JP2019098667A - サーマルプリントヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 放熱性を向上させることが可能なサーマルプリントヘッドを提供する。【解決手段】 ｚ方向を向く主面１１を有する基板１０と、主面１１に積層されたグレーズ層２０と、グレーズ層２０の上に配置された電極３０と、主走査方向に配列され、かつ各々が電極３０に導通する複数の発熱部を含む抵抗体４０と、を備え、基板１０の主成分は、窒化アルミニウムであり、グレーズ層２０は、主面１１を覆う第１層２１と、第１層２１を覆い、かつ電極３０が配置される第２層と、を有し、第１層２１の構成材料は、半結晶化ガラスであり、第２層２２の構成材料は、非晶質ガラスである。【選択図】 図６

Description

本発明は、サーマルプリントヘッドに関する。

サーマルプリントヘッドは、感熱紙などの記録媒体に印字するサーマルプリンタの主たる構成要素である。特許文献１には、従来のサーマルプリントヘッドの一例が開示されている。同文献に開示されているサーマルプリントヘッドは、絶縁性基板と、絶縁性基板の上を覆うグレーズ層と、グレーズ層の上に配置された電極と、電極に導通し、かつ主走査方向に配列された複数の発熱部（発熱抵抗体を構成）とを備える。電極を介した通電により複数の発熱部が選択的に発熱することによって、記録媒体にドット印字がされる。

近年では、高速印字が可能なサーマルプリントヘッドが要求されている。高速印字を可能とするためには、通電により温度が上昇した複数の発熱部の温度を、より速やかに下げる必要がある。また、複数の発熱部において温度が上昇した状態が継続すると、にじみなどが発生し、印字品質が低下する。複数の発熱部の温度を、より速やかに下げるためには、複数の発熱部から発せられた熱を効率よく外部に放出させる必要がある。

特開平１０−１６２６８号公報

本発明は上述の事情に鑑み、放熱性を向上させ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。

本発明によれば、厚さ方向を向く主面を有する基板と、前記主面に積層されたグレーズ層と、前記グレーズ層の上に配置された電極と、主走査方向に配列され、かつ各々が前記電極に導通する複数の発熱部を含む抵抗体と、を備え、前記基板の主成分は、窒化アルミニウムであり、前記グレーズ層は、前記主面を覆う第１層と、前記第１層を覆い、かつ前記電極が配置される第２層と、を有し、前記第１層の構成材料は、半結晶化ガラスであり、前記第２層の構成材料は、非晶質ガラスであることを特徴とするサーマルプリントヘッドが提供される。

本発明の実施において好ましくは、前記第１層の内部には、複数の気泡が形成されている。

本発明の実施において好ましくは、複数の前記気泡は、前記主面と前記第１層との境界近傍に位置する。

本発明の実施において好ましくは、複数の前記発熱部は、前記グレーズ層に接している。

本発明の実施において好ましくは、複数の前記気泡は、主走査方向および副走査方向において一様に分布している。

本発明の実施において好ましくは、前記基板の厚さ方向視において、複数の前記気泡の一部が前記発熱部に重なっている。

本発明の実施において好ましくは、複数の前記気泡の最大直径は、前記第１層の厚さの半分以下である。

本発明の実施において好ましくは、前記第１層のガラス転移点は、前記第２層のガラス転移点よりも高い。

本発明の実施において好ましくは、前記第１層の成分は、酸化ホウ素を含む。

本発明の実施において好ましくは、前記第２層の厚さは、前記第１層の厚さと同一である。

本発明の実施において好ましくは、前記第２層の厚さは、前記第１層の厚さよりも小である。

本発明の実施において好ましくは、前記グレーズ層は、前記主面の全体を覆っている。

本発明の実施において好ましくは、前記電極は、共通電極および複数の個別電極を有し、前記共通電極は、前記抵抗体とは副走査方向に離間し、かつ主走査方向に延びる連結部と、各々が前記連結部から前記抵抗体に向けて延びる複数の第１帯状部と、を有し、各々の前記個別電極は、副走査方向において前記抵抗体に対して前記連結部とは反対側から前記抵抗体に向けて延びる第２帯状部を有し、前記第２帯状部は、主走査方向において隣り合う２つの前記第１帯状部の間に位置する。

