WO2008015958A1 - Tête d'impression thermique - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a thermal print head incorporated in a thermal printer.
  • a thermal print head has an insulating substrate and a heating resistor formed on the substrate. At the time of printing, images and characters are formed on a recording medium such as thermal paper by energizing the heating resistor (see, for example, Patent Document 1 below).
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing an example of a conventional thermal print head.
  • the thermal print head X shown in the figure includes a substrate 91 and a partial glaze 92 that is elongated in the main scanning direction.
  • a plurality of electrodes 93 extending in the sub-scanning direction are provided on the substrate 91 .
  • a heating resistor 94 extending across the electrodes 93 is formed! /.
  • a protective film 95 for protecting the heating resistor 94 and other members is formed on the substrate 91.
  • the thermal paper is sent in the sub-scanning direction while being pressed against the protective film 95.
  • the protective film 95 As a technique for increasing the printing speed, for example, it is conceivable to form the protective film 95 with a material having high thermal conductivity. According to this configuration, the temperature of the thermal paper can be increased and decreased quickly, which is expected to contribute to an improvement in printing speed.
  • an object of the present invention is to provide a thermal print head capable of suppressing the sticking phenomenon while maintaining an appropriate printing speed.
  • a thermal print head provided by the present invention includes a substrate, a heating resistor supported by the substrate, an electrode for energizing the heating resistor, a protective film covering the heating resistor, Is provided.
  • the protective film includes a high thermal conductivity portion and a low thermal conductivity portion having a lower thermal conductivity than the high thermal conductivity portion. The low thermal conductivity part is provided farther from the heating resistor than the high thermal conductivity part.
  • the overall heat transfer coefficient of the protective film can be adjusted by appropriately setting the thickness of the high thermal conductivity portion and the thickness of the low thermal conductivity portion.
  • the degree of temperature rise and temperature drop in a recording medium such as thermal paper, and as a result, the sticking phenomenon can be suppressed without unduly reducing the printing speed.
  • the protective film includes a high thermal conductivity layer and a low thermal conductivity layer laminated on the high thermal conductivity layer.
  • the low thermal conductivity layer is made of a material having a thermal conductivity lower than that of the high thermal conductivity layer.
  • the low thermal conductivity layer is provided farther from the heating resistor than the high thermal conductivity layer.
  • the high thermal conductivity layer is made of any one of SiC, SiN, and sialon, and the low thermal conductivity layer is made of TaN.
  • the protective film has a configuration in which the thermal conductivity decreases as the distance from the heating resistor increases in the thickness direction.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of a thermal print head according to a first embodiment of the present invention.
  • 2] A plan view showing the main part of the thermal print head of the first embodiment.
  • 3] A cross-sectional view showing the main part of the thermal print head according to the second embodiment of the present invention. 4] The thickness direction position and heat conduction of the protective film in the thermal print head of the second embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a main part of a conventional thermal print head.
  • FIG. 1 and FIG. 2 show a thermal print head according to a first embodiment of the present invention.
  • the illustrated thermal print head A1 includes a substrate 1, an electrode pattern 2, a heating resistor 3, a glass layer 4, and a protective film 5. In FIG. 2, only the electrode pattern 2 and the heating resistor 3 are shown!
  • the substrate 1 is an insulating substrate having a rectangular shape in plan view extending in the main scanning direction, and is made of, for example, alumina ceramic.
  • a partial glaze 11 is formed on the upper surface of the substrate 1.
  • the partial dull 11 is a strip extending in the main scanning direction. As understood from the cross-sectional view of FIG. 1, the partial glaze 11 bulges in the thickness direction of the substrate 1.
  • the electrode pattern 2 is for energizing the heating resistor 3 and includes a common electrode 21 and a plurality of individual electrodes 22 as shown in FIG.
  • the common electrode 21 includes a strip-shaped portion extending in the main scanning direction and a plurality of comb-tooth portions extending in the sub-scanning direction.
