JPS613758A - サ−マルヘツド - 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】 （産業上の利用分野） この発明はサーマルグリンタ等に用いられるサーマルヘ
ッドに関する。

（従来の技術） 近年、厚膜印刷技術を用いた低コストなサーマルヘッド
についての提案がある。しかし印刷技術を用いた場合、
高密度な発熱体を有するサーマルヘッドの製造が不可能
であり、また為スト的にも給電体に金イーストを使用す
るため大幅なコストダウンは望めないものであった。こ
れを克服し。

低コストでかつ高精細なサーマルヘッドを開発するため
に量産性に優れためっき技術を用いたサーマルヘッドの
検討が行なわれ、且つコスト低減の目的から従来常識と
されていたグレーズドアルミナセラミック基板の代わり
にポリイミドのような耐熱性有機樹脂フィルムをベース
基板とする検討が行なわれてきた。

このような従来技術として特開昭５７−１８５１７１号
公報に開示される技術がある。この従来技術はまずＩリ
イミドフィルム等の耐熱性有機樹脂フィルムの蓄熱層上
に無電解めっき又は電解めっきによって発熱抵抗層にニ
ッケル系合金）及び給電体を形成する。

このようにして得られたフィルム状体を冷却基板に接着
した後、発熱抵抗層及び給電体上に有機樹脂或は無機系
材料からなる波−ストを塗布して。

これを熱硬化させ絶縁層を形成する。

次いで絶縁層上に発熱抵抗体と同様のニッケル系合金を
無電解めっきして耐摩耗層を形成する。

このようにしてサーマルヘッドを形成したものである。

（発明が解決しようとする問題点） このようなサーマルヘッドでは絶縁層と無電解めっきに
よる析出金属の密着性が問題となっていた。すなわち、
絶縁層上例ただ単に無電解めっきによる耐摩耗層を形成
した場合両者の間に十分な密着力が得られず、密着力を
向上させるためには　　“密着面の表面積を増加させる
ために化学研磨やサンドブラストによる密着面の粗面化
を行う必要があった。この場合、表面粗度と密着力の関
係はリニアでなくめっきの種類と被めっき物によシ差は
あるが２〜４μｍの凸凹の粗面化が適当であった。

このように耐摩耗層を無電解めっきで形成する場合には
、耐摩耗性の他に剥離が問題となるため絶縁層との密着
は強固にする必要があシ、従って絶縁層の表面を２〜４
μｍの凹凸によシ粗面化する必要があった。

また耐摩耗層として要求される事項には耐摩耗性の他に
平滑性の問題がある。平滑性の悪い耐摩耗層ではサーマ
ル紙の印字カス付着が問題とな多連続使用における印字
品質の低下を招く結果となる口通常印字品質の点から耐
摩耗層の無電解めっきの厚さは３〜５μｍが適当である
が、無電解めっきによシ３〜５μｍの耐摩耗層を形成し
た場合絶縁層の凹凸が耐摩耗層の表面に露出し、平滑な
表面が得られなかった。−力無電解めっきを１０μｍ以
上の厚いめっきとすると平滑性は向上するが発熱体の熱
エネルギーが２次元的に拡散し印字品質の低下の原因と
なっていた。

本発明はこれらの問題点を解決し、発熱抵抗層と耐摩耗
層との密着を改善するとともに、耐摩耗性にすぐれ、良
好な印字品質を期待できるサーマルヘッドを提供するも
のであυ、以下詳細に説明する。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明は、耐熱性有機樹脂フィルム基板と、当該耐熱性
有機樹脂フィルム基板の一方の面に選択的に被着形成さ
れる発熱抵抗層と、当該発熱抵抗層上に選択的に被着形
成される給電体と、少なくとも前記発熱抵抗層の発熱部
および当該発熱部に隣接する給電体の端部近傍を被う如
く被着形成される保護膜と、前記耐熱性有機樹脂フィル
ム基板の他方の面に接着される放熱板とを有するサーマ
ルヘッドにおいて、前記保護膜として、耐熱性有機樹脂
もしくはフィラー含有耐熱性有機樹脂からなる密着層と
、当該密着層上に’ｒ’ａ２ｏ５．　ＳｔＣ。

