JP4132077B2 - サーマルヘッド及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーマルプリンタやファクシミリに用いられるサーマルヘッドに関する。さらに詳しくは、本発明は、凸状グレーズ層を備えたタイプのサーマルヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーマルヘッドとしては、絶縁基板上に凸レンズ状に盛り上がった凸状グレーズ層を形成し、この凸状グレーズ層の上に発熱抵抗体層を設けた構成のものがすでに公知となっている。凸状グレーズ層は、発熱抵抗体層に対する転写リボンや感熱記録紙の接触性を高めるとともに、発熱部分の蓄熱性を良好とする。かかる構成のサーマルヘッドは、例えば実公平７−２３２６５号公報に開示されている。
【０００３】
説明の便宜上、上記公報に所載のサーマルヘッドの具体的構成について、本願の添付図面における図８を参照しつつ説明する。同図に示すように、公知のサーマルヘッドは、セラミクス製の絶縁基板２１上に非晶質ガラスからなる凸状グレーズ層２２を形成し、同凸状グレーズ層２２の縁部２２ａに、結晶化ガラスからなる電極形成用グレーズ層２３を一部重なるように形成している。そして、この電極形成用グレーズ層２３の上に発熱抵抗体層２５や電極層２４を形成している。
【０００４】
このような構成によれば、凸状グレーズ層２２の縁部２２ａと絶縁基板２１との境界部分に、電極形成用グレーズ層２３が存在するために、この境界部分の段差を小さくすることができる。従って、その上に形成される膜厚の薄い発熱抵抗体層２５や電極層２４が急激な段差に原因して断線状態となったり、あるいは抵抗値不良を生じるといったことを回避することができる。
【０００５】
なお、上記従来のサーマルヘッドでは、凸状グレーズ層２２が非晶質ガラスで形成しているのに対し、電極形成用グレーズ層２３は結晶化ガラスで形成しているが、これは次のような理由による。すなわち、電極形成用グレーズ層２３を形成する場合には、凸状グレーズ層２２の上に電極形成用グレーズ層２３の材料となるガラスペーストを印刷し、その後このガラスペーストを焼成する。このため、このガラスペーストの焼成温度が、凸状グレーズ層２２の焼成温度と同一又はそれよりも高温であると、先に形成されている凸状グレーズ層２２が過剰に軟化変形し、例えば凸状グレーズ層２２の盛り上がり高さが低くなるなどの不具合を生じる。従来では、このような不具合を防止する観点から、電極形成用グレーズ層２３の材質として、非晶質ガラスからなる凸状グレーズ層２２よりも低い温度で焼成可能な結晶化ガラスを用いていた。
【０００６】
しかしながら、上記従来の手段では、電極形成用グレーズ層２３と凸状グレーズ層２２とを異なる材質にしているために、これら２つのグレーズ層２２、２３をそれぞれ形成する場合に、２種類の材料を準備した上で、グレーズ層の種類に応じてその材料を選択して用いる必要が生じる。従って、これらの手間が面倒であり、生産効率面において未だ改善の余地があった。
【０００７】
また、この種のサーマルヘッドは、発熱抵抗体層２５や電極層２４の表面をガラス材料からなる絶縁保護層（図示せず）によって覆うのが通例であるが、この絶縁保護層は、転写リボンや感熱記録紙などと直接接触するものであるから、結晶化ガラスよりも表面が滑らかな非晶質ガラスによって形成することが望まれる。このように、絶縁保護層を非晶質ガラスによって形成する場合には、電極形成用グレーズ層２３の材質が絶縁保護層とも異なる材質となってしまい、電極形成用グレーズ層２３を結晶化ガラスで形成すると、材料の変更回数がさらに増え、生産効率が悪くなる。
【０００８】
さらに、上記従来のサーマルヘッドでは、電極形成用グレーズ層２３を、非晶質ガラスよりも表面が粗い結晶化ガラスによって形成しているため、その表面に形成される発熱抵抗体層２５や電極層２４に断線が生じ易かった。従って、従来では、電極形成用グレーズ層２３の表面に形成される発熱抵抗体層２５や電極層２４の断線を防止する観点からしても、未だ改善の余地があった。
【発明の開示】
【０００９】
そこで、本発明の目的は、凸状グレーズ層の盛り上がり高さが小さくなったり電極層や発熱抵抗体層に断線が生じるなどといった不具合を生じさせることなく、適正に製造することができるサーマルヘッドを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、このようなサーマルヘッドの製造方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の第１の側面によれば、絶縁基板と、この絶縁基板の表面に形成された非晶質ガラスからなり長手状に延びる凸状グレーズ層と、この凸状グレーズ層上にこの凸状グレーズ層の長手方向に延びるように形成された発熱抵抗体層と、上記絶縁基板の上記表面において、上記表面における上記凸状グレーズ層の非形成領域から上記凸状グレーズ層の裾部表面に連続させてこの凸状グレーズ層に部分的に重なるように印刷焼成により形成された電極形成用グレーズ層と、この電極形成用グレーズ層上ないし上記凸状グレーズ層上において、上記発熱抵抗体層の下層にもぐり込んでこの発熱抵抗体層に部分的に重なるように櫛歯状に形成された電極層と、上記電極形成用グレーズ層、上記凸状グレーズ層、上記電極層および上記発熱抵抗体層を一連に覆うように形成されさた絶縁保護層と、を備えたサーマルヘッドであって、上記凸状グレーズ層、電極形成用グレーズ層、および絶縁保護層の各々は非晶質ガラスによって形成されており、上記電極形成用グレーズ層および絶縁保護層は上記凸状グレーズ層の高さよりも薄く形成されていることを特徴とする、サーマルヘッドが提供される。
【００１２】
以上の構成による利点については、後述する実施例に則して説明する。
【００１３】
上記電極形成用グレーズ層および上記絶縁保護層と上記凸状グレーズ層とは同一の非晶質ガラス材料により形成してもよい。この場合、上記同一の非晶質ガラス材料としては、例えばアルミナ系ガラスを選択できる。
【００１４】
また、代替手段として、上記電極形成用グレーズ層および上記絶縁保護層と上記凸状グレーズ層とを異なる非晶質ガラス材料により形成してもよい。この場合、上記凸状グレーズ層は例えばアルミナ系非晶質ガラスで形成し、上記電極形成用グレーズ層は例えば鉛系非晶質ガラスで形成できる。
【００１５】
本発明の一つの実施例では、上記絶縁基板の上記表面のうち、上記凸状グレーズ層が形成された部分を除く領域は上記電極形成用グレーズ層に完全に覆われており、上記発熱抵抗体層を選択的に加熱するための少なくとも１個のドライバＩＣが上記電極形成用グレーズ層上に直接搭載されている。
【００１６】
本発明の別の実施例では、上記絶縁基板の上記表面において、上記凸状グレーズ層から離間した位置に少なくとも１個のドライバＩＣが搭載されたドライバ搭載用グレーズ層が形成されており、上記凸状グレーズ層と上記ドライバ搭載用グレーズ層との間を掛け渡すように上記電極形成用グレーズ層が形成されている。
【００１７】
上記いずれの実施例においても、上記電極形成用グレーズ層および上記絶縁保護層は上記凸状グレーズ層よりも軟化点が低い非晶質ガラス材料（例えば、鉛系ガラス）で形成される。また、後者の実施例において、上記ドライバ搭載用グレーズ層は上記凸状グレーズ層と同一の非晶質ガラス材料（例えば、アルミナ系ガラス）で形成される。
【００１８】
本発明の第２の側面によれば、絶縁基板の表面に非晶質ガラスからなり長手状に延びる凸状グレーズ層を形成し、上記絶縁基板の上記表面において、上記表面における上記凸状グレーズ層の非形成領域から上記凸状グレーズ層の裾部表面に連続させてこの凸状グレーズ層に部分的に重なるように電極形成用グレーズ層を形成し、上記電極形成用グレーズ層ないし上記凸状グレーズ層上に、櫛歯状の電極層を形成し、上記凸状グレーズ層上に、その長手方向に延びるようにして、上記電極層と部分的に重なるように発熱抵抗体層を形成し、上記電極形成用グレーズ層、上記凸状グレーズ層、上記電極層および上記発熱抵抗体層を一連に覆うように絶縁保護層を形成する、ステップを含むサーマルヘッドの製造方法であって、上記電極形成用グレーズ層の形成は、非晶質ガラスペーストを上記凸状グレーズ層の高さよりも小さい厚みで印刷する第１工程と、この印刷された非晶質ガラスペーストを上記凸状グレーズ層の焼成温度よりも低い温度で焼成する第２工程とを含み、上記絶縁保護層の形成は、非晶質ガラスペーストを上記凸状グレーズ層の高さよりも小さい厚みで印刷する第1工程と、この印刷された非晶質ガラスペーストを上記凸状グレーズ層の焼成温度よりも低い温度で焼成する第２工程を含むことを特徴とする、サーマルヘッドの製造方法が提供される。
