(57)【要約】【課題】印画品質を大幅に向上させることができ、しかも生産性を高く維持することが可能な高性能のサーマルヘッドを提供すること。【解決手段】蓄熱層２上に複数の発熱抵抗体３を備え、これら発熱抵抗体３を複数のグループＧに区分するとともに、該グループＧ１〜Ｇ４毎に時分割駆動してなるサーマルヘッドにおいて、隣接する前記グループ間の境界部以外の隣接する発熱抵抗体３間の領域で、且つ前記蓄熱層２上に溝２ａを形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱層上に複数の発熱抵抗体を備え、これら発熱抵抗体を複数のグループに区分するとともに、該グループ毎に時分割駆動してなるサーマルヘッドにおいて、
隣接する前記グループ間の境界部以外の隣接する発熱抵抗体間の領域で、且つ前記蓄熱層上に溝を形成したことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
蓄熱層上に複数の発熱抵抗体を備え、これら発熱抵抗体を複数のグループに区分するとともに、該グループ毎に時分割駆動してなるサーマルヘッドにおいて、
隣接する前記発熱抵抗体間に位置する蓄熱層上に溝を形成するとともに、隣接する前記グループ間の境界部に位置する溝の大きさを他の溝よりも小さくしたことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項３】
隣接するグループ間の境界部に位置する溝は他の溝よりも深さが浅いことを特徴とする請求項２に記載のサーマルヘッド。
【請求項４】
前記複数の発熱抵抗体の大きさが略等しいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のサーマルヘッド。
【請求項５】
前記隣接する発熱抵抗体間の距離が略等しいことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のサーマルヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のサーマルヘッドと、該サーマルヘッド上に記録媒体を搬送する搬送手段と、を備えたことを特徴とするサーマルプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発熱抵抗体の熱を利用して印画を行うサーマルヘッド、並びにサーマルプリンタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ファクシミリやバーコードプリンタ等のプリンタ機構としてサーマルヘッドが用いられている。
【０００３】
かかる従来のサーマルヘッドは、例えば、基板の上面に形成された蓄熱層上に複数の発熱抵抗体を直線状に配列するとともに、これら発熱抵抗体の一端側に各発熱抵抗体に共通に接続される共通電極配線を、発熱抵抗体の他端側に各発熱抵抗体に個別に接続される個別電極配線を、それぞれ電気的に接続した構造を有している。
【０００４】
このサーマルヘッドを駆動する場合、感熱紙等の記録媒体を発熱抵抗体上に搬送しながら、該発熱抵抗体に共通電極配線や個別電極配線を介して個々に選択的に通電するとともに、該通電によって発する熱を記録媒体に伝達させることにより、所定の印画を形成する。
【０００５】
ところで、上述した全ての発熱抵抗体を一度に発熱させようとすると、多量の電力を共通電極配線に一度に供給しなければならず、共通電極配線内で電圧降下を生じ、印画ムラの原因となることから、通常、時分割駆動と呼ばれる方法により発熱抵抗体を駆動する。時分割駆動においては、複数の発熱抵抗体を複数のグループに区分するとともに、各グループ毎に発熱抵抗体の発熱のタイミングを順次ずらすことが行われ、これによって共通電極配線内に流れる電流量を小さくして電圧降下の大きさを低減できる。
【０００６】
