(57)【要約】【課題】解像度の高い印刷画像を高速で印刷することができるとともに小型・軽量化を図ることが可能なサーマルヘッド及びこれを用いたサーマルプリンターを提供すること。【解決手段】サーマルヘッド１は、ヘッド基板１１０と、該ヘッド基板１１０の表面に設けられた複数の発熱素子１４５と、各発熱素子１４５にそれぞれ対応して設けられ、対応する発熱素子１４５に選択的に通電させる複数の薄膜トランジスタ１５１とを有し、各発熱素子１４５は、複数の発熱素子１４５が列状に配設されてなる複数の発熱素子列１４５ａを構成し、該複数の発熱素子列１４５ａが、感熱紙Ｓの紙送り方向（Ｚ方向）に並んで配置されている。【選択図】図７
2012206278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッド基板と、
該ヘッド基板の表面に設けられ、通電によって発熱する複数の発熱素子と、
前記複数の発熱素子にそれぞれ対応して設けられ、対応する前記発熱素子に選択的に通電させる複数の薄膜トランジスタと、を有し、
前記複数の発熱素子は、各発熱素子が列状に配設されてなる複数の発熱素子列を構成し、該複数の発熱素子列が、感熱紙の紙送り方向に並んで配置されていることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
前記複数の発熱素子は、ヘッド基板上に、マトリクス状に配設されてい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】
前記複数の発熱素子は、ヘッド基板上に、千鳥配列で配設されてい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４】
前記複数の薄膜トランジスタは、前記ヘッド基板の前記複数の発熱素子が設けられた側と反対側の面に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のサーマルヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のサーマルヘッドと、
前記サーマルヘッドが押圧状態で当接するプラテンと、を備えることを特徴とするサーマルプリンター。
【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サーマルプリンターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
印刷装置の１つとしてサーマルプリンターが知られている。サーマルプリンターは、絶縁性のヘッド基板と該ヘッド基板上に直線的に配置された複数の発熱素子よりなるサーマルヘッドを備えている。サーマルヘッドに配置された発熱素子は、通電により選択的に発熱する。そして、この熱エネルギーが感熱紙に含まれる発色剤と選択的に反応することにより、感熱紙上に種々の情報を印刷する。この印刷方式は、感熱発色方式と呼ばれている。
【０００３】
ここで、サーマルヘッドとしては、具体的には、帯状の発熱体に、多数の個別電極及びコモン電極を互いに対峙するように接続し、各電極間（各発熱素子）に通電することで各発熱素子を選択的に発熱させるものや、個別に設けられた複数の発熱素子を列状に配置し、各発熱素子に接続された一対の電極間に通電することで各発熱素子を選択的に発熱させるものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照。）。これらのサーマルヘッドでは、各発熱素子に接続された一方の電極（個別電極）が、ドライバーＩＣもしくは駆動素子となる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に接続され、これらの動作によって各発熱素子に選択的に電流が流される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−９５６７１号公報
【特許文献２】特開平１１−１６１１９９号公報
【特許文献３】特開平６−６４２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記サーマルヘッドには次のような問題がある。
すなわち、上記サーマルヘッドは、いずれも発熱素子の列が一列であるため、１回のパルス電流の通電で印刷される印刷領域の長さ（紙送り方向での長さ）が、各発熱素子の幅に対応する長さしかない。このため、印刷速度が遅いという問題がある。
