WO2008026533A1 - Tête d'impression thermique et son procédé de fabrication - Google Patents

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insulating film
electrodes
thermal
exothermic
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Takumi Yamade
Masatoshi Nakanishi
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Rohm Co Ltd
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    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49401—Fluid pattern dispersing device making, e.g., ink jet

Definitions

  • the present invention relates to a thermal print head for printing on a recording medium such as thermal paper.
  • the present invention also relates to a method for manufacturing a thermal print head.
  • FIG. 9 shows an example of a conventional thermal print head.
  • the thermal print head X shown in the figure has a structure in which a heating resistor 93, electrodes 94A and 94B, and a protective film 95 are laminated on a substrate 91 on which a glaze 92 is formed.
  • a heating resistor 93 a portion sandwiched between the electrodes 94A and 94B is a heating portion 93a.
  • the glaze 92 is made of glass, for example, and has a cross-sectional shape that bulges in the thickness direction of the substrate 91.
  • the glaze 92 prevents the heat from the heat generating portion 93a having a relatively small thermal conductivity from escaping to the substrate 91.
  • the heat generating portion 93a is located at a position retracted from the electrodes 94A and 94B with respect to the recording medium.
  • Such a configuration is also disclosed, for example, in FIG. In this configuration, the pressure that presses the portion of the protective film 95 that covers the heat generating portion 93a against the recording medium becomes relatively low, which is a factor that hinders the printing speed from being increased. .
  • the heat generation cycle from the heat generating portion 93a is shortened. Since the heat generating portion 93a is directly formed on the glaze 92, the sight of the glaze 92 that receives heat is shortened. Then, during the printing of the thermal print head X, the glaze 92 is set to a relatively high temperature, and the temperature rise and the temperature fall are frequently repeated. As a result, the thermal stress generated in the glaze 92 becomes excessive, and the glaze 92 may crack.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-246770
  • the present invention has been conceived under the circumstances described above, and is intended to increase the printing speed. It is an object of the present invention to provide a thermal print head that can be achieved.
  • a thermal print head provided by the first aspect of the present invention includes a substrate, a glaze formed on the substrate and elongated in the main scanning direction, and overlapping the glaze and in the sub scanning direction. And a heating resistor including a heating portion that is in contact with the first and second electrodes and is not in contact with the electrodes, and a heating resistor including the heating resistor.
  • the hardness of the insulating film is larger than the hardness of the glaze and smaller than the hardness of the heating resistor, and the thermal conductivity of the insulating film is higher than the thermal conductivity of the glaze. Large and smaller than the thermal conductivity of the heating resistor.
  • the step between each of the electrodes and the glaze can be reduced. Further, the heat generating portion is brought close to the recording medium by the insulating film. Therefore, it is possible to increase the pressure for pressing the portion of the protective film covering the heat generating portion against the recording medium, and the printing speed can be increased. Further, the heat generating force and other heat are transferred to the glaze through the insulating film. For this reason, it is possible to mitigate the sudden increase or decrease in the heat received by the glaze. As a result, it is possible to reduce the thermal stress generated in the glaze and to suppress the generation of cracks in the glaze. Further, the insulating film exhibits a function of a so-called buffer material between the glaze and the heating resistor. As a result, it is possible to mitigate the thermal expansion or contraction of the glaze being limited or promoted by the heating resistor. This is suitable for suppressing the occurrence of cracks in the glaze.
  • the insulating film is configured to straddle the first and second electrodes.
  • it is possible to completely cover the region between the first and second electrodes in the glaze.
  • it can be set as the structure which the said heating resistor and the said glaze do not contact at all. This is preferable for preventing glaze cracks.
  • the insulating film is made of either Ta 2 O or SiO. like this According to the configuration, the strength and heat transfer coefficient of the insulating film are suitable for satisfying the relationship described above.
  • a method of manufacturing a thermal print head includes forming a first electrode and a second electrode spaced apart from each other in a sub-scanning direction on a long glaze in a main scanning direction on a substrate, and heating at least a part of the glaze.
  • a step of sinking at least a tip portion of each of the electrodes with respect to the glaze and an insulating film covering at least a part of the region sandwiched between the first and second electrodes of the glaze are formed.
  • a step of forming the heating resistor over the glaze and the electrodes so as to straddle the first and second electrodes.
  • the hardness of the insulating film is larger than the hardness of the glaze and smaller than the hardness of the heating resistor, and the thermal conductivity of the insulating film is larger than the thermal conductivity of the glaze. Yes, and smaller than the thermal conductivity of the heating resistor. According to such a configuration, the step between the glaze and each electrode can be easily reduced. Further, the heat generating portion can be brought close to the recording medium by the insulating film. As a result, the printing speed can be increased.