  • the plurality of individual electrodes 22 have their tip portions arranged alternately along the main scanning direction with the plurality of comb-tooth portions.
  • the electrode pattern 2 is formed, for example, by printing a resinate Au paste after thick film printing.
  • the heating resistor 3 is a heat source of the thermal print head A1.
  • the heating resistor 3 has a strip shape extending in the main scanning direction, and traverses each comb-tooth portion of the common electrode 21 and the tip portion of each individual electrode 22. When energized through the common electrode 21 and any selected individual electrode 22, a portion of the heating resistor 3 generates heat.
  • the heating resistor 3 is formed, for example, by printing a thick film of a ruthenium oxide paste and firing the applied paste.
  • the glass layer 4 covers the partial glaze 11, the electrode pattern 2, and the exothermic antibody 3.
  • the glass layer 4 is formed, for example, by printing a thick film of glass paste and firing the applied paste. In this embodiment, the thickness of the glass layer 4 is about 6.0 m.
  • the protective film 5 is formed on the glass layer 4 and covers the heating resistor 3 via the glass layer 4.
  • the protective layer 5 includes a first layer 51 having a high thermal conductivity, a second layer 52 having a low thermal conductivity, and a third layer 53 made of a hard material.
  • the first layer 51 is made of SiC and has a thickness of about 3.0 m.
  • the second layer 52 is a layer whose thermal conductivity is lower than that of the first layer 51.
  • the second layer 52 is made of TaN, for example, and has a thickness of about 0.8 111.
  • the third layer 53 is made of, for example, conductive sialon and has a thickness of about 0.2 m.
  • the third layer 53 is a relatively thin layer made of a very hard material and will not be damaged by contact with the thermal paper.
  • the first layer 51, the second layer 52, and the third layer 53 are formed by sputtering, for example.
  • the degree of temperature rise and temperature drop of a recording medium such as thermal paper can be appropriately adjusted. That is, the overall heat transfer coefficient of the entire protective film 5 is determined by the thermal conductivity and thickness of the first layer 51, the second layer 52, and the third layer 53.
  • the first layer 51 having a relatively large thickness and the second layer 52 having a low thermal conductivity are large factors that determine the overall heat transfer coefficient. Therefore, it is possible to adjust the overall heat transfer coefficient by appropriately setting the thicknesses of the first layer 51 and the second layer 52. For example, the overall heat transfer coefficient can be increased as the thickness of the first layer 51 is increased.
  • the present embodiment by setting the thicknesses of the first layer 51 and the second layer 52 to the appropriate thicknesses described above, it is possible to suppress the sticking phenomenon without unduly reducing the printing speed.
  • the second layer 52 made of TaN is suitable for suppressing the sticking phenomenon.
  • FIG. 3 shows a thermal print head A2 according to the second embodiment of the present invention.
  • the multi-print head A2 is different from the thermal print head Al described above in the structure of the protective film 5.
  • the same or similar elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • the protective film 5 of the thermal print head A2 is formed as a single-layer film made of, for example, SiC.
  • the protective film 5 has a thickness t5 of about 4.0 m.
  • the thickness direction position and the thermal conductivity are in the relationship shown in FIG.
  • the vertical axis in FIG. 4 indicates the position t in the protective layer 5 in the thickness direction (upward in FIG. 3), and the value of t increases as the heating resistor 3 moves away.
  • the portion of the protective film 5 closest to the heating resistor 3 is a portion having a relatively high thermal conductivity ⁇ (high thermal conductivity portion). Meanwhile, protective film
  • the portion of 5 farthest from the heating resistor 3 has a relatively low thermal conductivity ⁇ ( ⁇ ⁇
  • the protective film 5 (Low thermal conductivity part).
  • the thickness direction position and the thermal conductivity have a linear relationship.
  • the protective film 5 having such a configuration can be formed by, for example, forming force by gradually increasing the gas pressure from the formation start time to the formation completion time by using sputtering.
