JP4367771B2 - Thermal head - Google Patents
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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ヘッドに関する。 The present invention relates to a thermal head used as a component of a thermal printer.
サーマルヘッドの従来例としては、図6に示すものがある。図示されたサーマルヘッドBは、絶縁性の基板91上に、ガラスなどからなるグレーズ層92が形成され、このグレーズ層92上に電極93および発熱抵抗体95が形成されている。発熱抵抗体95と電極93を覆うように、非晶質ガラスを印刷・焼成することによって保護層96が形成されている。発熱抵抗体95に対向する位置にはプラテンローラPが設けられている。印字処理の際には、印字媒体の一例である感熱記録紙SをプラテンローラPによって保護層96に押圧した状態で、感熱記録紙Sを副走査方向に移動させつつ、発熱抵抗体95において発熱した熱が保護層96を通じて感熱記録紙Sに伝達して発色することにより、印字がなされる。
FIG. 6 shows a conventional example of a thermal head. In the illustrated thermal head B, a glaze layer 92 made of glass or the like is formed on an
ところで、サーマルヘッドを用いた印字処理においては、いわゆるスティッキングと呼ばれる現象が起こる場合がある。スティッキングとは、感熱記録紙が保護層の表面に貼り付いて、感熱記録紙の送りが不規則になる現象である。そして、このスティッキングに起因して、感熱記録紙に白筋が発生するなどの印字不良となる場合がある。スティッキングを解消するためには、感熱記録紙と保護層との摺動による摩擦抵抗を低減できるように、保護層の表面が平滑であることが好ましいとされていた。非晶質ガラスは表面の平滑性に優れているため、上記従来のサーマルヘッドBのように保護層に非晶質ガラスを用いると、スティッキングの抑制には好適であるとされていた。 By the way, in a printing process using a thermal head, a so-called sticking phenomenon may occur. Sticking is a phenomenon in which the thermal recording paper sticks to the surface of the protective layer and the feeding of the thermal recording paper becomes irregular. Due to this sticking, there may be a printing defect such as white streaks on the thermal recording paper. In order to eliminate sticking, it is preferable that the surface of the protective layer is smooth so that the frictional resistance caused by sliding between the thermal recording paper and the protective layer can be reduced. Since amorphous glass is excellent in surface smoothness, it has been said that the use of amorphous glass for the protective layer as in the conventional thermal head B is suitable for suppressing sticking.
従来のサーマルヘッドの他の例としては、保護層が、種類の異なる層を重ねた2層構造で構成されたものもあり、たとえば2層のうちの下層は耐摩耗性に優れた結晶化ガラスにより形成され、上層は非晶質ガラスにより形成されたものが知られている(たとえば、特許文献1を参照)。このような構成によれば、保護層の表面を平滑に維持するとともに、保護層全体を非晶質ガラスで構成する場合と比較すると、保護層の耐摩耗性を向上させることができる。 As another example of a conventional thermal head, there is a protective layer having a two-layer structure in which different types of layers are stacked. For example, the lower layer of the two layers is a crystallized glass having excellent wear resistance. It is known that the upper layer is formed of amorphous glass (see, for example, Patent Document 1). According to such a structure, while maintaining the surface of a protective layer smooth, compared with the case where the whole protective layer is comprised with an amorphous glass, the abrasion resistance of a protective layer can be improved.
ところが、上述のように保護層の表面を平滑にしても、スティッキングが発生する場合があった。保護層の表面が平滑であれば、印字処理を行なわない状態においては、保護層の表面の摩擦係数を小さくすることができる。しかし、印字処理を行なう際には、感熱記録紙が保護層に押圧されながら搬送されるため、保護層に対する感熱記録紙の密着力が高められている。また、発熱抵抗体において発熱した熱によって保護層あるいは感熱記録紙の成分が軟化する場合には、密着力がさらに高められることになる。このようなことから、感熱記録紙が保護層の表面から離れにくくなり、スティッキングが発生しやすくなると考えられる。スティッキングを抑制する手段としては、感熱記録紙を保護層に押し付ける力を低減するといった手段も考えられるが、このような手段によると、感熱記録紙に対する熱伝達が十分に行なわれずに、印字の質が低下するといった不具合を招くことになる。 However, even when the surface of the protective layer is smooth as described above, sticking may occur. If the surface of the protective layer is smooth, the friction coefficient of the surface of the protective layer can be reduced in a state where the printing process is not performed. However, when the printing process is performed, since the thermal recording paper is conveyed while being pressed against the protective layer, the adhesion of the thermal recording paper to the protective layer is enhanced. Further, when the protective layer or the thermal recording paper component is softened by the heat generated in the heating resistor, the adhesion is further enhanced. For this reason, it is considered that the thermal recording paper is unlikely to be separated from the surface of the protective layer, and sticking is likely to occur. As a means for suppressing sticking, a means for reducing the force for pressing the thermal recording paper against the protective layer may be considered. However, according to such a means, heat transfer to the thermal recording paper is not sufficiently performed, and the print quality is reduced. This causes a problem such as lowering.
