WO2000023282A1 - Tete d'impression thermique a couches epaisses et son procede de fabrication - Google Patents

Description

明細書 厚膜型サーマルプリントへッド及びその製造方法 技術分野

本発明は、 厚膜型サーマルプリン卜ヘッドに関する。 特に、 本発明は、 発熱抵 抗体の保護のための高硬度ガラス層を備えた厚膜型サーマルプリントへッドに関す る。 また、 本発明は、 このような厚膜型サーマルプリントヘッドの製造方法にも関 する。 背景技術

従来より用いられている厚膜型サーマルプリントヘッドの一例を図 5に示す。 図示されたサーマルプリントへッドは、 絶縁性の基板 5 1と、 この基板 5 1上に形 成された蓄熱用のダレ一ズ層 5 2と、 このグレーズ層 5 2上に形成された導体パ夕 ーン 5 3とを含んでいる。 導体パターン 5 3は、 共通電極や個別電極などを有して いる。 さらに、 上記サ一マルプリントヘッ ドは、 導体パターン 5 3に電気的に導通 した発熱抵抗体 5 4と、 この発熱抵抗体 5 4や導体パターン 5 3及びグレーズ層を 保護するための第 1のガラスコート層 5 5とを備えている。

上述した構成要素に加えて、 上記従来のサーマルプリントヘッドは、 第 1のガ ラスコート層 5 5上に形成された第 2のガラスコート層 5 6を有している。 この第 2のガラスコート層 5 6は、 高強度のガラス材料からなる。 このような構成は、 発 熱抵抗体 5 4等を確実に保護しょうとする意図から与えられたものである。

上記従来のサ一マルプリントヘッドにおいて、 上記発熱抵抗体 5 4は、 所定の 抵抗体ペーストをグレーズ層 5 2上に印刷した後、 これを焼成することにより形成 される。 具体的には、 このペースト材料は、 酸化ルテニウムとガラスフリットとを 溶剤に混入したものであり、 このガラスフリッ卜の平均粒径は約 5 // mである。

上記第 1のガラスコート層 5 5は、 例えば樹脂成分が約 2 6 . 5 %及びガラス 成分が約 7 3 . 5 %とされた非晶質の鉛ガラスからなる。 このガラス層 5 5の形成 に使用されるガラスべ一ストは、 ガラスフリットを溶剤に混入したものであり、 こ のガラスフリツ卜の最大粒径は約 1 0 mである。

上記従来のサーマルプリン卜へッドは、 以下の点において不都合があることが わかっている。 上述のように、 上記抵抗体ペース卜に含有されているガラスフリツ 卜の平均粒径は、 約 5 x mである。 このような抵抗体ペーストから形成される発熱 抵抗体 5 4の表面あらさは、 中心線平均あらさ R aで表せば約 0 . 6 mと比較的 大きな値となる。 また、 上記ガラスペーストに含有されているガラスフリットの最 大粒径は、 上述のように約 1 0 である。 このようなガラスべ一ストからなるガ ラスコート層 5 5の表面あらさは、 中心線平均あらさ R aで表せば約 0 . 2 x mで あり、 比較的大きな値となる。

容易に理解されるように、 発熱抵抗体 5 4の表面における中心線平均あらさ R aの値が大きければ、 発熱抵抗体 5 4上に形成される第 1ガラスコート層 5 5の表 面の中心線平均あらさ R aの値も大きくなる （すなわち、 第 1ガラスコート層 5 5 の表面状態が悪くなる） 。 このような状況下において、 第 2ガラスコート層 5 6に 衝撃力等が加わった場合には、 第 2ガラスコート層 5 6の特定箇所に応力集中が起 こる可能性がある。 その結果、 第 2ガラスコート層 5 6にスクラッチが発生した り、 あるいは、 第 2ガラスコート層 5 6が第 1ガラスコート層 5 5から剥離してし まうおそれがある。 発明の開示

本発明は、 上述した問題を解消あるいは軽減しうる厚膜型サーマルプリント ヘッドを提供することをその課題としている。 この課題を達成するために、 本発明 では、 次の技術的手段を講じている。

