JP6818939B2 - サーマルヘッドおよびサーマルプリンタ - Google Patents

Description

本開示は、サーマルヘッドおよびサーマルプリンタに関する。

従来、ファクシミリあるいはビデオプリンタ等の印画デバイスとして、種々のサーマルヘッドが提案されている。例えば、基板と、基板上に位置する発熱部と、基板上に位置し、発熱部に繋がっている電極と、発熱部および電極の一部を被覆する保護層と、を備えるサーマルヘッドが知られている（特許文献１参照）。

特開２０００−１４１７２９号公報

本開示のサーマルヘッドは、基板と、発熱部と、電極と、保護層と、を備える。前記発熱部は、前記基板上に位置する。前記電極は、前記基板上に位置し、前記発熱部に繋がっている。前記保護層は、前記発熱部および前記電極の一部を被覆する。また、前記保護層のスキューネスＲｓｋが、０より大きい。

本開示のサーマルプリンタは、上記に記載のサーマルヘッドと、前記発熱部上に位置する前記保護層上に、記録媒体を搬送する搬送機構と、前記記録媒体を押圧するプラテンローラと、を備える。

図１は、第１の実施形態に係るサーマルヘッドの概略を示す分解斜視図である。 図２は、図１に示すサーマルヘッドの概略を示す平面図である。 図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図４は、図１に示すサーマルヘッドの保護層の近傍を拡大して示す断面図である。 図５は、第１の実施形態に係るサーマルプリンタを示す概略図である。 図５に示すサーマルプリンタにおいて、サーマルヘッドの取付けを示す概略図である。

従来のサーマルヘッドでは、保護層のすべり性を向上させるために、表面に凹みが形成された保護層が用いられている。それにより、記録媒体が、保護層に貼りつきにくくなり、いわゆるスティッキングが発生しにくくなっている。しかしながら、上記従来のサーマルヘッドでは、保護層のうち、凹みが形成されていない部分に記録媒体が貼り付いてしまう場合がある。そのため、いまだスティッキングが発生する場合があり、更なるすべり性の向上が求められている。

本開示のサーマルヘッドは、保護層のすべり性を向上させることにより、スティッキングの発生しにくくするものである。以下、本開示のサーマルヘッドおよびそれを用いたサーマルプリンタについて、詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
以下、サーマルヘッドＸ１について図１〜４を参照して説明する。図１は、サーマルヘッドＸ１の構成を概略的に示している。図２は、保護層２５、被覆層２７、および封止部材１２を一点鎖線にて示しており、被覆部材２９を破線にて示している。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図４は、サーマルヘッドＸ１の保護層２５の近傍を拡大して示している。

サーマルヘッドＸ１は、ヘッド基体３と、コネクタ３１と、封止部材１２と、放熱板１と、接着部材１４とを備えている。なお、コネクタ３１、封止部材１２、放熱板１、および接着部材１４は、必ずしも備えていなくてもよい。

放熱板１は、ヘッド基体３の余剰の熱を放熱する。ヘッド基体３は、接着部材１４を介して放熱板１上に載置されている。ヘッド基体３は、外部から電圧が印加されることにより、記録媒体Ｐ（図５参照）に印画を行う。接着部材１４は、ヘッド基体３と放熱板１とを接着している。コネクタ３１は、ヘッド基体３を外部に電気的に接続する。コネクタ３１は、コネクタピン８とハウジング１０とを有している。封止部材１２は、コネクタ３１とヘッド基体３とを接合している。

放熱板１は、直方体形状である。放熱板１は、例えば、銅、鉄またはアルミニウム等の金属材料で形成されており、ヘッド基体３の発熱部９で発生した熱のうち、印画に寄与しない熱を放熱する機能を有している。

ヘッド基体３は、平面視して、長方形状であり、基板７上にサーマルヘッドＸ１を構成する各部材が配置されている。ヘッド基体３は、外部より供給された電気信号に従い、記録媒体Ｐに印字を行う機能を有する。

図１〜３を用いて、ヘッド基体３を構成する各部材、封止部材１２、接着部材１４およびコネクタ３１について説明する。

ヘッド基体３は、基板７と、蓄熱層１３と、電気抵抗層１５と、共通電極１７と、個別電極１９と、第１接続電極２１と、接続端子２と、導電部材２３と、駆動ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１１と、被覆部材２９と、保護層２５と、被覆層２７とを有している。なお、これらの部材は、必ずしもすべて備えていなくてもよい。また、ヘッド基体３は、これら以外の部材を備えていてもよい。

