JPH07125277A - サーマルヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】サーマルヘッドを短時間で製作するとともに、
共通電極における電圧降下を有効に防止することが可能
なサーマルヘッドの製造方法を提供する。 【構成】電気絶縁性基板１の上面に、蓄熱層２と、複数
個の発熱抵抗体３と、該各発熱抵抗体３に接続される個
別電極４及び共通電極５と、該共通電極５上に被着され
る補強電極と、前記発熱抵抗体３及び補強電極を被覆す
る保護膜とが被着されて成るサーマルヘッドであって、
前記補強電極及び保護膜が、共通電極５上に補強電極と
なる導電材料６ａを厚膜手法により取着する工程と、前
記導電材料６ａ及び発熱抵抗体３上に、前記導電材料６
ａより低い軟化点を有する保護膜となるガラス材料７ａ
を厚膜手法により取着する工程と、前記導電材料６ａ及
びガラス材料７ａを導電材料６ａの軟化点より低くガラ
ス材料７ａの軟化点より高い温度で同時に焼成する工程
により形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はワードプロセッサやファ
クシミリ等のプリンタ機構として組み込まれるサーマル
ヘッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワードプロセッサ等のプリンタ機
構として組み込まれるサーマルヘッドは、図３（ａ）及
び（ｂ）に示す如く、アルミナセラミックス製の電気絶
縁性基板１１上に、厚さ約１５〜６０μｍの高融点ガラ
スから成る蓄熱層１２と銀等から成る補強電極１６とを
夫々被着させるとともに、前記蓄熱層１２上に窒化タン
タル等から成る複数個の発熱抵抗体１３と該各発熱抵抗
体１３の両端に接続される個別電極１４及び共通電極１
５を該共通電極１５が前記補強電極１６と接続されるよ
うにして被着させ、更に前記発熱抵抗体１３、個別電極
１４及び共通電極１５をガラスから成る保護膜１７で覆
った構造を有しており、外部電気信号に対応させて個別
電極１４と共通電極１５との間に所定の電力を印加し、
発熱抵抗体１３を選択的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。

【０００３】尚、前記共通電極１５に接続される補強電
極１６は、共通電極１５に大きな電流を流した際、共通
電極１５で大きな電圧降下が発生するのを有効に防止す
るためのものであり、厚さ１５μｍ〜３２μｍの銀等か
ら成る導電材料によって形成されている。

【０００４】また前記保護膜１７は発熱抵抗体１３や共
通電極１５等を大気中の水分等の接触による酸化腐食や
感熱紙等の摺接による摩耗から保護するためのものであ
り、厚さ約１５〜６０μｍの高融点ガラス等によって形
成されている。

【０００５】更にこの従来のサーマルヘッドは、通常、
以下の方法によって製作される。

【０００６】（ａ）まず、アルミナセラミックス製の電
気絶縁性基板１１を準備し、該電気絶縁性基板１１の上
面に、高融点ガラス等から成るガラス材料をスクリーン
印刷等の厚膜手法により取着させるとともにこれを約１
０００℃〜１２００℃の温度で焼成することによって蓄
熱層１２を被着させる。

【０００７】（ｂ）次に、前記電気絶縁性基板１１の蓄
熱層１２が被着された面と同一面に、銀等から成る導電
材料をスクリーン印刷等の厚膜手法により取着させると
ともにこれを６００℃〜８００℃の温度で焼成すること
によって補強電極１６を被着させる。

【０００８】（ｃ）次に、前記蓄熱層１２と補強電極１
６の上面に、窒化タンタル及びアルミニウムをスパッタ
リング法等の薄膜形成技術によって順次被着させ、更に
該被着させた窒化タンタル及びアルミニウムをフォトリ
ソグラフィー技術によって所定パターンに加工し、発熱
抵抗体１３と個別電極１４及び共通電極１５とを形成す
る。

【０００９】（ｄ）最後に、前記発熱抵抗体１３と個別
電極１４及び共通電極１５の上面に、高融点ガラス等か
ら成るガラス材料をスクリーン印刷等の厚膜手法により
取着させるとともにこれを約１０００℃〜１２００℃の
温度で焼成することによって保護膜１７を被着させ、こ
れによってサーマルヘッドが完成する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のサーマルヘッドは、前記蓄熱層１２、補強電極１６
及び保護膜１７が、一般にスクリーン印刷等の厚膜手法
を採用し、ガラス材料、導電材料を電気絶縁性基板１１
上の所定位置に取着させるとともにこれらをそれぞれ所
定の温度で焼成することによって形成されているため、
サーマルヘッドを製作するのに少なくとも３度の焼成を
繰り返す必要があり、サーマルヘッドの製作に長時間を
要する欠点を有していた。

