KR20070012709A - 서멀 프린트 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명의 서멀 프린트 헤드(A)는, 기판(1) 상에 설치된 발열 저항체(5)체와, 발열 저항체(5)에 통전을 행하기 위한 전극(3)과, 발열 저항체(5) 및 전극(3)을 덮는 보호막(6)을 갖고 있는 것이며, 보호막(6)의 표면 거칠기는 십점 평균 거칠기가 0.2 ㎛ 이상이다.

서멀 프린트 헤드, 기판, 발열 저항체, 전극, 보호막

Description

서멀 프린트 헤드{THERMAL PRINT HEAD}

본 발명은 서멀 프린터의 구성 부품으로서 이용되는 서멀 프린트 헤드에 관한 것이다.

도6은 서멀 프린터의 구성 부품으로서 이용되는 서멀 프린트 헤드의 종래예를 나타내는 도면이다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조). 도시된 서멀 프린트 헤드(B)는 절연성의 기판(91) 상에, 유리 등으로 이루어지는 글레이즈층(92)이 형성되어 있다. 글레이즈층(92) 상에는 전극(93) 및 발열 저항체(95)가 형성되어 있다. 발열 저항체(95) 및 전극(93)에는 유리 재료를 주성분으로 하는 보호막(96)이 덮도록 형성되어 있다. 발열 저항체(95)에 대향하는 위치에는 플래튼 롤러(P)가 설치되어 있다.

이 서멀 프린트 헤드를 이용한 인자 처리시에는, 인자 매체의 일례인 감열 기록지(S)를 플래튼 롤러(P)에 의해 보호막(96)에 압박한 상태에서, 감열 기록지(S)를 부주사 방향(도6에서는 좌우 방향)으로 이동시킨다. 이때, 발열 저항체(95)에 있어서 발생한 열이 보호막(96)을 통해 감열 기록지(S)에 전달하여 발색하는 것에 의해 인자가 이루어진다.

그런데, 서멀 프린트 헤드를 이용한 인자 처리에 있어서는, 소위 스티킹이라 불리는 현상이 일어나는 경우가 있다. 스티킹이라 함은, 감열 기록지가 보호막의 표면에 부착하여, 감열 기록지의 이송이 불규칙해지는 현상이다. 이 스티킹이 발생하면, 감열 기록지에 흰 줄무늬가 발생하는 등의 인자 불량으로 되는 일이 있다.

이 스티킹의 발생을 억제하는 방법으로서는, 감열 기록지와 보호막과의 미끄럼 이동에 의한 마찰 저항을 저감하는 것이 고려된다. 도6에 도시하는 바와 같은 구조를 갖는 종래의 서멀 프린트 헤드에 있어서는, 보호막(96)의 표면은 평활하게 되어 있고, 예를 들어 보호막(96)의 표면 거칠기는 십점 평균 거칠기(Rz)(JIS B 0601)가 대략 0.1 ㎛ 이하로 되어 있다. 그러나, 이와 같이 보호막(96)의 표면을 평활하게 한 경우에 있어서도, 스티킹이 발생하는 일이 있었다.

감열 기록지와 보호막과의 미끄럼 이동에 의한 마찰 저항을 저감하기 위해서는, 이하에 나타내는 서멀 프린트 헤드의 구성이 고려된다. 즉, 이 서멀 프린트 헤드는, 보호막이, 발열 저항체와 전극을 덮도록 형성된 절연층과, 이 절연층을 덮도록 형성된 도전층과의 2층 구조로 구성된다(예를 들어, 특허 문헌 2 참조). 이러한 구성에 따르면, 도전층에 의해 보호막의 표면과 감열 기록지와의 접촉 마찰에 의해 발생한 정전기를 효율적으로 도피할 수 있다. 이것에 의해, 정전기에 기인하여 감열 기록지가 보호막의 표면에 부착하는 것은 억제되지만, 이 서멀 프린트 헤드의 구성에 있어서도, 스티킹의 발생을 억제하기까지는 도달하고 있지 않다.

