JP7128901B2 - サーマルプリンタ - Google Patents
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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）。
本開示の一態様に係るサーマルプリンタは、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、前記保護層のクルトシスＲｋｕが、３より小さい、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、前記プラテンローラに対して、前記サーマルヘッドを押し当てる押圧部材と、を備え、前記押圧部材に対応する位置に配置された前記保護層のクルトシスＲｋｕが、他の部分の前記保護層のクルトシスＲｋｕよりも小さい。
本開示の他の一態様に係るサーマルプリンタは、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より小さい、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、前記プラテンローラに対して、前記サーマルヘッドを押し当てる押圧部材と、を備え、前記押圧部材に対応する位置に配置された前記保護層のクルトシスＲｋｕが、他の部分の前記保護層のクルトシスＲｋｕよりも小さい。
本開示の更に他の一態様に係るサーマルプリンタは、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、前記保護層のクルトシスＲｋｕが、３より小さい、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、前記プラテンローラに対して、前記サーマルヘッドを押し当てる押圧部材と、を備え、前記押圧部材に対応する位置に配置された前記保護層のスキューネスＲｓｋが、他の部分の前記保護層のスキューネスＲｓｋよりも小さい。
本開示の更に他の一態様に係るサーマルプリンタは、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より小さい、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、前記プラテンローラに対して、前記サーマルヘッドを押し当てる押圧部材と、を備え、前記押圧部材に対応する位置に配置された前記保護層のスキューネスＲｓｋが、他の部分の前記保護層のスキューネスＲｓｋよりも小さい。
本開示の他の一態様に係るサーマルプリンタは、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より小さい、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、前記プラテンローラに対して、前記サーマルヘッドを押し当てる押圧部材と、を備え、前記押圧部材に対応する位置に配置された前記保護層のクルトシスＲｋｕが、他の部分の前記保護層のクルトシスＲｋｕよりも小さい。
本開示の更に他の一態様に係るサーマルプリンタは、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、前記保護層のクルトシスＲｋｕが、３より小さい、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、前記プラテンローラに対して、前記サーマルヘッドを押し当てる押圧部材と、を備え、前記押圧部材に対応する位置に配置された前記保護層のスキューネスＲｓｋが、他の部分の前記保護層のスキューネスＲｓｋよりも小さい。
本開示の更に他の一態様に係るサーマルプリンタは、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より小さい、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、前記プラテンローラに対して、前記サーマルヘッドを押し当てる押圧部材と、を備え、前記押圧部材に対応する位置に配置された前記保護層のスキューネスＲｓｋが、他の部分の前記保護層のスキューネスＲｓｋよりも小さい。
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、記録媒体との接触面積を小さくすべく、保護層の接触面を凹凸状に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、記録媒体を押圧するプラテンローラからの外力が凸部に集中することにより、保護層の耐摩耗性が低い。
本開示のサーマルヘッドは、保護層のすべり性を保ちつつ、保護層の耐摩耗性を向上させるものである。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。
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のクルトシスＲｋｕは、３より小さく、例えば、０．１～２．９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より小さいと、巨視的にみると山の表面が平坦であり、微視的にみると山の表面に小さな山あるいは谷を有することを示す。また、クルトシスＲｋｕが３より大きいと、巨視的にみると山の表面が平坦でなく、微視的にみると山の表面に鋭い山や谷が多いことを示す。なお、クルトシスＲｋｕは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（２０１３）に規定された値である。
