JPS5985778A - 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サーマルヘッドに関し、特に絶縁体
拐料、発熱体月相、導電体旧料を一付化して焼結したセ
ラミックサ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！膜法、湧！法あ
るいは薄膜、厚漠混合法などによって、セラミック基板
上に形成し実用化されこいる。

従来使用されているサーマルヘッドは月帷型、薄膜型そ
れぞれに長所、欠点を有していた。すなわち厚農型の場
合には、大きな寸法のものが比較し的安価にできるが、
電極、発熱体を厚弾印刷法で行うため、解像度に制限が
あり、８ドツト／ｍｍが限界であった。きらに圧膜法に
よって解像度を上げようとすると、配線パターンを微細
化する必要かあるため、桿体として金を使用しなればな
らず、コストが非常に＋くなる欠点ももっていた。

さらに多層配線を高密規に行うため、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−ルが内錐なため大きくなり、和抗のバラツキ
として非常に良いものでも土２０％程度あり、ヘッドと
して使用したときの記録品質にも間〃があった。

まだ薄膜法によるサーマルへッドは、微細なバクーン形
成ができるだめ、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、製造工程が損消なため、
コストが高くなり、さらに形成した表面層が薄いだめ耐
摩耗性に問題があった。まだ助膜沖によるサーマルヘッ
ドは多層配線がむずかしく、多層配線層にヒンホールの
発生による歩留の低下や多層配線の配六抵抗が商くなり
、素子の発熱、駆動回路などに問題があった。

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個以上横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＝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トとしては屯用で
きなくなる。

また従来のサーマルヘッドで圧膜型、轡膜型いずれの方
法によっても、形成される抵抗体崩の／さが数一十ンク
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か多く
あった。

このだめ従来のサーマルヘッドでは表面に＋摩耗性のガ
ラス、Ｔａ２Ｏ５などの餌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治方向への熱の拡散が厚み
方向と同時に起こるだめ、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−よっても、それぞれに
問題点を含んでいた。

これらの問題点のほかにもこれらのサーマルヘッドはい
ずれもぞの躾前方法こよる制約によって、発熱抵抗体層
が直線状に並んだものしか得られず、その結果印字スピ
ードが非常に遅くなっていた。

これを解決するため、発熱抵抗体層を感熱紙の幅に相当
するまで大きくすることが試みられでいるが技術的にも
問題が多く、コストも著しく向いものになっていた。

さらに一つの文字、数字を横方向に走査して記録するた
め、紙の送りスピード、ヘッドの横方向への込りスビー
ドによって、印字が企んだり、ズレが生することが多く
あり、印字の品質に問題があった。

従来からも厚膜および薄膜法により、マトリックス状に
発熱体が配列された第造のものも試みられているが、叫
体配線が発熱体と同一平面上にふため、発熱体パターン
を細かくし瞥度を−げることはむずかしく、形状も大き
なものとなった。

さらに発熱体への合体の配線も非常に阪雑になるため、
クロスオーバー配線を多叙行うことが必装となり、工業
的には現実性のないものであった。

本発明はこれらの四踊点を従来とれ全く異なる新しい構
造により解決し、量産性のある尚性能、高印字品質、商
印字スピードでしかも内部の！体配線を三次元的に立体
配線することも可能であり、小型で低コストのサーマル
ヘッドの提供を可能にするものである。

すなわち本発明は絶縁性セラミック体内慴に１以上の発
熱抵抗体が形成されており、しかもそれぞれの発熱抵抗
体の一部が該セラミック体表面の一部分に霧出し、さら
に該セラミック体の他の表面分分又は当該他の表向部分
と該セラミック体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科の表面又は内部で
括続されていることを特徴とするセラミックサーマルヘ
ッドである。

以下婁施例により本発明の詳細を説明する。

第１図ま本発明の実施例のサーマルヘッドを示す斜視図
であり、１は表面に露出している発熱抵抗体層、２は絶
倉性セラミック、３は夕日から電気信号を入力するだめ
外部＋続用の電極を示している。この図で発熱抵抗体１
と絶縁性セラミック２は完全圧一体化したセラミックに
なっている。

