられた全面グレーズ層と、シリンドリカル状に突出した部分グレーズ層とがあり、熱効率や記録紙との接触向上の観点から、シリンドリカル状の部分グレーズ層が多く用いられている。
【０００３】
このような部分グレーズ層を用いたサーマルヘッドにおいて、例えば、特許文献１には、サーマルヘッドの共通電極部分に面取り加工を施して、紙詰まりの回避、印画のための低電力化を狙ったものがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−８５００号公報（第２，３頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載のサーマルヘッドは、共通電極部分に面取り加工を施しているものの、個別電極や共通電極などの配置は従来のサーマルヘッドと同じ構成になっているため、低電力化についてはそれほどの効果が得られないという問題がある。
【０００６】
ところで、サーマルヘッドを用いるプリンタの一つに、カラー感熱プリンタがある。このカラー感熱プリンタでは、カラー感熱記録紙を移動させながらサーマルヘッドで加熱してフルカラー画像を発色記録する。カラー感熱記録紙は、支持体上にシアン感熱発色層、マゼンタ感熱発色層、イエロー感熱発色層が順に形成されており、イエロー感熱発色層の上には透明な保護層が設けられている。そして、カラー感熱プリンタは、上層にあるイエロー感熱発色層から記録を行い、次にマゼンタ感熱発色層、その次に最下層のシアン感熱発色層を記録することで、イエロー画像、マゼンタ画像、シアン画像を面順次式にプリントする。このとき、上層の記録後に下層の記録を行うと、上層が再発色してしまうことから、これをなくすために、イエロー画像とマゼンタ画像の記録後にはそれぞれ発光ピークが４２０ｎｍと、３６５ｎｍの紫外線が照射され、イエロー画像とマゼンタ画像が光定着される。
【０００７】
この熱記録の際に、カラー感熱記録紙は高温に加熱されるため、カラー感熱記録紙から水分が蒸発することがあり、この水分が発熱素子周りのサーマルヘッドなどに付着する。この付着した水分は水滴となって記録紙に付着し、これが原因になって、記録紙の保護層が僅かにくぼんでしまい、この窪み部分に起因して画像が白っぽく見えたりする印画故障が発生することがあり、問題になっていた。
【０００８】
本発明は上記問題点を考慮してなされたものであり、熱効率を上げるとともに前記印画故障が発生することがないようにした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】
本発明のサーマルヘッドは、ヘッド基板と、このヘッド基板の端部に設けられ、円柱面状に突出したシリンドリカル突条を半径方向でほぼ半分に分割した形状であって、ヘッド基板の表面に前記円柱面が連続し、ヘッド基板の端面に半径方向で分割した半径方向面が連続するように配置された蓄熱層と、この蓄熱層の前記円柱面及び半径方向面、前記円柱面に連続するヘッド基板の表面、及び前記半径方向面に連続するヘッド基板の端面に形成される発熱抵抗体層と、発熱抵抗体層の前記円柱面の一部とヘッド基板表面とに連続して設けられる個別電極と、少なくとも発熱抵抗体層の前記半径方向面に設けられる共通電極または折り返し電極と、これら電極及び発熱抵抗体を覆うように設けられる保護層とを備えることを特徴とする。また、このサーマルヘッドをカラー感熱プリンタに用いることにより、従来のように発熱素子直後のサーマルヘッド部分に水分などが付着することがなく、また付着しても記録紙に再付着することがなくなるので、カラー感熱記録紙から蒸発した水分による印画故障の発生が抑えられる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明のサーマルヘッドを内蔵したカラー感熱プリンタの概略構成を示す。カラー感熱プリンタ１０には、長尺のカラー感熱記録紙１１を巻き取った記録紙ロール１２がセットされている。給紙ローラ１３は、カラー感熱記録紙１１をサーマルヘッド１５に向けて給紙し、また記録紙ロール１２に向けて戻す。符号１６は排紙ローラ、１７はカッタを示す。給紙ローラ１３と排紙ローラ１６は、記録中はカラー感熱記録紙１１にバックテンションとフロントテンションを与える。
