JPS63302069A

JPS63302069A - サーマルヘッド

Info

Publication number: JPS63302069A
Application number: JP1006788A
Authority: JP
Inventors: Masaru Nikaido; 勝二階堂; Katsumi Yanagibashi; 柳橋　勝美; Yoshiaki Ouchi; 義昭大内; Tadayoshi Kinoshita; 木下　忠良; Teru Okunoyama; 奥野山　輝
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Chemical Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Kyocera Chemical Corp
Priority date: 1987-01-31
Filing date: 1988-01-20
Publication date: 1988-12-08
Anticipated expiration: 2011-10-30
Also published as: JP2549136B2

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は金属支持体上にポリイミド系樹脂層を形成し、
このポリイミド系樹脂層上に多数の発熱抵抗体を形成し
てなるサーマルヘッドに関する。

（従来の技術）近年、サーマルヘッドは、歩合、省保守、低ランニング
コストなどの利点を生かして、ファクシミリ、ワードプ
ロセッサ用プリンタなどの各種記録装置に多用されるよ
うになってきている。一方、これらの機器は小型化、低
価格化、低電力化が要請されており、このためサーマル
ヘッドにも小型で安価で、かつ高効率のものが望まれて
いる。

このようなサーマルヘッドとしては、従来、八ぶ２０３
純度が９０％以上のアルミナセラミック基板の上にグレ
ーズガラス層を形成し、その上に多数の発熱抵抗体と、
これら発熱抵抗体にそれぞれ接続された導電体を形成し
てなるものが多用されていた。ここでは、グレーズガラ
ス層が熱の放散および蓄熱をコントロールする保温層と
しての役割を担っている。

しかしながら、このグレーズガラス層を保温層として用
いたサーマルヘッドは、以下に示すような欠点を有して
いた。

■　グレーズガラスは保温層としての熱応答特性に限界
があるなめ、効率が低い。

■　セラミックス基板は、その製造に際して、原料粉末
からアルカリ土類金属成分を除去する処理、高ＰＡ焼成
、高温焼成時に生じた基板の反りをとるための仕上げの
研摩など、多くの工程を必要としており、さらにグレー
ズガラスについてもその原料粉末からアルカリ金属成分
を除去する必要があるため、生産コストが高い。

このような問題を解法するための方法として、たとえば
特開昭５２−１００２４５号公報、同５６−１６４８７
６号公報などに記載されているように、サーマルヘッド
の保温層として、熱拡散率が小さい耐熱樹脂、たとえば
ポリイミド樹脂を用いればよいことが知られている。

また、最近、芳香族ポリイミド樹脂からなる保温層を金
属薄板上に形成し、この保温層上に多数の発熱抵抗体を
形成して平型のサーマルヘッドを一旦作製し、これを基
台となる金属部材の頂部に発熱部が位置するように曲げ
加工を施すとともに接着しな、小型化が可能なたて型の
サーマルヘッドも提案されている（昭和６１年度電子通
信学会総合全国大会概要集（１９８６）、　１−１２５
および５−１２８）。

このように、たとえばポリイミド樹脂は、グレーズガラ
スに比べて、その熱拡散率が１７３〜１７６と低いため
、サーマルヘッドの熱効率を大幅に向上させることがで
きるとともに、曲げ加工が可能であることから、小型で
安価な高性能のサーマルヘッドを構成するための保温層
として注目されている。

しかしながら、このような耐熱樹脂を保温層として用い
たサーマルヘッドは、まだ充分な実用化の域には達して
おらず、長期間安定して印字動作を行えないなどの問題
を有している。

これは、瞬時４００°Ｃ〜５００℃、常用２５０℃〜３
５０℃の熱条件で動作するサーマルヘッドの動作条件に
対して、長期間安定して耐えられる高耐熱性と、熱の繰
返し印加によっても接着強度の劣化を生じない、金属支
持体やポリイミド樹脂層上に形成される薄膜との優れた
接着性とを同時に満足する耐熱性樹脂が見出されていな
かったことによる。耐熱温度が低ければ、当然ながら使
用中に熱劣化を起こして性能の低下を招き、また接着強
度の低下は、使用中に耐熱樹脂層の「はかれ」が生じや
すくなり、ともにサーマルヘッドの信顆性を低下させて
いる。

