JPH031958A - 高速印字用グレイズ基板 - 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、高速印字が可能で、かつ小型であるサーマル
ヘッドに使用されるグレイズ基板５こ関する。

〔従来の技術〕

データー２や図形などの情報を印字、記録するサーマル
プリンタは、無衝撃性で、騒音が少く、無臭であり、現
像定着などの操作が不要で、保守管理性が良いこと等の
特徴を有していることから、情報末端機器及びファクシ
ミＩＪ等に用いられている。このサーマルプリンタの記
録方式は、加熱ｆこより、発色する機能を有する感熱記
録紙にドツト状の発熱素子を有するサーマルヘッドにパ
ルス状の電力を印加して発熱させ、そこへ感熱記録紙を
定常的に供給することにより、その発熱エネルギーを感
熱記録紙に発色させるのである。従来使用されているサ
ーマルヘッドの断面図を第２図に示した。ここで、基板
１の上Ｉこ蓄熱することを目的としたグレーズ層１３を
設置し、さらｌこその上ζこ発熱抵抗体８と発熱抵抗体
に電力を供給する電極１２を形成し、表面ｉこはトップ
コート層９を各々設置しである。

しかしながら、これ等のサーマルヘッドは、１０ｒｒＬ
ｓｅｅ／ライン程度の低速印字、印刷の場合には使用可
能であるが、近年特に要求されている０、　１〜５　ｍ
　ｓｅｅ／ラインという高速で印字・印刷する際には大
電力を供給することｌこなり、その結果、電力を供給す
る電極が過熱してしまい、感熱紙が接触することにエリ
黒変するとか、グレイズ層も高温破壊することにより、
印字は不鮮明になってしまうことが屡々生じている。

この問題の解決策として、電極を大型化することにより
、電気抵抗を低下させ電極の発熱を防ぐことが種々試み
られたが、いづれもグレイズ基板が大型化してしまうと
いう問題点が新たに生じ、未だに解決されないままとな
っている。

また、一部のグレイズ基板イこは、グレイズ層の下部に
別途電力を供給するための電極を配する試みはなされた
。例えば電極素材として、電気抵抗が低いＡｕ、Ａｇ及
びＣｕ等を使用することにより電極が発熱することを防
止することができた。しかし、これら金属は溶融温度が
９６０〜１０８０℃と低いため、この金属の上層に形成
するグレイズドガラスは、一般的には軟化点７００℃以
下のものしか使用できず、高速印字の際ｌこ発生する高
熱ｌこけ耐えられず、グレイズドガラスが軟化、発泡す
る結果となり、これまた実用性において問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたものであ
り、発熱抵抗体とこの発熱抵抗体に電力を供給するため
に、この発熱抵抗体の下部に設置され、発熱抵抗体と電
気的に接続された電極層（Ａ）とを有するサーマルヘッ
ドにおいて、上記発熱抵抗体と電極１軌）との間に、少
くとも軟化点７００℃以上のグレイズドガラス層（至）
を形成し、かつ、電極層（Ａ）に効率的に電力を供給す
る機能を具備した電極層（Ｂ）を有することを特徴とす
る高速印字用グレイズ基板を提供するものである。

本発明Ｉこよる高速印字用ダイズ基板の断面を示す概念
図を第１図に示した。ｊなわち、発熱抵抗体８とこの発
熱抵抗体に電力を供給するだめの電極層（Ａ）２との間
に、グレイズドガラス層３と結晶質ガラスＮ４とを形成
し、かつ電極層（Ａ）に効率的ｌこ電力を供給する機能
を具備した電極層（Ｂ）５と、さらに電極層（Ｂ）の上
部に絶縁層６きから主としてなる小型でかつ高速印字が
可能なサーマルヘッドに使用するグレイズ基板を提供す
るものである。

