JPH06320774A - サーマルヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多孔質体層の膜厚をより厚く形成することが
できると共に、その表面に孔が存在することに起因する
酸化等の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】 乾燥多孔質ゲルとの接着強度が比較的低い材
質から成る転写支持部材９９を構成している耐熱樹脂フ
ィルム１１０上に塗布溶液（湿潤ゲル）１０８を形成
し、これを乾燥させて乾燥多孔質ゲル層１１１を得る。
そして、ガラスペースト１０７が塗布された支持体基板
１０１と上記の乾燥多孔質ゲル層１１１が形成された転
写支持部材９９とを、上記ガラスペースト１０７の塗布
面と乾燥多孔質ゲル層１１１の形成面とを対面させて貼
り合わせる。次に、上記の乾燥多孔質ゲル層１１１から
転写支持部材９９を剥がし、乾燥多孔質ゲル層１１１を
焼成して多孔質体層１０２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
サーマルヘッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来のサーマルヘッドを示した
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、発熱抵抗体２
０３及びこの発熱抵抗体２０３に接続する一対の電極２
０４ａ，２０４ｂが形成されている。そして、発熱抵抗
体２０３および電極２０４ａ，２０４ｂ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２０
５，２０６が被覆形成されている。

【０００４】上記の発熱抵抗体２０３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２０４ａ，
２０４ｂ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。

【０００５】上記構成を有する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】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。

【０００７】上記の発熱効率を向上するには、発熱抵抗
体２０３の熱が感熱紙やインクシート側に効率良く伝導
すると共に、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。

【０００８】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。

【０００９】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。

【００１０】

【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、分相法を用いたもの、粒子の焼結に
よるもの、中空フィラーを有するもの、発泡剤を用いる
もの、容射を用いるもの、或いは、ゾル−ゲル法を用い
るものが知られているが、それぞれ次のような欠点を有
する。

【００１１】分相法は、酸に不溶な相と可溶な相に分相
した後、酸にて後者を溶出せしめて多孔質を得る方法で
ある。この分相法は、分相するのに高温が必要であるこ
と、酸の残りが抵抗体や電極を浸食するおそれがある。

【００１２】粒子の焼結や中空フィラーや発泡剤、及び
容射を用いる方法では、保温層の表面が平滑になりにく
く、このために印字品質を悪くするという欠点がある。

【００１３】ゾル−ゲル法によれば、数Å〜数１００Å
といった微細な孔が得られ、それが均一に分布していれ
ば、熱分布も均一となり印字品質に劣化はなくなり、更
に、従来の溶融法よりも低温で製造できる利点はある
が、厚膜のものを製造することは容易でないという欠点
がある。

【００１４】即ち、ゾル−ゲル法は、金属アルコキシド
を加水分解して得たゲルを加熱脱水縮合させて酸化ガラ
スを製造する方法であるが、ゲルの乾燥に伴う大きな体
積変化に起因してひび割れや基板からの剥離が起こりや
すいという欠点がある。剥離は、生成したゲルの基板へ
の付着力が弱ければ生じやすく、ひび割れは、ゲルの基
板への付着力が強い場合に生じやすい。多孔質体層が保
温層として機能するためには、その膜厚が１μｍ以上あ
ることが望ましいが、このように膜厚を厚くすればする
程、ひび割れや剥離が生じやすくなってしまう。

【００１５】一方、厚膜の多孔質体層を得ために、薄い
多孔質体層を何層にも重ねる方法が考えれらるが、これ
では製造に時間がかかるという問題を生ずる。

【００１６】また、ゾル−ゲル法によって得られる多孔
質体は、微小とはいえ表面に開口する孔が存在するた
め、直接その表面に発熱抵抗体や電極を形成すると、孔
内に存在する空気によって発熱抵抗体や電極が酸化され
て抵抗値変化を引き起こし、印字品質が低下するという
欠点も有している。

