JPH02243359A - サーマルヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はファクシミリ、フルカラープリンタ、’７−７
’口などの印字装置に用いるサーマルヘッドの製造方法
に関するものであり、特に印字品質の優れたサーマルヘ
ッドの製造方法に関するものである。

従来の技術 熱転写、感熱印字方式プリンタなどの印字装置に用いら
れるサーマルヘッドは従来次の二つの種類のものがある
。第一のものは、第５図および第６図に示すように、グ
レーズ層３１ａを備えたグレーズアルミナ基板３１の上
に蒸着、スパッタリングのような真空薄膜形成プロセス
により得たＴａ−５１等の発熱抵抗体層３２．旧、Ｏｒ
等の電極層３３．ＳＩＣ等の耐磨耗層３４をホトリソエ
ツチング法をもちいてパターン形成したもので、いわゆ
る薄膜型と呼ばれるものである。第二のものは、第７図
および第８図に示すように、グレーズ層４１ａを備えた
グレーズ絶縁基板４１の上に、電極層４２、抵抗体層４
３、耐磨耗層４４をそれぞれをペーストの印刷焼成によ
り形成するもので、いわゆる厚膜型と呼ばれるものであ
る。

発明が解決しようとする課題 上に述べた二つの種類のサーマルヘッドはそれぞれ長所
と短所を有する。すなわち、薄膜型サーマルヘッドは抵
抗体形状（面積、厚さなど）が各ドツト間で均一であり
その熱容量が均一であることから印字の時の紙への熱の
伝達が均一に行われる。また各抵抗体の抵抗値もあるレ
ベルまでは均一なものが得られ、総合的に見て印字品質
の優れたサーマルヘッドである。抵抗体層の厚さが薄く
１０００−５ＱＯＯＡであることから熱容量が小さく、
パルス印加ＯＮ、ＯＦＦ時の抵抗体温度の立ち上がり、
立ち下がりの時定数は優れたものになり印字発熱効率も
高い。しかしながら従来の薄膜型では抵抗値のばらつき
は±５％以下にすることは難しく、さらに優れた印字品
質を望むことは困難である。また薄膜プロセスのための
設備コスト、バッチ生産など生産性、低コスト化の点か
ら解決するべき問題点が多い。

一方、厚膜型サーマルヘッドは電極層、抵抗体層、耐磨
耗層の形成にを印刷焼成法を用いることから設備コスト
が低いこと、連続生産が容易なことなど利点が多い。

この厚膜型サーマルヘッドには、抵抗体層に酸化ルテニ
ウム粉末などの金属酸化物粉末とガラスフリットとの混
合物から成るフリット系ペーストを印刷焼成して形成し
たものと、ルテニウム等の金属の有機化合物とシリコン
等のガラス形成元素の有機化合物との混合ペーストの印
刷焼成膜を利用したものとが有る。前者のフリット系ペ
ーストを用いたものは抵抗体層中の金属酸化物層の均一
分散が得られ難く、ドツト間の抵抗値ばらつきが大きい
ことが欠点であり、後者の金属の有機化合物のペースト
を用いた抵抗体は均一で薄膜が得られる半面、組成的に
は基板のグレーズ層（ガラス）と近いものであり、抵抗
体のエツチングに際し、グレーズ層もエツチングされそ
のパターン化に難点があった。

本発明は印字品質の改善を目的とするもので金属の有機
化合物のペーストを用いた抵抗体のパターン化の改善に
関するものである。

課題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、発熱抵抗体とし
て金属の有機化合物を塗布し、グレーズ層材料と抵抗体
材料とが相互拡散する温度以下で焼成し、成膜後ウェッ
トエツチング法によりパターン化することを特徴とする
。

作　　　用 本発明方法によれば、ペーストの印刷分解焼成法によっ
て成膜し、かつ、ウェットエツチング法によって抵抗値
ばらつきの少ない抵抗体層を得ることができるので、本
発明方法により製造されたサーマルヘッドは印字品質の
優れたものとなる。