【００１１】
サーマルヘッド１５は、プラテンローラ１８上でカラー感熱記録紙１１に圧接するプリント位置と、プラテンローラ１８から上方に離れる退避位置との間で揺動する。このプラテンローラ１８は、モータ１９によって回転され、サーマルヘッド１５との間でカラー感熱記録紙１１をニップして記録方向及び戻し方向に搬送する。
【００１２】
光定着器２１は、イエロー定着用ランプ２２とマゼンタ定着用ランプ２３と反射板２４とから構成される。イエロー定着用ランプ２２は、カラー感熱記録紙１１にイエロー画像がプリントされたときに点灯し、４２０ｎｍ付近に発光波長のピークを有する定着光を照射してイエロー画像を定着処理する。マゼンタ定着用ランプ２３は、カラー感熱記録紙１１にマゼンタ画像がプリントされたときに点灯し、３６５ｎｍ付近に発光波長のピークを有する紫外線を照射してマゼンタ画像を定着処理する。
【００１３】
図２に示すように、カラー感熱記録紙１１は、透明もしくは白色の支持体２５上にシアン感熱発色層２６、マゼンタ感熱発色層２７、イエロー感熱発色層２８、透明保護層２９が順次層設されている。なお、各感熱発色層２５〜２８の間に設けられる中間層などは図示を省略している。イエロー感熱発色層２８は、イエロー定着用ランプ２２（図１参照）から照射される紫外線により発色能力が消失し、マゼンタ感熱発色層２７は、マゼンタ定着用ランプ２３から照射される紫外線により発色能力が消失する。
【００１４】
図２及び図３に示すように、サーマルヘッド１５は、ヘッド基板３０、蓄熱層３１、発熱抵抗体層３２、個別電極３３、折り返し電極３４、及び保護層３５から構成されており、個別電極３３及び折り返し電極３４で挟まれた発熱抵抗体層３２のエリアが発熱素子３６として機能する。
【００１５】
ヘッド基板３０は電気絶縁性を備えており、アルミナやセラミック、さらにはこれらの複合体などから構成されている。ヘッド基板３０の端部上面には蓄熱層３１が形成される。蓄熱層３１は、二酸化珪素ＳｉＯ２  を主成分とするガラスや樹脂などから構成される。この蓄熱層３１は、円柱面状に突出したシリンドリカル突条を半径方向でほぼ半分に分割した形状にされており、ヘッド基板３０の表面３０ａに円柱面３１ａが連続し、ヘッド基板３０の端面３０ｂに半径方向で分割した半径方向面３１ｂが連続するように配置されている。
【００１６】
この蓄熱層３１のほぼ全面には、窒化タンタルＴａＮなどからなる発熱抵抗体層３２が、スパッタリング法や蒸着法、ＣＶＤ法等により形成される。なお、発熱抵抗体の材質としては、Ｎｉ−Ｃｒ，Ｔａ３  Ｎ５  ，Ｔａ−ＳｉＯ２  ，Ｔａ−Ｓｉ，Ｔａ−Ｓｉ−Ｃ，Ｃｒ−Ｓｉ−Ｏ，ＺｒＮ，Ｔａ−ＳｉＣ，ｐｏｌｙ−Ｓｉなどが用いられる。
【００１７】
発熱抵抗体層３２の上には、個別電極３３、折り返し電極３４が形成されている。個別電極３３はアルミニウムＡｌなどの導電性材料から構成されており、蓄熱層３１の前記円柱面３１ａとヘッド基板３０の表面３０ａとを覆う発熱抵抗体層３２の上に配置され、上から見て櫛の歯状に並べて設けられている。
【００１８】
折り返し電極３４も同様にアルミニウムＡｌなどの導電性材料から構成されており、蓄熱層３１の前記半径方向面３１ｂとヘッド基板３０の端面３０ｂとを覆う発熱抵抗体層３２の上に形成されており、隣接する２個１組となる個別電極３３に対応する位置で、１つの折り返し電極３４が設けられている。本実施形態では、これら１対の個別電極３３と１つの折り返し電極３４とに挟まれた発熱抵抗体層エリアにより、１つの発熱素子３６が構成される。各電極３３，３４はＡｌの他に、Ａｕ等の耐久性の高い金属材料が使用される。これら各電極３３，３４は、スパッタリング法や蒸着法、ＣＶＤ法などにより形成される。