たとえば、特開昭５６−１６４８７６号公報の実施例中
に記載されている、トレニース（商品名）なるボリアミ
ック酸溶液をアルミニウム基板上に塗布し、５０℃×６
０分、８０℃×３０分、　１２０℃Ｘ３０分、　２５０
℃×６０分、４５０℃×６０分の条件で焼成し、ポリイ
ミド樹脂層を形成したところ、熱重量測定法によるこの
ポリイミド樹脂層の熱分解開始温度は約５１０℃とかな
りの耐熱性を有するものの、充分な接着強度は得られず
、既にこの段階で剥がれるものが多発し、サーマルヘッ
ドの使用に耐えられるものではなかった。さらに、比較
的良好な密着性が得られなＰｙｒｅ−ＮＬ　（商品名、
デュポン社製）なるポリイミド樹脂層が形成されたアル
ミニウム基板を用いてサーマルヘッドを作製し、印加エ
ネルギ０．２６　ｎＪ／ｄｏｔ、パルス幅１．７ｎ＋ｓ
、パルス周期５．ＯＩｓの条件で１０Ａ回パルス電圧の
印加動作を行い、この後のポリイミド樹脂層表面を超音
波顕微鏡で観察したところ、表面に凹凸が形成されてお
り、動作中に変質してしまったことが明らかとなった。

また、熱重量測定法により、このポリイミド樹脂層の熱
分解温度を測定したところ、約４２０℃と低く、サーマ
ルヘッドの動作に耐えられるものではなかった。

（発明が解決しようとする課題）このように従来の耐熱樹脂、たとえばポリイミド樹脂を
保温層として用いたサーマルヘッドでは、ポリイミド樹
脂の低い熱拡散率により熱効率に優れるとともに、曲げ
加工が可能で小型化しやすいという長所を有する半面、
苛酷な使用温度条件に対する耐熱性が長期間安定して得
られず、また金属支持体との接着力に欠けるなど、長期
間にわたる信頼性が得られないという課題があった。

本発明はこのような従来の課題に対処するべくなされた
もので、金属支持体上に熱の放散および蓄熱をコントロ
ールする保温層として設けた耐熱樹脂層の耐熱性をさら
に向上させるとともに、耐熱樹脂層と金属支持体および
耐熱樹脂層上に形成される薄膜との密着性を向上させた
、熱効率に優れ、曲げ加工が可能で小型化しやすく、安
価で長期間にわたって優れた信頼性が得られるサーマル
ヘッドを提供することを目的としている。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明のサーマルベッドは、金属支持体と、この金属支
持体上に形成された耐熱樹脂層と、この耐熱樹脂層上に
形成された多数の発熱抵抗体と、これら各発熱抵抗体に
接続された導電体とを備えてなるサーマルヘッドにおい
て、前記耐熱樹脂層はビフェニルテトラカルボン酸二無
水物と芳香族ジアミンとの開環重付加反応により得られ
たポリアミック酸の脱水環化反応により形成された主鎖
にビフェニル構造を有する芳香族ポリイミド系樹脂層か
ら実質的になることを特徴としている。

本発明における芳香族ポリイミド系樹脂の前駆体となる
ポリアミック酸の一方の出発原料であるビフェニルテト
ラカルボン酸二無水物は、下記の一般式で示されるもの
である。

一般式上記一般式で示されるビフェニルテトラカルボン酸二無
水物としては、たとえば３．３″、４．４’−ビフェニ
ルテトラカルボン酸二無水物、２，２′、３．３’−ビ
フェニルテトラカルボン酸二無水物などが例示される。

また、他方の出発原料である芳香族ジアミンとしては、
ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、ジ
アミノジフェニルスルホン、ジアミノジフェニルメタン
、ジアミノジフェニルエーテルなどが例示される。また
、これら芳香族ジアミンの置換体を使用することも可能
である。この置換基としては、メチル基、エチル基など
の低級アルキル基などが挙げられる。具体的な芳香族ジ
アミン置換体としては、２，４−ジメチル−ｐ−フェニ
レンジアミン、２．４−ジメチル−ｍ−フェニレンジア
ミンテトラメチル−ｐ−フェニレンジアミンなどが例示
される。