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
抑制し、印字の質の向上を図ることが可能なサーマルヘッドを提供することを課題としている。
The present invention has been conceived under the circumstances described above, and it is an object of the present invention to provide a thermal head capable of suppressing the occurrence of sticking and improving the quality of printing.
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
本発明によって提供されるサーマルヘッドは、基板上に、発熱抵抗体と、この発熱抵抗体に通電を行なうための電極と、上記発熱抵抗体を少なくとも覆うようにその上層に形成された保護層とを有し、上記保護層は、下層側の第1保護層と、上層側の第2保護層とによって形成されているサーマルヘッドであって、上記第1保護層は、非晶質ガラスからなり、かつこの非晶質ガラスに内在していた気泡が消失するように形成され、上記第2保護層は、結晶化ガラスからなるとともに多孔質状に形成され、かつこの第2保護層の表面は凹凸状であることを特徴としている。 Thermal head that is in the onset Ming Thus provided, on a substrate, a heating resistor, an electrode for performing energization to the heating resistor, the protection is formed thereon so as to cover at least the heat-generating resistor and a layer, the protective layer includes a lower layer first protective layer, a thermal head which is formed by the upper second protective layer, the first protective layer, the amorphous glass And the second protective layer is formed of a crystallized glass and is porous, and the second protective layer is formed of a porous glass. The surface is characterized by unevenness .
このような構成によれば、保護層の上層側である第2保護層が多孔質状に形成され、かつ、第2保護層の表面は凹凸状に形成されるため、感熱記録紙と第2保護層との密着力が低下し、その結果、スティッキングの発生を抑制することができる。すなわち、上述したように、従来においては、感熱記録紙と保護層との摺動による摩擦抵抗を低減するために、保護層の表面は平滑であることが好ましいとされていた。しかし、保護層の表面が平滑である場合においてもスティッキングが発生していた。そこで、従来とは逆に保護層の表面を凹凸状に形成し、印字処理時における感熱記録紙と保護層との接触面積が小さくなるようにしたところ、スティッキングの発生が抑制されることが判明した。本発明のサーマルプリントヘッドは、第2保護層に結晶化ガラスを用い、軟化点より50℃高い温度以下で焼成することにより、ガラスの流動が結晶成分によって抑制され、第2保護層が多孔質状に形成され、これにより、第2保護層の表面を凹凸状に形成することができる。そのために第2保護層の焼成後において別途表面処理工程などの別工程を追加する必要がなく、従来と同様の工程により本発明に係るサーマルヘッドを得ることができる。したがって、製造コストの上昇を抑制しつつ、スティッキングの発生を抑制することが可能となる。また、第1保護層は、非晶質ガラスで構成されているため封止性に優れており、発熱抵抗体や電極を保護するという本来の機能を適切に発揮することができる。なお、本発明に係るサーマルヘッドを用いて印字処理を行なう際においては、スティッキング対策としてたとえば感熱記録紙を保護層に押し付ける力を低減するといった手段を講じる必要がないため、印字の質の向上を図ることができる。 According to such a configuration , the second protective layer, which is the upper layer side of the protective layer, is formed in a porous shape , and the surface of the second protective layer is formed in an uneven shape. The adhesion with the protective layer is reduced, and as a result, the occurrence of sticking can be suppressed. That is, as described above, conventionally, in order to reduce the frictional resistance caused by sliding between the thermal recording paper and the protective layer, the surface of the protective layer is preferably smooth. However, sticking occurred even when the surface of the protective layer was smooth. Therefore, contrary to the conventional case, the surface of the protective layer is formed in an uneven shape so that the contact area between the thermal recording paper and the protective layer during the printing process is reduced. did. The thermal print head of the present invention uses crystallized glass for the second protective layer, and is fired at a temperature not higher than 50 ° C. below the softening point, whereby the flow of the glass is suppressed by the crystal component, and the second protective layer is porous. Jo the formed, thereby, it is possible to form the surface of the second protective layer uneven. Therefore, it is not necessary to add another process such as a surface treatment process after firing the second protective layer, and the thermal head according to the present invention can be obtained by the same process as that of the prior art. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of sticking while suppressing an increase in manufacturing cost. Moreover, since the first protective layer is made of amorphous glass, it has excellent sealing properties, and can properly exhibit its original function of protecting the heating resistor and the electrode. Note that in the case of performing the printing process using the thermal head according to the present invention, there is no need to take measures such to reduce the force for pressing the example recording paper as sticking measures the protective layer, to improve the quality of the printing Can be planned.
