(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された共通電極および個別電極上に発熱抵抗体を厚膜形成するとともに、少なくとも上記発熱抵抗体の上面部に、ガラスペーストを印刷・焼成することによって形成されるオーバーコートガラス層を介在させて高硬度保護ガラス層をスパッタリングによって形成してなる厚膜型サーマルプリントヘッドであって、
上記発熱抵抗体の表面あらさは、中心線平均あらさＲａが０．３μｍ以下とされているとともに、上記オーバーコートガラス層の表面あらさは、中心線平均あらさＲａが０．１μｍ以下とされていることを特徴とする、厚膜型サーマルプリントヘッド。
【請求項２】
上記発熱抵抗体の厚膜形成に際して使用される抵抗体ペーストは、その構成物質であるガラスフリットの平均粒径が２μｍ以下とされているとともに、上記オーバーコートガラス層の形成に際して使用されるガラスペーストは、その構成物質であるガラスフリットの平均粒径が１．５μｍ以下または最大粒径が６μｍ以下とされている、請求項１に記載の厚膜型サーマルプリントヘッド。
【請求項３】
基板上に形成された共通電極および個別電極上に発熱抵抗体を厚膜形成するとともに、少なくとも上記発熱抵抗体の上面部に、オーバーコートガラス層を介在させて高硬度保護ガラス層を形成してなる厚膜型サーマルプリントヘッドの製造方法であって、
上記発熱抵抗体は、平均粒径が２μｍ以下のガラスフリットを含有する抵抗体ペーストを印刷・焼成することにより、中心線平均あらさＲａが０．３μｍ以下の表面あらさとなるように形成し、
上記オーバーコートガラス層は、平均粒径が１．５μｍ以下または最大粒径が６μｍ以下のガラスフリットを含有するガラスペーストを印刷・焼成することにより、中心線平均あらさＲａが０．１μｍ以下の表面あらさとなるように形成し、かつ、
上記高硬度保護ガラス層は、スパッタリングによって形成することを特徴とする、厚膜型サーマルプリントヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本願発明は、厚膜型サーマルプリントヘッドおよびその製造方法に係り、特に、発熱抵抗体の上面部にオーバーコートガラス層を介在させて高硬度保護ガラス層を形成するようにした厚膜型サーマルプリントヘッドおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、厚膜型サーマルプリントヘッドの製造過程おいては、基板上に共通電極や個別電極等の導体パターンを形成した後、共通電極および個別電極の上面部にわたって発熱抵抗体が厚膜形成される。この後においては、上記導体パターンの所定箇所などを除外して、上記基板の上面部にオーバーコートガラス層が形成される。
【０００３】
詳述すれば、図５に示すように、セラミック等でなる基板５１の上面部に対して、まず蓄熱グレーズ層５２が形成された後に、共通電極や個別電極などの導体パターン５３が、レジネート金を用いた印刷・焼成ないしフォトリソ法によるエッチングにより形成される。そして、その処理終了後の基板５１の上面部に対して、抵抗体ペーストを印刷・焼成することにより、所定厚みの発熱抵抗体５４が形成される。さらにこの後、その処理終了後の基板５１の上面部に対して、ガラスペーストを印刷・焼成することにより、上記発熱抵抗体５４および導体パターン５３の上面部を覆うようにしてオーバーコートガラス層５５が形成される。
【０００４】
ところで、たとえばラベルプリンターは、その設置環境が悪くしかも使用される紙の質も悪いため、この種のプリンターに装備される厚膜型サーマルプリントヘッドについては、上記のようにオーバーコートガラス層５５を形成するのみでは、特に発熱抵抗体５４の上面部分における耐摩耗性や耐スクラッチ性などの耐久性に問題が生じる。そこで、同図に示すように、上記発熱抵抗体５４を覆っているオーバーコートガラス層５５の上面部には、さらに高硬度保護ガラス層５６が形成される。この高硬度保護ガラス層５６の形成は、高硬度特性を持たせる等のため、スパッタリングによる膜形成手法が採用される。
【０００５】
この場合において、上記発熱抵抗体５４の形成に際して使用される抵抗体ペーストは、酸化ルテニウムとガラスフリットとを溶剤に混入したものであって、この抵抗体ペースト中のガラスフリットの平均粒径は約５μｍである。
【０００６】
