JPS633971A - 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、感熱記録、熱転写記録等に用いられる凸形
のサーマルヘッドに関するものである。

（従来の技術） 一般に、サーマルヘッドは構造が単純なうえ信頼性が高
く、低コスト化が可能であり、又記録時の騒音が少ない
などの利点より、大型ラインプリンターからシリアル型
の小型軽量プリンターまで広い範囲で使われている。ま
た近年では、熱転写プリンタの普及にともない表面平滑
度が１０秒以下のラフペーパーに対し高品位な高速転写
印字が強く望まれており、印加電力の増加に対しても印
字、印画に、にじみのない信頼性の高いサーマルヘッド
が必要になってきた。特にラフペーパーでは、紙面上が
±２０μｍ程度の凸凹があるため発熱体部が紙面の四部
に転写インクリボンを介して十分接触するような構造の
サーマルヘッドが必要である。

このため、最近部分グレーズ層を用いた凸形のサーマル
ヘッドが提案されており、転写インクリボンを介しての
紙面との接触あるいは感熱記録の場合は感熱紙との接触
の改善が図られている。

この種のサーマルヘッドとして特開昭５８−５９８６５
号公報に記載されるものがあり、その断面図を第３図に
示す。この第３図のサーマルヘッドは基板１上に下部グ
レーズ層２を印刷焼成して形成した後−ヒ部グレース層
３を更に印刷焼成して積層し、これらの−ヒに発熱抵抗
体層４を形成し、次いで給電体層５、保護層６を順次形
成することにより作られている。

しかしながら、前述のサーマルヘッドの場合下部グレー
ズ層２と上部グレーズ層３とをそれぞれ焼成温度の異な
るグレーズ層で形成する必要があった。これは上部グレ
ーズ層３形成時における下部グレーズ層２の熱変形を防
ぐためであり、このため発熱抵抗体層４の発熱部分（以
下、発熱要素と称す）４ａの直下の上部グレーズ層３は
下部グレーズ層２より２００〜３００℃程度軟化点が低
いグレーズで形成する必要があった。このような各グレ
ーズ層を有するサーマルヘッドを用いて高速印字を行な
う場合、サーマルヘッドには短いパルス幅で高いエネル
ギーが印加されるため、また平滑度が１０秒以下のラフ
ペーパーに対する高速な熱転写記録を行なう場合は表面
平滑度が１００〜５００秒程度の平滑紙に印字する場合
に比べ印字エネルギーが３割−１０割増しとなるため、
発熱要素４ａの温度は上部グレーズ層３の軟化点を越え
る高い温度例えば６００〜７００℃に達し、上部グレー
ズ層３の溶融あるいは変形が生じサーマルヘッドの特性
が著しく劣化するという欠点があった。

この欠点を解消するため、本出願人は実願昭６０−１９
３５４１号において新規なサーマルヘッドを提案した。

第４図はこのサーマルヘッドの構成を示す断面図である
。このサーマルヘッドは放熱基板１１−ヒに、エツチン
グにより２段の凸状形に形成された部分グレーズ層１２
を設け、さらにそれぞれ発熱要素１３ａを有する複数の
発熱抵抗体１３と、各発熱要素に給電するための複数の
給電体１４を備えたものである。部分グレーズ層１２は
上段凸状部１２ａ及び下段凸状部１２ｂからなる。この
２段の凸状形の部分グレーズ層１２は次のようにして形
成される。

まず、放熱基板１１上に略半円筒状の部分グレーズ層を
形成し、次にこの部分グレーズ層の最上部にマスクを形
成し、フッ酸、あるいは熱リン酸等を用いてエツチング
し、エツチング後マスクを除去して２段の凸状形の部分
グレーズ層１２が形成される。このような構成のサーマ
ルヘッドにより前述の欠点は解消された。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、本出願人が先に提案したサーマルヘッド
では、エツチング時にサイドエッチによりテーパー角（
上段凸状部１２ａの底面とエツチングにより形成された
テーパー面１６とのなす角）が大きい場合、テーパー面
１６と上段凸状部１２ａの最頂−ヒ面１７とが定める角
部（以下エツジ部と称す）が鋭くなる。そのため、発熱
抵抗体層１３の形成において段切れが生じたり、エツジ
部において膜が薄くなり膜厚が不均一になるという問題
点があった。

