JPH06320772A - サーマルヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多孔質体層の表面に存在する微細孔内に発熱
抵抗体や電極或いはコーティングガラスが入り込むとい
った不具合を解消することができるサーマルヘッドの製
造方法を提供することを目的とする。 【構成】 支持体基板１上に微細孔７ａを有する保温層
（多孔質体層）７を形成した後、上記保温層７の微細孔
７ａの内壁に当該保温層７上に形成される封孔層８の材
料（コーティングガラス）をはじく性質を有する物質
（例えば、ＰＴＦＥ）をコーティングし、焼き付けして
コーティング膜９を形成し、その後に上記のコーティン
グガラスを塗布して封孔層８を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ装置、プ
リンター装置、或いは複写機などの記録部に使用される
サーマルヘッド及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来のサーマルヘッドを示す縦
断面図である。図中２０１は熱伝導率が比較的大きいア
ルミナにて形成された支持体基板であり、この支持体基
板２０１上には、熱伝導率が比較的小さいガラスからな
る保温層２０２が形成されている。

【０００３】上記の保温層２０２上には、Ｒｕ₂ Ｏ等か
らなる発熱抵抗体２０３、及びこの発熱抵抗体２０３に
接続する一対のＡｕ等からなる電極（共通電極と個別電
極）２０４ａ，２０４ｂがフォトエッチング或いはスク
リーン印刷等により形成されている。発熱抵抗体２０３
上には、上記発熱抵抗体２０３の酸化防止のため及び感
熱紙やインクシートとの接触による磨耗を防止するため
の保護層２０５が被覆形成されている。

【０００４】図５は、上記サーマルヘッドの平面図であ
り、この図に示すように、上記の発熱抵抗体２０３はラ
イン状に形成されており、このライン状に形成された発
熱抵抗体２０３に沿って上記一対の電極２０４ａ，２０
４ｂが交互に配置される。そして、上記の個別電極２０
４ｂに接続された図示しないドライバＩＣにより個別電
極２０４ｂについてのＯＮ操作がなされると、そのＯＮ
操作された部分の個別電極２０４ｂと共通電極２０４ａ
とが通電し、その通電した部分の発熱抵抗体２０３が発
熱するようになっている。

【０００５】即ち、上記のサーマルヘッドにて感熱紙や
インクシートを用いて記録を行うときには、発熱抵抗体
２０３が位置する表面に感熱紙やインクシートを例えば
プラテンローラー等で圧接させた状態で上記電極２０４
ａ，２０４ｂを介して発熱抵抗体２０３の発熱させたい
部分に通電する。これにより、通電された部分の発熱抵
抗体２０３が発熱し、その熱を受けて感熱紙が発色した
り、或いはインクシートのインクが記録紙に付着して記
録が行われる。

【０００６】なお、他の従来例として、図６に示すよう
に、印字効率を良くするために、保温層２０２を凸状に
形成したものもある。

【０００７】ところで、このようなサーマルヘッドを用
いた熱記録装置においては、印字の高速化、低消費電力
化が要望されており、これらの要望に応えるには、サー
マルヘッドの発熱効率と熱応答性の両方を改善する必要
がある。

【０００８】上記の発熱効率を向上させるには、発熱抵
抗体２０３の発する熱が感熱紙やインクシート側に効率
良く伝導させると共に、その反対側へは熱があまり伝導
しないようにすることが必要である。

【０００９】一方、熱応答性を向上するには、熱効率を
上げて昇温速度を高めると共に、発熱抵抗体付近の蓄熱
量を小さくして、冷却時間を短くする必要があり、その
ためには保温層の熱容量を小さくする必要がある。

