WO2007148663A1 - サーマルプリントヘッド - Google Patents

Abstract

　サーマルプリントヘッド（Ａ１）は、絶縁性の基板と、この基板上において主走査方向に長状に延びるように形成された発熱抵抗体（３）を含んでいる。発熱抵抗体（３）には、複数の電極が接続されている。これら電極および発熱抵抗体（３）は、保護層（４）により覆われている。保護層（４）は、第１層（４１）、第２層（４２）および第３層（４３）からなる。第２層（４２）は多孔質であり、複数の細孔（４２ａ）が形成されている。第３層（４３）は、各細孔（４２ａ）内に部分的に入り込んでおり、その結果、保護層（４）の上面は、複数の凹部（４ａ）が形成された凹凸状である。

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、たとえば感熱紙に印刷するために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 7は、従来のサーマルプリントヘッドの一例を示している（たとえば下記の特許文 献 1参照)。図示されたサーマルプリントヘッド Xは、基板 91と、この基板上を主走査 方向に延びる発熱抵抗体 93とを含む。発熱抵抗体 93は保護膜 94によって覆われ ている。発熱抵抗体 93は、電極 92、および、この電極 92とは逆極性の電極（図示略 )に接続されている。これらの電極を介して発熱抵抗体 93に通電すると熱が発生し、 この熱が保護膜 94を介して感熱紙に伝わることで、所望の画像または文字が感熱紙 上に形成される。

[0003] 特許文献 1 :特開平 7— 186429号公報

[0004] 通常、感熱紙は、明瞭な印字が行われるように、表面が平滑に仕上げられている。

そのような表面仕上げの一手法としては、たとえば、感熱紙にコーティング剤を塗布 することがあげられる。し力しながら、平滑な表面を有する感熱紙は、従来、サーマル プリントヘッド Xに押し付けられると、保護膜 94に張り付いてしまう傾向があった。この ような不具合（「ステイツキング」と称される。）が発生すると、サーマルプリントヘッド X に対して感熱紙をスムーズに摺動させることができず、印刷品質の低下につながる。

[0005] また、上述したコーティング剤は、一般に親水性であり、大気中の水分を吸収しや すい。したがって、感熱紙が保護膜 94に押し付けられると、コーティング剤に吸収さ れていた水分が感熱紙と保護膜 94との間にしみ出てくる場合がある。従来、この水 分のために、保護膜 94に対する感熱紙のステイツキングが増長されるという問題があ つた o

発明の開示

[0006] 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、ステイツキングの発生 を抑制す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その課題とする。

[0007] 本発明の第 1の側面に基づくサーマルプリントヘッドは、基板と、この基板上におい て主走査方向に長状に形成された発熱抵抗体とを含む。また、当該サーマルプリント ヘッドは、上記発熱抵抗体に通電するための電極と、上記発熱抵抗体および上記電 極を覆うとともに、記録媒体に当接する接触面を有する保護膜とを含む。上記保護膜 の上記接触面は、上記記録媒体との接触面積を小さくすべく凹凸状とされている。

[0008] 好ましくは、上記保護膜は、上記発熱抵抗体および上記電極を直接覆う第 1層と、 この第 1層上に形成された第 2層と、この第 2層上に形成され且つ上記記録媒体に当 接する第 3層とを含む。この場合、たとえば、上記第 1層はガラスからなり、上記第 2層 は複数の細孔を有する多孔質のガラス力 なり、上記第 3層は撥水性材料力 なる構 成であって、上記第 3層は上記第 2層の各細孔内に部分的に入り込んでいる。

[0009] 好ましくは、上記第 3層は、ポリイミド榭脂からなる。

[0010] 本発明の第 2の側面に基づくサーマルプリントヘッドでは、保護層は、上記発熱抵 抗体および上記電極を直接覆う第 1層と、上記第 1層上に形成された第 2層とを含ん でおり、この第 2層は、相互に離散的に配置された複数の凸状要素力 なる構成とさ れる。

[0011] 好ましくは、上記各凸状要素は、矩形状断面を有しており、この矩形状断面の対角 線が、上記主走査方向に直交する副走査方向に対して平行とされて！/ヽる。

[0012] 好ましくは、上記本発明の第 2の側面に基づくサーマルプリントヘッドは、上記保護 膜が、上記第 2層を覆い且つ撥水性を有する第 3層を含む構成とされる。この場合、 たとえば、上記第 2層は、 Cと SiCとの複合材料または SiCのいずれかから形成され、 上記第 3層は、ポリテトラフルォロエチレン力 形成される。

