JP2008000947A - サーマルプリントヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】スティッキングの発生を抑制することが可能なサーマルプリントヘッドを提供すること。
【解決手段】基板１と、基板１に形成された発熱抵抗体３と、発熱抵抗体３に通電するための電極２Ａ，２Ｂと、発熱抵抗体３および電極２Ａ，２Ｂを覆う保護膜４と、を備えたサーマルプリントヘッドＡであって、保護膜４は、発熱抵抗体３および電極２Ａ，２Ｂを直接覆う第１層４１と、第１層４１上に形成された第２層４２とを含んでおり、第２層４２は、離散的に配置された複数の凸状要素４２ａからなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、たとえば感熱紙に対して印刷するために用いられるサーマルプリントヘッドに関する。

図４は、従来のサーマルプリントヘッドの一例を示している。同図に示されたサーマルプリントヘッドＸは、基板９１上に帯状の発熱抵抗体９３が主走査方向に延びるように形成されている。発熱抵抗体９３は、電極９２に跨っている。サーマルプリントヘッドＸは、電極９２と電気的に逆極性の電極（図示略）を備えている。この電極と電極９２との間に電圧が印加されると、これらの電極に挟まれた発熱抵抗体９３が発熱する。この熱が、発熱抵抗体９３を覆う保護膜９４を介して印刷対象である感熱紙に伝えられる。この感熱紙の感熱発色物質が発色することにより、所望の画像または文字を印刷することができる。

しかしながら、ほとんどの場合、上記感熱紙は、明瞭な印字を実現するために、その表面が平滑に仕上げられている。平滑な感熱紙がサーマルプリントヘッドＸの保護膜９４に押し付けられると、保護膜９４に感熱紙が張り付いてしまいやすい。この張り付きによって、感熱紙を保護膜９４に対してスムーズに摺動できなくなる、いわゆるスティッキングが発生する。スティッキングが生じると、印字が乱れるという問題があった。また、スティッキングを抑制するには、感熱紙の送り速度を遅くすることが強いられていた。

特開平７−１８６４２９号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、スティッキングの発生を抑制することが可能なサーマルプリントヘッドを提供することをその課題とする。

本発明によって提供されるサーマルプリントヘッドは、基板と、上記基板に形成された発熱抵抗体と、上記発熱抵抗体に通電するための電極と、上記発熱抵抗体および上記電極を覆う保護膜と、を備えたサーマルプリントヘッドであって、上記保護膜は、上記発熱抵抗体および電極を直接覆う第１層と、上記第１層上に形成された第２層とを含んでおり、上記第２層は、離散的に配置された複数の凸状要素からなることを特徴としている。

このような構成によれば、上記保護膜と印刷対象である感熱紙などとの接触面積を縮小することができる。したがって、上記保護膜と感熱紙とが広い領域において密着してしまうことを防止することが可能であり、スティッキングの発生を抑制することができる。また、感熱紙などから発生した塵埃を、上記複数の凸状要素どうしの間に堆積させることができる。これは、塵埃によって印字が乱されることを回避するのに適している。さらに、いずれかの上記凸状要素が剥離したとしても、その他の上記複数の凸状要素が剥離してしまうことが無い。したがって、上記第２層のすべてが一斉に剥離してしまうことを防止することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記凸状要素は、断面矩形状であり、かつその対角線のいずれかが副走査方向を向いている。このような構成によれば、副走査方向上流から向かってくる感熱紙に対しては、断面矩形状とされた上記凸状要素の頂角が接触することとなる。このため、上記凸状要素の辺が上記感熱紙に対して垂直に接触することが無い。これは、スティッキングの防止に好ましい。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記保護膜は、上記第２層を覆い、かつ撥水性を有する第３層をさらに備えている。このような構成によれば、たとえば感熱紙の表面を覆う親水性のコーティング剤と上記保護膜とが密着することをさらに回避することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第２層は、ＳｉＣ、またはＣとＳｉＣとの複合材料（以下、Ｃ−ＳｉＣ）からなり、上記第３層は、ポリテトラフルオロエチレンからなる。このような構成によれば、上記第２層と上記第３層とを強固に接着することが可能である。また、ＳｉＣまたはＣ−ＳｉＣは、ガラスなどと比べて熱伝導率が高い。したがって、上記発熱抵抗体からの熱を印刷対象である感熱紙などに効率よく伝達することができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１および図２は、本発明に係るサーマルプリントヘッドの一例を示している。本実施形態のサーマルプリントヘッドＡは、基板１、電極２Ａ，２Ｂ、発熱抵抗体３、および保護膜４を備えている。サーマルプリントヘッドＡは、副走査方向ｙに相対動される感熱紙などの印刷対象に対して、主走査方向ｘに沿って配列された複数のドットを選択的に順次印刷するためのものである。なお、図１においては、保護膜４の第３層４３を省略している。

