【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱抵抗体の発熱を利用して記録動作を行うサーマルヘッド、サーマルプリンタ、サーマルヘッドの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ファクシミリやビデオプリンタ等の記録デバイスとしてサーマルヘッドが用いられている。
【０００３】
かかる従来のサーマルヘッドは、例えば図４に示す如く、アルミナセラミックス等からなる基板２１上にグレーズ層２２を被着させ、該グレーズ層２２上に発熱抵抗体層２４、電極層２５を順次積層するとともに、該電極層２５の一部に開口部を設け、該開口部より露出した発熱抵抗体層２４を発熱抵抗体とし、この発熱抵抗体を保護層２６で被覆した構造を有している。
【０００４】
かかるサーマルヘッドを感熱転写型プリンタに用いた場合、記録媒体としては、インクリボンと記録紙とが用いられ、記録動作時、サーマルヘッド側からインクリボン、記録紙の順に両者を重ね合わせた状態で発熱抵抗体２３上に搬送されるとともに、発熱抵抗体２４ａの熱によってインクリボンのインクを溶融させ、これを記録紙に対して転写することによって記録紙に所定の印画が形成される。
【０００５】
ここで、記録紙に対してインクリボンのインクを良好に転写させるには、溶融したインクを記録紙に対して転写させた後、直ちに記録紙をインクリボンより引き剥がすことが重要であり、引き剥がしのタイミングを即時に行うべく、発熱抵抗体２４ａからサーマルヘッドの端部までの距離を可及的に短くするようにしている。なお、引き剥がしのタイミングが遅れると、一旦溶融したインクリボンのインクが凝固しはじめ、インクの一部がインクリボン側に再付着する傾向にあり、この場合、溶融したインクを良好に記録紙に転写させることができず、印画品質の低下を招くおそれがある。
【０００６】
ところで、発熱抵抗体２４ａから基板端部までの距離を短くするため、通常、基板をダイヤモンドカッター等の切断手段で切断することが行われる。
【０００７】
しかしながら、基板を切断する場合、その切断部よりグレーズ層２２が欠けてしまったり（チッピング）、あるいは、保護層２６が剥離することがあり、サーマルヘッドの歩留りが低下する問題があった。
【０００８】
また単一の基板素体から複数のサーマルヘッドを得る“複数個取り”によってサーマルヘッドを製造する場合、基板素体を複数の基板領域に区分し、各基板領域内に発熱抵抗体層や電極層、保護層等のサーマルヘッドパターンを形成するとともに、これを基板領域の境界に沿って切断することが行われるが、このような場合であっても、切断によるグレーズ層の欠け、保護膜の剥離が問題となる。
【０００９】
そこで、特許文献１に示すように、基板の切断部におけるグレーズ層の厚みを薄くすることによって保護膜のチッピングを防止することが提案されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−２７７７８０号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に示すような解決手段によっても、なお、基板切断時に上記不具合を生じることがあり、より有効な解決手段が求められていた。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑み案出されたものであり、その目的はグレーズ層の欠けや保護膜の剥離を防止してサーマルヘッドの歩留りを向上させることが可能な高性能のサーマルヘッド、その製造方法、並びにサーマルプリンタを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のサーマルヘッドは、基板上にグレーズ層、発熱抵抗体層、電極層、保護層を順次積層してなるサーマルヘッドにおいて、前記基板の端部におけるグレーズ層の厚みを他の領域のグレーズ層よりも薄く成し、且つ前記発熱抵抗体層及び電極層の端部を基板の端部よりも内側に位置させるとともに、該基板端部における厚みの薄いグレーズ層と保護層との間に中間層を介在させたことを特徴とする。
【００１４】
また本発明のサーマルヘッドは、上記サーマルヘッドにおいて中間層は保護層よりもビッカース硬度Ｈｖが小さいことを特徴とする。
【００１５】
更に本発明のサーマルヘッドは、上記サーマルヘッドにおいて前記中間層は耐エッチング層であることを特徴とする。
【００１６】
また本発明のサーマルヘッドは、上記サーマルヘッドにおいて前記中間層及び保護層中に少なくともＳｉ，Ｏ，Ｎが含有されていることを特徴とする。
【００１７】
一方、本発明のサーマルヘッドの製造方法は、基板が抽出される領域を有する基板素体を準備する工程と、該基板素体上にグレーズ層を被着させるとともに、基板領域の境界部におけるグレーズ層の厚みを他の領域よりも薄く成す工程と、該グレーズ層上に中間層、発熱抵抗体層、電極層を順次積層するとともに、該発熱抵抗体層及び前記電極層をパターニングして前記基板領域の境界部で中間層を露出させる工程と、該露出させた中間層を含む基板素体上に保護層を被着させる工程と、前記基板素体を、基板領域の境界部に沿って切断してサーマルヘッドを得る工程と、を具備したことを特徴とする。
【００１８】
また本発明のサーマルヘッドの製造方法は、上記製造方法において前記中間層は保護層よりもビッカース硬度Ｈｖが小さいことを特徴とする。
【００１９】
更に本発明のサーマルヘッドの製造方法は、上記製造方法において前記発熱抵抗体層及び電極層の除去はエッチング技術を用いて行われることを特徴とする。
【００２０】
また本発明のサーマルヘッドの製造方法は、上記製造方法において前記中間層は耐エッチング層であることを特徴とする。
【００２１】
更に本発明のサーマルヘッドの製造方法は、上記製造方法において前記中間層及び保護層中に少なくともＳｉ，Ｏ，Ｎが含有されていることを特徴とする。
【００２２】
