JPH04259571A - Thermal head - Google Patents

Thermal head

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Publication number
JPH04259571A
JPH04259571A JP2068091A JP2068091A JPH04259571A JP H04259571 A JPH04259571 A JP H04259571A JP 2068091 A JP2068091 A JP 2068091A JP 2068091 A JP2068091 A JP 2068091A JP H04259571 A JPH04259571 A JP H04259571A
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JP
Japan
Prior art keywords
protective film
film
fine particles
thermal head
metal
Prior art date
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Pending
Application number
JP2068091A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuyasu Satou
和恭 佐藤
Michihiro Watanabe
渡辺 道弘
Masahisa Aoyanagi
青柳 正久
Tasaku Kiyono
太作 清野
Kazuhiko Ato
和彦 阿藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To prevent the occurrence of a crack in a high-heat conductivity film which is provided in a protective film to reduce density unevenness in a thermal head used for a facsimile terminal equipment or a printer. CONSTITUTION:After a glaze layer 5, an electrode 4, and a resistor 3 are formed on an alumina substrate 6, a thin protective film 1 is formed so as to cover these layers. After that, a film 2 made of a mixture of a metal or metallic oxide with inorganic fine particle is provided correspondingly to a position substantially just above the resistor 3 on the protective film 1. Lastly, a protective film 1 is again formed so as to cover these layers.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリやプリン
タの記録部に用いられる感熱記録装置または熱転写記録
装置に係り、特に、サーマルヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal recording device or a thermal transfer recording device used in a recording section of a facsimile or a printer, and more particularly to a thermal head.

【0002】0002

【従来の技術】従来のサーマルヘッドは、絶縁性基板上
に、グレーズ層,電極,抵抗体,保護膜を積層した構造
をしており、それぞれの膜の形成プロセスの違いから、
印刷と焼成により成膜する厚膜タイプのものと蒸着やス
パッタリングやCVDにより成膜する薄膜タイプのもの
に二分される。厚膜タイプのサーマルヘッドでは、電極
材料にはAuが、抵抗体材料にはRuO2 が、保護膜
材料にはSiO2・PbO(ホウケイ酸鉛系のガラス)
が、それぞれ、一般に良く用いられている。一方、薄膜
タイプのサーマルヘッドでは、電極材料にはAlが、抵
抗体材料には金属化合物や金属酸化物が、保護膜材料に
は、Ta2O5やSi3N4が一般に良く用いられてい
る。
[Prior Art] A conventional thermal head has a structure in which a glaze layer, an electrode, a resistor, and a protective film are laminated on an insulating substrate.Due to the differences in the formation process of each film,
There are two types: thick film types, which are formed by printing and baking, and thin film types, which are formed by vapor deposition, sputtering, or CVD. In the thick film type thermal head, the electrode material is Au, the resistor material is RuO2, and the protective film material is SiO2/PbO (lead borosilicate glass).
However, each is commonly used. On the other hand, in thin film type thermal heads, Al is commonly used as the electrode material, metal compounds or metal oxides as the resistor material, and Ta2O5 or Si3N4 as the protective film material.

【0003】サーマルヘッドを用いた感熱記録または熱
転写記録では、前述の電極を用いて抵抗体に所定の電圧
を印加し、それにより発生したジュール熱が抵抗体上の
保護膜を伝わって感熱記録紙または熱転写用インクフィ
ルムに達し、化学反応による発色または熱によるインク
の溶融または昇華によるインクのフィルムから被転写紙
への転写により、印字または印画が行われる。従って熱
伝導率の大きい材料からなる保護膜を用いている場合に
は、抵抗体で発生した熱エネルギは、短い時間に保護膜
の表面に伝わり、かつ、保護膜の表面の温度分布は、抵
抗体上での温度分布に近いものになる。一方、熱伝導率
の小さい材料からなる保護膜を用いている場合には、抵
抗体で発生した熱エネルギが保護膜の表面に伝わるまで
の時間が前述の熱伝導率の大きい材料からなる保護膜を
用いている場合に比べて長く、かつ、保護膜の表面での
温度分布は、抵抗体上での温度分布とは異なり、保護膜
中を熱エネルギが伝搬する過程で、発熱領域がかなり縮
小している。
In thermal recording or thermal transfer recording using a thermal head, a predetermined voltage is applied to a resistor using the above-mentioned electrodes, and the Joule heat generated thereby is transmitted through a protective film on the resistor to the thermal recording paper. Alternatively, the ink reaches a thermal transfer ink film, and printing or printing is performed by transferring the ink from the film to the transfer paper by coloring by chemical reaction or melting or sublimation of the ink by heat. Therefore, when a protective film made of a material with high thermal conductivity is used, the thermal energy generated in the resistor is transmitted to the surface of the protective film in a short time, and the temperature distribution on the surface of the protective film is The temperature distribution will be similar to that on the body. On the other hand, when using a protective film made of a material with low thermal conductivity, the time it takes for the thermal energy generated in the resistor to be transmitted to the surface of the protective film is The temperature distribution on the surface of the protective film is different from the temperature distribution on the resistor, and the heat generation area is considerably reduced in the process of thermal energy propagating through the protective film. are doing.

