JPH02303855A - 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 本発明はプリンタやファクシミリなどの感熱記録装置に
用いられるサーマルヘッドの製造方法に関する。

従来の技術 プリンタやファクシミリなどの感熱記録装置（より−マ
ルヘッドを用（＼　感熱紙あるいはインクシートと重ね
合わせた普通紙に対して感熱記録を行っている。第３図
に従来のサーマルヘッドの断面構成図を示す。アルミナ
基板１１上に　ガラスグレーズ層１２を形成し　この上
に共通電極１３、個別電極１４を交互に配列されるよう
に形成しこの電極１３、１４上に酸化ルテニウムからな
る抵抗体層１５を形成し　更に耐摩耗層１６を形成する
。この成膜形成方法に薄膜型および厚膜型があるが、　
電極１３、１４、抵抗体層１５、耐摩耗層１６の材料に
違いはあるものへ　基板材料および構成はほぼ同じであ
ム 薄膜型サーマルヘッドは抵抗体形状（面１　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。また熱容量が小さく、パルス印加ＯＮ、　ＯＦＦ時
の抵抗体温度の立ち上がり、立ち下がり時定数は優れた
ものになり印字発熱効率も高い。しかし　その製造設匝
製造工程の点からコストが高くなる。

一方、厚膜型サーマルヘッドは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
利点があるが、　抵抗体層が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ペ
ーストを印刷焼成して形成したものであることから抵抗
体層中の金属酸化物層の均一分散が得られにくく、　ド
ツト間の抵抗値ばらつきが大きく、印字品質が悪く、抵
抗体耐摩耗層の熱容量が大きいことから印字発熱効率が
低しも この他く　アルミナグレーズ基板の代わりに金属基板の
表面に絶縁、ガラス層を被覆した基板を用いたサーマル
ヘッドがあム　この特徴は金属の放熱性が優れているこ
とを利用したところにあも感熱記録は　サーマルヘッド
の発熱抵抗体の単位体積当りの発熱エネルギーをいかに
感熱紙にロスすることなく伝達されるかで記録濃度の効
率が決まる。しかし　発熱抵抗体の発熱エネルギー（表
発熱抵抗体を形成した基板東　耐摩耗層に熱エネルギー
が奪われるた数　発熱抵抗体以外の材料が重要となって
くる。

アルミナ基板を用いた場合、サーマルヘッドの特性に影
響を与えるのはアルミナ基板の厚ヘ　ガラ−グレーズ層
の組忌　膜厚が大きく影響する。

アルミナは比重が大きく熱伝導性が比較的良いのででき
るだけ厚みの薄いものが好ましい力交　機械的強度や熱
膨張係数との関係からアルミナ基板の厚みが限定されて
しまう。さらに（よ　基板の形状精度が悪いなどの問題
があも　ガラスグレーズ層は熱伝導率ができるだけ小さ
いものが望まれるがガラス組成が限定されてしま（Ｘ、
熱伝導率を極端に小さくすることはでき云　現状はガラ
スグレーズ層の膜厚を調整しており、サーマルヘッドの
基板として（表　決して最良のものではない。

−人　金属基材の表面に絶縁ガラス層を被覆した基板を
用いたサーマルヘッドは　金属の放熱性か優れているこ
とを利用したところにある力（しかし絶縁ガラス層の表
面粗度が大きく、厚膜型用にしか利用できず、また絶縁
ガラス層の熱伝導率かアルミナグレーズ層に比べて大き
いため印字発熱効率が一段と悪くなる。

これを改善する従来例として、金属基村上に熱の放散お
よび蓄熱をコントロールする保温層としてポリイミド樹
脂を形成したものを用いたものが提案されている。

発明が解決しようとする課題 上記従来例は熱効率に優れ　低コスト化が可能とされて
いる力（しかし重態　抵抗体層　耐摩耗層の形成は薄膜
法で形成するたべ　ポリイミド樹脂層との密着性が悪く
コストも割高になる。

本発明１よ　金属基材にポリイミド樹脂を被覆した基板
を用−一　膜の密着性を高教　低コストで印字品質、印
字発熱効率の優れ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ム課題を解決するための手
段 本発明は　上記目的を達成するた敢　金属にポリイミド
樹脂を被覆した基板く　電極　抵抗体層耐摩耗層を、そ
れぞれを構成する成分元素の有機化合物を熱分解して形
成することを特徴とする。

