JP3004095B2 - サーマルヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、ワードプロセッサ、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、上部に窒化タンタル等から成る発熱抵抗体１
５が被着されたポリイミド製の蓄熱層１４と金や銀等の
金属から成る共通導電層１２を被着させるとともに該発
熱抵抗体１５を共通導電層１２、及び不図示のドライバ
ーＩＣに接続する一対の導電層１６ａ、１６ｂを被着さ
せた構造を有しており、一対の導電層１６ａと１６ｂの
間に所定の電力を印加し、発熱抵抗体１５を所定の温度
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、図中、１７は窒化珪素等から成る保護
層であり、該保護層１７は発熱抵抗体１５及び一対の導
電層１６ａ、１６ｂを感熱紙等との摺動による摩耗や大
気中の水分や感熱紙等に含まれる塩素イオン、ナトリウ
ムイオン等の汚染物質による腐食から保護する作用を為
す。

【０００４】かかる従来のサーマルヘッドは通常、以下
の方法によって製造される。

【０００５】即ち、 （１）まず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の上面所定領域に金粉末、銀粉末に有機
溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを従来周知
のスクリーン印刷法等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１１の上面に共
通導電層１２を被着させる。

【０００６】（２）次に共通導電層１２を被着させた基
板１１の上面全体にポリイミド樹脂となるワニスを従来
周知のスピンコート法によって所定の均一な厚みに塗布
し、これを熱硬化させることによってポリイミド樹脂か
ら成る層を被着させるとともに該ポリイミド樹脂層の一
部をエッチング除去し、共通導電層１２と平行な帯状の
ポリイミド製蓄熱層１４を被着形成する。

【０００７】（３）次に前記蓄熱層１４上に発熱抵抗体
１５を被着させるとともに該発熱抵抗体１５の上面から
基板１１の上面を介して共通導電層１２の上面に、また
発熱抵抗体１５の上面から基板１１の上面に一対の導電
層１６ａ、１６ｂを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所定厚み、所定パターンに被着さ
せ、最後に前記発熱抵抗体１５及び一対の導電層１６
ａ、１６ｂを保護層１７で被覆することによって製品と
してのサーマルヘッドが完成する。

【０００８】尚、前記サーマルヘッドの製造方法におい
て、基板１１上に共通導電層１２を蓄熱層１４よりも先
に形成しておくのは、蓄熱層１４を構成するポリイミド
樹脂の軟化温度が５００℃と共通導電層１２を基板１１
に焼き付ける温度（６５０℃）より低く、先に蓄熱層１
４を形成しておくと該蓄熱層１４が共通導電層１２を基
板１１に焼き付ける際の熱によって軟化変形し、サーマ
ルヘッドとして要求される良好な印字品質が得られなく
なるためである。

【０００９】

【発明が解決しようする課題】しかしながら、この従来
のサーマルヘッドの製造方法においては蓄熱層１４が基
板１１の上面全体に被着させたポリイミド樹脂層の一部
をエッチング除去することによって形成されており、そ
の周縁は基板１１に対し垂直な段差を有したものとなっ
ている。そのため、この蓄熱層１４の上部から基板１１
の上面に掛けて一対の導電層１６ａ、１６ｂをスパッタ
リング法等によって被着させた場合、各導電層１６ａ、
１６ｂは蓄熱層１４の周縁に垂直な段差を有するため該
周縁部において断線したり、導電抵抗が高くなったり
し、その結果、サーマルヘッドとしての機能が喪失した
り、印字品質が悪くなったりするという欠点を有してい
た。

【００１０】また前記従来のサーマルヘッドの製造方法
においては、ポリイミド製蓄熱層１４が、ポリイミド樹
脂となるワニスを基板１１の上面全体にスピンコート法
を採用して塗布すること及び基板１１の上面全体に形成
したポリイミド樹脂層の一部をエッチング除去すること
によって形成されているため、この蓄熱層１４を基板１
１上に被着させるのに該蓄熱層１４の約１０倍相当量の
ポリイミド樹脂が必要となり、その結果、製品としての
サーマルヘッドが高価となる欠点も有していた。

【００１１】

【問題点を解決するための手段】本発明のサーマルヘッ
ドの製造方法は、電気絶縁性の基板上に外側面が傾斜し
ている無機材料から成る枠材を被着させるとともに該枠
材内に耐熱性樹脂を充填させて蓄熱層を形成し、次に前
記蓄熱層上に発熱抵抗体及び一対の導電層を被着させる
ことを特徴とするものである。

【００１２】

【実施例】次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明す
る。

【００１３】図１は本発明の製造方法によって製作され
たサーマルヘッドの一実施例を示す破断面図、図２は図
１のＸ−Ｘ’線断面図であり、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、５は共通
導電層である。