本発明の第 1の側面により提供されるサ一マルプリントへッドは、

絶縁性の基板と、

前記基板上に形成された発熱抵抗体と、

前記発熱抵抗体を覆うように前記基板上に形成された第 1ガラスコート層と、 前記第 1ガラスコート層上に形成された第 2ガラスコート層と、 を具備してお り

前記発熱抵抗体が、 0 . 3 以下の中心線平均あらさを有している 本発明の好適な実施例によれば、 前記第 1ガラスコート層は、 0 . 1 /z m以下 の中心線平均あらさを有している。

好ましくは、 前記発熱抵抗体は、 2 m以下の平均粒径を有するガラスフリツ トを含むペースト材料から形成されている。

さらに、 前記第 1ガラスコート層を、 1 . 5 以下の平均粒径を有するガラ スフリツ卜を含むペース卜材料から形成することも可能である。

好ましくは、 前記ガラスフリットは、 6 m以下の最大粒径を有している。 本発明の第 2の側面によれば、 絶縁性の基板と、 この基板上に形成された発熱 抵抗体と、 この発熱抵抗体を覆うように前記基板上に形成された第 1ガラスコート 層と、 この第 1ガラスコート層上に形成された第 2ガラスコート層と、 を含むサ一 マルプリントへッドの製造方法が提供される。 この方法は、

前記基板上に前記発熱抵抗を形成し、

前記発熱抵抗を覆うように前記基板上に前記第 1ガラスコート層を形成し、 前記第 1ガラスコ一卜層上に前記第 2ガラスコート層を形成する、

各ステップを含んでおり、

前記発熱抵抗体は、 2 m以下の平均粒径を有するガラスフリットを含有する ペースト材料から形成されている。

本発明の好適な実施例によれば、 上記方法は、 前記ペースト材料を印刷及び焼 成するステップをさらに含んでいる。

好ましくは、 前記第 1ガラスコート層が、 1 . 5 /i m以下の平均粒径を有する ガラスフリットを含有するペースト材料から形成されている。

好ましくは、 前記ガラスフリット力^ 6 m以下の最大粒径を有している。 前記第 2ガラスコ一ト層は、 スパッタリングにより形成することが可能であ る。

本発明のその他の特徴及び利点は、 添付図面を参照して以下に行う詳細な説明 によって、 より明らかとなろう。 図面の簡単な説明

図 1は本発明に係る厚膜型サーマルプリントへッドの要部を示す平面図であ る。

図 2は、 図 1の II一 II線に沿う断面図である。

図 3は、 抵抗体ペーストに含まれるガラスフリットの平均粒径と、 発熱抵抗体 の表面における中心線平均あらさ R aとの関係を示すグラフである。

図 4は、 上記中心線平均あらさ R aと、 第 2ガラスコート層の剥離の発生率と の関係を示すグラフである。

図 5は、 従来のサーマルプリントへッドの要部を示す断面図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の好ましい実施例を、 添付の図 1〜4を参照して説明する。

図 1及び 2は、 本発明の好適な実施例に基づく厚膜型サーマルプリントへッド (総括的に符号 1で示す） の要部を示している。 このサーマルプリントヘッ ド 1 は、 セラミック製の絶縁基板 2 (図 2 ) を有している。 この基板 2の上面には、 蓄 熱用のグレーズ層 6が形成されており、 このグレーズ層の上面には、 1つの共通電 極 3及び複数の個別電極 4を含む配線パ夕ーンが形成されている。

図 1に示すように、 共通電極 3は、 複数の櫛歯状電極部 3 a (以下、 単に 「歯」 と言う。 ) を有している。 これらの歯 3 aと個別電極 4とは交互に配置され ており、 各個別電極 4は、 隣接する 2つの歯 3 aの間に部分的に入り込んでいる。 また、 各個別電極 4の端部には、 ボンディングパッド 4 aが形成されている。 これ らボンディングパッド 4 aは、 駆動 I C (図示せず） に対して電気的に接続されて いる。

図 1に示すように、 グレーズ層 6の上面には、 上記歯 3 a及び個別電極 4に電 気的に導通するように、 直線状の発熱抵抗体 5が形成されている。 発熱抵抗体 5 は、 隣接する歯 3 aによって規定される複数の領域 H (図 1では 1つのみを示す） を有しており、 各領域 Hが発熱ドットとして機能する。

