JPS5970590A - 積層セラミックサ−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】 本発明はセラミックサーマルヘッドに関し、特に絶縁体
材料、発熱体材料、導電体材料を一体化して焼結したセ
ラミツ外サーマルヘッドの製造方法に関する。

従来、感熱記録用のサーマルヘッドは厚膜法、薄膜法あ
るいは薄膜、厚膜混合法などによって、セラミック基板
上に形成し、実用化されている。

従来使用されているサーマルヘッドは厚膜型、薄膜型そ
れぞれに長所欠点を有していた。すなわち厚膜型の場合
には、大きな寸法のものが比較的安価番こできるが、電
極、発熱体を厚膜印刷法で行うため、解像度番こ制限が
あり、８ドツト／ｍ１ｍが限界であった。ざらに厚膜法
によって解飲度を上げようとすると、配線パターンを微
細化する必要があるため、導体として金を使用しなけれ
ばならず、コストが非常に高くなる欠点ももっていた。

さらに多層配線を高密度に行うため、歩留が悪くコスト
上昇の原因になっていた。

さらに厚膜型では、発熱体の抵抗バラツキが印刷の厚み
コントロールが困難なため大きくなり、抵抗のバラ、キ
として非常に良いものでも±２ｉ程度あり、ヘッドとし
て使用した時の記録品質にも問題があった。

また薄膜法によるサーマルヘッドは、微細なパターン形
成ができるため、解像度は良くすることができるが、大
きな寸法のものが作りに＜＜、製造工程が複雑なため、
コストが高くなり、さらに形成した表面層が薄いため耐
岸耗殴に問題があった。また薄膜法によるサーマルヘッ
ドは多層配線がむずｔ）シく、多層配線層にピンホール
の発生による歩留の低下や多層配線の配線抵抗か高くな
り、素子の発熱、駆動回路などに問題があった。

本発明はこれらの問題点を全て解決するもので、小型で
コストが低く、解像度の優れた信頼性の尚いサーマルヘ
ッドの製造方法を提供するものである。

すなわち、本発明は絶縁体生シートおよび抵抗体生シー
トを形成する工程と絶縁体生シートに孔を穿設する工程
と、該孔（こ２４電体物質を充填すると同時に導体層を
絶縁体生シート上に形成する工程と抵抗体生シートを所
定の形状ζこ切断し前記導体層を形成した絶縁体生シー
ト面に接着し、抵抗体層を形成する工程と抵抗体層と導
体層を形成した絶縁体生シートおよび絶縁体生シートを
積層、圧着゛１、積層体を形成する工程と前記積層体を
所定の寸法に切断した後焼結する工程と焼結した積層体
に外部取出電極を付ける工程と×焼結体の所定の面を研
摩する工程からなることを特徴とする積層セラミ、クサ
ーマルヘノドの製造方法である。

ザーーフルヘッドは均一な形と抵抗値を持つ抵抗体を微
細な間隔で１０００ケ以上横１列に並べなくてはならず
、さらに、抵抗と同じ数のリード線を同じ密度で配線す
る必要がある。しかもこれらの抵抗体およびリード線の
いずれ力）一つでも不良が発生するとへ、ドとしては使
用できなくなる。

本発明は絶縁体化シートーヒに抵抗体および導体を形成
し、しかも導体はスルーホールを用いて立体的（こ配線
することによって配線の密度を従来平面内で微細化して
いたものよりも実際的な配線密度を著しく向上させ、か
つ、配線の信頼性を著しく向上させることができた。

さらに抵抗体を生シート又は厚膜印刷によって形成し、
厚み方向に積層することによって発熱体層を形成するた
め抵抗層の厚みを数十ミクロンから数ミクロンの厚さま
で薄くすることができる。

その結果、４ノーマルヘツドとし、ての解像度は薄膜型
ヘッドと同等以上にすることが可能となった。

また、従来のサーマル・＼ラドでは厚膜型、薄膜である
ため、耐摩れ性が悪く、使用状態で抵抗体層が擦り切れ
てしまうことが多くあった。

このため従来のサーマルヘッドでは表面に耐摩耗性のガ
ラス、Ｔａ、０．などの耐摩耗層を数十ミクロンの厚さ
に形成していた。

しかし、これらの耐摩耗層を形成すると抵抗発熱体から
の熱力１帽摩耗層に伝導する時、横方向へめ熱の拡散が
厚み方向と同時に起るため、解像度を悪くする原因とな
っていた。

