JPH01272783A - ホウロウ基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は特性を向上させたホウロウ基板に関するもので
ある。

更に詳しくは、熱伝導率を調節したホウロウ層を有する
ホウロウ基板に関し、特にサーマルプリンタヘッド用の
基板に応用した場合には、熱の拡散をコントロールし、
印字効率を向上させたホウロウ基板に関する。

〔従来の技術〕

サーマルプリンタヘッド用基板に要求される特性として
は、発熱回路に電流を流したとき数７ＦＬ　ｓｅｃ或い
はそれ以下の極めて短時間で３００〜４００℃の高温に
昇温し、電流を切ったときは同程度の速さで短時間に常
温まで降温する特性が必要とされている。

これに対し、現在主にアルミナ基板が用いられているが
、上述の要求特性に対し、アルミナ基板の熱伝導率が高
過ぎ、短時間昇温が困難な欠点をもっている。そこで、
この欠点を除くため、アルミナ基板表面に熱伝導率の低
いＲＦＪのガラス層を設けたのち回路を形成して使用し
ている。

しかし、この様にガラス層を設けたアルミナ基板におい
ては、通電によるｏｎ、ｏｆｆが繰り返し行われると、
次第に基材のアルミナに蓄熱され、降温性が悪くなる欠
点を持っている。このため現在は、このアルミナ基板に
放熱板を取り付けるなどして使用している。

これを解決するため、金属コア上にホウロウ層を設けた
ホウロウ基板が用いられる傾向にある。

金属コアは熱伝導性が大きいため降温性の問題を解決し
得る。

サーマルプリンタヘッド用にホウロウ基板を用いた公知
例としては特開昭６２−１０９，９８４号公報がある。

これは結晶化ガラスの懸濁液を用いて、ガラス粉末を金
Ｒ基体上に電析し、焼成して、絶縁ホウロウ基板を形成
したものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ホウロウ基板の場合、前記のごとく、表面のガラスが蓄
熱層となり、電流を切った時には、コアの金属に熱が逃
げるので、ザーマルプリンタヘッド用基板に向いた構造
となっている。従って通常のサーマルプリンタヘッド用
としては前記公知のホウロウ基板のままで使用できる。

ホウロウ基板をサーマルプリンタヘッド用の基板として
用いる際、いろいろな特性が要求される。

■耐酸性、耐熱性・・・結晶化ガラスホウロウを用いれ
ば良好である。０表面平滑性・・・微粒ガラスを用いる
ことにより良好なものが得られる。■放熱性・・・基板
全体としては放熱性が良好である必要があるが、ホウロ
ウ基板は金属コア上にホウロウを施しているので全体的
には良好である。■表面蓄熱層・・・基板表面には熱伝
導率の小さい蓄熱層が必要である。基板表面に形成され
た発熱体に電流を流した時に、瞬間的に温度を十分に上
昇させるためである。ただし電流を切った時に、直ぐに
温度が下がるように、この層はあまり厚くなく、熱伝導
率も適当な値をもつことが必要である。

通常のサーマルプリンタヘッド用としては、公知のホウ
ロウ基板のままで使用できるが、更に効率を上げる、即
ちより少ない電力で、より高速で印字するためには、ガ
ラスの熱伝導率を下げる必要がある。

しかし熱伝導率を下げるため、熱伝導率の低い材質のガ
ラスに変更すると耐酸性や耐熱性が不足してしまうとい
う烈点がある。

本発明の目的は、表面平滑性、耐酸性、耐熱性を保持し
ながら、ホウロウ層の熱伝導率を低くした、効率の高い
サーマルプリンタヘッド用として好適なホウロウ基板を
提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意研究を行っ
た。その結果、ホウロウ層を２層にし、上層には耐酸性
、耐熱性、平滑性の良いガラスを使用すると共に下層に
熱伝Ｓ率の小さいガラスを使用することによって解決し
得ること、熱伝導率の小さいガラスとしてはガラス中に
泡径の大きな気泡を多く保持させることによって解決し
得ることをみいだし本発明を完成した。

