JPH0419031B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセラミツクサーマルヘツドに関し、特
に絶縁体材料、発熱体材料、導電体材料を一体化
して焼結したセラミツクサーマルヘツドの製造方
法に関する。

従来、感熱記録用のサーマルヘツドは厚膜法、
薄膜法あるいは薄膜、厚膜混合法などによつて、
セラミツク基板上に形成し、実用化されている。

従来使用されているサーマルヘツドは厚膜型、
薄膜型それぞれに長所欠点を有していた。すなわ
ち厚膜型の場合には、大きな寸法のものが比較的
安価にできるが、電極、発熱体を厚膜印刷法で行
うため、解像度に制限があり、８ドツト／mmが限
界であつた。さらに厚膜法によつて解像度を上げ
ようとすると、配線パターンを微細化する必要が
あるため、導体として金を使用しなければなら
ず、コストが非常に高くなる欠点ももつていた。
さらに多層配線を高密度に行うため、歩留が悪く
コスト上昇の原因になつていた。

さらに厚膜型では、発熱体の抵抗バラツキが印
刷の厚みコントロールが困難なため大きくなり、
抵抗のバラツキとして非常に良いものでも±20％
程度であり、ヘツドとして使用した時の記録品質
にも問題があつた。

また薄膜法によるサーマルヘツドは、微細なパ
ターン形成ができるため、解像度は良くすること
ができるが、大きな寸法のものが作りにくく、製
造工程が複雑なため、コストが高くなり、さらに
形成した表面積が薄いため耐摩耗性に問題があつ
た。また薄膜法によるサーマルヘツドは多層配線
がむずかしく、多層配線層にピンホールの発生に
よる歩留の低下や多層配線の配線抵抗が高くな
り、素子の発熱、駆動回路などに問題があつた。

本発明はこれらの問題点を全て解決するもの
で、小型でコストが低く、解像度の優れた信頼性
の高いサーマルヘツドの製造方法を提供するもの
である。

すなわち、本発明は絶縁体生シートおよび抵抗
体生シートを形成する工程と絶縁体生シートに孔
を穿設する工程と、該孔に導電体物質を充填する
と同時に導体層を絶縁体生シート上に形成する工
程と抵抗体生シートを所定の形状に切断し前記導
体層を形成した絶縁体生シート面に接着し、抵抗
体層を形成する工程と抵抗体層と導体層を形成し
た絶縁体生シートおよび絶縁体生シートを積層、
圧着し、積層体を形成する工程と前記積層体を所
定の寸法に切断した後焼結する工程と焼結した積
層体に外部取出電極を付ける工程と該焼結体の所
定の面を研摩する工程からなることを特徴とする
積層セラミツクサーマルヘツドの製造方法であ
る。

サーマルヘツドは均一な形と抵抗値を持つ抵抗
体を微細な間隔で1000ケ以上横１列に並べなくて
はならず、さらに、抵抗と同じ数のリード線を同
じ密度で配線する必要がある。しかもこれらの抵
抗体およびリード線のいずれか一つでも不良が発
生するとヘツドとしては使用できなくなる。

本発明は絶縁体生シート上に抵抗体および導体
を形成し、しかも導体はスルーホールを用いて立
体的に配線することによつて配線の密度を従来平
面内で微細化していたものよりも実際的な配線密
度を著しく向上させ、かつ、配線の信頼性を著し
く向上させることができた。

さらに抵抗体を生シート又は厚膜印刷によつて
形成し、厚み方向に積層することによつて発熱体
層を形成するため抵抗層の厚みを数十ミクロンか
ら数ミクロンの厚さまで薄くすることができる。
その結果、サーマルヘツドとしての解像度は薄膜
型ヘツドと同等以上にすることが可能となつた。

また、従来のサーマルヘツドでは厚膜型、薄膜
型いずれの方法によつても、形成される抵抗体層
の厚さが数千オングストロームから数十ミクロン
であるため、耐摩耗性が悪く、使用状態で抵抗体
層が擦り切れてしまうことが多くあつた。

