JP2000229435A - サーマルヘッドの製造方法 - Google Patents

サーマルヘッドの製造方法

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JP2000229435A
JP2000229435A JP3172799A JP3172799A JP2000229435A JP 2000229435 A JP2000229435 A JP 2000229435A JP 3172799 A JP3172799 A JP 3172799A JP 3172799 A JP3172799 A JP 3172799A JP 2000229435 A JP2000229435 A JP 2000229435A
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Kyoji Shirakawa
享志 白川
Satoru Sasaki
悟 佐々木
Naoki Oikawa
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 グレーズからなる保温層の耐熱性を向上させ
たサーマルヘッドの製造方法を提供すること。 【解決手段】 放熱性基板11の上面にグレーズからな
る第一保温層12aを形成し、前記第一保温層12aの
上面にシリコンと高融点金属と酸素とからなり、前記第
一保温層12aよりも高耐熱性の第二保温層12bを積
層して保温層12を複層に形成し、その複層の保温層1
2の安定化熱処理を前記第一保温層12aのグレーズの
ガラス転移点温度以上で、かつ、ガラス軟化点温度以下
の範囲内で行った後、前記第二保温層12bの上面に複
数の発熱抵抗体13を形成し、これらの各発熱抵抗体1
3に共通電極14aおよび個別電極14bを接続させて
形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はサーマルプリンタに
使用されるサーマルヘッドの製造方法に係り、グレーズ
からなる保温層の耐熱性を向上させたサーマルヘッドの
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は、従来のサーマルヘッドの構造を
示す断面模式図であり、アルミナ等からなる放熱性基板
1の端部に、半円弧状の部分グレーズ保温層2を形成
し、その保温層2の頂面に略10um高さの凸部をフォ
トリソ技術により形成し、さらに、その上にTa−Si
2 等からなる発熱抵抗体3をスパッタリング等により
積層し、フォトリソ技術で発熱抵抗体3のパターンを形
成し、前記グレーズ保温層2が熱変形を起こさないガラ
ス転移点温度以下の略700℃で抵抗値安定化のための
熱処理を行ない、続いて、前記発熱抵抗体3に電力エネ
ルギーを供給するための共通電極4a、個別電極4bお
よび各電極の外部接続端子部(図示せず)等の電極4を
Al等をスパッタリング等で積層して、フォトリソ技術
により形成し、前記発熱抵抗体3や各電極4a,4bの
酸化や摩耗を防止するため、サイアロン等からなる数u
mの膜厚の保護層5を、前記発熱抵抗体3および各電極
4a,4bの表面にスパッタリング等により積層して形
成している。
【0003】このようにして形成される従来のサーマル
ヘッドにおいては、前記発熱抵抗体3が発生させるジュ
ール熱により、前記保護層5の表面に密着した感熱紙や
熱転写インクリボン等(図示せず)を加熱することによ
り、感熱紙の発色または記録紙へのインク転写が行なわ
れて文字や画像が印字されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】近年、熱転写プリンタ
ーのラフ紙印字品位の改善は目覚ましいものであるが、
高印字品位を得るためには、発熱抵抗体3への印加工ネ
ルギーを高めて、発熱ドットの温度を高温化(ハイパワ
ー化)して、溶融粘度の高い樹脂系インクを用いて、染
み込みが少ないワッペンの状態にラフ紙に転写すること
が必須条件となっている。例えば、ラフ紙用熱転写シリ
アルサーマルヘッドの発熱ピーク温度は、保護層5の厚
みが数umの場合において、発熱ドットの表面温度を約
650℃とした時は、内部の発熱抵抗体3の温度は約1
50℃も高い、約800℃の高温となる。そのため、グ
レーズ保温層2には、グレーズのガラス転移温度以上の
温度が繰り返し加わるため、グレーズの熱変形による発