  • the insulating film can suppress the temperature fluctuation of the glaze, and can prevent the thermal expansion or contraction of the glaze from being restricted or promoted by the heating resistor. Therefore, the glaze can be prevented from cracking.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part showing a thermal print head according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of a principal part showing the thermal print head of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a principal part showing a step of forming a dull on a substrate in the method of manufacturing the thermal print head of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a principal part showing a step of forming an electrode in the manufacturing method of the first embodiment of the thermal print head according to the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of an essential part showing a step of sinking an electrode in the above manufacturing method.
  • FIG. 6 is a fragmentary cross-sectional view showing a step of forming an insulating film in the manufacturing method.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a principal part showing a thermal print head according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part showing a thermal print head according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part showing an example of a conventional thermal print head.
  • FIG. 1 and FIG. 2 show a thermal print head based on the first embodiment of the present invention.
  • the illustrated thermal print head A1 includes a substrate 1, a glaze 2, a plurality of first electrodes 3A, a plurality of second electrodes 3B, an insulating film 4, a heating resistor 5, and a protective film 6.
  • FIG. 2 only the electrodes 3A and 3B, the insulating film 4, and the heating resistor 5 are shown for convenience of understanding.
  • the substrate 1 is a flat plate having a rectangular shape in plan view extending in the main scanning direction, and is, for example, an insulating substrate made of alumina ceramic.
  • the glaze 2 is formed on the substrate 1 by printing and baking an amorphous glass paste, for example. Glaze 2 plays a role in improving heat storage and smoothing a surface on which electrodes 3A and 3B are formed.
  • the glaze 2 extends in the main scanning direction, and its cross-sectional shape is a convex shape bulging in the thickness direction of the substrate 1. By adopting such a shape, the glaze 2 is useful for increasing the contact pressure between a portion of the protective film 6 that covers a heat generating portion 5a described later and a recording medium such as thermal paper.
  • the maximum thickness of Glaze 2 is about 50 m.
  • the first and second electrodes 3A, 3B are formed, for example, by printing and firing a resinate gold paste, and are formed in pairs on the substrate 1 and the glaze 2. As shown in FIG. 2, in each pair, the first electrode 3A and the second electrode 3B are spaced apart from each other in the sub-scanning direction, and the tip portions 31A and 31B face each other at a predetermined distance. ing. As shown in FIG. 1, the tip portions 31A and 31B are embedded in the glaze 2, and the top surfaces of the tip portions 31A and 31B and the top surface of the glaze 2 (not covered by the tip portions 31A and 31B) (Surface) constitutes a smooth curved surface with no steps. Electrodes 3A and 3B have a thickness of about 0.6 mm.
  • the insulating film 4 is made of, for example, Ta 2 O, and is formed by sputtering, for example. It is formed by firing the film.
  • the insulating film 4 covers a region of the glaze 2 sandwiched between the paired electrodes 3A and 3B. In the present embodiment, the insulating film 4 partially overlaps the tip portions 31A and 31B of each electrode. That is, each insulating film 4 is formed so as to straddle the two electrodes 3A and 3B.
  • the thickness of the insulating film 4 is about 0.;! ⁇ 0.2111.
  • the hardness of the insulating film 4 is larger than that of the glaze 2 and smaller than the hardness of the heating resistor 5.
  • the thermal conductivity of the insulating film 4 is larger than that of the glaze 2 and smaller than that of the heating resistor 5.
  • SiO may be used as the material for the insulating film 4.
  • the plurality of heating resistors 5 are formed on the insulating film 4 so as to straddle the electrodes 3A and 3B.
  • the material of the heating resistor 5 is, for example, TaSiO.
  • the portion of the heating resistor 5 that is not in contact with the electrodes 3A and 3B is the heating portion 5a (see the hatched portion in FIG. 2).
  • the heat generating portion 5a When energized between the electrodes 3A and 3B, the heat generating portion 5a generates heat.
  • the thermal print head A1 uses this heat to print on a recording medium such as thermal paper.
  • the heating resistor 5 has a width smaller than that of the insulating film 4.
  • the thickness of the heating resistor 5 is 0.05 mm.
  • the protective film 6 is formed so as to cover the glaze 2, the electrodes 3A and 3B, the insulating film 4, and the heating resistor 5.
  • the protective film 6 is formed by sputtering using, for example, SiC or SiAlON.
  • the protective film 6 is for protecting the electrodes 3A and 3B and the heating resistor 5 from direct contact with the recording medium and from being chemically or electrically attacked.
  • the protective film 6 plays a role of making the surface smooth.
