WO2005105462A1

WO2005105462A1 - サーマルプリントヘッド

Info

Publication number: WO2005105462A1
Application number: PCT/JP2005/007903
Authority: WO
Inventors: Teruhisa Sako
Original assignee: Rohm Co., Ltd.
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2005-11-10
Also published as: TW200604033A; CN100553989C; JP2005313513A; US20070211133A1; US7443409B2; JP3831385B2; CN1946561A; KR100809823B1; KR20070012709A; TWI267450B

Abstract

　本発明のサーマルプリントヘッド（Ａ）は、基板（１）上に設けられた発熱抵抗体（５）と、発熱抵抗体（５）に通電を行なうための電極（３）と、発熱抵抗体（５）および電極（３）を覆う保護膜（６）とを有しているものであって、保護膜（６）の表面粗さは、十点平均粗さが０．２μｍ以上である。

Description

明細書

サーマノレプリントヘッド技術分野

[0001] 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。

背景技術

[0002] 図 6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の従来例を示す図である（たとえば、特許文献 1参照)。図示されたサーマルプリントヘッド Bは、絶縁性の基板 91上に、ガラスなど力もなるグレーズ層 92が形成されている。グレーズ層 92上には、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 9 5及び電極 93には、ガラス材料を主成分とする保護膜 96が覆うように形成されている。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。

[0003] このサーマルプリントヘッドを用いた印字処理の際には、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によって保護膜 96に押圧した状態で、感熱記録紙 Sを副走査方向（図 6では左右方向）に移動させる。このとき、発熱抵抗体 95において発生した熱が保護膜 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。

[0004] ところで、サーマルプリントヘッドを用いた印字処理においては、いわゆるスティツキングと呼ばれる現象が起こる場合がある。ステイツキングとは、感熱記録紙が保護膜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。このスティツキングが発生すると、感熱記録紙に白筋が発生するなどの印字不良となることがある。

[0005] このステイツキングの発生を抑制する方法としては、感熱記録紙と保護膜との摺動による摩擦抵抗を低減することが考えられる。図 6に示すような構造を有する従来のサーマルプリントヘッドにおいては、保護膜 96の表面は平滑にされており、たとえば保護膜 96の表面粗さは、十点平均粗さ Rz CilS B 0601)が概ね 0. 1 m以下とされている。しかし、このように保護膜 96の表面を平滑にした場合であっても、ステイツキングが発生することがあった。 [0006] 感熱記録紙と保護膜との摺動による摩擦抵抗を低減するためには、以下に示すサ一マルプリントヘッドの構成が考えられる。すなわち、このサーマルプリントヘッドは、保護膜が、発熱抵抗体と電極とを覆うように形成された絶縁層と、この絶縁層を覆うように形成された導電層との 2層構造で構成される (たとえば、特許文献 2参照)。このような構成によれば、導電層によって保護膜の表面と感熱記録紙との接触摩擦により発生した静電気を効率よく逃がすことができる。このこと〖こより、静電気に起因して感熱記録紙が保護膜の表面に付着することは抑制されるが、このサーマルプリントへッドの構成にぉ、ても、ステイツキングの発生を抑制するまでには到って、な、。

[0007] ステイツキングの発生を抑制する方法としては、感熱記録紙を保護膜に押し付ける力を低減するといつた方法も考えられる。しかし、このような方法によると、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つた不具合を招くこと〖こなる。

[0008] 特許文献 1 :特開平 7— 186429号公報

特許文献 2：特開 2001—47652号公報

発明の開示

[0009] 本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、ステイツ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プリントヘッドを提供することを課題としている。

[0010] 本発明によって提供されるサーマルプリントヘッドは、基板上に設けられた発熱抵抗体と、上記発熱抵抗体に通電を行なうための電極と、上記発熱抵抗体および電極を覆う保護膜と、を有している、サーマルプリントヘッドであって、上記保護膜の表面粗さは、十点平均粗さが 0. 2 /z m以上であることを特徴としている。

[0011] 好ましくは、上記保護膜は、上記発熱抵抗体および電極上に形成された第 1の層と、上記第 1の層上に形成された第 2の層とから構成されて!、る。

[0012] 好ましくは、上記第 2の層は、多孔質状であり、上記第 1の層は、非多孔質状である

[0013] 好ましくは、上記第 2の層は、導電性を有しており、上記第 1の層は、電気絶縁性を有している。図面の簡単な説明

[0014] [図 1]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概略平面図である。

[図 2]図 1の II II断面図である。

[図 3]本発明に係るサーマルプリントヘッドの保護膜の表面の顕微鏡写真である。

[図 4]従来のサーマルプリントヘッドの保護膜の表面の顕微鏡写真である。

[図 5]保護膜の表面粗さと印字長さの関係を示すグラフである。

[図 6]従来のサーマルプリントヘッドを示す要部断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0015] 以下、本発明の実施例につき、図面を参照して具体的に説明する。

[0016] 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一例を示している。本実施例のサーマルプリントヘッド 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、および保護膜 6を備えている。なお、図 1においては保護膜 6 の記載を省略している。