このため従来のサーマルヘツドでは表面に耐摩
耗性のガラス、Ta₂O₅などの耐摩耗層を数十ミク
ロンの厚さに形成していた。

しかし、これらの耐摩耗層を形成すると抵抗発
熱体からの熱が耐摩耗層に伝導する時、横方向へ
の熱の拡散が厚み方向と同時に起るため、解像度
を悪くする原因となつていた。

このように従来のサーマルヘツドは、厚膜型、
薄膜型、これらの混合型のいずれの方法によつて
も、それぞれに問題点を含んでいた。

本発明は従来と全く異なる構造により、これら
の問題点を解決し、量産性のある高性能の低コス
トサーマルヘツドの製造方法を提供するものであ
る。

以下、図面と実施例により、本発明の詳細を説
明する。

第１図は本発明の製造方法によつて作製された
サーマルヘツドの構造の一例を示す斜視図であ
り、１は表面に露出している抵抗体層、２は絶縁
体、３は外部から電気信号を入力するため外部接
続用の電極を示している。この図で抵抗体１と絶
縁体２は完全に一体化したセラミツクになつてい
る。

第２図は第１図のサーマルヘツドの断面を図示
したものでａは第１図の点線で示した所で切断し
た断面を表わし、ｂは同じく第１図の一点鎖線の
部分で切断した断面を示している。第２図ａの１
は抵抗体、２は絶縁体、第２図ｂの４は内部導体
４′はスルーホールを示している。

第１図、第２図から明らかなように本発明の構
造によるサーマルヘツドでは発熱抵抗体が、絶縁
体の中に埋め込まれた構造になつているため、抵
抗体の摩耗は絶縁体によつて保護され、表面に耐
摩耗層を設けなくても、充分耐摩耗性のある構造
となつている。また抵抗体の大部分が絶縁体内に
埋め込まれているため、抵抗体が断線状態になる
ことが全くない。従つて熱の耐摩耗層による拡散
がないため、抵抗体の厚さとほぼ等しい解像度が
得られる。さらに、従来のサーマルヘツドでは抵
抗体の内部に電流が流れて発熱する場合、抵抗体
に幅があり、その幅の中での抵抗体の厚みのバラ
ツキから発熱量が場所によつて変化し、記録した
像にムラが生ずることが多かつた。

実施例のサーマルヘツドの構造によれば、抵抗
体の厚み方向が表面に露出した構造になつている
ため、同一ドツト内の熱は均一となり、濃度ムラ
も少くなつた。さらに本発明のサーマルヘツドは
後に実施例の製造工程で詳しく述べるが、均一な
絶縁体生シート上に均一な抵抗体を抵抗体生シー
トを張り付けるか又はスクリーン印刷法によつて
形成するため、抵抗体の厚さは数ミクロンから数
百ミクロンの厚さまで均一に形成でき、絶縁体生
シートも数十ミクロンから数百ミクロンまで均一
に形成できるため、抵抗体の厚さ、抵抗体のピツ
チを非常に細かくすることができ、記録した時の
解像度を従来の６〜８ドツド／mmから数十ドツ
ド／mmと飛躍的に良くすることができる。

次に本発明の製造方法を図面により説明する。
第３図は本発明の製造工程の工程図を示すもので
ある。

第３図によつて、本製造方法を説明するとま
ず、絶縁体粉末および抵抗体粉末をそれぞれ有機
ビヒクル中に分散し、泥漿化する。これらの泥漿
をドクターブレードを用いたキヤステイング法に
より絶縁体生シート、および抵抗体生シートを作
る。

この絶縁体生シートを所定の大きさに打ち抜
く。この場合、層間の配線に必要なスルーホール
も同時または別工程で打抜く。このような絶縁体
生シート上に導体ペーストを用い、導体パターン
の印刷と、スルーホール孔中に導体ペーストの充
填を行う。導体を形成した絶縁グリーンシート上
に抵抗体生シートを所定の形状にパンチングした
後、絶縁生シートの所定位置にはり付ける。

この様にして形成したスルーホール、導体を形
成し、なおかつ抵抗体を付加した絶縁体生シート
を必要な枚数と、さらに導体とスルーホールのみ
形成した絶縁体生シート、および絶縁体生シート
のみのぞれぞれを立体配線が形成するように積層
し、熱プレスによつて圧着し、生積層体を形成す
る。