熱抵抗体3や保護層5のクラックや剥離が生じ、発熱抵
抗体3の酸化が発生して発熱ドットの抵抗値を上昇させ
ていた。
【0005】また、前述のように、発熱抵抗体3の抵抗
値安定化のための熱処理温度は前記グレーズ保温層2の
耐熱性の制約から略700℃とされていため、700℃
以上の温度が加わると発熱ドットの抵抗値が変動して印
字のドット抜け不良を発生させるため、ハイパワー化に
は限界があった。
【0006】そのため、熱転写印字技術の発展ととも
に、グレーズ保温層2は高耐熱グレーズの開発(ガラス
転移点の向上)がなされているが、高耐熱グレーズはS
iO2組成が増加するためアルミナ基板への焼成におい
て、熱膨張係数の相違による基板のソリやグレーズの濡
れ性の低下によるグレーズの形成精度や、グレーズの溶
融粘度の高まりが気泡の抜け性を低下させ、内部欠陥率
が大きくなる等の製造問題から、単体のグレーズ保温層
2の耐熱性の改善は限界に達している。例えば、日本特
殊陶業の市販しているグレーズドアルミナ基板のグレー
ズのガラス転移点温度は、690℃〜760℃である。
【0007】一方、スパッタリング等で形成される薄膜
発熱抵抗体3は、高抵抗化するため高融点金属のサーメ
ット、例えば、Ta−SiO2 ,Nb−SiO2 ,Ti
−SiO2 等が主に用いられており、これらの発熱抵抗
体3は、スパッタリングにより薄膜に形成したままでは
耐熱性が低いので、必ず抵抗値の安定化熱処理を必要と
するが、土台となるグレーズ保温層2のガラス転移温度
で熱処理を行うと、発熱抵抗体3の膜応力があるため、
グレーズ保温層2が変形を起こして表面にシワが生じる
等の不具合が発生することより、従来のサーマルヘッド
の耐熱性は、高耐熱グレーズ保温層を用いても略750
℃がMAXとなり、所望の発熱抵抗体3の温度を800
℃台としたハイパワーサーマルヘッドを製造することが
できないという問題があった。
【0008】本発明は、前述の問題点を鑑み、グレーズ
からなる保温層の耐熱性を向上させたサーマルヘッドの
製造方法を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明の請求項1に係るサーマルヘッドの製造方法は、
放熱性基板の上面にグレーズからなる第一保温層を形成
し、前記第一保温層の上面にシリコンと高融点金属と酸
素とからなり、前記第一保温層よりも高耐熱性の第二保
温層を積層して保温層を複層に形成し、その複層の保温
層の安定化熱処理を前記第一保温層のグレーズのガラス
転移点温度以上で、かつ、ガラス軟化点温度以下の範囲
内で行った後、前記第二保温層の上面に複数の発熱抵抗
体を形成し、これらの各発熱抵抗体に共通電極および個
別電極を接続させてなることを特徴とするものである。
【0010】また、請求項2に係るサーマルヘッドの製
造方法は、請求項1に記載のサーマルヘッドの製造方法
において、前記第二保温層は、前記第一保温層上に少な
くとも15umの厚みに蒸着により積層形成することを
特徴とするものであり、請求項3に係るサーマルヘッド
の製造方法は、請求項1または請求項2に記載のサーマ
ルヘッドの製造方法において、前記発熱抵抗体は、発熱
抵抗体のパターンを形成してから、少なくとも800℃
で真空熱処理を行うことを特徴とするものである。
【0011】請求項1の発明によれば、放熱性基板の上
面に形成されたグレーズからなる第一保温層の上面に、
高融点材料により形成され、第一保温層よりも遥かに耐
熱性にすぐれた第二保温層を積層して、保温層を複層に
形成することで、下層の第一保温層を構成するグレーズ
のガラス転移点温度以上、かつ、ガラス軟化点温度以下
の範囲内で熱処理を行っても、上層の第二保温層の高耐
熱性と膜厚効果により発熱抵抗体を形成する第二保温層
の表面の変形の発生を防止することができ、このように
複層の保温層とすることにより、従来のグレーズ保温層
には不可能であった発熱抵抗体の安定化熱処理温度を従
来よりも高温とすることができる。
【0012】また、請求項2の発明によれば、第二保温
層の厚みを少なくとも15um以上とすることで、下層
のグレーズからなる第一保温層の熱変形を確実に防止す
ることができる。
【0013】そして、請求項3の発明によれば、発熱抵
抗体をスパッタリング等により保温層上に積層し、発熱
抵抗体パターンを先に形成して、抵抗体膜の膜応力を低
減しているため、例えば、800℃程度の高温で抵抗値