そして本発明のサーマルプリンタは、上述のサーマルヘッドと、サーマルヘッドに記録媒体を搬送する搬送手段と、サーマルヘッドを駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、基板の端部、すなわち、基板素体の切断部でグレーズ層の厚みを薄くするとともに、基板端部、基板素体の切断部で発熱抵抗体層及び電極層を取り除き、且つ、基板端部、基板素体の切断部における厚みを薄く成したグレーズ層と保護層との間に中間層を介在させたことから、グレーズ層のチッピングを良好に防止できるとともに、中間層によってグレーズ層の表面に大きな窪みが形成されることを防いで保護層を強固に被着させておくことができ、サーマルヘッドやサーマルプリンタの歩留り向上に供することができる。
【００２４】
中間層は保護層よりもビッカース硬度Ｈｖが小さい方が好ましく、この場合、中間層がクッションの役目を果たし、グレーズ層のチッピングをより効果的に防止できる。
【００２５】
また本発明によれば、基板端部、基板素体の切断部において発熱抵抗体層や電極層が存在しておらず、発熱抵抗体層や電極層の端部が保護層によって良好に被覆されていることから、発熱抵抗体層及び電極層が外気に露出して腐食することがない上に、発熱抵抗体層や電極層を起点としてこれらの層が剥離することを良好に防止できる。
【００２６】
更に本発明によれば、前記中間層及び保護層中に少なくともＳｉ，Ｏ，Ｎを含有させることにより、中間層及び保護層の双方に同質の材料が含まれることとなり、両者の密着性を高め、保護層の密着力を更に高めることができる。
【００２７】
【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。
【００２８】
図１は本発明の一形態に係るサーマルヘッドの断面図であり、同図に示すサーマルヘッドは、基板１に設けられたグレーズ層２上に中間層３、発熱抵抗体層４、電極層５、保護層６とを順次積層した構造を有している。
【００２９】
基板１は、アルミナセラミックスや単結晶シリコン、Ｆｅ−Ｎｉ合金等の種々の材料により長方形状を成すように形成されており、その上面にグレーズ層２や中間層３、発熱抵抗体層４、電極層５、保護層６等が被着され、その上面でグレーズ層２や発熱抵抗体層４、電極層５、保護層６等を支持する支持母材として機能する。
【００３０】
また、基板１の上面に被着されるグレーズ層２は、基板上面の略全面にわたり略均一厚みに被着される基層部２ａと、基板の一辺に沿って基層部２ａ上に帯状に配される断面円弧状の凸部２ｂとを備えた構造を有し、基板１の端部近傍Ｂ（基板端部から１．３ｍｍ〜１．７ｍｍ離間した位置までの領域）で基層部２ａの厚みが薄くなっている。具体的には、例えば基層部２ａの厚みが５０μｍ〜２５０μｍ、基板端部近傍Ｂにおける基層部２ａの厚みが５０μｍ〜２５０μｍ、凸部２ｂの最大厚みが２０μｍ〜８０μｍにそれぞれ設定されている。
【００３１】
このグレーズ層２は、例えば、熱伝導率が０．７Ｗ／ｍ・Ｋ〜１．０Ｗ／ｍ・Ｋのガラスにより形成されているため、その内部に発熱抵抗体層４中に形成される発熱抵抗体４ａの熱の一部を蓄積してサーマルヘッドの熱応答性を良好に維持する作用、具体的には、発熱抵抗体４ａ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。
【００３２】
更に、グレーズ層２上には中間層３、発熱抵抗体層４及び電極層５が順次被着されており、中間層３の端部が基板端部まで位置し、また発熱抵抗体層４及び電極層５の端部が基板端部より所定の間隔（１．８ｍｍ〜２．０ｍｍ）だけ内側に位置しており、発熱抵抗体層４及び電極層５が基板端部で存在しない状態となっている。
【００３３】
中間層３は、ＳｉＮ系、ＳｉＯＮ系の材料を主成分とし、その厚みが０．１μｍ〜１μｍに形成されており、発熱抵抗体層４及び電極層５をエッチング加工する際に、下地となるグレーズ層２の表面がエッチングによって浸蝕されるのを良好に防止するための耐エッチング層として機能する。
【００３４】
また中間層３は、保護層６よりもビッカース硬度Ｈｖが小さく、保護層６よりも軟らかいため、基板１を切断する際にグレーズ層２に過度の応力が印加されないようにするためのクッション材としての機能も有している。
【００３５】
一方、中間層３上に被着される発熱抵抗体層４及び電極層５のうち、凸部２ｂの頂部付近に位置する電極層５には複数の開口部が設けられ、該開口部より露出した発熱抵抗体層４が発熱抵抗体４ａとなっている。
【００３６】
発熱抵抗体４ａは、例えば６００ｄｐｉ（ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）の密度で凸部２ｂの頂部に沿って直線状に配列されており、発熱抵抗体層４がＴａＳｉＯ系、ＴｉＳｉＯ系、ＴｉＣＳｉＯ系等の電気抵抗材料から成っているため、その両端に接続される電極層５を介して外部からの電力が供給されるとジュール発熱を起こし、感熱紙に印画を形成したり、あるいは、インクリボンのインクを溶融するのに必要な温度、例えば１５０℃〜４００℃の温度に発熱する。
【００３７】
また、発熱抵抗体層４上に被着される電極層５は、発熱抵抗体４ａに所定の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（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の金属材料により所定パターンに形成されている。
【００３８】
そして、中間層３、発熱抵抗体層４、電極層５上には保護層６が被着されており、該保護層６によって発熱抵抗体層４や電極層５が被覆されている。
【００３９】
保護層６は、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）や酸化珪素（ＳｉＯ２）、サイアロン（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ）等の耐磨耗性に優れた無機質材料を主成分とし、発熱抵抗体層４や電極層５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。
【００４０】
また先に述べたように、基板１の端部において発熱抵抗体層４及び電極層５が存在しないことから、基板１の端部近傍では保護層６とグレーズ層２とが中間層３を介して取着されることとなる。このため、保護層６の基板端部における密着性は、保護層６がグレーズ層２上に直に被着される場合に比べて高くなり、保護層６の剥離が良好に防止される。