しかしながら、サーマルヘッドを時分割駆動する場合、下記特許文献１の従来技術に示す如く、各グループの両端に位置する発熱抵抗体は各グループの中央部に位置する発熱抵抗体よりも発熱温度が低くなりやすい傾向にあり、印画の濃度ムラが発生して印画品質の向上を妨げているという課題があった。その理由としては、各グループの中央部に位置している発熱抵抗体は、隣接する発熱抵抗体が同時に発熱していることが多いため、その熱が蓄熱層を介して伝達することで発熱温度が高くなりやすいものの、各グループの両端に位置する発熱抵抗体は、当該発熱抵抗体の発熱時、隣接するグループの発熱抵抗体が常に非発熱の状態にあり、隣接する発熱抵抗体の熱の影響が小さいからである。
【０００７】
そこで、このような課題を解決すべく、特許文献１にはグループの両端に位置する発熱抵抗体をスリットにより分割する手段が、特許文献２にはグループの両端に位置する発熱抵抗体の幅を広くする手段が、特許文献３にはグループの両端に位置する発熱抵抗体の抵抗値を他の発熱抵抗体の抵抗値よりも小さくする手段が、それぞれ提案されており、これらの手段によってグループの両端に位置する発熱抵抗体の発熱温度の不足分を補うようにしている。
【特許文献１】特許第２５２４１０９号公報
【特許文献２】特開平３−２２４７５２号公報
【特許文献３】実開平１−１３２７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の特許文献１や特許文献２においては、発熱抵抗体の形状がグループの両端とその他とで微妙に異なることから、印画ドットの大きさにバラツキが発生するおそれがあり、印画品質を大幅に向上させることが困難であるという課題があった。
【０００９】
また特許文献３においては、発熱抵抗体の形状を全て略等しく揃えることができるものの、抵抗値調整を高精度に行わなければならず、サーマルヘッドの生産性が低下するおそれがあった。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑み案出されたものであり、その目的は印画品質を大幅に向上させることができ、しかも生産性を高く維持することが可能な高性能のサーマルヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のサーマルヘッドは、蓄熱層上に複数の発熱抵抗体を備え、これら発熱抵抗体を複数のグループに区分するとともに、該グループ毎に時分割駆動してなるサーマルヘッドにおいて、隣接する前記グループ間の境界部以外の隣接する発熱抵抗体間の領域で、且つ前記蓄熱層上に溝を形成したことを特徴とする。
【００１２】
また本発明のサーマルヘッドは、蓄熱層上に複数の発熱抵抗体を備え、これら発熱抵抗体を複数のグループに区分するとともに、該グループ毎に時分割駆動してなるサーマルヘッドにおいて、隣接する前記発熱抵抗体間に位置する蓄熱層上に溝を形成するとともに、隣接する前記グループ間の境界部に位置する溝の大きさを他の溝よりも小さくしたことを特徴とする。
【００１３】
更に本発明のサーマルヘッドは、上述のサーマルヘッドにおいて、隣接するグループ間の境界部に位置する溝は他の溝よりも深さが浅いことを特徴とする。
【００１４】
また更に本発明のサーマルヘッドは、上述のサーマルヘッドにおいて、前記複数の発熱抵抗体の大きさが略等しいことを特徴とする。
【００１５】
更にまた本発明のサーマルヘッドは、上述のサーマルヘッドにおいて、前記隣接する発熱抵抗体間の距離が略等しいことを特徴とする。
【００１６】
そして本発明のサーマルヘッドは、上述のサーマルヘッドと、該サーマルヘッド上に記録媒体を搬送する搬送手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、蓄熱層上に複数の発熱抵抗体を備え、これら発熱抵抗体を複数のグループに区分するとともに、該グループ毎に時分割駆動してなるサーマルヘッドにおいて、隣接する前記グループ間の境界部以外の隣接する発熱抵抗体間の領域で、且つ前記蓄熱層上に溝を形成したことから、各グループの中央部において発熱抵抗体の熱が蓄熱層を介して隣接する発熱抵抗体に伝達しにくくなり、発熱温度の上昇が抑えられる。従って、グループの両端と中央部との間で発熱抵抗体の発熱温度が大きく異なることを抑制し、印画の濃度ムラを小さくすることができる。
