JP3476945B2 - サーマルヘッド - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ワードプロセッサやフ
ァクシミリ等のプリンタ機構として組み込まれるサーマ
ルヘッドの改良に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、ワードプロセッサ等のプリンタ機
構として組み込まれるサーマルヘッドは、図２に示す如
く、アルミナセラミックス等からなる電気絶縁性基板１
１上に、窒化タンタル等からなる発熱抵抗体１２と、ア
ルミニウム等からなる一対の導電層１３と、焼成ガラス
からなる保護層１４とを順次、積層した構造を有してお
り、前記一対の導電層１３間に印字信号に基づいて所定
の電力を印加し、発熱抵抗体１２を選択的にジュール発
熱させるとともに、該発熱した熱をプラテンローラ等に
よって押圧される感熱記録紙に伝導させ、感熱記録紙に
所定の印字画像を形成することによってサーマルヘッド
として機能する。 【０００３】また前記保護層１４は、発熱抵抗体１２や
一対の導電層１３を、感熱記録紙の摺接による摩耗や大
気中に含まれる水分等の接触による酸化腐食から保護す
るためのものであり、ＰｂＯ（酸化鉛）、ＳｉＯ2 （酸
化珪素）、Ｂ2 Ｏ3 （酸化硼素）、ＢａＯ（酸化バリウ
ム）、ＣａＯ（酸化カルシウム）等を含む低軟化点ガラ
スをスクリーン印刷等の厚膜手法によって塗布及び焼成
（約５００℃）することにより形成されていた。尚、前
記保護層１４を形成するのに低軟化点ガラスを用いるの
は、ガラスの焼成温度が高すぎると、発熱抵抗体１２等
が熱によって変形する危険性があるからであり、また前
記保護層１４を厚膜手法によって形成するのは、発熱抵
抗体１２上に被着される保護層１４の表面を平坦にな
し、印字に際して感熱記録紙が保護層１４に対して良好
に密着されるようになすためである。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のサーマルヘッドにおいては、保護層１４がガラスを
スクリーン印刷等の厚膜手法によって塗布及び焼成する
ことにより形成されていることから、保護層１４を形成
する際、発熱抵抗体１２上に塗布されたガラスに熱を印
加すると、発熱抵抗体１２と保護層１４との界面で保護
層１４中に含まれている酸素が発熱抵抗体１２側に拡散
し、発熱抵抗体１２が大きく酸化腐食される。この結
果、発熱抵抗体１２の電気抵抗値が大幅に変動し、感熱
記録紙に所定の印字画像を形成することが不可となる欠
点を有している。 【０００５】そこで上記欠点を解消するために、発熱抵
抗体１２と保護層１４との間に、熱が印加されても化学
的安定性を有した無機物材料、例えば、ＳｉＯ2 （酸化
珪素）を介在させ、このＳｉＯ2 によって保護層１４中
の酸素が発熱抵抗体１２中に拡散するのを遮断すること
が考えられる。 【０００６】しかしながら、発熱抵抗体１２と保護層１
４との間にＳｉＯ2 を介在させただけでは、発熱抵抗体
１２の酸化腐食を完全に防止するには至らなかった。 【０００７】即ち、発熱抵抗体１２と保護層１４との間
にＳｉＯ2 を介在させた場合、保護層１４中の酸素が発
熱抵抗体１２中に拡散することは防止されるようになる
ものの、ＳｉＯ2 を構成する酸素が発熱抵抗体１２との
界面付近で少しづつ拡散し、サーマルヘッドの使用が長
期にわたると、発熱抵抗体１２の一部が前記界面付近で
の酸素の拡散によって酸化腐食されてしまい、その結
果、発熱抵抗体１２の電気抵抗値が変化し、感熱記録紙
に印字画像の濃淡むら等が形成される欠点を有してい
た。 【０００８】また発熱抵抗体１２と保護層１４との間
に、酸素を含まない無機物材料、例えば、Ｓｉ3 Ｎ4 を
介在させることも考えられるが、この場合、保護層１４
の形成時に熱が印加されると、Ｓｉ3 Ｎ4 自体が保護層
１４中に含まれている酸素の拡散によって酸化され、そ
の緻密性が低下する。この結果、保護層１４からの酸素
の拡散をＳｉ3 Ｎ4 によって遮断することができなくな
り、上述した従来のサーマルヘッドと同様、感熱記録紙
に所定の印字画像を形成することが不可となっていた。 【０００９】更にこの場合、保護層１４の形成時に熱が
印加されると、保護層１４を形成するガラス中のＰｂＯ
とＳｉ3 Ｎ4 とが一部、化学反応を起こすことによって
窒素の気泡が発生し、この気泡が保護層１４中に残って
しまうと、保護層１４表面に気泡の形状に応じた凸部が
形成され、保護層１４の表面平坦性が大きく損なわれる
こととなる。この結果、感熱記録紙をサーマルヘッドに
良好に密着させることができなくなり、印字画像の濃淡
