JP2006001017A - サーマルヘッドの製造方法およびサーマルヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】スティッキングの発生を抑制し、印字の質の向上を図ることが可能なサーマルヘッドを、製造コストの上昇を抑制するとともに効率よく製造する。
【解決手段】基板１上に、発熱抵抗体５と、この発熱抵抗体５に通電を行なうための電極３と、発熱抵抗体５を少なくとも覆うようにその上層に形成された保護層６とを有し、保護層６は、下層側の第１保護層６Ａと、上層側の第２保護層６Ｂとによって形成されているサーマルヘッドＡの製造方法であって、第１保護層６Ａは、第１の焼成温度によって非晶質ガラスを焼成することによって形成するとともに、第２保護層６Ｂは、第２の焼成温度によって結晶化ガラスを焼成することによって形成し、上記第２の焼成温度は、第２保護層６Ｂを形成するための結晶化ガラスの軟化点に対し、２０℃低い温度から５０℃高い温度範囲内である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、サーマルプリンタの構成部品として用いられるサーマルヘッドの製造方法およびサーマルヘッドに関する。

サーマルヘッドの従来例としては、図６に示すものがある。図示されたサーマルヘッドＢは、絶縁性の基板９１上に、ガラスなどからなるグレーズ層９２が形成され、このグレーズ層９２上に電極９３および発熱抵抗体９５が形成されている。発熱抵抗体９５と電極９３を覆うように、非晶質ガラスを印刷・焼成することによって保護層９６が形成されている。発熱抵抗体９５に対向する位置にはプラテンローラＰが設けられている。印字処理の際には、印字媒体の一例である感熱記録紙ＳをプラテンローラＰによって保護層９６に押圧した状態で、感熱記録紙Ｓを副走査方向に移動させつつ、発熱抵抗体９５において発熱した熱が保護層９６を通じて感熱記録紙Ｓに伝達して発色することにより、印字がなされる。

ところで、サーマルヘッドを用いた印字処理においては、いわゆるスティッキングと呼ばれる現象が起こる場合がある。スティッキングとは、感熱記録紙が保護層の表面に貼り付いて、感熱記録紙の送りが不規則になる現象である。そして、このスティッキングに起因して、感熱記録紙に白筋が発生するなどの印字不良となる場合がある。スティッキングを解消するためには、感熱記録紙と保護層との摺動による摩擦抵抗を低減できるように、保護層の表面が平滑であることが好ましいとされていた。非晶質ガラスは表面の平滑性に優れているため、上記従来のサーマルヘッドＢのように保護層に非晶質ガラスを用いると、スティッキングの抑制には好適であるとされていた。

従来のサーマルヘッドの他の例としては、保護層が、種類の異なる層を重ねた２層構造で構成されたものもあり、たとえば２層のうちの下層は耐摩耗性に優れた結晶化ガラスにより形成され、上層は非晶質ガラスにより形成されたものが知られている（たとえば、特許文献１を参照）。このような構成によれば、保護層の表面を平滑に維持するとともに、保護層全体を非晶質ガラスで構成する場合と比較すると、保護層の耐摩耗性を向上させることができる。

ところが、上述のように保護層の表面を平滑にしても、スティッキングが発生する場合があった。保護層の表面が平滑であれば、印字処理を行なわない状態においては、保護層の表面の摩擦係数を小さくすることができる。しかし、印字処理を行なう際には、感熱記録紙が保護層に押圧されながら搬送されるため、保護層に対する感熱記録紙の密着力が高められている。また、発熱抵抗体において発熱した熱によって保護層あるいは感熱記録紙の成分が軟化する場合には、密着力がさらに高められることになる。このようなことから、感熱記録紙が保護層の表面から離れにくくなり、スティッキングが発生しやすくなると考えられる。スティッキングを抑制する手段としては、感熱記録紙を保護層に押し付ける力を低減するといった手段も考えられるが、このような手段によると、感熱記録紙に対する熱伝達が十分に行なわれずに、印字の質が低下するといった不具合を招くことになる。

特開昭６３−７４６５８号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、スティッキングの発生を抑制し、印字の質の向上を図ることが可能なサーマルヘッドを、製造コストの上昇を抑制するとともに効率よく製造することを課題としている。

