WO1999004980A1

WO1999004980A1 - Construction of thermal print head and method of forming protective coating

Info

Publication number: WO1999004980A1
Application number: PCT/JP1998/003286
Authority: WO
Inventors: Hiroaki Hayashi; Eiji Yokoyama; Takumi Yamade
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1997-07-22
Filing date: 1998-07-22
Publication date: 1999-02-04
Anticipated expiration: 2000-01-22
Also published as: CN1265064A; KR20010015549A; TW482111U; EP0999065A1; US6448993B1; CN1151924C; KR100352694B1; EP0999065A4

Description

. 叨細書サーマルプリントへッドの W造及び保護コートを形成する方法技術分野

本発明は、ファクシミリ等において印字 πιとして使 mされるサーマルプリントヘッドの構造に関する。また、本発明は、このようなサ一マルプリントヘッドにおいて保護コートを形成する方法にする。

支術

一般に、サ一マルプリントへッドは、支持部材としてのへッド基板を含んでいる。へッド基板の上面には複数の駆動 I cが搭載されるとともに、所定の配パターンと、ライン伏の ¾熟抵抗体とが形成される。前記配線パターンには、前 ¾ 動 I cに接続される複数の個別電極と、櫛歯状の複数の突出部（以下単に「 - 」と言う。）を有する共通電極とが含まれる。前記個別電極は互いに平行に延びており、前記共通電極の各歯は、隣接する鎮别電極の間に入り込んでいる。その結果、前記個別電極と前記歯とは互いに交互に配置されることとなる。前記 ¾熱抵抗体は、各個別極及び各歯を横切って延びている。更に、前記へッド基板の上面には、前記個別電極、共通電極、及び発熱抵抗体を覆うように保護コートが形成される。

従来は、保護コートを、耐磨耗性及び電気絶縁性に優れたガラスにて、厚膜忮術により形成していた。（厚膜技術とは、へッド基板上に材料ペーストをスクリ —ン印刷した後、塗市された材料を乾燥し、焼成するという手法である。）しかしながら、このような保護コートには以下のような問題がある。すなわち、印字 m紙との摩擦により、ガラス製の保護コートには静電気が発生し、その結果、前記保護コートが帯電する傾向がある。このような場合、静電気の放電により、発熟抵抗体及び配線パターンに静電破壊が発生するおそれが大きいのである。

最近では、前記の静電破壊を回避するために、以下のような二層構造の保護コ一卜が提案されている。その保護コートは、ヘッド基板の表面に厚膜技術で形成されるガラス等による第 1 コ一ト層と、この第 1 コート層上にスパッ夕リング等の？ H^技術で形成される第 2コート層と、を含んでいる。この第 2コート層の形成には、優れた耐磨耗性を有するサイアロンを用いる。この際、サイアロンには ^化チタン等の導^ を適 S割合で添加しておく。このようにすれば、第 2コート層の気絶縁性が低くなり、その結 ¾、当該第 2コート層を帯電し難くすることができる。

上述のごとく導電体を添加することにより、前記第 2コート層に静電気が': ίί し難くなることは確かである。しかしながら、この第 2コート層にも、徐々にではあるが静電気が蓄積する。その結 ¾、やがては、第 2コート層と、発熱抵本及び配锿パターンとの間で放電が ¾生する。このように、第 2コート層に導電沐を添 Πするだけでは、上述の静電破壊を防 itすることをまだ充分に達成することはできないのである。

二層構造を有する前記保護コートはさらに別の問題を有する。上述のように、前記第 2コート層はスパッタリングにより形成する。具体的にはスパッタリングは以下のように行われる。先ず、第 1 コート層を形成したヘッド基板を密閉容器内に入れる。次に、前記ヘッド基板における第 1 コート層と対面する部分に、サィァロンに適宜割合の窒化チタンを加えたターゲットを配設する。そして最後にこのターゲッ卜と前記へッド基板との問に夕ーゲット電 EEを印加する。

従来、サイアロンに対する窒化チタンの添加割合を例えば 5 0重量％にしていた。しかしながら、これでは第 2コート層の導電性が良くなり過ぎる。このような場合、印字を行うべく熱抵抗体に電 Eを印加したとき、前記第 2コート層に可成りの電 GEがかかることになる。その結果、第 2コート層が溶解するという問題があった。