  • the thickness of the protective film 6 is about 4.0 mm.
  • glaze 2 is formed on substrate 1. This formation is performed by printing and baking amorphous glass. Specifically, first, a glass paste is printed on the substrate 1 in a strip shape extending in the main scanning direction. By baking the glass paste, glaze 2 having a maximum thickness of about ⁇ ⁇ ⁇ and a cross-sectional shape bulging in the thickness direction of substrate 1 is formed. Next, as shown in FIG. 4, electrodes 3 A and 3 B are formed on the upper surfaces of the substrate 1 and the glaze 2. For this formation, first, a resinate gold paste is printed on the upper surface of the substrate 1 and the glaze 2 in the form of a film, which is fired. Thereafter, the electrodes 3A and 3B are obtained by patterning the fired paste film. At this time, the application amount of the resinate gold paste is set so that the thickness of the electrodes 3A and 3B is about 0.6 am.
  • the tip portions 31A and 31B of the electrodes 3A and 3B are submerged in the glaze 2 as shown in FIG.
  • This treatment can be achieved by softening glaze 2 by heating. Specifically, glaze 2 is heated at a temperature within the range from the glass softening point to the glass transition point of the glass component contained in glaze 2. When the glaze 2 is softened, the tip portions 31 A and 31B sink into the glaze 2 due to their own weight. The amount of settlement can be controlled by adjusting the heating temperature and time. Therefore, the softened state of glaze 2 may be eliminated when the top surfaces of tip portions 31A and 31B are flush with the top surface of glaze 2.
  • the insulating film 4 is formed.
  • a film of Ta force is formed so as to straddle the tip portions 31A and 31B of the electrodes 3A and 3B, for example, by sputtering.
  • the Ta film is oxidized.
  • the thickness of the insulating film 4 is 0.
  • SiO may be used instead of TaO.
  • the film is dry-etched to cover the insulating film 4 and to the electrodes 3A and 3B.
  • the heating resistor 5 is formed so as to straddle.
  • the protective film 6 is formed so as to cover the electrodes 3A, 3B and the heating resistor 5 by sputtering using, for example, SiC, SiAlON, or the like.
  • the step between the electrodes 3A, 3B and the glaze 2 can be eliminated.
  • the heat generating portion 5a is brought close to the recording medium by the insulating film 4. Gatsutsu Thus, it is possible to increase the pressure for pressing the portion of the protective film 6 covering the heat generating portion 5a against the recording medium, and the printing speed of the thermal print head A1 can be increased.
  • the heat from the heat generating portion 5 a is transmitted to the glaze 2 through the insulating film 4. For this reason, the degree of increase or decrease in heat received by Glaze 2 can be mitigated. As a result, it is possible to reduce the thermal stress generated in glaze 2, and to suppress the occurrence of cracks in glaze 2. Further, the insulating film 4 exerts a mechanical cushioning function between the glaze 2 and the heating resistor 5. Thereby, it is possible to mitigate that the thermal expansion or contraction of glaze 2 (which is relatively low in hardness) is limited or promoted by the heating resistor 5 (which is relatively high in hardness). This is suitable for suppressing the occurrence of cracks in glaze 2.
  • the insulating film 4 is formed of TaO
  • the hardness of the insulating film 4 is set between the hardness of the glaze 2 and the hardness of the heating resistor 5, and the thermal conductivity of the insulating film 4 is set to the heat of the glaze 2. It is convenient to make the magnitude between the conductivity and the heat conductivity of the heating resistor 5.
  • the region between the electrodes 3A and 3B in the glaze 2 is entirely covered with the insulating film 4.
  • the heating resistor 5 and the glaze 2 can be configured not to contact each other at all. This is suitable for preventing the glaze 2 described above from cracking.
  • FIG. 7 and FIG. 8 show another embodiment of the present invention.
  • the same or similar elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment.
  • FIG. 7 shows a thermal print head according to the second embodiment of the present invention.
  • the illustrated thermal print head A2 is different from the first embodiment described above in that it includes a dummy pattern 3C.
  • the dummy pattern 3C is made of, for example, Au and has a relatively high thermal conductivity.
  • the dummy pattern 3C includes a plurality of elements that are spaced apart from each other in the sub-scanning direction.
  • the dummy pattern 3C is formed together with the electrodes 3A and 3B by thick film printing and firing techniques. Similarly to the electrodes 3A and 3B, the dummy pattern 3C is sunk with respect to the glaze 2 and is flush with the glaze 2.
  • the heat from the heat generating portion 5a is easily transmitted to the glaze 2 side via the dummy pattern 3C.
  • fluctuations in the amount of heat given to the recording medium from the heat generating part 5a Can be mitigated.