生積層体を所定の形状に切断後、脱バインダー
工程を経て、焼結し外部取出電極を焼付けて、積
層セラミツクサーマルヘツドとする。

この様な製造方法によるため、絶縁生シートお
よび抵抗体生シートの膜厚は10μｍ〜1000μｍと
広い範囲で生シートを形成することができるた
め、焼結後の抵抗体の厚さ、となりの抵抗体との
間隔を8μｍ〜800μｍと広範囲に自由に選ぶこと
ができる。特に抵抗体の厚さ、絶縁体の厚さを薄
くすることによつて、数十ドツド／mm以上の解像
度を実現できる。

また本製造方法によつて、抵抗体を発熱させる
ために必要な配線をスルーホールを介して、立体
的に形成することができるため、従来の配線の様
な非常に高度な厚膜、薄膜の技術を用いることな
く、信頼性良く、小型に歩留良くサーマルヘツド
を製造することができる。

また第４図は本発明製造工程のうち、積層工程
で積層する生シート（イ〜オ）を積層順に示した
もので、１は絶縁体生シート、２は導体、３は抵
抗体生シートを接着又は印刷によつて形成した抵
抗体層、４はスルーホールを示している。また、
生シートイ，オはスルーホールのみを形成した
層、生シートロとルは導体層およびスルーホール
を形成した層、生シートハ〜ヌは抵抗体層、導体
層、スルーホールのいずれもが形成されている絶
縁生シートである。なお、ヘ〜チは必要に応じ
て、積層数を増減して積層を行う。

なお第４図は図を解り易くするために１素子当
りの絶縁体生シート部分を示しているが、実際に
製造する場合は第４図のパターンが平面上に多数
回くり返されたパターン印刷、一度の積層によつ
て、数十から数百の積層セラミツクサーマルヘツ
ドを作ることができる。

このように積層技術によつてサーマルヘツドを
作ると、一回の積層によつて多数のサーマルヘツ
ドを作ることができるので、１個当りの単価が従
来方法よりも著しく安価になり、量産化も可能で
ある。

次に本発明を実施例により詳細に説明する。

〔実施例〕

絶縁体材料として、アルミナ−結晶化ガラス混
合物を使用した。アルミナ50wt％、ホウケイ酸
鉛系結晶化ガラス50wt％の粉末をボールミルで
湿式混合した後、過乾燥し、絶縁体粉末とし
た。

抵抗体材料としては酸化ルテニユウム−絶縁体
混合物を用いた。99.9％以上の純度を持つ酸化ル
テニユウム粉末30wt％と絶縁体粉末70wt％を秤
量後、湿式混合し、過乾燥して抵抗体粉末とし
た。

絶縁体粉末、抵抗体粉末をそれぞれ有機ビヒク
ル中に分散し泥漿とし、これをドクターブレート
を用いたキヤステイング法により、膜厚が20μｍ
〜500μｍの絶縁体生シートおよび抵抗体生シー
トを作成した。なお、有機ビヒクルのバインダー
としては、ポリビニルブチラールを使用し、溶媒
は多価アルコールのエステルを用いた。

絶縁体生シートを金型を用い、外形およびスル
ーホールを打抜き、この上にスクリーン印刷法に
より、銀−パラジウム合金のペーストを用い、配
線パターンとスルーホールの孔うめパターンを印
刷した。次に抵抗体生シートを３mm×２mmの寸法
に打抜き、絶縁体生シート上に張り付けた。

このようにして作つた抵抗体シートを張り付け
導体を形成した絶縁体生シートと導体の形成のみ
を行つた絶縁生シートおよび必要な場合はスルー
ホールの形成のみの絶縁体生シートなどを所定数
だけ金型に入れて積層、熱圧着を行つた。

積層の終つた生積層体を５mm×10mmの寸法に切
断し、500℃で脱バインダー後、800℃〜1000℃の
温度で焼結した。

焼成の終つた焼結積層体に外部取出電極を焼付
け、感熱紙に接触する抵抗体の露出している面を
鏡面に研摩した後、リード線を取付けサーマルヘ
ツドとした。

出来上つたサーマルヘツドをサーマルプリンタ
にセツトし、動作試験を行つたところ、10ドツ
ト／mm〜30ドツト／mmの解像度が得られ、充分実
用になり、しかも従来のサーマルヘツドに比べ、
著しく改善された解像度を示すことがわかつた。

