(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
上記基板の表面に形成された第１のグレーズ層と、
上記第１のグレーズ層の表面の一部を覆うように形成された第２のグレーズ層と、
上記第２のグレーズ層の表面の一部を覆うように形成されており、発熱部を構成する発熱抵抗体と、
上記発熱抵抗体の一部と導通する電極と、
を備えたサーマルヘッドであって、
上記第２のグレーズ層の軟化点が、上記第１のグレーズ層の軟化点よりも低く、上記第１のグレーズ層よりも多くの気泡を内包していることを特徴とする、サーマルヘッド。
【請求項２】
上記第２のグレーズ層は、上記基板の厚み方向と直交する第１の方向に沿って延びる帯状に形成されている、請求項１に記載のサーマルヘッド。
【請求項３】
上記第２のグレーズ層は、上記厚み方向において上記第１のグレーズ層の表面から遠ざかるにつれて、上記厚み方向および上記第１の方向と直交する第２の方向における幅が狭くなるように形成されており、
上記発熱部が上記第２のグレーズ層の上記厚み方向における上記第１のグレーズ層の表面から最も遠い領域と重なるように形成されている、請求項１または２に記載のサーマルヘッド。
【請求項４】
上記第２のグレーズ層の上記厚み方向における上記第１のグレーズ層の表面に最も近い部分の上記第２の方向における幅に対する、上記第２のグレーズ層の上記厚み方向における中央部分の上記第２の方向における幅の比率が、０．６５以上０．７５以下である、請求項２または３に記載のサーマルヘッド。
【請求項５】
上記第２のグレーズ層と上記第１のグレーズ層とが異なる材質からなる、請求項１ないし４のいずれかに記載のサーマルヘッド。
【請求項６】
基板に第１のグレーズ層を形成する工程と、
上記第１のグレーズ層の表面の一部を覆うように第２のグレーズ層を形成する工程と、
上記第２のグレーズ層の表面の一部を覆うように発熱抵抗体を形成する工程と、
上記発熱抵抗体の一部と導通する電極を形成する工程と、
を備えたサーマルヘッドの製造方法であって、
上記第１のグレーズ層を形成する工程は、上記基板に第１のペースト材を印刷する工程と、上記第１のペースト材を焼成する工程とを有しており、
上記第１のグレーズ層は、第１の軟化点を有するように形成され、
上記第２のグレーズ層を形成する工程は、上記第１のグレーズ層上に第２のペースト材を印刷する工程と、上記第２のペースト材を焼成する工程とを有しており、
上記第２のグレーズ層は、上記第１の軟化点よりも低い第２の軟化点を有し、上記第１のグレーズ層よりも多くの気泡を内包しているように形成されることを特徴とする、サーマルヘッドの製造方法。
【請求項７】
上記第２のペースト材を焼成する工程では、上記第１の軟化点よりも高い焼成温度で上記第２のペースト材の焼成を行う、請求項６に記載のサーマルヘッドの製造方法。
【請求項８】
上記第２のペースト材と上記第１のペースト材とが異なる材質からなる、請求項６または７に記載のサーマルヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーマルヘッドのおよびサーマルヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は、従来のサーマルヘッドの一例を示している（特許文献１）。図１０に示すサーマルヘッドＸは、基板９１、グレーズ層９２、抵抗体層９３、共通電極９４、個別電極９５、および、保護層９６を備えている。共通電極９４および個別電極９５はそれぞれ外部の電源装置と接続されており、共通電極９４と個別電極９５とに挟まれた抵抗体層９３の発熱部分９３ａが発熱するようになっている。このサーマルヘッドＸは、これと対向配置されたプラテンローラ（図示略）との間に供給される印刷媒体９７に対して印刷を行うためのものである。印刷媒体９７には、たとえば感熱紙などが用いられる。
【０００３】