基板７は、放熱板１上に配置されており、平面視して、矩形状である。基板７は、第１面７ｆと、第２面７ｇと、側面７ｅとを有している。第１面７ｆは、第１長辺７ａと、第２長辺７ｂと、第１短辺７ｃと、第２短辺７ｄとを有している。第１面７ｆ上にヘッド基体３を構成する各部材が配置されている。第２面７ｇは、第１面７ｆと反対側に位置している。第２面７ｇは、放熱板１側に位置しており、接着部材１４を介して放熱板１に接合されている。側面７ｅは、第１面７ｆと第２面７ｇとを接続しており、第２長辺７ｂ側に位置している。

基板７は、例えば、アルミナセラミックス等の電気絶縁性材料あるいは単結晶シリコン等の半導体材料等によって形成されている。

蓄熱層１３は、基板７の第１面７ｆ上に位置している。蓄熱層１３は、第１面７ｆから上方に隆起している。言い換えると、蓄熱層１３は、基板７の第１面７ｆから遠ざかる方向に突出している。

蓄熱層１３は、基板７の第１長辺７ａに隣り合うように配置され、主走査方向に沿って延びている。蓄熱層１３の断面が略半楕円形状であることにより、発熱部９上に形成された保護層２５が、印画する記録媒体Ｐに良好に接触する。蓄熱層１３の基板７の第１面７ｆからの高さは３０〜６０μｍとすることができる。

蓄熱層１３は、熱伝導性の低いガラスで形成されており、発熱部９で発生する熱の一部を一時的に蓄積する。そのため、発熱部９の温度を上昇させるのに要する時間を短くすることができ、サーマルヘッドＸ１の熱応答特性を高めることができる。

蓄熱層１３は、例えば、ガラス粉末に適当な有機溶剤を混合して得た所定のガラスペーストをスクリーン印刷等によって基板７の第１面７ｆに塗布し、これを焼成することで形成される。

電気抵抗層１５は、蓄熱層１３の上面に位置しており、電気抵抗層１５上には、共通電極１７、個別電極１９、第１接続電極２１および第２接続電極２６が形成されている。共通電極１７と個別電極１９との間には、電気抵抗層１５が露出した露出領域が形成されている。電気抵抗層１５の露出領域は、図２に示すように、蓄熱層１３上に列状に配置されており、各露出領域が発熱部９を構成している。

なお、電気抵抗層１５は、各種電極と蓄熱層１３との間に必ずしも位置する必要はない。例えば、共通電極１７と個別電極１９とを電気的に接続するように、共通電極１７と個別電極１９との間のみに位置していてもよい。

複数の発熱部９は、説明の便宜上、図２では簡略化して記載しているが、例えば、１００ｄｐｉ〜２４００ｄｐｉ（dot per inch）等の密度で配置される。電気抵抗層１５は、例えば、ＴａＮ系、ＴａＳｉＯ系、ＴａＳｉＮＯ系、ＴｉＳｉＯ系、ＴｉＳｉＣＯ系またはＮｂＳｉＯ系等の電気抵抗の比較的高い材料によって形成されている。そのため、発熱部９に電圧が印加されたときに、ジュール発熱によって発熱部９が発熱する。

共通電極１７は、主配線部１７ａ，１７ｄと、副配線部１７ｂと、リード部１７ｃとを備えている。共通電極１７は、複数の発熱部９と、コネクタ３１とを電気的に接続している。主配線部１７ａは、基板７の第１長辺７ａに沿って延びている。副配線部１７ｂは、基板７の第１短辺７ｃおよび第２短辺７ｄのそれぞれに沿って延びている。リード部１７ｃは、主配線部１７ａから各発熱部９に向かって個別に延びている。主配線部１７ｄは、基板７の第２長辺７ｂに沿って延びている。

複数の個別電極１９は、発熱部９と駆動ＩＣ１１との間を電気的に接続している。また、複数の発熱部９は、複数の群に分かれており、各群の発熱部９と各群に対応して配置された駆動ＩＣ１１とが、個別電極１９によって電気的に接続されている。

複数の第１接続電極２１は、駆動ＩＣ１１とコネクタ３１との間を電気的に接続している。各駆動ＩＣ１１に接続された複数の第１接続電極２１は、異なる機能を有する複数の配線で構成されている。

