(57)【要約】【課題】スティッキング現象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。【解決手段】基板１と基板１によって支持された発熱抵抗体３と、発熱抵抗体３を覆う保護層４と、を備えたサーマルプリントヘッドＡであって、保護層４は、第１内層４１および第２内層４２と外層４３とを含んでおり、第２内層４２のうち少なくとも発熱抵抗体３と重なる部分は、表面粗さがＲａ０．１〜０．３である粗面部４２ａとされており、外層４３は、窒化金属または窒化金属を含む化合物からなり、かつ厚さが０．１〜０．５μｍとされている。【選択図】  図１
2008221751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と
上記基板によって支持された発熱抵抗体と、
上記発熱抵抗体を覆う保護層と、
を備えたサーマルプリントヘッドであって、
上記保護層は、内層と外層とを含んでおり、
上記内層のうち少なくとも上記発熱抵抗体と重なる部分は、表面粗さがＲａ０．１〜０．３とされており、
上記外層は、窒化金属または窒化金属を含む化合物からなり、かつ厚さが０．１〜０．５μｍとされていることを特徴とする、サーマルプリントヘッド。
【請求項２】
上記内層は、上記発熱抵抗体を覆う第１内層と、この第１内層上に形成された第２内層とを含んでおり、
上記第２内層は、上記第１内層の材質よりも硬く、かつＣを含む材質からなる、請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
【発明の詳細な説明】
【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】
サーマルプリントヘッドは、基板などに形成された発熱抵抗体に適宜通電することにより、印刷対象である感熱紙などの適所を局所的に昇温させることにより任意の画像や文字を印刷するデバイスである（たとえば特許文献１参照）。図４は、従来のサーマルプリントヘッドの一例を示している。同図に示されたサーマルプリントヘッドＸは、部分グレーズ９２が形成された基板９１上に、副走査方向に延びる部分を有する電極９３が配置されている。この電極９３を跨ぐように、主走査方向に延びる発熱抵抗体９４が形成されている。発熱抵抗体９４は、保護層９５によって覆われている。たとえば保護層９５に押し付けられた感熱紙を、副走査方向に相対動させながら、電極９３を介して発熱抵抗体９４に対して断続的に通電する。この通電によって発熱抵抗体９４が発熱する。保護層９５を介して上記感熱紙に伝熱されると、上記感熱紙に塗布された感熱体が発色し、所望の画像や文字を印刷することができる。
【０００３】
しかしながら、サーマルプリントヘッドＸを用いた印刷においては、保護層９５に上記感熱紙が張り付いてしまう、スティッキング現象が問題とされている。スティッキング現象が断続的に生じることにより、印字が主走査方向に延びる複数の筋状の模様を呈する。このスティッキング現象は、印刷速度が遅くなると発生しやすくなる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、スティッキング現象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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によって提供されるサーマルプリントヘッドは、基板と上記基板によって支持された発熱抵抗体と、上記発熱抵抗体を覆う保護層と、を備えたサーマルプリントヘッドであって、上記保護層は、内層と外層とを含んでおり、上記内層のうち少なくとも上記発熱抵抗体と重なる部分は、表面粗さがＲａ０．１〜０．３とされており、上記外層は、窒化金属または窒化金属を含む化合物からなり、かつ厚さが０．１〜０．５μｍとされていることを特徴としている。
【０００７】
