JPS63283101A - サ−マルヘッド及びその製法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は特定の材質からなる発熱体をもつサーマルヘッ
ド及びその製法に関する。

ｌ従来の技術及びその問題点） サーマルヘッドは、−Ｉｎに基板の上に通電用電極及び
発熱体が形成され、その上に酸化防止層及び耐摩耗層が
形成された構造を有している。

発熱体としては、これまでＴａ！Ｎ５ＴｉＣ−３ｉＯ□
、Ｒｕ、Ｏが主に用いられてきた。

発熱体の形成力としては、Ｔａ、Ｎ、ＴｉＣ−３ｉＯ，
などの薄膜を基板上にＣＶＤ法やスパッタリング法で形
成して、それをエツチングする方法と、Ｒｕ、０などの
微粉末をニトロセルロースなどの結合剤と混ぜた物を基
板上にスクリーン印刷して焼結する方法とがある。前者
は薄膜式サーマルヘッドに多く用いられ、後者は厚膜式
サーマルヘッドに用いられている。　　− しかし従来発熱体に多く用いら゛れてきたＴａ、Ｎ、Ｔ
ｉＣ−３ｉｎ、、Ｒｕ！Ｏは、電気抵抗率が１゜ｏ−’
−ｔ　ｏ−’Ω・ｃｍと小さいため、発熱体の熱応答速
度を向上させてサーマルヘッドの高速化を計ろうとする
と、極端な薄膜にして抵抗値を充分に高くする必要があ
った。

また、これらの材質は微多結晶質のため機械的強度が小
さいという欠点があった。

Ｔ　ａ　ｔＮ、　Ｔ　ｉ　ＣＳ　ｉ　Ｏｘは極めてエツ
チングしにぐい材料で、ＨＦやＨＦ−ＨＮＯ３混酸にし
か溶けないので、エツチング液にはこれらの腐食性゛の
強い薬品を使わざるを得ない、しかしＨＦやＨＦ−ＨＮ
Ｃｈ混酸は腐食性が大きく基板をも溶かすので、エツチ
ングの際、大きな危険を伴うだけでなく、エンチング管
理が難しいという問題もあった。

（問題解決のための技術的手段） 本発明を、図面に示す実施例に基づいて説明する。第１
図は薄膜式サーマルヘッドであり第２図７　は厚膜式サ
ーマルヘッドである。それぞれＢはサーマルヘッドの縦
断面であり、Ａは１−１線、■−■線の断面を示す。

基板４の上シこ、保温のためグレーズ層３が形成されて
おり、両者で耐熱性基板を構成している。

グレーズ層３の上に発熱体１及び通電用電極２ａ２Ｂが
形成されている。２ａは共通電極、２ｂは個別電（工で
ある。この上に耐摩耗層５が形成されている。

基板４及びグレーズ層３；よ、有機金属ポリマーを焼成
する際の高温に耐えなければならないので基１反４には
アルミナなと゛が、グレーズＮ３に：よケイ酸ガラスな
どが好適に用いられる。

次に、発熱体ｌの形成に先立ち、通電用電極２ａ、２ｂ
を形成する。グレーズ層３の上にスパンタリングで合金
の薄膜を形成し、それをフォトエツチングする方法で形
成するのが好ましい、使用する合金は、グレーズ層３や
基１反４と同程度の熱膨張率でありかつ有機金茨ポリマ
ー焼成時の高温にも耐えなければならないので、コバー
ル合金（Ｎ　ｉ　４２％、Ｃｒ６％、Ｆｅ５２％）など
が好適である。別法として通電用”１ｉｉ２ａ、２ｂは
、発熱体１を形成した後に形成することもでき、このと
きはＡｕなども用いることができる。

