JPS5983683A - セラミツクサ−マルヘツド - 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】 本発明はセラミックザーマルヘラドに関し、特に絶縁体
月料９発熱体材料、７８電体制料、熱伝導材料を一体化
して焼結したセラミノクザーマルヘッドに関する。

従来、感熱記録用のサーマルヘッドは厚膜法。

薄膜法あるいは薄膜、厚膜混合法などによって、セラミ
ック基板−ヒに形成し、実用化されている。

従来使用されているサーマルヘッドは厚膜型。

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、市１極１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／ｒｎＷＩが限界であった。さら
に厚膜法によって解像度を上げようとすると、配線バタ
ー／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っ
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っていた。

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１〜で非常に良いものでも±２０％程度あり、−、ラ
ドとして使用した時の、記録品質にも問題があった。

また薄膜法によるサーマルヘッドは％　０：”ｌ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
雑なブζめ、コストが高くなり、さらに形成した表面層
が薄いため耐摩耗性に問題があった。丑だ薄膜法による
サーマルヘッ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っ
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
ヘッドを提供するものである。

サーマルヘッ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ｖｉＪ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ッドとしては使用
できなくなる。

また従来のサーマルヘッドでは厚膜型、　’ｆｆＪ膜型
いずれの方法によっても形成される抵抗体層の厚さが数
千オンダ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
とが多くあった。。

このため従来のサーマルヘッドでは表面に耐摩耗性のガ
ラス、　Ｔａ２０５　　などの耐摩耗層を数十ミクロン
の厚さ形成していた。

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
向と同時に起るだめ、解像度を悪くする原因となってい
た。

このように従来のサーマルヘッドは、厚膜型。

薄膜型、これらの混合型のいずれの方法によっても、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ッ
ドを提供するものである。

すなわち本発明は絶縁性セラミック体内部に高熱伝導体
が１以上形成され、しかもそれぞれの高熱伝導体の一部
が該セラミック体表面の一部分に露出しておシ、また該
セラミック体内部には高熱伝導体の数に応じて発熱抵抗
体が形成され、前記高熱伝導体と接続しており、さらに
該高熱伝導体の一部が露出している該セラミック体表面
とは別の表面部分又は当該別の表面部分と該セラミック
体の内部に導電体が形成されており前記発熱抵抗体と導
電体は該セラミック体の表面又は内部で接続しているこ
とを％徴とするセラミンクサーマルヘッドである。

以下図面と実施例により本発明の詳細な説明する。

第１図は不発ツｊのサーマルヘッドの構造の実施例を示
す斜面図であり、１表面に露出してい・る高熱伝導体層
、２は絶縁性セラミック体、３は外部から電気信号を人
力するだめ外部接続用の’／１．Ｉ：極をｙｒ　ｌ−て
いる。第２図は本発明サーマルヘッドの断面を図示した
もので（ａ）は第１図の点線で示しだ所で切断した断面
を表わし、（ｂ）は同じく第１図の一点鎖線で切断した
断面を示している。第２図（ａ）の１は高熱伝導体、２
は絶縁性セラミック体、３は抵抗体、第２図（ｂ）の４
は内部導体を示している。

第１図、第２図から明らかなように本発明の構造による
サーマルヘッドでは発熱抵抗体と高熱伝導体が、絶縁体
の中に埋め適寸れた構造になっており、しかも高熱伝導
体が表面に露出しているだめ、抵抗体の摩耗は全くなく
しかも表面層は絶縁体によって保護された熱伝導層が露
出しているので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っている。また抵抗体が金属絶縁
体内に埋め込まれているため、抵抗体が断線状卯になる
ことが全くない構造釦なっている。従って熱の耐摩耗層
による拡散がないため、高熱伝導体の厚さとほぼ等しい
解像度が得られる。さらに、従来のサーマルヘッドでは
抵抗体の内部に電流が流れて発熱する場合、抵抗体にｉ
ｆｉ、（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って変化し、記録した像にムラが
生ずることが多かった。

本発明の構造によれば、抵抗体の厚み方向が表面に露出
した構造になっている／こめ、同一ドノト内の熱は均一
となり、濃度ムラも少くなった。さらに本発明のサーマ
ルヘッドは均一な絶縁体生シート上に均一な抵抗体を形
成しさらに、熱伝導層を形成するため、表面に露出させ
る高熱伝導層の厚さは抵抗値の値に左右されることなく
、自由に数ミクロンから数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次百ミクロ
ンまで均−妬形成できるため、高熱匁厚体層の厚さ、ピ
ッ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Ｇ〜８トノ）／ＮＩ＋から、数十ドツト／閂
と飛Ｉ的に良くすることができる。

第１．第２図に示した構造の製造方法ｔ、１、以下のと
おりである。

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５０　ｗ　ｔ％、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、濾過乾燥し、絶縁体粉末とした。