の安定化熱処理を行っても、発熱抵抗体の密着性に障害
が発生することを防止することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図1の
本発明のサーマルヘッドを示す断面模式図を用いて説明
する。
【0015】図1に示すサーマルヘッドは、アルミナ等
からなる基板11の上面に、グレーズからなる第一保温
層12aが基板11の端部に接近し、断面が略半円弧状
を有して、略30umの厚みに部分形成され、そのグレ
ーズからなる第一保温層12aの頂部にフォトリソ技術
により、台形状の凸条部が形成されている。その上に、
シリコンと高融点金属と酸素とからなる第二保温層12
bがスパッタリング等により、少なくとも略15umの
厚みに蒸著されて複層の保温層12に形成された後、膜
の応力緩和と内蔵ガスを放出させるため、略850℃の
温度で安定化熱処理が施されている。その安定化熱処理
後の第二保温層12bの上面には、Ta−SiO2 等か
らなる発熱抵抗体13がスパッタリング等により積層さ
れ、抵抗値の安定化真空熱処理の前に、フォトリソ技術
により、前記複層の保温層12に設けた凸条部の上に、
所定のパターンに整列して発熱抵抗体13を形成し、発
熱抵抗体13膜の膜応力を低減しておいてから、従来に
比べて100℃以上高い800℃〜850℃の温度で真
空熱処理が施されている。
【0016】これらの発熱抵抗体13の両端部には、A
l,Cu等からなる一対の共通電極14aと個別電極1
4bが形成されている。そして各電極14a,14bに
挟まれた各発熱抵抗体13は、通電により発熱され実際
の印字に寄与する発熱部13aとなる。これらの上に
は、耐酸化性および耐摩耗性に優れたサイアロン等から
なる保護層15がスパッタリングにより略5umに積層
されて、本発明のハイパワーサーマルヘッドが製造され
ている。
【0017】以上説明したように、本発明に係るサーマ
ルヘッドの製造方法によれば、絶縁性の放熱性基板11
の上面に形成されたグレーズからなる第一保温層12a
の上面に、その第一保温層12aよりも高耐熱性の第二
保温層12bを少なくとも15umの厚みに積層して蒸
着形成し、複層とされた保温層12を形成しているた
め、下層の第一保温層12aを構成するグレーズのガラ
ス転移点温度以上、かつ、ガラス軟化点温度以下の範囲
内、例えば、ガラス軟化点温度を略900℃〜950℃
とした場合には略850℃で熱処理を行っても、上層の
第二保温層12bの高耐熱性と膜厚効果により、発熱抵
抗体13を形成する第二保温層12bの表面の変形の発
生を防止することができるので、本発明のように複層の
保温層12とすることにより、従来の保温層2には不可
能であった発熱抵抗体13の安定化熱処理温度を800
℃の大台に引き上げられるため、所望のハイパワーサー
マルヘッドが製造でき、ラフ紙印字品位の向上を図るこ
とができる。
【0018】なお、高耐熱性の第二保温層12bを少な
くとも15umの厚みに積層して蒸着形成することとし
たのは、保温層の耐熱特性を示す下表より明らかなよう
に、第一保温層12aの厚みを30umとして、第二保
温層12bの厚みを5um,10um,15um,20
umに積層したものを、850℃,3Hrの熱処理を行
った時、5um〜10umの第二保温層12bの厚みで
は、下層の第一保温層12aの熱変形が第二保温層12
bの表面に現れたが、15um〜20umの第二保温層
12bの厚みでは、表面の変化が全く現れなかったこと
から、第二保温層12bの膜厚に依存していることが分
かり、少なくとも第二保温層12bは15um以上に蒸
着形成することで、ハイパワーのサーマルヘッドの製造
が可能となることが明らかになったためである。
【0019】 なお、第二保温層12bは高融点材料からなるため、グ
レーズからなる保温層に比べて、遥かに耐熱性にすぐ
れ、少なくとも1000℃以上の耐熱性を有するもので
ある。
【0020】また、本発明のサーマルヘッドの製造方法
においては、平滑性と加工性にすぐれた第一保温層12
aに、フォトリソ技術により、所望の凸形状を加工した
上に、スパッタ蒸着等により第二保温層12bを積層す
ることとしたので、第一保温層12aの形状を忠実に再
現することができ、印字品位を低下させる恐れもない。
【0021】さらに、前記発熱抵抗体13をスパッタリ
ング等により保温層12上に積層し、発熱抵抗体パター
ンを先に形成して抵抗体膜の膜応力を低減しているた
