JP2006001016A - 厚膜サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 複雑な製造工程を必要とすることもなく、しかも、高い断熱性と高い放熱性が得られ、低エネルギでの良好な印字かつ高速な印字を行うことができるサーマルヘッドを提供する。
【解決手段】 基板上に個別電極および共通電極を形成し、これら個別電極の先端部及び共通電極の先端が櫛歯状に交互に噛み合うように配置され、この上に発熱抵抗体を一列状に形成してなる厚膜サーマルヘッドにおいて、個別電極および共通電極をパターニング形成する際に、前記各発熱抵抗体層下の一部に電極をいったん犠牲層として残し、発熱抵抗体層を形成した後に、この犠牲層をエッチング除去して発熱抵抗体下に空間層を形成するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、サーマルプリンタに使用される厚膜サーマルヘッドに係り、特に携帯型プリンタに使用される電池駆動を行う場合等において非常に効果が高い高効率の厚膜サーマルヘッドに関する。

一般に厚膜サーマルヘッドは、図３に示すように、アルミナセラミックスなどからなる基板上にガラスなどからなる蓄熱層を敷設したもの（たとえばグレーズドアルミナセラミックス基板）に、金などによって電極配線された後、発熱抵抗体を一列状に形成し、さらに銀などからなる材料によって共通電極部の抵抗値の低減を図り、発熱抵抗体層およびその周辺に位置する電極に保護膜層を被覆して構成される。そして、このように作製されたサーマルヘッドの発熱抵抗体を選択的に発熱させることにより、感熱記録媒体へ伝熱させて記録を行うようになっている。

このような厚膜サーマルヘッドにおいては、上記電極の配線は、個別電極側と共通電極側とが櫛歯状に交互に噛み合っている構造を呈しているのが普通である（たとえば特許文献１）。
特開平３−２７５３６６号公報（第３頁、第１図）

サーマルプリンタにおいて、近年携帯用途を中心とした、電池による駆動を行うようにした省電力型のものが普及しつつある。この省電力型のラインサーマルヘッドにおいては、蓄熱層や基板などを通しての放熱をできるだけ防止して、サーマルヘッドを構成する各発熱抵抗体層への印加電圧が低電圧であっても駆動できたり、低消費電力でも良好な記録ができるようにする必要がある。しかしながら、蓄熱層が従来のガラス等からなる場合、その熱伝導率が1[Ｗ／ｍ・Ｋ]に近い値であるため、基板側にかなりの熱が逃げてしまうという問題があった。実際に、全発熱量のおよそ１／２から２／３は基板側に放熱されてしまっていると言われている。

前記課題を解決するために、基板上に個別電極および共通電極を形成し、これら個別電極の先端部及び共通電極の先端が櫛歯状に交互に噛み合うように配置され、この上に発熱抵抗体を一列状に形成してなる厚膜サーマルヘッドにおいて、個別電極および共通電極をパターニング形成する際に、前記各発熱抵抗体層下の一部に電極をいったん犠牲層として残し、発熱抵抗体層を形成した後に、この犠牲層をエッチング除去して発熱抵抗体下に空間層を形成するようにした。

本発明によれば、蓄熱層へ熱が逃げにくいため、従来のサーマルヘッドの印字エネルギよりも非常に小さな印加量によっても、従来と同等の発熱温度が得られることになるため、大変効率の良いサーマルヘッドを提供することができる。

かつ、発熱抵抗体層の下に空間層が存在するような構造にした場合、この部分には空気が存在することになるが、空気は熱拡散率が高いため、放熱時間の立下りの特性も良く成り、高速用途にも優れた効果がある。

しかも、従来の厚膜サーマルヘッドと比べて製造工程がさほど変わらないため、本発明と同様の構造を構成する他のサーマルヘッドの発明と比べて、製造コストを大幅に抑えることができる。

[実施例]
以下、本発明による厚膜サーマルヘッドの製造方法の一例を詳述する。

図１は、本発明に係るサーマルヘッドの発熱体部上面図と断面図である。図１において、基板１は、サーマルヘッドで一般的に用いられるアルミナセラミックス基板またはガラス基板等である。アルミナセラミックス基板を使用する場合、基板上には発熱したサーマルヘッドの熱量を基板に放出させにくくするためのガラス等の蓄熱層２が形成されなければならない。