また、上記オーバーコートガラス層５５は、その材質として例えば樹脂成分が約２６．５％およびガラス成分が約７３．５％とされた非晶質の鉛ガラスが使用される。そして、このガラス層５５の形成に際して使用されるガラスペーストは、ガラスフリットを溶剤に混入したものであって、このガラスペースト中のガラスフリットの最大粒径は約１０μｍである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにオーバーコートガラス層５５の上面部を高硬度保護ガラス層５６でさらに覆うようにした構造であっても、特に発熱抵抗体５４の上面部については、以下に示すような不具合が生じることになる。
【０００８】
すなわち、上記抵抗体ペーストに含有されているガラスフリットの平均粒径は、上述のように約５μｍと比較的大きいために、この抵抗体ペーストを印刷・焼成することにより所定処理終了後の基板５１上に形成される発熱抵抗体５４の表面あらさは、中心線平均あらさＲａで表せば約０．６μｍと比較的大きな値となる。また、上記ガラスペーストに含有されているガラスフリットの最大粒径についても、上述のように約１０μｍと比較的大きいために、このガラスペーストを印刷・焼成することにより所定処理終了後の基板５１上に形成されるオーバーコートガラス層５５の表面あらさは、中心線平均あらさＲａで表せば約０．２μｍと比較的大きな値となる。
【０００９】
なお、上記のように発熱抵抗体５４の表面における中心線平均あらさＲａの値が大きければ、換言すれば下地層の表面状態が悪ければ、その上面部に形成されるオーバーコートガラス層５５の表面状態も悪くなり、その中心線平均あらさＲａの値も必然的に大きくなる。
【００１０】
このように、オーバーコートガラス層５５の表面における中心線平均あらさＲａの値が大きければ、その上面部に形成される高硬度保護ガラス層５６に対して悪影響を与える。詳述すれば、この高硬度保護ガラス層５６はスパッタリングにより形成されるものであるため、その内部に残留応力が存在して内部応力が高い状態となっている。その場合に、下地層であるオーバーコートガラス層５５の表面における凹凸の度合いが大きければ、たとえば衝撃力が付与されること等に伴って応力集中が生じ、これに起因してスクラッチが発生するなどして高硬度保護ガラス層５６が剥離するという不具合を招くことになる。
【００１１】
本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、基板上に形成される発熱抵抗体および／またはオーバーコートガラス層の表面状態を改善することにより、高硬度保護ガラス層が剥離するという不具合を回避し、信頼性に優れた厚膜型サーマルプリントヘッドを提供することをその課題としている。
【００１２】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１３】
すなわち、本願発明の第１の側面によって提供される厚膜型サーマルプリントヘッドは、基板上に形成された共通電極および個別電極上に発熱抵抗体を厚膜形成するとともに、少なくとも上記発熱抵抗体の上面部に、ガラスペーストを印刷・焼成することによって形成されるオーバーコートガラス層を介在させて高硬度保護ガラス層をスパッタリングによって形成してなる厚膜型サーマルプリントヘッドであって、上記発熱抵抗体の表面あらさは、中心線平均あらさＲａが０．３μｍ以下とされているとともに、上記オーバーコートガラス層の表面あらさは、中心線平均あらさＲａが０．１μｍ以下とされていることを特徴としている。
【００１４】
このような構成によれば、発熱抵抗体の表面における中心線平均あらさＲａが０．３μｍ以下とされて、その表面が従来に比して大幅に滑らかになることに伴って、その上面部に形成されているオーバーコートガラス層の表面についても、凹凸の度合いが大幅に低減された状態となる。これにより、上記オーバーコートガラス層の表面の凹凸が原因となって高硬度保護ガラス層に応力集中が生じるといった事態が回避され、スクラッチが生じる事などに起因する高硬度保護ガラス層の剥離の発生が可及的に低減されることになる。
【００１５】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記発熱抵抗体の厚膜形成に際して使用される抵抗体ペーストは、その構成物質であるガラスフリットの平均粒径が２μｍ以下とされているとともに、上記オーバーコートガラス層の形成に際して使用されるガラスペーストは、その構成物質であるガラスフリットの平均粒径が１．５μｍ以下または最大粒径が６μｍ以下とされている。
【００１６】