本発明の実施において好ましくは、前記抵抗体は、複数の前記第１帯状部および複数の前記第２帯状部の双方に交差している。

本発明の実施において好ましくは、前記第１帯状部および前記第２帯状部は、前記グレーズ層と前記抵抗体との間に挟まれた区間を有する。

本発明の実施において好ましくは、前記グレーズ層に接し、かつ前記電極の一部および前記抵抗体を覆う保護層をさらに備える。

本発明にかかるサーマルプリントヘッドによれば、放熱性を向上させることが可能となる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面に基づき以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明の一実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの平面図である。 図１に示すサーマルプリントヘッドの底面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 図１に示すサーマルプリントヘッドの部分拡大平面図（保護層を透過）である。 図４の部分拡大図（抵抗体周辺）である。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。 図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。 図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。 図１に示すサーマルプリントヘッドの変形例の断面図である。 図１に示すサーマルプリントヘッドの部分拡大断面図（主走査方向における基板の端部周辺）である。 図１に示すサーマルプリントヘッドの製造方法を説明する断面図である。 図１に示すサーマルプリントヘッドの製造方法を説明する断面図である。 図１に示すサーマルプリントヘッドの製造方法を説明する断面図である。 図１に示すサーマルプリントヘッドの製造方法を説明する断面図である。 図１に示すサーマルプリントヘッドの製造方法を説明する断面図である。 図１に示すサーマルプリントヘッドの製造方法を説明する断面図である。

本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について、添付図面に基づいて説明する。

図１〜図１０に基づき、本発明の一実施形態にかかるサーマルプリントヘッドＡ１０について説明する。サーマルプリントヘッドＡ１０は、基板１０、グレーズ層２０、電極３０および抵抗体４０を備える。さらに、サーマルプリントヘッドＡ１０は、保護層５０、ワイヤ６０、駆動ＩＣ７１、封止樹脂７２、コネクタ７３および放熱器７４を備える。これらの図のうち、図４は、理解の便宜上、保護層５０を透過している。

これらの図に示すサーマルプリントヘッドＡ１０は、抵抗体４０に含まれる複数の発熱部４１（詳細は後述）を選択的に発熱させることによって、感熱記録紙などの記録媒体８１に印字を施す電子デバイスである。サーマルプリントヘッドＡ１０の構造は、いわゆる平面型であるため、適用される記録媒体８１は、ロール紙など予め曲げられたものに限定される。また、サーマルプリントヘッドＡ１０は、印刷および焼成により抵抗体４０が形成された、いわゆる厚膜型である。

ここで、説明の便宜上、サーマルプリントヘッドＡ１０の主走査方向を「ｘ方向」と呼び、サーマルプリントヘッドＡ１０の副走査方向を「ｙ方向」と呼ぶ。また、基板１０の厚さ方向を「ｚ方向」と呼ぶ。ｚ方向は、ｘ方向およびｙ方向の双方に対して直交している。さらに、以下の説明では、基板１０の厚さ方向視を「平面視」と呼ぶ。

基板１０は、図１および図２に示すように、ｘ方向に延びる帯状とされている。基板１０は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を主成分とするセラミックスである。基板１０の構成材料は、窒化アルミニウム、および合成樹脂バインダなどである。なお、基板１０の構成材料は、これらに加えて遮光材料を含めてもよい。当該遮光材料は、たとえば炭素（Ｃ）である。サーマルプリントヘッドＡ１０では、基板１０の厚さは、０．６ｍｍとされている。また、基板１０の物性値は、熱伝導率が８０〜１８０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱膨張率が４．０〜４．５×１０−６／Ｋである。図３に示すように、基板１０は、ｚ方向において互いに反対側を向く主面１１および裏面１２を有する。

グレーズ層２０は、図６および図７に示すように、基板１０の主面１１に積層されている。サーマルプリントヘッドＡ１０では、グレーズ層２０は、主面１１の全体を覆っている。グレーズ層２０は、第１層２１および第２層２２を有する。グレーズ層２０は、主面１１に対して第１層２１、第２層２２の順に積層された二層構成となっている。グレーズ層２０は、端面２０Ａおよび表面２０Ｂを有する。端面２０Ａは、ｙ方向のうち一方を向く。表面２０Ｂは、ｚ方向において主面１１と同じ側を向く。表面２０Ｂは、第２層２２の一部をなしている。表面２０Ｂと端面２０Ａとの境界付近に位置する端面２０Ａの上端は、曲面となっている。

図６および図７に示すように、第１層２１は、基板１０の主面１１に接し、かつ主面１１の全体を覆っている。第１層２１の構成材料は、半結晶化（準結晶）ガラスである。第１層２１は、白色を呈する。第１層２１の成分は、酸化ホウ素（Ｂ₂Ｏ₃）を含む。第１層２１を構成する半結晶ガラスは、たとえばＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃−ＺｒＯ₂系ガラスである。第１層２１のガラス転移点は、約７４０℃である。サーマルプリントヘッドＡ１０では、第１層２１の厚さＴ１は、３０μｍとされている。

