CN108656757B - 热敏打印头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供抗磨损性优异的热敏打印头。热敏打印头(101)包括具有主面(11)的基板(1)、形成于基板(1)的主面(11)侧的电阻体层(4)、用于对电阻体层(4)通电的电极层(3)、和覆盖电阻体层(4)的至少一部分的保护层(6)。保护层(6)具有以碳为主要成分的低密度层(62)和以碳为主要成分且比低密度层(62)的密度高的高密度层(63)。优选保护层(6)的最外层由高密度层(63)构成。
Description
技术领域
本发明涉及热敏打印头。
背景技术
专利文献1公开了热敏打印头的一例。在该现有的热敏打印头中，在基板上形成有玻璃层，在玻璃层上形成有电极层和电阻体层。电极层和电阻体层由保护层覆盖。保护层由例如玻璃构成，在印刷时与记录介质(印刷用纸等)邻接。
近年来，印刷速度的高速化不断发展。此外，随着印刷用纸的多样化，有时会使用纸质较硬的印刷用纸。然而，这些均成为伤害热敏打印头的保护层的重要原因。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7-186429号公报
发明内容
发明想要解决的技术问题
在上述情况下，本发明以提供具有抗磨损性优异的保护层的热敏打印头作为课题之一。
用于解决技术问题的技术方案
根据本发明提供的热敏打印头包括：具有主面的基板；形成于上述主面上的电阻体层；与上述电阻体层电连接的电极层；和在俯视时覆盖上述电阻体层的至少一部分的保护层。上述保护层包括：以碳为主要成分的第1低密度层；和以碳为主要成分且比上述第1低密度层的密度高的第1高密度层。从上述电阻体层观看时，上述第1高密度层配置于比上述第1低密度层靠近外侧。
发明效果
根据上述构成的热敏打印头，保护层包括以碳为主要成分的低密度层和高密度层。在比低密度层靠近外侧配置有密度相对较高的高密度层。该高密度层比低密度层的硬度高，摩擦系数小。因此，保护层具有优异的抗磨损性。
通过参照所附附图进行如下详细说明，根据本发明的技术项目的其他特点和优点会变得更为明晰。
附图说明
图1是表示第1实施方式的热敏打印头的俯视图。
图2是表示上述热敏打印头的一部分的俯视图。
图3是图2的沿Ⅲ-Ⅲ线的截面图。
图4是表示上述热敏打印头的一部分的截面图。
图5是图4的沿V-V线的截面图。
图6是表示第1实施方式的热敏打印头的变形例的截面图。
图7是表示第1实施方式的热敏打印头的另一变形例的截面图。
图8是表示成膜处理装置的一例的图。
图9是表示保护层的截面的照片。
图10是表示保护层的截面的照片。
图11是说明抗磨损加速试验的试验结果的照片。
图12是表示抗磨损加速试验前后的截面轮廓的图。
图13是表示第2实施方式的热敏打印头的一部分的截面图。
图14是表示第3实施方式的热敏打印头的一部分的截面图。
图15是表示第4实施方式的热敏打印头的一部分的截面图。
图16是表示第5实施方式的热敏打印头的一部分的截面图。
图17是表示第6实施方式的热敏打印头的一部分的截面图。
具体实施方式
以下参照附图对各种实施方式进行具体地说明。
图1～图5表示有第1实施方式的热敏打印头101。图1是热敏打印头101的俯视图。图2是表示热敏打印头101的主要部分的俯视图。图3是图2的沿Ⅲ-Ⅲ线的截面图。图4是表示热敏打印头101的主要部分的截面图。图5是图4的沿V-V线的截面图。在这些图中，将与热敏打印头101的主扫描方向(长度方向)平行的方向设为x方向，将与副扫描方向平行的方向设为y方向，将与x方向和y方向两者正交的方向设为z方向(厚度方向)。此外，对于热敏打印头101，将送入印刷介质的方向称“y方向下游侧”，将其反方向称为“y方向上游侧”。关于这些方向的规定在第2实施方式至第6实施方式中相同。
热敏打印头101包括基板1、玻璃层2、电极层3、电阻体层4、保护层5、6和多个驱动IC71。热敏打印头101是装入实施对于热敏纸的印刷的打印机的部件。此种打印机用于例如条码纸或收据的制作，但本发明不限于此。为方便理解，在图1和图2中省略保护层5、6。
