JPH01225568A - サーマルヘッド用基板及びその製造方法 - 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〕 本発明は感熱式印字装置等に使用されるサーマルヘッド
に好適なサーマルヘッド用基板及びその製造方法に関す
るものである。

〔従来の技術〕

第２図は従来のサーマルヘッドの要部を示す断面図であ
る。同図において、１１は絶縁性の基板、１２は基板１
１上にｉ゛ラス形成された蓄熱層であり、以上でサーマ
ルヘッド用基板を椙成している。そして、この蓄熱層１
２上に発熱抵抗体１３、導電体１４ａ及び１４ｂ、保護
層１５が順に形成されており、発熱抵抗体１３の導電体
１４ａと１４ｂの間の部分Ａが発熱部となる。

上記蓄熱層１２は断熱材としての機能を有し、発熱抵抗
体１３で発生した熱が熱伝導率の高い基板１１から必要
以上に放熱されないよう作用する。

このため、蓄熱層１２の熱伝導率は発熱抵抗体１３を挾
んで反対に位置する保護層１５の熱伝導率より小さい材
質とすることが望ましい。従来は、−一般に保護層１５
の材質として５ｉ０２やＴ　ａ　２０　等が使用されて
おり、一方、上記したように蓄熱層はガラスで構成され
ており、これらの熱伝導率は略等しくいずれも１０−３
ｃａ　ｌ／ｃトｓ　・°Ｃ程度であった。そこで、従来
のサーマルヘッド用基板にあっては、蓄熱層１２を厚く
形成することによって、保護層１５より大きな断熱性を
持たせて、必要以上の放熱がなされないように梢成して
いた。

ところが、上記のように蓄熱層１２を厚く形成した場合
には、発熱抵抗体１３の通電をオフにした後の発熱部Ａ
の放熱が速やかになされなくなる。

このため、連続して印字を繰り返す場合、特に印字繰返
し周期が速い場合には、発熱部Ａの温度が十分低下しな
いうちに次の印字が開始され、発熱部Ａの温度が上昇し
過ぎて、印字品質が低下する問題があった。

即ち、蓄熱層１２は熱効率を良くするためには断熱性を
大きくする方が好ましいが、この場合には熱応答性が悪
くなり高速印字に適さなくなる問題があった。

そこで、上記した問題を解消するための対策が例えば特
開昭６１−２９００６７号公報に提案されている。

この提案はサーマルヘッドの基板の蓄熱層を熱伝導率が
小さく　＜　１０−４Ｃａｌ／Ｃｆ１−　Ｓ　−’Ｃ程
度）、４００℃程度の耐熱性を有し、電気的特性、機械
的特性等に優れたポリイミド樹脂で梢成し、薄型の￥ｉ
ｖ！、層を可能とするものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記ポリイミド樹脂を蓄熱層とした従来例に
おいては、印字の周期を１．２〜２．４ｍｓの低速周期
とした場合には発熱部Ａの温度は３００〜４００℃であ
るが、印字の周期を０．６〜０．９ｍｓの高速周期とし
た場合には発熱部Ａの温度は６００℃以上となる。しか
し、ポリイミド樹脂の耐熱温度は４００’Ｃ程度なので
、発熱部Ａの温度が６００℃以上となる高速印字の場合
には蓄熱層が熱破壊される。従って、上記従来例は高速
印字用のサーマルヘッドには使用できないという問題が
あった。

そこで、本発明は上記したような従来技術の課題を解決
するためになされたもので、その目的とするところは、
高品質且つ高速な印字を実行可能とするサーマルヘッド
用基板及びその製造方法を、提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のサーマルヘッド用基板は、絶縁基板と、上記絶
縁基板上に形成された蓄熱層とを有し、上記蓄熱層が、
上記絶縁基板上に形成されたポリイミド樹脂層と、この
ポリイミド樹脂層上に形成された酸化チタン層とを有す
ることを特徴としている。

また、本発明のサーマルヘッド用基板の製造方法は、チ
タンアルコキシドよりゾルを調製する工程と、絶縁基板
上にポリイミド樹脂を塗布する工程と、上記絶縁基板上
のポリイミド樹脂上に上記ゾルを塗布する工程と、これ
を乾燥する工程と、これを焼成する工程とを有すること
を特徴としている。