Ｓ　ｉ　、Ｎ４のうちのいずれかをスノヤツタもしくは
蒸着して形成した耐摩耗層との２層構成としたものであ
シ、密着層としては、ポリイミド樹脂、ポリイミド誘電
体、もしくはエポキシ樹脂の各耐熱性有機樹脂のうちの
いずれかを用い、また、フィラー含有とする場合には、
フィラーとしてＳｉＣ，Ｔａ２０５゜Ａｔ２０３．５ｉ
ｎ２．　Ｙ２Ｏ３の各微粉末のうちの少なくとも１種類
を用いるようにしたものである。

（作用） 本発明は、以上の如き構成となっているので、密着層を
介在させて発熱抵抗層とスパッタあるいは蒸着により形
成される耐摩耗層との密着を強固なものとしてサーマル
ヘッドの長寿命化を図ることができ、またこの密着層を
フィラー人シのものとすることＫより、発熱抵抗層から
１表面の耐摩耗層への熱伝導を良くすることができる。

（実施例） 以下、本発明の１実施例を第１図に基き説明する。

第１図において、１け蓄熱層として機能とする厚さ２５
〜１００μｍのポリイミドフィルムの如き耐熱性有機樹
脂フィルム基板であり、本実施例では、厚さ７５μｍの
ポリイミドフィルムを用いている。

２は前記耐熱性有機樹脂フィルム基板上に無電解合金め
っき、蒸着あるいはス・母ツタにより形成される発熱抵
抗層であシ、ニッケルータングステン−リン（Ｎｊ−Ｗ
−Ｐ　）　、ニッケルーリン（Ｎｉ−Ｐ）。

ニッケルーホウ素（Ｎｉ−Ｂ）、ニッケルー銅−リン（
Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐ）等の合金で形成されるが、本実施例で
は厚さ０３μｍのＮ１−Ｗ−Ｐの発熱抵抗層を形成して
いる。３は給電体であシ、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ
）　、金（Ａｕ　）等が漬当であシ、本実施例では銅め
っきの上に金めっきで厚付けしたものを形成している。

４は発熱抵抗層２と後述する耐摩耗層５と密着向上を図
るための密着層で、ポリイミド樹脂、ポリイミド誘導体
、耐熱エポキシ樹脂等の耐熱性有機樹脂、あるいは、こ
の耐熱性有機樹脂にシリコンカーバイト（ＳｉＣ）、ア
ルミナ（Ａｔ２０．）、シリカ（８１０２）　を五酸化
タンタル（’ｒａ２ｏ５）　、酸化イツトリウム（Ｙ２
Ｏ２）などの微粉末をフィラーとして混合したものが適
当である。

本実施例ではポリイミド樹脂を厚さ１〜３μｍに形成し
ている。

５は密着層４上に形成される耐摩耗層で、五酸化タンタ
ル（Ｔａ２０３）　、シリコＷンカー・フィト（ＳｉＣ
）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）等が適当であシ、本実
施例ではＴａ２０５を３μｍの厚さに形成している。

６は耐熱性有機樹脂フィルム基板１を接着して支持し且
つ放熱の機能を果す放熱板であシ、本実施例では厚さ３
ｍの放熱板を用いている。

７は上述の各部からなるサーマルヘッド部を示す。

８はサーマルヘッド駆動するだめのＩＣＣタッグあり、
サーマルヘッド部７と同一基板上に搭載したものを示し
ているが、場合によっては他の基板に搭載してもよい。

９はＩＣチッｆ８を保護するためのｒｃ保護用樹脂であ
る。

このような本発明によるサーマルヘッドは具体的には第
２図に示す如くして製造される。

まず第２図（ａ）のように、ポリイミドのような耐熱性
有機樹脂フィルム基板１に無電解めっき反応の核となる
金属１０１例えばパラジウムのような金属を数Ｘ形成す
る。このパラノウムノθは、真空蒸着あるいは錫溶液と
・ぐラジウム溶液に浸漬して得ることが可能である。