図 2に示すように、 グレーズ層 6の上面には、 第 1のガラスコート層 7が形成 されており、 共通電極 3、 個別電極 4及び発熱抵抗体 5を覆っている。 第 1のガラ スコート層 7上には、 高い硬度を有する第 2のガラスコ一ト層 8が形成されてお り、 第 1のガラスコート層 7を覆っている。 次に、 上記構成を有する厚膜型サーマルプリントへッド 1の製造方法について 説明する。

まず、 基板 2の上面に、 ガラス材料を塗布し、 さらにこれを焼成することによ り、 グレーズ層 6を形成する。 その後、 このグレーズ層 6上に共通電極 3及び個別 電極 4を形成する。 これら電極の形成は、 グレーズ層 6上にレジネート金を所定の パターンに印刷し、 この印刷されたパターンを焼成し、 焼成したパターンの不要な 部分をエッチングにより削除することにより行う。

その後、 図 1に示すように、 共通電極 3及び個別電極 4を横切るように、 発熱 抵抗体 5を形成する。 この発熱抵抗体の形成は、 グレーズ層 6上に抵抗体ペースト を印刷し、 これを焼成することにより行う。

発熱抵抗体 5の形成に用いる抵抗体ペーストは、 酸化ルテニウムとガラスフ リッ卜とを溶剤に混入したものであり、 ガラスフリツ卜の平均粒径は 2 以下と されている。 このような小さな平均粒径を有するガラスフリットを用いることで、 仕上がった発熱抵抗体 5の表面を、 極めて滑らかなものにすることができる。 具体 的には、 発熱抵抗体 5の表面の中心線平均あらさ R aが、 0 . 3 ^ m以下となる。 なお、 この発熱抵抗体 5の最大厚みは、 約 9 i mである。

発熱抵抗体 5の形成後は、 共通電極 3、 個別電極 4及び発熱抵抗体 5を覆うよ うにして、 第 1のガラスコート層 7を形成する。 この第 1ガラスコート層の形成 は、 ガラスペーストを印刷し、 これを焼成することにより行う。 このガラスペース トは、 ガラスフリットを溶剤に混入したものであって、 ガラスフリットの平均粒径 は 1 . 5 m以下または最大粒径は 6 m以下とされている。 したがって、 できあ がったガラスコート層 7の表面は、 極めて滑らかとなる。 具体的には、 ガラスコー ト層 7の表面あらさは、 中心線平均あらさ R aが 0 . 1 /z m以下となっている。 ガ ラスコート層 7の厚みは、 約 6 ^ mである。

第 1ガラスコート層 7の形成後は、 このガラスコート層 7の上面を覆うように して、 高い硬度を有する第 2のガラスコート層 8を、 スパッタリングにより形成す る。 この第 2ガラスコート層 8の厚みは、 約 4 mである。

通常、 スパッタリングにより得られた第 2ガラスコート層 8の内部には、 残留 応力が存在する。 このような場合、 もし第 1ガラスコート層 7の表面が十分に滑ら かでなかったとすれば （図 5参照） 、 第 2のガラスコート層 8に衝撃力等が加わる と、 第 2のガラスコート層 8の特定箇所において応力集中が起こり得る。 その結 果、 第 2ガラスコート層 8にスクラッチが発生したり、 あるいは、 第 2ガラスコ一 ト層 8が第 1ガラスコート層 7から剥離するといつた不具合が生じる可能性があ る。

本発明のサーマルプリントへッド 1においては、 第 1ガラスコート層 7の表面 は極めて滑らかである。 よって、 上述したような問題の発生を効果的に防止するこ とができる。

本発明者らは、 抵抗体ペースト中におけるガラスフリットの平均粒径と、 その 抵抗体ペーストにより形成される発熱抵抗体 5の表面における中心線平均あらさ R aとの関係を調べるべく、 実験を行った。 図 3は、 その実験により得られた結果を 示すグラフである。 このグラフによれば、 ガラスフリットの平均粒径の増加にとも なって中心線平均あらさ R aも増加することが分かる。

従来のサーマルプリントへッドにおいては、 ガラスフリツ卜の平均粒径が約 5 i mのとき、 発熱抵抗体の表面における中心線平均あらさ R aが約 0 . 6 ; mとな る。 この状況は、 上記グラフ中の点 Aに対応している。 一方、 本発明の好適な実施 例によれば、 ガラスフリットの平均粒径は、 2 z m以下とされる。 図 3のグラフか らわかるように、 平均粒径が 2 / mのときには、 中心線平均あらさ R aは 0 . 2 mである （点 B参照） 。 従って、 平均粒径を 2 m以下にすれば、 中心線平均あら さ R aを 0 . 2 m以下にすることができる。