また、上記サーマルヘッドのうち、特に、各発熱素子をドライバーＩＣに直接接続する構成では、各発熱素子とドライバーＩＣとの間にそれぞれ配線を設ける必要があるため、配線パターンが複雑であり、また、実装されるドライバーＩＣの数も多い。このため、ヘッド基板上に、各発熱素子の形成領域の他に、配線やドライバーＩＣのための広いスペースを確保しなければならず、どうしてもヘッド基板が大型化し、サーマルヘッドの小型・軽量化を阻む結果となっている。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、解像度の高い印刷画像を高速で印刷することができるとともに小型・軽量化を図ることが可能なサーマルヘッド及びこれを用いたサーマルプリンター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】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明のサーマルヘッドは、ヘッド基板と、該ヘッド基板の表面に設けられ、通電によって発熱する複数の発熱素子と、前記複数の発熱素子にそれぞれ対応して設けられ、対応する前記発熱素子に選択的に通電させる複数の薄膜トランジスタと、を有し、前記複数の発熱素子は、各発熱素子が列状に配設されてなる複数の発熱素子列を構成し、該複数の発熱素子列が、感熱紙の紙送り方向に並んで配置されていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、ヘッド基板上に、複数の発熱素子列が感熱紙の紙送り方向に並んで配設されているため、各発熱素子列に同時にデータ信号の電流を通電したとき、感熱紙の各発熱素子列に対応する領域に同時に印刷が行われ、各発熱素子列の形成領域の幅に発熱素子列の数を乗じた長さの印刷長を得ることができる。このため、発熱素子列が一列である場合に比べて高速で印刷を行うことが可能となる。また、このように複数の発熱素子列が並列して配設されている構成では、各発熱素子列同士で各発熱素子の列方向での位置をずらすことによって、感熱紙の幅方向での解像度を制御することができる。このため、高品質な印刷画像を高速で印刷することが可能となる。
【０００９】
また、発熱素子に通電するための駆動素子として薄膜トランジスタを用いるため、駆動回路を、各発熱素子に対応する複数の薄膜トランジスタと、ゲートドライバー及びソースドライバーと、行列方向に配設された複数の配線によって構成することができる。このような駆動回路は、各発熱素子をドライバーＩＣに直接接続する構成に比べて、配線パターンが単純であり、また、ドライバーの数も少ないため、サーマルヘッドの小型・軽量化及び製造工程の簡易化に貢献することが可能となる。
【００１０】
本発明においては、前記複数の発熱素子は、ヘッド基板上に、マトリクス状に配設されていることが望ましい。
【００１１】
この構成によれば、各発熱素子列に同時にデータ信号を通電したとき、各発熱素子列の形成領域の幅に発熱素子列の数を乗じた長さの印刷長を得ることができる。このため、発熱素子列が一列である場合に比べて高速で印刷を行うことが可能となる。
【００１２】
本発明においては、前記複数の発熱素子は、ヘッド基板上に、千鳥配列で配設されていることが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、隣り合う各発熱素子列同士で、各発熱素子の列方向での位置が半ピッチずれているため、感熱紙の幅方向で高い解像度を得ることができ、斜線や曲線をより滑らかな線で印刷することが可能となる。
【００１４】
本発明においては、前記複数の薄膜トランジスタは、前記ヘッド基板の前記複数の発熱素子が設けられた側と反対側の面に設けられていることが望ましい。
【００１５】
この構成によれば、ヘッド基板の各発熱素子が設けられた面（一方の主面）では、薄膜トランジスタを含めた駆動回路を配設するためのスペースが不要となり、他方の主面では各発熱素子を配設するためのスペースが不要であるため、双方を一方の主面に設ける場合に比べてヘッド基板の面積を削減することができる。これにより、サーマルヘッドの小型・軽量化を図ることが可能となる。
【００１６】
また、この構成では、薄膜トランジスタと発熱素子とがヘッド基板を挟んで上下に設けられることになるため、薄膜トランジスタが、発熱素子からの熱影響を受け難く、安定な動作を行うことができる。これにより、より高品質な印刷画像を得ることが可能となる。
【００１７】
本発明のサーマルプリンターは、上述のサーマルヘッドと、前記サーマルヘッドが押圧状態で当接するプラテンと、を備えることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、本発明のサーマルヘッドを用いているため、高品質な印刷画像を高速で印刷することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のサーマルプリンターの外観構成を示す斜視図。