[0017] 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、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。グレーズ層 2は、蓄熱層としての役割を果たすものである。グレーズ層 2は、共通電極 3や個別電極 4などが形成される表面が滑らかであり、共通電極 3などの接着力を高める役割を果たすものである。

[0018] 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、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る。

[0019] 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いる。発熱抵抗体 5は、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る。このサーマルプリントヘッド Aでは、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。

[0020] 保護膜 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ている。保護膜 6は、図 2に示すように、電気絶縁性を有する第 1の層 6Aと導電性を有する第 2の層 6Bとから構成されている。第 1の層 6Aは、 SiO および Pb

2、 B O、

2 3

Oなど力なるガラスペーストを印刷'焼成することによって形成される。第 2の層 6B は、第 1の層 6Aを覆うように形成された多孔質層であり、その表面粗さは、十点平均粗さ Rzで 0. 2 μ m以上である。

[0021] 第 2の層 6Bは、たとえば次の工程を経て形成される。

[0022] まず、導電性ガラスペーストを第 1の層 6A上に印刷することにより、導電性ガラスペ一スト層を形成し、その後この導電性ガラスペースト層をそのガラス成分の軟ィ匕点よりも低い温度で焼成する。導電性ガラスペーストは、 SiO

2、 ZnO、 CaOを主成分とするガラスペーストに抵抗ペーストを混入したものである。抵抗ペーストは、 PbO、 SiO

2、および B Oなどからなるガラスに、粒径 0. 001〜1 μ mの酸化ルテニウムの粒子を

2 3

添加したものである。導電性ガラスペーストにおける酸化ルテニウムの添加量は、重量⁰ /₀比率で 0. 3〜30wt%である。

[0023] ガラスペーストおよび抵抗ペーストの軟ィ匕点は、第 1の層 6Aの軟ィ匕点（上記した Si O -B O—PbOの場合、 680°C)よりも高いことが好ましい。ガラスペーストの軟化点

2 2 3

は、 785°Cである。抵抗ペーストの軟化点は、 865°Cである。

[0024] 一方、導電性ガラスペーストの焼成温度は、 760°Cである。この焼成温度（760°C) は、ガラスペーストおよび抵抗ペーストの軟ィ匕点よりも低いため、導電性ガラスペースト層のガラス成分は流動することがなぐ酸化ルテニウムの周囲には気泡跡が生じ、これが空隙部となる。その結果、第 2の層 6Bは多孔質状となる。また、第 1の層 6Aの軟化点温度（680°C)は第 2の層 6Bの焼成温度（760°C)よりも低いため、第 2の層 6B の焼成の際に、第 1の層 6Aが軟ィ匕して第 2の層 6Bとの密着性が向上する。

[0025] 図 3は、上記した工程を経て形成された第 2の層 6Bの表面を倍率 1500倍に拡大して撮影した顕微鏡写真である。同図に示すように、第 2の層 6Bは多数の空隙部を有する多孔質状となる。これら空隙部は不規則な配列で第 2の層 6B全域に分散して、る。また、各空隙部の形状は不定形である。このため、第 2の層 6Bの縦断面における表面は凹凸状である。したがって、仮に第 2の層 6Bの表面を整えるために研削を施した場合においても、第 2の層 6Bの表面粗さは、十点平均粗さ Rzで 0. 以上となる。上記した工程は、第 2の層 6Bを形成するための一例である力導電性ガラスペ一ストの焼成温度などの条件を変更すると、第 2の層 6Bに形成される空隙部のサイズ等が変化することとなり、第 2の層 6Bの表面粗さについても変化する。

[0026] 図 4は、従来のサーマルプリントヘッドにおける保護膜の表面の顕微鏡写真であり、図 3と同じ倍率である。同図に示すように、保護膜の表面は平滑であり、その表面粗さは十点平均粗さ Rzで 0. 1 m以下である。このような保護膜を用いて印字処理を行う場合には、上述したようにステイツキング現象が発生し、白筋が発生するなどの印字不良を招くことがあった。本発明者は、鋭意研究の結果、保護膜の表面粗さとステイツキングの発生度合との関係に着目し、保護膜の表面粗さが十点平均粗さ Rzで 0. 2 m以上の場合に、ステイツキングの発生を効果的に抑制できることを見出すに到つた。すなわち、従来の構成とは逆に保護膜の表面を粗く形成し、感熱記録紙と保護膜との接触面積が小さくなるようにすれば、ステイツキングの発生が抑制されることが半 lj明した。

[0027] 以下に、この点について本発明者が行なった実験に基づいて説明する。

[0028] 保護膜の表面粗さが異なる複数のサーマルプリントヘッドを準備し、これらによって感熱記録紙に印字された画質を評価した。実験に用いたサーマルプリントヘッドの保護膜は、酸化ルテニウムの粒径や保護膜の焼成温度などの条件を変更することによつて、その表面粗さを異ならせたものである。保護膜の焼成温度を導電性ガラスべ一ストの焼成温度よりも高くすると、保護膜は非多孔質状となり、従来技術に相当する構成のサーマルプリントヘッドが得られる。