스티킹의 발생을 억제하는 방법으로서는, 감열 기록지를 보호막에 압박하는 힘을 저감하는 방법도 고려된다. 그러나, 이러한 방법에 따르면, 감열 기록지에 대한 열전달이 충분히 행해지지 않고, 인자의 질이 저하한다는 문제점을 초래하게 된다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 평7-186429호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특허 공개 2001-47652호 공보

본 발명은 이러한 사정을 기초로 고려된 것이며, 스티킹의 발생을 억제하여, 인자의 질의 향상을 도모하는 것이 가능한 서멀 프린트 헤드를 제공하는 것을 과제로 하고 있다.

본 발명에 의해 제공되는 서멀 프린트 헤드는, 기판 상에 설치된 발열 저항체와, 상기 발열 저항체에 통전을 행하기 위한 전극과, 상기 발열 저항체 및 전극을 덮는 보호막을 갖고 있는 서멀 프린트 헤드이며, 상기 보호막의 표면 거칠기는 십점 평균 거칠기가 0.2 ㎛ 이상인 특징으로 하고 있다.

바람직하게는, 상기 보호막은 상기 발열 저항체 및 전극 상에 형성된 제1층과, 상기 제1층 상에 형성된 제2층으로 구성되어 있다.

바람직하게는, 상기 제2층은 다공질형이고, 상기 제1층은 비다공질형이다.

바람직하게는, 상기 제2층은 도전성을 갖고 있고, 상기 제1층은 전기 절연성을 갖고 있다.

도1은 본 발명에 관한 서멀 프린트 헤드의 일례를 나타내는 주요부 개략 평면도이다.

도2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ 단면도이다.

도3은 본 발명에 관한 서멀 프린트 헤드의 보호막의 표면의 현미경 사진이다.

도4는 종래의 서멀 프린트 헤드의 보호막의 표면의 현미경 사진이다.

도5는 보호막의 표면 거칠기와 인자 길이의 관계를 나타내는 그래프이다.

도6은 종래의 서멀 프린트 헤드를 도시하는 주요부 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해, 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도1 및 도2는 본 발명에 관한 서멀 프린트 헤드의 일례를 나타내고 있다. 본 실시예의 서멀 프린트 헤드(A)는 기판(1), 글레이즈층(2), 공통 전극(3), 복수의 개별 전극(4), 발열 저항체(5) 및 보호막(6)을 구비하고 있다. 또한, 도1에 있어서는 보호막(6)의 기재를 생략하고 있다.

기판(1)은 절연성을 갖고 있고, 예를 들어 알루미나 세라믹제이다. 글레이즈층(2)은 글래스 페이스트의 인쇄 및 소성에 의해 기판(1)의 표면의 대략 전체에 걸쳐 형성되어 있다. 글레이즈층(2)은 축열층으로서의 역할을 감당하는 것이다. 글레이즈층(2)은 공통 전극(3)이나 개별 전극(4) 등이 형성되는 표면이 매끄럽고, 공통 전극(3) 등의 접착력을 높이는 역할을 감당하는 것이다.

공통 전극(3)은 빗살형으로 돌출하는 복수의 연장 돌출부(3a)를 갖고 있다. 복수의 개별 전극(4)은, 인접하는 연장 돌출부(3a)끼리의 사이에 그 일단부가 인입되도록 배열하여 설치되어 있다. 각 개별 전극(4)의 타단부는 본딩용 패드(4a)로 되어 있고, 이들의 각 본딩용 패드(4a)는 각각, 도시하지 않은 구동 IC의 출력 패 드에 대해 도통 상태로 되어 있다. 공통 전극(3) 및 개별 전극(4)은, 예를 들어 레지네이트 금페이스트를 인쇄 및 소성하는 것에 의해 형성된다.

발열 저항체(5)는, 복수의 연장 돌출부(3a)와 복수의 개별 전극(4)을 일련으로 걸치도록 하여 기판(1)의 일정 방향으로 연장된 일정 폭의 띠형으로 설치되어 있다. 발열 저항체(5)는, 예를 들어 산화루테늄 페이스트를 인쇄 및 소성하는 것에 의해 형성된다. 이 서멀 프린트 헤드(A)에서는, 도시하지 않은 구동 IC에 의해 개별 전극(4)에 선택적으로 통전이 이루어지면, 발열 저항체(5) 중 서로 인접하는 연장 돌출부(3a)에 의해 끼워진 영역(50)(예를 들어 도1의 크로스 해칭으로 나타낸 부분)이 발열하여 1개의 발열 도트를 형성하도록 구성되어 있다.

