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Info
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Abstract
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
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。
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
O2 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
Claims (3)
- 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP3172799A JP3639139B2 (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | サーマルヘッドの製造方法 |
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Cited By (1)
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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1999
- 1999-02-09 JP JP3172799A patent/JP3639139B2/ja not_active Expired - Fee Related
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