【００１０】ここで、上記の保温層を厚くすると熱逃げ
は少なくなる反面、蓄熱量は大きくなってしまう。従っ
て、保温層には、熱伝導率が小さく、熱容量も小さい材
質を用いるのが望ましい。このため、例えば、特公平３
−１８８３４号公報や特公平４−６００２５号公報に開
示されているように、保温層として、熱伝導率が小さく
耐熱性のあるポリイミドといった樹脂の薄層を用いる方
法や、内部に空気を含有させることで見かけ上の熱伝導
率と熱容量を大幅に小さくできる多孔質ガラスを用いる
方法が提案されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ポリイミド樹脂では耐熱性が十分でなく、また、多孔質
ガラスにおいては、その表面に微細孔が開口しているた
め、直接にその上に発熱抵抗体や電極を形成すると、上
記微細孔内に発熱抵抗体や電極を形成する材料が入り込
み、多孔質ガラスにおける低熱伝導性や低蓄熱量の特性
が得られなくなり、サーマルヘッドの性能向上が図れな
いという問題があった。

【００１２】また、図７に示すように、多孔質ガラス
（保温層）２０２表面の微細孔を封止するために、コー
ティングガラス２０７を塗布することも考えられるが、
これではコーティングガラス自体が微細孔内に入り込
み、上記と同様、多孔質ガラスにおける低熱伝導性や低
蓄熱量の特性が得られなくなり、サーマルヘッドの性能
向上が図れない。

【００１３】本発明は、上記の事情に鑑み、多孔質体層
の表面に存在する微細孔内に発熱抵抗体や電極或いはコ
ーティングガラスが入り込むといった不具合を解消する
ことができるサーマルヘッドの製造方法を提供すること
を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のサーマルヘッド
は、上記の課題を解決するために、支持体基板上に保温
層として機能する微細孔を有する多孔質体層が形成され
てなるサーマルヘッドにおいて、上記多孔質体層の微細
孔の内壁に当該多孔質体層上に形成される層の材料をは
じく性質を有するコーティング膜が形成されていること
を特徴としている。

【００１５】また、本発明のサーマルヘッドの製造方法
は、支持体基板上に保温層として機能する微細孔を有す
る多孔質体層を形成した後、上記多孔質体層の微細孔の
内壁に当該多孔質体層上に形成される層の材料をはじく
性質を有する物質をコーティングすることを特徴として
いる。

【００１６】また、本発明のサーマルヘッドの製造方法
は、支持体基板上に保温層として機能する微細孔を有す
る多孔質体層を形成した後、上記多孔質体層の微細孔の
内径よりも粒径が大きな粒子からなる抵抗体ペーストを
塗布して発熱抵抗体を形成することを特徴としている。

【００１７】

【作用】上記のサーマルヘッドは、多孔質体層の微細孔
の内壁に当該多孔質体層上に形成される層の材料をはじ
く性質を有するコーティング膜を有しているので、微細
孔内への上記層の材料の入り込みがなく、多孔質体層に
おける低熱伝導率および低熱容量を保持したものとなっ
ている。

【００１８】また、上記第１の方法によれば、多孔質体
層の微細孔の内壁に当該多孔質体層上に形成される層
（電極やガラス等）の材料をはじく物質をコーティング
するので、上記多孔質体層上に電極やガラス等の層を形
成するときにその材料が微細孔内に入り込むのが抑止さ
れる。従って、上記微細孔の孔内空間は最大限に確保さ
れることになり、多孔質体層における低熱伝導率および
低熱容量を保持したサーマルヘッドを得ることができ
る。

【００１９】また、上記の第２の方法によれば、上記多
孔質体層の微細孔の内径よりも粒径が大きな粒子からな
る抵抗体ペーストを塗布して発熱抵抗体を形成するの
で、発熱抵抗体のペースト構成粒子が微細孔内に入り込
むのが抑止される。従って、上記微細孔の孔内空間は最
大限に確保されることになり、多孔質体層における低熱
伝導率および低熱容量を保持したサーマルヘッドを得る
ことができる。

【００２０】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明をその実施例を示す図に基づ
いて説明する。