サーマルヘッドＸにおいては、グレーズ層９２に膨出部９２ａが形成されており、この膨出部９２ａ上に発熱部９３ａが配置されている。このような構成によれば、印刷媒体９７に対して圧力を加えやすく、印字品質の向上を図ることができる。また、さらに膨出部９２ａが熱を蓄える効果を発揮するため、発熱部９３ａによって生じた熱を効率的に利用可能であり、省電力化を図りやすくなっている。
【０００４】
上述したようなグレーズ層９２は、たとえば以下のような手法により形成される。まず、ガラスペースト材を基板９１に塗布し、塗布したガラスペースト材を焼成させて一様な厚みのガラス層を形成する。その後に、膨出部９２ａを形成する部分にマスク材を塗布し、ブラスト加工を施す。そうすることにより、ガラス層のマスク材で覆われていない部分が除去され、マスク材で覆われていた部分が隆起する形状となる。さらにその後に、加熱処理を施すことにより、なだらかな膨出部９２ａを有するグレーズ層９２を形成することができる。
【０００５】
しかしながら、上述した方法では、ガラスペースト材の焼成後にマスクの設置やブラスト加工を行っているため、製造作業が煩雑であり、製造コストの削減を図りにくい問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１５４３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、膨出部を有するグレーズ層をより簡略に形成可能なサーマルヘッドの製造方法およびサーマルヘッドを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面によって提供されるサーマルヘッドは、基板と、上記基板の表面に形成された第１のグレーズ層と、上記第１のグレーズ層の表面の一部を覆うように形成された第２のグレーズ層と、上記第２のグレーズ層の表面の一部を覆うように形成されており、発熱部を構成する発熱抵抗体と、上記発熱抵抗体の一部と導通する電極と、を備えたサーマルヘッドであって、上記第２のグレーズ層の軟化点が、上記第１のグレーズ層の軟化点よりも低いことを特徴とする。
【０００９】
好ましい実施形態においては、上記第２のグレーズ層は、上記基板の厚み方向と直交する第１の方向に沿って延びる帯状に形成されている。
【００１０】
好ましい実施形態においては、上記第２のグレーズ層は、上記厚み方向において上記第１のグレーズ層の表面から遠ざかるにつれて、上記厚み方向および上記第１の方向と直交する第２の方向における幅が狭くなるように形成されており、上記発熱部が上記第２のグレーズ層の上記厚み方向における上記第１のグレーズ層の表面から最も遠い領域と重なるように形成されている。
【００１１】
好ましい実施形態においては、上記第２のグレーズ層の上記厚み方向における上記第１のグレーズ層の表面に最も近い部分の上記第２の方向における幅に対する、上記第２のグレーズ層の上記厚み方向における中央部分の上記第２の方向における幅の比率が、０．６５以上０．７５以下である。
【００１２】
好ましい実施形態においては、上記第２のグレーズ層と上記第１のグレーズ層とが異なる材質からなる。
【００１３】
好ましい実施形態においては、上記第２のグレーズ層は、上記第１のグレーズ層よりも多くの気泡を内包している。
【００１４】
本発明の第２の側面によって提供されるサーマルヘッドの製造方法は、基板に第１のグレーズ層を形成する工程と、上記第１のグレーズ層の表面の一部を覆うように第２のグレーズ層を形成する工程と、上記第２のグレーズ層の表面の一部を覆うように発熱抵抗体を形成する工程と、上記発熱抵抗体の一部と導通する電極を形成する工程と、を備えたサーマルヘッドの製造方法であって、上記第１のグレーズ層を形成する工程は、上記基板に第１のペースト材を印刷する工程と、上記第１のペースト材を焼成する工程とを有しており、  上記第１のグレーズ層は、第１の軟化点を有するように形成され、上記第２のグレーズ層を形成する工程は、上記第１のグレーズ層上に第２のペースト材を印刷する工程と、上記第２のペースト材を焼成する工程とを有しており、上記第２のグレーズ層は、上記第１の軟化点よりも低い第２の軟化点を有するように形成されることを特徴とする。