め、800℃以上の高温において抵抗値の安定化熱処理
を行っても、発熱抵抗体13の密着性に障害が発生する
こともない。
【0022】なお、本発明は前記実施形態のものに限定
されるものではなく、必要に応じて種々変更することが
可能である。
【0023】
【発明の効果】以上述べたように本発明に係るサーマル
ヘッドの製造方法は、耐熱性に劣る第一保温層の上に、
高耐熱性の第二保温層を少なくとも略15umの厚みに
被覆して保温層を複層とすることにより、従来のグレー
ズ保温層のガラス転移点温度、略750℃に対して、略
100℃以上の耐熱性の向上がなされたため、発熱抵抗
体の安定化真空熱処理温度も、従来の略700℃に対し
て、少なくとも800℃に高めることができ、発熱ドッ
トの発熱温度を略600℃を越えて用いることが可能と
なる。
【0024】よって、ラフ紙印字品位を顕著に改善する
ことができ、発熱抵抗体のパターン形成を行って、発熱
抵抗体の膜応力を低減しておいてから、発熱抵抗体の安
定化真空熱処理を行うようにすることで、大きな熱衝撃
がかかっても、発熱抵抗体の密着障害が起こらず、製造
歩留まりを安定にできる。
【0025】また、平滑性と加工性にすぐれるグレーズ
からなる第一保温層に、印字性を安定化するための凸形
状をあらかじめ形成した上に、スパッタリング等により
蒸着により第二保温層を積層するため、下地の形状の再
現性にすぐれ印字性を損なう問題がなく、ラフ紙印字品
位に優れたハイパワーサーマルヘッドを製造することが
できる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るサーマルヘッドの製造方法によ
り形成されたサーマルヘッドの一実施形態を示す断面模
式図
【図2】 従来のサーマルヘッドの構造を示す断面模式
【符号の説明】
11 放熱性基板 12 (複層の)保温層 12a 第一保温層 12b 第二保温層 13 発熱抵抗体 13a 発熱部 14 電極 14a 共通電極 14b 個別電極 15 保護層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 及川 直樹 東京都大田区雪谷大塚町1番7号 アルプ ス電気株式会社内 Fターム(参考) 2C065 JC09 JC10 JC11 JC12 JH05 JH06 JH11 JH14

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放熱性基板の上面にグレーズからなる第
    一保温層を形成し、前記第一保温層の上面にシリコンと
    高融点金属と酸素とからなり、前記第一保温層よりも高
    耐熱性の第二保温層を積層して保温層を複層に形成し、
    その複層の保温層の安定化熱処理を前記第一保温層のグ
    レーズのガラス転移点温度以上で、かつ、ガラス軟化点
    温度以下の範囲内で行った後、前記第二保温層の上面に
    複数の発熱抵抗体を形成し、これらの各発熱抵抗体に共
    通電極および個別電極を接続させてなることを特徴とす
    るサーマルヘッドの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記第二保温層は、前記第一保温層上に
    少なくとも15umの厚みに蒸着により積層形成するこ
    とを特徴とする請求項1に記載のサーマルヘッドの製造
    方法。
  3. 【請求項3】 前記発熱抵抗体は、発熱抵抗体のパター
    ンを形成してから、少なくとも800℃で真空熱処理を
    行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の
    サーマルヘッドの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023274202A1 (zh) * 2021-07-02 2023-01-05 山东华菱电子股份有限公司 耐能量耐腐蚀耐磨损的热敏打印头发热基板

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WO2023274202A1 (zh) * 2021-07-02 2023-01-05 山东华菱电子股份有限公司 耐能量耐腐蚀耐磨损的热敏打印头发热基板

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