JPH07186420A - サーマルヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】各発熱抵抗体の発する熱を蓄熱層で均一に蓄積
し感熱紙等に濃淡むらのない鮮明な印字画像を形成する
ことが可能な高熱効率の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上に多数の中空部２ａを有す
る蓄熱層２を被着させるとともに、該蓄熱層２上に複数
個の発熱抵抗体及び一対の導電層を被着させて成るサー
マルヘッドであって、前記蓄熱層２は、電気絶縁性基板
１上に第１蓄熱材２１を被着させる工程と、前記第１蓄
熱材２１の表面に多数の孔２ａ’をエッチングにより形
成する工程と、前記多数の孔２ａ’を形成した第１蓄熱
材２１上に第２蓄熱材２２を厚膜手法により被着させ、
該第２蓄熱材２２で前記孔２ａ’の開口部を塞ぐ工程と
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に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
構に組み込まれるサーマルヘッドは、図４に示す如く、
アルミナセラミックス等から成る電気絶縁性基板１１上
に、多数の気泡１２ａを含むガラス製の蓄熱層１２を被
着させるとともに、該蓄熱層１２上に窒化タンタル等か
ら成る複数個の発熱抵抗体１３及びアルミニウム等から
成る一対の導電層１４を被着させた構造を有しており、
前記一対の導電層１４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】また前記蓄熱層１２に含まれる多数の気泡
１２ａは、蓄熱層１２における熱伝達速度を遅らすとと
もに蓄熱層１２の熱容量を小さくしてサーマルヘッドの
熱効率を高くなすためのものであり、かかる蓄熱層１２
は以下の工程によって形成される。

【０００４】（ａ）先ず、アルミナセラミックス等から
成る電気絶縁性基板１１上に蓄熱層１２となるガラスペ
ーストをスクリーン印刷によって塗布するとともに、該
塗布されるガラスペースト中にスクリーンのメッシュ間
に介在された空気を泡状にして混入させる。

【０００５】（ｂ）次に前記電気絶縁性基板１１上に塗
布したガラスペーストを、その中に混入された空気が外
部に放出されない所定の条件の下で焼成し、これによっ
て多数の気泡１２ａを含む蓄熱層１２が形成される。

【０００６】

【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の製造方法においては、多数の気泡
１２ａを有する蓄熱層１２が、ガラスペーストをスクリ
ーン印刷によって塗布するとともに該塗布されるガラス
ペースト中にスクリーンのメッシュ間に介在された空気
を泡状にして混入させ、これを所定の条件の下で焼成す
ることによって形成されているため、ガラスペースト中
に混入された空気同士が接触し合体すると、大きさの異
なる気泡１２ａが多数形成されることとなり、蓄熱層１
２内の気泡１２ａの大きさが不均一になる。また蓄熱層
１２をスクリーン印刷によって形成する場合、ガラスペ
ースト中に混入される空気量や空気の分布を制御するの
は極めて困難であるため、上述した気泡１２ａの大きさ
が不均一になることと相まって蓄熱層１２における蓄熱
特性が不均一になり、その結果、感熱紙等に印字画像の
濃淡むらが形成されるという欠点を有している。

【０００７】

【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、各発熱抵抗体の発する熱を蓄熱層で均
一に蓄積し感熱紙等に濃淡むらのない鮮明な印字画像を
形成することが可能な高熱効率のサーマルヘッドの製造
方法を提供することにある。

【０００８】

【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、電気絶縁性基板上に多数の中空部を有す
る蓄熱層を被着させるとともに、該蓄熱層上に複数個の
発熱抵抗体及び一対の導電層を被着させて成るサーマル
ヘッドであって、前記蓄熱層は、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。

【０００９】（ａ）電気絶縁性基板上に第１蓄熱材を被
着させる工程 （ｂ）前記第１蓄熱材の表面に多数の孔をエッチングに
より形成する工程 （ｃ）前記多数の孔を形成した第１蓄熱材上に第２蓄熱
材を厚膜手法により被着させ、該第２蓄熱材で前記孔の
開口部を塞ぐ工程

【００１０】

【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。

【００１１】図１（ａ）は本発明の製造方法の一実施例
により製作したサーマルヘッドの斜視図、図１（ｂ）は
図１（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、２ａは中空部、３は発熱抵抗体、４は
一対の導電層である。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】また前記電気絶縁性基板１上には、多数の
中空部２ａを有し、ガラス、ポリイミド樹脂等から成る
蓄熱層２が１５μｍ〜８０μｍの厚みに被着形成されて
いる。

