JPH0557936A - サーマルヘツドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱効率が向上できるとともに製造上の歩留ま
りが格段に向上するサーマルヘッドおよびその製造方法
を提供することである。 【構成】 金属材料から成る支持体１２の表面をアルゴ
ンガスイオンでエッチングしてその表面の不純物層や酸
化物層を除去する。この表面に酸化シリコンＳｉＯ₂ を
スパッタリングで成膜して接着層１３を形成すると、接
着層１３の酸素が支持体１２の金属と結合し、両者の界
面に酸化物層が形成され、これにより接着層１３は支持
体１２に強固に固着される。すなわち樹脂層１４は、接
着層１３を介して支持体１２に強固に固着され、これ以
降の製造工程における加熱処理などにおいて剥離が生じ
る事態が防止されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サーマルヘッドおよび
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、サーマルヘッドは低騒音、メンテ
ナンスフリー、低ランニングコストなどの利点が着目さ
れ、ファクシミリ装置、ワードプロセッサのプリンタな
どの各種記録装置に多用されるようになってきている。
一方、これらの情報機器は小形化、低価格化、低電力化
が要求されており、このため用いられるサーマルヘッド
にも小形かつ高効率のものが望まれている。このような
サーマルヘッドとしては、アルミナＡｌ₂Ｏ₃純度が９５
％以上のアルミナ系セラミックを厚さ０．５〜１．０ｍ
ｍ程度に形成して成るセラミックス支持体上に、厚さ５
０〜８０μｍ程度のガラスグレーズ層を形成し、その上
に多数の発熱抵抗体とこの発熱抵抗体に接続される共通
電極および個別電極から成る導電体層とを形成してい
る。この構成では、前記ガラスグレーズ層が各発熱抵抗
体から発生する熱の放散および蓄熱を制御する。

【０００３】一方、このガラスグレーズ層を保温層とし
た場合、熱応答性に限界があることが知られている。こ
のため、印字性能を満足しつつ、印字効率を上げるため
にはガラスグレーズ層よりも熱伝導率の小さな樹脂を用
いればよいことが知られている。

【０００４】図４は、このような従来例のサーマルヘッ
ド１の断面図である。サーマルヘッド１は、金属材料か
ら成る支持体２上に前記ガラスグレーズ層を構成するホ
ウケイ酸ガラスよりも熱伝導率の小さな合成樹脂材料、
たとえば芳香族ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂から成る
樹脂層３を形成する。樹脂層３上には樹脂保護層４が形
成され、その上には発熱抵抗体５が成膜される。発熱抵
抗体５上には共通電極６および個別電極７が形成され、
図４の紙面と垂直方向に複数配列される発熱素子８が構
成される。この、共通電極６および個別電極７などが保
護膜９で被覆され、サーマルヘッド１が構成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な芳香族ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂は金属との密着
力は弱いため、サーマルヘッド１を製造する途中でエッ
チングによる各種パターンニングを行う際に用いられる
ホトレジストのポストベーク時（約１３０℃）に剥離が
生じており、製造上の歩留まりが低いという課題を有し
ている。

【０００６】本発明の目的は、上述の技術的課題を解消
し、熱効率を向上するとともに製造上の歩留まりを向上
することができるサーマルヘッドおよびその製造方法を
提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属製の支持
部材上に耐熱性樹脂層を形成するとともに、該耐熱性樹
脂層上に複数の発熱抵抗体層と電極層とを備えてなるサ
ーマルヘッドにおいて、前記支持部材と耐熱性樹脂層と
の間にＳｉＯ₂ 主成分とする無機材料から成る接着層を
介装したことを特徴とするサーマルヘッドである。

【０００８】また本発明は、金属製の支持部材の一主面
に不活性ガスを用いてエッチングを施す工程と、エッチ
ング後の支持部材の耐熱性樹脂層が形成される面にＳｉ
Ｏ₂ を主成分とする無機材料から成る接着層を成膜する
工程と、接着層上に耐熱樹脂層を形成する工程と、耐熱
樹脂層上に発熱抵抗体層と電極層とを形成する工程とを
含むことを特徴とするサーマルヘッドの製造方法であ
る。

【０００９】

【作用】本発明に従うサーマルヘッドを製造するには、
金属製の支持部材を準備し、その一主面に不活性ガスを
用いてエッチングを施し、上記主面上の不純物層や酸化
膜層を除去する。この後、上記主面上に無機材料から成
る接着層を成膜する。このとき、前記接着層に含まれる
酸素と支持体の金属等が結合し、酸化物層を界面で形成
するため接着層は支持体に強固に密着する。この接着層
上に耐熱樹脂層を形成し、さらに発熱抵抗体層と電極層
とを形成する。