【００１８】
しかも、発熱抵抗体の大きさを可変させることなく印画の濃度ムラを小さくすることができるため、印画ドットの大きさを揃えることが可能となる上、発熱抵抗体の抵抗値の微調整も必ずしも必要ではなく、サーマルヘッドの生産性向上に供することもできる。
【００１９】
また本発明によれば、蓄熱層上に複数の発熱抵抗体を備え、これら発熱抵抗体を複数のグループに区分するとともに、該グループ毎に時分割駆動してなるサーマルヘッドにおいて、隣接する前記発熱抵抗体間に位置する蓄熱層上に溝を形成するとともに、隣接する前記グループ間の境界部に位置する溝の大きさを他の溝よりも小さくした場合であっても、上述と同様の効果が得られることに加え、全ての発熱抵抗体間の領域に溝が形成されているため、隣接する発熱抵抗体に伝達する熱量を全体的に小さくすることができ、各発熱抵抗体を所望の温度で発熱させることが容易になるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を添付図面を用いて詳細に説明する。
【００２１】
図１は本発明のサーマルヘッドの平面図、図２は図１のＸ−Ｘ’線断面図であり、図１に示すサーマルヘッドは基板１上に蓄熱層２や複数の発熱抵抗体３、電極配線４を設け、発熱抵抗体３や電極配線４を保護膜６で被覆した構成を有している。
【００２２】
基板１は、アルミナセラミックス等の絶縁材料や、表面に酸化膜が被着された単結晶シリコン等、種々の材料により長方形状に形成されており、その上面で蓄熱層２や発熱抵抗体３、電極配線４、保護膜６を支持する支持母材として機能する。
【００２３】
このような基板１は、アルミナセラミックスから成る場合、例えば、アルミナ、シリカ、マグネシア等のセラミックス原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加・混合して泥漿状と成すとともに、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等を採用することによってセラミックグリーンシートを得、しかる後、該グリーンシートを所定形状に打ち抜き加工した上、これを高温（約１６００℃）で焼成することによって製作される。
【００２４】
また、基板１上には帯状の蓄熱層２が形成されており、更に、この蓄熱層２上に複数の発熱抵抗体３が被着されている。
【００２５】
この蓄熱層２は、発熱抵抗体３の発する熱を内部で蓄熱してサーマルヘッドの熱応答性を良好に維持する作用を為している。
【００２６】
蓄熱層２の材料としては、主にガラスが採用され、例えば、酸化珪素（ＳｉＯ２）が４０質量％〜６０質量％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が５質量％〜１０質量％、酸化カルシウム（ＣａＯ）が１０質量％〜１５質量％、酸化バリウム（ＢａＯ）が２０質量％〜３０質量％含有されたガラスが好適に使用される。
【００２７】
一方、蓄熱層２上の発熱抵抗体３は、３００ｄｐｉ（dot per inch）の密度で直線状に被着・配列されており、各々がＴａＳｉＯ系やＴａＳｉＮＯ系、ＴｉＳｉＯ系、ＴｉＳｉＣＯ系、ＮｂＳｉＯ系の電気抵抗材料から成る抵抗体層から成っており、全てが略等しい幅（平均幅に対して±３％以内）、厚み（平均厚みに対して±３％以内）に設定され、また隣接する発熱抵抗体３間の距離が略等しく（平均距離に対して±３％以内）設定されている。
【００２８】
また複数の発熱抵抗体３は、複数のグループＧ１〜Ｇ４に区分されており、記録動作時、各グループ毎に時分割駆動される。
【００２９】
そして、隣接するグループ間の境界部以外の隣接する発熱抵抗体３間の領域で、且つ蓄熱層２上には溝２ａが形成されている（隣接するグループ間の境界部上の蓄熱層２には溝２ａは存在していない）。
【００３０】
