JP2006335002A

JP2006335002A - サーマルヘッド

Info

Publication number: JP2006335002A
Application number: JP2005164520A
Authority: JP
Inventors: Takehisa Arai; 毅久荒井
Original assignee: Fujifilm Holdings Corp
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2006-12-14

Abstract

【課題】記録紙の光沢低下防止と、ゴミ抜け性向上とを両立する。
【解決手段】サーマルヘッド２１には、記録紙１１と当接する保護膜３０のうち記録方向下流部分に粗面部３４が形成されている。粗面部３４は、保護膜３０を形成する際に記録方向下流側の電極２９の厚みに起因して生じる段差を研磨ローラ３２により研磨し、段差が０．１μｍ以下であり、かつ、保護膜３０の表面の中心線平均粗さが０．０５μｍ〜０．１μｍの範囲となるように形成される。段差を研磨することで、ゴミ抜け性を向上できる。また、粗面部３４の表面粗さは一般的なサーマルヘッドの表面粗さよりも粗く、記録紙１１の保護層と保護膜３０との密着面積が小さくなっているため、保護層が保護膜３０に付着して剥がれしまうといったことがなく、記録紙１１の光沢低下を防止できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ヘッド基板上に設けられ、主操作方向へ延びる部分グレーズ層と、この部分グレーズ層上に設けられ、主操作方向と直交する記録方向の上流側及び下流側のそれぞれに電極が形成された発熱素子と、部分グレーズ層及び発熱素子を覆う保護膜とを備え、熱記録材料を記録方向に移動させながら前記発熱素子を発熱して熱記録を行うサーマルヘッドに関するものである。

カラー感熱記録紙に対してサーマルヘッドにより画像を熱記録するカラー感熱プリンタが知られている。カラー感熱記録紙は、支持体上にシアン感熱発色層、マゼンタ感熱発色層、イエロー感熱発色層が順に形成されており、イエロー感熱発色層の上には透明な保護層が設けられている。この保護層は感熱発色層を保護するとともに記録紙表面に光沢を与えてプリント画質を高める役割を果たしている。

サーマルヘッドは、アルミナやセラミックの素材からなるヘッド基板上に、シリンドリカル状に突出した部分グレーズ層が設けられている。また、部分グレーズ層上には、サーマルヘッドの記録方向の上流側及び下流側のそれぞれに電極が形成された発熱素子が配置され、さらに、この発熱素子が保護膜によって覆われている。カラー感熱プリンタでは、サーマルヘッドを圧接させた状態でカラー感熱記録紙を搬送しながら発熱素子を発熱させて画像の熱記録を行う。

しかし、カラー感熱記録紙が加熱されると、記録紙の保護層が加熱によって軟化する。そして、保護層が軟化した状態ではカラー感熱記録紙がサーマルヘッドから離れるときに、保護層の一部がヘッド下流の保護膜上に付着したまま剥げ落ちたり、保護層に毛羽立ちが生じて記録紙表面に不規則で微細な凹凸が形成され、記録紙表面の光沢度が低下してしまうといった問題があった。

このため、発熱素子よりも記録方向の下流側に位置する保護膜の表面に、上流側に位置する保護膜の表面よりも表面粗さが粗い粗面部を形成したサーマルヘッドがある（下記特許文献１参照）。このサーマルヘッドによれば、粗面部において記録材紙と保護膜との密着面積を小さくし、カラー感熱記録紙が高温に加熱されることによる光沢の低下を抑えることができる。

また、サーマルヘッドは、発熱素子の電極部分の厚みにより、発熱素子の上流側と下流側に段差が生じ、同様の段差が保護膜にも発生する。そして、この段差部分に、ゴミが引っ掛かってしまうといった問題があった。このため、表面を研磨して段差を減少させることでゴミ抜け性を向上させたサーマルヘッドもある（下記特許文献２参照）。
特開２００３−２６６７５３号公報特開平５−１６２３５３号公報

