JPS63202465A

JPS63202465A - 空洞を設けたサ−マルヘツド

Info

Publication number: JPS63202465A
Application number: JP62034990A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Murakami; 勝彦村上; Akihiko Hamamura; 濱村　昭彦; Norio Yamamura; 山村　則夫
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1987-02-18
Filing date: 1987-02-18
Publication date: 1988-08-22

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、感熱記録に用いられるサーマルヘッドに関す
るものである。

〔従来の技術〕

従来のサーマルヘッドは、例えば第２Ａ図（部分グレー
ズ・パタイプ）及び第２Ｂ図（全面グレーズ・タイプ）
に示すように、断面を見るとセラミクス（例えば焼結ア
ルミナ）基板５上の全面又は一部にグレーズ層１を設け
、その上に発熱体３（通電するとジュール熱を発生する
もの）及びそれに通電するための一対の電極４ａ、４ｂ
を設けたものである。

尚、発熱体３は、電極４ａ、４ｂの間隙に相当する部分
だけで発熱するので、発熱体ドツトとも呼ばれ、原理的
には、電ｔｉ４ａ、４ｂの間隙に相当する部分とそれの
接触をとるための両側少しの部分以外は不要であるが、
電極と基板との密着性を向上させるために介在させるの
が普通である。

グレーズ層１は、発熱体３のうち一対の電極４ａ、４ｂ
の間隙に相当するドツトで発生した熱の基板５への拡散
を防ぎ、発熱温度の上昇を促進する役割を果たすもので
、通常畜熱層とも呼ばれている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

最近、サーマルヘッドの高性能化が要求され、その−貫
として、熱効率の向上と高速化という課　。

題がある。

熱効率とは、電極間に印加した電力に対してどれだけ高
い発熱温度が得られるか、即ち、感熱記録を行う際にど
れだけ高い発色濃度が得られるかということであり、電
源の負荷を軽減し、プリンターを小型化するために出来
るだけ高いことが望ましい。

他方、第３図に示すように、発熱体ドツトに通電しても
グレーズ層に熱がＭ積するのに時間がかかり、そのため
発熱体ドツトが所定の温度に達するまでに時間がかかる
。このことを発熱温度の立ち上がりが遅れると表現する
。また、通電を止めてもグレーズ層に熱が蓄積されてい
るので、発熱体ドツトが冷えるのに時間がかかる。この
ことを発熱温度の立ち下がりの遅れるという。

高速化するには、発熱温度の立ち上がりと立ち下がりの
遅れを少なくすることが必要であり１．そのためにはグ
レーズ層を薄くする必要がある。

しかし、熱効率を高める観点からは、グレーズ層を厚く
して基板へ逃げる熱量を小さく抑えなければならず、そ
うすると、今度はグレーズ層中に蓄積される熱量が大き
くなり、発熱の立ち上がり、立ち下がりの遅れは大きく
なり、プリントの高速化が図れないという問題点があっ
た。

このように熱効率の向上とプリントの高速化とは互いに
相反する性能であり、従来のサーマルヘッドでは両者の
兼ね合いから適当なグレーズ層の厚さを決めていたが、
満足すべき性能は得られなかった。

本発明の目的は、熱効率の向上と高速化を同時に満足す
るサーマルヘッドを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため、本発明者らは、鋭意研究の結果、まず、（１
）熱効率を高めるためには発生した熱の基板への流れを
小さくすればよいので、熱伝導率の小さい物質が良く、
また、（２）高速化を図るためには、熱の蓄積を小さく
すればよいので、単位体積当りの熱容量が小さい物質が
良い。

即ち、熱効率を高めつつ高速化を図るためには、従来の
グレーズ層の構成物質であるガラスに比べて熱伝導率が
小さく、かつ単位体積当りの熱容量が小さい材料を選べ
ば良く、そのような物質は空気であることを見い出した
。

熱伝導率はガラスが５×１Ｏ−Ｉ１４／ＩＩｋであるの
に対して空気は３　Ｘ　１０−”Ｗ／ｍｋと約１指手さ
い、比熱はガラスが０．８Ｊ／ｇ−にであるのに対して
空気は１．０Ｊｕｇ−にと大差ないが、密度がガラスは
２．５ｇ／ｃ＋ｓ３、空気が１．３　Ｘ　１０−３ｇ／
ｃ＋ａ’なので、単位体積当りの熱容量は空気の方が約
３指手さい。