実施例 以下に図面に従って本発明の具体的な実施例を示す。

実施例１ 第１図および第２図に示す様に、厚さ５０μｍのグレー
ズ層（ホウケイ酸ガラス系で転移温度が９５０″Ｃ）　
ｌｌａを有するアルミナ基板１１の上に、抵抗体ペース
トを印刷法によって塗布し、各種の温度で焼成すること
によりライン状の発熱抵抗体層（約３０００Ａ）１３を
形成した。印刷に用いた抵抗体ペーストは、ルテニウム
の脂肪酸塩（炭素数７で液体）、Ｐｂ、Ｂ、Ｓｌ、それ
ぞれの脂肪酸塩、エチルセルロース、テルピネオールの
混合組成ペーストである。成膜後ホトレジストにより必
要とする抵抗体層部をマスキングし、弗化アンモニウム
＋硫酸水溶液を用いてウェットエツチング法によりパタ
ーン化した。

以上の成膜法により発熱抵抗体層１３を形成後、金の有
機化合物ペーストの印刷焼成（８００℃）、ホトリソエ
ツチングによって６本／ｍｍの電極層（約５０００Ａ）
１２を形成し、このうえに最後にガラスペーストの印刷
焼成により耐磨耗層（約５μｍ）１４を形成した。

次表に抵抗体の焼成温度（最大温度で保持時間は１０〜
１５ｍＩｎ）と抵抗体の工′ツチングに要した時間、グ
レーズ基板のオバーエツチング状態に関する結果を示す
。また、次表にサーマルヘッドとしての特性の一部を併
記する。

表中の抵抗値ばらつきは各ドツト抵抗値の標準偏差／平
均抵抗値の値を示す。

表に示すごとく、抵抗体の焼成温度により抵抗体のウェ
ットエツチングに要する時間が７５０　’Ｃ付近から長
くなり、かつ、それに伴いグレーズ層のオバーエツチン
グも進行することが明らかとなった。さらに、グレーズ
層のオバーエツチングが進行すると抵抗体上部に形成す
る金電極との接触がエッチ部で不安定となり、その結果
各ドツトの抵抗値ばらつきが大きくなった。なお、焼成
温度の低い領域（５００〜５５０″Ｃ）で抵抗値ばらつ
きが大きくなる理由として、この温度領域では抵抗体の
焼成が不十分で安定した抵抗体膜に至っていないものと
思われる。

さらに、表に示した条件と同一条件でグレーズ基板上に
抵抗体のみを印刷焼成したヘッド断面をＸ線マイクロア
ナライザーで分析した結果、７５０℃以上の焼成温度の
ヘッドにおいて、抵抗体形成成分であるｐｂがグレーズ
層中に拡散していることが分かった。

以上のことから、グレーズ層材料と抵抗体材料とが相互
拡散する温度以下で抵抗体を焼成した後に、エツチング
することにより、グレーズ層のオーバーエツチングを抑
制することが可能で、その結果、ドツト抵抗値ばらつき
が小さいヘッドが得られることが分かった。

当然のことながら、ドツト抵抗値ばらつきが小さいヘッ
ドはど印字品質の優れたものであった。

実施例２ 第３図および第４図に示す様に、厚さ５０μｍのグレー
ズ層（ガラス転移点が９５０　’Ｃ）　２１ａを有する
アルミナ基板２１の上に金の有機化合物ペーストの印刷
焼成、ホトリソエツチングによって電極層２２を形成し
、さらに、抵抗体ペーストを印刷法によって塗布し、各
種の温度で焼成することによりライン状の発熱抵抗体層
（約３０００Ａ）２３を形成した。印刷に用いた抵抗体
ペーストは、ルテニウムの脂肪酸塩（炭素数７で液体）
、Ｐｂ、Ｂ、Ｓｌ、それぞれの脂肪酸塩、エチルセルロ
ース、テルピネオールの混合組成ペーストである。成膜
後ホトレジストにより必要とする抵抗体層部をマスキン
グし、実施例１と同様にウェットエツチング法により不
要部をエツチングした。以上の成膜法により抵抗体層を
形成後、このうえに最後にガラスペーストの印刷焼成に
より耐磨耗層（約５μｍ）２４を形成した。このとき、
抵抗体の焼成温度と抵抗値ばらつきは実施例１と同様の
関係が得られた。　　実施例３ 実施例１と同様に、厚さ５０μｍのグレーズ層（ガラス
転移点が９５０″Ｃ）Ｉｌａを有するアルミナ基板１１
の上に、抵抗体ペーストを印刷法によって塗布し、各種
の温度で焼成することによりライン状の発熱抵抗体層（
約３０００Ａ）＋３を形成した。