本発明でいう「グレイズ基板」とは、主にアルミナ及び
窒化アルミ等のセラミックス基板上に、必要ｌこ応じＡ
ｇ％Ａｕ、Ｐｔ、人１及びＣｕ等金属線及び／又は金属
層を部分的に有し、さらｊここれら金属線及び／又は金
属層の上面に（Ｓ　ｉ　０２−ＰｂＯ−Ｂ２０ｓ　）系
及び（Ｓｉ０２−λ１２０３−ＢａＯ）系等のグレイズ
ドガラス層または、これら組成に酸化亜鉛（ＺｎＯ）、
酸化ジルコニウム（ＺｒＯｚ）及び酸化チタン（Ｔｉ０
２）等を添加して成る結晶質ガラス層を全面もしくは部
分的に形成した基板であり、ガラスの持つ耐熱性、表面
平滑性Ｓｔ気Ｐ３縁性及び低熱伝導（保熱）性から主に
サーマルヘッドの部材として広く使用されろものである
。

本発明でいう「電極（Ａ）」とは、高融点で、かつ低電
気抵抗性を有ｊる金属から成っており、具体的には融点
が１１００℃以上、好ましくは１３００℃以上で、かつ
電気抵抗率（ｍＱ／［ゾ１０μ）が１００以下、好まし
くは５０以下、さら？こ好ましくは１０以下の金属であ
り、さらに具体的にはＰｔ％Ｐｄ、　Ｗ、Ｍｏ及びこれ
ら金属からなる合金等であり、中でもＰｔ％Ｐｄ及び（
Ｐｔ−Ａｇ　）合金が好適である。また電極Ｎ（Ａ）の
層厚は特に制限はないが、好ましくは０．１〜１００μ
、さらに好ましくは１〜５０μ、特に好ましくはｌＯ〜
４０μである。

また、本発明でいう「グレイズドガラス層」とは、高速
印字の際、発熱抵抗体より発生する熱を保持する一方、
その高熱によって軟化することなく、また表面に微細な
印刷による配線が可能となる程度の粗度を具備している
グレイズドガラスから成っている。その軟化温度は７０
０℃以上、好ましくは８００℃以上、さらｌこ好ましく
は９００℃以上で、その組成は主番こシリカ（Ｓｉ０２
）、アルミナ（Ａｌ　ｇ　Ｏ３）　　酸化バリウム（Ｂ
ａｄ）、酸化カルシウム（Ｃａｂ）及び酸化ストロンチ
ウム（ＳｒＯ）等からなる高温特性に優れたガラスであ
る。また、グレイズドガラス層の層厚は特に制限はない
が、好ましくは１０〜６０μ、ざらに好ましくは３０〜
５０μである。

さらに本発明でいう「結晶質ガラス層」とは、基板１と
上記グレイズドガラス層との間に有り、両者との接着性
が優れ、なおかつ、グレイズドガラス層を焼成する際（
こ、形状変化を起さない高温特性が優れたガラスから成
っており、その溶融温度は９００℃以上、好ましくは１
２００℃以上、さらに好ましくは１４００℃以上である
。このガラスの組成は主にシリカ、アルミナ、酸化バリ
ウム、酸化カルシウム、酸化亜鉛（Ｚｏｏ）及び酸化チ
タン（Ｔｉ　Ｏａ　）等である。結ａ１□質ガラス層の
層厚は特に制限はないが、好ましくは５〜４０μ、さら
に好ましくは１０〜２０μである。

また本発明でいう「電極層（Ｂ）」とは、前記電極層（
Ａ）に効率的に電力を供給する目的で形成されるもので
ある。よって電極層（Ｂ）に使用されろ素材としては、
低電気抵抗性を有する金属が好適であり、その電気抵抗
率（ｍΩ／Ｄ／１０μ）が１０以下、好ましくは５以下
、さらｌこ好ましくは２以下の金属で、具体的にはＡｇ
ｓ　Ｃｕ、　Ａｕ。

ＡＩ、　Ｗ、　Ｐｔ、　Ｚｎ、Ｎｉ％ｒｅ％Ｓｎ、　Ｐ
ｂ、　Ｐｄ及びこれら金属から成る合金等であり、中で
もＡｇ、　Ｃｕ１Ａｕ及びＡｌが好ましく、特ｌこＡｇ
が好ましい。

