(57)【要約】【課題】  低熱伝導性のセラミックを使用して保護層を構成した場合においても印画性能を確保することが可能なサーマルヘッドを提供する。【解決手段】  保護層６に埋設された高熱伝導性の熱伝導部７を備えるように、サーマルヘッドの発熱部１０Ａを構成する。発熱抵抗体層３において発生した熱が熱伝導部７に優先的に伝導したのち、その熱伝導部７内を経由して保護層６の表面まで局所的に伝導するため、印画媒体の印画エリアへ向けて局所的に熱が供給される。発熱抵抗体層３において発生した熱が印画媒体の印画エリアまで伝導する過程において熱分散しやすい従来のサーマルヘッドとは異なり、低熱伝導性のケイ素−ホウ素ーリン化合物（ＳｉＢＰ）を使用して保護層６を構成した場合においても、発熱抵抗体層３において発生した熱を印画媒体の印画エリアまで効率よく伝導させることが可能になる。【選択図】    図２
2005119093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱抵抗体層と、
この発熱抵抗体層に接続され、所定のギャップを挟んで互いに対向配置された一対の電極層と、
これらの発熱抵抗体層および一対の電極層を覆うように設けられた絶縁層と、
この絶縁層を覆うように設けられた保護層と、
前記ギャップに対応する領域において少なくとも前記保護層に埋設され、前記発熱抵抗体層において発生した熱を前記保護層の表面へ向けて局所的に伝導させるための熱伝導部と
を備えたことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
前記熱伝導部は、少なくとも前記保護層の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料を含んで構成されている
ことを特徴とする請求項１記載のサーマルヘッド。
【請求項３】
前記熱伝導部は、前記保護層および前記絶縁層の双方の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料を含んで構成されている
ことを特徴とする請求項２記載のサーマルヘッド。
【請求項４】
前記熱伝導部は、６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する材料を含んで構成されている
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のサーマルヘッド。
【請求項５】
前記熱伝導部は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ベリリウム（Ｂｅ）、カドミウム（Ｃｄ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、イリジウム（Ｉｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、亜鉛（Ｚｎ）およびニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）を含む群のうちの少なくとも１種を含んで構成されている
ことを特徴とする請求項４記載のサーマルヘッド。
【請求項６】
前記熱伝導部は、前記発熱抵抗体層から離間されている
ことを特徴とする請求項５記載のサーマルヘッド。
【請求項７】
前記熱伝導部は、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭化タングステン（ＷＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および銅−タングステン化合物（ＣｕＷ）を含む群のうちの少なくとも１種を含んで構成されている
ことを特徴とする請求項４記載のサーマルヘッド。
【請求項８】
前記熱伝導部は、前記発熱抵抗体層に接続されている
ことを特徴とする請求項７記載のサーマルヘッド。
【請求項９】
前記熱伝導部は、円形状の平面形状を有している
ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のサーマルヘッド。
【請求項１０】
前記熱伝導部は、円筒状構造を有している
ことを特徴とする請求項９記載のサーマルヘッド。
【請求項１１】
前記熱伝導部は、円錐状構造を有している
ことを特徴とする請求項９記載のサーマルヘッド。
【請求項１２】