しかしながら、従来は、記録紙の光沢低下を防止するために粗面部を形成しても、サーマルヘッドに段差があるとゴミ抜け性が悪く、また、ゴミ抜け性を向上させるために研磨を行うと、記録材紙と保護膜との密着面積が大きくなってしまい記録紙の光沢低下を招いてしまっていた。

本発明は、記録紙の光沢低下防止と、ゴミ抜け性向上とを両立できるサーマルヘッドを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のサーマルヘッドは、発熱素子よりも記録方向下流側に位置する保護膜の表面に、段差を０．１μｍ以下にする段差研磨処理と、表面粗さを０．０５μｍ〜０．１μｍの範囲で記録方向上流側の保護膜の表面粗さよりも粗くする粗面処理とが施されていることを特徴としている。

前記段差研磨処理及び粗面処理は、前記発熱素子よりも記録方向下流側に位置する保護膜の表面を、１つの研磨ローラによる１回の研磨によって行われることが好ましい。

本発明のサーマルヘッドによれば、発熱素子よりも記録方向下流側に位置する保護膜の表面に、段差を０．１μｍ以下にする段差研磨処理と、表面粗さを０．０５μｍ〜０．１μｍの範囲で記録方向上流側の保護膜の表面粗さよりも粗くする粗面処理とを施したので、記録紙の光沢低下防止と、ゴミ抜け性向上とを両立できる。

また、１つの研磨ローラにより前記発熱素子よりも記録方向下流側に位置する保護膜の表面を研磨することによって、段差研磨処理及び粗面処理を行えば、各処理を別個に行う場合と比較して製造コストを抑えることができる。

図１に、本発明を適用したカラー感熱プリンタの概略的な構成図を示す。カラー感熱プリンタ（以下、プリンタと称する。）５は、各部がコントローラ１０と接続され、コントローラ１０によって、統括的に制御される。

プリンタ５には、長尺のカラー感熱記録紙（以下、記録紙と称する。）１１をロール形態にした記録紙ロール１２がセットされる。記録紙１１は、周知のように、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー）の各色に発色する感熱発色層が支持体上に順に層設されたものであり、さらに、イエロー感熱発色層の上には透明な保護層が設けられている。各感熱発色層は、上層側のイエロー感熱発色層の記録温度が最も低く、下層側のシアン感熱発色層の記録温度が最も高い。

また、深層の感熱発色層を加熱する際に上層の感熱発色層の未発色部分が発色しないように、イエロー及びマゼンタの各感熱発色層には、それぞれ特有な波長域の光による光定着性が付与されており、これら各感熱発色層は、画像が熱記録された後、それぞれの波長の光が照射されることにより光定着される。イエロー感熱発色層は、発光ピークの波長が約４２０ｎｍの青紫色の光であるイエロー定着光が照射されると発色能力を消失し、マゼンタ感熱発色層は、発光ピークの波長が約３６５ｎｍの近紫外線であるマゼンタ定着光が照射されると発色能力を消失する。

給紙ローラ１３は、記録紙ロール１２と当接してこれを回転させることで、記録紙１１を搬送路へ引き出す。引き出された記録紙１１は、搬送ローラ対１４、１５によって、記録紙１１を記録紙ロール１２から搬送路へ送り出す記録方向、及び、記録紙ロール１２へ巻き戻す戻し方向に往復搬送される。

記録紙１１の搬送路上には、サーマルヘッド２１と、このサーマルヘッド２１と対向する位置に配置され、記録紙１１を裏面から支持するプラテンローラ２２が配置されている。サーマルヘッド２１は、プラテンローラ２２上で記録紙１１に圧接する圧接位置と、プラテンローラ２２から上方に離れる退避位置との間で揺動自在に設けられ、プリント時には圧接位置に移動される。

図２に示すように、サーマルヘッド２１は、アルミナ製のヘッド基板２５上にグレーズドガラスをシリンドリカル状に形成した部分グレーズ層２６を有する。部分グレーズ層２６は、記録方向と直交する主操作方向（記録紙の幅方向）に長く形成されている。また、部分グレーズ層２６上には、発熱抵抗体２７と、この発熱抵抗体２７の記録方向上流側と下流側のそれぞれに配置される電極２８、２９とが設けられており、これらが保護膜３０で覆われている。