また上段凸状部１２ａが各ドツト対応に島状に形成され
る（以下この島状部分をメサと称す）場合、ドツト間で
露光が不十分となることによりレジストが残り、その結
果エツチング不良となり、ショートが起るという問題点
があった。

この発明は、以上述べた段切れやショートなどの不都合
を解消し、歩留りが向上しかつ信頼性の向上したサーマ
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） 一ヒ述の問題点を解決するために、この発明はエツチン
グにより２段の凸状形に形成された部分グレーズ層を設
けた放熱基板」―に、発熱抵抗体からなる複数の発熱要
素と当該各発熱要素に給電する複数の給電体とこれらの
要素を保護する保護膜とを備えたサーマルヘッドにおい
て、エツチングにより形成される前記部分グレーズ層の
エツジ部分にリフローにより丸みをつけるようにしたも
のである。

（作　用） この発明のサーマルヘッドは２段の凸状形の部分グレー
ズ層のエツジ部に丸みがつけられており、この丸みが、
テーパー角が大きい場合でも、発熱抵抗体層の形成にお
いて段切れや膜厚の不均一を防止するように作用する。

また、ドツト間でのレジスト残留によるショートも防止
される。したがって、歩留りも向上し、信頼性も高くな
り、前述の問題点が解決される。

（実施例） 以下本発明の一実施例について詳細に説明する。

第１図は本実施例のサーマルヘッドの構成を示す断面図
である。同図において、２１はアルミナセラミック等の
放熱性の良い基板である。２２は基板２１上に２段の凸
状に設けられた耐熱温度が７００℃以−ヒの保温層とし
ての部分グレーズ層であり、少なくとも上段の凸状部２
２ａが個別の発熱要素対応に島状となる如く形成されて
いる。この部分グレーズ層２２は図示の如く第４図でエ
ツジ部であった所が丸みをおびて形成されている。２３
はこの部分グレーズ層２２及び基板２１上に設けられた
Ｔａ２Ｎ。

Ｔ　ａ２Ｓ　１あるいはＴ　ａ　Ｓ　ｉ　Ｏ，等からな
る発熱抵抗層であり、記録ドツトを構成する発熱要素２
３ａ対応に複数個並設されている。２４は発熱抵抗体層
２３の発熱要素２３ａを除く発熱抵抗体層２３上に設け
られ各発熱要素２３ａに電力を印加するための給電体層
であり、グレーズ層２２の下段の凸状部２２ｂ上の所定
の位置まで延びて配置されている。２５は少なくとも前
述の各発熱抵抗体層２３の発熱要素２３ａ上を被覆する
如く設けられたＳｉｎ、等からなる耐酸化機能等を有す
る保護層である。また図示はしていないが保護層１５上
にはＴａ２Ｏ，等からなる耐摩耗層が設けられる。

次に、このような構成のサーマルヘッドの製造方法を第
１図及び第２図（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。第２
図（、）及び（ｂ）はそれぞれリフロー前と後の部分グ
レーズ層の断面図である。

まず、基板２１上に略半円筒状の耐熱性の良い部分グレ
ーズ層を形成した後、この部分グレーズ層上にマスクを
形成し、ホトリソ、フッ酸、あるいは熱リン酸等により
エツチングを行ない、上段白状部２２８′　と下段凸状
部２２ｂ′からなる２段の凸状の部分グレーズ層２２′
　を形成する（第２図（ａ））。