前記熱伝導部は、前記保護層の表面に露出しないように埋設されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載のサーマルヘッド。
【請求項１３】
前記熱伝導部は、前記保護層のみに埋設されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載のサーマルヘッド。
【請求項１４】
前記熱伝導部は、前記保護層から前記絶縁層に渡って埋設されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載のサーマルヘッド。
【請求項１５】
前記発熱抵抗体層は、多結晶シリコンを含んで構成されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載のサーマルヘッド。
【請求項１６】
前記保護層は、ケイ素（Ｓｉ）、ホウ素（Ｂ）およびリン（Ｐ）を有する材料を含んで構成されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載のサーマルヘッド。
【請求項１７】
前記一対の電極層は、複数組に渡って並列配置されており、
前記熱伝導部は、前記一対の電極層の各組ごとに複数に渡って並列配置されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載のサーマルヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば感熱方式の印画装置等に発熱源として搭載されるサーマルヘッドに係り、特に、発熱抵抗体層を保護するための保護層を備えたサーマルヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、熱エネルギーを利用して画像を形成する画像形成分野において、発熱源としてサーマルヘッドが広く使用されている。サーマルヘッドは、発熱用の発熱抵抗体層を備えたデバイスであり、このサーマルヘッドを搭載した画像形成装置（例えば感熱方式の印画装置）を使用すれば、発熱抵抗体層において発生した熱エネルギーを利用して画像形成用媒体（例えば感熱紙などの印画媒体）に画像を形成（印画）することが可能である。
【０００３】
図８は、従来のサーマルヘッドの主要部（発熱部１００Ａ）の断面構成を表している。この発熱部１００Ａは、図８に示したように、基板１０１上に、蓄熱用のグレーズ層１０２と、発熱用の発熱抵抗体層１０３と、通電用の一対の電極層１０４（１０４Ａ，１０４Ｂ）と、絶縁用の絶縁層１０５と、保護用の保護層１０６とがこの順に積層された積層構造を有している。なお、図８では、一対の電極層１０４を１組だけ示しているが、この一対の電極層１０４は図中のＹ軸方向に沿って複数組に渡って並列配置されている。
【０００４】
この発熱部１００Ａを構成する絶縁層１０５および保護層１０６の機能に関して詳細に説明すれば、絶縁層１０５は、保護層１０６が低抵抗性（高導電性）の材料により構成されている場合に、その保護層１０６が電極層１０４と電気的に導通することを防止するために、それらの保護層１０６と電極層１０４との間を電気的に分離（絶縁）するためのものである。また、保護層１０６は、サーマルヘッドを使用して印画媒体に画像を印画する際に、その印画媒体と接触することに起因して発熱抵抗体層１０３や電極層１０４が磨耗または破損することを防止するためのものである。
【０００５】
この保護層１０６に要求される特性としては、例えば、（１）上記したように発熱抵抗体層１０３や電極層１０４を保護する上で、印画媒体と接触した際に生じる物理的ダメージに耐え得る程度の耐磨耗性、（２）発熱抵抗体層１０３において発生した熱エネルギーに耐え得る程度の耐熱性、（３）上記した物理的ダメージに起因して下地（絶縁層１０５）から剥離し得ない程度の密着性の３つが挙げられる。これらの耐磨耗性、耐熱性ならびに密着性を考慮した上で、従来より、例えば、ケイ素（Ｓｉ）を含むセラミックを使用して保護層１０６を構成する技術が提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。このケイ素を含むセラミックとして、例えば、シラン（ＳｉＨ4 ）、ジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）およびホスフィン（ＰＨ3 ）等を使用してプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）で成膜されたケイ素−ホウ素ーリン化合物（ＳｉＢＰ）は、耐磨耗性および耐熱性に優れている上、成膜時に内部応力が小さくなる特性に起因して密着性にも優れている