基板1由例如Al2O3等的陶瓷构成，例如其厚度被设为0.6～1.0mm。如图1所示，基板1是在x方向上较长地延伸的矩形。基板1在z方向上具有相互朝向相反侧的主面11和背面12(参照图3)。玻璃层2、电极层3、电阻体层4、保护层5、6形成于主面11上。在基板1的背面12可以设置散热部件。散热部件能够利用金属(例如Al)制的板状部件构成。此外，在本发明中，在言明要素或部件等设置于(或形成于等)“主面上”时，不限于这些要素等与该主面直接邻接。即，即使在第1要素在之间隔着其他的第2要素设置于该主面时，也记载为“所述第1要素设置于所述主面上”等。
玻璃层2形成在基板1的主面11的整个面，例如由非晶质玻璃等的玻璃材料构成。玻璃层2能够通过在将玻璃膏厚膜印刷后将其烧制而形成。为了消除基板1的主面11的凹凸而使电极层3容易层叠以及储存在电阻体层4产生的热，设置有玻璃层2。此外，为了电阻体层4的各发热部41(后述)与印刷对象(热敏纸等)准确地相对(隔着保护层5、6邻接)，也可以在玻璃层2设置部分隆起的部分釉层，并在其上配置电阻体层4。作为一例，部分釉层的在yz平面的截面形成为弓形。
电极层3是构成用于对电阻体层4通电的多个路径的层，形成于玻璃层2上。具体而言，电极层3包括共用电极31和多个单独电极35。电极层3由例如添加了铑、钒、铋、硅等作为添加元素的树脂酸Au构成。电极层3能够通过在将树脂酸Au的膏体以规定的图样(即以构成共用电极31和多个单独电极35的方式)厚膜印刷后，对其进行烧制而形成。代替该方式，也可以利用溅射等的薄膜形成技术形成电极层3。或者，电极层3也可以通过层叠多个Au层而构成。电极层3的厚度为例如0.6～1.2μm，但本发明不限于此。与本实施方式不同，电极层3也可以具有在基板1的主面11以外的部分形成的部位。
共用电极31包括多个带状部(第1带状部)32、连结部33、和迂回部34。如图2所示，多个带状部32以相互隔开间隔的方式在x方向等以间距设置，各带状部32从连结部33向y方向上游侧越过电阻体层4延伸。如图2和图3所示，连结部33在x方向上较长地延伸，沿着基板1的一个较长侧缘(y方向下游侧的侧缘)配置。在图示的例子中，连结部33与基板1的该较长侧缘的间隔距离比连结部33的宽度尺寸(在y方向上测得的尺寸)小，但本发明不限于此。连结部33最好可抑制由电阻产生的发热。为此，可以在连结部33的外表面(基板1的相反侧的面)设置由电阻率比连结部33(电极层3)小的原料(例如Ag)形成的带状的辅助电极层。迂回部34从连结部33的一端(在图2中为左端)向y方向上游侧延伸。
多个单独电极35是相对共用电极31成为相反极性的部位，以在x方向上相互隔开间隔的方式等间距地设置。各单独电极35具有带状部(第2带状部)36和接合部37。各第2带状部36在俯视时与电阻体层4交叉并在y方向上较长地延伸，其一端位于相邻的两个第1带状部32之间(除最左端和最右端的第2带状部36以外)。从图2理解可知，第1带状部32与第2带状部36在x方向上交替地配置。在各单独电极35，接合部37设置于第2带状部36的y方向上游侧端部。
电阻体层4具有比电极层3大的电阻率。因此，电阻体层4由例如氧化钌(RuO2)构成。电阻体层4是在玻璃层2上在x方向上延伸的带状。作为一例，电阻体层4能够通过在将含有氧化钌的膏体以规定的图样厚膜印刷后，对其进行烧制而形成。也可以代替该方法，利用溅射等的薄膜形成技术形成电阻体层4。电阻体层4的厚度在厚膜印刷时为例如6μm，在溅射时为例如0.05～0.2μm，但本发明不限于此。电阻体层4以与多个带状部32和36各自的上侧邻接的方式，且以与这些带状部交叉的方式形成。如图2所示，电阻体层4具有多个发热部41，各发热部41是相邻的带状部32与36夹着的部位。各发热部41隔着电极层3被通电而发热，通过该发热在打印介质上形成打印点。