ま？、：、　　好ましくは有機金属化合物を出発原料と
し　その熱分解によりガラスのマトリクスの間隙に抵抗
体成分元素の金属および／または酸化物が入り込んだ抵
抗体層を形成することを特徴としさらに有機化合物を出
発原料としその熱分解によりガラスのマトリクス構造膜
から成る耐摩耗層を形成することを特徴とすム 作　　　用 本発明により、金属基材に被覆したポリイミド樹脂との
密着性に優れ　低コストで抵抗体層の発熱エネルギーを
ロスすることなく感熱記録紙に伝達することができ、印
字発熱効率　熱放散法　信頼性に優れ　しかＬ　基板の
機械的強度や形状精度の良好なサーマルヘッドを提供す
ることができる。

実　　施　例 第１図１上　本発明の一実施例におけるサーマルヘッド
の断面図である。金属基材１く　ポリイミド樹脂２を被
覆゛し　金の導体電極（厚さ０．５〜１．０μｍ）から
なる共通電極３および個別電極４を交互に配列されるよ
うに形成Ｌ　この電極３、４上に抵抗体層５　　（０，
３〜３．０μｍ）を形成しさらに耐摩耗層６　　（０，
５〜３．０μｍ）を形成する。

ここで、金属基材１としては　アルミニウム楓アルミナ
イズドｍＫ　　Ｗ４Ｍｉ、　　ステンレス鋼板　　ニッ
ケルクロム鋼板　アルミクラツド材などを用いることが
できるが、　好ましくはアルミニウム楓アルミクラッド
材、ステンレス鋼板が良しも　特にアルミニウム板、ア
ルミクラツド材を用いた場合は熱伝導率が大きく熱放散
性に優れている。

この金属基材Ｉにポリイミド樹脂２を被覆した基板法　
ポリイミドの熱伝導率がガラスグレーズ層よりも１桁小
さく、また耐熱性が４２０〜５００℃と他の樹脂に比べ
て高（〜　このためサーマルヘッドの熱蓄熱層としての
特性を充分に満足するものである。な抵　上記ポリイミ
ド樹脂２（友　特に眼定するものではな（一 本発明においては　電極３、４、抵抗体層５、耐摩耗層
６の形成を有機金属化合物を出発原料としてその熱分解
により形成することを最大の特徴とし　その膜形成は３
００〜５５０℃の温度で行な　う。

前記電極３、４の材料は金の有機化合物からなるもので
、例えばノリタケカンパニーリミテッド製Ｄ−２９など
が挙げられも　このペーストをスクリーン印刷去　ロー
ルコータ−法などにより印刷し焼成し　その後、リソグ
ラフィで電極パターンを形成する。

前記抵抗体層５（よ　抵抗体成分元素の熱分解性有機化
合法　および密着性を向上させる元素の熱分解性有機化
合物を含むペーストを印凰　スピンコード、描画法など
により被膜形成する工１策　加熱処理により有機化合物
を熱分解して抵抗体成分元素の金属および／または酸化
−とからなる抵抗体層５を生成させる工程とからなる。

ここで、前記抵抗体成分元素として（よ　ルテニウへ血
瓜　　ニッケノｋ　クロ入　タンタルなどがあり、なか
でもルテニウムが好ましｔ、Ｘｏ　　ルテニウムは抵抗
体層５中では　主として酸化物として存在する。ルテニ
ウムを用いた抵抗体層５は抵抗値の温度依存性が第２図
のａのように非常に太き（′１ｏ　　これを改良するに
はロジウムを併用するのがよい。ロジウムの併用により
、抵抗値の温度依存性（表　第２図のｂのように改善さ
れる。また　ロジウムの添加により、抵抗体層５の成膜
性も改善される。ルテニウムとロジウムを併用する場合
、重毒比はＯ＜　Ｒｈ　／　Ｒｕ　＜　５が適当であも
次へ　密着性を向上させる元素として（よ　Ｓｉ、Ｂ、
　　Ｐｂ、　　Ｌａ％Ｂｉ、　　Ｖ、　　Ｂａ、　　Ｃ
ａ、　ＡＩの少なくとも１種以上を含むもので、好まし
くはこれらがガラスのマトリクスを構成限　このガラス
のマトリクスの間隙に抵抗体成分元素が入り込んだ抵抗
体層５を形成するものが良い。抵抗体成分、密着性を向
上させる元素の熱分解性有機化合物として（よ　エチル
アルコキシドミ　イソプロポキシドなどのアルコラード
、ヘキサン酸エステルで代表される脂肪酸エステノｋ　
　メントールアルコラードやエステルなどの多環有機化
金塊　アビエチン酸塩などのロジン化合轍　シロキサン
類　ホウ酸有機化合物などがある。