【特許文献１】特開平０６−０９９６０１号公報
【特許文献２】特許第２７８６２６２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、サーマルヘッドの印画性能を確保するためには、例えば、印画画質を確保する上で、発熱抵抗体層１０３において発生した熱を印画媒体の印画エリアまで効率よく伝導させる必要がある。しかしながら、従来のサーマルヘッドでは、ケイ素−ホウ素−リン化合物（ＳｉＢＰ）に代表されるセラミックを使用して保護層１０６を構成することにより耐磨耗性、耐熱性ならびに密着性を確保することが可能な一方で、その種のセラミックが一般に十分な熱伝導性を有していないことに起因して、発熱抵抗体層１０３において発生した熱が印画媒体の印画エリアまで伝導する過程において熱分散しやすいため、その発熱抵抗体層１０３において発生した熱を印画媒体の印画エリアまで効率よく伝導させることが困難であるという問題があった。この問題は、例えば、サーマルヘッドの実用上において発熱効率の悪化や印画ぼけを誘発する上、印画プロセスの高速化や印画画質の高精細化を妨げる要因となるため、サーマルヘッドの印画性能を確保するためには、低熱伝導性のセラミックを使用して保護層１０６を構成した場合においても印画性能を確保することが可能な技術の確立が急務である。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、低熱伝導性のセラミックを使用して保護層を構成した場合においても印画性能を確保することが可能な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】
【０００８】
本発明に係るサーマルヘッドは、発熱抵抗体層と、この発熱抵抗体層に接続され、所定のギャップを挟んで互いに対向配置された一対の電極層と、これらの発熱抵抗体層および一対の電極層を覆うように設けられた絶縁層と、この絶縁層を覆うように設けられた保護層と、ギャップに対応する領域において少なくとも保護層に埋設され、発熱抵抗体層において発生した熱を保護層の表面へ向けて局所的に伝導させるための熱伝導部とを備えたものである。
【０００９】
本発明に係るサーマルヘッドでは、ギャップに対応する領域において少なくとも保護層に熱伝導部が埋設されているため、その熱伝導部において局所的に熱伝導度が高まる。これにより、発熱抵抗体層において発生した熱が熱伝導部内を優先的に経由して保護層の表面へ向けて局所的に伝導するため、その発熱抵抗体層において発生した熱が印画媒体の印画エリアへ向けて局所的に供給される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るサーマルヘッドによれば、熱伝導部を備えた構成的特徴に基づき、発熱抵抗体層において発生した熱が印画媒体の印画エリアへ向けて局所的に供給されるため、熱伝導部を備えておらず、発熱抵抗体層において発生した熱が印画媒体の印画エリアまで伝導する過程において熱分散しやすい従来のサーマルヘッドとは異なり、低熱伝導性のセラミックを使用して保護層を構成した場合においても、発熱抵抗体層において発生した熱を印画媒体の印画エリアまで効率よく伝導させることが可能となる。したがって、低熱伝導性のセラミックを使用して保護層を構成した場合においても印画性能を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態に係るサーマルヘッドの構成について説明する。図１は、サーマルヘッド１０の外観構成を表している。
【００１３】
本実施の形態に係るサーマルヘッド１０は、例えば、感熱方式の印画装置（すなわちプリンタ）などに発熱源として搭載されるデバイスである。このサーマルヘッド１０は、例えば、図１に示したように、発熱部１０Ａと、この発熱部１０Ａを駆動させるための駆動部１０Ｂとを備え、発熱部１０Ａが駆動部１０Ｂに搭載された構成を有している。
【００１４】
