JPH0966619A - サーマルヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】サーマルヘッドの表面に繰り返し外力が印加さ
れると、保護膜が一対の電極の表面から剥離してしま
う。 【解決手段】絶縁基板１の上面に、発熱抵抗体３と、ア
ルミニウムもしくはアルミニウム合金から成る電極４と
を薄膜手法によって順次被着させる工程と、前記発熱抵
抗体３及び電極４上にガラスペースト６’を塗布し、し
かる後、前記電極４及びガラスペースト６’を３５０℃
〜５５０℃の温度で加熱して発熱抵抗体３及び電極４上
にガラス製の保護膜６を形成するとともに、前記電極表
面に該電極のアルミニウムもしくはアルミニウム合金を
微結晶成長させることによって中心線平均粗さＲａが９
０乃至２３０Åとなるような複数個の突起４ａを形成す
る工程とによってサーマルヘッドを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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４に示す如
く、アルミナセラミックス製の絶縁基板１１上に、高融
点ガラスから成る蓄熱層１２を介して、発熱抵抗体１３
と一対の電極１４とを順次被着させるとともに、これら
発熱抵抗体１３及び電極１４を保護膜１５で被覆した構
造を有しており、前記一対の電極１４間に印字信号に基
づい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記録
媒体に伝導させ、感熱記録媒体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、前記発熱抵抗体１３の材料としては窒
化タンタル、酸化ルテニウム等の電気抵抗材料が、また
電極１４の材料としては安価で加工が容易なアルミニウ
ムが、また保護膜１５の材料としては耐摩耗性に優れた
窒化珪素、窒化炭素等が用いられており、これらはスパ
ッタリング法など従来周知の薄膜手法を採用することに
よって所定パターン、所定厚みに形成される。

【０００４】

【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においては、電極１４を形成するア
ルミニウムと保護膜１５を形成する窒化珪素等とのなじ
みが悪いことから、印字に際して感熱記録媒体をサーマ
ルヘッドの表面に繰り返し摺接させると、該摺接による
応力が保護膜１５に印加され、これによって保護膜１５
が一対の電極１４から剥離するとともに、サーマルヘッ
ドとして使用することが不可となる欠点を有していた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のサーマルヘッド
の製造方法は上記欠点に鑑み案出されたもので、絶縁基
板の上面に、発熱抵抗体と、アルミニウムもしくはアル
ミニウム合金から成る電極とを薄膜手法によって順次被
着させる工程と、前記発熱抵抗体及び電極上にガラスペ
ーストを塗布し、しかる後、前記電極及びガラスペース
トを３５０℃〜５５０℃の温度で加熱して発熱抵抗体及
び電極上にガラス製の保護膜を形成するとともに、前記
電極表面に該電極のアルミニウムもしくはアルミニウム
合金を微結晶成長させることによって中心線平均粗さＲ
ａが９０乃至２３０Åとなるような複数個の突起を形成
する工程とを含むことを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の製造方法を添付図
面に基づいて詳細に説明する。

【０００７】図１は本発明の製法によって製作したサー
マルヘッドの断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図であ
り、１は絶縁基板、３は発熱抵抗体、４は一対の電極、
６は保護膜である。

【０００８】前記絶縁基板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。

【０００９】また前記絶縁基板１の上面には、後述する
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ために高
軟化点ガラス（軟化点：１０００℃〜１２００℃）から
成る蓄熱層２が１５μｍ〜６０μｍの厚みに被着形成さ
れている。

【００１０】また前記蓄熱層２の上面には、複数個の発
熱抵抗体３と一対の電極４とが順次被着されている。

【００１１】前記発熱抵抗体３は例えば窒化タンタルや
酸化ルテニウム等から成っており、それ自体が所定の電
気抵抗率を有しているため、一対の電極４を介して外部
電源からの電力が印加されるとジュール発熱を起こし、
感熱記録媒体に印字画像を形成するのに必要な所定温
度、例えば１５０℃〜３００℃の温度に発熱する。

【００１２】また前記発熱抵抗体３上に被着されている
一対の電極４は、安価でパターニング等の加工が容易な
アルミニウムもしくはアルミニウム合金から成ってお
り、前記発熱抵抗体３にジュール発熱を起こさせるため
の所定の電力を印加する作用を為す。