また電極＃（Ｂ）の層厚は特に制限されるものではない
が、Ｏ１１〜１００μ、好ましくは１〜５０μ、特に好
ましくは１０〜４０μである。

さらに、電極層（Ｂ）の上層に形成される絶縁層は、さ
らに上部に配置される導線８と電極層（Ｂ）とを絶縁す
る目的で使用されるものであれば、その素材は特に制限
されろものではないが、各種ガラス及びセラミックス等
が使用され、中でも結晶質ガラスが好適である。

さらに本発明高速印字用グレイズ基板による高速印字サ
ーマルヘッドには、発熱抵抗体８、導線７及びオーバー
コート層９等、公知のものが使用されろ。例えば発熱抵
抗体としては、Ｒｕｎｇ、ニクロム系、Ｔａ系のもの、
導線としてはＡＩ　、Ａｕ、　Ａｇ等、またはそれらの
ワイヤー状のものが使用でき、オーバーコート材をして
は、８ｉ０ａを主成分としたガラス質のものが使用でき
る。好適な例としては、抵抗体としてＩＬＬ１０２を５
〜１５μｍ１導線として１〜２μの人Ｕ、オーバーコー
ト材として５ｉＯｚに加えｐｂｏ、Ｂ、Ｏ，等を含んだ
ガラス等が挙げられる。

実施例−１及び比較例−１〜２（グレイズ基板の調製） 以下、本発明の実施例を図面を診照して、本願高速印字
用グレイズ基板の調製方法（こついて説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すグレイズ基板の断面図
であり、第２〜４図は比較対象のグレイズ板の断面図で
ある。

（１）　　第１図において、基板１として９６％焼結ア
ルミナ基板（２０Ｘ　２３０　％　）を使用し、基板１
上にｐｔ含有ペーストを印刷し、１６００℃、２時間常
法ｆこより焼成し、層厚２０μ、簿「１１２〜の電極層
（Ａ）２を作成した。さらＩこ結晶質ガラスペーストを
電極層（Ａ）２上に印刷し、１２００℃、１時間焼成し
、層厚１５μの結晶質ガラス７８４を得、同様ｌこして
１２５０℃、１時間焼成して層厚４０μのグレイズドガ
ラス７＠３を結晶質ガラス／ｌｉ４の上に形成させた。

次いで、λｇ含有ペーストを基板１上に電極層（幻と実
質的に接触するように印刷し、８５０℃、１０分間焼成
し、膚厚２０μｍ層中１７♂の電極層（Ｂ）５を形成さ
せた。さらに電極層（Ｂ）５上に結晶質ガラスペースト
をコートし、９００℃、１０分間焼成することで、層厚
１５μの絶縁層６を作成し、本発明による高速印字用グ
レイズ基板を調製した（以後、本グレイズ基板をＧ−１
と呼び、参考実施例として使用する）。

ｔ２）Ｇ−１と同一素材で、かつ同一焼成条件により、
第２図に示すグレイズ基板（以櫃、本グレイズ基板なＧ
−２と呼び、参考比較例として使用する）を調製した。

第２図において、グレイズドガラス層１３の突起部の厚
さは７０μ。

平坦部の厚きは４０μ、１巾は２Ｘであり、またＡｇか
らなる２個の電極１ｆ１１２の層厚及び層中はそれぞれ
３０μ、２）である。

（３）第３図１こおいて、Ｇ−１と同一の基板１の上に
Ａｕ含有ペーストを印刷し、８５０℃、１０分間焼成し
て、層厚及び層中がそれぞれ２０μ及び１９への電極層
２２を形成し、さらに、この電極層２２の上に結晶質ガ
ラスペーストを印刷し、９００℃、１０分間焼成して、
層厚及び層中がそれぞれ１５μ及び１８への結晶質ガラ
ス層２４を作成し、次いで、上記結晶質ガラス層２４上
にグレイズドガラスペーストを印刷し、９００℃、１時
間焼成し、層厚及び層中がそれぞれ４０μ及び２７Ｘ、
のグレイズドガラス層２３を作成した。このようにして
得られたグレイズ基板を以後本グレイズ基板をＧ−３と
呼び、参考比較例として使用する。

