(57)【要約】【課題】記録媒体の搬送状態を安定化させて、良好な印画を形成することが可能な高信頼性のサーマルプリンタを提供する。【解決手段】基板１の上面に複数の発熱素子３を被着・配列させるとともに該発熱素子３を保護膜５で被覆してなるサーマルヘッドＴと、前記発熱素子３の上方に配設されるプラテンローラＰとを備え、前記サーマルヘッドＴとプラテンローラＰとの間に記録媒体を送り込みながら印画を行うサーマルプリンタにおいて、前記発熱素子３上に位置する保護膜表面及びプラテンローラ表面の双方に撥水性材料からなるオーバーコート層６，９を被着させる。【選択図】図１
2004230584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上面に複数の発熱素子を被着・配列させるとともに該発熱素子を保護膜で被覆してなるサーマルヘッドと、前記発熱素子の上方に配設されるプラテンローラとを備え、前記サーマルヘッドとプラテンローラとの間に記録媒体を送り込みながら印画を行うサーマルプリンタにおいて、
前記発熱素子上に位置する保護膜表面及びプラテンローラ表面の双方に撥水性材料からなるオーバーコート層を被着させたことを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項２】
前記オーバーコート層がフッ素樹脂から成ることを特徴とする請求項１に記載のサーマルプリンタ。
【請求項３】
前記プラテンローラ表面に被着されたオーバーコート層の厚みが保護膜表面に被着されたオーバーコート層の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサーマルプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱素子を選択的に発熱させて印画を行うサーマルプリンタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、発熱素子を選択的に発熱させて印画を行うプリンタとしてサーマルプリンタが知られている。
【０００３】
かかる従来のサーマルプリンタは、例えば図２に示す如く、アルミナセラミックス等からなる基板２１の上面に多数の発熱素子２３を被着・配列させるとともに該発熱素子２３を保護膜２５で被覆してなるサーマルヘッドＴと、前記発熱素子２３の上方に配設されるプラテンローラＰとを備えた構造のものが知られており、記録媒体として感熱紙を用いる場合、サーマルヘッドＴとプラテンローラＰとの間に感熱紙を送り込み、該感熱紙を保護膜２５の表面に摺接させながら、外部からの画像データに基づいて複数の発熱素子を個々に選択的にジュール発熱させるとともに、その熱を保護膜２５を介して感熱紙に伝導させ、該伝導させた熱で感熱紙の所定箇所を発色させることで、感熱紙に所定の画像が記録されるようになっている。
【０００４】
尚、前記プラテンローラＰは、ＳＵＳ等の金属からなる軸芯にシリコーンゴムやブタジエンゴム等の弾性材をロール状に巻きつけた円柱状を成しており、発熱素子２３の上方に回転可能に保持されており、記録媒体を発熱素子２３上の保護膜２５に対して押圧し、印圧を適度な大きさに保持するとともに、記録媒体を発熱素子２３上に搬送するためのものである。
【０００５】
また前記サーマルヘッドＴ上の保護膜２５は、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）やサイアロン（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ）等の耐磨耗性に優れた無機質材料から成り、発熱素子２３等を記録媒体の摺接による磨耗や大気中に含まれている水分等の接触による腐食から保護する作用を為す。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１９２７６１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のサーマルヘッドにおいては、保護膜２５とプラテンローラＰの表面を構成する弾性材とは互いに異なる材料により形成されており、双方の運動摩擦係数が異なっていることから、記録媒体をサーマルヘッド上に搬送する際に、記録媒体の表面（保護膜側）と裏面（プラテンローラ側）とで記録媒体に生じる摩擦力が相違することとなり、記録媒体の搬送状態が不安定となってスティッキング等が生じる原因となっていた。