【図２】カバーフレームが開いた状態のプリンター機構部の斜視図。
【図３】カバーフレームが閉じた状態のプリンター機構部の斜視図。
【図４】プリンター機構部の側断面を示す側断面図。
【図５】サーマルヘッドの取付を説明する側面図。
【図６】本発明のサーマルヘッドの第１実施形態を示す外観斜視図。
【図７】図６に示すサーマルヘッドが備えるヘッド基板の要部拡大平面図。
【図８】図６に示すサーマルヘッドが備える発熱素子及び駆動回路の構成を示すブロック図。
【図９】図６に示すサーマルヘッドが備える発熱素子の配置を示す平面図。
【図１０】本発明のサーマルヘッドの第２実施形態を示す概略縦断面図。
【図１１】本発明のサーマルヘッドが備える発熱素子の他の配置を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係るサーマルプリンター及びサーマルヘッドについて、図に示す実施形態に基づいて説明する。
［第１実施形態］
以下、図１〜図１０を参照しながら、本発明の第１実施形態に係るサーマルプリンター及びサーマルヘッドについて説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
【００２１】
（サーマルプリンターの全体構成について）
本実施形態の印刷装置としてのサーマルプリンターを、図１〜３を参照して説明する。図１は、サーマルプリンターの外観構成を示す斜視図である。図２および図３は、プリンター機構部の外観を示す斜視図であり、図２は、カバーフレームが開いた状態のプリンター機構部の斜視図であり、図３は、カバーフレームが閉じた状態のプリンター機構部の斜視図である。
【００２２】
このサーマルプリンターは、ＰＯＳシステム等に用いられ、レシートやクーポン等を印刷して発行することに適用される。サーマルプリンターは、ロール状の感熱紙を使用して、この感熱紙に情報を印刷する。なお、図１〜図３に示すＸ方向は、印刷される感熱紙の幅方向を示し、Ｚ方向は、サーマルヘッド部での感熱紙の紙送り方向を示し、Ｙ方向は、Ｘ方向およびＺ方向と直交する方向を示す。
【００２３】
図１〜３に示すように、サーマルプリンター１００は、外装ケース部２００と、プリンター機構部３００と、図示しない制御部を有している。
図２および図３に示すプリンター機構部３００は、回路基板等からなる制御部とともに図１に示す外装ケース部２００に収容される。詳しくは、プリンター機構部３００は、樹脂等からなる下ケース２０５に固定され、側面部および後方部は、上ケース２１０に覆われており、そのＹ方向の前方部分は、パネル２１５により覆われている。さらに、プリンター機構部３００の上面は、上部カバー２２０に覆われている。
【００２４】
図２に示すように、プリンター機構部３００は、印刷された感熱紙を切断するための紙カット部２０およびロール状の感熱紙を収納保持するためのロール紙ホルダ３０を備えている。図１に示すパネル２１５の上部にはこの紙カット部２０が配置され、紙カット部２０はカッタカバー２２５で覆われている。このカッタカバー２２５は、図１中矢印Ａ方向にスライドさせて引き出すことができる。
【００２５】
図１に示すように、上ケース２１０の上面のＸ方向の一方の側には、オープンボタン２３０が設けられている。オープンボタン２３０は、図１中矢印Ｂ方向に押し下げられることによって、プリンター機構部３００に設けられたカバーオープンレバー２３５を、支点２４０を中心に回転させることができる。カバーオープンレバー２３５は、図２に示すプリンター機構部３００のカバーフレーム１０のロック機構と係合しており、時計方向に回転されることにより、ロック機構が解除される。さらに、カバーフレーム１０は、上部カバー２２０と結合されている。
【００２６】
そのため、矢印Ｂ方向にオープンボタン２３０を押し下げると、カバーオープンレバー２３５が時計方向に回転されてロック機構が外され、上部カバー２２０が矢印Ｃ方向に開き、ロール紙ホルダ３０が露出する。すなわち、この状態が、図２に示すプリンター機構部３００のカバーフレーム１０が開いた状態である。このようにすることにより、ロール状の感熱紙のセットもしくは取り出しができる。
【００２７】
なお、本実施形態で使用する感熱紙は、発色剤がバインダ等により保持されている発色層からなる印刷面を有し、この印刷面を外面に順次積層され構成されているロール状の感熱紙である。以降、このロール状の感熱紙をロール紙と呼ぶ。
