JPS62158063A - 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〕 本発明はサーマルプリンタに用いられる勺−マルヘッド
に係り、特に薄膜型のサーマルヘッドおよびその製造方
法に関する。

〔従来の技術〕

サーマルプリンタに搭載するサーマルヘッドは、例えば
複数個の発熱抵抗体素子を同一基板上に直線的に配列し
、情報に従ってこの発熱抵抗体素子を通電加熱させて、
感熱記録紙に発色記録させるか、あるいはインクリボン
を介して普通紙に転写記録するために用いられる。

第３図は、従来のこの種のサーマルヘッドの一般構造例
を示すものである。第３図において、セラミック基板等
の絶縁性基板１上には、蓄熱層として機能するガラスか
らなるグレーズ層２が形成されている。このグレーズ層
２はその発熱抵抗体形成予定領域に上面の断面が円弧状
のものとして形成されている。このグレーズ層２の上に
はＴ８２Ｎ等からなる発熱抵抗体層３が蒸着、スパッタ
リング等で被着された後、エツチングされて、複数個直
線状に配置・形成されている。この発熱抵抗体層３の上
には、さらにこの発熱抵抗体層３に対して給電するため
の給電体ＰＩＪ４が形成されている。この給電体層４は
、例えばアルミニウムや銅や金等からなるもので、蒸着
、スパッタリング等で被着された後、エツチングによっ
て所望形状のパターンに形成され、各発熱抵抗体層３の
両側にそれぞれ一方が共通電極として、また他方が個別
リード電極としてそれぞれ引出されている。そして、こ
の共通電極および個別リード電極とじて対をなす給電体
層４．４間において、１ドツト相当分の発熱領域を形づ
くられた各個独立した発熱抵抗体層３は、対をなす給電
体層４．４間に電圧を印加することによって発熱される
ようになっている。なお、４ａは、エツチングによって
形成された、給電体層４の分断部である。

前述した発熱抵抗体層３および給電体層４の上には、こ
れらの保護層７が形成されている。この保護層７は、発
熱抵抗体層３を酸化による劣化から保護するＳｉＯ２な
どからなる耐酸化層５と、この耐酸化層５上に積層され
、感熱記録紙（図示せず）等との接触による摩耗から発
熱抵抗体層３および給電体層４を保護するＴａ□０５等
からなる耐摩耗層６とからなっており、この保′ｆＩ層
７は給電体層４の端子部以外のヘッド面のすべてを覆う
ようになっている。この保護層７の耐酸化層５および耐
摩耗層６は、スパッタリング等の手段によって順次形成
され、その後、最終工程で、絶縁性基板１を分割して所
望のサーマルヘッドチップを得るようになっている。

なお、近年におけるサーマルヘッドプリンタの印字品質
の改良が進んだことによりサーマルヘッドの構造は、従
来からの平面上に発熱抵抗体層３を配置したもの（図示
せず）から、第３図に示すような断面円弧状の部分グレ
ーズ層２を設け、その頂面部に発熱抵抗体層３を配置し
、感熱記ａＷ。

体に対する接触をよくして比較的低電力で高印字品質を
得るものに変化してきている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来のサーマルヘッドには次のような問
題点があった。すなわち、従来のサーマルヘッドにおい
て、絶縁性基板１は一般に９６〜９７％アルミナ基板が
用いられており、その表面粗さは０．３μ’ＦＩＬ　Ｒ
ａと大変荒いものであった。

この絶縁性基板１上に部分グレーズ層２、発熱抵抗体層
３、給電体層４、保護層５．６が順に８１１層されてい
るが、下地のアルミナ基板製の絶縁性基板１の凹凸が激
しい所に、１〜２μｍ厚さのＳ、０２等からなる絶縁性
の耐酸化層５と、３〜５μ７７Ｌ厚さの”ａ２０５等か
らなる耐摩耗層６を積層した時に、数μｍの厚みとして
も多くのピンホールが発生していることが、ピンホール
検査器等によって確められている。このようなピンホー
ルが多発するサーマルヘッドにおいて、給電体層４に卑
な金属であるアルミニウムやアルミニウム合金を用いて
耐湿試験や、手汗付着試験を行なうと、水および各種イ
オンが、保護層７のピンホールおよび保護層７と端子部
の境界部分から侵入して、アルミニウム層からなる給電
体層４を腐食させ、体積の膨張により、保護層７の剥離
や、導体抵抗値の上昇や給電体層４の断線による印字不
能等の重大な欠点を発生させるものであった。そこで絶
縁性基板の平滑度を高くするために、全面グレーズ基板
を用いたり、９９．５％アルミナ製の部分グレーズ基板
を用いたりしているが、なるほど保ｖＬ層７のビンボー
ル数は著しく減少されるが、蒸着膜の欠陥を皆無とする
ことは不可能であった。

