JPH04212867A - 厚膜型サーマルヘッドの製造方法およびその製造に用いる研磨部材 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感熱方式の記録装置に
用いるサーマルヘッドに係り、特に発熱部を構成する抵
抗体の副走査方向に平行な平面に沿った断面形状が主走
査方向に一定であるサーマルヘッドの製造方法およびそ
の製造に用いる抵抗体層研磨部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】ファクシミリやプリンター、その他の情
報処理システム等において、その記録手段として感熱方
式を用いた記録装置が広く用いられている。感熱方式の
記録装置は、感熱紙を加熱して発色させ、あるいはイン
クドナーシートを加熱してインクを溶融または昇華させ
てこれを記録用紙に移転させることで記録（印字）を行
なうものである。上記の加熱を司る機能部品をサーマル
ヘッドと呼び、このサーマルヘッドの性能によって、印
字品質が左右される。この種の感熱記録装置は、印刷時
の騒音が小さく、また現像・定着工程が不要のため取扱
いが容易である等の利点を有している。

【０００３】サーマルヘッドには、その製造方式の違い
により、薄膜型と厚膜型とがある。薄膜型サーマルヘッ
ドは、サーマルヘッドを構成する電極層，発熱体層など
を蒸着，スパッタリング等の真空成膜技術を用いて形成
するもので、製造設備が大規模で、製造工程数も多い。 一方、厚膜型サーマルヘッドは、サーマルヘッド構成層
をスクリーン印刷などの厚膜印刷技術によって形成する
もので、その製造設備および製造工程とも簡単である。 薄膜技術による成膜は、均一，均質な膜層ができる反面
、コストが高いという欠点があり、現在では厚膜技術に
よって、より均一，均質に成膜したサーマルヘッドを製
造する努力がなされている。

【０００４】厚膜型サーマルヘッドには、共通電極と個
別電極を副走査方向に対向させ、その対向部分に橋絡し
て発熱部である抵抗体を備える個別対向型サーマルヘッ
ドと、櫛歯状の共通電極間と個別電極が主走査方向に順
次交互に噛合配置され、噛合された共通電極と個別電極
とを覆う抵抗体を備えた，所謂交互リード型サーマルヘ
ッドとが知られている。

【０００５】図８は従来の厚膜型サーマルヘッドの構造
を説明する模式図であって、上記交互リード型サーマル
ヘッドの構造の一例を示したものである。同図において
、１は基板、２は櫛歯状の共通電極、３は個別電極、４
は抵抗体である。図９は図８のＡ−Ａ線（主走査方向）
に沿った断面図であって、図８と同一符号は同一部分を
示し、１ａはセラミックス材料等の絶縁基板、１ｂはガ
ラス系材料からなるアンダーグレーズ層、５はアンダー
グレーズ層１ａと同様の材料からなるオーバーグレーズ
層である。また、図１０は図８のＢ−Ｂ線（副走査方向
）に沿った断面図であって、図８，図９と同一符号は同
一部分を示し、Ｗ（Ｗ１，Ｗ２　）は抵抗体４（４’）
の副走査方向幅、Ｈ（Ｈ１，Ｈ２　）は抵抗体４（４’
）の基板面からの高さを示す。

【０００６】図８，図９および図１０において、基板１
はアルミナなどのセラミツクスからなる絶縁基板１ａと
、この絶縁基板１ａの一面にガラス系材料のアンダーグ
レーズ層１ｂを被着してなる。基板１のアンダーグレー
ズ層１ｂの上に共通電極２と個別電極３とが形成されて
いる。共通電極２は櫛歯状とされ、その櫛歯状の電極間
に個別電極３が順次交互に介挿されて主走査方向に配列
されている。そして、上記交互配列された共通電極２と
個別電極３を主走査方向に連続して橋絡するごとく厚膜
の抵抗体４が印刷技術によって形成されている。さらに
、図９，図１０に示したように、抵抗体４を形成した上
にガラス系の材料からなるオーバーグレーズ層５が被着
され、抵抗体４の記録媒体との摺動による摩耗を低減す
るようになされている。