本発明の主鎖にビフェニル構造を有する芳香族ポリイミ
ド系樹脂層は、たとえば下記の方法により形成される。

まず、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と芳香族ジ
アミンとを開環重付加反応させてポリアミック酸を作製
し、このポリアミック酸を適当な有機溶剤に溶解させて
任意の濃度のワニスを作製する。ビフェニルテトラカル
ボン酸二無水物と芳香族ジアミンとの使用割合は、通常
等モルとされるが、耐熱性やワニスの粘度の使用許容範
囲内で、その使用割合を変更することもできる。また、
使用する有機溶剤としては、Ｎ−メチル−２−ピロリド
ン、　Ｎ−Ｎ−ジメチルアセトアミド、　Ｎ−Ｎ’−ジ
メチルホルムアミドなどの極性有機溶剤が適している。

次に、このようにして得たポリアミック酸ワニスを金属
支持体上に塗布し、焼成して脱水環化反応させることに
よって芳香族ポリイミド系樹脂層を形成する。

また、本発明のサーマルヘッドにおける耐熱樹脂層にお
いては、下記■〜■のいずれかを施すことより、さらに
耐熱樹脂層と金属支持体との密着性を向上させることが
可能となり好ましい。

■　芳香族ポリイミド系樹脂の分子構造中にＳｉ基を導
入する。このＳｉ基を導入した芳香族ポリイミド系樹脂
は、たとえば前述のポリアミ・ンク酸の合成時に、芳香
族ジアミンの一部を任意のモル比で、望ましくは芳香族
ジアミン成分のほぼ０．０５ｎ＋ｏ１％〜１０１０１％
の範囲で、Ｓｉ基を有するジアミンに置き換えて開環重
付加反応させることにより得られるポリアミック酸を使
用することにより形成することができる。

上記Ｓｉ基を有するジアミンとしては、たとえば一般式（式中、Ｒはエチレン基、プロピレン基などのアルキレ
ン基ニトリメチレン基、テトラメチレン基などのポリメ
チレン基；フェニレン基のような２価の有機基を、Ｒ′
はメチル基、エチル基などのアルキル基のような１価の
有機基を、ｎは正の数を示す。）で表されるビスアミノ
シロキサンが例示される。このビスアミノシロキサンの
代表的なものを例示すると以下のようなものである。

ＣＬ　　Ｃｌ　　３Ｈ２Ｎ−（ＣＨ２＞　　３−８ｉ−０−８ｉ　＝（ＣＨ
２＞　　３−ＮＨ２ＣＨ３Ｃｌ（。

ＣＨ３ＣＨ３ ■　芳香族ポリイミド系樹脂中にシランカップリング剤
成分としてアミン結合を有するシラン化合物および尿素
結合を有するシラン化合物の少なくとも一方を含有させ
る。このシランカップリング剤は、たとえば前述のポリ
アミック酸ワニスに固形分のほぼ０．０５重量％〜１０
重量％の範囲で添加して使用することにより含有させる
ことができる。

このシランカップリング剤成分として添加するアミノ結
合を有するシラン化合物としては、たとえばγ−アミノ
プロピルトリエトキシシランやＮ−フェニル−γ−アミ
ノプロピルトリメトキシシランなどが挙げられ、尿素結
合を有するシラン化合物として、たとえばγーウレイド
プロピルトリメトキシシランが挙げられる。

■　耐熱樹脂層と金属支持体との間に、はぼ０、０５μ
ｍ〜１μｍの厚さを有するＣｒやＴｉなどからなる活性
金属層を介在させる。

なお、上記■の芳香族ポリイミド系樹脂の分子構造中へ
のＳｉ基の導入および上記■の芳香族ポリイミド系樹脂
中へのシランカップリング剤の添加は、■のようにサー
マルヘッドの製造工程を増やす必要がないばかりでなく
、さらに耐熱樹脂層と耐熱樹脂層上に形成される薄膜と
の密着性をも大１１に向上させることができる。

（作　用）本発明のサーマルヘッドにおいて耐熱樹脂層として使用
しているビフェニルテ１ーラカルボン酸二無水物と芳香
族ジアミンとを用いて形成した芳香族ポリイミド系樹脂
は、主鎖にビフェニル構造を有することなどから熱分解
温度が高く、長期間安定して印字動作を行えるとともに
、加熱収縮率が小さく、かつ金属支持体との熱膨張係数
の差も小さいため、熱収縮や熱膨張係数の差により発生
する界面応力などに起因するはがれを有効に防止するこ
とができる。また、この芳香族ポリイミド系樹脂層を、
ポリアミック酸ワニスの塗布・焼成によって形成するこ
とによって、イミド化と同時に金属支持体に接着される
ため、金属支持体に対して優れた接着力を示す。