  • a so-called sticking phenomenon in which the thermal paper sticks to the protective film 6 tends to occur. According to the present embodiment, such a sticking phenomenon can be suppressed.
  • FIG. 8 shows a thermal print head according to the third embodiment of the present invention.
  • the illustrated thermal print head A3 is different from the two embodiments described above in the positional relationship between the glaze 2, the electrodes 3A and 3B, and the insulating film 4.
  • the tip portions 31A and 31B of the electrodes 3A and 3B are sunk with respect to the glaze 2, but the sinking amount is smaller than the thickness of the tip portions 31A and 31B.
  • a step is formed between the tip portions 31A and 31B and the glaze 2. This step is about the same as the thickness of the insulating film 4.
  • the insulating film 4 is sandwiched between the electrodes 3A and 3B and does not straddle the electrodes 3A and 3B.
  • the heating resistor 5 can be formed on a relatively smooth surface. The smoother the surface with fewer steps, the more the heating resistor 5 can be formed with a non-uniform thickness, and it can be avoided that it breaks due to pressure during printing.

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Description

明 細 書 技術分野
[0001] 本発明は、感熱紙等の記録媒体に対して印刷を行うためのサーマルプリントヘッド に関する。また本発明は、サーマルプリントヘッドの製造方法に関する。
背景技術
[0002] 図 9は、従来のサーマルプリントヘッドの一例を示している。同図に示されたサーマ ルプリントヘッド Xは、グレーズ 92が形成された基板 91上に、発熱抵抗体 93、電極 9 4A, 94B、および保護膜 95が積層された構造とされている。発熱抵抗体 93は、電極 94A, 94Bに挟まれた部分が発熱部 93aとされている。グレーズ 92は、たとえばガラ スからなり、その断面形状が基板 91の厚さ方向に膨出した形状とされている。グレー ズ 92は、比較的熱伝導率が小さぐ発熱部 93aからの熱が基板 91へと不当に逃げて しまうことを ί卬制する。
[0003] 上記サーマルプリントヘッド Xにお!/、て、発熱部 93aは、記録媒体に対して、電極 9 4A, 94Bよりも後退した位置にある。このような構成は、たとえば下記の特許文献 1の 図 1にも開示されている。し力、しな力 、当該構成においては、保護膜 95のうち発熱 部 93aを覆う部分が記録媒体に押し付けられる圧力が相対的に低くなつてしまい、印 刷速度の高速化を妨げる要因となる。
[0004] また、印刷速度の高速化を図るほど、発熱部 93aからの発熱サイクルが短くなる。発 熱部 93aは、グレーズ 92上に直接形成されているため、グレーズ 92が熱を受けるサ イタルも短くなる。すると、サーマルプリントヘッド Xの印刷中においては、グレーズ 92 が比較的高温とされるとともに、温度上昇および温度降下が頻繁に繰り返されること となる。その結果、グレーズ 92に生じる熱応力が過大となり、グレーズ 92にクラックが 生じる場合がある。
[0005] 特許文献 1：特開 2001— 246770号公報
発明の開示
[0006] 本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、印刷速度の高速化を 図ることが可能なサーマルプリントヘッドを提供することをその課題とする。