図６および図７に示すように、第１層２１の内部には、複数の第１気泡２１１が形成されている。複数の第１気泡２１１が、本発明にかかる特許請求の範囲に記載の「複数の気泡」に相当する。複数の第１気泡２１１は、基板１０の主面１１と第１層２１との境界近傍に位置する。また、複数の第１気泡２１１は、ｘ方向およびｙ方向において一様に分布している。第１気泡２１１の最大直径は、第１層２１の厚さの半分以下である。サーマルプリントヘッドＡ１０では、複数の第１気泡２１１の最大直径は、１５μｍ以下とされている。図８では、複数の第１気泡２１１の直径Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を示している。直径Ｄ１が複数の第１気泡２１１の最大直径を示しており、直径Ｄ３が複数の第１気泡２１１の最小直径を示している。また、これらの直径の大小関係は、直径Ｄ１、直径Ｄ２、直径Ｄ３の順に小となっている。

図６および図７に示すように、第２層２２は、ｚ方向において基板１０の主面１１と同じ側を向く第１層２１の面に接し、かつ第１層２１の当該面の全体を覆っている。第２層２２の構成材料は、非晶質ガラスである。第２層２２は、透明または白色を呈する。第２層２２を構成する非晶質ガラスは、ＳｉＯ₂−ＢａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｎＯ−ＺｎＯ系ガラスである。第２層２２のガラス転移点は、約６８０℃である。このため、第１層２１のガラス転移点は、第２層２２のガラス転移点よりも高い。第２層２２の厚さＴ２は、第１層２１の厚さＴ１と同一である。サーマルプリントヘッドＡ１０では、第２層２２の厚さＴ２は、３０μｍとされている。なお、図９に示すように、第２層２２の厚さＴ２は、第１層２１の厚さＴ１よりも小とすることができる。図８に示すように、第２層２２の内部には、複数の第２気泡２２１が形成されている。複数の第２気泡２２１の最大直径は、複数の第１気泡２１１の直径Ｄ３よりも極めて小である。複数の第２気泡２２１は、ｘ方向およびｙ方向において一様に分布している。複数の第２気泡２２１の大半は、第２層２２の内部に留まっている。このため、グレーズ層２０の表面２０Ｂは、比較的平滑となっている。

ここで、基板１０と、グレーズ層２０（第１層２１および第２層２２）との熱膨張率について説明する。第１層２１および第２層２２の熱膨張率は、基板１０の熱膨張率よりも高い。また、第１層２１の熱膨張率は、第２層２２の熱膨張率よりも低い。したがって、基板１０およびグレーズ層２０の熱膨張率は、基板１０、第１層２１、第２層２２の順に高くなる。

電極３０は、図４および図５に示すように、グレーズ層２０の上に位置する表面２０Ｂに配置されている。電極３０は、抵抗体４０に通電するための導電経路を形成している。電極３０は、共通電極３１および複数の個別電極３２を有する。共通電極３１は、負極であり、複数の個別電極３２は、正極である。電極３０では、複数の個別電極３２から抵抗体４０を経由して共通電極３１に向けて電流が流れる。電極３０の構成材料の一例として、金（Ａｕ）を主成分とするレジネートペーストが挙げられる。電極３０の厚さは、０．６〜１．２μｍである。

図４および図５に示すように、共通電極３１は、第１連結部３１２および複数の第１帯状部３１１を有する。第１連結部３１２は、抵抗体４０とはｙ方向に離間し、かつｘ方向に延びる帯状である。第１連結部３１２が、本発明にかかる特許請求の範囲に記載の「連結部」に相当する。第１連結部３１２は、ｙ方向における基板１０の一端寄りに配置されている。第１連結部３１２の位置は、電極３０に流れる電流のｙ方向における下流端にあたる。また、複数の第１帯状部３１１は、各々が第１連結部３１２から抵抗体４０に向けて延びる帯状である。複数の第１帯状部３１１は、等間隔となるようにｘ方向に配列されている。各々の第１帯状部３１１は、基部３１１Ａおよび延出部３１１Ｂを有する。基部３１１Ａは、矩形状であり、かつｙ方向における一端が第１連結部３１２につながっている。延出部３１１Ｂは、基部３１１Ａから抵抗体４０に向けて延びている。基部３１１Ａおよび延出部３１１Ｂの幅（ｘ方向における長さ）は、延出部３１１Ｂの幅の方が、基部３１１Ａの幅よりも小である。なお、延出部３１１Ｂの幅は、２５μｍ以下とされている。基部３１１Ａは、ｙ方向において第１連結部３１２と延出部３１１Ｂとの間に挟まれている。