第２図社第１図で示しだサーマルヘッドの断而を図示し
だもので（ａ）は第１図の点線で示した所で切貼した断
而を表わし、（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）中の１は発〜抵抗体
、２は絶縁性セラミック、第２図（ｂ）中の４は内部導
電体を示している。

第１図、第２図から明らかなように本発明の背端による
サーマルヘッドでは発熱抵抗体が、絶縁体の中に埋め込
まれた構造になっているだめ、抵折付の摩耗は絶縁体に
よって保護され、表向に耐摩耗層を設けなくても、光分
耐摩耗性のある構造となっでいる。また抵抗体の大部分
が絶縁体セラミック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っている従っ
て征采のヘッドのように熱が耐摩耗層へ拡散することが
ないため、抵抗体の厚さとしは劣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って
飢化し、記録した像−ムラが生ずることが多かった。

本発明の構造によれは、抵＋体の＋み方向が表面に露出
した構造になっているため、四−ドット内の熱は均一と
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性シート上に均一な抵抗体を抵抗
体牛シートを張り付けるか又はスクリーン印刷法によっ
て形成するため、抵抗体の厚さは数Ｓクロンスから数白
ミグミクの厚さ−で均一に形成でき、絶縁体生シートも
数トミクロンから数白ミクロンまで勺−に形成てきるた
め、抵抗体の厚さ、抵抗体のビッチを非＋に細かくする
ことかでき、記録した時の解像肢を従来の６〜８トツド
／ｍｍから、数十トッド／ｍｍと飛目的に−くすること
ができる。

第３図は第１図で示したノーマルヘッドを製造する際の
積層工程での積層例と生シート上の配線パターンを示し
たもので５は絶縁体止シート、４は導電体、１は抵抗体
生シートを接着又はスクリ−ン印刷によって形成した発
熱抵抗体層を示している。第１〜３図の例は、絶縁体生
ジート上に発熱抵抗体と導電体を形成づる場合、発熱抵
抗体と導電体が接続し、さらにそれぞれ絶縁体生シート
の外周部に達するように形成しである。

したがって積層、焼成の後、絶銀性セラミツクのφ面に
は発熱抵抗体の外に、前記絶縁体生シートの外周部に達
するように形成した導電体の−都が露出しでいる。これ
ら導電体の露出部にに外部接続用の導体端子を形成する
。

また図示しないが絶縁体生シート上に発熱抵抗体のみを
形成し、積層、焼成の後、該発熱＋抗体−山部に外〜接
続用習一端子を形成した構造も可能である。

第４図は本発明のサーマルヘッドの構造の別の実篩例を
示す斜視図であり、１は表川に露出している発熱抵抗体
層、２は絶縁性セラミック、３は外部から軍気信号を人
力するため外部接続川の電極を示しているうこの図で抵
抗体１と絶縁体２は完全に一体化したセラミックになっ
ている。

第５図は第４図のサーマルへラドのド＋面を図示したも
ので（ａ）は第４図の点〜で示した所で切断した時の断
而を表わし、（ｂ）は同じく第４図の一点鎖線で切断し
た時の断面を示している。第５図（ａ）の１は札抗体、
２は絶縁体、第５図（ｂ）の４は内部導出本、４’は導
電体が充填づれたスルーポール部分を示している。

第６図は第４、５図に示した実施例の構造を明確にする
ため、製造工程中の積層工程における生シートの積層順
序を示したもので、５は絶縁体−シート、４は導電体、
１は抵抗体生シートを接着又を印刷によって形成し−抵
抗体層、４′は暦車体力充填されたスルポールを示して
いる。また生シート（イ）（オ）はスルポール４′のみ
が形成された層、生シート（ロ）と（ル）は導体層わよ
びスルポールが形成された層、生シート（ハ）〜（ヌ）
は抵抗体層、導体層、スルホールのいずれもが形成され
ている組縁体生シートである。なお（へ）〜（チ）は必
要に心して、積層数を増減して積層を行う。

