(57)【要約】【課題】発熱素子の直上に形成される窪み（段差）を取り除くことにより、印字品質の低下を抑制することができるサーマルヘッド、及びこれを備えたプリンタを提供する。【解決手段】セラミック基板１上に、一部を膨出させたグレーズ層２と、発熱抵抗体層３と、個別電極４ａおよび共通電極４ｂからなる電極パターン４と、保護層５とが順次積層されてなる発熱素子１９を複数備えるサーマルヘッド１８において、複数の発熱素子１９のそれぞれの直上近傍領域に熱伝導膜１０を配置した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基板上に、一部を膨出させたグレーズ層と、発熱抵抗体層と、個別電極および共通電極からなる電極パターンと、保護層とが順次積層されてなる発熱素子を複数備えるサーマルヘッドにおいて、
前記複数の発熱素子のそれぞれの直上近傍領域に熱伝導膜を配置したことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
前記熱伝導膜は、金属又は合金からなることを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド。
【請求項３】
前記熱伝導膜は、前記電極パターンと同一の厚さ以上に形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のサーマルヘッド。
【請求項４】
前記熱伝導膜は、前記複数の発熱素子の列に沿った帯形又は前記複数の発熱素子と略同一形状に形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
【請求項５】
前記熱伝導膜は、前記保護層内に形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のサーマルヘッドを備えるた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】
本発明は、サーマルヘッド、及びこれを備えたプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
昇華型プリンタは、インクリボンを用紙に押し当ててサーマルヘッドにより加熱することで、用紙上に文字や画像などを印字するものである。サーマルヘッドは、一列或いは複数列に配列された発熱素子を有している。
この発熱素子は、セラミック基板上に、グレーズ層と、発熱抵抗体層と、個別電極および共通電極からなる電極パターンと、保護層とを順次積層して形成される。そして、発熱抵抗体層のうちの個別電極又は共通電極に覆われていない領域が発熱する。
【特許文献１】特開２００６−４４０８７号公報（図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した技術では、以下のような問題がある。
発熱素子は、発熱抵抗体層のうちの個別電極又は共通電極に覆われていない領域であるため、その直上の保護層の表面には、窪み（段差）が形成されてしまう。このため、サーマルヘッドをプリント用紙やインクリボンに押し当てると、発熱素子とプリント用紙等との間に、空隙が形成される。この空隙の存在により、発熱素子で発生した熱がプリント用紙等に伝導しづらくなり、印字品質の低下を招いてしまうという問題がある。
更に、印字処理を続けると、発熱素子の直上の窪みに、プリント用紙やインクリボンのカスが付着し、堆積する。そして、この付着物の影響により、更に熱が伝導しづらくなって印字品質が低下するとともに、プリント用紙等を傷付けてしまうという問題が発生する。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、発熱素子の直上に形成される窪み（段差）を取り除くことにより、印字品質の低下を抑制することができるサーマルヘッド、及びこれを備えた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】
【０００５】
本発明に係るサーマルヘッド、プリンタでは、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第一の発明は、セラミック基板上に、一部を膨出させたグレーズ層と、発熱抵抗体層と、個別電極および共通電極からなる電極パターンと、保護層とが順次積層されてなる発熱素子を複数備えるサーマルヘッドにおいて、前記複数の発熱素子のそれぞれの直上近傍領域に熱伝導膜を配置したことを特徴とする。
【０００６】
また、前記熱伝導膜は、金属又は合金からなることを特徴とする。
また、前記熱伝導膜は、前記電極パターンと同一の厚さ以上に形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のサーマルヘッド。
また、前記熱伝導膜は、前記複数の発熱素子の列に沿った帯形又は前記複数の発熱素子と略同一形状に形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
また、前記熱伝導膜は、前記保護層内に形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
【０００７】
第二の発明に係るプリンタは、第一の発明に係るサーマルヘッドを備えるたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば以下の効果を得ることができる。
発熱素子の直上に窪み（段差）が形成されないため、印字処理の際に、発熱素子とプリント用紙等とを密着させることができ、これにより、発熱素子で発生した熱がプリント用紙等に良好に伝達され、高品質の印字が可能となる。