【００４１】
また中間層３及び保護層６とを同質の材料により形成しておけば、両者の密着性が高くなり、保護層６の剥離をより効果的に防止できる。
【００４２】
更に、基板端部において発熱抵抗体層４や電極層５が存在しておらず、発熱抵抗体層４や電極層５の端面が保護層６によって良好に被覆されていることから、発熱抵抗体層４及び電極層５が外気に露出して腐食することがない上に、発熱抵抗体層４や電極層５を起点としてこれらの層が剥離することを良好に防止できる。
【００４３】
そして、上述のようなサーマルヘッドが組み込まれるサーマルプリンタには、図２に示す如く、サーマルヘッドＴを駆動する駆動手段Ｃと、記録媒体をサーマルヘッドＴの発熱抵抗体４上に搬送する搬送手段としてのプラテンローラ１０や搬送ローラ１１等が配設される。
【００４４】
駆動手段Ｃは、シフトレジスタやラッチ、スイッチングトランジスタ等を高密度に集積したドライバーＩＣや該ドライバーＩＣにストローブ信号やラッチ信号等の制御信号を供給する制御回路等からなり、制御信号に基づいてドライバーＩＣ内のスイッチングトランジスタのオン・オフを切り換えることにより、発熱抵抗体４への通電を制御している。
【００４５】
一方、搬送手段としてのプラテンローラ１０は、ＳＵＳ等の金属から成る軸芯の外周にブタジエンゴム等を３ｍｍ〜１５ｍｍ程度の厚みに巻きつけた円柱状の部材であり、サーマルヘッドＴの発熱抵抗体４ａ上に回転可能に支持され、記録媒体を発熱抵抗体４ａに対して押圧しつつ記録媒体を発熱抵抗体４ａの配列と直交する方向（図中の矢印方向）に搬送する。
【００４６】
また搬送ローラ１１は、その外周部が金属やゴム等によって形成されており、サーマルヘッドＴに対し記録媒体の搬送方向上流側と下流側に分かれて配設され、これらの搬送ローラ１１と前述のプラテンローラ１０とで記録媒体の走行を支持している。
【００４７】
そして、これと同時に複数の発熱抵抗体４ａを駆動手段Ｃの駆動に伴い選択的にジュール発熱させ、これらの熱を記録媒体に伝導させることによって所定の印画が形成される。
【００４８】
次に上述した本形態のサーマルヘッドの製造方法について図３を用いて詳細に説明する。
【００４９】
（１）まず、単数もしくは複数の基板領域（本実施形態においては複数）を抽出可能な基板素体Ａを準備し、前記基板領域の境界に位置する基板素体Ａの下面に溝９を形成する（図３（ａ））。
【００５０】
基板素体Ａは、アルミナセラミックスから成る場合、例えばアルミナ、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・混合して泥漿状になすとともに、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール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得、しかる後、このセラミックグリーンシートを長方形状に打ち抜いた上、高温で焼成することによって製作される。
【００５１】
また基板素体Ａに設けられる溝９は、基板素体Ａをダイヤモンドカッター等の切断手段で切断するのを容易ならしめるためのものであり、ナイフカッターやレーザによって基板素体Ａの厚みの３３％〜６７％の深さに形成される。
【００５２】
（２）次に、基板素体Ａ上にグレーズ層２を形成する（図３（ｂ））．
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素体Ａ上に印刷・塗布するとともに、これを従来周知のエッチング法やサンドブラスト法によって所定パターンに加工し、高温（８５０℃〜９５０℃）で焼き付けることによって形成される。
【００５３】
このとき、グレーズ層２は、基板素体の基板領域の境界近傍Ｂ（基板領域の境界から所定の間隔（例えば１．３ｍｍ〜１．７ｍｍ）だけ内側に離間した位置までの領域）の厚みを薄くすることが重要である。
【００５４】
（３）続いて、基板素体Ａの各基板領域に中間層３、発熱抵抗体層４及び電極層５を順次被着・形成する（図３（ｃ））。
【００５５】
中間層３、発熱抵抗体層４及び電極層５は、例えば従来周知のスパッタリング法や蒸着法等の薄膜形成技術を採用することにより、ＳｉＯＮ系の無機物膜、ＴａＳｉＯ系の抵抗膜、Ａｌ等の金属膜を順次積層するとともに、該抵抗膜及び金属膜を従来周知のフォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を採用することによって所定パターンに加工することによって形成される。
【００５６】
このとき、パターニング後の発熱抵抗体層４及び電極層５を基板素体Ａの基板領域の境界近傍（基板領域の境界から所定の間隔（例えば１．８ｍｍ〜２．０ｍｍ）だけ内側に離間した位置までの領域）から発熱抵抗体層４及び電極層５をエッチング除去することが重要である。
【００５７】
またエッチング除去工程において、中間層３は耐エッチング層として機能するため、その下地となるグレーズ層２が大きく浸蝕され、グレーズ層２の表面に大きな窪みができることが良好に防止され、後の工程にて被着される保護層６との密着性を高くすることができる。
【００５８】
尚、中間層３の厚みは０．１μｍ〜１μｍに、発熱抵抗体層４は０．０１５μｍ〜０．０２μｍに、電極層５は０．９μｍ〜１．２μｍ）にそれぞれ設定することが好ましい。
【００５９】
（４）そして基板素体Ａに対して保護層６を被着させ、しかる後、基板素体Ａを基板領域の境界に沿って切断し、サーマルヘッドを得る。
【００６０】
保護層６は、従来周知の薄膜形成技術、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やスパッタリング等を採用し、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）や酸化珪素（ＳｉＯ２）、サイアロン（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ）等の無機質材料を中間層３や電極層５上に５μｍ〜１０μｍの厚みに被着させることにより形成される。