さらに、芳香族ポリイミド系樹脂中にシランカップリン
グ剤成分を含有させるか、あるいは主鎖にＳｉ基を導入
することによって金属支持体と、さらには芳香族ポリイ
ミド系樹脂層上に形成される薄膜との接着力がいっそう
強化され、信頼性が向上する。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は、本発明の一実施例のサーマルヘッドの要部を
示す部分分解斜視図である。

同図において、符号１は、Ｆｅ−Ｃｒ合金などからなる
厚さ０．５ｍｌ程度の金属基板を示している。

この金属基板１上には、ビフェニルテトラカルボン酸二
無水物と芳香族ジアミンとしてｐ−フェニレンジアミン
との等モル混合物を開環重付加反応させて得られた下記
の（Ｉ−１＞式で表されるポリアミック酸を有機溶剤に
溶解させたポリアミック酸ワニス、あるいはこのポリア
ミック酸の合成時に芳香族ジアミン成分の０．０５　ｍ
ｏ１％〜１０１０１％の範囲を下記の（ＩＩ）式で示さ
れるビスアミノジシロキサンで置き換えて合成した下記
の（Ｉ［−１＞式で表される分子構造中にＳＬ基を導入
したポリアミック酸を用いたポリアミック酸ワニス、あ
るいは（Ｉ−１）式で表されるポリアミック酸を用いた
ポリアミック酸ワニスに下記の（ＩＶ）式で表されるγ
　−ウレイドプロピルトリメトキシシランを、ポリアミ
ック酸ワニス中の固形分に対して０．０５重量％〜１０
重量％の範囲で添加分散させたもののいずれかを塗布、
焼成することにより、下記の（Ｉ−２）式または（ＩＩ
［−２）式でその主骨格が表される芳香族ポリイミド樹
脂からなる厚さ５μＩｌｌ〜５０μ印、好ましくは１０
μｍ〜３０μｍの耐熱樹脂層２が形成されている。

この耐熱樹脂層２の上には、Ｓ　ｉ　Ｏ２、β−８ｉＡ
、９ＯＮなどからなる厚さ　０．０５μｍ〜１μｍ程度
の下地層３が形成されている。この下地層３は、発熱抵
抗体４層をエツチング処理によって所定形状に形成する
際などにおける一芳香族ポリイミド樹脂の保護層となる
。さらに、この下地層３の上には、Ｔａ−３ｉ０２　、
Ｔｉ−３ｔ０２などからなる厚さ０，１μｍ程度の所定
の間隔を有する多数の発熱抵抗体４が形成されており、
これら各発熱抵抗体４上に発熱部５となる開口を形成す
るごと＜ＡＪ２、ＡＪ２−Ｓ　１−Ｃｕなどからなる厚
さ０．７μｍ〜１μｍ程度の個別電極６および共通電極
７が形成されている。そして、少なくとも発熱部５を被
覆するように、厚さ３μ■〜５μｍ程度の５ｉ−０−Ｎ
系の酸化防止膜兼耐摩耗膜８が形成されて、サーマルヘ
ッドが構成されている。

ｔ１２Ｎ　−Ｃ−ＮＨ（ＣＨ２）　　１−８ｉ（ＯＣＨ
３）　　３−−　（ＩＶ　）なお、式中ぶ、ｍ、ｎは正
の数を表すく以下同じ）。

このサーマルヘッドによれば、各個別型［１６と共通電
極７との間に所定の時間間隔でパルス電圧が印加されて
、発熱部５に相当する発熱抵抗体４が発熱し、印字記録
が行われる。

このサーマルヘッドは、たとえば次のようにして製造さ
れる。

まず、たとえばＣｒを１８重量％含有する厚さ０．５１
程度のＦｅ合金からなる金属基板にレベリング処理を施
した後、所定寸法への切断およびバリ取りを施す。次い
で、この所定寸法に加工された金属基板を有機溶剤中で
脱脂した後、５０℃〜７０°Ｃ程度の温度の希硫酸中へ
の浸漬処理を施して金属基板１を作製する。この希硫酸
中への浸漬処理は、金属基板表面に形成されている酸化
物を除去するとともに、表面をミクロ的に荒す、活性化
処理のために行うものである。

