(57)【要約】  本開示のサーマルヘッドＸ１は、基板７と、基板７上に位置する発熱部９と、基板７上に位置し、発熱部９に繋がっている電極１７と、発熱部９および電極１７を被覆しており、表面に窪み２５ｂを有する保護層２５と、窪み２５ｂの内部に位置する金属の粒子１６と、粒子１６を被覆しており、金属の酸化物からなる酸化物１８層と、を有する。酸化物１８層の表面は、外部へ露出しているとともに、窪み２５ｂの周囲の保護層２５の表面２５ａよりも、凹んだ位置にある。【選択図】  図４
2017073681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を被覆しており、表面に窪みを有する保護層と、
前記窪みの内部に位置する金属の粒子と、
前記粒子を被覆しており、前記金属の酸化物からなる酸化物層と、を備え、
前記酸化物層の表面は、外部へ露出しているとともに、前記窪みの周囲の前記保護層の表面よりも、凹んだ位置にあることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
前記発熱部および前記電極と、前記保護層との間に絶縁層を備えており、
前記窪みが前記保護層を貫通しており、
前記粒子の一部が、前記絶縁層の内部に位置している、請求項１に記載のサーマルヘッド。
【請求項３】
前記粒子が、平面視において、前記発熱部と重なる位置にある、請求項１または２に記載のサーマルヘッド。
【請求項４】
前記粒子の熱伝導率が、前記保護層の熱伝導率よりも大きい、請求項３に記載のサーマルヘッド。
【請求項５】
前記発熱部の平面視したときの面積をＡ、前記粒子における平面視したときに前記発熱部と重なる部分の面積をＢとするとき、
Ｂ／Ａが、０．００１より大きい、請求項３または４に記載のサーマルヘッド。
【請求項６】
Ｂ／Ａが、０．２より小さい、請求項５に記載のサーマルヘッド。
【請求項７】
前記粒子が、前記発熱部の記録媒体の搬送方向における上流側に配置されている、請求項１から６のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
【請求項８】
前記粒子を複数有しており、複数の前記粒子は、
前記発熱部よりも前記記録媒体の搬送方向における上流側に位置する第１粒子と、
前記発熱部よりも前記記録媒体の搬送方向における下流側に位置する第２粒子と、を有しており、
前記第１粒子の平面視したときの面積の合計が、前記第２粒子の平面視したときの面積の合計よりも大きい、請求項７に記載のサーマルヘッド。
【請求項９】
前記酸化物層の表面が複数の窪みを有している、請求項１から９のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
【請求項１０】
複数の前記窪みは、記録媒体の搬送方向に長い形状を有している、請求項９に記載のサーマルヘッド。
【請求項１１】
請求項１から１０のうちいずれか一項に記載のサーマルヘッドと、
前記発熱部上を通過するよう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、を備えることを特徴とするサーマルプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、発熱部および電極を被覆しており、表面に窪みを有する保護層とを備えるものが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１４１７２９号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示のサーマルヘッドは、基板と、発熱部と、電極と、保護層と、金属の粒子と、酸化物層と、を備える。前記発熱部は、前記基板上に位置している。前記電極は、前記基板上に位置しており、前記発熱部に繋がっている。前記保護層は、前記発熱部および前記電極を被覆しており、表面に窪みを有している。前記金属の粒子は、前記窪みの内部に位置している。前記酸化物層は、前記粒子を被覆しており、前記金属の酸化物からなる。また、前記酸化物層の表面は、外部へ露出しているとともに、前記窪みの周囲の前記保護層の表面よりも、凹んだ位置にある。
【０００５】
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、前記発熱部上を通過するよう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、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、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２】図２は、図１に示すサーマルヘッドの概略構成を示す平面図である。
