(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱性基板の上面にグレーズからなる第一保温層を形成し、前記第一保温層の上面にシリコンと高融点金属と酸素とからなり、前記第一保温層よりも高耐熱性の第二保温層を積層して保温層を複層に形成し、その複層の保温層の安定化熱処理を前記第一保温層のグレーズのガラス転移点温度以上で、かつ、ガラス軟化点温度以下の範囲内で行った後、前記第二保温層の上面に複数の発熱抵抗体を形成し、これらの各発熱抵抗体に共通電極および個別電極を接続させてなることを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記第二保温層は、前記第一保温層上に少なくとも１５ｕｍの厚みに蒸着により積層形成することを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はサーマルプリンタに使用されるサーマルヘッドの製造方法に係り、グレーズからなる保温層の耐熱性を向上させたサーマルヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来のサーマルヘッドの構造を示す断面模式図であり、アルミナ等からなる放熱性基板１の端部に、半円弧状の部分グレーズ保温層２を形成し、その保温層２の頂面に略１０ｕｍ高さの凸部をフォトリソ技術により形成し、さらに、その上にＴａ−ＳｉＯ2 等からなる発熱抵抗体３をスパッタリング等により積層し、フォトリソ技術で発熱抵抗体３のパターンを形成し、前記グレーズ保温層２が熱変形を起こさないガラス転移点温度以下の略７００℃で抵抗値安定化のための熱処理を行ない、続いて、前記発熱抵抗体３に電力エネルギーを供給するための共通電極４ａ、個別電極４ｂおよび各電極の外部接続端子部（図示せず）等の電極４をＡｌ等をスパッタリング等で積層して、フォトリソ技術により形成し、前記発熱抵抗体３や各電極４ａ，４ｂの酸化や摩耗を防止するため、サイアロン等からなる数ｕｍの膜厚の保護層５を、前記発熱抵抗体３および各電極４ａ，４ｂの表面にスパッタリング等により積層して形成している。
【０００３】
このようにして形成される従来のサーマルヘッドにおいては、前記発熱抵抗体３が発生させるジュール熱により、前記保護層５の表面に密着した感熱紙や熱転写インクリボン等（図示せず）を加熱することにより、感熱紙の発色または記録紙へのインク転写が行なわれて文字や画像が印字されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、熱転写プリンターのラフ紙印字品位の改善は目覚ましいものであるが、高印字品位を得るためには、発熱抵抗体３への印加工ネルギーを高めて、発熱ドットの温度を高温化（ハイパワー化）して、溶融粘度の高い樹脂系インクを用いて、染み込みが少ないワッペンの状態にラフ紙に転写することが必須条件となっている。例えば、ラフ紙用熱転写シリアルサーマルヘッドの発熱ピーク温度は、保護層５の厚みが数ｕｍの場合において、発熱ドットの表面温度を約６５０℃とした時は、内部の発熱抵抗体３の温度は約１５０℃も高い、約８００℃の高温となる。そのため、グレーズ保温層２には、グレーズのガラス転移温度以上の温度が繰り返し加わるため、グレーズの熱変形による発熱抵抗体３や保護層５のクラックや剥離が生じ、発熱抵抗体３の酸化が発生して発熱ドットの抵抗値を上昇させていた。
【０００５】
また、前述のように、発熱抵抗体３の抵抗値安定化のための熱処理温度は前記グレーズ保温層２の耐熱性の制約から略７００℃とされていため、７００℃以上の温度が加わると発熱ドットの抵抗値が変動して印字のドット抜け不良を発生させるため、ハイパワー化には限界があった。
【０００６】
そのため、熱転写印字技術の発展とともに、グレーズ保温層２は高耐熱グレーズの開発（ガラス転移点の向上）がなされているが、高耐熱グレーズはＳｉＯ2 組成が増加するためアルミナ基板への焼成において、熱膨張係数の相違による基板のソリやグレーズの濡れ性の低下によるグレーズの形成精度や、グレーズの溶融粘度の高まりが気泡の抜け性を低下させ、内部欠陥率が大きくなる等の製造問題から、単体のグレーズ保温層２の耐熱性の改善は限界に達している。例えば、日本特殊陶業の市販しているグレーズドアルミナ基板のグレーズのガラス転移点温度は、６９０℃〜７６０℃である。
【０００７】