また、この場合にも保護層７と端子部との境界部分から
水や各種イオン（例えばＣρ−２に＋。

Ｎａ＋、Ｃ＋等）が侵入することにかわりなく、ａ 耐湿性の良いプラスチック材を塗布して保護する必要が
ある。従って、絶縁性基板１の平滑度を単に良くしただ
けでは、アルミニウム層等からなる給電体層４の腐食を
防止することはできなかった。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ニッ
ケル合金によって耐食性に優れた給電体層を形成し、保
護層にピンホールがあっても腐食することがなく、サー
マルヘッドを常に印字可能な正常状態に維持することが
でき、しかも無電解破着により給電体層を容易に形成す
ることができ、製作容易なサーマルヘッドを提供するこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のサーマルヘッドは、絶縁性基板上にグレーズ層
を形成し、そのグレーズ層上に複数個の発熱抵抗体層を
直線的に配置し、その発熱抵抗体層に電力を供給する給
電体層と、その給電体層および前記発熱抵抗体層上に形
成された保護層とを備えたサーマルヘッドにおいて、前
記給電体層をニッケル合金によって形成したことを特徴
とする。

〔作　用〕

本発明においては、給電体層を耐食性に優れたニッケル
合金層によって形成したので、その上に被着されている
保護層にピンホールが存在していても、水や各種イオン
によって給電体層が腐食されることがない。また、ニッ
ケル合金層からなる給電体層は、保護層の耐酸化層であ
るＳ、Ｏ２との接合力が従来のアルミニウム層等よりは
るかに強いので、腐食の発生を確実に防止することがで
き、これが相刺的に作用して、従来のように保護層が剥
離したり、給電体層が断線することもなく、常に適正な
印字を行なうことができる。また、ニッケル合金層は無
電解ｔｓ＠により形成することができるので、製作に特
殊な通電装置等を用意する必要がなく、製作容易であり
、コストも低置となる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図および第２図について説
明する。

第１図は本発明のサーマルヘッドの断面を示し、第２図
は本発明に用いる亜鉛置換法の工程図である。

本実施例のサーマルヘッドをその製造工程に沿って説明
する。

まず、従来と同様に、絶縁性基板１上に部分グレーズ層
２を形成し、その上にＴ８２Ｎからなる発熱抵抗体層３
およびアルミニウム層からなる給電体層４を１〜２μｍ
の厚さで積層し、写真製版技術によって、発熱抵抗体層
３が部分グレーズ層２の略頂面部に位置するように、給
電体層４を分断して形成する。

次に、第２図に示すように給電体層４をアルカリＩＩＧ
Ｉ脂処理し、その後に酸洗、亜鉛置換からなる亜鉛置換
法を複数回（本実施例では３回）施す。

この亜鉛置換法は、例えばボンダル法を用いて、−回当
り６０秒程度ボンダル液中にサーマルヘッドを浸漬する
という亜鉛置換を複数回行なうものである。この亜鉛置
換処理において、給電体Ｗ！Ｊ４を形成していたアルミ
ニウム層はエツチングされ、代って亜鉛層が析出する。

通常、１．５μｍ厚のアルミニウム層に対して３回亜１
１１置換を行なうと、アルミニウム層は完全にエツチン
グ除去され、全部亜鉛層と置換される。

次に、この亜鉛層上に無電解ニッケル合金層（例えばＮ
、−Ｐ、Ｎ、−Ｂ等）を２’−４ｕｍ厚に鍍着形成し、
フレオン乾燥する。これにより給電体層４は全部ニッケ
ル合金層により形成される。

その後、再び従来と同様に、ＳｉＯ２からなる第１の保
護層である耐酸化層５および、王、２０５からなる第２
の保護層である耐摩耗層６をスパッタリングで形成して
、保護層７を被着する。