【００１７】本発明は、上記の事情に鑑み、多孔質体層
の膜厚をより厚く形成することができると共に、その表
面に孔が存在することに起因する酸化等の不具合を解消
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。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明のサーマルヘッド
の製造方法は、上記の課題を解決するために、乾燥多孔
質ゲルとの接着強度が比較的低い材質から成る転写支持
部材上に湿潤ゲル層を形成してこれを乾燥させる工程
と、この乾燥により得た乾燥多孔質ゲル層を上記転写支
持部材から剥がす工程と、乾燥多孔質ゲル層を支持体基
板に固着する工程と、上記乾燥多孔質ゲル層を焼成して
多孔質体層を形成する工程とを含むことを特徴としてい
る。

【００１９】

【作用】上記の製造方法によれば、乾燥多孔質ゲル層が
形成される転写支持部材は、乾燥多孔質ゲルとの付着強
度が比較的低い材質から成るため、湿潤ゲル層が乾燥多
孔質ゲル層となるときに体積収縮が生じても、この収縮
は転写支持部材に対する剥離を伴いながら行われる。こ
れにより、膜厚の厚い乾燥多孔質ゲル層を得ようとする
場合でもそのひび割れは生じず、膜厚の厚い多孔質体層
を得て発熱効率と熱応答性の両方をより一層良好にする
ことができる。

【００２０】また、乾燥多孔質ゲル層を転写支持部材か
ら剥がすときも、これを容易に行うことができる。そし
て、この転写支持部材を剥がした後に乾燥多孔質ゲル層
を支持体基板に固着する、或いは、乾燥多孔質ゲル層を
支持体基板に固着した後に転写支持部材を剥がすことに
より、支持体基板上に乾燥多孔質ゲル層が形成され、焼
成により多孔質体層が形成される。この焼成による上記
乾燥多孔質ゲル層の体積収縮は小さいため、ひび割れは
生じない。

【００２１】ここで、乾燥多孔質ゲルの微細孔は、その
脱水縮合時に発生した水が外部へ抜けることにより生ず
る。このため、乾燥多孔質ゲル層における前記転写支持
部材と接していない側の面では微細孔は開口し、乾燥多
孔質ゲル層における前記転写支持部材と接している側の
面では、微細孔は閉じている。従って、微細孔が開口し
ている側の面を支持体基板に向けて固着すれば、多孔質
体層における微細孔が閉じている側の平滑な面が表面に
位置することになり、この表面上に発熱抵抗体および電
極を形成することが可能となる。上記表面上に形成され
た電極及び発熱抵抗体は微細孔内の空気には触れること
がないため、酸化は起こらず、更に、平滑な面上に形成
されるために印字品質も向上することになる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図に基づい
て説明する。なお、以下の実施例では、多孔質体層をゾ
ル−ゲル法で製造する例を示している。

【００２３】図１の（ａ）乃至（ｄ）は、本発明のサー
マルヘッドの製造方法を工程順に示した縦断面図であ
る。

【００２４】同図（ａ）おいて、９９は転写支持部材で
あり、この転写支持部材９９は、支持板１０９と、この
支持板１０９上に固着された耐熱樹脂フィルム１１０と
からなっている。また、１０８は、転写支持部材９９の
上記耐熱樹脂フィルム１１０上に塗布された塗布溶液
（湿潤ゲル）である。塗布溶液１０８は、金属アルコキ
シドとしてシリコンのメトキシド〔Ｓｉ（ＯＣ
Ｈ₃ ）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される。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。

