WO2020067424A1 - サーマルヘッドおよびサーマルプリンタ - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a thermal head and a thermal printer.
- thermal heads have been proposed as printing devices such as facsimile machines and video printers.
- a thermal head including a substrate, a heating unit located on the substrate, an electrode located on the substrate and connected to the heating unit, and a protective layer covering a part of the heating unit and the electrode.
- the thermal head includes a substrate, a heat generating portion, an electrode, and a protective layer.
- the heat generating unit is located on the substrate.
- the electrode is located on the substrate and is connected to the heating section.
- the protective layer covers a part of the heat generating part and the electrode.
- the kurtosis Rku of the protective layer is smaller than 3.
- a thermal printer includes the thermal head described above, a transport mechanism that transports a recording medium on the protective layer located on the heating section, and a platen roller that presses the recording medium.
- FIG. 2 is an exploded perspective view schematically illustrating the thermal head according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a plan view schematically showing the thermal head shown in FIG. 1.
- FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG. 2.
- FIG. 2 is an enlarged sectional view showing the vicinity of a protective layer of the thermal head shown in FIG. 1.
- FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a thermal printer according to a first embodiment.
- FIG. 6 is a schematic diagram showing attachment of a thermal head in the thermal printer shown in FIG. 5.
- a protective layer having a contact surface of the protective layer formed in an uneven shape is used in order to reduce a contact area with a recording medium. This makes it difficult for the recording medium to stick to the protective layer, so that so-called sticking does not easily occur.
- the abrasion resistance of the protective layer is low because the external force from the platen roller pressing the recording medium is concentrated on the convex portion.
- the thermal head of the present disclosure improves the wear resistance of the protective layer while maintaining the slipperiness of the protective layer.
- the thermal head of the present disclosure and a thermal printer using the same will be described in detail.
- 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 by dashed lines, and the covering member 29 by dashed lines.
- FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG.
- FIG. 4 shows an enlarged view of the vicinity of the protective layer 25 of the thermal head X1.
- the thermal head X1 includes the head base 3, the connector 31, the sealing member 12, the heat radiating plate 1, and the adhesive member 14.
- the connector 31, the sealing member 12, the heat sink 1, and the adhesive member 14 do not necessarily have to be provided.
- the heat radiating plate 1 radiates excess heat of the head base 3.
- the head base 3 is placed on the heat sink 1 via an adhesive member 14.
- the head substrate 3 prints on the recording medium P (see FIG. 5) when a voltage is applied from the outside.
- the bonding member 14 bonds the head base 3 and the heat sink 1.
- the connector 31 electrically connects the head base 3 to the outside.
- the connector 31 has the connector pins 8 and the housing 10.
- the sealing member 12 joins the connector 31 and the head base 3.
- 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 the heat generated in the heat generating portion 9 of the head base 3. .
- the head base 3 has a rectangular shape in a plan view, and the members constituting the thermal head X1 are arranged on the substrate 7.
- the head base 3 has a function of printing on the recording medium P in accordance with an electric signal supplied from the outside.
- the head base 3 includes a substrate 7, a heat storage layer 13, an electric resistance layer 15, a common electrode 17, an individual electrode 19, a first connection electrode 21, a connection terminal 2, a conductive member 23, a driving IC ( Integrated (Circuit) 11, a covering member 29, a protective layer 25, and a covering layer 27. Note that all of these members do not necessarily have to be provided. Further, the head base 3 may include other members.
- the substrate 7 is arranged on the heat sink 1 and has a rectangular shape in plan view.
- the substrate 7 has a first surface 7f, a second surface 7g, and a side surface 7e.
- the first surface 7f has a first long side 7a, a second long side 7b, a first short side 7c, and a second short side 7d.
- Each member constituting the head base 3 is arranged on the first surface 7f.
- the second surface 7g is located on the opposite side of the first surface 7f.
- the second surface 7g is located on the heat sink 1 side, and is joined to the heat sink 1 via the adhesive member 14.
- the side surface 7e connects the first surface 7f and the second surface 7g, and is located on the second long side 7b side.
- the substrate 7 is made of, for example, an electrically insulating material such as alumina ceramics or a semiconductor material such as single crystal silicon.
- the heat storage layer 13 is located on the first surface 7 f of the substrate 7.
- the heat storage layer 13 protrudes upward from the first surface 7f. In other words, the heat storage layer 13 protrudes in a direction away from the first surface 7f of the substrate 7.
- the heat storage layer 13 is arranged so as to be adjacent to the first long side 7a of the substrate 7, and extends along the main scanning direction. Since the cross section of the heat storage layer 13 is substantially semi-elliptical, the protective layer 25 formed on the heat generating portion 9 is in good contact with the recording medium P to be printed.
- the height of the heat storage layer 13 from the first surface 7f of the substrate 7 can be 30 to 60 ⁇ m.
- the heat storage layer 13 is made of glass having low thermal conductivity, and temporarily stores a part of the heat generated in the heat generating portion 9. Therefore, the time required to raise the temperature of the heat generating portion 9 can be shortened, and the thermal response characteristics of the thermal head X1 can be improved.
- the heat storage layer 13 is formed, for example, by applying a predetermined glass paste obtained by mixing a suitable organic solvent to glass powder on the first surface 7f of the substrate 7 by screen printing or the like, and baking this.
- the electric resistance layer 15 is located on the upper surface of the heat storage layer 13, and the common electrode 17, the individual electrode 19, the first connection electrode 21, and the second connection electrode 26 are formed on the electric resistance layer 15. An exposed region where the electric resistance layer 15 is exposed is formed between the common electrode 17 and the individual electrode 19. The exposed regions of the electric resistance layer 15 are arranged in a row on the heat storage layer 13 as shown in FIG. 2, and each exposed region constitutes the heat generating portion 9.
- the electric resistance layer 15 is not necessarily located between the various electrodes and the heat storage layer 13. For example, it may be located only between the common electrode 17 and the individual electrode 19 so that the common electrode 17 and the individual electrode 19 are electrically connected.
