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JPH0464864B2 - - Google Patents
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JPH0464864B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0464864B2
JPH0464864B2 JP59072412A JP7241284A JPH0464864B2 JP H0464864 B2 JPH0464864 B2 JP H0464864B2 JP 59072412 A JP59072412 A JP 59072412A JP 7241284 A JP7241284 A JP 7241284A JP H0464864 B2 JPH0464864 B2 JP H0464864B2
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JP
Japan
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heat storage
glass powder
thermal head
average particle
storage body
Prior art date
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Application number
JP59072412A
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Japanese (ja)
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JPS60214976A (en
Inventor
Makoto Nagaoka
Tetsuya Sugyama
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Pentel Co Ltd
Original Assignee
Pentel Co Ltd
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Publication date
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Priority to US06/686,245 priority patent/US4612433A/en
Priority to GB08432697A priority patent/GB2151989B/en
Priority to DE19843447581 priority patent/DE3447581A1/en
Priority to FR8420020A priority patent/FR2557506B1/en
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Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N97/00Electric solid-state thin-film or thick-film devices, not otherwise provided for

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はサーマルヘツドの製造方法に関し、更
に詳しくは熱応答性の良好なサーマルヘツドを効
率良く得るための製造方法に関するものである。 ノンインパクト方式の代表である感熱記録方式
は騒音が無いなどの利点を有することから広く一
般に利用されるに至つているが、これに用いられ
るサーマルヘツドの発熱部下部に位置する蓄熱体
は、特に印字効率や印字品質に多大な影響を与え
るため、従来より種々の工夫が施されている。 一般にサーマルヘツドにおける蓄熱体として
は、電極を介して抵抗体の発熱部に電力が印加さ
れたとき、基材側へ逃げる熱量を少なくすること
で印字に必要な熱量を効率的に確保せしめるため
熱伝導率の小さなものを使用することが好ましい
と考えられるが、実際上印字の際の熱量として必
要且つ十分たらしめるためには蓄熱体の層厚をあ
る程度以上大きくせねばならず、逆に層厚が大き
すぎると蓄熱量が多くなることより、非通電時、
即ち冷却時の放熱量が相対的に不十分となつて速
やかな降温が得られなくなり、その結果不要な印
字をしてしまうことなどからサーマルヘツドにお
ける蓄熱体に対しては相反する特性を具有せしめ
ることが望まれている。 近年このような要望に答えるべくして、サーマ
ルヘツドにおける発熱部の下部の蓄熱体を多数の
気泡を有するガラスより構成したものが知られて
いる。 このものは、蓄熱体として熱伝導率の小さなガ
ラスを用いている点と共に、蓄熱体内部には多数
の孔(気泡)が存在しているため、孔を有さない
ものに比べて孔の分だけ全体としての熱伝導率は
小さくなつており、またある温度における蓄熱量
も少くなつている。即ち蓄熱体として孔を有する
ものと孔を有さないものを外観等しくして形成す
れば、孔を有するものは孔を有さないものより熱
伝導率が小さく、また、蓄熱量が少く、従つて、
電力印加時、印字温度の確保、速やかな降温がそ
の分だけ改善されており、このような良好な熱応
答性を有する点から前記蓄熱体は有用視されてい
る。 しかし乍ら、このようなサーマルヘツドにおけ
る蓄熱体を実際に得るに際しては種々の問題が付
随してくることになる。 即ち、一般的に、多数の気泡を有するガラスを
得る場合は、平均粒径約10μm〜50μm程度のガ
ラス粉のペースト状物を一定条件のもとで焼成
し、ガラス粉内部よりの気泡発生を利用して得る
ことが考えられるが、これをサーマルヘツドの蓄
熱体の製造に利用するとなると、その焼成時の制
御に際して、例えば焼成温度を±2〜3℃の範囲
内に維持せねばならないなど、焼成条件の制御が
技術的に高度且つ困難になるという問題を生じ、
また的確な焼成条件が設定できないと、ガラス粉
内部より発生した気泡が蓄熱体内部のみにとどま