保护层5和6是用于保护电阻体层4和电极层3的层。保护层5(第2保护层)由例如非晶质玻璃构成。该非晶质玻璃的软化点(软化温度)为例如约700℃。如图3所示，保护层5形成于从基板1的下游侧的侧缘(图3中的左侧缘)略微(例如0.1～0.5mm)隔开间隔的位置起至单独电极35的接合部37的跟前为止的区域。由此，保护层5至少覆盖多个发热部41，在本实施方式中覆盖电极层3的大部分。与图3所示的例子不同，也可以使保护层5形成为至基板1的下游侧的侧缘为止。保护层5也可以以例如以下的方式形成。首先，在将玻璃膏以规定的图样厚膜印刷后，对其进行烧制。接着，将该烧制层的表面进行部分磨削。具体而言，在俯视时，上述烧制层具有与电阻体层4重叠的部分。磨削的一个目的是使该部分的高度(从基板1的主面11起的高度)成为期望的尺寸。此时，使磨削工具(例如研磨片)沿着上述烧制层的切削对象位置在y方向上滑动。该研磨操作也可以根据需要重复规定的次数。此外，磨削工具的滑动可以仅向一个方向进行，也可以在相反的两个方向进行。由此，如图5所示，在上述烧制层(进而保护层5)的上表面形成多个与y方向平行的(与x方向正交的)槽5a。该槽5a有助于例如提高保护层5与保护层6的贴合性。此外，为了进一步提供贴合性，也可以不仅对与电阻体层4重叠的部分进行上述研磨操作，而对上述烧制层的其他部分也进行上述研磨操作。研磨后的烧制层的厚度为例如6～8μm，但本发明不限于此。
如图4和图5所示，从例如电阻体层4观看时，保护层6(第1保护层)形成于保护层5的外侧(在图中为上面)。保护层6包括基底层61、至少一个低密度层62和至少一个高密度层63。在本实施方式中，低密度层62和高密度层63分别各设置两层。具体而言，保护层6具有从内侧至外侧依次层叠基底层61、内侧的低密度层62、内侧的高密度层63、外侧的低密度层62和外侧的高密度层63的结构。此外，在本发明中，所谓“内侧”和“外侧”的措辞是用于区分两个同种的密度层彼此(低密度层62彼此，或高密度层63彼此)的用语。因而，例如“外侧的”低密度层62不一定是向保护层6的外部露出的层。此外，也可能存在通过另外的层覆盖“外侧的”高密度层63而将该高密度层63配置于保护层6的内部的情况。在本实施方式中，保护层6形成为在俯视时覆盖包括电阻体层4(发热部41)和除其之外的部分的区域，但本发明不限于此。例如，保护层6也可以形成为在俯视时实质上仅覆盖电阻体层4(进一步仅覆盖各发热部41)。即，保护层6设为覆盖电阻体层4的至少一部分的结构。在本实施方式中，基底层61是为了增强保护层5与内侧的低密度层62的贴合性而设置，由SiN类的材料(例如四氮化三硅：Si3N4)构成。此外，在例如保护层5与内侧的低密度层62能够直接良好地贴合情况下，也可不设置基底层61。
各低密度层62和各高密度层63由以碳为主要成分的原料(碳系材料)构成。在本实施方式中，各层62、63由四面体非晶碳(ta-C)形成。ta-C由于类金刚石镀膜(Diamond-likecarbon，DLC)因而金刚石含有率较高，为例如45～85％(DLC的金刚石含有率为例如25％)。此外，相对于DLC的密度为约2.2g/cm3，ta-C的密度为约2.5～3.3g/cm3。换言之，ta-C是具有高金刚石含有率和高密度的碳系材料。ta-C因金刚石含有率较高，所以硬度(例如35～80GPa)和耐热温度(氮气环境中为例如600～800℃)较高，摩擦系数(例如0.08～0.1)较小。
各低密度层62与各高密度层63相比密度较低，为例如2.5～3.0g/cm3，升华温度为例如350℃(氮气环境中)，维氏硬度为例如2000HV。各低密度层62的厚度为例如200～2000nm。在本实施方式中，作为优选的构成，采用外侧的低密度层62比内侧的低密度层62厚的结构。当然，根据情况也可以将各低密度层62的厚度设为相同，或者也可以设越外侧的低密度层62越薄。另一方面，各高密度层63的密度为例如3.1～3.3g/cm3，升华温度为例如800℃(氮气环境中)，维氏硬度为例如8000HV。各高密度层63的厚度为例如5～50nm。保护层6的最外层为外侧的高密度层63。
上述低密度层62和高密度层63的密度、升华温度和维氏硬度为示例，本发明不限于上述的各值。此外，低密度层62和高密度层63能够代替ta-C而以DLC形成。但是，DLC的升华温度较低而易于石墨化，因此，高密度层63最好由ta-C形成。此外，低密度层62和高密度层63的厚度也不限于上述的值。一般而言高密度层63的内部应力变高，因此，较难形成为较厚。在本实施方式中，通过各低密度层62与各高密度层相比形成为较厚，且进一步低密度层62和高密度层63分别各自交替地层叠两层，而将保护层6的厚度设为期望的厚度。在高密度层63可更厚地形成的情况下，也可相应地使低密度层62更薄地形成。
