JPS6094359A - 感熱記録ヘツドおよびその製造方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、熱印字記録に用いられる感熱記録ヘッドに係
シ、特に印字品質およびヘッド寿命を向上させるに好適
な構造およびその製造方法に関する。

〔発明の背景〕

近年、熱印字記録装置は、印字に伴う音が小さく、かつ
小型で保守性および信頼性において優れていることから
、印字装置として広く用いられるようになってきた。一
般に、熱印字記録方式は、絶縁基板上に１（ｖＡまたは
複数個の抵抗体からなる微小発熱部を設けたヘッドを用
い、この微小発熱部に°電流を通じて発熱させ、この熱
にょシ感熱記録紙上に文字１図形または記号等を描かせ
る方式となっておシ、７アクンミリ、計算機、端末機。

記録計等の印字装置として適用される。

このような感熱記録用のヘッドとして、従来、第１図に
示す構造のものが知られている。第１図は、感熱記録ヘ
ッドの断面を表わしており、アルミナセラミックなどか
らなる絶縁性を有する基板１上に、蓄熱層としてのグレ
ーズ層２が形成され、このグレーズ層２上に所定の間隔
を有した複数の抵抗体層３が所望形状に整列配置形成さ
れ、また抵抗体層３上には所定の間隔を有して対向配置
された一対の電極４　（４ａ、４ｂ）が設けられ、さら
にこれらの部材表面を保護する保護被覆５が設けられて
いる。そして、電極４ａ、４ｂ間に電流を通ずることに
よシ、電極４ａと４ｂとの間隙部（図示範囲Ａ）の抵抗
体層３（以下発熱部Ａと称する）を発熱させ、この熱に
よシ保護被覆５を介して発熱部Ａの上面に摺接される感
熱紙を加熱して熱印字させるようになっている。

このように構成される感熱記録ヘッドの保護被覆５は、
その表面に感熱記録紙が接触して摺動されることがら、
耐摩耗性を有する材料から形成されている。ところが、
図示感熱部Ａの上面は他の領域に比べ凹状になっている
ことから、感熱記録紙との密着性が悪く、印字品質が悪
くなってしまうという欠点がある。

また、感熱記録紙の摺接方向は第１図において左右いず
れかの方向になるが、この感熱記録紙の摺動に伴い保護
被覆５の段差端部（図示Ｂ部）に繰ｐ返し過大な外部応
力が加わシ、この外部応力によシ保護被覆５の密着性が
低下し、遂には保護被覆層５が部分的に剥離されるとい
うおそれがある。この保護被覆５の剥離に伴って抵抗体
層３の一部が剥離されると発熱部Ａの抵抗が変化してし
まい、感熱記録ヘッドの寿命が短くなってしまうという
欠点があった。さらに、保護被覆５は電極４の表面保護
膜としても機能しているが、隣シ合う抵抗体層（図にお
いて紙面に直角方向）上に形成された電極間隙にも凹部
が形成されてしまうので、前記段差部と合わせて保護被
覆５の信頼性が低下し、特に高温高湿に対する電気的信
頼性が低下してしまうという欠点がある。

このような欠点を解消するものとして、従来、第２図に
示すように保護被覆５の上面を平坦に形成したいわゆる
プレーナー構造の感熱記録ヘッドが提案されている（特
開昭５６−４６７７６　、特開昭５７−１４４７７０　
）、。第２図に示したものは、グレーズ層２上の全面に
電極４となる金属層を形成し、それらの上に抵抗体層３
と保護被覆５とを順次形成したものとなっている。この
ような構成とすることによって保護被覆５の表面に凹凸
がなくなシ第１図々示例の欠点が解消される。

しかし、第２図々示のものによれば、抵抗体層３が保護
被覆５の直下に位置していることがら、第１図々示のも
のに比べて保護被覆５の厚みを例えば５μｍ（第１図々
示のものは約２．５μｍ）以ツドの熱特性が悪くなって
しまうという欠点がある。また、一般に金属を陽極酸化
処理するとその体積が約３０％程度膨張するとされてお
シ、陽極酸化によｐ形成された金属酸化層６の部分は電
極４ａ、４ｂの表面よシも盛シ上がる形になる。そして
、その上面に形成される抵抗体層３の膜厚は通常１００
０〜１５００人が最適とされていることから、金属酸化
層６と電極４との境界部に形成される抵抗体層３の厚み
が薄くなシ、その部分で断線するおそれがおる。例えば
、電極４の厚みを１〜１．５μｍとした場合、金属酸化
層６は０．３〜０，５μｍ盛シ上がることになるのであ
る。したがって、第２図図示のものは、印字品質が悪く
、かつ抵抗体Ｍ３の信頼性が乏しいという欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、耐摩耗性に優れ、印字品質。