【0004】保護膜に用いている材料の熱伝導率が小さ
いことによる保護膜表面での発熱領域の縮小は、感熱記
録や熱転写記録における抵抗体−素子に対応する印字画
素の面積を小さくし、本来連続すべき隣接した二つの印
字や印画の画素の間に、感熱記録の場合の未発色領域を
、また熱転写記録の場合は未転写領域を発生させる。 このような隣接した二つの印字や印画の画素間の未発色
領域や未転写領域は、ファクシミリやプリンタで出力さ
れる印字や印画の中では白い筋となって表れ、印字品質
や印画品質を著しく低下させる。このような画質の低下
は、感熱記録よりもビデオプリンタ等の高画質プリンタ
の出力用として良く用いられる昇華型インクを用いた熱
転写記録方式でより顕著にあらわれる。
[0004] The reduction of the heat generating area on the surface of the protective film due to the low thermal conductivity of the material used for the protective film reduces the area of the printed pixel corresponding to the resistor-element in thermal recording or thermal transfer recording. An uncolored area in the case of thermal recording or an untransferred area in the case of thermal transfer recording is generated between pixels of two adjacent prints or prints that should originally be continuous. Such uncolored or untransferred areas between pixels of two adjacent prints or prints appear as white streaks in the prints or prints output by a facsimile or printer, and can significantly reduce print quality. lower. Such deterioration in image quality is more noticeable in thermal transfer recording methods using sublimation ink, which are often used for output from high-quality printers such as video printers, than in thermal recording.

【0005】また、サーマルヘッドの種類から言うと、
保護膜の熱伝導率が、Ta2O5やSi3N4と比較し
てSiO2、PbOの方が小さいため、厚膜タイプのサ
ーマルヘッドでより顕著にあらわれる。
[0005] Also, in terms of the types of thermal heads,
Since the thermal conductivity of the protective film is smaller for SiO2 and PbO than for Ta2O5 and Si3N4, this phenomenon is more noticeable in thick-film type thermal heads.

【0006】このような保護膜の熱伝導率が小さいこと
による画質の低下を防ぐ方法として、従来は、特開平2
−111563 号公報に開示されているように、保護
膜の内部に金属膜をはさみこむ構造が提案されていた。
[0006] Conventionally, as a method for preventing the deterioration of image quality due to the low thermal conductivity of the protective film, there has been proposed
As disclosed in Japanese Patent No. 111563, a structure in which a metal film is sandwiched inside a protective film has been proposed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが保護膜の内部
に金属膜をはさみ込むという従来の構造には、以下に述
べるような欠点がある。すなわち、保護膜の内部に金属
膜をはさみ込むには、まず、抵抗体の形成後に保護膜を
印刷と焼成により形成し、その上に金属膜を同様な方法
で形成し、最後に、前述の保護膜や金属膜の上を覆うよ
うに保護膜を印刷と焼成により形成する必要がある。と
ころがこのようなプロセスを実際に行うと金属膜の形成
後に保護膜を印刷して焼成する時に、先に形成した金属
膜の中にクラックが発生することがある。金属膜中にこ
のようなクラックが発生すると、保護膜の表面での温度
分布が大きく乱されるため画質が著しく劣化する。この
クラックの原因は、最初に形成したガラスよりなる保護
膜上の金属膜のこのガラス膜に対する付着力が充分強く
なく、かつ、金属膜上に更に保護膜を焼成する時に、金
属膜上の保護膜の材料であるガラスが低粘度化する。そ
の結果、金属膜は、上下にガラスよりなる保護膜にはさ
まれてはいるものの、前述の焼成の最中はこれらガラス
膜からの拘束力が弱くなり、金属膜のもつ収縮し易いと
いう性質のため、自己収縮を起こし膜強度の弱い所でク
ラックが発生するためと考えられる。このようなクラッ
クの発生は、そのメカニズムから考えても、保護膜に用
いているガラス材料の焼成中の粘度が低いものほど顕著
にあらわれる。焼成中のガラス材料の粘度は、焼成後に
形成される保護膜の表面の平滑性と強い相関関係を持ち
、焼成中のガラス粘度が低いもの程、焼成後に形成され
る保護膜の表面の平滑性が良く、焼成中のガラス粘度が
高いものほど、焼成後に形成される保護膜の表面の平滑
性は悪くなる。保護膜の表面の平滑性はファクシミリ等
に用いられる感熱記録では、画質への影響は小さいが、
ビデオプリンタ等の高画質プリンタに用いられる昇華型
インクを用いた熱転写記録では、保護膜の表面の平滑性
が悪いとそれに応じた濃度むらが発生し、印画品質を低
下させるため、保護膜の表面の平滑性の良いガラス材料
を用いる必要がある。このように、ビデオプリンタに用
いることができるような高画質の得られるサーマルヘッ
ドを得るには、保護膜材料として表面の平滑性の良いガ
ラス材料を用いる必要があるが、そのためには、焼成中
のガラス粘度が低い材料を用いる必要があり、そのよう
な材料を用いた場合には、前述した金属膜のクラックが
特に発生し易くなる。従って、本来、画質を向上させる
ために保護膜の内部にはさみ込んだ金属膜が、クラック
の発生によりむしろ画質を劣化させることになっていた
However, the conventional structure in which a metal film is sandwiched inside a protective film has the following drawbacks. In other words, in order to sandwich a metal film inside the protective film, first, after forming the resistor, the protective film is formed by printing and baking, and then the metal film is formed on top of it in the same way. It is necessary to form a protective film by printing and baking so as to cover the protective film and metal film. However, when such a process is actually carried out, cracks may occur in the previously formed metal film when a protective film is printed and fired after the metal film is formed. When such cracks occur in the metal film, the temperature distribution on the surface of the protective film is greatly disturbed, resulting in a significant deterioration of image quality. The cause of this crack is that the adhesion of the metal film on the protective film made of glass that was first formed is not strong enough to this glass film, and when the protective film is fired on the metal film, the protective film on the metal film is The viscosity of the glass, which is the material of the membrane, becomes lower. As a result, although the metal film is sandwiched between upper and lower protective films made of glass, the binding force from these glass films becomes weaker during the above-mentioned firing process, and the metal film tends to shrink easily. This is thought to be because self-shrinkage occurs and cracks occur in areas where the film strength is weak. Considering the mechanism, the occurrence of such cracks is more pronounced as the viscosity of the glass material used for the protective film during firing is lower. The viscosity of the glass material during firing has a strong correlation with the surface smoothness of the protective film formed after firing, and the lower the glass viscosity during firing, the smoother the surface of the protective film formed after firing. The higher the glass viscosity during firing, the worse the surface smoothness of the protective film formed after firing. The smoothness of the surface of the protective film has a small effect on image quality in thermal recording used in facsimiles, etc.
In thermal transfer recording using sublimation ink, which is used in high-quality printers such as video printers, if the surface of the protective film is not smooth, density unevenness will occur, reducing print quality. It is necessary to use a glass material with good smoothness. In this way, in order to obtain a thermal head with high image quality that can be used in video printers, it is necessary to use a glass material with a good surface smoothness as the protective film material. It is necessary to use a material having a low glass viscosity, and when such a material is used, the above-mentioned cracks in the metal film are particularly likely to occur. Therefore, the metal film that was originally inserted into the protective film to improve the image quality actually deteriorated the image quality due to the occurrence of cracks.