- the plurality of heat generating portions 9 are simplified in FIG. 2 for convenience of description, but are arranged at a density of, for example, 100 dpi to 2400 dpi (dot per inch).
- the electric resistance layer 15 is formed of a material having a relatively high electric resistance such as, for example, 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 by Joule heat.
- 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 17a extends along the first long side 7a of the substrate 7.
- the sub wiring portion 17b extends along each of the first short side 7c and the second short side 7d of the substrate 7.
- the lead portions 17c individually extend from the main wiring portion 17a toward the respective heat generating portions 9.
- the main wiring portion 17d extends along the second long side 7b of the substrate 7.
- the plurality of individual electrodes 19 electrically connect the heating section 9 and the driving IC 11. Further, the plurality of heat generating units 9 are divided into a plurality of groups, and the heat generating units 9 of each group and the driving ICs 11 arranged corresponding to each group are electrically connected by the individual electrodes 19.
- the plurality of first connection electrodes 21 electrically connect the drive IC 11 and the connector 31.
- the plurality of first connection electrodes 21 connected to each drive IC 11 are configured by a plurality of wirings having different functions.
- the plurality of second connection electrodes 26 electrically connect the adjacent drive ICs 11.
- the plurality of second connection electrodes 26 are configured by a plurality of wirings having different functions.
- the common electrode 17, the individual electrode 19, the first connection electrode 21, and the second connection electrode 26 are formed of a conductive material.
- a conductive material For example, any one of aluminum, gold, silver, and copper is used. Of these metals or their alloys.
- connection terminals 2 are arranged on the second long side 7b side of the first surface 7f in order to connect the common electrode 17 and the first connection electrode 21 to the FPC 5.
- the connection terminals 2 are arranged corresponding to connector pins 8 of a connector 31 described later.
- a conductive member 23 is provided on each connection terminal 2.
- Examples of the conductive member 23 include solder and ACP (Anisotropic Conductive Paste). Note that a plating layer of Ni, Au, or Pd may be disposed between the conductive member 23 and the connection terminal 2.
- the various electrodes constituting the head base 3 are formed by sequentially laminating a metal material layer such as Al, Au, or Ni on the heat storage layer 13 by a thin film forming technique such as a sputtering method. Can be formed by processing into a predetermined pattern using photo etching or the like. The various electrodes constituting the head base 3 can be simultaneously formed by the same process.
- the drive ICs 11 are arranged corresponding to each group of the plurality of heat generating units 9 as shown in FIG.
- the drive IC 11 is connected to the individual electrodes 19 and the first connection electrodes 21.
- the drive IC 11 has a function of controlling the energization state of each heating unit 9.
- a switching IC can be used as the driving IC 11, a switching IC can be used as the driving IC 11, a switching IC can be used.
- the protective layer 25 covers a part of the heat generating portion 9, the common electrode 17, and the individual electrode 19.
- the protective layer 25 protects the covered area from corrosion due to adhesion of moisture or the like contained in the air or abrasion due to contact with the recording medium P to be printed.
- the covering layer 27 is disposed on the substrate 7 so as to partially cover the common electrode 17, the individual electrodes 19, the first connection electrodes 21, and the second connection electrodes 26.
- the coating layer 27 is for protecting the coated region from oxidation due to contact with the air or corrosion due to adhesion of moisture or the like contained in the air.
- the coating layer 27 can be formed of a resin material such as an epoxy resin, a polyimide resin, or a silicone resin.
- the drive IC 11 is connected to the individual electrode 19, the first connection electrode 21, and the second connection electrode 26, and is sealed by a covering member 29 made of a resin such as an epoxy resin or a silicone resin.
- the covering member 29 is arranged so as to extend in the main scanning direction, and integrally seals the plurality of drive ICs 11.
- the connector 31 has the plurality of connector pins 8 and the housing 10 that houses the plurality of connector pins 8.
- the plurality of connector pins 8 have a first end and a second end. A first end is exposed to the outside of the housing 10, and a second end is housed inside the housing 10 and is drawn out.
- the first end of the connector pin 8 is electrically connected to the connection terminal 2 of the head base 3. Thereby, the connector 31 is 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 12a is located on the first surface 7f of the substrate 7.
- the first sealing member 12a seals the connector pins 8 and various electrodes.
- the second sealing member 12b is located on the second surface 7g of the substrate 7.
- the second sealing member 12b is arranged to seal a contact portion between the connector pin 8 and the substrate 7.
- the sealing member 12 is arranged so that the connection terminals 2 and the first ends of the connector pins 8 are not exposed to the outside.
- an epoxy-based thermosetting resin, an ultraviolet-curable resin, or visible light is used. It can be formed of a curable resin.
- the first sealing member 12a and the second sealing member 12b may be formed of the same material. Further, the first sealing member 12a and the second sealing member 12b may be formed of different materials.
- the adhesive member 14 is disposed on the heat radiating plate 1 and joins the second surface 7 g of the head base 3 to the heat radiating plate 1.
- Examples of the adhesive member 14 include a double-sided tape or a resinous adhesive.
- the protection layer 25 includes a first layer 25a and a second layer 25b.
- the first layer 25a is located on the substrate 7. More specifically, the first layer 25a covers the entire area of the heat generating portion 9.
- the first layer 25a covers a part of the electrode as shown in FIG. More specifically, the first layer 25a covers the entire area of the main wiring section 17a, a part of the sub wiring section 17b on the first long side 7a side, and the entire area of the lead section 17c. Covers a part of the individual electrode 19 on the side of the heat generating portion 9.
- Examples of the first layer 25a include SiN, SiON, SiO 2 , SiAlON, and SiC.
- the thickness of the first layer 25a can be set to 2 to 10 ⁇ m. By setting the thickness of the first layer 25a to 2 ⁇ m or more, the insulating property of the individual electrode 19 is improved. Further, by setting the thickness of the first layer 25a to 6 ⁇ m or less, the heat of the heat generating portion 9 is easily transmitted to the recording medium P, and the thermal efficiency of the thermal head X1 is improved.