【００６１】
また基板素体Ａの切断は、基板素体Ａに機械的応力を印加することにより、各基板領域の境界に設けられた溝９を起点に基板素体Ａを分割するチョコレートブレーク法により行ってもよいし、ダイヤモンドカッター等で切り取っても良い。
【００６２】
このとき、基板素体Ａの切断時に大きな応力が印加されても、基板素体Ａの切断部においてグレーズ層２の厚みが薄くなっており、且つ保護層６とグレーズ層２とが軟らかい中間層３を介して取着されていることから、グレーズ層２にチッピングが発生することを良好に防止でき、サーマルヘッドやサーマルプリンタの歩留り向上に供することができる。
【００６３】
中間層３は保護層６よりもビッカース硬度Ｈｖが小さい方が好ましく、この場合、中間層３がクッションの役目を果たし、グレーズ層２のチッピングをより効果的に防止できる。
【００６４】
尚、中間層３は保護層６よりもビッカース硬度Ｈｖを１００以上小さくすることが好ましく、この場合、中間層３のクッション材としての機能が極めて良好となる。またビッカース硬度Ｈｖについて、保護層６よりも中間層３を小さくする一例としては、例えば中間層３及び保護層６をＳｉ，Ｏ，Ｎで形成し、これらの原子の組成を中間層３でＳｉ：５５原子％、Ｏ：１５原子％、Ｎ：３０原子％とし、保護層６でＳｉ：５０原子％、Ｏ：１０原子％、Ｎ：４０原子％とするサンプルが考えられ、この場合、マイクロビッカース硬さ試験機を用いてビッカース硬度を測定したところ、中間層３のビッカース硬度Ｈｖは１５８１、保護層６のビッカース硬度Ｈｖは１７１２であった。
【００６５】
また中間層３の存在により、下地となるグレーズ層２の表面には発熱抵抗体層４や電極層５の形成時に生じやすい大きな窪みは形成されないため、保護層６を下地に対して強固に被着させておくことができ、基板素体Ａの切断時に大きな応力が印加されても、保護層６が簡単に剥離することを良好に防止することが可能となる。
【００６６】
更に、中間層３と保護層６との双方に例えば、Ｓｉ，Ｏ，Ｎの全てが含有されるというように、両者を同質の材料により形成しておけば、両者間のなじみが良好となり、保護層６の密着強度を更に高いものとすることができる。
【００６７】
尚、本発明は、上述の実施形態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において種々の変更・改良が可能である。
【００６８】
例えば、上述の実施形態においては、単一の基板素体Ａから１個のサーマルヘッドを得る場合について説明したが、これに代えて、１枚の基板素体Ａから複数個のサーマルヘッドを得るべく、基板素体Ａの上面を基板領域に区分する際、基板領域数を複数個にしても構わない。
【００６９】
また上述の実施形態においては、基板素体Ａの切断部において基板素体Ａの下面側に溝９を設けるようにしたが、必ずしも設ける必要はない。また溝９を設けるタイミングにおいても、基板素体Ａの切断前であれば、いつでも良いが、基板素体Ａの上面にグレーズ層２等を被着させる前に設けておいた方が、取り扱い易さの点から好ましい。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、基板の端部、すなわち、基板素体の切断部でグレーズ層の厚みを薄くするとともに、基板端部、基板素体の切断部で発熱抵抗体層及び電極層を取り除き、且つ、基板端部、基板素体の切断部における厚みを薄く成したグレーズ層と保護層との間に中間層を介在させたことから、グレーズ層のチッピングを良好に防止できるとともに、中間層によってグレーズ層の表面に大きな窪みが形成されることを防いで保護層を強固に被着させておくことができ、サーマルヘッドやサーマルプリンタの歩留り向上に供することができる。
【００７１】
中間層は保護層よりもビッカース硬度Ｈｖが小さい方が好ましく、この場合、中間層がクッションの役目を果たし、グレーズ層のチッピングをより効果的に防止できる。
【００７２】
また本発明によれば、基板端部、基板素体の切断部において発熱抵抗体層や電極層が存在しておらず、発熱抵抗体層や電極層の端部が保護層によって良好に被覆されていることから、発熱抵抗体層及び電極層が外気に露出して腐食することがない上に、発熱抵抗体層や電極層を起点としてこれらの層が剥離することを良好に防止できる。
【００７３】
更に本発明によれば、前記中間層及び保護層中に少なくともＳｉ，Ｏ，Ｎを含有させることにより、中間層及び保護層の双方に同質の材料が含まれることとなり、両者の密着性を高め、保護層の密着力を更に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるサーマルヘッドの断面図である。
【図２】図１のサーマルヘッドを組み込んで構成したサーマルプリンタの概略図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は図１のサーマルヘッドの製造方法を説明するための各工程の断面図である。
【図４】従来のサーマルヘッドの断面図である。
【符号の説明】
１・・・基板
２・・・グレーズ層
２ａ・・・基層部
２ｂ・・・凸部
３・・・中間層
４・・・発熱抵抗体層
４ａ・・・発熱抵抗体
５・・・・電極層
６・・・保護層
９・・・溝
１０・・・プラテンローラ
１１・・・搬送ローラ
Ａ・・・基板素体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thermal head, a thermal printer, and a method for manufacturing a thermal head that perform a recording operation using heat generated by a heating resistor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, thermal heads have been used as recording devices such as facsimiles and video printers.