【００１９】
以上の製造方法においては、上記電極形成用グレーズ層上に上記電極層に電気的に接続された少なくとも１個のドライバＩＣを搭載するステップをさらに含んでいてもよい。或いは、上記凸状グレーズ層と共にドライバ搭載用グレーズ層を当該凸状グレーズ層から離間して形成し、上記ドライバ搭載用グレーズ層上に上記電極層に電気的に接続された少なくとも１個のドライバＩＣを搭載してもよい。
【００２０】
本発明の他の目的、特徴及び利点については、以下に添付図面に基づいて説明する好適実施例から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００２２】
図１〜３は、本発明の第１実施例に係るサーマルヘッドを示している。
【００２３】
図１〜３に示されるサーマルヘッドは、いわゆる厚膜型と称されるタイプのものである。図２において、このサーマルヘッドは、セラミクス製の絶縁基板１を有し、その絶縁基板１の表面上に、凸状グレーズ層２、電極形成用グレーズ層３、電極層４、発熱抵抗体層５、及び絶縁保護層６が順次積層して形成されている。
【００２４】
上記凸状グレーズ層２は、絶縁基板１の表面においてその一方の縁部の近傍領域Aにおいて一定幅の帯状に形成されている。凸状グレーズ層２は、例えばアルミナ系ガラス（ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３）からなる非晶質ガラスで構成されている。この凸状グレーズ層２は、絶縁基板１の表面に非晶質ガラスペーストを所定厚みに印刷し、これを約１２００℃で焼成することにより形成される。この凸状グレーズ層２の具体的なサイズの一例においては、図４に示すように、その幅Ｌは、約１２００μｍであり、またその盛り上がり高さ（最大厚み）Ｈは、約５０μｍである。
【００２５】
上記電極形成用グレーズ層３は、絶縁基板１の表面において上記凸状グレーズ層２の一側に位置する領域Ｂを覆う第１部分３ａと、上記凸状グレーズ層２の他側に位置する領域Ｃを覆う第２部分３ｂとを含んでいる。上記第１部分３ａは上記凸状グレーズ層２の一方の長手縁部２ａに重なっており、上記第２部分３ｂは上記凸状グレーズ層２の他方の長手縁部２ｂに重なっている。
【００２６】
電極形成用グレーズ層３は、上記凸状グレーズ層２と同質の非晶質ガラスによって形成されている。但し、電極形成用グレーズ層３の厚みは、上記凸状グレーズ層２よりもはるかに小さく形成されている。例えば、電極形成用グレーズ層３の厚みｔは約６μｍ、上記凸状グレーズ層２の各長手縁部２ａ、２ｂとのオーバーラップ寸法Ｌ１は約３００μｍである。
【００２７】
上記電極形成用グレーズ層３は、上記凸状グレーズ層２を形成した後に、非晶質ガラスペーストを上記凸状グレーズ層２の各長手縁部２ａ、２ｂに重なるように所定厚みで印刷し、これを焼成することにより形成される。ただし、この場合の焼成温度は、凸状グレーズ層２を形成するときの焼成温度よりも低温とする。電極形成用グレーズ層３と凸状グレーズ層２とは、その材質が非晶質ガラスである点で共通するものの、電極形成用グレーズ層３の方が厚みが小さく、加熱し易いために、凸状グレーズ層２を形成するときの焼成温度よりも低い温度であっても、上記電極形成用グレーズ層３を適切に焼成することが可能である。
【００２８】
上記電極層４は、図１に示すように、複数条の個別電極４ａと、複数の櫛歯４ｂ１を有するコモン電極４ｂと含んでいる。コモン電極４ｂの櫛歯４ｂ１は、個別電極４ａに対して互い違い状となっている。電極層４は、例えば金などを主成分とする導電ペーストを厚膜印刷法によって所定のパターンに印刷して形成される。また、電極層４の厚みは、例えば約０．６μｍである。
【００２９】
上記発熱抵抗体層５は、上記凸状グレーズ層２の幅方向中央部（頂部）に位置するように上記電極層４の上に形成されている。より具体的には、上記発熱抵抗体層５は、個別電極４ａとコモン電極４ｂの櫛歯４ｂ１とに交互に交差するように帯状に形成されている。この発熱抵抗体層５は、選択された各個別電極４ａに電圧が印加されると、隣接するコモン電極４ｂ間の領域が部分的に発熱し、これによって転写リボン又は感熱記録紙をドット単位で加熱する。この発熱抵抗体層５は、やはり厚膜印刷法によって形成され、その厚みは例えば約３．５μｍである。
【００３０】
図３に示すように、上記発熱抵抗体層５への電圧印加の制御は、上記電極形成用グレーズ層３の第１部分３ａ上に搭載された複数のドライバＩＣ７（図３では１個のドライバＩＣのみ示す）によって行われる。このドライバＩＣ７の出力側は、金線Ｗ１を介して上記各個別電極４ａに結線されている。また、ドライバＩＣの入力側は、金線Ｗ２を介して電極形成用グレーズ層３の第１部分３ａ上に形成された配線用導体パターン８に結線されている。この配線用導体パターン８は、ドライバＩＣ７に対して必要な駆動用電圧や、各種の制御信号を入力させるためのものであり、適当な端子（図示せず）に導通するように形成されている。配線用導体パターン８は、電極層４（すなわち、個別電極４ａ及びコモン電極４ｂ）を形成するのと同時に形成することできる。なお、上記ドライバＩＣ７、及び金線Ｗ１、Ｗ２の各ボンディング部は、硬質の樹脂体９によってコーティングされ、保護されている。
【００３１】
上記絶縁保護層６は、上記発熱抵抗体層５や電極層４を覆ってこれらを保護する。この絶縁保護層６は、凸状グレーズ層２や電極形成用グレーズ層３と同質の非晶質ガラスからなる。本実施例では、絶縁保護層６は、凸状グレーズ層２及び電極形成用グレーズ層３と全く同一の材料で形成している。また、絶縁保護層６の厚みは、例えば６μｍであり、凸状グレーズ層２よりもかなり薄手である。従って、この絶縁保護層６を形成する場合において、非晶質ガラスを印刷し、その焼成を行うときには、上記電極形成用グレーズ層３の焼成作業の場合と同様に、凸状グレーズ層２を焼成するときの温度よりも低い温度で焼成することが可能である。
【００３２】
上記構成のサーマルヘッドにおいては、凸状グレーズ層２の両長手縁部２ａ、２ｂに電極形成用グレーズ層３が重なった状態に形成されているために、凸状グレーズ層２と絶縁基板１との間の段差が、電極形成用グレーズ層３によってある程度吸収される。また、上記電極形成用グレーズ層３は、非晶質ガラスであり、結晶化ガラスよりも滑らかな表面に形成される特性を有している。さらに、この電極形成用グレーズ層３は、絶縁基板１の表面部のうち、凸状グレーズ層２の形成領域の一部を除く領域に形成されており、電極層４（４ａ、４ｂ）の全体をこの電極形成用グレーズ層３の表面上に形成することができる。従って、上記電極層４が、約０．６μｍの極薄であっても、この個別電極４ａやコモン電極４ｂの断線を回避することができる。また、個別電極４ａやコモン電極４ｂの断線の防止により、この電極層４の上に形成される発熱抵抗体層５の断線もやはり防止することが可能となる。
【００３３】
さらに、上記サーマルヘッドの凸状グレーズ層２、電極形成用グレーズ層３、及び絶縁保護層６の材質は、いずれも非晶質ガラスであり、互いに共通している。従って、サーマルヘッドの製造に際し、非晶質ガラスとは別の結晶化ガラスのペースト材料を別途準備しておくような必要はなく、上記三者の原材料を統一できるので、材料管理の容易化などが図れる。
【００３４】
一方、既述したとおり、上記電極形成用グレーズ層３及び絶縁保護層６の厚みは、凸状グレーズ層２の高さＨよりも小さく、凸状グレーズ層２の焼成温度よりも低い温度で焼成することができる。従って、電極形成用グレーズ層３や絶縁保護層６を焼成するときに、凸状グレーズ層２の盛り上がり高さＨが減少するのを防止することができる。その結果、凸状グレーズ層２の盛り上がり高さＨを所定値に確保でき、転写リボン又は感熱記録紙に対するサーマルヘッドの密着性（すなわち、印字品質）を良好なものにすることができる。
【００３５】