[0013] 本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明 によって、より明ら力となろう。

図面の簡単な説明

[0014] [図 1]本発明の第 1実施例に基づくサーマルプリントヘッドの要部を示す斜視図であ る。

[図 2]図 1の II II線に沿う断面図である。 [図 3]上記第 1実施例のサーマルプリントヘッドの保護層の構成を示す断面図である

[図 4]本発明の第 2実施例に基づくサーマルプリントヘッドの要部を示す斜視図であ る。

[図 5]図 4の V— V線に沿う断面図である。

[図 6]上記第 2実施例のサーマルプリントヘッドの凸状要素を示す平面図である。

[図 7]従来のサーマルプリントヘッドの要部を示す断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0015] 以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

[0016] 図 1〜図 3は、本発明の第 1実施例に基づくサーマルプリントヘッドを示している。図 示されたサーマルプリントヘッド A1は、絶縁性の基板 1、電極 2A, 2B、発熱抵抗体 3 、および保護膜 4を備えている。発熱抵抗体 3は、主走査方向（図 1の X方向）に長く 延びている。印刷の際には、感熱紙などの記録紙力 サーマルプリントヘッド A1に対 して副走査方向（図 1の y方向）に送られる。

[0017] 基板 1は、たとえばセラミック製である。基板 1には、表面を平滑な状態とするための グレーズ層（図示略）が形成されている。このグレーズ層は、発熱抵抗体 3からの熱が 基板 1に逃げてしまうことを抑制する機能をも有する。

[0018] 電極 2A, 2Bは、たとえば Auなどの金属力もなり、電気的に異なる極性とされる。電 極 2Aは、副走査方向 yに延びる複数の櫛歯状延出部 21を有しており、電極 2Bも同 様の延出部 22を有している。これらの延出部 21, 22は、主走査方向 Xにおいて交互 に配置されている。電極 2A, 2Bは、図外の駆動 ICに接続されている。このような電 極 2A, 2Bは、たとえば、レジネート Auペーストを所定の形状に印刷した後に、この ペーストを焼成することによって形成される。

[0019] 発熱抵抗体 3は、たとえば酸化ルテニウム力もなる。発熱抵抗体 3は、上記延出部 2 1, 22を横切るように主走査方向に延びている。このような構成において、発熱抵抗 体 3は、隣り合う延出部 21, 22に挟まれた部分 (単位発熱部)を複数個有している。 選択された単位発熱部に対して上記駆動 ICを介して通電すると、当該単位発熱部 が発熱する。この熱によって、感熱紙の 1ドット分の領域が発色し、印刷がなされる。 発熱抵抗体 3は、たとえば酸化ルテニウムを含むペーストを所定の形状に印刷した後 に、このペーストを焼成することによって形成される。

[0020] 保護膜 4は、電極 2A, 2Bおよび発熱抵抗体 3を保護するためのものである。図 2に 示すように、保護膜 4は、第 1層 41、第 2層 42、第 3層 43が積層された構造とされて いる。第 1層 41は、電極 2A, 2Bおよび発熱抵抗体 3を直接覆う緻密な層であり、たと えばガラス製である。第 1層 41の厚さは、たとえば 4 /z m程度とされる。このような第 1 層 41は、電極 2A, 2Bおよび発熱抵抗体 3を覆うように、 SiO

2、 B O

2 3、 PbOを含むガ ラスペーストを印刷した後に、これを焼成することによって形成される。このガラスべ一 ストの軟ィ匕点は、たとえば 680°C程度である。

[0021] 第 2層 42は、第 1層 41上に積層されており、たとえばガラス製である。図 3に示すよ うに、第 2層 42は、複数の細孔 42aを有する多孔質状である。第 2層 42の厚さは、た とえば 4〜6 /ζ πι程度であり、細孔 42aの直径は、たとえば数十/ z m程度である。第 2 層 42は、たとえば以下のようにして形成される。まず、第 1層 41上に導電性ペースト を一様に印刷する。この導電性ペーストは、 SiO

2、 ZnO、 CaOを主成分とするガラス ペースト（ベースペースト）に、抵抗ペーストを混入したものである。この抵抗ペースト は、 PbO、 SiO

2、 B Oなどからなるガラスに、粒径が 0. 001

2 3 〜1 μ m程度の酸化ル テ-ゥムの粒子を 0. 3〜30wt%添カ卩したものである。上記ベースペーストおよび上 記抵抗ペーストの軟ィ匕点は、それぞれ 785°Cおよび 865°Cである。第 2層 42の形成 に際しては、上記導電性ペーストを、たとえば 760°Cで焼成する。この焼成温度は、 上記ベースペーストおよび抵抗ペーストのいずれの軟化点よりも低い。このため、上 記導電性ペーストは、焼成の際に大きく流動することが無い。一方、導電性ペースト に含まれる酸化ルテニウムの周囲には焼成の際に気泡が生じる。これらの気泡が最 終的に複数の細孔 42aを構成し、多孔質の第 2層 42が得られる。