らずその表面にまで露出し、表面が凹凸状を呈す
ることによつて印字品質に悪影響を及ぼし、熱応
答性は良好であるも商品としての価値を有するサ
ーマルヘツドが実質的に得られないという問題を
生じるものとなる。 本発明はこのような事情に鑑みなされたもので
あり、熱応答性の良好なサーマルヘツドを効率良
く得るための製造方法について鋭意研究を重ねた
結果、遂に完成されたものであつて、その要旨
を、発熱部の下部に、ガラス粉よりなるガラスペ
ーストを印刷、焼成することによつて多数の気泡
を有する蓄熱体を形成せしめてなるサーマルヘツ
ドの製造方法において、前記ガラス粉の平均粒径
を10μm〜50μmとなし、これに平均粒径5μm以
下の微粉砕ガラス粉が少なくとも20重量%以上含
有されていることを特徴とするサーマルヘツドの
製造方法とするものである。 本発明において特に重要なのは、蓄熱体を形成
するもととなるガラスペーストに、ガラス粉全量
に対して少なくとも20重量%以上の微粉砕ガラス
粉、具体的にはその平均粒径として約5μm程度
以下のガラス粉を含有せしめたことにあつて、こ
れにより本発明においては、ガラスペーストを印
刷、焼成しても、微粉砕ガラス粉に吸着している
水分やガス成分が極めて小さいものであることよ
り、焼成時これら水分やガラス成分が気泡となつ
ても、その気泡は小さなものとなり、従つてその
気泡が蓄熱体の表面にまで仮に露出しても、その
表面の荒れは印字品質に悪影響を与えない程度に
極力軽減せしめることができるもので、更にはこ
れに起因して、焼成時の気泡発生並びに表面への
気泡の露出を規制するための種々の制御に融通性
が生じ、結果的に効率良く熱応答性の良好なサー
マルヘツドが得られるものと思われる。尚、前記
微粉砕ガラス粉の含有量がガラス粉全量に対して
20重量%より少ないと、蓄熱体表面は凹凸状を呈
し、所期の目的である蓄熱体表面の平滑性を得る
ことが難しくなり、好ましくないものとなる。 本発明に使用される微粉砕ガラス粉は、その平
均粒径として約5μm程度以下のものが使用され
るが、印刷、焼成時に蓄熱体表面に露出する気泡
の低減や、気泡の大きさ(孔径)、或いは気泡の
気孔率等を考慮すれば、特にその平均粒径として
は0.5μm〜1.0μmであることが好ましい。何故な
らば、得られる気泡の大きさがあまりにも大きか
つたり、また気泡の気孔率が高過ぎたりすると蓄
熱体としての機械的強度に欠ける恐れがあるから
である。従つて平均粒径が0.5μm〜1.0μmの微粉
砕ガラス粉を用いれば、最も好ましい特性を有す
る蓄熱体が得られることになる。因みに、本発明
者等の実験によれば、気泡の孔径は蓄熱体の層厚
の10%以下であることが特に好ましく、また気泡
の気孔率は10%〜30%の範囲内が特に好ましいも
のであることが判明している。 前記せる微粉砕ガラス粉は、例えば、エチルセ
ルロース、ニトロセルロース等をテルピネオール
等の溶剤に溶かした溶液に添加され、混練されて
ガラスペーストとなるが、このガラスペーストを
所定の寸法に製版されたスクリーン印刷機によ
り、アルミナなどよりなる基材に印刷し、乾燥
後、使用したガラスの軟化点よりも50℃〜150℃
程度高い温度で焼成すれば、所望の多数の気泡を
有するガラスよりなる蓄熱体が容易に得られる。 以下、本発明を実施例により詳細に説明する。 実施例 1 軟化点630℃、平均粒径0.5μmの微粉砕ガラス
粉50重量%に軟化点630℃、平均粒径10μmのガ
ラス粉50重量%を混合し、これをα−テルピオネ
ールにエチルセルロースを5%溶解したビヒクル
に混練し、ガラスペーストを作成した。このガラ
スペーストをスクリーン印刷によりアルミナ基材
1上に、巾0.5mm、長さ10.0mm、厚さ65μの大きさ
で印刷を行ない、100℃で乾燥後、740℃で15分間
焼成を行ない、冷却して基材1上に蓄熱体2を得
た。この蓄熱体2上にスパツタリングによりSi−
O2膜、発熱抵抗体3としてTiSi2層、電極4とし
てアルミニウム合金層を順次積層し、パターニン
グした後保護膜5としてチツ素添加のシリコン層
を形成し、サーマルヘツドを得た。(添付図面参
照) 実施例 2 実施例1における微粉砕ガラス粉を22重量%と
し、また他のガラス粉を78重量%とした以外は全
て実施例1と同様になしたものを実施例2とし
た。 実施例 3 実施例1における微粉砕ガラス粉を80重量%と
し、また他のガラス粉を20重量%とした以外は全
て実施例1と同様になしたものを実施例3とし
た。 実施例 4 実施例1における微粉砕ガラス粉の平均粒径を
0.4μm、他のガラス粉の平均粒径を20μmとした
以外は全て実施例1と同様になしたものを実施例
4とした。 実施例 5 実施例1における微粉砕ガラス粉の平均粒径を
1.5μmとした以外は全て実施例1と同様になした
ものを実施例5とした。 比較例 1 実施例1において、微粉砕ガラス粉を使用せ
ず、平均粒径10μmのガラス粉のみを用い、その
焼成条件として740℃、40分間を設定した以外は
全て実施例1と同様になしたものを比較例1とし
た。 比較例 2 実施例1において、微粉砕ガラス粉を10重量
%、他のガラス粉を90重量%用いた以外は全て実
施例1と同様になしたものを比較例2とした。 以上実施例1〜5、比較例1,2で得られた蓄
熱体、およびこの蓄熱体をもとにして作られたサ
ーマルヘツドについて、以下の点を調べてみた。
結果は表−1のとおりである。