[0003]
In such a conventional thermal head, as shown in FIG. 4, for example, a glaze layer 22 is deposited on a substrate 21 made of alumina ceramic or the like, and a heating resistor layer 24 and an electrode layer 25 are sequentially laminated on the glaze layer 22. In addition, an opening is provided in a part of the electrode layer 25, the heating resistor layer 24 exposed from the opening is used as a heating resistor, and the heating resistor is covered with a protective layer 26.
[0004]
When such a thermal head is used in a thermal transfer type printer, an ink ribbon and recording paper are used as recording media, and in the recording operation, the ink ribbon and the recording paper are stacked in this order from the thermal head side. While being transported onto the heating resistor 23, the ink of the ink ribbon is melted by the heat of the heating resistor 24a and transferred to the recording paper, whereby a predetermined print is formed on the recording paper.
[0005]
Here, in order to transfer the ink of the ink ribbon to the recording paper satisfactorily, it is important to transfer the molten ink to the recording paper and then peel off the recording paper from the ink ribbon immediately. The distance from the heating resistor 24a to the end of the thermal head is made as short as possible in order to immediately perform the peeling off. In addition, if the timing of peeling is delayed, the ink of the ink ribbon once melted starts to solidify, and there is a tendency that a part of the ink reattaches to the ink ribbon side. The image cannot be transferred, and the print quality may be deteriorated.
[0006]
By the way, in order to shorten the distance from the heating resistor 24a to the edge of the substrate, the substrate is usually cut by a cutting means such as a diamond cutter.
[0007]
However, when the substrate is cut, the glaze layer 22 may be chipped from the cut portion (chipping) or the protective layer 26 may be peeled off, resulting in a problem that the yield of the thermal head is lowered.
[0008]
Also, when manufacturing a thermal head by “multiple picking” to obtain a plurality of thermal heads from a single substrate body, the substrate body is divided into a plurality of substrate regions, and a heating resistor layer or electrode is formed in each substrate region. A thermal head pattern such as a layer and a protective layer is formed, and this is cut along the boundary of the substrate region. Delamination becomes a problem.
[0009]
Therefore, as shown in Patent Document 1, it has been proposed to prevent chipping of the protective film by reducing the thickness of the glaze layer in the cut portion of the substrate.
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-277780
[Problems to be solved by the invention]
However, even with the solving means shown in Patent Document 1, the above-mentioned problems may occur when the substrate is cut, and a more effective solving means has been demanded.
[0012]
The present invention has been devised in view of the above problems, and the purpose thereof is a high-performance thermal head capable of improving the yield of the thermal head by preventing chipping of the glaze layer and peeling of the protective film, An object of the present invention is to provide a manufacturing method thereof and a thermal printer.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The thermal head of the present invention is a thermal head in which a glaze layer, a heating resistor layer, an electrode layer, and a protective layer are sequentially laminated on a substrate, and the thickness of the glaze layer at the end of the substrate is set to a glaze layer in another region. And the end portions of the heating resistor layer and the electrode layer are positioned on the inner side of the end portion of the substrate, and an intermediate layer is provided between the thin glaze layer and the protective layer at the end portion of the substrate. It is characterized by interposing.
[0014]
In the thermal head of the present invention, the intermediate layer of the thermal head has a Vickers hardness Hv smaller than that of the protective layer.
[0015]
Furthermore, the thermal head of the present invention is characterized in that the intermediate layer is an etching resistant layer in the thermal head.
[0016]
The thermal head of the present invention is characterized in that at least Si, O, and N are contained in the intermediate layer and the protective layer in the thermal head.
[0017]
On the other hand, the method for manufacturing a thermal head according to the present invention includes a step of preparing a substrate body having a region from which a substrate is extracted, a glaze layer being deposited on the substrate body, and a glaze at the boundary of the substrate region. A step of making the thickness of the layer thinner than other regions, an intermediate layer, a heating resistor layer, and an electrode layer are sequentially laminated on the glaze layer, and the heating resistor layer and the electrode layer are patterned to form the substrate. A step of exposing the intermediate layer at a boundary portion of the region, a step of depositing a protective layer on the substrate body including the exposed intermediate layer, and cutting the substrate body along the boundary portion of the substrate region And obtaining a thermal head.
[0018]
The method for producing a thermal head of the present invention is characterized in that, in the above production method, the intermediate layer has a Vickers hardness Hv smaller than that of the protective layer.
[0019]
Furthermore, the manufacturing method of the thermal head of the present invention is characterized in that the heating resistor layer and the electrode layer are removed using an etching technique in the manufacturing method.
[0020]
The method for producing a thermal head of the present invention is characterized in that in the above production method, the intermediate layer is an etching resistant layer.
[0021]
Furthermore, the manufacturing method of the thermal head of the present invention is characterized in that at least Si, O, and N are contained in the intermediate layer and the protective layer in the manufacturing method.
[0022]
A thermal printer according to the present invention includes the above-described thermal head, a transport unit that transports a recording medium to the thermal head, and a drive unit that drives the thermal head.