むら等が形成される欠点が誘発されていた。 【００１０】 【発明の目的】本発明は、上記欠点に鑑み案出されたも
ので、その目的は、長期間にわたり所定の印字画像を形
成することが可能な耐腐食性に優れたサーマルヘッドを
提供することにある。 【００１１】 【課題を解決するための手段】本発明のサーマルヘッド
は、電気絶縁性基板上に発熱抵抗体及び該発熱抵抗体に
接続される導電層を設け、これら発熱抵抗体及び導電層
上に、Ｓｉ3Ｎ4薄膜層、ＳｉＯ2薄膜層、ＰｂＯを含む
低融点ガラスからなる焼成ガラス層を順次、積層すると
ともに、該焼成ガラス層中に低融点ガラスよりも高硬度
で、且つ熱伝導率が前記低融点ガラスと同等もしくはそ
れ以上のＡｌ2Ｏ3から成る無機物粒子を含有させたこと
を特徴とするものである。 【００１２】 【実施例】以下、本発明の実施例を、添付図面に基づい
て詳細に説明する。 【００１３】図１は本発明のサーマルヘッドの一実施例
を示す断面図であり、１は電気絶縁性基板、１ａはグレ
ーズ層、２は発熱抵抗体、３は一対の導電層、４はＳｉ
3 Ｎ4 薄膜層、５はＳｉＯ2 薄膜層、６は焼成ガラス層
である。 【００１４】前記電気絶縁性基板１はアルミナセラミッ
クス等の電気絶縁性材料から成り、その上面で発熱抵抗
体２等を支持する作用を為す。 【００１５】前記電気絶縁性基板１は、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と成すとともにこれを
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形
成し、しかる後、前記セラミックグリーンシートを所定
形状に打ち抜き加工するとともに高温で焼成することに
よって製作される。 【００１６】また前記電気絶縁性基板１の上面には、ガ
ラス等から成るグレーズ層１ａが１５μｍ〜６０μｍの
厚みに被着形成されており、該グレーズ層１ａは発熱抵
抗体２の発する熱を適当な温度となるように蓄積し、サ
ーマルヘッドの熱応答特性を良好に保つ作用を為す。 【００１７】前記グレーズ層１ａは、例えば、高軟化点
ガラスの粉末に適当な有機溶剤、有機樹脂を添加混合し
て得たガラスペーストを電気絶縁性基板１の上面にスク
リーン印刷等によって印刷塗布し、しかる後、これを約
１０００℃〜１２００℃の高温で焼成することによって
電気絶縁性基板１の上面に被着形成される。 【００１８】また前記グレーズ層１ａの上面には、窒化
タンタル等から成る複数個の発熱抵抗体２が被着配列さ
れており、該各発熱抵抗体２の両端には一対の導電層３
が接続されている。 【００１９】前記発熱抵抗体２は例えば窒化タンタル等
から成っており、それ自体が所定の電気抵抗率を有して
いるため、一対の導電層３を介して電力が印加されると
ジュール発熱を起こし、感熱記録紙に印字画像を形成す
るのに必要な所定温度、例えば２００℃乃至３５０℃の
温度に発熱する。 【００２０】また前記発熱抵抗体２の両端に接続される
一対の導電層３はアルミニウム等の金属材料から成って
おり、該一対の導電層３は発熱抵抗体２にジュール発熱
を起こさせるために必要な所定の電力を印加する作用を
為す。 【００２１】前記複数個の発熱抵抗体２及び一対の導電
層３は、従来周知のスパッタリング法及びフォトリソグ
ラフィー技術を採用することによってグレーズ層１ａの
上面に所定パターン、所定厚み（発熱抵抗体２は０．０
１μｍ乃至０．５μｍの厚み、一対の導電層３は０．５
μｍ乃至２．０μｍの厚み）に被着される。 【００２２】前記発熱抵抗体２及び一対の導電層３の上
面にはまた、Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜層４、ＳｉＯ2 薄膜層５、
焼成ガラス層６が順次、積層されており、これらの層に
よって発熱抵抗体２等を大気と遮断している。 【００２３】前記Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜層４は、極めて緻密な
膜質を有しており、酸素を一切含んでいないため、Ｓｉ
3 Ｎ4 薄膜層４中の成分によって発熱抵抗体２が酸化腐
食されることはない。 【００２４】また前記Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜層４上のＳｉＯ2
薄膜層５は、焼成ガラス層６を形成する際に熱が印加さ
れても、化学的に安定な特性を有しているため、Ｓｉ3
Ｎ4薄膜層４中にＳｉＯ2 薄膜層５中の酸素が拡散する
ことは殆どなく、また焼成ガラス層６を形成する際に熱
が印加されても、Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜層４が酸化されて緻密