複数の第２接続電極２６は、隣り合う駆動ＩＣ１１を電気的に接続している。複数の第２接続電極２６は、異なる機能を有する複数の配線で構成されている。

これらの共通電極１７、個別電極１９、第１接続電極２１、および第２接続電極２６は、導電性を有する材料で形成されており、例えば、アルミニウム、金、銀および銅のうちのいずれか一種の金属またはこれらの合金によって形成されている。

複数の接続端子２は、共通電極１７および第１接続電極２１をＦＰＣ５に接続するために、第１面７ｆの第２長辺７ｂ側に配置されている。接続端子２は、後述するコネクタ３１のコネクタピン８に対応して配置されている。

各接続端子２上には、導電部材２３が設けられている。導電部材２３としては、例えば、はんだ、あるいはＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）等を例示することができる。なお、導電部材２３と接続端子２との間にＮｉ、Ａｕ、あるいはＰｄによるめっき層を配置してもよい。

上記のヘッド基体３を構成する各種電極は、各々を構成するＡｌ、Ａｕ、あるいはＮｉ等の金属の材料層を蓄熱層１３上に、スパッタリング法等の薄膜成形技術によって順次積層した後、積層体をフォトエッチング等を用いて所定のパターンに加工することにより形成することができる。なお、ヘッド基体３を構成する各種電極は、同じ工程によって同時に形成することができる。

駆動ＩＣ１１は、図２に示すように、複数の発熱部９の各群に対応して配置されている。また、駆動ＩＣ１１は、個別電極１９と第１接続電極２１とに接続されている。駆動ＩＣ１１は、各発熱部９の通電状態を制御する機能を有している。駆動ＩＣ１１としては、スイッチングＩＣを用いることができる。

保護層２５は、発熱部９、共通電極１７および個別電極１９の一部を被覆している。保護層２５は、被覆した領域を、大気中に含まれている水分等の付着による腐食、あるいは印画する記録媒体Ｐとの接触による摩耗から保護するためのものである。

被覆層２７は、共通電極１７、個別電極１９、第１接続電極２１および第２接続電極２６を部分的に被覆するように基板７上に配置されている。被覆層２７は、被覆した領域を、大気との接触による酸化、あるいは大気中に含まれている水分等の付着による腐食から保護するためのものである。被覆層２７は、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、あるいはシリコーン系樹脂等の樹脂材料により形成することができる。

駆動ＩＣ１１は、個別電極１９、第１接続電極２１および第２接続電極２６に接続された状態で、エポキシ樹脂、あるいはシリコーン樹脂等の樹脂からなる被覆部材２９によって封止されている。被覆部材２９は、主走査方向に延びるように配置されており、複数の駆動ＩＣ１１を一体的に封止している。

コネクタ３１は、複数のコネクタピン８と、複数のコネクタピン８を収納するハウジング１０とを有している。複数のコネクタピン８は、第１端と第２端とを有している。第１端がハウジング１０の外部に露出しており、第２端がハウジング１０の内部に収容され、外部に引き出されている。コネクタピン８の第１端は、ヘッド基体３の接続端子２に電気的に接続されている。それにより、コネクタ３１は、ヘッド基体３の各種電極と電気的に接続されている。

封止部材１２は、第１封止部材１２ａと第２封止部材１２ｂとを有している。第１封止部材１２ａは、基板７の第１面７ｆ上に位置している。第１封止部材１２ａは、コネクタピン８と各種電極とを封止している。第２封止部材１２ｂは、基板７の第２面７ｇ上に位置している。第２封止部材１２ｂは、コネクタピン８と基板７との接触部を封止するように配置されている。

封止部材１２は、接続端子２、およびコネクタピン８の第１端が外部に露出しないように配置されており、例えば、エポキシ系の熱硬化性の樹脂、紫外線硬化性の樹脂、あるいは可視光硬化性の樹脂により形成することができる。なお、第１封止部材１２ａと第２封止部材１２ｂとが同じ材料により形成されていてもよい。また、第１封止部材１２ａと第２封止部材１２ｂとが別の材料により形成されていてもよい。

接着部材１４は、放熱板１上に配置されており、ヘッド基体３の第２面７ｇと放熱板１とを接合している。接着部材１４としては、両面テープ、あるいは樹脂性の接着剤を例示することができる。