印刷に用いた抵抗体ペーストは、実施例１と同じもので
ある。成膜後ホトレジストにより必要とする抵抗体層部
をマスキングし、弗化アンモニウム＋硫酸水溶液を用い
てウェットエツチング法によりパターン化した。パター
ン化後、グレーズ層材料と抵抗体材料とが相互拡散する
温度以上で再焼成（８００℃）したのちに、金の有機化
合物ペーストの印刷焼成（８００℃）、ホトリソエツチ
ングによって６本／ｍｍの電極層（約５０００Ａ）Ｉ２
を形成し、このうえに最後にガラスペーストの印刷焼成
により耐磨耗層（約５μｍ）１４を形成した。

以上の方法で形成したヘッドは実施例１に示したものに
較べ、さらに、抵抗値ばらつきの少ないものであった。

このことは、抵抗体の形成において、グレーズ層材料と
抵抗体材料とが相互拡散する温度以下で焼成し、ウェッ
トエツチング法によりパターン化し易い方法で成膜し、
エツチング後に、再焼成することで緻密で均一な抵抗体
膜にしたのちに、電極、耐摩耗層を順次形成することが
よいことが分かった。

また、金属の有機化合物として、ルテニウムの脂肪酸塩
の替わりにルテニウムの多環有機化合物、ルテニウムの
固体状脂肪酸塩（炭素数７）、ルテニウムの液状脂肪酸
塩（炭素数２０）、Ｐｂ、Ｓｌ　、Ｂ、　　それぞれの
アルコキシド、エチルセルロース、テルピネオールの混
合ペーストを印刷焼成して抵抗体層として用いてもよく
、さらには、ルテニウム化合物のほかにロジウム等の白
金族元素、金、銀、ニッケル、クロム、タンタル、チタ
ンが導電性材料として利用でき、シリコン、ゲルマニウ
ム、アルミニウム、ジルコニウム、硼素、ビスマス、バ
ナジウム、鉛が膜形成材料として利用できることが分か
った。

特に、導電性材料としてルテニウム（１−５０％）、ロ
ジウム（１−３０％）を含み、ガラス材料トシてシリコ
ン（１−７０％）、ジルコニウム（０−１０％）、硼素
（０−６０％）、ビスマス（０−５０％）、鉛（０−７
０％）を含むものがよく、この場合の抵抗値の焼成温度
は８００℃から７５０℃の温度で焼成し、成膜後ウェッ
トエツチング法によりパターン化した後に、８００″Ｃ
から８５０℃で再焼成したものが特に優れていた。

さらに、有機金属化合物としては炭素数が２０までの低
級脂肪酸の塩、アルコキシド、メルカプチド、多環式有
機金属化合物、その他のレジネート、ロジネート、の単
体もしくはいずれかの混合物であれば良いことが分かっ
た。

以上の実施例において、基板としてグレーズ層（ホウケ
イ酸ガラス系で転移温度が９５０″Ｃ）を有するアルミ
ナ基板を用いた場合について説明したが、本発明は上記
実施例に限定されるものではなく、ホウケイ酸ガラス系
以外のガラスを用いたグレーズ基板、ホーロ基板を用い
た場合においても利用できるものである。