ヘッド寿命および信頼性を向上させることができる構造
の感熱記録ヘッドおよびその製造方法を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

本発明は、絶縁基板と、該絶縁基板上に間隔を有して整
列配置形成された複数の抵抗体層と、該各折抗体層上に
間隔を有して対向形成された金属層からなる各一対の電
極と、該各一対の対向電極間の抵抗体層上および＠シ合
う抵抗体層間の絶縁基板上にそれぞれ電極と同一厚さに
形成された金属酸化層と、これらの上面に形成された保
護被覆とを有してなるものとすることによシ、保護被覆
表面を平滑に形成して耐摩耗性を向上させ、発熱部に対
応する抵抗体層を保護被覆と熱伝導率の良い金属酸化層
とによシ保護するようにして、印字品質、ヘッド寿命お
よび信頼性を向上させようとするものである。

また、本発明構造の感熱ヘッドを製造する本発明法は、
複数の抵抗体層が間隔を有して整列配置形成された絶縁
基板上全面に金属層を形成する工程と、前記各抵抗体層
上に間隔を有して対向形成する各一対の電極に対応する
領域の前記金属層上面にマスクを形成する工程と露出さ
れた領域の金属層を陽極として電解処理することにょシ
当該領域の金属層を酸化する工程とを含んでなるものと
することによシ、工程を簡単化しようとするものである
。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

第３図（２）、（ト）、　（Ｃ１に本発明の一実施例の
構造図を示す。同図（４）は平面図、■はＸ−Ｘ断面図
、０はＹ−Ｙ断面図である。以下、本実施例をその一実
施例製法を含めて説明する。基板ｌにはアルミナなどか
らなるセラミックス基板が用いられておシ、その表面は
なるべく凹凸の少ない平板形状のものが望ましい。この
基板１の上にグレーズ層２が形成されている。このグレ
ーズ層２は、一般にガラス質のものであシ、基板１上の
ほぼ全域にわたって形成され、その厚さは約２０〜１０
０μｍとなっておシ、望ましくは６０μｍが最適である
。なお、グレーズ層２は、スクリーン印刷法やリップ法
等にょ多形成される。

このように形成されたブレース層２上に、抵抗体層３が
図示のように所定の間隔を有して平行細条状に複数分離
されて整列配置形成されている。

この抵抗体層３の材料としてはＣｒ−８ｉ薄膜が最適で
あシ、その組成は３０〜４０Ｗｔチｃｒ−６０〜７０Ｗ
ｔチｓｉが良い。またその膜厚としては、１０００〜１
５００人程度ちれば十分である。

この抵抗体層３の形成方法はグレーズ層２上全面に蒸着
法まだはスパッタリング法等の方法によシ抵抗体層を形
成し、周知のホトリソ技術によｐ所望のパターン形状に
形成する。

次に、抵抗体層３の形成されたグレーズ層２の全面にわ
たって電極４となる金属層を周知の方法によ多形成する
。この金属層の材料としては、電気抵抗が小さく陽極酸
化が可能なものであればよく、例えばアルミニウムＡ４
．銅Ｃｕまたはタンタルなどの金属が用いられるが、ｋ
ｔが最適である。

またその膜厚としては約０．５〜２μあれば十分である
。次にこの金属層上に陽極酸化処理をする場合のマスク
としてのホトレジスト膜を形成する。

このホトレジスト膜は、陽極酸化処理をしない領域すな
わち電極４　（４ａ、４ｂ）を保護するためのものでラ
シ、発熱邦人および隣９合う電極４間または抵抗体層３
間に対応する領域の金属層を露出させて形成する。また
ホトレジスト膜は一般のネガ型ホトレジストでよく、例
えば東京応化製のＯＭＲ−８３などを用いることができ
る。次に、露出された金属層を陽極どして電解処理を施
す。