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明の第１の側面によって提供されるサーマルヘッドの製造方法は、基板上に、発熱抵抗体と、この発熱抵抗体に通電を行なうための電極と、上記発熱抵抗体を少なくとも覆うようにその上層に形成された保護層とを有し、上記保護層は、下層側の第１保護層と、上層側の第２保護層とによって形成されているサーマルヘッドの製造方法であって、上記第１保護層は、第１の焼成温度によって非晶質ガラスを焼成することによって形成するとともに、上記第２保護層は、第２の焼成温度によって結晶化ガラスを焼成することによって形成し、上記第２の焼成温度は、上記第２保護層を形成するための結晶化ガラスの軟化点に対し、２０℃低い温度から５０℃高い温度範囲内であることを特徴としている。

このような製造方法によれば、保護層の上層側である第２保護層を多孔質状に形成することができる。すると、第２保護層の表面は凹凸状に形成されるため、感熱記録紙と第２保護層との密着力が低下し、その結果、スティッキングの発生を抑制することができる。すなわち、上述したように、従来においては、感熱記録紙と保護層との摺動による摩擦抵抗を低減するために、保護層の表面は平滑であることが好ましいとされていた。しかし、保護層の表面が平滑である場合においてもスティッキングが発生していた。そこで、従来とは逆に保護層の表面を凹凸状に形成し、印字処理時における感熱記録紙と保護層との接触面積が小さくなるようにしたところ、スティッキングの発生が抑制されることが判明した。本発明によれば、第２保護層に結晶化ガラスを用い、軟化点より５０℃高い温度以下で焼成することにより、ガラスの流動が結晶成分によって抑制され、第２保護層が多孔質状に形成されたサーマルヘッドを製造することができる。これにより、第２保護層の表面を凹凸状に形成するために第２保護層の焼成後において別途表面処理工程などの別工程を追加する必要がなく、従来と同様の工程により本発明に係るサーマルヘッドを得ることができる。したがって、製造コストの上昇を抑制しつつ、スティッキングの発生を抑制することが可能となる。また、第１保護層は、非晶質ガラスで構成されているため封止性に優れており、発熱抵抗体や電極を保護するという本来の機能を適切に発揮することができる。なお、本発明によって製造されたサーマルヘッドを用いて印字処理を行なう際においては、スティッキング対策としてたとえば感熱記録紙を保護層に押し付ける力を低減するといった手段を講じる必要がないため、印字の質の向上を図ることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１保護層を形成するための非晶質ガラスの軟化点は、上記第２の焼成温度よりも５０℃低い温度以下である。このような製造方法によれば、第２保護層を焼成する際に第１保護層が十分に軟化するため、第１保護層と第２保護層との密着性を向上させることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１保護層を形成するための非晶質ガラスの軟化点は、上記第２保護層を形成するための結晶化ガラスの軟化点よりも５０℃低い温度以下である。このような製造方法によれば、第２の焼成温度を第２保護層の軟化点近傍の温度以下に設定しても、第２保護層を焼成する際に第１保護層を十分に軟化させることができる。したがって、第２の焼成温度を低く設定することにより製造コストを抑制しつつ、上述したように第１保護層と第２保護層との密着性を向上させることが可能となる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第２の焼成温度は、上記第１の焼成温度と略同一である。このような製造方法によれば、保護層を形成するのに際して焼成温度を変更する必要がないため、サーマルヘッドの生産性が向上する。

本発明の第２の側面においては、本発明の第１の側面に係る方法によって製造されたことを特徴とする、サーマルヘッドが提供される。このような構成によれば、本発明に係るサーマルヘッドは先に説明した方法によって製造されているので、本発明の第１の側面に係るサーマルヘッドの製造方法の効果を享受できる。

本発明のその他の特徴および利点については、以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１および図２は、本発明に係るサーマルヘッドの一例を示している。本実施形態のサーマルヘッドＡは、基板１、グレーズ層２、共通電極３、複数の個別電極４、発熱抵抗体５、および保護層６を備えている。なお、図１においては保護層６の記載を省略している。