[0007] 本発明の第 1の側面によって提供されるサーマルプリントヘッドは、基板と、上記基 板上に形成され且つ主走査方向に長状とされたグレーズと、上記グレーズに重なり 且つ副走査方向に互いに離間配置された第 1及び第 2電極と、上記第 1及び第 2電 極と重なっており、且つ、これら電極とは接触しない発熱部を含む発熱抵抗体と、上 記発熱抵抗体の上記発熱部の少なくとも一部と上記グレーズとの間に介在する絶縁 膜と、を備えている。上記各電極のうち少なくとも先端部分は、上記グレーズに対して 沈下した構成とされている。また、上記絶縁膜の硬度は、上記グレーズの硬度よりも 大であり、かつ上記発熱抵抗体の硬度よりも小であり、上記絶縁膜の熱伝導率は、上 記グレーズの熱伝導率よりも大であり、かつ上記発熱抵抗体の熱伝導率よりも小であ
[0008] このような構成によれば、上記各電極と上記グレーズとの段差を縮小することができ る。また、上記絶縁膜によって、上記発熱部は、記録媒体に近づけられることとなる。 したがって、上記保護膜のうち上記発熱部を覆う部分を記録媒体に押し付ける圧力 を高めることが可能であり、印刷速度の高速化を図ることができる。また、上記発熱部 力、らの熱は上記絶縁膜を介して上記グレーズへと伝達される。このため、上記グレー ズが受ける熱が急激に増加または減少することを緩和することができる。これにより、 上記グレーズに生じる熱応力を低減することが可能であり、上記グレーズにクラックが 生じることを抑制すること力 Sできる。さらに、上記絶縁膜は、上記グレーズと上記発熱 抵抗体との間において、いわゆる緩衝材の機能を発揮する。これにより、上記グレー ズの熱膨張または熱収縮が上記発熱抵抗体によって制限あるいは助長されることを 緩和することが可能である。これは、上記グレーズにクラックが生じることを抑制する のに適している。
[0009] 好ましくは、上記絶縁膜は、上記第 1および第 2電極を跨る構成とされている。この ような構成によれば、上記グレーズのうち上記第 1および第 2電極の間の領域を完全 に覆うことが可能である。これにより、上記発熱抵抗体と上記グレーズとがまったく接 しない構成とすることができる。これは、上記グレーズのクラック防止に好ましい。
[0010] 好ましくは、上記絶縁膜は、 Ta Oおよび SiOのいずれか一方からなる。このような 構成によれば、上記絶縁膜の強度および熱伝達係数を、上述した関係とするのに適 している。
[0011] 本発明の第 2の側面によれば、サーマルプリントヘッドの製造方法が提供される。こ の方法は、基板上において主走査方向に長状のグレーズ上に、副走査方向に互い に離間配置された第 1および第 2電極を形成する工程と、上記グレーズの少なくとも 一部分を加熱して軟化させることにより、上記各電極のうち少なくとも先端部分を上記 グレーズに対して沈下させる工程と、上記グレーズのうち上記第 1および第 2電極に 挟まれた領域の少なくとも一部を覆う絶縁膜を形成する工程と、発熱抵抗体を上記 第 1および第 2電極に跨がらせるようにして上記グレーズおよび上記各電極上に重ね て形成する工程と、を有している。上記絶縁膜の硬度は、上記グレーズの硬度よりも 大であり、かつ上記発熱抵抗体の硬度よりも小であり、上記絶縁膜の熱伝導率は、上 記グレーズの熱伝導率よりも大であり、かつ上記発熱抵抗体の熱伝導率よりも小であ る。このような構成によれば、上記グレーズと上記各電極との段差を容易に縮小する ことが可能である。また、上記絶縁膜により上記発熱部を記録媒体に近づけることが できる。これらにより、印刷速度の高速化を図ることができる。また、上記絶縁膜によつ て上記グレーズの温度変動を抑制し、また、グレーズの熱膨張または熱収縮が上記 発熱抵抗体によって制限あるいは助長されることを防止することが可能である。した がって、上記グレーズのクラック防止を図ることができる。
[0012] 本発明のその他の特徴および利点は、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
[0013] [図 1]本発明の第 1実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す要部断面図である。
[図 2]上記第 1実施形態のサーマルプリントヘッドを示す要部平面図である。
[図 3]上記第 1実施形態のサーマルプリントヘッドの製造方法において、基板にダレ ーズを形成する工程を示す要部断面図である。
[図 4]本発明に係るサーマルプリントヘッドの第 1実施形態の製造方法において、電 極を形成する工程を示す要部断面図である。
[図 5]上記製造方法にお!/、て、電極を沈下させる工程を示す要部断面図である。 [図 6]上記製造方法において、絶縁膜を形成する工程を示す要部断面図である。
