WO2017018106A1 - サーマルヘッドおよびサーマルプリンタ - Google Patents

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WO2017018106A1
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inorganic particles
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thermal head
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祐樹 松▲崎▼
将史 米田
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京セラ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a thermal head and a thermal printer.
  • thermal heads have been proposed as printing devices such as facsimiles and video printers.
  • a thermal device that includes a substrate, a heat generating portion provided on the substrate, an electrode provided on the substrate and electrically connected to the heat generating portion, and a protective layer that covers the heat generating portion and a part of the electrode.
  • the protective layer is formed of an inorganic material, and a coating layer formed of a resin material is provided on the protective layer (see, for example, Patent Document 1).
  • a thermal head includes a substrate, a heat generating portion provided on the substrate, an electrode provided on the substrate and electrically connected to the heat generating portion, the heat generating portion, and one of the electrodes.
  • a protective layer formed of an inorganic material, covering the part, a coating layer provided on the protective layer and formed of a resin material, and inorganic particles provided on the surface of the protective layer so as to protrude from the surface Is provided.
  • the said inorganic particle has the 1st site
  • a thermal printer includes the thermal head described above, a transport mechanism that transports a recording medium onto the heat generating portion, and a platen roller that presses the recording medium onto the heat generating portion.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a thermal printer according to a first embodiment. The thermal head which concerns on 2nd Embodiment is shown, (a) is sectional drawing corresponding to FIG.4 (b), (b) is a schematic diagram which expands and shows an inorganic particle.
  • the thermal head concerning 3rd Embodiment is shown, (a) is sectional drawing corresponding to Fig.4 (a), (b) is sectional drawing corresponding to FIG.4 (b).
  • the inorganic particle which comprises the thermal head which concerns on 3rd Embodiment is shown, (a) is a schematic diagram which expands and shows the inorganic particle located in the surface of a protective layer, (b) is located in a 4th interface. It is a schematic diagram which expands and shows an inorganic particle.
  • the thermal head which concerns on 4th Embodiment is shown, (a) is sectional drawing corresponding to Fig.4 (a), (b) is sectional drawing corresponding to FIG.4 (b).
  • FIG. 1 schematically shows the configuration of the thermal head X1.
  • FIG. 2 shows the protective layer 25, the covering layer 27, and the sealing member 12 with a one-dot chain line.
  • the thermal head X1 includes a head base 3, a connector 31, a sealing member 12, a heat sink 1, and an adhesive member 14.
  • the head substrate 3 is placed on the heat sink 1 with an adhesive member 14 interposed therebetween.
  • the head base 3 heats the heat generating portion 9 when an external voltage is applied to print on a recording medium (not shown).
  • the connector 31 electrically connects the outside and the head base 3.
  • the sealing member 12 joins the connector 31 and the head base 3.
  • the heat radiating plate 1 is provided to radiate the heat of the head base 3.
  • the adhesive member 14 bonds the head base 3 and the heat sink 1.
  • the heat sink 1 has a rectangular parallelepiped shape.
  • the heat radiating plate 1 is made of, for example, a metal material such as copper, iron, or aluminum, and has a function of radiating heat that does not contribute to printing out of heat generated in the heat generating portion 9 of the head base 3. .
  • the head base 3 is formed in a rectangular shape in plan view, and each member constituting the thermal head X ⁇ b> 1 is provided on the substrate 7 of the head base 3.
  • the head base 3 has a function of printing on a recording medium (not shown) in accordance with an electric signal supplied from the outside.
  • each member constituting the head base 3 will be described.
  • the substrate 7 is disposed on the heat sink 1 and has a rectangular shape in plan view. Therefore, the substrate 7 includes the first long side 7a, the second long side 7b, the first short side 7c, the second short side 7d, the side surface 7e, the first surface 7f, and the second surface 7g. Have.
  • the side surface 7e is provided on the connector 31 side.
  • Each member constituting the head base 3 is provided on the first surface 7f.
  • the second surface 7g is provided on the heat radiating plate 1 side.
  • the substrate 7 is formed of, for example, an electrically insulating material such as alumina ceramic or a semiconductor material such as single crystal silicon.
  • the heat storage layer 13 is provided on the first surface 7 f of the substrate 7.
  • the heat storage layer 13 protrudes upward from the substrate 7.
  • the heat storage layer 13 extends along the main scanning direction and has a substantially semi-elliptical cross section.
  • the heat storage layer 13 functions so as to favorably press the recording medium P to be printed (see FIG. 5) against the protective layer 25 formed on the heat generating portion 9.
  • the heat storage layer 13 is provided with a height of 15 to 90 ⁇ m from the substrate 7.
  • the heat storage layer 13 is made of glass having low thermal conductivity, and temporarily stores part of the heat generated in the heat generating portion 9. Therefore, the time required to raise the temperature of the heat generating part 9 can be shortened, and it functions to improve the thermal response characteristics of the thermal head X1.
  • the heat storage layer 13 is formed, for example, by applying a predetermined glass paste obtained by mixing a glass powder with an appropriate organic solvent onto the upper surface of the substrate 7 by screen printing or the like known in the art, and baking it.
  • the electrical resistance layer 15 is provided on the substrate 7 and the heat storage layer 13, and various electrodes constituting the head substrate 3 are provided on the electrical resistance layer 15.
  • the electrical resistance layer 15 is patterned in the same shape as various electrodes constituting the head base 3, and has an exposed region where the electrical resistance layer 15 is exposed between the common electrode 17 and the individual electrode 19. Each exposed region constitutes a heat generating portion 9 and is arranged in a row on the heat storage layer 13 at a predetermined interval.
  • the electrical resistance layer 15 may be provided only between the common electrode 17 and the individual electrode 19.
  • the plurality of heat generating portions 9 are illustrated in a simplified manner in FIG. 2, but are arranged with a density of 100 dpi to 2400 dpi (dot per inch), for example.
  • the electrical resistance layer 15 is formed of a material having a high electrical resistance value, such as TaN, TaSiO, TaSiNO, TiSiO, TiSiCO, or NbSiO. Therefore, when a voltage is applied to the heat generating portion 9, the heat generating portion 9 generates heat due to Joule heat generation.
  • the common electrode 17 includes main wiring portions 17a and 17d, a sub wiring portion 17b, and a lead portion 17c.
  • the common electrode 17 electrically connects the plurality of heat generating portions 9 and the connector 31.
  • the main wiring portion 17 a extends along the first long side 7 a of the substrate 7.
  • the sub wiring part 17b extends along each of the first short side 7c and the second short side 7d of the substrate 7.
  • the lead portion 17c extends individually from the main wiring portion 17a toward each heat generating portion 9.
  • the main wiring portion 17 d extends along the second long side 7 b of the substrate 7.
  • the plurality of individual electrodes 19 are electrically connected between the heat generating portion 9 and the drive IC 11.
  • the individual electrode 19 divides the plurality of heat generating portions 9 into a plurality of groups, and electrically connects the heat generating portions 9 of each group and the drive IC 11 provided corresponding to each group.
  • the plurality of IC-connector connection electrodes 21 are electrically connected between the driving IC 11 and the connector 31.
  • the plurality of IC-connector connection electrodes 21 connected to each drive IC 11 are composed of a plurality of wirings having different functions.
  • the ground electrode 4 is disposed so as to be surrounded by the individual electrode 19, the IC-connector connection electrode 21, and the main wiring portion 17 d of the common electrode 17.
  • the ground electrode 4 is held at a ground potential of 0 to 1V.
  • connection terminal 2 is provided on the second long side 7 b side of the substrate 7 in order to connect the common electrode 17, the individual electrode 19, the IC-connector connection electrode 21 and the ground electrode 4 to the connector 31.
  • the connection terminal 2 is provided corresponding to the connector pin 8. When connecting to the connector 31, the connector pin 8 and the connection terminal 2 are connected so that the connector pins 8 are electrically independent of each other.