第２層２５ｂのスキューネスＲｓｋは、０より小さく、例えば、－０．２～－２．０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、谷部が山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、山部が谷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。
ここで、記録媒体との接触面積を小さくするために、保護層の接触面を凹凸状に形成された保護層が知られている。しかしながら、記録媒体からの外力が凸部に集中することにより、凸部が摩耗して保護層の耐摩耗性が低い場合がある。さらに、凸部が摩耗した場合、保護層の接触面が平坦に近づき、記録媒体との接触面積が大きくなる。それにより、記録媒体が保護層に貼りついてしまい、スティッキングが発生する場合がある。
これに対して、本開示のサーマルヘッドＸ１は、第２層２５ｂのクルトシスＲｋｕが３より小さい構成を有している。それにより、第２層２５ｂの表面は、巨視的にみると山の表面が平坦であり、微視的にみると山の表面に小さな山あるいは谷を有する構造となっている。換言すると、うねりの大きな山を複数有し、山の表面に、微小な山あるいは谷を有する構造となっている。
そのため、サーマルヘッドＸ１は、うねりの大きな山により、ある程度の接触面積を有しながら記録媒体Ｐを支持しつつ、微小な山により記録媒体Ｐと第２層２５ｂとの間に隙間を有する構造となる。その結果、第２層２５ｂが摩耗しにくく、かつ第２層２５ｂに記録媒体Ｐが貼りつきにくくなる。それゆえ、耐摩耗性が向上しつつ、スティッキングが発生しにくいサーマルヘッドＸ１を提供できる。
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、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、基板７の長手方向（以下、単に長手方向と称する）における両端部に位置する第２層２５ｂのクルトシスＲｋｕが、長手方向における中央部に位置する第２層２５ｂのクルトシスＲｋｕよりも大きくてもよい。
上記構成により、長手方向の中央部に位置する第２層２５ｂの記録媒体Ｐとの接触面積が、長手方向の両端部に位置する第２層２５ｂの記録媒体Ｐとの接触面積よりも大きくなる。その結果、長手方向において、記録媒体Ｐと第２層２５ｂとの摩擦力は、中央部のほうが、両端部よりも大きくなる。
それゆえ、記録媒体Ｐにシワが生じようとした際に、シワは、長手方向の中央部から、摩擦力の小さな両端部に向けて逃がすことができる。その結果、記録媒体Ｐの搬送とともに、シワが伸ばされることとなり、記録媒体Ｐにシワが生じにくくなる。
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より小さい構成を有していてもよい。そのため、第２層２５ｂの表面は、山部が谷部に比べて多い構成となる。その結果、記録媒体Ｐと第２層２５ｂとの接触面積を増加させることができる。それゆえ、山部により記録媒体Ｐを支持しつつ、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、長手方向における両端部に位置する第２層２５ｂのスキューネスＲｓｋが、長手方向における中央部に位置する第２層２５ｂのスキューネスＲｓｋよりも大きい構成を有している。
上記構成により、長手方向の中央部に位置する第２層２５ｂの山部は、長手方向の両端部に位置する第２層２５ｂの山部よりも大きい構成となる。その結果、長手方向の中央部に位置する第２層２５ｂの記録媒体Ｐとの接触面積が、長手方向の両端部に位置する第２層２５ｂの記録媒体Ｐとの接触面積よりも大きくなる。そのため、長手方向において、記録媒体Ｐと第２層２５ｂとの摩擦力は、中央部のほうが、両端部よりも大きくなる。
それゆえ、記録媒体Ｐにシワが生じようとした際に、シワは、長手方向の中央部から、摩擦力の小さな両端部に向けて逃がすことができる。その結果、記録媒体Ｐの搬送とともに、シワが伸ばされることとなり、記録媒体Ｐにシワが生じにくくなる。
なお、長手方向における両端部とは、図６で示す、保護層２５の記録媒体Ｐと接触する領域Ｅのそれぞれの主走査方向における端から、保護層２５の記録媒体Ｐと接触する領域Ｅの長さのうち２５％の長さまでの領域を言う。また、長手方向における中央部とは、保護層２５の記録媒体Ｐと接触する領域Ｅのそれぞれの短辺から、保護層２５の記録媒体Ｐと接触する領域Ｅの長手方向の長さのうち２５％～７５％の長さまでの領域を言う。
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０．００８ｍｍ、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９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。そのため、保護層２５が摩耗しやすい。