実施例 ２ 絶縁体材料としてアルミナ−結晶化ガラス混合
物を用いた。純度99.9％以上のアルミナ56wt％と
ホウケイ酸鉛系結晶化ガラス44wt％を秤量し、
ボールミルで湿式混合を行い、過乾燥後絶縁体
粉末とした。

この絶縁体粉末を有機ビヒクル中に分散し泥漿
とし、これをドクターブレードを用いたキヤステ
イング法により膜厚が20μｍ〜500μｍの絶縁体生
シートを作成した。なお、有機ビヒクルのバイン
ダーとしては、ポリビニルアルコールを使用し、
溶媒は水を用いた。抵抗体材料としては酸化ルテ
ニユウム−絶縁体混合物を用いた。99.9％以上の
純度を持つ酸化ルテニユウム粉末25wt％と絶縁
体粉末75wt％を秤量後、湿式混合し、過乾燥
後抵抗体粉末とした。

この抵抗体粉末を絶縁体粉末と同様の工程を経
て抵抗体生シートとした。絶縁体生シートを金型
を用い、外形およびスルーホールを打抜き、この
上にスクリーン印刷法により、金ペーストを用い
配線パターンとスルーホール孔うめパターンを印
刷した。

次に導体を形成した絶縁体生シートの上にさら
にルテニユウム系抵抗体生シートを一定形状に切
断した後、所定の位置に接着し抵抗体層を形成し
た。抵抗体層の厚さは20μｍ〜100μｍとした。

このようにして作つた抵抗体層、導体層を形成
した絶縁生シートと導体の形成のみを行つた絶縁
生シートおよび必要な場合はスルーホール形成の
みの絶縁体生シートなどを所定の数だけ金型に入
れ、積層熱圧着を行つた。

積層の終つた生積層体を５mm×10mmの寸法に切
断し、500℃で脱バインダーを行つた後800℃〜
1000℃の温度で焼結した。

焼成の終つた焼結積層体に外部取出電極を焼付
け、感熱紙に接触する面を鏡面に研摩した後、リ
ード線を取付け、サーマルヘツドとした。

出来上つたサーマルヘツドをサーマルプリンタ
にセツトし、動作試験を行つたところ、10ドツ
ド／mm〜30ドツド／mmの解像度が得られ、充分実
用になり、しかも、従来のサーマルヘツドに比
べ、著しく改善された解像度を示すことがわかつ
た。

以上述べた様に本発明の製造方法による積層セ
ラミツクサーマルヘツドは、従来のサーマルヘツ
ドでは実現できない様な解像度で、小型高信頼化
を実現し、かつ、量産化が可能で、コストダウン
もできる優れたサーマルヘツドであることが明ら
かになつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法により作製した積層
セラミツクサーマルヘツドの実施例の斜視図であ
り、第２図は第１図の積層セラミツクサーマルヘ
ツドの断面図を示し、ａは第１図の破線の部分の
断面、ｂは第１図の一点鎖線の部分の断面を示
す。第３図は本発明の積層セラミツクサーマルヘ
ツドの製造工程を示す。第４図は本発明の積層セ
ラミツクサーマルヘツドの積層工程での積層の順
を示した一例である。 各図において、１は抵抗体、２は絶縁体、３は
外部取出電極、４は内部導体、４′はスルーホー
ルを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 絶縁体生シートおよび抵抗体生シートを形成
   する工程と絶縁体生シートに孔を穿設する工程
   と、該孔に導電体物質を充填すると同時に導体層
   を絶縁体生シート上に形成する工程と抵抗体生シ
   ートを所定の形状に切断し、前記導体層を形成し
   た絶縁体生シート面に接着し抵抗体層を形成する
   工程と抵抗体層と導体層を形成した絶縁体生シー
   トおよび絶縁体生シートを積層圧着し積層体を形
   成する工程と前記積層体を所定の寸法に切断した
   後焼結する工程と焼結した積層体に外部取出電極
   を付ける工程と該焼結体の所定の面を研摩する工
   程からなることを特徴とする積層セラミツクサー
   マルヘツドの製造方法。