この溝２ａは、発熱抵抗体３間の距離と同じかもしくは小さい幅を有し、蓄熱層２の厚みと同じ幅かもしくは小さい深さを有しており、発熱抵抗体３の発する熱が蓄熱層２を介して隣接する発熱抵抗体３に伝達するのを抑制する作用を為す。
【００３１】
このため、各グループＧ１〜Ｇ４の中央部において発熱抵抗体３の熱が蓄熱層２を介して隣接する発熱抵抗体に伝達しにくくなり、発熱温度の上昇が抑えられる。従って、グループの両端と中央部との間で発熱抵抗体３の発熱温度が大きく異なることを抑制し、印画の濃度ムラを小さくすることができる。
【００３２】
しかも、発熱抵抗体３の大きさを可変させることなく印画の濃度ムラを小さくすることができるため、印画ドットの大きさを揃えることが可能となる上、発熱抵抗体３の抵抗値の微調整も必ずしも必要ではなく、サーマルヘッドの生産性向上に供することもできる。
【００３３】
一方、発熱抵抗体３の両端に接続される電極配線４は、アルミニウムや銅等の金属材料からなる金属層により所定パターンに形成されており、発熱抵抗体３の一端側では複数の発熱抵抗体３に共通に接続される共通電極配線４ａと、発熱抵抗体３の他端側では各発熱抵抗体３とドライバーＩＣ５とを接続する個別電極配線４ｂとで構成され、これら共通電極配線４ａと個別電極配線４ｂとで外部からの電源電力を発熱抵抗体３へ供給する給電配線として機能する。
【００３４】
なお、上述の溝２ａを含む蓄熱層２は、ガラス粉末に適当な有機溶剤、有機バインダー等を添加・混合して得たガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷法などによって基板上面の所定領域に印刷・塗布するとともに、これを従来周知のフォトリソグラフィー技術、エッチング技術を採用することにより、所定形状に加工し、しかる後、これを８５０℃〜９５０℃の高温で所定時間加熱することにより形成される。
【００３５】
また発熱抵抗体３、電極配線４は、従来周知の薄膜形成技術、例えば、スパッタリング、フォトリソグラフィー技術、エッチング技術等を採用することによって製作される。具体的には、まずＴａＳｉＯ等の抵抗材料とアルミニウム等の金属材料を従来周知のスパッタリングにより基板１上に順次積層させることによって抵抗体層及び金属層からなる積層体を形成し、これを従来周知のフォトリソグラフィー技術及びエッチング技術にて微細加工することで発熱抵抗体３や電極配線４が形成される。このとき、発熱抵抗体３は略等しい幅、厚みを有し、且つ等しい間隔で配列されているため、フォトマスク等のパターンが複雑化することがないというメリットがある。
【００３６】
一方、上述の発熱抵抗体３や電極配線４上には保護膜６が被着されており、該保護膜６によって発熱抵抗体３や電極配線４が共通に被覆されている。
【００３７】
保護膜６は、発熱抵抗体３や電極配線４を大気中に含まれている水分等の接触による腐食や記録媒体の摺接による磨耗から保護するためのものであり、ＳｉＣやＳｉＮ系、ＳｉＯ系、ＳｉＯＮ系等の無機質材料やガラス等により３μｍ〜１０μｍの厚みに形成される。
【００３８】
なお、保護膜６は、例えば従来周知の薄膜形成技術（スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法など）、あるいは厚膜形成技術（スクリーン印刷法、ディスペンサー法など）によって形成され、例えば、薄膜形成技術のうちのスパッタリング法によってＳｉＣ系の保護膜を形成する場合、スパッタリング装置のチャンバー内に、炭素（Ｃ）及び珪素（Ｓｉ）が混在する焼結体から成るターゲット材と、発熱抵抗体３及び電極配線４が形成された基板１とをそれぞれ配置させ、次に、前記チャンバー内にアルゴンガスを導入しながら前記ターゲット材と基板１との間に所定の電力を印加し、ターゲット材の構成材料をアルゴンでスパッタリングすることによってターゲット材の一部を基板１に対して被着させることによって形成される。
【００３９】
また厚膜形成技術のうちのスクリーン印刷法によってガラスからなる保護膜６を形成する場合、ガラス粉末を有機溶剤・溶媒に混合してペースト状と成すとともに、これをスクリーン印刷法によって基板上に塗布し、該塗布したガラスペーストを例えば４００℃〜５００℃の温度で約３０分間焼成することによって形成される。