【００２５】上記塗布溶液１０８の塗布の後、上記耐熱
樹脂フィルム１１０の耐熱温度以下の雰囲気下で上記の
塗布溶液１０８を乾燥させ、更に脱水縮合反応を進める
ことにより、同図（ｂ）に示すように、約数１０Åの微
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１１１が得られる。このとき、上記の転
写支持部材９９の耐熱樹脂フィルム１１０は、乾燥多孔
質ゲル層１１１との付着強度が比較的低い材質から成る
ものであり、上記塗布溶液１０８が乾燥多孔質ゲル層１
１１となるときに体積収縮が生じても、この収縮は耐熱
樹脂フィルム１１０に対する剥離を伴いながら行われる
ため、膜厚の厚い乾燥多孔質ゲル層１１１を形成する場
合でもひび割れは生じない。即ち、膜厚の厚い乾燥多孔
質ゲル層１１１を得ることができる。

【００２６】次に、同図（ｃ）に示すように、アルミナ
等からなる支持体基板１０１上にガラス（セラミック）
ペースト１０７を塗布する。そして、このガラスペース
ト１０７が塗布された支持体基板１０１と上記の乾燥多
孔質ゲル層１１１が形成された転写支持部材９９とを、
上記ガラスペースト１０７の塗布面と乾燥多孔質ゲル層
１１１の形成面とを対面させて貼り合わせる。

【００２７】次に、上記の乾燥多孔質ゲル層１１１から
転写支持部材９９を剥がす。乾燥多孔質ゲル層１１１と
支持体基板１０１との密着強度は比較的低いので、容易
に剥がすことができる。ここで、上記乾燥多孔質ゲル層
１１１の微細孔は、前記転写支持部材９９に接していな
い側の面では開口しており、その逆に接している側の面
では閉じている。故に、上記のような貼り合わせを行う
ことにより、上記微細孔が閉じている側の平滑な面が表
面（印字側の面）を向くことになる。

【００２８】そして、５００〜６００℃の雰囲気下で乾
燥多孔質ゲル層１１１とガラスペースト１０７を焼成す
る。

【００２９】これにより、同図（ｄ）に示すように、支
持体基板１０１上に保温層として機能する多孔質体層１
０２が形成される。この焼成が行われるときの上記乾燥
多孔質ゲル層１１１の体積収縮は小さいため、ひび割れ
は生じない。また、この焼成温度を高くしすぎると、焼
結によって多孔質体層１０２の微細孔が消滅するので、
必要な気孔率を得る程度の温度とするように温度を管理
する。

【００３０】その後、冷却処理を行うが、このとき、支
持体基板１０１と多孔質体層１０２とガラスペースト１
０７との間で収縮速度に差が生じないように、ゆっくり
と温度を下げる。また、支持体基板１０１と多孔質体層
１０２とガラスペースト１０７の熱膨張係数ができるだ
け等しくなるように、これらの材料を選定することが重
要である。

【００３１】以後は、公知の手法により、発熱抵抗体１
０３、電極１０４ａ，１０４ｂ、酸化保護層１０５、及
び耐磨耗層１０６をスパッタリング或いは蒸着等の方法
により形成する。

【００３２】図２は、上記の製造方法により製造された
サーマルヘッドの縦断面図である。図に示すように、上
記の発熱抵抗体１０３および電極１０４ａ，１０４ｂ
は、多孔質体層１０２における微細孔が閉じている側の
平滑な面上に形成されており、微細孔内の空気とは接し
ないようになっているので、通電により発熱抵抗体１０
３が発熱しても、この発熱抵抗体１０３や電極１０４
ａ，１０４ｂの酸化は生じないことになる。

【００３３】なお、本実施例では、上記の乾燥多孔質ゲ
ル層１１１から転写支持部材９９を剥がす処理を、前述
した貼り合わせの後に行ったが、この貼り合わせの前に
行ってもよいものである。

【００３４】また、上記の乾燥多孔質ゲル層１１１の支
持体基板１０１への固着は、その微細孔が閉じている側
の面を表面に向けて行うようにしたが、これとは逆に微
細孔が開口している側の面を表面（発熱抵抗体等が形成
される面）にして配置する場合は、発熱抵抗体等の酸化
防止は図れないが、膜厚の厚い多孔質体層１０２が得ら
れるという効果は奏することができる。

