JPS6253848A - サ−マルヘツド - 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、保守が容易で、かつカラー記録も可能なこと
から各種端末機器に利用されている感熱記録方式におい
て有用とされるサーマルヘッドに関する。

従来の技術 感熱記録方式は保守が容易であることからファクシミリ
をはじめ多くの端末用プリンターとして利用されている
。特に最近では、従来の発色型感熱記録方式の他にＪ感
熱転写記録方式の開発がなされ、多色あるいはフルカラ
ー記録も可能となり、新しい記録機器としての展開もな
されている。このように感熱記録方式は今後とも益々普
及０発展することが期待されているが、このためには大
幅な低価格を実現することが要求されている。

感熱記録プリンタの低価格化に対しては、サーマルヘッ
ドの低価格化と低消費電力化が最も重要な課題である。

サーマルヘッドを構成する材料の中で、発熱体を形成す
る基板は大きな価格のウェイトを占めている。また、低
消費電力化を実現するためにも、基板の改良は重要な点
である。

第６図は、従来のサーマルヘッドに用いられている基板
の断面形状を示したものである。図において、１０１は
電気絶縁性の基板で、一般的にはアルミナ板が用いられ
る。１０２は保温層及び鏡面化のためにアルミナ板１０
１上にコーティングしであるガラスグレーズ層である。

図に示す基板を用いて形成したサーマルヘッドの発熱体
部の断面形状を第７図に示す。図において、１０１はア
ルミナ板、１０２はガラスグレーズ層、１０３は発熱体
のパターン形成時にガラスグレーズ層１０２が侵される
のを防止するためのエッチ防止層、１０４は発熱抵抗体
膜、１０８ｉは発熱抵抗体膜１０４に通電するための電
極、１０６は発熱抵抗体膜１０４及び電極１０５を記録
紙との摺動による摩耗から防止するための耐摩耗保護膜
である。

発明が解決しようとする問題点 このような従来のサーマルヘッドでは、以下に述べるよ
うな問題点があった。

げ）ガラス酊上の欠陥による基板の歩留り不良アルミナ
板１０１上にコーティングしたガラスグレーズ層１０２
は気泡や突起あるいはクラック等が発生しやすく、この
ようなガラスグレーズ層１０２をアルミナ板１０１の全
面に形成するために基板としての歩留りがよくない。

（ロ）ヘッドの高速化が困難 サーマルヘッドは高速で印字できることが要求されてお
り、このためにはガラスグレーズ層１０２の厚さを従来
の８０〜１００μｍから３０〜６０μｍへと薄くする必
要がある。しかし、ガラスグレーズ層１０２の厚さを薄
く、かつ全面に均一に形成することは困難であり、また
薄くなればアルミナ板１０１との反応領域の影響が表面
まで出やすく、より欠陥が発生しやすい。

（ハ）低消費電力化が困難 発熱体部で発生した熱を効率良く記録紙へ伝えるために
は、発熱体凸形状であることが望ましい。しかしながら
、第６図に示す基板を用いて作成したサーマルヘッドは
第７図からも判るように平担な形状であり、このため印
字の効率を向上させることができない欠点があった。

以上のような問題点を解消するための方法として、第８
図に示すような基板が開発され、使用されている。第８
図において、第６図と同一番号を付したものは同一名称
を示す。第８図に示す基板を用いて作成したヘッドの断
面形状を第９図に示す。第９図において、第７図と同一
番号を付したものは同一名称を示す。なお、゛第９図に
おいては、第７図でコーティングしたエッチ防止膜は形
成していない。第９図に示すヘッドは、発熱体部が凸形
状となっていることから印字熱効率が良く、又ガラスグ
レーズ層１０２は幅の狭い領域にスクリーン印刷技術で
コーティングできるため３０〜５０μｍの膜厚が形成で
き、高速印字が可能である。しかしながら、このヘッド
は第８図に示すようにアルミナ板１０１上に直接薄膜の
パターン形成を行うため、アルミナ面を平滑に研摩する
必要があり、基板が高価となる欠点がある。

第１０図に示すヘッドは、上記の問題点をなくすために
考案されたものである（特開昭６８−７４３７３号公報
参照）。第１０図において、第７図と同一番号は同一名
称を示す。１１０と１１１はガラスグレーズ層である。

第１０図に示すヘッドは、ガラスグレーズ層１１０と１
１１を２層に形成したことが特長である。こ、のように
２層に形成することで、発熱体部を凸形状とできるし、
また基板の価格も従来とほぼ同一とすることができる。

しかしながら、このヘッド構成では印字の高速化のため
にガラスグレーズ層１１０と１１１を薄く形成すること
は比較的困難である。さらに、２層にガラスグレーズ層
１１０と１１１を形成するためには一１軟化点の異なる
ガラス材料を用いる必要がある。このため、１層のみの
場合に比べて全体としてのガラスの軟化点は低くなり、
ヘッドとしての耐熱パルス特性が低下する欠点がある。