- the second layer 25b can be exemplified by TiN, TiON, TiCrN, TiAlON and the like.
- TiN When TiN is used for the first layer 25a, for example, it can be set to contain 40 to 60 atomic% of Ti and 40 to 60 atomic% of N.
- the thickness of the second layer 25b can be set to 2 to 6 ⁇ m. By setting the thickness of the second layer 25b to 2 ⁇ m or more, the wear resistance is improved. Further, by setting the thickness of the second layer 25b to 6 ⁇ m or less, the heat of the heat generating portion 9 is easily transmitted to the recording medium P, and the thermal efficiency of the thermal head X1 is improved. Note that the second layer 25b is the outermost layer and is in contact with the recording medium P.
- the arithmetic average roughness Ra of the second layer 25b is, for example, 67.7 ⁇ m or less. Thereby, the contact area between the second layer 25b and the recording medium P can be reduced, and therefore, the frictional force generated between the second layer 25b and the recording medium P can be reduced. As a result, the wear resistance of the second layer 25b can be improved.
- the arithmetic average roughness Ra is a value specified in JIS B 0601 (2013).
- the kurtosis Rku of the second layer 25b is set to be smaller than 3, for example, 0.1 to 2.9.
- Kurtosis Rku is an index indicating kurtosis which is a measure of the sharpness of the surface state. When the Kurtosis Rku is smaller than 3, it indicates that the surface of the mountain is flat when viewed macroscopically, and that the surface of the mountain has small peaks or valleys when viewed microscopically. When the Kurtosis Rku is larger than 3, the surface of the mountain is not flat when viewed macroscopically, and indicates that there are many sharp peaks and valleys on the surface when viewed microscopically.
- the Kurtosis Rku is a value specified in JIS B0601 (2013).
- the skewness Rsk of the second layer 25b is set to be smaller than 0, for example, -0.2 to -2.0.
- the skewness Rsk is an index indicating the ratio between the peak and the valley with the average height in the roughness curve as the center line. If the skewness Rsk is smaller than 0, it indicates that there are more valleys than ridges. Further, when the skewness Rsk is larger than 0, it indicates that there are more peaks than troughs. Note that the skewness Rsk is a value specified in JIS B 0601 (2013).
- a protective layer in which the contact surface of the protective layer is formed in an uneven shape is known.
- the convex portion may be worn, and the wear resistance of the protective layer may be low.
- the contact surface of the protective layer approaches flat, and the contact area with the recording medium increases. As a result, the recording medium may adhere to the protective layer and sticking may occur.
- the thermal head X1 of the present disclosure has a configuration in which the kurtosis Rku of the second layer 25b is smaller than 3. Accordingly, the surface of the second layer 25b has a structure in which the surface of the mountain is flat when viewed macroscopically, and has a small peak or valley on the surface of the mountain when viewed microscopically. In other words, it has a structure having a plurality of peaks with large undulations and a minute peak or valley on the surface of the peak.
- the thermal head X1 has a structure in which a large undulation supports the recording medium P while having a certain contact area, and a small ridge has a gap between the recording medium P and the second layer 25b. Become. As a result, the second layer 25b is less likely to be worn, and the recording medium P is less likely to stick to the second layer 25b. Therefore, it is possible to provide the thermal head X1 in which sticking is less likely to occur while the wear resistance is improved.
- the kurtosis Rku of the second layer 25b located at both ends in the longitudinal direction (hereinafter, simply referred to as the longitudinal direction) of the substrate 7 is such that the second layer 25c located at the center in the longitudinal direction It may be larger than 25 kurtosis Rku.
- the contact area of the second layer 25b located at the center in the longitudinal direction with the recording medium P is larger than the contact area of the second layer 25b located at both ends in the longitudinal direction with the recording medium P. .
- the frictional force between the recording medium P and the second layer 25b is larger at the center than at both ends.
- the thermal head X1 of the present disclosure may have a configuration in which the skewness Rsk of the second layer 25b is smaller than 0. Therefore, the surface of the second layer 25b has a configuration in which there are more peaks than troughs. As a result, the contact area between the recording medium P and the second layer 25b can be increased. Therefore, while the recording medium P is supported by the ridges, a plurality of gaps are located between the ridges and the recording medium P. This makes it difficult for the recording medium P to adhere to the second layer 25b.
- the thermal head X1 Since the recording medium P is less likely to stick to the second layer 25b, sticking is less likely to occur, and the thermal head X1 with improved slip properties can be obtained. In addition, since the recording medium P is less likely to stick to the second layer 25b, the printing noise is reduced, and the thermal printer Z1 with less noise can be provided. Also, since the recording medium P is less likely to stick to the second layer 25b, wrinkles are less likely to occur in the ink ribbon in a thermal transfer printing method using an ink ribbon. As a result, the thermal head X1 can perform fine printing.
- the thermal head X1 of the present disclosure has a configuration in which the skewness Rsk of the second layer 25b located at both ends in the longitudinal direction is smaller than the skewness Rsk of the second layer 25b located in the central portion in the longitudinal direction. I have.
- the peaks of the second layer 25b located at the center in the longitudinal direction are larger than the peaks of the second layers 25b located at both ends in the longitudinal direction.
- the contact area of the second layer 25b located at the center in the longitudinal direction with the recording medium P becomes larger than the contact area of the second layer 25b located at both ends in the longitudinal direction with the recording medium P. Therefore, in the longitudinal direction, the frictional force between the recording medium P and the second layer 25b is larger at the center than at both ends.
- both ends in the longitudinal direction refer to the area E of the protective layer 25 in contact with the recording medium P from the end in the sub-scanning direction of the area E of the protective layer 25 in contact with the recording medium P shown in FIG. It refers to the area up to 25% of the length.
- the central portion in the longitudinal direction is defined as 25% of the longitudinal length of the region E of the protective layer 25 in contact with the recording medium P from each short side of the region E of the protective layer 25 in contact with the recording medium P. It refers to the area from% to 75% length.