このＰｔｊＬ解による陽極酸化処理に用いる電解液は、
金属層をアルミニウムとした場合、硫酸、修酸、クロム
酸、またはリン酸溶液が用いられ、修酸の場合は電解液
濃度５ｗｔ％、電解温度２５′Ｃ１電流密度ＩＡ／ｄｉ
である。このような電解条件で処理することにより、金
属層が酸化処理され約１８μｍ／ｈの生成速度で金属酸
化層６が形成される。このようにして所望形状の電極４
　（４ａ、４ｂ）が形成されると同時に金属酸化層６が
形成される。

さらに、上述のように形成されｆｃ積層体の上面はぼ全
域にわたって、最上層としての保護被覆５を形成する。

この保護層Ｍ５の材料としては一般に、窒化硅素（Ｓ　
ｉｓＮ＋）　、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、または
五酸化タンタル（Ｔａ２０ｓ　）等が用いられている。

また保護被覆５の厚みは耐摩耗性を向上式せるためには
厚くした方がよいが、熱伝導特性および熱応力による剥
離防止からみて、２〜５μｍ程度が望ましい。なお保護
被覆５の形成方法は周知の蒸着法、スパッタリング法、
ＣＶＤ法が適用できるが、スパッタリング法が望ましい
。

また保護被覆５を二層構造に形成してもよく、例えば下
層をＳｉ０ｇ膜とし、上層をＴａ２０１ｉまたはＳｉ３
Ｎ４としてもよい。

上述した第３図々示実施例のものによれば、感熱記録紙
の摺動方向には段差が形成されないことから、外部応力
による保護被覆５の剥離が防止され、これによってヘッ
ドの寿命および信頼性が大幅に向上されるという効果が
ある。なお第３図（ｑに示すように、感熱記録紙の摺動
方向と直角方向には若干の段差が残るが、この段差の大
きさは金属層全全面に形成した時に生ずる段差に起因す
るものであシ、抵抗体層３の厚み１０００〜１５００人
程度のものでちることから、はとんど外部応力を受ける
おそれはないと言える。

また、第３図々示実施例によれば、抵抗体層３０発熱部
Ａは金属酸化層６と保護被覆５とによって保護されるこ
とから、十分な厚さの保護層を有することになシ、耐摩
耗性が一層向上されるという効果がある。この保護層が
厚くなったことによる熱伝導効果については、保護被覆
５の熱伝導率。

例えば５１０２の熱伝導率は３．３３　ｘ　Ｉ　Ｑ−’
　ｃａｔ／ｓｅｃｃｍＣであるのに対し、金属酸化層６
の例えばＡｔｚＯａの熱伝導率は４８　Ｘ　１０−３Ｃ
ａｂ／　ＳｅＣｃｍｃであることから、金属酸化層６の
方が一ケタ大きい熱伝導率となっているので、感熱記録
ヘッドの熱特性が低下するということはない。したがっ
て、保護被覆５の厚みを十分小さくすることができるこ
とから、印字品質が向上されるという効果がある。

第４図（８）、（５）、（Ｑに本発明の他の実施例の構
造を示す。同図囚は平面図、（５）はＸ−Ｘ断面図、（
ＱはＹ−Ｙ断面図であシ、第３図々示実施例と同一符号
の付されたものは同一機能構成を有するものである。以
下、本実施例をその実施例製法に沿って説明する。

低溶体層３をグレーズ層２の上面に全面形成する工程ま
では、前記第３図図示実施例の場合と同一である。次に
、電極４　（４ａ、４ｂ）となる金泥のように千行細条
状になるように形成する。これにより、所定の抵抗体層
３に対応する領域の金属層を除く抵抗体膜および金属層
が除去される。

次に、発熱部Ａに対応する領域以外の金属層、すなわち
電極４となる金属層の表面にホトレジスト膜を形成し、
露出している金属層を陽極として前述と同様に陽極酸化
処理を施す。これによシ、発熱部人に対応する領域の金
属層が酸化され、金属酸化層６が形成される。