【０００８】
またプラテンローラの弾性材は、ブタジエンゴム等のように比較的軟らかく、表面が粗い材料で形成されており、その表面の運動摩擦係数が０．８〜１．０と大きいことから、記録媒体の裏面側で特に摩擦力が大きくなっており、これによっても記録媒体の搬送状態が不安定となっていた。
【０００９】
更に、サーマルヘッド上に搬送される記録媒体の表面には静電気等の影響によって大気中のほこりが引き寄せられる。このような記録媒体がプラテンローラとサーマルヘッドとの間に送り込まれると、記録媒体のほこりがプラテンローラや保護膜２５の表面に付着することとなり、プラテンローラからサーマルヘッドへの押圧力の分布にバラツキが生じて印画の濃度むらを形成したり、あるいは、発熱素子２３からの熱を良好に記録媒体へ伝導させることを阻害して、サーマルプリンタの熱効率を低下させる恐れがあった。
【００１０】
本発明は上記課題を解決すべく案出されたもので、その目的は、記録媒体の搬送状態を安定化させて、良好な印画を形成することが可能な高信頼性のサーマルプリンタを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のサーマルプリンタは、基板の上面に複数の発熱素子を被着・配列させるとともに該発熱素子を保護膜で被覆してなるサーマルヘッドと、前記発熱素子の上方に配設されるプラテンローラとを備え、前記サーマルヘッドとプラテンローラとの間に記録媒体を送り込みながら印画を行うサーマルプリンタにおいて、前記発熱素子上に位置する保護膜表面及びプラテンローラ表面の双方に撥水性材料からなるオーバーコート層を被着させたことを特徴とするサーマルプリンタ。
【００１２】
また本発明のサーマルプリンタは、前記オーバーコート層がフッ素樹脂から成ることを特徴とするものである。
【００１３】
更に本発明のサーマルプリンタは、前記プラテンローラ表面に被着されたオーバーコート層の厚みが保護膜表面に被着されたオーバーコート層の厚みよりも小さいことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明のサーマルプリンタによれば、前記発熱素子上に位置する保護膜表面及びプラテンローラ表面の双方に撥水性材料からなるオーバーコート層を被着させたことから、感熱紙等の記録媒体をサーマルヘッド上に搬送する際、記録媒体の表面側と裏面側で摩擦力を略等しくなすことができ、記録媒体の搬送状態を安定化させ、良好な印画の形成に供することが可能となる。
【００１５】
しかもこの場合、プラテンローラ表面の弾性材を、表面が滑らかな撥水性材料からなるオーバーコート層で被覆されるため、記録媒体の裏面に印加される摩擦力が大幅に低減され、これによっても記録媒体の搬送状態を安定化させることができる
また前記オーバーコート層を化学結合的に表面が平滑なフッ素樹脂により形成することにより、オーバーコート層の下地となる保護膜の表面や弾性材の表面に凹凸が形成されている場合であっても、オーバーコート層の表面の平滑性を高く維持することができる。
【００１６】
しかも、フッ素樹脂は優れた防汚作用を備えているため、記録動作に際してオーバーコート層に記録媒体が接触した際に、静電気等の影響によって記録媒体の表面に引き寄せられたほこりが、フッ素樹脂の優れた防汚作用によってオーバーコート層に付着するのを有効に防止することができ、プラテンローラからの押圧力を押圧領域全体にわたり略均一にして濃度むらの少ない良好な画像を形成することが可能となることに加え、発熱素子からの熱を効率的に記録媒体に伝導させてサーマルプリンタの熱効率を高く維持することが可能となる。
【００１７】
更に本発明のサーマルプリンタによれば、前記プラテンローラ表面に被着されたオーバーコート層の厚みを保護膜表面に被着されたオーバーコート層の厚みよりも小さくなるように設定することにより、オーバーコート層の絶縁抵抗がサーマルヘッド側よりもプラテンローラ側で小さくなり、記録媒体に付着した静電気がプラテンローラ側のオーバーコート層に逃げやすくなる。従って、サーマルヘッドの保護膜の静電気による絶縁破壊を有効に防止することができ、保護膜を長期にわたり良好に機能させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るサーマルプリンタの断面図であり、同図に示すサーマルプリンタは大略的にサーマルヘッドＴとプラテンローラＰとで構成されている。