駆動部１０Ｂは、発熱部１０Ａに通電して駆動させることにより、その発熱部１０Ａの駆動状態を制御するものである。この駆動部１０Ｂは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）製の放熱板１１に対してプリント基板（ＰＣＢ；Print Circuit Board ）１２が部分的に重なるように連結されており、このプリント基板１２の一方の面（上面）にドライバＩＣ（Integrated Curcuit）１３が取り付けられ、かつ他方の面（下面）に外部接続用のコネクタ１４が取り付けられた構成を有している。このドライバＩＣ１３は、発熱部１０Ａを駆動させるためのデバイスであり、例えば、ＩＣ樹脂膜１５中に埋設されている上、さらに、プリント基板１２の一方の面に取り付けられたＩＣカバー１６によりＩＣ樹脂膜１５と共に覆われている。
【００１５】
発熱部１０Ａは、駆動部１０Ｂから通電されることにより駆動して発熱するものであり、例えば、シリコン系の接着剤１７を介して駆動部１０Ｂの放熱板１１に固定されている。なお、発熱部１０Ａの詳細な構成については後述する。
【００１６】
次に、図１〜図３を参照して、発熱部１０Ａの詳細な構成について説明する。図２および図３は発熱部１０Ａの詳細な構成を拡大して表しており、図２は断面構成を示し、図３は平面構成を示している。なお、図２では、図３に示したＩＩ−ＩＩ線に沿った断面構成を示している。
【００１７】
発熱部１０Ａは、例えば、図２に示したように、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ；アルミナ）製の基板１上に、グレーズ層２と、発熱抵抗体層３と、一対の電極層４と、絶縁層５と、保護層６とがこの順に積層された積層構造を有し、少なくとも保護層６に熱伝導部７が埋設された構成を有している。
【００１８】
グレーズ層２は、発熱抵抗体層３において発生した熱を蓄熱することにより、その熱が基板１へ逃げないようにするためのものであり、例えば、ガラスなどの低熱伝導性材料により構成されている。
【００１９】
発熱抵抗体層３は、電極層４を介して通電されることより発熱するものであり、例えば、多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）を含んで構成されている。この多結晶シリコンとしては、例えば、ホウ素（Ｂ）がドープされたＰ型の多結晶シリコンや、リン（Ｐ）がドープされたｎ型の多結晶シリコンなどが挙げられる。
【００２０】
一対の電極層４は、発熱抵抗体層３を通電させるためのものであり、所定のギャップＧを挟んで互いに対向配置された電極層４Ａ，４Ｂを含んで構成されている。これらの電極層４Ａ，４Ｂは、例えば、いずれもアルミニウム（Ａｌ）などの高導電性材料により構成されている。
【００２１】
絶縁層５は、電極層４と保護層６との間で電気的に導通することを防止するために、それらの電極層４と保護層６との間を電気的に分離（絶縁）するものである。この絶縁層５は、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）や窒化ケイ素（ＳｉＮ）などの絶縁性材料により構成されている。
【００２２】
保護層６は、サーマルヘッド１０を使用して印画媒体に画像を印画する際に、その印画媒体と接触することに起因して発熱抵抗体層３や電極層４が磨耗または破損することを防止するものである。この保護層６は、例えば、ケイ素（Ｓｉ）、ホウ素（Ｂ）およびリン（Ｐ）を有する材料を含んで構成されており、具体的にはシラン（ＳｉＨ4 ）、ジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）およびホスフィン（ＰＨ3 ）等を使用してプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）で成膜されたケイ素−ホウ素ーリン化合物（ＳｉＢＰ）により構成されている。この保護層６の厚さは、例えば、絶縁層５の厚さよりも大きくなっている。
【００２３】