[0023]
According to the present invention, the thickness of the glaze layer is reduced at the edge of the substrate, i.e., the cut portion of the substrate body, and the heating resistor layer and the electrode layer are removed at the edge of the substrate, the cut portion of the substrate body, In addition, since the intermediate layer is interposed between the protective layer and the glaze layer having a thin thickness at the substrate edge and the cut portion of the substrate body, the chipping of the glaze layer can be prevented well, and the intermediate layer The formation of large depressions on the surface of the glaze layer can be prevented and the protective layer can be firmly attached, and the yield of the thermal head and thermal printer can be improved.
[0024]
The intermediate layer preferably has a Vickers hardness Hv smaller than that of the protective layer. In this case, the intermediate layer serves as a cushion, and the chipping of the glaze layer can be more effectively prevented.
[0025]
Further, according to the present invention, the heating resistor layer and the electrode layer are not present at the substrate end and the cut portion of the substrate body, and the heating resistor layer and the electrode layer end are satisfactorily covered with the protective layer. Therefore, the heating resistor layer and the electrode layer are not exposed to the outside air and corroded, and the peeling of these layers from the heating resistor layer and the electrode layer can be well prevented.
[0026]
Further, according to the present invention, by containing at least Si, O, and N in the intermediate layer and the protective layer, the same material is included in both the intermediate layer and the protective layer, thereby improving the adhesion between the two. The adhesion of the protective layer can be further increased.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0028]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a thermal head according to an embodiment of the present invention. The thermal head shown in FIG. 1 includes an intermediate layer 3, a heating resistor layer 4, and an electrode layer 5 on a glaze layer 2 provided on a substrate 1. The protective layer 6 is sequentially laminated.
[0029]
The substrate 1 is formed in a rectangular shape from various materials such as alumina ceramics, single crystal silicon, Fe—Ni alloy, etc., and has a glaze layer 2, an intermediate layer 3, a heating resistor layer 4, an electrode on its upper surface. The layer 5, the protective layer 6, and the like are deposited, and the upper surface functions as a support base material that supports the glaze layer 2, the heating resistor layer 4, the electrode layer 5, the protective layer 6, and the like.
[0030]
Further, the glaze layer 2 deposited on the upper surface of the substrate 1 is disposed in a strip shape on the base layer portion 2a along one side of the substrate, and a base layer portion 2a deposited on the substantially entire surface of the substrate with a uniform thickness. The base layer portion 2a has a thickness near the end portion B of the substrate 1 (region from 1.3 mm to 1.7 mm away from the end portion of the substrate). It is getting thinner. Specifically, for example, the thickness of the base layer portion 2a is set to 50 μm to 250 μm, the thickness of the base layer portion 2a in the vicinity B of the substrate end is set to 50 μm to 250 μm, and the maximum thickness of the convex portion 2b is set to 20 μm to 80 μm.
[0031]
Since the glaze layer 2 is formed of, for example, glass having a thermal conductivity of 0.7 W / m · K to 1.0 W / m · K, the heat generation formed in the heating resistor layer 4 therein. The action of accumulating a part of the heat of the resistor 4a to maintain a good thermal response of the thermal head, specifically, the temperature of the heating resistor 4a is raised to a predetermined temperature required for printing in a short time. Acts as a heat storage layer.
[0032]
Further, an intermediate layer 3, a heating resistor layer 4 and an electrode layer 5 are sequentially deposited on the glaze layer 2, and the end of the intermediate layer 3 is located up to the end of the substrate, and the heating resistor layer 4 and The end of the electrode layer 5 is located inward of the substrate end by a predetermined distance (1.8 mm to 2.0 mm), and the heating resistor layer 4 and the electrode layer 5 are not present at the end of the substrate. ing.
[0033]
The intermediate layer 3 is mainly composed of a SiN-based or SiON-based material, and has a thickness of 0.1 μm to 1 μm. The intermediate layer 3 becomes a base when the heating resistor layer 4 and the electrode layer 5 are etched. It functions as an etching resistant layer for satisfactorily preventing the surface of the glaze layer 2 from being eroded by etching.
[0034]
Further, since the intermediate layer 3 has a Vickers hardness Hv smaller than that of the protective layer 6 and is softer than that of the protective layer 6, the intermediate layer 3 is used as a cushioning material for preventing excessive stress from being applied to the glaze layer 2 when the substrate 1 is cut. It also has the function of
[0035]
On the other hand, among the heating resistor layer 4 and the electrode layer 5 deposited on the intermediate layer 3, the electrode layer 5 located near the top of the convex portion 2b is provided with a plurality of openings, and is exposed from the openings. The generated heating resistor layer 4 is a heating resistor 4a.
[0036]
The heating resistors 4a are linearly arranged along the top of the convex portion 2b with a density of, for example, 600 dpi (dot per inch), and the heating resistor layer 4 has an electric resistance such as TaSiO, TiSiO, or TiCSiO. Because it is made of material, Joule heat is generated when electric power is supplied from the outside through the electrode layers 5 connected to both ends of the material, and a print is formed on the thermal paper or the ink ribbon ink is melted. It generates heat at a temperature necessary for the heat treatment, for example, a temperature of 150 ° C. to 400 ° C.
[0037]
The electrode layer 5 deposited on the heating resistor layer 4 functions as a power supply wiring for supplying predetermined power to the heating resistor 4a, and is made of a metal such as aluminum (Al) or copper (Cu). It is formed in a predetermined pattern by the material.
[0038]
A protective layer 6 is deposited on the intermediate layer 3, the heating resistor layer 4, and the electrode layer 5, and the heating resistor layer 4 and the electrode layer 5 are covered with the protective layer 6.
[0039]
The protective layer 6 is mainly composed of an inorganic material having excellent wear resistance such as silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon oxide (SiO 2 ), sialon (Si—Al—O—N), and the like. The layer 4, the electrode layer 5, and the like are protected from wear due to sliding contact of the recording medium and corrosion due to contact with moisture contained in the atmosphere.