蓄熱層２上には、発熱抵抗体層６へ給電するための個別電極４および共通電極５が形成される。これら両者の電極は蓄熱層２上に金ペーストを印刷・焼成して膜を形成した後、これにフォトリソグラフィ技術を適用して、エッチングにより配線パターンの形成が行なわれる。エッチングは、一例として、ヨウ素とヨウ化アンモニウムをエチルアルコールと水に溶解した混合液による化学反応によって行なうことができる。

個別電極４および共通電極５は先端部が延伸し、交互に噛み合うように櫛歯状に配列される。両者の厚さは約１〜２μｍ程度であり、それぞれはたとえば8dots/mmのサーマルヘッドの場合、0.125mmのピッチで配置される。

共通電極５は、金等のみの１〜２μｍでは電圧降下等の問題があるため、銀やパラジウム、白金等を印刷で厚く形成する工程を追加することによって、抵抗値の低減を図る必要がある。なお、本工程は、後の発熱抵抗体層形成後に行なっても良い。

個別電極４および共通電極５の両電極先端の櫛歯状に交互に噛み合っている部分には、帯状の発熱抵抗体層６が形成される。この発熱抵抗体層６は、酸化ルテニウム等の抵抗成分を含む抵抗体ペーストをスクリーン印刷またはディスペンス方式で印刷し、これを焼成してなるものであり、その厚さは抵抗値の大きさによって異なるため、３〜１０μｍ程度である。

個別電極４および共通電極５、発熱抵抗体層６は、耐酸化や耐磨耗の目的のため保護膜層７により被覆され、絶縁かつ保護される。この保護膜層７は、非晶質ガラスペーストを印刷し、これを焼成してなるものである。

本発明による厚膜サーマルヘッドは、保護膜層７形成前に、発熱抵抗体層６下に空間層を形成する工程を設ける。金電極のパターン形成時、図２に示すとおり、櫛歯状に交互に噛み合う部分の間に金電極パターンが残るように形成しておく。発熱抵抗体層６形成後に、個別電極４および共通電極５のパターン部分をマスキングして発熱抵抗体層６の下に位置する部分の金のエッチングを行なうと、空間層３を形成することが可能である。

金等による個別電極４および共通電極５の厚みは、空間層の厚みに等しくなるので、厚い方が望ましく、５μｍほどあるのが理想であるが、１μｍ程度でも本発明の効果は期待できる。

また、電極の形成においては、微細パターンを形成するために、有機成分に金属を含有させたペーストで印刷・焼成を行なうのが近年一般的になっている。しかしながら、この材料では、１度の印刷・焼成で所望の膜厚を確保することは困難であり、複数回の工程を繰り返さなければならない。よって、電極材料を複数回行なううちの何回かにおいて、エッチング速度の早い材料を重ねて形成することにより、犠牲層のエッチングを行ないやすくすることが可能である。具体的には、最上層または最下層にエッチングされ易い材料を選択すると、エッチング反応においてエッチング液の侵食が行なわれやすくなり、空間層の形成の進行が早くなるので、生産性が向上する。

従来のサーマルヘッドでは直接蓄熱層２に熱が逃げてしまっていたが、本発明によるサーマルヘッドは、発熱抵抗体６下に空間層３が形成されるため、非常に高い蓄熱効果が期待でき、低消費電力でも駆動可能な高効率厚膜サーマルヘッドを供給することが可能となる。

本発明に係るサーマルヘッドの発熱体部上面図と断面図である。 本発明に係るサーマルヘッドにおける製造過程を示す発熱体部上面図と断面図である。 従来の厚膜サーマルヘッドの上面図と断面図である。

符号の説明

１ 基板
２ 蓄熱層
３ 空間層（犠牲層）
４ 個別電極
５ 共通電極
６ 発熱抵抗体層
７ 保護膜層

Claims (2)

1. 基板上に蓄熱層を形成し、この蓄熱層上に個別電極及び共通電極を形成し、これら個別電極の先端部及び共通電極の先端部が櫛歯状に配置され、その上に帯状の発熱抵抗体層を形成し、この発熱抵抗体層と前記個別電極及び共通電極とを保護膜層で被覆してなる厚膜サーマルヘッドにおいて、前記発熱抵抗体層下の一部に空間層を形成したことを特徴とする厚膜サーマルヘッド。
2. 前記発熱抵抗体層下の空間層は、個別電極及び共通電極を櫛歯状に形成する際いったん犠牲層として残し、発熱抵抗体層を形成した後にこの犠牲層をエッチング除去することによって形成したことを特徴とするサーマルヘッド。

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