(57)【要約】【課題】  尾引き現象が発生するのを抑制して画像のボケやキレがなくなるのを防止し、良好な熱効率を図ると共に、省エネルギ化を達成することができる。【解決手段】  グレーズ層１２が１段目グレーズ部１３と２段目グレーズ部１４を有して形成される。１段目グレーズ部１３は、アルミナ基板１１の表面に形成されて膨出部１３ａを有する。膨出部１３ａは、１段目グレーズ部１３において個別電極１６ａと共通電極１６ｂが相対向する先端側から所定の曲率をもって円弧状に形成される。２段目グレーズ部１４は１段目グレーズ部１３において膨出部１３ａの頂部に上方に形成された球状をなし、つまり所望の曲率半径を有して個別電極１６ａと共通電極１６ｂ間の間隔に相当する幅をもって上方に突設される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、グレーズ層と、発熱抵抗体と、個別電極及び共通電極からなる電極パターンと、該電極パターン及び前記発熱抵抗体の表面を被覆する保護層とが順次積層されてなるサーマルヘッドにおいて、
前記グレーズ層は、３５０〜５００μｍの厚みで形成されてあって、
かつ上方に円弧状に膨出する膨出部を有する１段目グレーズ部と、該１段目グレーズ部の前記膨出部の頂部に、前記個別電極及び前記共通電極間の間隔と同程度の幅を有すると共に、１〜１０μｍの高さで断面球状に突設された２段目グレーズ部とを有す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、
前記電極パターンの前記個別電極と前記共通電極との相対向する先端は、前記２段目グレーズ部の頂部から前記基板側に１μｍ以上３μｍ以下後退した位置に設けられていることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２記載のサーマルヘッドにおいて、
前記基板の底部に、０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する接着剤によって金属製構造部品が固着されていることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項４】
請求項３記載のサーマルヘッドにおいて、
前記接着剤は、アクリル樹脂系感圧型接着剤であることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか記載のサーマルヘッドを備えることを特徴とするプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、サーマルヘッド及びプリンタに係り、特に、昇華熱転写型カラープリンタとして使用するのに好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーマルヘッドは、感熱紙に直接印字したり、或いはインクリボンを介して印字を行うようになっており、例えばファクシミリや感熱プリンタ、熱転写型サーマルプリンタ及び昇華熱転写型プリンタ等に搭載されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図３は、従来のサーマルヘッドを示す。
図３において、符号１はアルミナ基板であり、このアルミナ基板１の上面にはガラス製のグレーズ層２が積層され、グレーズ層２の上面には発熱抵抗体３が設けられ、発熱抵抗体３の上面には所定の間隔を隔てて相対向する個別電極４ａ及び共通電極４ｂが設けられている。そして、これら個別電極４ａ、共通電極４ｂ及び発熱抵抗体３の表面が、耐酸化性と耐摩耗性を有する保護層５によって被覆されている。
グレーズ層２は、アルミナ基板１の表面が平滑でなく、その表面に直に発熱抵抗体３が設けられると、発熱抵抗体３を均一の膜体として形成することができないことから、発熱抵抗体３の表面の平滑化を図る目的で用いられ、例えば５０〜１００μｍ程度の厚みで形成されている。
【０００４】
このような構成のサーマルヘッドは、図示しない給電制御部より個別電極４ａ及び共通電極４ｂを通して発熱抵抗体３に電流が流れると、発熱抵抗体３において個別電極４ａと共通電極４ｂによって被覆されていない部分にジュール熱が発生し、その熱により図示しない感熱紙を発色させたり、インクリボンのインクを溶融させてインクを用紙に転写したり、インクリボンの中の染料を受容紙に拡散移行させることで用紙に印画される。
【特許文献１】特許第３２４０２３４号公報（第３−５頁、図１−図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、今日では、ＡＣ電源によって駆動されるプリンタのサーマルヘッドは、それほど問題視されていないものの、携帯型であるモバイル用のプリンタにおいては、バッテリが駆動源となるため、プリント以外に消費されるエネルギが看過できなくなってきており、省エネルギ化が要請されている。