そこで、更に研究を進めた結果、グレーズ層を薄クシ、
その内部又は下部に空洞を設けることを着想し、本発明
を成すに至った。

従って、本発明は、「基板、該基板上に形成されたグレ
ーズ層、該グレーズ層上に形成された発熱体ドツト及び
該発熱体ドツトに通電するための一対の電極からなるサ
ーマルヘッドに於いて、前記グレーズ層の内部又は下部
に空洞を設けたことを特徴とする熱蓄積の少ないサーマ
ルヘッド」を提供する。

（作用）グレーズ層の内部又は下部に空洞を設けるには、基板の
上に最初に空洞に相当する形状の部材を形成し、その上
でグレーズ層を形成し、その後前記部材を側面方向から
化学的に腐食（エツチングという）させて除去すればよ
い。

前記部材の形成方法としては、例えば金属を厚膜法で形
成する（実施例１参照）、金属を溶融塗布する（実施例
２参照）、金属を乾式メッキ又は湿式メッキ又は両方の
メッキする（実施例３参照）方法がある。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれに限定されるものではない。

〔実施例１〕本実施例のサーマルヘッドは、第１Ａ図（断面図）に示
すように、グレーズ層ｌの内部に空洞２を設けたもので
、発熱体３のドツトの直下ではグレーズＷＪ１と焼結ア
ルミナ基板５との間が空洞２の空気層によって隔てられ
ている。

以下にこのサーマルヘッドの製法を説明する。

（１）まず、第４図（１）に示すように焼結アルミナ基
板５の所定位置に銅ペーストをスクリーン印刷し、次い
で窒素雰囲気中で焼成して、所定寸法及び形状を持った
銅の厚膜１１６を形成する。

（２）その上に第４図（２）に示すように部分グレーズ
層１をスクリーン印刷及び焼成により所定位置に所定寸
法・形状に形成する。

（３）次に、塩化第二鉄水溶液により銅の厚膜ＪＩＢを
側面からエツチングして除去し、その結果第４図（３）
のようにグレーズＮ１と基板５の間に空洞２を形成する
。

（４）その後、通常の真空蒸着、スパックリング等の薄
膜形成法とフォトリソ・エツチングによる微細加工法を
用い、第４図（４）に示すようにＴａＪから成る発熱体
層３、ＮｉＣｒ／Ａｕの２層構造から成る一対の電極１
１！Ｉ４ａ、４ｂ及びＳｉｎｇ／Ｔａ５ｋｓの２層構造
から成る保護層７を形成して、サーマルヘッドを製造し
た。なお、発熱体ドツトは、第４図（４）の紙面に垂直
な方向に密度８ドツト／鶴の割合で並列に同時に多数形
成した。

製造したサーマルヘッドで印画を行ったところ、従来の
ものと比べて低い印加電力で同等の発色濃度が得られ、
また、発熱周期を短くしても蓄熱による尾引きのない良
好な印画結果を得た。

〔実施例２〕以下に、本実施例のサーマルヘッドの製法を説明する。

（１）まず第５図（１）に示すように焼結アルミナ基板
５上に位置決めのための溝を切っておき、ここに銅の棒
６ａを置（、これを１１００℃に加熱して、溶融し第５
図（２）のように滑らかな山型形状の銅のＪｌｉ１６に
する。

（２）この上に、第５図（３）のように部分グレーズ層
１をスクリーン印刷・焼成により形成する。

（３）次に、塩化第二鉄水溶液により銅のＮ６をエツチ
ングして除去し、第５図（４）のようにグレーズＩｌｌ
と基板５の間に空洞２を形成する。

（４）その後、通常の真空蒸着、スパッタリング等の薄
膜形成法とフォトリソ・エツチングによる微細加工法と
により、第５図（５）に示すようにＴａＪから成る発熱
体層３、ＮｉＣｒ／Ａｕの２層構造から成る一対の電極
層４ａ、４ｂ及びＳｉｎｇ／Ｔａｇ’ｓの２１ｉ１構造
から成る保護層７を形成して、発熱体ドツト密度−８ド
ツト／鶴のサーマルヘッドを製造した。

〔実施例３〕以下に、本実施例のサーマルヘッドの製法を説明する。

（１）まず、焼結アルミナ基板５上に蒸着マスクを使用
した真空蒸着法により、第６図（１）に示すように所定
位置に所定形状のＣｕ薄膜層６ｂを形成する。

（２）次に、硫酸銅を主成分とするメッキ液中で、電解
メッキ法により上記Ｃｕ薄膜ＪＷ６ｂの上に第６図（２
）のようにＣｕメッキ層６Ｃを厚（形成する。

乾式メッキで作成したＣｕ’ｌ膜層６ｂの上に湿式メッ
キでＣｕメッキ層６Ｃを形成した理由は、基板５に直接
湿式メッキができないことと、乾式メッキだけでは厚く
形成できないからである。この６ｂと６Ｃの２Ｎ構造が
、先に述べた「空洞に相当する形状の部材Ｂ」を構成す
る。