[図 7]本発明の第 2実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す要部断面図である。
[図 8]本発明の第 3実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す要部断面図である。
[図 9]従来のサーマルプリントヘッドの一例を示す要部断面図である。
発明を実施するための最良の形態
[0014] 以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
まず、図 1および図 2は、本発明の第 1実施形態に基づくサーマルプリントヘッドを示 している。図示されたサーマルプリントヘッド A1は、基板 1、グレーズ 2、複数の第 1電 極 3A、複数の第 2電極 3B、絶縁膜 4、発熱抵抗体 5、および保護膜 6を備えている。 なお、図 2においては、理解の便宜上、電極 3A, 3B、絶縁膜 4、および発熱抵抗体 5のみを示している。
[0015] 基板 1は、主走査方向に延びた平面視長矩形の平板状であり、たとえばアルミナセ ラミック製の絶縁基板である。グレーズ 2は、たとえば非晶質ガラスペーストを印刷'焼 成することにより基板 1上に形成されたものである。グレーズ 2は、蓄熱性を良好とす る役割や、電極 3A, 3Bが形成される面を平滑にする役割を果たす。グレーズ 2は、 主走査方向に延びており、その断面形状が基板 1の厚さ方向に膨出した凸状とされ ている。このような形状とされることにより、グレーズ 2は、保護膜 6のうち後述する発熱 部 5aを覆う部分と感熱紙などの記録媒体との接触圧を高めるのに役立つ。グレーズ 2の最大厚さは、 50 m程度である。
[0016] 第 1および第 2電極 3A, 3Bは、たとえばレジネート金ペーストを印刷'焼成すること により形成されたものであり、基板 1およびグレーズ 2上に対をなして形成されている。 図 2に示すように、各対において、第 1電極 3Aおよび第 2電極 3Bは、副走査方向に 互いに離間配置されており、それぞれの先端部 31A, 31Bが所定の距離をおいて対 向している。図 1に示すように、先端部 31A, 31Bは、グレーズ 2に対して埋設された 状態にあり、各先端部 31A, 31Bの上面とグレーズ 2の上面（先端部 31A, 31Bに覆 われていない面）とは、段差の無い滑らかな曲面を構成している。電極 3A, 3Bは、そ の厚さが 0. 6〃 m程度とされている。
[0017] 絶縁膜 4は、たとえば Ta Oからなり、たとえばスパッタリングによって形成された Ta 膜を焼成することによって形成される。絶縁膜 4は、グレーズ 2のうち対をなす電極 3A , 3Bに挟まれた領域を覆っている。本実施形態においては、絶縁膜 4は、各電極の 先端部 31 A, 31Bに部分的に重なっている。すなわち、各絶縁膜 4は、 2つの電極 3 A, 3Bを跨るようにして形成されている。絶縁膜 4は、その厚さが 0. ；!〜 0. 2 111程 度とされている。絶縁膜 4の硬度は、グレーズ 2の硬度より大であり、かつ発熱抵抗体 5の硬度よりも小とされている。また、絶縁膜 4の熱伝導率は、グレーズ 2の熱伝導率 より大であり、かつ発熱抵抗体 5の熱伝導率よりも小とされている。なお、絶縁膜 4の 材質としては、 Ta Oのほかに SiOを用いてもよい。
[0018] 複数の発熱抵抗体 5は、電極 3A, 3Bに跨がるようにして、絶縁膜 4上に形成されて いる。発熱抵抗体 5の材質は、たとえば TaSiOである。発熱抵抗体 5のうち電極 3A, 3Bと接していない部分は、発熱部 5aである（図 2の斜線を施した部分参照）。電極 3 A, 3B間に通電されると、発熱部 5aが発熱する。サーマルプリントヘッド A1は、この 熱を利用して感熱紙などの記録媒体に印刷を行う。図 2に示すように、本実施形態に おいては、発熱抵抗体 5は、その幅が絶縁膜 4よりも小とされている。発熱抵抗体 5は 、その厚さが 0. 05〃 mとされている。
[0019] 保護膜 6は、グレーズ 2、電極 3A, 3B、絶縁膜 4、および発熱抵抗体 5を覆うように 形成されている。保護膜 6は、たとえば SiCまたは SiAlONなどを用いたスパッタリン グにより形成されたものである。保護膜 6は、電極 3A, 3Bおよび発熱抵抗体 5が、記 録媒体に直接接触することや、化学的または電気的に侵されることから保護するため のものである。また、保護膜 6は、表面を平滑なものとする役割を果たす。保護膜 6は 、その厚さが 4. 0〃 m程度とされている。
[0020] 次に、サーマルプリントヘッド A1の製造方法について、図 3〜図 6を参照しつつ以 下に説明する。
