JPS6034801B2 - 熱記録装置用サーマルヘツド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱記録装置に用いられるサーマルヘッドを製作
するに際し、発熱抵抗体を形成する基板及び前記基板上
に発熱抵抗体を形成したサーマルヘツド‘こ関するもの
である。

熱記録方法は無騒音、メンテナンスフリー、低コスト及
び印字が優れているので、近年各方面から注目され、研
究開発がなされている。

しかし、静電記録あるいは通電記録等の方法に比較し、
記録速度が小さく、ファクシミリ、電算機用プリンター
等に使用するためには一層の高速化が必要となっている
。

熱記録の高速化を図るためには配線方法、電気回路等の
改良と共にサーマルヘッド‘こ使用する発熱抵抗体を高
温度で使用する時の耐久性の改善が必要とされている。

従来、薄膜製造技術で製造されるサーマルヘッド（以下
薄膜サーマルヘッドという）用基板には次のことが要望
される。即ち、１ 表面が極めて平滑であること ２ 発熱抵抗体で生じた熱を効率良く感熱紙に伝達せし
め、しかも蓄熱による基板の温度上昇の少ないこと３
反り、ねじれがなく、平坦性の良いこと（抵抗体及び電
極等の微細パターンを製作する際フオトェッチ技術を用
いるため）４ 発熱抵抗体の劣化を生じしめるアルカリ
イオンの少ないこと等である。

これらの諸条件より一般にアルミナセラミックス上にガ
ラス層を被覆したグレーズドセラミックスが賞用されて
いる。

また、グレーズドセラミックスのガラス層には以下のこ
とが必要されている。

１ アルミナとの熱膨張係数が頚以していること（平坦
性をえるため）２ アルミナとの密着性が良いこと ３ 平滑なグレーズ面が得られること これらの諸条件を満足させるグレーズドセラミックスの
グレーズ層は軟化温度の高いものは得にくく、最高使用
温度が限定されているのが現状である。

一方、熱記録の高速化への要求によりサーマルヘッド発
熱抵抗体は従来にも増して高温度での耐久性が必要とさ
れている。

以上の点に関し、種々検討の結果、サーマルヘッドの高
温度での耐久性を向上させるためには、発熱抵抗体の改
善と共に発熱抵抗体が形成される基板の改善が必要であ
ることが判明した。

本発明は、このような点に鑑み、なされたものであり、
グレーズされた基板上の軟化点が低いガラス層と発熱抵
抗体の間に耐熱性が良く、かつアルカリ含有量の少ない
低アルカリガラス層を介在させ、グレーズドセラミック
スの特長を損うことなくグレーズドセラミックスの最高
使用温度の低い欠点を改善することにより、高温度での
使用に・耐え、熱記録の高速化に有用なサーマルヘッド
を提供するものである。

本発明においてグレーズされる基板の熱伝導性の良い物
質としては、アルミナ、ベリリア、マグネシア等の酸化
物を主成分として焼結させたものが使用される。

又、発熱抵抗体としては、棚化ジルコニウム等の棚化物
系発熱抵抗体が経時的に安定で、抵抗値調整が可能であ
り、特に高固有抵抗値の設定が可能なので、耐熱性の良
い基板と縄合せて使用される。

第１図は従来のサーマルヘッドの一例を示すもので、グ
レーズドセラミックス基板１上に発熱抵抗体２があり、
引出し導体３，４がその上に、さらにその上に保護層５
，６が被覆されている。

第２図は本発明によるサーマルヘッドの要部断面図でグ
レーズドセラミックス上にガラス組成物７が被覆されて
いるのが特徴である。その他は第１図の従来のものと同
機である。本発明の実施の態様を実施例で説明すると次
の通りである。

板厚０．６３肋のアルミナ焼結板上にガラスを被覆した
グレーズドセラミツクス（京都セラミックス株式会社製
、商品名 ＧＳ−２）上に、第１表に示す組成の実施例
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７のガラスターゲットをアルゴン中、
高周波スパッタリングによ約２仏ののガラス薄膜として
付着させた。

第 １ 表 く重量％） なお、上記グレーズ層のガラスの軟化点（Ｔｓ℃）は６
２０午Ｃであり、またＫ２０とＮａ２０の合計は０．９
％であった。

上記ガラス薄膜上に棚化ジルコニウム、ターゲットを用
いアルゴン中で高周波スパッタリングにより約８００△
の薄膜抵抗体として形成させ、さらにその上にＴｉ及び
Ａｕを電子ビーム蒸着により各々５０△及び１．５仏肌
付着させた。

