JPH02217262A - サーマルヘッド - 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、感熱印字装置及び感熱転写印字装置に用いる
サーマルヘッドに関し、更に詳しくは熱応答性の優れた
サーマルヘッドの保温層に関するものである。

［従来の技術〕 ノンインパクト方式の代表である感熱印字装置及び感熱
転写印字装置は、印字中の印字音が小さい等の利点を有
することから一般に利用されている。

近年、サーマルヘッドの特性向上、特に低消費電力化と
高速印字化を目指したサーマルヘッドの開発が盛んであ
る。

サーマルヘッドの熱特性は、基板の熱特性によりほぼ支
配されることから、基板の熱特性の改善が望まれている
。

−ｍにサーマルヘッドにおける保温層は、給電体を介し
て、発熱抵抗体の発熱部に電力が印加されたとき、基板
側へ逃げる熱量を少なくすることで印字に必要な熱量を
効率的に確保せしめるために設けられている。

従って、保温層の熱伝導率は、発熱抵抗体を挾んで反対
側に位置する保護層の熱伝導率より小さくなるようにす
ると効果が大きい。

保護層材料としては、二酸化珪素（Ｓ　ｉＯ２）や五酸
化タンタル（Ｔａ２０５）などが一般に用いられている
が、それらの熱伝導率は、概ね３〜９　ｘ　１Ｏ−３ｃ
ａｌ／ｃｍ、ｓｅｃ、　”Ｃ程度である。

従来のサーマルヘッドに用いられている保温層の熱伝導
率も、概ね３〜９　Ｘ　１Ｏ−３ｃａｌ／ｃｓ、ｓｅｃ
、　’Ｃ程度であり、印字の際の熱量として必要かつ十
分たらしめるためには、保温層の厚さをある程度以上厚
くしなければならない。逆に保温層の厚さが必要以上に
厚くなると、冷却時の熱抵抗となり、サーマルヘッドが
完全に冷却しきれないうちに次の印字が開始してしまい
、印字を繰り返すたびに徐々に温度が上昇し、そのため
に印字品質が低下する。従って、熱伝導率の低い保温層
が望まれている。　近年この様な要望に応えるために、
サーマルヘッドの保温層を多数の孔を有するガラスより
構成したものが知られている。即ち、特開昭６２−１５
５４号公報には、 発熱部の下部に、ガラス粉よりなるガラスペーストを印
刷、焼成することによって多数の気泡を有する畜熱体を
形成せしめてなるサーマルヘッドの製造方法において、
前記ガラス粉には中空ガラス粉が含有されていることを
特徴とするサーマルヘッドの製造方法。

が開示されている。

このサーマルヘッドは、保温層内部に、多数の孔が存在
しているため、孔を有さないものに比べて熱伝導率は小
さくなっており、また成る温度における畜熱量も少なく
なっている。従って良好な熱応答性を有することが期待
出来る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このようなサーマルヘッドの保温層を、
実際に得るに際しては種々の問題点がある。

即ち、−数的に多数の孔を有するガラス層を得る場合に
は、ガラス粉のペースト状物を一定条件のもとて焼成し
、ガラス粉内部よりの気泡発生を利用して得ることが考
えられるが、これをサーマルヘッドの保温層に利用する
となると、その焼成時の制御に際して、例えば焼成温度
を±２〜３℃の範囲内に維持せねばならない等、焼成条
件の制御が技術的に高度且つ困難になるという問題を生
ずる。

また適当な焼成条件が設定出来ないと、ガラス粉内部よ
り発生した気泡の孔径が大きくばらつくために、サーマ
ルヘッドとしての熱応答性にばらつきを生じ、また異状
に大きな孔径の気泡が発生して、保温層の機械的強度を
弱め、さらには気泡が保温層内部のみにとどまらずその
表面にまで露出し、表面が凹凸状を呈することによって
、発熱抵抗体や給電体の微細パターンの形成（フォトリ
ソ技術を用いる）を困難にしたり、印字品質に悪影響を
及ぼすなどの問題を生ずる。

本発明は、以上述べた問題点を除去し、熱応答性の優れ
たサーマルヘッドの保温層を提供することを目的とする
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、発熱抵抗体の下部に保温層を形成せしめてな
るサーマルヘッドにおいて、 前記保温層が酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）ｌ：酸化カ
ルシラ・ム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（Ｍ　ｇ　Ｏ
）及び酸化イツトリウム（Ｙ２Ｏ３）から選ばれた１種
以上の酸化物を固溶させて成るサーマルヘッドである。