【００１５】
好ましい実施形態においては、上記第２のペースト材を焼成する工程では、上記第１の軟化点よりも高い焼成温度で上記第２のペースト材の焼成を行う。
【００１６】
好ましい実施形態においては、上記第２のペースト材と上記第１のペースト材とが異なる材質からなる。
【００１７】
このような製造方法によれば、印刷と焼成とを繰り返すことで、上記第１と第２のグレーズ層を形成することが可能である。このため、従来のように膨出部を形成するために、ガラス層を削る工程を行う必要がなくなっている。従って、本発明におけるサーマルヘッドの製造方法によれば、製造工程の簡略化を図ることが可能となっている。
【００１８】
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】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態におけるサーマルヘッドを示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【図４】図１に示すサーマルヘッドの製造方法の過程を示す図である。
【図５】図４に続く工程を示す図である。
【図６】図５に続く工程を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態におけるサーマルヘッドを示す平面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図９】図８の要部拡大図である。
【図１０】従来のサーマル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形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００２１】
図１〜図３には本発明の第１実施形態におけるサーマルヘッドを示している。図１は、本実施形態にかかるサーマルヘッドの平面図であり、図２はその断面図である。図１および図２に示すサーマルヘッドＡ１は、基板１、グレーズ層２、電極３、発熱抵抗体４、駆動ＩＣ５、保護樹脂５１、端子部６、フレキシブル配線基板６１、および、保護層７を備えている。図２に示すようにサーマルヘッドＡ１は、これらと対向配置されたプラテンローラ（図示略）との間に供給される印刷媒体８に対して印刷を行うためのものである。印刷媒体８には、たとえば感熱紙が用いられる。なお、図１においては保護層７を省略している。
【００２２】
基板１は、平面視長矩形状の平板状であり、たとえばアルミナセラミックにより形成されている。図１に示すｘ方向は基板１の長手方向であり、ｙ方向は短手方向である。また、図２に示すｚ方向は基板１の厚み方向である。基板１の表面にはグレーズ層２が形成されている。なお、ｘ方向は本発明における第１の方向に相当し、ｙ方向は本発明の第２の方向に相当する。
【００２３】
グレーズ層２は、ガラス製であり、電極３、発熱抵抗体４、および駆動ＩＣ５を設置するのに適した平滑面を供給するためのものである。本実施形態のグレーズ層２は、第１のグレーズ層２１と、第２のグレーズ層２２とを備えている。図３には第２のグレーズ層２２が設けられている部分を拡大して示している。
【００２４】
第１のグレーズ層２１は、基板１の表面を覆うように形成されている。第１のグレーズ層２１の厚さｈ１は５０μｍ程度である。この第１のグレーズ層２１は、たとえばガラス製であり、その軟化点が９２０℃となるように形成されている。
【００２５】
第２のグレーズ層２２は、第１のグレーズ層２１のｙ方向における一方の端部（図３中右端部）付近に重なるように形成されている。第２のグレーズ層２２は、ｘ方向に延びる平面視帯状に形成されている。図３に示すように、第２のグレーズ層２２は、ｚ方向において第１のグレーズ層２１の表面から遠ざかるにつれて徐々にｙ方向の幅が短くなるように形成されている。すなわち、第２のグレーズ層２２は、その中央ほど第１のグレーズ層２１からｚ方向に膨出する膨出部を構成している。第２のグレーズ層２２の最も厚い部分の厚さｈ２は５０μｍ程度である。第２のグレーズ層２２のｚ方向図３中下端部のｙ方向幅Ｌｂと中央部のｙ方向幅Ｌｍとの比Ｌｍ／Ｌｂは０．６５〜０．７５となっている。第２のグレーズ層２２は、たとえばガラス製であり、その軟化点が８７０℃となるように形成されている。