プリント時には、電極２８、２９間へ通電することで発熱抵抗体２７が発熱される。そして、この熱が保護膜３０を介して記録紙１１に伝達される。プリンタ５は、サーマルヘッド２１の発熱量をコントロールすることによって記録紙１１の各感熱発色層を選択的に加熱し、イエロー、マゼンタ、シアンの各色の画像を熱記録する。画像の熱記録は、記録紙１１を記録方向に移動させながら１ラインずつ行われる。

しかし、図３（Ａ）に示すように、発熱抵抗体２７及び電極２８、２９上に保護膜３０を形成した時点においては、電極２８、２９の厚みに起因して、保護膜３０の表面に段差が生じてしまう。そして、発熱抵抗体２７の中心よりも記録方向下流側の段差にゴミが溜まってしまうといった問題があった。また、発熱抵抗体２７の中心よりも記録方向下流側において、保護膜３０の表面が平滑であると、加熱によって軟化した記録紙１１の保護層が保護膜３０に吸着して剥がれ、記録紙１１の光沢が低下してしまうといった問題があった。

このため、サーマルヘッド２１には、図３（Ｂ）に示すように、発熱抵抗体２７の中心よりも記録方向下流側の段差を研磨ローラ３２によって研磨することで形成された粗面部３４（図２参照）が設けられている。研磨ローラ３２は、段差を減少させるとともに、所望の表面粗さを得られるようにその仕様が決定されており、粗面部３４は、段差が０．１μｍ以下であり、かつ、保護膜３０の表面の中心線平均粗さが０．０５μｍ〜０．１μｍの範囲となるように形成される。

一般に、サーマルヘッドおける電極の厚み、すなわち、段差の厚みは１μｍであり、また、保護膜の中心線平均粗さは０．０１μｍ〜０．０５μｍである。このため、段差を減少させ、表面粗さを粗くした粗面部３４を設けることにより、ゴミ溜まりの防止、並びに、記録紙１１の光沢低下の防止ができる。なお、１つの研磨ローラによる研磨にて、段差を減少させる処理と、表面粗さを粗くする処理を同時に施す例で説明をしたが、段差を減少させる処理と、表面粗さを粗くする処理とを別個のローラによって行うこともできる。

このサーマルヘッド２１の記録方向下流側には、光定着器４１が配置されている。光定着器４１は、イエロー定着光を放射するイエロー定着ランプ４３と、マゼンタ定着光を放射するマゼンタ定着ランプ４５とからなる。イエロー定着ランプ４３は、発光波長のピークが約４２０ｎｍ付近にある蛍光ランプであり、記録済みのイエロー感熱発色層を光定着させる。マゼンタ定着ランプ４５は、発光波長のピークが約３６５ｎｍ付近にある蛍光ランプであり、記録済みのマゼンダ感熱発色層を光定着させる。熱記録及び光定着が終了した記録エリアは、図示しないカッタ装置により１枚のシートにカットされて、プリンタ５外へ排紙される。

以下、上記構成による本発明の作用について説明する。プリントが開始されると、給紙ローラ１３により給紙が行われる。給紙により搬送路上に引き出された記録紙１１は、搬送ローラ対１４、１５によって記録方向に搬送される。サーマルヘッド２１の下方に記録紙１１の記録エリアの先端部が到達すると、サーマルヘッド２１が圧接位置に移動する。そして、サーマルヘッド２１は、記録紙１１のイエロー感熱発色層を加熱して、イエロー画像の熱記録を行う。この熱記録は、記録紙１１を記録方向へ搬送しながら１ラインずつ行われる。

イエロー画像が記録された記録紙１１の記録エリアは、光定着器４１へ向けて搬送され、イエロー定着ランプ４３からのイエロー定着光によりイエロー画像の光定着が行われる。イエロー画像の記録と定着が完了すると、サーマルヘッド２１が退避位置へ移動するとともに、記録紙１１が戻し方向へ搬送される。