（３）この上に第６図（３）のようにグレーズＮ１をス
クリーン印刷及ぶ焼成により形成する。

（４）次に、塩化第二鉄水溶液によりＣｕ１ｉ膜層６ｂ
とＣｕメッキ層６Ｃをエツチングして除去し、第６図（
４）のようにグレーズＦＪＩと基板５の間に空洞２を形
成する。

（５）その後、通常の真空蒸着、スパッタリング等の薄
膜形成法とフォトリソ・エツチングによる微細加工法と
により、第６図（５）に示すようにＴａｔＮから成る発
熱体層３、Ｎｉ（：ｒ／Ａｕの２層構造から成る一対の
電極Ｊ１４ａ、４ｂ及び５ｉＯｚ／ＴａｚＯｓの２１構
造から成る保ｗＩＭ７を形成して、発熱体ドツト密度−
８ドント／Ｒのサーマルヘッドを製造した。

なお、ここでは、予め乾式メッキでＣｕ薄膜層６ｂを形
成しておき、その上に湿式電解メッキ法でＣｕメッキ層
６ｃを形成したが、予め不要部分をフォトレジストで被
覆しておき、無電解メッキ法に　。

より基板全面にＣ’ｕメッキを施して、その後フォトレ
ジストを剥離する方法で所定位置に所定形状及び寸法の
Ｃｕメッキ層６を形成することもできる。

なお、実鳩例１〜３のサーマルヘッドは、発熱体層が１
１膜型で部分グレーズタイプのものについて説明したが
、もちろん本発明はこの例に限られるわけではなく、厚
膜型や全面グレーズタイプのもの（第１Ｂ図参照）にも
適用できる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、グレーズ層の内部又は
下部に、グレーズ層と比べて熱伝導率と熱容量の大幅に
小さい空気を含む空洞を設けたので、グレーズ層を涌く
でき、その結果、発熱体ドツトで発生した熱の基板への
拡散は低く抑えられ、かつグレーズ層への蓄熱も小さく
なる。その結果、熱効率とプリントの高速性を同時に著
しく向上させることができる。

また、実施例のように部分グレーズタイプのサーマルヘ
ッドに本発明を適用した場合、従来のようにグレーズだ
けを印刷・焼成して突出部分を形成する方法よりも、均
一な厚さの突出部分を形成しやすいので、プラテンとの
接触ムラに起因する濃度ムラを生じにくいという利点も
存する。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は、本発明の一実施例にかかる部分グレーズ・
タイプのサーマルヘッドの断面図である。第１Ｂ図は、本発明の一実施例にかかる全面グレーズ・
タイプのサーマルヘッドの断面図である。第２Ａ図は、従来の部分グレーズ・タイプのサーマルヘ
ッドの断面図である。第２Ｂ図は、従来の全面グレーズ・タイプのサーマルヘ
ッドの断面図である。第３図はサーマルヘッドへの印加電圧と発熱温度との関
係を示すグラフである。第４図は、本発明の実施例１にかかるサーマルヘッドの
各製造工程における断面を示す断面図である。第５図は、本発明の実施例２にかかるサーマルヘッドの
各製造工程における断面を示す断面図である。第６図は、本発明の実施例３にかかるサーマルヘッドの
各製造工程における断面を示す断面図である。〔主要部分の符合の説明〕１・−・−−−−一−・・・・・・・・・・・・グレー
ズ層２・・・・・・・−・・・−・・−・−・空洞３・
・・・−・・・・−一−−−−−・・−・発熱体層４ａ
、４ｂ・・・・・・・電極５・−・・−・・・・−・−・・・・・基板６・・−・
−・・・・・・・・・・・−・−・・空洞を設けるため
の部材７・・・・・−・・−・・・・・・−・・・・保
ｖ！Ｌ層ｌ１Ｊ６（，２１Ｃすオ１ハ図Ｖ２ハロ￥＋Ｆ３１：、！ｌＶ↓凹（１１冨！；図に）

Claims

【特許請求の範囲】基板、該基板上に形成されたグレーズ層、該グレーズ層
上に形成された発熱体ドット及び該発熱体ドットに通電
するための一対の電極からなるサーマルヘッドに於いて
、前記グレーズ層の内部又は下部に空洞を設けたことを特
徴とする熱蓄積の少ないサーマルヘッド。