サーマルプリントヘッドＡ１０では、図５に示すように、共通電極３１の第１連結部３１２には、金属薄層３０１が積層されている。金属薄層３０１は、ｘ方向に延びている。金属薄層３０１の構成材料は、銀（Ａｇ）粒子と、ガラスフリットとが含有された導電性ペーストである。金属薄層３０１の電気抵抗率は、電極３０の電気抵抗率よりも低い。このため、第１連結部３１２に流れる電流の一部が金属薄層３０１に流れるため、共通電極３１において電流をより速やかに流下させることができる。

図４および図５に示すように、複数の個別電極３２は、ｙ方向において抵抗体４０に対して共通電極３１の第１連結部３１２とは反対側から抵抗体４０に向けて延びている。複数の個別電極３２は、グレーズ層２０の表面２０Ｂにおいて、各々の駆動ＩＣ７１に対応した束状となって配置されている。複数の個別電極３２は、抵抗体４０において選択された部分に電圧を印加する。複数の個別電極３２は、ｘ方向に配列されている。各々の個別電極３２は、第２帯状部３２１、第２連結部３２２および接続部３２３を有する。

図４および図５に示すように、第２帯状部３２１は、ｙ方向において抵抗体４０に対して共通電極３１の第１連結部３１２とは反対側から、抵抗体４０に向けて延びる帯状である。第２帯状部３２１は、ｘ方向において隣り合う２つの共通電極３１の第１帯状部３１１の間に位置する。第２帯状部３２１は、基部３２１Ａおよび延出部３２１Ｂを有する。基部３２１Ａは、矩形状であり、かつｙ方向における一端が第２連結部３２２につながっている。延出部３２１Ｂは、基部３２１Ａから抵抗体４０に向けて延びている。基部３２１Ａおよび延出部３２１Ｂの幅（ｘ方向における長さ）は、延出部３２１Ｂの幅の方が、基部３２１Ａの幅よりも小である。なお、延出部３２１Ｂの幅は、２５μｍ以下とされている。基部３２１Ａは、ｙ方向において第２連結部３２２と延出部３２１Ｂとの間に挟まれている。

図４に示すように、第２連結部３２２は、第２帯状部３２１からｙ方向において抵抗体４０から遠ざかる側に延びる帯状であり、かつ第２帯状部３２１と接続部３２３とを連結している。第２連結部３２２は、平行部３２２Ａおよび斜行部３２２Ｂを有する。平行部３２２Ａは、一端が接続部３２３につながり、かつｙ方向に沿っている。平行部３２２Ａの幅（ｘ方向における長さ）は、２０μｍ以下とされている。斜行部３２２Ｂは、ｙ方向に対して傾斜している。斜行部３２２Ｂは、ｙ方向において平行部３２２Ａと、第２帯状部３２１の基部３２１Ａとの間に挟まれている。また、図３に示すように、各々の駆動ＩＣ７１に対応して束状に配置された複数の個別電極３２では、ｘ方向における両端での平行部３２２Ａと斜行部３２２Ｂとの境界位置に、ｙ方向に沿ったずれΔＬが生じている。

図４に示すように、接続部３２３は、ｙ方向において第２連結部３２２に対して第２帯状部３２１とは反対側に位置する。接続部３２３は、第２連結部３２２の平行部３２２Ａにつながっている。接続部３２３は、第１接続部３２３Ａおよび第２接続部３２３Ｂを含む。隣り合う２つの第１接続部３２３Ａに挟まれた平行部３２２Ａの幅（ｘ方向における長さ）は、１０μｍ以下とされている。また、第２接続部３２３Ｂは、ｙ方向において第１接続部３２３Ａよりもさらに抵抗体４０から遠ざかる側に位置する。第２接続部３２３Ｂは、隣り合う２つの第１接続部３２３Ａに挟まれた平行部３２２Ａにつながっている。