このような構成によれば、低抗体ペーストに含有されているガラスフリットの平均粒径が２μｍ以下とされて、従来の平均粒径の半分以下となることから、この低抗体ペーストを用いて印刷および焼成を行うことにより極めて滑らかな表面特性を有する発熱抵抗体が形成される。また、オーバーコートガラス層の表面における中心線平均あらさＲａが０．１μｍ以下とされて、その表面の凹凸の度合いが従来に比して大幅に低減された状態となる。
【００２１】
本願発明の第２の側面によって提供される厚膜型サーマルプリントヘッドの製造方法は、基板上に形成された共通電極および個別電極上に発熱抵抗体を厚膜形成するとともに、少なくとも上記発熱抵抗体の上面部に、オーバーコートガラス層を介在させて高硬度保護ガラス層を形成してなる厚膜型サーマルプリントヘッドの製造方法であって、上記発熱抵抗体は、平均粒径が２μｍ以下のガラスフリットを含有する抵抗体ペーストを印刷・焼成することにより、中心線平均あらさＲａが０．３μｍ以下の表面あらさとなるように形成し、上記オーバーコートガラス層は、平均粒径が１．５μｍ以下または最大粒径が６μｍ以下のガラスフリットを含有するガラスペーストを印刷・焼成することにより、中心線平均あらさＲａが０．１μｍ以下の表面あらさとなるように形成し、かつ、上記高硬度保護ガラス層は、スパッタリングによって形成することを特徴としている。
【００２２】
このような製造方法によれば、形成された発熱抵抗体の表面は、従来に比して極めて滑らかな状態となる。したがって、この後の工程において、この発熱抵抗体の上面部に形成されたオーバーコートガラス層の表面も必然的に従来に比して滑らかな状態となる。この結果、さらにこの後の工程において、上記オーバーコートガラス層の上面部に形成されたオーバーコートガラス層の表面が滑らかであることに起因して、高硬度保護ガラス層の剥離の発生率が大幅に低減されることになる。
【００２５】
本願発明のその他の特徴および利点は、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００２７】
図１は、本願発明に係る厚膜型サーマルプリントヘッド１の要部概略構成を示す平面図である。同図に示すように、セラミック基板２の上面部には、導体パターンの構成要素として、共通電極３と個別電極４とが形成されている。上記共通電極３は櫛歯状の単位電極部３ａを有しており、これらの各単位電極部３ａの相互間に存在している間隙にその一端部が位置されるようにして各個別電極４が配列されている。また、これらの各個別電極４の他端部はボンディング用パッド４ａとされており、これらの各ボンディング用パッド４ａはそれぞれ、図外の駆動ＩＣの出力パッドに対して導通状態とされている。
【００２８】
そして、上記共通電極３の単位電極部３ａおよび個別電極４の上面部には、これらに共通的に導通されるようにして、一直線状に延びる発熱抵抗体５が厚膜形成されている。この発熱抵抗体５においては、隣接する単位電極部３ａの各相互間に各発熱ドットが区画形成されるようになっており、上記駆動ＩＣがこれらの発熱ドットを所定個数ずつ担当して駆動するように構成されている。
【００２９】
この基板２上の構造について、さらに詳述すれば、図２に示すように、上記基板２の上面部には畜熱グレーズ層６が形成されているとともに、その上面部には上述の共通電極３や個別電極４が形成され、さらにその上面部には上述の発熱抵抗体５が形成されている。そして、これらの発熱抵抗体５および各電極３，４の上面部には、これらを覆うようにしてオーバーコートガラス層７が形成され、さらにその上面部には高硬度保護ガラス層８が形成されている。
【００３０】
次に、上記構成からなる厚膜型サーマルプリントヘッド１の製造方法について説明する。
【００３１】
まず、材料となる基板２の上面部に対して、畜熱グレーズ層６を形成した後に、共通電極３および個別電極４を、レジネート金を用いた印刷・焼成ないしフォトリソ法によるエッチングにより形成する。この後、共通電極３と個別電極４との両者の上面部にわたって、発熱抵抗体５を、低抗体ペーストを用いた印刷・焼成により形成する。
【００３２】
この場合において、上記低抗体ペーストは、酸化ルテニウムとガラスフリットとを溶剤に混入したものであって、この抵抗体ペースト中のガラスフリットの平均粒径は２μｍ以下と極めて細粒化されている。したがって、この低抗体ペーストを用いて形成された発熱抵抗体５の表面は、凹凸の度合いが大幅に低減されて極めて滑らかな面となっている。そして、この発熱抵抗体５の表面あらさは、中心線平均あらさＲａが０．３μｍ以下となっている。なお、この発熱抵抗体５の厚みは、約９μｍである。
【００３３】