次に第２図（ｂ）で示すようにパラジウム１ｏの表面の
非めっき部分にフォトレジストを用いてめっきレノスト
１ノを７オトリソにより形成する。つまり回路となる部
分の・やラジウム１ｏは表面に露出させ回路以外の部分
はめっきレジスト１１で・母ラジウム１０をめっき液か
ら遮断するわけである。

そしてこの−１ま無電解’−ツケル合金めっき液に浸漬
すると周知のように・ぐラジウム１０を核として無電解
反応が開始しＮｉ合金２が・ぐラジウム１０の露出部分
のみに析出する。又この発熱体形成は基板に直接抵抗体
金属を蒸着あるいはスパッタしフォトリンで回路を形成
してもよい。

次罠第２図（ｃ）に示すようにめっきレジスト１１を除
去しＮｉ合金皮膜２の発熱体部分となるところをめっき
レジスト１２を用いてマスクする。その後電気銅めっき
や電気金めっきを用いて給電体３を３〜４μｍ形成する
。

次に第２図（ｄ）で示すように発熱部のめっきレジスト
１２を除去し密着層４としてポリイミド樹脂をシルク印
刷かスピンコードにより１〜３μｍ塗布する。

このときポリイミド樹脂にアルミナ（Ａｔ２０３）、シ
リコンカーハイ）　（ＳｉＣ）、　’ｙリカ（５Ｉ０２
　）、五酸化タンタル（Ｔａ２０５）、酸化イツトリウ
ム（Ｙ２Ｏ２）などの微粉末をフィラーとして入れると
熱伝導の点でよシ効果的となる。またポリイミドの代わ
りにポリイミドの変成物例えばポリアミド、他にはトリ
アノン樹脂とビスマレイミドとを基本成分とした商品名
ＢＴレジン（三菱ガス化学製造）なども密着改善に有効
である。これらの樹脂を所定の温度でイミド化あるいは
硬化させた後密着層４上に耐摩耗層５を形成する耐摩耗
層５として五酸化タンタル（Ｔａ２０５）、シリコンカ
ーツクイト（ＳｉＣ）　、窒化シリコン（Ｓ１３Ｎ４）
などが適当で。

ス・ｆツタあるいは真空蒸着によ多形成する。その厚さ
は３〜５μｍが適当であり、本実施例ではＴａ２０５を
用いている。

次に第２図（ｅ）に示すようにアルミ（ＡＺ）ａどの放
熱板６を基板１の裏側に接着しＩＣＣドライバーチラグ
をワイヤボンディング又はＴＡＢボンディングしチッゾ
保護樹脂９をコーティングして完成となる。

この工程において耐熱性有機樹脂フィルム基層Ｉを放熱
板６にあらかじめ接着しない理由としてポリイミド樹脂
４をイミド化させるときの温度が２５０°〜３００℃と
高いため耐熱性有機樹脂フィルム基板１と放熱板６との
間に剥離を生じるためである。また耐摩耗Ｎ５のスパッ
タリングにおいて耐熱性有機樹脂フィルム基板１と放熱
板６との間にわずかな気泡があった場合ふくれを生じる
からである。

このようにしてサーマルヘッドが構成されるが、ここで
各層間の密着性について述べる。まず密着層４と耐摩耗
層５との密着性については、耐摩耗層５がス・やツタリ
ングあるいは真空蒸着によ多形成されておシ、とのス・
やツタリングあるいは真空蒸着による付着エネルギーは
無電解めっきの析出による付着よりも高いエネルギーで
ポリイミド等の密着層に付着するため強固な密着力を得
ることができる。まだ発熱抵抗層２とポリイミド等の密
着層４との密着性、給電体３とポリイミド等の密着層４
との密着性、及び耐熱性有機樹脂フィルム基板１とポリ
イミド等の密着層４との密着性はそれぞれ良いものであ
る。