印字に際して前記第 2コート層が溶解するのを防止するには、前記第 2コ一ト ^の表面の電気抵抗を、当該第 2コート層が印字に際して帯電しない限度にまで大きくすべきである。

しかし、第 2コート層の表面の電気抵抗を大きくするには、サイアロンに対する窒化チタンの添加割合を小さくすることが必要である。このためには、前記スパッタリングに際して使用するターゲットにおける窒化チタンの割合を 2 0重量 %以下に小さくしなければならない。しかしながら、前記夕ーゲットにおける窒化チタンの割合を 2 0 量％以下にしてスパッタリングを行う場合には、形成される^ 2コート層の窒化チタンの重量％が大きく変動することになる。すなわち前記 2コ一ト層を安定した組成の突化チタン一サイアロンにすることができないのである。

このため、従来では、サイアロンに対する窒化チタンの添加割合を少なくと 2 5 %にしていた。しかし、この場合には、前記第 2コート層における表而の^ 気抵抗は、約 1 0 ⁴ Ω - c mよりも大きくならない。その結果、発熱抵抗体にを印加したときに、前記第 2コート層が溶解することを充分に防止することができないという問題があつた。発明の閗示

本発明の目的は、前記のような問題を解消できるようにしたサーマルプリントへッドを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、前記のような問題を解消できる保護コートの形成方法を iftすることにある。

本発明の第 1の则而によれば、

へッド基板と、

前記へッド基板上に形成される発熱抵抗体と、

前記発熱抵抗体に接続される複数の個別電極と、

前記発熱抵抗体に接続される共通電極と、

前記発熱抵抗体、個別電極及び共通電極を覆う第 1 コート層と、

前記第 1 コート層上に形成され、且つ、導電体を添加したサイアロンからなる第 2 コート層と、を具備するサーマルプリントへッドにおいて、

前記第 2コート層を、前記共通電極に対して電気的に接铙したことを特徴とするサーマルプリントへッドが提供される。

このように、導電体を添加したサイアロンによる第 2コート層を、共通電極に対して電気的に接続したことにより、第 2コート層が、印字用紙との擦り合いにより帯電したとしても、この静電気は共通電極に逐次逃げることになる。よって第 2コート層に静電気が蓄積されることを解消できる。その結果、静電気の放電 /JP98/03286 により、発熟抵抗体及び個別電極等に発生する静電破 ¾を充分に防止できるという効果が得られる。

好ましくは、前記^ 1 コート層には少なくとも 1つの抜き孔又は切欠が形成されており、前記 2コート層は、前記抜き孔又は切欠を介して前記共通電極に^ 気的に接続されている。

上記 f?l成によれば、 1 コート層に抜き孔又は切欠溝を穿設するだけで、 i 2 コ一ト層を、前記第 1 コート層の下側に位置する共通電極に容易に電気的に接^ することができる。その紡果、電気的な接铙に要する- f-数の増大、ひいては、コストのアップを回避することができる利点がある。

本発明の第 2の则面によれば、

発熱抵沆体及び配線パターンが形成されたへッド基板上に、前記発熱抵抗休及び配線パターンを覆うように第 1 コ一ト層を形成し、

前記第 1 コ一ト層上に、窒化チタンを添加したサイアロンをスパッタリングすることにより、第 2コート層を形成する、各ステップを含む保護コートの形成方法において、

前記スパッ夕リングを窒素ガスの雰囲気で行うことを特徴とする、サ一マルプリントへッドにおける保護コートの形成方法が提供される。

好ましくは、前記スパッタリングを、サイアロンに 2 5〜4 0重量％の窒化チタンを含むターゲットを使用して、 1 0体積％〜4 0体積％の窒素ガスの雰面気で行う。

上記構成によれば、スパッタリングを窒素ガスの雰囲気で行うことにより、窒化チタンの割合の大きいサイアロンによるターゲットを使用して、窒化チタンの含有量が低い（従って、表面の電気抵抗が大きい）第 2コート層を、安定した組成で形成することができる。

