JP2972937B2

JP2972937B2 - サーマルヘッドおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2972937B2
Application number: JP22649490A
Authority: JP
Inventors: 和夫馬場; 好之白附; 久美子馬場
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1990-08-30
Filing date: 1990-08-30
Publication date: 1999-11-08
Anticipated expiration: 2014-11-08
Also published as: JPH04110163A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ワードプロセッサ，パーソナルコンピュー
タ、あるいはファクシミリやプリンター、その他の情報
処理装置の出力装置として用いられる感熱記録装置に使
用されるサーマルヘッドに関する。

〔従来の技術〕

この種のサーマルヘッドは、一対の電極間に橋絡した
発熱抵抗体を備え、上記電極間に電流を流すことで上記
発熱抵抗体を加熱し、その熱を感熱記録紙に与えて発色
させ，あるいはインクドナーフィルムのインクを溶解し
て普通紙に転写することによって、文字あるいは図形を
記録するものである。

このようなサーマルヘッドを備えた感熱記録装置は、
印刷時の動作騒音が小さく、また現像／定着工程を要し
ないため、取り扱いが容易で、メンテナンスフリーであ
るという利点から、従来から広く用いられている。

感熱記録装置におけるサーマルヘッドとしては、その
製造プロセスに蒸着やスパッタリング等の薄膜技術を用
いて、絶縁基板上に、感熱記録装置の主走査方向に沿っ
た複数の個別の発熱抵抗体を形成した薄膜型サーマルヘ
ッドと、厚膜成膜技術を用い、絶縁基板上に厚膜のペー
ストを塗布乾燥して、上記主走査方向に沿った帯上の発
熱抵抗体を成膜する厚膜型サーマルヘッドとが知られて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の技術において、薄膜型サーマルヘッドは、
均一かつ高密度の記録ドット（印字ドット）が得られる
という利点をもつ反面、製造設備が大規模なものとな
り、製造したサーマルヘッドがコスト高であるという欠
点を有する。

これに対し、厚膜型サーマルヘッドは、製造設備が簡
単で、生産性が高く、低コストであるという利点を有す
るが、発熱抵抗体の抵抗値のばらつきが大きいという欠
点を持っている。

しかし、上記発熱抵抗体の抵抗値のばらつきは、発熱
抵抗体の成膜後にトリミング処理することでかなりの程
度までなくすことが可能となってきているので、総合的
な見地からみると、厚膜型サーマルヘッドの方が有利で
ある。

一方、サーマルヘッドの耐摩耗性を保証するための耐
摩耗層について考察すると、薄膜型サーマルヘッドで
は、スパッタリングなどの真空装置を用いて、必要とす
る２μｍ以上の耐摩耗層を着膜しなければならないこと
から、そのスループットが小さいという問題がある。

また、厚膜型の耐摩耗層（オーバーグレーズ層）は、
軟化点が800℃以下のガラス系粉末（鉛ホウケイ酸な
ど）を材料としているために、そのビッカース強度が、
殆どの場合、500〜800程度であって、耐摩耗層としては
十分なものとは言えず、表面平滑性も低いものとなって
いる。

上記ガラス系を用いたオーバーグレーズ層の硬度を大
きくするために、特開昭63−9728号公報に開示されたよ
うに、ガラスペーストの塗布，乾燥後に行う焼成の条件
を変化させるようにしたものもある。

また、オーバーグレーズ層となるガラス系材料にセラ
ミツク粉末などの硬い絶縁材料をフィラーとして混合さ
せたものもあるが、フィラーを混合することによって、
表面平滑性が低下してしまうという問題がでてくる。

本発明の目的は、上記従来技術の諸問題を解消し、薄
膜成膜技術に用いるような大規模で高価な製造設備を使
用することなく、表面平滑性の良好な、かつ耐摩耗性を
向上させた保護層を形成して、長寿命化を図ったサーマ
ルヘッドを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明のサーマルヘッド
は、絶縁基板（第１図の１）と、絶縁基板上に形成され
た発熱抵抗体と、絶縁基板上に形成されて発熱抵抗体
（第１図の３）に接続された共通電極（第１図の4a）お
よび個別電極（第１図の4b）とからなる給電電極と、発
熱抵抗体と給電電極の所要部分を覆う保護層（第１図の
５）とを有するサーマルヘッドにおいて、前記保護層は、Si,Bi,PbまたはSnを含む金属有機物の
熱分解・焼成により形成された下層の金属酸化物膜とT
i,TaまたはAlを含む金属有機物の熱分解・焼成により形
成された上層の金属酸化物膜とを有することを特徴とす
る。

