JP2580633Y2 - サーマルヘッド - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、ワードプロセッサやフ
ァクシミリ等のプリンタ機構に組み込まれるサーマルヘ
ッドの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワードプロセッサ等のプリンタ機
構に組み込まれるサーマルヘッドは、図３に示す如く、
アルミナセラミックス等の電気絶縁性材料から成る基板
１１の上面にガラスから成る蓄熱層１２を被着させると
ともに、該蓄熱層１２の上面に窒化タンタル等から成る
発熱抵抗体１３、アルミニウム等から成る一対の導電層
１４ａ，１４ｂ及び窒化珪素等から成る保護層１５を順
次被着させた構造を有しており、前記一対の導電層１４
ａと１４ｂの間に所定の電力を印加し、発熱抵抗体１３
を印字画像を形成するに必要な温度にジュール発熱させ
るとともに該発熱した熱を感熱紙等に伝導させ、感熱紙
等に印字画像を形成することによってサーマルヘッドと
して機能する。

【０００３】尚、前記サーマルヘッドは通常、導電層１
４ａの一部に発熱抵抗体１３を外部電気信号に対応させ
て選択的にジュール発熱させる駆動用ＩＣ素子１６が電
気的に接続されており、該駆動用ＩＣ素子１６はその電
極１６ａを導電層１４ａに半田等のロウ材１９を介して
接合させることによって導電層１４ａに電気的に接続さ
れている。

【０００４】また前記駆動用ＩＣ素子１６の各電極１６
ａが接合される導電層１４ａの表面にはその接合を強固
とするために接合部面積と実質的に同一の面積のニッケ
ルから成る下地層１７と金等から成る表面層１８とが順
次被着されている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のサーマルヘッドにおいては、通常、基板１１の上面
に発熱抵抗体１３及び一対の導電層１４ａ、１４ｂを被
着形成し、次に前記導電層１４ａの表面に下地層１７及
び表面層１８を順次被着させ、最後に発熱抵抗体１３及
び一対の導電層１４ａ、１４ｂの一部表面に保護層１５
を被着させることによって製作されており、発熱抵抗体
１３及び一対の導電層１４ａ、１４ｂの一部表面に保護
層１５を被着させる際、保護層１５を構成する窒化珪素
等が導電層１４ａの表面に被着させた表面層１８の表面
に飛散付着し、これが駆動用ＩＣ素子１６の電極１６ａ
と表面層１８との接合を阻害して駆動用ＩＣ素子１６の
電極１６ａを表面層１８に強固に接合させることができ
ないという欠点を有していた。

【０００６】そこで上記欠点を解消するたに、表面層１
８の表面をフッ酸溶液等によってエッチング処理し、表
面層１８表面に飛散付着している窒化珪素等を除去する
ことが考えられる。

【０００７】しかしながら、表面層１８の表面をフッ酸
溶液等によりエッチング処理した場合、図４に示すよう
にフッ酸溶液等が駆動用ＩＣ素子１６の電極１６ａが接
合されている導電層１４ａの下部に位置する蓄熱層１２
を選択的に腐食除去し、その結果、導電層１４ａと蓄熱
層１２との被着面積が狭くなるとともに、導電層１４ａ
の蓄熱層１２に対する被着強度が大幅に劣化するという
欠点を誘発してしまう。

【０００８】

【問題点を解決するための手段】本考案のサーマルヘッ
ドは、ガラス蓄熱層が形成されているセラミック基板に
発熱抵抗体と通電用の導電層とを被着させると共に、該
導電層の一部および前記発熱抵抗体を保護層で被覆し、
該保護層の存在しない導電層の表面に前記発熱抵抗体を
選択的にジュール発熱させる駆動用ＩＣ素子の電極をロ
ウ材で接合させて成るサーマルヘッドであって、前記駆
動用ＩＣ素子の電極が接合される導電層の表面上に、前
記ロウ材が接合する面積の２倍以上の面積を有する下地
層と、該下地層上に前記ロウ材が接合する面積とほぼ等
しい面積を有する表面層とが被着されていることを特徴
とするものである。

【０００９】

【実施例】以下、添付した図面に基づいて本考案の実施
例を説明する。

【００１０】図１は本考案のサーマルヘッドの一実施例
を示す断面図であり、１は基板、２は蓄熱層、３は発熱
抵抗体、４ａ、４ｂは一対の導電層、６は駆動用ＩＣ素
子、７は下地層、８は表面層、９はロウ材である。