発熱体ｌは次のようにして形成することができる。グレ
ーズ層３の上に前駆体の有機金属ポリマーをパターニン
グする。前駆体の有機金属ポリマーとしでは、ポリチタ
ノカルボシラン、ポリジルコノカルボシラン、及びポリ
チタノカルボシランとポリジルコノカルボシランのコポ
リマーから選ばれたポリメタロカルボシランが特に好ま
しい、これらのポリメタロカルボシランは、特開昭５６
−９２０９号公報、開開５６−７４１２６号公報、開開
５８−１３２０２６号公報、特公昭５８−５２８６号公
報に従って調製できる。有機金属ポリマーは、 （ＭＳ：Ｔｉ又Ｓ’：Ｚｒ） なる構造を持ちポリカルボシランとチタニウムアルコキ
シド及び／又はジルコニウムアルコキシドから合成され
、７００−１３００℃で不活性ガス中で焼成することに
より非晶質のＳｉＣとＴｉＣ及び／又はＺｒＣとの複合
カーバイドになる。複合カーバイド中の各元素の割合は
、 Ｓｔ：３０−６０重１％、Ｔｉ又はＺｒ；０．５−３５
重量％く特に好ましくは１−１０重量％、Ｃ：２５−４
０重量％、Ｏ：０．０１−３０重量％である。またこれ
らの有機金属ポリマーは、ｎ−ヘキサン、ベンゼン、キ
シレンなどの溶媒に可溶である。

有機金属ポリマーをグレーズ層３の上にパターニングす
る方法としては、有機溶媒に溶かしてグレーズ層の上に
コートし溶媒を薫発させて薄膜とした後、有機溶媒をエ
ツチング剤としてエンチングする方法や、当該有機金属
ポリマーを微粉末としてエタノールなど非溶媒に懸濁さ
せたものをスクリーン印可１１する方法を用いることが
できる。

前者の方法は］腹式サーマルヘッドに、後者の方法は厚
膜式サーマルヘッドに用いられる。

有機金スポリマーをパターニングした後、空気中で５０
　”Ｃ−４００”Ｃに加熱−で不融化し、ついで不活性
ガス中で７００℃−１３００℃で焼成して、非晶質カー
バイド発熱体１．を形成する。焼成温度が７００℃より
低いとを機金属ポリマーは十分に金属カーバイドに転化
せず、一方１３００℃より高いと生成した金属カーバイ
ドは多結晶構造になる。

より好ましい焼成温度：よ１０００℃−１２００℃の範
囲である。

更にこの上から耐摩耗層５を形成する。耐摩耗ＦＪ　５
　：：、金属カーバイドとの馴染みが良い点で、ＳｉＯ
□が好ましい。

（本発明の効果） 本発明のサーマルヘッドでは、発熱体が非晶質の金属カ
ーバイドであり、金属カーμ・イドがＳｉＣ−ＴｉＣ及
び／又はＳｉＣ−ＺｒＣであるので、従来の多結晶質の
発熱体に比べ、機成的強度が大きい、また本発熱体の抵
抗率：よ１−１０’Ω・ｃｍで、従来のＴａＮ、ＴｉＣ
−３ｉｏｘ、Ｒｕ、Ｏなどのｌ　Ｏ−’−１０−’Ω・
Ｃｍに比べ、ずっと高いので、高速型の薄膜式サーマル
ヘンドの場合も、比較的厚い膜厚で充分な抵抗が得られ
るため、この点でも発熱体の機械的強度や耐久性の面で
有利である。

また、これるの金、属カーバイドは酸化にも強く空気中
でも７００℃までは殆ど変化がないので、サーマルヘッ
ドの耐久性の面で有利であり、通常サーマルヘッドで使
用される２００℃−５００℃の範囲ならば、酸化防止層
は不要である。

薄膜式サーマルヘッドを製造する際、発熱体のパターニ
ングは有機金属の状態で行うためエノチンダ液はｎ−へ
キチン、キシレン、ベンゼン、トルエンなどの有＠溶媒
でよい。従ってエツチング管理の容易さや安全性、設備
費用の面で極めて有利である。