  • the plurality of IC-IC connection electrodes 32 electrically connect adjacent drive ICs 11.
  • the plurality of IC-IC connection electrodes 32 are provided so as to correspond to the IC-connector connection electrodes 21, respectively, and transmit various signals to the adjacent drive IC 11.
  • the various electrodes constituting the head base 3 can be produced by the following method, for example.
  • the material layers constituting each are sequentially laminated on the heat storage layer 13 by a thin film forming technique such as sputtering.
  • the laminate is formed by processing it into a predetermined pattern using a conventionally known photoetching or the like.
  • the various electrodes constituting the head base 3 can be formed simultaneously by the same process.
  • the drive IC 11 is disposed corresponding to each group of the plurality of heat generating portions 9 and is connected to the other end of the individual electrode 19 and one end of the IC-connector connection electrode 21. ing.
  • the drive IC 11 has a function of controlling the energization state of each heat generating unit 9.
  • a switching member having a plurality of switching elements inside may be used as the drive IC 11.
  • the driving IC 11 is sealed with a hard coat 29 made of a resin such as an epoxy resin or a silicone resin while being connected to the individual electrode 19, the IC-IC connection electrode 32, and the IC-connector connection electrode 21.
  • a hard coat 29 made of a resin such as an epoxy resin or a silicone resin
  • the protective layer 25 protects the area covered with the heat generating portion 9, the common electrode 17 and the individual electrode 19 from corrosion due to adhesion of moisture or the like contained in the atmosphere, or wear due to contact with the recording medium to be printed. belongs to.
  • the protective layer 25 can be formed using an inorganic material such as SiN, SiO 2 , SiON, SiC, or diamond-like carbon.
  • the protective layer 25 can be produced using a thin film forming technique such as sputtering or a thick film forming technique such as screen printing.
  • a coating layer 27 that partially covers the common electrode 17, the individual electrode 19, and the IC-connector connection electrode 21 is provided on the substrate 7.
  • the covering layer 27 is formed by oxidizing the region covered with the common electrode 17, the individual electrode 19, the IC-IC connection electrode 32 and the IC-connector connection electrode 21 by contact with the atmosphere or moisture contained in the atmosphere. It is intended to protect against corrosion due to adhesion.
  • the coating layer 27 can be formed of a resin material such as an epoxy resin, a polyimide resin, or a silicone resin.
  • the connector 31 and the head base 3 are fixed by the connector pin 8, the conductive member 23, and the sealing member 12.
  • the conductive member 23 is disposed between the connection terminal 2 and the connector pin 8, and examples thereof include solder or anisotropic conductive adhesive. Note that the conductive member 23 is not necessarily provided, and a plating layer (not shown) made of Ni, Au, or Pd may be provided between the conductive member 23 and the connection terminal 2.
  • the connector 31 has a plurality of connector pins 8 and a housing 10 that houses the plurality of connector pins 8. One of the plurality of connector pins 8 is exposed to the outside of the housing 10, and the other is accommodated inside the housing 10.
  • the plurality of connector pins 8 are electrically connected to the connection terminals 2 of the head base 3 and are electrically connected to various electrodes of the head base 3.
  • the sealing member 12 has a first sealing member 12a and a second sealing member 12b.
  • the first sealing member 12 a is located on the first surface 7 f of the substrate 7, and the second sealing member 12 b is located on the second surface 7 g of the substrate 7.
  • the 1st sealing member 12a is provided so that the connector pin 8 and various electrodes may be sealed, and the 2nd sealing member 12b is sealed so that the contact part of the connector pin 8 and the board
  • the sealing member 12 is provided so that the connection terminals 2 and the connector pins 8 are not exposed to the outside.
  • an epoxy-based thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, or a visible light curable resin is used. Can be formed.
  • the 1st sealing member 12a and the 2nd sealing member 12b may be formed with the same material, and may be formed with another material.
  • the adhesive member 14 is disposed on the heat radiating plate 1, and joins the second surface 7 g of the head base 3 and the heat radiating plate 1.
  • Examples of the adhesive member 14 include a double-sided tape or a resinous adhesive.
  • the protective layer 25, the coating layer 27, and the inorganic particles 16 will be described in detail with reference to FIGS.
  • illustration of the coating layer 27 (refer FIG. 4) is abbreviate
  • the protective layer 25 has an insulating layer 25a and a conductive layer 25b.
  • the insulating layer 25 a is provided on the heat generating portion 9, a part of the common electrode 17, and a part of the individual electrode 19.
  • the insulating layer 25a is formed of a material having a large specific resistance, and can be formed of, for example, SiO 2 , SiN, or SiON.
  • the thickness of the insulating layer 25a can be set to 0.1 to 10 ⁇ m, for example.
  • the insulating layer 25a can be formed by, for example, a screen printing method, a sputtering method, or an ion plating method.
  • the conductive layer 25b is formed of a material having a specific resistance smaller than that of the insulating layer 25a, and can be formed of, for example, TiN, TiCN, or TaSiO.
  • the conductive layer 25b has a surface 18a and side surfaces 18b.
  • the thickness of the conductive layer 25b can be set to 2 to 15 ⁇ m, for example.
  • the conductive layer 25b can be formed by, for example, a screen printing method, a sputtering method, or an ion plating method.
  • the inorganic particles 16 are provided on the surface 18 a or the side surface 18 b of the protective layer 25.
  • the inorganic particles 16a protrude from the surface 18a of the conductive layer 25b toward the coating layer 27.
  • the inorganic particles 16b protrude from the side surface 18b of the conductive layer 25b toward the coating layer 27.
  • the inorganic particles 16 have a particle size of 5 to 300 ⁇ m and can be formed of metal, alloy, or ceramic. If the inorganic particles 16 are formed of the same material as that for forming the conductive layer 25b, it is difficult for stress to be generated inside the conductive layer 25b. Specifically, when it is formed of elements of Ti, C, N, and Si, stress is hardly generated inside the conductive layer 25b.
  • the inorganic particles 16a protrude from the surface 18a of the conductive layer 25b toward the coating layer 27.
  • the inorganic particles 16a have a first part 16a1 located inside the coating layer 27 and a second part 16a2 located inside the conductive layer 25b.
  • the inorganic particles 16a are located on the surface 18a of the conductive layer 25b, and the second portion 16a2 is embedded in the conductive layer 25b.
  • the inorganic particles 16a are in contact with the coating layer 27 and the conductive layer 25b through the interface 20a.
  • the interface 20a has a first interface 20a1 and a second interface 20a2.
  • the first interface 20a1 is an interface between the first portion 16a1 and the coating layer 27.
  • the second interface 20a2 is an interface between the second portion 16a2 and the conductive layer 25b.
  • the inorganic particles 16b protrude from the side surface 18b of the conductive layer 25b toward the coating layer 27.
  • the inorganic particles 16b have a first part 16b1 located inside the coating layer 27 and a second part 16b2 located inside the conductive layer 25b.
  • the inorganic particles 16b are located on the side surface 18b of the conductive layer 25b, and the second portion 16b2 is embedded in the conductive layer 25b.
  • a region 22 is formed between the first portion 16b1 and the insulating layer 25a.
  • the inorganic particles 16b are in contact with the coating layer 27 and the conductive layer 25b via the interface 20b.
  • the interface 20b has a first interface 20b1 and a second interface 20b2.
  • the first interface 20b1 is an interface between the first portion 16b1 and the coating layer 27.
  • the second interface 20b2 is an interface between the second portion 16b2 and the conductive layer 25b.
  • the protective layer 25 is formed of an inorganic material.
  • the covering layer 27 provided on the protective layer 25 is made of an organic material. For this reason, the bonding force between the protective layer 25 and the covering layer 27 is weak, and the covering layer 27 may be peeled off from the protective layer 25.