【００１５】前記蓄熱層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し、該蓄熱層２中に形成さ
れる多数の中空部２ａは蓄熱層２における熱伝達速度を
遅らすとともに蓄熱層２の熱容量を小さくしてサーマル
ヘッドの熱効率を高くなす作用を為す。

【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の両端には一対の導電層４が接続
されている。

【００１７】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、一対の導電層４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。

【００１８】また前記発熱抵抗体３の両端に接続される
一対の導電層４はアルミニウム等の金属から成ってお
り、該一対の導電層４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。

【００１９】前記複数個の発熱抵抗体３、一対の導電層
４は、従来周知のスパッタリング法の薄膜手法及びフォ
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、一対の導電層４は０．
５μｍ乃至２．０μｍの厚み）に被着される。

【００２０】前記発熱抵抗体３及び一対の導電層４の上
面にはまた、窒化珪素、サイアロン等から成る保護層５
が被着されている。

【００２１】前記保護層５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。

【００２２】尚、前記保護層５はスパッタリング法等の
薄膜手法によって発熱抵抗体３等の上面に３μｍ〜８μ
ｍの厚みに被着される。

【００２３】かくして上述したサーマルヘッドは、一対
の導電層４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。

【００２４】次に上述したサーマルヘッドにおいて、蓄
熱層２を形成する方法について図２（ａ）〜（ｄ）を用
いて説明する。

【００２５】（１）先ず、図２（ａ）に示す如く、アル
ミナセラミックス製の電気絶縁性基板１上に蓄熱層２の
一部を構成する第１蓄熱材２１を被着させる。

【００２６】前記第１蓄熱材２１は、例えば、８００℃
の軟化点を有するガラスから成り、所定のガラス粉末に
適用な有機溶媒、有機溶剤を添加混合して得たガラスペ
ーストをスクリーン印刷によって電気絶縁性基板１上に
例えば、７０μｍの厚みに塗布するとともに、これを所
定の温度（約１０００℃の温度）で焼成することによっ
て被着される。

【００２７】（２）次に、図２（ｂ）及び（ｃ）に示す
如く、前記第１蓄熱材２１の表面に多数の孔２ａ’をエ
ッチングにより形成する。

【００２８】前記孔２ａ’は、第１蓄熱材２１上にフォ
トレジスト６を塗布するとともに、該フォトレジスト６
に所定パターン（例えば、径が１μｍ〜２μｍの円形パ
ターンを約１０％〜７０％の面積密度で分布させたパタ
ーン）で露光するとともに、これを現像液に浸漬してフ
ォトレジスト６の一部を除去し、しかる後、前記所定パ
ターンのフォトレジスト６が被着された電気絶縁性基板
１をフッ硝酸溶液から成るエッチング液に約１時間浸漬
することによって形成される。

【００２９】尚、前記フォトレジスト６の露光面積が、
第１蓄熱材２１の表面積の１０％以上であれば、蓄熱層
２の熱伝達速度を遅らすとともに蓄熱層２の熱容量を小
さくしてサーマルヘッドの熱効率を有効に上げることが
でき、また第１蓄熱材２１の表面積の７０％以下であれ
ば、蓄熱層２の機械的強度を長期にわたり確保すること
ができる。従ってフォトレジスト６の露光面積は、第１
蓄熱材２１の表面積の１０％〜７０％になしておくこと
が好ましい。

【００３０】また前記孔２ａ’は、第１蓄熱材２１の少
なくとも半分を越える深さまで形成されていれば、蓄熱
層２における蓄熱効果が得ることができる。

【００３１】（３）最後に、図２（ｄ）に示す如く、前
記多数の孔２ａ’が形成された第１蓄熱材２１上に蓄熱
層２の一部を構成する第２蓄熱材２２を厚膜手法により
被着させ、該第２蓄熱材２２によって前記孔２ａ’の開
口部を塞ぎ中空部２ａを形成する。

【００３２】前記第２蓄熱材２２は、第１蓄熱材２１よ
り低い軟化点（軟化点：５００℃）を有するガラスから
成り、所定のガラス粉末に適用な有機溶媒、有機溶剤を
添加混合して得たガラスペーストを前記第１蓄熱材２１
上にスクリーン印刷によって５μｍ〜２０μｍの厚みに
塗布するとともに、これを所定の温度（５５０℃〜７０
０℃の温度）で焼成することによって第１蓄熱材２１上
に被着され、これによって前記孔２ａ’の開口部は第２
蓄熱材２２で塞がれ、中空部２ａが形成されるととも
に、多数の中空部２ａを有する蓄熱層２が電気絶縁性基
板１上に被着されることとなる。