熱伝導部７は、発熱抵抗体層３において発生した熱を保護層６の表面へ向けて局所的に伝導させるためのものであり、上記したように、ギャップＧに対応する領域において少なくとも保護層６に埋設されている。具体的には、熱伝導部７は、例えば、一端（上端）が保護層６の表面に露出せず、かつ他端（下端）が絶縁層５に隣接するように保護層６のみに埋設されており、すなわち絶縁層５を介して発熱抵抗体層３から離間されている。この熱伝導部７は、例えば、保護層６の熱伝導率、好ましくは絶縁層５および保護層６の双方の熱伝導率（絶縁層５（例えば酸化ケイ素）の熱伝導率＝１０．４Ｗ／ｍ・Ｋ，保護層６（例えばケイ素−ホウ素−リン化合物）の熱伝導率＝６０Ｗ／ｍ未満）よりも高い熱伝導率を有する材料を含んで構成されており、具体的には６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する高熱伝導性材料材料を含んで構成されている。この種の材料としては、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ベリリウム（Ｂｅ）、カドミウム（Ｃｄ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、イリジウム（Ｉｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）および亜鉛（Ｚｎ）などの金属、ならびにニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）などの合金を含む群のうちの少なくとも１種や、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭化タングステン（ＷＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および銅−タングステン化合物（ＣｕＷ）などのセラミックを含む群のうちの少なくとも１種が挙げられる。これらの一連の材料のうち、例えば、金、銀、アルミニウムおよび銅に代表される金属、ならびに炭化ケイ素、炭化タングステン、窒化アルミニウムおよび窒化ホウ素に代表されるセラミックは、他の材料よりも熱伝導率が高い上、実用上の安全性に問題がないために好ましい。特に、熱伝導部７の構成材料としては、例えば、絶縁層５よりも大きな厚さを有する保護層６が内在的に有する応力（歪み）を緩和するために、高熱伝導性を有する上、さらに高展延性を有するアルミニウムや金などの金属が好ましい。
【００２４】
この発熱部１０Ａでは、例えば、図３に示したように、一対の電極層４（４Ａ，４Ｂ）がＹ軸方向に沿って複数組に渡って並列配置されており、この電極層４の各組ごとに発熱抵抗体層３および熱伝導部７が同方向に複数に渡って並列配置されている。一対の電極層４のうち、一方の電極層４Ａはコモン電極として機能するものであり、電極層４の各組間で互いに連結されているのに対して、他方の電極層４Ｂはリード電極として機能するものであり、電極層４の各組ごとに互いに分離されている。このリード電極として機能する各電極層４Ｂは、駆動部１０ＢのドライバＩＣ１３（図１参照）に接続されており、このドライバＩＣ１３を通じて互いに独立して通電可能になっている。熱伝導部７は、例えば、例えば、図２および図３に示したように、円形状の平面形状を有しており、発熱部１０Ａの積層方向（図２および図３中のＺ軸方向）に沿って延在する円筒状構造を有している。この熱伝導部７の配設領域に関して上記した「ギャップＧに対応する領域に埋設されている」とは、図３に示したように、ギャップＧに対応する領域、すなわち一方の電極層４Ａと他方の電極層４Ｂとにより挟まれた矩形領域のうちの少なくとも一部と重なるように、熱伝導部７が配置されていることを意味している。この熱伝導部７の配設領域としては、例えば、図３に示したように、上記したギャップＧに対応する領域（矩形領域）内に納まっているのが好ましい。なお、図３では、発熱抵抗体層３、一対の電極層４（４Ａ，４Ｂ）および熱伝導部７の位置関係を見やすくするために、絶縁層５および保護層６の図示を省略していると共に、一対の電極層４に網掛けを施している。
【００２５】
次に、図１〜図３を参照して、サーマルヘッド１０の動作について説明する。
【００２６】
このサーマルヘッド１０では、例えば、感熱方式の印画装置等に駆動部１０Ｂのコネクタ１４を介して接続された状態において、画像パターン情報に基づいてドライバＩＣ１３を通じて電極層４（４Ａ，４Ｂ）が通電されると、この電極層４から供給された電流に基づいて発熱抵抗体層３が発熱することにより、印画用の熱が発生する。このとき発生した熱は、絶縁層５および保護層６内を経由したのち、最終的に印画媒体（図示せず）の印画エリアまで伝導する。
【００２７】