【００１３】前記一対の電極４はまた、その表面に該電
極４と同質で、且つ、所定の高さＴを有した複数の突起
４ａを有しており、これによって電極４の表面は中心線
平均粗さＲａが９０Å〜２３０Åの粗面と成っている。

【００１４】また更に前記発熱抵抗体３及び一対の電極
４の上には、一対の電極４間の発熱抵抗体３上に拡散防
止層５が介在されるようにして保護膜６が被着されてい
る。前記保護膜６は大気中に含まれる水分等の接触によ
る酸化腐食や感熱記録媒体の摺接による摩耗から発熱抵
抗体３及び一対の電極４を保護するためのものであり、
厚み４μｍ〜１０μｍの低軟化点ガラス（例えば、酸化
鉛の含有率を６０〜９０％とした軟化点３５０〜５５０
℃のガラス）から成っている。

【００１５】また前記拡散防止層５は印字に際して、保
護膜６中に含まれる酸素が発熱抵抗体３中に拡散するの
を遮断して発熱抵抗体３の電気抵抗値を長期にわたり一
定に保つためのものであり、厚み１０００〜３０００Å
のサイアロン等により形成される。

【００１６】かくして上述したサーマルヘッドは、一対
の電極４間に印字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記録媒体に伝導させ、感熱記録媒
体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。

【００１７】次に上述したサーマルヘッドの製造方法に
ついて図３を用いて説明する。

【００１８】（１）先ず、図３（ａ）に示す如く、蓄熱
層２が被着された絶縁基板１の上面に、発熱抵抗体３、
アルミニウムもしくはアルミニウム合金から成る一対の
電極４を薄膜手法によって順次被着させるとともに、前
記一対の電極４間の発熱抵抗体３をサイアロン等から成
る拡散防止層５で被覆する。

【００１９】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
ガラスペーストを絶縁基板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℃〜１２００℃の高
温で焼成し、有機成分（有機溶剤、有機樹脂）を除去す
ることによって絶縁基板１の上面に被着形成される。

【００２０】また発熱抵抗体３、一対の電極４及び拡散
防止層５は、スパッタリング法及びフォトリソグラフィ
ー技術など、従来周知の薄膜手法を採用することによっ
て蓄熱層２を有する絶縁基板１上に所定パターン、所定
厚み（発熱抵抗体３は０．０１μｍ〜０．５μｍの厚
み、一対の電極４は０．５μｍ〜２．０μｍの厚み、拡
散防止層５は１０００〜３０００Åの厚み）に被着され
る。尚、このとき、電極４の表面は中心線平均粗さＲａ
が７０Å以下の平滑面となっている。

【００２１】（２）次に図３（ｂ）に示す如く、発熱抵
抗体３及び一対の電極４上にガラスペースト６’を塗布
し、しかる後、図３（ｃ）に示す如く、前記電極４及び
ガラスペースト６’を３５０℃〜５５０℃の温度で加熱
する。

【００２２】前記ガラスペースト６’としては、例えば
酸化鉛を６０〜９０％含有する低軟化点ガラス（軟化
点：３５０〜５５０℃）の粉末に適当な有機溶剤、有機
樹脂を添加混合して得たものが用いられ、これをスクリ
ーン印刷等の厚膜手法によって発熱抵抗体３及び電極４
が形成されている絶縁基板１の所定領域に４μｍ〜１０
μｍの厚みをもって印刷塗布し、しかる後、このガラス
ペースト６’を３５０℃〜５５０℃の温度で約１時間、
加熱することによって発熱抵抗体３及び一対の電極４上
にガラス製の保護膜６が形成され、図１、図２に示す製
品としてのサーマルヘッドが完成する。

【００２３】このような工程を経て製作されるサーマル
ヘッドは、前記ガラスペースト６’及び電極４を３５０
℃〜５５０℃の温度で加熱することにより、電極表面の
アルミニウム等が微結晶成長を起こし、電極４の表面に
該表面の中心線平均粗さＲａが９０〜２３０Åとなるよ
うな複数個の突起４ａを形成することから、保護膜６は
これらの突起４ａによって電極４に対し強固に接合され
るようになり、印字に際して感熱記録媒体をサーマルヘ
ッドの表面に繰り返し摺接させても、保護膜６が電極４
から容易に剥離してしまうことはなくなる。これにより
サーマルヘッドを長期にわたって良好な状態で使用する
ことが可能となる。