一方、スパッタリング等で形成される薄膜発熱抵抗体３は、高抵抗化するため高融点金属のサーメット、例えば、Ｔａ−ＳｉＯ2 ，Ｎｂ−ＳｉＯ2 ，Ｔｉ−ＳｉＯ2 等が主に用いられており、これらの発熱抵抗体３は、スパッタリングにより薄膜に形成したままでは耐熱性が低いので、必ず抵抗値の安定化熱処理を必要とするが、土台となるグレーズ保温層２のガラス転移温度で熱処理を行うと、発熱抵抗体３の膜応力があるため、グレーズ保温層２が変形を起こして表面にシワが生じる等の不具合が発生することより、従来のサーマルヘッドの耐熱性は、高耐熱グレーズ保温層を用いても略７５０℃がＭＡＸとなり、所望の発熱抵抗体３の温度を８００℃台としたハイパワーサーマルヘッドを製造することができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、前述の問題点を鑑み、グレーズからなる保温層の耐熱性を向上させた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ものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の請求項１に係るサーマルヘッドの製造方法は、放熱性基板の上面にグレーズからなる第一保温層を形成し、前記第一保温層の上面にシリコンと高融点金属と酸素とからなり、前記第一保温層よりも高耐熱性の第二保温層を積層して保温層を複層に形成し、その複層の保温層の安定化熱処理を前記第一保温層のグレーズのガラス転移点温度以上で、かつ、ガラス軟化点温度以下の範囲内で行った後、前記第二保温層の上面に複数の発熱抵抗体を形成し、これらの各発熱抵抗体に共通電極および個別電極を接続させてなることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項２に係るサーマルヘッドの製造方法は、請求項１に記載のサーマルヘッドの製造方法において、前記第二保温層は、前記第一保温層上に少なくとも１５ｕｍの厚みに蒸着により積層形成することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項１の発明によれば、放熱性基板の上面に形成されたグレーズからなる第一保温層の上面に、高融点材料により形成され、第一保温層よりも遥かに耐熱性にすぐれた第二保温層を積層して、保温層を複層に形成することで、下層の第一保温層を構成するグレーズのガラス転移点温度以上、かつ、ガラス軟化点温度以下の範囲内で熱処理を行っても、上層の第二保温層の高耐熱性と膜厚効果により発熱抵抗体を形成する第二保温層の表面の変形の発生を防止することができ、このように複層の保温層とすることにより、従来のグレーズ保温層には不可能であった発熱抵抗体の安定化熱処理温度を従来よりも高温とすることができる。
【００１２】
また、請求項２の発明によれば、第二保温層の厚みを少なくとも１５ｕｍ以上とすることで、下層のグレーズからなる第一保温層の熱変形を確実に防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１の本発明のサーマルヘッドを示す断面模式図を用いて説明する。
【００１５】
図１に示すサーマルヘッドは、アルミナ等からなる基板１１の上面に、グレーズからなる第一保温層１２ａが基板１１の端部に接近し、断面が略半円弧状を有して、略３０ｕｍの厚みに部分形成され、そのグレーズからなる第一保温層１２ａの頂部にフォトリソ技術により、台形状の凸条部が形成されている。その上に、シリコンと高融点金属と酸素とからなる第二保温層１２ｂがスパッタリング等により、少なくとも略１５ｕｍの厚みに蒸著されて複層の保温層１２に形成された後、膜の応力緩和と内蔵ガスを放出させるため、略８５０℃の温度で安定化熱処理が施されている。その安定化熱処理後の第二保温層１２ｂの上面には、Ｔａ−ＳｉＯ2 等からなる発熱抵抗体１３がスパッタリング等により積層され、抵抗値の安定化真空熱処理の前に、フォトリソ技術により、前記複層の保温層１２に設けた凸条部の上に、所定のパターンに整列して発熱抵抗体１３を形成し、発熱抵抗体１３膜の膜応力を低減しておいてから、従来に比べて１００℃以上高い８００℃〜８５０℃の温度で真空熱処理が施されている。
【００１６】
これらの発熱抵抗体１３の両端部には、Ａｌ，Ｃｕ等からなる一対の共通電極１４ａと個別電極１４ｂが形成されている。そして各電極１４ａ，１４ｂに挟まれた各発熱抵抗体１３は、通電により発熱され実際の印字に寄与する発熱部１３ａとなる。これらの上には、耐酸化性および耐摩耗性に優れたサイアロン等からなる保護層１５がスパッタリングにより略５ｕｍに積層されて、本発明のハイパワーサーマルヘッドが製造されている。
【００１７】