この際、保護層６内では、熱伝導部７において局所的に熱伝導度が高まっているため、発熱抵抗体層３において発生した熱は、印画媒体の印画エリアまで伝導するために保護層６内を経由する過程において、主に、絶縁層５内を伝導したのち、保護層６よりも熱伝導性に優れている熱伝導部７に優先的に伝導する。そして、熱伝導部７に優先的に伝導した熱は、円筒状構造を有する熱伝導部７内をその延在方向に沿って伝導して上端近傍に集中したのち、さらに保護層６内を伝導することにより、その保護層６の表面へ到達する。これにより、発熱抵抗体層３において発生した熱が印画媒体の印画エリアへ向けて局所的に供給される。
【００２８】
本実施の形態に係るサーマルヘッド１０では、図１〜図３に示したように、保護層６に埋設された高熱伝導性の熱伝導部７を備えるように発熱部１０Ａを構成したので、「サーマルヘッド１０の動作」として上記したように、発熱抵抗体層３において発生した熱が熱伝導部７に優先的に伝導したのち、その熱伝導部７内を伝導することにより印画媒体の印画エリアへ向けて局所的に供給される。この場合には、発熱部１００Ａが熱伝導部７を備えておらず、発熱抵抗体層１０３において発生した熱が印画媒体の印画エリアまで伝導する過程において熱分散しやすい従来のサーマルヘッド（図８参照）とは異なり、その熱分散傾向が抑制されるため、低熱伝導性のケイ素−ホウ素ーリン化合物（ＳｉＢＰ）に代表されるセラミックを使用して保護層６を構成した場合においても、発熱抵抗体層３において発生した熱を印画媒体の印画エリアまで効率よく伝導させることが可能となる。したがって、本実施の形態では、低熱伝導性のセラミックを使用して保護層６を構成した場合においても印画性能を確保することができる。この結果、サーマルヘッド１０の実使用上において発熱効率の悪化や印画ぼけの発生を防止することができると共に、印画プロセスの高速化や印画画質の高精細化を実現することもできる。
【００２９】
また、本実施の形態では、図２に示したように、熱伝導部７が保護層６の表面に露出しないようにしたので、その熱伝導部７が保護層６の表面に露出している場合とは異なり、印画媒体との接触に起因して熱伝導部７が磨耗することを防止することができる。なお、保護層６の表面と熱伝導部７の上端との間の距離、すなわち保護層６のうちのギャップＧに対応する領域の厚さＴは、印画媒体との接触に起因して保護層６が磨耗したとしても熱伝導部７が露出し得ない限りにおいて、自由に設定可能である。
【００３０】
また、本実施の形態では、図２に示したように、熱伝導部７が発熱抵抗体層３から離間されるようにしたので、熱伝導部７が発熱抵抗体層３に接続されている場合とは異なり、上記した金属や合金などの高導電性材料を使用して熱伝導部７を構成した場合に、電極層４から供給された電流が熱伝導部７へ流れることに起因して発熱抵抗体層３の発熱特性が低下することを防止することができる。
【００３１】
また、本実施の形態では、図２および図３に示したように、熱伝導部７が円形状の平面形状を有し、発熱部１０Ａの積層方向（図中のＺ軸方向）に沿って延在する円筒状構造を有するようにしたので、その熱伝導部７の構造的特徴に基づき、以下の理由により、発熱抵抗体層３において発生した熱の伝導効率をより向上させることができる。すなわち、発熱抵抗体層３において発生した熱、より厳密には、図３に示したように、発熱抵抗体層３のうち、ギャップＧに対応する領域（一方の電極層４Ａと他方の電極層４Ｂとにより挟まれた矩形領域）において発生した熱に基づく熱分布は、発生当初はその矩形領域に対応した矩形状に集中して熱分布しているにも関わらず、絶縁層５および保護層６を経由して印画媒体まで伝導する過程において少なからず熱分散することにより、印画媒体の近傍ではほぼ円形状に集中して熱分布することが知られている。したがって、この熱分布の変化ならびに最終的な熱分布形状を考慮すれば、円形状に集中した熱分布状態に対応して熱伝導部７を円筒状構造とすることにより、発熱抵抗体層３において発生した熱を熱伝導部７に可能な限り収容して伝導させることが可能になるため、熱の伝導効率をより向上させることができるのである。
【００３２】
また、本実施の形態では、高熱伝導性を有する上、さらに高展延性を有するアルミニウムや金などの金属を使用して熱伝導部７を構成すれば、上記したように、発熱抵抗体層３において発生した熱の影響を受けて保護層６が熱膨張し、その保護層６内に不要な応力（歪み）が発生したとしても、その不要な応力が高展延性を有する熱伝導部７において吸収され、すなわち緩和される。したがって、保護層６内に不要な応力が蓄積されすぎ、その不要な応力の影響を受けて発熱抵抗体層３の発熱特性が劣化したり、保護層６が絶縁層５から剥離することを防止することができる。