The present invention relates to a method of manufacturing a thermal head, and more particularly to a method of manufacturing a thermal head with good thermal responsiveness. Thermal recording method, which is a typical non-impact method, has become widely used because it has advantages such as no noise, but the heat storage body located below the heat generating part of the thermal head used for this method Since this has a great impact on printing efficiency and printing quality, various efforts have been made in the past. In general, the heat storage element in a thermal head is used to efficiently secure the amount of heat necessary for printing by reducing the amount of heat that escapes to the base material when power is applied to the heat generating part of the resistor through the electrode. It is considered preferable to use a material with low conductivity, but in practice, in order to provide the necessary and sufficient amount of heat for printing, the layer thickness of the heat storage material must be increased to a certain extent; If is too large, the amount of heat storage will increase, so when the power is not energized,
In other words, the amount of heat dissipated during cooling becomes relatively insufficient, making it impossible to quickly lower the temperature, resulting in unnecessary printing, which causes the heat storage body in the thermal head to have contradictory characteristics. It is hoped that In recent years, in order to meet such demands, it has become known that the heat storage body below the heat generating part of a thermal head is made of glass having a large number of bubbles. This type uses glass with low thermal conductivity as the heat storage body, and there are many pores (bubbles) inside the heat storage body, so the number of pores is larger than that of a type without pores. However, the overall thermal conductivity is decreasing, and the amount of heat stored at a certain temperature is also decreasing. In other words, if heat storage bodies with holes and those without holes are formed with the same appearance, those with holes have lower thermal conductivity than those without holes, and the amount of heat storage is smaller than that of conventional heat storage bodies. Then,
When power is applied, the printing temperature can be maintained and the temperature can be lowered quickly.The heat storage body is considered to be useful because it has such good thermal response. However, various problems arise when actually obtaining a heat storage body for such a thermal head. That is, in general, when obtaining glass with a large number of bubbles, a paste of glass powder with an average particle size of about 10 μm to 50 μm is fired under certain conditions to prevent the generation of bubbles from inside the glass powder. However, if this is to be used in the production of heat storage bodies for thermal heads, the firing temperature must be maintained within a range of ±2 to 3°C, for example. The problem arises that controlling the firing conditions becomes technically sophisticated and difficult.