すなわち第４、５、６図に示した構造では絶縁体生シー
トに形成された導電体層又は発熱抵抗体層からスルーポ
ール中の導電体を介して、絶縁体性シートと垂直方向に
配線部分を形成し、絶縁件セラミックの任意の表面に、
各発熱抵抗体と接続する外部接続用端子を形成できる。

なお以上の図では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、図而のパターンが
平面−に多数回くり返されだバクーン印刷し、−度の積
層によって、数十Ｇから故山Ｇの拶枠セラミックサーマ
ルヘッドを作ることができる。

このように積層技術によってサーマルヘッドを作ると、
−回の積層によって多幻のサーマル・ヘットを作ること
ができるので、１個当りの単価が−来方法よりも著しく
安価になり、量産化も可能である。

次に第７図は本発明積層セラミックサーマルヘッドの別
の例の実施例の斜視図であり、１が発熱抵抗体、２が絶
縁性セラミック、３が外部電！端子を示している、この
図のように発熱抵抗体がマトリックス状にヘッド表面に
ζ出しだ構造となっているため、文字、記号等を１字毎
に記録できることが可能になり、その結果、ヘッドの位
置ズレによる印字品質の低下を防二することができる。

さらに多数のドツトを−二に印字するため、印字スピー
ドを飛躍的に向上さぜることができる。

第８図ま本発明サーマルヘッドの断面の一例を示したも
ので（ａ）は第７図の点線部分の！面を表わ（ｂ）は同
じく第７図の一点鎖線部分の断面を示している。第８図
で１は抵抗体、２は絶縁体、３は外部飛仲、４は内部導
体を示している。

図に示す杭に抵抗体が内部に埋めこまれ、直接内部厚体
と接続しており、内部導体はスルーホールを介して立体
配線し、外部電極と接続しているだめ、非常に小形にな
り、しかも抵抗体層か絶縁層の中に坤めこまれているだ
め、機械強度耐摩耗付も非常に向上する。

また各抵抗体との間隔も第８図（ａ）では１０μｍ以上
第８図（ｈ）で５０μｎ以上が＋能であるため、マトリ
ックスのドツト密度を４００ドツト／ｍｍ以上に上げる
ことが可能となり、従来の二次元型サーマルヘッドと比
らべ飛躍的にドツト密度を上げることができる。

次に前述の実施例のサーマルヘッドについてより詳細こ
説明する。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５０ｗｔ％、ホウクイ叡鉛
系結品化ガラス５０ｗｔ％の粉末をボールミルで！式混
合した後、ろ過乾燥し、絶縁体粉末としだ。

抵抗体月利としては酸化ルテニュウム−絶縁体混合物を
用いた。９９．９％以上の糺丸を持つ酸化ルデニュウム
粉末３０ｗｔ％と絶咬体粉末７０ｗｔ％を秤星後、湿式
混合し、濾過乾燥して抵抗体粉末としだ。

絶縁体粉末、抵抗体粉末をそれぞれ、有機ビヒクル中に
分赦し泥線とし、これをドクターフレートを用いたキャ
スティング法により、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。

絶縁体生シートを金型を用い、外形な打抜き、この−に
スクリーン印刷法により、鋏−パラジウム合金のペース
トを用い配線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。

このようにして作っ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った絶縁生
シートを所定数金型に入れて積層、熱圧着を行った。

積層の終っに生積層体を５ｍｍ＋１０ｍｍの寸法に切断
し、５００℃で脱パインター後、８００℃〜１０００℃
の温度で焼結した。

焼成の終った焼糺積層体に外部取出亀使を焼付け、感熱
紙に接触する面を釘面に研摩した後、リード線を単個け
サーマルヘッドとしだ。

出来二つだサーマルヘッド にセットし、動作試験を行ったところ、第１表に示すよ
うな解像度が賃られ、充分実用になり、しかも従来のサ
ーマルヘッドに比らべ、著しく改善された解像度を示す
ことがわかった。なお第１表にはサーマルヘッドの寸法
および抵抗層＋さ、抵抗層間隔も示した。

次に別の例として絶縁体拐料としてアルミブ−結品化ガ
ラス混合物を用いた。純度９９．９％以−のアルミナ５
６ｗｔ％とホウケイ酸鉛系、結晶化ガラス４４ｗｔ％を
秤おし、ボールミルで湿式混合をもい、ろ過乾燥後絶縁
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如とし、こ
れをドクターフレードを用いたキャ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。