【００２８】
（プリンター機構部について）
次いで、プリンター機構部の詳細を図２〜５を参照して説明する。図４は、プリンター機構部の側断面を示す側断面図である。図５はサーマルヘッドの取付を説明する側面図であり、（ａ）はサーマルヘッドが本体フレームに取り付けられた状態を示す部分側面図、（ｂ）はサーマルヘッドを本体フレームに取り付ける過程を示す部分側面図である。なお、図４および図５に示すＹ方向およびＺ方向は、図１〜３に示すＹ方向およびＺ方向と同一方向である。
図２〜４に示すように、プリンター機構部３００は、本体フレーム６０とカバーフレーム１０と、ロール紙ホルダ３０と、紙カット部２０と、印刷部７０と、を備えている。
【００２９】
図２に示すように、本体フレーム６０は、板金等からなり、Ｚ方向上方およびＹ方向前方に開口を有する略箱型に形成されている。カバーフレーム１０は、本体フレーム６０の上部後方に設けられている。カバーフレーム１０は、本体フレーム６０の後部両側の上端部に設けられた支軸６８を中心として開閉自在に取り付けられている。カバーフレーム１０には、カバーフレーム１０を閉じた際にロール紙との接触を避けるための円弧状の蓋部１５が設けられている。また、本プリンターの設置角度を変える場合、すなわち、例えば縦置きにする場合、この蓋部１５は、ロール紙を受ける保持部材としても機能する。
【００３０】
図２に示すように、ロール紙ホルダ３０は、本体フレーム６０の略箱状に形成された内部の後方に、上記カバーフレーム１０に覆われて設けられている。ロール紙ホルダ３０は、樹脂等により形成され、中央部にロール紙の最大径に相当する略円弧状のくぼみを有し、本体フレーム６０の底部に、略円弧状のくぼみの側面開口が本体フレーム６０の両側面側に向くように取り付けられている。本体フレーム６０の内側の両側面部分は、ロール紙の側面ガイド部として機能する。そのため、ロール紙は、側面を本体フレーム６０の内側の両側面部分に幅方向の動きを規制され、ロール紙ホルダ３０の略円弧状のくぼみに回転自在に保持される。
【００３１】
図３に示すように、紙カット部２０は、本体フレーム６０の前方すなわちカバーフレーム１０の支軸６８とは相対する位置に設けられている。紙カット部２０は、可動刃２１およびその駆動手段が収納されている。可動刃２１は駆動手段により、支点２２を中心に矢印Ｅ方向に回動する。図４に示すように、この可動刃２１とハサミ状に交叉する固定刃２４は、紙カット部２０に対向するようにカバーフレーム１０に配置される。
【００３２】
この固定刃２４と可動刃２１との隙間は感熱紙が通過する紙出口Ｇに連結している。そのため、駆動手段により回動される可動刃２１の刃部と固定刃２４の刃部とがハサミ状に交叉することによって、感熱紙は紙出口Ｇ近傍でカットされる。なお、固定刃２４の上部には、固定刃カバー２５が設けられている。また、感熱紙を切断しない時は、可動刃２１は紙カット部２０の内部に収納されており、可動刃２１の刃部は露出しない。
【００３３】
図４に示すように、印刷部７０は、ロール紙ホルダ３０を始点として紙カット部２０の紙出口Ｇを終点とする感熱紙Ｓの搬送経路Ｄ上の紙カット部２０側に設けられている。図４および図５に示すように、印刷部７０は、プラテン７１とサーマルヘッド１とヘッド保持機構７７とを備えている。サーマルヘッド１は、両側面にヘッド支持軸１０２が設けられている。このサーマルヘッド１の詳細については後述する。ヘッド保持機構７７は、本体フレーム６０に形成された溝部としての切り欠き部６２とヘッド押圧板７２とヘッド押圧板７２に取り付けられるバネ７５とから構成されている。
【００３４】
図５（ｂ）に示すように、切り欠き部６２は、本体フレーム６０の上方に開口を有し、プラテン７１側に溝６２ａが形成され、溝６２ａと対向する位置の上下に溝６２ｂ，６２ｃが形成されている。サーマルヘッド１は、ヘッド支持軸１０２が本体フレーム６０の切り欠き部６２に挿入され、ヘッド支持軸１０２が切り欠き部６２の溝６２ａに係合することによって、本体フレーム６０に取り付けられる。ヘッド押圧板７２は、上下に曲げ部７２ｂ，７２ｃが形成され、圧縮コイルバネであるバネ７５が固定されている。このヘッド押圧板７２は、切り欠き部６２に挿入され、曲げ部７２ｂ，７２ｃがそれぞれ切り欠き部６２の溝６２ｂ，６２ｃに係合する。
【００３５】
このようにすることによって、サーマルヘッド１とヘッド押圧板７２とは、切り欠き部６２の両側に、互いに略平行状態で支持される。ヘッド押圧板７２に固定されるバネ７５は、サーマルヘッド１の背面に当接する。このバネ７５によりサーマルヘッド１はプラテン７１方向に付勢される。