抵抗体４０は、図４および図５に示すように、ｘ方向に延びる帯状である。抵抗体４０は、複数の第１帯状部３１１（共通電極３１）と、複数の第２帯状部３２１（複数の個別電極３２）との双方に交差している。また、図６および図７に示すように、第１帯状部３１１および第２帯状部３２１は、グレーズ層２０と抵抗体４０との間に挟まれた区間を有する。平面視において、隣り合う第１帯状部３１１の当該区間と、第２帯状部３２１の当該区間との間に挟まれた抵抗体４０の領域が、電極３０により選択的に通電されることによって発熱する発熱部４１とされている。発熱部４１が発熱することによって、図３に示す記録媒体８１にドット印字がされる。抵抗体４０の構成材料は、電極３０の構成材料よりも電気抵抗率が高い。抵抗体４０の構成材料は、たとえば酸化ルテニウム（ＲｕＯ₂）およびガラスフリットが含有された電気抵抗率が比較的高い導電性ペーストである。抵抗体４０の厚さは、４〜６μｍとされている。

図８に示すように、複数の発熱部４１は、グレーズ層２０の表面２０Ｂに接している。また、平面視において、複数の第１気泡２１１の一部が発熱部４１に重なっている。

保護層５０は、図６および図７に示すように、グレーズ層２０の表面２０Ｂに接し、かつ電極３０の一部および抵抗体４０を覆っている。保護層５０は、接続部３２３を含む複数の個別電極３２の領域を露出させている。保護層５０の構成材料は、非晶質ガラスである。図８において示す保護層５０の厚さｔ０（ｚ方向におけるグレーズ層２０の表面２０Ｂから後述する頂面５０Ｂまでの長さ）は、約１０μｍである。保護層５０は、端面５０Ａおよび頂面５０Ｂを有する。端面５０Ａは、ｙ方向のうちグレーズ層２０の端面２０Ａが向く側を向く。頂面５０Ｂは、ｚ方向において基板１０の主面１１と同じ側を向く。頂面５０Ｂと端面５０Ａとの境界付近に位置する端面５０Ａの上端は、曲面となっている。ｚ方向における端面５０Ａの下端は、端面２０Ａと面一である。

図６および図７では、保護層５０の厚さｔ１，ｔ２，ｔ３を示している。厚さｔ１は、ｚ方向における電極３０の上端から保護層５０の頂面５０Ｂまでの長さである。厚さｔ１は、約８μｍである。厚さｔ２は、ｚ方向における抵抗体４０の上端から頂面５０Ｂまでの長さである。厚さｔ２は、約３μｍである。厚さｔ３は、ｚ方向における金属薄層３０１の上端から頂面５０Ｂまでの長さである。厚さｔ３は、約４μｍである。また、図６および図７に示すように、ｚ方向において、電極３０を覆う保護層５０の頂面５０Ｂと、抵抗体４０を覆う保護層５０の頂面５０Ｂとの間に、段差Δｔが形成されている。

駆動ＩＣ７１は、図１および図３に示すように、基板１０の主面１１に搭載され、かつ複数の個別電極３２を選択的に通電させる。これにより、抵抗体４０に含まれる複数の発熱部４１が選択的に発熱する。駆動ＩＣ７１には、複数のパッド（図示略）が設けられている。なお、駆動ＩＣ７１は、ｙ方向において基板１０とは分離され、かつ放熱器７４に支持された配線基板に搭載してもよい。当該配線基板は、たとえばガラスエポキシ樹脂を構成材料とする基材の上に、銅などの金属からなる配線が配置されたものである。

ワイヤ６０は、図３および図４に示すように、駆動ＩＣ７１の各々のパッドと、各々の個別電極３２の接続部３２３とを接続している。これにより、駆動ＩＣ７１は、複数の個別電極３２に導通している。また、ワイヤ６０は、駆動ＩＣ７１の各々のパッドと、基板１０の主面１１に配置された配線（図示略）とを接続している。ワイヤ６０の構成材料は、たとえば金である。

封止樹脂７２は、図１および図３に示すように、駆動ＩＣ７１およびワイヤ６０を覆っている。さらに、封止樹脂７２は、保護層５０から露出している複数の個別電極３２の領域（接続部３２３など）を覆っている。封止樹脂７２の構成材料は、たとえばアンダーフィルの用途にされる、黒色かつ軟質の合成樹脂である。

コネクタ７３は、図１〜図３に示すように、ｙ方向において駆動ＩＣ７１に対して電極３０および抵抗体４０とは反対側に位置する基板１０の端部に設けられている。コネクタ７３は、サーマルプリントヘッドＡ１０をサーマルプリンタに接続するための外部接続端子である。コネクタ７３は、基板１０の主面１１に配置された配線に接続され、かつワイヤ６０および駆動ＩＣ７１を介して複数の個別電極３２に導通している。また、コネクタ７３は、主面１１に配置された配線を介して共通電極３１の第１連結部３１２に導通している。