又、熱転写プリンタ用として適した形態であると思われ
るヘッドとして、第１１図に示す基板を用いて第１２図
に示すヘッドが本発明者等により出願された（特開昭６
０−１９５５８号公報）。

このヘッドは基板構成に特徴があり端面部から側面部に
かけてガラスをグレーズしである。このようなガラスグ
レーズ層の形成は従来のヘッドよりも複雑であることか
ら、基板コストの低下ができなく、このためこのような
ヘッドの普及を妨げていた。

第１１図及び第１２図において、２１はアルミナ板、２
２はガラスグレーズ層、２３は発熱抵抗体膜、２４は配
線用導体膜、２６は耐摩耗保護膜である。

以上のようにサーマルヘッドの高速化、低消費電力化、
さらに低価格化を実現するためには、上述したように基
板の改良を必要とするが、充分なものは得られていなか
った。

問題点を解決するための手段 以上のような問題点を解決するために本発明は、電気的
絶縁性基板の少なくとも発熱体を形成する領域部上に前
記電気的絶縁性基板よりも小さな熱伝導度を有するガラ
スグレーズ層を形成し前記電気的絶縁性基板の少なくと
も配線用導体部を形成する領域上に被膜を形成し、金属
アルコキシドを主成分とする液を塗布し焼成することに
より行うものである。金属アルコキシドは液状で塗布し
、１５０〜６５０°Ｃ程度の温度で焼成することで、５
ｉｎ２．ム１２０３　＋　ＺｒＯ２１あるいは安定な水
酸化物等やこれらの混合被膜よりなる金属酸化物薄膜を
得ることができる。この膜は液状で塗布することから６
、アルミナ板の凹みを埋めることができ、平滑な面を得
ることができる。しかも、焼成後の膜は無機質の薄膜で
あるため、温度安定度も充分高いものである。

作用 以上の構成とすることにより電気的絶縁性基板の凸凹は
約２〜３μｍであることから、液状の金属アルコキシド
を塗布して２〜３μ閣の膜厚を形成すれば、電気的絶縁
性基板の凹みを埋めることができ、平滑な面が得られる
。この液は６６０℃以下の低温で作成可能で、しかも、
焼成後には完全な無機薄膜が形成されるためにサーマル
ヘッドの基板に必要な耐熱性が得られることになる。

実施例 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第２図に、本発明のサーマルヘッドに用いる基板の断面
形状を示す。図において、１は印刷方式により形成した
ガラスグレーズ層、２は電気的絶縁性基板であるアルミ
ナ板、３は本発明による金属アルコキシド焼成膜である
。本実施例で用いたアルミナ板２は９６チの純度で一般
に用いられている材質のものを使用した。具体的には、
以下のようにして形成した。

金属アルコキシドとして、Ｓｉ系材料である商品名グラ
ス力９０（日板研究新製）を用いて、スピンナ方式によ
り全面に均一に塗布した後、６６０℃で加熱して安定な
ＳｉＯ２膜を得た。

第３図に、金属アルコキシド焼成膜の効果を示す。図に
おいて、（！Ｌ１はアルミナ自体の面荒さを示し、２〜
３μｍの凸凹がある。これに対して、（ｂ）は金属アル
コキシドを塗布・焼成した後の基板の面荒さを示す。（
＆）は比較して（ｂ）の表面は大幅に平滑な面が得られ
ていることが判る。

第１図は、第２図に示した基板を用いて形成したヘッド
の断面図を示す。第１図に示すヘッドは、発熱抵抗体膜
４、配線用導体膜６、及び耐摩耗保護膜６を真空蒸着と
スパッタリングにより形成し、フォトリンブａセスを用
いて所定形状にパターン形成を行ったものである。アル
ミナ板２上に形成した金属アルコキシド焼成膜３は、安
定であることからヘッド作成時にも変質するなどの問題
も生じなく、しかもヘッドとしての重要な特性である耐
熱パルス性や膜の密着性についても従来のヘッドと同じ
良好な結果が得られた。本実施例では一般に用いられて
いるアルミナ基板２を使用しているため、基板価格も安
く、かつ、印字の高速化のためのガラス厚さの薄形化も
でき、サーマルヘッドとして高性能で、低価格が実現で
きた。

第４図は、もう１つの実施例である。図に示す基板は熱
転写記録用として適した構成の発熱体が基板の端面部に
ある端面型ヘッド用基板である。

図において、１はガラスグレーズ層、２は電気的絶縁性
基板で、本実施例ではアルミナ板を用いた。

３はガラスグレーズ層１とアルミナ板２の面上に塗布、
焼成して形成した金属アルコキシド焼成膜である。従来
、端面部と側面部の２面にガラスグレーズ層を形成して
いたため、膜厚の制御や気泡、突起等の欠陥防止が困難
で基板を安価に作成できなかったが、本実施例の基板で
はガラスグレーズ層１を印字に必要な端面部のみに形成
することから、ガラスグレーズ層１の形成時の歩留りは
大幅に向上する。さらに、アルミナ板２の面とガラスグ
レーズ層１の面上にシリコンテトラエトキシドとジルコ
ニウムテトラインプロポキシドよりなる金属アルコキシ
ドをディップ方式で塗布した後、４００℃で焼成してＺ
ｒＯ２と５１０２　を主成分とする被膜を形成した。こ
の膜の場合も２〜３μｍの厚さとすることで、アルミナ
板２０面は薄膜パターンを形成するに充分な平滑面が得
られた。

