JP2008207439A - サーマルプリントヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】印刷の高速化とスティッキング現象の抑制とを両立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によって支持された発熱抵抗体２と、発熱抵抗体２を覆う保護層４と、を備えたサーマルプリントヘッドＡであって、保護層４は、発熱抵抗体２に接する第１保護層４１と、第１保護層４１を覆い、第１保護層４１の材質よりも硬く、かつ熱伝導率が大きい材質からなる第２保護層４２と、第２保護層４２を覆い、第２保護層４２の材質よりも硬い材質からなり、かつ厚さが０．０５〜０．５μｍである第３保護層４３と、からなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、サーマルプリンタの構成部品として用いられるサーマルプリントヘッドに関する。

サーマルプリントヘッドは、基板などに形成された発熱抵抗体に適宜通電することにより、印刷対象である感熱紙などの適所を局所的に昇温させることにより任意の画像や文字を印刷するデバイスである（たとえば特許文献１参照）。図３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、部分グレーズ９２が形成された基板９１上に、副走査方向に延びる部分を有する電極９３が配置されている。この電極９３を跨ぐように、主走査方向に延びる発熱抵抗体９４が形成されている。発熱抵抗体９４は、保護層９５によって覆われている。たとえば保護層９５に押し付けられた感熱紙を、副走査方向に相対動させながら、電極９３を介して発熱抵抗体９４に対して断続的に通電する。この通電によって発熱抵抗体９４が発熱する。保護層９５を介して上記感熱紙に伝熱されると、上記感熱紙に塗布された感熱体が発色し、所望の画像や文字を印刷することができる。

しかしながら、サーマルプリントヘッドＸを用いた印刷においては、保護層９５に上記感熱紙が張り付いてしまう、スティッキング現象が問題とされている。一般的に上記感熱紙には、樹脂コーティングが施されている。サーマルプリントヘッドＸからの熱により溶融した樹脂コーティングは、保護層９５に付着する。この樹脂コーティングが保護層９５に付着した状態で固化すると、上記感熱紙が保護層９５に張り付いてしまう。このスティッキング現象は、印刷の高速化を図るほど起こりやすい。これは、保護層９５と上記感熱紙との押し付け力を増加させることや、上記樹脂コーティングが急加熱・急冷されやすいことによると考えられる。このように、印刷の高速化とスティッキング現象の抑制とを両立させることは、困難であった。

特開２００２−２００５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、印刷の高速化とスティッキング現象の抑制とを両立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、基板と上記基板によって支持された発熱抵抗体と、上記発熱抵抗体を覆う保護層と、を備えたサーマルプリントヘッドであって、上記保護層は、上記発熱抵抗体に接する第１保護層と、上記第１保護層を覆い、上記第１保護層の材質よりも硬く、かつ熱伝導率が大きい材質からなる第２保護層と、上記第２保護層を覆い、上記第２保護層の材質よりも硬い材質からなり、かつ厚さが０．０５〜０．５μｍである第３保護層と、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、上記第２保護層を設けることにより上記保護層全体の総括熱伝達係数を大きくすることができる。これは、上記発熱抵抗体からの熱をたとえば感熱紙に伝えるのに有利であり、印刷の高速化を図るのに適している。最外層の上記第３保護層を最も硬くすることにより、印刷中に上記保護層のせん断変形を小さくできる。これにより、感熱紙が剥がれやすくなり、スティッキング現象を抑制することが可能である。上記第３保護層の厚さを０．０５μｍ以上とすれば、このせん断変形の抑制効果が適切に得られる。一方、上記第３保護層の厚さを０．５μｍ以下とすれば、上記保護層全体の総括熱伝達係数を不当に大きくするおそれがない。また、上記サーマルプリントヘッドの製造工程において、上記第３保護層の形成に起因して上記基板が過大に反っ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、上記第３保護層は、ＴａＮまたはＴｉＮ−ＳｉＡｌＯＮからなる。このような構成によれば、上記第３保護層を上記第２保護層よりも硬く熱伝導率が大きい層とすることができる。また、ＴａＮまたはＴｉＮ−ＳｉＡｌＯＮは、ともに比較的撥水しやすい材料である。これにより、溶融した樹脂コーティングを弾くことが可能であり、スティッキング現象の抑制を図るのに好適である。

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第一実施形態を示している。本実施形態のサーマルプリントヘッドＡは、基板１、電極２、発熱抵抗体３、保護層４を備えている。なお、図２においては、理解の便宜上、電極２および発熱抵抗体３以外の要素を省略している。

基板１は、主走査方向に延びた平面視矩形状の絶縁基板であり、たとえばアルミナセラミック製である。基板１には、部分グレーズ１１が形成されている。部分グレーズ１１は、主走査方向に延びた帯状であり、その断面形状が基板１の厚さ方向に膨出している。

電極２は、発熱抵抗体３に通電するためのものであり、図２に示すように共通電極２１と複数の個別電極２２とを含んでいる。共通電極２１は、主走査方向に延びる帯状部分と、副走査方向に櫛歯状に延びる複数の枝状部分とが連結された形状とされている。複数の個別電極２２は、その先端部分が上記複数の枝状部分と交互に主走査方向に沿って配列されている。電極２は、たとえばレジネートＡｕペーストを厚膜印刷した後に焼成を施すことにより形成される。