  • the inorganic particles 16a are provided on the surface 18a of the conductive layer 25b so as to protrude from the surface 18a, and have a first part 16a1 and a second part 16a2. Therefore, the first part 16a1 that is in contact with the coating layer 27 is joined to the coating layer 27, and the second part 16a2 is located inside the conductive layer 25b.
  • the inorganic particles 16a cause the conductive layer 25b and the coating layer 27 to The bonding force can be improved.
  • the resin material forming the coating layer 27 is applied so as to go around the surface of the first portion 16a1 of the inorganic particles 16a when provided on the conductive layer 25b.
  • the joining force between the first portion 16a1 and the coating layer 27 can be improved.
  • part 16a2 is embed
  • the width of the insulating layer 25 a is wider than the width of the conductive layer 25 b in a cross-sectional view.
  • the possibility that the conductive layer 25b contacts the heat generating portion 9, the common electrode 17, and the individual electrode 19 to cause a short circuit can be reduced.
  • the width of the insulating layer 25a is 1.1 to 1.5 times the width of the conductive layer 25b, the possibility of a short circuit can be reduced.
  • the cross-sectional view is to confirm a cut surface obtained by cutting the thermal head X1 along the sub-scanning direction.
  • the inorganic particles 16b are provided on the side surface 18b of the conductive layer 25b so as to protrude from the side surface 18b, and have a first part 16b1 and a second part 16b2. And the area
  • the resin material that forms the covering layer 27 enters the region 22 between the first portion 16b1 and the insulating layer 25a.
  • the coating layer 27 is positioned in the region 22 so as to go around the first portion 16b1. As a result, even when an external force is generated in the coating layer 27, the coating layer 27 disposed in the region 22 acts so as to be caught by the first portion 16b1 with respect to the external force. Therefore, the coating layer 27 is difficult to peel from the conductive layer 25b.
  • the protective layer 25 can be formed by the following method, for example.
  • Masking is performed on the substrate 7 on which various electrodes are patterned, and the insulating layer 25a is formed by a sputtering method. Next, the masking opening is made smaller than when the insulating layer 25a is formed, and the conductive layer 25b is formed by a sputtering method.
  • the inorganic particles 16 can be contained in the conductive layer 25b by, for example, plasma spraying or arc spraying the inorganic particles 16. Further, for example, since the inorganic particles 16 are contained in the conductive layer 25b by thermal spraying, it can be randomly dispersed in the conductive layer 25b. Thus, for example, the conductive layer 25b containing the inorganic particles 16 can be produced by repeating sputtering and plasma spraying.
  • the thermal head X1 can be produced by applying and curing a resin on the conductive layer 25b by screen printing.
  • the conductive layer 25b is formed by a thin film formation technique, the film stress of the conductive layer 25b is high and the bonding force with the coating layer 27 is small, but the conductive layer 25b contains the inorganic particles 16, The bonding force between the conductive layer 25b and the covering layer 27 can be improved.
  • the conductive layer 25b is formed by a screen printing method
  • the conductive layer 25b is printed on the substrate 7 provided with the insulating layer 25a through a predetermined printing mask.
  • inorganic particles 16 are randomly dispersed and dried.
  • the conductive layer 25b can be created by baking the protective layer 25 containing the inorganic particles 16.
  • the conductive layer 25b containing the inorganic particles 16a and 16b can be produced by repeating the printing of the conductive layer 25b, the dispersion of the inorganic particles 16, and the conductive layer 25b.
  • the protective layer 25 showed the example provided with the insulating layer 25a and the conductive layer 25b, it does not necessarily need to be provided with the insulating layer 25a and the conductive layer 25b. That is, a single protective layer 25 may be used. Further, the insulating layer 25a or the conductive layer 25b may be multilayered.
  • the thermal printer Z1 of the present embodiment includes the thermal head X1, the transport mechanism 40, the platen roller 50, the power supply device 60, and the control device 70 described above.
  • the thermal head X1 is attached to an attachment surface 80a of an attachment member 80 provided in a housing (not shown) of the thermal printer Z1.
  • the thermal head X1 is attached to the attachment member 80 so as to be along a main scanning direction which is a direction orthogonal to the conveyance direction S of the recording medium P described later.
  • the transport mechanism 40 includes a drive unit (not shown) and transport rollers 43, 45, 47, and 49.
  • the transport mechanism 40 transports a recording medium P such as thermal paper or image receiving paper onto which ink is transferred in the direction of arrow S in FIG. 6 and then onto the protective layer 25 positioned on the plurality of heat generating portions 9 of the thermal head X1. It is for carrying.
  • the drive unit has a function of driving the transport rollers 43, 45, 47, and 49, and for example, a motor can be used.
  • the transport rollers 43, 45, 47, and 49 are formed by, for example, covering cylindrical shaft bodies 43a, 45a, 47a, and 49a made of metal such as stainless steel with elastic members 43b, 45b, 47b, and 49b made of butadiene rubber or the like. Can be configured.
  • the recording medium P is an image receiving paper or the like to which ink is transferred, an ink film is transported together with the recording medium P between the recording medium P and the heat generating portion 9 of the thermal head X1.
  • the platen roller 50 has a function of pressing the recording medium P onto the protective layer 25 located on the heat generating portion 9 of the thermal head X1.
  • the platen roller 50 is disposed so as to extend along a direction orthogonal to the conveyance direction S of the recording medium P, and both ends thereof are supported and fixed so as to be rotatable while the recording medium P is pressed onto the heat generating portion 9. ing.
  • the platen roller 50 can be configured by, for example, covering a cylindrical shaft body 50a made of metal such as stainless steel with an elastic member 50b made of butadiene rubber or the like.
  • the power supply device 60 has a function of supplying a current for causing the heat generating portion 9 of the thermal head X1 to generate heat and a current for operating the driving IC 11 as described above.
  • the control device 70 has a function of supplying a control signal for controlling the operation of the drive IC 11 to the drive IC 11 in order to selectively heat the heat generating portion 9 of the thermal head X1 as described above.
  • the thermal printer Z1 presses the recording medium P onto the heat generating portion 9 of the thermal head X1 by the platen roller 50, and conveys the recording medium P onto the heat generating portion 9 by the transport mechanism 40, while the power supply device 60 and the control device 70.
  • the heating section 9 is selectively heated to perform predetermined printing on the recording medium P.
  • the recording medium P is an image receiving paper or the like
  • printing is performed on the recording medium P by thermally transferring ink of an ink film (not shown) conveyed together with the recording medium P to the recording medium P.
  • the thermal head X2 will be described with reference to FIG.
  • symbol is attached
  • the inorganic particles 116 are different from the inorganic particles 16 in the thermal head X1.
  • the protective layer 25 has a surface 18a, a side surface 18b, and a third interface 18c.
  • the third interface 18c is formed on the surface 18a and the side surface 18b.
  • the third interface 18 c is an interface between the protective layer 25 and the coating layer 27.
  • the conductive layer 25b contains inorganic particles 116a.
  • the inorganic particles 116a are provided on the third interface 18c of the conductive layer 25b so as to protrude from the third interface 18c toward the coating layer 27 side.
  • the inorganic particles 116a have a first part 116a1 located inside the coating layer 27 and a second part 116a2 located inside the conductive layer 25b.
  • the inorganic particles 116a are in contact with the coating layer 27 and the conductive layer 25b through the interface 120a.
  • the interface 120a has a first interface 120a1 and a second interface 120a2.
  • the first interface 120a1 is an interface between the first part 116a1 and the coating layer 27, and the second interface 120a2 is an interface between the second part 116a2 and the conductive layer 25b.
  • the inorganic particles 116a are configured such that the length of the first interface 120a1 is longer than the length of the second interface 120a2. Thereby, the contact area between the inorganic particles 116a and the coating layer 27 can be increased, and the bonding force between the inorganic particles 116a and the coating layer 27 can be improved.