図４を用いて、保護層２５について詳細に説明する。

保護層２５は、第１層２５ａと第２層２５ｂとを備えている。第１層２５ａは、基板７上に位置している。より詳細には、第１層２５ａは、発熱部９の全域を被覆している。また、第１層２５ａは、図２に示されるように、電極の一部を被覆している。より詳細には、第１層２５ａは、主配線部１７ａの全域、副配線部１７ｂの第１長辺７ａ側の一部、リード部１７ｃの全域を被覆している、また、第１層２５ａは、個別電極１９の発熱部９側の一部を被覆している。

第１層２５ａとしては、ＳｉＮ，ＳｉＯＮ，ＳｉＯ₂，ＳｉＡｌＯＮ，ＳｉＣ等を例示することができる。

第１層２５ａの厚みは、２〜１０μｍに設定することができる。第１層２５ａの厚みを２μｍ以上とすることにより、個別電極１９の絶縁性が向上する。また、第１層２５ａの厚みを６μｍ以下とすることにより、発熱部９の熱を記録媒体Ｐに伝達しやすくなり、サーマルヘッドＸ１の熱効率が向上する。

第２層２５ｂは、ＴｉＮ、ＴｉＯＮ、ＴｉＣｒＮ、ＴｉＡｌＯＮ等を例示することができる。第１層２５ａとして、ＴｉＮを用いた場合、例えば、Ｔｉを４０〜６０原子％、Ｎを４０〜６０原子％含有するように設定できる。

第２層２５ｂの厚みは、２〜６μｍに設定することができる。第２層２５ｂの厚みを２μｍ以上とすることにより、耐摩耗性が向上する。また、第２層２５ｂの厚みを６μｍ以下とすることにより、発熱部９の熱を記録媒体Ｐに伝達しやすくなり、サーマルヘッドＸ１の熱効率が向上する。なお、第２層２５ｂは、最外層にあたり、記録媒体Ｐと接触するものである。

第２層２５ｂの算術平均粗さＲａは、例えば、６７．７μｍ以下である。それにより第２層２５ｂと記録媒体Ｐとの接触面積を小さくすることができ、それゆえ、第２層２５ｂと記録媒体Ｐとに生じる摩擦力を低減することができる。その結果、第２層２５ｂの耐摩耗性を向上できる。なお、算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（２０１３）に規定された値である。

第２層２５ｂのスキューネスＲｓｋは、０より大きく、例えば、０．２〜１．２に設定される。スキューネスＲｓｋは、粗さ曲線における平均高さを中心線として、山部と谷部との比率を示す指標である。スキューネスＲｓｋが０より大きいと、山部が谷部より多いことを示す。また、スキューネスＲｓｋが０より小さいと、谷部が山部より多いことを示す。なお、スキューネスＲｓｋは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（２０１３）に規定された値である。

第２層２５ｂのクルトシスＲｋｕは、３より大きく、例えば、３．０〜６．０に設定される。クルトシスＲｋｕは、表面状態の鋭さの尺度である尖度を示す指標である。クルトシスＲｋｕが３より大きいと、表面に鋭い山や谷が多いことを示す。また、クルトシスＲｋｕが３より小さいと、表面が平坦であることを示す。なお、クルトシスＲｋｕは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（２０１３）に規定された値である。

ここで、記録媒体との接触面積を小さくするために、保護層の表面に凹みを形成することが知られている。しかしながら、保護層のうち、凹みが形成されていない部分（平坦な表面）と記録媒体とは、接触面積が大きくなってしまうことから、凹みが形成されていない部分に記録媒体が貼り付いてしまう場合がある。

これに対して、本開示のサーマルヘッドＸ１は、第２層２５ｂのスキューネスＲｓｋが０より大きい構成を有している。そのため、第２層２５ｂの表面は、山部が谷部に比べて少ない構成となる。その結果、記録媒体Ｐと第２層２５ｂとの接触面積を低減することができる。また、第２層２５ｂの表面と、記録媒体Ｐとの間には谷部により複数の隙間が位置することとなる。それにより、記録媒体Ｐが第２層２５ｂに貼りつきにくくなる。

記録媒体Ｐが第２層２５ｂに貼りつきにくくなることから、スティッキングが発生しにくくなり、すべり性の向上したサーマルヘッドＸ１とすることができる。また、記録媒体Ｐが第２層２５ｂに貼りつきにくくなることから、印字音が小さくなり、騒音の少ないサーマルプリンタＺ１を提供することができる。また、記録媒体Ｐが第２層２５ｂに貼りつきにくくなることから、インクリボンを使用する熱転写印画方式において、インクリボンにシワが生じにくくなる。その結果、サーマルヘッドＸ１は精細な印画を行うことができる。