放熱器７４は、図２および図３に示すように、基板１０の裏面１２に接合材（図示略）を介して接合されている。接合材は、たとえば熱伝導率が比較的高い両面テープである。放熱器７４の構成材料は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）である。

図１０に示すように、ｘ方向における基板１０の両端には、裏面１２につながる切欠面１３が形成されている。切欠面１３は、裏面１２と、ｙｚ面（ｙ方向およびｚ方向に沿った面）との双方に対して傾斜し、かつｙ方向において一様に形成されている。切欠面１３は、サーマルプリントヘッドＡ１０の製造において基板１０を切断するために形成された切り込み溝の痕跡である。当該切り込み溝は、ダイヤモンドカッタなどにより形成される。なお、ｙｚ面に投影した切欠面１３の長さは、１．３〜１．６μｍである。

次に、サーマルプリントヘッドＡ１０の作動について説明する。

図３に示すように、サーマルプリントヘッドＡ１０の複数の発熱部４１は、サーマルプリンタに組み込まれたプラテンローラ８２に対向している。複数の発熱部４１を覆う保護層５０の領域と、プラテンローラ８２との間に、記録媒体８１が挟まれている。サーマルプリンタの使用時では、プラテンローラ８２が回転することにより、記録媒体８１が一定速度で送られる。その際、複数の発熱部４１が選択的に発熱することにより、熱が保護層５０を介して記録媒体８１に伝わり、記録媒体８１に印字が施される。同時に、複数の発熱部４１から発せられた熱は、グレーズ層２０にも伝わる。グレーズ層２０に伝わった熱の一部は、グレーズ層２０に蓄えられ、残りの熱は、基板１０および放熱器７４を介して外部に放出される。

次に、図１１〜図１６に基づき、サーマルプリントヘッドＡ１０の製造方法の一例について説明する。

まず、図１１に示すように、基板１０を用意する。基板１０は、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスである。

次いで、図１２に示すように、基板１０の主面１１に積層される第１層２１を形成する。第１層２１の形成は、半結晶化ガラスのペーストを厚膜印刷した後に、これを焼成することにより行う。半結晶化ガラスの焼成では、焼成炉の温度を半結晶化ガラスの結晶化温度（７９０〜８７０℃）よりも高い温度まで上昇させた後、温度を保持せずに徐々に降下させる。このように形成された第１層２１の内部には、複数の第１気泡２１１が形成される。複数の第１気泡２１１は、主面１１と第１層２１との境界近傍に留まる。複数の第１気泡２１１は、半結晶化ガラスの焼成において、半結晶化ガラスを構成する酸化物（ＳｉＯ₂およびＢ₂Ｏ₃など）の一部が基板１０に含まれる窒化アルミニウムに反応して酸素（Ｏ₂）が熱分解するために発生する。

次いで、図１３に示すように、第１層２１に積層される第２層２２を形成する。第２層２２の形成は、非晶質ガラスのペーストを厚膜印刷した後に、これを焼成することにより行う。非晶質ガラスの焼成では、焼成炉の温度を非晶質ガラスのガラス転移点（約６８０℃）よりも高く、かつ第１層２１を構成する半結晶化ガラスのガラス転移点（約７４０℃）よりも低い温度とする。また、第２層２２の厚さＴ２は、第１層２１の厚さＴ１と同一、または厚さＴ１よりも小とする。このように形成されたグレーズ層２０（第２層２２）の表面２０Ｂは、平滑性が確保されたものとなる。なお、第２層２２の内部には、複数の第２気泡２２１が形成されている。複数の第２気泡２２１は、第２層２２の構成材料である非晶質ガラスに元々取り込まれていた空気に由来する。複数の第２気泡２２１は、複数の第２気泡２２１と比較して微細なものであるため、表面２０Ｂの平滑性に影響を与えない。

次いで、図１４に示すように、グレーズ層２０の表面２０Ｂに配置される電極３０を形成する。電極３０の形成にあたっては、まず、金を主成分とするレジネートペーストを厚膜印刷した後に、これを焼成することにより導電体層を形成する。そして、導電体層にエッチングによるパターニングを施すことにより、電極３０が形成される。電極３０を形成した後、電極３０の一部の領域（共通電極３１の第１連結部３１２）に積層される金属薄層３０１を形成する。金属薄層３０１の形成は、銀粒子と、ガラスフリットとが含有された導電性ペーストを厚膜印刷した後に、これを焼成することにより行う。