- the arithmetic mean roughness Ra, the skewness Rsk, and the kurtosis Rku can be measured in accordance with, for example, JIS B 0601 (2013).
- a contact-type surface roughness meter or a non-contact-type surface roughness meter can be used.
- LEXT @ OLS4000 manufactured by Olympus can be used.
- the measurement length may be 0.4 mm
- the cutoff value is 0.008 mm
- the spot diameter is 0.4 ⁇ m
- the scanning speed is 1 mm / sec.
- the skewness Rsk and kurtosis Rku of the protective layer 25 may be measured, for example, at the position of the protective layer 25 located on the heat generating portion 9. In this case, the measurement may be performed by moving the spot in the sub-scanning direction so as to pass through the protective layer 25 on the heating section 9. At this time, the skewness Rsk and the Kurtosis Rku may be measured a plurality of times, and the average value may be used as the measurement result.
- arithmetic average roughness Ra may be measured using an atomic force microscope (AFM: Atomic Force Microscope).
- the protective layer 25 can be formed by arc plasma type ion plating or hollow cathode type ion plating.
- the surface state of the second layer 25b can be controlled by the following method.
- the surface of the mold is subjected to a surface treatment using a mechanical treatment such as sandblasting or polishing, or a chemical treatment such as etching or chemical polishing so as to have a predetermined surface shape.
- a mechanical treatment such as sandblasting or polishing
- a chemical treatment such as etching or chemical polishing so as to have a predetermined surface shape.
- the second layer 25b can have a predetermined surface shape.
- the thermal printer Z1 of this embodiment includes the above-described thermal head X1, the transport mechanism 40, a platen roller 50, a power supply device 60, and a control device 70.
- the thermal head X1 is mounted on a mounting surface 80a of a mounting member 80 disposed on a housing (not shown) of the thermal printer Z1.
- the thermal head X1 is attached to the attachment member 80 along a main scanning direction which is a direction orthogonal to the transport direction S.
- the transport mechanism 40 includes a drive unit (not shown) and transport rollers 43, 45, 47, and 49.
- the transport mechanism 40 transports the recording medium P such as thermal paper or image receiving paper to which ink is transferred in the direction of arrow S in FIG. It is for carrying.
- the drive unit has a function of driving the transport rollers 43, 45, 47, and 49, and may use, for example, a motor.
- the transport rollers 43, 45, 47, and 49 cover, for example, cylindrical shafts 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.
- an ink film (not shown) is transported together with the recording medium P between the recording medium P and the heating section 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 heating section 9 of the thermal head X1.
- the platen roller 50 is disposed so as to extend along a direction orthogonal to the transport direction S, and both ends are supported and fixed so that the platen roller 50 can rotate while pressing the recording medium P on the heat generating unit 9.
- 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 heating portion 9 of the thermal head X1 to generate heat and a current for operating the drive 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 with the platen roller 50, and conveys the recording medium P onto the heat generating portion 9 with the conveying mechanism 40. By causing the heat generating section 9 to selectively generate heat, predetermined printing is performed 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 the ink of an ink film (not shown) conveyed together with the recording medium P onto the recording medium P.
- the thermal printer Z1 of the present disclosure may use cut paper (not shown) as the recording medium P. Thereby, the conveyance of the cut sheet can be made smooth. That is, since the cut sheet is conveyed one by one, each time a new cut sheet is conveyed, it comes into contact with the protective layer 25 again and again. Therefore, the protective layer 25 is easily worn.
- the thermal head X1 since the kurtosis Rku of the protective layer 25 is smaller than 3, a certain amount of contact area can be ensured by the peak with a large undulation. As a result, the stress generated by the contact with the cut paper can be reduced, and the protective layer 25 is less likely to be worn.
- cut paper refers to sheets other than roll paper such as sheets or cards.
- FIG. 6 schematically shows a state in which the thermal head X1 is pressed by the platen roller 50.
- the protective layer 25 is not shown with a two-layer structure.
- the thermal head X1 is disposed on a pressing member 55 provided on the mounting surface 80 of the mounting member 80.
- the pressing member 55 presses the thermal head X1 in a direction away from the mounting surface 80. Therefore, the thermal head X1 is pressed toward the platen roller 50, and is pressed against the platen roller 50.
- the thermal head X1 can be pressed against the recording medium P (see FIG. 5) passing between the thermal head X1 (protective layer 25) and the platen roller 50, and fine printing can be performed.
- the pressing member 55 may use a spring such as a coil spring, a plate spring, or a disc spring. Further, a member having a high elastic modulus may be used as the pressing member 55.
- the recording medium P is pressed by the pressing member 55 against the thermal head X1.
- the protective layer 25 has a region E that comes into contact with the recording medium P, as shown in FIG.
- the protective layer 25 c disposed at a position corresponding to the pressing member 55 is different from the other portions of the protective layer 25. From the stress increases. This provides an environment where the protective layer 25c disposed at a position corresponding to the pressing member 55 is easily worn.
- the thermal printer Z1 of the present disclosure may have a configuration in which the kurtosis Rku of the protection layer 25c disposed at a position corresponding to the pressing member 55 is smaller than the kurtosis Rku of the protection layer 25 in other portions. .
- the contact area between the protective layer 25c disposed at the position corresponding to the pressing member 55 and the recording medium P is larger than the contact area between the protective layer 25 and the recording medium P in other portions.
- the skewness Rsk of the protection layer 25c disposed at a position corresponding to the pressing member 55 may be larger than the skewness Rsk of the protection layer 25 in other portions.
- the number of peaks in the protective layer 25c arranged at a position corresponding to the pressing member 55 can be made larger than the number of peaks in the other portions of the protective layer 25. Therefore, the contact area between the recording medium P and the protective layer 25c disposed at a position corresponding to the pressing member 55 is larger than the contact area between the protective layer 25 and the recording medium P in other portions. As a result, the stress generated in the protective layer 25c disposed at the position corresponding to the pressing member 55 can be reduced with a wide contact area, and the protective layer 25c disposed at the position corresponding to the pressing member 55 is not easily worn. Become. Consequently, the wear resistance of the protective layer 25 can be improved.