【００１９】
前記サーマルヘッドＴは、基板１上に部分グレーズ層２や複数の発熱素子３、一対の電極４、保護膜５等を被着させた取着させた構造を有しており、そのベースとなる基板１は、アルミナセラミックス等の電気絶縁性材料によって矩形状をなすように形成され、その上面に取着される部分グレーズ層２や発熱素子３，一対の電極４、保護膜５等を支持する支持母材として機能する。
【００２０】
前記基板１は、例えばアルミナセラミックスから成る場合、アルミナ、シリカ、マグネシア等のセラミックス原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状に成すとともにこれを従来周知のドクターブレード法等を採用することによってセラミックグリーンシートを形成し、これを所定形状に打ち抜いた上、高温で焼成することにより製作される。
【００２１】
また前記基板１の上面には、ガラス製の部分グレーズ層２が基板１の長手方向に帯状に被着され、その頂部付近には複数の発熱素子３が設けられる。
【００２２】
前記部分グレーズ層２は、例えば曲率半径１ｍｍ〜４ｍｍの断面円弧状をなすように形成されており、その頂部の厚みは２０μｍ〜１６０μｍに設定される。
【００２３】
この部分グレーズ層２は、低熱伝導性（熱伝導率：０．７Ｗ／ｍ・Ｋ〜１．０Ｗ／ｍ・Ｋ）のガラスにより形成されているため、その内部で発熱素子３の発する熱の一部を蓄積してサーマルヘッドの熱応答特性を良好に維持する作用、具体的には、発熱素子３の温度を短時間で印画に必要な所定の温度まで上昇させる蓄熱層としての作用を為す。
【００２４】
尚、前記部分グレーズ層２は、ガラス粉末に適当な有機溶剤を添加・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１の上面に帯状に印刷・塗布し、これを高温で焼き付けることによって形成される。
【００２５】
更に前記部分グレーズ層２の頂部付近に設けられる多数の発熱素子３は、例えば６００ｄｐｉ（ｄｏｔ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）の密度で主走査方向に直線状に配列されており、これらの発熱素子３は各々がＴａＮやＴａＳｉＯ，ＴｉＳｉＯ等の電気抵抗材料により形成されているため、その両端に電気的に接続される一対の電極４等を介して電源電力が印加されるとジュール発熱を起こし、記録媒体に印画を形成するのに必要な温度、例えば１３０℃〜３５０℃の温度となる。
【００２６】
また前記発熱素子３に接続される一対の電極４は、発熱素子３等に電力を供給する給電配線として機能するものであり、アルミニウムや銅等の金属材料から成り、部分グレーズ層２上から基板１の表面にかけて被着・導出された上、この導出部で後述するドライバーＩＣ６の対応する端子等に電気的に接続される。
【００２７】
このような発熱素子３や一対の電極４は、従来周知の薄膜形成技術、例えばＴａＮ等の電気抵抗材料とアルミニウム等の金属材料とを部分グレーズ層２を被着させた基板１の上面に従来周知のスパッタリング等によって順次被着させ、これらのスパッタ膜を従来周知のフォトリソグラフィー技術やエッチング技術等を採用し所定パターンに加工することによって形成される。
【００２８】
また上述した多数の発熱素子３や一対の電極４の表面には保護膜５が被着され、このような保護膜５によって発熱素子３や一対の電極４等が共通に被覆されている。
【００２９】
前記保護膜５は、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）やサイアロン（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ）等の耐磨耗性に優れた無機質材料から成り、発熱素子３や一対の電極４を記録媒体の摺接による磨耗や大気中に含まれている水分等の接触による腐食から保護する作用を為す。
【００３０】