[0040]
Further, as described above, since the heating resistor layer 4 and the electrode layer 5 do not exist at the end portion of the substrate 1, the protective layer 6 and the glaze layer 2 pass through the intermediate layer 3 in the vicinity of the end portion of the substrate 1. Will be attached. For this reason, the adhesiveness in the board | substrate edge part of the protective layer 6 becomes high compared with the case where the protective layer 6 is directly apply | coated on the glaze layer 2, and peeling of the protective layer 6 is prevented favorably.
[0041]
Further, if the intermediate layer 3 and the protective layer 6 are formed of the same material, the adhesiveness between the two becomes high, and the protective layer 6 can be more effectively prevented from peeling off.
[0042]
Further, the heating resistor layer 4 and the electrode layer 5 are not present at the end of the substrate, and the end surfaces of the heating resistor layer 4 and the electrode layer 5 are satisfactorily covered with the protective layer 6. The layer 4 and the electrode layer 5 are not exposed to the outside air and corroded, and the layering of the heating resistor layer 4 and the electrode layer 5 as a starting point can be well prevented.
[0043]
In the thermal printer in which the above-described thermal head is incorporated, as shown in FIG. 2, the driving means C for driving the thermal head T and the conveying means for conveying the recording medium onto the heating resistor 4 of the thermal head T. A platen roller 10 and a transport roller 11 are arranged.
[0044]
The driving means C includes a driver IC in which shift registers, latches, switching transistors, and the like are integrated at a high density, a control circuit that supplies a control signal such as a strobe signal and a latch signal to the driver IC, and the driver based on the control signal. The energization to the heating resistor 4 is controlled by switching on and off the switching transistor in the IC.
[0045]
On the other hand, the platen roller 10 as a conveying means is a cylindrical member in which butadiene rubber or the like is wound around the outer periphery of a shaft core made of a metal such as SUS to a thickness of about 3 mm to 15 mm. The recording medium is conveyed in a direction (arrow direction in the drawing) orthogonal to the arrangement of the heating resistors 4a while being rotatably supported on 4a and pressing the recording medium against the heating resistors 4a.
[0046]
The outer periphery of the transport roller 11 is formed of metal, rubber, or the like, and is arranged separately from the thermal head T on the upstream side and the downstream side in the transport direction of the recording medium. The platen roller 10 supports the running of the recording medium.
[0047]
At the same time, a plurality of heating resistors 4a are selectively joule-heated as the driving means C is driven, and a predetermined print is formed by conducting these heats to the recording medium.
[0048]
Next, the manufacturing method of the thermal head of the present embodiment described above will be described in detail with reference to FIG.
[0049]
(1) First, a substrate body A from which one or a plurality of substrate regions (a plurality in the present embodiment) can be extracted is prepared, and a groove 9 is formed on the lower surface of the substrate body A located at the boundary of the substrate regions. (FIG. 3A).
[0050]
When the substrate body A is made of alumina ceramics, for example, an appropriate organic solvent / solvent is added to and mixed with ceramic raw material powders such as alumina, silica, magnesia, etc. to form a slurry, and this is made into a conventionally known doctor blade method. A ceramic green sheet is obtained by adopting a calender roll method or the like, and thereafter, the ceramic green sheet is punched into a rectangular shape and then fired at a high temperature.
[0051]
Further, the groove 9 provided in the substrate element A is for facilitating the cutting of the substrate element A with a cutting means such as a diamond cutter. The thickness of the substrate element A is 33 by a knife cutter or a laser. % To 67% deep.
[0052]
(2) Next, the glaze layer 2 is formed on the substrate body A (FIG. 3B).
The glaze layer 2 is obtained by printing and applying a predetermined glass paste obtained by adding and mixing an appropriate organic solvent to the glass powder on the substrate body A by conventional well-known screen printing or the like. It is formed by processing into a predetermined pattern by a method or a sandblast method and baking at a high temperature (850 ° C. to 950 ° C.).
[0053]
At this time, the glaze layer 2 has a thickness of the vicinity B of the substrate region of the substrate body (region from the boundary of the substrate region to a position spaced inward by a predetermined interval (eg, 1.3 mm to 1.7 mm)). It is important to make it thinner.
[0054]
(3) Subsequently, the intermediate layer 3, the heating resistor layer 4 and the electrode layer 5 are sequentially deposited and formed on each substrate region of the substrate body A (FIG. 3C).
[0055]
The intermediate layer 3, the heating resistor layer 4 and the electrode layer 5 are made of, for example, a conventionally known thin film forming technique such as a sputtering method or a vapor deposition method, so that a SiON based inorganic film, a TaSiO based resistive film, Al, etc. A metal film is sequentially laminated, and the resistance film and the metal film are formed into a predetermined pattern by employing a conventionally known photolithography technique and etching technique.
[0056]
At this time, the heat-generating resistor layer 4 and the electrode layer 5 after patterning are spaced apart from each other in the vicinity of the boundary of the substrate region of the substrate body A (inward from the boundary of the substrate region by a predetermined interval (eg, 1.8 mm to 2.0 mm)) It is important to etch away the heating resistor layer 4 and the electrode layer 5 from the region up to the position).
[0057]
Further, in the etching removal step, the intermediate layer 3 functions as an etching resistant layer, so that it is well prevented that the underlying glaze layer 2 is greatly eroded and large depressions are formed on the surface of the glaze layer 2. Thus, the adhesion with the protective layer 6 deposited can be increased.