在本实施方式中，对两个低密度层62和两个高密度层63交替地层叠的情况进行了说明，但各密度层的个数不限于图示的例子。例如，如图6所示，也可以使用低密度层62和高密度层63分别各一个构成层叠体。此外，如图7所示，也可以使用低密度层62和高密度层63分别各四个构成层叠体。即使在图7所示的例子中，低密度层62和高密度层63也从保护层6的内侧向外侧交替地层叠。
低密度层62和高密度层63能够利用图8所示的成膜处理装置9形成。成膜处理装置9通过离子束蒸镀法进行成膜。成膜处理装置9首先通过由来自电源91的电力的电弧放电，在等离子体生成部92生成碳等离子体。并且，利用电磁性空间过滤器93选取等离子体碳离子99，在配置于真空室95内的对象物W上形成ta-C的膜。在本实施方式中，作为对象物W，预先将形成有玻璃层2、电极层3、电阻体层4、保护层5和基底层61的基板1配置于真空室95内，在基底层61的外面依次形成ta-C膜(低密度层62和高密度层63)。成膜处理装置9能够通过改变施加于对象物W的偏置电压而使等离子体碳离子99的能级变化，进而将ta-C膜的密度设为规定的值。例如，能够使偏置电压在两个电压间切换，而使低密度层62和较高的高密度层63交替地形成。在本实施方式中，在切换时偏置电压连续地变化，因此在从低密度层62向高密度层63的边界区域(过渡区域)，密度递增。此外，在从高密度层63向低密度层62的边界区域(过渡区域)，密度递减。低密度层62和高密度层63的成膜方法不限于离子束蒸镀法，也可以通过其他的方法形成低密度层62和高密度层63。
参照图5如上所述，在保护层5的上表面(俯视时与电阻体层4重叠的位置)形成有多个槽5a。受其影响，在保护层6的最外侧的高密度层63的外表面也形成有多个槽6a。槽6a与槽5a同样地形成为在俯视时与y方向平行、即与主扫描方向正交(参照图11的(a)、(b))。
图9和图10是保护层6的截面照片，是利用能量色散X射线光谱测定法(Energydispersive X-ray spectrometry；EDX)所使用的透射电子显微镜(TransmissionElectron Microscope；TEM)拍摄的照片。拍摄是对包括低密度层62和高密度层63分别各四层的保护层6(参照图7)进行的。图9的(a)是由图7的粗线围成的区域A的放大照片。图9的(b)是将图9的(a)的上方进一步放大的照片，图9的(c)是将图9的(a)的下方进一步放大的照片。图10的(a)是将图9的(b)的区域B的部分放大的照片，图10的(b)是将图9的(b)的区域C的部分放大的照片。
如图9和图10所表示般，能够确认低密度层62和高密度层63交替地层叠。低密度层62的厚度为约269～410nm，高密度层63的厚度为约5～6nm。如图9的(c)所示，关于低密度层62，配置于外侧者的厚度(373nm)比配置于内侧者的厚度(269nm)大。此外，在图9的(b)中，两个低密度层62的厚度与规则相反(外405nm＜内410nm)，其属误差的范围。此外，如图9的(c)所表示般，保护层5的外侧面的凹凸明显，但基底层61的外侧面相对平滑。由此，保护层6的外侧面平滑。此外，如图10所表示般，在低密度层62与高密度层63的边界区域形成有与这两层密度不同的层(过渡密度层)。例如，如图10的(a)所示，在下方(内侧)的低密度层62与高密度层63之间形成有第1过渡密度层，在高密度层63与上方(外侧)的低密度层62之间形成有第2过渡密度层。在第1过渡密度层，随着从下方的低密度层62向高密度层63，密度递增。另一方面，在第2过渡密度层，随着从高密度层63向上方的低密度层62，密度递减。