このように従来のサーマルヘッドは、厚膜型、薄膜型、
これらの混合型のいずれの方法によっても、それぞれに
問題点を含んでいた。

本発明は従来と全く異なる構造により、これらの問題点
を解決し、量産性のある高性能の低コストサーマルヘッ
ドの製造方法を提供するものである。

以下、図面と実施例により、本発明の詳細な説明する。

第１図は不発明の製造方法によって作製されたサーマル
ヘッドの構造の一例を示す斜視図であり、１は表面に露
出している抵抗体層、２は絶縁体、３は外部から電気信
号を入力するため外部接続用の電極を示している。この
図で抵抗体１と絶縁体２は完全に一体化したセラミック
になっている。

第２図は第１図のサーマルヘッドの断面を図示したもの
で（ａ）は第１図の点線で示した所で切断した断面を表
わし、（ｂ）は同じく第１図の一点鎖線の部分で切断し
た断面を示している。第２図（ａ）の１は抵抗体、２は
絶縁体、第２図（ｂ）の４は内部導体４′番２スルーポ
ールを示している。

第１図、第２図から明らかなように本発明の構造による
サーマルヘッドでは発熱抵抗体が、絶縁体の中に埋め込
まれた構造になっているため、抵抗体の摩耗は絶縁体に
よって保護され、表面に耐摩耗層を設けなくても、充分
耐摩耗性のある構造となっている。また抵抗体の大部分
か絶縁体内に埋め込ま１１．ているため、抵抗体が断線
状態になることが全くない。従って熱の耐摩耗層による
拡散がないため、抵抗体の厚さとほぼ等しい解像度が得
らｎる。さらに、従来のサーマルヘッドでは抵抗体の内
部に電流が流ｎて発熱する場合、抵抗体に幅があり、そ
の幅の中での抵抗体の厚みのバラツキから発熱量が場所
によって変化し、記録した像にムラが生ずることが多か
った。

実施例のサーマルヘッドの構造によれば、抵抗体の厚み
方向が表面に露出した構造になっているため、同一ドラ
ド内の熱は均一となり、濃度ムラも少くなった。さらに
本発明のサーマルヘッドは後に実施例の製造工程で詳し
く述べるが、均一な絶縁体生シート上に均一な抵抗体を
抵抗体生シートを張り付けるか又はスクリーン印刷法に
よって形成するため、抵抗体の厚さは数ミクロンから数
百ミクロンの、厚さまで均一（こ形成でき、絶縁体生シ
ートも数十ミクロンから数百ミクロンまで均一に形成で
きるため、抵抗体の厚さ、抵抗体のピンチを非常に細か
くすることができ、記録した時のＭ像度を従来の６〜８
トッド／ｍｍから数十トッド／ｍｕと飛躍的に良くする
ことができる。

次に本発明の製造方法を図面Ｏこより説明する。

第３図は本発明の製造工程の工程図苓示すものである。

第３図によって、本製造方法を説明するとまず、絶縁体
粉末および抵抗体粉末をそれぞれ有機ビヒクル中に分散
し、泥漿化する。これらの泥漿をドクターブレードを用
いたキャヌテ、イング法により絶縁体生シート、および
抵抗体生シートを作る。

この絶縁体生シートを所定の大きさに打ち抜く。

この場合、眉間の配線に必要なスルーホールも同時また
は別工程で打抜く。このような絶縁体生シート上に導体
ペーストを用い、導体パターンの印刷と、スルーホール
孔中に導体ペーストの充填を行う。導体を形成した絶縁
グリーンシート−Ｆに抵抗体化シートヲ所定の形状にパ
ンチングした後、絶縁生シートのＦＡ＝位置にはり付け
る。

この様にして形成したスルーホールへ導体を形成し、な
おかつ抵抗体を付加した絶縁体生シートを必要な枚数と
、さらに導体とスルーホールのみ形成した絶縁体生シー
ト、および絶縁坏生シートのみのそれぞれを立体配線が
形成するように積層し、熱プレスによって圧加し、生槙
層体を形成する。