[0029] 保護膜以外の条件は、各サンプルともに同一とした。この実験は、株式会社リコー社製の感熱記録紙 (型番 135LAB)を使用し、気温約 34°C、湿度約 90%の条件下で行なった。

[0030] 図 5は、各サーマルプリントヘッドの保護膜の表面粗さと印字長さの関係を示すダラフである。印字長さとは、所定の印字データに基づいて感熱記録紙に印字処理を行なった場合における副走査方向の印字部分の長さのことである。ステイツキングが発生すると、感熱記録紙の送りが一時的に停止した状態となるため、同一の印字データを印字したときの印字長さは、ステイツキングが発生していない場合よりも短くなる。したがって、印字長さによってステイツキングの発生の有無を評価することができる。

[0031] 同図より明らかなように、保護膜の表面粗さ Rzが 0. 2 m未満の場合の印字長さは、 0. 2 /z m以上の場合の印字長さよりも顕著に短くなつた。このことより、表面粗さ R zが 0. 2 m以上の場合、ステイツキングが抑制され、印字の質が良好となることが理解できる。また、現在市販されている他の複数の感熱記録紙を使用して実験した場合においても、表面粗さ Rzが 0. 2 m以上でステイツキングが抑制され、上記感熱記録紙を使用した場合と同様の結果が得られた。

[0032] 上記したように、保護膜 6は、第 1の層 6Aを下層、第 2の層 6Bを上層として積層されたニ層構造を有している。第 1の層 6Aについては、共通電極 3、個別電極 4および発熱抵抗体 5に対する絶縁性や耐水性の確保といった保護膜としての本来の機能を適切に発揮する。一方、第 2の層 6Bについては、上記したように、多孔質状として形成することが可能であり、その結果、第 2の層 6Bの表面を一定以上の表面粗さとすることが容易となる。

[0033] また、第 2の層 6Bは多孔質状であるため、感熱記録紙との摺接により若干摩耗したとしても一定以上の表面粗さを有しており、ステイツキングの抑制効果を適切に維持することができる。さら〖こ、第 1の層 6 Aは電気絶縁性を有し、第 2の層 6Bは導電性を有しているため、第 2の層 6Bと感熱記録紙との摩擦による帯電が防止され、帯電に起因して感熱記録紙の搬送に支障が生じることが抑制される。

[0034] 本件発明者は、さらに上記した実験とは別に、無機酸ィ匕物を添加した一層力もなる絶縁性の保護膜を備えたサーマルプリントヘッドにっ、ても実験を行なった。この実験では、無機酸ィ匕物の添加比率や保護膜の焼成温度などの条件を変更することによって、保護膜の表面粗さを異ならせた。この実験によれば、保護膜が一層の場合にも、表面粗さ Rzが 0. 2 m以上においてステイツキングが抑制され、上記した 2層からなる保護膜と同様の結果が得られた。このこと〖こより、保護膜が一層の場合でも、保護膜の表面を一定以上の粗さに形成するといつた簡便な方法により、ステイツキングの発生を効果的に抑制することができる。また、ステイツキングの発生を抑制するために、感熱記録紙を保護膜に押し付ける力を低減する必要がなぐ印字の質の向上を図ることができる。

[0035] 本発明は、上記した実施形態の内容に限定されない。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、発明の思想力も逸脱しない範囲内で種々に設計変更自在である。

[0036] たとえば、保護膜の表面は多孔質状でなくてもよ!、。また、保護膜としては、絶縁性の層と導電性の層とからなる 2層構造でなくてもよぐ一層力もなる絶縁性の保護膜であってもよい。要するに、保護膜の表面粗さ Rzが 0. 以上であれば、保護膜の積層状態や組成成分にっ、ては如何なる態様であってもよ、。

[0037] 本発明は、感熱記録紙に対して印字する場合に使用するのが好適であるが、感熱タイプのインクリボンを用いて非感熱型の記録紙に印字する場合にも使用することができる。

[0038] 本発明は、グレーズ層が平面状のものに限定されず、隆起した部分を有するグレーズ層を備えたタイプのサーマルプリントヘッドとして構成することもできる。上記したサ一マルプリントヘッドは、薄膜型や厚膜型と!/、つた種類も問うものではな!/、。

Claims

請求の範囲

[1] 基板上に設けられた発熱抵抗体と、上記発熱抵抗体に通電を行なうための電極と

、上記発熱抵抗体および電極を覆う保護膜と、を有している、サーマルプリントヘッドであって、

上記保護膜の表面粗さは、十点平均粗さが 0. 2 m以上であることを特徴とする、サーマルプリントヘッド。

[2] 上記保護膜は、

上記発熱抵抗体および電極上に形成された第 1の層と、上記第 1の層上に形成された第 2の層とから構成されている、請求項 1に記載のサーマルプリントヘッド。

[3] 上記第 2の層は、多孔質状であり、

上記第 1の層は、非多孔質状である、請求項 2に記載のサーマルプリントヘッド。

[4] 上記第 2の層は、導電性を有しており、

上記第 1の層は、電気絶縁性を有している、請求項 2または 3に記載のサーマルプリントヘッド。