次に、前述したポリアミック酸ワニス、すなわち（Ｉ−
１）式でその主成分が表されるポリアミック酸ワニス１
．あるいは（ｍｌ−１＞式でその主成分が表されるポリ
アミック酸ワニス、さらには（Ｉ−１）式でその主成分
が表されるポリアミック酸ワニスにシランカップリング
剤成分を添加したもののいずれかを、Ｎ−メチル−２−
ピロリドンなどの有機溶剤を用いて所定の粘度に調整し
、ローラーコータやスピオンコータによって上記金属基
板１上に所定の膜厚となるように塗布し、焼成炉を用い
て窒素ガス雰囲気中で、たとえば５０℃×６０分＋８０
℃×３０分＋　１２０℃×３０分＋　２５０°Ｃ×６０
分＋４５０℃×６０分の条件で焼成して、有機溶剤を除
去するとともに、脱水環化反応を進行させてイミド化さ
せつつ成膜して耐熱樹脂層２を形成する。この芳香族ポ
リイミド樹脂層の形成の際に、シランカップリング剤成
分を添加していないポリアミック酸、あるいは分子構造
中にＳＬ基の導入のないポリアミック酸を使用する場合
には、金焉基板１の表面に厚さ０，０５μ「〜１μｍ程
度のＣｒやＴｉなどからなる活性金属層を蒸着法などで
形成し、その上に芳香族ポリイミド樹脂層を形成するこ
とが望ましい。

次に、この耐熱樹脂層２上にスパッタリングやその他公
知の薄膜形成方法により５ｉ０２、β−８ｉＡＪ２ＯＮ
などからなる下地層３およびＴａ−８ｉ０２　、Ｔｉ−
３ｉ０２などからなる発熱抵抗体４層を順に形成する。

さらに、この発熱抵抗体４層の上に、同様な方法により
個別電極６および共通電極７となる、Ａ、ｇやＡＪ２−
３ｆ−Ｃｕなどの導電体層を形成する。次いで、これら
発熱抵抗体４層と導電体層とにパターニング処理を施し
、所定の間隔を有する多数の発熱抵抗体４と個別電極６
および共通電極７とを形成する。このパターニング処理
は、まず導電体層上に所定形状の発熱抵抗体４が形成さ
れるようにマスキング膜を形成し、ウェットエツチング
やケミカルドライエツチングによって不要部分を除去し
て、所定の間隔を有する多数の発熱抵抗体４と同形状の
導電体層を形成する９次に、導電体層上に発熱部５とな
る部分を除いてマスキング膜を形成し、同様な方法にて
導電体層のみを除去して発熱部５を形成すると同時に、
各個別電極６と共通電極７を形成する。

この後、この発熱部５を被覆するように５ｔ−０−Ｎ系
からなる酸化防止膜兼耐摩耗［８を、たとえばスパッタ
リング法などで形成する。

次に、このサーマルヘッドの製造工程において、本発明
に係る主鎖にビフェニル構造を有する芳香族ポリイミド
樹脂の付着力や耐熱性などの特性を評価した結果につい
て述べる。

まず、この実施例のビフェニルテトラカルボン酸二無水
物と芳香族ジアミンとの開環重付加反応により得たポリ
アミック酸を主成分とするワニスを用いて、Ｃｒ蒸着膜
の形成されているＦｅ−１８重量％Ｃｒ合金基板の上に
主鎖にビフェニル構造を有する芳香族ポリイミド樹脂層
を成膜し、窒素ガス中において、室温×３０分＋４５０
℃×３０分を１サイクルとして、これを１０サイクル繰
返すことにより熱応力テストを行い、その際の芳香族ポ
リイミド樹脂層のはがれの有無を調べた。また、熱重量
測定法による熱分解開始温度の測定、加熱収縮率の測定
および熱膨張係数の測定も行った。その結果を次表に示
す。なお、加熱収縮率は４００℃×３０分の加熱条件で
測定し、熱膨張係数は微小線膨張計により昇温速度５℃
／分の条件で測定した値である。