参考実施例−１及び参考比較例−１〜２（グレイズ基板
の評価） ＋１１　　サーマルヘッドの調製 実施例で調製したグレイズ基板０１〜３にそれぞれＡｕ
含有ペーストを印刷して８５０℃、１０分間焼成して厚
さ１μのＡｕ線７を形成し、次いで厚さ２０μ、巾０．
５　ｖｓの発熱抵抗体層を印刷、８５０℃、１０分間焼
成した後、ガラスペーストをコーティングし、８００℃
×１０分間焼成して、厚さ１０μのオーバーコート層９
を形成した。

次いで、上記基板薔こそれぞれドライバーＩＣ１０を搭
載し、サーマルヘッドを調製した。

（２）回路抵抗値の測定 上記のとおり得られたサーマルヘッドの発熱抵抗体８を
Ａｕ線で短絡させて、それぞれのサーマルヘッドの端子
１１０回路抵抗値を測定し、その結果を表−１に示した
。

（３）印字試験 前項（１）で得られたサーマルヘッドをプリンター１こ
搭載し、低速印字（１０ｍ　ｓｅｅ／ライン）及び高速
印字（０，５ｍ　ｓｅｅ／ライン）試験を行い　その結
果を表−１に示した。

表−１ （簀１）電極層１２が異常に発熱し、これ１こ感熱紙が
接触したため、感熱紙が黒変した。

（簀２）印字開始後１０分頃から、発熱抵抗体８による
高熱のため、グレイズドガラス層２３が高熱破壊され、
不鮮明な印字となった。

表−１から判るとおり、本発明による高速印字用グレイ
ズ基板により、大型化することなく、小型で、かつ低速
印字性は当然のこと、高速印字性にも極めて優れたサー
マルヘッドが得られるようになったことがわかる。

４、

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一例である高速印字用グレイズ基板
及びそれを使用したサーマルヘッドの断面図であり、第
２〜３図は、比較対象となるグレイズ基板及びそれを使
用したサーマルヘッドの断面図である。 図面において、１は基板、２は電極ｔｖｉ　（Ａ）、３
はグレイズドガラス層、４は結晶質ガラス層、５は電極
層ＣＢ）、６は絶縁層、７は導線、８は発熱抵抗体、９
はオーバーコート層、１０はＩＣ。 １１は端子、１２は電極層（Ａ）、１３はグレイズドガ
ラス層、２２は電極層（Ａ）、２３はグレイズドガラス
層及び２４は絶縁層である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発熱抵抗体とこの発熱抵抗体に電力を供給するため
   に、この発熱抵抗体の下部に設置され、発熱抵抗体と電
   気的に接続された電極層（Ａ）とを有するサーマルヘッ
   ドにおいて、上記発熱抵抗体と電極層（Ａ）との間に、
   少くとも軟化点７００℃以上のグレイズドガラス層を形
   成し、かつ電極層（Ａ）に効率的に電力を供給する機能
   を具備した電極層（Ｂ）を有することを特徴とする高速
   印字用グレイズ基板。 ２、該発熱抵抗体と該電極（Ａ）との間に、該グレイズ
   ドガラス層と溶融温度９００℃以上の結晶質ガラス層（
   Ｂ）とを有する特許請求の範囲第１項記載の高速印字用
   グレイズ基板。 ３、該グレイズドガラス層及び結晶質ガラス層のそれぞ
   れの層厚が１０〜６０μ及び５〜４０μである特許請求
   の範囲第１乃至２項記載の高速印字用グレイズ基板。 ４、該電極層（Ａ）が白金（Ｐｔ）であり、層厚が０．
   １〜１００μである特許請求の範囲第１項記載の高速印
   字用グレイズ基板。 ５、該電極層（Ｂ）が銀（Ａｇ）であり、層厚が０．１
   〜１００μである特許請求の範囲第１項記載の高速印字
   用グレイズ基板。