また、発熱素子の直上の窪みにプリント用紙やインクリボン等のカスが付着し、堆積することがないので、印刷品質の低下を防ぐことができる。また、プリント用紙等を傷付けてしまうという不具合の発生を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係るサーマルヘッド、プリンタの実施形態について図を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る昇華型プリンタＰのプリント部を示す概略構成図である。
図１（ａ）に示すように、ロール紙３１（供給側）から巻き出されたプリント用紙３２の上面側には、巻き出し側の供給コア３４に巻かれたインクリボンロール３３（未使用部分）、インクリボン用ガイドロール３６、サーマルヘッド１８、インクリボン用ガイドロール３７、巻き取り側の巻取コア３８が順に配置される。
インクリボンロール３３から巻き出されたインクリボン３５は、ガイドロール３６にガイドされてロール紙３１から巻き出されたプリント用紙３２と重ね合わせられ、サーマルヘッド１８とプラテンロール３９との間を搬送された後、ガイドロール３７を介して巻取コア３８に巻き取られる。
【００１０】
プリント用紙３２の下面側には、サーマルヘッド１８に対向する位置にプラテンロール３９が配置され、このプラテンロール３９によりプリント用紙３２がサーマルヘッド１８の発熱素子１９（図１（ｂ）参照）に適度に押圧される。
また、ピンチロール４０に対向する位置にはフィードロール４１が配置される。これらピンチロール４０とフィードロール４１の間にプリント用紙３２を挟み込んでフィードロール４１を回転駆動することによりプリント用紙３２が搬送される。
【００１１】
また、サーマルヘッド１８は、図１（ｂ）に示すように、形成する画像の１ライン分の各ドットに対応して設けられた発熱素子１９からなり（発熱素子１９が複数ライン配置される場合もある）、これらの発熱素子１９にパルス通電することにより、インクリボン３５の染料または顔料がプリント用紙３２に転写される。
【００１２】
図２は、インクリボン３５の例を示す図である。
インクリボン３５には、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）の３色のインク層と、ＯＰ（オーバーコート層）が周期的に配置されている。そして、インクリボン３５のインク層中の点線で示す領域が、プリント用紙３２にプリントされる。
【００１３】
このような構成を備える昇華型プリンタＰにおいては、プリント濃度（階調）をサーマルヘッド１８からインクリボン３５に与える熱の強さで変化させている。インクリボン３５に強い熱を与えると、高い濃度で画像等がプリント用紙３２にプリントされ、弱い熱を与えると低い濃度でプリント用紙３２に画像等がプリントされる。
【００１４】
図３は、サーマルヘッド１８の要部拡大図及び断面図である。
図３に示すように、アルミナ基板１の上面にはガラスグレーズ層２が積層され、このガラスグレーズ層２の上面には抵抗膜による発熱抵抗体層３が形成され、更にこの発熱抵抗体層３の上面には所定の距離を隔てて個別電極４ａおよび共通電極４ｂからなる電極パターン４が形成されている。そして、これら発熱抵抗体層３、個別電極４ａおよび共通電極４ｂを覆って、耐酸化性と耐摩耗性の機能を有する保護層５が形成されている。
発熱素子１９は、グレーズ層２、発熱抵抗体層３、電極パターン４および保護層５によって形成されている。そして、発熱抵抗体層３において、個別電極４ａおよび共通電極４ｂに覆われていない部分が発熱する。このような発熱素子１９は、アルミナ基板１上に複数備えられている。
【００１５】
そして、図示しない給電制御部より個別電極４ａおよび共通電極４ｂを通して、発熱抵抗体層３に電流が流れると、個別電極４ａおよび共通電極４ｂに挟まれた発熱抵抗体層３、すなわち発熱素子１９にジュール熱が発生する。
そして、この熱により、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、インクを用紙に転写させたり、インクリボン中の染料を受容紙に拡散移行させることで、印字する。
【００１６】
ガラスグレーズ層２には、上方に円弧状に膨出する膨出部２ａが設けられている。この膨出部２ａの曲率半径はＲ１．５以上Ｒ４．５以下の範囲に設定されている。またグレーズ層２の厚さが３０μｍ以上２５０μｍ以下の範囲に設定されている。
このように膨出部２ａを設けることで、保護層５と感熱紙等とが接触したときの単位面積あたりの面圧を大きくすることができ、感熱紙等に対して熱伝達を高めることができる。これにより印刷品質を向上できる。また、グレーズ層２の厚さが３０μｍ以上２５０μｍ以下の範囲に設定されているので、発生したジュール熱を十分蓄えることができ、その後の印字時に必要な発熱素子１９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。
【００１７】
発熱素子１９上に形成された保護層５内には、熱伝導膜１０が配置される。熱伝導膜１０は、発熱素子１９の直上に配置され、発熱素子１９で発生したジュール熱を外部に良好に熱伝導させるために設けられる。
また、熱伝導膜１０は、発熱素子１９の直上の第一保護層５ａに形成される窪み１５を埋めるように配置される。発熱抵抗体層３と電極パターン４を覆って第一保護層５ａを形成すると、発熱素子１９の直上の第一保護層５ａには、窪み１５が形成されてしまう。発熱素子１９は、発熱抵抗体層３のうちの電極パターン４に覆われていない領域であるため、電極パターン４に覆われた領域よりも、第一保護層５ａが電極パターン４の膜厚の分だけ低く形成されてしまうからである。
そして、第一保護層５ａと窪み１５に配置された熱伝導膜１０を覆って第二保護層５ｂが形成される。