【００４０】
かくして上述したサーマルヘッドは、感熱紙等の記録媒体を発熱抵抗体３上に搬送しながら、外部からの印画データに基づいて複数の発熱抵抗体３を個々に選択的にジュール発熱させるとともに、その熱を発熱抵抗体３上の記録媒体に伝達させ、印画を形成することによってサーマルヘッドとして機能する。
【００４１】
そして、上述のようなサーマルヘッドが組み込まれるサーマルプリンタには、図３に示す如く、記録媒体をサーマルヘッドＴの発熱抵抗体３上に搬送する搬送手段としてのプラテンローラ１０や搬送ローラ１１等が配設される。
【００４２】
プラテンローラ１０は、ＳＵＳ等の金属から成る軸芯の外周にブタジエンゴム等を３ｍｍ〜２５ｍｍ程度の厚みに巻きつけた円柱状の部材であり、サーマルヘッドTの発熱抵抗体３上に回転可能に支持され、記録媒体を発熱抵抗体３に対して押圧しつつ記録媒体を発熱抵抗体３の配列と直交する方向（図中の矢印方向）に搬送する。
【００４３】
また搬送ローラ１１は、その外周部が金属やゴム等によって形成されており、サーマルヘッドＴに対し記録媒体の搬送方向上流側と下流側に分かれて配設され、これらの搬送ローラ１１と前述のプラテンローラ１０とで記録媒体の走行を支持している。
【００４４】
そして、これと同時に複数の発熱抵抗体３を図示しないドライバーＩＣの作用によって時分割駆動し、発熱抵抗体３をグループＧ１〜Ｇ４毎に選択的にジュール発熱させ、これらの熱を記録媒体に伝導させることによって所定の印画が形成される。
【００４５】
尚、本発明は上述した形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良が可能である。
【００４６】
例えば、上述の実施形態においては、隣接するグループ間の境界部以外の隣接する発熱抵抗体３間の領域で、且つ蓄熱層２上にのみ溝２ａを形成するようにしたが、これに代えて、図４に示す如く、隣接する発熱抵抗体３間に位置する蓄熱層２上に溝２’ａを形成するとともに、隣接する前記グループ間の境界部に位置する溝２’ａの大きさを他の溝２’ａよりも小さくするようにしても良く、この場合、上述の実施形態と同様の効果を奏することに加え、全ての発熱抵抗体３間の領域に溝２’ａが形成されているため、隣接する発熱抵抗体３に伝達する熱量を全体的に小さくすることができ、各発熱抵抗体３を所望の温度で発熱させることが容易になるという利点がある。
【００４７】
なお、隣接する前記グループ間の境界部に位置する溝２’ａは他の溝２’ａよりも幅を狭くしても良いし、深さを浅くしても良いし、あるいは長さを短くしても良いが（図４のサーマルヘッドでは深さを浅くしている）、いずれの手段であっても発熱抵抗体３の大きさを略等しく揃えることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドの平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ’線断面図である。
【図３】図１のサーマルヘッドを組み込んだサーマルプリンタの構成の一例を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係るサーマルヘッドの断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・基板
２・・・蓄熱層
２ａ，２’ａ・・・溝
３・・・発熱抵抗体
４・・・電極配線
４ａ・・・共通電極配線
４ｂ・・・個別電極配線
６・・・保護膜
１０・・・プラテンローラ
１１・・・搬送ローラ
Ｔ・・・サーマルヘッド
Ｇ１〜Ｇ４・・・グループ
【図１】
2005186346.tif 000003
【図２】
2005186346.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005186346.tif 000006