【0008】このようなクラックの発生を防ぐための方
法の一つとして保護膜の内部にはさみ込む金属膜の膜厚
を十分に厚くし、金属膜の自己収縮を押さえる方法が考
えられる。しかし、金属膜をあまり厚くすると、抵抗体
で発生した熱エネルギの多くが、熱伝導率の小さいガラ
スからなる保護膜中を伝搬して保護膜の表面に達するよ
りも、熱伝導率の高い金属膜中を伝搬して主走査方向に
逃げてしまい、一素子の抵抗体に対応する印字画素の濃
度がうすくぼけてしまったり、隣接する二つの印字画素
が金属膜によって相互に干渉してしまい、解像感や輪郭
のシャープさが非常に悪い出力画像になってしまうとい
う大きな欠点があり、実際に適用することはできなかっ
た。
One possible method for preventing the occurrence of such cracks is to make the thickness of the metal film sandwiched inside the protective film sufficiently thick to suppress self-shrinkage of the metal film. However, if the metal film is made too thick, most of the thermal energy generated in the resistor will propagate through the protective film made of glass, which has low thermal conductivity, and reach the surface of the protective film, rather than the metal film, which has high thermal conductivity. It propagates through the film and escapes in the main scanning direction, causing the density of a printed pixel corresponding to one resistor element to become faint and blurred, and two adjacent printed pixels to interfere with each other due to the metal film. This method had a major drawback in that it resulted in an output image with extremely poor resolution and sharpness of contours, so it could not be applied in practice.

【0009】本発明の目的は、表面平滑性が良く焼成中
の粘度の低いガラス材料を保護膜として用い、かつ、保
護膜中に出力画像の解像感の劣化を起こさない程度の膜
厚の薄い金属膜をはさみ込むことを可能とし、それによ
り、ビデオプリンタのような高画質プリンタにも適用で
きる高画質対応のサーマルヘッドを提供することにある
An object of the present invention is to use a glass material with good surface smoothness and low viscosity during firing as a protective film, and to have a film thickness in the protective film that does not cause deterioration of the resolution of the output image. It is an object of the present invention to provide a thermal head capable of supporting high image quality, which is capable of sandwiching a thin metal film, and thereby can be applied to high image quality printers such as video printers.

【0010】0010

【課題を解決するための手段】保護膜の内部に金属膜を
はさみ込むことによって画質を向上させる方法は、表面
平滑性の良い焼成中の粘度の低いガラス材料を保護膜と
して用いる場合には、保護膜の焼成中に金属膜にクラッ
クを発生させるという問題があった。また、この問題を
回避するために金属膜の膜厚を厚くすると、金属膜のク
ラック発生は押さえることができるものの、出力画像の
解像感が失われるという欠点があった。もちろん、保護
膜材料として焼成中の粘度が高いガラスを用いれば、金
属膜のクラックは押さえられるが、この場合には、保護
膜の焼成後の表面の平滑性が悪く、表面の凹凸に起因す
る濃度むらが出力画像に表れるという欠点があった。こ
のように、従来の技術では、表面平滑性が良く焼成中の
粘度の低いガラス材料を保護膜として用い、かつ、保護
膜中に解像感の劣化を起こさない程度の膜厚の薄い金属
膜をはさみこむことは困難であった。
[Means for solving the problem] A method of improving image quality by sandwiching a metal film inside the protective film is possible when a glass material with a low viscosity during firing with good surface smoothness is used as the protective film. There was a problem in that cracks were generated in the metal film during firing of the protective film. Further, in order to avoid this problem, increasing the thickness of the metal film can suppress the occurrence of cracks in the metal film, but there is a drawback that the resolution of the output image is lost. Of course, if glass with high viscosity during firing is used as the protective film material, cracks in the metal film can be suppressed, but in this case, the surface of the protective film after firing is not smooth, resulting in unevenness of the surface. There was a drawback that density unevenness appeared in the output image. In this way, in the conventional technology, a glass material with good surface smoothness and low viscosity during firing is used as a protective film, and a thin metal film that does not cause deterioration of resolution is used in the protective film. It was difficult to insert it.