【０００７】サーマルヘッドの発熱部を構成する抵抗体
４は、抵抗体材料のペーストをスクリーン印刷によって
塗布し、これを焼成して作成されるため、図８に示した
ように、副走査方向の寸法が主走査方向に対して一定と
はならず、また厚さ（基板面からの高さ）も図９に示し
たように、一定の寸法とはならない。すなわち、図１０
に示したように、副走査方向の寸法Ｗが、主走査方向の
位置ごとにＷ１，Ｗ２　（Ｗ１　≠Ｗ２　）のように異
なり、また、厚さ寸法Ｈも同様にＨ１，Ｈ２　（Ｈ１　
≠　　Ｈ２　）のように異なって、抵抗体４がうねりを
もち、主走査方向の断面形状が一定にならない。図示し
ていないが、抵抗体４を覆って形成されるオーバーグレ
ーズ層５も、上記抵抗体のうねりに倣ったものとなり、
記録媒体との接触圧力がドットごとに異なってしまう。

【０００８】この形式のサーマルヘッドでは、個々の記
録ドットは、共通電極２の２つの櫛歯状電極とこれらの
櫛歯状電極の間に位置する１つの個別電極との上方にあ
る抵抗体とで形成される。そのため、同じ記録電流を印
加しても、各記録ドットに対応する記録媒体位置の熱量
が異なったものとなる。なお、共通電極の櫛歯状電極を
１つ置きに接続して２対の共通電極とし、１つの櫛歯状
電極と１つの個別電極とで単位ドットを記録する方式と
した，所謂分割駆動型もある。上記のように、抵抗体４
の寸法Ｗ，Ｈが場所によって異なると、個々の記録ドッ
トに対応する発熱量が違ってしまうために、記録ドット
毎の記録濃度が相違してムラが発生する。また、上記し
たように抵抗体の厚さが異なると、記録媒体との接触圧
力，抵抗体の個々のドット毎の熱容量がことなって記録
濃度にムラが発生する原因となる。この記録濃度のムラ
を無くすために、従来は所謂トリミング処理を施してド
ット毎の抵抗体の抵抗値が均一になるようにしたり、所
謂リフトオフ法を用いて平面形状を一定とする方法が採
られている。

【０００９】上記従来の厚膜型サーマルヘッド，その製
造方法を開示したものとしては、例えば特公昭５７−１
８５０６号公報を挙げることができる。また、抵抗体の
トリミングに関するものとしては、例えば特開昭６１−
２３０３０２号公報を挙げることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術におい
ては、共通電極と個別電極の上に形成する抵抗体は、抵
抗体材料のペーストをスクリーン印刷で被着し、これを
焼成することによって得ているため、前記図８に示した
如くサーマルヘッドの副走査方向の幅を主走査方向に沿
って一定値にすることが困難であり、またその厚さも図
９に示したように、主として主走査方向に沿って変動し
たものとなる。そのため、図１０の断面図に示したよう
に、主走査方向の場所によって、幅Ｗと厚さＨとがラン
ダムに変動した断面形状の抵抗体となってしまい、トリ
ミング処理によって抵抗値を均一に調整したとしても、
記録媒体に対する熱伝達量は異なって、依然として記録
ドットの大きさ，濃度にムラが残るという問題があった
。本発明の目的は、抵抗体の断面形状を一定として記録
媒体との接触圧力，その熱容量を均一にし、記録ムラの
発生しない高画質の記録を得ることのできる厚膜型サー
マルヘッドの製造方法およびその製造に用いる抵抗体研
磨部材を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、アンダーグレーズ層を形成した基板（図
１の１）上に有機金属材料のペーストをスクリーン印刷
し、フォトリソエッチングによるパターニングで共通電
極（図１の２）と個別電極（図１の３）とを形成する電
極形成工程と、上記共通電極と個別電極とを橋絡するご
とく覆って厚膜抵抗体ペーストをスクリーン印刷し、こ
れを焼成することにより、主走査方向および副走査方向
に平行な平面に沿う断面が、形成すべき抵抗体の断面を
含む形状をもつ抵抗体層（図１の４０）を被着する抵抗
体層被着工程と、形成すべき抵抗体の上記断面形状に等
しい凹部を砥面に有する研磨部材（図３，図５，図６の
研磨部材本体１０）を用いて上記抵抗体を研磨する研磨
工程と、を含むことを特徴とする。また、上記研磨工程
に用いる研磨部材を、少なくとも、一面に平坦な面と、
この平坦な面に、形成すべき抵抗体の主走査方向および
副走査方向に平行な平面に沿った断面形状に等しい凹部
（図３，図５，図６の１２）を砥面（図３，図５，図６
の１１）として持つことを特徴とする。