【００１９】
各電極３３，３４、発熱抵抗体層３２、蓄熱層３１の各面３１ａ，３１ｂ、ヘッド基板３０の表面３０ａ及び端面３０ｂを覆うように、耐磨耗性の保護層３５が形成されている。この保護層３５は、酸化ケイ素ＳｉＯ２  や窒化ケイ素Ｓｉ３  Ｎ４  などから構成されている。前記個別電極３３の端部は図示は省略したがボンディングワイヤやプリントパターンなどの結線部材を介してＩＣドライバに接続されており、このドライバによって、各発熱素子３６が制御される。また、ＩＣドライバはコネクタを介してヘッド制御部に接続されており、記録データに応じて各発熱素子３６が駆動され、これによりカラー感熱記録紙に画像が記録される。
【００２０】
このように、シリンドリカル突条を半径方向で分割した形状の蓄熱層３１を設け、この蓄熱層３１の円弧面３１ａがヘッド基板３０の表面３０ａに連続し、ヘッド基板３０の端面３０ｂに蓄熱層３１の半径方向面３１ｂが連続するように、ヘッド基板３０の端部に蓄熱層３１を設けることにより、蓄熱層３１がコンパクトになり、しかもこの蓄熱層３１を挟むように各電極３３，３４を配置することができ、熱効率が向上する。また、従来のサーマルヘッドのように、発熱素子に続いてその電極部が記録紙にほぼ平行に配置されることがなく、発熱素子を通過した記録紙１１にサーマルヘッド１５の一部が近接することがなくなる。これにより、記録紙１１の加熱により発生した水蒸気などが水分としてこの部分に付着することがなくなり、この付着した水が記録紙１１に再付着して記録紙１１の保護層３５を局所的にくぼませてしまうことに起因する印画故障の発生が抑えられる。
【００２１】
次に、図１を参照してカラー感熱プリンタ１０の作用を簡単に説明する。プリント処理が開始されると、給紙ローラ１３が回転してカラー感熱記録紙１１が繰り出され、その先端がフォトインタラプタ（図示せず）で検知されると、サーマルヘッド１５がプリント位置に変位し、カラー感熱記録紙１１に圧接する。モータ１９によってプラテンローラ１８が回転すると、サーマルヘッド１５とプラテンローラ１８に挟持されたカラー感熱記録紙１１が記録方向に搬送される。これと同時にサーマルヘッド１５が駆動され、イエロー画像が１ラインずつ記録される。
【００２２】
イエロー画像が記録された部分は、イエロー定着用ランプ２２を通過するときに照射される紫外線によって光定着される。イエロー画像の記録が終了すると、サーマルヘッド１５が退避位置に変位する。また、イエロー画像の定着が終了すると、イエロー定着用ランプ２２が消灯する。そして、カラー感熱記録紙１１が戻し方向に搬送され、イエロー画像記録エリアの記録開始位置を発熱素子が通過した後に、その搬送が停止される。次にサーマルヘッド１５がプリント位置に変位し、この後にプラテンローラ１８はカラー感熱記録紙１１を記録方向に搬送し、この搬送に同期してサーマルヘッド１５が駆動され、イエロー画像の記録エリアに対して、マゼンタ画像の記録が行われる。
【００２３】
マゼンタ画像の記録中に、マゼンタ定着用ランプ２３が点灯しマゼンタ画像が光定着される。マゼンタ画像の記録と定着が終了すると、サーマルヘッド１５の退避とマゼンタ定着ランプ２３の消灯とが行われる。その後、カラー感熱記録紙１１が再び戻されてから、シアン画像の熱記録が行われる。シアン画像の記録後は、排紙ローラ１６により印画部分が送り出された後にカッタ１７で、印画部分と未印画部分との境界で印画部分が切り離され、プリントが形成される。
【００２４】