보호막(6)은 공통 전극(3), 개별 전극(4) 및 발열 저항체(5)의 표면을 덮도록 설치되어 있다. 보호막(6)은, 도2에 도시하는 바와 같이 전기 절연성을 갖는 제1층(6A)과 도전성을 갖는 제2층(6B)으로 구성되어 있다. 제1층(6A)은 SiO₂, B₂O₃ 및 PbO 등으로 이루어지는 글래스 페이스트를 인쇄 및 소성함으로써 형성된다. 제2층(6B)은 제1층(6A)을 덮도록 형성된 다공질층이고, 그 표면 거칠기는 십점 평균 거칠기(Rz)에서 0.2 ㎛ 이상이다.

제2층(6B)은, 예를 들어 다음의 공정을 통해 형성된다.

우선, 도전성 글래스 페이스트를 제1층(6A) 상에 인쇄하는 것에 의해, 도전성 글래스 페이스트층을 형성하고, 그 후 이 도전성 글래스 페이스트층을 그 유리 성분의 연화점보다도 낮은 온도에서 소성한다. 도전성 글래스 페이스트는 SiO₂, ZnO, CaO를 주성분으로 하는 글래스 페이스트에 저항 페이스트를 혼입한 것이다. 저항 페이스트는, PbO, SiO₂ 및 B₂O₃ 등으로 이루어지는 유리에, 입자 직경 0.001 내지 1 ㎛의 산화루테늄의 입자를 첨가한 것이다. 도전성 글래스 페이스트에 있어서의 산화루테늄의 첨가량은 중량％ 비율로 0.3 내지 30 wt％이다.

글래스 페이스트 및 저항 페이스트의 연화점은, 제1층(6A)의 연화점(상기한SiO₂-B₂O₃-PbO의 경우, 680 ℃)보다도 높은 것이 바람직하다. 글래스 페이스트의 연화점은 785 ℃이다. 저항 페이스트의 연화점은 865 ℃이다.

한편, 도전성 글래스 페이스트의 소성 온도는 760 ℃이다. 이 소성 온도(760 ℃)는 글래스 페이스트 및 저항 페이스트의 연화점보다도 낮기 때문에, 도전성 글래스 페이스트층의 유리 성분은 유동하는 일이 없고, 산화루테늄의 주위에는 기포 흔적이 생기고, 이것이 공극부로 된다. 그 결과, 제2층(6B)은 다공질형으로 된다. 또한, 제1층(6A)의 연화점 온도(680 ℃)는 제2층(6B)의 소성 온도(760 ℃)보다도 낮기 때문에, 제2층(6B)의 소성시에 제1층(6A)이 연화하여 제2층(6B)과의 밀착성이 향상한다.

도3은, 상기한 공정을 통해 형성된 제2층(6B)의 표면을 배율 1500배로 확대하여 촬영한 현미경 사진이다. 도3에 도시하는 바와 같이, 제2층(6B)은 다수의 공극부를 갖는 다공질형으로 된다. 이들 공극부는 불규칙한 배열로 제2층(6B) 전체 영역에 분산하고 있다. 또한, 각 공극부의 형상은 부정형이다. 이로 인해, 제2층(6B)의 종단면에 있어서의 표면은 요철형이다. 따라서, 가령 제2층(6B)의 표면 을 정돈하기 위해 연삭을 실시한 경우에 있어서도, 제2층(6B)의 표면 거칠기는 십점 평균 거칠기(Rz)에서 0.2 ㎛ 이상으로 된다. 상기한 공정은 제2층(6B)을 형성하기 위한 일례이지만, 도전성 글래스 페이스트의 소성 온도 등의 조건을 변경하면, 제2층(6B)에 형성되는 공극부의 사이즈 등이 변화되게 되고, 제2층(6B)의 표면 거칠기에 대해서도 변화한다.