【００１０】これにより、前記耐熱樹脂層は金属製の支
持体に強固に固着され、両者の剥離が生じる事態が防止
され、製造上の歩留まりが大幅に改善される。またサー
マルヘッドとして従来用いられてるガラスグレーズ層に
代えて耐熱樹脂層を形成する。これにより、感熱印画時
には当該耐熱樹脂層によって蓄熱が行われるため、温度
の立上りが急峻になり、印加電力に対する温度上昇の程
度すなわち印字効率が改善される。一方、印画動作後は
金属製の支持体を介して速やかに放熱されるため高速印
字が可能となり、かつ印画品質が向上される。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の一実施例のサーマルヘッド１
１の一部分の断面図であり、図２はサーマルヘッド１１
の全体の断面図である。本実施例のサーマルヘッド１１
は、たとえばＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｔｉ合金から、例とし
て長さ２９０ｍ幅１５ｍｍ厚さ０．５ｍｍの矩形板状に
支持体１２を形成し、この上に後述するようにして接着
層１３、樹脂層１４、樹脂保護層１５および発熱抵抗体
層１６を積層する。発熱抵抗体１６上には共通電極１７
および個別電極１８が形成され、図２の紙面と垂直方向
に配列される複数の発熱素子２３を構成する。

【００１２】このような支持体１２は保護膜１９によっ
て被覆され、また発熱抵抗体層１６上には、外部からサ
ーマルヘッド１１を駆動制御するための信号などが供給
される信号ライン２０が形成される。信号ライン２０と
個別電極１８とにたとえば集積回路素子などとして実現
される駆動回路素子２１がたとえば半田バンプを用いる
フェースダウンボンディング法などにより接続され、こ
のような駆動回路素子２１は電気絶縁性と硬度とを有す
る被覆層２２によって被覆される。このようなサーマル
ヘッド１１は、プラテンローラ２４との間で感熱記録紙
２５を挟圧して感熱印画を行う。

【００１３】図３は、本実施例のサーマルヘッド１１を
製造する製造工程を説明する工程図である。工程ａ１で
は、前記金属製の支持体１２を洗浄する。工程ａ２で
は、洗浄された支持体１２をスパッタリング装置に投入
し、７×１０^-5ｔｏｒｒに減圧し、アルゴンＡｒガスを
導入し、５×１０^-3ｔｏｒｒとする。次に支持体１２側
が負極となる高周波電力を印加すると、ターゲットと支
持体１２との間でプラズマ放電が開始され、プラズマ放
電によって生成されたアルゴンイオンＡｒ⁺は支持体１
２表面に衝突する。これにより、支持体１２表面の不純
物層や酸化膜層を除去するエッチングが施される。この
ようなエッチングを電力密度２Ｗ／ｃｍ^２で３０分間行
った後、放電を終了させる。次に工程ａ３では、スパッ
タリング装置内を再び真空引きを行い、２×１０^−５ｔ
ｏｒｒになった時点で再びアルゴンガスを導入し、５×
１０^-3ｔｏｒｒとする。次にターゲット側が負極になる
ような高周波電力を印加し、酸化シリコンＳｉＯ₂から
成るターゲットをスパッタリングし、接着層１３を膜厚
ｔ１（例として１μｍ）成膜する。

【００１４】工程ａ４では、ポリイミドワニスをスピン
ナ装置によって塗布し乾燥する。これを２回繰り返し焼
成を行い、膜厚ｔ２（例として約２０μｍ）の樹脂層１
４を得る。次に工程ａ５では、支持体１２を再びスパッ
タリング装置内に格納し、酸化シリコンＳｉＯ₂ をター
ゲットとし、スパッタリングにより膜厚ｔ３（例として
４μｍ）まで成膜を行い、樹脂保護層１５を得る。工程
ａ６では、樹脂保護層１５上に再びスパッタリングによ
りＴａＳｉＯ₂ などから成る発熱抵抗体層１６を成膜
し、工程ａ７ではアルミニウムを成膜した後、共通電極
１７、個別電極１８および信号ライン２０をパタンニン
グする。工程ａ８では、たとえば五酸化タンタルＴａ₂
Ｏ₅を成膜して保護層１９を形成する。この後、前述し
たような駆動回路素子２１をフェースダウンボンディン
グ法により個別電極１８および信号ライン２０に接続し
た後、被覆層２２で駆動回路素子２１付近を被覆する。

【００１５】このように、製造されたサーマルヘッド１
１において支持体１２の主面をアルゴンガスイオンでエ
ッチングし、表面の不純物層や酸化物層を除去した後
に、酸化シリコンＳｉＯ₂ をスパッタリングしている。
このとき接着層１３の酸素と支持体１２の金属とが結合
し、両者の界面に酸化物層が形成され、これを介して接
着層１３は支持体１２に強固に付着する。すなわち、接
着層１３上に形成される樹脂層１４は接着層１３に強く
固着する。したがって、樹脂層１４は支持体１２に強固
に固着されることになる。