ところが、従来のサーマルヘッドは、印画時、発熱抵抗体３に発生した熱量が、本来保護層５を通って感熱紙やインクリボンに伝わるようにすると同時に、それに匹敵する熱量或いはそれ以上の熱量がグレーズ層２及びアルミナ基板１に伝わっているので、それだけ無駄になっているのが実状である。
【０００６】
この対策として、従来、５０〜１００μｍ程度の厚みを有するグレーズ層２に蓄熱効果（断熱効果）を持たせるため、グレーズ層２の厚みをより厚くすることが容易に考えられる。しかしながら、単にグレーズ層２の厚みを厚くした場合、断熱効果が改善されるものの、その分だけ印画時の熱応答性が低下するので、本来印画しない箇所にも蓄熱の影響が及んでしまう結果、尾引き現象が発生して、画像がボケル、画像にキレがなくなるという不具合が生じる。
また、上記以外として、グレーズ層２に替えて、エポキシ又は芳香族ポリイミド等の樹脂からなる蓄熱層を積層することも考えられるが、そのようにした場合、熱効率を改善することができるものの、やはり熱応答性が失われるため、尾引き現象が発生し、上述と同様の不具合が生じる。
一方、特許文献１に記載されたものは、グレーズ層において、個別電極及び共通電極間に突出する部分が球状に形成され、厚肉に形成されているので、その分だけ尾引き現象を改善することができるものの、球状部分を除いた部分が薄肉になっているので、蓄熱効果に劣るという問題があるばかりでなく、モバイル用プリンタに使用したときの省エネルギ化について何等配慮されていない。
【０００７】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、尾引き現象が発生するのを抑制して画像のボケやキレがなくなるのを防止し、良好な熱効率を図ると共に、省エネルギ化を達成することができるサーマルヘッド及びプリンタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、基板上に、グレーズ層と、発熱抵抗体と、個別電極及び共通電極からなる電極パターンと、該電極パターン及び前記発熱抵抗体の表面を被覆する保護層とが順次積層されてなるサーマルヘッドにおいて、前記グレーズ層は、３５０〜５００μｍの厚みで形成されてあって、かつ上方に円弧状に膨出する膨出部を有する１段目グレーズ部と、該１段目グレーズ部の前記膨出部の頂部に、前記個別電極及び前記共通電極間の間隔と同程度の幅を有すると共に、１〜１０μｍの高さで断面球状に突設された２段目グレーズ部とを有することを特徴とする。
【０００９】
これにより、電極パターンの個別電極及び共通電極に電力が投入されると、発熱抵抗体において個別電極及び共通電極間に挟まれた部分にジュール熱が発生し、該ジュール熱が、保護層を介して記録媒体を加熱する一方、その一部がグレーズ層に蓄えられるが、グレーズ層が３５０μｍ〜５００μｍの厚みで形成されているので、発生したジュール熱を十分蓄えることができ、その後の印画時に必要な発熱抵抗体に対しての熱を還流することができ、熱効率を向上することができる。
しかも、高さが１μｍ〜１０μｍをなすと共に、個別電極と共通電極間の間隔と同程度の幅をなす２段目グレーズ部の表面に発熱抵抗体が積層されることで、発熱抵抗体上の保護層も２段目グレーズ及び発熱抵抗体と略同様の断面球状をなしているので、保護層と記録媒体とが接触したときの単位面積当たりの面圧を大きくすることができ、そのため、印画された画像には尾引き現象が発生するのを抑制することができ、画像のボケやキレがなくなるのを防止することができる。
なお、グレーズ層の厚さが３５０μｍより薄い場合には、断熱効果を得ることができず、プリント以外に失われるエネルギを軽減することができず、また、グレーズ層の厚さが５００μｍより厚く形成されると、熱応答性が失われ、本来印画しない箇所にも畜熱の影響により尾引き現象が生じ、画像ボケが生じたり、画像にキレがなくなる。
また、２段目グレーズ部の高さが１段目グレーズ部高さより突設する高さが、１μｍより小さい場合には、保護層の断面球状状態が、使用中において摩擦により早期に摩耗するおそれがあり、また、１０μｍより高いと電極の形成が困難となる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のサーマルヘッドにおいて、前記電極パターンの前記個別電極と前記共通電極との相対向する先端は、前記２段目グレーズ部の頂部から前記基板側に１μｍ以上３μｍ以下後退した位置に設けられていることを特徴とする。
これにより、２段目グレーズ部の表面に設けられた発熱抵抗体の熱が、保護層を介して記録媒体に適切に伝達されることとなり、記録媒体との間での熱伝達性が阻害されるおそれがない。