[0058]
The thickness of the intermediate layer 3 is preferably set to 0.1 μm to 1 μm, the heating resistor layer 4 is set to 0.015 μm to 0.02 μm, and the electrode layer 5 is preferably set to 0.9 μm to 1.2 μm.
[0059]
(4) Then, the protective layer 6 is attached to the substrate body A, and then the substrate body A is cut along the boundary of the substrate region to obtain a thermal head.
[0060]
The protective layer 6 employs a conventionally well-known thin film forming technique such as a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, sputtering, etc., and silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon oxide (SiO 2 ), sialon (Si—Al—O). It is formed by depositing an inorganic material such as -N) on the intermediate layer 3 or the electrode layer 5 to a thickness of 5 to 10 µm.
[0061]
The substrate body A is cut by a chocolate break method in which the substrate body A is divided by applying mechanical stress to the substrate body A and starting from the groove 9 provided at the boundary of each substrate region. Alternatively, it may be cut out with a diamond cutter or the like.
[0062]
At this time, even if a large stress is applied during the cutting of the substrate body A, the thickness of the glaze layer 2 is thin at the cut portion of the substrate body A, and the protective layer 6 and the glaze layer 2 are soft intermediate layers. Therefore, the occurrence of chipping in the glaze layer 2 can be satisfactorily prevented, and the yield of the thermal head and the thermal printer can be improved.
[0063]
The intermediate layer 3 preferably has a Vickers hardness Hv smaller than that of the protective layer 6. In this case, the intermediate layer 3 serves as a cushion, and the chipping of the glaze layer 2 can be more effectively prevented.
[0064]
The intermediate layer 3 preferably has a Vickers hardness Hv smaller than that of the protective layer 6 by 100 or more. In this case, the function of the intermediate layer 3 as a cushioning material is extremely good. As an example of making the intermediate layer 3 smaller than the protective layer 6 with respect to the Vickers hardness Hv, for example, the intermediate layer 3 and the protective layer 6 are formed of Si, O, N, and the composition of these atoms is changed to Si in the intermediate layer 3. : Sample of 55 atomic%, O: 15 atomic%, N: 30 atomic%, Si: 50 atomic%, O: 10 atomic%, N: 40 atomic% in the protective layer 6 is considered. When the Vickers hardness was measured using a Vickers hardness tester, the Vickers hardness Hv of the intermediate layer 3 was 1581, and the Vickers hardness Hv of the protective layer 6 was 1712.
[0065]
Further, due to the presence of the intermediate layer 3, the surface of the glaze layer 2 that is the base does not form large depressions that are likely to occur during the formation of the heating resistor layer 4 and the electrode layer 5, so that the protective layer 6 is firmly covered with the base. Even if a large stress is applied when the substrate body A is cut, it is possible to satisfactorily prevent the protective layer 6 from being easily peeled off.
[0066]
Furthermore, if both the intermediate layer 3 and the protective layer 6 are made of the same material, for example, all of Si, O, and N are contained, the familiarity between the two becomes good. The adhesion strength of the protective layer 6 can be further increased.
[0067]
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various change and improvement are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.
[0068]
For example, in the above-described embodiment, a case where one thermal head is obtained from a single substrate element A has been described. Instead, a plurality of thermal heads are obtained from a single substrate element A. Therefore, when the upper surface of the substrate body A is divided into substrate regions, a plurality of substrate regions may be provided.
[0069]
In the above-described embodiment, the groove 9 is provided on the lower surface side of the substrate body A at the cut portion of the substrate body A. However, the groove 9 is not necessarily provided. In addition, the timing of providing the groove 9 may be any time before the substrate body A is cut, but it is easier to handle before the glaze layer 2 or the like is deposited on the upper surface of the substrate body A. From this point, it is preferable.
[0070]
【The invention's effect】
According to the present invention, the thickness of the glaze layer is reduced at the edge of the substrate, i.e., the cut portion of the substrate body, and the heating resistor layer and the electrode layer are removed at the edge of the substrate, the cut portion of the substrate body, In addition, since the intermediate layer is interposed between the protective layer and the glaze layer having a thin thickness at the substrate edge and the cut portion of the substrate body, the chipping of the glaze layer can be prevented well, and the intermediate layer The formation of large depressions on the surface of the glaze layer can be prevented and the protective layer can be firmly attached, and the yield of the thermal head and thermal printer can be improved.
[0071]
The intermediate layer preferably has a Vickers hardness Hv smaller than that of the protective layer. In this case, the intermediate layer serves as a cushion, and the chipping of the glaze layer can be more effectively prevented.
[0072]
Further, according to the present invention, the heating resistor layer and the electrode layer are not present at the substrate end and the cut portion of the substrate body, and the heating resistor layer and the electrode layer end are satisfactorily covered with the protective layer. Therefore, the heating resistor layer and the electrode layer are not exposed to the outside air and corroded, and the peeling of these layers from the heating resistor layer and the electrode layer can be well prevented.
[0073]
Further, according to the present invention, by containing at least Si, O, and N in the intermediate layer and the protective layer, the same material is included in both the intermediate layer and the protective layer, thereby improving the adhesion between the two. The adhesion of the protective layer can be further increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a thermal head according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of a thermal printer configured by incorporating the thermal head of FIG. 1;
FIGS. 3A to 3D are cross-sectional views of steps for explaining a method of manufacturing the thermal head of FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional thermal head.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate 2 ... Glaze layer 2a ... Base layer part 2b ... Convex part 3 ... Intermediate layer 4 ... Heating resistor layer 4a ... Heating resistor 5 ... Electrode Layer 6 ... Protective layer 9 ... Groove 10 ... Platen roller 11 ... Conveying roller A ... Substrate body