  • the length of the first interface 120a1 is increased, the length of the second interface 120a2 is shortened.
  • the inorganic particles 116a and the conductive layer 25b are formed of an inorganic material, the bonding force between the inorganic particles 116a and the conductive layer 25b is not significantly reduced. That is, by increasing the contact area of the first portion 116a1 having a small bonding force with respect to the inorganic particles 116a, the coating layer 27 can be made difficult to peel from the conductive layer 25b.
  • all the inorganic particles 116a included in the conductive layer 25b may not have a configuration in which the length of the first interface 120a1 is longer than the length of the second interface 120a2 in a cross-sectional view. In at least one inorganic particle 116a, the length of the first interface 120a1 is longer than the length of the second interface 120a2, so that the coating layer 27 can be prevented from peeling off.
  • the portion having the maximum diameter L of the first portion 116a1 is disposed closer to the coating layer 27 than the third interface 18c. Accordingly, a region 24 is generated between the first portion 116b1 and the insulating layer 25a, and the resin material forming the coating layer 27 enters the region 24 between the first portion 116b1 and the insulating layer 25a. .
  • the coating layer 27 is positioned in the region 24 so as to go around the first portion 116b1. As a result, even when an external force is generated in the covering layer 27, the covering layer 27 located in the region 24 acts so as to be caught by the first portion 16b1 with respect to the external force. Therefore, the coating layer 27 is difficult to peel from the conductive layer 25b.
  • the cross-sectional view is to confirm a cut surface cut along the sub-scanning direction, and the portion having the maximum diameter L of the first portion 116a1 when viewed in cross-section is along the sub-scanning direction.
  • part which is the largest diameter L is shown among the fracture surfaces of the inorganic particle 116 at the time of cut
  • the thermal head X3 will be described with reference to FIGS.
  • the thermal head X ⁇ b> 3 includes first inorganic particles 216 and second inorganic particles 26.
  • the protective layer 25 has a surface 18a and side surfaces 18b.
  • the protective layer 25 has a third interface 18 c between the conductive layer 25 b and the covering layer 27.
  • the protective layer 25 has a fourth interface 18d between the insulating layer 25a and the conductive layer 25b.
  • the first inorganic particles 216a and 216b partially protrude from the conductive layer 25b and are provided inside the conductive layer 25b, and the second inorganic particles 26 are provided inside the conductive layer 25b.
  • the second inorganic particles 26 are provided inside the conductive layer 25b.
  • the second inorganic particles 26 are spherical and have a smaller average particle diameter than the first inorganic particles 216.
  • the particle size of the second inorganic particles 26 is 1 to 30 ⁇ m.
  • the second inorganic particles 26 may protrude from the surface 18a or the side surface 18b of the conductive layer 25b.
  • the thermal head X3 has first inorganic particles 216 and second inorganic particles 26 having an average particle size smaller than that of the first inorganic particles 216. Thereby, it is possible to suppress the decrease in the hardness of the conductive layer 25b while increasing the bonding force between the conductive layer 25b and the covering layer 27 by the first inorganic particles 216.
  • the conductive layer 25b and the coating layer 27 are provided.
  • the joining force can be increased.
  • the second inorganic particles 26 having a small average particle diameter make it difficult for the hardness of the conductive layer 25b to decrease.
  • the average particle diameter of the first inorganic particles 216 and the average particle diameter of the second inorganic particles 26 can be measured by the following method, for example. By cutting the thermal head X3 in the direction along the sub-scanning direction and calculating the average of the particle diameters of any three first inorganic particles 216 appearing on the cut surface, the average particle diameter of the first inorganic particles 216 is determined. Can be sought. The same applies to the second inorganic particles 26.
  • the first inorganic particles 216a are provided so as to protrude from the surface 18a of the conductive layer 25b toward the coating layer 27 side.
  • the 1st inorganic particle 216a has the 1st site
  • the 1st inorganic particle 216a has the protrusion part 28 in the 1st site
  • the protruding portion 28 is provided so as to protrude toward the coating layer 27 side from a flat portion provided on the coating layer 27 side of the first inorganic particles 216a.
  • the first inorganic particles 216a are in contact with the coating layer 27 and the conductive layer 25b through the interface 220a.
  • the first interface 220a1 is an interface between the first portion 216a1 and the coating layer 27.
  • the second interface 220a2 is an interface between the second part 216a2 and the conductive layer 25b.
  • the first inorganic particles 216a have a substantially trapezoidal shape with a long side located on the conductive layer 25b side in a cross-sectional view. And the 1st inorganic particle 216a has the protrusion part 28 protruded in the direction away from the conductive layer 25b in the 1st site
  • the first inorganic particles 216a have a configuration in which the maximum length of the second part 216a2 in the sub-scanning direction is longer than the maximum length of the first part 216a1 in the sub-scanning direction.
  • the region 30 is generated between the second interface 220a2 and the surface 18a of the conductive layer 25b, and the conductive layer 25b exists in the region 30.
  • the second portion 216a2 of the first inorganic particle 216a is caught by the conductive layer 25b located in the region 30, and the first inorganic particle 216a is peeled off from the conductive layer 25b. It becomes difficult to do. As a result, the coating layer 27 is difficult to peel from the conductive layer 25b.
  • the first inorganic particles 216b are provided so as to protrude from the side surface 18b of the conductive layer 25b toward the coating layer 27.
  • the first inorganic particles 216b are provided so as to protrude from the fourth interface 18d toward the insulating layer 25a.
  • the first inorganic particles 216b have a first part 216b1, a second part 216b2, and a third part 216b3.
  • the first portion 216b1 is located inside the coating layer 27 and is in contact with the coating layer 27 through the interface 220b1.
  • the second portion 216b2 is located inside the conductive layer 25b and is in contact with the conductive layer 25b through the interface 220b2.
  • the third portion 216b3 is located inside the insulating layer 25a and is in contact with the insulating layer 25a through the interface 220b3.
  • the 1st inorganic particle 216b has the 3rd site
  • H1 shown to Fig.10 (a) has shown the protrusion height from the conductive layer 25b of the inorganic particle 316c.
  • H2 shown in FIG.10 (b) has shown the protrusion height from the conductive layer 25b of the inorganic particle 316a.
  • E1 shown to Fig.10 (a) has shown the 1st area
  • E2 shown to Fig.10 (a) has shown the 2nd area
  • the thermal head X4 is different from the inorganic particles 16 of the thermal head X1 in the configuration of the inorganic particles 316.
  • the thermal head X4 has inorganic particles 316a, 316b, and 316c. Since the inorganic particles 316b have the same configuration as the inorganic particles 16b, the description thereof is omitted.
  • the inorganic particles 316a protrude upward from the surface 18a of the conductive layer 25b, and have a first part 316a1, a second part 316a2, and a fourth part 316a4.
  • part 316a2 since it is the same structure as the 1st site
  • the fourth portion 316a4 protrudes from the conductive layer 25b and the coating layer 27, and is exposed from the conductive layer 25b and the coating layer 27. Therefore, when the coating layer 27 before curing is applied, the fourth portion 316a4 protruding from the conductive layer 25b can dam the coating layer 27 before curing. As a result, it can be reduced that the coating layer 27 before curing spreads over a wide range and the height of the coating layer 27 is lowered. That is, the fourth portion 316a4 can suppress the flow of the coating layer 27.
  • the protective layer 25 has a first region E1 and a second region E2.
  • the first region E1 is a region obtained by extending the region where the heat generating portion 9 is formed in the main scanning direction.
  • the second area E2 is an area other than the first area E1.
  • inorganic particles 316c are provided in the first region E1.
  • inorganic particles 316a are provided in the second region E2.