なお、個別電極と共通電極との相対向する先端が前記２段目グレーズ部の頂部から基板側に後退する距離が１μｍより小さい場合には、個別電極と共通電極との厚みにより、個別電極と共通電極との端部が第２グレーズ部の頂点部から突出することとなり、印画を良好に行うことができず、また、個別電極と共通電極との相対向する先端が前記２段目グレーズ部の頂部から基板側に後退する距離が３μｍより大きい場合には、個別電極と共通電極との先端部間から外方に露出する発熱抵抗体の表面積が大きくなり、この露出した部分から外部に放出される熱量が過大なものとなり、熱効率が悪くなる。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載のサーマルヘッドにおいて、前記基板の底部に、０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する接着剤によって金属製構造部品が固着されていることを特徴とする。
これにより、接着剤１８が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高い伝導率を有して構成されていると、グレーズ層に蓄熱された熱がアルミナ基板から接着剤を介して金属製構造部品に良好に伝達させることができ、そのため、尾引き現象が発生するのをいっそう抑制することができる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項３記載のサーマルヘッドにおいて、前記接着剤は、アクリル樹脂系感圧型接着剤であることを特徴とする。
これにより、アクリル樹脂系感圧型接着剤が用いられると、基板と金属製構造部品間の熱伝達が良好になるばかりでなく、基板と金属製構造部品間の熱膨張差に拘わらず、変形が生じるのを防ぐことができ、両者が剥離するというおそれもない。
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか記載のサーマルヘッドを備えることを特徴とする。
これにより、良好な印画を実現できて鮮明な画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明によれば、グレーズ層が蓄熱効果を有すると共に、熱応答性が低下するのを防ぐことができるように構成したので、尾引き現象が発生するのを抑制して画像のボケやキレがなくなるのを防止し、良好な熱効率を図ると共に、省エネルギ化を達成することができる効果が得られる。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、記録媒体との間での熱伝達性が阻害されるおそれがないことにより、発熱抵抗体によって発生したジュール熱を有効に活用することができる効果が得られる。
【００１４】
請求項３に係る発明によれば、ガラスグレーズ層に蓄積された余分な熱がスムースに外部に排出されるので尾引きを抑制し、画像品質を維持できる。
【００１５】
請求項４に係る発明によれば、基板と金属製構造部品間の熱膨張差があっても、熱変形によるうねりが生ぜず、平坦性に優れたサーマルヘッドを構成できる効果が得られる。
【００１６】
請求項５に係る発明によれば、尾引きを確実に抑制できて濃度ムラの小さい良好なプリント画像を得ることができ、画質の向上とモバイル用としての省電力化を図ることができるプリンタを提供できる効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１及び図２はこの発明の一実施の形態に係るサーマルヘッドを示す図であって、図１はこの発明の一実施の形態に係るサーマルヘッドを示す断面図、図２は図１の要部を示す拡大説明図である。
図１に示すこの実施形態のサーマルヘッド１０は、アルミナ基板１１の上面にグレーズ層１２が設けられ、そのグレーズ１２層の表面に発熱抵抗体１５が積層されている。発熱抵抗体１５の表面には、個別電極１６ａと共通電極１６ｂからなる電極パターン（符示せず）が積層されている。電極パターンの個別電極１６ａと共通電極１６ｂ間は所定の間隔を隔てて相対向している。発熱抵抗体１５において、電極パターンの個別電極１６ａと共通電極１６ｂとで覆われていない部分が発熱部として機能する。
そして、個別電極１６ａと共通電極１６ｂと、発熱抵抗体１５の外部に露出している表面とが保護層１７によって被覆されている。
【００１８】
従って、アルミナ基板１１上に、グレーズ層１２と、発熱抵抗体１５と、電極パターンと、保護層１７とが順次積層されることでサーマルヘッド１０が構成されている。
そして、電極パターンの個別電極１６ａ及び共通電１６ｂが図示しない電源制御部によって印加されると、発熱抵抗体５において、個別電極１６ａと共通電極１６ｂ間の部分にジュール熱が発生することで、画像データに基づいて対象記録紙に印画できるようになっている。