また、発熱抵抗体層５は表面が滑らかな非晶質ガラスからなる絶縁保護層６によって覆われているために、転写リボン又は感熱記録紙との接触が円滑なものにできる。さらに、上記絶縁保護層６を、電極形成用グレーズ層３と同一材料で形成しておけば、絶縁保護層６の電極形成用グレーズ層３への密着性が優れたものとなり、絶縁保護層６が安易に剥離するようなことを防止できるとともに、電極形成用グレーズ層３の機械的強度も高まる。
【００３６】
さらにまた、電極形成用グレーズ層３の表面を滑らかにできることから、その表面に直接搭載されるドライバＩＣ７の接合性も高めることができるという付加的利点も得られる。
【００３７】
上記実施例では、凸状グレーズ層２を幅約１２００μｍ、厚み約５０μｍに形成するとともに、電極形成用グレーズ層３を厚み約６μｍに形成している。しかしながら、本発明はこれら各部の具体的な寸法は種々に変更自在である。ただし、例えば上述の寸法に形成された凸状グレーズ層２に対しては、電極形成用グレーズ層３の厚みを５〜２０μｍの範囲内にすることが望まれる。電極形成用グレーズ層３の厚みが２０μｍ以上になると、その焼成温度が高くなってしまい、凸状グレーズ層２の焼成温度との差別化が困難となるからであり、また厚みが５μｍ以下になると、凸状グレーズ層２と絶縁基板１との境界における段差を吸収することが困難となるからである。本発明では、このような事情を踏まえた上で、電極形成用グレーズ層３の厚みを凸状グレーズ層２の寸法に対応させて適宜決定すればよい。
【００３８】
また、上記実施例では、いわゆる厚膜型のサーマルヘッドを一例として説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、いわゆる薄膜型サーマルヘッドにも適用することができる。薄膜型サーマルヘッドの場合には、蒸着又はスパッタリング工程によって所定の薄膜を形成する工程と、この薄膜にエッチング処理を施す工程とを繰り返しながら、所望の部分を順次形成してゆけばよい。また、薄膜型サーマルヘッドでは、電極層と発熱抵抗体層との積層順序が、厚膜型とは逆になるが、本発明では電極層と発熱抵抗体層との積層順序は問わない。
【００３９】
さらに、上記実施例では、凸状グレーズ層２の両長手縁部２ａ、２ｂの双方に電極形成用グレーズ層３を重ねるように形成している。しかしながら、例えばコモン電極４ｂを凸状グレーズ層２の表面のみに形成するような場合には、この凸状グレーズ層２と絶縁基板１との急激な段差に原因してコモン電極４ｂが断線することはない。従って、このような場合には、あえて上記凸状グレーズ層２の一方の長手縁部２ｂに対して電極形成用グレーズ層３を重ねて形成する必要はなく、凸状グレーズ層２の一方の長手縁部２ａのみに電極形成用グレーズ層３が重なるように形成してもかまわない。
【００４０】
図５〜７は、本発明の第２実施例に係るサーマルヘッドを示す。本実施例のサーマルヘッドは、セラミクス製の絶縁基板１’の表面に、凸状グレーズ層２’、ドライバ搭載用グレーズ層１０、電極形成用グレーズ層３’、電極層４’、発熱抵抗体層５’、絶縁保護層６’などが積層して形成されている。また、上記ドライバ搭載用グレーズ層１０の上には、ドライバＩＣ７’が実装されている。
【００４１】
第１実施例と同様に、上記凸状グレーズ層２’は、絶縁基板１の表面から盛り上がった断面形状を有する一定幅の帯状に形成されている。凸状グレーズ層２’の材質は、例えば軟化点が９００〜９５０℃のアルミナ系ガラス（ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３）からなる非晶質ガラスである。この凸状グレーズ層２’は、絶縁基板１’の表面に非晶質ガラスペーストを所定厚みになるように複数回にわたって印刷し、これを例えば上記軟化点以上の１０００〜１３００℃で焼成することにより形成される。この凸状グレーズ層２’は、幅が例えば１２００μｍ程度であり、盛り上がり高さ（最大厚み）が例えば約５０μｍである。
【００４２】
上記ドライバ搭載用グレーズ層１０は、絶縁基板１’の表面に、上記凸状グレーズ層２’とは一定間隔を隔てて形成されている。このドライバ搭載用グレーズ層１０の材質は、例えば上記凸状グレーズ層２’と同一である。従って、このドライバ搭載用グレーズ層１０は、上記凸状グレーズ層２’を形成する場合と同様に、上記アルミナ系ガラスのペーストを所定の厚みに印刷し、これを例えば１０００〜１３００℃で焼成することにより形成される。このドライバ搭載用グレーズ層１０と凸状グレーズ層２’との焼成は、同一工程によって同時に行うことができる。また、このドライバ搭載用グレーズ層１０の厚みは、上記凸状グレーズ層２’の盛り上がり高さよりも小さくてよく、例えば３０〜４０μｍである。
【００４３】
上記電極形成用グレーズ層３’は、上記絶縁基板１’の表面部のうち、上記凸状グレーズ層２’が形成された領域Ａ’とドライバ搭載用グレーズ層１０が形成された領域とを除く領域Ｂ’，Ｃ’に形成されている。具体的には、上記電極形成用グレーズ層３’は、第１部分３ａ’と第２部分３ｂ’とに分割して形成されている。第１部分３ａ’は、凸状グレーズ層２’とドライバ搭載用グレーズ層１０との間の領域Ｂ’において、凸状グレーズ層２’の一方の長手縁部２ａ’とドライバ搭載用グレーズ層１０の一方の長手縁部１０ａ’とに重なるように形成されている。また、第２部分３ｂ’は、凸状グレーズ層２’の反対側の領域Ｃ’において、凸状グレーズ層２’の他方の長手縁部２ｂ’に重なるように形成されている。
【００４４】
本実施例においては、上記電極形成用グレーズ層３’（３ａ’、３ｂ’）の材質は、上記凸状グレーズ層２’やドライバ搭載用グレーズ層１０とは異なり、例えば軟化点が約７３０℃の鉛系（SiＯ2-PbＯ系）ガラスからなる非晶質ガラスである。従って、本実施例は、電極形成用グレーズ層３’の材料が鉛系ガラスである点で第１実施例とは異なり、そのガラスが非晶質である点で第１実施例と共通する。また、電極形成用グレーズ層３’の厚みは、凸状グレーズ層２’やドライバ搭載用グレーズ層１０よりも遥かに小さく、例えば約１０μｍである。
【００４５】
図７に示すように、上記電極形成用グレーズ層３’は、上記凸状グレーズ層２’やドライバ搭載用グレーズ層１０を形成した後に、鉛系ガラスのペーストを印刷し、これを焼成することにより形成される。ただし、この焼成作業は、凸状グレーズ層２’及びドライバ搭載用グレーズ層１０を構成するガラスの軟化点（９００〜９５０℃）よりも低い温度で行う。具体的には、電極形成用グレーズ層３’を形成するためのガラスペーストを印刷した後には、これを約１５０℃で乾燥し、その後約８５０℃で焼成する。
【００４６】
上記電極層４’は、図６に示すように、複数条の個別電極４ａ’と、複数の櫛歯４ｂ１’を有するコモン電極４ｂ’とを含んでいる。コモン電極４ｂ’の櫛歯４ｂ１’は、個別電極４ａ’に対して互い違い状となっている。電極層４’は、例えば金などを主成分とする導電ペースト（レジネート金）を厚膜印刷法によって所定のパターンに印刷して形成される。また、電極層４’の厚みは、例えば約０．６μｍである。電極層４’は、上記凸状グレーズ層２’、電極形成用グレーズ層３’、及びドライバ搭載用グレーズ層１０の表面に導体ペーストをスクリーン印刷して焼成を行い、その後フォトリソグラフィによりパターン化して形成される。
【００４７】
上記発熱抵抗体層５’は、上記凸状グレーズ層２’の幅方向中央部（頂部）に位置するように上記電極層４’の上に形成されている。より具体的には、上記発熱抵抗体層５’は、個別電極４ａ’とコモン電極４ｂ’の櫛歯４ｂ１’とに交互に交差するように帯状に形成されている。この発熱抵抗体層５’は、選択された各個別電極４ａ’に電圧が印加されると、隣接するコモン電極４ｂ’間の領域が部分的に発熱し、これによって転写リボン又は感熱記録紙をドット単位で加熱する。この発熱抵抗体層５’は、やはり厚膜印刷法によって形成され、その厚みは例えば約３．５μｍである。
【００４８】