各驱动IC71通过对多个单独电极35选择性通电，而使对应的发热部41选择性发热。如图1和图3所示，在本实施方式中，多个驱动IC71配置于玻璃层2上。在本实施方式中，介于驱动IC71与玻璃层2之间，存在电极层3的一部分和支持玻璃层27(参照图3)。如图2所示，在各驱动IC71形成有多个焊盘72。多个焊盘72经由多个电线73与多个单独电极35的接合部37、或焊盘(形成于玻璃层2的电极层3的一部分)连接。如图1所示，所有驱动IC71利用密封树脂82覆盖。密封树脂82由例如黑色的绝缘性软质树脂构成。在图2和图3中，省略密封树脂82。
如图1所示，在基板1安装有连接器83。热敏打印头101在装入例如打印机时，经由连接器83与打印机主体连接。
接着，对热敏打印头101的作用进行说明。
根据上述实施方式，在保护层5的外侧形成有另外的保护层6。保护层6包括低密度层62和高密度层63分别至少一个。低密度层62和高密度层63由四面体非晶碳(ta-C)形成。ta-C硬度高，摩擦系数小。因而，热敏打印头101的保护层6抗磨损性优异，不易受损。此外，作为保护层6的最外层设置有比低密度层62密度高且抗磨损性更优异的高密度层63。因而，保护层6具有极其优异的抗磨损性。
图11和图12表示热敏打印头101的抗磨损加速试验的结果。试验就如下三种情况进行。(ⅰ)低密度层62和高密度层63分别各两层交替层叠的情况(参照图4)；(ⅱ)低密度层62和高密度层63分别各一层层叠的情况(参照图6)；(ⅲ)代替保护层6层叠SiC的情况。在各情况中均使研磨纸#8000前行了2.0km以确认磨损量。
图11的(a)～(c)与上述(ⅰ)～(ⅲ)的情况分别对应，左侧是拍摄了试验前的表面的状态的照片，右侧是拍摄了试验后的表面的状态的照片。交替地层叠各两层的情况(a)和层叠各一层的情况(b)表面均在试验后磨损，槽6a变为不可见。此外，层叠SiC的情况(c)表面也在试验后磨损而槽变为不可见。
图12的(a)～(c)与上述(ⅰ)～(ⅲ)的情况分别对应，表示试验前后的截面轮廓。D是试验前的截面轮廓，E是试验后的截面轮廓。送纸方向在图中是从左至右的方向。在交替地层叠各两层的情况(a)中，最大磨损了0.74μm。虽未图示，但在前行1.0km之时，最大磨损了0.39μm。层叠各一层的情况(b)中，最大磨损了0.51μm，在前行1.0km之时，最大磨损了0.31μm。层叠SiC的情况(c)中，最大磨损了2.88μm，在前行1.0km之时，最大磨损了1.34μm。关于试验后的磨损量，(ⅰ)的情况是(ⅲ)的情况的约四分之一，(ⅱ)的情况是(ⅲ)的情况的五分之一以下。
如以上所述，交替地层叠各两层的情况(ⅰ)和层叠各一层的情况(ⅱ)相比层叠SiC的情况(ⅲ)，磨损量非常小。(ⅰ)的情况与(ⅱ)的情况差属误差的范围。即，根据该试验，可知磨损量与层叠层数实质上没有关联性。无论如何，保护层6的抗磨损性与层叠SiC的保护层相比非常优异一事明显。
本实施方式的保护层6在高密度层63之外，还包括比高密度层63能够较厚地形成的低密度层62。因此，容易以期望的厚度形成保护层6。此外，通过将低密度层62和高密度层63分别各交替地层叠两层(换言之，将低密度层62和高密度层63的层叠体重叠两个)，能够将保护层6的厚度设为较大。此外，能够通过如图6和图7所示的变形例般对低密度层62的厚度或层叠层数进行调整而容易地对保护层6的厚度进行调整。此外，通过向保护层6的内部至少插入一个高密度层63，能够实现保护层6整体的强度提高。
低密度层62和高密度层63彼此密度不同，但两者均可由ta-C形成。因而，低密度层62和高密度层63的形成能够以一系列的工序进行。例如，在使用图8所示的成膜处理装置9时，能够仅通过切换对对象物W施加的偏置电压而连续地形成低密度层62和高密度层63的层叠体。因而，不需要在中途更换材料或暂时中断工序。因此，能够高效且以短时间形成保护层6。
根据本实施方式，在保护层6的最外侧的高密度层63的外表面形成有多个槽6a。这些槽6a设置于俯视时与电阻体层4重叠的区域，各自以与主扫描方向(x方向)正交的方式延伸。由于此种槽6a的存在，能够抑制热敏纸贴附于保护层6的外表面。
在低密度层62与高密度层63的边界区域，随着从低密度层62向高密度层63，密度和硬度增加，伴随该增加内部应力也可能增加。然而，在本实施方式中，上述密度(进而硬度)递增(即不急剧变化)，因此，内部应力的增加也只是渐进式增加。因此，在低密度层62和高密度层63之间，能够减轻因应力梯度引起的歪斜。