次いで、図１４に示すように、電極３０に導通する抵抗体４０を形成する。抵抗体４０の形成は、酸化ルテニウムおよびガラスフリットが含有された電気抵抗率が比較的高い導電性ペーストを厚膜印刷し、これを焼成することにより行う。この後、抵抗体４０の抵抗値を調整するためのトリミングを適宜行う。

次いで、図１５に示すように、グレーズ層２０の表面２０Ｂに接し、かつ電極３０の一部および抵抗体４０を覆う保護層５０を形成する。保護層５０の形成は、非晶質ガラスのペーストを厚膜印刷した後に、これを焼成することにより行う。保護層５０を形成した後、ダイボンディングにより基板１０に駆動ＩＣ７１を搭載し、ワイヤボンディングによりワイヤ６０を形成し、封止樹脂７２を形成する。この後、ｙ方向に沿って基板１０を切断する。最後に、基板１０にコネクタ７３および放熱器７４を取り付けることによって、サーマルプリントヘッドＡ１０が得られる。

次に、サーマルプリントヘッドＡ１０の作用効果について説明する。

サーマルプリントヘッドＡ１０を構成する基板１０の主成分は、窒化アルミニウムである。窒化アルミニウムを主成分とする基板１０の熱伝導率は、８０〜１８０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、サーマルプリントヘッドにおいて一般的に使用されるアルミナを主成分とした基板の熱伝導率（約２０Ｗ／（ｍ・Ｋ））よりも高い。このため、発熱部４１で生じた熱をより速やかに外部に放出することができる。したがって、サーマルプリントヘッドＡ１０によれば、放熱性を向上させることが可能となる。

サーマルプリントヘッドＡ１０の放熱性を向上させることにより、記録媒体８１への印字品質、並びに抵抗体４０の耐久性を向上させることができる。また、複数の発熱部４１の温度分布の偏りが抑制され、記録媒体８１の発色がより均一されたものとなる。

サーマルプリントヘッドＡ１０を構成するグレーズ層２０は、基板１０の主面１１を覆う第１層２１と、第１層２１を覆う第２層２２とを有する。第１層２１の構成材料は、半結晶ガラスであり、第２層２２の構成材料は、非晶質ガラスである。サーマルプリントヘッドＡ１０の製造過程における第１層２１の形成の際、第１層２１が基板１０と反応することにより、複数の第１気泡２１１が第１層２１の内部に発生する。しかし、第１層２１の構成材料が半結晶ガラスであるため、複数の第１気泡２１１は第１層２１の内部に留まる。この状態で第２層２２を形成することにより、複数の第１気泡２１１がグレーズ層２０の表面２０Ｂに浮き上がることを防止できる。したがって、表面２０Ｂは平滑性が確保されたものとなるため、サーマルプリントヘッドＡ１０の製造過程において、オープン不良などの不具合が発生することなく電極３０を形成することができる。

第１層２１の熱膨張率は、それを構成する材料特性から基板１０の熱膨張率よりも高い。このため、基板１０の主面１１と第１層２１との境界において、ｘ方向およびｙ方向に熱ひずみが発生する。サーマルプリントヘッドＡ１０では、複数の第１気泡２１１が当該境界の近傍に位置するため、複数の第１気泡２１１により熱ひずみが緩和される。したがって、複数の第１気泡２１１により主面１１に発生する熱応力を緩和し、当該境界における層間剥離などを防止することができる。また、複数の第１気泡２１１は、ｘ方向およびｙ方向において一様に分布している。これにより、主面１１に発生する熱応力を、複数の第１気泡２１１により偏りなく一様に緩和することができる。

第１層２１のガラス転移点は、第２層２２のガラス転移点よりも高い。このため、第１層２１の熱膨張率は、基板１０の熱膨張率と、第２層２２の熱膨張率との間の値をとる。これにより、基板１０の主面１１を第２層２２が直接覆う構成と比較して、主面１１に発生する熱応力を緩和することができる。また、サーマルプリントヘッドＡ１０の製造過程における第２層２２の形成の際、第２層２２の焼成温度を第１層２１のガラス転移点よりも低い温度とすることができる。これにより、第１層２１の軟化が回避され、グレーズ層２０の表面２０Ｂに凹凸が発生することや、複数の第１気泡２１１が浮き上がることを防止できる。なお、第１層２１の成分に酸化ホウ素が含まれることにより、第１層２１のガラス転移点が第２層２２のガラス転移点よりも高くなる。

さらに、平面視において、複数の第１気泡２１１の一部が発熱部４１に重なっている。これにより、グレーズ層２０の蓄熱機能を適切な状態で維持可能であり、発熱部４１の極度な温度低下を防止できる。