도4는 종래의 서멀 프린트 헤드에 있어서의 보호막의 표면의 현미경 사진이고, 도3과 동일한 배율이다. 도4에 도시하는 바와 같이 보호막의 표면은 평활하고, 그 표면 거칠기는 십점 평균 거칠기(Rz)에서 0.1 ㎛ 이하이다. 이러한 보호막을 이용하여 인자 처리를 행하는 경우에는, 상술한 바와 같이 스티킹 현상이 발생하고, 흰 줄무늬가 발생하는 등의 인자 불량을 초래하는 일이 있었다. 본 발명자는, 예의 연구한 결과, 보호막의 표면 거칠기와 스티킹의 발생 정도와의 관계에 착안하고, 보호막의 표면 거칠기가 십점 평균 거칠기(Rz)에서 0.2 ㎛ 이상의 경우에, 스티킹의 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 것을 발견하는 것에 도달했다. 즉, 종래의 구성과는 반대로 보호막의 표면을 거칠게 형성하고, 감열 기록지와 보호막과의 접촉 면적이 작아지도록 하면 스티킹의 발생이 억제되는 것이 판명되었다.

이하에, 이 점에 대해 본 발명자가 행한 실험을 기초로 하여 설명한다.

보호막의 표면 거칠기가 다른 복수의 서멀 프린트 헤드를 준비하고, 이들에 의해 감열 기록지에 인자된 화질을 평가했다. 실험에 이용한 서멀 프린트 헤드의 보호막은, 산화루테늄의 입자 직경이나 보호막의 소성 온도 등의 조건을 변경함으로써, 그 표면 거칠기를 다르게 한 것이다. 보호막의 소성 온도를 도전성 글래스 페이스트의 소성 온도보다도 높게 하면 보호막은 비다공질형으로 되고, 종래 기술에 상당하는 구성의 서멀 프린트 헤드가 얻어진다.

보호막 이외의 조건은, 각 샘플 모두 동일하게 했다. 이 실험은, 가부시끼가이샤 리코사제 감열 기록지(형번 135LAB)를 사용하고, 기온 약 34 ℃, 습도 약 90 ％의 조건하에서 행했다.

도5는, 각 서멀 프린트 헤드의 보호막의 표면 거칠기와 인자 길이의 관계를 나타내는 그래프이다. 인자 길이라 함은, 소정의 인자 데이터를 기초로 하여 감열 기록지에 인자 처리를 행한 경우에 있어서의 부주사 방향의 인자 부분의 길이이다. 스티킹이 발생하면 감열 기록지의 이송이 일시적으로 정지한 상태로 되기 때문에, 동일한 인자 데이터를 인자했을 때의 인자 길이는 스티킹이 발생하고 있지 않은 경우보다도 짧아진다. 따라서, 인자 길이에 의해 스티킹의 발생의 유무를 평가할 수 있다.

도5로부터 명백한 바와 같이, 보호막의 표면 거칠기(Rz)가 0.2 ㎛ 미만인 경우의 인자 길이는, 0.2 ㎛ 이상인 경우의 인자 길이보다도 현저하게 짧아졌다. 이것으로부터, 표면 거칠기(Rz)가 0.2 ㎛ 이상인 경우 스티킹이 억제되고, 인자의 질이 양호하게 되는 것을 이해할 수 있다. 또한, 현재 시판되어 있는 다른 복수의 감열 기록지를 사용하여 실험한 경우에 있어서도 표면 거칠기(Rz)가 0.2 ㎛ 이상에서 스티킹이 억제되고, 상기 감열 기록지를 사용한 경우와 같은 결과가 얻어졌다.

상기한 바와 같이, 보호막(6)은 제1층(6A)을 하층, 제2층(6B)을 상층으로 하여 적층된 2층 구조를 갖고 있다. 제1층(6A)에 대해서는, 공통 전극(3), 개별 전 극(4) 및 발열 저항체(5)에 대한 절연성이나 내수성의 확보 등의 보호막으로서의 본래의 기능을 적절하게 발휘한다. 한편, 제2층(6B)에 대해서는, 상기한 바와 같이 다공질형으로서 형성하는 것이 가능하고, 그 결과 제2층(6B)의 표면을 일정 이상의 표면 거칠기로 하는 것이 용이해진다.