また、本開示のサーマルヘッドＸ１は、第２層２５ｂのスキューネスＲｓｋが０．２〜１．２であってもよい。

上記構成により、第２層２５ｂの耐摩耗性を維持しつつ、スティッキングが発生しにくくなる。すなわち、第２層２５ｂのスキューネスＲｓｋが０．２〜１．２であることから、第２層２５ｂに山部を谷部よりも少なくしつつ、記録媒体Ｐを支えることができる。

また、本開示のサーマルヘッドＸ１は、記録媒体Ｐの搬送方向において、下流側に位置する第２層２５ｂのスキューネスＲｓｋが、上流側に位置する第２層２５ｂのスキューネスＲｓｋよりも大きくてもよい。

上記構成により、記録媒体Ｐの搬送方向の下流側に位置する第２層２５ｂは、記録媒体Ｐの搬送方向の上流側に位置する第２層２５ｂよりも谷部が多い構成となる。その結果、記録媒体Ｐから剥離した紙カスを谷部に収容しやすくなる。それゆえ、サーマルヘッドＸ１の搬送障害が生じにくくなる。

また、上記構成は、記録媒体Ｐの搬送方向の上流側に位置する第２層２５ｂが、記録媒体Ｐの搬送方向の下流側に位置する第２層２５ｂよりも山部が多い構成ともいえる。その場合は、記録媒体Ｐが第２層２５ｂに接触し始める際に加わる外力を、多くの山部で支えることができ、サーマルヘッドＸ１が破損しにくい。

なお、記録媒体Ｐの搬送方向の上流側に位置する保護層２５とは、発熱部９上に位置する保護層２５よりも搬送方向の上流側に位置する保護層２５の一部である。記録媒体Ｐの搬送方向の下流側に位置する保護層２５とは、発熱部９上に位置する保護層２５よりも搬送方向の下流側に位置する保護層２５の一部である。

本開示のサーマルヘッドＸ１は、第２層２５ｂのクルトシスＲｋｕが３より大きい構成を有している。そのため、第２層２５ｂの表面に、鋭い山が形成されることになる。その結果、記録媒体Ｐと第２層２５ｂとの接触面積を低減することができる。それにより、記録媒体Ｐが第２層２５ｂに貼りつきにくくなる。

記録媒体Ｐが第２層２５ｂに貼りつきにくくなることから、スティッキングが発生しにくくなり、すべり性の向上したサーマルヘッドＸ１とすることができる。また、記録媒体Ｐが第２層２５ｂに貼りつきにくくなることから、印字音が小さくなり、騒音の少ないサーマルプリンタＺ１を提供することができる。また、記録媒体Ｐが第２層２５ｂに貼りつきにくくなることから、インクリボンを使用する熱転写印画方式において、インクリボンにシワが生じにくくなる。その結果、サーマルヘッドＸ１は精細な印画を行うことができる。

また、本開示のサーマルヘッドＸ１は、第２層２５ｂのクルトシスＲｋｕが３より大きく、第２層２５ｂのクルトシスＲｋｕが６より小さくてもよい。

上記構成により、第２層２５ｂの山の尖度が大きくなりすぎず、記録媒体Ｐと第２層２５ｂとの接触面積を小さくしつつ、記録媒体Ｐを安定して支持することができる。その結果、スティッキングの発生を抑えつつ、サーマルヘッドＸ１の耐摩耗性を向上できる。

また、本開示のサーマルヘッドＸ１は、第２層２５ｂのスキューネスＲｓｋが０より大きく、第２層２５ｂのクルトシスＲｋｕが３より大きい構成を有していてもよい。

上記構成により、第２層２５ｂの表面における山部を少なくするとともに、山部がとがった形状となるため、さらに記録媒体Ｐと第２層２５ｂとの接触面積を小さくできる。その結果、記録媒体Ｐが第２層２５ｂに貼りつきにくくなり、スティッキングが生じにくいサーマルヘッドＸ１とすることができる。