次いで、これらをエッチングにより発熱抵抗体及び引出
し導線パターンに形成し、その上に酸化シリコン及び酸
化タンタルを高速スパッタにより各々２仏の及び８仏肌
付着させた。

このようにして作ったサ−マルヘッドの分解能は４本／
側であつた。又、以上の工程で作ったサーマルヘッドに
１肌ｓｅｃの矩形電気パルスを５０ＨＺのサイクルで１
発熱抵抗体当り２．４Ｗの電力（１パルスで実用的な印
字濃度の得られる電力）を１時間印加した時の発熱抵抗
体の抵抗値変化を第２表に示した。

第２表 第２表中の番号は第１表中の番号と各々対応している。

なお、第２表中の比較例１はグレーズドセラミックス上
に直接側化ジルコニウム発熱抵抗体を付着させたもので
他の条件は同じである。第２表より発熱抵抗体と接する
下地物質により抵抗値の劣化が大きい影響を受けること
が判る。

すなわち、Ｋ２０十Ｎａ２０ＳＩ．０％及び軟化点７４
５℃以上で好結果を得ている。なお、第２表中のＮｏ．
６のサーマルヘッドを５００時間の長時間テストしたと
ころ、抵抗値変化は十３．４％であり、その寿命が５０
腿寺間以上あることが判り、比較例１は同じ長時間テス
トで５畑時間後断線した。

以上により本発明による効果が大きいことが明らかにな
った。次に、前記側化ジルコニウム発熱抵抗体を他の棚
化物発熱抵抗体に変えた例を示す。

このサーマルヘッドは第１表中のＮｏ．４のガラス層に
下記の発熱抵抗体を設けたもので、その他の構成は同じ
とした。また各種欄化物を本発明に係るガラス層のない
基板上に作成して比較用のサーマルヘッドとした。これ
らのサーマルヘツド‘こ対して、５０ＨＺのサイクル、
パルス中ｌｍｓ、ドット当りの電力２．４Ｗの矩形波電
気パルスを１時間印加した後の抵抗変化率を第３表に示
した。その結果は本発明によるガラス層の効果が認めら
れた。第３表 さらに本発明による効果は窒化タンタル及びニクロムの
発熱抵抗体において認められた。

以上のように、グレーズドセラミツクス上にアルカリ成
分の少ない軟化点の高いガラスを付着させたサーマルヘ
ッド用基板はグレーズドセラミックスの優れた平坦性、
平滑性、熱的性質等の特徴を損うことなく、その最高使
用温度の低い欠点を改善することができ、熱記録の高速
化を図る上で有用なものである。

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものでない。

即ち、１ 本発明に使用するセラミックスの基板はアル
ミナに代えてべリリア、サファイア、金属等の熱伝導率
の良いものも使用できる。

２ 本発明のガラス層形成手段は、高速スパッタ、イオ
ンプレ−ティング、電子ビーム蒸着、ＣＶＤ等によるが
、どの方法にあってもグレーズド層との接着性は良い。

３ 上記ガラス層の厚さは、薄すぎると下地の影響をう
けやすく、厚すぎるとガラス層における蓄熱が生じて高
速記録に好ましくない。従って、厚さの好ましい範囲は
０．２〜５０４、特に好ましい範囲は１〜１０仏である
。４ 本発明は厚膜サーマルヘッド、／・ィブリット集
積回路用基板等にも利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は感熱記録装置に従来使用されているサーマルヘ
ッドであり、第２図は本発明によるサ−マルヘツドで、
夫々要部の断面を拡大して示したものである。 １・・・・・・グレーズドセラミックス基板、２・・・
・・・発熱抵抗体、３，４・・・・・・引出し導体、５
，６・・・・・・保護層、７・・・・・・ガラス層。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱伝導性の良い物質にガラス層を被覆したグレーズ
   ド基板と、該グレーズド基板上に被覆されていて軟化点
   が７４５℃以上で、その含有する酸化ナトリウムと酸化
   カリウムの合量が１．０重量％以下の低アルカリガラス
   層と、該低アルカリガラス層上に配された発熱抵抗体と
   を有することを特徴とする熱記録装置用サーマルヘツド
   。 ２ 低アルカリガラス層の厚さが０．２〜５０μｍであ
   る特許請求の範囲第１項記載のサーマルヘツド。 ３ 発熱抵抗体が硼化ジルコニウムである特許請求の範
   囲第１項ないし第２項記載のサーマルヘツド。