さらに、このような積層体上面のほぼ全域にわたって、
最上層としての保護被覆５を形成する。

上述したように第３図図示実施例によれば、前記第３図
々示実施例と同様感熱記録紙の摺動方向には段差が生じ
ｋいことから、外部応力による保護被覆５の剥離が防止
され、ヘッドの寿命および信頼性が著しく向上されると
いう効果がある。なお、感熱記録紙の摺動方向と直角方
向には、第４図（Ｑに示すように表面に凹部が形成され
るが、この方向に働く外部応力はそれ程大きくないこと
から、第３図々示実施例に比して若干耐摩耗性が劣る程
度であろう。

また、第４図々示実施例における発熱部人の保護膜厚さ
および熱伝導特性については、前記第３図々示実施例と
同一でおる。

なお、保護被覆層５を形成するにあたシ、ピンホールな
どを完全になくすることは不可能であるが、上記実施例
にあっては金属酸化層６が保護膜としての機能を有して
いることから、耐熱性、耐湿性および温度サイクル特性
が安定し、感熱記録ヘッドの信頼性が向上されるという
効果がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、印字品質が向上
され、かつヘッド寿命および信頼性を向上させることが
できるという効果がある。また、簡単な製造方法によシ
その構造を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来例の断面図、第３図（５）、
■、０は本発明の一実施例構造図であシ、それぞれ平面
図、Ｘ−Ｘ断面図、Ｙ−Ｘ断面図、第４図（４）、■、
　（Ｃ１は本発明の他の実施例の構造図であシ、それぞ
れ平面図、Ｘ−Ｘ断面図、Ｙ−Ｘ断面図である。 １・・・基板、２・・・グレーズ層、３・・・抵抗体層
、４゜４ａ、４ｂ・・・電極、５・・・保設被覆、６・
・・金属酸化層。 代理人　弁理士　鵜沼辰之 第　ｌ　口 第　２　胆 （ 第１頁の続き ＠発明者華園　雅俗 ０発　明　者　布　川　功 日立市幸町３丁目１番１号　株式会社日立製作所日立研
究所内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁基板と、該基板上に間隔を有して整列配置形成
   された複数の抵抗体層と、該各折抗体層上に間隔を有し
   て対向形成された金属層からなる各一対の電極と、該各
   一対の対向電極間の抵抗体層上に電極と同一厚さに形成
   された金属酸化層と、これらの上面に形成された保護被
   覆とを有してなる感熱記録ヘッド。 ２、特許請求の範囲第１項記載の発明において、前記金
   属酸化層は陽極酸化法によ多形成された酸化アルミニウ
   ム層であることを特徴とする感熱記録ヘッド。 ３、絶縁基板と、該基板上に間隔を有して整列配置形成
   された複数の抵抗体層と、該各折抗体層上に間隔を有し
   て対向形成された金属層からなる各一対の電極と、該各
   一対の対向電極間の抵抗体層上および隣シ合う抵抗体層
   間の絶縁基板上にそれぞれ電極と同一厚さに形成された
   金属酸化層と、これらの上面に形成された保護被覆とを
   有してなる感熱記録ヘッド。 ４、絶縁基板上全面に抵抗体層を形成する工程と、該抵
   抗体層上全面に金属層を形成する工程と、間隔を有して
   整列配置形成される複数の抵抗体層に対応する領域の前
   記金属層上面にマスクをしてエツチング処理する工程と
   、該各折抗体層上に間隔を有して対向形成する各一対の
   電極に対応する領域の前記金属層上面および露出基板上
   面にマスクを形成する工程と、露出された領域の金属層
   を陽極として電解処理することによシ当該領域の金属層
   を酸化する工程とを含んでなる感熱記録ヘッドの製造方
   法。 ５、特許請求の範囲第４項記載の発明において、前記金
   属層はアルミニウムであることを特徴とする感熱記録ヘ
   ッドの製造方法。 ６、複数の抵抗体層が間隔を有して整列配置形成された
   絶縁基板上全面に金属層を形成する工程と、前記各抵抗
   体層上に間隔を有して対向形成する各一対の電極に対応
   する領域の前記金属層上面にマスクを形成する工程と、
   露出された領域の金属層を陽極として電解処理すること
   によシ当該領域の金属層を酸化する工程と、を含んでな
   る感熱記録ヘッドの製造方法。