特に、前記スパッタリングを、サイアロンに 2 5〜4 0重量％の窒化チタンを含む夕ーゲットを使用して、 1 0体積％〜4 0体積％の窒素ガスの雰囲気を行うことにより、第 2コ一ト層における表面の電気抵抗を、 1 0 ⁵ Ω · c m〜 1 0 ⁸ Ω · c mにすることができる（図 5参照）。これにより、前記発熱抵抗体及び個別電極等の静電破壊防止、及び、第 2コート層の溶解防止の効果をより向上できるという利点を有する。—

本発明の種々の特徴及び利点は、添付図面に基づいて行う以下の好適な实施形態の説叨から明らかになろう。図面の簡単な説明

図 1は、厚膜型サーマルプリントへッドの要部を示す拡大平面図である。

図 2は、図 1の [ ί一 Π視断面図である。

図 3は、図 1の Π Ι - I I I 視断面図である。

図 4は、図 1の IV— IV視断面図である。

図 5は、第 2コ一ト層を窒素ガスの雰囲気でのスパッタリングにて形成する場合にその窒素ガス濃度と第 2コート層における表面の電気抵抗との関係を示すである。発明の実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態につき、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。図 1において、符号 1は、厚膜型サ一マルプリントへッドに用いるへッド基扳を示している。このヘッド基板 1の上面には、駆動 I C (図示せず）に接続される複数の個別電極 2と、共通電極 3とが形成されている。この共通電極 3は、櫛歯伏の複数の突出部 4 (以下、単に「歯」と言う。）を有している。前記個別^ 極 2は互いに平行に延びており、前記共通電極の各歯 4は、隣接する個別電{¾ 2 の間に入り込んでいる。その結果、前記個別電極 2と前記歯 4とは互いに交互に配置されることとなる。前記ヘッド基板 1の上面には、さらに、厚膜状の発熱抵抗体 5がライン状に形成されている。図に示すように、前記発熱抵抗体 5は、各個別電極 2及び各歯 4を横切って延びている。

前記各個別電極 2及び各歯 4は、金の薄膜にて形成されている。また、図 2等から明らかなように、前記共通電極 3は、各歯 4と一体的に形成された金の薄膜からなる下層 3 aと、この下層 3 a上に一部重なるように形成した銀による上驛 3 bとで構成されている。

符号 6は、ガラス等からなる第 1 コート層を示している。この第 1 コート層 6 は、前記へッド¾ 1の上面に、前記各涧別電極 2、共通電 3、及び発熟体 5を覆うように形成される。図 1及び図 3に示すように、この第 1 コート 10 6 のうち前記 ¾通電 ¾ 3に対応する部分には、複数の抜き孔 6 aが形成される。これらの抜き孔 6 aは、発熟抵抗体 5の長手方向に沿って所定の問隔で穿設されている。

前記第 1 コート覉 6は、へッド基板 1の上面に、ガラスペースト等の材料べ一ストを、スクリーン印刷にて塗着したのち、乾燥，焼成すると言う厚膜技術で形成される。この際に、前記抜き孔 6 aに対応する部分には、前記材料ペーストを ¾着しないようにしている。

符号 7は、窒化チタン等の導電体を添加したサイアロンによる第 2コ一ト層を示している。この第 2コート層 7は、スパッタリング等のような薄膜技術によつて、前記第 1 コート層 6の上面に形成される（図 4参照）。

具体的には、スパッタリングは以下のようにして行われる。まず、前記第 1 コ一ト層 6を形成した後のへッド基板 1を、窒素ガスを封入した密閉容器内に入れる。その後、当該へッド基板 1における第 1 コート層 6と対面する部分に、サイァロンに適宜割合の窒化チタンを加えた夕ーゲットを配設する。そして最後に、この夕一ゲットと前記へッド基板 1 との問にターゲット電を印加する。

このように、第 2コート層 7は、前記第 1 コート層 6の上面に重ねて形成されている。従って、第 2コート層 7は、前記第 1 コート層 6おける各抜き孔 6 a内の部分にまで形成される。その結果、図 4に示すように、各抜き孔 6 a内において前記共通電極 3 (より正確には共通電極 3の上層 3 b ) に対して電気的に接铙することになる。

従って、印字に際して、第 2コート層 7力 \ 印字用紙との擦り合いにより带したとしても、この静電気は、共通電極 3に逐次逃げることになる。よって、第 2コート層 7に静電気が蓄積されることを確実に解消することができる。