記録エリアの先端部がサーマルヘッド２１の下方に到達すると、サーマルヘッド２１が圧接位置へ移動されるとともに、記録紙１１の搬送方向が再び反転され記録方向へ向けて記録紙１１が搬送される。そして、この記録方向への搬送の間にサーマルヘッド２１によるマゼンダ画像の熱記録と、マゼンダ定着ランプ４５によるマゼンダ画像の光定着が行われる。

同様に、マゼンダ画像の記録と定着が完了すると、記録エリアの先端部がサーマルヘッド２１の下方に到達するまで記録紙１１が巻き戻された後、搬送方向が反転され記録方向へ記録紙１１がされる。そして、この搬送の間にシアン画像の熱記録が行われる。このように記録紙１１の記録エリアにイエロー、マゼンダ、シアンの各色の画像が面順次に記録されることでフルカラー画像がプリントされる。

画像の熱記録時にはサーマルヘッド２１が高温に達し、記録紙１１の保護層が軟化するが、サーマルヘッド２１には、記録紙１１と当接する保護膜３０のうち記録方向下流部分に粗面部３４が形成されており、記録紙１１と保護膜３０との密着面積が小さくなっている。このため、保護層が保護膜３０に付着して剥がれしまうといったことがなく、記録紙１１の光沢低下を防止できる。また、粗面部３４は、保護膜３０の段差を研磨することによって形成されているので、ゴミ抜け性もよい。

なお、上記実施形態では、１つのサーマルヘッドを用い、記録紙を３回往復搬送することでフルカラー画像をプリントしているが、これに限られず、３つのサーマルヘッドにより記録紙を一方向にのみ搬送するようにした３ヘッド１パス方式のカラー感熱プリンタにも本発明を適用することができる。この３ヘッド１パスタイプのカラー感熱プリンタでは、記録紙の搬送の上流側からイエロー記録ヘッド、マゼンタ記録ヘッド、シアン画像記録ヘッドが設けられるため、カラー感熱記録紙に最も大きな熱量を付与するシアン記録用のサーマルヘッドに粗面部を形成するのが好適である。勿論、シアン記録用のサーマルヘッドのみならず、マゼンタ記録用ヘッド、シアン記録用ヘッドに粗面部を設けてもよい。

また、本発明のサーマルヘッドは、感熱記録式のサーマルプリンタのみならず、熱転写型のサーマルプリンタに用いることもできる。熱転写型プリンタでは、サーマルヘッドと記録紙の間にインクリボンを介在させているが、本発明のサーマルヘッドでは記録時にインクリボンの基材に与えるダメージを軽減させることができ、記録熱によって溶融したリボン基材の一部が保護膜上に汚れとして付着しにくくなり、またインクリボンが熱で断ち切れるような事故を防ぐことができる。

カラー感熱プリンタの構成図である。サーマルヘッドの断面図である。サーマルヘッドの断面図である。

符号の説明

５カラー感熱プリンタ
１１記録紙
２１サーマルヘッド
２５ヘッド基板
２７発熱抵抗体
２８、２９電極
３０保護膜
３２研磨ローラ
３４粗面部

Claims

ヘッド基板上に設けられ、主操作方向へ延びる部分グレーズ層と、この部分グレーズ層上に設けられ、主操作方向と直交する記録方向の上流側及び下流側のそれぞれに電極が形成された発熱素子と、部分グレーズ層及び発熱素子を覆う保護膜とを備え、熱記録材料を記録方向に移動させながら前記発熱素子を発熱して熱記録を行うサーマルヘッドにおいて、
前記発熱素子よりも記録方向下流側に位置する保護膜の表面に、段差を０．１μｍ以下にする段差研磨処理と、表面粗さを０．０５μｍ〜０．１μｍの範囲で記録方向上流側の保護膜の表面粗さよりも粗くする粗面処理とが施されていることを特徴とするサーマルヘッド。
前記段差研磨処理及び粗面処理は、前記発熱素子よりも記録方向下流側に位置する保護膜の表面を、１つの研磨ローラによる１回の研磨によって行われることを特徴とする請求項１記載のサーマルヘッド。