性を大きく低下することもない。尚、サーマルヘッドの
使用が長期にわたると、ＳｉＯ2 薄膜層５中の酸素がＳ
ｉ3 Ｎ4 薄膜層４中に少し拡散するが、これらの酸素は
Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜層４の表面近傍を若干酸化する程度で、
発熱抵抗体２の電気抵抗値には全く影響を及ぼさない。
よって、Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜層４の酸化防止機能は長期にわ
たり良好に維持されることとなる。 【００２５】前記Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜層４及びＳｉＯ2 薄膜
層５は、スパッタリング法等の薄膜手法を採用すること
によって、発熱抵抗体２等の上面に、それぞれ０．１〜
２．０μｍの厚みをもって順次、積層される。 【００２６】また前記ＳｉＯ2 薄膜層５上の焼成ガラス
層６は、ＰｂＯ（酸化鉛）、ＳｉＯ2 （酸化珪素）、Ｂ
ａＯ（酸化バリウム）、Ｂ2 Ｏ3 （酸化硼素）、ＣａＯ
（酸化カルシウム）等をそれぞれ所定の割合で含む低軟
化点ガラスによって形成されており、その内部には前記
低軟化点ガラスよりも高硬度の無機物粒子、例えば、Ａ
ｌ2 Ｏ3 粒子が所定の割合で含有されている。 【００２７】前記焼成ガラス層６は、発熱抵抗体２及び
一対の導電層３を感熱記録紙の摺接による摩耗や大気中
の水分等の接触による腐食から保護する作用を為し、ま
た前記焼成ガラス層６中の無機物粒子は、焼成ガラス層
６の高硬度となすことによってサーマルヘッドの耐摩耗
性を向上させる作用を為す。 【００２８】更に前記無機物粒子の熱伝導率を、焼成ガ
ラス層６の主成分である低融点ガラスと略等しいか、も
しくは、それよりも大きくなしておけば、発熱抵抗体２
から感熱記録紙に伝導しようとする熱が無機物粒子によ
って遮断されることはなく、サーマルヘッドの熱効率を
向上させることができる。従って無機物粒子の熱伝導率
を、焼成ガラス層６の主成分である低融点ガラスと略等
しいか、もしくは、それよりも大きくなしておくことが
好ましい。 【００２９】尚、前記焼成ガラス層６は、先ず、ＰｂＯ
を７０重量％、ＳｉＯ2 を１５重量％、ＢａＯ、Ｂ2 Ｏ
3 、ＣａＯを各５重量％ずつ含有する低軟化点ガラス
（軟化点：約４５０℃）の粉末に適当な有機溶媒、溶剤
を添加混合してガラスペーストを作製するとともに、こ
れに所定量のアルミナ粒子（粒径：約１μｍ）を添加し
たものを発熱抵抗体２及び一対の導電層３が被着された
電気絶縁性基板１上にスクリーン印刷法等の厚膜手法を
採用し、例えば、約４μｍの厚みに塗布するとともに、
これを約５００℃の温度で焼成することによって形成さ
れる。 【００３０】このとき、焼成ガラス層６中に含まれてい
るＰｂＯとＳｉ3 Ｎ4 薄膜層４との間にはＳｉＯ2 薄膜
層５が介在されており、この両者間で気泡（窒素）の発
生を伴う化学反応が起こることはないため、焼成ガラス
層６の表面平坦性は高く、印字に際して感熱記録紙をサ
ーマルヘッドに良好に密着させることができる。これに
よって感熱記録紙に鮮明な印字画像を形成することが可
能となる。 【００３１】また上述のように、発熱抵抗体２上に、Ｓ
ｉＯ2 薄膜層５、Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜層４、焼成ガラス層６
を順次、積層した構造になしておけば、Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜
層４とＳｉＯ2 薄膜層５との間には、各層間の物理吸着
力に加え、幾分かの化学吸着力が作用して強固に接合さ
れ、またＳｉＯ2 薄膜層５と焼成ガラス層６も、焼成ガ
ラス層６中に含まれているＳｉＯ2 によって強固に接合
されることから、発熱抵抗体３上に積層される各層間の
密着性はいずれも極めて高く、これらの各層に熱パルス
が繰り返し印加されても、各層間で容易に剥離が生じる
ことはない。 【００３２】かくして上述したサーマルヘッドは、一対
の導電層３間に印字信号に基づいて所定の電力を印加
し、発熱抵抗体２を選択的にジュール発熱させるととも
に、該発熱した熱をプラテンローラ等によって押圧され
る感熱記録紙に伝導させ、感熱記録紙に所定の印字画像
を形成することによってサーマルヘッドとして機能す
る。 【００３３】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
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、改良等が可能であり、例えば上記実施例のサー