【0011】本発明は、この問題を解決し、前記目的を
達成するために、保護膜中にはさみ込む金属膜を形成す
るための金属ペーストの中に、無機微粒子を添加した。 もちろん、保護膜中にはさみ込む金属膜は、熱伝導率が
保護膜材料として用いられるガラスより大きいものであ
れば何でも良く、また、熱伝導率が保護膜材料として用
いられているガラスよりも大きいものであれば、金属膜
に限らず金属酸化物の膜でも良い。また、無機微粒子の
添加量は、形成される金属膜の表面の平滑性を劣化させ
ないため0wt%から40wt%の間にするのが適当で
ある。また同様な理由から添加する無機微粒子の平均粒
径は1μm以下にするのが適当である。
In order to solve this problem and achieve the above object, the present invention adds inorganic fine particles to a metal paste for forming a metal film sandwiched in a protective film. Of course, the metal film inserted into the protective film may be of any material as long as its thermal conductivity is higher than that of the glass used as the protective film material. The film is not limited to a metal film, but may be a metal oxide film. Further, the amount of the inorganic fine particles added is suitably between 0 wt % and 40 wt % so as not to deteriorate the surface smoothness of the metal film formed. Furthermore, for the same reason, it is appropriate that the average particle diameter of the inorganic fine particles added be 1 μm or less.

【0012】0012

【作用】保護膜中にはさみ込む金属膜を形成するための
金属ペースト中に無機微粒子を添加すると、このペース
トを用いて形成された金属膜の中には、無機微粒子が分
散しており、これが金属膜そのものの補強剤のような役
割をするため、金属膜の破断強度が向上し、かつ金属膜
のもつ収縮し易いという性質も押さえられる。
[Operation] When inorganic fine particles are added to the metal paste to form the metal film sandwiched in the protective film, the inorganic fine particles are dispersed in the metal film formed using this paste. Since it acts as a reinforcing agent for the metal film itself, the breaking strength of the metal film is improved, and the tendency of the metal film to shrink is suppressed.

【0013】従って、保護膜の中にはさみ込む金属膜と
して、無機微粒子が添加された金属ペーストの印刷・焼
成により形成される本発明の金属膜を用いれば、たとえ
、表面平滑性の良い焼成中の粘度の低いガラス材料を保
護膜として用いていても、保護膜焼成中での金属膜の収
縮やそれに伴う金属膜中のクラックの発生は回避できる
。もちろん、本発明のように金属膜中に無機微粒子が添
加されていれば、金属膜の破断強度が向上するので、金
属膜のクラック防止のため金属膜の膜厚を厚くする必要
もない。従って金属膜の膜厚に関しては、画質優先で設
計することができ、前述したような金属膜の膜厚増に伴
う解像感の劣化も回避できる。
Therefore, if the metal film of the present invention, which is formed by printing and firing a metal paste to which inorganic fine particles are added, is used as the metal film sandwiched in the protective film, even if the metal film has a good surface smoothness during firing, Even if a glass material with a low viscosity is used as the protective film, shrinkage of the metal film during firing of the protective film and the occurrence of cracks in the metal film due to this can be avoided. Of course, if inorganic fine particles are added to the metal film as in the present invention, the breaking strength of the metal film is improved, so there is no need to increase the thickness of the metal film to prevent cracks in the metal film. Therefore, the thickness of the metal film can be designed with priority given to image quality, and the aforementioned deterioration in resolution due to an increase in the thickness of the metal film can be avoided.

【0014】このように、表面平滑性の良い焼成中の粘
度の低いガラスよりなる保護膜中にはさみこむ金属膜と
して、無機微粒子を添加した金属膜を用いることにより
、クラックがなく解像感の劣化のない薄い金属膜を保護
膜中に形成することができ、昇華熱転写方式によるビデ
オプリンタのような高画質プリンタに適用できる高画質
対応のサーマルヘッドを得ることができる。
[0014] As described above, by using a metal film to which inorganic fine particles are added as a metal film sandwiched between a protective film made of glass with low viscosity during firing and which has a good surface smoothness, there is no cracking and deterioration in resolution. It is possible to form a thin metal film in the protective film, and it is possible to obtain a thermal head compatible with high image quality that can be applied to high image quality printers such as video printers using a sublimation thermal transfer method.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1を用いて説明
する。図1において、アルミナ基板6の上にグレーズ層
5が形成されている。そして、グレーズ層5の上にはメ
タルオーガニックAu材料よりなる膜厚0.6μm の
Au電極膜が印刷と焼成により形成され、更にAu電極
膜上には、RuO2 よりなる膜厚3〜10μmの抵抗
体が印刷と焼成により形成される。その後で、ホウケイ
酸鉛系ガラス材料よりなる保護膜1を、抵抗体3や電極
4を覆うように印刷と焼成により膜厚3μm程度に形成
する。このようにまず保護膜1を3μm程度形成した後
で、図1,図2に示したように、抵抗体3のほぼ真上に
相当する位置に、保護膜より熱伝導率が大きい材料とし
てAuペーストにAl2O3の微粒子を添加したものを
印刷し、700〜900℃の範囲で焼成することにより
膜厚1μm程度の膜を成膜する。この材料は、Auペー
ストにAl2O3の微粒子を20wt%程度添加したも
のが、保護膜1よりも高い熱伝導率をもち、Auペース
トにAl2O3微粒子を添加したペーストを焼成した膜
上に更に保護膜1を3μm程度形成しても、Auペース
トにAl2O3微粒子を添加したペーストを焼成して形
成した膜には、クラック7が発生せず適当である。この
AuペーストにAl2O3微粒子を添加したペーストを
焼成することにより保護膜よりも熱伝導率の良い膜を形
成し、更に膜上を含む全体に保護膜1を3μm程度印刷
、焼成することにより、本実施例のサーマルヘッドを得
る。
[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In FIG. 1, a glaze layer 5 is formed on an alumina substrate 6. Then, on the glaze layer 5, an Au electrode film with a thickness of 0.6 μm made of a metal organic Au material is formed by printing and baking, and on the Au electrode film, a resistor film with a thickness of 3 to 10 μm made of RuO2 is formed. The body is formed by printing and firing. Thereafter, a protective film 1 made of a lead borosilicate glass material is formed to a thickness of about 3 μm by printing and baking so as to cover the resistor 3 and electrodes 4. After first forming the protective film 1 with a thickness of about 3 μm, as shown in FIGS. 1 and 2, a layer of Au as a material with higher thermal conductivity than the protective film is placed almost directly above the resistor 3. A paste containing fine particles of Al2O3 is printed and fired at a temperature of 700 to 900°C to form a film with a thickness of about 1 μm. This material has a thermal conductivity higher than that of the protective film 1 when approximately 20 wt% of Al2O3 fine particles are added to the Au paste, and a protective film 1 is added on top of the fired paste made by adding Al2O3 fine particles to the Au paste. Even if the thickness is about 3 μm, cracks 7 do not occur in a film formed by firing a paste in which Al2O3 fine particles are added to an Au paste, which is appropriate. By baking this Au paste with Al2O3 fine particles added, a film with better thermal conductivity than the protective film is formed, and by printing and baking a protective film 1 of about 3 μm over the entire surface including the film, the main A thermal head of the example is obtained.