算術平均粗さＲａ、スキューネスＲｓｋ、およびクルトシスＲｋｕは、例えば、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（２０１３）に準拠して測定できる。なお、測定には、接触式の表面粗さ計、あるいは、非接触式の表面粗さ計を用いることができ、例えば、オリンパス製のＬＥＸＴ ＯＬＳ４０００を用いることができる。測定条件として、例えば、測定長さを０．４ｍｍ、カットオフ値を０．０８ｍｍ、スポット径を０．４μｍ、走査速度を１ｍｍ／秒とすればよい。

また、保護層２５のスキューネスＲｓｋおよびクルトシスＲｋｕは、例えば、発熱部９上に位置する保護層２５の位置で測定すればよい。この場合、発熱部０上の保護層２５を通過するように、スポットを副走査方向に動かして測定すればよい。このとき、スキューネスＲｓｋおよびクルトシスＲｋｕを複数回測定し、その平均値を測定結果としてもよい。

なお、算術平均粗さＲａは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて測定してもよい。

保護層２５は、アークプラズマ方式イオンプレーティング、あるいはホロカソード方式イオンプレーティングにより形成することができる。

第２層２５ｂの表面状態は、以下の方法により制御することができる。例えば、サンドブラスト、研磨等の機械処理、エッチング、化学研磨等の化学処理を用いて、金型の表面に、所定の表面形状となるように表面処理を施す。そして、金型の表面を第２層２５ｂに押し当てることにより、第２層２５ｂを所定の表面形状とすることができる。

次に、サーマルヘッドＸ１を有するサーマルプリンタＺ１について、図５を参照しつつ説明する。

本実施形態のサーマルプリンタＺ１は、上述のサーマルヘッドＸ１と、搬送機構４０と、プラテンローラ５０と、電源装置６０と、制御装置７０とを備えている。サーマルヘッドＸ１は、サーマルプリンタＺ１の筐体（不図示）に配置された取付部材８０の取付面８０ａに取り付けられている。なお、サーマルヘッドＸ１は、搬送方向Ｓに直交する方向である主走査方向に沿うようにして、取付部材８０に取り付けられている。

搬送機構４０は、駆動部（不図示）と、搬送ローラ４３，４５，４７，４９とを有している。搬送機構４０は、感熱紙、インクが転写される受像紙等の記録媒体Ｐを図５の矢印Ｓ方向に搬送して、サーマルヘッドＸ１の複数の発熱部９上に位置する保護層２５上に搬送するためのものである。駆動部は、搬送ローラ４３，４５，４７，４９を駆動させる機能を有しており、例えば、モータを用いることができる。搬送ローラ４３，４５，４７，４９は、例えば、ステンレス等の金属からなる円柱状の軸体４３ａ，４５ａ，４７ａ，４９ａを、ブタジエンゴム等からなる弾性部材４３ｂ，４５ｂ，４７ｂ，４９ｂにより被覆して構成することができる。なお、記録媒体Ｐが、インクが転写される受像紙等の場合は、記録媒体ＰとサーマルヘッドＸ１の発熱部９との間に、記録媒体Ｐとともにインクフィルム（不図示）を搬送する。

プラテンローラ５０は、記録媒体ＰをサーマルヘッドＸ１の発熱部９上に位置する保護層２５上に押圧する機能を有する。プラテンローラ５０は、搬送方向Ｓに直交する方向に沿って延びるように配置され、記録媒体Ｐを発熱部９上に押圧した状態で回転可能となるように両端部が支持固定されている。プラテンローラ５０は、例えば、ステンレス等の金属からなる円柱状の軸体５０ａを、ブタジエンゴム等からなる弾性部材５０ｂにより被覆して構成することができる。

電源装置６０は、上記のようにサーマルヘッドＸ１の発熱部９を発熱させるための電流および駆動ＩＣ１１を動作させるための電流を供給する機能を有している。制御装置７０は、上記のようにサーマルヘッドＸ１の発熱部９を選択的に発熱させるために、駆動ＩＣ１１の動作を制御する制御信号を駆動ＩＣ１１に供給する機能を有している。

サーマルプリンタＺ１は、プラテンローラ５０によって記録媒体ＰをサーマルヘッドＸ１の発熱部９上に押圧しつつ、搬送機構４０によって記録媒体Ｐを発熱部９上に搬送しながら、電源装置６０および制御装置７０によって発熱部９を選択的に発熱させることにより、記録媒体Ｐに所定の印画を行う。