前記ペースト（友　　前記熱分解有機化合物　およびこ
れらの熱分解有機化合物を溶解する溶塩　前記溶媒に可
溶の有機バインダから構成されるものが好ましくち　こ
れらの有機化合物を含むペーストを加熱して所望の金属
や酸化物を生成させる温度は用いる化合物によってこと
なる力交　通常３００〜５５０℃であり、酸素を含む雰
囲気下が好ましい。

以上によると０．３〜３μのの均一な膜厚の抵抗体層３
を得ことができる。この抵抗体層５（表　厚さが薄く、
かつ気泡などの欠陥が殆どないので抵抗値ばらつきが小
さく高信頼性を有する。

前記耐摩耗層６を形成させる元素としてハＳｉ、　　Ｂ
、　　Ｐｂ、　　Ｌａ、　　Ｂａ、　　Ｃａ、　　Ａｌ
、　　Ｚｎの元素からなる熱分解有機化合物を少なくと
も１種以上を含むもので、加熱処理によりガラスのマト
リクス構造を呈するものが良Ｌｙ　　また　熱分解性有
機化合物として（よ　エチルアルコキシド、イソプロポ
キシドなどのアルコラード、ヘキサン酸エステルで代表
される脂肪酸エステル　メントールアルコラードやエス
テルなどの多環有機化合１扱アビエチン酸塩などのロジ
ン化金塊　シロキサンＬｒＬ　　ホウ酸有機化合物など
を用いる。

以下に本発明の具体的な実施例を示す。

（実施例−１） アルミの金属基材ｌにポリイミド樹脂２を被覆した基板
に　金の有機金化合物ペースト（ノリタケカンパニー製
Ｄ−２９）を印刷Ｌ　５００℃で焼成し　その後ホトリ
ソ、エツチングによって８本／　ｍ　ｍの電極３、４を
形成しｋ　抵抗体層５（ｉ。

Ｒｈ　／　Ｒｕの比が２．５の脂肪酸エステル（炭素数
７で液体ＨＱ　　Ｓ　ｉ、　　Ｂ　ｉの金属アルコキシ
ド、エチルセルロー人　テルピネオールを混合しペース
ト状にし　これをスクリーン印刷で印刷し　乾燥喪　４
８０℃で焼成し九　最後にＰｂ、Ｓｉ、Ｂの金属アルコ
キシドの印刷焼成（４５０℃）により耐摩耗層６を形成
し九 （実施例−２） 実施例−１の抵抗体層５に代えて、炭素数が１０めＲｕ
ルテニウムおよびＲｈの金属アルコキシド（Ｒｈ　／　
Ｒｕ　＝　０．　３　）と、ガラス成分としてＰｂ、Ｓ
ｉ、Ｂの金属アルコキシＫ　エチルセルローλテルピネ
オールを混合しペースト状にしてスクリーン印刷で印駅
　乾ｉ　　５００℃で焼成Ｌ　抵抗体層５を得九 （実施例−３） 実施例−１のＲｕ、Ｒｈの有機化合物として炭素数が２
０の固体状レジネートを用い九 （実施例−４） 実施例−１のＲｕの脂肪酸エステルの替わりにＴａの脂
肪酸エステルを用いて抵抗体層５を得九（実施例−５） 実施例−２のＲｕの金属アルコキシドの替わりに炭素数
ＩＯのＴａの金属アルコキシドを用いて抵抗体層５を得
へ （実施例−６） Ｒｕの固体状脂肪酸エステル（炭素数７）、Ｒｕの液状
脂肪酸エステル（炭素数２０）およびＲｈの固体状脂肪
酸エステル（炭素数７）でＲｈ　／　Ｒｕ　＝　０　、
２５と、ガラス成分としてＰｂ、　　Ｓｉ、Ｂ、Ｂｉの
それぞれのアルコラード、それにエチルセルロー人　テ
ルピネオールを混合しペースト状にし　印駅　乾燻　焼
成して抵抗体層５としへ　他は実施例−■と同し く実施例−７） 実施例−２と同じ抵抗体層５を形成し　この抵抗体層５
の上にＳｉ、　　ＢＳ　Ｐｂ、、Ａｌの金属アルコキシ
ドを印机　焼成して耐磨耗層６を形成しμ（実施例−８
） 実施例−２と同じ抵抗体層５を形成し　この抵抗体層５
の上に８１、Ｂ、ｐｂのそれぞれの脂肪酸エステル（炭
素数１０）、炭化硅素粉末（平均粒径０．５μｍ）、エ
チルセルロー人　テルネオールの混合ベーストを、印刷
焼成によって耐摩耗層（厚さ２．０μｍ）６を形成しμ 次表に上記各実施例によるサーマルヘッドの特性示１−
０表中の比較例−１は従来のアルミナグレーズ基板を用
い薄膜法で重態　抵抗体層　耐摩耗層を薄膜法で形成し
九　また比較例−２は金属基材にポリイミド樹脂を被覆
した基板に比較例−１と同様に薄膜法により電圧　抵抗
体層　耐摩耗層を形成したサーマルヘッドである。評価
法の中で印字効率はパルス周期１０ｍ５ｅｃ、パルス幅
１ｍ５ｅｃで印字し印字濃度（０・Ｄ）が１．０になる
ときの印加電力を表している。印字品質（友　印字した
ときのむらを評価している。パルス寿命はパルス周期１
６ｍ５ｅｃ。