  • region E2 becomes higher than the height from the conductive layer 25b of the 4th site
  • the thermal head X4 can be manufactured as follows, for example. Similarly to the thermal head X1, the protective layer 25 containing the inorganic particles 316 is prepared, and the coating layer 27 is applied and cured. Next, the surface of the first region E1 of the first layer E1 of the protective layer 25 is polished with a wrapping film. Thereby, the height of the inorganic particles 316c from the conductive layer 25b can be made lower than the height of the inorganic particles 316a from the conductive layer 25b.
  • thermal printer Z1 using the thermal head X1 according to the first embodiment is shown, but the present invention is not limited to this, and the thermal heads X2 to X3 may be used for the thermal printer Z1.
  • a plurality of thermal heads X1 to X3 may be combined.
  • the thin film head of the heat generating portion 9 is illustrated by forming the electric resistance layer 15 as a thin film.
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention may be used for a thick film head of the heat generating portion 9 by forming a thick film of the electric resistance layer 15 after patterning various electrodes.
  • planar head in which the heat generating portion 9 is formed on the first surface 7f of the substrate 7 has been described as an example. .
  • the heat storage layer 13 may form a base portion in a region other than the raised portion 13a.
  • the heat generating portion 9 may be formed by forming the common electrode 17 and the individual electrode 19 on the heat storage layer 13 and forming the electric resistance layer 15 only in the region between the common electrode 17 and the individual electrode 19.
  • the sealing member 12 may be formed of the same material as the hard coat 29 that covers the drive IC 11. In that case, when the hard coat 29 is printed, the hard coat 29 and the sealing member 12 may be formed at the same time by printing also in the region where the sealing member 12 is formed.

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Abstract

本開示のサーマルヘッドX1は、基板7と、基板7上に設けられた発熱部9と、基板7上に設けられ、発熱部9と電気的に接続された電極17,19と、発熱部9、および電極17,19の一部を覆い、無機材料により形成された保護層25と、保護層25上に設けられ、樹脂材料により形成された被覆層27と、保護層25の表面18aに、表面18aから突出して設けられた無機粒子とを備える。また、無機粒子は、被覆層27の内部に位置する第1部位16a1,16b1と、保護層25の内部に位置する第2部位16a2,16b2とを有する。

Description

サーマルヘッドおよびサーマルプリンタ
 本発明は、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、基板上に設けられた発熱部と、基板上に設けられ、発熱部と電気的に接続された電極と、発熱部、および電極の一部を覆う保護層とを備えたサーマルヘッドが知られている。このサーマルヘッドにおいて、保護層は、無機材料により形成されており、保護層上に樹脂材料により形成された被覆層が設けられている
(例えば、特許文献1参照)。
特開平05-57933号公報
 本開示のサーマルヘッドは、基板と、前記基板上に設けられた発熱部と、前記基板上に設けられ、前記発熱部と電気的に接続された電極と、前記発熱部、および前記電極の一部を覆い、無機材料により形成された保護層と、前記保護層上に設けられ、樹脂材料により形成された被覆層と、前記保護層の表面に、前記表面から突出して設けられた無機粒子とを備える。また、前記無機粒子は、前記被覆層の内部に位置する第1部位と、前記保護層の内部に位置する第2部位とを有する。
 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、前記発熱部上に記録媒体を搬送する搬送機構と、前記発熱部上に前記記録媒体を押圧するプラテンローラとを備える。
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1に示すサーマルヘッドの概略を示す平面図である。 図2に示すI-I線断面図である。 (a)は図1に示すサーマルヘッドの一部を拡大して示す断面図、(b)は図4(a)をさらに拡大して示す断面図である。 無機粒子を拡大して示す模式図である。 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。 第2の実施形態に係るサーマルヘッドを示すもので、(a)は図4(b)に対応する断面図、(b)は無機粒子を拡大して示す模式図である。 第3の実施形態に係るサーマルヘッドを示すもので、(a)は図4(a)に対応する断面図、(b)は図4(b)に対応する断面図である。 第3の実施形態に係るサーマルヘッドを構成する無機粒子を示すもので、(a)は保護層の表面に位置する無機粒子を拡大して示す模式図、(b)は第4界面に位置する無機粒子を拡大して示す模式図である。 第4の実施形態に係るサーマルヘッドを示すもので、(a)は図4(a)に対応する断面図、(b)は図4(b)に対応する断面図である。
 <第1の実施形態>
 以下、サーマルヘッドX1について図1~5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。サーマルヘッドX1は、放熱板1上に接着部材14を介してヘッド基体3が載置されている。ヘッド基体3は、外部からの電圧が印加することにより発熱部9を発熱させ記録媒体(不図示)に印画を行っている。コネクタ31は、外部とヘッド基体3とを電気的に接続している。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、ヘッド基体3の熱を放熱するために設けられている。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。
 放熱板1は、直方体形状をなしている。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、図1に示すように、平面視して、長方形状に形成されており、ヘッド基体3の基板7上にサーマルヘッドX1を構成する各部材が設けられている。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(不図示)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を構成する各部材について説明する。
 基板7は、放熱板1上に配置されており、平面視して、矩形状をなしている。そのため、基板7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、側面7eと、第1面7fと、第2面7gとを有している。側面7eはコネクタ31側に設けられている。第1面7f上にヘッド基体3を構成する各部材が設けられている。第2面7gは、放熱板1側に設けられている。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。
 基板7の第1面7f上に蓄熱層13が設けられている。蓄熱層13は、基板7の上方へ向けて突出して隆起している。蓄熱層13は、主走査方向に沿って延び、断面が略半楕円形状をなしている。また、蓄熱層13は、印画する記録媒体P(図5参照)を、発熱部9上に形成された保護層25に良好に押し当てるように機能している。蓄熱層13は、基板7からの高さが15~90μmで設けられている。