- the arithmetic average roughness Ra, Kurtosis Rku, and skewness Rsk of the protective layer 25 indicate the arithmetic average roughness Ra, Kurtosis Rku, and skewness Rsk of a region E of the surface of the protective layer 25 that comes into contact with the recording medium P. ing.
- the thermal head according to the present disclosure is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the gist of the thermal head.
- the example in which the protective layer 25 is formed by the first layer 25a and the second layer 25b has been described, but may be a single layer.
- the thin-film head having the heat-generating portion 9 in which the electric resistance layer 15 is formed of a thin film is shown as an example, the present invention is not limited to this.
- a thick film head having a large heating portion 9 in which the electric resistance layer 15 is formed of a thick film after patterning various electrodes may be used.
- the flat 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, an end surface head in which the heat generating portion 9 is located on the end surface of the substrate 7 may be used.
- 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 a region between the common electrode 17 and the individual electrode 19. .
- the sealing member 12 may be formed of the same material as the covering member 29 that covers the driving IC 11. In this case, when the covering member 29 is printed, printing may also be performed on the region where the sealing member 12 is formed, so that the covering member 29 and the sealing member 12 may be simultaneously formed.
- a flexible printed circuit may be connected to the substrate 7.
- X1 Thermal head Z1 Thermal printer E Area of protective layer in contact with recording medium 1 Heatsink 3 Head base 7 Substrate 9 Heating section 11 Drive IC DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Sealing member 13 Thermal storage layer 14 Adhesive member 15 Electric resistance layer 17 Common electrode 19 Individual electrode 21 First connection electrode 25 Protective layer 25a First layer 25b Second layer 26 Second connection electrode 27 Cover layer 31 Connector
Landscapes
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Abstract
本開示のサーマルヘッドX1は、基板7と、発熱部9と、電極17,19と、保護層25と、を備える。発熱部9は、基板7上に位置する。電極17,19は、基板7上に位置し、発熱部9に繋がっている。保護層25は、発熱部9および電極17,19の一部を被覆する。保護層25のクルトシスRkuは3より小さい。また、本開示のサーマルヘッドX1は、基板7と、発熱部9と、電極17,19と、保護層25と、を備える。発熱部9は、基板7上に位置する。電極17,19は、基板7上に位置し、発熱部9に繋がっている。保護層25は、発熱部9および電極17,19の一部を被覆する。保護層25のスキューネスRskは、0より小さい。
Description
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。
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、発熱部および電極の一部を被覆する保護層と、を備えるサーマルヘッドが知られている(特許文献1参照)。
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、を備える。前記発熱部は、前記基板上に位置する。前記電極は、前記基板上に位置し、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の一部を被覆する。また、前記保護層のクルトシスRkuが、3より小さい。
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、前記発熱部上に位置する前記保護層上に、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。
従来のサーマルヘッドでは、保護層のすべり性を向上させるために、記録媒体との接触面積を小さくすべく、保護層の接触面を凹凸状に形成された保護層が用いられている。それにより、記録媒体が、保護層に貼りつきにくくなり、いわゆるスティッキングが発生しにくくなっている。
しかしながら、上記従来のサーマルヘッドでは、記録媒体を押圧するプラテンローラからの外力が凸部に集中することにより、保護層の耐摩耗性が低い。
本開示のサーマルヘッドは、保護層のすべり性を保ちつつ、保護層の耐摩耗性を向上させるものである。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。
<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おり、被覆部材29を破線にて示している。図3は、図2のIII-III線断面図である。図4は、サーマルヘッドX1の保護層25の近傍を拡大して示している。
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おり、被覆部材29を破線にて示している。図3は、図2のIII-III線断面図である。図4は、サーマルヘッドX1の保護層25の近傍を拡大して示している。
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。なお、コネクタ31、封止部材12、放熱板1、および接着部材14は、必ずしも備えていなくてもよい。