【0016】図2には、膜2の材料として従来の技術で
記載されているAuペーストを用いた場合に、膜内に発
生したクラック7を示している。サーマルヘッドは、図
1に示した実施例の場合と同様に、アルミナ基板上にグ
レーズ層を形成し、その上にメタルオーガニックAuよ
りなる電極、RuO2 よりなる抵抗体、ガラスよりな
る保護膜を順次形成し、その後、抵抗体のほぼ真上に相
当する位置に、1μm程度のAu膜を形成し、最後に全
体を覆うように保護膜を形成することにより作られる。 このように保護膜の内部にある熱伝導率の良い材料とし
てAuを用いると、Au膜の形成後、全体を覆うように
印刷された保護膜を焼成する時にクラック7が発生する
ことが非常に多い。
FIG. 2 shows cracks 7 that occur in the film when Au paste, which is described in the prior art, is used as the material for the film 2. The thermal head is constructed by forming a glaze layer on an alumina substrate, as in the embodiment shown in FIG. After that, an Au film of about 1 μm is formed at a position almost directly above the resistor, and finally a protective film is formed to cover the entire resistor. When Au is used as a material with good thermal conductivity inside the protective film, cracks 7 are very likely to occur when the protective film printed to cover the entire surface is fired after the Au film is formed. many.

【0017】このようなクラックを防止するための一つ
の方法として、焼成時の粘度があまり低下しないガラス
を保護膜材料として用いる方法も考えられる。図3には
、焼成温度To での粘度がη1,η2,η3 になる
三種類のガラス8,9,10について、温度と粘度の関
係を示してある。ガラス10は、焼成温度To での粘
度η3が非常に低く、従ってクラック7を発生させ易い
。ところが、焼成温度To での粘度η1 が非常に高
いガラス8を保護膜材料として用いると、クラック7を
発生させずにすむ。しかし、この場合には、図4で説明
する別の問題が発生する。すなわち、図4には、ガラス
の焼成温度での粘度と、焼成後のガラス膜の表面粗さの
関係を示している。ガラス10は、焼成温度To での
粘度η3が低く、焼成後の表面粗さR3 が非常に小さ
い。従ってガラス10を保護膜として用いたサーマルヘ
ッドを例えば、ビデオプリンタのような高画質プリンタ
に用いた場合に表面粗さに起因する濃度むらはほとんど
見られない。ところが、ガラス8を保護膜として用いた
サーマルヘッドを同じような高画質用プリンタに用いる
と、焼成温度To での粘度η1 が高く、クラック7
は発生しないものの、焼成後の表面粗さR1 が非常に
大きくなり、表面粗さに起因する濃度むらが目立ってし
まうことになる。
One possible method for preventing such cracks is to use glass, whose viscosity does not decrease significantly during firing, as the material for the protective film. FIG. 3 shows the relationship between temperature and viscosity for three types of glasses 8, 9, and 10 whose viscosities at the firing temperature To are η1, η2, and η3. The glass 10 has a very low viscosity η3 at the firing temperature To, and therefore easily generates cracks 7. However, if glass 8 having a very high viscosity η1 at the firing temperature To is used as the protective film material, the cracks 7 can be prevented from occurring. However, in this case, another problem occurs, which will be explained with reference to FIG. That is, FIG. 4 shows the relationship between the viscosity of glass at the firing temperature and the surface roughness of the glass film after firing. The glass 10 has a low viscosity η3 at the firing temperature To, and a very small surface roughness R3 after firing. Therefore, when a thermal head using the glass 10 as a protective film is used in a high-quality printer such as a video printer, density unevenness due to surface roughness is hardly observed. However, when a thermal head using glass 8 as a protective film is used in a similar high-quality printer, the viscosity η1 at the firing temperature To is high and cracks 7
Although this does not occur, the surface roughness R1 after firing becomes very large, and density unevenness caused by the surface roughness becomes noticeable.

【0018】本実施例では、保護膜内に設け保護膜より
も熱伝導率の良い膜の材料として、AuペーストにAl
2O3微粒子を20wt%程度添加したペーストを用い
、ペーストを700〜900℃で焼成して、1μm程度
の熱伝導率の良い膜を保護膜内に形成することにより、
熱伝導率の良い膜にはクラックがなく、かつ、焼成後の
表面粗さの小さいガラス10を保護膜材料として用いる
ことができるので、表面粗さに起因する濃度むらのない
サーマルヘッドを作ることができる。Auペーストに添
加されたAl2O3微粒子は、Au膜の強度を向上させ
、クラックの発生を起こり難くするという作用があると
考えられる。
In this example, Al is added to the Au paste as a material for the film provided inside the protective film and having better thermal conductivity than the protective film.
By using a paste containing about 20 wt% of 2O3 fine particles and baking the paste at 700 to 900°C to form a film with good thermal conductivity of about 1 μm in the protective film,
Since the film with good thermal conductivity has no cracks and the glass 10 with small surface roughness after firing can be used as the protective film material, it is possible to create a thermal head without density unevenness caused by surface roughness. Can be done. It is thought that the Al2O3 fine particles added to the Au paste have the effect of improving the strength of the Au film and making it difficult for cracks to occur.