  • the degree of temperature rise and drop of the thermal paper can be appropriately adjusted, and the same technical effect as the first embodiment can be achieved. Also, since the protective film 5 is formed as a single layer, the integrity of the protective film is maintained, so that there is no problem that a part of the protective film 5 is peeled off.

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)

Description

明 細 書 技術分野
[0001] 本発明は、サーマルプリンタに組み込ま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、絶縁性の基板と、この基板上に形成された発熱抵抗体 を有している。印刷の際には、この発熱抵抗体に通電することにより、感熱紙などの 記録媒体に画像や文字が形成される（たとえば下記の特許文献 1参照）。
[0003] 図 5は、従来のサーマルプリントヘッドの一例を示す部分断面図である。同図に示さ れたサ一マルプリントヘッド Xは、基板 91と、主走査方向に長状とされた部分グレー ズ 92を含む。基板 91上には、副走査方向に延びる複数の電極 93が設けられている 。部分グレーズ 92上には、これら電極 93を横切って延びる（すなわち主走査方向に 延びる）発熱抵抗体 94が形成されて!/、る。発熱抵抗体 94およびその他の部材を保 護するための保護膜 95が基板 91上に形成されている。印刷の際には、感熱紙は、 保護膜 95に押し付けられた状態で副走査方向に送られる。
[0004] 従来、サーマルプリントヘッドに起こりうる不具合としてステイツキング現象 (記録媒 体がプリントヘッドに張り付く現象）なるものが知られている。上記のプリントヘッド Xに おいてステイツキングの発生を防止するためには、保護膜 95を適切に構成することが 必要である。また、保護膜 95を適切に構成することは、印刷速度を高めるという観点 力、らも重要である。
[0005] 印刷速度の高速化のための一手法としては、たとえば、保護膜 95を熱伝導率の高 い材料で形成することが考えられる。この構成によれば、感熱紙の温度上昇および 降下をすばやく行うことができるので、印刷速度の向上に資すると期待される。
[0006] しかしながら、感熱紙における急激な温度変化は、ステイツキング防止にとって好ま しいものではない。すなわち、感熱紙には、感熱体を定着させるための樹脂材が塗 布されている。この樹脂材カ 温度上昇によって溶融したのち急冷されることにより、 保護膜 95に付着しやすくなるのである。 [0007] 特許文献 1 :特開 2002— 2005号公報
発明の開示
[0008] 本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものである。そこで本発明は、適切 な印刷速度を維持しつつステイツ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。
[0009] 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、上記基板に支持され た発熱抵抗体と、上記発熱抵抗体に通電するための電極と、上記発熱抵抗体を覆う 保護膜と、を備える。上記保護膜は、高熱伝導率部と、この高熱伝導率部よりも熱伝 導率が低い低熱伝導率部とを含んでいる。この低熱伝導率部は、上記高熱伝導率 部よりも上記発熱抵抗体から離間して設けられている。
[0010] 上記構成によれば、上記高熱伝導率部の厚さと上記低熱伝導率部の厚さとを適切 に設定することにより、上記保護膜の総括熱伝達係数を調節することが可能である。 これにより、感熱紙等の記録媒体における温度上昇および温度降下の程度を適切に 調節することが可能であり、ひいては、印刷速度を不当に低下させること無ぐスティ ッキング現象を抑制することができる。