本発明のその他の特徴および利点については、以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of the embodiments of the invention.
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1および図2は、本発明に係るサーマルヘッドの一例を示している。本実施形態のサーマルヘッドAは、基板1、グレーズ層2、共通電極3、複数の個別電極4、発熱抵抗体5、および保護層6を備えている。なお、図1においては保護層6の記載を省略している。
1 and 2 show an example of a thermal head according to the present invention. The thermal head A of this embodiment includes a
基板1は、絶縁性を有しており、たとえばアルミナセラミック製である。グレーズ層2は、蓄熱層としての役割および共通電極3や個別電極4などが形成される表面を滑らかにしてその接着力を高める役割などを果たす部分であり、ガラスペーストの印刷・焼成によって基板1の表面の略全体にわたって形成されている。共通電極3は、櫛歯状に突出する複数の延出部3aを有している。複数の個別電極4は、隣接する延出部3aどうしの間にその一端部が入り込むように配列して設けられている。各個別電極4の他端部は、ボンディング用パッド4aとされており、これらの各ボンディング用パッド4aはそれぞれ、図外の駆動ICの出力パッドに対して導通状態とされている。共通電極3および個別電極4は、たとえばレジネート金ペーストを印刷・焼成することにより形成されたものである。発熱抵抗体5は、複数の延出部3aと複数の個別電極4とを一連に跨ぐようにして基板1の一定方向に延びた一定幅の帯状に設けられており、たとえば酸化ルテニウムペーストを印刷・焼成することによって形成されている。図外の駆動ICによって個別電極4に選択的に通電がなされると、発熱抵抗体5のうち互いに隣接する延出部3aによって挟まれた領域50(たとえば同図のクロスハッチングで示した部分)が発熱して1つの発熱ドットを形成するように構成されている。保護層6は、共通電極3、個別電極4および発熱抵抗体5の表面を覆うように設けられ、非晶質ガラスからなる第1保護層6Aと、結晶化ガラスからなる第2保護層6Bとによって構成された2層構造である。第2保護層6Bは、第1保護層6Aを覆うように形成された多孔質層である。
The
次に、本発明に係るサーマルヘッドの製造方法の一例を図3〜図5を参照して説明する。 Next, an example of a method for manufacturing a thermal head according to the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、グレーズ層2、共通電極3、個別電極4および発熱抵抗体5が形成された基板1を準備する。図3は、基板1上にグレーズ層2、共通電極3、個別電極4および発熱抵抗体5が形成された状態を示す要部断面図である。
First, the
次いで、図4に示すように、共通電極3、個別電極4および発熱抵抗体5を覆うように第1保護層6Aを形成する。第1保護層6Aは、SiO2、B2O3、PbOを主成分とする非晶質ガラスのペーストを印刷・焼成することによって形成される。上記非晶質ガラスの軟化点は、680℃である。第1保護層6Aを形成するための焼成温度(以下、「第1の焼成温度」という)は、760℃である。第1の焼成温度(760℃)は、上記非晶質ガラスの軟化点(680℃)よりも80℃高い温度であるため、焼成時には上記非晶質ガラスの粘度が小さくなり、その流動性が十分に大きくなる。その結果、上記非晶質ガラスに内在していた気泡は消失し、封止性に優れた第1保護層6Aが形成される。
Next, as shown in FIG. 4, the first
次いで、図5に示すように、第1保護層6A上に第2保護層6Bを形成する。第2保護層6Bは、SiO2、ZnO、CaOを主成分とする結晶化ガラスのペーストを印刷・焼成することによって形成される。上記結晶化ガラスの軟化点は、785℃である。第2保護層6Bを形成するための焼成温度(以下、「第2の焼成温度」という)は、760℃である。第2保護層6Bは、結晶化ガラスで構成されており、第2の焼成温度(760℃)は、上記結晶化ガラスの軟化点(785℃)近傍の温度である。焼成時には、結晶成分によって上記結晶化ガラスの流動が抑制されるため、上記結晶化ガラスに内在していた気泡は残存し、これが空隙部となる。その結果、第2保護層6Bは、多数の空隙部を有する多孔質状となる。また、第1保護層6Aを形成するための非晶質ガラスの軟化点(680℃)は、第2の焼成温度(760℃)よりも80℃低い温度であるため、第2保護層6Bを焼成する際に、第1保護層6Aが十分に軟化して第2保護層6Bとの密着性が向上する。また、本実施形態によれば、第1の焼成温度と第2の焼成温度が略同一であるため、第1保護層6Aおよび第2保護層6Bを形成するのに際して焼成温度を変更する必要がない。
Next, as shown in FIG. 5, a second
このような実施形態によれば、サーマルヘッドAの第2保護層6Bは多孔質状に形成され、第2保護層6Bの表面は凹凸状である。そのため、サーマルヘッドAを用いて感熱記録紙に印字処理を行なう際には、スティッキングの発生が抑制される。第2保護層6Bは多孔質状であるため、印字処理の際に感熱記録紙との摺接により若干摩耗したとしても、第2保護層6Bの表面は凹凸状を呈しており、スティッキングの抑制効果を適切に維持することができる。また、第2保護層6Bの表面を凹凸状に形成するためにたとえばサンドブラスト処理などの別工程を追加する必要がなく、従来と同様の工程によりサーマルヘッドAを得ることができる。したがって、上記実施形態によれば、製造コストの上昇を抑制しつつスティッキングの発生を抑制することができる。また、印字処理の際に、感熱記録紙を保護層6に押し付ける力を低減する必要がなく、印字の質の向上を図ることができる。
According to such an embodiment, the second