In addition, if accurate firing conditions cannot be set, air bubbles generated from inside the glass powder will not only be exposed inside the heat storage body but also on its surface, creating an uneven surface that will adversely affect print quality and cause thermal damage. Although the responsiveness is good, the problem arises that it is virtually impossible to obtain a thermal head that has commercial value. The present invention was made in view of these circumstances, and was finally completed as a result of intensive research into a manufacturing method for efficiently obtaining a thermal head with good thermal response. In the method for manufacturing a thermal head, the average particle size of the glass powder is The method of producing a thermal head is characterized in that the glass powder has a particle diameter of 10 μm to 50 μm, and contains at least 20% by weight of finely ground glass powder with an average particle size of 5 μm or less. What is particularly important in the present invention is that the glass paste from which the heat storage body is formed contains at least 20% by weight of finely ground glass powder based on the total amount of glass powder, specifically, the average particle size thereof is about 5 μm or less. In this invention, even if the glass paste is printed and fired, the moisture and gas components adsorbed to the finely ground glass powder are extremely small. Even if these moisture and glass components form bubbles during firing, the bubbles will be small, so even if the bubbles are exposed to the surface of the heat storage element, the roughness of the surface will adversely affect printing quality. Furthermore, due to this, there is flexibility in various controls for regulating the generation of air bubbles during firing and the exposure of air bubbles to the surface, resulting in improved efficiency. It is believed that a thermal head with good thermal responsiveness can be obtained. In addition, the content of the finely ground glass powder is based on the total amount of glass powder.
When the amount is less than 20% by weight, the surface of the heat storage body becomes uneven, making it difficult to obtain the desired smoothness of the surface of the heat storage body, which is not preferable. The finely pulverized glass powder used in the present invention has an average particle size of approximately 5 μm or less. ) or the porosity of the bubbles, it is particularly preferable that the average particle diameter is 0.5 μm to 1.0 μm. This is because if the size of the resulting bubbles is too large or the porosity of the bubbles is too high, there is a risk that the heat storage body will lack mechanical strength. Therefore, if a finely pulverized glass powder having an average particle size of 0.5 μm to 1.0 μm is used, a heat storage body having the most preferable characteristics can be obtained. Incidentally, according to experiments conducted by the present inventors, it is particularly preferable that the pore diameter of the bubbles is 10% or less of the layer thickness of the heat storage body, and that the porosity of the bubbles is particularly preferably within the range of 10% to 30%. It has been found that. The finely pulverized glass powder described above is added to a solution of ethyl cellulose, nitrocellulose, etc. dissolved in a solvent such as terpineol and kneaded to form a glass paste. It is printed on a base material such as alumina using a machine, and after drying, the temperature is 50℃ to 150℃ higher than the softening point of the glass used.
By firing at a moderately high temperature, a heat storage body made of glass having a desired number of bubbles can be easily obtained. Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to Examples. Example 1 50% by weight of finely ground glass powder with a softening point of 630°C and an average particle size of 0.5 μm was mixed with 50% by weight of glass powder with a softening point of 630°C and an average particle size of 10 μm, and this was mixed with α-terpionelle and ethyl cellulose. A glass paste was prepared by kneading it in a 5% dissolved vehicle. This glass paste was printed on the alumina base material 1 by screen printing in a size of 0.5 mm in width, 10.0 mm in length, and 65 μ in thickness, dried at 100°C, fired at 740°C for 15 minutes, and cooled. A heat storage body 2 was obtained on the base material 1. Si-
An O 2 film, two TiSi layers as the heating resistor 3, and an aluminum alloy layer as the electrode 4 were successively laminated, and after patterning, a silicon layer doped with nitrogen was formed as the protective film 5 to obtain a thermal head. (See attached drawings) Example 2 Example 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the finely ground glass powder in Example 1 was 22% by weight and the other glass powders were 78% by weight. did. Example 3 Example 3 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the finely ground glass powder in Example 1 was 80% by weight and the other glass powders were 20% by weight. Example 4 The average particle size of the finely ground glass powder in Example 1 was
Example 4 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the average particle size of the other glass powder was 0.4 μm and 20 μm. Example 5 The average particle size of the finely ground glass powder in Example 1 was
Example 5 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness was 1.5 μm. Comparative Example 1 Everything was the same as in Example 1, except that finely pulverized glass powder was not used, only glass powder with an average particle size of 10 μm was used, and the firing conditions were set at 740°C for 40 minutes. This was designated as Comparative Example 1. Comparative Example 2 Comparative Example 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that 10% by weight of finely ground glass powder and 90% by weight of other glass powders were used. The following points were investigated regarding the heat storage bodies obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2, and the thermal head made based on these heat storage bodies.