このような保護膜５は、従来周知の薄膜形成技術、例えばスパッタリングを採用し、上述の無機質材料を発熱素子３や一対の電極４等の上面に２μｍ〜２０μｍの厚みに被着させることにより形成される。
【００３１】
そして前記保護膜５の上面、具体的には発熱素子３の直上に位置する保護膜５の上面には、フッ素樹脂やシリコーン樹脂等の撥水性材料からなるオーバーコート層６が被着されている。
【００３２】
前記オーバーコート層６は、例えば０．１μｍ〜１０μｍの厚みに形成されており、その表面粗さは例えば算術平均粗さＲａで０．０３μｍ〜０．１μｍに、表面の運動摩擦係数は例えば０．０５〜０．２５にそれぞれ設定され、かかる運動摩擦係数が非常に小さいことから、表面に摺接される記録媒体の搬送を安定化させるようになっている。
【００３３】
尚、前記オーバーコート層６は、フッ素樹脂からなる場合、例えば液状に成したフッ素樹脂の前駆体を、ディスペンサー等を用いて保護膜５の上面に部分的に塗布するとともに、これを１００℃〜２００℃の温度で硬化・重合させることによって形成される。
【００３４】
一方、前記プラテンローラＰはＳＵＳやＡｌ等の金属からなる軸心７に、ブタジエンゴムやシリコーンゴム等の弾性材８を３ｍｍ〜１５ｍｍ程度の厚みにロール状に巻きつけた円柱状の部材であり、サーマルヘッドＴの発熱素子３上に回転可能に支持され、記録媒体を発熱素子３上のオーバーコート層６の表面に押圧しつつ記録媒体を発熱素子３の配列と直交する方向に搬送する。
【００３５】
そして、かかるプラテンローラＰの弾性材表面には、保護膜上面に被着されたオーバーコート層６と同質の撥水性材料、例えばフッ素樹脂やシリコーン樹脂等からなるオーバーコート層９が被着されている。
【００３６】
前記オーバーコート層９は、その厚みが保護膜上に被着されたオーバーコート層６の厚みよりも小さく設定されており（０．０１μｍ〜０．０９μｍ）、その表面粗さは例えば算術平均粗さＲａで０．０３μｍ〜０．１μｍに、表面の運動摩擦係数は例えば０．０５〜０．２５にそれぞれ設定され、更に、オーバーコート層９の運動摩擦係数と保護膜上の運動摩擦係数との差が０．１以内に設定されている。
【００３７】
また前記オーバーコート層９は、それ自体、運動摩擦係数が非常に小さいことから、上述したオーバーコート層６と同様に、表面に摺接される記録媒体の搬送を安定化させる作用を為す。
【００３８】
このようにオーバーコート層９は、保護膜上面に被着されたオーバーコート層６と同様に、撥水性材料により形成されていることから、感熱紙等の記録媒体をサーマルヘッドＴ上に搬送する際、記録媒体の表面側と裏面側で摩擦力を略等しくなすことができ、記録媒体の搬送状態を安定化させ、良好な印画の形成に供することが可能となる。尚、記録媒体の搬送状態を更に安定化させるには、本実施形態の如く、オーバーコート層６，９間の運動摩擦係数の差を０．１以内に収めることが好ましい。
【００３９】
またプラテンローラＰの弾性材８は、表面が滑らかな撥水性材料からなるオーバーコート層９で被覆されるため、プラテンローラＰの表面の運動摩擦係数が大幅に低減されることとなり、それ故、記録媒体の裏面に印加される摩擦力が大幅に低減され、これによっても記録媒体の搬送状態を安定化させることができる。
【００４０】
更に、前記オーバーコート層６，９を構成するフッ素樹脂は、化学結合的に表面が平滑になるため、オーバーコート層６，９の下地となる保護膜５の表面や弾性材８の表面に凹凸が形成されている場合であっても、オーバーコート層６，９の表面の平滑性を高く維持することができるという利点がある。
【００４１】
また更に、前記オーバーコート層６，９を構成するフッ素樹脂は優れた防汚作用を備えているため、記録動作に際してオーバーコート層６，９に記録媒体が接触した際に、静電気等の影響によって記録媒体の表面に引き寄せられたほこりがオーバーコート層６，９に付着するのを有効に防止することができ、サーマルヘッドＴに対するプラテンローラＰからの押圧力を押圧領域全体にわたり略均一にして濃度むらの少ない良好な画像を形成することが可能となり、更には、発熱素子３からの熱を効率的に記録媒体に伝導させてサーマルプリンタの熱効率を高く維持することが可能となる。
【００４２】
しかもフッ素樹脂は、