生、１５１ｊ層体を）ヅ１定の形状に切断後、脱バイン
タ一工程を経て、焼結し外部取出′ば極を焼付けて、積
層セラミックサーマルヘッドとする。

この様な製造方法によるため、絶縁生シー１および抵抗
体層ソートの膜厚は１０μｍ〜１０００μｍと広い範囲
で生シートを形成することができるため、焼結後の抵抗
体の厚さ、となりの抵抗体との間隔を８μｍ〜８００μ
ｓｎ　　と広範囲ζご自由に選ぶことができる。特に抵
抗体の厚さ、絶縁体の厚さを薄くすることによって、数
十ドソド／關以上の解像度を実現できる。

また本製造方法によって、抵抗体を発熱させるために必
要な配線をスルーホールを介して、立体的に形成するこ
とができるため、従来の配線の様な非常に高度な厚膜、
薄膜の技術を用いることなく、信頼性良く、小型に歩留
良くサーマルヘッドを製造することができる。

また第４図は本発明製造工程のうら、積層工程で積層す
る生シート（ケ）〜員つ）を積層順に示したもので、１
は絶縁体生シート、２は４体、３は抵抗体生シートを接
着又は印刷によって形成した抵抗体層、４はスルーホー
ルを示している。また、生シートＨ）、（ｔ）はスルー
ポールのみを形成した層、生シート（ｕ）とＱ→は尋体
層およびスルーホールを形成した層、生シーＨ→〜悴）
は抵抗体層、導体１響、スルーポールのいずれもが形成
されている絶縁生シートである。なお、（伺〜（７）は
必要に応じで、積層数を増減して積層を行う。

なお第４図は図を解り易くするために１素子当りの絶縁
体生シート部分を示しているが、実際に製造する場合は
第４図のパターンが平面上に多数回くり返されたパター
ン印刷し、一度の積層によって、数十から数百の積層セ
ラミックサーマルヘッドを作ることができる。

このように積層技術によってサーマルヘッドを作ると、
−回の積層によって多数のサーマルヘッドを作ることが
できるので、１個当りの単価が従来方法よりも著しく安
価になり、ｉ産化も可能である。

次に本発明を実施例により詳細に説明する。

〔実施例〕

絶縁体材料として、アルミナ−結晶化カラス混合物を使
用した。アルミナ５Ｑ　ｗｔ％、ホウケイ酸鉛系結晶化
ガラス５Ｑｗｔ％の粉末をボールミルで湿式混合した後
、濾過乾燥し、絶縁体粉末とした。

抵抗体羽料としては酸化ルテニーウムー絶縁体混合物を
用いた。９９．９％以上の純度を持つ酸化ルテニーウム
粉末３Ｑｗｔ１６と絶縁体粉末７０ｗｔ％を秤量後、湿
式混合し、濾過乾燥して抵抗体粉末とした。

絶縁体粉末、抵抗体粉末をそれぞれ有機ビヒクル中に分
散し泥漿とし、これをドクターブレードを用いたキャス
ティング法により、Ｂ￥＃厚が２０μｍ〜５００μｍの
絶縁体生シートおよび抵抗体生シートを作成した。なお
、有機ビヒクルのバインダーとしては、ポリビニルブチ
ラールを使用し、溶媒は多価アルコールのエステルを用
いた。

絶縁体生シートを金型を用い、外形およびスルーホール
を打抜き、この上にスクリーン印刷法により、銀−パラ
ジウム合金のペーストを用い、配線パターンとスルーホ
ールの孔うめパターンを印刷した。次に抵抗体生シート
を３　ｖｒｍ　Ｘ　２　ｍの寸法に打抜き、絶縁体生シ
ート上に張り付けた。

このようにして作った抵抗体シートを張り付は導体を形
成した絶縁体生シートと導体の形成のみを行った絶縁生
シートおよび必要な場合はスルーホールの形成のみの絶
縁体生シートなどを所定数だけ金型に入れて積層、熱圧
着を行った。

積層の終った生積層体を５闘×ＩＱｍｍの寸法に切断し
、５００℃で脱バインダー後、８００℃〜１０００℃の
温度で焼結した。

焼成の終った焼結＠屠体に外部取出を極を焼付け、感熱
紙に接触する抵抗体の鰭出している面を鏡面に研ｆｆＥ
した後、リー　　ド線を取付はサーマルヘッドとした。

出来上ったサーマルプリンタをサーマルプリンタにセッ
トし、動作試験を行ったところ、１０ドツト／ｖ、ｘ〜
３０ドツト／闘の解像度が得ら［１，１光分実用になり
、しかも従来のサーマルヘッドに比べ、著しく改善され
７た解像度を示すことがわかった。