次に図 4について言及する。 図 4のグラフは、 発熱抵抗体の表面における中心 線平均あらさ R aと、 第 2ガラスコート層の剥離の発生率との間の関係を示してい る （同グラフも、 本発明者らが行った実験に基づいて得られたものである） 。 この グラフから分かるように、 中心線平均あらさ R aが増加するとともに、 上記剥離の 発生率も増加している。 そして、 従来においては、 中心線平均あらさ R aが約 0 . 6 mであったために、 剥離の発生率が約 1 0 %であった （点 C参照） 。 これに対 して、 中心線平均あらさ R aが 0 . 2 である場合には、 上記剥離の発生率が 1 %程度となる （点 D参照） 。 本発明の好適な実施例によれば、 中心線平均あらさ R aを 0 . 2 z m以下としているので、 上記剥離の発生率を 1 %程度以下にすること できる。

以上において、 本発明の好適な実施例に基づく厚膜型サ一マルプリントヘッド 及びその製造方法について説明したが、 本発明は、 この実施例に限定されものでは ない。 たとえば、 上記好適な実施例では、 発熱抵抗体の形成に用いる抵抗体ペース 卜と、 第 1ガラスコート層の形成に用いるガラスべ一ストとの双方に対して、 平均 粒径の小さいガラスフリットを用いた。 しかしながら、 抵抗体べ一ストとガラスべ —ス卜のいずれか一方のみに、 平均粒径の小さいガラスフリットを用いることも可 能である。

Claims

請求の範囲 絶縁性の基板と、

前記基板上に形成された発熱抵抗体と、

前記発熱抵抗体を覆うように前記基板上に形成された第 1ガラスコート層と、 前記第 1ガラスコート層上に形成された第 2ガラスコート層と、 を具備してお 前記発熱抵抗体が、 0. 3 zm以下の中心線平均あらさを有していることを特 徴とする、 サ一マルプリントヘッド。

2. 前記第 1ガラスコート層は、 0. 1 /im以下の中心線平均あらさを有してい る、 請求項 1に記載のサーマルプリントヘッド。

3. 前記発熱抵抗体は、 2 zzm以下の平均粒径を有するガラスフリットを含むぺ —スト材料から形成されている、 請求項 1に記載のサ一マルプリントへッド。

4. 前記第 1ガラスコート層は、 1. 5 /im以下の平均粒径を有するガラスフ リッ卜を含むペースト材料から形成されている、 請求項 1に記載のサーマルプリン トへッド。

5. 前記ガラスフリットは、 6 /zm以下の最大粒径を有している、 請求項 4に記 載のサ一マルプリン卜へッド。

6 . 絶縁性の基板と、 この基板上に形成された発熱抵抗体と、 この発熱抵抗体を 覆うように前記基板上に形成された第 1ガラスコート層と、 この第 1ガラスコート 層上に形成された第 2ガラスコート層と、 を含むサーマルプリントへッドの製造方 法であって、

前記基板上に前記発熱抵抗を形成し、

前記発熱抵抗を覆うように前記基板上に前記第 1ガラスコート層を形成し、 前記第 1ガラスコート層上に前記第 2ガラスコート層を形成する、

各ステップを含んでおり、

前記発熱抵抗体が、 2 m以下の平均粒径を有するガラスフリッ 卜を含有する ペースト材料から形成されていることを特徴とする、 方法。

7 . 前記ペースト材料を印刷及び焼成するステップをさらに含んでいる、 請求項 6に記載の方法。

8 . 前記第 1ガラスコート層が、 1 . 5 m以下の平均粒径を有するガラスフ リットを含有するペースト材料から形成されていることを特徴とする、 請求項 6に 記載の方法。

9 . 前記ガラスフリットが、 6 /i m以下の最大粒径を有していることを特徴とす る、 請求項 8に記載の方法。

10. 前記第 2ガラスコート層の形成が、 スパッタリングにより行われることを特 徴とする、 請求項 6に記載の方法。