発明の効果 以上記載のように、本発明によれば発熱抵抗体として金
属の有機化合物を塗布し、グレーズ層材料と抵抗体材料
とが相互拡散する温度以下で焼成し、成膜後にウェット
エツチング法によってパターン化された抵抗体層を形成
してサーマルヘッドを製造するので、抵抗値ばらつきの
少ない薄膜の抵抗体層を備え、このため抵抗体層の熱容
量が薄膜プロセスによるものと同等になるため、印字の
時のＯＮ、ＯＦＦ時定数、印字品質いずれの点でも優れ
た特性を有するサーマルヘッドが低コストで連続的に生
産できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１におけるサーマルヘッドの平
面図、第２図はその縦断正面図、第３図は本発明の実施
例２におけるサーマルヘッドの平面図、第４図はその縦
断正面図、第５図は従来例の平面図、第６図はその縦断
正面図、第７図は他の従来例の平面図、第８図はその縦
断正面図である。 ＩＩ、２１．、、基板、ｌｌａ、２１ａ、、、グレーズ
層、１２，２２゜０．電極層、１３，２３．、、発熱抵
抗体層、１４，２４．、、耐摩耗層。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）グレーズ層を有する基板上に発熱抵抗体と該抵抗
   体に通電するための電極群を設け、前記抵抗体および電
   極群の一部を覆うように耐摩耗層を形成したサーマルヘ
   ッドの製造方法において、発熱抵抗体として金属の有機
   化合物を塗布し、前記グレーズ層材料と前記抵抗体材料
   とが相互拡散する温度以下で焼成し、成膜後ウェットエ
   ッチング法によりパターン化することを特徴とするサー
   マルヘッドの製造方法。
2. （２）基板上に発熱抵抗体と該抵抗体に通電するための
   電極群を設け、前記抵抗体および電極群の一部を覆うよ
   うに耐摩耗層を形成したサーマルヘッドの製造方法にお
   いて、発熱抵抗体として金属の有機化合物を基板上に塗
   布し、前記グレーズ層材料と前記抵抗体材料とが相互拡
   散する温度以下で焼成し、成膜後ウェットエッチング法
   によりパターン化した後に、該抵抗体に通電するための
   電極群を設け、前記抵抗体および電極群の一部を覆うよ
   うに耐摩耗層を形成することを特徴とするサーマルヘッ
   ドの製造方法。
3. （３）基板上に発熱抵抗体と該抵抗体に通電するための
   電極群を設け、前記抵抗体および電極群の一部を覆うよ
   うに耐摩耗層を形成したサーマルヘッドの製造方法にお
   いて、基板上に発熱抵抗体に通電するための電極群を設
   けたのち、発熱抵抗体として金属の有機化合物を基板上
   に塗布し、前記グレーズ層材料と前記抵抗体材料とが相
   互拡散する温度以下で焼成し、成膜後ウェットエッチン
   グ法によりパターン化した後に、前記抵抗体および電極
   群の一部を覆うように耐摩耗層を形成することを特徴と
   するサーマルヘッドの製造方法。
4. （４）発熱抵抗体として金属の有機化合物を基板上に塗
   布し、グレーズ層材料と前記抵抗体材料とが相互拡散す
   る温度以下で焼成し、成膜後ウェットエッチング法によ
   りパターン化した後に、前記グレーズ層材料と前記抵抗
   体材料とが相互拡散する温度以上で再焼成することを特
   徴とする請求項２または３記載のサーマルヘッドの製造
   方法。
5. （５）金属の有機化合物が白金族元素、金、銀、ニッケ
   ル、クロム、シリコン、ゲルマニウム、タンタル、アル
   ミニウム、ジルコニウム、チタン、硼素、ビスマス、バ
   ナジウム、鉛から選ばれた金属の有機化合物であること
   特徴とする請求項１、２、３または４記載のサーマルヘ
   ッドの製造方法。
6. （６）金属の有機化合物が導電性材料としてルテニウム
   、ロジウムのうち少なくとも一種類とガラス材料として
   シリコン、ジルコニウム、硼素、ビスマス、鉛のうち少
   なくとも一種類を含むこと特徴とする請求項５記載のサ
   ーマルヘッドの製造方法。
7. （７）金属の有機化合物が炭素数が２０までの低級脂肪
   酸塩、アルコキシド、メルカプチド、多環式有機金属化
   合物、その他のレジネート、ロジネート、の単体もしく
   はいずれかの混合物であることを特徴とする請求項１、
   ２、３または４記載のサーマルヘッドの製造方法。
8. （８）発熱抵抗体として金属の有機化合物をホウケイ酸
   系ガラスから成るグレーズ基板上に塗布し、６００℃か
   ら７５０℃の温度で焼成し、成膜後ウェットエッチング
   法によりパターン化した後に、８００℃から８５０℃で
   再焼成したことを特徴とする請求項６記載のサーマルヘ
   ッドの製造方法。