〔作　用〕

本発明においては、絶縁基板上の蓄熱層を、ポリイミド
樹脂層とその上に形成した酸化チタン層とで形成してい
る。ここで、ポリイミド樹脂を蓄熱層の下層に用いた理
由は、ポリイミド樹脂が比較的耐熱性に優れており、極
めて小さな熱伝導率（ガラスより１行程度小さい）を有
し、保温性に優れた性質を持つためである。また、ポリ
イミド樹脂層上に酸化チタン層を形成した理由は、ポリ
イミド樹脂層上に直接発熱部を形成した場合には、ポリ
イミド樹脂層が熱分解することがあるため、これを防ぐ
なめである。即ち、耐熱性に優れた＜１０００℃以上）
酸化チタン層は、サーマルヘッドで瞬間的に発生した熱
を平面的且つ時間的に分散させてポリイミド樹脂層に伝
達させ、ポリイミド樹脂層が局所的且つ瞬間的に高温と
なることを防止する機能を果たす、さらに、酸化チタン
自体も微小な細孔を有し保温性に優れた性質を有する。

また、本発明の製造方法においては、チタンアルコキシ
ドより調製したゾルを用意し、これを絶縁基板のポリイ
ミド樹脂上に塗布し、その後乾燥させ、焼成している。

このような工程は、チタンアルコキシドを出発物質とし
たゾル−ゲル法では３００℃程度の低温で酸化チタンが
焼成され、この温度はポリイミド樹脂層の耐熱温度より
低いため可能となる。

〔実施例〕

以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明に係るサーマルヘッド用基板の一実施例
番適用したサーマルヘッドの要部を示す断面図である。

同図において、１は絶縁基板としてのアルミナ基板、２
はアルミナ基板１上に形成された蓄熱層であり、この蓄
熱層２はアルミナ基板１上に形成されたポリイミド樹脂
層３と、その上に形成した酸化チタン層４により構成さ
れている。ポリイミド樹脂は、比較的耐熱性に優れてお
り（４００°Ｃ程度）、また、極めて小さな熱伝導率（
ガラスより１行程度小さい）を有し、保温性に優れた性
質を持つ、一方、酸化チタンは耐熱性に優れた（１００
０℃程度）性質を有する。

そこで、本実施例では蓄熱層２の保温機能を熱伝導率が
小さく保温性に優れたポリイミド樹脂屑３に担わせ、蓄
熱層２の耐熱機能を耐熱性に優れた酸化チタン層４で補
なうように構成している。

即ち、蓄熱層２上に発熱抵抗体としてのＴ　ａ　２Ｎ層
５、その上層に導電体６ａ及び６ｂ、さらに上層に保護
層としての８１０２層７を形成してサーマルヘッドを構
成した場合、サーマルヘッドの発熱部Ａで瞬間的且つ局
所的に発生した熱はポリイミド樹脂層３に直接伝達され
ず、酸化チタン層４を介して伝達される。よって、発熱
部Ａで瞬間的且つ局所的に発生した熱は酸化チタン層１
４を伝わる間に平面的に拡散され且つ時間的に分散され
てポリイミド樹脂層３に伝達される。このため、ポリイ
ミド樹脂Ｍ３が局所的に高温となる程度を緩和でき、ポ
リイミド樹脂層３が熱分解されたり、この熱分解による
ガスによって、上層のＴ”ａ２Ｎ、層５やＳ　ｉ　Ｏ２
層７等の薄膜層を破壊する現象が生じることをなくする
ことができる。

また、本実施例の蓄熱層２は従来のガラスよりなる蓄熱
層に比べて熱伝導率が低いため、その厚さを従来のもの
より薄くしても同等の保温性を持なぜることが可能であ
る。従って、発熱部Ａが発する熱をアルミナ基板１に速
かに吸収させて発熱体の温度の低下を早めることが可能
となり、熱応答性を向上させることができる。

次に、上記サーマルヘッド用基板の製造方法の一実施例
について説明する。

先ず、チタンアルコキシドより調製した溶液を用意して
おく。このチタンアルコキシドの溶液はゾルであり、テ
トラエトキシチタン（Ｔｉ　（ＱＣ２Ｈ５＞４）２２．
８３ｇ　＜０．１モル）をエタノール５００ｇ中に溶解
させた後、蒸留水３．６ｇ（０，２モル）を加え、１０
時間還流し、その後室温で１日間放置して調製する。