【0019】AuペーストにAl2O3微粒子を添加し
たペーストを保護膜内に設けられる保護膜よりも熱伝導
率の良い膜の材料として用いる場合、その膜厚は2μm
以下にいるのが好ましい。その理由について図5で説明
する。図5には保護膜中に設けた熱伝導率の良い膜の膜
厚と解像感の関係を示している。解像感は主観で評価し
、最も解像感の良いものを10、最も解像感の悪いもの
を0としている。図5より明らかなように、印画時の解
像感は保護膜の中に設けられる熱伝導率の良い膜の膜厚
を2μmより厚くしていくと、急激に劣化していく。こ
れは、熱伝導率の良い膜の膜厚が厚くなりすぎると、保
護膜表面での発熱領域が拡大して隣接する二つの印画や
印字の画素が重なりあうようになるためである。
[0019] When a paste obtained by adding Al2O3 fine particles to Au paste is used as a material for a film with better thermal conductivity than the protective film provided within the protective film, the film thickness is 2 μm.
Preferably the following: The reason for this will be explained with reference to FIG. FIG. 5 shows the relationship between the film thickness of a film with good thermal conductivity provided in the protective film and the sense of resolution. The resolution is evaluated subjectively, with the best resolution being rated 10 and the worst resolution being 0. As is clear from FIG. 5, the resolution during printing deteriorates rapidly as the thickness of the film with good thermal conductivity provided in the protective film is increased beyond 2 μm. This is because if the film with good thermal conductivity becomes too thick, the heat generating area on the surface of the protective film will expand, causing two adjacent prints or pixels of print to overlap.

【0020】また、Auペースト中に添加するAl2O
3微粒子の添加量は、0wt%よりも多く、かつ、40
%よりも少なくするのが好ましい。その理由について図
6及び図7を用いて説明する。図6には、Auペースト
に添加するAl2O3微粒子の添加量と、ペーストを保
護膜内に形成した時に発生するクラックの数の関係を示
している。この図より明らかなように、Al2O3微粒
子をまったく添加していないAuペーストを用いると、
九ヶ所のクラックの発生をみるが、20wt%添加した
Auペーストでは、クラックの発生を完全に押さえるこ
とができている。このように、クラックの発性を押さえ
るためには、0wt%より多くのAl2O3微粒子を添
加すれば良い。一方、図7には、Auペーストに添加す
るAl2O3微粒子の添加量とペーストを印刷、焼成し
た時の表面粗さの関係を示している。この図より明らか
なように、Auペースト内に添加するAl2O3微粒子
の添加量を増やしていくと、ペーストを印刷、焼成した
時の表面粗さが大きくなっていき、特に、Al2O3微
粒子の添加量が40wt%以上になると、表面粗さが急
速に大きくなってしまうことがわかる。このように保護
膜内に設けられるAl2O3微粒子を添加したAuペー
ストに添加するAl2O3微粒子の添加量は、40%よ
り小さくしておけば表面粗さの劣化もそれ程大きくはな
く、表面凹凸に起因する濃度むらも十分小さいことがわ
かる。このように、Auペーストに添加するAl2O3
微粒子の添加量は、クラックの発生防止及び表面粗さの
低減の二点より0wt%より大きく40wt%よりも小
さくするのが好ましいことがわかる。
[0020] Also, Al2O added to the Au paste
3. The amount of fine particles added is greater than 0 wt% and 40% by weight.
It is preferable to make it less than %. The reason for this will be explained using FIGS. 6 and 7. FIG. 6 shows the relationship between the amount of Al2O3 fine particles added to the Au paste and the number of cracks that occur when the paste is formed in the protective film. As is clear from this figure, when using Au paste to which no Al2O3 fine particles are added,
Although cracks were observed to occur at nine locations, the occurrence of cracks was completely suppressed in the Au paste containing 20 wt%. In this way, in order to suppress the occurrence of cracks, it is sufficient to add more than 0 wt % of Al2O3 fine particles. On the other hand, FIG. 7 shows the relationship between the amount of Al2O3 fine particles added to the Au paste and the surface roughness when the paste is printed and fired. As is clear from this figure, as the amount of Al2O3 fine particles added to the Au paste increases, the surface roughness increases when the paste is printed and fired. It can be seen that when the content exceeds 40 wt%, the surface roughness increases rapidly. If the amount of Al2O3 fine particles added to the Au paste added with Al2O3 fine particles provided in the protective film is kept below 40%, the deterioration of the surface roughness will not be so large and will be caused by surface irregularities. It can be seen that the density unevenness is also sufficiently small. In this way, Al2O3 added to Au paste
It can be seen that the amount of fine particles added is preferably greater than 0 wt % and less than 40 wt % from the viewpoint of preventing crack generation and reducing surface roughness.

【0021】本実施例では、保護膜内に設ける熱伝導率
の良い膜の材料として、AuペーストにAl2O3微粒
子を添加したものを用いているが、もちろんこの材料に
限ったものではなく、AuペーストのかわりにAgペー
スト、Cuペースト、Alペースト、RuO2 ペース
ト等を用いても良い。また、添加する微粒子もAl2O
3微粒子に限ったものではなくZrO2 ,SiC,T
iC,BC,Si3N4,BN等の無機微粒子であれば
何を用いても良い。
In this example, Au paste with Al2O3 fine particles added is used as the material for the film with good thermal conductivity provided in the protective film, but of course the material is not limited to this material. Instead, Ag paste, Cu paste, Al paste, RuO2 paste, etc. may be used. In addition, the fine particles added are also Al2O
3 Not limited to fine particles, but also ZrO2, SiC, T
Any inorganic fine particles such as iC, BC, Si3N4, BN, etc. may be used.