上記発熱抵抗体層５’への電圧印加の制御は、上記ドライバ搭載用グレーズ層１０上に搭載された複数のドライバＩＣ７’（図５では１個のドライバＩＣのみ示す）によって行われる。このドライバＩＣ７’の出力側は、金線Ｗ１’を介して上記各個別電極４ａ’に結線されている。また、ドライバＩＣ７’の入力側は、金線Ｗ２’を介してドライバ搭載用グレーズ層１０上に形成された配線用導体パターン８’に結線されている。この配線用導体パターン８’は、ドライバＩＣ７’に対して必要な駆動用電圧や、各種の制御信号を入力させるためのものであり、適当な端子（図示せず）に導通するように形成されている。配線用導体パターン８’は、電極層４’（すなわち、個別電極４ａ’及びコモン電極４ｂ’）を形成するのと同時に形成することできる。なお、上記ドライバＩＣ７’、及び金線Ｗ１’、Ｗ２’の各ボンディング部は、硬質の樹脂体９’によってコーティングされ、保護されている。
【００４９】
上記絶縁保護層６’は、上記発熱抵抗体層５’や電極層４’のほぼ全体を覆ってこれらを保護する。この絶縁保護層６’は、電極形成用グレーズ層３’と同一の鉛系ガラスからなる非晶質ガラスで形成される。絶縁保護層６’の厚みは、例えば６μｍであり、凸状グレーズ層２’やドライバ搭載用グレーズ層１０よりもかなり薄手である。従って、この絶縁保護層６’を形成する場合において、非晶質ガラスを印刷し、その焼成を行うときには、上記電極形成用グレーズ層３’の焼成作業の場合と同様に、凸状グレーズ層２’やドライバ搭載用グレーズ層１０を焼成するときの温度よりも低い温度で焼成することが可能である。
【００５０】
上記構成のサーマルヘッドにおいては、個別電極４ａ’が絶縁基板１’の表面上に直接形成されておらず、電極形成用グレーズ層３’（３ａ’）の表面上に形成されている。本発明者らの実験によれば、上記絶縁基板１’の中心線平均粗さ（Ｒａ）が、０．３μｍであったのに対し、上記電極形成用グレーズ層３’の中心線平均粗さの値を、０．０４μｍにすることができた。その結果、このような平滑な表面の電極形成用グレーズ層３’上に個別電極４ａ’を形成した構造によれば、その下地の表面粗さに原因する個別電極４ａ’の断線を有効に防止することができる。上記実験では、電極形成用グレーズ層３’の上に個別電極４ａ’を形成する場合には、絶縁基板１’の表面に個別電極４ａ’を直接形成する場合よりも、断線が発生する割合を、１／２０以下に減少させることができることが確認された。同様のことは、同じく電極形成用グレーズ層３’に形成されているコモン電極４ｂ’の櫛歯４ｂ１’についても該当する。
【００５１】
特に、凸状グレーズ層２’の両長手縁部２ａ’、２ｂ’に電極形成用グレーズ層３’が重なった状態に形成されているために、凸状グレーズ層２’と絶縁基板１’との間の段差が、電極形成用グレーズ層３’によってある程度吸収される。また、上記電極形成用グレーズ層３’は、非晶質ガラスであり、結晶化ガラスよりも滑らかな表面に形成される特性を有している。さらに、この電極形成用グレーズ層３’は、絶縁基板１’の表面部のうち、凸状グレーズ層２’及びドライバ搭載用グレーズ層１０の形成領域の一部を除く領域に形成されており、電極層４’（４ａ’、４ｂ’）の全体をこの電極形成用グレーズ層３’の表面上に形成することができる。従って、上記電極層４’が、約０．６μｍの極薄であっても、この個別電極４ａ’やコモン電極４ｂ’の断線を回避することができる。また、個別電極４ａ’やコモン電極４ｂ’の断線の防止により、この電極層４’の上に形成される発熱抵抗体層５’の断線もやはり防止することが可能となる。
【００５２】
さらに、上記サーマルヘッドの電極形成用グレーズ層３’及び絶縁保護層６’の材質は、いずれも鉛系ガラスからなる非晶質ガラスであり、互いに共通している。従って、サーマルヘッドの製造に際し、アルミナ系ガラスペーストで凸状グレーズ層２’及びドライバ搭載用グレーズ層１０を形成した後に、一旦鉛系ガラスペーストに変更して電極形成用グレーズ層３’を形成した上で、再度アルミナ系ガラスペーストに戻して絶縁保護層６’を形成する必要はなく、材料管理の容易化が図れる。
【００５３】
一方、既述したとおり、上記電極形成用グレーズ層３’及び絶縁保護層６’の厚みは、凸状グレーズ層２’の高さやドライバ搭載用グレーズ層１０の厚みよりも遥かに小さく、しかも鉛系ガラスはアルミナ系ガラスよりも軟化温度が低いため、焼成温度を前述の第１実施例よりも低くすることができる。従って、電極形成用グレーズ層３’や絶縁保護層６’を焼成するときに、凸状グレーズ層２’の盛り上がり高さが減少するのを防止することができる。その結果、凸状グレーズ層２の盛り上がり高さを所定値に確保でき、転写リボン又は感熱記録紙に対するサーマルヘッドの密着性（すなわち、印字品質）を良好なものにすることができる。
【００５４】
また、発熱抵抗体層５’は表面が滑らかな非晶質ガラスからなる絶縁保護層６’によって覆われているために、転写リボン又は感熱記録紙との接触が円滑なものにできる。さらに、上記絶縁保護層６’を、電極形成用グレーズ層３’と同一の鉛系ガラス材料で形成しておけば、絶縁保護層６’の電極形成用グレーズ層３’への密着性が優れたものとなり、絶縁保護層６’が安易に剥離するようなことを防止できるとともに、電極形成用グレーズ層３’の機械的強度も高まる。
【００５５】
以上、本発明の好適な実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、種々に設計変更可能である。例えば、電極形成用グレーズ層３（３’）や凸状グレーズ層２（２’）は、非晶質である限りあらゆる種類のガラス材料で形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、本発明の第１実施例に係るサーマルヘッドの要部を示す平面図である。
【図２】図２は、図１のＸ−Ｘ線に沿う拡大断面図である。
【図３】図３は、同サーマルヘッドに搭載されたドライバＩＣとその関連部分を示す断面図である。
【図４】図４は、図１に示すサーマルヘッドの製造途中段階における要部拡大断面図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施例に係るサーマルヘッドを示す断面図である。
【図６】図６は、図５に示すサーマルヘッドの要部平面図である。
【図７】図７は、図５に示すサーマルヘッドの製造途中段階における断面図である。
【図８】図８は、従来のサーマルヘッドを示す要部拡大断面図である。
【０００１】
本発明は、サーマルプリンタやファクシミリに用いられるサーマルヘッドに関する。さらに詳しくは、本発明は、凸状グレーズ層を備えたタイプのサーマルヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーマルヘッドとしては、絶縁基板上に凸レンズ状に盛り上がった凸状グレーズ層を形成し、この凸状グレーズ層の上に発熱抵抗体層を設けた構成のものがすでに公知となっている。凸状グレーズ層は、発熱抵抗体層に対する転写リボンや感熱記録紙の接触性を高めるとともに、発熱部分の蓄熱性を良好とする。かかる構成のサーマルヘッドは、例えば実公平７−２３２６５号公報に開示されている。
【０００３】
説明の便宜上、上記公報に所載のサーマルヘッドの具体的構成について、本願の添付図面における図８を参照しつつ説明する。同図に示すように、公知のサーマルヘッドは、セラミクス製の絶縁基板２１上に非晶質ガラスからなる凸状グレーズ層２２を形成し、同凸状グレーズ層２２の縁部２２ａに、結晶化ガラスからなる電極形成用グレーズ層２３を一部重なるように形成している。そして、この電極形成用グレーズ層２３の上に発熱抵抗体層２５や電極層２４を形成している。
【０００４】
このような構成によれば、凸状グレーズ層２２の縁部２２ａと絶縁基板２１との境界部分に、電極形成用グレーズ層２３が存在するために、この境界部分の段差を小さくすることができる。従って、その上に形成される膜厚の薄い発熱抵抗体層２５や電極層２４が急激な段差に原因して断線状態となったり、あるいは抵抗値不良を生じるといったことを回避することができる。
【０００５】
なお、上記従来のサーマルヘッドでは、凸状グレーズ層２２が非晶質ガラスで形成しているのに対し、電極形成用グレーズ層２３は結晶化ガラスで形成しているが、これは次のような理由による。すなわち、電極形成用グレーズ層２３を形成する場合には、凸状グレーズ層２２の上に電極形成用グレーズ層２３の材料となるガラスペーストを印刷し、その後このガラスペーストを焼成する。このため、このガラスペーストの焼成温度が、凸状グレーズ層２２の焼成温度と同一又はそれよりも高温であると、先に形成されている凸状グレーズ層２２が過剰に軟化変形し、例えば凸状グレーズ層２２の盛り上がり高さが低くなるなどの不具合を生じる。従来では、このような不具合を防止する観点から、電極形成用グレーズ層２３の材質として、非晶質ガラスからなる凸状グレーズ層２２よりも低い温度で焼成可能な結晶化ガラスを用いていた。