【００３６】
上述のヘッド保持機構７７は、ヘッド押圧板７２に固定されたバネ７５をサーマルヘッド１の背面からずらすことによって、切り欠き部６２から取り外すことができる。サーマルヘッド１もバネ７５からの付勢力がなくなることによって、切り欠き部６２から取り外すことができる。このようにして、サーマルヘッド１は本体フレーム６０に対して、着脱可能に支持される。
【００３７】
図２に示すように、プラテン７１は、ゴム等の弾性部材により円筒形のローラ状に形成され、プラテン軸受７３を介してカバーフレーム１０に回転可能に支持されている。プラテン７１の一方の軸には、プラテン歯車７４が圧入されている。本体フレーム６０には、溝部６４が設けられており、カバーフレーム１０を閉じると、プラテン７１が、サーマルヘッド１の案内斜面部１０４（図４参照）に案内された後、プラテン軸受７３が溝部６４と当接する。さらに、サーマルヘッド１によるプラテン７１への加圧力で、カバーフレーム１０には下向きの力が作用し、プラテン７１の位置が定められる。
【００３８】
以上の構成により、図５（ａ）に示すように、プラテン７１は、感熱紙Ｓの内面Ｓ２の側から感熱紙Ｓをサーマルヘッド１の方向に押圧し、プラテン７１と対向するサーマルヘッド１は、感熱紙Ｓの外面Ｓ１の側から感熱紙Ｓをプラテン７１の方向に押圧して、感熱紙Ｓを挟持する。なお、このとき感熱紙Ｓの外面Ｓ１の表面に、前述の発色層が形成されている。
【００３９】
また、図２に示すように、本体フレーム６０の側面には、プラテン７１を回転駆動させるための紙送りモータ６６と紙送り伝達歯車６７とが設けられている。上述のように、プラテン７１が本体フレーム６０の溝部６４に位置決めされることによって、プラテン歯車７４と紙送り伝達歯車６７とが噛み合い、紙送りモータ６６からの動力がプラテン７１へ伝達される。
【００４０】
上述の構造を有するサーマルプリンター１００は、上部カバー２２０と連結するカバーフレーム１０を開き感熱紙Ｓからなるロール紙Ｒをセットして、感熱紙Ｓを紙出口Ｇまで引き出し、上部カバー２２０と連結するカバーフレーム１０を閉じることによって、感熱紙Ｓはプラテン７１とサーマルヘッド１との間にセットされる。そして、紙送りモータ６６を起動しプラテン７１を回転させて感熱紙Ｓを送りながら、サーマルヘッド１のマトリクス状に配置された発熱素子に選択的に通電して発熱素子を発熱させることによって、感熱紙Ｓに所定の情報を印刷することができる。
【００４１】
（サーマルヘッドについて）
次いで、サーマルヘッド１について、図６〜図９を参照して説明する。図６は、サーマルヘッドの外観斜視図、図７は、図６に示すサーマルヘッドが備えるヘッド基板の要部拡大平面図、図８は、図６に示すサーマルヘッドが備える発熱素子及び駆動回路の構成を示すブロック図、図９は、図６に示すサーマルヘッドが備える発熱素子の配置を示す平面図ある。なお、図９では、説明を分り易くするため、ゲートドライバー１５２及びソースドライバー１５３、走査線１５４及びデータ線１５５を省略している。また、図６、７、９に示すＸ方向およびＺ方向は、図１〜図３に示すＸ方向およびＺ方向と同一方向であり、感熱紙に印刷された印刷画像において、感熱紙の紙送り方向（Ｚ方向）での長さを「印刷長」と言う場合がある。
【００４２】
図６に示すように、サーマルヘッド１は、放熱板１０６とヘッド支持軸１０２と基板としてのヘッド基板１１０とＦＰＣ１０８とを有している。
ヘッド基板１１０は、長矩形形状を呈しており、その一方の主面に、複数の発熱素子１４５及び各発熱素子１４５を選択的に発熱させる駆動回路が設けられている（図８参照）。発熱素子１４５の配置及び駆動回路の構成については、後に詳述する。
【００４３】
ヘッド基板１１０の基端側の側縁には外部接続端子が設けられ、この外部接続端子にＦＰＣ１０８の出力端子が接続されている。また、ＦＰＣ１０８の入力端子は、サーマルプリンター１００の各部の動作を制御する制御部（図示せず）に接続されており、制御部から出力された印刷データ等の入力信号や駆動電流等が、ＦＰＣ１０８を介して駆動回路に出力されるようになっている。
【００４４】
放熱板１０６は、アルミニウム等の引き抜き材で形成され、ヘッド基板１１０が放熱板１０６の係止面１０６ａに両面粘着テープ等で貼り付けられている。
【００４５】
放熱板１０６のヘッド基板１１０のＺ方向上方には、案内斜面部１０４が放熱板１０６の長手方向にわたって形成されている。この案内斜面部１０４は、図４に示すカバーフレーム１０を閉じる際に、プラテン７１を滑動させて所定の位置まで案内する。この際、案内斜面部１０４の傾斜は、プラテン７１がヘッド基板１１０と衝突しないような所定の角度を有している。また、案内斜面部１０４の斜面は、この案内斜面部１０４に近接して付設されたヘッド基板１１０と略同じ高さになるように設定されている。ヘッド支持軸１０２は円柱状の丸ピンであり、放熱板１０６の左右の側面部に設けられた穴部に圧入されている。