すなわち本発明は金属基板上で、泡径の大きな気孔率の
高い内層と該内層より泡径の小さな気孔率の低い外層と
で被覆されてなるホウロウ基板である。

またその製造方法としては、平均粒径１０〜２０μｍと
粒径の比較的大きな結晶化ホウロウフリットを分散させ
たスラリー中に金属基板を浸漬し、第１層を電気泳動に
より電着させた後、該電着層を乾燥させることなく直ち
に、前記スラリーよりも粒径が小さく、平均粒径０．５
〜５μｍの小さな結晶化ホウロウフリットを分＠させた
スラリー中に前記基板を浸漬し、第２層を電着させるＮ
＠工程と、前記第１１ｉｌと第２ＦＭとを電着後、焼成
する工程とを有することを特徴とする前記のボウロウ基
板の製造方法である。

外層の泡径の小さな気孔率の低いホウロウ層を形成させ
るには、平均粒径が０．５〜５μｍと微粒の結晶化ガラ
スを用いればよい。

反対に内層のホウロウ層の熱伝導率を低くするには、勿
論熱伝導率そのものが小さい材質のガラスを使用すれば
よいが、このようななガラスは概して耐酸性や耐熱性が
劣るケースが多いので、本発明では、焼成後、大きな気
泡（ボイド）を多く含むガラス層を形成するガラスを使
用する。気泡を多く含むガラス層を形成させるためには
、電着時に平均粒径が１０〜２０μｍと大きな結晶化ガ
ラスを使用するのが必要で、泡径が最大で約５０μｍ、
気孔率は１０％以上とすることができる。

これによって熱伝導率を下げることができるのである。

ここで粒径を１０〜２０μｍとしたのは粒計が１０μｍ
未満であると、泡径と気孔率が小さくなるため熱伝導率
が下がらず、２０μｍを超えるとホーロー表面の事情性
に悪影響を与えるためである。もちろん気泡を多く含ま
せるためには、発泡性ガラスを使用してもよい。

焼成後の膜厚としては内Ｆｙ４（下層）が５０〜２００
μｍ１外層（上層）が５〜５０μｍ程度の厚さとするこ
とが好ましい。

この２層コーティングを行なうに当っては電気泳動法に
よるｆｆｉ着が有効である。すなわち、電着法はつきま
わり性が良いので、全面均一の厚さに付着させることが
でき、特に縁部に厚く着くようなことがないばかりでな
く、上層と下層それぞれを任意の厚さにできるので熱伝
導率の調整が容易であることによる。電着の際は、まず
下層を電着し、これを乾燥させずに、すぐに別の電着浴
に入れて、上層を電着する。−度乾燥させると、再び浴
に入れられたときに、ガラス層がひび割れ、剥離してし
まうからである。また下層を一度乾燥、焼成してしまっ
た場合には、基板表面に絶縁層ができるので上層を再び
Ｎ＠することが不可能になる。

ガラス微粒子の電着について更に詳しく説明すると、ガ
ラス材料は高温で先づ溶解され、冷却器で冷却して、ガ
ラスセラミックスのカレットを得る。これをボールミル
等の粉砕機で粉砕する。この後、粒径の大きいものをあ
る程度取り除き、さらにボールミルにガラスセラミック
ス粉末とイソプロピルアルコールを入れ、ガラスセラミ
ックスの重層累積粒度分布における平均粒径（５０ｗｔ
％値）が１０〜２０μｍになるまで時間をかけてミル引
きして懸濁液（スリップ）を作り、電気泳動槽に入れ、
電圧５０〜６００Ｖでガラスセラミックスを電気泳動電
着させる。この後乾燥することなく、直ちに別個の電気
泳動槽に平均粒径０．５〜５μｍになるまでミル引きし
たスリップを満たし、これに移しかえ、引続ぎ電着を行
い、焼成後の膜厚に換算して、下層５０〜２００μｍ、
上層５〜５０μｍとなる時間電着を行う。

基板を引き上げ、乾燥した後、８００〜９５０℃で焼成
し、コア金属上にガラスセラミックスの平滑な２層のホ
ウロウ層を得る。

この絶縁基板上に薄膜で発熱抵抗体、リード電極、耐摩
耗層を形成してサーマルヘッドを作製する。

〔実施例〕

以下に実施例を記載して、本発明を具体的に説明するが
、本発明はこれによって何等限定されるものではない。

表面平滑なステンレス板を洗浄後、２層コーティング、
焼成を行い、ガラスを剥離して、レーザーフラッシュ法
によって熱伝導率を測定した。

通常は金属コアとしてホウロウ用鋼板を用い、脱脂、酸
洗、Ｎｉメツキなどの峙処理を行った後コーティング、
焼成を行うが、ここで平滑なステンレス板を用いたのは
、ガラスを剥離し易くするためである。