【００１１】前記基板１はアルミナセラミックス等の電
気絶縁性材料から成り、例えばアルミナ、シリカ、マグ
ネシア等のセラミックス原料粉末に適当な有機溶剤、溶
媒を添加混合して泥漿状と成すとともにこれを従来周知
のドクターブレード法を採用することによってセラミッ
クグリーンシートを形成し、しかる後、前記セラミック
グリーンシートを所定形状に打ち抜き加工を施すととも
に高温（約１６００℃）で焼成することによって製作さ
れる。

【００１２】また前記基板１の上面には蓄熱層２が被着
されており、該蓄熱層２は発熱抵抗体３の発する熱を蓄
積及び放散することによってサーマルヘッドの熱応答特
性を良好に保つ作用を為す。

【００１３】前記蓄熱層２は、例えばガラス等から成
り、該ガラス粉末に適当な有機溶媒、溶剤等を添加混合
して得たガラスペーストを基板１の上面に従来周知のス
クリーン印刷法等を採用することによって印刷塗布する
とともに、これを高温で焼き付けることによって基板１
の上面に例えば５０μｍの厚みに被着される。

【００１４】前記蓄熱層２の上面にはまた例えば窒化タ
ンタル等から成る発熱抵抗体３が被着されており、該発
熱抵抗体３はそれ自体が所定の電気抵抗を有しているた
め、後述する一対の導電層４ａ、４ｂに所定の電力が印
加されるとジュール発熱を起こし、印字に必要な温度、
例えば３００〜４００℃の温度に発熱する。

【００１５】前記発熱抵抗体３は窒化タンタル等を蓄熱
層２上に従来周知のスパッタリング法等により被着する
とともにこれをフォトリソグラフィー技術を採用し、所
定パターンに加工することによって蓄熱層２の上面に被
着される。

【００１６】また前記発熱抵抗体３の上面には間に一定
の間隔をもった一対の導電層４ａ、４ｂが被着されてお
り、該一対の導電層４ａ、４ｂは発熱抵抗体３にジュー
ル発熱を起こさせるための所定の電力を印加する作用を
為す。

【００１７】前記一対の導電層４ａ、４ｂは例えばアル
ミニウム等から成り、従来周知のスパッタリング法等を
採用することによって発熱抵抗体３の上面に被着され
る。

【００１８】また前記発熱抵抗体３や一対の導電層４
ａ、４ｂの一部表面には、保護層５が被着されており、
該保護層５は大気中の水分等の接触による酸化腐食や感
熱紙等の摺動による摩耗から発熱抵抗体３や一対の導電
層４ａ、４ｂを保護する作用を為す。

【００１９】前記保護層５は例えば窒化珪素等から成
り、従来周知のスパッタリング法等を採用することによ
って発熱抵抗体３や一対の導電層４ａ、４ｂの一部表面
に５〜μｍの厚みに被着される。

【００２０】更に前記基板１の上面に被着させた導電層
４ａには、発熱抵抗体３を外部電気信号に対応させて選
択的にジュール発熱させる駆動用ＩＣ素子６が電気的に
接続されており、該駆動用ＩＣ素子６はその電極６ａを
導電層４ａに半田等のロウ材９を介し接合させることに
よって導電層４ａに電気的に接続されている。

【００２１】また前記導電層４ａの表面で駆動用ＩＣ素
子６の電極６ａが接合される部位にはその接合を強固と
するためにニッケルから成る下地層７と金から成る表面
層８とが順次被着されている。

【００２２】前記下地層７は駆動用ＩＣ素子６の電極６
ａを導電層４ａに半田９を介し接合させる際、半田９と
導電層４ａとの接合強度を向上させて駆動用ＩＣ素子６
の電極６ａを導電層４ａに強固に接合させる作用を為
し、従来周知の無電界メッキ法等を採用することによっ
て導電層４ａの表面に例えば２．５μｍの厚みに被着さ
れる。尚、前記下地層７の被着領域は、該下地層７を前
述の無電界メッキ法等で形成する際に、導電層４ａ等の
表面を下地層７のパターンに応じて窓明けしたフォトレ
ジスト層等でマスクしておくことにより規定される。

【００２３】また前記下地層７の上面には表面層８が被
着されており、該表面層８は下地層７の表面に酸化物膜
が形成され、半田９との接合が劣化するのを有効に防止
する作用を為し、従来周知の無電界メッキ法等を採用す
ることによって下地層７の表面上に例えば５００Åの厚
みに被着される。尚、前記表面層８は半田ぬれ性が極め
て良好な金により形成されているため、駆動用ＩＣ素子
６の電極６ａを導電層４ａに対して半田接合する際、そ
の露出表面全体にわたって半田９が被着されるようにな
っており、この結果、駆動用ＩＣ素子６の半田９が接合
する面積が表面層８によって実質的に規定される。即
ち、半田９が接合される面積は表面層８の面積とほぼ等
しい面積に設定されることとなる。