マルヘッドにおいて、焼成ガラス層６上にビッカース硬
度が１０００ｋｇ／ｍｍ2 以上の硬質材料、例えば、窒
化珪素、炭化珪素、サイアロン等からなる耐摩耗層を例
えば、３μｍの厚みに被着させておいても良く、この場
合、上記実施例と同様の効果を奏するのに加え、サーマ
ルヘッドの耐摩耗性がより一層向上する。 【００３４】 【発明の効果】本発明によれば、焼成ガラス層を形成す
る際、焼成ガラス層中の酸素が発熱抵抗体に接触しよう
とするのがＳｉＯ2 薄膜層及びＳｉ3 Ｎ4 薄膜層によっ
て有効に遮断され、また前記Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜層はそれ自
体、酸素を含んでいないので、サーマルヘッドを長期に
わたり使用しても、発熱抵抗体の電気抵抗値が大きく変
化することはなく、感熱記録紙に長期間にわたり濃度む
らの無い良好な印字画像を形成することができる。 【００３５】また本発明によれば、前記ＳｉＯ2 薄膜層
は、焼成ガラス層を形成する際の高温下でも化学的に安
定な特性を有しているため、ＳｉＯ2 薄膜層中の酸素が
Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜層中に拡散することは殆どなく、Ｓｉ3
Ｎ4 薄膜層の緻密性は高く保たれ、Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜層の
酸化防止機能は良好に維持される。 【００３６】更に本発明によれば、焼成ガラス層に含ま
れているＰｂＯとＳｉ3Ｎ4薄膜層とはＳｉＯ2薄膜層に
よって遮断されており、Ｓｉ3Ｎ4薄膜層と焼成ガラス層
との間で気泡の発生を伴う化学反応が起こることはない
ため、焼成ガラス層の表面平坦性は高く保たれ、印字に
際して感熱記録紙をサーマルヘッドに良好に密着させる
ことができる。また更に本発明によれば、前記焼成ガラ
ス層中に、その内部の低融点ガラスよりも高硬度で、且
つ熱伝導率が前記低融点ガラスと略等しいか、もしく
は、それよりも大きなＡｌ2Ｏ3から成る無機物粒子を含
有させたことから、焼成ガラス層を高硬度になすことに
よってサーマルヘッドの耐磨耗性を向上させることがで
きる上に、発熱抵抗体からの熱が無機物粒子によって遮
断されることなく良好に感熱記録紙に伝導するようにな
り、サーマルヘッドの熱効率を高く維持することができ
る。
ァクシミリ等のプリンタ機構として組み込まれるサーマ
ルヘッドの改良に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、ワードプロセッサ等のプリンタ機
構として組み込まれるサーマルヘッドは、図２に示す如
く、アルミナセラミックス等からなる電気絶縁性基板１
１上に、窒化タンタル等からなる発熱抵抗体１２と、ア
ルミニウム等からなる一対の導電層１３と、焼成ガラス
からなる保護層１４とを順次、積層した構造を有してお
り、前記一対の導電層１３間に印字信号に基づいて所定
の電力を印加し、発熱抵抗体１２を選択的にジュール発
熱させるとともに、該発熱した熱をプラテンローラ等に
よって押圧される感熱記録紙に伝導させ、感熱記録紙に
所定の印字画像を形成することによってサーマルヘッド
として機能する。 【０００３】また前記保護層１４は、発熱抵抗体１２や
一対の導電層１３を、感熱記録紙の摺接による摩耗や大
気中に含まれる水分等の接触による酸化腐食から保護す
るためのものであり、ＰｂＯ（酸化鉛）、ＳｉＯ2 （酸
化珪素）、Ｂ2 Ｏ3 （酸化硼素）、ＢａＯ（酸化バリウ
ム）、ＣａＯ（酸化カルシウム）等を含む低軟化点ガラ
スをスクリーン印刷等の厚膜手法によって塗布及び焼成
（約５００℃）することにより形成されていた。尚、前
記保護層１４を形成するのに低軟化点ガラスを用いるの
は、ガラスの焼成温度が高すぎると、発熱抵抗体１２等
が熱によって変形する危険性があるからであり、また前
記保護層１４を厚膜手法によって形成するのは、発熱抵
抗体１２上に被着される保護層１４の表面を平坦にな
し、印字に際して感熱記録紙が保護層１４に対して良好
に密着されるようになすためである。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のサーマルヘッドにおいては、保護層１４がガラスを
スクリーン印刷等の厚膜手法によって塗布及び焼成する
ことにより形成されていることから、保護層１４を形成
する際、発熱抵抗体１２上に塗布されたガラスに熱を印
加すると、発熱抵抗体１２と保護層１４との界面で保護
層１４中に含まれている酸素が発熱抵抗体１２側に拡散
し、発熱抵抗体１２が大きく酸化腐食される。この結