なお、記録媒体Ｐが受像紙等の場合は、記録媒体Ｐとともに搬送されるインクフィルム（不図示）のインクを記録媒体Ｐに熱転写することによって、記録媒体Ｐへの印画を行う。

本開示のサーマルプリンタＺ１は、記録媒体Ｐとしてカット紙（不図示）を用いてもよい。それにより、カット紙の搬送を円滑にすることができる。すなわち、カット紙は１枚ごとに搬送されるため、新たなカット紙が搬送される度に、保護層２５に何度も新たに接触することとなる。保護層２５に接触したカット紙はプラテンローラ５０に押圧されることから、サーマルヘッドＸ１に貼りつきやすい構成となっている。

これに対して、サーマルヘッドＸ１は、保護層２５のスキューネスＲｓｋが０より大きいことから、保護層２５の山部を少なくすることができ、カット紙と保護層２５との接触面積を少なくすることができる。それにより、カット紙は保護層２５に貼りつきにくくなり、スティッキングが発生しにくい。

なお、カット紙は、枚葉紙あるいはカード等のロール紙以外のものを示している。

図６を用いて、サーマルヘッドＸ１のサーマルプリンタＺ１への取り付けを説明する。なお、図６では、サーマルヘッドＸ１がプラテンローラ５０に押圧された状態を模式的に示している。保護層２５は、２層構造を省略して示している。

サーマルヘッドＸ１は、取付部材８０の取付面８０に設けられた押圧部材５５上に配置されている。押圧部材５５は、取付面８０から離れる方向にサーマルヘッドＸ１を押圧する。そのため、サーマルヘッドＸ１は、プラテンローラ５０に向けて押圧されることとなり、プラテンローラ５０に押し当てられている。それにより、サーマルヘッドＸ１（保護層２５）とプラテンローラ５０との間を通過する記録媒体Ｐ（図５参照）に、サーマルヘッドＸ１を押し当てることができ、精細な印画を行うことができる。

押圧部材５５は、例えば、コイルばね、板バネ、あるいは皿ばね等のばねを用いれてばよい。また、高弾性率を有する部材を押圧部材５５として用いてもよい。

記録媒体Ｐは、押圧部材５５によりサーマルヘッドＸ１に押圧されている。保護層２５は、図６で示すように、記録媒体Ｐと接触する領域Ｅを有している。

なお、保護層２５の算術平均粗さＲａ、クルトシスＲｋｕ、スキューネスＲｓｋとは、保護層２５の表面のうち、記録媒体Ｐと接触する領域Ｅの算術平均粗さＲａ、クルトシスＲｋｕ、スキューネスＲｓｋを示している。

以上、本開示のサーマルヘッドは、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、保護層２５が、第１層２５ａおよび第２層２５ｂにより形成される例を示したが、単層であってもよい。

また、電気抵抗層１５を薄膜によって形成した、発熱部９の薄い薄膜ヘッドを例示して示したが、これに限定されるものではない。各種電極をパターニングした後に、電気抵抗層１５を厚膜によって形成した、発熱部９の厚い厚膜ヘッドであってもよい。

また、発熱部９が基板７の第１面７ｆ上に形成された平面ヘッドを例示して説明したが、発熱部９が基板７の端面に位置する端面ヘッドでもよい。

また蓄熱層１３上に共通電極１７および個別電極１９を形成し、共通電極１７と個別電極１９との間の領域のみに電気抵抗層１５を形成することにより、発熱部９を形成してもよい。

また、封止部材１２を、駆動ＩＣ１１を被覆する被覆部材２９と同じ材料により形成してもよい。その場合、被覆部材２９を印刷する際に、封止部材１２が形成される領域にも印刷して、被覆部材２９と封止部材１２とを同時に形成してもよい。

また、基板７に直接コネクタ３１を接続した例を示したが、基板７にフレキシブル配線基板（ＦＰＣ：Flexible printed circuits）を接続してもよい。

保護層の表面状態と、保護層の耐摩耗性、耐スティッキング性、耐スクラッチ性および印字音の関係性を調査する目的で以下の実験を行った。

共通電極１７、個別電極１９、第１接続電極２１および第２接続電極２６等の各種電極配線が形成された試料となる基板を複数準備し、アークプラズマ方式イオンプレーティング装置を用いて、５μｍの厚みで保護層２５を成膜した。保護層２５の成膜時において、表１に示すイオン化電流および基板バイアス電圧を印加した。