次に、アルミナ基板１上にポリイミドコーティング剤（
東し社製、５Ｐ−５１０）を塗布し、１０μｍ厚のポリ
イミド樹脂層３を形成する。

次に、ポリイミド樹脂層３上に上記調製された溶液を回
転数１１０００ｒｐでスピンコーティングし、これを乾
燥させた後、３００℃で３０分間焼成する。この工程を
、１０回繰り返して１μｍ厚の酸化チタン層４を形成し
てサーマルヘッド用基板の製造を完了する。

実際には、このサーマルヘッド用基板の酸化チタン層４
上にスパッタリングによりＴ　ａ　２　Ｎを蒸着して’
Ｉ”ａ２Ｎ２ｂを形成し、さらにその上層にアルミニウ
ム合金を蒸着して、これをバターニングして導電体６ａ
、６ｂとし、その上に３１０２層７を形成して、サーマ
ルヘッドを構成する。

上記製造方法は、チタンアルコキシドより調製したゾル
を出発物質としたゾル−ゲル法により、この方法による
と３００℃程度の低温で酸化チタンが焼成できる０通常
、セラミクスの焼成には５００°Ｃ以上の温度が必要で
あり、この温度はポリイミド樹脂の耐熱温度より高い、
しかし、本実施例の製造方法によればポリイミド樹脂層
の耐熱温度より低い温度で酸化チタンを焼成することが
可能となり、ポリイミド樹脂層上で酸化チタンを焼成す
ることができ、工程の簡略化ができる。さらに、この製
造方法によると酸化チタン層の表面を平滑に形成できる
ので、この上層に形成される発熱抵抗体層や電極層等を
良好な形状に形成できる。

尚、上記製造方法により製造された１０μｍ厚のポリイ
ミド樹脂層と１μｍ厚の酸化チタン層を有するサーマル
ヘッドと、１０μｍ厚のポリイミド樹脂層のみで蓄熱層
を形成した従来のサーマルヘッドの寿命について試験を
実施したところ、次のような結果が得られた。ここで、
サーマルヘッドの駆動は印字ドツト周期０．９ｍｓのパ
ルスで行い、寿命はサーマルヘッドが機能しなくなった
時点の印加パルス数により測定した。この結果、従来の
サーマルヘッドでは１０２パルス程度の寿命しかなかっ
たのに対し、本実施例のサーマルヘッドの寿命は１０５
パルス以上と飛躍的な寿命の向上が確認された。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のサーマルヘッド用基板の
蓄熱層は保温性に優れているので、蓄熱層を薄くできる
ので、熱応答性がよく高速印字用のサーマルヘッドに適
した基板を提供できる。また、本発明のサーマルヘッド
用基板ではポリイミド樹脂層上に酸化チタン層を設けた
ことにより、゛ポリイミド樹脂を局所的に高温にするこ
とはなくなり、耐熱性に優れた性質を有するので、この
基板により構成されたサーマルヘッドは高速印字にも適
し且つ寿命を長くできるという効果を有する。

また、本発明の製造方法によれば、低温の焼成工程で酸
化チタン層を形成できるので、ポリイミド樹脂層上で酸
化チタン層の焼成ができ、製造が容易である。さらに、
この製造方法によると酸化チタン層の表面が平滑に形成
され、サーマルヘッドの構成に好適であるなどの効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を用いて形成されたサーマル
ヘッドの構成を示す要部断面図、第２図は従来のサーマ
ルヘッドの要部断面図である。 １・・・アルミナ基板（絶縁基板）、 ２・・・蓄熱層（ポリイミド樹脂屑３、酸化チタン層４
） ５・・・Ｔ　ａ　２　Ｎ層（発熱抵抗体層）、６ａ、６
ｂ・・・導電体、 ７・−・ＳｉＯ屑（保護Ｍ）。 特許出願人　　沖電気工業株式会社 代理人　弁理士　　前　１）　実 大、方せ１クリの熔せ７潴ｆｎｍ 第１図 会射、゛う・］。啄契訪ゐコ 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁基板と、 上記絶縁基板上に形成された蓄熱層とを有し、上記蓄熱
   層が、上記絶縁基板上に形成されたポリイミド樹脂層と
   、このポリイミド樹脂層上に形成された酸化チタン層と
   を有することを特徴とするサーマルヘッド用基板。 ２、チタンアルコキシドよりゾルを調製する工程と、 絶縁基板上にポリイミド樹脂を塗布する工程と、上記絶
   縁基板上のポリイミド樹脂上に上記ゾルを塗布する工程
   と、 これを乾燥する工程と、 これを焼成する工程と を有することを特徴とするサーマルヘッド用基板の製造
   方法。