【００２６】
グレーズ層２上には、電極３が形成されている。電極３は、発熱抵抗体４に通電するためのものであり、共通電極３１と複数の個別電極３２とを含んでいる。共通電極３１は、図１の拡大部分に示すように、ｘ方向に延びる帯状部分と、この帯状部分からｙ方向に突出する複数の突出部分とが連結された形状とされている。複数の個別電極３２は、ｙ方向に延びる帯状に形成されており、そのｙ方向の先端が共通電極３１の複数の突出部分と向かい合うようにｘ方向に沿って配列されている。図２に示すように、共通電極３１と各個別電極３２とは、ｙ方向において第２のグレーズ層２２の頂上部分を挟むような配置となっている。
【００２７】
発熱抵抗体４は、サーマルヘッドＡ１の発熱源である。発熱抵抗体４はｘ方向に延びる帯状とされており、グレーズ層２上に形成されている。図２および図３に示すように、発熱抵抗体４はｙ方向において、第２のグレーズ層２２よりも長くなるように形成されている。発熱抵抗体４が形成されている部分において、電極３は発熱抵抗体４に重なるように形成されている。第２のグレーズ層２２の頂上部分においては、共通電極３１と各個別電極３２とが離間しているため、発熱抵抗体４が電極３から露出するようになっている。共通電極３１といずれかの個別電極３２とが通電すると、発熱抵抗体４のうち共通電極３１と個別電極３２とに挟まれた領域が部分的に発熱する。このような領域はｘ方向に複数配列されており、ｘ方向に延びる帯状の発熱部４ａを構成する。図２に示すように、この発熱部４ａは、第２のグレーズ層２２の頂上部分と重なる位置となる。
【００２８】
駆動ＩＣ５は、共通電極３１および複数の個別電極３２を介して発熱抵抗体４に通電することにより、発熱抵抗体４を部分的に（すなわち、発熱部４ａを選択的に）発熱させるための駆動制御を行う。本実施形態においては、複数の駆動ＩＣ５が、基板１上においてｘ方向に配列されている。駆動ＩＣ５は、複数の個別電極３２および端子部６とワイヤを介して接続されている。駆動ＩＣ５および駆動ＩＣ５と連結されたワイヤは、保護樹脂５１によって覆われている。保護樹脂５１は、たとえば黒色樹脂であり、駆動ＩＣ５の損傷、および紫外線などの受光による誤作動を防止する。
【００２９】
端子部６は、ｘ方向に配列された複数の金属端子６ａを備えている。各金属端子６ａは、たとえば銀製であり、ワイヤにより駆動ＩＣ５と接続されている。各金属端子６ａと重なるようにハンダ端子６２が形成されている。このハンダ端子６２上に形成されたハンダ６３によりフレキシブル配線基板６１は端子部６と導通接続されている。フレキシブル配線基板６１は、サーマルヘッドＡ１と外部の機器との接続に用いられる。
【００３０】
保護層７は、たとえばガラス製であり、印刷媒体８と接触し、磨耗しやすい部分を保護するためのものである。図２に示すように、保護層７は、複数の個別電極３２の端部を露出させるように形成されている。複数の個別電極３２の露出部分は、駆動ＩＣ５から延びるワイヤが接続されている。保護層７は、たとえばガラス、サイアロン、窒化タンタル、炭化ケイ素から選択される適切な素材により形成される。
【００３１】
次に、サーマルヘッドＡ１の製造方法について図４〜図６を参照にしつつ説明を行う。
【００３２】
サーマルヘッドＡ１を製造する際には、まず、第１のグレーズ層２１を形成する工程を行う。本工程では、基板１に第１のペースト材を印刷塗布し、第１のペースト材を乾燥させ、その後に第１のペースト材を１２００℃で焼成させることにより第１のグレーズ層２１を形成する（図４に示す状態）。第１のグレーズ層２１の軟化点は、たとえば、第１のペースト材の組成および材質により決定される。
【００３３】