基板１は、絶縁性を有しており、たとえばセラミック製である。基板１には、表面を平滑な状態とするためのグレーズ層（図示略）が形成されている。このグレーズ層は、発熱抵抗体３からの熱が基板１に逃げてしまうことを抑制する機能を有する。

電極２Ａ，２Ｂは、電気的に異なる極性とされており、たとえばＡｕなどの金属からなる。電極２Ａ，２Ｂは、副走査方向ｙに延びる複数の帯状部２１，２２を有している。複数の帯状部２１と、複数の帯状部２２とは、それぞれ櫛歯状とされており、主走査方向ｘに沿って交互に配置されている。電極２Ａ，２Ｂは、図外の駆動ＩＣに接続されている。電極２Ａ，２Ｂは、たとえばレジネートＡｕペーストを所定の形状に印刷した後に、このペーストを焼成することによって形成できる。

発熱抵抗体３は、感熱印刷の熱源であり、たとえば酸化ルテニウムからなる。発熱抵抗体３は、主走査方向ｘに延びる帯状であり、複数の帯状部２１，２２に跨っている。隣り合う帯状部２１，２２間に対して上記駆動ＩＣによって選択的に通電されると、発熱抵抗体３のうちこれらの帯状部２１，２２に挟まれた部分が発熱する。この熱によって、感熱紙の１ドット分の領域が発色し、印刷がなされる。発熱抵抗体３は、たとえば酸化ルテニウムを含むペーストを所定の形状に印刷した後に、このペーストを焼成することによって形成できる。

保護膜４は、電極２Ａ，２Ｂおよび発熱抵抗体３を保護するためのものであり、第１層４１、第２層４２、および第３層４３が積層された構造とされている。第１層４１は、電極２Ａ，２Ｂおよび発熱抵抗体３を直接覆う部分であり、たとえばガラス製である。本実施形態においては、第１層４１の厚さは、４μｍ程度とされる。第１層４１は、たとえば電極２Ａ，２Ｂおよび発熱抵抗体３を覆うようにガラスペーストを印刷した後に、このペーストを焼成することによって形成できる。

第２層４２は、第１層４１上に積層されており、ＳｉＣ、またはＣとＳｉＣとの複合材料によって形成されている。第２層４２は、複数の凸状要素４２ａからなる。複数の凸状要素４２ａは、主走査方向ｘおよび副走査方向ｙを含む平面において離散的に配置されている。各凸状要素４２ａは、断面矩形状とされている。また、図３に示すように、各凸状要素４２ａの対角線４２ｄは、副走査方向ｙを向いている。なお、図３は、説明の便宜上複数の凸状要素４２ａのみを示している。本実施形態においては、各凸状要素４２ａの高さは、４から６μｍ程度とされている。第２層４２は、たとえばスパッタリングによってＳｉＣまたはＣ−ＳｉＣからなる一様な膜を形成した後に、たとえばエッチングを用いたパターニングをこの膜に対して施すことによって形成できる。あるいは、感光性レジストに対してパターニングを行うことにより、第１層４１のうち複数の帯状要素４２ａを形成しない部分を覆う。そして、この感光性レジストおよび第１層４１を覆うようにＳｉＣまたはＣ−ＳｉＣからなる膜をスパッタリングによって形成する。そして、上記感光性レジストを剥離することによって、複数の凸状要素４２ａからなる第２層４２を形成できる。

第３層４３は、第２層４２と第１層４１のうち複数の帯状要素４２ａによって覆われていない部分とを覆っている。図２に示すように、複数の凸状要素４２ａは、第３層４３によってコーティングされた格好とされている。また、複数の凸状要素４２ａどうしの間は、第３層４３によって完全には、埋められていない。第３層４３は、撥水性を有しており、たとえばポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥ）からなる。本実施形態においては、第３層４３の厚さは、２〜３μｍ程度とされる。第３層４３は、たとえば印刷、転写またはスパッタを用いて形成することができる。

次に、サーマルプリントヘッドＡの作用について説明する。

本実施形態によれば、保護膜４と感熱紙とが接する部分は、複数の凸状要素４２ａの断面積程度となる。このため、保護膜４と感熱紙とが発熱抵抗体３の面積と同程度の広い領域において密着することを防止可能である。したがって、スティッキングの発生を抑制することが可能であり、印字が乱れることを防止したり、感熱紙の送り速度を速めたりすることができる。