放熱板1は、ヘッド基体3の余剰の熱を放熱する。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、記録媒体P(図5参照)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。
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。
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配置されている。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P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、封止部材12、接着部材14およびコネクタ31について説明する。
ヘッド基体3は、基板7と、蓄熱層13と、電気抵抗層15と、共通電極17と、個別電極19と、第1接続電極21と、接続端子2と、導電部材23と、駆動IC(Integrated Circuit)11と、被覆部材29と、保護層25と、被覆層27とを有している。なお、これらの部材は、必ずしもすべて備えていなくてもよい。また、ヘッド基体3は、これら以外の部材を備えていてもよい。
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面7fと、第2面7gと、側面7eとを有している。第1面7fは、第1長辺7aと、第2長辺7bと、第1短辺7cと、第2短辺7dとを有している。第1面7f上にヘッド基体3を構成する各部材が配置されている。第2面7gは、第1面7fと反対側に位置している。第2面7gは、放熱板1側に位置しており、接着部材14を介して放熱板1に接合されている。側面7eは、第1面7fと第2面7gとを接続しており、第2長辺7b側に位置している。
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。
蓄熱層13は、基板7の第1面7f上に位置している。蓄熱層13は、第1面7fから上方に***している。言い換えると、蓄熱層13は、基板7の第1面7fから遠ざかる方向に突出している。
蓄熱層13は、基板7の第1長辺7aに隣り合うように配置され、主走査方向に沿って延びている。蓄熱層13の断面が略半楕円形状であることにより、発熱部9上に形成された保護層25が、印画する記録媒体Pに良好に接触する。蓄熱層13の基板7の第1面7fからの高さは30~60μmとすることができる。
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スクリーン印刷等によって基板7の第1面7f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、蓄熱層13の上面に位置しており、電気抵抗層15上には、共通電極17、個別電極19、第1接続電極21および第2接続電極26が形成されている。共通電極17と個別電極19との間には、電気抵抗層15が露出した露出領域が形成されている。電気抵抗層15の露出領域は、図2に示すように、蓄熱層13上に列状に配置されており、各露出領域が発熱部9を構成している。
なお、電気抵抗層15は、各種電極と蓄熱層13との間に必ずしも位置する必要はない。例えば、共通電極17と個別電極19とを電気的に接続するように、共通電極17と個別電極19との間のみに位置していてもよい。
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。
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、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と各群に対応して配置された駆動IC11とが、個別電極19によって電気的に接続されている。
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。
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、異なる機能を有する複数の配線で構成されている。
これらの共通電極17、個別電極19、第1接続電極21、および第2接続電極26は、導電性を有する材料で形成されており、例えば、アルミニウム、金、銀および銅のうちのいずれか一種の金属またはこれらの合金によって形成されている。
複数の接続端子2は、共通電極17および第1接続電極21をFPC5に接続するために、第1面7fの第2長辺7b側に配置されている。接続端子2は、後述するコネクタ31のコネクタピン8に対応して配置されている。
各接続端子2上には、導電部材23が設けられている。導電部材23としては、例えば、はんだ、あるいはACP(Anisotropic Conductive Paste)等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によるめっき層を配置してもよい。
上記のヘッド基体3を構成する各種電極は、各々を構成するAl、Au、あるいはNi等の金属の材料層を蓄熱層13上に、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することができる。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。また、駆動IC11は、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、スイッチングICを用いることができる。
保護層25は、発熱部9、共通電極17および個別電極19の一部を被覆している。保護層25は、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Pとの接触による摩耗から保護するためのものである。
被覆層27は、共通電極17、個別電極19、第1接続電極21および第2接続電極26を部分的に被覆するように基板7上に配置されている。被覆層27は、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。
駆動IC11は、個別電極19、第1接続電極21および第2接続電極26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被覆部材29によって封止されている。被覆部材29は、主走査方向に延びるように配置されており、複数の駆動IC11を一体的に封止している。
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、外部に引き出されている。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。
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している。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配置されている。
封止部材12は、接続端子2、およびコネクタピン8の第1端が外部に露出しないように配置されており、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い。また、第1封止部材12aと第2封止部材12bとが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を用いて、保護層25について詳細に説明する。
保護層25は、第1層25aと第2層25bとを備えている。第1層25aは、基板7上に位置している。より詳細には、第1層25aは、発熱部9の全域を被覆している。また、第1層25aは、図2に示されるように、電極の一部を被覆している。より詳細には、第1層25aは、主配線部17aの全域、副配線部17bの第1長辺7a側の一部、リード部17cの全域を被覆している、また、第1層25aは、個別電極19の発熱部9側の一部を被覆している。
第1層25aとしては、SiN,SiON,SiO2,SiAlON,SiC等を例示することができる。
第1層25aの厚みは、2~10μmに設定することができる。第1層25aの厚みを2μm以上とすることにより、個別電極19の絶縁性が向上する。また、第1層25aの厚みを6μm以下とすることにより、発熱部9の熱を記録媒体Pに伝達しやすくなり、サーマルヘッドX1の熱効率が向上する。