【０００６】
しかしながら、上記従来の手段では、電極形成用グレーズ層２３と凸状グレーズ層２２とを異なる材質にしているために、これら２つのグレーズ層２２、２３をそれぞれ形成する場合に、２種類の材料を準備した上で、グレーズ層の種類に応じてその材料を選択して用いる必要が生じる。従って、これらの手間が面倒であり、生産効率面において未だ改善の余地があった。
【０００７】
また、この種のサーマルヘッドは、発熱抵抗体層２５や電極層２４の表面をガラス材料からなる絶縁保護層（図示せず）によって覆うのが通例であるが、この絶縁保護層は、転写リボンや感熱記録紙などと直接接触するものであるから、結晶化ガラスよりも表面が滑らかな非晶質ガラスによって形成することが望まれる。このように、絶縁保護層を非晶質ガラスによって形成する場合には、電極形成用グレーズ層２３の材質が絶縁保護層とも異なる材質となってしまい、電極形成用グレーズ層２３を結晶化ガラスで形成すると、材料の変更回数がさらに増え、生産効率が悪くなる。
【０００８】
さらに、上記従来のサーマルヘッドでは、電極形成用グレーズ層２３を、非晶質ガラスよりも表面が粗い結晶化ガラスによって形成しているため、その表面に形成される発熱抵抗体層２５や電極層２４に断線が生じ易かった。従って、従来では、電極形成用グレーズ層２３の表面に形成される発熱抵抗体層２５や電極層２４の断線を防止する観点からしても、未だ改善の余地があった。
【発明の開示】
【０００９】
そこで、本発明の目的は、凸状グレーズ層の盛り上がり高さが小さくなったり電極層や発熱抵抗体層に断線が生じるなどといった不具合を生じさせることなく、適正に製造することができるサーマルヘッドを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、このようなサーマルヘッドの製造方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の第１の側面によれば、絶縁基板と、この絶縁基板の表面に形成された非晶質ガラスからなり長手状に延びる凸状グレーズ層と、この凸状グレーズ層上にこの凸状グレーズ層の長手方向に延びるように形成された発熱抵抗体層と、上記絶縁基板の上記表面において、上記表面における上記凸状グレーズ層の非形成領域から上記凸状グレーズ層の裾部表面に連続させてこの凸状グレーズ層に部分的に重なるように印刷焼成により形成された電極形成用グレーズ層と、この電極形成用グレーズ層上ないし上記凸状グレーズ層上において、上記発熱抵抗体層の下層にもぐり込んでこの発熱抵抗体層に部分的に重なるように櫛歯状に形成された電極層と、上記電極形成用グレーズ層、上記凸状グレーズ層、上記電極層および上記発熱抵抗体層を一連に覆うように形成されさた絶縁保護層と、を備えたサーマルヘッドであって、上記凸状グレーズ層、電極形成用グレーズ層、および絶縁保護層の各々は非晶質ガラスによって形成されており、上記電極形成用グレーズ層および絶縁保護層は上記凸状グレーズ層の高さよりも薄く形成されていることを特徴とする、サーマルヘッドが提供される。
【００１２】
以上の構成による利点については、後述する実施例に則して説明する。
【００１３】
上記電極形成用グレーズ層および上記絶縁保護層と上記凸状グレーズ層とは同一の非晶質ガラス材料により形成してもよい。この場合、上記同一の非晶質ガラス材料としては、例えばアルミナ系ガラスを選択できる。
【００１４】
また、代替手段として、上記電極形成用グレーズ層および上記絶縁保護層と上記凸状グレーズ層とを異なる非晶質ガラス材料により形成してもよい。この場合、上記凸状グレーズ層は例えばアルミナ系非晶質ガラスで形成し、上記電極形成用グレーズ層は例えば鉛系非晶質ガラスで形成できる。
【００１５】
本発明の一つの実施例では、上記絶縁基板の上記表面のうち、上記凸状グレーズ層が形成された部分を除く領域は上記電極形成用グレーズ層に完全に覆われており、上記発熱抵抗体層を選択的に加熱するための少なくとも１個のドライバＩＣが上記電極形成用グレーズ層上に直接搭載されている。
【００１６】
本発明の別の実施例では、上記絶縁基板の上記表面において、上記凸状グレーズ層から離間した位置に少なくとも１個のドライバＩＣが搭載されたドライバ搭載用グレーズ層が形成されており、上記凸状グレーズ層と上記ドライバ搭載用グレーズ層との間を掛け渡すように上記電極形成用グレーズ層が形成されている。
【００１７】
上記いずれの実施例においても、上記電極形成用グレーズ層および上記絶縁保護層は上記凸状グレーズ層よりも軟化点が低い非晶質ガラス材料（例えば、鉛系ガラス）で形成される。また、後者の実施例において、上記ドライバ搭載用グレーズ層は上記凸状グレーズ層と同一の非晶質ガラス材料（例えば、アルミナ系ガラス）で形成される。
【００１８】
本発明の第２の側面によれば、絶縁基板の表面に非晶質ガラスからなり長手状に延びる凸状グレーズ層を形成し、上記絶縁基板の上記表面において、上記表面における上記凸状グレーズ層の非形成領域から上記凸状グレーズ層の裾部表面に連続させてこの凸状グレーズ層に部分的に重なるように電極形成用グレーズ層を形成し、上記電極形成用グレーズ層ないし上記凸状グレーズ層上に、櫛歯状の電極層を形成し、上記凸状グレーズ層上に、その長手方向に延びるようにして、上記電極層と部分的に重なるように発熱抵抗体層を形成し、上記電極形成用グレーズ層、上記凸状グレーズ層、上記電極層および上記発熱抵抗体層を一連に覆うように絶縁保護層を形成する、ステップを含むサーマルヘッドの製造方法であって、上記電極形成用グレーズ層の形成は、非晶質ガラスペーストを上記凸状グレーズ層の高さよりも小さい厚みで印刷する第１工程と、この印刷された非晶質ガラスペーストを上記凸状グレーズ層の焼成温度よりも低い温度で焼成する第２工程とを含み、上記絶縁保護層の形成は、非晶質ガラスペーストを上記凸状グレーズ層の高さよりも小さい厚みで印刷する第1工程と、この印刷された非晶質ガラスペーストを上記凸状グレーズ層の焼成温度よりも低い温度で焼成する第２工程を含むことを特徴とする、サーマルヘッドの製造方法が提供される。
【００１９】
以上の製造方法においては、上記電極形成用グレーズ層上に上記電極層に電気的に接続された少なくとも１個のドライバＩＣを搭載するステップをさらに含んでいてもよい。或いは、上記凸状グレーズ層と共にドライバ搭載用グレーズ層を当該凸状グレーズ層から離間して形成し、上記ドライバ搭載用グレーズ層上に上記電極層に電気的に接続された少なくとも１個のドライバＩＣを搭載してもよい。
【００２０】
本発明の他の目的、特徴及び利点については、以下に添付図面に基づいて説明する好適実施例から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００２２】
図１〜３は、本発明の第１実施例に係るサーマルヘッドを示している。
【００２３】
図１〜３に示されるサーマルヘッドは、いわゆる厚膜型と称されるタイプのものである。図２において、このサーマルヘッドは、セラミクス製の絶縁基板１を有し、その絶縁基板１の表面上に、凸状グレーズ層２、電極形成用グレーズ層３、電極層４、発熱抵抗体層５、及び絶縁保護層６が順次積層して形成されている。
【００２４】
上記凸状グレーズ層２は、絶縁基板１の表面においてその一方の縁部の近傍領域Aにおいて一定幅の帯状に形成されている。凸状グレーズ層２は、例えばアルミナ系ガラス（ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３）からなる非晶質ガラスで構成されている。この凸状グレーズ層２は、絶縁基板１の表面に非晶質ガラスペーストを所定厚みに印刷し、これを約１２００℃で焼成することにより形成される。この凸状グレーズ層２の具体的なサイズの一例においては、図４に示すように、その幅Ｌは、約１２００μｍであり、またその盛り上がり高さ（最大厚み）Ｈは、約５０μｍである。
【００２５】