このような構成によれば、上記外層を形成する窒化金属または窒化金属を含む化合物は、一般的に樹脂コーティングされることが多い感熱紙を張り付きにくくする作用を奏する。また、上記内層のうち感熱紙と積極的に押し付けられる部分は、表面粗さが０．１〜０．３とされている。これを覆う上記外層の厚さが０．１〜０．５μｍであるため、上記外層の表面も粗面となる。そして、粗面を有する上記外層と感熱紙との間に微小な隙間を生じさせることができる。以上により、スティッキング現象を抑制することができる。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記内層は、上記発熱抵抗体を覆う第１内層と、この第１内層上に形成された第２内層とを含んでおり、上記第２内層は、上記第１内層の材質よりも硬く、かつＣを含む材質からなる。上記サーマルプリントヘッドが長期間使用された後に上記外層が磨耗すると、上記内層が露出することが生じうる。このような構成によれば、この露出した部分からは、上記内層に含まれる炭素が析出することとなる。この炭素は、上記保護層と感熱紙との間に入り込むことにより、潤滑剤としての役割を果たす。したがって、上記サーマルプリントヘッドは、上記外層が磨耗するほどに長期間使用された状態であっても、スティッキング現象を抑制するのに好適である。
【０００９】
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、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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。本実施形態のサーマルプリントヘッドＡは、基板１、電極２、発熱抵抗体３、保護層４を備えている。なお、図２においては、理解の便宜上、電極２および発熱抵抗体３以外の要素を省略している。
【００１２】
基板１は、主走査方向に延びた平面視矩形状の絶縁基板であり、たとえばアルミナセラミック製である。基板１には、部分グレーズ１１が形成されている。部分グレーズ１１は、主走査方向に延びた帯状であり、その断面形状が基板１の厚さ方向に膨出している。
【００１３】
電極２は、発熱抵抗体３に通電するためのものであり、図２に示すように共通電極２１と複数の個別電極２２とを含んでいる。共通電極２１は、主走査方向に延びる帯状部分と、副走査方向に櫛歯状に延びる複数の枝状部分とが連結された形状とされている。複数の個別電極２２は、その先端部分が上記複数の枝状部分と交互に主走査方向に沿って配列されている。電極２は、たとえばレジネートＡｕペーストを厚膜印刷した後に焼成を施すことにより形成される。
【００１４】
発熱抵抗体３は、サーマルプリントヘッドＡの発熱源である。発熱抵抗体３は、主走査方向に延びる帯状とされており、共通電極２１の上記複数の枝状部分および複数の個別電極２２の先端部分を跨いでいる。共通電極２１といずれかの個別電極２２とが通電すると、発熱抵抗体３のうち上記枝状部分と上記先端部分とに挟まれた部分が発熱する。発熱抵抗体３は、たとえば、酸化ルテニウムペーストを厚膜印刷した後に焼成を施すことにより形成される。
【００１５】
保護層４は、発熱抵抗体３を覆っており、第１内層４１、第２内層４２、および外層４３からなる。
【００１６】
第１内層４１は、たとえばＳｉＯ2−ＺｎＯ−ＭｇＯ系ガラスなどの非晶質ガラスからなり、その厚さが６μｍ程度とされる。このような材質からなる第１内層４１の硬度は、６００Ｈｋ程度である。第１内層４１は、たとえば印刷によってガラスペーストを塗布した後に、これを焼成することによって形成することができる。
【００１７】
第２内層４２は、第１内層４１の材質である非晶質ガラスよりも熱伝導率が大きく硬いたとえばＳｉＣからなり、その厚さが４μｍ程度とされる。このような材質からなる第２内層４２の硬さは、１３００Ｈｋ程度である。第２内層４２は、たとえばスパッタリングによって形成される。第２内層４２のうち、発熱抵抗体３と重なる部分の表面は、粗面部４２ａとされている。粗面部４２ａは、微小な凹凸状とされることにより周辺部分よりも粗い面となっており、表面粗さがＲａ１．０〜０．３とされている。
【００１８】
外層４３は、窒化金属または窒化金属を含む化合物からなり、本実施形態においてはたとえばＴａＮからなる。このような材質からなる外層４３の硬度は、１４００〜１５００Ｈｋ程度である。外層４３は、その厚さが０．１〜０．５μｍとされる。外層４３のうち粗面部４２ａ上に形成された部分は、粗面部４２ａと同様に、その表面が微細な凹凸状とされた粗面となっている。外層４３は、たとえばスパッタリングによって形成される。
【００１９】
次に、サーマルプリントヘッドＡの作用について説明する。