平滑なステンレス板を洗浄した後、粒径が大きな（平均
粒径１５μｍ）結晶化ガラス（特公昭６１−２９７０号
公報に示されるＢａｄ。

Ｓ　ｔ　０２．Ｂ２Ｏ３，ｖｏｏ系ガラス）を電着によ
ってコーティングした。ひきつづいて、同じ組成の粒径
の小さな結晶化ガラス（平均粒径３μＴｒＬ）を電着し
、乾燥、焼成（８５０℃、１０分間）した。

膜厚は焼成後で第１層（下層）が２００μ、第２層（上
層）が５０μｍとなるようにした。

このガラスをステンレス板より剥離し、レーザーフラッ
シュ法によって熱伝導率を測定したところ、０．００２
４ｃａｌ　／ｃ−ｓｅｃ　−”Ｃであった。

同じ組成のガラスで平均粒径９μｍのガラスを１層だけ
電着、焼成したものの場合は熱伝導率は０．００２９ｃ
ａｌ　／ｚ−ｓｅｃ　・’Ｃであルノテコレに比べて本
実施例の場合は約１７％熱伝導率を低下させることがで
きた。

（比較例） 実施例において第１層の結晶化ガラスの平均粒径を８μ
ｍおよび２１μｍとした他は実施例通りとし、ガラス層
をステンレス板より剥離し、レーザーフラッシュ法によ
って熱伝導率を測定したとこる平均粒径８μｍの場合に
は熱伝導率は０、００３０Ｃａｌ　／ｃＩＩ−ｓｅｃ　
　、℃となり、２層にした効果はみられなかった。また
平均粒径を２１μｍとした場合には熱伝導率は０．００
２３ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ　・℃となり目的を達するが
、表面平滑性が劣化する。

また第２１の結晶化ガラスの平均粒径を０．３μｍおよ
び７μｍとした他は、実施例通りに行い、ガラス層をス
テンレス板より剥離し、レーザーフラッシュ法によって
熱伝導率を測定したところ、両者共に０．００２４ｃａ
ｌ　／３−ｓｅ（ｅ”ｃとなり熱伝導率の面では満足す
べきものであったが、平均粒径０．３μｍでは平均気泡
径は小さくなるものの、焼成時の軟化流動時間が短くな
り、脱泡しにくくなるためか、平滑な表面が得られなか
った。

また平均粒径７μｍとした場合には、生成する平均気泡
径が大きくなり、平滑な表面が得られなかった。

（発明の効果） ホウロウ基板の表面の耐酸性、耐熱性、平滑性などの表
面の性質をそのままに保持しながら、ガラス層全体の熱
伝導率を小さくすることができた。

またその値をある範囲内で自由に変えることができた。

従って該基板をサーマルプリンタヘッドに用いた場合、
より少ない電力で、より高速で印字できることになり、
ホウロウ基板による迅速な放熱性と相まって極めてＢｒ
Ｉｅ率な印字を可能にした。

実用的効果の大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のホウロウ基板の断面の１３３倍顕微鏡
写真を図で表したものである。 出願人代理人　　藤　　本　　博　　売名　１　目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属基板上で泡径の大きな気孔率の高い内層と該内
   層より泡径の小さな気孔率の低い外層とで被覆されてな
   るホウロウ基板。 ２、平均粒径１０〜２０μｍと粒径の比較的大きな結晶
   化ホウロウフリットを分散させたスラリー中に金属基板
   を浸漬し、第１層を電気泳動により電着させた後、該電
   着層を乾燥させることなく直ちに、前記スラリーよりも
   粒径が小さく、平均粒径０．５〜５μｍの小さな結晶化
   ホウロウフリットを分散させたスラリー中に前記基板を
   浸漬し、第２層を電着させる電着工程と、前記第１層と
   第２層とを電着後焼成する工程とを有することを特徴と
   する請求項１記載のホウロウ基板の製造方法。