JPH06984A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】発熱抵抗体のジュール発熱を均一とし、濃度む
らの無い、鮮明な印字画像を形成することが可能なサー
マルヘッドを提供することにある。 【構成】発熱抵抗体３を有する支持基板１に前記発熱抵
抗体３と電気的導通をもって接触する導電層４を被着さ
せるとともに、該導電層４に前記発熱抵抗体３を選択的
にジュール発熱させる駆動用ＩＣ素子７の電極をロウ材
を介し接合させて成るサーマルヘッドであって、前記導
電層４をニッケルで形成し、且つ導電層４の駆動用ＩＣ
素子７の電極が接合される表面を金層５で、残余の表面
をアルミニウム層６で被覆した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はワードプロセッサやファ
クシミリ等のプリンタ機構に組み込まれるサーマルヘッ
ドの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワードプロセッサやファクシミリ
等のプリンタ機構に組み込まれるサーマルヘッドは図２
に示す如く、アルミナセラミックス等の電気絶縁性材料
から成る支持基板１の上面にガラスから成る蓄熱層１２
を被着させるとともに、該蓄熱層１２の上面に窒化タン
タル等から成る複数個の発熱抵抗体１３と、アルミニウ
ム等から成る一対の導電層１４と窒化珪素等から成る保
護膜１５とを順次、被着させた構造を有しており、前記
一対の導電層１４間に所定の電力を印加し、発熱抵抗体
１３を印字画像を形成するに必要な温度にジュール発熱
させるとともに該発熱した熱を感熱紙等に伝導させ、感
熱紙等に印字画像を形成することによってサーマルヘッ
ドとして機能する。

【０００３】尚、前記サーマルヘッドは通常、導電層１
４の一部に発熱抵抗体１３を外部電気信号に対応させて
選択的にジュール発熱させる駆動用ＩＣ素子１６が電気
的に接続されており、該駆動用ＩＣ素子１６はその電極
１６ａを導電層１４に半田等のロウ材１９を介し接合さ
せることによって導電層１４に電気的に接続されてい
る。

【０００４】また前記駆動用ＩＣ素子１６の各電極１６
ａが接合される導電層１４の表面にはその接合を強固と
するためにニッケル層１７と金層１８とが無電解メッキ
法により順次、所定厚みに被着されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のサーマルヘッドにおいては、導電層１４がアルミニ
ウムで構成されており、該アルミニウムは極めて酸化さ
れ易い金属であるため、導電層１４が大気中の酸素と反
応したり、導電層１４にニッケル層１７及び金層１８を
無電解メッキ法により被着させる際の活性化液中に含ま
れる硝酸と反応したりして表面に酸化物膜が容易に形成
されてしまい、これが導電層１４と駆動用ＩＣ素子１６
との間の電気抵抗を大きくし、駆動用ＩＣ素子１６を介
して発熱抵抗体１３に印加される電力を少なくするとと
もにバラツキを発生させ、その結果、発熱抵抗体１３の
ジュール発熱が不均一なものとなって印字画像に濃度む
ら等の画像欠陥を発生するという欠点を有していた。

【０００６】

【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は各発熱抵抗体のジュール発熱を均一と
し、濃度むらの無い、鮮明な印字画像を形成することが
可能なサーマルヘッドを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は発熱抵抗体を有
する支持基板に前記発熱抵抗体と電気的導通をもって接
触する導電層を被着させるとともに、該導電層に前記発
熱抵抗体を選択的にジュール発熱させる駆動用ＩＣ素子
の電極をロウ材を介し接合させて成るサーマルヘッドで
あって、前記導電層をニッケルで形成し、且つ導電層の
駆動用ＩＣ素子の電極が接合される表面を金層で、残余
の表面をアルミニウム層で被覆したことを特徴とするも
のである。

【０００８】

【実施例】次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明す
る。図１は本発明のサーマルヘッドの一実施例を示す断
面図であり、図中、１は支持基板、３は発熱抵抗体、４
は一対の導電層、７は駆動用ＩＣ素子である。

【０００９】前記支持基板１は例えば、アルミナセラミ
ックス等の電気絶縁材料から成り、アルミナ(Al ₂ O
₃ ) 、シリカ(SiO₂ ) 、カルシア(CaO) 、マグネシア
(MgO) 等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合
して泥漿状となすとともにこれを従来周知のドクターブ
レード法やカレンダーロール法を採用することによって
セラミックグリーンシート( セラミック生シート) を形
成し、しかる後、前記セラミックグリーンシートを所定
形状に打ち抜き加工を施すとともに高温( 約1600℃) で
焼成することによって製作される。