果、発熱抵抗体１２の電気抵抗値が大幅に変動し、感熱
記録紙に所定の印字画像を形成することが不可となる欠
点を有している。 【０００５】そこで上記欠点を解消するために、発熱抵
抗体１２と保護層１４との間に、熱が印加されても化学
的安定性を有した無機物材料、例えば、ＳｉＯ2 （酸化
珪素）を介在させ、このＳｉＯ2 によって保護層１４中
の酸素が発熱抵抗体１２中に拡散するのを遮断すること
が考えられる。 【０００６】しかしながら、発熱抵抗体１２と保護層１
４との間にＳｉＯ2 を介在させただけでは、発熱抵抗体
１２の酸化腐食を完全に防止するには至らなかった。 【０００７】即ち、発熱抵抗体１２と保護層１４との間
にＳｉＯ2 を介在させた場合、保護層１４中の酸素が発
熱抵抗体１２中に拡散することは防止されるようになる
ものの、ＳｉＯ2 を構成する酸素が発熱抵抗体１２との
界面付近で少しづつ拡散し、サーマルヘッドの使用が長
期にわたると、発熱抵抗体１２の一部が前記界面付近で
の酸素の拡散によって酸化腐食されてしまい、その結
果、発熱抵抗体１２の電気抵抗値が変化し、感熱記録紙
に印字画像の濃淡むら等が形成される欠点を有してい
た。 【０００８】また発熱抵抗体１２と保護層１４との間
に、酸素を含まない無機物材料、例えば、Ｓｉ3 Ｎ4 を
介在させることも考えられるが、この場合、保護層１４
の形成時に熱が印加されると、Ｓｉ3 Ｎ4 自体が保護層
１４中に含まれている酸素の拡散によって酸化され、そ
の緻密性が低下する。この結果、保護層１４からの酸素
の拡散をＳｉ3 Ｎ4 によって遮断することができなくな
り、上述した従来のサーマルヘッドと同様、感熱記録紙
に所定の印字画像を形成することが不可となっていた。 【０００９】更にこの場合、保護層１４の形成時に熱が
印加されると、保護層１４を形成するガラス中のＰｂＯ
とＳｉ3 Ｎ4 とが一部、化学反応を起こすことによって
窒素の気泡が発生し、この気泡が保護層１４中に残って
しまうと、保護層１４表面に気泡の形状に応じた凸部が
形成され、保護層１４の表面平坦性が大きく損なわれる
こととなる。この結果、感熱記録紙をサーマルヘッドに
良好に密着させることができなくなり、印字画像の濃淡
むら等が形成される欠点が誘発されていた。 【００１０】 【発明の目的】本発明は、上記欠点に鑑み案出されたも
ので、その目的は、長期間にわたり所定の印字画像を形
成することが可能な耐腐食性に優れたサーマルヘッドを
提供することにある。 【００１１】 【課題を解決するための手段】本発明のサーマルヘッド
は、電気絶縁性基板上に発熱抵抗体及び該発熱抵抗体に
接続される導電層を設け、これら発熱抵抗体及び導電層
上に、Ｓｉ3Ｎ4薄膜層、ＳｉＯ2薄膜層、ＰｂＯを含む
低融点ガラスからなる焼成ガラス層を順次、積層すると
ともに、該焼成ガラス層中に低融点ガラスよりも高硬度
で、且つ熱伝導率が前記低融点ガラスと同等もしくはそ
れ以上のＡｌ2Ｏ3から成る無機物粒子を含有させたこと
を特徴とするものである。 【００１２】 【実施例】以下、本発明の実施例を、添付図面に基づい
て詳細に説明する。 【００１３】図１は本発明のサーマルヘッドの一実施例
を示す断面図であり、１は電気絶縁性基板、１ａはグレ
ーズ層、２は発熱抵抗体、３は一対の導電層、４はＳｉ
3 Ｎ4 薄膜層、５はＳｉＯ2 薄膜層、６は焼成ガラス層
である。 【００１４】前記電気絶縁性基板１はアルミナセラミッ
クス等の電気絶縁性材料から成り、その上面で発熱抵抗
体２等を支持する作用を為す。 【００１５】前記電気絶縁性基板１は、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と成すとともにこれを
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形
成し、しかる後、前記セラミックグリーンシートを所定
形状に打ち抜き加工するとともに高温で焼成することに
よって製作される。 【００１６】また前記電気絶縁性基板１の上面には、ガ
ラス等から成るグレーズ層１ａが１５μｍ〜６０μｍの
厚みに被着形成されており、該グレーズ層１ａは発熱抵
抗体２の発する熱を適当な温度となるように蓄積し、サ
ーマルヘッドの熱応答特性を良好に保つ作用を為す。 【００１７】前記グレーズ層１ａは、例えば、高軟化点
ガラスの粉末に適当な有機溶剤、有機樹脂を添加混合し
て得たガラスペーストを電気絶縁性基板１の上面にスク
リーン印刷等によって印刷塗布し、しかる後、これを約
１０００℃〜１２００℃の高温で焼成することによって
電気絶縁性基板１の上面に被着形成される。 【００１８】また前記グレーズ層１ａの上面には、窒化
タンタル等から成る複数個の発熱抵抗体２が被着配列さ