上記電極形成用グレーズ層３は、絶縁基板１の表面において上記凸状グレーズ層２の一側に位置する領域Ｂを覆う第１部分３ａと、上記凸状グレーズ層２の他側に位置する領域Ｃを覆う第２部分３ｂとを含んでいる。上記第１部分３ａは上記凸状グレーズ層２の一方の長手縁部２ａに重なっており、上記第２部分３ｂは上記凸状グレーズ層２の他方の長手縁部２ｂに重なっている。
【００２６】
電極形成用グレーズ層３は、上記凸状グレーズ層２と同質の非晶質ガラスによって形成されている。但し、電極形成用グレーズ層３の厚みは、上記凸状グレーズ層２よりもはるかに小さく形成されている。例えば、電極形成用グレーズ層３の厚みｔは約６μｍ、上記凸状グレーズ層２の各長手縁部２ａ、２ｂとのオーバーラップ寸法Ｌ１は約３００μｍである。
【００２７】
上記電極形成用グレーズ層３は、上記凸状グレーズ層２を形成した後に、非晶質ガラスペーストを上記凸状グレーズ層２の各長手縁部２ａ、２ｂに重なるように所定厚みで印刷し、これを焼成することにより形成される。ただし、この場合の焼成温度は、凸状グレーズ層２を形成するときの焼成温度よりも低温とする。電極形成用グレーズ層３と凸状グレーズ層２とは、その材質が非晶質ガラスである点で共通するものの、電極形成用グレーズ層３の方が厚みが小さく、加熱し易いために、凸状グレーズ層２を形成するときの焼成温度よりも低い温度であっても、上記電極形成用グレーズ層３を適切に焼成することが可能である。
【００２８】
上記電極層４は、図１に示すように、複数条の個別電極４ａと、複数の櫛歯４ｂ１を有するコモン電極４ｂと含んでいる。コモン電極４ｂの櫛歯４ｂ１は、個別電極４ａに対して互い違い状となっている。電極層４は、例えば金などを主成分とする導電ペーストを厚膜印刷法によって所定のパターンに印刷して形成される。また、電極層４の厚みは、例えば約０．６μｍである。
【００２９】
上記発熱抵抗体層５は、上記凸状グレーズ層２の幅方向中央部（頂部）に位置するように上記電極層４の上に形成されている。より具体的には、上記発熱抵抗体層５は、個別電極４ａとコモン電極４ｂの櫛歯４ｂ１とに交互に交差するように帯状に形成されている。この発熱抵抗体層５は、選択された各個別電極４ａに電圧が印加されると、隣接するコモン電極４ｂ間の領域が部分的に発熱し、これによって転写リボン又は感熱記録紙をドット単位で加熱する。この発熱抵抗体層５は、やはり厚膜印刷法によって形成され、その厚みは例えば約３．５μｍである。
【００３０】
図３に示すように、上記発熱抵抗体層５への電圧印加の制御は、上記電極形成用グレーズ層３の第１部分３ａ上に搭載された複数のドライバＩＣ７（図３では１個のドライバＩＣのみ示す）によって行われる。このドライバＩＣ７の出力側は、金線Ｗ１を介して上記各個別電極４ａに結線されている。また、ドライバＩＣの入力側は、金線Ｗ２を介して電極形成用グレーズ層３の第１部分３ａ上に形成された配線用導体パターン８に結線されている。この配線用導体パターン８は、ドライバＩＣ７に対して必要な駆動用電圧や、各種の制御信号を入力させるためのものであり、適当な端子（図示せず）に導通するように形成されている。配線用導体パターン８は、電極層４（すなわち、個別電極４ａ及びコモン電極４ｂ）を形成するのと同時に形成することできる。なお、上記ドライバＩＣ７、及び金線Ｗ１、Ｗ２の各ボンディング部は、硬質の樹脂体９によってコーティングされ、保護されている。
【００３１】
上記絶縁保護層６は、上記発熱抵抗体層５や電極層４を覆ってこれらを保護する。この絶縁保護層６は、凸状グレーズ層２や電極形成用グレーズ層３と同質の非晶質ガラスからなる。本実施例では、絶縁保護層６は、凸状グレーズ層２及び電極形成用グレーズ層３と全く同一の材料で形成している。また、絶縁保護層６の厚みは、例えば６μｍであり、凸状グレーズ層２よりもかなり薄手である。従って、この絶縁保護層６を形成する場合において、非晶質ガラスを印刷し、その焼成を行うときには、上記電極形成用グレーズ層３の焼成作業の場合と同様に、凸状グレーズ層２を焼成するときの温度よりも低い温度で焼成することが可能である。
【００３２】
上記構成のサーマルヘッドにおいては、凸状グレーズ層２の両長手縁部２ａ、２ｂに電極形成用グレーズ層３が重なった状態に形成されているために、凸状グレーズ層２と絶縁基板１との間の段差が、電極形成用グレーズ層３によってある程度吸収される。また、上記電極形成用グレーズ層３は、非晶質ガラスであり、結晶化ガラスよりも滑らかな表面に形成される特性を有している。さらに、この電極形成用グレーズ層３は、絶縁基板１の表面部のうち、凸状グレーズ層２の形成領域の一部を除く領域に形成されており、電極層４（４ａ、４ｂ）の全体をこの電極形成用グレーズ層３の表面上に形成することができる。従って、上記電極層４が、約０．６μｍの極薄であっても、この個別電極４ａやコモン電極４ｂの断線を回避することができる。また、個別電極４ａやコモン電極４ｂの断線の防止により、この電極層４の上に形成される発熱抵抗体層５の断線もやはり防止することが可能となる。
【００３３】
さらに、上記サーマルヘッドの凸状グレーズ層２、電極形成用グレーズ層３、及び絶縁保護層６の材質は、いずれも非晶質ガラスであり、互いに共通している。従って、サーマルヘッドの製造に際し、非晶質ガラスとは別の結晶化ガラスのペースト材料を別途準備しておくような必要はなく、上記三者の原材料を統一できるので、材料管理の容易化などが図れる。
【００３４】
一方、既述したとおり、上記電極形成用グレーズ層３及び絶縁保護層６の厚みは、凸状グレーズ層２の高さＨよりも小さく、凸状グレーズ層２の焼成温度よりも低い温度で焼成することができる。従って、電極形成用グレーズ層３や絶縁保護層６を焼成するときに、凸状グレーズ層２の盛り上がり高さＨが減少するのを防止することができる。その結果、凸状グレーズ層２の盛り上がり高さＨを所定値に確保でき、転写リボン又は感熱記録紙に対するサーマルヘッドの密着性（すなわち、印字品質）を良好なものにすることができる。
【００３５】
また、発熱抵抗体層５は表面が滑らかな非晶質ガラスからなる絶縁保護層６によって覆われているために、転写リボン又は感熱記録紙との接触が円滑なものにできる。さらに、上記絶縁保護層６を、電極形成用グレーズ層３と同一材料で形成しておけば、絶縁保護層６の電極形成用グレーズ層３への密着性が優れたものとなり、絶縁保護層６が安易に剥離するようなことを防止できるとともに、電極形成用グレーズ層３の機械的強度も高まる。
【００３６】
さらにまた、電極形成用グレーズ層３の表面を滑らかにできることから、その表面に直接搭載されるドライバＩＣ７の接合性も高めることができるという付加的利点も得られる。
【００３７】
上記実施例では、凸状グレーズ層２を幅約１２００μｍ、厚み約５０μｍに形成するとともに、電極形成用グレーズ層３を厚み約６μｍに形成している。しかしながら、本発明はこれら各部の具体的な寸法は種々に変更自在である。ただし、例えば上述の寸法に形成された凸状グレーズ層２に対しては、電極形成用グレーズ層３の厚みを５〜２０μｍの範囲内にすることが望まれる。電極形成用グレーズ層３の厚みが２０μｍ以上になると、その焼成温度が高くなってしまい、凸状グレーズ層２の焼成温度との差別化が困難となるからであり、また厚みが５μｍ以下になると、凸状グレーズ層２と絶縁基板１との境界における段差を吸収することが困難となるからである。本発明では、このような事情を踏まえた上で、電極形成用グレーズ層３の厚みを凸状グレーズ層２の寸法に対応させて適宜決定すればよい。
【００３８】
また、上記実施例では、いわゆる厚膜型のサーマルヘッドを一例として説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、いわゆる薄膜型サーマルヘッドにも適用することができる。薄膜型サーマルヘッドの場合には、蒸着又はスパッタリング工程によって所定の薄膜を形成する工程と、この薄膜にエッチング処理を施す工程とを繰り返しながら、所望の部分を順次形成してゆけばよい。また、薄膜型サーマルヘッドでは、電極層と発熱抵抗体層との積層順序が、厚膜型とは逆になるが、本発明では電極層と発熱抵抗体層との積層順序は問わない。
【００３９】
さらに、上記実施例では、凸状グレーズ層２の両長手縁部２ａ、２ｂの双方に電極形成用グレーズ層３を重ねるように形成している。しかしながら、例えばコモン電極４ｂを凸状グレーズ層２の表面のみに形成するような場合には、この凸状グレーズ層２と絶縁基板１との急激な段差に原因してコモン電極４ｂが断線することはない。従って、このような場合には、あえて上記凸状グレーズ層２の一方の長手縁部２ｂに対して電極形成用グレーズ層３を重ねて形成する必要はなく、凸状グレーズ層２の一方の長手縁部２ａのみに電極形成用グレーズ層３が重なるように形成してもかまわない。