【図３】図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図４（ａ）は、図１に示すサーマルヘッドの保護層の近傍を概略的に示す平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ線断面図である。
【図５】図５は、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。
【図６】図６（ａ）は、第２の実施形態に係るサーマルヘッドの概略を示す平面図である。図６（ｂ）は、第２の実施形態に係るサーマルヘッドの保護層の窪みの近傍を拡大して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
従来のサーマルヘッドを駆動させると、一時的に記録媒体がサーマルヘッドに貼り付く現象であるスティッキングが生じることがあった。記録媒体とサーマルヘッドとの接触面積が大きい場合に、このような現象が生じ易いことがわかっていた。そこで、サーマルヘッドの表面を保護する保護層の表面に凹凸を形成して、記録媒体と保護層との接触面積を減らすことによりスティッキングを防止したサーマルヘッドが提案されたが、使用によって凹凸が摩耗してしまうため、長期にわたってスティッキングの発生を抑制することはできなかった。
【０００８】
本開示のサーマルヘッドは、このようなスティッキングの発生を低減することができる。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。
【０００９】
＜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いる。また、図３では、絶縁層２０の図示を省略して示している。
【００１０】
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。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。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発熱部９を発熱させ記録媒体（不図示）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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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ている。蓄熱層１３の断面形状は、楕円を半分にしたような形状である。また、蓄熱層１３は、印画する記録媒体Ｐ（不図示）が、発熱部９上に形成された保護層２５に良好に接触す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である。
【００１６】
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。
【００１７】
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、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との間のみに設けられてもよい。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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と各群に対応して設けられた駆動ＩＣ１１とが、個別電極１９によって電気的に接続されている。
【００２１】
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。
【００２２】
グランド電極４は、個別電極１９と、第１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ている。グランド電極４は、０〜１Ｖのグランド電位に接続される。
【００２３】
接続端子２は、共通電極１７、第１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３１のコネクタピン８に対応して設けられており、それぞれコネクタ３１の対応するコネクタピン８と接続されている。
【００２４】
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、それぞれ第１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。
【００２５】
上記のヘッド基体３を構成する各種電極は、例えば、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した後、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。
【００２６】
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、内部に複数のスイッチング素子を有するスイッチングＩＣを用いることができる。