【００２０】
本実施形態によれば、外層４３を形成するＴａＮは、たとえば水滴との接触角が６０度程度と、比較的撥水しやすい材料である。このため、感熱紙の樹脂コーティングが溶融しても、外層４３によって溶融した樹脂コーティングが弾かれる。したがって、樹脂コーティングが外層４３に付着することを防止可能であり、スティッキング現象を抑制することができる。
【００２１】
また、保護層４の硬さは、外層４３、第２内層４２、第１内層４１の順に硬いものとされている。保護層４に対する感熱紙の押し付け力を大きくしても、最外層である外層４３は、せん断変形しにくい。これにより、保護層４に感熱紙が張り付こうとしても、外層４３と感熱紙とが引き剥がされやすくなる。したがって、スティッキング現象を抑制することができる。
【００２２】
さらに、保護層４のうち感熱紙と積極的に押し付けられる部分には粗面部４２ａが配置されている。これにより、粗面とされた外層４３と感熱紙との間に微小な隙間を生じさせることができる。これは、スティッキング現象を抑制するのに有利である。粗面部４２ａの粗さはＲａ０．１〜０．３であるため、この隙間がドット欠けなどの印字不良を生じさせるおそれはない。
【００２３】
これらに加えて、第２内層４２がＣを含む材質であるＳｉＣからなることにより、スティッキング現象をさらに抑制することができる。図３は、サーマルプリントヘッドＡが長期間使用された後の状態を示している。本図においては、感熱紙との摩擦により外層４３のうち凸状の部分が選択的に磨耗している。そして、粗面部４２ａのうち凸状の部分が外層４３から露出している。この露出した部分からは、ＳｉＣに含まれる炭素４２Ｃが析出することとなる。この炭素４２Ｃは、外層４３および粗面部４２ａのうち露出した部分と感熱紙との間に入り込むことにより、潤滑剤としての役割を果たす。したがって、サーマルプリントヘッドＡは、外層４３が磨耗するほどに長期間使用された状態であっても、スティッキング現象を抑制するのに好適である。
【００２４】
発明者らの試験によれば、たとえば図４に示した従来技術による構成の場合、感熱紙の送り速度を４ｉｎｃｈ／ｓｅｃとすると、スティッキング現象が顕著に発生した。これに対し、本実施形態のサーマルプリントヘッドＡの場合、計１０ｋｍの長さの感熱紙に印刷した後に、１ｉｎｃｈ／ｓｅｃ程度の低印刷速度の条件であってもスティッキング現象は発生しなかった。
【００２５】
本発明に係るサーマルプリントヘッドは、上述した実施形態に限定されるものではない。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、種々に設計変更自在である。
【００２６】
本発明で言う外層の材質としては、ＴａＮに限定されず、たとえばＴｉＮ−ＳｉＡｌＯＮなどの窒化金属を含む化合物を用いてもよい。第２内層の材質としては、ＳｉＣに代えてＴｉＣ、ＢＣ、ＷＣなどを用いてもよい。また、第２内層の材質としては、Ｃを含むものを用いれば潤滑剤としての役割を期待できるが、本発明はこれに限定されず、たとえばＳｉＡｌＯＮ、Ｔａ2Ｏ5を用いてもよい。さらに、内層を、粗面部を有する単一の材質からなるものとして構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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断面図である。
【図２】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平面図である。
【図３】本発明に係るサーマルプリントヘッドの一例を示す要部拡大断面図である。
【図４】従来のサーマルプリントヘッドの一例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
Ａ      サーマルプリントヘッド
１      基板
２      電極
３      発熱抵抗体
４      保護層
１１    部分グレーズ
４１    第１内層
４２    第２内層
４２ａ  粗面部
４３    外層
【図１】
2008221751.tif 000003
【図２】
2008221751.tif 000004
【図３】
2008221751.tif 000005
【図４】
2008221751.tif 000006