图13～图17表示其它的实施方式。此外，在这些图中，对与上述第1实施方式相同或类似的要素标注相同的附图标记。
图13是表示第2实施方式的热敏打印头102的主要部分的截面图。热敏打印头102的保护层6的构成与第1实施方式的热敏打印头101(参照图4)不同。关于第2实施方式的保护层6，低密度层62和高密度层63分别为一层，且在低密度层62与高密度层63之间具有至少一个中密度层。在图示的例子中，具有两个中密度层，即内侧的中密度层64和外侧的中密度层65。因而，保护层6从内侧向外侧依次层叠有基底层61、低密度层62、内侧的中密度层64、外侧的中密度层65和高密度层63。与第1实施方式时相同，基底层61能够根据情况省略。
两个中密度层64和65与低密度层62和高密度层63同样地可以由ta-C形成。中密度层64和65各自的密度比低密度层62高，比高密度层63低。此外，内侧的中密度层64的密度比外侧的中密度层65的密度低。换言之，保护层6(除基底层61以外)从内侧向外侧，以密度依次变高的方式层叠。此外，关于与密度有关的特性，内侧的中密度层64和外侧的中密度层65各自显示出介于低密度层62与高密度层63之间的特性。内侧的中密度层64和外侧的中密度层65的厚度各自比低密度层62薄，比高密度层63厚。内侧的中密度层64的厚度比外侧的中密度层65厚。即，保护层6(除基底层61以外)的层的厚度从内侧向外侧依次变薄。
在本实施方式中，低密度层62、高密度层63、内侧的中密度层64和外侧的中密度层65均由ta-C形成，此外，高密度层63相比其他层形成于外侧。因而，在本实施方式中也能够起到与第1实施方式同样的效果。此外，在本实施方式中，在低密度层62与高密度层63之间配置有两个中密度层64和65，各中密度层64、65的硬度为低密度层62的硬度与高密度层63的硬度之间的值。因而，能够缓解相邻的两个层之间的内部应力的差，减轻形变。
在本实施方式中，低密度层62与高密度层63之间配置有两个中密度层，但本发明不限于此。配置于低密度层62与高密度层63之间的中密度层也可以是一个，也可以是三个以上。
图14是表示第3实施方式的热敏打印头103的主要部分的截面图。热敏打印头103的保护层6的构成与第1实施方式的热敏打印头101(图1～5)不同。在第3实施方式的保护层6，在第1实施方式的两个高密度层63之外，在基底层61与内侧的低密度层62之间设置有第3高密度层63。
如本实施方式那样，也可以将追加的高密度层63设置于保护层6的内部。此外，在本实施方式中，保护层6的最外层也由高密度层63构成，且在其内侧至少设置有一个低密度层62，因此可起到与第1实施方式相同的效果。
图15是表示第4实施方式的热敏打印头104的主要部分的截面图。热敏打印头104的保护层6的构成与第1实施方式的热敏打印头101(图1～5)不同。第4实施方式的保护层6的最外层由导电性的高密度层63’构成。
导电性高密度层63’通过在高密度层63成膜时掺入例如Ti、Al、N和Ni等而形成。导电性高密度层63’与例如共用电极31电连接。
导电性高密度层63’除具有导电性以外，实质上具有与高密度层63相同的特性。在本实施方式中，导电性高密度层63’相比低密度层62形成于外侧，因此能够起到与第1实施方式相同的效果。进一步，在本实施方式中，高密度层63’具有导电性，因此能够高效释放因保护层6与热敏纸的摩擦而产生的静电。由此，能够抑制热敏纸贴附于保护层6、或纸末(热敏纸的一部分剥离的细微的粉末)附着于保护层6。
在本实施方式中，将最外层的高密度层设为导电性，但本发明不限于此。例如，也可以将由内侧与外侧两个低密度层62夹着的高密度层63设为导电性。此外，在图14所示的热敏打印头103中，也可以将最内侧的高密度层63设为导电性。或者，也可以赋予低密度层62的任一者导电性。此外，也可以追加低密度层62和高密度层63以外的层并对其赋予导电性。