【００２１】図１は、本発明の製造方法により製造され
たサーマルヘッドを示す縦断面図である。図中１は支持
体基板であり、この支持体基板１は、比較的熱伝導率が
大きいアルミナ等のセラミックス若しくはステンレス等
の金属から成っている。支持体基板１上には、無数の微
細孔７ａを有する多孔質ガラスから成る保温層７が形成
されており、上記微細孔７ａ内には、例えば、ＰＴＦＥ
（ポリテトラフルオロエチレン）樹脂のワニス等からな
るコーティング膜９が形成されている。

【００２２】上記の保温層７上には、コーティングガラ
ス材料からなる緻密な封孔層８が形成されており、この
封孔層８により微細孔７ａが封止されている。そして、
上記封孔層８上には、発熱抵抗体３及びこの発熱抵抗体
３に各々接続する一対の電極４ａ，４ｂが形成されてい
る。そして、これら発熱抵抗体３および電極４ａ，４ｂ
上には、上記発熱抵抗体３の酸化防止のため、及び感熱
紙やインクシートとの接触による磨耗を防止するための
保護層６が被覆形成されている。

【００２３】上記の発熱抵抗体３は紙面垂直方向にライ
ン状に形成されており、上記一対の電極４ａ，４ｂは紙
面垂直方向に所定の間隔をおいて複数個配置され、これ
により発熱抵抗体ラインが形成されている。

【００２４】次に、上記サーマルヘッドの製造方法を説
明する。

【００２５】まず、上記の支持体基板１上に塗布溶液
（湿潤ゲル）を塗布する。この塗布溶液は、金属アルコ
キシドとしてシリコンのメトキシド〔Ｓｉ（ＯＣＨ₃ ）
₄ 〕をメタノールで希釈し、水を加えて撹拌して加水分
解を促すことにより製造することができる。即ち、この
加水分解により生成されたＳｉ（ＯＨ）_x （ＯＣＨ₃ ）
_4-x 同士が脱水縮合反応を繰り返し、鎖状や３次元的な
シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を発達させ、高分子
溶液となる。

【００２６】次に、上記の塗布溶液を乾燥させ、更に脱
水縮合反応を進めることにより、微細で比較的均一に分
布する多数の微細孔が形成された乾燥多孔質ゲル層が形
成される。そして、これを所定の温度で焼成することに
より保温層７を得る。

【００２７】次に、保温層７の表面に、後述のコーティ
ングガラス溶液をはじく性質を有する例えばＰＴＦＥ
（ポリテトラフルオロエチレン）樹脂のワニスを塗布
し、余分なワニスを圧縮空気などで吹き飛ばした後、焼
き付けし、微細孔７ａの内壁にコーティング膜９を形成
する。

【００２８】次に、保温層７上にコーティングガラス溶
液（例えば、品川白煉瓦（株）製：商品名クリアコー
ト）を塗布し、焼成して封孔層８を形成する。

【００２９】その後、封孔層８上に発熱抵抗体３、電極
４ａ，４ｂ、酸化防止層５、及び耐磨耗層６をスパッタ
リングや蒸着により形成する。

【００３０】上記の製造方法によれば、保温層（多孔質
体層）７の微細孔７ａの内壁に当該保温層７上に形成さ
れる封孔層８の材料をはじく物質がコーティングされて
いるので、上記保温層７上に封孔層８となるコーティン
グガラスを形成するときにこれが微細孔７ａ内に入り込
むのが抑止される。従って、上記微細孔７ａの孔内空間
は最大限に確保されることになり、保温層７における低
熱伝導率および低熱容量を保持したサーマルヘッドを得
ることができる。

【００３１】（実施例２）以下、本発明の他の実施例を
説明する。

【００３２】本実施例のサーマルヘッドは、図２に示す
ように、保温層７として凸状のものを有し、このような
凸状の保温層７における微細孔７ａ内にコーティング膜
９が形成されているものである。