（実施例） 以下に実施例を示す 実施例１ 本実施例では、第１図に示す薄膜式サーマルヘッドの製
造例を示す。

アルミナ基板４の上にケイ酸ガラスからなる軟化点１３
００℃のグし・−ズ層３を形成した。二の上にＮｉ４２
％、Ｃｒ６％、Ｆｅ５２％からなるコパール合金を、ス
パンタリング法により１μの厚さに製膜し、通常のフォ
トエツチング法により共通１ｉｉｔｉ２ａ、個別＠　極
２　ｂを形成した。

この上にポリチタノカルボシランのキシレン溶液をコー
ティングした。コーティングはスピンコーターを用いて
行い、溶媒蒸発後の厚みが１０μになるようにコーティ
ング条件を調節した。

次いでパターニングを行った。ポリチタノカルボシラン
の１膜上に、ポジレジスト（長瀬卒業ＮＰＲ８２０）を
コートし、発熱体のパターンを焼きつ５すだ後、弱アル
カリ水溶液系の現像液で現像し、キシレンでエツチング
した。エソチン′グはスピンエツチング法で数秒間行い
、直ちにエタノールを噴ｒｌてエツチングを止め、レジ
ストを洗い落とした。

フォトエ〉・チッグの後、基板を空気中で１５０℃で５
時間加熱−、ポリチタノカルボシランを不融化した。

そして、通電屈電掻２ａ、２ｂに電気？氏抗を少なくす
るためＦｅ５８％Ｎｉ４２％の合金を電気鍍金した。

次いでこのサーマルヘッドを、窒素ガス中１２００℃で
焼成し、非晶質ＳｉＣ−ＴｉＣ発熱体を形成した。

最後に耐摩耗層として５ｉｎ２の１５を形成した。

実施例２ 本実施例では、第２図に示すサーマルヘッドの製造例を
示す。

アルミナＸＩＦｉ４の上にケイ酸ガラスからなる軟化点
１３００℃ＯグレーズＮ３を形成し、その上に実施例１
と同様にして、共通電り２ａ、個別電極２ｂを形成とだ
。この上に実施例１．で用いたと同様のポリチタノカル
ボシランのエタ、７−ル懸濁液でスクリーン印刷を行い
パターニング−だ。エタ、ノールを乾燥巳た後、ポリチ
タノカルボシランを溶融させて粒子間の隙間を無くし次
いで不融化させるために、空気中で３００℃で１時間加
熱した。

次いで、窒素ガス気流中で１２００　’Ｃて１時間焼成
して、発熱肩ｑを形成した。

この上から耐摩耗層としてＳ、ｉ０□の層５を形成した
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１膜式サーマルへノドを、第２図は厚
膜式サーマルヘッドを示す０図中のＡは縦断面を、Ｂは
Ｉ−１線、ＩＩ−ＩＩ線で切断した断面を示す。 ｌ：　発熱体 ２ａ：共通室１ ２ｂ：個別を極 ３：　グレーズ眉 ４：　アルミナ層 ５：　耐摩耗層 肘許出願人字部興産株式会社 第　１　図 ：ｆａＺ　　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に形成された発熱体が非晶質の金属カーバ
   イドからなるサーマルヘッド。
2. （２）非晶質の金属カーバイドが、ＳｉＣ−ＴｉＣ、Ｓ
   ｉＣ−ＺｒＣ、及びＳｉＣ−ＴｉＣ−ＺｒＣから選ばれ
   る複合金属カーバイドである特許請求範囲第１項に記載
   のサーマルヘッド。
3. （３）金属カーバイドの前駆体である有機金属ポリマー
   を基板上にパターニングし、これを７００℃−１３００
   ℃の温度で不活性ガス中で焼成して、基板上に非晶質の
   金属カーバイドからなる発熱体を形成させることを特徴
   とするサーマルヘッドの製法。