【００２７】
駆動ＩＣ１１は、個別電極１９、第２接続電極２６および第１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。
【００２８】
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の一部を被覆する絶縁層２０が形成されている。
【００２９】
絶縁層２０は、発熱部９上と、共通電極１７の一部の上、および個別電極１９の一部の上に設けられている。絶縁層２０は、比抵抗の小さな材料により形成されており、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、あるいはＳｉＯＮにより形成することができる。絶縁層２０の厚みは、例えば、０．１〜１０μｍとすることができる。
【００３０】
絶縁層２０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２０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。
【００３１】
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。
【００３２】
基板７上には、共通電極１７、個別電極１９および第１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、第２接続電極２６および第１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。
【００３３】
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ＡＣＰ：Anisotropic  Conductive  Paste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（不図示）を設けてもよい。なお、導電部材２３は必ずしも設けなくてもよい。
【００３４】
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。
【００３５】
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設けられている。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
図４を用いて、保護層２５と、金属の粒子１６について詳細に説明する。
【００３９】
保護層２５は、絶縁層２０上に設けられており、平面視して、絶縁層２０と同等の領域に形成されている。保護層２５は、絶縁層２０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、ＳｉＣ、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、ＴａＮあるいはＴａＳｉＯにより形成することができる。
【００４０】
保護層２５の厚みは、例えば、２〜１５μｍとすることができる。保護層２５を設けることにより、保護層２５と記録媒体との接触により生じた静電気を除電することができる。保護層２５は、例えば、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。また、絶縁層２０をスパッタリング法、あるいはイオンプレーティング法により形成し、連続的に保護層２５も形成してもよい。
【００４１】
保護層２５は、表面２５ａに複数の窪み２５ｂを有している。窪み２５ｂは、平面視して円形状、あるいは惰円形状をなしており、円柱形状、惰円柱形状をなしている。なお、多角形柱状であってもよく、球形状であってもよい。窪み２５ｂとしては、図４（ｂ）に示すように、保護層２５の内部までの深さのもの（図４（ｂ）では中央部に位置する窪み２５ｂ）、あるいは保護層２５を厚み方向に貫通するもの（図４（ｂ）では右側に位置する窪み２５ｂ）がある。なお、窪み２５ｂは、必ずしも複数設けなくてもよい。
【００４２】
窪み２５ｂの保護層２５の表面２５ａからの深さは、１〜１５μｍを例示することができる。平面視して、窪み２５ｂの直径は、５〜３００μｍを例示することができる。なお、窪み２５ｂの直径としては、窪み２５ｂの外形に沿った近似円の直径を測定すればよい。
【００４３】
窪み２５ｂは、保護層２５の全域に分散して設けられている。ここで、便宜的に、保護層２５を３つの領域に分割して、以下説明する。第１領域Ｅ１は、発熱部９が設けら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、発熱部９よりも記録媒体の搬送方向Ｓ（以下、搬送方向Ｓと称する）における上流側に位置する領域である。第３領域Ｅ３は、発熱部９よりも搬送方向Ｓにおける下流側に位置する領域である。窪み２５ｂは、第１領域Ｅ１、第２領域Ｅ２、および第３領域Ｅ３のそれぞれに分散して設けられている。