또한, 제2층(6B)은 다공질형이기 때문에, 감열 기록지와의 미끄럼 접속에 의해 약간 마모했다고 해도 일정 이상의 표면 거칠기를 갖고 있어 스티킹의 억제 효과를 적절하게 유지할 수 있다. 또한, 제1층(6A)은 전기 절연성을 갖고, 제2층(6B)은 도전성을 갖고 있기 때문에, 제2층(6B)과 감열 기록지와의 마찰에 의한 대전이 방지되고, 대전에 기인하여 감열 기록지의 반송에 지장이 생기는 것이 억제된다.

본건 발명자는, 또한 상기한 실험과는 별개로, 무기 산화물을 첨가한 1층으로 이루어지는 절연성의 보호막을 구비한 서멀 프린트 헤드에 대해서도 실험을 행했다. 이 실험에서는, 무기 산화물의 첨가 비율이나 보호막의 소성 온도 등의 조건을 변경함으로써 보호막의 표면 거칠기를 다르게 했다. 이 실험에 따르면, 보호막이 1층인 경우에도 표면 거칠기(Rz)가 0.2 ㎛ 이상에 있어서 스티킹이 억제되고, 상기한 2층으로 이루어지는 보호막과 같은 결과가 얻어졌다. 이것에 의해, 보호막이 1층인 경우라도, 보호막의 표면을 일정 이상의 거칠기로 형성한다는 간편한 방법에 의해, 스티킹의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 스티킹의 발생을 억제하기 위해, 감열 기록지를 보호막에 압박하는 힘을 저감할 필요가 없어 인자의 질의 향상을 도모할 수 있다.

본 발명은, 상기한 실시 형태의 내용으로 한정되지 않는다. 본 발명에 관한 서멀 프린트 헤드의 각 부의 구체적인 구성은, 발명의 사상으로부터 일탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 설계 변경 가능하다.

예를 들어, 보호막의 표면은 다공질형이 아니라도 좋다. 또한, 보호막으로서는, 절연성의 층과 도전성의 층으로 이루어지는 2층 구조가 아니라도 좋고, 1층으로 이루어지는 절연성의 보호막이라도 좋다. 요컨대, 보호막의 표면 거칠기(Rz)가 0.2 ㎛ 이상이면, 보호막의 적층 상태나 조성 성분에 대해서는 어떠한 형태라도 좋다.

본 발명은, 감열 기록지에 대해 인자하는 경우에 사용하는 것이 적절하지만, 감열 타입의 잉크 리본을 이용하여 비감열형의 기록지에 인자하는 경우에도 사용할 수 있다.

본 발명은, 글레이즈층이 평면형의 것으로 한정되지 않고, 융기한 부분을 갖는 글레이즈층을 구비한 타입의 서멀 프린트 헤드로서 구성할 수도 있다. 상기한 서멀 프린트 헤드는 박막형이나 후막형 등의 종류도 불문한다.

Claims (4)

1. 기판 상에 설치된 발열 저항체와, 상기 발열 저항체에 통전을 행하기 위한 전극과, 상기 발열 저항체 및 전극을 덮는 보호막을 갖고 있는 서멀 프린트 헤드이며,

   상기 보호막의 표면 거칠기는 십점 평균 거칠기가 0.2 ㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 서멀 프린트 헤드.
2. 제1항에 있어서, 상기 보호막은,

   상기 발열 저항체 및 전극 상에 형성된 제1층과, 상기 제1층 상에 형성된 제2층으로 구성되어 있는 서멀 프린트 헤드.
3. 제2항에 있어서, 상기 제2층은 다공질형이고,

   상기 제1층은 비다공질형인 서멀 프린트 헤드.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제2층은 도전성을 갖고 있고,

   상기 제1층은 전기 절연성을 갖고 있는 서멀 프린트 헤드.

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