なお、耐熱性有機樹脂フィルム基板１と発熱抵　　　　
□抗層２あるいは給電体３との密着はあまり強いもので
はないが、実用上十分なものであシ、また摩擦等の外的
な力は直接発熱抵抗層には加わらず、剥離等の問題は生
じない。

上記実施例では密着層４を発熱部近傍のみに形成する場
合を示したが、この密着層で外部接続端子を除く基板全
面を被うようにすれば発熱抵抗層、給電体等の剥離防止
に更に有効に働くものである。

（発明の効果） 次に本発明による効果を第３図〜第６図を用いて説明す
る。まず、第３図は放熱板６に接着する前の基板を丸棒
１３に巻きつけてスパッタリングちるいは蒸着によυ形
成された耐摩耗層５の密着を調べたものである。丸棒１
３の直径をＲとし、このＲの値が小さい場合においても
耐摩耗層５が剥離しない方が密着が優れていると言える
。

第３図に示すような巻きつけ試験を密着層４を形成した
ものと抵抗層２に直接耐摩耗層５を形成したものとの２
種類ＩＣついて行った。その結果を第１表に示す。

表−１０剥離なし　×剥離 なお、耐摩耗層として３μｍのＴａ　２０　ｓ、密着層
として２μｍのポリイミドを用いた場合を示した。表−
Ｉから明らかなように密着層としてポリイミド２μｍを
コーティングすることにより発熱抵抗層２と耐摩耗層５
との密着は著しく向上し強い曲げを与えても剥離すると
とがなく製造時の歩留りを大幅に向上させることができ
る。

一方密着層４のないものは耐摩耗層５が発熱抵抗層２上
から剥離し丸棒１２の直径Ｒが５ｍでは亀裂を生じてく
る。

密着層４の代わｌ）Ｋ従来のサーマルヘッドの発熱体保
護膜として一般的に用いられている５１０２を直接発熱
抵抗層２上に形成し耐摩耗層５をつけたものも同様に密
着が悪かった。このように密着層４は発熱抵抗層２と耐
摩耗層５との密着力を向上させることができ、且つサー
マルヘッドの長寿命化にも貢献している。このことは、
ステツノストレス試験や連続印字寿命試験の結果からも
明確である。

第４図は、エージングを行つ前のサーマルヘッドについ
て、密着層４の有無によるステップストレス試験結果を
示したものである。第４図において横軸は印加電力を示
したて軸には発熱抵抗層の抵抗変化率を示している。本
試験では第１図に示す実施例の構成で発熱部密度を８　
ｄｏｔａ／ｗ＊とし８ｄｏｔｓに所定の電力で２０，０
００・ぐルスを印加し抵抗変化を測定した。このとき初
期電力をＱ、Ｑ　５　ｗ／ｄｏ　ｔとしステラグアラグ
電力を０．０５　ｗ／５ｔｅｐとして測定した。

第４図においてＩＡ、ＩＣは密着層４有シを示しＩＢ、
ＩＤは密着層４なしを示している。又ＩＡ、ＩＢｔ′ｉ
印加条件としてｚＰルス幅２．５ｍｓ、（シ返し２０ｒ
ｎｓ、ｌＣ，ＩＤはｉｊ　／ｌ／　ス幅２．５　ｍｓ、
くり返し１０ｍ５を示している。図中Ｘは破断を示して
いる。