上述した実施の形態では、第 1 コート層 6の抜き孔 6 aを介して、第 2コート層 7を共通電極 3に電気的に接続するように構成している。しかしながら、第 2 コート層 7は、別の手段によって共通電極 3に電気的に接続することも可能である。例えば、前記抜き孔 6 aに代えて、図 1に二点鎖線で示すように、切欠溝 6 a ' を第 1 コート層 6に形成しても良い。

また、前記抜き孔 6 aは、必ずしも図 Iに示すように、発熱抵抗体 5に対し、平行に形成する必要はなく、共通電極 3に対応する任意の箇所に設ければ良い。また、図示のように、祓数菡所に設けることに限らず、一箇所に設けるだけでも良い。

次に、図 5を参照して説明する。本発明者達の実験により以下のことが明らかとなった。本発明者達は、第 2コート隱 7を形成するに際して、サイアロンに 2 5〜4 0重量％の窒化チタンを加えた夕一ゲットを使用し、 1 0体積％〜4 0体褚％の窒素ガスの雰囲気でスパッタリングを行った。その結果、第 2コート履 7 における表而の電気诋沆を、図 5に示すように、 1 0⁵ Q * cm〜 1 0⁸ Ω - c mにすることができることが判明した。第 2コート層 7の表面電気抵抗がこの^ ΡΠにあれば、前記発熱抵抗体 5、個別電極 2、及び歯 4の静電破壊防止と、第 2 コート層 7の溶解防止との両方を確実に達成することができる。

すなわち、前記第 2コート層 7における表面の電気抵抗が 1 0⁵ Ω · 11未¾ である場合には、第 2コート層 7の電気絶縁性が低いことにより、印字に際してこの第 2コート層 7に溶解が発生する場合がある。また、前記電気抵抗が 1 0 ^s Ω · cmを越えると、第 2コート層 7の電気絶縁性が高くて発熱抵抗体 5等に静電気による破壊が発生する可能性がある。しかしながら、第 2コート層 7の表面抵抗が 1 0⁵ Ω · cm〜 l 0⁸ Ω · cmの場合には、発熱抵抗体 5等の静電破 ¾ 防止と、第 2コ一ト層 7の溶解防止との両方を確実に達成することができるのでのる。

上記実施の形態では、厚膜型のサ一マルプリントへッドについて説明した。しかしながら、本発明が薄膜型のサーマルプリントへッドに対しても適用できることは言うまでもない。

Claims

• 請求の範西

1. へッド基板（ 1 ) と、

前記へッド基板上に形成される発熱抵抗体（ 5) と、

前記発熱抵抗体に接続される複数の個別電極（ 2) と、

前記発熱抵抗体に接铙される共通電極（3) と、

前記発熟抵抗体、個別電極及び共通電極を覆う第 1 コート層（ 6) と、前記第 1 コート層上に形成され、且つ、導電体を添加したサイアロンからなる第 2コート層（7) と、を具備するサ一マルプリントヘッドにおいて、

前記第 2コート層を、前記共通電極に対して電気的に接続したことを特徴とするサーマルプリントへッド。

2. 前記第 1 コート層には少なくとも 1つの抜き孔（ 6 a) 又は切欠（ 6 a' ) が形成されており、前記第 2コート層は、前記抜き孔又は切欠を介して前記共通電極に電気的に接続されていることを特徴とする、請求項 1に記載のサーマルプリントへッド。

3. 発熟抵抗体（5) 及び配線パターン（2, 3, 4) が形成されたへッド¾板 ( 1 ) 上に、前記発熱抵抗体及び配線パターンを覆うように第 1 コート層（ 6) を形成し、

前記第 1 コート層上に、窒化チタンを添加したサイアロンをスパッタリングすることにより、第 2コート層（7) を形成する、各ステップを含む保護コートの形成方法において、

前記スパッ夕リングを窒素ガスの雰囲気で行うことを特徴とする、サ一マルプリントへッドにおける保護コートの形成方法。

4. 前記スパッタリングを、サイアロンに 2 5〜4 0重量％の窒化チタンを含むターゲットを使用して、 1 0体積％〜4 0体積の窒素ガスの雰囲気で行うことを特徴とする、請求項 3に記載の保護コートの形成方法。