第2層25bは、TiN、TiON、TiCrN、TiAlON等を例示することができる。第1層25aとして、TiNを用いた場合、例えば、Tiを40~60原子%、Nを40~60原子%含有するように設定できる。
第2層25bの厚みは、2~6μmに設定することができる。第2層25bの厚みを2μm以上とすることにより、耐摩耗性が向上する。また、第2層25bの厚みを6μm以下とすることにより、発熱部9の熱を記録媒体Pに伝達しやすくなり、サーマルヘッドX1の熱効率が向上する。なお、第2層25bは、最外層にあたり、記録媒体Pと接触するものである。
第2層25bの算術平均粗さRaは、例えば、67.7μm以下である。それにより第2層25bと記録媒体Pとの接触面積を小さくすることができ、それゆえ、第2層25bと記録媒体Pとに生じる摩擦力を低減することができる。その結果、第2層25bの耐摩耗性を向上できる。なお、算術平均粗さRaは、JIS B 0601(2013)に規定された値である。
第2層25bのクルトシスRkuは、3より小さく、例えば、0.1~2.9に設定される。クルトシスRkuは、表面状態の鋭さの尺度である尖度を示す指標である。クルトシスRkuが3より小さいと、巨視的にみると山の表面が平坦であり、微視的にみると山の表面に小さな山あるいは谷を有することを示す。また、クルトシスRkuが3より大きいと、巨視的にみると山の表面が平坦でなく、微視的にみると山の表面に鋭い山や谷が多いことを示す。なお、クルトシスRkuは、JIS B 0601(2013)に規定された値である。
第2層25bのスキューネスRskは、0より小さく、例えば、-0.2~-2.0に設定される。スキューネスRskは、粗さ曲線における平均高さを中心線として、山部と谷部との比率を示す指標である。スキューネスRskが0より小さいと、谷部が山部より多いことを示す。また、スキューネスRskが0より大きいと、山部が谷部より多いことを示す。なお、スキューネスRskは、JIS B 0601(2013)に規定された値である。
ここで、記録媒体との接触面積を小さくするために、保護層の接触面を凹凸状に形成された保護層が知られている。しかしながら、記録媒体からの外力が凸部に集中することにより、凸部が摩耗して保護層の耐摩耗性が低い場合がある。さらに、凸部が摩耗した場合、保護層の接触面が平坦に近づき、記録媒体との接触面積が大きくなる。それにより、記録媒体が保護層に貼りついてしまい、スティッキングが発生する場合がある。
これに対して、本開示のサーマルヘッドX1は、第2層25bのクルトシスRkuが3より小さい構成を有している。それにより、第2層25bの表面は、巨視的にみると山の表面が平坦であり、微視的にみると山の表面に小さな山あるいは谷を有する構造となっている。換言すると、うねりの大きな山を複数有し、山の表面に、微小な山あるいは谷を有する構造となっている。
そのため、サーマルヘッドX1は、うねりの大きな山により、ある程度の接触面積を有しながら記録媒体Pを支持しつつ、微小な山により記録媒体Pと第2層25bとの間に隙間を有する構造となる。その結果、第2層25bが摩耗しにくく、かつ第2層25bに記録媒体Pが貼りつきにくくなる。それゆえ、耐摩耗性が向上しつつ、スティッキングが発生しにくいサーマルヘッドX1を提供できる。
また、記録媒体Pが第2層25bに貼りつきにくくなることから、スティッキングが発生しにくくなり、すべり性の向上したサーマルヘッドX1とすることができる。また、記録媒体Pが第2層25bに貼りつきにくくなることから、印字音が小さくなり、騒音の少ないサーマルプリンタZ1を提供することができる。また、記録媒体Pが第2層25bに貼りつきにくくなることから、インクリボンを使用する熱転写印画方式において、インクリボンにシワが生じにくくなる。その結果、サーマルヘッドX1は精細な印画を行うことができる。
また、本開示のサーマルヘッドX1は、基板7の長手方向(以下、単に長手方向と称する)における両端部に位置する第2層25bのクルトシスRkuが、長手方向における中央部に位置する第2層25bのクルトシスRkuよりも大きくてもよい。
上記構成により、長手方向の中央部に位置する第2層25bの記録媒体Pとの接触面積が、長手方向の両端部に位置する第2層25bの記録媒体Pとの接触面積よりも大きくなる。その結果、長手方向において、記録媒体Pと第2層25bとの摩擦力は、中央部のほうが、両端部よりも大きくなる。
それゆえ、記録媒体Pにシワが生じようとした際に、シワは、長手方向の中央部から、摩擦力の小さな両端部に向けて逃がすことができる。その結果、記録媒体Pの搬送とともに、シワが伸ばされることとなり、記録媒体Pにシワが生じにくくなる。
また、本開示のサーマルヘッドX1は、第2層25bのスキューネスRskが0より小さい構成を有していてもよい。そのため、第2層25bの表面は、山部が谷部に比べて多い構成となる。その結果、記録媒体Pと第2層25bとの接触面積を増加させることができる。それゆえ、山部により記録媒体Pを支持しつつ、記録媒体Pとの間には谷部により複数の隙間が位置することとなる。それにより、記録媒体Pが第2層25bに貼りつきにくくなる。
記録媒体Pが第2層25bに貼りつきにくくなることから、スティッキングが発生しにくくなり、すべり性の向上したサーマルヘッドX1とすることができる。また、記録媒体Pが第2層25bに貼りつきにくくなることから、印字音が小さくなり、騒音の少ないサーマルプリンタZ1を提供することができる。また、記録媒体Pが第2層25bに貼りつきにくくなることから、インクリボンを使用する熱転写印画方式において、インクリボンにシワが生じにくくなる。その結果、サーマルヘッドX1は精細な印画を行うことができる。
また、本開示のサーマルヘッドX1は、長手方向における両端部に位置する第2層25bのスキューネスRskが、長手方向における中央部に位置する第2層25bのスキューネスRskよりも小さい構成を有している。
上記構成により、長手方向の中央部に位置する第2層25bの山部は、長手方向の両端部に位置する第2層25bの山部よりも大きい構成となる。その結果、長手方向の中央部に位置する第2層25bの記録媒体Pとの接触面積が、長手方向の両端部に位置する第2層25bの記録媒体Pとの接触面積よりも大きくなる。そのため、長手方向において、記録媒体Pと第2層25bとの摩擦力は、中央部のほうが、両端部よりも大きくなる。
それゆえ、記録媒体Pにシワが生じようとした際に、シワは、長手方向の中央部から、摩擦力の小さな両端部に向けて逃がすことができる。その結果、記録媒体Pの搬送とともに、シワが伸ばされることとなり、記録媒体Pにシワが生じにくくなる。
なお、長手方向における両端部とは、図6で示す、保護層25の記録媒体Pと接触する領域Eのそれぞれの副走査方向における端から、保護層25の記録媒体Pと接触する領域Eの長さのうち25%の長さまでの領域を言う。また、長手方向における中央部とは、保護層25の記録媒体Pと接触する領域Eのそれぞれの短辺から、保護層25の記録媒体Pと接触する領域Eの長手方向の長さのうち25%~75%の長さまでの領域を言う。
算術平均粗さRa、スキューネスRsk、およびクルトシスRkuは、例えば、JIS B 0601(2013)に準拠して測定できる。なお、測定には、接触式の表面粗さ計、あるいは、非接触式の表面粗さ計を用いることができ、例えば、オリンパス製のLEXT OLS4000を用いることができる。測定条件として、例えば、測定長さを0.4mm、カットオフ値を0.008mm、スポット径を0.4μm、走査速度を1mm/秒とすればよい。
また、保護層25のスキューネスRskおよびクルトシスRkuは、例えば、発熱部9上に位置する保護層25の位置で測定すればよい。この場合、発熱部9上の保護層25を通過するように、スポットを副走査方向に動かして測定すればよい。このとき、スキューネスRskおよびクルトシスRkuを複数回測定し、その平均値を測定結果としてもよい。
なお、算術平均粗さRaは、原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)を用いて測定してもよい。
保護層25は、アークプラズマ方式イオンプレーティング、あるいはホロカソード方式イオンプレーティングにより形成することができる。
第2層25bの表面状態は、以下の方法により制御することができる。例えば、サンドブラスト、研磨等の機械処理、エッチング、化学研磨等の化学処理を用いて、金型の表面に、所定の表面形状となるように表面処理を施す。そして、金型の表面を第2層25bに押し当てることにより、第2層25bを所定の表面形状とすることができる。
