KR920002533B1 - 서어멀 헤드(thermal head) - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

서어멀 헤드(thermal head)

제1a도는 본 발명의 한 실시예를 나타낸 소형 서어멀헤드의 모식도.

제1b도는 제1a도의 요부단면 간략도.

제2a도는 본 발명외의 실시예를 나타낸 가로형 서어멀헤드의 모식도.

제2b도는 제2a도의 요부단면 간략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 드라이버기판 4 : 저항기판

6 : 도체배선 8 : 개별리드

10 : 발열저항체 12 : 금속기판

13 : 고저항체층, 폴리이미드층 14 : 산화물층

본 발명은, 서어멀헤드에 관계된 특히 그 기판에 관한 것이다.

최근 서어멀헤드는 팩시밀리, 프린터, 워드프로세서등의 기록장치등에 이용되어 그 용도는 매우 넓다. 일반적으로, 서어멀헤드에서는 고저항 기판으로서 Al₂O₃의 순도가 90%이상의 세라믹기판이 많이 이용되고 있다. 그러나, 이 세라믹기판을 형성할 즈음에, 원료분말에서 알카리금속 성분을 제거하는 공정, 고온소성, 이 고온소성시에 생긴 기판의 꾸불거림등을 제거하기 위한 마무리 처리의 연마등의 공정이 필요하기 때문에 가격의 상승을 피할 수가 없다.

또, 서어멀헤드는, 개별전극과 공통전극과의 사이에 설치된 발열저항체에 전류를 흐르게하고, 발열저항체를 주울 가열하여 발열시켜, 감열지등에 기록을하고 있다. 그래서, 상술한 바와 같이 세라믹기판을 이용한 서어멀헤드에서는, 기판 전체가 고저항이므로, 공통 전극을 따로 기판표면상에 형성할 필요가 있다. 이들은, 현재 소형이고 가격이 저렴한 서어멀헤드를 모색중인 산업계의 동향에 반하게 된다.

본 발명은, 상술한 문제점을 감안하여 인자성능이 우수한 소형이고 가격이 저렴한 서어멀헤드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 서어멀헤드는, 고저항기체가 Cr을 실질적으로 5중량% 내지 30중량%와 Al,Si,Sc,Ti,V,Y,Zr,Nb,La,Hf의 군에서 선택된 적어도 1개를 실질적으로 0.05중량% 내지 5중량% 함유하는 철계 합금상으로된 것이다. 그 실시상태로서 유리 또는 내열수지로 된 고저항체층을 배치하여된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 서어멀헤드는 세라믹기판을 이용하지 않으므로, 첫째로 기판을 공통전극으로서 사용할 수 있고, 둘째로 세라믹 기판형성시의 알카리 금속을 제거하는 공정이나 꾸불거림을 제거하는 공정이 필요없게 되는 효과가 있다. 더우기, 본 발명의 서어멀헤드의 실시상태에서는, 첫째로 기판의 첨가원소의 적절한 선택에 의해 기체와 이 기체상에 설치된 고저항체층과의 접착상이 우수하고, 둘째로 고저항체층에 내열수지를 이용하는 것에 의해, 꾸부리는 가공을 할 수 있다.

이하, 본 발명의 서어멀헤드의 실시예를 제1a도 및 제1b도를 참조하여 설명한다. 더우기, 제1a 도는 평형 서어멀헤드의 모식도, 제1b도는 제1a도의 요부단면 간략도를 나타낸다. 제1a도에 있어서, 서어멀헤드(1)는, 알루미늄으로된 방열기판(2)상에 드라이버기판(3)과 저항기판(4)과의 접착부재(도시하지 않음)을 끼위 얹어놓여 고정되어 있다. 드라이버기판(3)상에는, 구동용 IC(5)가 얹어 놓여지고, 이 구동용 IC(5)로 신호 전류등을 입력하는 도체배선(6)이 본딩와이어(7)를 끼워서 전기적으로 접속되어 있다.