图16是表示第5实施方式的热敏打印头105的主要部分的截面图。热敏打印头105的保护层6的构成与第1实施方式的热敏打印头101(图1～5)不同。第5实施方式的保护层6具有导电层66作为最外层。在图示的例子中，导电层66为金属层。
金属层66由例如氮化铬(CrN)构成，配置于外侧的高密度层63的更外侧。金属层66能够利用例如溅射等的薄膜形成技术形成。金属层66的厚度为例如0.2～1.0μm，但本发明不限于此。金属层66以覆盖外侧的高密度层63的外表面的至少一部分的方式形成。在本实施方式中，金属层66覆盖外侧的高密度层63的外表面整体，但本发明不限于此。金属层66与例如共用电极31电连接。
在本实施方式中，最外层由具有较高的硬度的CrN构成，因此，有助于抑制保护层6的磨损。此外，保护层6包括低密度层62和高密度层63，能够起到与第1实施方式相同的效果。例如，假设即使金属层66的一部分磨损而消失，利用外侧的高密度层63也能够抑制磨损的发展。此外，金属层66的脱模性优异，因此，能够抑制热敏纸的纸末附着于保护层6的外表面。在金属层66与共用电极31电连接时，能够高效地释放因保护层6的外表面与热敏纸的摩擦而产生的静电。由此，能够抑制纸末附着于保护层6的外表面。
在本实施方式中，金属层66覆盖外侧的高密度层63的整个面，但本发明不限于此。纸末因保护层6中的电阻体层4有附着于向z方向侧突出的部分的下游侧近前的趋势。因而，金属层66可以至少形成于该区域，此时，外侧的高密度层63实质上成为最外层。例如，金属层66也可以不形成于保护层6的上述突出部分，在印刷时，记录介质(热敏纸等)与外侧的高密度层63抵接并滑动。
金属层66除CrN以外，也可以由例如TiN、TiC、TiCaN、ZnN等的脱模性较高的金属化合物形成。更一般而言，由比高密度层63难附着纸末的金属或金属化合物形成金属层66即可。
在本实施方式中，在外侧的高密度层63与金属层66的边界区域，有时形成ta-C与CrN并存的层。其原因是，在金属层66的形成工序中，在溅射CrN时，在最外侧的高密度层63的表面混入CrN，其结果是，在上述边界区域形成了ta-C与CrN并存的层。在本发明中，在两个性质不同的层相互层叠时，也可能介于两层之间存在如上所述的并存层。
图17是表示第6实施方式的热敏打印头106的主要部分的截面图。热敏打印头106的保护层6的构成与第5实施方式的热敏打印头105(图16)不同。第6实施方式的保护层6包含两个金属层(导电层)66。具体而言，一个金属层66构成保护层6的最外层。即，该金属层66设置于外侧的高密度层63的更外侧。另一个金属层66设置于保护层6的内部。即，该金属层66设置于外侧的低密度层62与内侧的高密度层63之间。因而，热敏打印头106的保护层6(除基底层61以外)从内侧向外侧依次层叠有内侧的低密度层62、内侧的高密度层63、内侧的金属层66、外侧的低密度层62、外侧的高密度层63、外侧的金属层66。
在本实施方式中，内侧的金属层66与作为最外层的金属层66的结构相同，以相同方法形成。例如，各个金属层66均由CrN构成，通过溅射等的薄膜形成技术形成，厚度为例如0.2～1.0μm。保护层6在由利用图8所示的成膜处理装置9的离子束蒸镀法形成内侧的低密度层62和内侧的高密度层63后，利用溅射等的薄膜形成技术，形成内侧的金属层66。之后，以相同方法(离子束蒸镀法和薄膜形成技术)形成外侧的低密度层62、外侧的高密度层63和外侧的金属层(最外层)66。内侧部的金属层66可以与例如共用电极31电连接，但本发明不限于此。
即使在本实施方式中，也能够起到与第1实施方式和第5实施方式相同的效果。进一步，在本实施方式中，在保护层6的内部配置有金属层66，因此，容易将保护层6的厚度设为较厚。在将内侧的金属层66与共用电极31电连接时，能够释放因保护层6与热敏纸的摩擦而产生的静电。由此，能够抑制纸末附着于保护层6的外表面。在本实施方式中，外侧的金属层66脱模性优异，内侧的金属层66可抑制静电的积存，因此，能够更确实可靠地抑制纸末的附着。