保護層２５が形成された基板７に、駆動ＩＣ１１を搭載し、被覆部材２９を塗布、硬化してサーマルヘッドを作製した。なお、試料Ｎｏ．１〜３ごとに、各３本のサーマルヘッドを作製した。そして、作製したサーマルヘッドを、プラテンローラ５０とともに筐体に組み込みサーマルプリンタを作製し、以下に示す走行試験を行った。

記録媒体として感熱紙を用いて、搬送速度３００ｍｍ／ｓ、印字周期０．７ｍｓ／Ｌｉｎｅ、印加電圧０．３Ｗ／ｄｏｔ、押し圧１０ｋｇＦ／ｈｅａｄの条件で、走行試験を行った。印画中にドット抜けが生じた場合、保護層２５が破壊されたと判定して、それまでに走行した距離を走行距離として記録し、３本の試料の平均値を表１に記載した。

試料Ｎｏ．１〜３のサーマルヘッドを搭載したサーマルプリンタは、走行距離がいずれも１５０ｋｍを超え、保護層２５の耐摩耗性が向上したことを確認できた。言い換えると、保護層２５のスキューネスが０より大きい試料Ｎｏ．１〜３のサーマルヘッドの保護層２５は、優れた耐摩耗性を有していた。また、保護層２５のクルトシスが３より大きい試料Ｎｏ．１〜３のサーマルヘッドの保護層２５は、優れた耐摩耗性を有していた。

さらに試料Ｎｏ．１、２のサーマルヘッドを搭載したサーマルプリンタは、走行距離がいずれも２００ｋｍを超え、保護層２５の耐摩耗性がさらに向上したことを確認できた。

残りの２本のサーマルヘッドを用いて、スティッキングの有無を確認した。試料Ｎｏ．１〜３のサーマルヘッドを搭載したサーマルプリンタに、記録媒体として感熱紙を用いて、搬送速度３００ｍｍ／ｓの条件で、全発熱素子をオン状態で１０００ｍｍ印字した。印字された感熱紙を確認したところいずれの試料においても、２つのサーマルヘッドのいずれにも印字飛びが生じていなかった。

試料Ｎｏ．１〜３のサーマルヘッドを搭載したサーマルプリンタを用いて、記録媒体として感熱紙を用いて、搬送速度３００ｍｍ／ｓ、印字周期０．７ｍｓ／Ｌｉｎｅ、印加電圧０．３Ｗ／ｄｏｔ、押し圧１０ｋｇＦ／ｈｅａｄの条件で、走行試験を行った。その結果、いずれのサーマルヘッドにおいても、１００００枚走行させてもスクラッチ破損が生じていなかった。

また、上記走行試験中に生じた印字音について集音マイクを用いて測定した。その結果、印字音が１００ｄＢ以下であった。

Ｘ１ サーマルヘッド
Ｚ１ サーマルプリンタ
Ｅ 保護層の記録媒体と接触する領域
１ 放熱板
３ ヘッド基体
７ 基板
９ 発熱部
１１ 駆動ＩＣ
１２ 封止部材
１３ 蓄熱層
１４ 接着部材
１５ 電気抵抗層
１７ 共通電極
１９ 個別電極
２１ 第１接続電極
２５ 保護層
２５ａ 第１層
２５ｂ 第２層
２６ 第２接続電極
２７ 被覆層
３１ コネクタ

Claims (6)

1. 基板と、
   前記基板上に位置する発熱部と、
   前記基板上に位置し、前記発熱部に繋がっている電極と、
   前記発熱部および前記電極の一部を被覆する保護層と、を備え、
   前記保護層のスキューネスＲｓｋが、０より大きく、
   前記保護層のクルトシスＲｋｕが、３より大きい、サーマルヘッド。
2. 前記保護層のスキューネスＲｓｋが、０．２〜１．２である、請求項１に記載のサーマルヘッド。
3. 記録媒体の搬送方向において、
   下流側に位置する前記保護層のスキューネスＲｓｋが、上流側に位置する前記保護層のスキューネスＲｓｋよりも大きい、請求項１または２に記載のサーマルヘッド。
4. 前記保護層のクルトシスＲｋｕが、６より小さい、請求項１から３のうちいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
5. 請求項１から４のうちいずれか一項に記載のサーマルヘッドと、
   前記発熱部上に記録媒体を搬送する搬送機構と、
   前記記録媒体を押圧するプラテンローラと、を備えることを特徴とするサーマルプリンタ。
6. 前記記録媒体が、カット紙である、請求項５に記載のサーマルプリンタ。

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