この図よシ明らかなようにくシ返し１０ｍ５．２０ｍＢ
において密着層４を形成しだＩＡ、ＩＣが形成しないＩ
Ｂ、１０よシ耐電力が優れている。

この結果を数値でまとめると第２表のようになる。

第２表において、Ｐｌは印字濃度（０ｐｔｉｃａｌＤｅ
ｎｓｉｔｙ　）　１．２を得る電力、Ｐ２は破断電力を
示す（濃度１２は通常の印字で用いられる濃度である）
。

第２表 第２表でＰ２／ＰＩは余裕率を示すものでこの値が大き
いほど耐電力に余裕があるといえる。この表から明らか
なように密着層４を形成したＩＡ。

ＩＣはＩＢ、ＩＤに比べてかなり余裕率が高いといえる
。

第５図は密着層４の有無による印字電力と印字濃度との
関係を示しだもので図中２Ａ　、　２Ｂ　。

２０．２Ｄは第４図、のＩＡ、ＩＢ、ＩＣ，１０と対応
するものである。

第５図よシ明らかなように密着層４の有無に関係なく印
字特性がほとんど変化ないことを示している。

第６図は密着層４の有無によ、る連続印字寿命試験にお
ける印字・ｅルス数と抵抗変化の関係を示したものであ
る。

で図中３Ａ　、３Ｂ　、３Ｃ，３Ｄは第４図のＩＡ。

ＩＢ、ＩＣ，ＬＤと対応する。第６図よシ密着層４のな
いものは３Ｂ　、３Ｄで示すように印字くシ返し／ｅｋ
Ｘ　Ｉ　Ｑ　、　２０　ｍｓ　においても約２．５　Ｘ
　１０’　／＃ルスで破断する。一方密着層４をつけた
３Ａ　、　３Ｃはいずれも約４　Ｘ　１０’・ぐルスの
印字寿命をもつことがわかる。

以上説明したように密着層４は発熱抵抗層２と耐摩耗層
５との密着を改善するばかシでなく印字特性に悪影響を
与えることなく耐電力性、連続印字寿命を向上させる利
点がある。

このように本発明によるサーマルヘッドは密着層を用い
て発熱抵抗層と耐摩耗層との密着性を改善し安価で長寿
命なものであり、サーマルヘッド部、ファクシミリ装置
等に利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の断面図、第２図（、）〜（
ｅ）は本発明の１実施例の製造工程図、第３図は折シ曲
げ試験構成図、第４図はステツノストレス試験結果図、
第５図は印字特性試験結果図、第６図は連続印字寿命試
験結果図である。 ｌ；・・耐熱性有機樹脂フィルム基板、２・・・発熱抵
抗層、３・・・給電体、４・・・密着層、５・・・耐摩
耗層。 ６・・・放熱板、７・・・サーマルヘッド部、８・・・
ＩＣＣチラノ９・・・ＩＣ保護用樹脂、１０・・・金属
（・ぐラジラム）、１１．）２・・めっきレジスト、１
３・・・丸棒。 特許出願人　　沖電気工業株式会社 第１図 第４図 電力（Ｗ／ｄｏｔ） 第５図 に

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）耐熱性有機樹脂フィルム基板と、当該耐熱性有機
   樹脂フィルム基板の一方の面に選択的に被着形成される
   発熱抵抗層と、当該発熱抵抗層上に選択的に被着形成さ
   れる給電体と、少なくとも前記発熱抵抗層の発熱部およ
   び当該発熱部に隣接する給電体の端部近傍を被う如く被
   着形成される保護膜と、前記耐熱性有機樹脂フィルム基
   板の他方の面に接着される放熱板とを有するサーマルヘ
   ッドにおいて、前記保護膜が、耐熱性有機樹脂もしくは
   フィラー含有耐熱性有機樹脂からなる密着層と、当該密
   着層上にＴａ＿２Ｏ＿５、ＳｉＣ、Ｓｉ＿３Ｎ＿４のう
   ちのいずれかをスパッタもしくは蒸着して形成した耐摩
   耗層との２層から構成されることを特徴とするサーマル
   ヘッド。
2. （２）密着層がポリイミド樹脂、ポリイミド誘電体、も
   しくは耐熱エポキシ樹脂の各耐熱性有機樹脂のうちのい
   ずれかであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のサーマルヘッド。
3. （３）フィラーとしてＳｉＣ、Ｔａ＿２Ｏ＿５、Ａｌ＿
   ２Ｏ＿３、ＳｉＯ＿２、Ｙ＿２Ｏ＿３の各微粉末のうち
   の少なくとも１種類を用いることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項、または第２項記載のサーマルヘッド。