【００４４】
粒子１６は、保護層２５の窪み２５ｂの内部に配置されており、窪み２５ｂの周囲に位置する保護層２５の表面２５ａよりも凹んだ位置に設けられている。また、一部の粒子１６は、保護層２５の内部に埋設されている。また、一部の粒子１６は、絶縁層２０の内部に位置する部位１６ｄを有している。
【００４５】
粒子１６は、粒径が５〜３００μｍであり金属（複数の金属の合金を含む）により形成されている。粒子１６は、保護層２５を形成する材料と同一の材料である、Ｔｉ，Ａｌ，Ｐｂ等により形成されることにより、粒子１６の熱膨張率を保護層２５の熱膨張率に近づけることができ、保護層２５の内部に生じる応力を小さくすることができる。
【００４６】
粒子１６は、第１粒子１６ａと、第２粒子１６ｂと、第３粒子１６ｃとを有している。
【００４７】
第１粒子１６ａは、第１領域Ｅ１に配置されている。第１粒子１６ａは、平面視において、発熱部９と重なる位置に設けられている。なお、第１領域Ｅ１における各発熱部９の間に設けられていてもよく、第１粒子１６ａの一部のみが発熱部９上に設けられていてもよい。
【００４８】
第２粒子１６ｂは、第２領域Ｅ２に配置されている。第２粒子１６ｂは、平面視において、個別電極１９と重なる位置に設けられている。なお、第２領域Ｅ２における各個別電極１９の間に設けられていてもよく、第２粒子１６ｂの一部のみが個別電極１９上に設けられていてもよい。
【００４９】
第３粒子１６ｃは、第３領域Ｅ３に配置されている。第３粒子１６ｃは、平面視において、リード部１７ｃと重なる位置に設けられている。なお、第３領域Ｅ３における各リード部１７ｃの間に設けられていてもよく、第３粒子１６ｃの一部のみがリード部１７ｃ上に設けられていてもよい。また、第３粒子１６ｃは、共通電極１７の主配線部１７ａ（図２参照）、あるいは副配線部１７ｂ（図２参照）上に設けられていてもよい。
【００５０】
粒子１６の上面には、酸化物層１８が設けられている。酸化物層１８は、粒子１６の表面を酸化させることにより形成することができ、例えば、粒子１６としてＴｉの粒子を用いた場合、ＴｉＯ２により形成することができる。酸化物層１８の厚みは、１〜２０ｎｍとすることができる。酸化物層１８の外形は、平面視において、窪み２５ｂの外形と同一となっている。
【００５１】
酸化物層１８の表面１８ａは、外部へ露出しているとともに、窪み２５ｂの周囲の保護層２５の表面２５ａよりも、凹んだ位置にある。言い換えると、酸化物層１８の表面１８ａは、窪み２５ｂの周囲の保護層２５の表面２５ａよりも、基板７側に位置している。すなわち、酸化物層１８の表面１８ａが、保護層２５の表面２５ａよりも下方に配置されている。酸化物層１８の表面１８ａと保護層２５の表面２５ａとの段差（以下、段差と称する）は、０．１〜１μｍとすることができる。
【００５２】
このように、本実施形態のサーマルヘッドＸ１では、保護層２５の表面２５ａに窪み２５ｂを有しているとともに、窪み２５ｂの内部に金属の粒子１６を有しており、粒子１６の表面に酸化物層１８を有している。そして、酸化物層１８の表面１８ａが、外部へ露出しているとともに、窪み２５ｂの周囲の保護層２５の表面２５ａよりも、凹んだ位置にある。このような構成を有する本実施形態のサーマルヘッドＸ１は、スティッキングの発生を低減することができる。そのメカニズムを以下に説明する。
【００５３】
まず、保護層２５の表面２５ａと、酸化物層１８の表面１８ａとの段差が大きく、記録媒体が酸化物層１８の表面１８ａに接触しない状態のときには、記録媒体と保護層２５との接触面積が小さいことにより、スティッキングの発生を低減することができる。
【００５４】
サーマルヘッドＸ１の使用により、保護層２５の表面２５ａが摩耗して、保護層２５の表面２５ａと酸化物層１８の表面１８ａとの段差が小さくなると、記録媒体が酸化物層１８と接触するようになる。記録媒体Ｐと酸化物層１８とが接触するようになると、酸化物層１８が削られて摩耗粉が発生し、記録媒体ＰとサーマルヘッドＸ１との間に存在する摩耗粉が潤滑剤として機能するため、それによりスティッキングの発生を低減することができる。
【００５５】
酸化物層１８の表面１８ａの摩耗が、保護層２５の表面２５ａの摩耗よりも大きく進み、保護層２５の表面２５ａと酸化物層１８の表面１８ａとの段差が再び大きくなると、酸化物層１８の表面１８ａが記録媒体に接触しなくなる。その時には、記録媒体と保護層２５との接触面積が小さいことにより、スティッキングの発生を低減することができる。
【００５６】
また、摩耗によって酸化物層１８がなくなった場合には、粒子１６の表面が空気と接触することにより酸化され、再度、粒子１６の表面に酸化物層１８が形成される。
【００５７】
このようにして、本実施形態のサーマルヘッドＸ１は、長期間に渡ってスティッキングの発生を低減することができる。
【００５８】