【００１１】また上記欠点を解消するために、電気絶縁
性基板１１の同一上面に直接被着される蓄熱層１２と補
強電極１６とを同時焼成によって形成し、焼成の数を少
なくすることが考えられる。

【００１２】しかしながら、蓄熱層１２と補強電極１６
とを同時焼成によって形成するには、前記蓄熱層１２と
なるガラス材料及び補強電極１６となる導電材料に熱を
印加し、この両者を空気中に露出させた状態で前記導電
材料の軟化点より高い高融点ガラスの焼成温度（約１０
００℃〜１２００℃）で焼成する必要があり、このた
め、前記導電材料は空気と接する表面が前記焼成時の熱
の印加によって激しく酸化され補強電極１６の表面に厚
みの厚い酸化膜が形成されて補強電極１６の電気抵抗値
が大きくなるとともに該酸化膜によって共通電極１５と
補強電極１６との界面抵抗が大きくなり、その結果、補
強電極１６で共通電極１５の電圧降下を有効に防止する
ことが不可となる欠点が誘発される。

【００１３】

【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は、焼成の回数を少なくしてサーマルヘッ
ドを短時間で製作するとともに、補強電極で共通電極に
おける電圧降下を有効に防止することが可能なサーマル
ヘッドの製造方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるサーマル
ヘッドの製造方法は、電気絶縁性基板の上面に、蓄熱層
と、該蓄熱層上に配列される複数個の発熱抵抗体と、該
各発熱抵抗体の両端に接続される個別電極及び共通電極
と、該共通電極上に被着される補強電極と、前記発熱抵
抗体及び補強電極を被覆する保護膜とが被着されて成る
サーマルヘッドであって、前記補強電極及び保護膜が下
記（ａ）乃至（ｃ）の工程により形成されることを特徴
とする。

【００１５】（ａ）共通電極上に、補強電極となる導電
材料を厚膜手法により取着する工程と、（ｂ）前記共通
電極上に取着された導電材料及び発熱抵抗体上に、前記
導電材料より低い軟化点を有する保護膜となるガラス材
料を厚膜手法により取着する工程と、（ｃ）前記導電材
料及びガラス材料を、導電材料の軟化点より低く、ガラ
ス材料の軟化点より高い温度で同時に焼成する工程。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。

【００１７】図１（ａ）は本発明の製造方法によって製
作したサーマルヘッドを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の
Ｘ−Ｘ線断面図であり、１は電気絶縁性基板、２は蓄熱
層、３は発熱抵抗体、４は個別電極、５は共通電極、６
は補強電極、７は保護膜である。

【００１８】前記電気絶縁性基板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、その上面で発熱抵抗
体３等を支持する作用を為す。

【００１９】前記電気絶縁性基板１は、アルミナ、シリ
カ、マグネシア等のセラミックス原料粉末に適当な有機
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やカレンダーロール法等
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、前記セラミックグリーンシートを所定
形状に打ち抜き加工するとともに高温で焼成することに
よって製作される。

【００２０】また前記電気絶縁性基板１の上面には、高
融点ガラス（例えば、酸化鉛を含有しないガラス）から
成る蓄熱層２が１５μｍ〜６０μｍの厚みに被着形成さ
れており、該蓄熱層２は発熱抵抗体３の発する熱を適当
な温度となるように蓄積し、サーマルヘッドの熱応答特
性を良好に保つ作用を為す。

【００２１】前記蓄熱層２は、高融点ガラスから成るガ
ラス材料に適当な有機溶剤、有機樹脂を添加混合して得
たガラスペーストを電気絶縁性基板１の上面にスクリー
ン印刷等によって１５μｍ〜６０μｍの厚みに印刷塗布
し、次に前記ガラスペースト中に含まれる有機溶剤の一
部を蒸発させ、しかる後、これを約１０００℃〜１２０
０℃の高温で焼成し、有機成分（有機溶剤、有機樹脂）
を除去することによって電気絶縁性基板１の上面に被着
形成される。

【００２２】また前記蓄熱層２の上面には、窒化タンタ
ル等から成る複数個の発熱抵抗体３が被着配列されてお
り、該各発熱抵抗体３の一端には個別電極４が個別に接
続され、各発熱抵抗体３の他端には共通電極５が共通に
接続されている。

【００２３】前記発熱抵抗体３は例えば窒化タンタル等
から成っており、それ自体が所定の電気抵抗率を有して
いるため、個別電極４及び共通電極５を介して電力が印
加されるとジュール発熱を起こし、印字画像を形成する
のに必要な所定の温度、例えば２００℃乃至３５０℃の
温度に発熱する。