 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ように機能する。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従来周知のスクリーン印刷等によって基板7の上面に塗布し、これを焼成することで形成される。
 電気抵抗層15は、基板7上、および蓄熱層13上に設けられており、電気抵抗層15上に、ヘッド基体3を構成する各種電極が設けられている。電気抵抗層15は、ヘッド基体3を構成する各種電極と同形状にパターニングされており、共通電極17と個別電極19との間に電気抵抗層15が露出した露出領域を有する。各露出領域は発熱部9を構成しており、蓄熱層13上に所定の間隔をおいて列状に配置されている。なお、電気抵抗層15は、共通電極17と個別電極19との間にのみに設けられていてもよい。
 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系等の電気抵抗値の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、個別電極19は、複数の発熱部9を複数の群に分けており、各群の発熱部9と各群に対応して設けられた駆動IC11とを電気的に接続している。
 複数のIC-コネクタ接続電極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IC-コネクタ接続電極21は、異なる機能を有する複数の配線で構成されている。
 グランド電極4は、個別電極19と、IC-コネクタ接続電極21と、共通電極17の主配線部17dとにより取り囲まれるように配置されている。グランド電極4は、0~1Vのグランド電位に保持されている。
 接続端子2は、共通電極17、個別電極19、IC-コネクタ接続電極21およびグランド電極4をコネクタ31に接続するために、基板7の第2長辺7b側に設けられている。接続端子2はコネクタピン8に対応して設けられている。コネクタ31に接続する際は、コネクタピン8がそれぞれ電気的に独立するように、コネクタピン8と接続端子2とが接続されている。
 複数のIC-IC接続電極32は、隣り合う駆動IC11を電気的に接続している。複数のIC-IC接続電極32は、それぞれIC-コネクタ接続電極21に対応するように設けられており、各種信号を隣り合う駆動IC11に伝えている。
 上記のヘッド基体3を構成する各種電極は、例えば、以下の方法で作製できる。各々を構成する材料層を蓄熱層13上に、例えばスパッタリング法等の薄膜成形技術によって順次積層する。次に、積層体を従来周知の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される。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とともに、個別電極19の他端部とIC-コネクタ接続電極21の一端部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、内部に複数のスイッチング素子を有する切替部材を用いればよい。
 駆動IC11は、個別電極19、IC-IC接続電極32およびIC-コネクタ接続電極21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ハードコート29によって封止されている。
 基板7の第1面7fに設けられた蓄熱層13上には、発熱部9、共通電極17の一部および個別電極19の一部を被覆する保護層25が形成されている。
 保護層25は、発熱部9、共通電極17および個別電極19の被覆した領域を、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との接触による摩耗から保護するためのものである。保護層25は、SiN、SiO、SiON、SiC、あるいはダイヤモンドライクカーボン等の無機材料を用いて形成することができる。
 保護層25は、スパッタリング法等の薄膜形成技術あるいはスクリーン印刷等の厚膜形成技術を用いて作製することができる。
 基板7上には、共通電極17、個別電極19およびIC-コネクタ接続電極21を部分的に被覆する被覆層27が設けられている。被覆層27は、共通電極17、個別電極19、IC-IC接続電極32およびIC-コネクタ接続電極21の被覆した領域を、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。
 コネクタ31とヘッド基体3とは、コネクタピン8、導電部材23、および封止部材12により固定されている。導電部材23は、接続端子2とコネクタピン8との間に配置されており、例えば、はんだ、あるいは異方性導電接着剤等を例示することができる。なお、導電部材23は、必ずしも設けられなくてもよく、接続端子2との間にNi、Au、あるいはPdによるめっき層(不図示)を設けてもよい。
 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、一方がハウジング10の外部に露出しており、他方がハウジング10の内部に収容されている。複数のコネクタピン8は、ヘッド基体3の接続端子2に電気的に接続されており、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上に位置しており、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1封止部材12aは、コネクタピン8と各種電極とを封止するように設けられており、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設けられている。
 封止部材12は、接続端子2、およびコネクタピン8が外部に露出しないように設けられており、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く、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4,5を用いて、保護層25、被覆層27および無機粒子16について詳細に説明する。なお、図5では被覆層27(図4参照)の図示を省略している。
 保護層25は、絶縁層25aと導電層25bとを有している。絶縁層25aは、発熱部9上と、共通電極17の一部の上と、個別電極19の一部の上とに設けられている。
 絶縁層25aは、比抵抗の大きな材料により形成されており、例えば、SiO、SiN、あるいはSiONにより形成することができる。絶縁層25aの厚みは、例えば、0.1~10μmとすることができる。絶縁層25aを設けることにより、主走査方向に複数配列された発熱部9同士を絶縁することができる。絶縁層25aは、例えば、スクリーン印刷法、スパッタリング法、あるいはイオンプレーティング法により形成することができる。
 導電層25bは、絶縁層25aよりも比抵抗の小さな材料により形成されており、例えば、TiN、TiCN、あるいはTaSiOにより形成することができる。導電層25bは、表面18aと、側面18bとを有している。
 導電層25bの厚みは、例えば、2~15μmとすることができる。導電層25bを設けることにより、保護層25と記録媒体P(図6参照)との接触により生じた静電気を除電することができる。導電層25bは、例えば、スクリーン印刷法、スパッタリング法、あるいはイオンプレーティング法により形成することができる。
 無機粒子16は、保護層25の表面18aまたは側面18bに設けられている。無機粒子16aは、導電層25bの表面18aから被覆層27に向けて突出している。無機粒子16bは、導電層25bの側面18bから被覆層27に向けて突出している。無機粒子16は、粒径が5~300μmであり、金属、合金、あるいはセラミックにより形成することができる。無機粒子16は、導電層25bを形成する材料と同一の材料により形成されると導電層25bの内部に応力が生じ難い。具体的には、Ti,C,N,Siの元素により形成されると導電層25bの内部に応力が生じ難くなる。
 無機粒子16aは、導電層25bの表面18aから被覆層27に向けて突出している。無機粒子16aは、被覆層27の内部に位置する第1部位16a1と、導電層25bの内部に位置する第2部位16a2とを有している。言い換えると、無機粒子16aは、導電層25bの表面18aに位置しており、第2部位16a2が導電層25b内に埋設されている。
 無機粒子16aは、被覆層27および導電層25bと界面20aを介して接触している。界面20aは、第1界面20a1と第2界面20a2とを有している。第1界面20a1は、第1部位16a1と被覆層27との界面である。第2界面20a2は、第2部位16a2と導電層25bとの界面である。
 無機粒子16bは、導電層25bの側面18bから被覆層27に向けて突出している。無機粒子16bは、被覆層27の内部に位置する第1部位16b1と、導電層25bの内部に位置する第2部位16b2とを有している。言い換えると、無機粒子16bは、導電層25bの側面18bに位置しており、第2部位16b2が導電層25bに埋設されている。そして、第1部位16b1と絶縁層25aとの間に領域22が形成されている。
 無機粒子16bは、被覆層27および導電層25bと界面20bを介して接触している。界面20bは、第1界面20b1と第2界面20b2とを有している。第1界面20b1は、第1部位16b1と被覆層27との界面である。第2界面20b2は、第2部位16b2と導電層25bとの界面である。
 ここで、保護層25は、無機材料により形成されている。保護層25上に設けられた被覆層27は、有機材料により形成されている。このため、保護層25と被覆層27との接合力が弱く、被覆層27が保護層25から剥離するおそれがある。
 無機粒子16aは、導電層25bの表面18aに、表面18aから突出して設けられており、第1部位16a1と第2部位16a2とを有している。そのため、被覆層27と接触した第1部位16a1が被覆層27に接合されるとともに、第2部位16a2が導電層25bの内部に位置することとなり、無機粒子16aにより導電層25bと被覆層27との接合力を向上させることができる。