【００１０】また前記支持基板１の上面には蓄熱層２が
被着されており、該蓄熱層２は発熱抵抗体３の発する熱
を蓄積及び放散することによってサーマルヘッドの熱応
答特性を良好に保つ作用を為す。

【００１１】前記蓄熱層２は、例えばガラスから成り、
該ガラス粉末に適当な有機溶剤を添加混合して得たガラ
スペーストを支持基板１の上面に従来周知のスクリーン
印刷法等を採用することによって印刷塗布し、しかる
後、これを高温で焼き付けることによって支持基板１の
上面に約５０μｍ程度の厚みに被着される。

【００１２】前記蓄熱層２の上面にはまたＴａＳｉＯ₂
等から成る発熱抵抗体３が被着されており、該発熱抵抗
体３はそれ自身が所定の電気抵抗を有しているため後述
する一対の導電層４間に所定の電力が印加されるとジュ
ール発熱を起こし、印字に必要な温度、例えば３００〜
４００度の温度に発熱する。

【００１３】前記発熱抵抗体３はＴａＳｉＯ₂ 等を蓄熱
層２上に従来周知のスパッタリング法等により被着する
とともにフォトリソグラフィー技術を採用し、所定パタ
ーンに加工することによって蓄熱層２の上面に被着され
る。

【００１４】また前記発熱抵抗体３の上面には、間に一
定の間隔をもった一対の導電層４が被着されており、該
一対の導電層４は発熱抵抗体３にジュール発熱を起こさ
せるために必要な所定の電力を印加する作用を為す。

【００１５】前記一対の導電層４はニッケルから成り、
該ニッケルを蓄熱層２及び発熱抵抗体３上に従来周知の
スパッタリング法等により被着するとともにフォトリソ
グラフィー技術を採用し、所定パターンに加工すること
によって発熱抵抗体３の上面から蓄熱層２の上面にかけ
て被着される。

【００１６】また前記導電層４は後述する駆動用ＩＣ素
子７の各電極が接合される表面が金から成る層５で、残
余の表面がアルミニウムから成る層６で被覆されてい
る。

【００１７】前記導電層４の表面に被着される金層５は
導電層４と駆動用ＩＣ素子７の各電極とを半田等のロウ
材を介して接合させる際、その接合を強固とする作用を
為し、従来周知の無電解メッキ法により約0.05μm 程度
の厚みに被着される。この場合、導電層４を構成するニ
ッケル及び金層５を構成する金はいずれもアルミニウム
に比べて酸化し難い金属であることから導電層４と駆動
用ＩＣ素子７との間の電気抵抗は酸化物生成によって大
きくなることはなく、その結果、駆動用ＩＣ素子７を介
して発熱抵抗体３に印加される電力は略均一で、且つ大
きなものとなり、これによって発熱抵抗体３のジュール
発熱を均一として印字画像に濃度むら等の画像欠陥が発
生するのを有効に防止することができる。

【００１８】尚、前記金層５はその厚みが0.04μm 未満
であると導電層４に駆動用ＩＣ素子７を強固に接合させ
るのが困難となることから金層５はその厚みを0.04μm
以上としておくのが好ましく、経済性を考慮すると0.04
乃至0.08μm の範囲としておくのが良い。

【００１９】また前記導電層４の表面に被着されるアル
ミニウム層６は導電層４の導通抵抗を下げて導電層４に
おける電力低下を有効に防止する作用を為し、これによ
って導電層４を介して発熱抵抗体３に印加される電力は
ロスが少なく、発熱抵抗体３にジュール発熱を効率良く
起こさせることが可能となる。

【００２０】前記アルミニウム層６は蒸着法やスパッタ
リング法及びフォトリソグラフィー技術を採用すること
によって導電層４の所定表面に被着される。この場合、
前記アルミニウム層６はその厚みが0.5 μm 未満である
と導電層４の導通抵抗を十分に下げることができず、導
電層４における電力低下を有効に防止するのが困難とな
ことからアルミニウム層６はその厚みを0.5 μm 以上と
しておくのが好ましい。