このとき上段白状部２２ａ′は個別の発熱要素２３ａ対
応に島状に形成される。本実施例の部分グレーズ層を構
成する材料としてはたとえば日本特殊陶業社製の０３１
が使用される。このＧ３１は軟化点が８５０°付近であ
る。そこで部分グレーズ層を使用した場合、８５５℃を
最高温度とし、厚膜焼成炉により空気中で最□高温度保
持時間２分焼成し、リフローを行なう。これにより部分
グレーズ層２２′は＝７− 第２図（ｂ）に示すようにエツジ部が丸みをおび、上段
凸上部２２ａと下段凸状部２２ｂからなる２段の凸状の
部分グレーズ層２２となる。実測によると、この丸みは
曲率半径２μｍ以上の場合において良好な結果を得るこ
とができた。なお、本例ではりフローを行なうときの最
高温度は８５５℃を最適としているが、それ以外の温度
、たとえば８３５℃や８７５℃で処理を行なっても同様
に丸みをおびた部分グレーズ層が得られ、これら温度は
テーパー角、上段凸状部２２ａの高さに応じて選択する
ことができる。

次に部分グレーズ層２２及び基板２１上にＴａ２Ｎ。

Ｔａ２Ｓｉ、あるいはＴ　ａ　Ｓ　ｉ　Ｏ，等を２００
０〜３０００人スパッタし、ホトリソ・エツチングによ
りパターニングして発熱抵抗体層２３を形成する。この
発熱抵抗体層２３の発熱要素２３ａの形状は角形、ある
いはミアンダ形などいずれの形状でも良い。次いで、こ
の発熱抵抗体層２３上にＮ　ｉ　Ｃｒ　、　Ａ　ｕを連
続蒸着し、２μｍはどＡｕめっきした後ホトリソ・エツ
チングにより給電体層２４を形成する。次いで少なくと
も発熱要素２３ａ上を被覆する如く発熱抵抗体層２３上
に５ｉ０２の保護層２５が２μｍはど形成される。

さらに図示はしていないがＴａ２Ｏ，の耐摩耗層が保護
層２５上に形成される。保護層２５及び耐摩耗層はたと
えばスパッタにより形成することができる。

このようにして作られたサーマルヘッドは、２段の凸形
状の部分グレーズ層がリフローによりエツジ部に丸みを
つけられているので、テーパー角が大きい場合でも、発
熱体抵抗層形成における段切れや膜厚の不均一がなく、
メサ上に整然と発熱体抵抗層が形成される。またドツト
間にレジストが残ることによるショートを防止できるよ
うになる。

（発明の効果） 以上詳細１こ説明したように、本発明によれば、部分グ
レーズ層をエツチングにより２段の凸状形に形成した後
、リフローによりグレーズ表面を軟化させてエツジ部に
丸みをつけたので、発熱体抵抗層形成における段切れ防
止、膜の均一化、ホトリソ不良の減少が可能となる。し
たがって、歩留リ、信頼性の向上が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るサーマルヘッドの構成を示す断面
図、第２図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれリフロー前及び
後の部分グレーズ層の断面図、第３図は従来のサーマル
ヘッドの構成を示す断面図、第４図は本出願人が先に提
案したサーマルヘッドの構成を示す断面図である。 ２１・・・基板、　　　　２２・・・部分グレーズ層、
２２ａ・・・上段凸状部、２２ｂ・・・下段凸状部、２
３・・・発熱抵抗体、　２３ａ・・・発熱要素、２４・
・・給電体層、　　２５・・・保護層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エッチングにより２段の凸状形に形成された部分グレー
   ズ層を設けた放熱基板上に、発熱抵抗体からなる複数の
   発熱要素と当該各発熱要素に給電する複数の給電体とこ
   れらの要素を保護する保護膜とを備えたサーマルヘッド
   において、 エッチングにより形成される前記部分グレーズ層のエッ
   ジ部分にリフローにより丸みをつけたことを特徴とする
   サーマルヘッド。