複数の凸状要素４２ａどうしの間は、明瞭な溝となっている。保護膜４と感熱紙とが擦れ合うことによって発生する塵埃は、この溝に選択的に溜まっていく。このため、保護膜４と感熱紙との接触部どうしの間には、塵埃が挟まりにくい。したがって、塵埃によって印字が乱されることを抑制することができる。

凸状要素４２ａの対角線４２ｄが副走査方向ｙを向いていることにより、副走査方向ｙ上流から向かってきた感熱紙に対しては、凸状要素４２ａの頂角から接触することとなる。このため、矩形状とされた凸状要素４２ａの辺が垂直に感熱紙に接触することを回避することが可能である。これは、スティッキングを防止するのに好適である。

第２層４２が離散的に配置された複数の凸状要素４２ａからなることにより、仮にいずれかの凸状要素４２ａが第１層４１から剥離したとしても、その他の凸状要素４２ａまでもが剥離するおそれがない。したがって、第２層４２の全体が一斉に剥離してしまうことを防止することができる。

第３層４３が撥水性であるのに対し、たとえば感熱紙の表面に施されたコーティング剤は親水性である場合が多い。親水性のコーティング剤と、撥水性の第３層４３とは、比較的良好に摺動する。したがって、スティッキングの防止をさらに図ることができる。

第２層４２は、ＳｉＣまたはＣ−ＳｉＣからなるため、炭素の含有量が比較的多い。第３層４３の材質であるＰＴＦＥは、炭素の含有量が多いほど、その物質に付着しやすい。したがって、第３層４３の第２層４２に対する接着力を高めることが可能であり、第３層４３がめくれるなどの不具合を抑制することができる。また、ＳｉＣまたはＣ−ＳｉＣは、ガラスからなる第１層４１などと比べて熱伝導率が大きい。したがって、発熱抵抗体３からの熱を感熱紙へと効率よく伝達することができる。

本発明に係るサーマルプリントヘッドは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るサーマルプリントヘッドの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

凸状要素４２ａは、断面矩形状のものに限定されず、たとえばその他の断面多角形状や断面円形状のものであってもよい。第２層４２および第３層４３の材質は、上述した実施形態のものに限定されず、たとえば、第２層４２をシランカップリング剤によって形成し、第３層４３をポリイミド樹脂によって形成してもよい。ポリイミド樹脂を用いれば、第３層４３を撥水性を有するものとするとともに、感熱紙との摺動が良好なものとすることができる。また、ポリイミド樹脂とシランカップリング剤とは互いに強固に接合可能である。したがって、第２層４２と第３層４３との剥離防止に適している。ポリイミド樹脂からなる第３層４３は、たとえば印刷または転写を用いて形成することができる。

本発明に係るサーマルプリントヘッドの一例を示す要部斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う要部断面図である。 本発明に係るサーマルプリントヘッドの凸状要素を示す要部平面図である。 従来のサーマルプリントヘッドの一例を示す要部断面図である。

符号の説明

Ａ サーマルプリントヘッド
ｘ 主走査方向
ｙ 副走査方向
１ 基板
３ 発熱抵抗体
４ 保護膜
２Ａ，２Ｂ 電極
２１，２２ 帯状部
４１ 第１層
４２ 第２層
４２ａ 凸状要素
４２ｄ 対角線
４３ 第３層

Claims (4)

1. 基板と、
   上記基板に形成された発熱抵抗体と、
   上記発熱抵抗体に通電するための電極と、
   上記発熱抵抗体および上記電極を覆う保護膜と、
   を備えたサーマルプリントヘッドであって、
   上記保護膜は、上記発熱抵抗体および電極を直接覆う第１層と、上記第１層上に形成された第２層とを含んでおり、
   上記第２層は、離散的に配置された複数の凸状要素からなることを特徴とする、サーマルプリントヘッド。
2. 上記凸状要素は、断面矩形状であり、かつその対角線のいずれかが副走査方向を向いている、請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
3. 上記保護膜は、上記第２層を覆い、かつ撥水性を有する第３層をさらに備えている、請求項１または２に記載のサーマルプリントヘッド。
4. 上記第２層は、ＳｉＣ、またはＣとＳｉＣとの複合材料からなり、
   上記第３層は、ポリテトラフルオロエチレンからなる、請求項３に記載のサーマルプリントヘッド。

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