[0022] 図 3に示すように、第 3層 43は、第 2層 42を覆うとともに、第 1層 41のうち第 2層 42 力も露出した部分を覆っている。第 3層 43は、たとえばポリイミド榭脂からなり、撥水性 を有している。第 3層 43の厚さは、たとえば 1〜： LO /z mとされる。第 3層 43によって、 第 2層 42の各細孔 42aは少なくとも部分的に埋められる。細孔 42aの存在により、第 3層 43 (ひいては保護膜 4)の上面は平滑とはならず、各細孔 42aに対応する位置に おいて凹部 4aが形成された凹凸状となる。第 3層 43は、撥水性榭脂を第 2層 42上に 印刷ある ヽは転写等することにより形成可能である。

[0023] 次に、サーマルプリントヘッド A1の作用について説明する。

[0024] 上記実施例によれば、保護膜 4の表面 (用紙当接面）に複数の凹部 4aが形成され ていることにより、保護膜 4と感熱紙との接触面積が小さくなる。このため、従来問題と なっていたステイツキングが抑制され、印字の乱れを防止することができる。また、ステ イツキングの抑制により、感熱紙の送り速度（ひいては印刷速度）を上げることが可能 となる。

[0025] また、感熱紙のコーティング剤に吸収されていた水分がしみ出てきても、この水分を 上記凹部 4a内に滞留させることができる。このため、保護膜 4と感熱紙とが水分によ つて互いに強く密着してしまうことを回避することができる。特に、第 3層 43の形成材 料として撥水性を有するポリイミド榭脂を使用することは、保護膜 4および感熱紙間の 接触部分に水分が留まることを回避するのに有利である。もちろん、第 3層 43は、ポリ イミド榭脂以外の材料であって、適度な撥水性を有し、表面が平滑となる材料によつ て形成してもよい。

[0026] 図 4〜図 6は、本発明の第 2実施例に基づくサーマルプリントヘッドの説明図である 。これらの図において、上記第 1実施例の場合と同一あるいは類似の部材には、図 1 〜3にお 、て用いたものと同一の符号を付して 、る。

[0027] 図 4および図 5に示すように、第 2実施例のサーマルプリントヘッド A2は、絶縁性の 基板 電極 2A, 2B、発熱抵抗体 3、および保護膜 4を備えている。基板 1は、たとえ ばセラミック製である。基板 1の上面には図示しないグレーズ層が形成されている。電 極 2A, 2Bは、たとえば Au製であり、副走査方向 yに延びる複数の延出部 21, 22を 有している。延出部 21, 22は、主走査方向 Xにおいて交互に配置されている。発熱 抵抗体 3は、たとえば酸化ルテニウム力もなる。保護膜 4は、電極 2A, 2Bおよび発熱 抵抗体 3を保護するためのものであり、第 1層 41、第 2層 44、および第 3層 45が積層 された構造とされている。第 1層 41は、電極 2A, 2Bおよび発熱抵抗体 3を直接覆う 緻密な層であり、たとえばガラス製である。第 1層 41の厚さは、たとえば 4 /z m程度で ある。第 2層 44は、 SiCから、または、 Cおよび SiCの複合材料 (C— SiC)から形成さ れている。

[0028] 図 4に示すように、第 2層 44は、複数の凸状要素 44aからなる。複数の凸状要素 44 aは、主走査方向 Xおよび副走査方向 yを含む平面において互い離散的に配置され ている。各凸状要素 44aは、水平断面で見て矩形状とされている。また、図 6に示す ように、各凸状要素 44aの対角線 44dは、副走査方向 yに平行である。各凸状要素 4 4aの高さは、たとえば 4〜6 μ mである。第 2層 44は、たとえばスパッタリングによって 上記材料 (SiCまたは C— SiC)力もなる一様な膜を形成した後に、たとえばエツチン グによるパターユングをこの膜に対して施すことによって形成できる。あるいは、感光 性レジストに対してパター-ングを行うことにより、第 1層 41のうち複数の凸状要素 44 aを形成しない部分を覆う。そして、この感光性レジストおよび第 1層 41を覆うように上 記材料カゝらなる膜をスパッタリングによって形成する。そして、上記感光性レジストを 剥離することによって、複数の凸状要素 44aからなる第 2層 44を形成できる。

[0029] 図 5に示すように、第 3層 45は、第 2層 44 (すなわち複数の凸状要素 44a)と第 1層 41の上面（凸状要素 44aによって覆われていない部分)を覆っている。ただし、第 3 層 45は、隣接する凸状要素 44aの間の空間に部分的に入り込むだけであり、同空間 を完全に充填してはいない。そのため、保護層 4の表面 (用紙当接面）は凹凸状とな つている。第 3層 45は、たとえばポリテトラフルォロエチレン（以下、 PTFE)からなり、 撥水性を有している。第 3層 45の厚さは、たとえば 2〜3 /ζ πιである。第 3層 45の形成 には、たとえば印刷、転写、スパッタリング等を用いることができる。