【００４６】
サーマルヘッド１では、このように複数の発熱素子１４５が配列してなる列（発熱素子列１４５ａ）が、感熱紙Ｓの紙送り方向（Ｚ方向）に並んで複数配設されている。そのため、各発熱素子列１４５ａに同時にデータ信号を通電したとき、感熱紙Ｓの各発熱素子列１４５ａに対応する領域に同時に印刷を行われ、各発熱素子列１４５ａの形成領域の幅ｗに発熱素子列１４５ａの数を乗じた長さの印刷長を得ることができる。このため、発熱素子列が一列である場合に比べて高速で印刷を行うことが可能となる。
【００４７】
次に、ヘッド基板１１０と、該ヘッド基板１１０上に設けられた発熱素子１４５、駆動回路の構成について説明する。
ヘッド基板１１０は、平面視で長矩形形状をなした板体である。ヘッド基板１１０の構成材料としては、発熱素子１４５の発熱に対して耐熱性を有する絶縁基板が用いられる。具体的には、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化ケイ素等よりなるセラミックス基板、石英ガラス、ソーダガラス、結晶性ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス等よりなるガラス基板、ポリイミド樹脂等の耐熱性樹脂よりなる樹脂基板等が挙げられる。
【００４８】
このうち、ガラス基板は、表面平坦性が高いため、その表面に薄膜トランジスタ１５１や配線１５４、１５５を高密度に精度良く形成することができるとともに、一枚の大型ガラス基板から多数のガラス基板（ヘッド基板）を切り出すことができるため、ヘッド基板１１０を生産性良く得られるという利点がある。一方、樹脂基板は、孔開け加工等の加工を容易に行うことができるため、例えば、後述する第２実施形態のように、ヘッド基板１１０に貫通電極１５６を設ける構成の場合に有利となる。
【００４９】
図６〜図９に示すように、ヘッド基板１１０には、その一方の主面に、複数の発熱素子１４５と、各発熱素子１４５に対応するように設けられた発熱（発熱抵抗体）１４０と、個別電極１５０と、薄膜トランジスタ１５１と、各発熱素子１４５に共通して設けられたゲートドライバー１５２及びソースドライバー１５３と、走査線１５４及びデータ線１５５、コモン配線１５９を有している。このサーマルヘッド１では、個別電極１５０、薄膜トランジスタ１５１、ゲートドライバー１５２、ソースドライバー１５３、走査線１５４、データ線１５５、コモン配線１５９が各発熱素子１４５に選択的に電流（データ信号）を通電する駆動回路を構成する。
【００５０】
各発熱素子１４５は、発熱体１４０と、薄膜トランジスタ１５１のドレインに接続された個別電極１５０と、個別電極１５０と対向するコモン配線１５９と、で規定される。また、各発熱素子１４５では、駆動回路から選択的に個別電極１５０に供給されるデータ信号の通電によって、個別電極１５０と対向するコモン配線１５９とに囲まれる領域の発熱体１４０に電流が流れ、選択的に発熱し、その熱エネルギーによって感熱紙Ｓの該発熱素子１４５に対応する領域を発色させる発熱ドットして機能する。
【００５１】
発熱体１４０は、それぞれ平面視で略矩形状をなし、ヘッド基板１１０のプラテン７１との接点付近にマトリクス状に配設されている。これにより、本実施形態では、図９に示すように、ヘッド基板１１０の長手方向に沿って発熱素子１４５の列を成し、各発熱素子列１４５ａに含まれる発熱素子１４５同士が、発熱素子列１４５ａに直交する方向（感熱紙Ｓの紙送り方向、Ｚ方向）に一列に並んで配設されている。
【００５２】
発熱体１４０の材料としては、通電によってジュール熱を効率良く発生する発熱抵抗体を用いることができる。そのような発熱抵抗体としては、鉄−クロム−アルミ系金属、ニッケル−クロム系金属、白金、モリブデン、タンタル等の高融点金属発熱体、炭化珪素、モリブデン−シリサイド、カーボン等の非金属発熱体等が挙げられる。
【００５３】
発熱体１４０の角部（図７における右上の角部）には、それぞれ薄膜トランジスタ１５１が設けられている。
各薄膜トランジスタ１５１は、各発熱素子１４５に個別に通電させる駆動素子として機能する。この薄膜トランジスタ１５１は、本実施形態ではボトムゲート型ＴＦＴとして構成されており、ゲート電極１５１Ｇと、ゲート電極１５１Ｇ上にゲート絶縁層を介して設けられた半導体層と、半導体層上に設けられ、互いに分離して設けられたソース電極１５１Ｓおよびドレイン電極１５１Ｄとを有している。なお、薄膜トランジスタ１５１はトップゲート型ＴＦＴであっても構わない。