【００１２】

【作用】アンダーグレーズ層を形成した基板上に有機金
属材料のペーストをスクリーン印刷し、フォトリソエッ
チングによるパターニングで共通電極と個別電極とを形
成し、上記共通電極と個別電極とを橋絡するごとく覆っ
て厚膜抵抗体ペーストをスクリーン印刷し、これを焼成
することにより、形成すべき抵抗体の断面形状よりも大
なる断面形状をもつ抵抗体層を被着し、形成すべき抵抗
体の断面形状に等しい凹部を砥面に有する研磨部材を用
いて上記抵抗体を研磨することにより、印刷，焼成によ
り形成された抵抗体の層の幅および厚さが不均一であっ
ても、研磨工程において一定の断面形状に成形される。 これにより、　　サーマルヘッドの発熱体となる抵抗体
の主走査方向に沿った基板面からの厚みが均一な断面形
状を有するものとしたことにより、各記録ドットを形成
する抵抗体の表面形状が一定となり、記録媒体との接触
圧力，熱容量，抵抗値が均一なものとなって、記録ムラ
の発生を回避できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して詳細に説明する。図１と図２は本発明による厚膜型
サーマルヘッドの製造方法の一実施例の要部を説明する
部分図であって、分解能が８ｄｏｔ／ｍｍの交互リード
型サーマルヘッドを例として説明する。まず、アンダー
グレーズ層を有する基板１の上に金属有機物ペーストと
して金ペーストをスクリーン印刷し，乾燥した後、フォ
トレジストを全面に塗布し、共通電極２と個別電極３の
パターンを持つフォトマスクを介して露光，現像、およ
びエッチング処理することで図１の（ａ）に示した共通
電極２と個別電極３とからなる電極を形成する。本実施
例のサーマルヘッドは、共通電極２の櫛歯状電極リード
間の間隔は１２５μｍ，個別電極３の電極リードの主走
査方向幅は３０μｍとしている。次に、図１の（ａ）で
形成した共通電極２と個別電極３の上に、最も狭い部分
でも最終的に形成すべき抵抗体の副走査方向幅（例えば
１６０μｍ）より若干広い寸法（例えば２００μｍ）と
なるように、例えば酸化ルテニウム系金属有機物とガラ
スフリットからなる厚膜抵抗体ペーストをステンレスス
クリーン等を用いて塗布し、乾燥，焼成して抵抗体層４
０を形成する。この状態を図１の（ｂ）に示す。

【００１４】図示したように、印刷により塗布し、焼成
して形成した抵抗体層４０は、主走査方向にうねりをも
ち、また前記図１０に示したように基板からの厚さにも
うねりがある。形成された抵抗体層４０に対して、最終
的に形成すべき抵抗体の断面形状と同一の凹部形状を持
つ研磨部材を用いて研磨を施す。この実施例では、上記
凹部形状が台形断面の研磨部材を用いている。この研磨
処理によって副走査方向の基板面側寸法が１６０μｍ，
記録媒体対向面側寸法が１３０μｍの台形断面を持つ抵
抗体４が得られる（図２の（ａ））。最後に、オーバー
グレーズ層を被着してサーマルヘッドを得る。図２の（
ｂ）は図２の（ｃ）のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。

【００１５】図３は抵抗体研磨用の研磨部材とこの研磨
部材で研磨した抵抗体の説明図であって、１０は研磨部
材本体、１１は砥面、１２は凹部、矢印Ｚは研磨方向を
示す。研磨部材は、図３の（ａ）に示したように、略矩
形のブロック状研磨部材本体１０の一面に最終的に形成
すべき抵抗体４の断面形状に対応する凹部１２をもつ砥
面１１を備えている。前記図１の（ｂ）において形成し
た抵抗体層４０に対して、図３（ａ）の研磨部材を用い
て同図矢印Ｚ方向に研磨を施す。これにより、抵抗体層
４０は研磨部材１０の砥面１１に形成されている凹部１
２の形状を転写した断面台形の形状をもった図３の（ｂ
）に示したような形状に整形される。こうして整形され
た抵抗体４は、その断面形状が主走査方向に一定となり
、記録媒体と対向する面は研磨により極めて滑らかな平
面となる。この研磨工程を経た後、抵抗体４と共通電極
および個別電極を覆ってガラス系材料のペーストを塗布
し、乾燥，焼成してオーバーグレーズ層５を形成する。

