JPH01225567A - サーマルヘッド用基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は感熱式印字装置等に使用されるサーマルヘッド
に好適なサーマル祷２ド用基板及びその製造方法に関す
るものである。

〔従来の技術〕

第２図は従来のサーマルヘッドの要部を示す断面図であ
る。同図において、１１は絶縁性の基板、１２は基板１
１上にガラスで形成された蓄熱層であり、以上でサーマ
ルヘッド用基板を梢成している。そして、この蓄熱層１
２上に発熱抵抗体１３、導電ｔ！に１４ａ及び１４ｂ、
保護層１５が順に形成されており、発熱抵抗体１３の導
電体１４ａと１４ｂの間の部分Ａが発熱部となる。

上記蓄熱層１２は断熱材としての機能を有し、発熱抵抗
体１３で発生した熱が熱伝導率の高い基板１１から必要
以上に放熱されないよう作用する。

このため、蓄熱層１２の熱伝導率は発熱抵抗体１３を挾
んで反対に位置する保護層１５の熱伝導率より小さい材
質とすることが望ましい、従来は、一般に保護層１５の
材質としてＳ　ｌ　０２やＴ　ａ　２０５等が使用され
ており、一方、上記したように蓄熱層はガラスで構成さ
れており、これらの熱伝導率は略等しくいずれも１０　
’ｃａｌ／ｃｎ＋　−ｓ　・℃程度であった。そこで、
従来のサーマルヘッド用基板にあっては、蓄熱層１２を
厚く形成することによって、保護層１５より大きな断熱
性を持たせて、必要以上の放熱がなされないように構成
していた。

ところが、上記のように蓄熱層１２を厚く形成した場合
には、発熱抵抗体１３の通電をオフにした後の発熱部Ａ
の放熱が速やかになされなくなる。

このため、連続して印字を繰り返す場合、特に印字繰返
し周期が速い場合には、発熱部Ａの温度が十分低下しな
いうちに次の印字が開始され、発熱部Ａの温度が上昇し
過ぎて、印字品質が低下する問題があった。

即ち、蓄熱層１２は熱効率を良くするためには断熱性を
大きくする方が好ましいが、この場合には熱応答性が悪
くなり高速印字に適さなくなる問題があった。

そこで、上記した問題を解消するために蓄熱層１２に細
孔を有する多孔質ガラスを使用することが提案されてい
る。この多孔質ガラスは細孔を有するので熱伝導率が小
さく、また良好な熱応答性を有しており、蓄熱層として
適している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、多数の細孔を有するガラスを得るためには、
平均粒径１０〜５０μｍ程度のガラス粉のペースト状物
を一定条件のもとて焼成し、ガラス粉内部からの気泡発
生を利用する。しがし、この焼成条件は温度誤差±２〜
３℃の狭い範囲内に維持しなければならなく、これがら
外れると気泡が蓄熱体の表面にまで現れ、その表面に凹
凸を生じさせる。この場合には、表面の凹凸によってそ
の上層の発熱抵抗体１３や導電体１４ａ、１４ｂ等の薄
膜形成をを困難にしたり、これら薄膜上に凹凸が現れて
印字品質に悪影響を与える等の問題があった。

そこで、本発明は上記したような従来技術の課題を解決
するためになされたもので、その目的とするところは、
高品質な印字を高速に実行可能とするサーマルヘッド用
基板、及び簡単な工程により凹凸のないサーマルヘッド
用基板を製造できる製造方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のサーマルヘッド用基板は、絶縁基板と、上記絶
縁基板上の蓄熱層とを有し、上記蓄熱層を多孔質アルミ
ナにより形成したことを特徴としている。

また、本発明のサーマルヘッド用基板の製造方法は、ア
ルミニウムアルコキシドよりベーマイトゾルを調製する
工程と、絶縁基板上に上記ベーマイトゾルを塗布する工
程と、これを乾燥する工程と、これを焼成する工程とを
有することを特徴としている。

〔作　用〕

本発明のサーマルヘッド用基板において、蓄熱層を形成
している多孔質アルミナは、熱伝導率が小さく、保温性
に優れている。従って、蓄熱層を薄形化しても十分な保
温性を持たせることが可能となり、薄形化による熱応答
性の向上を可能としている。

また、本発明の製造方法においては、アルミニウムアル
コキシドより調製したベーマイトゾルを絶縁基板上に塗
布し、その後乾燥させ、焼成してアルミナ焼結体として
たいるが、このとき、ベーマイトゾルの有機物が分解し
てガスとなって放出され、このガス放出によりアルミナ
焼結体は非常にＲ細な細孔を有することとなる。

〔実施例〕

以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明に係るサーマルヘッド用基板の一実施例
を適用したサーマルヘッドの要部を示す断面図である。

同図において、１は絶縁基板としてのアルミナ基板、２
はアルミナ基板１上に形成された蓄熱層であり、この蓄
熱層２は多孔質アルミニウム焼結体により構成されてい
る。そして、このサーマルヘッド用基板の蓄熱層２上に
は発熱抵抗体層３導電体層４ａ、４ｂ、さらに保護層５
が順に形成されている。

ここで、蓄熱層２を梢成する多孔質アルミニウム焼結体
は耐熱性に凝れており、また、極めて小さな熱伝導率を
有し、保温性に優れた性質を持つ。

また、本実施例の蓄熱層２は従来のガラスよりなる蓄熱
層に比べて熱伝導率が低いため、その厚さを従来のもの
より薄くしても同等の保温性を持たせることが可能であ
る。従って、発熱抵抗体層３の発熱部Ａが発する熱をア
ルミナ基板ｌに速かに吸収させて発熱体の温度の低下を
早めることが可能となり、熱応答性を向上させることが
できる。