また、本発明との比較のため、この実施例で使用しなｐ
−フェニレンジアミンを用いて、テトラカルボン酸成分
として、それぞれピロメリット酸二無水物く比較例１）
およびベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（比較
例２）を使用して各々ポリアミック酸を合成し、実施例
と同一条件で芳香族ポリイミド樹脂層を形成し、次いで
同一条件でポリイミド樹脂層を形成した。これらについ
ても同様にしてその特性を評価した。さらに、比較例３
は特開昭５６−１６４８７６号公報の実施例中に記載さ
れているトレニース（商品名）を使用したものであり、
比較例４はＰｙｒｅ−ＮＬ　（商品名、デュポン社製）
なる芳香族ポリイミド樹脂層であり、これらについても
同様に評価を行った。これらの評価結果も合せて次表に
示す。

（以下余白）前表より明らかなように、この実施例の主鎖にビフェニ
ル構造を有する芳香族ポリイミド樹脂以外は、ポリイミ
ド樹脂層のはがれが認められる。

これは加熱収縮率が大きいことや金属基板とポリイミド
樹脂層との熱膨張係数の差により生じたものと考えられ
る。また、熱重量測定より求めた熱分解開始温度もビフ
ェニル構造を有する芳香族ポリイミド樹脂が最も高く、
サーマルヘッド用の耐熱樹脂層として好適であることが
わかる。

なお、上記実施例と同様にして、テトラカルボン酸成分
として２．２’、３．３−ビフェニルテトラカルボン酸
二無水物を使用して形成した芳香族ポリイミド樹脂は、
熱分解開始温度が２０°Ｃ程度低下するものの、他の特
性についての差は認められず、同様にサーマルヘッドの
耐熱樹脂層として有効なものであった。また、上記実施
例と同様にして、メチル基やエチル基などの置換基を有
する芳香族ジアミンを使用しなものについても、非置換
の芳香族ジアミンを使用したものと特性上の差は認めら
れず、同様にサーマルヘッドの耐熱樹脂層として好適な
ものであった。

次に、（ＴＥ−２＞式で表される分子ｒＩＩＩ造中にＳ
ｔ基を導入した芳香族ポリイミド樹脂および（Ｉ−２）
式で表される芳香族ポリイミド樹脂中にシランカップリ
ング剤成分として（Ｉｖ）式で表されるγ−ウレイドプ
ロピルトリメトキシシランを含有させた芳香族ポリイミ
ド樹脂について一付着強度および耐熱性の評価を行った
。

第２図は、芳香族ジアミン成分中の上述したビスアミノ
ジシロキサンによる置換比率と、金属基板（Ｃｒ蒸着膜
なし）、５ｉ０２層それぞれに対する付着強度および熱
分解開始温度との関係を示した図である。第３図は、同
様に上述したシランカップリング剤の添加量（ポリアミ
ック酸ワニス中の固形分に対する重量％）と、金属基板
（Ｃｒ蒸着膜なし）、５ｉ０２層それぞれに対する付着
強度および熱分解開始温度との関係を示した図である。

なお、芳香族ポリイミド樹脂層と金属基板との付着強度
は、ＪＩＳ規格０６４８１，５，７　ｒ引きはがし強さ
」に準じて測定したものである。一方、芳香族ポリイミ
ド樹脂層と５ｉ０２層との付着強度は、次のようにして
測定した。芳香族ポリイミド樹脂層上に形成されたＳ　
ｉ　Ｏ２層上に、ＡＪ２ｉμｒｎ　、　Ｃｒ　０．１μ
ＩＩｌ　、　Ｃｕ　３μＩｎ　、　Ａｕ　１μｌｌｌを
マスクスパッタにより連続的に形成し、その後これらの
屑に覆われていない部分のＳ　ｉ　Ｏ２をケミカルドラ
イエツチングにより除去した。この後、Ｃｕ上に直径０
．８ＩｎのＳｎめつきＣｕワイヤをはんだ付けし、引張
試験により測定を行った。

いずれの場合も、Ｓｉ成分の導入により、付着強度が大
中に改善されていることがわかる。

サーマルヘッドの発熱抵抗体は、瞬時４００℃〜５００
℃、持続２５０℃〜３５０℃の温度で動作するが、第２
図の結果よりビスアミノシロキサンによる置換比率は、
はぼ０．０５１ｏ　１％〜１０＋１１０１％の範囲が望
ましいことが明らかである。これは、ビスアミノシロキ
サンによる置換比率がほぼ０．０５ｎｏ　１％未満では
付着強度の改善効果が認められず、はぼ１０ｍｏ　ｌ　
Ｘを超えると付着強度の改善効果が飽和してしまうのみ
ならず、耐熱性が著しく劣化してしまうからである。ま
た、第３図の結果からは、シランカップリング剤の添加
量が、はぼ０．０５重量％〜１０重基％の範囲が好まし
いことがわかる。これは、シランカップリング剤の添加
量がほぼ０．０５重量％未満では付着強度の改善効果が
認められず、はぼ１０重量％を超えると付着強度の改善
効果が飽和してしまうからである。