さらに、酸化物層１８の表面１８ａが、保護層２５の表面２５ａよりも基板７側に位置しているため、酸化物層１８の表面１８ａが、必要以上に記録媒体Ｐと接触しにくくなる。それにより、酸化物層１８および粒子１６が摩耗しにくい構成となっている。
【００５９】
また、本実施形態のサーマルヘッドＸ１では、窪み２５ｂが保護層２５を貫通しており、粒子１６の一部が、絶縁層２０の内部に位置していてもよい。このような構成を満たすときには、アンカー効果が生じ、保護層２５と絶縁層２０との接合強度を向上させることができる。その結果、記録媒体との接触摩擦などにより、保護層２５に外力が加わっても、保護層２５に剥離が生じにくくなる。
【００６０】
また、本実施形態のサーマルヘッドＸ１では、第１粒子１６ａが、平面視において、発熱部９と重なる位置に設けられていてもよい。このような構成を満たすときには、、発熱部９の発熱により第１粒子１６ａの酸化を促進させることができ、酸化物層１８を形成しやすくすることができる。特に、発熱部９は、記録媒体が強く押しつけられる部分であるため、その部分に第１粒子１６ａが配置されることにより、スティッキングが生じにくくすることができる。
【００６１】
また、本実施形態のサーマルヘッドＸ１では、粒子１６の熱伝導率が、保護層２５の熱伝導率よりも大きくてもよい。このような構成を満たすときには、発熱部９の熱を効率よく記録媒体Ｐに伝達することができる。その結果、サーマルヘッドＸ１の熱効率を向上させることができる。
【００６２】
また、本実施形態のサーマルヘッドＸ１では、発熱部９の平面視したときの面積をＡ、粒子１６における平面視したときに発熱部９と重なる部分の面積をＢとするとき、ＢをＡで除した値（Ｂ／Ａ）が、０．００１より大きくてもよい。このような構成を満たすときには、記録媒体が強く押しつけられる部分である発熱部上において、記録媒体と保護層２５との接触面積を小さくできるとともに、酸化物層２５から生じる研磨粉の量を多くすることができるので、スティッキングの発生を効果的に低減することができる。
【００６３】
粒子１６の熱伝導率は、保護層２５の熱伝導率と異なる（保護層２５の熱伝導率よりも高い場合が多い）ため、発熱部９上に存在する粒子１６が多くなりすぎると、発熱部９から記録媒体への想定通りの熱伝達が困難になる。それにより、印刷物に濃度ムラが生じる場合がある。
【００６４】
本実施形態のサーマルヘッドＸ１では、発熱部９の平面視したときの面積をＡ、粒子１６における平面視したときに発熱部９と重なる部分の面積をＢとするとき、ＢをＡで除した値（Ｂ／Ａ）が、０．２より小さくてもよい。このような構成を満たすときには、濃度ムラの発生を低減することができる。
【００６５】
なお、発熱部９の平面視したときの面積Ａは、光学顕微鏡を用いて、発熱部９を厚み方向の上方から撮影し、撮影された写真において、該当する部分の長さを計測して面積を計算することにより求めることができる。粒子１６における平面視したときに発熱部９と重なる部分の面積Ｂについても同様である。なお、撮影された写真を画像処理して面積を測定してもよい。
【００６６】
また、本実施形態のサーマルヘッドＸ１では、第２粒子１６ｂが、発熱部９の搬送方向Ｓの上流側に配置されていてもよい。このような構成を満たすときには、酸化物層１８が摩耗して生じた摩耗粉を、記録媒体の搬送に伴って、記録媒体が強く押しつけられる発熱部９に供給することができる。これにより、スティッキングの発生を効果的に低減することができる。
【００６７】
絶縁層２０および保護層２５は、例えば、以下の方法により形成することができる。
【００６８】
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２０をスパッタリング法により形成する。次に、同じマスクを用いてスパッタリング法により保護層２５を形成する。なお、イオンプレーティング法により絶縁層２０および保護層２５を形成してもよく、絶縁層２０および保護層２５を連続して形成してもよい。
【００６９】
保護層２５の形成後または形成中に、プラズマ溶射、あるいはアーク溶射等をすることにより、保護層２５中に粒子１６を含有させることができる。また、溶射により保護層２５に粒子１６を含有させることから、保護層２５の中にランダムに分散させることができる。このように、保護層２５の形成とプラズマ溶射とを同時または交互に行うことにより、粒子１６を含有する保護層２５を作製することができる。
【００７０】
なお、上記形態では、絶縁層２０と保護層２５とを備えた例を示したが、必ずしも絶縁層２０を備えていなくてもよい。また、絶縁層２０または保護層２５を多層化してもよい。
【００７１】
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。
【００７２】
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、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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