次に、第２のグレーズ層２２を形成する工程を行う。本工程では、まず、第１のグレーズ層２１上の所定の位置に第２のペースト材２２Ａを印刷塗布する（図５に示す状態）。第２のペースト材２２Ａを乾燥させた後に、９５０℃で焼成させることにより第２のグレーズ層２２を形成する（図６に示す状態）。第２のグレーズ層２２の軟化点は、たとえば、第２のペースト材２２Ａの組成および材質により決定される。本実施形態では、第２のペースト材２２Ａと第１のペースト材とが異なる材質で構成されており、その差異により第２のグレーズ層２２と第１のグレーズ層２１とで軟化点が異なるようになっている。
【００３４】
第１のグレーズ層２１の軟化点は９２０℃であるため、第２のペースト材２２Ａを焼成する際に、第１のグレーズ層２１が軟化し、第１のグレーズ層２１と第２のペースト材２２Ａとの境界部分で両者が混ざり合う。このとき、第２のペースト材２２Ａが流動変形し、第２のグレーズ層２２は図６に示すような形状となる。
【００３５】
図６に示すように、第１のグレーズ層２１には気泡が残留しにくいが、第２のグレーズ層２２には気泡が残留しやすくなっている。第１のグレーズ層２１はその軟化点よりも２８０℃高い温度で焼成されているため、気泡が生じにくくなっている。一方、第２のグレーズ層２２はその軟化点よりも８０℃高い温度で焼成されており、気泡が残りやすくなっている。
【００３６】
第２のグレーズ層２２が形成された後に、発熱抵抗体４、電極３、および、保護層７を順次形成することにより、サーマルヘッドＡ１は完成する。発熱抵抗体４および電極３の形成はたとえばスパッタ法またはＣＶＤ法を用いて行うことができる。
【００３７】
次に、本実施形態のサーマルヘッドＡ１の作用について説明する。
【００３８】
上述したサーマルヘッドＡ１においては、発熱部４ａが第１のグレーズ層２１の表面から隆起するように形成された第２のグレーズ層２２の頂上部に重なるように形成されている。このため、サーマルヘッドＡ１は、印字を行う際に印刷媒体８に圧力を加えやすい構成となっており、印刷媒体８が比較的厚い場合でも文字がかすれにくく、良好な印字品質を実現することができる。
【００３９】
さらに、第２のグレーズ層２２が発熱部４ａで生じた熱の一部を蓄えることで、発熱部４ａで生じさせる必要がある熱量を抑制することができる。このため、サーマルヘッドＡ１は省電力化を図りやすくなっている。
【００４０】
本実施形態におけるサーマルヘッドＡ１の製造方法によれば、ペースト材の印刷および焼成を繰り返すことでグレーズ層２を形成することができる。このために、たとえば従来のサーマルヘッドＸの製造方法のようにブラスト加工を行う必要がない。従って、本発明におけるサーマルヘッドＡ１の製造方法によれば、膨出部を有するグレーズ層２を比較的容易に形成することが可能である。
【００４１】
図７〜図９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、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【００４２】
図７〜図９には本発明の第２実施形態におけるサーマルヘッドを示している。図７は、本実施形態にかかるサーマルヘッドＡ２の平面図であり、図８はその断面図である。図９は図８の要部拡大図である。図７〜図９に示すサーマルヘッドＡ２は、電極３および発熱抵抗体４の構成がサーマルヘッドＡ１と異なっており、その他の構成はサーマルヘッドＡ１と同様の構成となっている。以下、サーマルヘッドＡ２のサーマルヘッドＡ１と異なる部分について説明を行う。
【００４３】
本実施形態の電極３は、共通電極３１と、複数の個別電極３２と、共通電極３１に重なる補助電極３３とを含んでいる。共通電極３１は、図７の拡大部分に示すように、ｘ方向に延びる帯状部分と、この帯状部分からｙ方向に突出する複数の突出部分とが連結された形状とされている。複数の個別電極３２は、ｙ方向に延びる帯状に形成されており、そのｙ方向の先端部分が共通電極３１の複数の突出部分の間に挟まれるようにｘ方向に沿って配列されている。補助電極３３は、共通電極３１の帯状部分に重なるように形成されており導電性を高める効果を持つ。共通電極３１および複数の個別電極３２、たとえばレジネート金ペーストを厚膜印刷した後に焼成を施すことにより形成される。補助電極３３はたとえば銀ペーストを厚膜印刷した後に焼成を施すことにより共通電極３１上に形成される。補助電極３３のｚ方向における上面の高さ位置は、第２のグレーズ層２２の頂上部分よりも低い位置にある。本実施形態では、補助電極３３を設けていることで、保護層７の補助電極３３と重なる部分が盛り上がるようになる。
【００４４】
本実施形態の発熱抵抗体４は、ｘ方向に延びる帯状とされており、本発明における発熱部を構成する。図８および図９に示すように、発熱抵抗体４は第２のグレーズ層２２の頂上部分に重なるように形成されている。また、本実施形態では発熱抵抗体４は、共通電極３１の複数の突出部分および複数の個別電極３２に重なるように形成されている。発熱抵抗体４は、たとえば、酸化ルテニウムペーストを厚膜印刷した後に焼成を施すことにより形成される。本実施形態では、保護層７の発熱抵抗体４に重なる部分が盛り上がるようになる。
【００４５】
本実施形態においては、共通電極３１といずれかの個別電極３２とが通電すると、発熱抵抗体４のうち当該個別電極３２を挟む共通電極３１の突出部分の間の領域が部分的に発熱する。
【００４６】
本実施形態におけるグレーズ層２の形成工程は、サーマルヘッドＡ１におけるグレーズ層２の形成工程と同様に行われる。
【００４７】
このようなサーマルヘッドＡ２においては、発熱抵抗体４が第１のグレーズ層２１の表面から隆起するように形成された第２のグレーズ層２２の頂上部に重なるように形成されている。さらに、その部分の保護層７が盛り上がっているため、サーマルヘッドＡ２は、印字を行う際に印刷媒体８に圧力を加えやすい構成となっており、印刷媒体８が比較的厚い場合でも文字がかすれにくく、良好な印字品質を実現することができる。
【００４８】
さらに、第２のグレーズ層２２が発熱抵抗体４で生じた熱の一部を蓄えることで、発熱抵抗体４で生じさせる必要がある熱量を抑制することができる。このため、サーマルヘッドＡ２は省電力化を図りやすくなっている。
【００４９】
本発明の範囲は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るサーマルヘッドの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。たとえば、上述した実施形態に示した第１のグレーズ層２１の軟化点および焼成温度は一例に過ぎず、適宜変更可能である。第２のグレーズ層２２の軟化点は第１のグレーズ層２１の軟化点よりも低い範囲で適宜設定可能である。また、第２のグレーズ層２２の焼成温度は第１のグレーズ層２１の軟化点よりも高い範囲で適宜設定可能である。
【００５０】
また、上述した実施形態では、第１のペースト材と第２のペースト材２２Ａとが別々の材質であるが、第１のグレーズ層２１の軟化点と第２のグレーズ層２２の軟化点とが異なるようになるならば同一の材質であっても構わない。
【符号の説明】
【００５１】
Ａ１，Ａ２  サーマルヘッド
ｘ      （第１の）方向
ｙ      （第２の）方向
ｚ      （厚さ）方向
１      基板
２      グレーズ層
２１    第１のグレーズ層
２２    第２のグレーズ層
２２Ａ  ペースト材
３      電極
３１    共通電極
３２    個別電極
３３    補助電極
４      発熱抵抗体
４ａ    発熱部
５      駆動ＩＣ
５１    保護樹脂
６      端子部
６ａ    金属端子
６１    フレキシブル配線基板
６２    ハンダ端子
６３    ハンダ
７      保護層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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