【００１６】図４は記録ドットの説明図であって、（ａ
）は前記図８〜図１０で説明した従来技術によるサーマ
ルヘッドを用いて記録した記録ドットの形状図、（ｂ）
は上記本発明の実施例により製造したサーマルヘッドを
用いて記録した記録ドットの形状図である。図４の（ａ
）に示したように、従来のサーマルヘッドでは、形成し
た抵抗体の記録媒体側の高さ寸法Ｈや副走査方向の幅寸
法Ｗが各ドット毎に一定でないために、同一となるべき
記録ドットの大きさ（すなわち単位記録ドットの濃度）
はまちまちなものとなる。これに対して、図４の（ｂ）
に示したように、本発明によるサーマルヘッドでは、記
録媒体に対向する抵抗体の形状が一定なものとなってい
るため、記録ドットも均一な大きさとなり、主走査方向
に一定の濃度を表現できる。なお、同図において、主走
査方向のドット間の間隔は１２５μｍ、副走査方向のド
ット間の間隔は１３０μｍとされている。この実施例で
製造したサーマルヘッドの発熱体を構成する抵抗体４は
、その断面が中央部の厚さが縁部の厚さよりも大きい形
状（この実施例では台形）を有し、この形状が主走査方
向に一定となっている。

【００１７】すなわち、副走査方向の電極と接続する寸
法Ｗおよび記録媒体側寸法Ｗ’が、主走査方向の位置ご
とに異なることはなく、また、厚さ寸法Ｈも同様に主走
査方向に沿つて同一となっている。前記従来の技術にお
いて説明したように、この形式のサーマルヘッドでは、
個々の記録ドットを記録するための単位構造は、共通電
極２の２つの櫛歯状電極とこれらの櫛歯状電極の間に位
置する１つの個別電極との上方にある抵抗体とで形成さ
れる。したがって、上記実施例に示した抵抗体形状とす
ることによって、何れの記録ドットも、その上面形状（
記録媒体に対向する面の形状）は同一となると共に、熱
容量も同一となる。なお、このサーマルヘッドの各記録
ドットを形成する単位構造の抵抗値も略々同一となるが
、この抵抗値は抵抗体ペーストの成分調整や印刷，焼成
時の処理条件によって、単位構造毎に多少の違いが残る
場合がある。しかし、この抵抗値の相違は、オーバーグ
レーズ層５を被着した後に既知のパルストリミング等の
抵抗値，発熱分布調整を施すことで解消できる。

【００１８】上記実施例においては、その抵抗体４の断
面形状を台形としたものを説明したが、本発明はこれに
限るものではなく、記録媒体に対向する面の大きさが主
走査方向，副走査方向ともに均一，一定のものであれば
よく、この他に後述するような矩形状や“かまぼこ”形
状としても本発明の目的が達成できるものである。

【００１９】図５は本発明に用いられる研磨部材と抵抗
体の他の実施例の説明図である。この実施例では、図５
の（ａ）に示した研磨部材本体１０の砥面１１に形成す
る凹部形状１２を矩形型としている。したがって、研磨
工程を経た抵抗体４の形状は、図５の（ｂ）に示したよ
うな断面が矩形の形状となる。このような形状の抵抗体
による記録ドット形状は前記図４の（ｂ）に示したもの
と同様なものとなる。

【００２０】図６は本発明に用いられる研磨部材と抵抗
体のさらに他の実施例の説明図である。この実施例では
、図６の（ａ）に示した研磨部材本体１０の砥面１１に
形成する凹部形状１２を”かまぼこ”型としたものであ
る。したがって、研磨工程を経た抵抗体４の形状は、図
６の（ｂ）に示したような断面が”かまぼこ”形状とな
る。