第２層２２の厚さＴ２は、グレーズ層２０の蓄熱機能と、グレーズ層２０の表面２０Ｂの平滑性とが損なわれない範囲内で、第１層２１の厚さＴ１よりも小としてもよい。これにより、サーマルプリントヘッドＡ１０の放熱性を、より向上させることができる。

本発明は、先述した実施形態に限定されるものではない。本発明の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ１０：サーマルプリントヘッド
１０：基板
１１：主面
１２：裏面
１３：切欠面
２０：グレーズ層
２０Ａ：端面
２０Ｂ：表面
２１：第１層
２１１：第１気泡
２２：第２層
２２１：第２気泡
３０：電極
３０１：金属薄層
３１：共通電極
３１１：第１帯状部
３１１Ａ：基部
３１１Ｂ：延出部
３１２：第１連結部
３２：個別電極
３２１：第２帯状部
３２１Ａ：基部
３２１Ｂ：延出部
３２２：第２連結部
３２２Ａ：平行部
３２２Ｂ：斜行部
３２３：接続部
３２３Ａ：第１接続部
３２３Ｂ：第２接続部
４０：抵抗体
４１：発熱部
５０：保護層
５０Ａ：端面
５０Ｂ：頂面
６０：ワイヤ
７１：駆動ＩＣ
７２：封止樹脂
７３：コネクタ
７４：放熱器
８１：記録媒体
８２：プラテンローラ
Ｔ１，Ｔ２：厚さ
ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３：厚さ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３：直径
ΔＬ：ずれ
Δｔ：段差

Claims (16)

1. 厚さ方向を向く主面を有する基板と、
   前記主面に積層されたグレーズ層と、
   前記グレーズ層の上に配置された電極と、
   主走査方向に配列され、かつ各々が前記電極に導通する複数の発熱部を含む抵抗体と、を備え、
   前記基板の主成分は、窒化アルミニウムであり、
   前記グレーズ層は、前記主面を覆う第１層と、前記第１層を覆い、かつ前記電極が配置される第２層と、を有し、
   前記第１層の構成材料は、半結晶化ガラスであり、
   前記第２層の構成材料は、非晶質ガラスであることを特徴とする、サーマルプリントヘッド。
2. 前記第１層の内部には、複数の気泡が形成されている、請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
3. 複数の前記気泡は、前記主面と前記第１層との境界近傍に位置する、請求項２に記載のサーマルプリントヘッド。
4. 複数の前記発熱部は、前記グレーズ層に接している、請求項２または３に記載のサーマルプリントヘッド。
5. 複数の前記気泡は、主走査方向および副走査方向において一様に分布している、請求項４に記載のサーマルプリントヘッド。
6. 前記基板の厚さ方向視において、複数の前記気泡の一部が前記発熱部に重なっている、請求項５に記載のサーマルプリントヘッド。
7. 複数の前記気泡の最大直径は、前記第１層の厚さの半分以下である、請求項２ないし６のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。
8. 前記第１層のガラス転移点は、前記第２層のガラス転移点よりも高い、請求項２ないし７のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。
9. 前記第１層の成分は、酸化ホウ素を含む、請求項８に記載のサーマルプリントヘッド。
10. 前記第２層の厚さは、前記第１層の厚さと同一である、請求項８または９に記載のサーマルプリントヘッド。
11. 前記第２層の厚さは、前記第１層の厚さよりも小である、請求項８または９に記載のサーマルプリントヘッド。
12. 前記グレーズ層は、前記主面の全体を覆っている、請求項２ないし１１のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。
13. 前記電極は、共通電極および複数の個別電極を有し、
    前記共通電極は、前記抵抗体とは副走査方向に離間し、かつ主走査方向に延びる連結部と、各々が前記連結部から前記抵抗体に向けて延びる複数の第１帯状部と、を有し、
    各々の前記個別電極は、副走査方向において前記抵抗体に対して前記連結部とは反対側から前記抵抗体に向けて延びる第２帯状部を有し、
    前記第２帯状部は、主走査方向において隣り合う２つの前記第１帯状部の間に位置する、請求項２ないし１２のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。
14. 前記抵抗体は、複数の前記第１帯状部および複数の前記第２帯状部の双方に交差している、請求項１３に記載のサーマルプリントヘッド。
15. 前記第１帯状部および前記第２帯状部は、前記グレーズ層と前記抵抗体との間に挟まれた区間を有する、請求項１４に記載のサーマルプリントヘッド。
16. 前記グレーズ層に接し、かつ前記電極の一部および前記抵抗体を覆う保護層をさらに備える、請求項２ないし１５のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。

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