【００３３】前記多数の中空部２ａを有する蓄熱層２は
以上のような工程によって形成されるため、蓄熱層２の
中空部２ａとなる孔２ａ’をエッチングを採用し所定の
大きさ、所定の深さとなすことによって蓄熱層２に含ま
れる中空部２ａの空気量、中空部２ａの分布等を容易に
制御することができる。これによって蓄熱層２における
蓄熱特性が均一で感熱紙等に濃淡むらの無い鮮明な印字
画像を形成することが可能な高熱効率のサーマルヘッド
を得ることができる。

【００３４】また前記蓄熱層２を形成するにあたり、第
２蓄熱材２２を第１蓄熱材２１上に塗布した後、これを
真空状態、若しくは数十Ｔｏｒｒ以下の減圧状態に設定
された真空装置の中に入れ中空部２ａ内を大気より低い
圧力になしておけば、サーマルヘッドの発熱抵抗体３を
ジュール発熱させて印字を行う際、中空部２ａ内の気体
が熱膨張し蓄熱層２を破壊するのが有効に防止される。
従って前記第２蓄熱材２２を第１蓄熱材２１上に塗布し
た後、これを真空状態、若しくは数十Ｔｏｒｒ以下の減
圧状態に設定された真空装置の中に入れ中空部２ａ内を
大気より低い圧力になしておくことが好ましい。

【００３５】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、例えば上記実施例では、
蓄熱層２を構成する第１蓄熱材２１と第２蓄熱材２２を
軟化点の異なるガラスにより形成したが、これに代え
て、蓄熱層を構成する第１蓄熱材を感光性ポリイミド樹
脂で、また第２蓄熱材を通常のポリイミド樹脂で形成し
ても良い。この場合、蓄熱層における熱伝達速度がガラ
スに比し遅くなってサーマルヘッドの熱効率がより高い
ものとなることに加え、第１蓄熱材を直接、所定パター
ンで露光するとともにこれを現像液に浸漬するだけで、
中空部となる孔を形成することができるようになり、第
１蓄熱材上にフォトレジスト等の感光性材料を別途塗布
する工程が不要となる。従って、蓄熱層２の一部を形成
する第１蓄熱材２１を感光性ポリイミド樹脂で、第２蓄
熱材２２を通常のポリイミド樹脂で形成することが好ま
しい。

【００３６】また上記実施例においては、中空部２ａを
蓄熱層２の全体にわたり均一に形成したが、これに代え
て、中空部２ａを、図３に示す如く、蓄熱層２の発熱領
域Ｒにのみ形成しても良い。この場合、蓄熱層２の放熱
特性が良好となるため、サーマルヘッドを高速印字に適
したものとなすことができる。従って、多数の中空部２
ａは、蓄熱層２の発熱領域Ｒにのみ形成することが好ま
しい。

【００３７】

【発明の効果】本発明のサーマルヘッドの製造方法によ
れば、蓄熱層の中空部となる孔をエッチングを採用し所
定の大きさ、所定の深さとなすことによって蓄熱層に含
まれる中空部の空気量、中空部の分布等を容易に制御す
ることができる。これによって蓄熱層における蓄熱特性
が均一で感熱紙等に濃淡むらの無い鮮明な印字画像を形
成することが可能な高熱効率のサーマルヘッドを得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の製造方法の一実施例により製
作したサーマルヘッドの斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−
Ｘ線断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は蓄熱層２の被着工程を示す断
面図である。

【図３】本発明の製造方法の他の実施例により製作した
サーマルヘッドの断面図である。

【図４】（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 ２ａ・・・中空部 ２ａ’・・・孔 ２１・・・第１蓄熱材 ２２・・・第２蓄熱材 ３・・・発熱抵抗体 ４・・・一対の導電層 ５・・・保護層 ６・・・フォトレジスト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気絶縁性基板上に多数の中空部を有する
   蓄熱層を被着させるとともに、該蓄熱層上に複数個の発
   熱抵抗体及び一対の導電層を被着させて成るサーマルヘ
   ッドであって、 前記蓄熱層は、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）電気絶縁性基板上に第１蓄熱材を被着させる工程 （ｂ）前記第１蓄熱材の表面に多数の孔をエッチングに
   より形成する工程 （ｃ）前記多数の孔を形成した第１蓄熱材上に第２蓄熱
   材を厚膜手法により被着させ、該第２蓄熱材で前記孔の
   開口部を塞ぐ工程