上記実施形態では、蓄熱層３１の半径方向面３１ｂに形成された発熱抵抗体層３２に折り返し電極３４を設けたが、これに代えて、図４に示すように、共通電極４０を設けて、サーマルヘッド４１を構成してもよい。なお、図３に示すものと同一構成部材には同一符号が付してある。この場合には、図３に示す折り返し電極３２のものに比べて発熱素子４２の幅をほぼ半分程度に小さくすることができ、発熱素子４２の密度を上げることができる。なお、これら電極３４，４０を蓄熱層３１の半径方向面３１ｂ上に設けられた発熱抵抗体層３２に形成したが、これら電極３４，４０はヘッド基板３０の端面３０ｂ上の発熱抵抗体層３２に渡って連続して形成したものであってもよい。
【００２５】
上記実施形態では、プラテンローラ１８を駆動することにより印画を行うようにしたが、この他に、搬送ローラ対によって記録紙を搬送してプリントを行ってもよい。この場合に、搬送ローラ対は図１に示すような給紙ローラ対１３や排紙ローラ対１６、または図示は省略したが、サーマルヘッド１５に近接して設けた搬送ローラ対などであってよい。また、上記実施形態では、１つのサーマルヘッド１５を用い、感熱記録紙１１を３回往復搬送することでフルカラー画像をプリントしているが、これに限られず、３つのサーマルヘッドによりカラー感熱記録紙を一方向にのみ搬送するようにした３ヘッド１パス方式のカラー感熱プリンタに本発明を実施してもよい。
【００２６】
さらに、本発明のサーマルヘッドは、感熱記録式のサーマルプリンタのみならず、熱転写型のサーマルプリンタに用いてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、円柱面状に突出したシリンドリカル突条を半径方向でほぼ半分に分割した形状であって、ヘッド基板の表面に前記円柱面が連続し、ヘッド基板の端面に半径方向で分割した半径方向面が連続するように、蓄熱層をヘッド基板の端部に配置し、この蓄熱層とヘッド基板とに発熱抵抗体層を形成し、さらに発熱抵抗体層の円柱面の一部とヘッド基板表面とに連続して設けられる個別電極と、発熱抵抗体層の半径方向面に設けられる共通電極または折り返し電極とを設けたから、蓄熱層をほぼ９０度の角度で挟むように電極が位置することになり、効率のよい発熱が可能になる。また、共通電極または折り返し電極が半径方向面とサーマルヘッドの端面とに形成されているため、発熱素子部分を通過した記録紙に、従来のようにサーマルヘッドの一部が近接することがなくなり、熱記録の際に記録紙から出た水蒸気が水分となって記録紙に付着することがなくなり、水分付着に起因する印画故障の発生が抑えられる。さらに、サーマルヘッドを通過した後の記録材料と保護膜との密着面積が小さくなるため、記録材料が高温に加熱されることによる光沢の低下の発生もなく、しかもヘッドに汚れが付着しにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のサーマルヘッドを有するカラー感熱プリンタの構成を示す概略図である。
【図２】サーマルヘッドとカラー感熱記録紙とを示す断面図である。
【図３】サーマルヘッドの要部を一部を切り欠いて示す斜視図である。
【図４】他の実施形態におけるサーマルヘッドの要部を一部を切り欠いて示す斜視図である。
【符号の説明】
１０  カラー感熱プリンタ
１１  カラー感熱記録紙
１５，４１  サーマルヘッド
１８  プラテンローラ
２１  光定着器
３０  ヘッド基板
３１  蓄熱層
３２  発熱抵抗体層
３３  個別電極
３４  折り返し電極
３５  保護層
３６，４２  発熱素子
４０  共通電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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