パルス幅４ｍ５ｅｃを連続して印加し　抵抗値が＋５％
変化したときを寿命の終点とし九　また表面摩耗性は連
続して印字し感熱紙が３０ｋｍになったときのサーマル
ヘッド表面の摩耗を測定しな以上のように　本発明のサ
ーマルヘッド（友　電極３、４、抵抗体層５、耐摩耗層
６の形成方法がすべて厚膜法で行うことができ、そのサ
ーマルヘッド特性が薄膜法で形成したものとほぼ同等の
特性を得ることができ、パルス寿命においては従来より
も優れた特性が得られも な耘　上記実施例ではサーマルヘッドについて記述した
力（本発明は　電極　抵抗体層　保護層を備えた回路基
板についても同等の効果を得ることができる。

発明の効果 本発明によれは　サーマルヘッドの抵抗体層の熱エネル
ギーをロスすることなく感熱記録紙に伝達することがで
き、発熱効率が傍線　省電力化を図ることができる。ま
た　低コストで高信頼性のサーマルヘッドを提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるサーマルヘッドの断
面図　第２図は同実施例における抵抗体成分に対する温
度依存性のグラフ、第３図は従来のサーマルヘッドの断
面図である。 １３３．金属基線　２１８．ポリイミド甜脂　３１１．
共通電極　４３１１個別電楓　５．．、抵抗体層　６０
１．耐摩耗層

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属にポリイミド樹脂を被覆した基板に電極、抵
   抗体層、耐摩耗層を、それぞれを構成する成分元素の有
   機化合物を熱分解し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。
2. （２）金属にポリイミド樹脂を被覆した基板に、電極、
   抵抗体層、耐摩耗層を形成するサーマルヘッドの製造方
   法において、有機金属化合物を出発原料としその熱分解
   によりガラスのマトリクスの間隙に抵抗体成分元素の金
   属および／または酸化物が入り込んだ抵抗体層を形成す
   ることを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
3. （３）金属にポリイミド樹脂を被覆した基板に電極、抵
   抗体層、耐摩耗層を形成するサーマルヘッドの製造方法
   において、有機化合物を出発原料としその熱分解により
   ガラスのマトリクス構造膜から成る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）抵抗体成分元素が、ルテニウムであることを特徴
   とする請求項１又は２記載のサーマルヘッドの製造方法
   。
5. （５）抵抗体成分元素としてさらにロジウムを含むこと
   を特徴とする請求項４記載のサーマルヘッドの製造方法
   。
6. （６）抵抗体層中にルテニウムが１０重量％未満含まれ
   ていることを特徴とする請求項１、２又は４記載のサー
   マルヘッドの製造方法。
7. （７）抵抗体成分元素が、金、銀、ニッケル、クロム及
   びタンタルからなる群から選択されたものであることを
   特徴とする請求項１又は２記載のサーマルヘッドの製造
   方法。
8. （８）ガラスのマトリクスを構成する元素が、Ｓｉ、Ｂ
   、Ｐｂ、Ｌａ、Ｂａ、Ｃａ、Ａｌ、Ｚｎからなる熱分解
   有機化合物を少なくとも１種以上を含むことを特徴とす
   る請求項３記載のサーマルヘッドの製造方法。