絶縁体生シートを金型を用い、外形を打抜き、この十に
スクリーン印刷法により、金ペーストを用い配線パター
ンを印刷しに。

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
ウノ系抵抗付ペーストを用い、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こ。

このようにして作った抵抗体層、導体層を形成した絶縁
生シートと導体の形成のみイを行った絶−生シートなど
を所定の敷金型に人れ、積層熱圧着を行った。

積層の終った生積層体を５ｍｍ×１０ｍｍの寸法に切断
し５５０℃で脱バインクーを行った後８００℃〜１００
０℃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伺け、感熱
紙に接触する図を鏡面に研摩しだ後、リード線を取り伺
げ、ナーマルーッドとした。

出来上ったサーマルヘッ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、第２表に示すような解像
度が得られ、充分実用になり、しかも、従来のサーマル
ヘッドに比らべ、著しく改善されだ解像度を示すことが
わかった。なお第２表にはザーマルヘッドの寸法と抵抗
層厚さ、抵抗層間隔も回時に示した。

まだ別の例において、絶縁体旧料とじてアルミナ−結晶
化ガラス混合物を用いた。純度９９．９％以ｌのアルミ
ナ５６ｗｔ％とホウケイ酸鉛系、結晶化ガラス４４ｗｔ
％を秤量シ、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し、ドクターブ
レードを用いたキャスティング法により絶縁体生シート
作成する。この絶縁体生シートを金型で外径および必城
な場合はスルーホールを同時に抜く。このようにして形
成した絶縁体生シート上に金ペーストを用い、スクリー
ン印刷法により導体層を形成した。さらに酸化ルテニウ
ム系抵抗体ペーストを同じくスクリーン印刷法によって
、導体形成をした絶縁体生シート上に印刷し、抵抗体層
を形成しこ。これらの絶縁生シートと積層−着し、積層
体とし、これを所定の寸法に切断し脱バインダー後８０
０℃〜１０００℃の温度で焼結した。

焼結後、感熱紙に接触する面を鏡面に研摩し、外部取出
し電極を伺げ後リード線を取り付けナーマルへッドとし
た。このようにして作ったサーマルへッドを用い、盛熱
紙に印字した結果、解像度の良い、印字品質の極めて良
好な記録をすることかできた。

ここで実現できたド、ドの密度は６００ドツト／ｍｍで
あった。

【図面の簡単な説明】

第１図、第４図、第７図はそれぞれ本発明の積層セラミ
ックザーマルヘッドの実施例の馴視図であり、第２図、
第５図、第８図はそれぞれ回じく本発明の積層セラミッ
クザーマルへ、ドの断面図を示し、各図の（ａ）は第１
図、第４図、第７＋の破腺部の断面、（ｂ）は第１図、
第４図、第７図の一点鎖線部の断面面。 第３図、第６図はそれぞれ本発明の積層セラミックザー
マルヘッドの積層上程での各層の配線パターンの一例で
ある。 各図において、１は発熱抵抗体、２は絶縁性セラミック
体、３は外部接紘電挟端子、４は畳電体、４′はスルー
ホール、５は絶縁性生シート。 代理人　弁理士　内原晋

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁性セラミック体内部に１以上の発熱抵抗体が
   形成されており、しかもそれぞれの発熱抵抗体の一部が
   該セラミック体表面の一部分に籠出し、さらに該セラミ
   ック体の他の表向部分又は当該他の表面部分と該セラミ
   ック体内部に棉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されて
   いることを特徴とするセラミックサーマルヘッド。
2. （２）絶縁性セラミック体表面に於出しでいる発熱抵抗
   体は複数で、しかも綿線状配列されている特許防氷の範
   囲第１項記載のセラミックサーマルヘッド。
3. （３）絶縁性セラミック体表面に露出している発熱抵抗
   体は複数で、しかもマトリクス状に配列されている特許
   請求の範囲第１記載のセラミ。 クサーマルへッド。