【００３３】上記凸状の保温層７を有するサーマルヘッ
ドを製造する場合も、実施例１と同様に、上記の保温層
７の微細孔７ａの内壁にコーティング膜９を形成した後
に封孔層８を形成すればよく、これにより、上記封孔層
８の材料が微細孔７ａ内に入り込むのが抑止される。

【００３４】（実施例３）以下、本発明の他の実施例を
説明する。なお、説明の便宜上、実施例１と同様の構成
を有する部材には同一の符号を付記してある。

【００３５】図３は、本発明の製造方法により製造され
たサーマルヘッドを示す縦断面図である。保温層７であ
る多孔質体層には、孔径が０．０１〜０．１μｍの範囲
にある微細孔７ａが形成されている。また、上記微細孔
７ａ内には、ＰＴＦＥ樹脂のワニス等のコーティング膜
９が形成されている。

【００３６】上記の保温層７上には、上記微細孔７ａの
内径よりも大きな径（最小径約０．１μｍ）の構成粒子
からなる発熱抵抗体３及びこの発熱抵抗体３に接続する
一対の電極４ａ，４ｂが形成されている。そして、これ
ら発熱抵抗体３および電極４ａ，４ｂ上には、上記発熱
抵抗体３の酸化防止および、感熱紙やインクシートとの
接触による磨耗を防止するための保護層６が被覆形成さ
れている。

【００３７】次に、上記サーマルヘッドの製造方法を説
明する。

【００３８】まず、実施例１と同様に上記の支持体基板
１上に塗布溶液（湿潤ゲル）を塗布する。

【００３９】次に、上記の塗布溶液を乾燥させ、更に脱
水縮合反応を進めることにより、微細で比較的均一に分
布する多数の微細孔が形成された乾燥多孔質ゲル層を形
成し、これを所定の温度で焼成して保温層７を得る。こ
のようにして得られた微細孔７ａの孔径は、０．０１〜
０．１μｍの範囲となる。

【００４０】次に、保温層７の表面に、実施例１と同
様、ＰＴＦＥ樹脂のワニスを塗布し、余分なワニスを圧
縮空気などで吹き飛ばした後、焼き付けし、微細孔７ａ
内壁にコーティング膜９を形成する。

【００４１】次に、エッチング或いはスクリーン印刷等
の手法により電極４ａ，４ｂを形成する。なお、この形
成を上記エッチングにより形成する場合には、前記微細
孔７ａは互いに独立した形状であることが望ましく、一
方、電極４ａ，４ｂをスクリーン印刷で形成する場合に
は、微細孔７ａが互いに交差して通じ合うような形状に
形成されていてもよいものである。

【００４２】その後、上記微細孔７ａの内径よりも大き
な径の粒子（最小径約０．１μｍ）からなる導電ペース
トなどにより発熱抵抗体３を形成すると共に、保護層６
をスパッタリングや蒸着により形成する。

【００４３】上記の製造方法によれば、上記保護層７の
微細孔７ａの内径よりも粒径が大きな粒子からなる抵抗
体ペーストを塗布して発熱抵抗体３を形成するので、発
熱抵抗体３のペースト構成粒子が微細孔内に入り込むの
が抑止される。従って、上記微細孔７ａの孔内空間は最
大限に確保されることになり、保温層７における低熱伝
導率および低熱容量を保持したサーマルヘッドを得るこ
とができる。更に、本実施例では、実施例１と同様に微
細孔７ａ内にコーティング膜９を形成してあるので、上
記の電極４ａ，４ｂをなす電極ペースト材料が微細孔７
ａ内に入り込むのも防止される。

【００４４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、多孔質
体層からなる保温層の微細孔内に発熱抵抗体や電極或い
は封孔層等を形成する材料が入り込まないので、上記微
細孔の孔内空間は最大限に確保されることになり、保温
層における低熱伝導率および低熱容量を保持したサーマ
ルヘッドを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサーマルヘッドの製造方法により製造
されたサーマルヘッドを示す縦断面図である。