上記実施形態のように、第2の焼成温度が第2保護層6Bを形成するための結晶化ガラスの軟化点に対して20℃低い温度から50℃高い温度範囲内である場合、第2保護層6Bの焼成時には、結晶成分によってガラス全体の流動は抑制されるものの、上記結晶化ガラスの粘度は小さくなる。これにより、第2保護層6Bは、空隙部の大きさや層全体における空隙部の分布がより均一な多孔質状として形成され、スティッキングの発生をより効果的に抑制することができる。
When the second baking temperature is in the temperature range from 20 ° C. lower to 50 ° C. higher than the softening point of the crystallized glass for forming the second
上記実施形態のように、第1保護層6Aを形成するための非晶質ガラスの軟化点が第2の焼成温度よりも50℃低い温度以下であれば、第2保護層6Bを焼成する際に第1保護層6Aが十分に軟化するため、第1保護層6Aと第2保護層6Bとの密着性が向上する。そのため、印字処理の際に第2保護層6Bが第1保護層6Aから剥離するといった不具合が抑制され、ひいてはサーマルヘッドAの耐久性が向上する。
When the softening point of the amorphous glass for forming the first
上記実施形態のように、第1保護層6Aを形成するための非晶質ガラスの軟化点が第2保護層6Bを形成するための結晶化ガラスの軟化点よりも50℃低い温度以下であれば、第2の焼成温度を第2保護層6Bの軟化点近傍の温度以下に設定しても、第2保護層6Bを焼成する際に第1保護層6Aを十分に軟化させることができる。したがって、第2の焼成温度を低く設定することにより製造コストを抑制しつつ、第1保護層6Aと第2保護層6Bとの密着性を向上させることが可能となる。
As in the above embodiment, the softening point of the amorphous glass for forming the first
上記実施形態によれば、第1の焼成温度と第2の焼成温度が略同一であるため、製造工程における温度管理が簡素化され、その結果、サーマルヘッドAの生産性が向上する。 According to the embodiment, since the first firing temperature and the second firing temperature are substantially the same, the temperature management in the manufacturing process is simplified, and as a result, the productivity of the thermal head A is improved.
本発明に係るサーマルヘッドの各部の具体的な構成は、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々に設計変更自在である。たとえば、グレーズ層の形態は、上記実施形態において示した平面状の形態のほか、隆起した部分を有する形態であってもよい。また、薄膜型や厚膜型といったサーマルヘッドの種類も問うものではない。 The specific configuration of each part of the thermal head according to the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the invention. For example, the form of the glaze layer may be a form having a raised portion in addition to the planar form shown in the above embodiment. Also, the type of thermal head such as thin film type or thick film type is not questioned.
A サーマルヘッド
1 基板
3 共通電極
4 個別電極
5 発熱抵抗体
6 保護層
6A 第1保護層
6B 第2保護層
A
Claims (1)
上記第1保護層は、非晶質ガラスからなり、かつこの非晶質ガラスに内在していた気泡が消失するように形成され、
上記第2保護層は、結晶化ガラスからなるとともに多孔質状に形成され、かつこの第2保護層の表面は凹凸状であることを特徴とする、サーマルヘッド。 The substrate has a heating resistor, an electrode for energizing the heating resistor, and a protective layer formed in an upper layer so as to cover at least the heating resistor. a first protective layer side, a thermal head which is formed by a second protective layer on the upper layer side,
The first protective layer is made of an amorphous glass, and is formed so that the bubbles inherent in the amorphous glass disappear.
The thermal head is characterized in that the second protective layer is made of crystallized glass and is formed in a porous shape, and the surface of the second protective layer is uneven .
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