【００４０】
図５〜７は、本発明の第２実施例に係るサーマルヘッドを示す。本実施例のサーマルヘッドは、セラミクス製の絶縁基板１’の表面に、凸状グレーズ層２’、ドライバ搭載用グレーズ層１０、電極形成用グレーズ層３’、電極層４’、発熱抵抗体層５’、絶縁保護層６’などが積層して形成されている。また、上記ドライバ搭載用グレーズ層１０の上には、ドライバＩＣ７’が実装されている。
【００４１】
第１実施例と同様に、上記凸状グレーズ層２’は、絶縁基板１の表面から盛り上がった断面形状を有する一定幅の帯状に形成されている。凸状グレーズ層２’の材質は、例えば軟化点が９００〜９５０℃のアルミナ系ガラス（ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３）からなる非晶質ガラスである。この凸状グレーズ層２’は、絶縁基板１’の表面に非晶質ガラスペーストを所定厚みになるように複数回にわたって印刷し、これを例えば上記軟化点以上の１０００〜１３００℃で焼成することにより形成される。この凸状グレーズ層２’は、幅が例えば１２００μｍ程度であり、盛り上がり高さ（最大厚み）が例えば約５０μｍである。
【００４２】
上記ドライバ搭載用グレーズ層１０は、絶縁基板１’の表面に、上記凸状グレーズ層２’とは一定間隔を隔てて形成されている。このドライバ搭載用グレーズ層１０の材質は、例えば上記凸状グレーズ層２’と同一である。従って、このドライバ搭載用グレーズ層１０は、上記凸状グレーズ層２’を形成する場合と同様に、上記アルミナ系ガラスのペーストを所定の厚みに印刷し、これを例えば１０００〜１３００℃で焼成することにより形成される。このドライバ搭載用グレーズ層１０と凸状グレーズ層２’との焼成は、同一工程によって同時に行うことができる。また、このドライバ搭載用グレーズ層１０の厚みは、上記凸状グレーズ層２’の盛り上がり高さよりも小さくてよく、例えば３０〜４０μｍである。
【００４３】
上記電極形成用グレーズ層３’は、上記絶縁基板１’の表面部のうち、上記凸状グレーズ層２’が形成された領域Ａ’とドライバ搭載用グレーズ層１０が形成された領域とを除く領域Ｂ’，Ｃ’に形成されている。具体的には、上記電極形成用グレーズ層３’は、第１部分３ａ’と第２部分３ｂ’とに分割して形成されている。第１部分３ａ’は、凸状グレーズ層２’とドライバ搭載用グレーズ層１０との間の領域Ｂ’において、凸状グレーズ層２’の一方の長手縁部２ａ’とドライバ搭載用グレーズ層１０の一方の長手縁部１０ａ’とに重なるように形成されている。また、第２部分３ｂ’は、凸状グレーズ層２’の反対側の領域Ｃ’において、凸状グレーズ層２’の他方の長手縁部２ｂ’に重なるように形成されている。
【００４４】
本実施例においては、上記電極形成用グレーズ層３’（３ａ’、３ｂ’）の材質は、上記凸状グレーズ層２’やドライバ搭載用グレーズ層１０とは異なり、例えば軟化点が約７３０℃の鉛系（SiＯ2-PbＯ系）ガラスからなる非晶質ガラスである。従って、本実施例は、電極形成用グレーズ層３’の材料が鉛系ガラスである点で第１実施例とは異なり、そのガラスが非晶質である点で第１実施例と共通する。また、電極形成用グレーズ層３’の厚みは、凸状グレーズ層２’やドライバ搭載用グレーズ層１０よりも遥かに小さく、例えば約１０μｍである。
【００４５】
図７に示すように、上記電極形成用グレーズ層３’は、上記凸状グレーズ層２’やドライバ搭載用グレーズ層１０を形成した後に、鉛系ガラスのペーストを印刷し、これを焼成することにより形成される。ただし、この焼成作業は、凸状グレーズ層２’及びドライバ搭載用グレーズ層１０を構成するガラスの軟化点（９００〜９５０℃）よりも低い温度で行う。具体的には、電極形成用グレーズ層３’を形成するためのガラスペーストを印刷した後には、これを約１５０℃で乾燥し、その後約８５０℃で焼成する。
【００４６】
上記電極層４’は、図６に示すように、複数条の個別電極４ａ’と、複数の櫛歯４ｂ１’を有するコモン電極４ｂ’とを含んでいる。コモン電極４ｂ’の櫛歯４ｂ１’は、個別電極４ａ’に対して互い違い状となっている。電極層４’は、例えば金などを主成分とする導電ペースト（レジネート金）を厚膜印刷法によって所定のパターンに印刷して形成される。また、電極層４’の厚みは、例えば約０．６μｍである。電極層４’は、上記凸状グレーズ層２’、電極形成用グレーズ層３’、及びドライバ搭載用グレーズ層１０の表面に導体ペーストをスクリーン印刷して焼成を行い、その後フォトリソグラフィによりパターン化して形成される。
【００４７】
上記発熱抵抗体層５’は、上記凸状グレーズ層２’の幅方向中央部（頂部）に位置するように上記電極層４’の上に形成されている。より具体的には、上記発熱抵抗体層５’は、個別電極４ａ’とコモン電極４ｂ’の櫛歯４ｂ１’とに交互に交差するように帯状に形成されている。この発熱抵抗体層５’は、選択された各個別電極４ａ’に電圧が印加されると、隣接するコモン電極４ｂ’間の領域が部分的に発熱し、これによって転写リボン又は感熱記録紙をドット単位で加熱する。この発熱抵抗体層５’は、やはり厚膜印刷法によって形成され、その厚みは例えば約３．５μｍである。
【００４８】
上記発熱抵抗体層５’への電圧印加の制御は、上記ドライバ搭載用グレーズ層１０上に搭載された複数のドライバＩＣ７’（図５では１個のドライバＩＣのみ示す）によって行われる。このドライバＩＣ７’の出力側は、金線Ｗ１’を介して上記各個別電極４ａ’に結線されている。また、ドライバＩＣ７’の入力側は、金線Ｗ２’を介してドライバ搭載用グレーズ層１０上に形成された配線用導体パターン８’に結線されている。この配線用導体パターン８’は、ドライバＩＣ７’に対して必要な駆動用電圧や、各種の制御信号を入力させるためのものであり、適当な端子（図示せず）に導通するように形成されている。配線用導体パターン８’は、電極層４’（すなわち、個別電極４ａ’及びコモン電極４ｂ’）を形成するのと同時に形成することできる。なお、上記ドライバＩＣ７’、及び金線Ｗ１’、Ｗ２’の各ボンディング部は、硬質の樹脂体９’によってコーティングされ、保護されている。
【００４９】
上記絶縁保護層６’は、上記発熱抵抗体層５’や電極層４’のほぼ全体を覆ってこれらを保護する。この絶縁保護層６’は、電極形成用グレーズ層３’と同一の鉛系ガラスからなる非晶質ガラスで形成される。絶縁保護層６’の厚みは、例えば６μｍであり、凸状グレーズ層２’やドライバ搭載用グレーズ層１０よりもかなり薄手である。従って、この絶縁保護層６’を形成する場合において、非晶質ガラスを印刷し、その焼成を行うときには、上記電極形成用グレーズ層３’の焼成作業の場合と同様に、凸状グレーズ層２’やドライバ搭載用グレーズ層１０を焼成するときの温度よりも低い温度で焼成することが可能である。
【００５０】
上記構成のサーマルヘッドにおいては、個別電極４ａ’が絶縁基板１’の表面上に直接形成されておらず、電極形成用グレーズ層３’（３ａ’）の表面上に形成されている。本発明者らの実験によれば、上記絶縁基板１’の中心線平均粗さ（Ｒａ）が、０．３μｍであったのに対し、上記電極形成用グレーズ層３’の中心線平均粗さの値を、０．０４μｍにすることができた。その結果、このような平滑な表面の電極形成用グレーズ層３’上に個別電極４ａ’を形成した構造によれば、その下地の表面粗さに原因する個別電極４ａ’の断線を有効に防止することができる。上記実験では、電極形成用グレーズ層３’の上に個別電極４ａ’を形成する場合には、絶縁基板１’の表面に個別電極４ａ’を直接形成する場合よりも、断線が発生する割合を、１／２０以下に減少させることができることが確認された。同様のことは、同じく電極形成用グレーズ層３’に形成されているコモン電極４ｂ’の櫛歯４ｂ１’についても該当する。
【００５１】