これに対して、サーマルヘッドＸ１は、保護層２５のクルトシスＲｋｕが３より小さいことから、うねりの大きな山により、ある程度の接触面積を確保することができる。その結果、カット紙との接触により生じる応力を緩和することができ、保護層２５が摩耗されにくくなる。
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８０ａ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８０ａ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ばよい。また、高弾性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。
ここで、押圧部材５５によりサーマルヘッドＸ１がプラテンローラ５０に押し当てられる場合に、押圧部材５５に対応する位置に配置された保護層２５ｃは、保護層２５の他の部位に比べて押圧部材５５からの応力が高くなる。それにより、押圧部材５５に対応する位置に配置された保護層２５ｃが摩耗しやすい環境となる。
また、本開示のサーマルプリンタＺ１は、押圧部材５５に対応する位置に配置された保護層２５ｃのクルトシスＲｋｕが、他の部分の保護層２５のクルトシスＲｋｕよりも小さい構成を有していてもよい。
それにより、押圧部材５５に対応する位置に配置された保護層２５ｃと記録媒体Ｐとの接触面積が、他の部分の保護層２５と記録媒体Ｐとの接触面積よりも大きくなる。その結果、押圧部材５５に対応する位置に配置された保護層２５ｃに生じる応力を、広い接触面積で緩和することができ、押圧部材５５に対応する位置に配置された保護層２５ｃが摩耗しにくくなる。ひいては、保護層２５の耐摩耗性を向上できる。
また、本開示のサーマルプリンタＺ１は、押圧部材５５に対応する位置に配置された保護層２５ｃのスキューネスＲｓｋが、他の部分の保護層２５のスキューネスＲｓｋよりも小さくてもよい。
それにより、押圧部材５５に対応する位置に配置された保護層２５ｃにおける山部を、他の部分の保護層２５における山部よりも多くすることができる。そのため、押圧部材５５に対応する位置に配置された保護層２５ｃと記録媒体Ｐとの接触面積が、他の部分の保護層２５と記録媒体Ｐとの接触面積よりも大きくなる。その結果、押圧部材５５に対応する位置に配置された保護層２５ｃに生じる応力を、広い接触面積で緩和することができ、押圧部材５５に対応する位置に配置された保護層２５ｃが摩耗しにくくなる。ひいては、保護層２５の耐摩耗性を向上できる。
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。
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
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 (5)
- 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、前記保護層のクルトシスＲｋｕが、３より小さい、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、
前記プラテンローラに対して、前記サーマルヘッドを押し当てる押圧部材と、を備え、
前記押圧部材に対応する位置に配置された前記保護層のクルトシスＲｋｕが、他の部分の前記保護層のクルトシスＲｋｕよりも小さい、サーマルプリンタ。 - 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より小さい、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、
前記プラテンローラに対して、前記サーマルヘッドを押し当てる押圧部材と、を備え、
前記押圧部材に対応する位置に配置された前記保護層のクルトシスＲｋｕが、他の部分の前記保護層のクルトシスＲｋｕよりも小さい、サーマルプリンタ。 - 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、前記保護層のクルトシスＲｋｕが、３より小さい、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、
前記プラテンローラに対して、前記サーマルヘッドを押し当てる押圧部材と、を備え、
前記押圧部材に対応する位置に配置された前記保護層のスキューネスＲｓｋが、他の部分の前記保護層のスキューネスＲｓｋよりも小さい、サーマルプリンタ。 - 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より小さい、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、
前記プラテンローラに対して、前記サーマルヘッドを押し当てる押圧部材と、を備え、
前記押圧部材に対応する位置に配置された前記保護層のスキューネスＲｓｋが、他の部分の前記保護層のスキューネスＲｓｋよりも小さい、サーマルプリンタ。 - 前記記録媒体が、カット紙である、請求項１から４のうちいずれか一項に記載のサーマルプリンタ。
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