【００２４】そして前記下地層７はの表面上に被着させ
た下地層７は、図２に示す如く、その面積が、半田９が
接合する面積の２倍以上の広い面積となっており、この
ように下地層７の面積を広くなしたことから、表面層８
の表面に保護層５の一部が飛散付着し、これをフッ酸溶
液等でエッチング処理した際、蓄熱層２の一部が選択的
に腐食除去されたとしても導電層４ａの蓄熱層２に対す
る被着面積は導電層４ａの被着強度に大幅な劣化を来す
ことのない広いものと成すことができ、これによって導
電層４ａを蓄熱層２上に強固に被着させることが可能と
なるとともに該導電層４ａに駆動用ＩＣ素子６を強固に
接合させることが可能となる。

【００２５】またこのように前記下地層７の面積を、半
田９が接合される面積の２倍以上の広い面積となすに
は、該下地層７上に表面層８を前述の無電界メッキ法等
で形成する際に、下地層７等の表面を該下地層７の面積
の１／２以下の広さで窓明けしたフォトレジスト層等で
マスクし、半田９が接合する面積を実質的に規定するこ
ととなる表面層８の面積が下地層７の１／２以下の面積
となるように表面層８の被着面積を規定することにより
実現される。

【００２６】尚、前記下地層７の面積が、半田９が接合
する面積に対し２倍未満となると表面層８の表面をフッ
酸溶液等でエッチング処理する際、蓄熱層２が選択的に
腐食除去されることによって導電層４ａと蓄熱層２との
被着面積が狭くなり、導電層４ａを蓄熱層２に強固に被
着させておくことができなくなる。従って、前記下地層
７の面積は、半田９が接合する面積に対し２倍以上に特
定される。

【００２７】かくして、上述した本考案のサーマルヘッ
ドは、一対の導電層４ａと４ｂの間に所定の電力を印加
して発熱抵抗体３を感熱紙等に印字画像を形成するに必
要な温度にジュール発熱させるとともに、該発熱した熱
を感熱紙等に伝導させ、感熱紙等に印字画像を形成する
ことによってサーマルヘッドとして機能する。

【００２８】尚、本考案は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲において、種
々の変更、改良等を何ら差し支えない。

【００２９】

【考案の効果】本考案によれば、ガラス蓄熱層が形成さ
れているセラミック基板に発熱抵抗体と通電用の導電層
とを被着させると共に、該導電層の一部および前記発熱
抵抗体を保護層で被覆し、該保護層の存在しない導電層
の表面に前記発熱抵抗体を選択的にジュール発熱させる
駆動用ＩＣ素子の電極をロウ材で接合させて成るサーマ
ルヘッドであって、前記駆動用ＩＣ素子の電極が接合さ
れる導電層の表面上に、前記ロウ材が接合する面積の２
倍以上の面積を有する下地層と、該下地層上に前記ロウ
材が接合する面積とほぼ等しい面積を有する表面層とを
被着させるように構成したことから、表面層の表面に保
護層の一部が飛散付着し、これをフッ酸溶液等でエッチ
ング処理する際にガラス蓄熱層の一部が選択的に腐食除
去されたとしても導電層のガラス蓄熱層に対する被着面
積を導電層の被着強度に大幅な劣化を来すことのない広
いものとなすことができ、これによって導電層をガラス
蓄熱層上に強固に被着させておくことができるとともに
該導電層に駆動用ＩＣ素子の電極を確実、強固に接続さ
せることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案にかかるサーマルヘッドの一実施例を示
す断面図である。

【図２】図１に示すサーマルヘッドの要部拡大断面図で
ある。

【図３】従来のサーマルヘッドの断面図である。

【図４】従来のサーマルヘッドの要部拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１・・・基板 ２・・・蓄熱層 ３・・・発熱抵抗体 ４ａ、４ｂ・・・一対の導電層 ５・・・保護層 ６・・・駆動用ＩＣ素子 ６ａ・・・電極 ７・・・下地層 ８・・・表面層 ９・・・半田（ロウ材）

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラス蓄熱層が形成されているセラミック
   基板に発熱抵抗体と通電用の導電層とを被着させると共
   に、該導電層の一部および前記発熱抵抗体を保護層で被
   覆し、該保護層の存在しない導電層の表面に前記発熱抵
   抗体を選択的にジュール発熱させる駆動用ＩＣ素子の電
   極をロウ材で接合させて成るサーマルヘッドであって、
   前記駆動用ＩＣ素子の電極が接合される導電層の表面上
   に、前記ロウ材が接合する面積の２倍以上の面積を有す
   る下地層と、該下地層上に前記ロウ材が接合する面積と
   ほぼ等しい面積を有する表面層とが被着されていること
   を特徴とするサーマルヘッド。