＜第２の実施形態＞
図６を用いてサーマルヘッドＸ２について説明する。図６（ａ）では、酸化物層１１８の図示を省略している。なお、前述した第１の実施形態のサーマルヘッドＸ１と同一の部材については同じ符号を付しており、重複する説明を省略する。サーマルヘッドＸ２は、粒子１１６および酸化物層１１８が、サーマルヘッドＸ１の粒子１６および酸化物層１８と異なっている。
【００７８】
粒子１１６は、第１粒子１１６ａと、第２粒子１１６ｂと、第３粒子１１６ｃとを有している。第１粒子１１６ａは、第１領域Ｅ１に配置されている。第２粒子１１６ｂは、第２領域Ｅ２に配置されている。第３粒子１１６ｃは、第３領域Ｅ３に配置されている。
【００７９】
そして、第２粒子１１６ｂの平面視したときの面積の合計が、第３粒子１１６ｃの平面視したときの面積の合計よりも大きくなっていてもよい。このような構成を満たすときには、、酸化物層１１８が摩耗して生じた摩耗粉を、プラテンローラ５０（図５参照）の押圧力の高い第１領域Ｅ１に多く供給することができる。その結果、スティッキングが生じにくくなる。
【００８０】
上記の平面視したときの面積の合計は、例えば、レーザー顕微鏡により、サーマルヘッドＸ１の表面の画像を撮影し、撮影した画像を画像処理することにより測定することができる。
【００８１】
なお、第２粒子１１６ｂの平面視したときの面積の合計とは、第２領域Ｅ２に位置する第２粒子１１６ｂの平面視したときの面積の合計に、一部が第２領域Ｅ２に位置する第２粒子１１６ｂの重なった部分も加算したものである。第３粒子１１６ｃの平面視したときの面積の合計についても同様である。
【００８２】
図６（ｂ）に示すように、酸化物層１１８の表面１１８ａが、搬送方向Ｓに沿った溝１２２を複数有していてもよい。このような構成を満たすときには、記録媒体Ｐ（図５参照）と、酸化物層１１８の表面１１８ａとの間に、溝１２２に対応した隙間が生じることとなる。その結果、記録媒体Ｐが酸化物層１１８の表面１１８ａに張り付きにくくすることができる。
【００８３】
また、溝１２２は、搬送方向Ｓに長い形状を有していてもよい。このような構成を満たすときには、記録媒体Ｐ（図５参照）との接触により剥離した摩耗粉を、溝１２２に沿って流すことができ、搬送方向Ｓに効率よく摩耗粉を供給することができる。その結果、摩耗粉が潤滑剤となり、スティッキングが生じにくくなる。
【００８４】
溝１２２の幅は、例えば、０．１〜１０μｍとすることができる。溝１２２は、例えば、搬送方向Ｓに凹凸を有する形成部材を記録媒体Ｐのように搬送させることにより作製することができる。
【００８５】
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、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，Ｘ２を組み合わせてもよい。
【００８６】
また、例えば、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。
【００８７】
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でもよい。
【００８８】
また、蓄熱層１３が隆起部１３ａ以外の領域に下地部１３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。
【００８９】
また、封止部材１２を、駆動ＩＣ１１を被覆するハードコート２９と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。
【００９０】
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。
【実施例】
【００９１】
発熱部の平面視したときの面積と、粒子における平面視したときに発熱部と重なる部分の面積との関係性を調査する目的で以下の実験を行った。【００９２】
共通電極１７、個別電極１９、および第１接続電極２１等の各種電極配線が形成された試料となる基板を複数準備し、スパッタリング法によりＳｉＮの絶縁層２０を５μｍ成膜した。次に、イオンプレーティング法によりＴｉＮの保護層２５を１０μｍ成膜した。次に、表１に示す値になるように、プラズマ溶射を行って保護層２５に粒子１６を含有させた。【００９３】
次に、保護層２５が成膜された基板に駆動ＩＣ１１を搭載してサーマルヘッドを作製し、以下に示す走行試験を行った。【００９４】
試料Ｎｏ．１〜７のサーマルヘッドを搭載したサーマルプリンタに、記録媒体として感熱紙を用いて、搬送速度５０ｍｍ／ｓの条件で、全発熱素子をオン状態で１０００ｍｍ印字した。印字された感熱紙を確認し、印字飛びが生じていないものを表１に○と記載し、印字飛びが生じていたものをスティッキングが生じたと判定し、表１に△と記載した。【００９５】