なお、写真製版技術による発熱抵抗体層３Ｊ３よび、給
電体層４のパターニングは亜鉛置換処理の前に行なう代
りに、ニッケル合金層形成後に行なってもよい。

また、亜鉛置換の回数を減じて、アルミニウム層を完全
にエツチング除去しないが、アルミニウム層を亜鉛層に
よって完全に包囲するようにして亜鉛置換し、その上に
無電解ニッケル合金層を鑞着して給電体層４を形成して
もよい。また、亜鉛置換処理によって、アルミニウム層
を完全にエツチング除去した後においても、亜鉛層は繰
返し析出する特性を持っている。すなわち、その後更に
ボンダル液中への浸漬回数を増して行くと亜鉛層は徐々
に減少するものであが、アルミニウム層がエツチング除
去される時に発生する水素ガスによって活性化された部
分には、アルミニウムが消失しても亜鉛が析出すること
を見い出した。従って、給電体層を形成するアルミニウ
ム層を完全にニッケル合金層に変換するためのボンダル
液中への浸漬回数を厳しく管理する必要はなく、広い置
換条件の下でニッケル合金層を形成することができる。

また、無電解ニッケル合金層（例えばＮ、−Ｐ。

Ｎ・−Ｂ）はＳｉＯ２からなる耐酸化層５に対すす る接合力が強いことも実験の結果判明した。

このように本実施例においては、給電体層４をアルミニ
ウム層から、ニッケル合金層に変換または包囲して形成
したものであり、次のような利点がある。

すなわち、ニッケルは真な金属であり、アルミニウムに
比べて、腐食に強いものであるとともに５ｉ０２との接
合力が強いものであるから、これらが相剰的に作用して
、極めて性能の優れたサーマルヘッドが得られる。例え
ば、信頼性試験の結果、絶縁性基板１の凹凸が大きくて
、保護層７にピンホールが生じていても、ニッケル合金
層が耐蝕膜として作用し、従来のような保護層７の機械
的な剥離や給電体層４の腐食による印字不能となる状態
は全く発生しなかった。

また、保護層７と端子部との境界にも全く、アルミニウ
ム層が露出せず全部ニッケル金属であるから、同様に、
従来の欠点が解消され、更にエポキシ樹脂等による耐湿
用、パッシベーションが全く不必要なものとなり、サー
マルヘッドの取扱いをビンセットや防汗サックに限るこ
とがなくなり、製造コストを安価にすることができる。

従って、常に適正な印字を行なうことができる。また、
ニッケル合釜層を無電解！１着することにより、特殊な
通Ｔｉ装置も不要となり、製作容易で一層コストの低廉
化を図ることができる。

（発明の効果） このように本発明のサーマルヘッドは構成され作用する
ものであるから、ニッケル合金によって給電体層を形成
したので、耐食性が向上し、最外層の保３層にピンホー
ルがあっても腐食することがなく、常に良好かつ適正な
印字を行なうことができ、また、無電解１着によって給
電体層を形成すれば製作も容易であり、コストも装置と
なる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のサーマルヘッドの一実施例を示す断面
図、第２図は本発明における亜鉛置換法の工程図、第３
図は従来のサーマルヘッドの断面図である。 １・・・絶縁性基板、２・・・グレーズ層、３・・・発
熱抵抗体層、４・・・給電体層、５・・・耐酸化層、６
・・・耐摩耗層、７・・・保護層。 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）絶縁性基板上にグレーズ層を形成し、そのグレーズ
   層上に複数個の発熱抵抗体層を直線的に配置し、その発
   熱抵抗体層に電力を供給する給電体層と、その給電体層
   および前記発熱抵抗体層上に形成された保護層とを備え
   たサーマルヘッドにおいて、前記給電体層をニッケル合
   金によって形成したことを特徴とするサーマルヘッド。 ２）給電体層は、初めにアルミニウム層またはアルミニ
   ウム合金層により形成し、次に亜鉛置換法を用いて、前
   記アルミニウム層等をエッチング除去するとともに亜鉛
   層を形成し、更に、その亜鉛層の上に無電解ニッケル合
   金層を鍍着して形成した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）亜鉛置換法はボンダル法を用いることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載のサーマルヘッド。 ４）アルミニウム層等をボンダル法を用いてエッチング
   するとともに、そのアルミニウム層等を包囲して亜鉛層
   を形成し、更にその亜鉛層の上に無電解ニッケル合金層
   を鍍着形成したことを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載のサーマルヘッド。