[0021] まず、図 3に示すように、基板 1上にグレーズ 2を形成する。この形成は、非晶質ガラ スペーストの印刷'焼成により行う。具体的には、まず、基板 1上に、主走査方向に延 びる帯状にガラスペーストを印刷する。そして、このガラスペーストに対して焼成を施 すことにより、最大厚さが δθ ^ ιη程度であって、断面形状が基板 1の厚さ方向に膨出 したグレーズ 2が形成される。 [0022] 次いで、図 4に示すように、基板 1およびグレーズ 2の上面に電極 3A, 3Bを形成す る。この形成には、まず、レジネート金ペーストを基板 1およびグレーズ 2の上面に膜 状に印刷し、これを焼成する。その後、この焼成されたペースト膜に対してパターニン グを施すことにより、各電極 3A, 3Bが得られる。この際、電極 3A, 3Bの厚さが 0. 6 a m程度となるように、レジネート金ペーストの塗布量等を設定しておく。
[0023] 電極 3A, 3Bを形成した後は、図 5に示すように、電極 3A, 3Bの先端部 31A, 31B をグレーズ 2に沈下させる。この処理は、加熱によりグレーズ 2を軟化させることで達 成可能である。具体的には、グレーズ 2に含まれるガラス成分のガラス軟化点からガ ラス転移点までの範囲内の温度でグレーズ 2を加熱する。グレーズ 2が軟化すると、 先端部 31 A, 31Bはその自重によりグレーズ 2内に沈下することになる。この沈下量 は、上記加熱の温度や時間を調整することにより制御可能である。したがって、先端 部 31A, 31Bの上面がグレーズ 2の上面と面一状になった時点でグレーズ 2の軟化 状態を解消させればよい。
[0024] 次いで、図 6に示すように、絶縁膜 4を形成する。絶縁膜 4を形成するには、まず、 たとえばスパッタリングによって電極 3A, 3Bの先端部 31A, 31Bに跨るようにして Ta 力、らなる膜を形成する。この Ta膜に対して焼成を施すことにより、 Ta膜を酸化する。こ れにより、 Ta O力 なる絶縁膜 4を形成することができる。絶縁膜 4の厚さは、 0.；!〜
2 5
0. 2 111程度とする。なお、絶縁膜 4の材質としては、 Ta Oに代えて SiOを用いて あよい。
[0025] この後は、厚さが 0. 05 m程度のたとえば TaSiO力もなる膜を形成した後に、こ の膜に対してドライエッチングをほどこすことにより絶縁膜 4を覆いかつ電極 3A, 3B に跨るように発熱抵抗体 5を形成する。そして、たとえば SiC、 SiAlONなどを用いた スパッタリングにより、電極 3A, 3B、および発熱抵抗体 5を覆うように保護膜 6を形成 する。このような工程を経て、図 1および図 2に示すサーマルプリントヘッド A1が製造 される。
[0026] 次に、サーマルプリントヘッド A1の作用について説明する。
[0027] 上記実施形態によれば、電極 3A, 3Bとグレーズ 2との段差を無くすことができる。
また、絶縁膜 4によって、発熱部 5aは、記録媒体に近づけられることとなる。したがつ て、保護膜 6のうち発熱部 5aを覆う部分を記録媒体に押し付ける圧力を高めることが 可能であり、サーマルプリントヘッド A1の印刷速度の高速化を図ることができる。
[0028] また、発熱部 5aからの熱は絶縁膜 4を介してグレーズ 2へと伝達される。このため、 グレーズ 2が受ける熱の増加または減少の度合いを緩和することができる。これにより 、グレーズ 2に生じる熱応力を低減することが可能であり、グレーズ 2にクラックが生じ ることを抑制すること力 Sできる。さらに、絶縁膜 4は、グレーズ 2と発熱抵抗体 5との間 において、機械的な緩衝材の機能を発揮する。これにより、グレーズ 2 (比較的低硬 度である）の熱膨張または熱収縮が、発熱抵抗体 5 (比較的高硬度である）によって 制限あるいは助長されることを緩和することが可能である。これは、グレーズ 2にクラッ クが生じることを抑制するのに適している。
[0029] 絶縁膜 4を Ta Oによって形成すれば、絶縁膜 4の硬度をグレーズ 2の硬度と発熱 抵抗体 5の硬度との間の大きさとし、絶縁膜 4の熱伝導率をグレーズ 2の熱伝導率と 発熱抵抗体 5の熱伝導率との間の大きさとするのに都合がよい。また、本実施形態に おいては、グレーズ 2のうち電極 3A, 3Bの間の領域は、すべて絶縁膜 4によって覆 われている。これにより、発熱抵抗体 5とグレーズ 2とがまったく接しない構成とするこ とが可能である。これは上述したグレーズ 2のクラック防止を図るのに好適である。
[0030] 図 7および図 8は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図におい て、上記第 1実施形態と同一または類似の要素には、第 1実施形態と同一の符号を 付している。