特に、凸状グレーズ層２’の両長手縁部２ａ’、２ｂ’に電極形成用グレーズ層３’が重なった状態に形成されているために、凸状グレーズ層２’と絶縁基板１’との間の段差が、電極形成用グレーズ層３’によってある程度吸収される。また、上記電極形成用グレーズ層３’は、非晶質ガラスであり、結晶化ガラスよりも滑らかな表面に形成される特性を有している。さらに、この電極形成用グレーズ層３’は、絶縁基板１’の表面部のうち、凸状グレーズ層２’及びドライバ搭載用グレーズ層１０の形成領域の一部を除く領域に形成されており、電極層４’（４ａ’、４ｂ’）の全体をこの電極形成用グレーズ層３’の表面上に形成することができる。従って、上記電極層４’が、約０．６μｍの極薄であっても、この個別電極４ａ’やコモン電極４ｂ’の断線を回避することができる。また、個別電極４ａ’やコモン電極４ｂ’の断線の防止により、この電極層４’の上に形成される発熱抵抗体層５’の断線もやはり防止することが可能となる。
【００５２】
さらに、上記サーマルヘッドの電極形成用グレーズ層３’及び絶縁保護層６’の材質は、いずれも鉛系ガラスからなる非晶質ガラスであり、互いに共通している。従って、サーマルヘッドの製造に際し、アルミナ系ガラスペーストで凸状グレーズ層２’及びドライバ搭載用グレーズ層１０を形成した後に、一旦鉛系ガラスペーストに変更して電極形成用グレーズ層３’を形成した上で、再度アルミナ系ガラスペーストに戻して絶縁保護層６’を形成する必要はなく、材料管理の容易化が図れる。
【００５３】
一方、既述したとおり、上記電極形成用グレーズ層３’及び絶縁保護層６’の厚みは、凸状グレーズ層２’の高さやドライバ搭載用グレーズ層１０の厚みよりも遥かに小さく、しかも鉛系ガラスはアルミナ系ガラスよりも軟化温度が低いため、焼成温度を前述の第１実施例よりも低くすることができる。従って、電極形成用グレーズ層３’や絶縁保護層６’を焼成するときに、凸状グレーズ層２’の盛り上がり高さが減少するのを防止することができる。その結果、凸状グレーズ層２の盛り上がり高さを所定値に確保でき、転写リボン又は感熱記録紙に対するサーマルヘッドの密着性（すなわち、印字品質）を良好なものにすることができる。
【００５４】
また、発熱抵抗体層５’は表面が滑らかな非晶質ガラスからなる絶縁保護層６’によって覆われているために、転写リボン又は感熱記録紙との接触が円滑なものにできる。さらに、上記絶縁保護層６’を、電極形成用グレーズ層３’と同一の鉛系ガラス材料で形成しておけば、絶縁保護層６’の電極形成用グレーズ層３’への密着性が優れたものとなり、絶縁保護層６’が安易に剥離するようなことを防止できるとともに、電極形成用グレーズ層３’の機械的強度も高まる。
【００５５】
以上、本発明の好適な実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、種々に設計変更可能である。例えば、電極形成用グレーズ層３（３’）や凸状グレーズ層２（２’）は、非晶質である限りあらゆる種類のガラス材料で形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、本発明の第１実施例に係るサーマルヘッドの要部を示す平面図である。
【図２】図２は、図１のＸ−Ｘ線に沿う拡大断面図である。
【図３】図３は、同サーマルヘッドに搭載されたドライバＩＣとその関連部分を示す断面図である。
【図４】図４は、図１に示すサーマルヘッドの製造途中段階における要部拡大断面図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施例に係るサーマルヘッドを示す断面図である。
【図６】図６は、図５に示すサーマルヘッドの要部平面図である。
【図７】図７は、図５に示すサーマルヘッドの製造途中段階における断面図である。
【図８】図８は、従来のサーマルヘッドを示す要部拡大断面図である。
Claims (14)
- 絶縁基板と、
この絶縁基板の表面に形成された非晶質ガラスからなり長手状に延びる凸状グレーズ層と、
この凸状グレーズ層上にこの凸状グレーズ層の長手方向に延びるように形成された発熱抵抗体層と、
上記絶縁基板の上記表面において、上記表面における上記凸状グレーズ層の非形成領域から上記凸状グレーズ層の裾部表面に連続させてこの凸状グレーズ層に部分的に重なるように印刷焼成により形成された電極形成用グレーズ層と、
この電極形成用グレーズ層上ないし上記凸状グレーズ層上において、上記発熱抵抗体層の下層にもぐり込んでこの発熱抵抗体層に部分的に重なるように櫛歯状に形成された電極層と、
上記電極形成用グレーズ層、上記凸状グレーズ層、上記電極層および上記発熱抵抗体層を一連に覆うように形成されさた絶縁保護層と、
を備えたサーマルヘッドであって、上記凸状グレーズ層、電極形成用グレーズ層、および絶縁保護層の各々は非晶質ガラスによって形成されており、上記電極形成用グレーズ層および絶縁保護層は上記凸状グレーズ層の高さよりも薄く形成されていることを特徴とする、サーマルヘッド。 - 上記電極形成用グレーズ層および上記絶縁保護層と上記凸状グレーズ層とは同一の非晶質ガラス材料により形成されている、請求項１に記載のサーマルヘッド。
- 上記同一の非晶質ガラス材料は、アルミナ系ガラスである、請求項２に記載のサーマルヘッド。
- 上記電極形成用グレーズ層および上記絶縁保護層と上記凸状グレーズ層とは異なる非晶質ガラス材料により形成されている、請求項１に記載のサーマルヘッド。
- 上記凸状グレーズ層はアルミナ系非晶質ガラスからなり、上記電極形成用グレーズ層および上記絶縁保護層は鉛系非晶質ガラスからなる、請求項４に記載のサーマルヘッド。
- 上記絶縁基板の上記表面のうち、上記凸状グレーズ層が形成された部分を除く領域は上記電極形成用グレーズ層に完全に覆われている、請求項１に記載のサーマルヘッド。
- 上記発熱抵抗体層を選択的に加熱するための少なくとも１個のドライバＩＣが上記電極形成用グレーズ層上に直接搭載されている、請求項６に記載のサーマルヘッド。
- 上記絶縁基板の上記表面において、上記凸状グレーズ層から離間した位置に少なくとも１個のドライバＩＣが搭載されたドライバ搭載用グレーズ層が形成されており、上記凸状グレーズ層と上記ドライバ搭載用グレーズ層との間を掛け渡すように上記電極形成用グレーズ層が形成されている、請求項１に記載のサーマルヘッド。
- 上記電極形成用グレーズ層は上記凸状グレーズ層よりも軟化点が低い非晶質ガラス材料で形成されている、請求項８に記載のサーマルヘッド。
- 上記電極形成用グレーズ層の非晶質ガラス材料は鉛系ガラスである、請求項９に記載のサーマルヘッド。
- 上記ドライバ搭載用グレーズ層は上記凸状グレーズ層と同一の非晶質ガラス材料で形成されている、請求項８に記載のサーマルヘッド。
- 絶縁基板の表面に非晶質ガラスからなり長手状に延びる凸状グレーズ層を形成し、
上記絶縁基板の上記表面において、上記表面における上記凸状グレーズ層の非形成領域から上記凸状グレーズ層の裾部表面に連続させてこの凸状グレーズ層に部分的に重なるように電極形成用グレーズ層を形成し、
上記電極形成用グレーズ層ないし上記凸状グレーズ層上に、櫛歯状の電極層を形成し、
上記凸状グレーズ層上に、その長手方向に延びるようにして、上記電極層と部分的に重なるように発熱抵抗体層を形成し、
上記電極形成用グレーズ層、上記凸状グレーズ層、上記電極層および上記発熱抵抗体層を一連に覆うように絶縁保護層を形成する、ステップを含むサーマルヘッドの製造方法であって、
上記電極形成用グレーズ層の形成は、非晶質ガラスペーストを上記凸状グレーズ層の高さよりも小さい厚みで印刷する第１工程と、この印刷された非晶質ガラスペーストを上記凸状グレーズ層の焼成温度よりも低い温度で焼成する第２工程とを含み、
上記絶縁保護層の形成は、非晶質ガラスペーストを上記凸状グレーズ層の高さよりも小さい厚みで印刷する第1工程と、この印刷された非晶質ガラスペーストを上記凸状グレーズ層の焼成温度よりも低い温度で焼成する第２工程を含むことを特徴とする、サーマルヘッドの製造方法。 - 上記電極形成用グレーズ層上に上記電極層に電気的に接続された少なくとも１個のドライバＩＣを搭載するステップをさらに含む、請求項１２に記載の製造方法。
- 上記凸状グレーズ層と共にドライバ搭載用グレーズ層を当該凸状グレーズ層から離間して形成し、上記ドライバ搭載用グレーズ層上に上記電極層に電気的に接続された少なくとも１個のドライバＩＣを搭載する、請求項１２に記載の製造方法。
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