 すなわち、被覆層27を形成する樹脂材料は、導電層25b上に設けられた際に、無機粒子16aの第1部位16a1の表面を回り込むように塗布される。それにより、第1部位16a1と被覆層27との接合力を向上させることができる。そして、第2部位16a2は、導電層25bの内部に埋設されているため、被覆層27に外力が生じた場合においても、第2部位16a2が導電層25b内に留まることができ、無機粒子16aが導電層25bから剥離しにくくなる。その結果、導電層25bと被覆層27との接合力を向上させることができる。
 図4に示すように、断面視して、絶縁層25aの幅が、導電層25bの幅よりも広くなっている。それにより、導電層25bが、発熱部9、共通電極17、および個別電極19と接触して短絡を生じる可能性を低減することができる。絶縁層25aの幅は、導電層25bの幅の1.1~1.5倍であると、短絡が生じる可能性を低減することができる。なお、断面視とは、サーマルヘッドX1を副走査方向に沿って切断した切断面を確認することである。
 無機粒子16bは、導電層25bの側面18bに、側面18bから突出して設けられており、第1部位16b1と第2部位16b2とを有している。そして、第1部位16b1と絶縁層25aとの間に領域22が生じている。そして、被覆層27を形成する樹脂材料が、第1部位16b1と絶縁層25aとの間の領域22に入り込んでいる。
 そのため、被覆層27が、第1部位16b1を回り込むように領域22に位置することとなる。その結果、被覆層27に外力が生じた場合においても、領域22に配置された被覆層27が、外力に対して第1部位16b1に引っ掛かるように作用する。それゆえ、被覆層27が導電層25bから剥離し難くなる。
 保護層25は、例えば、以下の方法により形成することができる。
 各種電極がパターニングされた基板7に、マスキングを行い、絶縁層25aをスパッタリング法により形成する。次に、絶縁層25aを形成した時よりも、マスキングの開口を小さくし、スパッタリング法により導電層25bを形成する。
 導電層25bをスパッタリング法により形成した後に、例えば、無機粒子16をプラズマ溶射、あるいはアーク溶射等をすることにより、導電層25b中に無機粒子16を含有させることができる。また、例えば、溶射により導電層25bに無機粒子16を含有させることから、導電層25bの中にランダムに分散させることができる。このように、例えば、スパッタリング法とプラズマ溶射を繰り返すことにより、無機粒子16を含有する導電層25bを作製することができる。
 そして、被覆層27を作製するために、樹脂をスクリーン印刷法により、導電層25b上に塗布、硬化してサーマルヘッドX1を作製することができる。このように、導電層25bを薄膜形成技術により形成した場合、導電層25bの膜応力が高く、被覆層27との接合力が小さくなるが、導電層25bが無機粒子16を含有することにより、導電層25bと被覆層27との接合力を向上させることができる。
 また、導電層25bをスクリーン印刷法により形成する場合には、絶縁層25aが設けられた基板7に、所定の印刷マスクを介して導電層25bを印刷する。次に、無機粒子16をランダムに散布し、乾燥させる。続いて、無機粒子16を含有する保護層25を焼成することにより、導電層25bを作成することができる。なお、導電層25bの印刷、無機粒子16の散布、導電層25bを繰り返すことにより、無機粒子16a,16bを含有する導電層25bを作製することができる。
 なお、保護層25が絶縁層25aと導電層25bとを備えた例を示したが、必ずしも絶縁層25aと導電層25bとを備えていなくてもよい。すなわち、単層の保護層25としてもよい。また、絶縁層25aまたは導電層25bを多層化してもよい。
 次に、サーマルプリンタZ1について、図6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)に設けられた取付部材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、後述する記録媒体Pの搬送方向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6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、図示しないが、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、記録媒体Pの搬送方向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。
 <第2の実施形態>
 図7を用いてサーマルヘッドX2について説明する。なお、サーマルヘッドX1と同一の部材については同じ符号を付しており、以下同様とする。サーマルヘッドX2は、無機粒子116が、サーマルヘッドX1の無機粒子16と異なっている。
 保護層25は、表面18aと、側面18bと、第3界面18cとを有している。第3界面18cは、表面18aおよび側面18bに形成されている。第3界面18cは、保護層25と被覆層27との界面である。
 導電層25bは、無機粒子116aを含有している。無機粒子116aは、導電層25bの第3界面18cに、第3界面18cから、被覆層27側に向けて突出して設けられている。無機粒子116aは、被覆層27の内部に位置する第1部位116a1と、導電層25bの内部に位置する第2部位116a2とを有している。
 また、無機粒子116aは、被覆層27および導電層25bと界面120aを介して接触している。界面120aは、第1界面120a1と第2界面120a2とを有している。第1界面120a1は、第1部位116a1と被覆層27との界面であり、第2界面120a2は、第2部位116a2と導電層25bとの界面である。
 断面視して、無機粒子116aは、第1界面120a1の長さが、第2界面120a2の長さよりも長く構成されている。それにより、無機粒子116aと被覆層27との接触面積を大きくすることができ、無機粒子116aと被覆層27との接合力を向上させることができる。
 第1界面120a1の長さを長くした分、第2界面120a2の長さは短くなることとなる。しかしながら、無機粒子116aと導電層25bとは、互いに無機材料により形成されているため、無機粒子116aと導電層25bとの接合力は大きくは低下しない。すなわち、無機粒子116aに対して、接合力の小さい第1部位116a1の接触面積を増加させることにより、被覆層27が、導電層25bから剥離しにくくすることができる。
 なお、導電層25bに含まれるすべての無機粒子116aが、断面視して、第1界面120a1の長さが、第2界面120a2の長さよりも長い構成を有していなくてもよい。少なくとも1つの無機粒子116aにおいて、第1界面120a1の長さが、第2界面120a2の長さよりも長いことにより、被覆層27の剥離を抑えることができる。
 また、断面視して、第1部位116a1の最大径Lを有する部位が、第3界面18cよりも被覆層27側に配置されている。それにより、第1部位116b1と絶縁層25aとの間に領域24が生じており、被覆層27を形成する樹脂材料が、第1部位116b1と絶縁層25aとの間の領域24に入り込んでいる。
 そのため、被覆層27が、第1部位116b1を回り込むように領域24に位置することとなる。その結果、被覆層27に外力が生じた場合においても、領域24に位置する被覆層27が、外力に対して第1部位16b1に引っ掛かるように作用する。それゆえ、被覆層27が導電層25bから剥離し難くなる。
 なお、断面視とは、副走査方向に沿って切断した切断面を確認することであり、断面視したときの第1部位116a1の最大径Lを有する部位とは、副走査方向に沿って、任意の断面で切断した際の無機粒子116の破断面のうち、最大径Lである部位を示している。
 <第3の実施形態>
 図8,9を用いてサーマルヘッドX3について説明する。サーマルヘッドX3は、第1無機粒子216と第2無機粒子26とを有している。
 保護層25は、表面18aおよび側面18bを有している。また、保護層25は、導電層25bと被覆層27との間に第3界面18cを有している。また、保護層25は、絶縁層25aと導電層25bとの間に第4界面18dとを有している。
 第1無機粒子216a,216bは導電層25bから一部が突出して、導電層25bの内部に設けられており、第2無機粒子26は導電層25bの内部に設けられている。
 第2無機粒子26は、導電層25bの内部に設けられている。第2無機粒子26は、球状であり、第1無機粒子216よりも平均粒径が小さく構成されている。第2無機粒子26の粒径は1~30μmである。なお、第2無機粒子26は、導電層25bの表面18aまたは側面18bから突出していてもよい。
 サーマルヘッドX3は、第1無機粒子216と、第1無機粒子216よりも平均粒径の小さな第2無機粒子26とを有している。それにより、第1無機粒子216により導電層25bと被覆層27との接合力を大きくしつつ、導電層25bの硬度が低下することを抑えることができる。
 すなわち、第1無機粒子216および第2無機粒子26の硬度が、導電層25bの硬度よりも低い場合に、平均粒径の大きな第1無機粒子216を有することにより、導電層25bと被覆層27との接合力を大きくすることができる。また、平均粒径の小さな第2無機粒子26を有することにより、導電層25bの硬度が低下しにくい。
 なお、第1無機粒子216の平均粒径、および第2無機粒子26の平均粒径とは、例えば以下の方法により測定することができる。副走査方向に沿った方向でサーマルヘッドX3を切断し、切断面に表れた任意の3つの第1無機粒子216の粒径の平均を算出することにより、第1無機粒子216の平均粒径を求めることができる。第2無機粒子26についても同様である。
 第1無機粒子216aは、導電層25bの表面18aから被覆層27側に向けて突出して設けられている。第1無機粒子216aは、被覆層27の内部に位置し、被覆層27と接触している第1部位216a1と、導電層25bの内部に位置する第2部位216a2とを有している。そして、第1無機粒子216aは、第1部位216a1に突出部28を有している。突出部28は、第1無機粒子216aの被覆層27側に設けられた平坦な部分から、被覆層27側に向けて突出して設けられている。
 第1無機粒子216aは、被覆層27および導電層25bと界面220aを介して接触している。第1界面220a1は、第1部位216a1と被覆層27との界面である。第2界面220a2は、第2部位216a2と導電層25bとの界面である。