【００１６】これにより、樹脂層１４形成後の電極１
７，１８および信号ライン２０などをパタンニングする
際に必要なホトレジストをたとえば１３０℃の温度でポ
ストベークする際、従来発生していた剥離を解消するこ
とができた。これにより製造上の歩留まりが大幅に向上
し、低コストで高信頼性のサーマルヘッド１１を提供す
ることができる。

【００１７】また、蓄熱層として従来用いられていたホ
ウケイ酸ガラスでは、熱伝導率ｋ＝２.９×１０^-4cal／
mm℃秒であるのに対し、これよりも熱伝導率が格段に小
さくｋ＝０.７×１０^-4cal／mm℃秒であるポリイミド樹
脂を用いており、発熱素子２３の発熱駆動時には樹脂層
１４により蓄熱が行われて、比較的速やかに昇温するの
で熱応答性が良好である。また、通電遮断時には発生し
た熱は、樹脂層１４、接着層１３を介して金属である支
持体１２に速やかに放熱が行われるため、この点におい
ても熱応答性が良好である。すなわち、本実施例のサー
マルヘッド１１では、印画動作を格段に高速化すること
ができる。

【００１８】また本実施例では、前記接着層１３を用い
て支持体１２と樹脂層１４とを強固に固着した。これに
より、駆動回路素子２１を半田バンプを用いるフェース
ダウンボンディング法により接続する際に、半田バンプ
のリフロー温度が約２３０℃程度であり、このような温
度によっても樹脂層１４の支持体１２からの剥離が生じ
ないことが確認されている。これにより駆動回路素子２
１を半田リフローによるフェースダウンボンディングが
可能となり、製造工程が格段に簡略化される。

【００１９】また前記被覆層２２は、エポキシ樹脂の場
合には１５０℃程度に加熱して固化させ、シリコン樹脂
を用いる場合には、１３０℃〜１２０℃の温度で固化を
行う。このような温度環境下でも、上述したような樹脂
層１４の剥離が生じないためサーマルヘッド１１の信頼
性が格段に向上する。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明に従えば、金属製の
支持部材を準備し、その一主面に不活性ガスを用いてエ
ッチングを施し、上記主面上の不純物層や酸化膜層を除
去する。この後、上記主面上にＳｉＯ₂ を主成分とする
無機材料から成る接着層を成膜する。このとき、前記接
着層に含まれる酸素と支持体の金属等が結合し、酸化物
層を界面で形成するため接着層は支持体に強固に密着す
る。この接着層上に耐熱樹脂層を形成し、さらに発熱抵
抗体層と電極層とを形成する。

【００２１】これにより、前記耐熱樹脂層は金属製の支
持体に強固に固着され、両者の剥離が生じる事態が防止
され、製造上の歩留まりが大幅に改善される。またサー
マルヘッドとして従来用いられてるガラスグレーズ層に
代えて耐熱樹脂層を形成する。これにより、感熱印画時
には当該耐熱樹脂層によって蓄熱が行われるため、温度
の立上りが急峻になり、印加電力に対する温度上昇の程
度すなわち印字効率が改善される。一方、印画動作後は
金属製の支持体を介して速やかに放熱されるため高速印
字が可能となり、かつ印画品質が向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のサーマルヘッド１１の一部
分の断面図である。

【図２】サーマルヘッド１１の全体の断面図である。

【図３】本実施例の製造工程を説明する工程図である。

【図４】従来例のサーマルヘッド１の断面図である。

【符号の説明】

１１ サーマルヘッド １２ 支持体 １３ 接着層 １４ 樹脂層 ２１ 駆動回路素子 ２２ 被覆層 ２３ 発熱素子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製の支持部材上に耐熱性樹脂層を形
   成するとともに、該耐熱性樹脂層上に複数の発熱抵抗体
   層と電極層とを備えてなるサーマルヘッドにおいて、 前記支持部材と耐熱性樹脂層との間にＳｉＯ₂ 主成分と
   する無機材料から成る接着層を介装したことを特徴とす
   るサーマルヘッド。
2. 【請求項２】 金属製の支持部材の一主面に不活性ガス
   を用いてエッチングを施す工程と、 エッチング後の支持部材の耐熱性樹脂層が形成される面
   にＳｉＯ₂ を主成分とする無機材料から成る接着層を成
   膜する工程と、 接着層上に耐熱樹脂層を形成する工程と、 耐熱樹脂層上に発熱抵抗体層と電極層とを形成する工程
   とを含むことを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。