れており、該各発熱抵抗体２の両端には一対の導電層３
が接続されている。 【００１９】前記発熱抵抗体２は例えば窒化タンタル等
から成っており、それ自体が所定の電気抵抗率を有して
いるため、一対の導電層３を介して電力が印加されると
ジュール発熱を起こし、感熱記録紙に印字画像を形成す
るのに必要な所定温度、例えば２００℃乃至３５０℃の
温度に発熱する。 【００２０】また前記発熱抵抗体２の両端に接続される
一対の導電層３はアルミニウム等の金属材料から成って
おり、該一対の導電層３は発熱抵抗体２にジュール発熱
を起こさせるために必要な所定の電力を印加する作用を
為す。 【００２１】前記複数個の発熱抵抗体２及び一対の導電
層３は、従来周知のスパッタリング法及びフォトリソグ
ラフィー技術を採用することによってグレーズ層１ａの
上面に所定パターン、所定厚み（発熱抵抗体２は０．０
１μｍ乃至０．５μｍの厚み、一対の導電層３は０．５
μｍ乃至２．０μｍの厚み）に被着される。 【００２２】前記発熱抵抗体２及び一対の導電層３の上
面にはまた、Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜層４、ＳｉＯ2 薄膜層５、
焼成ガラス層６が順次、積層されており、これらの層に
よって発熱抵抗体２等を大気と遮断している。 【００２３】前記Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜層４は、極めて緻密な
膜質を有しており、酸素を一切含んでいないため、Ｓｉ
3 Ｎ4 薄膜層４中の成分によって発熱抵抗体２が酸化腐
食されることはない。 【００２４】また前記Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜層４上のＳｉＯ2
薄膜層５は、焼成ガラス層６を形成する際に熱が印加さ
れても、化学的に安定な特性を有しているため、Ｓｉ3
Ｎ4薄膜層４中にＳｉＯ2 薄膜層５中の酸素が拡散する
ことは殆どなく、また焼成ガラス層６を形成する際に熱
が印加されても、Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜層４が酸化されて緻密
性を大きく低下することもない。尚、サーマルヘッドの
使用が長期にわたると、ＳｉＯ2 薄膜層５中の酸素がＳ
ｉ3 Ｎ4 薄膜層４中に少し拡散するが、これらの酸素は
Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜層４の表面近傍を若干酸化する程度で、
発熱抵抗体２の電気抵抗値には全く影響を及ぼさない。
よって、Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜層４の酸化防止機能は長期にわ
たり良好に維持されることとなる。 【００２５】前記Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜層４及びＳｉＯ2 薄膜
層５は、スパッタリング法等の薄膜手法を採用すること
によって、発熱抵抗体２等の上面に、それぞれ０．１〜
２．０μｍの厚みをもって順次、積層される。 【００２６】また前記ＳｉＯ2 薄膜層５上の焼成ガラス
層６は、ＰｂＯ（酸化鉛）、ＳｉＯ2 （酸化珪素）、Ｂ
ａＯ（酸化バリウム）、Ｂ2 Ｏ3 （酸化硼素）、ＣａＯ
（酸化カルシウム）等をそれぞれ所定の割合で含む低軟
化点ガラスによって形成されており、その内部には前記
低軟化点ガラスよりも高硬度の無機物粒子、例えば、Ａ
ｌ2 Ｏ3 粒子が所定の割合で含有されている。 【００２７】前記焼成ガラス層６は、発熱抵抗体２及び
一対の導電層３を感熱記録紙の摺接による摩耗や大気中
の水分等の接触による腐食から保護する作用を為し、ま
た前記焼成ガラス層６中の無機物粒子は、焼成ガラス層
６の高硬度となすことによってサーマルヘッドの耐摩耗
性を向上させる作用を為す。 【００２８】更に前記無機物粒子の熱伝導率を、焼成ガ
ラス層６の主成分である低融点ガラスと略等しいか、も
しくは、それよりも大きくなしておけば、発熱抵抗体２
から感熱記録紙に伝導しようとする熱が無機物粒子によ
って遮断されることはなく、サーマルヘッドの熱効率を
向上させることができる。従って無機物粒子の熱伝導率
を、焼成ガラス層６の主成分である低融点ガラスと略等
しいか、もしくは、それよりも大きくなしておくことが
好ましい。 【００２９】尚、前記焼成ガラス層６は、先ず、ＰｂＯ
を７０重量％、ＳｉＯ2 を１５重量％、ＢａＯ、Ｂ2 Ｏ
3 、ＣａＯを各５重量％ずつ含有する低軟化点ガラス
（軟化点：約４５０℃）の粉末に適当な有機溶媒、溶剤
を添加混合してガラスペーストを作製するとともに、こ