基板１は、絶縁性を有しており、たとえばアルミナセラミック製である。グレーズ層２は、蓄熱層としての役割および共通電極３や個別電極４などが形成される表面を滑らかにしてその接着力を高める役割などを果たす部分であり、ガラスペーストの印刷・焼成によって基板１の表面の略全体にわたって形成されている。共通電極３は、櫛歯状に突出する複数の延出部３ａを有している。複数の個別電極４は、隣接する延出部３ａどうしの間にその一端部が入り込むように配列して設けられている。各個別電極４の他端部は、ボンディング用パッド４ａとされており、これらの各ボンディング用パッド４ａはそれぞれ、図外の駆動ＩＣの出力パッドに対して導通状態とされている。共通電極３および個別電極４は、たとえばレジネート金ペーストを印刷・焼成することにより形成されたものである。発熱抵抗体５は、複数の延出部３ａと複数の個別電極４とを一連に跨ぐようにして基板１の一定方向に延びた一定幅の帯状に設けられており、たとえば酸化ルテニウムペーストを印刷・焼成することによって形成されている。図外の駆動ＩＣによって個別電極４に選択的に通電がなされると、発熱抵抗体５のうち互いに隣接する延出部３ａによって挟まれた領域５０（たとえば同図のクロスハッチングで示した部分）が発熱して１つの発熱ドットを形成するように構成されている。保護層６は、共通電極３、個別電極４および発熱抵抗体５の表面を覆うように設けられ、非晶質ガラスからなる第１保護層６Ａと、結晶化ガラスからなる第２保護層６Ｂとによって構成された２層構造である。第２保護層６Ｂは、第１保護層６Ａを覆うように形成された多孔質層である。

次に、本発明に係るサーマルヘッドの製造方法の一例を図３〜図５を参照して説明する。

まず、グレーズ層２、共通電極３、個別電極４および発熱抵抗体５が形成された基板１を準備する。図３は、基板１上にグレーズ層２、共通電極３、個別電極４および発熱抵抗体５が形成された状態を示す要部断面図である。

次いで、図４に示すように、共通電極３、個別電極４および発熱抵抗体５を覆うように第１保護層６Ａを形成する。第１保護層６Ａは、ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、ＰｂＯを主成分とする非晶質ガラスのペーストを印刷・焼成することによって形成される。上記非晶質ガラスの軟化点は、６８０℃である。第１保護層６Ａを形成するための焼成温度（以下、「第１の焼成温度」という）は、７６０℃である。第１の焼成温度（７６０℃）は、上記非晶質ガラスの軟化点（６８０℃）よりも８０℃高い温度であるため、焼成時には上記非晶質ガラスの粘度が小さくなり、その流動性が十分に大きくなる。その結果、上記非晶質ガラスに内在していた気泡は消失し、封止性に優れた第１保護層６Ａが形成される。

次いで、図５に示すように、第１保護層６Ａ上に第２保護層６Ｂを形成する。第２保護層６Ｂは、ＳｉＯ₂、ＺｎＯ、ＣａＯを主成分とする結晶化ガラスのペーストを印刷・焼成することによって形成される。上記結晶化ガラスの軟化点は、７８５℃である。第２保護層６Ｂを形成するための焼成温度（以下、「第２の焼成温度」という）は、７６０℃である。第２保護層６Ｂは、結晶化ガラスで構成されており、第２の焼成温度（７６０℃）は、上記結晶化ガラスの軟化点（７８５℃）近傍の温度である。焼成時には、結晶成分によって上記結晶化ガラスの流動が抑制されるため、上記結晶化ガラスに内在していた気泡は残存し、これが空隙部となる。その結果、第２保護層６Ｂは、多数の空隙部を有する多孔質状となる。また、第１保護層６Ａを形成するための非晶質ガラスの軟化点（６８０℃）は、第２の焼成温度（７６０℃）よりも８０℃低い温度であるため、第２保護層６Ｂを焼成する際に、第１保護層６Ａが十分に軟化して第２保護層６Ｂとの密着性が向上する。また、本実施形態によれば、第１の焼成温度と第２の焼成温度が略同一であるため、第１保護層６Ａおよび第２保護層６Ｂを形成するのに際して焼成温度を変更する必要がない。

このような実施形態によれば、サーマルヘッドＡの第２保護層６Ｂは多孔質状に形成され、第２保護層６Ｂの表面は凹凸状である。そのため、サーマルヘッドＡを用いて感熱記録紙に印字処理を行なう際には、スティッキングの発生が抑制される。第２保護層６Ｂは多孔質状であるため、印字処理の際に感熱記録紙との摺接により若干摩耗したとしても、第２保護層６Ｂの表面は凹凸状を呈しており、スティッキングの抑制効果を適切に維持することができる。また、第２保護層６Ｂの表面を凹凸状に形成するためにたとえばサンドブラスト処理などの別工程を追加する必要がなく、従来と同様の工程によりサーマルヘッドＡを得ることができる。したがって、上記実施形態によれば、製造コストの上昇を抑制しつつスティッキングの発生を抑制することができる。また、印字処理の際に、感熱記録紙を保護層６に押し付ける力を低減する必要がなく、印字の質の向上を図ることができる。

