JPH0419032B2 - - 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絶縁体生シート上に
抵抗体層を印刷により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、導体層のみ形
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、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を有す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、しかも各導体を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した
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図の点線で示した部分の断面
を表わし、ｂは同じく第１図の一点鎖線の部分の
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
耐摩耗層と設けなくても、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
ることが全くない構造になつている。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極が流れて発
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。

本発明の構造によれば、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、同一ドツド
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、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
絶縁体粉末を有機ビヒクル中に分散し、泥漿とす
る。こ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、絶縁体生シートにする。

このようにして作成した絶縁体生シートを所定
の大きさに打抜き、導体ペーストを用い、導体パ
ターンの印刷と、予め生シート中に形成されてい
るスルーホール孔中に導体ペーストの充填を行な
う。導体を形成した絶縁グリーンシート上に抵抗
体層を印刷する。

この様にして形成したスルーホール、導体を形
成し、なおかつ抵抗体を印刷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
よび抵抗体層の膜厚は数ミクロンから数百ミクロ
ン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
の間隔を数ミクロンから数ミリと広範囲に自由に
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。なお生シートヘ
〜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し、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 １ 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。

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
シートを作製した。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。次に抵抗体ペーストをスクリーン印刷法
により印刷し、絶縁体生シート上に抵抗体層を形
成した。抵抗体ペーストとしては酸化ルテニユウ
ム系ペーストを使用した。

このようにして作つた抵抗体シートを印刷し導
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の数
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た面を鏡面
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〜50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。

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。

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ペーストを用い、所定
の位置にスクリーン印刷法によつて抵抗体層を形
成した。抵抗体層の厚さは6μｍ〜100μｍとし、
抵抗体層が厚い場合には重ね印刷を行つた。

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ら
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つて作製した積
層セラミツクサーマルヘツドの実施例の斜視図で
ある。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図である。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
生シートの積層の順を示した図である。 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
ルである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 絶縁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
   形成する工程と絶縁体生シート上に抵抗体層を印
   刷により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と導体層のみ形成した絶縁体
   生シートと絶縁体生シートとを積層圧着し、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、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
   る工程を有す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。