また、アルミナ基板１１の底部には、接着剤１８を介して金属製構造部品１９が固着されている。金属製構造部品１９には、図示しない冷却ファンが設けられている。
【００１９】
この実施形態においては、図１及び図２に示すように、グレーズ層１２が１段目グレーズ部１３と２段目グレーズ部１４とを有して形成されている。
即ち、グレーズ層１２の１段目グレーズ部１３は、図２に示すように、アルミナ基板１１上に形成され、その表面に膨出部１３ａを有する。膨出部１３ａは、１段目グレーズ部１３において、個別電極１６ａと共通電極１６ｂとが相対向する先端側から所定の曲率Ｒ１をもって形成され、両電極１６ａ、１６ｂ間が頂部となるよう円弧状に膨出している。２段目グレーズ部１４は、１段目グレーズ部１３において膨出部１３ａの頂部に更に上方に形成された球状をなしている。つまり、２段目グレーズ部１４は、膨出部１３ａの頂部において、所定の曲率Ｒ２を有して個別電極１６ａと共通電極１６ｂ間の間隔に相当する幅をもって上方に突設されている。
【００２０】
グレーズ層１２の形成について具体的に説明すれば、アルミナ基板１１の上面に対し、所望のガラスペーストが全面印刷され、それが焼成されることで厚さ４００μｍのグレーズ層１２が形成される。
【００２１】
次いで、そのグレーズ層１２上にレジスト膜（図示せず）を印刷すると共に、そのレジスト膜が設けられていない非印刷部が、フッ酸系エッチャントによってエッチングされることにより、高さ５０μｍの１段目グレーズ部１３を形成する。この場合、１段目グレーズ部１３には膨出部１３ａ及び２段目グレーズ部１４を含む高さをなしている。
次に、上記レジスト膜を剥離し、１段目グレーズ部１３を有するアルミナ基板１１を洗浄した後、Ｒ化熱処理を行うことで膨出部１３ａの曲率Ｒ１が３ｍｍに形成される。
【００２２】
続いて、上記１段目グレーズ部１３上にレジスト膜（図示せず）を印刷すると共に、そのレジスト膜が設けられていない非印刷部分が、フッ酸系エッチャントによりエッチングされることにより、膨出部１３ａにおいて、発熱部と同程度の幅（つまり、個別電極１６ａ及び共通電極１６ｂ間の間隔）で球状をなす２段目グレーズ部１４を形成する。この場合、２段目グレーズ部１４の高さＨとしては、１μｍ〜１０μｍが好ましく、本例では５μｍとしている。
このように、１段目グレーズ部１３と２段目グレーズ部１４を有するグレーズ層１２が形成されると、上記レジスト膜を剥離し、グレーズ層１２を洗浄した後、熱処理を行うことで、５μｍの高さを有する２段目グレーズ部１４が所望精度に形成される。
【００２３】
その後、アルミナ基板１１のグレーズ層１２上に、所望厚みの発熱抵抗体１５が積層され、次いで、発熱抵抗体１５の上に、１μｍの厚みからなる電極パターンが積層される。この場合、電極パターンにおいて、個別電極１６ａと共通電極１６ｂとの相対向する先端が、グレーズ層１２の２段目グレーズ部１４の頂部から１μｍの寸法Ｌ分だけ、下方に下がった位置に設けられている。従って、２段目グレーズ部１３の頂部が１μｍだけ上方に突出した状態となっており、発熱抵抗体１５においては、グレーズ層１２の２段目グレーズ部１４に相当する部分は、上記２段目グレーズ部１４の形状に対応して球状をなし、これが発熱部として機能する。
【００２４】
そして、個別電極１６ａと共通電極１６ｂとからなる電極パターンが形成された後、その電極パターン及び発熱抵抗体１５の表面を被覆する保護層１７が積層されることでサーマルヘッド１０が形成される。この場合、保護層１７は、グレーズ層１２の２段目グレーズ部１４及び発熱抵抗体１５と対応する位置では、それらに対応して球状をなすこととなる。
【００２５】
その後、図１において、アルミナ基板１１の底部に接着剤１８によって金属製構造部品１９が固着される。この場合、接着剤１８としては、アルミナ基板１１と金属製構造部品１９間の熱伝導率を良好にするため、熱硬化型のエポキシ樹脂，アクリル樹脂，シリコーン樹脂，天然ゴム，イソプレンゴム，シリコーンゴム等の接着剤の何れかに、アルミナ，ベリリア，マグネシア等の熱伝導性充填材が適宜添加されることにより、０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高い伝導率を有するのが好ましい。
各種接着剤の中でも、アクリル樹脂系感圧型接着剤は、Ａ）接着剤転写テープ（両面テープ型）の形態で使用することができ、容易に均一な膜厚を付与できる、Ｂ）加熱硬化する必要がないため硬化時の収縮が生じないことや、後工程で加熱されても強い粘性を保てることから、アルミナ基板１１と金属製構造部品１９間の熱膨張差による変形が生じ難い、という特性を有し、接着剤の塗りムラや熱変形によるうねりが生じ難い。このため、接着剤１８の塗りムラや熱変形によるうねりが生じ難く、平坦性に優れたサーマルヘッド１０を得ることができ、このサーマルヘッドによれば、濃度ムラの極めて少ない良好な画像を得ることができ、印画を良好に行える。