［作用］ 本発明のサーマルヘッドは、低熱伝導率を有する酸化ジ
ルコニウムに他のＣａＯ，ＭｇＯ及びＹ２Ｏ３から選ば
れたＩＮ以上の酸化物を均一に固溶して成る従来にない
低熱伝導率の酸化物を、保温層として用い、基板上に設
けたので低気孔率で優れた熱応答性のサーマルヘッドが
製造出来るものである。

酸化ジルコニウムへの上記選択酸化物の固溶量は、後述
する実施例に示す２０％を越えた場合、添加したＣａｂ
、ＭｇＯ及びＹ２Ｏ３の一部が固溶せず残り、不均一と
なり機械的強度や表面平滑性が悪く熱伝導率も高くなる
。また後述する実施例に示す５％未満の場合、熱伝導率
も低くならず本発明の効果が期待できない。

又これら酸化物の平均気孔径は、膜にした場合、気孔径
が大きいと凹凸が多くなり表面平滑性が悪くなるので０
．１−が望ましい。

次に本発明の実施例について述べる。

［実施例］ 第１図は本発明の実施例を示す模式図である。

図に基づいて説明する。図において、１は基板。

２は基板１上に形成された保温層、３は保温層２上に形
成された発熱抵抗体、４ａと４ｂは発熱抵抗体３上に形
成された給電体、５は発熱抵抗体３及び給電体４ａ、４
ｂ上に形成された保護層である。

［実施例１］ （Ａ）酸化ジルコニウム微粉末（Ｚ「０　、粒径約１−
１純度９８％、鈎高純度化学研究所製）に５１０１％の
酸化カルシウム微粉末（Ｃａ　Ｏ，粒径約１１ＪＩＩ１
．純度９９％、味高純度化学研究所製）を添加し、エタ
ノールを加えてボールミルで４８時間混合した。

次に、１００℃で２０時間乾燥後、電気炉中１０００℃
で２時間仮焼した。

次にエタノールを加え、ボールミルで４８時間、粉砕・
混合した後、１００℃で２０時間乾燥した。

得られた粉末１ｇに対し１０重量％のポリビニルブチラ
ール溶液（溶媒エタノール）を１ｇ加え混合した。

次に一軸加圧式プレスで、ｚｏｏｏｋｇ／　ｃ−の圧力
で１分間加圧して成形した後、電気炉で１５００℃で２
時間焼成し、焼結体を得た。この焼結体を試料Ａとした
。

（Ｂ）ｌＯ＋ｇｏ１％の酸化カルシウム微粉末を添加し
た以外は、（Ａ）と同様になしたものを試料Ｂとした。

（Ｃ）　２０ｍｏ１％の酸化カルシウム微粉末を添加し
た以外は、（Ａ）と同様になしたものを試料Ｃとした。

（Ｄ）酸化カルシウム微粉末の代りに、５ｍｏ１％の酸
化マグネシウム微粉末（ＭｇＯ，粒径約ＩＨ。

純度９９％、測高純度化学研究所製）を添加した以外は
、（Ａ）と同様になしたものを試料りとした。

（Ｅ）ｌＯｍｏ１％の酸化マグネシウム微粉末を添加し
た以外は、（Ｄ）と同様になしたものを試料Ｃとした。

（Ｆ　）　２０ｍｏ１％の酸化マグネシウム微粉末を添
加した以外は、（Ｄ）と同様になしたものを試料Ｆとし
た。

（Ｇ）酸化カルシウム微粉末の代りに、５■ｏｆ％の酸
化イツトリウム微粉末（Ｙ　Ｏ１粒径約１一１純度９９
％、■高純度化学研究所製）を添加した以外は、（Ａ）
と同様になしたものを試料Ｇとした。

（Ｈ）　ｌＯｍｏ１％の酸化イツトリウム微粉末を添加
した以外は、（Ｇ）と同様になしたものを試料Ｈとした
。

（１）　２０ｍｏ１％の酸化イツトリウム微粉末を添加
した以外は、（Ｇ）と同様になしたものを試料Ｉとした
。

（Ｊ）酸化カルシウム微粉末が無添加である以外は、（
Ａ）と同様になしたものを試料Ｊとした。

試料Ａ−Ｊについて、水銀圧入法により気孔率及び気孔
径分布を測定し、レーザフラッシュ法により熱伝導率を
測定した。その結果を第１表に示した。

第　　１　　表 第１表から理解されるように、酸化ジルコニウムに酸化
カルシウム、酸化マグネシウム及び酸化イツトリウムを
添加した試料Ａ−１では、酸化ジルコニウム単独の試料
Ｊの熱伝導率に比べ何れも低熱伝導率が得られる。