〔実施例２〕 絶゛縁体材料としてアルミナ−結晶化ガラス混合物を用
いた。純ｉ　９９．９４以上のアルミナ５６ｗｔ％とホ
ウケイ酸鉛系結晶化ガラス４４ｗｔ％を秤量し、ボール
ミルで湿式混合を行い、濾過乾燥後絶縁体粉末とした。

この絶縁体粉′Ｘ：、合有機ビヒクル申（こ分散し泥漿
とし、これをドクターブレードを用いたキャスティング
法により膜Ｊ’Ｊか２０μｍ〜５００μｍの絶縁体生シ
ートを作成した。なお、有機ビヒクルのバインダーとし
ては、ポリビニルアルコールを使用し、溶媒は水を用い
た。抵抗体材料としては酸化ルテニーワムー絶縁体混合
物を用いた。９９．９％以上の純度を持つ酸化ルテニー
ウム粉末２５ｗｔ％と絶縁体粉末７５ｗｔ％を秤量後、
湿式混合し、ｐ過乾燥後抵抗体粉末とした。

この抵抗体粉末を絶縁体粉末と同様の工程を経て抵抗体
生シートとした。絶縁体生シートを金型を用い、外形お
よびスルーホールを打抜き、この上にスクリーン印刷法
により、金ペーストを用い配線パターンとスルーホール
孔うめパターンを印刷した。

次に導体を形成した絶縁体生シートの上にさらにルテニ
ーウム系抵抗体生シートを一定形状に切断した後、所定
の位置に接着し抵抗体層を形成した。抵抗体層の厚さは
２０μ≠ このようにして作った抵抗体層、導体層を形成した絶縁
生シート々導体の形成のみを行った絶縁生シートおよび
必要な場合はスルーホール形成のみの絶縁体生シートな
どを所定の数だけ金型に入れ、積層熱圧着を行った。

積層の終った生積層体を５　ｖｒｒｔｒ　Ｘ　１０１１
１１の寸法に切断し、５００℃で脱バインダーを行った
後８００℃〜１０００℃の温度で焼結した。

焼成の終った焼結積層体に外部取出電極を焼付け、感熱
紙に接触する面を鏡面に研摩した後、リード線を取付け
、サーマルヘッドとした。

出来上ったサーマルヘッドをサーマルプリンタにセット
し、動作試験を行ったところ、１０トッド／ｍｍ〜３０
ドンド／朋の解像度が得られ、充分実用になり、しかも
、従来のサーマルヘッドに比べ、著しく改善された解像
度を示すことがわかった。

以上述べた様に本発明の製造方法による積層セラミック
サーマルヘッドは、従来のサーマルヘッドでは実現でき
ない様な解像度で、小型高信頼化を実現し、かつ、量産
化が可能で、コストダウンもできる優れたサーマルヘッ
ドであることが明らかになった。

第１図は本発明の製造方法ｌこより作製した積層セラミ
ックサーマルヘッドの実施例の斜視図であり、第２図は
第１図の積層セラミックサーマルヘッドの断拘図を示し
、（ａ）は第１図の破線の部分の断面、（ｂ）は第１図
の一点鎖線の部分の断面を示す。

第３図は本発明の積層セラミ、クサーマルヘッドの製造
工程を示す。

第４図は本発明の積層セラミックサーマルヘッドの積層
工程での積層の順を示した一例である。

各図において、１は抵抗体、２は絶縁体、３は外部取出
電極、４は内部導体、４′はスルーポールを示す。

第　１　図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絶縁体生シートおよび抵抗体生シートを形成する工程と
   絶縁体生シートに孔を穿設する工程と、該孔に導電体物
   質を充填すると同時に導体層を絶縁体生シート上に形成
   する工程と抵抗体生シートを所定の形状に切断し、前記
   導体層を形成した絶縁体生シート面に接着し抵抗体層を
   形成する工程と抵抗体層と導体層を形成した絶縁体生シ
   ートおよび絶縁体生シートを積層圧着し積層体を形成す
   る工程と前記積層体を所定の寸法に切断した後焼結する
   工程と焼結した積層体に外部取出電極を付ける工程と該
   焼結体の所定の面を研摩する工程からなることを特徴と
   する積層セラミックサーマルヘッドの製造方法。