【実施例】
【００３３】
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。
【００３４】
上記実施の形態において図１〜図３に示した本発明のサーマルヘッドを使用して熱応答性試験を行ったところ、図４に示した結果が得られた。図４はサーマルヘッドの熱応答特性を表しており、「横軸」は電圧の印加時間（ｍｓｅｃ）を示し、「縦軸」は発熱温度（℃）を示している。サーマルヘッドの主要部の構成としては、基板（アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）；厚さ＝１ｍｍ）／グレーズ層（ホウケイ酸ガラス；厚さ＝２５μｍ）／発熱抵抗体層（ホウ素がドープされたＰ型の多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）；幅＝１００μｍ）／電極層（アルミニウム（Ａｌ）；幅＝１００μｍ，厚さ＝０．５μｍ，ギャップ長＝１１３μｍ）／絶縁層（酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ；厚さ＝２μｍ））／熱伝導部（アルミニウム（Ａｌ）；厚さ＝８μｍ，幅＝１００μｍ，長さ＝１００μｍ）／保護層（ケイ素−ホウ素−リン化合物（ＳｉＢＰ）；厚さ＝１０μｍ）とし、特に、フォトリソグラフィ処理を使用してマスクを形成するパターニング技術、スパッタリングを使用した成膜技術、ならびにドライエッチングを使用した成形技術を使用して熱伝導部をパターン形成した。上記した「幅」および「長さ」とは、それぞれ図１〜図３に示したＹ軸方向の寸法およびＸ軸方向の寸法である。熱応答性試験を行う際には、パルス幅＝４ｍｓｅｃ、パルス周期＝５ｍｓｅｃ、電力＝２５Ｗ／ｍｍ2 の条件でパルス電圧を連続的に印加してサーマルヘッドを発熱させながら、そのサーマルヘッドの温度プロファイルを調べた。なお、本発明のサーマルヘッドの熱応答特性を調べる際には、その性能を比較評価するために、熱伝導部を備えていない点を除いて本発明のサーマルヘッドと同様の構成を有する従来のサーマルヘッド（図８参照）の熱応答特性も同様に調べた。図４に示した「４Ａ（実線）」は本発明のサーマルヘッドに関する結果を示し、「４Ｂ（破線）」は従来のサーマルヘッドに関する結果を示している。
【００３５】
図４に示した結果から判るように、サーマルヘッドの熱応答特性としては、本発明（４Ａ）および従来（４Ｂ）のいずれの場合においても、パルス電圧の印加時ごとに発熱温度が上昇／下降する変化パターンが見られた。しかしながら、本発明と従来との間で発熱温度の変化パターンを比較すると、本発明では従来よりも温度上昇が急峻になり（温度勾配が大きくなり）、かつ最大温度も大きくなった。このことから、本発明のサーマルヘッドでは、発熱時の温度立ち上がりがより速くなると共に、印画媒体の印画エリアに供給される熱エネルギーがより大きくなるため、従来のサーマルヘッドとは異なり、低熱伝導性のセラミックを使用して保護層を構成した場合においても印画性能を確保することができることが確認された。
【００３６】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。
【００３７】
具体的には、例えば、上記実施の形態および実施例では、図２に示したように、熱伝導部７が円筒状構造を有するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、発熱抵抗体層３において発生した熱を保護層６の表面まで局所的に伝導させることが可能な限り、その熱伝導部７の構造は自由に変更可能である。例えば、図５に示したように、熱伝導部７が円筒状構造に代えて円錐状構造を有するようにしてもよい。この場合には、発熱抵抗体層３において発生した熱が、発熱部１０Ａの積層方向（図中のＺ軸方向）に沿って熱伝導部７の断面積の減少に応じて絞り込まれるため、局所的な熱伝導性をより向上させることができる。なお、図５に示した発熱部１０Ａに関する上記以外の特徴は、図２に示した場合と同様である。
【００３８】