[0030] 上記構成のサーマルプリントヘッド Α2によれば、第 1実施例の場合と同様、保護膜 4と感熱紙との接触面積が小さくなり、ステイツキング発生の抑制に有利である。また、 保護膜 4と感熱紙とが擦れ合うことによって塵が発生しうるが、この塵は、隣接する凸 状要素 44a間の空間に溜めることができるので、印字の乱れを抑制することができる

[0031] また、上記サーマルプリントヘッド A2において、各凸状要素 44aの対角線 44dは副 走査方向 yに平行であり、その矩形断面のいかなる辺も、主走査方向 Xに平行とはな らない。このため、副走査方向 yに搬送される感熱紙に対しては、各凸状要素 44aは 、（第 3層 45を介して)その頂角力 接触することとなり、感熱紙のスムーズな搬送の 実現に好適である。

[0032] さらには、第 2層 44は、 SiCまたは C— SiC力 なるため、炭素の含有量が比較的 多い。第 3層 45の材質である PTFEは、炭素の含有量が多いほど、その物質に付着 しゃすい。したがって、第 3層 45は第 2層 44に対して強固に接着する。また、 SiCお よび C— SiCは、熱伝導率が大きいので、発熱抵抗体 3からの熱を感熱紙へと効率よ く伝達することができる。なお、本発明おいては、第 2実施例の保護層 4が第 3層 45を 含まない構成とすることも可能である。この場合、第 2層 44を構成する複数の凸状要 素 44aが直接、感熱紙に当接する。当該変形例においては、凸状要素 44aの形成密 度 (単位面積あたりの凸状要素の個数)を適宜設定することにより、感熱紙の供給の 際に、当該感熱紙が各凸状要素 44aに傷付けられることがないようにすることが可能 である。また、いずれかの凸状要素 42aに不具合（凸状要素の破損や第 1層 41から の剥離等）が生じたとしても、その影響がその他の凸状要素 42aに及ぶことはない。

[0033] 凸状要素 44aは、断面矩形状のものに限定されず、たとえばその他の断面多角形 状や断面円形状のものであってもよい。第 2層 44および第 3層 45の材質は、上述し たものに限定されない。たとえば、第 2層 44をシランカップリング剤によって形成し、 第 3層 45をポリイミド榭脂によって形成してもよい。ポリイミド榭脂製の第 3層 45は、撥 水性を発揮するとともに、感熱紙との摺動を良好なものとすることができる。また、ポリ イミド榭脂とシランカップリング剤とは互いに強固に接合可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 基板と、

上記基板上において主走査方向に長状に形成された発熱抵抗体と、 上記発熱抵抗体に通電するための電極と、

上記発熱抵抗体および上記電極を覆うとともに、記録媒体に当接する接触面を有 する保護膜と、

を備えるサーマルプリントヘッドであって、

上記保護膜の上記接触面は、上記記録媒体との接触面積を小さくすべく凹凸状と されている、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上記電極を直接覆う第 1層と、この第 1層上 に形成された第 2層と、この第 2層上に形成され且つ上記記録媒体に当接する第 3層 とを含み、上記第 1層がガラス力 なり、上記第 2層が複数の細孔を有する多孔質の ガラスからなり、上記第 3層が撥水性材料力もなる構成であって、上記第 3層は上記 第 2層の各細孔内に部分的に入り込んでいる、請求項 1に記載のサーマルプリントへ ッド、。

[3] 上記第 3層は、ポリイミド榭脂からなる、請求項 2に記載のサーマルプリントヘッド。

[4] 上記保護層は、上記発熱抵抗体および上記電極を直接覆う第 1層と、上記第 1層 上に形成された第 2層とを含んでおり、この第 2層は、相互に離散的に配置された複 数の凸状要素力もなる、請求項 1に記載のサーマルプリントヘッド。

[5] 上記各凸状要素は、矩形状断面を有しており、この矩形状断面の対角線が、上記 主走査方向に直交する副走査方向に対して平行である、請求項 4に記載のサーマ ルプリントヘッド。

[6] 上記保護膜は、上記第 2層を覆い、かつ撥水性を有する第 3層を含む、請求項 4に 記載のサーマルプリントヘッド。

[7] 上記第 2層は、 Cと SiCとの複合材料または SiCの 、ずれかからなり、上記第 3層は

、ポリテトラフルォロエチレン力もなる、請求項 6に記載のサーマルプリントヘッド。