한편, 저항기판(4)상에는, 개별리드(8)가 구동용 IC(5)와 본딩와이어를 끼워서 전기적으로 접속되어 있다. 이 별개의 리드(8)의 선단에는 발열저항체(10)가 전기적으로 접속하고, 이 발열저항체(10)의 타단은 저항기판(4)과 전기적으로 접속하고 있다. 더우기, ＂20＂은 발열저항체(10)를 보호하는 보호층이다.

다음으로, 제1b도를 참조하여, 저항기판(4)을 상세하게 설명한다.

제1b도에 있어서, 고정항기판(11)은 Fe-15중량%, Cr-4중량%, Al-0.2중량%, Ti로 된 판두께 0.75mm의 금속기판(12)과 이금속기판(12)상에 형성되어 있는 PbO 16중량%, SiO₂56중량%, Al₂O₃9중량%, B₂O₃4중량%, CaO 8중량%, 그외 BaO, Cr₂O₃, NiO를 함유한 유리층으로된 고저항체층(13)으로 형성되어 있다.

이 금속기판(12)과 고저항체층(13)과의 경계면에는, 금속기판(12)과 고저항체층(13)과의 밀착성을 양호하게 하기 위해 고저항체층(13)의 형성전에 금속기판(12)의 구성성분으로 된 산화물층(14), 본 실시예의 경우에는 Al₂O₃, AlTi₂O₅로된 치밀한 산화물이 형성되어 있다. 물론, 밀착성이 확보되는 경우에는 해당되지 않는다. 더우기, 여러 실험의 결과, 많은 경우 금속기판상에 스피넬형의 산화물층을 형성하고, 유리층과의 사이에 반응층을 생기게하면, 매우 밀착성이 좋아진다. 한 실시예에 있어서의 서어멀헤드는, 금속기판(12)이 공통전극도 겸하는 것과 같은 구조를 취하고 있다. 이를 위해 금속기판(12)상에 산화물층(14)을 형성한후, 일부 산화물층(14)을 제거하고, 그후 스크린인쇄, 건조, 소성을 하여 50㎛의 유리층을 형성했다. 그뒤, 이 고저항기판(11)상에 Ta-Si-O 계로된 발열저항체(10)를 스퍼터링법에 의해 형성하고, 이 발열저항체(10)상의 일부를 구멍뚫어, 여기에 발열부(16)을 형성하도록 A1로된 개별전극(8)을 형성, 적어도 이 발열부(16)를 피복하는 것같이 SiO₂로된 산화방지를 위한 보호막(18), 더우기 Ta₂O₅로된 내마모성막(19)은 스퍼터링법에 의해 형성했다.

상술한 실시예에 있어서는, 발열저항체(10)와 금속기판(12)과의 절연층으로서 유리로된 고저항체층(13)을 형성한 예에서 설명했지만, 반드시 이 고저항체층(13)은 필요하지 않고, 산화물층(14)만으로도 충분한 절연효과는 있다. 또 반대로, 산화물층(14)이 없어도 고저항체층(13)만으로도 충분한 효과가 있는 것은 말할 필요도 없다.

다음으로, 제2a도및 제2b도를 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명한다.

제2a도는 가로형 서어멀헤드의 모식도, 제2b도는 제1a도의 요부 단면 간략도이다. 더우기 제2a도에 있어서, 제1a도와 동일한 부재에는 상세한 설명은 생략한다. 제2b도에 있어서, 고저항기판(11)은, Fe-18중량%, Cr-0.4중량%, Ti-0.2중량%, Al-0.2중량%, Si로된 판두께 0.1mm의 금속기판상에 두께 30㎛의 폴리이미드층을 형성하여 구성되어 있다. 또 한 실시예와 마찬가지로 금속기판(12)과 폴리이미드층(13)과의 밀착성을 양호하게 하기위해, 폴리이미드층의 형성전에, 금속기판(12)의 구성성분으로 된 산화물층(14)이 형성되어 있다. 다른 실시예의 경우에는 일부 Al,Ti,Si로 Fe,Cr이 바뀌어 놓은 FeO,Cr₂O₃가된 스피넬형의 사화물이 형성되어 있다. 더우기, 고저항체층(13)으로서 폴리이미드를 사용할 경우, 저널 어브엘렉트로 케미칼 쏘싸이어티 : 쏠리드-스테이트 싸이언스 앤드 테크놀로지(J. Electrochem. Soc. : Solid-State Science and Technology), 129(1982), 2278-2282가 되는 논문에 기재된 어드히젼 프로모터(Adhesion. Promoter)를 사용하면, 더욱 금속기판(12)과 고저항층(13)의 부착강도를 상승시킬 수가 있다.