【００１４】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、その上面に帯状の蓄熱層２が被
着形成されている。

【００１５】前記蓄熱層２は外側面が傾斜している無機
材質から成る枠材２ａと該枠材２ａ内に充填された耐熱
性樹脂２ｂとから成り、かかる蓄熱層２はその上面に被
着される発熱抵抗体３が発する熱を蓄積し、サーマルヘ
ッドの温度を短時間で感熱紙等に印字画像を形成するに
必要な温度とする作用を為す。

【００１６】また前記蓄熱層２の上面には窒化タンタル
等から成る発熱抵抗体３が複数個、直線状に被着されて
おり、該発熱抵抗体３は、それ自体が所定の電気抵抗率
を有しているため発熱抵抗体３の上面に被着される一対
の導電層４ａ、４ｂを介して電力が印加されると発熱抵
抗体３はジュール発熱を起こし、印字画像を形成するに
必要な温度、例えば３００〜４５０℃の温度に発熱す
る。

【００１７】前記各発熱抵抗体３はその各々の上面に一
対の導電層４ａ、４ｂが被着されており、一方の導電層
４ａは基板１の上面を介して後述する共通導電層５に、
他方は基板１の前記共通導電層５とは反対側に導出され
不図示のドライバーＩＣに接続される。

【００１８】前記一対の導電層４ａ、４ｂはアルミニウ
ム、銅等の金属から成り、各発熱抵抗体３に所定温度の
ジュール発熱を起こさせるに必要な電力を印加する作用
を為す。

【００１９】また前記一方の導電層４ａが接続される共
通導電層５は各発熱抵抗体３が同時にジュール発熱する
際、各発熱抵抗体３に電力を確実に印加供給させる作用
を為す。

【００２０】尚、前記共通導電層５は金や銀等の金属か
ら成り、その厚みを例えば１０〜３０μｍの厚いものと
して大きな電流の流れを許容するようになっている。

【００２１】また前記発熱抵抗体３、一対の導電層４
ａ、４ｂ及び共通導電層５の表面には窒化珪素等から成
る保護膜６が被着されており、該保護膜６は発熱抵抗体
３や一対の導電層４ａ、４ｂが感熱紙等との摺動によっ
て摩耗したり、大気中の水分や感熱紙等に含まれる塩素
イオン、ナトリウムイオン等の汚染物質によって腐食す
るのを有効に防止する作用を為す。

【００２２】かくして上述したサーマルヘッドは、外部
電気信号に対応させて一対の導電層４ａ、４ｂの間に電
力を印加し、発熱抵抗体３を所定の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
熱紙等に所定の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。

【００２３】次に上述するサーマルヘッドの製造方法に
ついて説明する。

【００２４】（１）まず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１を準備する。

【００２５】前記基板１は例えばアルミナ、シリカ、マ
グネシア等のセラミックス材料粉末を適当な有機溶剤、
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、該セラミック
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。

【００２６】（２）次に前記基板１上に外側面が傾斜し
ている枠材２ａと共通導電層５とをその各々が略平行と
なるように被着させるとともに前記枠材２ａ内にポリイ
ミド等の耐熱性樹脂２ｂを充填し、蓄熱層２を形成す
る。

【００２７】前記枠材２ａはガラス等の無機材質から成
り、ガラス粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して
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して印刷塗布し、しかる後、これを
焼成することによって基板１上に被着される。

【００２８】前記枠材２ａはその内側に耐熱性樹脂２ｂ
を充填させて蓄熱層２を形成する際、耐熱性樹脂２ｂの
厚みを１０乃至４０μｍとし、蓄熱層２が発熱抵抗体３
の発する熱を適度に蓄熱し、サーマルヘッドの熱応答特
性を良好とさせる作用を為す。

【００２９】尚、前記枠材２ａはその高さが１０μｍ未
満となると枠材２ａ内に充填される耐熱性樹脂２ｂの量
が少なくなり、蓄熱層２における蓄熱効果が弱くなって
サーマルヘッドの熱応答特性が低下してしまう傾向にあ
り、また高さが４０μｍを越えると枠材２ａ内に充填さ
れる耐熱性樹脂２ｂの量が多くなり、蓄熱層２が発熱抵
抗体３の発する熱を多量に蓄熱し高温となって非印字時
においても印字が行われて印字品質が低下してしまう傾
向にある。従って、前記枠材２ａはその高さを１０乃至
４０μｍの範囲としておくことが好ましい。

【００３０】また前記枠材２ａはその外側面が基板１に
対し、傾斜しており、そのため蓄熱層２の外側面も基板
１に対し所定角度の傾斜面を有することとなる。従っ
て、蓄熱層２の上部から基板１の上面に掛けて一対の導
電層４ａ、４ｂを被着させた際、蓄熱層２の外側面は基
板１に対し傾斜面を有しているため一対の導電層４ａ、
４ｂには断線が生じたり導電抵抗が大きくなったりする
ことはほとんど無い。