【0022】また、本実施例では、材料や膜の形成法に
ついては厚膜法を用いているが、これに限定するもので
はなく、蒸着やスパッタリングやCVDを用いた薄膜法
を用いても良い。
[0022]Also, in this example, a thick film method is used for the material and film formation method, but the invention is not limited to this, and a thin film method using vapor deposition, sputtering, or CVD may also be used. .

【0023】本発明の別の実施例を図8を用いて説明す
る。抵抗体3までは、実施例1で説明したのと同様な方
法で形成し、その後で、第一層保護膜10を、抵抗体や
電極を覆うように3μm程度形成する。第一層保護膜の
材料は、ホウケイ酸鉛系のガラス材料で、軟化点が比較
的高く700℃程度あるものを用いる。これは、第一層
保護膜1bを形成した後で、AuペーストにAl2O3
微粒子を添加した材料よりなる熱伝導率の良い膜2や、
第二層保護膜1aを焼成する際に第一層保護膜が流動す
るのを防止するためである。第一層保護膜形成後、Al
2O3が添加されたAuペーストを、抵抗体3のほぼ真
上に相当する位置に印刷し700〜900℃の範囲で焼
成する。最後に、Al2O3微粒子を含んだAu膜や、
第一層保護膜を覆うように、やはりホウケイ酸鉛系のガ
ラス材料で、第一層保護膜とは異なる材料を印刷し焼成
することにより、第二層保護膜1aを形成する。第二層
保護膜材料は、軟化点の比較的低い材料またはAl2O
3微粒子の添加がない材料または添加があってもごく少
量の添加がなされている材料が選ばれる。これは、表面
の平滑性の向上に効果がある。また、印画時の静電気発
生を押さえるため第二層保護膜の材料であるガラスペー
ストに、導電性の微粒子を添加しても良い。このように
して作られたサーマルヘッドは、第一層保護膜16と第
二層保護膜1aにはさまれたAl2O3微粒子添加Au
膜にクラックを生じさせることがなく、ヘッド表面の平
滑性もきわめて良好なため、ビデオプリンタ等の高画質
プリンタに最適なサーマルヘッドになっている。実施例
1と同様に、Auペーストのかわりに、Ag,Cu,A
l,RuO2 などのペーストを用いてももちろん良い
。また添加する微粒子もAl2O3微粒子に限定する必
要はなく、ZrO2,SiC,TiC,BC,Si3N
4,BNなどの無機微粒子であればなんでも良い。また
成膜方法も厚膜法に限ったものではなく薄膜法でも良い
Another embodiment of the present invention will be explained using FIG. The resistors up to the resistor 3 are formed by the same method as described in Example 1, and then the first layer protective film 10 is formed to a thickness of about 3 μm so as to cover the resistor and the electrodes. The material for the first layer protective film is a lead borosilicate glass material with a relatively high softening point of about 700°C. This is done by adding Al2O3 to the Au paste after forming the first protective film 1b.
A film 2 with good thermal conductivity made of a material containing fine particles,
This is to prevent the first layer protective film from flowing when firing the second layer protective film 1a. After forming the first protective film, Al
An Au paste added with 2O3 is printed at a position almost directly above the resistor 3 and fired at a temperature in the range of 700 to 900°C. Finally, an Au film containing Al2O3 fine particles,
The second protective film 1a is formed by printing and firing a material different from the first protective film, which is also a lead borosilicate glass material, so as to cover the first protective film. The second layer protective film material is a material with a relatively low softening point or Al2O
3. A material with no addition of fine particles or a material with a very small amount of addition is selected. This is effective in improving surface smoothness. Further, in order to suppress the generation of static electricity during printing, conductive fine particles may be added to the glass paste that is the material of the second layer protective film. The thermal head made in this way consists of an Au film doped with Al2O3 fine particles sandwiched between the first protective film 16 and the second protective film 1a.
This thermal head is ideal for high-quality printers such as video printers because it does not cause any cracks in the film and the surface of the head is extremely smooth. As in Example 1, instead of Au paste, Ag, Cu, A
Of course, pastes such as RuO2 and RuO2 may also be used. Further, the fine particles to be added do not need to be limited to Al2O3 fine particles, and ZrO2, SiC, TiC, BC, Si3N
4. Any inorganic fine particles such as BN may be used. Further, the film forming method is not limited to the thick film method, but may also be a thin film method.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明によれば、保護膜内に、保護膜よ
り熱伝導率の良い膜として、金属または金属酸化物と無
機微粒子との混合物よりなる膜を設けることにより、高
熱伝導率膜にクラックがなく、かつ保護膜の表面粗さも
小さい高画質プリンタに特に好適なサーマルヘッドを作
ることができる。
According to the present invention, by providing a film made of a mixture of metal or metal oxide and inorganic fine particles within the protective film as a film having better thermal conductivity than the protective film, a high thermal conductivity film can be obtained. It is possible to make a thermal head particularly suitable for high-quality printers, which has no cracks and has a small surface roughness of the protective film.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】保護膜内に無機微粒子を添加した金属膜を有す
るサーマルヘッドの断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a thermal head having a metal film with inorganic fine particles added to the protective film.

【図2】保護膜内金属膜のクラックを示す上面図。FIG. 2 is a top view showing cracks in the metal film within the protective film.

【図3】ガラスの温度と粘度の関係を示す特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between glass temperature and viscosity.

【図4】ガラスの焼成中粘度と焼成後の表面粗さの関係
を示す特性図。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the viscosity of glass during firing and the surface roughness after firing.