【００２４】尚、ガラスペースト６’及び電極４を加熱
する際の温度が３５０℃に達しないと、電極表面のアル
ミニウム等がほとんど微結晶成長を起こさず、また５５
０℃を越えてしまうと、電極４を形成するアルミニウム
等が大きく変成し、発熱抵抗体３へのマイグレーション
がはじまってしまう。従ってガラスペースト６’及び電
極４を加熱する際の温度は３５０℃〜５５０℃の範囲に
特定される。

【００２５】また前記電極４の表面粗さが中心線平均粗
さＲａで９０Åよりも小さいと、保護膜６の電極４に対
する被着強度を大となすことができず、過大な印字圧力
を加えた場合などに保護膜６が電極４等から剥離してし
まう危険性があり、また電極４の表面粗さが中心線平均
粗さＲａで２３０Åよりも大きいと、保護膜６の表面に
突起４ａの形状に応じた凸部が形成されてしまい、印字
に際して感熱記録媒体を保護膜６に対し良好に密着させ
て発熱抵抗体３からの熱を感熱記録媒体に効率良く伝達
させることができなくなる。従って電極４の表面粗さは
中心線平均粗さＲａで９０〜２３０Åの範囲に特定され
る。

【００２６】尚、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
マルヘッドの保護膜６上に、更に窒化珪素等から成る耐
摩耗層（不図示）を形成しても良い。この場合、耐摩耗
層を保護層６に対し強固に被着させておくには、保護層
６の表面を、中心線平均粗さＲａで600 Å〜2500Åに予
め加工しておけば良い。この中心線平均粗さＲａが600
Åより小さくなると、耐摩耗層を強固に被着させておく
のに充分な強度が得られず、また中心線平均粗さＲａが
2500Åを越えてしまうと、その上に被着される耐摩耗層
の表面が粗面となり、印字に際して感熱記録媒体を良好
に密着させることができなくなる恐れがある。従って保
護膜６上に窒化珪素等から成る耐摩耗層を形成する場
合、保護層６の表面を、中心線平均粗さＲａで600 Å〜
2500Åに予め加工しておくことが好ましい。また前述の
ように保護層６の表面を中心線平均粗さＲａで600 Å〜
2500Åの範囲となすには、保護膜６を形成する際、保護
膜６となるガラスの加熱温度を、ガラスの軟化温度と該
温度から４０℃高い温度との間に設定すれば良い。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、電極の表面に形成され
る複数個の突起によって保護膜を電極等に極めて強固に
接合させることができ、これにより、印字に際して感熱
記録媒体をサーマルヘッドの表面に繰り返し摺接させて
も、保護膜が電極から容易に剥離してしまうことはな
く、サーマルヘッドを長期にわたり良好に機能させるこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサーマルヘッドを示す平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。る。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の製造方法の各工程を
説明するための図である。

【図４】従来のサーマルヘッドの断面図である。

【符号の説明】

１・・・絶縁基板 ２・・・蓄熱層 ３・・・発熱抵抗体 ４・・・一対の電極 ５・・・拡散防止層 ６・・・保護膜 ６ａ・・ガラスペースト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁基板の上面に、発熱抵抗体と、アルミ
   ニウムもしくはアルミニウム合金から成る電極とを薄膜
   手法によって順次被着させる工程と、 前記発熱抵抗体及び電極上にガラスペーストを塗布し、
   しかる後、前記電極及びガラスペーストを３５０℃〜５
   ５０℃の温度で加熱して発熱抵抗体及び電極上にガラス
   製の保護膜を形成するとともに、前記電極表面に該電極
   のアルミニウムもしくはアルミニウム合金を微結晶成長
   させることによって電極表面の中心線平均粗さＲａが９
   ０乃至２３０Åとなるような複数個の突起を形成する工
   程とを含むサーマルヘッドの製造方法。