【図２】本発明のサーマルヘッドの製造方法により製造
された凸状の保温層を有するサーマルヘッドを示す縦断
面図である。

【図３】本発明のサーマルヘッドの他の製造方法により
製造されたサーマルヘッドを示す縦断面図である。

【図４】従来のサーマルヘッドを示す縦断面図である。

【図５】図４のサーマルヘッドの平面図である。

【図６】凸状の保温層を有する従来のサーマルヘッドの
縦断面図である。

【図７】微細孔内にコーティングガラスが入り込んだ状
態の従来のサーマルヘッドを示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 支持体基板 ３ 発熱抵抗体 ７ 保温層（多孔質体層） ７ａ 微細孔 ９ コーティング膜

【手続補正書】

【提出日】平成５年１１月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の厚膜型サーマルヘッドを
示す縦断面図である。図中２０１は熱伝導率が比較的大
きいアルミナにて形成された支持体基板であり、この支
持体基板２０１上には、熱伝導率が比較的小さいガラス
からなる保温層２０２が形成されている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】上記の保温層２０２上には、ＲｕＯ₂等か
らなる発熱抵抗体２０３、及びこの発熱抵抗体２０３に
接続する一対のＡｕ等からなる電極（共通電極と個別電
極）２０４ａ，２０４ｂがフォトエッチング或いはスク
リーン印刷等により形成されている。発熱抵抗体２０３
上には、上記発熱抵抗体２０３の酸化防止のため及び感
熱紙やインクシートとの接触による磨耗を防止するため
の保護層２０５が被覆形成されている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】なお、他の従来例として、図６に示すよう
に、印字効率を良くするために、保温層２０２を凸状に
形成した薄膜型サーマルヘッドもある。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ポリイミド樹脂では耐熱性が十分でなく、また、多孔質
ガラスにおいては、その表面に微細孔が開口しているた
め、直接にその上に発熱抵抗体や電極を形成すると、上
記微細孔内に発熱抵抗体や電極を形成する材料が入り込
み、多孔質ガラスにおける低熱伝導性や低熱容量の特性
が得られなくなり、サーマルヘッドの性能向上が図れな
いという問題があった。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】また、図７に示すように、多孔質ガラス
（保温層）２０２表面の微細孔を封止するために、コー
ティングガラス２０７を塗布することも考えられるが、
これではコーティングガラス自体が微細孔内に入り込
み、上記と同様、多孔質ガラスにおける低熱伝導性や低
熱容量の特性が得られなくなり、サーマルヘッドの性能
向上が図れない。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】上記の発熱抵抗体３と上記一対の電極４
ａ，４ｂは紙面垂直方向に所定の間隔をおいて複数個配
置され、これにより発熱抵抗体ラインが形成されてい
る。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４２】その後、上記微細孔７ａの内径よりも大き
な径の粒子（最小径約０．１μｍ）からなる抵抗体ペー
ストをスクリーン印刷等によってライン状に形成した
後、焼成することで発熱抵抗体３を形成する。最後に保
護層６をスクリーン印刷及び焼成により形成する。

【手続補正８】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正９】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桑原 聡史 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持体基板上に保温層として機能する微
   細孔を有する多孔質体層が形成されてなるサーマルヘッ
   ドにおいて、上記多孔質体層の微細孔の内壁に当該多孔
   質体層上に形成される層の材料をはじく性質を有するコ
   ーティング膜が形成されていることを特徴とするサーマ
   ルヘッド。
2. 【請求項２】 支持体基板上に保温層として機能する微
   細孔を有する多孔質体層を形成した後、上記多孔質体層
   の微細孔の内壁に当該多孔質体層上に形成される層の材
   料をはじく性質を有する物質をコーティングすることを
   特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
3. 【請求項３】 支持体基板上に保温層として機能する微
   細孔を有する多孔質体層を形成した後、上記多孔質体層
   の微細孔の内径よりも粒径が大きな粒子からなる抵抗体
   ペーストを塗布して発熱抵抗体を形成することを特徴と
   するサーマルヘッドの製造方法。