保护层6内部的金属层66的配置位置不限于上述位置。例如，也可以在外侧的高密度层63与外侧的低密度层62之间或内侧的高密度层63与内侧的低密度层62之间形成金属层66。此外，也可以不设置最外层的金属层66，仅设置内侧的金属层66。此时，保护层6(除基底层61以外)从内侧向外侧依次层叠有内侧的低密度层62、内侧的高密度层63、金属层66、外侧的低密度层62和外侧的高密度层63。在此情况下，通过将内部的金属层66与共用电极31电连接，也能够高效地释放静电。
在上述第1至第6实施方式中，对具有保护层6的热敏打印头以厚膜型为例进行了说明。但是本发明的保护层6也能够用于薄膜型的热敏打印头。
本发明所系热敏打印头不限于上述实施方式。本发明所系热敏打印头的各部分的具体结构能够进行各种设计变更。
Claims (19)
1.一种热敏打印头，其特征在于，包括：
具有主面的基板；
形成于所述主面上的电阻体层；
与所述电阻体层电连接的电极层；和
第1保护层，其在俯视时覆盖所述电阻体层的至少一部分，
所述第1保护层包括：
由四面体非晶碳形成的第1低密度层；和
第1高密度层，其由四面体非晶碳形成且比所述第1低密度层的密度高，
从所述电阻体层观看时，所述第1高密度层与所述第1低密度层相比配置于外侧。
2.如权利要求1所述的热敏打印头，其特征在于：
还包括第2高密度层和第2低密度层，所述第2高密度层配置于所述第1低密度层与所述第2低密度层之间。
3.如权利要求2所述的热敏打印头，其特征在于：
所述第1低密度层的厚度比所述第2低密度层的厚度大。
4.如权利要求1所述的热敏打印头，其特征在于：
还包括配置于所述第1低密度层与所述第1高密度层之间的中密度层，所述中密度层以碳为主要成分，密度为所述第1低密度层与所述第1高密度层之间的值。
5.如权利要求4所述的热敏打印头，其特征在于：
所述中密度层包括第1中密度层和第2中密度层，从所述电阻体层观看时所述第1中密度层与所述第2中密度层相比位于外侧，且所述第1中密度层的密度比所述第2中密度层的密度高。
6.如权利要求2所述的热敏打印头，其特征在于：
还包括第3高密度层，从所述电阻体层观看时所述第3高密度层位于所述第2低密度层的内侧。
7.如权利要求1所述的热敏打印头，其特征在于：
所述第1高密度层具有导电性。
8.如权利要求1所述的热敏打印头，其特征在于：
所述第1保护层还具有导电层。
9.如权利要求1所述的热敏打印头，其特征在于：
在所述第1低密度层与所述第1高密度层的边界区域，随着从所述第1低密度层侧向所述第1高密度层侧去密度递增。
10.如权利要求1所述的热敏打印头，其特征在于：
所述第1高密度层的厚度比所述第1低密度层的厚度小。
11.如权利要求1所述的热敏打印头，其特征在于：
所述第1高密度层的厚度为5～50nm。
12.如权利要求1所述的热敏打印头，其特征在于：
所述第1低密度层的厚度为200～2000nm。
13.如权利要求1所述的热敏打印头，其特征在于：
还包括位于所述第1保护层与所述电阻体层之间的第2保护层，所述第1保护层还具有与所述第2保护层邻接的基底层。
14.如权利要求1所述的热敏打印头，其特征在于：
电极层包括共用电极和多个单独电极，
所述共用电极包括：多个第1带状部，其在主扫描方向相互隔开间隔地配置；和连结部，其与这些多个第1带状部连接且在所述主扫描方向上延伸，
所述多个单独电极包括在所述主扫描方向上相互隔开间隔地配置的多个第2带状部，各第2带状部在副扫描方向上延伸，
所述电阻体层是在所述主扫描方向上延伸的带状，
所述多个第1带状部和所述多个第2带状部在所述主扫描方向上交替地配置且与所述电阻体层交叉。
15.如权利要求14所述的热敏打印头，其特征在于：
所述第1保护层具有在俯视时与所述电阻体层重叠的外表面部分，在该外表面部分形成有各自与所述主扫描方向正交的多个槽。
16.如权利要求1所述的热敏打印头，其特征在于：
所述第1保护层还包括由金属或金属化合物构成的金属层。
17.如权利要求16所述的热敏打印头，其特征在于：
所述金属层由氮化金属形成。
18.如权利要求17所述的热敏打印头，其特征在于：
所述金属层由CrN形成。
19.如权利要求16所述的热敏打印头，其特征在于：
所述金属层配置于所述第1保护层的最外侧。
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