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。
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)に配置された取付部材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。
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。
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。
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。
本開示のサーマルプリンタZ1は、記録媒体Pとしてカット紙(不図示)を用いてもよい。それにより、カット紙の搬送を円滑にすることができる。すなわち、カット紙は1枚ごとに搬送されるため、新たなカット紙が搬送される度に、保護層25に何度も新たに接触することとなる。そのため、保護層25が摩耗しやすい。
これに対して、サーマルヘッドX1は、保護層25のクルトシスRkuが3より小さいことから、うねりの大きな山により、ある程度の接触面積を確保することができる。その結果、カット紙との接触により生じる応力を緩和することができ、保護層25が摩耗されにくくなる。
なお、カット紙は、枚葉紙あるいはカード等のロール紙以外のものを示している。
図6を用いて、サーマルヘッドX1のサーマルプリンタZ1への取り付けを説明する。なお、図6では、サーマルヘッドX1がプラテンローラ50に押圧された状態を模式的に示している。保護層25は、2層構造を省略して示している。
サーマルヘッドX1は、取付部材80の取付面80に設けられた押圧部材55上に配置されている。押圧部材55は、取付面80から離れる方向にサーマルヘッドX1を押圧する。そのため、サーマルヘッドX1は、プラテンローラ50に向けて押圧されることとなり、プラテンローラ50に押し当てられている。それにより、サーマルヘッドX1(保護層25)とプラテンローラ50との間を通過する記録媒体P(図5参照)に、サーマルヘッドX1を押し当てることができ、精細な印画を行うことができる。
押圧部材55は、例えば、コイルばね、板バネ、あるいは皿ばね等のばねを用いれてばよい。また、高弾性率を有する部材を押圧部材55として用いてもよい。
記録媒体Pは、押圧部材55によりサーマルヘッドX1に押圧されている。保護層25は、図6で示すように、記録媒体Pと接触する領域Eを有している。
ここで、押圧部材55によりサーマルヘッドX1がプラテンローラ50に押し当てられる場合に、押圧部材55に対応する位置に配置された保護層25cは、保護層25の他の部位に比べて押圧部材55からの応力が高くなる。それにより、押圧部材55に対応する位置に配置された保護層25cが摩耗しやすい環境となる。
また、本開示のサーマルプリンタZ1は、押圧部材55に対応する位置に配置された保護層25cのクルトシスRkuが、他の部分の保護層25のクルトシスRkuよりも小さい構成を有していてもよい。
それにより、押圧部材55に対応する位置に配置された保護層25cと記録媒体Pとの接触面積が、他の部分の保護層25と記録媒体Pとの接触面積よりも大きくなる。その結果、押圧部材55に対応する位置に配置された保護層25cに生じる応力を、広い接触面積で緩和することができ、押圧部材55に対応する位置に配置された保護層25cが摩耗しにくくなる。ひいては、保護層25の耐摩耗性を向上できる。
また、本開示のサーマルプリンタZ1は、押圧部材55に対応する位置に配置された保護層25cのスキューネスRskが、他の部分の保護層25のスキューネスRskよりも大きくてもよい。
それにより、押圧部材55に対応する位置に配置された保護層25cにおける山部を、他の部分の保護層25における山部よりも多くすることができる。そのため、押圧部材55に対応する位置に配置された保護層25cと記録媒体Pとの接触面積が、他の部分の保護層25と記録媒体Pとの接触面積よりも大きくなる。その結果、押圧部材55に対応する位置に配置された保護層25cに生じる応力を、広い接触面積で緩和することができ、押圧部材55に対応する位置に配置された保護層25cが摩耗しにくくなる。ひいては、保護層25の耐摩耗性を向上できる。
なお、保護層25の算術平均粗さRa、クルトシスRku、スキューネスRskとは、保護層25の表面のうち、記録媒体Pと接触する領域Eの算術平均粗さRa、クルトシスRku、スキューネスRskを示している。
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、保護層25が、第1層25aおよび第2層25bにより形成される例を示したが、単層であってもよい。
また、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。
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の端面に位置する端面ヘッドでもよい。
また蓄熱層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。
また、封止部材12を、駆動IC11を被覆する被覆部材29と同じ材料により形成してもよい。その場合、被覆部材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、被覆部材29と封止部材12とを同時に形成してもよい。
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。
X1 サーマルヘッド
Z1 サーマルプリンタ
E 保護層の記録媒体と接触する領域
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
15 電気抵抗層
17 共通電極
19 個別電極
21 第1接続電極
25 保護層
25a 第1層
25b 第2層
26 第2接続電極
27 被覆層
31 コネクタ
Z1 サーマルプリンタ
E 保護層の記録媒体と接触する領域
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
15 電気抵抗層
17 共通電極
19 個別電極
21 第1接続電極
25 保護層
25a 第1層
25b 第2層
26 第2接続電極
27 被覆層
31 コネクタ
Claims (8)
- 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の一部を被覆する保護層と、を備え、
前記保護層のクルトシスRkuが、3より小さい、サーマルヘッド。 - 前記基板の長手方向における両端部に位置する保護層のクルトシスRkuが、前記基板の長手方向における中央部に位置する保護層のクルトシスRkuよりも大きい、請求項1に記載のサーマルヘッド。
- 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の一部を被覆する保護層と、を備え、
前記保護層のスキューネスRskが、0より小さい、サーマルヘッド。 - 前記基板の長手方向における両端部に位置する保護層のスキューネスRskが、前記基板の長手方向における中央部に位置する保護層のスキューネスRskよりも小さい、請求項3に記載のサーマルヘッド。
- 請求項1から4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。 - 前記プラテンローラに対して、前記サーマルヘッドを押し当てる押圧部材、をさらに備え、
前記押圧部材に対応する位置に配置された前記保護層のクルトシスRkuが、他の部分の前記保護層のクルトシスRkuよりも小さい、請求項5に記載のサーマルプリンタ。 - 前記プラテンローラに対して、前記サーマルヘッドを押し当てる押圧部材、をさらに備え、
前記押圧部材に対応する位置に配置された前記保護層のスキューネスRskが、他の部分の前記保護層のスキューネスRskよりも大きい、請求項5に記載のサーマルプリンタ。 - 前記記録媒体が、カット紙である、請求項5から7のうちいずれか一項に記載のサーマルプリンタ。
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