【００２４】また前記発熱抵抗体３の両端に接続される
個別電極４及び共通電極５はアルミニウム等の金属から
成っており、該個別電極４及び共通電極５は発熱抵抗体
３にジュール発熱を起こさせるために必要な所定の電力
を印加する作用を為す。

【００２５】前記複数個の発熱抵抗体３、個別電極４及
び共通電極５は、従来周知のスパッタリング法及びフォ
トリソグラフィー技術を採用することによって蓄熱層２
の上面に所定パターン、所定厚み（発熱抵抗体３は０．
０１μｍ乃至０．５μｍの厚み、個別電極４及び共通電
極５は０．５μｍ乃至２．０μｍの厚み）に被着され
る。

【００２６】前記共通電極５の上面にはまた、金、銀、
銅等の金属とガラスとを含む導電材料より成る補強電極
６が１５μｍ〜３２μｍの厚みに被着されており、該補
強電極６は前記共通電極５に電気的に接続されることに
よって、共通電極５に大電流が流れる際、共通電極５に
おける電圧降下を有効に防止する作用を為す。

【００２７】また前記共通電極５に接続される補強電極
６及び複数個の発熱抵抗体３の上面には、前記補強電極
６を形成する導電材料より低い軟化点を有するガラス材
料、例えば前記導電材料が銀とガラスとから成り軟化点
が約６００℃である場合、約４９０℃の軟化点を有する
低融点ガラス（酸化鉛の含有率を６０％としたガラス）
等から成る保護膜７が１５μｍ〜６０μｍの厚みに被着
されている。

【００２８】前記保護膜７は大気中に含まれる水分等の
接触による酸化腐食や感熱紙等の摺接による摩耗から発
熱抵抗体３等を保護する作用を為す。

【００２９】かくして上述したサーマルヘッドは、個別
電極４と共通電極５との間に外部電気信号に対応させて
所定の電力を印加し、発熱抵抗体３を選択的にジュール
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。

【００３０】次に上述したサーマルヘッドにおいて、補
強電極６と保護膜７とを形成する方法について図２を用
いて説明する。

【００３１】先ず、図２（ａ）に示す如く、上面に、蓄
熱層２、発熱抵抗体３、個別電極４及び共通電極５が被
着された電気絶縁性基板１を準備する。

【００３２】次に、図２（ｂ）に示す如く、前記電気絶
縁性基板１の共通電極５上に補強電極６となる導電材料
６ａを取着させる。

【００３３】前記導電材料６ａは金、銀、銅等の金属及
びガラスから成っており、該銀粉末及びガラスフリット
に適当な有機溶剤、有機樹脂を添加混合して得た導電性
ペーストを厚膜手法である従来周知のスクリーン印刷等
によって共通電極５上面の所定領域に例えば１５μｍ〜
３２μｍの厚みに印刷塗布し、しかる後、前記導電性ペ
ースト中に含まれる有機溶剤の一部を蒸発させることに
よって共通電極５上に取着される。尚、前記導電材料６
ａに含有させる金属に銀を使用する場合、導電材料６ａ
の軟化点は約６００℃となる。

【００３４】次に、図２（ｃ）に示す如く、前記共通電
極５上に取着された導電材料６ａ及び複数個の発熱抵抗
体３上に、前記導電材料６ａより低い軟化点を有する保
護膜７となるガラス材料７ａを取着させる。

【００３５】前記ガラス材料７ａは、例えば酸化鉛を５
〜６０％含有する低融点ガラスから成っており、該低融
点ガラス粉末に適当な有機溶剤、有機樹脂を添加混合し
て得たガラスペーストを厚膜手法であるスクリーン印刷
等によって導電材料６ａ及び複数個の発熱抵抗体３の上
面に１５μｍ〜６０μｍの厚みに印刷塗布し、しかる
後、前記ガラスペースト中に含まれる有機溶剤の一部を
蒸発させることによって導電材料６ａ及び発熱抵抗体３
の上面に取着される。

【００３６】そして最後に、前記導電材料６ａ及びガラ
ス材料７ａを、導電材料６ａの軟化点より低く、ガラス
材料７ａの軟化点より高い温度、例えば導電材料６ａの
軟化点が約６００℃、ガラス材料７ａの軟化点が約４９
０℃である場合には、４８０℃〜５８０℃の温度で同時
に焼成し、導電材料６ａを補強電極６に、ガラス材料７
ａを保護膜７とすれば、図１に示す製品としてのサーマ
ルヘッドが完成する。

【００３７】この場合、補強電極６及び保護膜７は同時
焼成によって形成されるため、焼成の数を１回少なくす
ることができ、これによってサーマルヘッドの製造工程
を簡略化するとともにサーマルヘッドを短時間で製作す
ることが可能になる。