以上説明したように、本発明に係るサーマルヘッドの製造方法によれば、絶縁性の放熱性基板１１の上面に形成されたグレーズからなる第一保温層１２ａの上面に、その第一保温層１２ａよりも高耐熱性の第二保温層１２ｂを少なくとも１５ｕｍの厚みに積層して蒸着形成し、複層とされた保温層１２を形成しているため、下層の第一保温層１２ａを構成するグレーズのガラス転移点温度以上、かつ、ガラス軟化点温度以下の範囲内、例えば、ガラス軟化点温度を略９００℃〜９５０℃とした場合には略８５０℃で熱処理を行っても、上層の第二保温層１２ｂの高耐熱性と膜厚効果により、発熱抵抗体１３を形成する第二保温層１２ｂの表面の変形の発生を防止することができるので、本発明のように複層の保温層１２とすることにより、従来の保温層２には不可能であった発熱抵抗体１３の安定化熱処理温度を８００℃の大台に引き上げられるため、所望のハイパワーサーマルヘッドが製造でき、ラフ紙印字品位の向上を図ることができる。
【００１８】
なお、高耐熱性の第二保温層１２ｂを少なくとも１５ｕｍの厚みに積層して蒸着形成することとしたのは、保温層の耐熱特性を示す下表より明らかなように、第一保温層１２ａの厚みを３０ｕｍとして、第二保温層１２ｂの厚みを５ｕｍ，１０ｕｍ，１５ｕｍ，２０ｕｍに積層したものを、８５０℃，３Ｈｒの熱処理を行った時、５ｕｍ〜１０ｕｍの第二保温層１２ｂの厚みでは、下層の第一保温層１２ａの熱変形が第二保温層１２ｂの表面に現れたが、１５ｕｍ〜２０ｕｍの第二保温層１２ｂの厚みでは、表面の変化が全く現れなかったことから、第二保温層１２ｂの膜厚に依存していることが分かり、少なくとも第二保温層１２ｂは１５ｕｍ以上に蒸着形成することで、ハイパワーのサーマルヘッドの製造が可能となることが明らかになったためである。
【００１９】
0003639139.tif 000002
なお、第二保温層１２ｂは高融点材料からなるため、グレーズからなる保温層に比べて、遥かに耐熱性にすぐれ、少なくとも１０００℃以上の耐熱性を有するものである。
【００２０】
また、本発明のサーマルヘッドの製造方法においては、平滑性と加工性にすぐれた第一保温層１２ａに、フォトリソ技術により、所望の凸形状を加工した上に、スパッタ蒸着等により第二保温層１２ｂを積層することとしたので、第一保温層１２ａの形状を忠実に再現することができ、印字品位を低下させる恐れもない。
【００２１】
さらに、前記発熱抵抗体１３をスパッタリング等により保温層１２上に積層し、発熱抵抗体パターンを先に形成して抵抗体膜の膜応力を低減しているため、８００℃以上の高温において抵抗値の安定化熱処理を行っても、発熱抵抗体１３の密着性に障害が発生することもない。
【００２２】
なお、本発明は前記実施形態のものに限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明に係るサーマルヘッドの製造方法は、耐熱性に劣る第一保温層の上に、高耐熱性の第二保温層を少なくとも略１５ｕｍの厚みに被覆して保温層を複層とすることにより、従来のグレーズ保温層のガラス転移点温度、略７５０℃に対して、略１００℃以上の耐熱性の向上がなされたため、発熱抵抗体の安定化真空熱処理温度も、従来の略７００℃に対して、少なくとも８００℃に高めることができ、発熱ドットの発熱温度を略６００℃を越えて用いることが可能となる。
【００２４】
よって、ラフ紙印字品位を顕著に改善することができ、発熱抵抗体のパターン形成を行って、発熱抵抗体の膜応力を低減しておいてから、発熱抵抗体の安定化真空熱処理を行うようにすることで、大きな熱衝撃がかかっても、発熱抵抗体の密着障害が起こらず、製造歩留まりを安定にできる。
【００２５】
また、平滑性と加工性にすぐれるグレーズからなる第一保温層に、印字性を安定化するための凸形状をあらかじめ形成した上に、スパッタリング等により蒸着により第二保温層を積層するため、下地の形状の再現性にすぐれ印字性を損なう問題がなく、ラフ紙印字品位に優れたハイパワーサーマルヘッドを製造することができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るサーマルヘッドの製造方法により形成されたサーマルヘッドの一実施形態を示す断面模式図
【図２】  従来のサーマルヘッドの構造を示す断面模式図
【符号の説明】
１１  放熱性基板
１２  （複層の）保温層
１２ａ  第一保温層
１２ｂ  第二保温層
１３  発熱抵抗体
１３ａ  発熱部
１４  電極
１４ａ  共通電極
１４ｂ  個別電極
１５  保護層
【図１】
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【図２】
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