다른 실시예에 있어서의 서어멀헤드도, 금속기판(12)이 공통전극도 겸한 구조를 갖도록 금속기판(12)상에 산화물층(14)을 형성한 후, 일부 산화물층(14)을 제거한뒤, 프리폴리머용액을 스크린인쇄, 프리큐어링, 본큐어링을 행하여 30㎛의 폴리이미드층(13)을 형성했다. 그후, 폴리이미드 표면의 플라스마 처리를 한후, Ta-Si-O계로 된 발열저항체(10)를 스퍼터링법에 의해 형성하고, 이 발열저항체(10)상의 일부를 구멍을 뚫고 여기에 발열부(16)를 형성하도록 Al로 된 개별전극(8)을 형성하여, 적어도 이 발열부(16)를 피복하는 것 같이 SiO₂로된 내산화 보호막(18) 더우기 Ta₂O₅로 된 내마모막(19)을 스퍼러링법에 의해 형성했다. 그후, 꾸부리는 가공을 행하여 제2a도에 나타낸 것 같은 가로형 헤드로서 조립하였다.

그 밖의 실시예에 있어서의 서어멀헤드는, 금속기판(12)이 공통전극도 겸하고 있기 때문에 종래의 서어멀헤드를 형성한 즈음에 필요했던 공통전극을 기판상에 형성하는 공정을 생략할 수 있고 기판의 두께를 얇게 할 수 있으며 더우기 금속기판(12)과 폴리이미드와의 조합에 의해 꾸부리는 가공이 가능하게 되므로, 종래보다 소형 서어멀헤드로서 모색되어왔던 가로형 서어멀헤드를 실현가능하게 했다. 이들에 의해 저렴한 가격과 소형인 더우기 인자성능이 우수한 서어멀헤드를 얻을 수가 있다. 더우기, 이 폴리이미드층(13), 산화물층(14)의 어느것인가 한쪽이 있으면, 발열저항체(10)와 금속기판(12)과의 절연화를 도모하는 것은, 한 실시예와 같은 것은 말할것도 없다. 또, 금속기판(12)은 꾸부릴 필요가 있기 때문에 이 판자두께는 약 0.03mm내지 약 1mm의 범위에 있으면 꾸부리는 일을 간단하게 행할 수 있다.

다음으로 본 발명자들이, 고저항기체의 재질로 앞서 고안하여 내놓은 Fe-Cr 금속 대신에 Fe-Cr금속에 Al,Si,Sc,Ti,V,Y,Zr,Nb,La,Hf의 군에서 선택된 적어도 1개를 첨가한 금속을 이용한 이유에 대해서 서술한다.

첫째로, 서어멀헤드용으로 금속기판을 사용할 경우, 그 표면에 고저항체층겸 보온층을 형성하지 않으면 안되지만, 단순히 Fe-Cr금속을 이용한 경우에는 금속기판과 고저항체층간의 밀착성이 불충분할 경우가 많다. 이것에 대해 Fe-Cr합금에 Al,Si,Sc,Ti,V,Zr,Nb,La,Hf를 첨하여, 금속기판 표면에 금속기판의 구성원소인 산화물층, 특히 스피넬형의 산화물층을 형성하면 밀착성은 크게 개선된다.