【００２１】更に前記導電層４とアルミニウム層６との
間にタングステンやタンタル等により形成される拡散防
止層を介在させておけば、該拡散防止層がサーマルヘッ
ドを作動させた際の熱によって導電層４とアルミニウム
層６との間に発生する相互拡散を有効に防止して導電層
４の導通抵抗を低く維持することができる。そのため、
導電層４における電力の消費を極小として小電源で感熱
紙等により良好な印字画像を形成するには前記導電層４
とその表面に被着されるアルミニウム層６との間にタン
グステン、タンタル等から成る拡散防止層を０．０３μ
ｍ以上の厚みに、好適には０．０５〜０．１μｍの厚み
に介在させておくことが好ましい。

【００２２】また一方、前記支持基板１の上面に被着さ
せた一対の導電層４上には駆動用ＩＣ素子７の各電極が
半田等のロウ材を介し接合されて電気的に接続されてお
り、該駆動用ＩＣ素子７はその駆動に伴って、発熱抵抗
体３に印加される電力を制御し、発熱抵抗体３を選択的
にジュール発熱させる作用を為す。

【００２３】更に前記発熱抵抗体３や一対の導電層４の
一部表面には保護膜８が被着されており、該保護膜８は
感熱紙等に含まれる塩素イオン等の接触による腐食や感
熱紙等の摺動による摩耗から発熱抵抗体３や一対の導電
層４を保護する作用を為す。

【００２４】尚、前記保護膜８は例えば、窒化珪素等か
ら成り、従来周知のスパッタリング法等を採用すること
によって発熱抵抗体３や一対の導電層４の上面に２〜１
０μｍの厚みに被着される。

【００２５】かくして上述したサーマルヘッドは駆動用
ＩＣ素子７の駆動に伴って一対の導電層４間に外部電気
信号に対応させた所定の電力を印加し、発熱抵抗体３を
外部電気信号に対応させて選択的にジュール発熱させる
とともに該発熱した熱を感熱紙等に伝導させ、感熱紙等
に印字画像を形成することによってサーマルヘッドとし
て機能する。

【００２６】尚、本発明は上述の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種
々の変更は可能である。

【００２７】

【発明の効果】本発明のサーマルヘッドによれば、導電
層をニッケルで形成するとともに、該導電層の駆動用Ｉ
Ｃ素子が接合される表面を金で被覆したことから導電層
と駆動用ＩＣ素子との間の電気抵抗を小さな値となすこ
とができ、その結果、駆動用ＩＣ素子を介して発熱抵抗
体に印加される電力は略均一で、且つ大きなものとな
り、これによって発熱抵抗体のジュール発熱を均一とし
て印字画像に濃度むら等の画像欠陥が発生するのを有効
に防止することができる。

【００２８】また導電層の表面をアルミニウム層で被覆
したことから導電層の導通抵抗が下がって導電層におけ
る電力低下が有効に防止され、その結果、導電層を介し
て発熱抵抗体に印加される電力はロスが少なく、発熱抵
抗体にジュール発熱を効率良く起こさせることが可能と
なる。

【００２９】更に導電層と該導電層の表面に被覆される
アルミニウム層との間にタングステンやタンタル等から
成る拡散防止層を介在させておけば、該拡散防止層がサ
ーマルヘッドを作動させた際の熱によって導電層とアル
ミニウム層との間に発生する相互拡散を有効に防止し、
その結果、導電層の導通抵抗が低く維持され導電層にお
ける電力の消費を極小として小電源で感熱紙等により良
好な印字画像を形成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサーマルヘッドの一実施例を示す断面
図である。

【図２】従来のサーマルヘッドの断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・支持基板 ２・・・・・・・蓄熱層 ３・・・・・・・発熱抵抗体 ４・・・・・・・導電層 ５・・・・・・・金層 ６・・・・・・・アルミニウム層 ７・・・・・・・駆動用ＩＣ素子 ８・・・・・・・保護層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発熱抵抗体を有する支持基板に前記発熱抵
   抗体と電気的導通をもって接触する導電層を被着させる
   とともに、該導電層に前記発熱抵抗体を選択的にジュー
   ル発熱させる駆動用ＩＣ素子の電極をロウ材を介し接合
   させて成るサーマルヘッドであって、前記導電層をニッ
   ケルで形成し、且つ導電層の駆動用ＩＣ素子の電極が接
   合される表面を金層で、残余の表面をアルミニウム層で
   被覆したことを特徴とするサーマルヘッド。
2. 【請求項２】前記導電層と、該導電層表面に被覆される
   アルミニウム層との間に拡散防止層を介在させたことを
   特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド。