(57)【要約】【課題】  従来のケイ酸塩系ガラスは熱拡散率が大きく、サーマルヘッドの低消費電力化が図れなかった。【解決手段】  モル％で、Ｐ2Ｏ5を３０〜７５％、ＣｅＯ2を８〜６０％含む、Ｐ2Ｏ5とＣｅＯ2を主成分とするリン酸塩系ガラスは熱拡散率が小さく、０．２７〜０．３９（ｍｍ2／秒）の範囲内である。よって、サーマルヘッドの基板に用いることにより低消費電力化が図れる。特に熱拡散率が０．３１（ｍｍ2／秒）以下のリン酸塩系ガラスはサーマルヘッドの基板に好適である。また、熱膨張係数が小さいので基板に用いても変形が少なく、ガラス転移温度が高いので耐熱性に優れたサーマルヘッドとすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐ2Ｏ5とＣｅＯ2を主成分とするリン酸塩系ガラスであって、モル％でＰ2Ｏ5を３０〜７５％、ＣｅＯ2を８〜６０％の範囲で含むことを特徴とする低熱拡散性リン酸塩系ガラス。
【請求項２】
Ｐｒ6Ｏ11を０〜２．２モル％含む請求項１に記載の低熱拡散性リン酸塩系ガラス。
【請求項３】
Ｃｒ2Ｏ3を０〜１０モル％含む請求項１または２に記載の低熱拡散性リン酸塩系ガラス。
【請求項４】
熱拡散率が０．３１（ｍｍ2／秒）以下である請求項１ないし３のいずれかに記載の低熱拡散性リン酸塩系ガラス。
【請求項５】
基板上に、発熱抵抗体層および保護層が形成されたサーマルヘッドにおいて、
モル％でＰ2Ｏ5を３０〜７５％、ＣｅＯ2を８〜６０％の範囲で含む低熱拡散性リン酸塩系ガラスで前記基板が形成されることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項６】
前記発熱抵抗体層の上に導体層が形成された請求項５記載のサーマルヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リン酸塩系ガラスに係り、特に、熱拡散率が低い低熱拡散性リン酸塩系ガラス、および前記低熱拡散性リン酸塩系ガラスを用いたサーマルヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、低融点ガラスとして鉛を含むガラスが用いられてきたが、環境への配慮から鉛は敬遠される傾向にあり、鉛フリーの低融点ガラスとして、下記特許文献１ないし３に示すように、リン酸−アルミナ（Ｐ2Ｏ5−Ａｌ2Ｏ3）系ガラス、リン酸−すず−亜鉛（Ｐ2Ｏ5−ＳｎＯ−ＺｎＯ）系ガラスの開発が盛んに行われている。【０００３】
図２に、従来から用いられているサーマルプリンター用ヘッド（サーマルヘッド）１の断面図の一例を示す。【０００４】
サーマルヘッドは、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などのセラミックからなる基板１１上に、グレーズ層１２、発熱抵抗体層１３、導体層１４、および保護層１５を形成した積層構造からなる。前記発熱抵抗体層１３に電流が流れる際に発生する熱を、感熱紙やインクリボンなどの媒体に伝えることにより印刷が行われる。【０００５】
発熱抵抗体層１３で発生した熱は、保護層１５を通して媒体に伝えられるが、一部がグレーズ層１２に伝えられる。前記グレーズ層１２は、熱を基板１１に逃がすと共に、発生した熱を自身に蓄熱する蓄熱層および保温層の機能を有している。そして、グレーズ層１２の高さや形状を変えることで様々な用途や素材に印刷可能なサーマルヘッドが製造されている。【０００６】
基板上のグレーズ層表面に凹凸があると記録濃度ムラが発生するため、前記グレーズ層表面は平滑であることが求められている。下記特許文献４には、基板を表面平滑性に優れたガラス材料で形成することにより、グレーズ層を形成しなくても平滑な表面が得られることが開示されている。
【特許文献１】特公平６−３９３３７号公報
【特許文献２】特開２００１−１３９３４４号公報
【特許文献３】特開２００１−３０２２７９号公報
【特許文献４】特開平４−２１４３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
サーマルプリンターの高速化に伴い、サーマルヘッドには耐熱性が要求されているが、近年、耐熱性と共にサーマルヘッドの低消費電力化が求められている。【０００８】
本来、発熱抵抗体層で発生した熱が媒体に全て伝わることが理想であるが、グレーズ層の熱拡散率が高いとグレーズ層１２及び基板１１に熱が速やかに伝えられるため媒体に十分な熱が伝わらない。よって、印刷のためにより多くの熱を発熱抵抗体層で発生させなければならない。そこでサーマルヘッドの低消費電力化のためにはグレーズ層を熱拡散率の低い材料で形成する必要がある。【０００９】
また、セラミックからなる基板とグレーズ層の熱膨張率が異なると、加熱および冷却の繰り返しによりグレーズ層が基板から剥離するため、両者に用いられる材料の熱膨張率はほぼ同じであることが求められていた。【００１０】
上記特許文献４では、基板をバリウムホウケイ酸、アルミノケイ酸、ソーダライムなどのガラス材料で形成しているため、グレーズ層を形成する必要がなくグレーズ層がセラミック基板から剥離する問題を解決できるが、これらのケイ酸塩系ガラスは熱拡散率が高いため媒体に伝えるべき熱がガラス基板のほうに伝わってしまうため、消費電力が高い点が問題となっていた。【００１１】
上記特許文献１ないし３には、リン酸塩系ガラスが開示されており、添加成分を調整することにより、電気絶縁性に優れたガラス、あるいは熱伝導率の大きいガラスを得ることができることが記載されている。しかしながら、熱拡散率の低いリン酸塩系ガラスについては一切記載されていない。【００１２】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、従来に比べて熱拡散率の低いリン酸塩系ガラスを提供することを目的としている。さらに、熱拡散率の低いリン酸塩系ガラスで基板およびグレーズ層を形成することにより、消費電力の低いサーマルヘッドを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、Ｐ2Ｏ5とＣｅＯ2を主成分とする低熱拡散性リン酸塩系ガラスであって、Ｐ2Ｏ5を３０〜７５（ｍｏｌ％）、ＣｅＯ2を８〜６０（ｍｏｌ％）の範囲で含むことを特徴とする。【００１４】
Ｐ2Ｏ5とＣｅＯ2の２つをガラスの主成分とし、Ｐ2Ｏ5を３０〜７５（ｍｏｌ％）、ＣｅＯ2を８〜６０（ｍｏｌ％）の範囲とすることにより、熱拡散率の低いガラスを得ることができる。よって、本発明のリン酸塩系ガラスはサーマルヘッドの基板に好適に用いることができる。さらにＰ2Ｏ5を５０〜６７（ｍｏｌ％）、ＣｅＯ2を９〜３９（ｍｏｌ％）の範囲で含むリン酸塩系ガラスは、熱拡散率が０．２７〜０．３９（ｍｍ2／秒）の範囲内にあり、サーマルヘッドの基板に好適に用いることができる。さらに熱拡散率が０．３１（ｍｍ2／秒）以下である低熱拡散性リン酸塩系ガラスは、サーマルヘッドの基板として特に好適である。【００１５】
また、本発明の低熱拡散性リン酸塩系ガラスは他の微量成分を含むものであってもよい。例えば、Ｐｒ6Ｏ11を０〜２．２（ｍｏｌ％）、またはＣｒ2Ｏ3を０〜１０（ｍｏｌ％）含むことが好ましい。【００１６】
本発明のサーマルヘッドは、基板上に、発熱抵抗体層および保護層が形成されたサーマルヘッドにおいて、
Ｐ2Ｏ5を３０〜７５（ｍｏｌ％）、ＣｅＯ2を８〜６０（ｍｏｌ％）の範囲で含む低熱拡散性リン酸塩系ガラスで前記基板が形成されることを特徴とするものである。【００１７】
前記サーマルヘッドは前記発熱抵抗体層の上に導体層が形成されたものであってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の低熱拡散性リン酸塩系ガラスは、従来に比べて熱拡散率を小さくできる。よって、例えば、本発明のリン酸塩系ガラスで、サーマルヘッドの基板を形成することで、サーマルヘッドの消費電力を従来より低いものとすることができる。また、本発明の低熱拡散性リン酸塩系ガラスはガラス転移温度が高く耐熱性に優れているので、特に高速サーマルプリンター用のサーマルヘッドの基板に使用することができる。また、本発明の低熱拡散性リン酸塩系ガラスはサーマルヘッドのグレーズ層にも使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本実施形態の低熱拡散性リン酸塩系ガラスは、リン酸（Ｐ2Ｏ5）および酸化セリウム（ＣｅＯ2）、を主成分とし、Ｐ2Ｏ5を３０〜７５（ｍｏｌ％）、ＣｅＯ2を８〜６０（ｍｏｌ％）の範囲で含む。また、リン酸塩系ガラスは、Ｐ2Ｏ5を５０〜６７（ｍｏｌ％）、ＣｅＯ2を９〜３９（ｍｏｌ％）の範囲で含むと熱拡散率を低くすることができる。この場合、Ｐ2Ｏ5は第１主成分（組成比が最も大きい）として、ＣｅＯ2より多くリン酸塩系ガラスに含まれることが好ましく、ＣｅＯ2を第２主成分（組成比が２番目に大きい）として含むことができる。リン酸塩系ガラスは、他の微量成分、例えば酸化プラセオジム（Ｐｒ6Ｏ11）あるいは酸化クロム（Ｃｒ2Ｏ3）などの酸化物を含むものであってもよい。【００２０】
前記含有量はリン酸塩系ガラス全体に対する含有量であり、後述するように、リン酸塩系ガラスを作製する際には、作製後のガラスにおいて各成分が前記含有量のｍｏｌ％となるように原料の秤量、調合を行う。【００２１】
リン酸塩系ガラスは、主成分としてＰ2Ｏ5を３０〜７５（ｍｏｌ％）含む。さらに、Ｐ2Ｏ5を５０〜６７（ｍｏｌ％）含むことが好ましい。Ｐ2Ｏ5およびＣｅＯ2を主成分とするリン酸塩系ガラスは、Ｐ2Ｏ5が少ないほど耐水性が高い一方、結晶化が起こりやすくガラスになりにくい。【００２２】
Ｐ2Ｏ5が３０（ｍｏｌ％）より少ないと、ガラスが結晶化し、ガラス状態が不安定となる。また、Ｐ2Ｏ5を５０（ｍｏｌ％）以上含有すると、特に熱拡散率の低いリン酸塩系ガラスを得ることができる。また、Ｐ2Ｏ5が７５（ｍｏｌ％）より多いと、耐候性が悪化するので好ましくない。Ｐ2Ｏ5が多いと耐水性が低下するので、Ｐ2Ｏ5含有量は６７（ｍｏｌ％）以下であることがさらに好ましい。【００２３】
ＣｅＯ2はＰ2Ｏ5同様に主成分であり、リン酸塩系ガラスに８〜６０（ｍｏｌ％）含む。さらに、ＣｅＯ2を９〜３９（ｍｏｌ％）含むことが好ましい。ＣｅＯ2が８（ｍｏｌ％）より少ないと、耐候性および耐水性が悪いので好ましくない。さらに熱拡散率の低いリン酸塩系ガラスを得るためにはＣｅＯ2は９（ｍｏｌ％）以上含むことが好ましい。【００２４】
また、ＣｅＯ2が多く含まれるほどガラスが不安定となり結晶化が起こりやすいため、
ＣｅＯ2は６０（ｍｏｌ％）以下であることが好ましい。またＣｅＯ2が３９（ｍｏｌ％）以下であると熱拡散率の低いリン酸塩系ガラスを得ることができる。この場合、リン酸塩系ガラスはＰ2Ｏ5を第１主成分としてＣｅＯ2より多く含むことが好ましい。【００２５】
本発明の低熱拡散性リン酸塩系ガラスは、主成分であるＰ2Ｏ5、ＣｅＯ2の酸化物の他に、他の微量成分として、Ｐｒ6Ｏ11、Ｃｒ2Ｏ3、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化ボロン（Ｂ2Ｏ3）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）、酸化ネオジム（Ｎｄ2Ｏ3）、酸化セシウム（Ｃｓ2Ｏ）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）、酸化マンガン（ＭｎＯ）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ2Ｏ3）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、シリカ（ＳｉＯ2）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化リチウム（Ｌｉ2Ｏ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）の少なくとも１種を含むものであってよい。これらの酸化物は、ガラスの結晶化の抑制、ガラス転移温度の調整等のために加えられる。【００２６】
リン酸塩系ガラスの主成分はＰ2Ｏ5とＣｅＯ2であり、熱拡散率の低いガラスでは、第１主成分（組成比が一番大きい）はＰ2Ｏ5であるが、他の微量成分を加える場合、第２主成分（組成比が二番目に大きい）がＣｅＯ2であることに限定されず、例えばＣｅＯ2より大きい組成比の成分があってもよい。ただし、熱拡散率の低いリン酸塩系ガラスを得るためには、Ｐ2Ｏ5が第１主成分で、ＣｅＯ2が第２主成分であることがより好ましい。【００２７】
リン酸塩系ガラスは、Ｐｒ6Ｏ11を０〜２．２（ｍｏｌ％）含むことが好ましく、０．１〜２（ｍｏｌ％）含むことがより好ましい。Ｐ2Ｏ5は還元されると気体状の金属リン（Ｐ）となり蒸発するが、Ｐｒ6Ｏ11はＰ2Ｏ5の還元を防止する効果を有する。よって、Ｐ2Ｏ5、ＣｅＯ2を主成分とするリン酸塩系ガラスがＰｒ6Ｏ11を含むと、上記リンの蒸発防止効果が発現し、耐水性が向上する。Ｐｒ6Ｏ11を含まなくても熱拡散率の低いリン酸塩系ガラスが得られるが、Ｐｒ6Ｏ11を０．１（ｍｏｌ％）以上含むと、上記リンの蒸発防止効果により耐水性の高いガラスが得られる。またＰｒ6Ｏ11は熱拡散率を低くする効果があるので熱拡散率の低いガラスを得るために、リン酸塩系ガラスに含まれることが好ましい。Ｐｒ6Ｏ11が２．２（ｍｏｌ％）より多いと、リン酸塩ガラスの結晶化を促進するため好ましくない。さらに、Ｐｒ6Ｏ11は微量でも上記リンの蒸発防止効果が得られるので、Ｐｒ6Ｏ11を２（ｍｏｌ％）以下含むことがより好ましい。【００２８】
リン酸塩系ガラスは、Ｃｒ2Ｏ3を０〜１０（ｍｏｌ％）含むことが好ましい。Ｃｒ2Ｏ3は熱拡散率を低くする効果があるので、Ｃｒ2Ｏ3を０．２（ｍｏｌ％）以上含むことがより好ましい。またＣｒ2Ｏ3が１０（ｍｏｌ％）より多いとガラスの結晶化が起こるので好ましくない。【００２９】
リン酸塩系ガラスは、Ｂ2Ｏ3を０〜２０（ｍｏｌ％）含むことが好ましい。Ｂ2Ｏ3は、Ｐ2Ｏ5、ＣｅＯ2を主成分とするリン酸塩系ガラスの結晶化を防止し、ガラスを安定化させる効果がある。結晶化を防止する他の成分を含む場合にはＢ2Ｏ3が含まれなくてもリン酸塩系ガラスの結晶化を防止することができるが、Ｂ2Ｏ3は結晶化防止効果が高いので２（ｍｏｌ％）以上含むことが好ましい。また、Ｂ2Ｏ3が２０（ｍｏｌ％）より多いと、得られるリン酸塩系ガラスの耐候性が悪いので好ましくない。Ｂ2Ｏ3が８（ｍｏｌ％）以下であると、熱拡散率の低いリン酸塩系ガラスを得ることができる。【００３０】
リン酸塩系ガラスは、Ａｌ2Ｏ3を０〜１０（ｍｏｌ％）含むことが好ましい。Ａｌ2Ｏ3が１０（ｍｏｌ％）より多いと、ガラスの結晶化を促進するため好ましくない。また、Ａｌ2Ｏ3はガラス転移温度を上げる効果を有しているため、０〜１０（ｍｏｌ％）の範囲内でも、Ａｌ2Ｏ3の含有量が高いと耐熱性の高いリン酸塩系ガラスとすることができる。【００３１】
リン酸塩系ガラスは、ＴｉＯ2を０〜２０（ｍｏｌ％）含むことが好ましい。また、ＢａＯを０〜１７（ｍｏｌ％）、ＺｎＯを０〜１３．４（ｍｏｌ％）、ＳｒＯを０〜１６（ｍｏｌ％）、Ｆｅ2Ｏ3を０〜２．５（ｍｏｌ％）、Ｌａ2Ｏ3を０〜５（ｍｏｌ％）、Ｎｄ2Ｏ3を０〜２（ｍｏｌ％）、Ｃｓ2Ｏを０〜４（ｍｏｌ％）、Ｙ2Ｏ3を０〜４（ｍｏｌ％）、Ｎｂ2Ｏ5を０〜４（ｍｏｌ％）、ＭｎＯを０〜４（ｍｏｌ％）、Ｙｂ2Ｏ3を０〜２（ｍｏｌ％）、Ｔａ2Ｏ5を０〜５（ｍｏｌ％）、ＳｉＯ2を０〜１０（ｍｏｌ％）、ＳｎＯ2を０〜１０（ｍｏｌ％）、Ｌｉ2Ｏを０〜４（ｍｏｌ％）、ＣａＯを０〜４（ｍｏｌ％）、ＭｇＯを０〜４（ｍｏｌ％）、Ｎａ2Ｏを０〜１．５（ｍｏｌ％）、Ｋ2Ｏを０〜１．５（ｍｏｌ％）、ＣａＦ2は０〜１（ｍｏｌ％）含むことができる。これらの成分は、ガラスの結晶化の抑制、ガラス転移温度の調整等のために加えられるが、各成分が上記範囲にあると、熱拡散率の低いリン酸塩系ガラスを得ることができる。また、各成分を上記範囲より多く含む場合には、リン酸塩系ガラスが結晶化を起こす場合があるので好ましくない。【００３２】
Ｐ2Ｏ5とＣｅＯ2を主成分とする低熱拡散性リン酸塩系ガラスに含まれる成分は、これらの酸化物に限られず、例えば、酸化鉄（ＩＩ）（ＦｅＯ）、酸化セリウム（ＩＩ）（ＣｅＯ）、酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）、酸化コバルト（ＣｏＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）などの酸化物を含むものであってもよい。
上記したリン酸塩系ガラスを構成する全成分を合計すると１００（ｍｏｌ％）となる。【００３３】
以上述べたような成分を所定量秤量し混合した後、加熱することによりガラスを作成する。例えば、リン酸として、脱水したオルトリン酸を用い、所定量のｍｏｌ％となるように秤量し、同様に秤量したＣｅＯ2、その他Ｐｒ6Ｏ11、Ｃｒ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3などの成分を乳鉢を用いて粉砕しながら十分に均一になるように混合する。均一に混合した粉状のガラス原料成分を、例えば白金製のるつぼに入れ、電気炉を用いて大気中で約１０００〜１５００℃の温度で所定時間加熱して溶融する。その際、昇温速度は特に制限はなく、１０℃／分の昇温速度で急激に加熱してもよい。【００３４】
その後、板状または棒状に成形しながら冷却し、さらに板状または棒状のリン酸塩系ガラスを粉砕して粉末状のリン酸塩系ガラスとする。なお、ガラス原料を混合する前に、粉状のガラス原料成分を篩にかけて粒子径を一定の大きさ以下に揃えておくと、ガラスがより均一となり好ましい。【００３５】
本発明で得られるリン酸塩系ガラスはいずれも透明であるが、添加された微量成分により、黄色、黄緑色、緑色、褐色、あるいは黒色などの色を呈する。【００３６】
なお、本発明のリン酸塩系ガラスは、安定したガラス状態を保つので、例えばガラス状態のガラスを再び加熱し冷却しても、結晶化しないで再度ガラス状態に戻すことが可能である。【００３７】
前記組成によって得られる本発明の低熱拡散性リン酸塩系ガラスは、熱拡散率が０．２７〜０．３９（ｍｍ2／秒）の範囲内とすることができる。従来から様々な用途に用いられているケイ酸塩系ガラスは熱拡散率が高く、例えば溶融石英は０．８８（ｍｍ2／秒）である。従って、ケイ酸塩系ガラスをサーマルヘッドの基板あるいはグレーズ層に用いても、消費電力の低いものとすることはできない。また、従来のサーマルヘッドのグレーズ層に用いられているガラスはボロシリケートガラス（ケイ酸塩系ガラス）と推測されるが、このガラスの熱拡散率を測定すると０．５３（ｍｍ2／秒）であった。従って、従来のサーマルヘッドでは、グレーズ層の熱拡散率、あるいはグレーズ層を形成せずにガラスで基板を形成する場合には基板の熱拡散率が高いため、加熱に多くの電力を必要とし、電力効率が低いことが問題であった。【００３８】
本発明の低熱拡散性リン酸塩系ガラスは、従来のケイ酸塩系ガラスに比べて熱拡散率が小さい。特に熱拡散率が小さいものは、従来のケイ酸塩系ガラスの約１／２であり、熱拡散率が大きいものでも、従来のケイ酸塩系ガラスに比べて、約２０％減少している。このように熱拡散率が小さいので、本発明の低熱拡散性リン酸塩系ガラスでサーマルヘッドの基板を形成すると、発熱抵抗体層で発生した熱の基板への放熱が少なく消費電力を低く抑えることができる。また、本発明の低熱拡散性リン酸塩系ガラスでサーマルヘッドのグレーズ層を形成しても、その下の基板に熱を伝えにくいので、同様に消費電力を低く抑えることができる。【００３９】
リン酸塩系ガラスの熱拡散率が０．３１（ｍｍ2／秒）以下であると、サーマルヘッドの基板としてより好適に使用することができる。熱拡散率が０．３１（ｍｍ2／秒）以下
であるリン酸系ガラスは熱拡散率が特に低いため、サーマルヘッドの基板として用いた場合、発熱抵抗体層で発生した熱を基板で蓄えることができる。よって発熱抵抗体層で発生させる熱が少なくてすみ、消費電力を特に低く抑えることがきる。【００４０】
本発明のリン酸塩系ガラスの熱膨張率係数（α）は６０〜１０８（×１０-7／℃）の範囲内にできる。【００４１】
リン酸塩系ガラスでサーマルヘッドの基板を形成すると、グレーズ層を形成する必要がないので基板材料とグレーズ層材料の熱膨張係数（α）の差による剥離が起こることがない。よって、基板材料の熱膨張係数（α）とほぼ同じ熱膨張係数（α）を有するリン酸塩系ガラスでグレーズ層を形成しなければならないという制約が不要であり、基板を形成するガラス材料の選択の幅を広くすることができる。そこで、熱膨張係数（α）の値を考慮することなく、熱拡散率の値がより小さいリン酸塩系ガラスで基板を形成することができるため、サーマルヘッドの消費電力をより低く抑えることが可能である。この場合、基板の熱膨張係数（α）があまり大きいと、基板自体が大きく変形することになるので、基板を形成するリン酸塩系ガラスの熱膨張係数（α）は小さいほうが好ましい。【００４２】
アルミナの熱膨張係数（α）は６６〜７６（×１０-7／℃）の範囲内である。そこで熱膨張係数（α）がこのアルミナの熱膨張係数（α）とほぼ同じリン酸塩系ガラスでグレーズ層を形成すれば、基板をアルミナとしたときに、基板とグレーズ層の熱膨張係数（α）をほぼ同じとすることができる。これにより、サーマルヘッド使用時に、発熱抵抗体層で発生した熱がグレーズ層および基板に伝わっても、グレーズ層とセラミック基板の間で熱膨張率の差による剥離が起こりにくく、耐久性に優れる。【００４３】
本発明のリン酸塩系ガラスは熱拡散率が低いので、熱膨張係数（α）が前記６６〜７６（×１０-7／℃）の範囲内にあるガラスを選択することにより、基板と剥離することなく、しかも蓄熱効果に優れたグレーズ層を形成することができる。【００４４】
本発明のリン酸塩系ガラスは、ガラス転移温度（Ｔｇ）を５２０〜７００℃の範囲内にできる。このように耐熱性が高いので、サーマルヘッドの基板に用いても、加熱による変形および変質を起こすことがない。サーマルプリンターの高速化に伴い、サーマルヘッドに加わる熱も５００℃まで達することがあるが、耐熱性の高い本発明のリン酸塩系ガラスは、前記基板に好適に使用することができる。また、耐熱性に優れているためグレーズ層としても好適に用いることができる。【００４５】
本発明で得られた低熱拡散性リン酸塩系ガラスを用いて、以下の製造方法により図１に示すサーマルヘッド１を製造する。なお図１に示すサーマルヘッドは一例であり、本実施形態で好適に用いられるサーマルヘッドの形状等は図１に示すものに限られない。図１に示す基板は一部がかまぼこ状に隆起した形状であるが、例えば、隆起部がなく平坦な平面状の基板とすることもできる。【００４６】
上記により、ガラス原料となる成分を混合、加熱して作製されたガラスを粉砕し、粒径が５μｍ以下の粉末とする。この粉末状のガラスをガラスの軟化点以上の温度に加熱し、フロート法などの方法により板状に成形する。図１に示すかまぼこ状に隆起した部分はブラストなどの方法により成形が可能である。【００４７】
上記により形成された基板１１上に、発熱抵抗体層１３、導体層１４および保護層１５を形成する。発熱抵抗体層１３は、例えば、Ｔａ−ＳｉＯ2、またはＴａ2Ｎを、導体層１４は、例えばＡｌを、さらに保護層１５は、例えばＳＩＡＬＯＮ（Ｓｉ，Ａｌ，ＯおよびＮからなる化合物）を、それぞれスパッタ等により製膜して形成される。【００４８】
上記により製造されたサーマルヘッド1は、本発明の低熱拡散性リン酸塩系ガラスで基板を形成しているため、基板の熱拡散率が低く、消費電力が小さい。また、基板のガラス転移温度が高いので、サーマルヘッド１の耐熱性が高い。【００４９】
なお、図２に示すグレーズ層に本発明の低熱拡散性リン酸塩系ガラスを用いることもできる。この場合、アルミナのセラミック基板１１上に本発明のリン酸塩系ガラスの粉末を含有するペーストを塗布し、加熱炉で焼成することによりグレーズ層１２を形成する。焼成後のグレーズ層の膜厚は５０〜２５０μｍであることが好ましい。そしてアルミナの熱膨張係数（α）とほぼ等しいリン酸塩系ガラスを用いると、グレーズ層１２の熱膨張係数（α）がセラミック基板１１であるアルミナの熱膨張係数（α）と等しいのでグレーズ層１２とセラミック基板１１の間の剥離が起こりにくく、耐久性に優れるものとすることができる。
【実施例】
【００５０】
表１に示す組成比（ｍｏｌ％）を有するリン酸塩系ガラスを作製した。表１に示す、各所定の原料を秤量、混合した後、白金ルツボに入れ、１０００〜１５００℃の電気炉中で３０分加熱して溶融し、冷却しながら棒状に成形してリン酸塩系ガラスを得た。表１に示すリン酸塩系ガラスは、いずれもＰ2Ｏ5が３０〜７５（ｍｏｌ％）、ＣｅＯ2が８〜６０（ｍｏｌ％）であり、さらに、Ｐ2Ｏ5が５０〜６７（ｍｏｌ％）、ＣｅＯ2が９〜３９（ｍｏｌ％）の範囲内にある。【００５１】
【表１−１】
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【表１−２】
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【表１−３】
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【００５２】
実施例１ないし１３２の組成成分を有するリン酸塩系ガラスは、いずれも、結晶化することがなく、良好なリン酸塩系ガラスを作製できた。【００５３】
各実施例に示す組成から得られたリン酸塩系ガラスについて、熱拡散率（ｍｍ2／秒）、熱膨張係数（α）、ガラス転移温度（Ｔｇ）を測定し、同じ表中に示す。【００５４】
表１に示すように、本発明のリン酸塩系ガラスは、熱拡散率が０．２７〜０．３９（ｍｍ2／秒）であった。溶融石英の熱拡散率は０．８８（ｍｍ2／秒）であり、従来のサーマルヘッドのグレーズ層に用いられているガラスの熱拡散率は０．５３（ｍｍ2／秒）であることから、本発明のリン酸塩系ガラスは従来のケイ酸塩系ガラスに比べて熱拡散率の低いガラスであることがわかる。【００５５】
よって、このように熱拡散率が低いガラスで図１に示すサーマルヘッドの基板を形成すると、消費電力を低く抑えることができ、電力効率の向上が図れる。さらに、熱拡散率が０．３１（ｍｍ2／秒）以下のリン酸塩系ガラスはサーマルヘッドの基板として特に好適に使用することができる。また本発明のリン酸塩系ガラスは、図２に示すグレーズ層１２を形成することもできる。この場合、熱膨張係数（α）がアルミナの熱膨張係数６６〜７６（×１０-7／℃）の範囲内にあるガラスを用いると、基板とグレーズ層の間の剥離が起こりにくいので耐久性にすぐれたものとすることができる。【００５６】
表１に示すように、実施例１ないし１３２の組成成分を有するリン酸塩系ガラスは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５２０〜７００℃の範囲内にあり、耐熱性に優れる。また、熱膨張係数（α）は６０〜１０８（×１０-7／℃）の範囲内にあり、加熱による変形が小さいので、サーマルヘッドの基板として好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態のサーマルヘッドの断面図
【図２】従来のサーマルヘッドの断面図
【符号の説明】
【００５８】
１      サーマルヘッド
１１    基板
１２    グレーズ層
１３    発熱抵抗体層
１４    導体層
１５    保護層
【図１】
2009057470.tif 000006
【図２】
2009057470.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月10日(2009.2.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐ２Ｏ５とＣｅＯ２を主成分とするリン酸塩系ガラスであって、モル％でＰ２Ｏ５を３０〜７５％、ＣｅＯ２を８〜６０％の範囲で含み、熱拡散率が０．３１（ｍｍ２／秒）以下であることを特徴とする低熱拡散性リン酸塩系ガラス。
【請求項２】
Ｐｒ６Ｏ１１を０〜２．２モル％含む請求項１に記載の低熱拡散性リン酸塩系ガラス。
【請求項３】
Ｃｒ２Ｏ３を０〜１０モル％含む請求項１または２に記載の低熱拡散性リン酸塩系ガラス。
【請求項４】
Ｐ２Ｏ５とＣｅＯ２を主成分とするリン酸塩系ガラスであって、モル％でＰ２Ｏ５を３０〜７５％、ＣｅＯ２を８〜６０％の範囲で含み、熱拡散率が０．２７〜０．３９（ｍｍ２／秒）であることを特徴とする低熱拡散性リン酸塩系ガラス。
【請求項５】
基板上に、発熱抵抗体層および保護層が形成されたサーマルヘッドにおいて、
モル％でＰ２Ｏ５を３０〜７５％、ＣｅＯ２を８〜６０％の範囲で含む低熱拡散性リン酸塩系ガラスで前記基板が形成されることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項６】
前記発熱抵抗体層の上に導体層が形成された請求項５記載のサーマルヘッド。
【国際調査報告】
2009057470.tif 000008
2009057470.tif 000009
2009057470.tif 000010
2009057470.tif 000011
2009057470.tif 000012
2009057470.tif 000013