[0031] 図 7は、本発明の第 2実施形態に基づくサーマルプリントヘッドを示している。図示 されたサーマルプリントヘッド A2は、ダミーパターン 3Cを備える点が上述した第 1実 施形態と異なっている。ダミーパターン 3Cは、たとえば Au製であり比較的高い熱伝 導率を有している。ダミーパターン 3Cは、副走査方向において互いに離間配置され た複数の要素からなる。ダミーパターン 3Cは、電極 3A, 3Bと一括して厚膜印刷およ び焼成の手法により形成される。また、電極 3A, 3Bと同様に、ダミーパターン 3Cは、 グレーズ 2に対して沈下しており、グレーズ 2と面一状とされている。
[0032] 上記構成によれば、発熱部 5aからの熱がダミーパターン 3Cを介してグレーズ 2側 へと伝わりやすくなる。これにより、発熱部 5aから記録媒体に与えられる熱量の変動 を緩和することが可能である。感熱紙に与えられる熱が過大に変動すると、感熱紙が 保護膜 6に張りついてしまういわゆるステイツキング現象が生じやすくなる。本実施形 態によれば、このようなステイツキング現象を抑制することができる。
[0033] 図 8は、本発明の第 3実施形態に基づくサーマルプリントヘッドを示している。図示 されたサーマルプリントヘッド A3は、グレーズ 2と電極 3A, 3Bおよび絶縁膜 4の位置 関係が上述した 2つの実施形態と異なっている。本実施形態においては、電極 3A, 3Bの先端部 31A, 31Bは、グレーズ 2に対して沈下しているものの、その沈下量は 先端部 31A, 31Bの厚さよりも小である。これにより、先端部 31A, 31Bとグレーズ 2と の間には、段差が形成されている。この段差は、絶縁膜 4の厚さと同じ程度とされてい る。また、絶縁膜 4は、電極 3A, 3Bの間に挟まれており、電極 3A, 3Bには跨ってい ない。
[0034] このような実施形態によれば、電極 3A, 3Bと絶縁膜 4とにはほとんど段差が生じな い。これにより、発熱抵抗体 5を比較的滑らかな面に形成することが可能である。段差 が少ない滑らかな面に形成するほど、発熱抵抗体 5の厚さが不均一なものとして形成 されることや、印刷時の圧力などによって破断することなどを回避することが可能であ

Claims

請求の範囲
[[11]] 基基板板とと、、
上上記記基基板板上上にに形形成成さされれ且且つつ主主走走査査方方向向にに長長状状ととさされれたたググレレーーズズとと、、
上上記記ググレレーーズズにに重重ななりり且且つつ副副走走査査方方向向にに互互いいにに離離間間配配置置さされれたた第第 11及及びび第第 22電電極極 とと、、
上上記記第第 11及及びび第第 22電電極極とと重重ななっってておおりり、、且且つつ、、ここれれらら電電極極ととはは接接触触ししなないい発発熱熱部部をを含含 むむ発発熱熱抵抵抗抗体体とと、、
上上記記発発熱熱抵抵抗抗体体のの上上記記発発熱熱部部のの少少ななくくとともも一一部部とと上上記記ググレレーーズズととのの間間にに介介在在すするる 絶絶縁縁膜膜とと、、をを備備ええてていいるるササーーママルルププリリンントトヘヘッッドドででああっってて、、
上上記記各各電電極極ののううちち少少ななくくとともも先先端端部部分分はは、、上上記記ググレレーーズズにに対対ししてて沈沈下下ししたた構構成成ととささ れれてておおりり、、
上上記記絶絶縁縁膜膜のの硬硬度度はは、、上上記記ググレレーーズズのの硬硬度度よよりりもも大大でであありり、、かかつつ上上記記発発熱熱抵抵抗抗体体 のの硬硬度度よよりりもも小小でであありり、、上上記記絶絶縁縁膜膜のの熱熱伝伝導導率率はは、、上上記記ググレレーーズズのの熱熱伝伝導導率率よよりりもも大大 でであありり、、かかつつ上上記記発発熱熱抵抵抗抗体体のの熱熱伝伝導導率率よよりりもも小小ででああるる、、ササーーママルルププリリンントトヘヘッッドド。。
[[22]] 上上記記絶絶縁縁膜膜はは、、上上記記第第 11おおよよびび第第 22電電極極をを跨跨るる構構成成ととさされれてて!!//、、るる、、請請求求項項 11にに記記載載
Figure imgf000011_0001
[[33]] 上上記記絶絶縁縁膜膜はは、、 TTaa OOおおよよびび SSiiOOののいいずずれれかか一一方方かかららななるる、、請請求求項項 11にに記記載載ののササ 基板上において主走査方向に長状のグレーズ上に、副走査方向に互いに離間配 置された第 1および第 2電極を形成する工程と、
上記グレーズの少なくとも一部分を加熱して軟化させることにより、上記各電極のう ち少なくとも先端部分を上記グレーズに対して沈下させる工程と、
上記グレーズのうち上記第 1および第 2電極に挟まれた領域の少なくとも一部を覆う 絶縁膜を形成する工程と、
発熱抵抗体を上記第 1および第 2電極に跨がらせるようにして上記グレーズおよび 上記各電極上に重ねて形成する工程と、を有しており、
上記絶縁膜の硬度は、上記グレーズの硬度よりも大であり、かつ上記発熱抵抗体 の硬度よりも小であり、上記絶縁膜の熱伝導率は、上記グレーズの熱伝導率よりも大 であり、かつ上記発熱抵抗体の熱伝導率よりも小である、サーマルプリントヘッドの製 造方法。
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