また、本発明のサーマルヘッドの製造方法は、絶縁基
板と、絶縁基板上に形成された発熱抵抗体と、絶縁基板
上に形成されて発熱抵抗体に接続された共通電極および
個別電極とからなる給電電極と、発熱抵抗体と給電電極
の所要部分を覆う金属酸化物層により形成される保護層
とを有するサーマルヘッドの製造方法において、前記保護層を、 Si,Bi,PbまたはSnを含む金属カルボン酸錯体、金属β
−ジケトン錯体、金属メルカプチド、金属レジネートの
少なくとも一つからなる金属有機物を溶媒に溶解した金
属有機物ペーストをスクリーン印刷し、前記印刷した金属有機物ペーストを熱分解・焼成し
て、下層の金属酸化物膜を形成し、次に前記下層の上に、Ti,TaまたはAlbを含む金属カル
ボン酸錯体、金属β−ジケトン錯体、金属メルカプチ
ド、金属レジネートの少なくとも一つからなる金属有機
物を溶媒に溶解した金属有機物ペーストをスクリーン印
刷し、前記印刷した金属有機物ペーストを熱分解・焼成し
て、上層の金属酸化物膜を形成することによって形成す
ることを特徴とする。

〔作用〕

保護層の形成材料として、金属有機物材料を用い、こ
れを塗布．焼成することによって金属酸化物を含む層を
得ることにより、表面平滑性を有すると共に、耐摩耗性
に優れた保護層を形成することができる。

また、この保護層を複数層で構成する際に、その下層
の形成材料に、ピンホールやマイクロクラックが生じ難
く、下地との密着性の良好なSi,Bi,PbあるいはSnなどの
酸化物を形成する成分の金属有機物を用い、また上層の
形成材料に、耐摩耗性に優れたTi,Ta,Alなどの酸化物を
形成する成分の金属有機物を用いることによって、表面
平滑性に優れ、かつ耐摩耗性の良好なサーマルヘッドが
得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例につき、図面を参照して詳細に
説明する。

第１図は本発明によるサーマルヘッドの一実施例の構
造を説明する断面図であって、１はアルミナなどのセラ
ミツク材料からなる絶縁基板、２はガラス系材料からな
る蓄熱層、３は例えばIr,Si,Biを含有する金属有機物材
料からなる発熱抵抗体、4aは共通電極、4bは個別電極、
５は金属有機物の熱分解・焼成により形成された一層ま
たは二層以上の金属酸化物膜で構成された保護層であ
る。

なお、共通電極4aと個別電極4bの各給電電極は、メタ
ロオーガニック金ペーストをべた印刷した後、これを焼
成して得た金膜である。

このような構成において、記録情報に従つて選択され
た個別電極4bと共通電極4aとの間に電流を流すことによ
って、当該個別電極4bと共通電極4aとの間に接続された
発熱抵抗体３が加熱される。

発熱抵抗体３の加熱により発生した熱は、保護層５を
介して、該保護層５に接触し、押圧摺動する記録媒体に
達し、記録媒体が感熱紙である場合は、その発色材を発
色させ、インクドナーフィルムが介在されている場合に
は、該インクドナーフィルムのインクを溶融させて記録
紙に転写することにより、記録がなされる。

記録媒体は、表面平滑性が良好で、かつ耐摩耗性が大
きい保護層５のため、サーマルヘッドに対して滑らかに
摺動する。

この記録媒体の摺動による保護層５の摩耗は少なく、
従つてサーマルヘッドの寿命は長くなる。

第２図は本発明によるサーマルヘッドの製造方法の説
明図であって、（ａ）〜（ｆ）の工程により、前記第１
図に示したサーマルヘッドを製造する。

同図において、アルミナ等のセラミツク材料からなる
絶縁基板１の一面上を覆って、ガラス系材料のペースト
を印刷等の手段で塗布し、これを乾燥し、焼成して蓄熱
層２を形成する。・・・・（ａ）蓄熱層２の上面に、例えばIr:Si:Bi＝1:1:1（原子数
比）の発熱抵抗体形成用の金属有機物材料のペーストを
スクリーン印刷によりべた印刷する。

これを約120℃で乾燥し、赤外線ベルト焼成炉におい
て、800℃のピーク温度で約10分間焼成して、抵抗層30
を形成する。・・・・（ｂ）これに対し、フォトリソエッチング処理を施して発熱
抵抗体３を得る。

すなわち、形成した抵抗層30に対し、フォトレジスト
を塗布，乾燥し、これにフォトマスクを介して露光し、
現像，水洗して、不要部分のフォトレジストを除去す
る。

その後、フッ酸−硝酸混合水曜液をエッチング液とし
て露出した抵抗層をエッチング処理して、さらに残留し
たフォトレジストを除去することにより、発熱抵抗体３
のパターンを得る。・・・・（ｃ）次に、前記発熱抵抗体３が形成された絶縁基板１上面
に、メタロオーガニック金ペーストをべた印刷して、こ
れを焼成し、金膜40を形成する。・・・・（ｄ）この金膜40に対して、フォトレジスト塗布、フォトマ
スクを介した露光，現像、ヨウ素−ヨウ化カリウム水溶
液をエッチング液としたエッチング処理を施す、フォト
リソエッチングを施すことによって、共通電極4aと個別
電極4bを形成する。・・・・（ｅ）共通電極4aと個別電極4bを形成した後、これら共通電
極4aと個別電極4bの所要部分（外部給電端子接続パッド
部分を除く大部分）と、発熱抵抗体３の全部を被覆し
て、Si:Bi:Pb＝4:1:3（原子数比）となるように配合さ
れた金属有機物混合溶液をスクリーンを用いてパターン
印刷し、約120℃で乾燥後、約800℃で焼成する。