The results are shown in Table-1.

【表】 * 走査型電子顕微鏡により蓄熱体の表面お
よび断面について観察した結果。
以上、詳細に述べた如く、本発明によれば多数
の気泡を有するガラスよりなる蓄熱体を得るに際
し、そのもととなるガラス粉に特定量の微粉砕ガ
ラス粉を含有せしめてあるので、これらガラスペ
ーストの基材に対しての印刷、焼成時、その制御
に高度の技術を必要としたり、或いは困難性が伴
つたりすることが無く、従つて発生する気泡が蓄
熱体表面に露出することによりその表面が凹凸状
を呈して、後の印字品質に悪影響を及ぼしたりす
ることが極力無いもので、当然乍らこの蓄熱体を
もとにして得られるサーマルヘツドの熱応答性に
ついては、速やかな昇温、降温が得られ非常に優
れたものとなる。
[Table] * Results of observation of the surface and cross section of the heat storage body using a scanning electron microscope.
As described in detail above, according to the present invention, when obtaining a heat storage body made of glass having a large number of bubbles, the base glass powder contains a specific amount of finely pulverized glass powder. When printing and firing the glass paste base material, the control does not require advanced technology or is difficult, and therefore the bubbles generated are not exposed on the surface of the heat storage element. As a result, the surface will be uneven, which will have a negative effect on the quality of subsequent printing.Of course, the thermal response of the thermal head obtained based on this heat storage body will be evaluated as soon as possible. The temperature rise and fall are extremely excellent.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本発明によつて得られたサーマルヘツド
の一実施例を示す要部断面図である。 1……基材、2……蓄熱体、3……発熱抵抗
体、4……電極、5……保護膜。
The drawing is a sectional view of a main part of an embodiment of a thermal head obtained according to the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Base material, 2... Heat storage body, 3... Heat generating resistor, 4... Electrode, 5... Protective film.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 発熱部の下部に、ガラス粉よりなるガラスペ
ーストを印刷、焼成することによつて多数の気泡
を有する蓄熱体を形成せしめてなるサーマルヘツ
ドの製造方法において、前記ガラス粉の平均粒径
を10μm〜50μmとなし、これに平均粒径5μm以
下の微粉砕ガラス粉が少なくとも20重量%以上含
有されていることを特徴とするサーマルヘツドの
製造方法。 2 微粉砕ガラス粉の平均粒径が0.5μm〜1.0μm
である特徴とする特許請求の範囲第1項記載のサ
ーマルヘツドの製造方法。
[Scope of Claims] 1. A method for manufacturing a thermal head in which a heat storage body having a large number of bubbles is formed by printing and firing a glass paste made of glass powder in the lower part of a heat generating part, 1. A method for producing a thermal head, characterized in that the average particle size of the thermal head is 10 μm to 50 μm, and the glass powder contains at least 20% by weight of finely ground glass powder with an average particle size of 5 μm or less. 2 The average particle size of finely ground glass powder is 0.5 μm to 1.0 μm
A method for manufacturing a thermal head according to claim 1, characterized in that:
JP59072412A 1983-12-28 1984-04-11 Manufacture of thermal head Granted JPS60214976A (en)

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