また、印字された感熱紙を、光学濃度計を用いて反射率を測定した。反射率は、副走査方向に５点、任意に測定し、測定された光学濃度値の最大値と最小値との差が、０．２以上のものを印画濃度ムラが生じていないと判定し、表１に○と記載し、測定された光学濃度値の最大値と最小値との差が０．２以下のものを、印画濃度ムラが生じたと判定し、表１に△と記載した。【００９６】
【表１】
2017073681.tif 000003
【００９７】
試料Ｎｏ．１〜７のサーマルヘッドを搭載したサーマルプリンタの全てにおいて、従来のサーマルヘッドを搭載したサーマルプリンタと比較してスティッキングの発生の減少が確認できた。【００９８】
また、さらに詳細な確認では、表１に示すように、Ｂ／Ａが０．００１２よりも大きな試料Ｎｏ．１〜５，７は、スティッキングが生じていなかった。これに対して、Ｂ／Ａが０．０００８の試料Ｎｏ．６は、若干のスティッキングが生じていた。【００９９】
また、表１に示すように、Ｂ／Ａが０．０２よりも小さな試料Ｎｏ．１〜６は、印画濃度ムラが生じていなかった。これに対して、Ｂ／Ａが０．０２２の試料Ｎｏ．７は、若干の印画濃度ムラが生じていた。
【符号の説明】
【０１００】
Ｘ１〜Ｘ２  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
Ｅ３  第３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
１６，１
１６  無機粒子
１６ａ，１１６ａ  第１粒子
１６ｂ，１１６ｂ  第２粒子
１６ｃ，１１６ｃ  第３粒子
１８，１１８  酸化物層
１８ａ，１１８ａ  表面
２０  絶縁層
２５  保護層
２５ａ  表面
２５ｂ  窪み
２７  被覆層
３１  コネクタ
１２２  溝
【図１】
2017073681.tif 000004
【図２】
2017073681.tif 000005
【図３】
2017073681.tif 000006
【図４】
2017073681.tif 000007
【図５】
2017073681.tif 000008
【図６】
2017073681.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月4日(2017.7.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を被覆しており、表面に窪みを有する保護層と、
前記窪みの内部に位置する金属の粒子と、
前記粒子を被覆しており、前記金属の酸化物からなる酸化物層と、を備え、
前記酸化物層の表面は、外部へ露出しているとともに、前記窪みの周囲の前記保護層の表面よりも、凹んだ位置にあることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
前記発熱部および前記電極と、前記保護層との間に絶縁層を備えており、
前記窪みが前記保護層を貫通しており、
前記粒子の一部が、前記絶縁層の内部に位置している、請求項１に記載のサーマルヘッド。
【請求項３】
前記粒子が、平面視において、前記発熱部と重なる位置にある、請求項１または２に記載のサーマルヘッド。
【請求項４】
前記粒子の熱伝導率が、前記保護層の熱伝導率よりも大きい、請求項３に記載のサーマルヘッド。
【請求項５】
前記発熱部の平面視したときの面積をＡ、前記粒子における平面視したときに前記発熱部と重なる部分の面積をＢとするとき、
Ｂ／Ａが、０．００１より大きい、請求項３または４に記載のサーマルヘッド。
【請求項６】
Ｂ／Ａが、０．２より小さい、請求項５に記載のサーマルヘッド。
【請求項７】
前記粒子が、前記発熱部の記録媒体の搬送方向における上流側に配置されている、請求項１から６のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
【請求項８】
前記粒子を複数有しており、複数の前記粒子は、
前記発熱部よりも前記記録媒体の搬送方向における上流側に位置する第１粒子と、
前記発熱部よりも前記記録媒体の搬送方向における下流側に位置する第２粒子と、を有
しており、
前記第１粒子の平面視したときの面積の合計が、前記第２粒子の平面視したときの面積の合計よりも大きい、請求項７に記載のサーマルヘッド。
【請求項９】
前記酸化物層の表面が複数の窪みを有している、請求項１から８のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
【請求項１０】
複数の前記窪みは、記録媒体の搬送方向に長い形状を有している、請求項９に記載のサーマルヘッド。
【請求項１１】
請求項１から１０のうちいずれか一項に記載のサーマルヘッドと、
前記発熱部上を通過するよう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、を備えることを特徴とするサーマルプリンタ。
【国際調査報告】
2017073681.tif 000010
2017073681.tif 000011