【００３５】また、前述の貼り合わせをガラスペースト
１０７を用いて行ったが、これが無くても乾燥多孔質ゲ
ル１１１と支持体基板１０１とが焼結して結合できる場
合には、上記ガラスペースト１０７を不要とすることが
できる。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ひび割
れや剥離を生ずることなく膜厚の厚い多孔質体層を形成
することができる。また、乾燥多孔質ゲル層の固着をそ
の微細孔が閉じている側の面を表面に向けて行うことも
でき、これによれば、発熱抵抗体層等の酸化が防止でき
る。これにより、印字品質を維持しつつサーマルヘッド
の熱効率と熱応答性を向上させて低電力化及び印字速度
の高速化などを図ることができる。

【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ついて支
持体基板上に乾燥多孔質ゲル層を形成するまでの工程を
その工程順に示す縦断面図である。

【図２】上記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３】従来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。

【符号の説明】

１０１ 支持体基板 １０２ 多孔質体層 １０３ 発熱抵抗体 １０５ 酸化防止層 １０６ 耐磨耗層

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【手続補正書】

【提出日】平成５年７月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】上記の発熱抵抗体２０３と上記一対の電極
２０４ａ，２０４ｂ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２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】

【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、分相法を用いたもの、粒子の焼結に
よるもの、中空フィラーを有するもの、発泡剤を用いる
もの、或いは、ゾル−ゲル法を用いるものが知られてい
るが、それぞれ次のような欠点を有する。

【手続補正３】

【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】粒子の焼結や中空フィラーや発泡剤を用い
る方法では、保温層の表面が平滑になりにくく、このた
めに印字品質を悪くするという欠点がある。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】即ち、ゾル−ゲル法は、金属アルコキシド
を加水分解して得たゲルを加熱脱水縮合させてガラスを
製造する方法であるが、ゲルの乾燥に伴う大きな体積変
化に起因してひび割れや基板からの剥離が起こりやすい
という欠点がある。剥離は、生成したゲルの基板への付
着力が弱ければ生じやすく、ひび割れは、ゲルの基板へ
の付着力が強い場合に生じやすい。多孔質体層が保温層
として機能するためには、その膜厚が１μｍ以上あるこ
とが望ましいが、このように膜厚を厚くすればする程、
ひび割れや剥離が生じやすくなってしまう。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】一方、厚膜の多孔質体層を得るために、薄
い多孔質体層を何層にも重ねる方法が考えれらるが、こ
れでは製造に時間がかかるという問題を生ずる。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】次に、上記の乾燥多孔質ゲル層１１１から
転写支持部材９９を剥がす。乾燥多孔質ゲル層１１１と
耐熱樹脂フィルム１１０との密着強度は比較的低いの
で、容易に剥がすことができる。ここで、上記乾燥多孔
質ゲル層１１１の微細孔は、前記転写支持部材９９に接
していない側の面では開口しており、その逆に接してい
る側の面では閉じている。故に、上記のような貼り合わ
せを行うことにより、上記微細孔が閉じている側の平滑
な面が表面（印字側の面）を向くことになる。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】以後は、公知の手法により、図示しない発
熱抵抗体、電極、酸化保護層、及び耐磨耗層をスパッタ
リング或いは蒸着等の方法により形成する。

───────────────────────────────────────────────────── 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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乾燥多孔質ゲルとの接着強度が比較的低
   い材質から成る転写支持部材上に湿潤ゲル層を形成して
   これを乾燥させる工程と、この乾燥により得た乾燥多孔
   質ゲル層を上記転写支持部材から剥がす工程と、乾燥多
   孔質ゲル層を支持体基板に固着する工程と、上記乾燥多
   孔質ゲル層を焼成して多孔質体層を形成する工程とを含
   むことを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。