【図5】保護膜中金属膜の膜厚と出力画像の解像感との
関係を示す特性図。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the thickness of the metal film in the protective film and the resolution of the output image.

【図6】Al2O3添加Au膜のクラック発生数を示す
特性図。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the number of cracks generated in an Al2O3-added Au film.

【図7】Al2O3添加Au膜の表面粗さを示す特性図
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the surface roughness of an Al2O3-added Au film.

【図8】二層化した保護膜内に無機微粒子を添加した金
属膜をもつサーマルヘッドの断面図。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a thermal head having a metal film in which inorganic fine particles are added to a double-layered protective film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…保護膜、2…Al2O3微粒子を添加したAu膜、
3…抵抗体、4…電極、5…グレーズ層、6…アルミナ
基板。
1... Protective film, 2... Au film added with Al2O3 fine particles,
3...Resistor, 4...Electrode, 5...Glaze layer, 6...Alumina substrate.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電気絶縁性をもつ基板上に、グレーズ層,
電極,発熱抵抗体,保護膜を積層してなるサーマルヘッ
ドにおいて、前記保護膜の内部に熱伝導率が保護膜より
も大きい材料よりなる膜を設け、前記膜が、金属または
金属酸化物と、無機微粒子との混合物よりなることを特
徴とするサーマルヘッド。
Claim 1: A glaze layer, on a substrate having electrical insulation properties.
In a thermal head formed by laminating an electrode, a heating resistor, and a protective film, a film made of a material having a higher thermal conductivity than the protective film is provided inside the protective film, and the film is made of a metal or a metal oxide, A thermal head characterized by being made of a mixture with inorganic fine particles.
【請求項2】電気絶縁性をもつ基板上に、グレーズ層,
電極,発熱抵抗体,保護膜を積層してなるサーマルヘッ
ドにおいて、前記保護膜を多層に構成し、前記保護膜の
層間に前記保護膜よりも熱伝導率が大きい材料よりなる
膜を設け、前記膜が、金属または金属酸化物と無機微粒
子との混合物よりなることを特徴とするサーマルヘッド
[Claim 2] A glaze layer on a substrate having electrical insulation properties;
In a thermal head formed by laminating an electrode, a heating resistor, and a protective film, the protective film is configured in multiple layers, and a film made of a material having a higher thermal conductivity than the protective film is provided between the layers of the protective film, and the A thermal head characterized in that the film is made of a mixture of metal or metal oxide and inorganic fine particles.
【請求項3】請求項1に記載の前記金属または前記金属
酸化物として、Ag,Cu,Al,RuO2 の中から
選択された一つまたは複数の材料を用いたサーマルヘッ
ド。
3. A thermal head using one or more materials selected from Ag, Cu, Al, and RuO2 as the metal or the metal oxide according to claim 1.
【請求項4】請求項1に記載の前記無機微粒子として、
Al2O3,ZrO2,SiC,TiC,BC,Si3
N4,BNの中から選択された一つまたは複数の無機微
粒子を用いたサーマルヘッド。
4. The inorganic fine particles according to claim 1,
Al2O3, ZrO2, SiC, TiC, BC, Si3
A thermal head using one or more inorganic fine particles selected from N4 and BN.
【請求項5】請求項1に記載の前記保護膜内に設けた熱
伝導率が前記保護膜よりも大きい材料よりなる膜として
、金属または金属酸化物と無機微粒子との混合物を用い
、前記無機微粒子の混合量を40wt%以下としたサー
マルヘッド。
5. A mixture of a metal or a metal oxide and inorganic fine particles is used as the film made of a material having a higher thermal conductivity than the protective film provided in the protective film according to claim 1; A thermal head with a mixed amount of fine particles of 40wt% or less.
【請求項6】請求項1に記載の前記保護膜内に設けた熱
伝導率が前記保護膜よりも大きい材料よりなる前記膜の
厚さを2μm以下にしたサーマルヘッド。
6. The thermal head according to claim 1, wherein the protective film is made of a material having a higher thermal conductivity than the protective film and has a thickness of 2 μm or less.
【請求項7】請求項2に記載の前記無機微粒子として、
Al2O3,ZrO2,SiC,TiC,BC,Si3
N4,BNの中から選択された一つまたは複数の無機微
粒子を用いたサーマルヘッド。
7. The inorganic fine particles according to claim 2,
Al2O3, ZrO2, SiC, TiC, BC, Si3
A thermal head using one or more inorganic fine particles selected from N4 and BN.
【請求項8】請求項2に記載の多層化された複数の前記
保護膜の層間に設けた熱伝導率が前記保護膜よりも大き
い材料よりなる膜として、金属または金属酸化物と無機
微粒子との混合物を用い、前記無機微粒子の混合量を4
0wt%以下としたサーマルヘッド。
8. The film provided between the plurality of multilayered protective films according to claim 2, which is made of a material having a higher thermal conductivity than the protective films, is made of a metal or metal oxide and inorganic fine particles. using a mixture of
Thermal head with 0wt% or less.
【請求項9】請求項2に記載の多層化された複数の前記
保護膜の層間に設けた熱伝導率が前記保護膜よりも大き
い材料からなる膜の厚さを2μm以下にしたサーマルヘ
ッド。
9. The thermal head according to claim 2, wherein a film made of a material having a higher thermal conductivity than the protective film provided between the plurality of multilayered protective films has a thickness of 2 μm or less.
【請求項10】請求項1ないし9に記載の前記サーマル
ヘッドを記録部に用いた感熱ファクシミリ。
10. A thermal facsimile using the thermal head according to claim 1 in a recording section.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007307859A (en) * 2006-05-22 2007-11-29 Shinko Electric Co Ltd Thermal head, and printer
US8063926B2 (en) 2008-08-29 2011-11-22 Canon Kabushiki Kaisha Thermal head and thermal printer

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