【００５４】
ゲート電極１５１Ｇ、ソース電極１５１Ｓおよびドレイン電極１５１Ｄの構成材料としては、公知の電極材料であれば、種類は特に限定されるものではない。具体的には、Ｃｒ、Ａｌ 、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｃｏまたはこれらを含む合金のような金属材料、およびそれらの酸化物等を用いることができる。
【００５５】
半導体層の構成材料としては、例えばアモルファスシリコン、高温ポリシリコン、低温ポリシリコンのようなシリコン材料等が挙げられる。中でも、低温ポリシリコンは、比較的高い電子移動度が得られるとともに、結晶化のための処理温度が低いため、ヘッド基板１１０としてガラス基板を用いる場合に、石英ガラス基板以外の比較的安価なガラス基板を用いることができるという利点がある。
【００５６】
複数の走査線１５４及び複数のデータ線１５５は互いに直交して設けられ、これら走査線１５４とデータ線１５５によって区画された各領域に前述の各発熱素子１４５が配置され、これら走査線１５４とデータ線１５５との各交点付近に前述の各薄膜トランジスタ１５１が配置されている。そして、薄膜トランジスタ１５１が有するゲート電極１５１Ｇは走査線１５４に、ソース電極１５１Ｓはデータ線１５５に、ドレイン電極１５１Ｄは個別電極１５０に、それぞれ接続されている。
【００５７】
各走査線１５４及び各データ線１５５は、例えば導電性金属を蒸着、スパッタリングなどによって成膜し、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングすることで形成される。導電性金属としては、ゲート電極１５１Ｇ等で用いる導電性金属と同様のものを挙げることができる。
【００５８】
また、各走査線１５４の一端側には、各データ線１５５と並列した状態でゲートドライバー１５２が配設され、該ゲートドライバー１５２に各走査線１５４が接続されている。また、各データ線１５５の一端側には、各走査線１５４と並列した状態でソースドライバー１５３が配設され、該ソースドライバー１５３に各データ線１５５が接続されている。
このうち、ゲートドライバー１５２は、各走査線１５４を介して、各薄膜トランジスタ１５１のゲート電極１５１Ｇに選択電圧を供給し、ソースドライバー１５３は、各データ線１５５を介して、薄膜トランジスタ１５１のソース電極１５１Ｓにデータ（電圧）を供給する。
【００５９】
このようなサーマルヘッド１では、１本あるいは複数本の走査線１５４に選択信号（選択電圧）を供給すると、この選択信号（選択電圧）が供給された走査線１５４に接続されている薄膜トランジスタ１５１がＯＮとなる。
これにより、かかる薄膜トランジスタ１５１に接続されているデータ線１５５と発熱素子１４５とは、実質的に導通する。このとき、データ線１５５に所望のデータ信号を供給した状態であれば、このデータ信号によって発熱素子１４５に電流が流れ、該発熱素子１４５が発熱する。この熱エネルギーによって感熱紙Ｓの発熱素子１４５に対応する領域が発色する。
【００６０】
一方、この状態から、走査線１５４への選択信号（選択電圧）の供給を停止すると、薄膜トランジスタ１５１はＯＦＦとなり、かかる薄膜トランジスタ１５１に接続されているデータ線１５５と発熱素子１４５とは非導通状態となる。これに応じて、発熱素子１４５の発熱が止まり、発熱素子１４５に残った熱は速やかに放熱板１０６に放熱される。
【００６１】
したがって、走査線１５４への選択信号の供給および停止、あるいは、データ線１５５へのデータの供給および停止を適宜組み合わせて行うことにより、各発熱素子１４５を、選択的に発熱させることができ、これによって、感熱紙Ｓに所望の画像（情報）を印刷することができる。
【００６２】
以上のような構成のサーマルヘッド１によれば、ヘッド基板１１０上に、各発熱素子１４５がマトリクス状に配置されているため、各発熱素子列１４５ａに同時にデータ信号を通電することによって、各発熱素子列１４５ａの形成領域の幅ｗに発熱素子列１４５ａの数（本実施形態では３列）を乗じた長さの印刷長を得ることができる。このため、発熱素子列が一列である場合に比べて高速で印刷を行うことが可能となる。
【００６３】