【００２１】図７は図６の（ｂ）に示した抵抗体形状を
持つサーマルヘッドを用いた記録ドットの形状説明図で
ある。この実施例によれば、各記録ドット単位でみた抵
抗体４の熱分布は、記録媒体に対して略々点対称となる
。そのため、共通電極と個別電極間に供給する記録電流
値の大きさに応じて記録ドットの大きさを変化させるこ
とが可能となる。図７の（ａ）は記録電流値が小さい低
濃度領域の記録ドット、図７の（ｂ）は記録電流値を図
７の（ａ）の場合よりも大きくした中間濃度領域の記録
ドット、図７の（ｃ）は最大の記録電流を印加した高濃
度領域の記録ドット、をそれぞれ示している。すなわち
、図６の（ｂ）に示した実施例の抵抗体形状をもつサー
マルヘッドを用いることにより、面積階調を記録電流値
によって制御することができ、階調表現の範囲を広くす
ることができる。なお、本発明は上記で説明した実施例
に限定されるものに限らず、個別対向型サーマルヘッド
に適用することも可能であり、また、抵抗体の断面形状
も上記した台形，矩形，”かまぼこ”形以外に前記特許
請求の範囲に記載された技術思想の範囲内で種々の変形
ができることは言うまでもない。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
サーマルヘッドの発熱体となる抵抗体の主走査方向に沿
った基板面からの厚みが主走査方向に沿って均一で一定
の断面形状を有するものとしたことにより、各記録ドッ
トを形成する抵抗体の表面形状が一定となり、記録媒体
との接触圧力，熱容量，抵抗値が均一なものとなって、
記録ムラの発生を回避できる。また、形成すべき抵抗体
の断面形状に等しい凹部を砥面に有する研磨部材を用い
て上記抵抗体を研磨することにより、印刷，焼成により
形成された抵抗体の層の幅および厚さが不均一であって
も、研磨工程において表面が極めて平坦な一定の断面形
状に成形される。これにより、記録ドットの形状を一定
にして記録ムラの発生を回避でき、さらにこの抵抗体の
断面形状を選定することによって、記録電流値を制御し
て面積諧調の調整範囲を広くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による厚膜型サーマルヘッドの製造方法
の一実施例の要部の説明図である。

【図２】本発明による厚膜型サーマルヘッドの製造方法
の一実施例の他の要部の説明図である。

【図３】本発明による抵抗体研磨用の研磨部材の一実施
例とこの研磨部材で研磨した抵抗体の説明図である。

【図４】図３に示した抵抗体形状をもつサーマルヘッド
を用いて記録した記録ドットの説明図である。

【図５】本発明に用いられる研磨部材と抵抗体の他の実
施例の説明図である。

【図６】本発明に用いられる研磨部材と抵抗体のさらに
他の実施例の説明図である。

【図７】図６に示した抵抗体形状を持つサーマルヘッド
を用いて記録した記録ドットの説明図である。

【図８】従来技術による厚膜型サーマルヘッドの構造を
説明する模式図である。

【図９】図８のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図１０】図８のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

【符号の説明】

１　　基板 ２　　共通電極 ３　　個別電極 ４　　抵抗体 ５　　オーバーグレーズ層 １０　　研磨部材本体 １１　　砥面 １２　　凹部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　アンダーグレーズ層を形成した基板上
   に金属材料のペーストをスクリーン印刷し、フォトリソ
   エッチングによるパターニングで共通電極と個別電極と
   を形成する電極形成工程と、上記共通電極と個別電極と
   を橋絡するごとく覆って厚膜抵抗体ペーストをスクリー
   ン印刷し、これを焼成することにより、副走査方向に平
   行な平面に沿う断面が、形成すべき抵抗体の断面を含む
   形状をもつ抵抗体層を被着する抵抗体層被着工程と、形
   成すべき抵抗体の上記断面形状に等しい凹部を砥面に有
   する研磨部材を用いて上記抵抗体を研磨する研磨工程と
   、を含むことを特徴とする厚膜型サーマルヘッドの製造
   方法。
2. 【請求項２】　　少なくとも、一面に平坦な面と、この
   平坦な面に、形成すべき抵抗体の主走査方向および副走
   査方向に平行な平面に沿った断面形状に等しい凹部を砥
   面としてもつサーマルヘッド製造用研磨部材。