また更に、前記プラテンローラ表面に被着されたオーバーコート層９の厚みを保護膜表面に被着されたオーバーコート層６の厚みよりも小さくなるように設定したことから、オーバーコート層９の絶縁抵抗がオーバーコート層６よりも小さくなり、記録媒体に付着した静電気がオーバーコート層９に逃げやすくなる。従って、上記静電気によってサーマルヘッドの保護膜が絶縁破壊するといった不具合が有効に防止され、保護膜を長期にわたり良好に機能させることができる。
【００４３】
かくして上述したサーマルプリンタは、サーマルヘッドＴとプラテンローラＰとの間に感熱紙を送り込み、該感熱紙をオーバーコート層６，９の表面に摺接させながら、外部からの画像データに基づいて複数の発熱素子３を個々に選択的にジュール発熱させるとともに、その熱を保護膜５及びオーバーコート層６を介して感熱紙に伝導させ、該伝導させた熱で感熱紙の所定箇所を発色させることで、感熱紙に所定の画像が記録されるようになっている。
【００４４】
尚、本発明は上述した実施形態に特に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の改良・変更が可能である。
【００４５】
例えば、上述の実施形態において、オーバーコート層６，９の双方もしくはいずれか一方の表面の運動摩擦係数を発熱素子３の配列方向両端域よりも中央域で小さくなるように設定しておけば、サーマルヘッドを長時間にわたり使用することによって、サーマルヘッドに蓄積する熱が発熱素子３の配列方向両端域よりも中央域で多くなり、該中央域の発熱素子３の発熱温度が高くなったとしても、中央域と両端域とで記録媒体とオーバーコート層との摩擦力を略等しくすることができ、記録媒体の搬送状態を更に安定化させることができるという利点がある。
【００４６】
【発明の効果】
本発明のサーマルプリンタによれば、前記発熱素子上に位置する保護膜表面及びプラテンローラ表面の双方に撥水性材料からなるオーバーコート層を被着させたことから、感熱紙等の記録媒体をサーマルヘッド上に搬送する際、記録媒体の表面側と裏面側で摩擦力を略等しくなすことができ、記録媒体の搬送状態を安定化させ、良好な印画の形成に供することが可能となる。
【００４７】
しかもこの場合、プラテンローラ表面の弾性材を、表面が滑らかな撥水性材料からなるオーバーコート層で被覆されるため、記録媒体の裏面に印加される摩擦力が大幅に低減され、これによっても記録媒体の搬送状態を安定化させることができる
また前記オーバーコート層を化学結合的に表面が平滑なフッ素樹脂により形成することにより、オーバーコート層の下地となる保護膜の表面や弾性材の表面に凹凸が形成されている場合であっても、オーバーコート層の表面の平滑性を高く維持することができる。
【００４８】
しかも、フッ素樹脂は優れた防汚作用を備えているため、記録動作に際してオーバーコート層に記録媒体が接触した際に、静電気等の影響によって記録媒体の表面に引き寄せられたほこりが、フッ素樹脂の優れた防汚作用によってオーバーコート層に付着するのを有効に防止することができ、プラテンローラからの押圧力を押圧領域全体にわたり略均一にして濃度むらの少ない良好な画像を形成することが可能となることに加え、発熱素子からの熱を効率的に記録媒体に伝導させてサーマルプリンタの熱効率を高く維持することが可能となる。
【００４９】
更に本発明のサーマルプリンタによれば、前記プラテンローラ表面に被着されたオーバーコート層の厚みを保護膜表面に被着されたオーバーコート層の厚みよりも小さくなるように設定することにより、オーバーコート層の絶縁抵抗がサーマルヘッド側よりもプラテンローラ側で小さくなり、記録媒体に付着した静電気がプラテンローラ側のオーバーコート層に逃げやすくなる。従って、サーマルヘッドの保護膜の静電気による絶縁破壊を有効に防止することができ、保護膜を長期にわたり良好に機能させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るサーマルプリンタの断面図である。
【図２】従来のサーマルプリンタの断面図である。
【符号の説明】
１・・・基板
２・・・部分グレーズ層
３・・・発熱素子
４・・・一対の電極
５・・・保護膜
６，９・・・オーバーコート層
７・・・軸芯
８・・・弾性材
Ｔ・・・サーマルヘッド
Ｐ・・・プラテンローラ
【図１】
2004230584.tif 000003
【図２】
2004230584.tif 000004