また、発熱素子１４５に通電する駆動素子として薄膜トランジスタ１５１を用いるため、駆動回路を、各発熱素子１４５対応する複数の薄膜トランジスタ１５１と、ゲートドライバー１５２及びソースドライバー１５３と、行列方向に配設された複数の配線１５４、１５５によって構成することができる。このような駆動回路は、各発熱素子１４５をドライバーＩＣに直接接続する構成に比べて、配線パターンが単純であり、また、ドライバーＩＣの数も少ないため、サーマルヘッド１の小型・軽量化及び製造工程の簡易化に貢献することができる。
【００６４】
したがって、このようなサーマルヘッド１を備えるサーマルプリンター１００は、高品質な画像を高速で印刷することが可能である。
また、サーマルヘッド１が小型・軽量であることにより、サーマルプリンター自体の小型・軽量化を図ることが可能となる。
【００６５】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係るサーマルヘッド及びサーマルプリンターについて説明する。
図１０は、本発明のサーマルヘッドの第２実施形態を示す概略縦断面図である。なお、図１０に示すＸ方向およびＹ方向は、図１〜図３に示すＸ方向およびＹ方向と同一方向である。
第２実施形態のサーマルプリンター１００が備えるサーマルヘッド１は、各発熱素子１４５に選択的通電する駆動回路が、ヘッド基板１１０の各発熱素子１４５が形成された側と反対側に設けられている以外は、前記第１実施形態と同様の構成とされている。なお、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６６】
すなわち、第２実施形態では、図１０に示すように、各発熱素子１４５はヘッド基板１１０の一方の主面に配設され、各発熱素子１４５に対応する各薄膜トランジスタ１５１と、ゲートドライバー１５２及びソースドライバー１５３、各走査線１５４及び各データ線１５５は、ヘッド基板１１０の他方の主面に設けられている。そして、各発熱素子１４５と、これに対応する各薄膜トランジスタ１５１のドレイン電極１５１Ｄとが、ヘッド基板１１０に設けられた貫通電極１５６を介して電気的に接続されている。
ここで、貫通電極１５６は、ヘッド基板１１０にエッチング等によって貫通孔を形成し、該貫通孔内に導電性金属材料を充填することによって形成されたものである。
【００６７】
この第２実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。
また、第２実施形態のサーマルヘッド１では、特に、駆動回路を構成する薄膜トランジスタ１５１、ゲートドライバー１５２、ソースドライバー１５３、走査線１５４、データ線１５５がヘッド基板１１０の各発熱素子１４５が形成された面と反対側の面（他方の主面）に設けられていることにより、ヘッド基板１１０の一方の主面では駆動回路の配設するためのスペースが不要となり、他方の主面では各発熱素子１４５を配設するためのスペースが不要であるため、双方を一方の主面に設ける場合に比べてヘッド基板１１０の面積を削減することができる。このため、サーマルヘッド１を、さらに小型・軽量化することが可能となる。
また、薄膜トランジスタ１５１と発熱素子１４５とがヘッド基板１１０を挟んで上下に設けられることになるため、薄膜トランジスタ１５１が、発熱素子１４５からの熱影響を受け難く、安定な動作を行うことができる。これにより、より高品質な印刷画像を得ることが可能となる。
【００６８】
ここで、本実施形態では、ヘッド基板１１０として樹脂基板を用いるのが望ましい。樹脂基板は、エッチング加工によって貫通孔を容易に形成することができるため、本実施形態のサーマルヘッド１を容易に得ることが可能となる。
【００６９】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例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。
【００７０】
例えば、前記各実施形態においては、各発熱素子１４５をマトリクス状に配置したが、図１１に示すように、隣り合う各発熱素子列１４５ａ同士で、各発熱素子１４５の列方向での位置が半ピッチずれるような配置、すなわち千鳥配列としても構わない。これにより、サーマルヘッド１の幅方向での解像度が高くなり、斜線や曲線をより滑らかな線で印刷することが可能となる。
【符号の説明】
【００７１】
１…サーマルヘッド、７１…プラテン、１００…サーマルプリンター、１１０…ヘッド基板、１４５…発熱素子、１４５ａ…各発熱素子列、１５１…薄膜トランジスタ、１５６…貫通電極、Ｓ…感熱紙
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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