この後においては、上記発熱抵抗体５や各電極３，４の上面部を覆うようにして、オーバーコートガラス層７を、ガラスペーストを用いた印刷・焼成により形成する。このガラスペーストは、ガラスフリットを溶剤に混入したものであって、このガラスペースト中のガラスフリットの平均粒径は１．５μｍ以下または最大粒径は６μｍ以下と極めて細粒化されている。したがって、このガラスペーストを用いて形成されたオーバーコートガラス層７の表面も、凹凸の度合いが大幅に低減されて極めて滑らかな面となっている。そして、このオーバーコートガラス層７の表面あらさは、中心線平均あらさＲａが０．１μｍ以下となっている。なお、このオーバーコートガラス層７の厚みは、約６μｍである。
【００３４】
さらに、この後においては、上記オーバーコートガラス層７の上面部を覆うようにして、高硬度保護ガラス層８を、スパッタリングにより形成する。なお、この高硬度保護ガラス層８の厚みは、約４μｍである。そして、この高硬度保護ガラス層８は、スパッタリングにより得られたものである関係上、所要の高硬度特性を有してものの、その内部には残留応力が存在した状態となっている。しかしながら、その下地層である上記オーバーコートガラス層７の表面が極めて滑らかな状態となっているため、たとえばこの高硬度保護ガラス層８に衝撃力が付与された場合であっても、応力集中の発生率が著しく低減される。この結果、高硬度保護ガラス層８にスクラッチが生じるといった不具合や、高硬度保護ガラス層８が剥離するといった不具合が回避されることになる。
【００３５】
なお、図３は、上記低抗体ペースト中におけるガラスフリットの平均粒径と、その低抗体ペーストにより形成される発熱抵抗体５の表面における中心線平均あらさＲａとの関係を、本願発明者が行った実験の結果に基づいて示すグラフである。このグラフによれば、上記平均粒径の増加に略比例して上記中心線平均あらさＲａが増加している。そして、このグラフにおけるＡ点は、従来における両者の関係、すなわち上記平均粒径が約５μｍの場合には上記中心線平均あらさＲａが約０．６μｍであることを示している。また、このグラフにおけるＢ点は、上記平均粒径が２μｍの場合には上記中心線平均あらさＲａが０．２μｍであることを示しており、本実施形態では、その平均粒径を２μｍ以下としていることから、上記中心線平均あらさＲａも０．２μｍ以下となる。
【００３６】
これと関連して、図４は、発熱抵抗体５の表面における中心線平均あらさＲａと、スパッタリングによる処理を終えた後の検査工程における高硬度保護ガラス層８の剥離の発生率との関係を、本願発明者が行った実験の結果に基づいて示すグラフである。このグラフによれば、上記中心線平均あらさＲａの増加に略比例して上記剥離の発生率が増加している。そして、従来においては、このグラフにＣ点として示すように、その中心線平均あらさＲａが約０．６μｍであったために、その剥離の発生率が約１０％であった。これに対して、このグラフにおけるＤ点は、その中心線平均あらさＲａが０．２μｍである場合には上記剥離の発生率が１％程度であることを示しており、本実施形態では、その中心線平均あらさＲａが０．２μｍ以下とされていることから、上記剥離の発生率も１％程度以下となる。
【００３７】
本願発明に係る厚膜型サーマルプリントヘッドおよびその製造方法の具体的な構成は、上述の実施形態に限定されず、種々に設計変更自在である。
【００３８】
たとえば、上記実施形態では、発熱抵抗体５の形成に使用される低抗体ペーストと、オーバーコートガラス層７の形成に使用されるガラスペーストとの両者のガラスフリットが細粒化された場合について説明したものであるが、上記低抗体ペーストと上記ガラスペーストとのうちのいずれか一方のみのガラスフリットが細粒化された場合であっても、充分な効果を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る厚膜型サーマルプリントヘッドの実施形態を示す要部概略平面図である。
【図２】図１のII−II線に従って切断した要部拡大縦断側面図である。
【図３】本願発明に係る厚膜型サーマルプリントヘッドの実施形態に係る実験結果を示すグラフである。
【図４】本願発明に係る厚膜型サーマルプリントヘッドの実施形態に係る実験結果を示すグラフである。
【図５】従来例を示す要部拡大縦断側面図である。
【符号の説明】
１  厚膜型サーマルプリントヘッド
２  基板
３  共通電極
４  個別電極
５  発熱抵抗体
７  オーバーコートガラス層
８  高硬度保護ガラス層
【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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