【００３８】また前記補強電極６となる導電材料６ａ
は、その上面がガラス材料７ａの取着によって空気と接
しない状態となっていること及び焼成温度が導電材料６
ａの軟化点より低い温度であることから、補強電極６の
表面は焼成時の熱によって激しく酸化されることはな
く、その結果、補強電極６の電気抵抗を小さく抑え、か
つ補強電極６と共通電極５との間の界面抵抗を小さくし
て補強電極６で共通電極５における電圧降下を有効に防
止することが可能となる。

【００３９】更に前記補強電極６は、その表面に保護膜
７との馴染みを悪くするような酸化膜の形成が殆どない
ため、補強電極６の表面に保護膜７を強固に被着させる
ことができ、サーマルヘッドを作動させた際に保護膜７
に感熱紙等の摺接による大きな外力が作用しても、該外
力によって保護膜７が補強電極６から外れることもな
い。

【００４０】尚、前記導電材料６ａとガラス材料７ａを
同時焼成して補強電極６と保護膜７を形成する際、導電
材料６ａ中に残存する有機溶剤等が気化し、これがガラ
ス材料７ａ内に入り込んで保護膜７にピンホール等を形
成しようとしても、前記ガラス材料６ａはその軟化点よ
り高い温度で焼成され、焼成中は常に軟化しているた
め、気体はそのまま軟化しているガラス材料７ａを通過
して大気中に排出され、保護膜７にピンホール等が形成
されることはない。

【００４１】また本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の変更、改良等が可能であり、例えば図１に示したサー
マルヘッドについて、発熱抵抗体３と保護膜７との間に
サイアロン等から成る拡散防止層６を例えば０．２μｍ
の厚みに介在させておけば、印字時、保護膜７中に含ま
れる酸素が発熱抵抗体３中に拡散するのを拡散防止層６
で有効に遮断し、発熱抵抗体３の電気抵抗値を長期にわ
たり一定に保ことができる極めて高信頼性のサーマルヘ
ッドを得ることができる。従って、発熱抵抗体３と保護
膜７との間にサイアロン等から成る拡散防止層６を介在
させておくことが好ましい。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、補強電極及び保護膜は
同時焼成によって形成されるため、焼成の数を１回少な
くすることができ、これによってサーマルヘッドの製造
工程を簡略化するとともにサーマルヘッドを短時間で製
作することが可能になる。

【００４３】また本発明によれば、補強電極となる導電
材料は、その上面がガラス材料の取着によって空気と接
しない状態となっていること及び焼成温度が導電材料の
軟化点より低い温度であることから、補強電極の表面は
焼成時の熱によって激しく酸化されることはなく、その
結果、補強電極の電気抵抗を小さく抑え、かつ補強電極
と共通電極との間の界面抵抗を小さくして補強電極で共
通電極における電圧降下を有効に防止することが可能と
なる。

【００４４】更に本発明によれば、補強電極は、その表
面に保護膜との馴染みを悪くするような酸化膜の形成が
殆どないため、補強電極の表面に保護膜を強固に被着さ
せることができ、サーマルヘッドを作動させた際に保護
膜に感熱紙等の摺接による大きな外力が作用しても、該
外力によって保護膜が補強電極から外れることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の製造方法によって製作したサ
ーマルヘッドを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線
断面図である。

【図２】（ａ）乃至（ｃ）は本発明の製造方法を説明す
るための各工程毎の断面図である。

【図３】（ａ）は従来のサーマルヘッドの斜視図、
（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。

【符号の説明】

１・・・電気絶縁性基板 ２・・・蓄熱層 ３・・・発熱抵抗体 ４・・・個別電極 ５・・・共通電極 ６・・・補強電極 ６ａ・・導電材料 ７・・・保護膜 ７ａ・・ガラス材料

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気絶縁性基板の上面に、蓄熱層と、該蓄
   熱層上に配列される複数個の発熱抵抗体と、該各発熱抵
   抗体の両端に接続される個別電極及び共通電極と、該共
   通電極上に被着される補強電極と、前記発熱抵抗体及び
   補強電極を被覆する保護膜とが被着されて成るサーマル
   ヘッドであって、 前記補強電極及び保護膜が下記（ａ）乃至（ｃ）の工程
   により形成されることを特徴とするサーマルヘッドの製
   造方法。 （ａ）共通電極上に、補強電極となる導電材料を厚膜手
   法により取着する工程と、（ｂ）前記共通電極上に取着
   された導電材料及び発熱抵抗体上に、前記導電材料より
   低い軟化点を有する保護膜となるガラス材料を厚膜手法
   により取着する工程と、（ｃ）前記導電材料及びガラス
   材料を、導電材料の軟化点より低く、ガラス材料の軟化
   点より高い温度で同時に焼成する工程。