シランカップリング剤成分としては、前述のγ−ウレイ
ドプロピルトリメトキシシランの他に、下記の（Ｖ）式
で示されるγ−アミノプロピルＩ−リメトキシシランや
（Ｖｆ　）式で示されるＮ−フェニル−γ−アミノプロ
ピルトリメトキシシランを用いた場合についても同様な
効果が得られた。

Ｈ２Ｎ−ＣｓＨ５−８ｉ（ＯＣ２Ｈｓ　）　３−−　（
Ｖ）中にＳｔ基を導入したり、あるいはシランカップリ
ング剤成分を含有させることにより、金属基板や下地層
となる無機絶縁物との接着力がさらに向上する。したが
って、信頼性に優れたサーマルへラドが得られる。特に
、芳香族ポリイミド樹脂の分子ｉ進中に特定の量でＳｔ
基を導入することにより、耐熱性をほとんど損ねること
なく、大幅に接着力が向上し、サーマルヘッドの耐熱樹
脂層として好適したものとなる。

次に、サーマルヘッドの効率について評価を行った。

まず、従来例としてＳ　ｉ　Ｏ２−Ｂ　ａ　Ｏ−Ｃａ　
０−ＡＪ２２０３’−Ｂ２０３　　ＺｎＯからなるほぼ
厚さ７０μｍのグレーズガラス層をアルミナセラミック
ス基板上に形成したものに、この実施例と同様にして下
地層、発熱抵抗体、電極および保護膜を形成してサーマ
ルヘッドを構成した。そして、このグレーズガラスを用
いたサーマルヘッドによって印字を行い、ある一定の発
色濃度が得られた投入電力を基準として、この実施例に
おける上記（Ｉ−２）式で表される芳香族ポリイミド樹
脂層、または上記（Ｉ［［−２）式で表される芳香族ポ
リイミド樹脂層、または上記（Ｉ−２＞式で表される芳
香族ポリイミド樹脂中にシランカップリング剤成分を含
有させたものをそれぞれ用いたサーマルヘッドによって
、同等の発色濃度を得るための投入電力を比率として求
めた。その結果を投入電力比（グレーズガラスを用いた
サーマルヘッドによる投入電力を１とした際の比率）と
、ポリイミド樹脂層の膜厚との関係としてグラフ化し、
第４図に示した。

第４図からも明らかなように、耐熱樹脂層として本発明
に係る主鎖にビフェニル構造を有する芳香族ポリイミド
樹脂を使用した場合、グレーズガラスを使用した場合と
同等の発色濃度を得るのに、低投入電力で十分であるこ
と、すなわち熱効率に優れていることがわかる。また、
第４図の結果より、芳香族ポリイミド樹脂層の厚さは、
はぼ５μｌ〜５０μｍの範囲が好ましいこともわかる。

芳香族ポリイミド樹脂層の厚さがほぼ５μｍ未満では、
充分な効率向上効果が期待できず、はぼ５０μｍを超え
るとこの効果が飽和してしまうからである。

また第５図には、効率の向上に起因する基本的知見を得
るために、上記効率の測定に使用したものと同一の３種
類の芳香族ポリイミド樹脂とグレーズガラスについて、
レーザフラッシュ法を用いて測定した厚さ方向の熱拡散
率を示す。本発明に係る主鎖にビフェニル構造を有する
芳香族ポリイミド樹脂は、熱拡散率が従来のグレーズガ
ラスのほぼ１／１０と低く、これにより高効率のサーマ
ルヘッドを構成することが可能であることが明らかであ
る。また、分子構造中に８１基を導入した場合、若干で
はあるがさらに熱拡散率が下がり、より効率の向上が期
待できる。

さらに、この実施例におけるサーマルヘッドを使用して
印加エネルギ０．２６　ｍＪ／ｄｏｔ、パルス幅１．７
１′ｌｌｓ、パルス周期５．０ｍｓの条件で１０６回パ
ルス電圧の印加動作を行い、この後の芳香族ポリイミド
樹脂層表面を超音波顕微鏡で観察したところ、変質は全
く認められなかった。