れに所定量のアルミナ粒子（粒径：約１μｍ）を添加し
たものを発熱抵抗体２及び一対の導電層３が被着された
電気絶縁性基板１上にスクリーン印刷法等の厚膜手法を
採用し、例えば、約４μｍの厚みに塗布するとともに、
これを約５００℃の温度で焼成することによって形成さ
れる。 【００３０】このとき、焼成ガラス層６中に含まれてい
るＰｂＯとＳｉ3 Ｎ4 薄膜層４との間にはＳｉＯ2 薄膜
層５が介在されており、この両者間で気泡（窒素）の発
生を伴う化学反応が起こることはないため、焼成ガラス
層６の表面平坦性は高く、印字に際して感熱記録紙をサ
ーマルヘッドに良好に密着させることができる。これに
よって感熱記録紙に鮮明な印字画像を形成することが可
能となる。 【００３１】また上述のように、発熱抵抗体２上に、Ｓ
ｉＯ2 薄膜層５、Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜層４、焼成ガラス層６
を順次、積層した構造になしておけば、Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜
層４とＳｉＯ2 薄膜層５との間には、各層間の物理吸着
力に加え、幾分かの化学吸着力が作用して強固に接合さ
れ、またＳｉＯ2 薄膜層５と焼成ガラス層６も、焼成ガ
ラス層６中に含まれているＳｉＯ2 によって強固に接合
されることから、発熱抵抗体３上に積層される各層間の
密着性はいずれも極めて高く、これらの各層に熱パルス
が繰り返し印加されても、各層間で容易に剥離が生じる
ことはない。 【００３２】かくして上述したサーマルヘッドは、一対
の導電層３間に印字信号に基づいて所定の電力を印加
し、発熱抵抗体２を選択的にジュール発熱させるととも
に、該発熱した熱をプラテンローラ等によって押圧され
る感熱記録紙に伝導させ、感熱記録紙に所定の印字画像
を形成することによってサーマルヘッドとして機能す
る。 【００３３】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
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、改良等が可能であり、例えば上記実施例のサー
マルヘッドにおいて、焼成ガラス層６上にビッカース硬
度が１０００ｋｇ／ｍｍ2 以上の硬質材料、例えば、窒
化珪素、炭化珪素、サイアロン等からなる耐摩耗層を例
えば、３μｍの厚みに被着させておいても良く、この場
合、上記実施例と同様の効果を奏するのに加え、サーマ
ルヘッドの耐摩耗性がより一層向上する。 【００３４】 【発明の効果】本発明によれば、焼成ガラス層を形成す
る際、焼成ガラス層中の酸素が発熱抵抗体に接触しよう
とするのがＳｉＯ2 薄膜層及びＳｉ3 Ｎ4 薄膜層によっ
て有効に遮断され、また前記Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜層はそれ自
体、酸素を含んでいないので、サーマルヘッドを長期に
わたり使用しても、発熱抵抗体の電気抵抗値が大きく変
化することはなく、感熱記録紙に長期間にわたり濃度む
らの無い良好な印字画像を形成することができる。 【００３５】また本発明によれば、前記ＳｉＯ2 薄膜層
は、焼成ガラス層を形成する際の高温下でも化学的に安
定な特性を有しているため、ＳｉＯ2 薄膜層中の酸素が
Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜層中に拡散することは殆どなく、Ｓｉ3
Ｎ4 薄膜層の緻密性は高く保たれ、Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜層の
酸化防止機能は良好に維持される。 【００３６】更に本発明によれば、焼成ガラス層に含ま
れているＰｂＯとＳｉ3Ｎ4薄膜層とはＳｉＯ2薄膜層に
よって遮断されており、Ｓｉ3Ｎ4薄膜層と焼成ガラス層
との間で気泡の発生を伴う化学反応が起こることはない
ため、焼成ガラス層の表面平坦性は高く保たれ、印字に
際して感熱記録紙をサーマルヘッドに良好に密着させる
ことができる。また更に本発明によれば、前記焼成ガラ
ス層中に、その内部の低融点ガラスよりも高硬度で、且
つ熱伝導率が前記低融点ガラスと略等しいか、もしく
は、それよりも大きなＡｌ2Ｏ3から成る無機物粒子を含
有させたことから、焼成ガラス層を高硬度になすことに
よってサーマルヘッドの耐磨耗性を向上させることがで
きる上に、発熱抵抗体からの熱が無機物粒子によって遮
断されることなく良好に感熱記録紙に伝導するようにな
り、サーマルヘッドの熱効率を高く維持することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のサーマルヘッドの一実施例を示す断面