【００１８】
熱伝導膜１０は、発熱素子１９の直上の第一保護層５ａに形成される窪み１５を埋めることを主目的とするため、電極パターン４（個別電極４ａおよび共通電極４ｂ）と同一の膜厚、又はそれ以上の膜厚であることが好ましい。
上述したように、窪み１５の深さ（段差の高さ）は、電極パターン４の膜厚と略同一であるから、窪み１５を確実に解消することができる。また、熱伝導膜１０の膜厚を電極パターン４の膜厚よりも厚くした場合には、窪み１５を解消することができるとともに、発熱素子１９で発生した熱を外部に向けて良好に伝導できるようになる。熱伝導膜１０の膜厚を電極パターン４の膜厚よりも厚くすると、発熱素子１９の直上の保護層５が外部に向けて膨出する。このため、保護層５の膨出部分がプリント用紙３２やインクリボン３５に接触し、発熱素子１９で発生した熱がこれらに良好に伝導されるようになる。
【００１９】
熱伝導膜１０を形成する材料としては、熱伝導率の高い材料であることが好ましい。発熱素子１９で発生した熱をプリント用紙３２等に効率よく伝導するためである。
また、製造上の観点から、所定の領域に所定の厚みで配置することが容易な材料であることが好ましい。具体的には、金、銀、銅、アルミニウム等の金属、又はこれらの合金等を用いることができる。なお、熱伝導膜１０を形成する材料としては、金属に限るものではなく、樹脂等の非金属であってもよい。
【００２０】
サーマルヘッド１８は、以下の製造方法により製作される。主に熱伝導膜１０の形成方法の一例を概説する。
まず、公知の製造方法により、アルミナ基板１上に、ガラスグレーズ層２、発熱抵抗体層３、電極４ａ、４ｂ、第一保護層５ａを形成する。
次いで、第一保護層５ａ上に、熱伝導膜形成材料を成膜する。例えば、金、銀、銅、アルミニウム等の金属の場合には、蒸着法やスパッタ法を用いて成膜する。
その後、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程を経て、第一保護層５ａ上に形成された窪み１５に配置された熱伝導膜形成材料のみを残し、熱伝導膜１０を形成する。
なお、熱伝導膜１０は、窪み１５と同一形状、すなわち発熱素子１９と略同一形状であってもよいし、図４に示すように、複数の発熱素子１９の列に沿って帯形に形成してもよい。
そして、最後に、第一保護層５ａ及び熱伝導膜１０を覆うように第二保護層５ｂを形成する。これにより、第一保護層５ａと第二保護層５ｂとからなる保護層５が形成される。また、保護層５の表面が略平坦に形成される。
【００２１】
上記の構成を有するサーマルヘッド１８、昇華型プリンタＰによれば、サーマルヘッド１８の発熱素子１９の表面（保護層５の表面）が略平坦化されるので、印字処理の際に、発熱素子１９とプリント用紙３２等とを密着させることができ、これにより、発熱素子１９で発生した熱がプリント用紙３２等に良好に伝達することができる。
図５に示すように、本実施形態のサーマルヘッド１８、昇華型プリンタＰでは、保護層５の表面に窪み１５が存在する従来技術に比べて、印字の濃度が濃くなっている。発熱素子１９で発生した熱がプリント用紙３２等に良好に伝達していることを示すものである。
このように、本実施形態の昇華型プリンタＰによれば、高品質の印字処理が可能となる。
【００２２】
また、本実施形態のサーマルヘッド１８、昇華型プリンタＰによれば、保護層５の表面にプリント用紙３２やインクリボン３５等のカスが付着、堆積することがないので、プリント用紙３２等を傷付けてしまうという不具合の発生を抑制できる。
【００２３】
【表１】
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表１は、１００枚から１０，０００枚のプリント用紙３２に対して印字処理を行った際に、サーマルヘッド１８への用紙カス等の付着量を観察した結果を表す。
本実施形態のサーマルヘッド１８、昇華型プリンタＰでは、保護層５の表面に窪み１５が存在する従来技術に比べて、カスの付着量が少なくなっている。また、プリント用紙３２に傷が発生することも殆どなく、実用上問題とはならない。
【００２４】
上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００２５】
例えば、上述した実施形態においては、発熱素子１９の直上のみに熱伝導膜１０を配置する場合について説明したが、これに限らない。第一保護層５ａの窪み１５が解消されるのであれば、窪み１５よりも更に広い領域に配置してもよい。
また、必ずしも第二保護層５ｂを配置する必要はない。熱伝導膜１０に保護層５と同様な機能を備えさせることで、第二保護層５ｂを省略することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係る昇華型プリンタＰのプリント部を示す概略構成図である。
【図２】インクリボン３５の例を示す図である。
【図３】サーマルヘッド１８の要部拡大図及び断面図である。
【図４】サーマルヘッド１８の変形例を示す図である。
【図５】本実施形態のサーマルヘッド１８の印字濃度を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
Ｐ…昇華型プリンタ（サーマルプリンタ）
１…アルミナ基板（セラミック基板）
２…ガラスグレーズ層
３…発熱抵抗体層
４…電極パターン
４ａ…個別電極
４ｂ…共通電極
５（５ａ，５ｂ）…保護層
１０…熱伝導層
１５…窪み
１８…サーマルヘッド
１９…発熱素子
【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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