上記実施形態のように、第２の焼成温度が第２保護層６Ｂを形成するための結晶化ガラスの軟化点に対して２０℃低い温度から５０℃高い温度範囲内である場合、第２保護層６Ｂの焼成時には、結晶成分によってガラス全体の流動は抑制されるものの、上記結晶化ガラスの粘度は小さくなる。これにより、第２保護層６Ｂは、空隙部の大きさや層全体における空隙部の分布がより均一な多孔質状として形成され、スティッキングの発生をより効果的に抑制することができる。

上記実施形態のように、第１保護層６Ａを形成するための非晶質ガラスの軟化点が第２の焼成温度よりも５０℃低い温度以下であれば、第２保護層６Ｂを焼成する際に第１保護層６Ａが十分に軟化するため、第１保護層６Ａと第２保護層６Ｂとの密着性が向上する。そのため、印字処理の際に第２保護層６Ｂが第１保護層６Ａから剥離するといった不具合が抑制され、ひいてはサーマルヘッドＡの耐久性が向上する。

上記実施形態のように、第１保護層６Ａを形成するための非晶質ガラスの軟化点が第２保護層６Ｂを形成するための結晶化ガラスの軟化点よりも５０℃低い温度以下であれば、第２の焼成温度を第２保護層６Ｂの軟化点近傍の温度以下に設定しても、第２保護層６Ｂを焼成する際に第１保護層６Ａを十分に軟化させることができる。したがって、第２の焼成温度を低く設定することにより製造コストを抑制しつつ、第１保護層６Ａと第２保護層６Ｂとの密着性を向上させることが可能となる。

上記実施形態によれば、第１の焼成温度と第２の焼成温度が略同一であるため、製造工程における温度管理が簡素化され、その結果、サーマルヘッドＡの生産性が向上する。

本発明は、上記した実施形態の内容に限定されない。本発明に係るサーマルヘッドの製造方法は、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々に変更することが可能である。たとえば、第１保護層を形成するための非晶質ガラスや第２保護層を形成するための結晶化ガラスとしては、上記実施形態に示した組成成分や物性値以外のものを選択することもできる。また、第１および第２の焼成温度についても、選択される非晶質ガラスや結晶化ガラスに対応するように適宜変更することができる。

本発明に係るサーマルヘッドの各部の具体的な構成は、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々に設計変更自在である。たとえば、グレーズ層の形態は、上記実施形態において示した平面状の形態のほか、隆起した部分を有する形態であってもよい。また、薄膜型や厚膜型といったサーマルヘッドの種類も問うものではない。

本発明に係るサーマルヘッドの一例を示す要部概略平面図である。 図１のII −II断面図である。 本発明に係るサーマルヘッドを製造する方法の一例を示す要部断面図である。 本発明に係るサーマルヘッドを製造する方法の一例を示す要部断面図である。 本発明に係るサーマルヘッドを製造する方法の一例を示す要部断面図である。 従来のサーマルヘッドを示す要部断面図である。

符号の説明

Ａ サーマルヘッド
１ 基板
３ 共通電極
４ 個別電極
５ 発熱抵抗体
６ 保護層
６Ａ 第１保護層
６Ｂ 第２保護層

Claims (5)

1. 基板上に、発熱抵抗体と、この発熱抵抗体に通電を行なうための電極と、上記発熱抵抗体を少なくとも覆うようにその上層に形成された保護層とを有し、上記保護層は、下層側の第１保護層と、上層側の第２保護層とによって形成されているサーマルヘッドの製造方法であって、
   上記第１保護層は、第１の焼成温度によって非晶質ガラスを焼成することによって形成するとともに、
   上記第２保護層は、第２の焼成温度によって結晶化ガラスを焼成することによって形成し、
   上記第２の焼成温度は、上記第２保護層を形成するための結晶化ガラスの軟化点に対し、２０℃低い温度から５０℃高い温度範囲内であることを特徴とする、サーマルヘッドの製造方法。
2. 上記第１保護層を形成するための非晶質ガラスの軟化点は、上記第２の焼成温度よりも５０℃低い温度以下である、請求項１に記載のサーマルヘッドの製造方法。
3. 上記第１保護層を形成するための非晶質ガラスの軟化点は、上記第２保護層を形成するための結晶化ガラスの軟化点よりも５０℃低い温度以下である、請求項２に記載のサーマルヘッドの製造方法。
4. 上記第２の焼成温度は、上記第１の焼成温度と略同一である、請求項２または３に記載のサーマルヘッドの製造方法。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の方法によって製造されたことを特徴とする、サーマルヘッド。

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