第５図は、第４図に示した基板を用いて作成した端面型
サーマルヘッドの発熱体基板部分の構成である。図にお
いて、第４図と同一名称は同一番号を付している。４は
発熱抵抗体膜、５は配線用導体膜である。本実施例にお
いても、発熱抵抗体膜４、配線用導体膜６、及び図示し
てはいないが耐摩耗保護膜は真空蒸着とスパッタリング
を用いて成膜し、フォトリン方式により所定のパターン
形状を得た。このようにして作成したサーマルヘッドは
、カラープリンタとして適した形状で、かつ安価なヘッ
ドが得られることから、カラープリンタ、の普及に大き
な貢献することができる。

なお、本実施例においては、金属アルコキシドをガラス
グレーズ層１上にも形成したが、ガラス面上はもともと
鏡面であるから特に形成する必要はないことは説明する
までもない。

又、電気的絶縁性基板２としてホウロウ基板を用いても
同様の効果が得られる。即ち、ホウロウ基板の場合、コ
ーティングしたガラスの耐熱性を上げるためには、高融
点の材料、例えばアルミナ粉末を添加するか、あるいは
、ガラスを結晶化させることか行われている。このよう
な方法で作成したホウロウ基板面はガラスグレーズ層１
と比較して面荒さが大きい。従って、金属アルコキシド
を塗布することで表面荒さを改善でき、サーマル−ヘッ
ドの基板として充分使用できるものが得られ以上のよう
に本発明は、サーマルヘッドとして要求される高速化、
低消費電力化が可能で、かつ基板を低コストで作成でき
ることから、サーマルヘッドの高性能化、低価格化に大
きな効果がある。

又、ホウロウ基板を用いる場合には、さらに次に述べる
ような効果がある。即ち、ホウロウ基板の場合、金属基
板上にコーティングできて、かつ耐熱性の大きなガラス
は酸に対して弱く、このため発熱抵抗体膜や配線用導体
膜をエツチングする時にガラス層も同時にエツチングさ
れてしまい、パターン形成上でも問題があった。本実施
例で説明したＺｒＯ２と５ｉ０２の混合膜は耐酸性もあ
るために、酸性液に対するガラスの保護膜としても効果
があり、従ってパターン形成上の問題もなくなる点でも
大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるサーマルヘッドの断面
図、第２図は同サーマルヘッドに用いる基板の断面図、
第３図は金属アルコキシド焼成膜による平滑度の改善効
果を示し、（ａｌはアルミナ面自体の面状態、（ｂｌは
金属アルコキシドを塗布、焼成した後の面状態を示す図
、第４図は本発明の第２の実施例による基板の断面図、
第６図は第４図に示した基板を用いて作成した端面型サ
ーマルヘッドの斜視図、第６図は従来のサーマルヘッド
に用いられている基板断面図、第７図は従来のサーマル
ヘッドの発熱体部分の断面図、第８図は印字熱効率を改
善するために考案された基板構成を示す断面図、第９図
は第８図に示した基板を用いて作成したヘッドの発熱体
部分の断面図、第１０図は部分グレーズ基板の歩留りの
改善のために考案された基板構成を示す断面図、第１１
図は端面型サーマルヘッドに用いられている基板の構成
を示す斜視図、第１２図は第１１図に示す基板を用いて
作成した端面型サーマルヘッドの発熱体部分を示す斜視
図である。 １・・・・・・ガラスグレーズ層、２・・・・・・電気
的絶縁性基板、３・・・・・・焼成膜、４・・・・・・
発熱抵抗体膜、５・・・・・・配線用導体膜、６・・・
・・・耐摩耗保護膜。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名／　
−−−Ｑラスグリ−゛ス１ 第２図 第３図 （リアルミナ面自剃稙面冴１″９″ 第４図 ！ 第５図 第６図 第９図 第１０図 第１１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気的絶縁性基板の少なくとも発熱抵抗体を形成
   する領域部上に前記電気的絶縁性基板よりも小さな熱伝
   導度を有するガラスグレーズ層を形成し、前記電気的絶
   縁性基板の少なくとも配線用導体部を形成する領域部上
   に金属アルコキシドを主成分とする液を塗布し焼成する
   ことにより焼成膜を形成し、ガラスグレーズ層上に発熱
   抵抗体、焼成膜上に配線用導体を形成したことを特徴と
   するサーマルヘッド。
2. （２）端面部上にガラスグレーズ層を、前記端面部及び
   ２つの主平面部上に金属アルコキシドを主成分とする液
   を塗布し焼成することによる焼成膜を形成したことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のサーマルヘッド。
3. （３）金属板上にガラス層を形成したホウロウ基板を電
   気的絶縁性基板としたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のサーマルヘッド。