次に、上記サーマルヘッド用基板の製造方法の一実施例
に・ついて説明する。

先ず最初に、アルミニウムアルコキシド（ＡＪ（ＯＲ）
３、Ｒ：アルキル基）より次のようにしてベーマイトゾ
ル（ＡＪ！　Ｏ（０）１））を調製する。

即ち、先ず８０℃に熱せられた再熱溜水１８０ｍｊ中に
アルミニウムイソプロポキシド（ＡＪ）　　（ｉ−ＯＣ
３Ｈ７）３）２０．４ｇを入れ、３０分間撹拌を行い、
加水分解する。次に、この溶液に０１０７Ｎの塩酸を２
００ｍｊ加え、９５℃で３時間撹拌した後、室温で１日
間放置して、透明なベーマイトゾルを得る。

次の工程では、この基板１上にデイツプコーティング法
によりベーマイトゾルを塗布する。

次の工程では、塗布されたベーマイトゾルを１００℃で
１時間乾燥させる。

次の工程では、基板１上のベーマイトゾルを、例えば電
気炉中で６００℃に加熱し、３時間焼成する。この工程
で、ベーマイトゾル６は細孔径１００Ａ以下、細孔容積
０．４ｃｍ３／ｇの多孔質アルミナとなる。この、多孔
質アルミナは熱伝導率が小さく、表面を平滑にできると
いう特性を有する。

以上の塗布工程、乾燥工程及び焼成工程で厚さ約９．５
μｍのアルミナ焼結体が得られる。従って、以上の工程
を、例えば２０回繰り返すことによって１０μｍ厚の多
孔質アルミナ層を形成できる。

次に、基板１上及び多孔質アルミナ層５上にスパッタリ
ングにより、窒化タンタル（Ｔ　ａ　２　Ｎ　）を蒸着
して発熱抵抗体層２を形成する。その後−発熱抵抗体層
２のアルミニウムを蒸着し、導電体層を形成する。−そ
して、フォトエツチング技術により発熱抵抗体層２の頂
部上のアルミニウムを除去する。

最後に、スパッタリングにより二酸化けい素（Ｓｉ０２
）を蒸着して保護層４を形成してサーマルヘッドの製造
を完了する。

以上説明した製造方法によれば、ベーマイトゾルの調製
及びその塗布回数により膜厚の調整が容易にでき製造が
容易である。また、焼成温度は６００〜１０００°Ｃの
広い範囲でよく設定が容易である。

次に、本実施例のサーマルヘッド用基板の性能について
説明する。

先ず、多孔質アルミナを蓄熱層とした上記実施例のサー
マルヘッドと、この比較例（１）として多孔質ガラスを
蓄熱層とした従来のサーマルヘッドについて、細孔径、
細孔容積、熱伝導率を測定した。この測定は、本実施例
として多孔質アルミナ焼結体を乳鉢で粉砕した後、ふる
いにがけ選別し、粒径０．２５〜０．８４ｍｍのアルミ
ナ粉末としたものを用い、比較例（１）としては多孔質
ガラス粉末（旭硝子社製、商品名ＭＰＧ）を用い、両者
について細孔径、細孔容積、熱伝導率について調べな、
この結果を以下に表１として示す。

表１ 表１に示された結果より、本実施例の蓄熱層は、熱伝導
率については、多孔質ガラスと同程度に低い値であるこ
と、また細孔径に関しては、多孔質ガラスよりはるかに
小さいことかわかる。細孔径が小さいことによって、蓄
熱層の表面の細孔による起伏は極めて小さくなり、表面
の平滑度の高い基板を形成できる。

次に、保護層表面の平滑度及び印字性能について、上記
実施例と比較例（２）に関して説明する。

ここで比較例（２）としては平均粒径１０μｍのガラス
粉末をα−テルピネオールにエチルセルロースを５％溶
解したビークルに混練して調製したガラスペーストをア
ルミナ基板上にスクリーン印刷し、これを１００℃で乾
燥し、８２０℃で２５分間焼成して蓄熱層を形成したも
のを用いた。両者について蓄熱層の表面状態及び印字性
能について調べた。この結果を以下に表２として示す。

表２の結果より、本実施例のサーマルヘッド用基板を用
いて形成されたサーマルヘッドは、表面が平滑であるこ
とがわかる。よって、印字品質の良好なサーマルヘッド
を構成することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のサーマルヘッド用基板の
蓄熱層は保温性に優れているので、蓄熱層を薄くできる
ので、これを用いてサーマルヘッドを構成すれば、熱応
答性がよく高速印字用のサーマルヘッドに適した基門を
提供できる。

また、本発明の製造方法によれば、凹凸が少ない平滑な
サーマルヘッド用基板を構成でき、印字品質を良好にで
きる。さらに、焼成工程に際して温度設定が容易であり
製造工程が簡単になり、このため製品コストの低下が可
能になるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を用いて形成されたサーマル
ヘッドの構成を示す要部断面図、第２図は従来のサーマ
ルヘッドの要部断面図である。 １・・・アルミナ基板（絶縁基板）、 ２・・・多孔質アルミナ（蓄熱層）、 ３・・・Ｔａ２Ｎ層（発熱抵抗体層）、４ａ、４ｂ・・
・導電体、 ５・・・３１０２層（保護層）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁基板と、 上記絶縁基板上の蓄熱層とを有し、 上記蓄熱層を多孔質アルミナにより形成したことを特徴
   とするサーマルヘッド用基板。 ２、アルミニウムアルコキシドよりベーマイトゾルを調
   製する工程と、 絶縁基板上に上記ベーマイトゾルを塗布する工程と、 これを乾燥する工程と、 これを焼成する工程と を有することを特徴とするサーマルヘッド用基板の製造
   方法。