特に酸化ジルコニウムに１０ａｏ１％及び２０ｓｏ１％
の酸化カルシウムを添加した試料Ｂ及びＣとｌＯｍｏ１
％及び２０閤ｏ１％の酸化イツトリウムを添加した試料
Ｈ及びＩは、何れも１０−’ｃａｌ／ｃｓ＋　・ｓｅｅ
　”Ｃの桁の低熱伝導率が得られる。

また気孔率も低く、平均気孔径は何れも０．１゜以下と
小さい値を示した。

［実施例２］ 酸化ジルコニウム微粉末に２０ｍｏ１％の酸化カルシウ
ム微粉末を添加し、実施例１と同様に、混合−乾燥一仮
焼一粉砕・混合を行った。

得られた粉末１ｇに対し、２．５重量％のエチルセルロ
ース溶液（溶媒ニジエチレングリコール七ノーｎ−ブチ
ルエーテル）をｌＯｇを加え、良く混合した後、アルミ
ナ基板（純度９７％、厚さ　１１９片面研磨、鱒高純度
化学研究所製）１上にスクリーン印刷した。

次に電気炉中１５００℃で２時間焼成し、厚さ１０ｕの
酸化物膜を形成し保温層２とした。

次に保温層２上に発熱抵抗体３としてＴ　ａ　２　Ｎを
スパッタ法で形成し、フォトリソによりパターン化した
。

次に給電体４ａ、４ｂとしてＮｌＣｒ−Ａｕを蒸着法及
びメツキ法にて形成し、フォトリソによりパターン化し
た。更に保護層５としてＳｉＯ３をスパッタ法により形
成し、第１図に示すようなサーマルヘッドを得た。

［実施例３］ 実施例２と同様にして得られた粉末を用い、スパッタ法
でアルミナ基板１上に厚さ１０−の酸化物膜を形成した
後、電気炉中１５００”ｃで２時間焼成し、保温層２と
した。以下実施例２と同様になしサーマルヘッドを得た
。

実施例２と３で得られたサーマルヘッドについて、パル
ス幅０．３ｍｓ、パルス周期０．８ｍｓで印字試験を行
ったところ、０．２５νａｔｔ／ｄｏｔで、保温層とし
てグレーズガラス厚さ２０＆ＩＩＩを使用した従来のサ
ーマルヘッドに比べると実施例２の場合、約１．８倍、
実施例３の場合、約１．５倍の印字濃度が得られた。

［発明の効果］ 以上のように本発明のサーマルヘッドによれば、（１）
酸化ジルコニウムに酸化カルシウム、酸化マグネシウム
又は酸化イツトリウムから選ばれた１種以上の酸化物を
固溶させた低熱伝導率の酸化物を保温層としたので、優
れた熱応答性が期待できる。

（２）低気孔率で低熱伝導率が達成されるため、高い機
械的強度と良好な表面平滑性が期待できる。

（３）更に酸化ジルコニウムの有する高い化学的安定性
と耐熱性が期待できる。

（４）製造も高度な技術を必要とせず容易である。

（５）低消費電力サーマルヘッドや高速印字サーマルヘ
ッドに適用可能である。

等の効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すサーマルヘッドの要部の
断面模式図である。 図において、に基板、２：保温層、３：発熱抵抗体、４
ａ、４ｂ：給電体、５：保護層。 サーマルへ＼ンドの導＃廖Ｔ面汀狗 ｊｌＩ１図 １゜ ２゜ ３゜ 事件の表示 特願平１−３８２４８号 発明の名称 サーマルヘッド 補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　　　東京都港区虎ノ門１丁目７番１２号名　
称　　　　（０２９）沖電気工業株式会社代表者　小杉
信光 ４、代理人 住所 東京都港区芝浦４丁目１０番３号 ５゜ 補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 ６、補正の内容 （１）明細書第４頁第５行の「蓄熱量」を、る。 「蓄熱量」と補正す

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）発熱抵抗体の下部に保温層を形成せしめてなるサ
   ーマルヘッドにおいて、 前記保温層が酸化ジルコニウム（ＺｒＯ＿２）に酸化カ
   ルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）及び
   酸化イットリウム（Ｙ＿２Ｏ＿３）から選ばれた１種以
   上の酸化物を固溶させて成ることを特徴とするサーマル
   ヘッド。