[0011] 本発明の好ましい実施の形態においては、上記保護膜は、高熱伝導率層と、この 高熱伝導率層に積層された低熱伝導率層とを含む。この低熱伝導率層は、上記高 熱伝導率層の材質よりも低い熱伝導率を有する材質からなる。また、この低熱伝導率 層は、上記高熱伝導率層よりも上記発熱抵抗体から離間して設けられている。
[0012] 好ましくは、上記高熱伝導率層は、 SiC、 SiNおよびサイアロンのうちのいずれか 1 つからなり、上記低熱伝導率層は、 TaNからなる。
[0013] 好ましくは、上記保護膜は、その厚さ方向において上記発熱抵抗体から離間する ほど熱伝導率が低くなる構成とされてレ、る。
[0014] 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。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]本発明の第 1実施例に基づくサーマルプリントヘッドの要部を示す断面図であ 園 2]第 1実施例のサーマルプリントヘッドの要部を示す平面図である。 園 3]本発明の第 2実施例に基づくサーマルプリントヘッドの要部を示す断面図であ 園 4]第 2実施例のサーマルプリントヘッドにおける保護膜の厚さ方向位置と熱伝導
Figure imgf000005_0001
[図 5]従来のサーマルプリントヘッドの要部を示す断面図である。
発明を実施するための最良の形態
[0016] 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。
[0017] 図 1および図 2は、本発明の第 1実施例に基づくサーマルプリントヘッドを示してい る。図示されたサーマルプリントヘッド A1は、基板 1、電極パターン 2、発熱抵抗体 3、 ガラス層 4、保護膜 5を備えている。なお、図 2においては、電極パターン 2および発 熱抵抗体 3のみが示されて!/、る。
[0018] 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の上面には、部分グレーズ 11が形成されている。部分ダレ ーズ 11は、主走査方向に延びた帯状である。図 1の断面図から理解されるように、部 分グレーズ 11は、基板 1の厚さ方向に膨出している。
[0019] 電極パターン 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、副走査方向に延びる複数の櫛歯部分とからなる。複数の個別電極 22 は、その先端部分が上記複数の櫛歯部分と交互に主走査方向に沿って配列されて いる。電極パターン 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これを焼 成することで形成される。
[0020] 発熱抵抗体 3は、サーマルプリントヘッド A1の発熱源である。発熱抵抗体 3は、主 走査方向に長く延びる帯状とされており、共通電極 21の各櫛歯部分および各個別 電極 22の先端部分を横切っている。共通電極 21および選択されたいずれかの個別 電極 22を介して通電されると、発熱抵抗体 3の一部が発熱する。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、この塗布されたペーストを焼成す ることにより形成される。 [0021] 図 1に示すように、ガラス層 4は、部分グレーズ 11、電極パターン 2、および発熱抵 抗体 3を覆っている。ガラス層 4は、たとえばガラスペーストを厚膜印刷した後、この塗 布されたペーストを焼成することにより形成される。本実施例においては、ガラス層 4 の厚さは、 6· 0 m程度である。
[0022] 保護膜 5は、ガラス層 4上に形成されており、ガラス層 4を介して発熱抵抗体 3を覆つ ている。図 1に示すように、保護層 5は、高い熱伝導率を有する第 1層 51、低い熱伝 導率を有する第 2層 52、および硬質材料からなる第 3層 53からなる。第 1層 51は、 Si Cからなり、その厚さが 3. 0 m程度とされる。第 2層 52は、その熱伝導率が第 1層 5 1の熱伝導率よりも低い層である。第 2層 52は、たとえば TaNからなり、その厚さが 0. 8 111程度とされる。第 3層 53は、たとえば導電性サイアロンからなり、その厚さが 0. 2 m程度とされる。第 3層 53は、比較的薄い層である力 非常に硬質な材質からな るので、感熱紙との接触により損傷することはない。第 1層 51、第 2層 52、および第 3 層 53は、たとえばスパッタリングによって形成される。