둘째로 서어멀헤드용의 금속기판은 서어멀헤드의 제조중, 각종의 드라이에칭용의 부식성 가스나 화학적 에칭용의 에칭액에 접촉한 위애, 실제로 사용할때에도 고온고습의 환경에 사용될 경우가 있어 내식성이 요구된다. Fe-Cr금속에 Al,Si,Ti,V,Zr,Nb,La,Hf 특히 Al,Ti,Zr,Hf를 첨가하여 금속기판 표면에 산화물층을 형성하면, 내식성이 더욱 향상된다.

세째로, 금속기판에 Fe-Cr금속을 선택한 이유로서, bcc구조의 페라이트계 스테인레스이므로 열팽창계수가 약 10X10^-6K^-1과 가깝고 종래 사용되고 있는 발열저항체, 내산화 보호막, 내마모막 재료를 그대로 사용할 수 있는것, fcc구조의 오오스테나이트계 스테인레스강에서는, 열팽창계수가 약 17X10^-6K^-1과 큰것이 있지만, Al,Sc,Ti,V,Zr,Nb,La,Hf의 첨가는 bcc구조의 페라이트상을 안정화하고, 오오스테나이트화를 억제할 수 있는 효과가 있다. 따라서, Fe-Cr계 합금의 특성(서어멀헤드의 제조중 각종의 드라이에칭용 가스나 화학적 에칭용의 에칭액에 접촉하기 때문에 이것을 방지하는 내식성)을 생기게하기 위해서는 Cr을 약 5중량% 내지 약 30중량% 바람직하게는 약 8중량% 내지 약 20중량% 함유하면 충분하다.

다음으로 Al,Sc,Ti,V,Zr,Nb,La,Hf의 첨가량을 실질적으로 0.05중량% 내지 5중량%로 한정한 것은 다음의 이유에 의한다.

0.05중량% 미만에서는 상기 효과를 기대할 수 없다. 5중량%보다 많게 되면 이 제3원소 자신이 결정구조를 fcc의 오오스테나이트계로 변화될 우려가 있으며 판을 얇게 가공할때의 가공성도 현저하게 떨어지고, 경제적으로도 유리하지 못하다. 더우기, 제3원소의 첨가량을 선정하고 산화층의 두께를 선정하는 것에 의해, 이 산화물층을 고저항체층으로서 이용할 수도 있다.

상술한 구성을 취하는 것에 의해 본 발명의 서어멀헤드는 소형, 싼 가격으로 인자성능이 우수한 서어멀헤드를 얻을 수 있다.

Claims (8)

1. 기판(12)과, 이 기판상(12)에 형성된 발열저항체(10)와, 이 기판(4)(12)상에 형성된 것에 이 발열저항체(10)에 전기적으로 접속한 도전체를 적어도 갖춘 서어멀헤드에 있어서, 상기 기판은, Cr을 실질적으로 5중량%내지 30중량%와, Al,Si,Sc,Ti,V,Y,Zr,Nb,La,Hf의 군(群)에서 선택된 적어도 하나를 실질적으로 0.05중량% 내지 5중량% 함유하는 철 합금인 것을 특징으로 하는 서어멀헤드.
2. 제1항에 있어서, 상기 기판(12)은 금속과 이 금속주면에 형성된 구성원소의 산화물층(14)으로 된 것을 특징으로 하는 서어멀헤드.
3. 제2항에 있어서, 상기 산화물층(14)은, 스피넬계의 산화물인 것을 특징으로 하는 서어멀헤드.
4. 제1항에 있어서, 상기 기판(12)의 판두께는 실질적으로 0.03mm 내지 1mm 의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 서어멀헤드.
5. 제1항에 있어서, 상기 기판(12)과 상기 발열저항체(10) 및 상기 도전체와의 사이에는 고저항체층(13)이 개재하고 있는 것을 특징으로하는 서어멀헤드.
6. 제5항에 있어서, 상기 고저항체층(13)은, 유리층으로 된 것을 특징으로 하는 서어멀헤드.
7. 제6항에 있어서, 상기 유리층은 결정화 유리로 된 것을 특징으로 하는 서어멀헤드.
8. 제5항에 있어서, 상기 고저항체층(13)은 내열수지층으로 된 것을 특징으로 하는 서어멀헤드.