発熱抵抗体３は、サーマルプリントヘッドＡの発熱源である。発熱抵抗体３は、主走査方向に延びる帯状とされており、共通電極２１の上記複数の枝状部分および複数の個別電極２２の先端部分を跨いでいる。共通電極２１といずれかの個別電極２２とが通電すると、発熱抵抗体３のうち上記枝状部分と上記先端部分とに挟まれた部分が発熱する。発熱抵抗体３は、たとえば、酸化ルテニウムペーストを厚膜印刷した後に焼成を施すことにより形成される。

保護層４は、発熱抵抗体３を覆っており、第１保護層４１、第２保護層４２、および第３保護層４３からなる。

第１保護層４１は、たとえばＳｉＯ₂−ＺｎＯ−ＭｇＯ系ガラスなどの非晶質ガラスからなり、その厚さが６μｍ程度とされる。このような材質からなる第１保護層４１の硬度は、６００Ｈｋ程度である。第１保護層４１は、たとえば印刷によってガラスペーストを塗布した後に、これを焼成することによって形成することができる。

第２保護層４２は、第１保護層４１の材質である非晶質ガラスよりも熱伝導率が大きいたとえばＳｉＣからなり、その厚さが４μｍ程度とされる。このような材質からなる第２保護層４２の硬さは、１３００Ｈｋ程度である。第２保護層４２は、たとえばスパッタリングによって形成される。

第３保護層４３は、たとえばＴａＮからなり、その厚さが０．０５〜０．５μｍとされ、本実施形態においては、たとえば０．１μｍとされている。このような材質からなる第３保護層４３の硬度は、１４００〜１５００Ｈｋ程度である。第３保護層４３は、たとえばスパッタリングによって形成される。

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、第２保護層４２は、ＳｉＣからなるため、非晶質ガラスからなる第１保護層４１よりも熱伝導率が大きい。このため、たとえば保護層４全体を非晶質ガラスによって形成する場合と比べて、保護層４の熱伝達係数を大きくすることが可能である。これは、発熱抵抗体３からの熱を感熱紙に伝えるのに有利であり、印刷の高速化に適している。

また、保護層４の硬さは、第３保護層４３、第２保護層４２、第１保護層４１の順に硬いものとされている。保護層４に対する感熱紙の押し付け力を大きくしても、最外層である第３保護層４３は、せん断変形しにくい。これにより、保護層４に感熱紙が張り付こうとしても、第３保護層４３と感熱紙とが引き剥がされやすくなる。したがって、スティッキング現象を抑制することができる。

保護層４３の厚さが０．５μｍ以下とされていることにより、保護層４の総括熱伝達係数を不当に小さくしてしまうおそれがない。すなわち、第２保護層４２を設けることによる効果である発熱抵抗体３からの熱の伝達促進効果を損なうことなく、上述したスティッキングの抑制効果を発揮させることができる。また、比較的硬い第３保護層４３の厚さを０．５μｍ以下とすれば、サーマルプリントヘッドＡの製造工程において、第３保護層４３を形成することによる基板１の過度な反りを回避することができる。一方、第３保護層４３の厚さを０．０５μｍ以上とすることにより、せん断変形を小さくし、スティッキング現象を抑制する効果が得られる。

さらに、第３保護層４３の材質であるＴａＮは、水滴の接触角が６０度程度と、比較的撥水しやすい材料である。このため、感熱紙の樹脂コーティングが溶融しても、第３保護層４３によって溶融した樹脂コーティングが弾かれる。したがって、樹脂コーティングが第３保護層４３に付着することを防止可能であり、スティッキング現象の抑制に好適である。

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。

本発明で言う第３保護層の材質としては、ＴａＮに限定されず、ＴｉＮ−ＳｉＡｌＯＮを用いてもよい。ＴｉＮ−ＳｉＡｌＯＮは、たとえばＳｉＣなどの第２保護層の材質よりも硬く、水滴の接触角が５８度程度と比較的撥水しやすい材料である。したがって、このような材質を用いた場合であっても、上述した印刷の高速化とスティッキング現象の抑制との両立を図ることができる。

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断面図である。 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
１ 基板
２ 電極
３ 発熱抵抗体
４ 保護層
１１ 部分グレーズ
４１ 第１保護層
４２ 第２保護層
４３ 第３保護層

Claims (2)

1. 基板と
   上記基板によって支持された発熱抵抗体と、
   上記発熱抵抗体を覆う保護層と、
   を備えたサーマルプリントヘッドであって、
   上記保護層は、上記発熱抵抗体に接する第１保護層と、
   上記第１保護層を覆い、上記第１保護層の材質よりも硬く、かつ熱伝導率が大きい材質からなる第２保護層と、
   上記第２保護層を覆い、上記第２保護層の材質よりも硬い材質からなり、かつ厚さが０．０５〜０．５μｍである第３保護層と、からなることを特徴とする、サーマルプリントヘッド。
2. 上記第３保護層は、ＴａＮまたはＴｉＮ−ＳｉＡｌＯＮからなる、請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。

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