【００２６】
上記のように構成されたサーマルヘッド１０において、図示しない給電制御部より電極パターンの個別電極１６ａ及び共通電極１６ｂを通して発熱抵抗体１５に電流が流れると、発熱抵抗体１５において個別電極１６ａ及び共通電極１６ｂ間に挟まれた部分（発熱部）にジュール熱が発生するので、該ジュール熱が保護層１７を介し、記録媒体としての感熱紙を発色させたり、記録媒体としてのインクリボンのインクを溶融させてインクを用紙に転写したり、記録媒体としてのインクリボンの中の染料を受容紙に拡散移行させることで、画像データが印画される。
【００２７】
このとき、発熱抵抗体１５に発生したジュール熱は、上述のように、保護層１７を介して記録媒体を加熱する一方、その一部がグレーズ層１２に蓄えられるが、グレーズ層１２は、４００μｍの厚みで形成されているので、発生したジュール熱を十分蓄えることができ（蓄熱効果）、その後の印画時に必要な発熱抵抗体１５に対しての熱を還流することができ、それだけ熱効率を図ると共に、省エネルギ化を達成することができる。
【００２８】
一方、高さＨが５μｍをなして突出すると共に、個別電極１６ａと共通電極１６間の間隔と同程度の幅を有する２段目グレーズ部１４の表面に発熱抵抗体１５が積層されることで、発熱抵抗体１５上の保護層１７も発熱抵抗体１５と略同様の断面球状をなしているので、保護層１７と記録媒体とが接触したときの単位面積当たりの面圧を大きくすることができ、その分だけ記録媒体に対して熱伝達を高めることができる。そのため、印画された画像には尾引き現象が発生するのを抑制することができ、画像のボケやキレがなくなるのを防止することができ、従って、濃度ムラの極めて少ない良好な画像を得ることができ、印画を良好に行える。
【００２９】
また、グレーズ層１２に蓄熱された熱がアルミナ基板１１、接着剤１８、金属製構造部品１９に伝わり、金属製構造部品１９に設けられた冷却フィン（図示せず）によって放熱されるが、その際、接着剤の熱伝導率の大きさにより、つまり、熱伝導率が低いと熱の出口が塞がれるため、蓄熱が過剰となり、印画時に尾引き現象が生じるおそれがある。
しかしながら、接着剤１８が、上述のように、０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高い伝導率を有して構成されていると、グレーズ層１２に蓄熱された熱がアルミナ基板１１から接着剤１８を介して金属製構造部品１９に良好に伝達させることができ、そのため、尾引き現象が発生するのをいっそう抑制することができる。
【００３０】
しかも、接着剤１８として、アクリル樹脂系感圧型接着剤が用いられると、アルミナ基板１１と金属製構造部品１９間の熱膨張差に拘わらず、両者１７、１９が剥離するような変形が生じるのを防ぐことができ、両者１７、１９が剥離するというおそれもない。
その結果、尾引きを確実に抑制できて熱変形によるうねりが生ぜず、平坦性に優れたサーマルヘッド１０を構成できると共に、濃度ムラの小さいプリント画像を得ることができる。そして、そのサーマルヘッドを有するプリンタは、尾引きを確実に抑制できて濃度ムラの小さい良好なプリント画像を得ることができ、画質の向上とモバイル用としての省電力化を図ることができる。
【００３１】
また、グレーズ層１２が４００μｍの厚みで形成された例を示したが、それ以上厚くしてもよい。但し、厚過ぎると、印画時の熱応答性が低下することから、熱応答性と蓄熱効果とを考慮すれば、グレーズ層としては、３５０〜５００μｍの範囲にすることが望ましい。
更に、アルミナ基板を用いた例を示したが、これに限らず、他の基板、例えばセラミックスを主成分とする基板であってもよいのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の一実施の形態に係るサーマルヘッドを示す断面図である。
【図２】図１の要部を示す拡大説明図である。
【図３】従来のサーマルヘッドを示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０    サーマルヘッド
１１    アルミナ基板（基板）
１２    グレーズ層
１３    １段目グレーズ部
１３ａ    膨出部
１４    ２段目グレーズ部
１５    発熱抵抗体
１６ａ    個別電極
１６ｂ    共通電極
１７    保護層
１８    接着剤
１９    金属製構造部品
【図１】
2005329561.tif 000003
【図２】
2005329561.tif 000004
【図３】
2005329561.tif 000005