[0023] 次に、サーマルプリントヘッド A1の作用について説明する。
[0024] 上述した構成によれば、サーマルプリントヘッド A1により印刷を行う際に、感熱紙等 の記録媒体の温度上昇および温度降下の程度を適切に調節することができる。すな わち、保護膜 5全体の総括熱伝達係数は、第 1層 51、第 2層 52、および第 3層 53の 熱伝導率および厚さで決まる。特に、相対的に厚さが大きい第 1層 51と、低い熱伝導 率を有する第 2層 52とが上記総括熱伝達係数を決定する大きな因子となっている。 そのため、第 1層 51および第 2層 52の厚さを適切に設定することにより、上記総括熱 伝達係数を調節することが可能である。たとえば、上記第 1層 51の厚さを大きくする ほど、上記総括熱伝達係数を大きくすることが可能である。
[0025] 一方、感熱紙に対する温度上昇および温度降下が急激過ぎると、感熱紙が保護膜
5に付着するおそれがある。本実施例によれば、第 1層 51および第 2層 52の厚さを 上述した適切な厚さとすることにより、印刷速度を不当に低下させること無ぐステイツ キング現象を抑制することができる。特に、発明者らの研究によれば、第 2層 52を Ta N製とすることにより、ステイツキング現象の抑制に好適であることが分かった。
[0026] 図 3は、本発明の第 2実施例に基づくサーマルプリントヘッド A2を示している。サー マルプリントヘッド A2は、保護膜 5の構成が上述したサーマルプリントヘッド Alと異な つている。なお、第 2実施例において、上記第 1実施例と同一または類似の要素には 、同一の符号を付している。
[0027] サーマルプリントヘッド A2の保護膜 5は、たとえば SiCからなる単層の膜として形成 されている。保護膜 5は、その厚さ t5が 4. 0 m程度とされている。保護膜 5において は、その厚さ方向位置と熱伝導率えとが図 4に示す関係とされている。図 4の縦軸は 、厚さ方向（図 3の上方向）における保護層 5内の位置 tを示しており、発熱抵抗体 3 力 遠ざかるほど tの値が大きくなる。保護膜 5のうちもっとも発熱抵抗体 3寄りの部分 は、相対的に高い熱伝導率 λ を有する部分（高熱伝導率部）である。一方、保護膜
Η
5のうち発熱抵抗体 3からもっとも遠い部分は、相対的に低い熱伝導率 λ ( λ < λ
L L H
)を有する部分 (低熱伝導率部）である。保護膜 5内においては、厚さ方向位置と熱伝 導率えとが線形関係となっている。このような構成の保護膜 5は、たとえばスパッタリン グを用いて、形成開始時点から形成完了時点にかけてガス圧を徐々に高めることに より形成すること力でさる。
[0028] 上記第 2実施例によっても、感熱紙の温度上昇および降下の程度を適切に調節可 能であり、第 1実施例と同様の技術的効果を奏することができる。また、保護膜 5を単 層として形成することにより、保護膜の一体性が良好に維持されるので、その一部が 剥離すると言った不具合も生じない。

Claims

請求の範囲
[1] 基板と、
上記基板に支持された発熱抵抗体と、
上記発熱抵抗体に通電するための電極と、
上記発熱抵抗体を覆う保護膜と、
を備えるサーマルプリントヘッドであって、
上記保護膜は、高熱伝導率部と、この高熱伝導率部よりも熱伝導率が低い低熱伝 導率部とを含んでおり、この低熱伝導率部は、上記高熱伝導率部よりも上記発熱抵 抗体から離間して設けられて!/、る、サーマルプリントヘッド。
[2] 上記保護膜は、高熱伝導率層と、この高熱伝導率層に積層された低熱伝導率層と を含んでおり、この低熱伝導率層は、上記高熱伝導率層の材質よりも低い熱伝導率 を有する材質力 なるとともに、上記高熱伝導率層よりも上記発熱抵抗体から離間し て設けられて!/、る、請求項 1に記載のサーマルプリントヘッド。
[3] 上記高熱伝導率層は、 SiC、 SiNおよびサイアロンのうちのいずれ力、 1つ力もなり、 上記低熱伝導率層は、 TaNからなる、請求項 2に記載のサーマルプリントヘッド。
[4] 上記保護膜は、その厚さ方向において上記発熱抵抗体から離間するほど熱伝導 率が低くなつて!/、る、請求項 1に記載のサーマルプリントヘッド。
PCT/JP2007/064663 2006-08-04 2007-07-26 Tête d'impression thermique Ceased WO2008015958A1 (fr)

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