 第1無機粒子216aは、断面視して、導電層25b側に長辺が位置する略台形状をなしている。そして、第1無機粒子216aは、第1部位216a1に導電層25bから離れる方向に突出した突出部28を有している。それにより、第1部位216a1と被覆層27との接触面積を増加させることができる。その結果、被覆層27が剥離しにくくなる。
 第1無機粒子216aは、第2部位216a2の副走査方向における最大長さが、第1部位216a1の副走査方向における最大長さよりも長い構成を有している。その結果、第2界面220a2と導電層25bの表面18aとの間に領域30が生じており、領域30に導電層25bが存在している。
 そのため、被覆層27に外力が生じた場合においても、領域30に位置する導電層25bに、第1無機粒子216aの第2部位216a2が引っ掛かることとなり、第1無機粒子216aが導電層25bから剥離しにくくなる。その結果、被覆層27が、導電層25bから剥離しにくくなる。
 第1無機粒子216bは、導電層25bの側面18bから被覆層27に向けて突出して設けられている。また、第1無機粒子216bは、第4界面18dから絶縁層25aに向けて突出して設けられている。第1無機粒子216bは、第1部位216b1と、第2部位216b2と第3部位216b3とを有している。
 第1部位216b1は、被覆層27の内部に位置しており、被覆層27と界面220b1を介して接している。第2部位216b2は、導電層25bの内部に位置しており、導電層25bと界面220b2を介して接している。第3部位216b3は、絶縁層25aの内部に位置しており、界面220b3を介して絶縁層25aと接している。
 第1無機粒子216bは、絶縁層25aの内部に位置する第3部位216b3を有している。そのため、絶縁層25aと導電層25bとの接合力を向上させることができる。すなわち、第1無機粒子216bが第3部位216b3を有することから、絶縁層25aと第1無機粒子216bの接合力を向上させることができ、導電層25bが絶縁層25aから剥離しにくくすることができる。
 <第4の実施形態>
 図10を用いてサーマルヘッドX4について説明する。なお、図10(a)に示すH1は、無機粒子316cの導電層25bからの突出高さを示している。また、図10(b)に示すH2は、無機粒子316aの導電層25bからの突出高さを示している。また、図10(a)に示すE1は第1領域を示しており、図10(a)に示すE2は第2領域を示している。
 サーマルヘッドX4は、無機粒子316の構成が、サーマルヘッドX1の無機粒子16と異なっている。サーマルヘッドX4は、無機粒子316a,316b,316cを有している。無機粒子316bに関しては、無機粒子16bと同様の構成のため、説明を省略する。
 無機粒子316aは、導電層25bの表面18aから上方に向けて突出しており、第1部位316a1と、第2部位316a2と、第4部位316a4とを有している。第1部位316a1および第2部位316a2については、第1部位16a1および第2部位16a2と同様の構成のため、説明を省略する。
 第4部位316a4は、導電層25bおよび被覆層27から突出しており、導電層25bおよび被覆層27から露出している。そのため、硬化前の被覆層27を塗布すると、導電層25bから突出した第4部位316a4が、硬化前の被覆層27を堰き止めることができる。その結果、硬化前の被覆層27が広範囲に広がり、被覆層27の高さが低くなることを低減することができる。すなわち、第4部位316a4は、被覆層27の流動を抑えることができる。
 保護層25は、第1領域E1と第2領域E2とを有している。第1領域E1は、発熱部9が形成された領域を主走査方向に延ばした領域である。第2領域E2は第1領域E1以外の領域である。
 第1領域E1には無機粒子316cが設けられている。第2領域E2には無機粒子316a設けられている。そして、第2領域E2における無機粒子316aの第4部位316a4の導電層25bからの高さが、第1領域E1における無機粒子316cの第4部位316c4の導電層25bからの高さよりも高くなっている。
 それにより、無機粒子316aにより被覆層27の流動を抑えつつ、無機粒子316cと記録媒体P(図6参照)との接触を生じ難くすることができる。その結果、被覆層27の高さが低くなりにくく、かつ記録媒体Pに紙キズが生じ難くすることができる。
 サーマルヘッドX4は、例えば、以下のように作製することができる。サーマルヘッドX1と同様に、無機粒子316を含有する保護層25を作成し、被覆層27を塗布、硬化させる。次に、保護層25の第1領域E1を、ラッピングフィルムによって第1領域E1の表面の研磨をおこなう。それにより、無機粒子316cの導電層25bからの高さを、無機粒子316aの導電層25bからの高さよりも低くすることができる。
 以上、本開示の一実施形態について説明したが、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、第1の実施形態であるサーマルヘッドX1を用いたサーマルプリンタZ1を示したが、これに限定されるものではなく、サーマルヘッドX2~X3をサーマルプリンタZ1に用いてもよい。また、複数の実施形態であるサーマルヘッドX1~X3を組み合わせてもよい。
 例えば、電気抵抗層15を薄膜形成することにより、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を厚膜形成することにより、発熱部9の厚い厚膜ヘッドに本発明を用いてもよい。
 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の端面に設けられた端面ヘッドに本発明を用いてもよい。
 また、蓄熱層13が隆起部13a以外の領域に下地部を形成してもよい。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。
 なお、封止部材12を、駆動IC11を被覆するハードコート29とを同じ材料により形成してもよい。その場合、ハードコート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、ハードコート29と封止部材12とを同時に形成してもよい。
 X1~X3 サーマルヘッド
 Z1 サーマルプリンタ
 E1 第1領域
 E2 第2領域
 1 放熱板
 3 ヘッド基体
 7 基板
 9 発熱部
 13 蓄熱層
 14 接着部材
 16,116,216,316 無機粒子
  16a1,16b1 第1部位
  16a2,16b2 第2部位
  216b3 第3部位
  316a4,316b4 第4部位
  18a 表面
  18b 側面
  18c 第3界面
  18d 第4界面
 20 界面
  20a1,20b1 第1界面
  20a2,20b2 第2界面
 22,24,30 領域
 25 保護層
  25a 絶縁層
  25b 導電層
 26 第2無機粒子
 27 被覆層
 31 コネクタ

Claims (11)

  1.  基板と、
     前記基板上に設けられた発熱部と、
     前記基板上に設けられ、前記発熱部と電気的に接続された電極と、
     前記発熱部、および前記電極の一部を覆い、無機材料により形成された保護層と、
     前記保護層上に設けられ、樹脂材料により形成された被覆層と、
     前記保護層の表面に、前記表面から突出して設けられた無機粒子と、を備え、
     前記無機粒子は、前記被覆層の内部に位置する第1部位と、前記保護層の内部に位置する第2部位とを有していることを特徴とするサーマルヘッド。
  2.  前記無機粒子は、前記第1部位と前記被覆層との界面である第1界面と、前記第2部位と前記保護層との界面である第2界面と、を有しており、
     断面視して、前記第1界面の長さが前記第2界面の長さよりも長い、請求項1に記載のサーマルヘッド。
  3.  前記保護層と前記被覆層との界面である第3界面を有しており、
     断面視して、前記無機粒子は、前記第1部位の最大径を有する部位が、前記第3界面よりも被覆層側に位置している、請求項1または2に記載のサーマルヘッド。
  4.  前記第1部位は、前記第3界面から離れる方向に突出した突出部を有する、請求項3に記載のサーマルヘッド。
  5.  前記保護層は、前記発熱部および前記電極上に設けられた絶縁層と、前記絶縁層上に設けられた導電層とを有しており、
     断面視して、前記絶縁層の幅が、前記導電層の幅よりも広い、請求項1~4のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
  6.  前記導電層は、表面および側面が前記被覆層で被覆されており、
     前記無機粒子は、前記導電層の前記側面に、前記側面から突出して設けられており、
     前記被覆層を形成する樹脂材料が、前記無機粒子の前記第1部位と前記絶縁層との間に入り込んでいる、請求項5に記載のサーマルヘッド。
  7.  前記無機粒子の前記第2部位は、前記絶縁層の内部に位置している第3部位を有している、請求項5または6に記載のサーマルヘッド。
  8.  前記無機粒子は、第1無機粒子と、前記第1無機粒子よりも平均粒径の小さい第2無機粒子とを有する、請求項1~7のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
  9.  前記無機粒子は、前記保護層および前記被覆層から露出した第4部位を有している、請求項1~8のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
  10.  前記保護層は、前記発熱部上に位置する第1領域と、前記第1領域以外の第2領域を有しており、
     前記第2領域における前記無機粒子の前記第4部位の前記保護層からの高さが、前記第1領域における前記無機粒子の前記第4部位の前記保護層からの高さよりも高い、請求項9に記載のサーマルヘッド。
  11.  請求項1~10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、
     前記発熱部上に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。
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