抵抗体拐料としては酸化ルテニーウムー絶縁体混合物を
用いたｏ９９．９％以上の純度を持つ酸化ルテニーウム
粉末３０　ｗ　ｔ％と絶縁体粉末７０　ｗ　ｔ％を秤是
後湿式混合し１濾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伊１ビヒクル中に
分散し泥りｆとし、これをドクターブレードを用いたキ
ャスティング法により膜厚が２０μｍ〜５００　ｔｔｍ
の絶縁体生シートおよび抵抗体生シートを作成した。な
お有機ビヒクルのノくイング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、外形を打抜き、この上に
スクリーン印刷法により、銀−ノマラジウム合金のペー
ストを用い配線ツクターンと高熱伝導層を印刷した。次
に抵抗体生シートを３１’ｌ＋７１１　ｘ　２　″″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７て作った抵抗体シートを張り付は導体を
形成した絶縁体生シートと導体の形成のみを行った絶縁
生シートなどを所定数金型と入れて積層、熱圧着を行っ
た。

積層の終−〕だ生積層体を５１×１０″″′の寸法にす
ｊ断じ、５００℃で脱バインダー後、８００℃〜１００
０℃の温度で焼結した。

焼成の終った焼結０１層体に外部取出′−１ｉ極を宍ｑ
１付け、ｆｉＣりｌ！紙に１’ｆＦ　Ｉ’ｉｄ！する面
を鎖部１ｃ？ｉＪｒ摩しまた後リード線を取・Ｎけサー
マルヘッドとしだ。

出来１つだ４ノーマルヘツドをサーマルプリンタにセッ
トし、動作試験を行ったところ、１０ドツト／ｗＡ〜３
０ドツト／舶の解像度が得らｔ１５、充分実用になり、
Ｌかも従来のサーマルヘッド著しく致着された解像度を
示すことがわかった。

壕だ他の製造方法によるサーマルヘッドとしては以下の
ようなものがある。

絶縁体拐刺としてアルミナ−結晶化力゛ラス混合物を用
いた，っ純度９９．９％以上のアノトミナ５　Ｇ　ｗ　
ｔ％とポウケイ酸鉛系結晶化ガラス４４ｗｔ％を秤訃し
、ボールミルで湿式混合を行い、濾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Ｌ７泥漿とし、
これをドクターブレードを用いた”＋”　、ｖスティン
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。

金型を用い、絶縁体生シートの外形を打抜き、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
ンと熱伝導層／ぐターンを印刷した。

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
ウム系抵抗体ペーストを用い、所定の位置にスクリーン
印刷法によって抵抗体層を形成した。抵抗体層の厚さは
６μｍ〜１．　０　０μｍとし、抵抗体層が厚い場合は
重ね印刷を行った。

このようにして作った抵抗体層，導体層高熱伝導層を形
成した絶縁生シートと導体の形成のみ４：行った絶縁生
シートおよび、必要々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
着を行った。

積層の終った生積層体を５　１＋ｒＲ　ｘ　１　０　ｍ
′ｎの寸法に切断し、５００℃で脱バインダーを行った
後８００℃〜１０００℃の温度で焼結した。

焼成の終った焼結積層体に外部取出電極を焼付け、感熱
紙に抜駆する面を鏡面に研摩した後リード線を取利け、
サーマＡ・ヘッドとしだ。

出来上−）だサーマルヘッドをサーマルプリンタにセッ
トＩ７、ｎｉ’Ｊ作試験全試験たところ１０ドツト／朋
〜５０ドツト／簾の解像度が得られ、充分実用になり、
しかも従来のサーマルヘッドに几らべ、著しく改善さＪ
ｌ、た解像度を示すととかねかっ／ζ。

以上述べた仔に本発明の構造によるーｔ−シミソクザー
マルヘソドｉ、ｔ、従来のサーマルヘノトチｉｄ　実現
できない様な解イ・り度で、小型高信頼化を実現し、か
つ、量産化が可能で、コストダ１クンもでさる、優れた
サーマルヘッドであることが明らかになった。

なお本実施例では熱伝導体層とし７−Ｃ１銀パラジウム
冶金、金を用いたが、高熱伝導体層としてはこの他に金
、白金、銀、パラジウムなどの単体およびこれらの中の
二つ以上の合金などの金属および合金を用いても同様の
効果が得られＺ）ことがわかった。

さらに、とれらの金属以外でも、熱伝導率の良好な金属
酸化物、金属窒化物、金属炭化物を用いても同様の結果
を得られることがわかった。これらの中でも特に酢化ベ
リリウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素は耐ｘ＋、’　化性
も良く、良好な効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の積層セラミックサーマルヘッドの実施
例の斜視図であり、第２図は同じく本発明の積層セラミ
ックサーマルヘッドの断面図を示し、（ａ）は第１図の
破線で切った断面、（ｂ）は第１図の一点鎖線で切った
断面を示す。 これらの図で１は高熱伝導体、２は絶縁性セラミック体
、３は外部接続用端子、４は導電体、５は発熱抵抗体。 第　１　図 第　２　図 ζ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絶縁性セラミック体内部に高熱伝導体が１以上形成され
   、しかもそれぞれの高熱伝導体の−・部が該セラミック
   体表面の一部分に露出しており、捷た核セラミック体内
   部には高熱伝導体の数に応じて発熱抵抗体が形成され、
   前ｉ己高熱伝導体と接続しており、さらに該高熱伝導体
   の一部が露出している該セラミック体表面とは別の表面
   部分又は当該別の表面部分と該セラミック体の内部に導
   覗体が形成されており前記発熱抵抗体と搭′、＝ｓ：体
   回：該セラミック体の表面又１ｄ内部で接続しているこ
   とを特徴とする七ラミックサーマルヘッド。