なお、この実施例では、ビフェニルテトラカルボン酸二
無水物と芳香族ジアミンとの使用割合を等モルとしたが
、本発明はこれに限定されるものではなく、耐熱性や合
成時の粘度の使用許容範囲内で、その混合比を±７１０
１％程度の範囲で変更して用いてもよい。

また本発明では、支持体として金属部材を用いているの
でこの金属支持体を共通電極として用い、さらに生産コ
ストを低減させることも可能である。

また、酸化防止膜兼耐摩耗膜は必ずしも全面に設ける必
要はなく、少なくとも発熱部上に形成されていれば充分
にその機能を発揮する。

［発明の効果］以上説明したように本発明のサーマルヘッドにおいて、
耐熱樹脂層として使用しているビフェニルテトラカルボ
ン酸二無水物と芳香族ジアミンとによって合成した芳香
族ポリイミド系樹脂は、主鎖中のビフェニル構造によっ
て熱分解開始温度が高く、苛酷な使用温度条件に耐えう
る耐熱性を有するとともに、金属支持体との熱膨張係数
の差か小さく、優れた接着力も有している。したがって
、このような芳香族ポリイミド系樹脂を耐熱樹脂層とし
て使用した本発明のサーマルヘッドは、信頼性に優れ、
ポリイミド樹脂の特性を充分に生かした、熱効率に優れ
、安価で小型化の可能なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のサーマルヘッドの要部を示
す部分分解斜視図、第２図は本発明に係る芳香族ポリイ
ミド樹脂の形成過程における芳香族ジアミン成分のジア
ミノジシロキサンによる置換比率と、この芳香族ポリイ
ミド樹脂層と金属基板および芳香族ポリイミド樹脂層上
に形成された下地層との付着強度、およびこの芳香族ポ
リイミド樹脂の熱分解開始温度との関係を、示したグラ
フ、第３図は本発明に係る芳香族ポリイミド樹脂の形成
過程におけるシランカップリング剤の添加量と、この芳
香族ポリイミド樹脂層と金属基板および芳香族ポリイミ
ド樹脂層上に形成された下地層との付着強度、およびこ
の芳香族ポリイミド樹脂の熱分解開始温度との関係を示
したグラフ、第４図は従来のグレーズガラスを保温層と
して用いたサーマルヘッドと、本発明の実施例における
サーマルヘッドとの効率の比較を示すグラフ、第５図は
本発明に係る芳香族ポリイミド樹脂とグレーズガラスの
熱拡散率を示すグラフである。１・・・・・・・・・・・・金属基板２・・・・・・・・・・・・耐熱樹脂層３・・・・・・
・・・・・・下地層４・・・・・・・・・・・・発熱抵抗体５・・・・・・
・・・・・・発熱部６・・・・・・・・・・・・個別電極７・・・・・・・・・・・・共ｉ！電極８・・・・・・
・・・・・・酸化防止膜兼耐摩耗膜出願人　　　　　株
式会社　　東　芝同　　　　　　乗芝ケミカル株式会社代理人弁理士　　須　山　佐　− ψ ；第１図。［− 第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属支持体と、この金属支持体上に形成された耐
熱樹脂層と、この耐熱樹脂層上に形成された多数の発熱
抵抗体と、これら各発熱抵抗体に接続された導電体とを
備えてなるサーマルヘッドにおいて、前記耐熱樹脂層は、ビフェニルテトラカルボン酸二無水
物と芳香族ジアミンとの開環重付加反応により得られた
ポリアミック酸の脱水環化反応により形成された主鎖に
ビフェニル構造を有する芳香族ポリイミド系樹脂層から
実質的になることを特徴とするサーマルヘッド。
（２）前記主鎖にビフェニル構造を有する芳香族ポリイ
ミド系樹脂は、前記ポリアミック酸の合成の際に、前記
芳香族ジアミンの一部をＳｉ基を有するジアミンで置き
換えることにより、分子構造中にＳｉ基が導入されてい
ることを特徴とする請求項１記載のサーマルヘッド。
（３）前記主鎖にビフェニル構造を有する芳香族ポリイ
ミド系樹脂は、シランカップッリング剤成分としてアミ
ノ結合を有するシラン化合物および尿素結合を有するシ
ラン化合物の少なくとも一方を含有していることを特徴
とする請求項１記載のサーマルヘッド。