図である。 【図２】従来のサーマルヘッドの断面図である。 【符号の説明】 １・・・電気絶縁性基板 ２・・・発熱抵抗体 ３・・・一対の導電層 ４・・・Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜層 ５・・・ＳｉＯ2 薄膜層 ６・・・焼成ガラス層
図である。 【図２】従来のサーマルヘッドの断面図である。 【符号の説明】 １・・・電気絶縁性基板 ２・・・発熱抵抗体 ３・・・一対の導電層 ４・・・Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜層 ５・・・ＳｉＯ2 薄膜層 ６・・・焼成ガラス層
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(56)参考文献 特開 平６−47940（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−292455（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−50628（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−174886（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−169700（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−151359（ＪＰ，Ａ)
実開 平６−45740（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B41J 2/335
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】電気絶縁性基板上に発熱抵抗体及び該発熱
抵抗体に接続される導電層を設け、これら発熱抵抗体及
び導電層上に、Ｓｉ3Ｎ4薄膜層、ＳｉＯ2薄膜層、Ｐｂ
Ｏを含む低融点ガラスからなる焼成ガラス層を順次、積
層するとともに、該焼成ガラス層中に低融点ガラスより
も高硬度で、且つ熱伝導率が前記低融点ガラスと同等も
しくはそれ以上のＡｌ 2 Ｏ 3 から成る無機物粒子を含有さ
せたことを特徴とするサーマルヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1480795A JP3476945B2 (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | サーマルヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1480795A JP3476945B2 (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | サーマルヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08207331A JPH08207331A (ja) | 1996-08-13 |
| JP3476945B2 true JP3476945B2 (ja) | 2003-12-10 |
Family
ID=11871322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1480795A Expired - Fee Related JP3476945B2 (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | サーマルヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3476945B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5944636B2 (ja) * | 2010-08-30 | 2016-07-05 | 京セラ株式会社 | サーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタ |
-
1995
- 1995-01-31 JP JP1480795A patent/JP3476945B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08207331A (ja) | 1996-08-13 |
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