また、上記実施の形態および実施例では、図２に示したように、熱伝導部７を保護層６のみに埋設するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、図６に示したように、熱伝導部７を保護層６から絶縁層５に渡って埋設するようにしてもよい。この場合には、熱伝導部７を保護層６のみに埋設させた場合（図２参照）と比較して、熱伝導部７が発熱抵抗体層３により近づくため、その発熱抵抗体層３において発生した熱が、絶縁層５の熱伝導性と熱伝導部７の熱伝導性との差異に基づいて熱伝導部７に優先的に伝導する。したがって、熱伝導部７に伝導する前に熱が熱分散することを抑制することが可能になるため、この場合においても局所的な熱伝導性をより向上させることができる。なお、図６に示した発熱部１０Ａに関する上記以外の特徴は、図２に示した場合と同様である。
【００３９】
特に、図６に示した場合において、高抵抗性（低導電性）のセラミックを使用して熱伝導部７を構成し、すなわち発熱抵抗体層３に熱伝導部７を接続させたとしてもその発熱抵抗体層３の発熱特性に支障が生じない場合には、例えば、図７に示したように、保護層６から絶縁層５に渡って埋設された熱伝導部７を発熱抵抗体層３に接続させるようにしてもよい。この場合には、発熱抵抗体層３において発生した熱が絶縁層５を経由せずに熱伝導部７に直接伝導するため、局所的な熱伝導性を著しく向上させることができる。
【００４０】
また、上記実施の形態および実施例では、図３に示したように、ギャップＧに対応する領域（矩形領域）内に納まるように熱伝導部７を配置させるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、上記したように、ギャップＧに対応する領域（矩形領域）のうちの少なくとも一部と重なるように熱伝導部７を配置し、この熱伝導部７を利用して発熱抵抗体層３において発生した熱を保護層６の表面まで局所的に伝導させることが可能な限り、その熱伝導部７の配設範囲は自由に変更可能である。具体的には、例えば、熱伝導部７の配設範囲がギャップＧに対応する領域（矩形領域）よりも小さくなるようにした上記実施の形態（図３参照）とは異なり、その熱伝導部７の配設範囲がギャップＧに対応する領域（矩形領域）よりも大きくなるようにしてもよい。
【００４１】
また、上記実施の形態および実施例では、図３に示したように、熱伝導部７が円形状の平面形状を有するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、その熱伝導部７の平面形状は自由に変更可能である。具体的には、例えば、熱伝導部７の平面形状を円形状に代えて矩形状や多角形状などにしてもよい。もちろん、上記実施の形態では、図２および図５に示したように、熱伝導部７が円筒状構造や円錐状構造を有するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、その熱伝導部７の立体構造は自由に変更可能である。具体的には、例えば、熱伝導部７の立体構造を円筒状構造や円錐状構造に代えて四角柱状構造や四角錐状構造などにしてもよい。これらの場合においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係るサーマルヘッドは、発熱抵抗体層を保護するための保護層を備えたサーマルヘッドに適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施の形態に係るサーマルヘッドの外観構成を表す図である。
【図２】図１に示した発熱部の断面構成を拡大して表す断面図である。
【図３】図１に示した発熱部の平面構成を拡大して表す平面図である。
【図４】サーマルヘッドの熱応答特性を表す図である。
【図５】発熱部の構成に関する第１の変形例を表す断面図である。
【図６】発熱部の構成に関する第２の変形例を表す断面図である。
【図７】発熱部の構成に関する第３の変形例を表す断面図である。
【図８】従来のサーマルヘッドの主要部の断面構成を表す断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…基板、２…グレーズ層、３…発熱抵抗体層、４（４Ａ，４Ｂ）…電極層、５…絶縁層、６…保護層、７…熱伝導部、１０…サーマルヘッド、１０Ａ…発熱部、１０Ｂ…駆動部、１１…放熱板、１２…プリント基板、１３…ドライバＩＣ、１４…コネクタ、１５…ＩＣ樹脂膜、１６…ＩＣカバー、１７…接着剤、Ｇ…ギャップ。
【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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