この成膜操作を２回繰り返した後、次に、Si:Pb:Ta＝
2:1:3（原子数比）の金属有機物混合溶液を、上記と同
一のスクリーンを用いて印刷し、乾燥，焼成し、これを
繰り返す。

上記の成膜操作によって、５層の保護層が形成され、
全体の厚さは2.5〜３μｍとなる。

そして、この表面の平滑性（表面粗さ）Raは、Ra＝0.
05μｍ以下となり、極めて平滑な表面となる。・・・・
（ｆ）また、この保護層５のビッカース硬度は、1000ないし
1200となり、従来の厚膜型オーバーグレーズ層のそれよ
りも大きく、耐摩耗性が優れたものとなる。

本実施例では、上記金属有機物として、Si(OCOC₇H₁₅)
₄，Bi(OCOC₇H₁₅)₂，TaO(OCOC₇H₁₅)₃を使用し、これらを
α−ターピネオールとキシレンの混合溶液に溶解し、エ
チルセルロースを微量加えて、その粘度を20,000cPとし
て印刷した。

以上、本発明によるサーマルヘッドの製造方法の一実
施例を説明したが、本発明はこの実施例に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲に記載された技術思想を逸
脱することなく、種々の変更が可能であることは言うま
でもない。

例えば、上記実施例では、保護層形成用の金属有機物
材料として、Si,Bi,Ti,Pb,Ta,Al,Snのカルボン酸錯体、
金属メルカプチドや金属レジネートを使用したが、この
外に、β−ジケトン錯体を適当に組み合わせたものを用
いることができる。

例えば、TiO(CH₃COCHCOCH₃)₂，Al(CH₃COCHCOC₆H₅)₃，
TaO(CH₃COCHCOCH₃)₃，Pb(CH₃COCHCOCH₃)₂などが使用で
きる。

通常、サーマルヘッドの保護層としては、少なくとも
２μｍ以上の厚さが必要であり、そのため、前記した実
施例のように、数回の積層が必要となる。

この積層形成時に、その層毎に成分および成分比を変
えることが可能である。

前記Si,Bi,PbおよびSnの酸化物は、ピンホールやマク
ロクラックを生じることがないため、下地との密着性に
優れているので、下層の形成に用いる。

そして、Ti,Ta,Alの酸化物は、耐摩耗性に優れたもの
であるので、これらの成分を多く含んだものを上層の形
成に用いるのが望ましい。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明したように、本発明によれば、保護
層の形成材料として、金属有機物材料を用いることによ
って、表面平滑性の良好な、かつ耐摩耗性に優れたサー
マルヘッドを提供できる。

また、本発明によるサーマルヘッドは、薄膜技術に使
用するような大型の製造設備を必要とせず、厚膜成膜装
置とフォトリソエッチング処理装置のみにて製造できる
ため、生産性がよく、低越すとで優れた機能のサーマル
ヘッドを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるサーマルヘッドの一実施例の構造
を説明する断面図、第２図は本発明によるサーマルヘッ
ドの製造方法の説明図である。１……絶縁基板、２……蓄熱層、３……発熱抵抗体、4a
……共通電極、4b……個別電極、５……保護層。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−248665（ＪＰ，Ａ) 特開平２−33902（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/335

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁基板と、絶縁基坂上に形成された発熱
抵抗体と、絶縁基板上に形成されて発熱抵抗体に接続さ
れた共通電極および個別電極とからなる給電電極と、発
熱抵抗体と給電電極の所要部分を覆う保護層とを有する
サーマルヘッドにおいて、前記保護層は、Si,Bi,PbまたはSnを含む金属有機物の熱
分解・焼成により形成された下層の金属酸化物膜とTi,T
aまたはAlを含む金属有機物の熱分解・焼成により形成
された上層の金属酸化物膜とを有することを特徴とする
サーマルヘッド。
【請求項２】絶縁基板と、絶縁基板上に形成された発熱
抵抗体と、絶縁基板上に形成されて発熱抵抗体に接続さ
れた共通電極および個別電極とからなる給電電極と、発
熱抵抗体と給電電極の所要部分を覆う金属酸化物層によ
り形成される保護層とを有するサーマルヘッドの製造方
法において、前記保護層を、 Si,Bi,PbまたはSnを含む金属カルボン酸錯体、金属β−
ジケトン錯体、金属メルカプチド、金属レジネートの少
なくとも一つからなる金属有機物を溶媒に溶解した金属
有機物ペーストをスクリーン印刷し、前記印刷した金属有機物ペーストを熱分解・焼成して、
下層の金属酸化物膜を形成し、次に前記下層の上に、Ti,TaまたはAlbを含む金属カルボ
ン酸錯体、金属β−ジケトン錯体、金属メルカプチド、
金属レジネートの少なくとも一つからなる金属有機物を
溶媒に溶解した金属有機物ペーストをスクリーン印刷
し、前記印刷した金属有機物ペーストを熱分解・焼成して、
上層の金属酸化物膜を形成することによって形成するこ
とを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。