【００３１】前記枠材２ａの外側面の傾斜角度は蓄熱層
２の上部から基板１の上面に掛けて一対の導電層４ａ、
４ｂを被着させる際、一対の導電層４ａ、４ｂに断線等
を生じない角度、即ち、枠材２ａの頂部と最外周部とを
結ぶ線が基板１表面に対し１乃至４５°の角度となるよ
うにしておくのが好ましい。

【００３２】前記枠材２ａはまたその外周面の傾斜を滑
らかとするとその上部から基板１の上面に掛けて一対の
導電層４ａ、４ｂを被着させる際、一対の導電層４ａ、
４ｂに発生する断線等を皆無と為すことができる。その
ため枠材２ａの外側面の傾斜は滑らかに、具体的には枠
材２ａを三角形状にしたり、半径が０．１５乃至６５ｍ
ｍの円弧状と成して滑らかにしておくのが好ましい。

【００３３】また前記基板１の上面に被着される共通導
電層５は金、銀等の金属から成り、該金や銀の粉末に適
当な有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを
基板１上に従来周知のスクリーン印刷法等を採用して印
刷塗布し、しかる後、これを焼き付けることによって基
板１の所定位置に帯状に被着される。

【００３４】（３）次に前記基板１上の蓄熱層２表面に
発熱抵抗体３を複数個被着する。

【００３５】前記発熱抵抗体３は窒化タンタル等から成
り、スパッタリング法、フォトリソグラフィー技術等を
採用することによって蓄熱層２上に被着される。

【００３６】（４）次に前記各発熱抵抗体３の上面に一
対の導電層４ａ、４ｂを、一方の導電層４ａは基板１の
上面を介して共通導電層５にまで導出するように、他方
の導電層４ｂは共通導電層５とは反対側の基板１表面に
まで導出するように被着させる。

【００３７】前記一対の導電層４ａ、４ｂはアルミニウ
ム、銅等の金属から成り、蒸着やスパッタリング法等の
薄膜形成技術及びフォトリソグラフィー技術を採用する
ことによって発熱抵抗体３の上面から基板１の上面に掛
けて被着される。

【００３８】（５）最後に前記発熱抵抗体３、一対の導
電層４ａ、４ｂ及び共通導電層５の表面に保護膜６を被
着させ、これによってサーマルヘッドが完成する。

【００３９】尚、前記保護膜６は窒化珪素等から成り、
スパッタリング法等により発熱抵抗体３等の表面に所定
厚みに被着される。

【００４０】

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、電気絶縁性
の基板上に外側面が傾斜している無機材質から成る枠材
を被着させるとともに該枠材内に耐熱性樹脂を充填させ
ることによって蓄熱層を形成したことから、蓄熱層の外
側面は基板に対し所定角度の傾斜面を有することとな
る。そのため蓄熱層の上部から基板の上面に掛けて一対
の導電層を被着させた際、蓄熱層の外側面は基板に対し
傾斜面を有していることから一対の導電層には断線が生
じたり導電抵抗が大きくなったりすることはほとんど無
く、その結果、サーマルヘッドを所望する特性で正確に
作動させることが可能となる。

【００４１】また本発明の製造方法によれば、枠材の内
側に耐熱性樹脂を充填させることによって蓄熱層を形成
することから耐熱性樹脂は枠材の内側容積に対応した必
要最小限の量で良く、その量は少量で製品としてのサー
マルヘッドを安価と為すこともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサーマルヘッド破断面図である。

【図２】図１のＸ−Ｘ’線による断面図である。

【図３】従来のサーマルヘッドの断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・基板 ２ａ・・・・枠材 ２ｂ・・・・耐熱性樹脂 ３・・・・・発熱抵抗体 ４ａ、４ｂ・一対の導電層 ５・・・・・共通導電層 ６・・・・・保護層

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気絶縁性の基板上に外側面が傾斜してい
   る無機材質から成る枠材を被着させるとともに該枠材内
   に耐熱性樹脂を充填させて蓄熱層を形成し、次に前記蓄
   熱層上に発熱抵抗体及び一対の導電層を被着させること
   を特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
2. 【請求項２】前記無機材質から成る枠材は該枠材の頂部
   と最外周部とを結ぶ線が基板表面に対し１乃至４５°の
   角度を有してい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】前記無機材質から成る枠材はその断面形状
   が略三角形状もしくは半径０．１５乃至６５ｍｍの円弧
   状であ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。
4. 【請求項４】前記無機材質から成る枠材の高さが１０乃
   至４０μｍであ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。