JPH04298360A - 薄膜サーマルヘッドの抵抗体トリミング方法 - 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、薄膜技術を用いて製造
される薄膜サーマルヘッドの抵抗体の抵抗値を調整する
トリミング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種印画出力装置に用いられるサーマル
ヘッドは、電気絶縁性のヘッド基板上に複数の発熱抵抗
体が直線状に配列され、この発熱抵抗体列が選択的に電
力付勢されて、感熱印画が行われる。このとき設計され
た印画濃度を実現するために各発熱抵抗体の抵抗値は、
均一である必要があり、このため発熱抵抗体の形成後に
発熱抵抗体に電圧パルスを印加して抵抗値を調整するパ
ルストリミング技術が採用されている。

【０００３】典型的な従来例は、たとえば特開平１−１
２０３６３に示されている。この従来例では、厚膜サー
マルヘッドにおいてトリミング対象のサーマルヘッド内
からサンプルとなる複数の発熱抵抗体を選択し、これに
電圧パルスを比較的低電圧のものから順次印加する。こ
のとき印加電圧と抵抗値変化との関係を示す校正曲線を
作成し、当該曲線を表す近似式を算出する。つぎにこの
近似式に基づいてテストパルスの印加電圧を決定し、当
該テストパルスを前記サンプル抵抗体に印加する。

【０００４】得られた抵抗値変化を計測して近似式の良
否を判定し、良であればこのまま前記近似式によりパル
ス条件を決定し、トリミング処理を全発熱抵抗体に亘っ
て行う。前記近似式の判定結果が否定的であれば、前記
テストパルス印加による抵抗値変化の測定結果に基づい
て当該近似式を補正するか、または別途他のサンプル抵
抗体を選出し、前述したように電圧パルスを比較的低電
圧のものから順次印加して、再び近似式を演算仕直すよ
うにしている。

【０００５】このようにして、可及的に精度の高い近似
式を算出した上で、実際のトリミング処理を行う。また
同一のヘッド基板内でも、前記得られた最適な近似式が
局所的に変化する事態を考慮し、単一のサーマルヘッド
内を複数のブロックに区分し、このブロック毎に近似式
を補正していくトリミング方法も提案されている。

【０００６】このような従来例は、下記の前提に基づい
ている。

【０００７】（１）特定電圧のトリミングパルスを１回
印加した時と、比較的低い電圧から順次電圧を上げたト
リミングパルスを１回づづ印加していき、前記特定電圧
に到達するまで印加したときとは、抵抗値変化量に関し
て同等である。

【０００８】（２）トリミングパルスを印加した時、発
熱抵抗体の抵抗値は、初期抵抗値Ｒ０から抵抗値Ｒに変
化するが、その抵抗値変化率（Ｒ−Ｒ０）／Ｒ０は、初
期抵抗値Ｒ０に無関係であり、前記抵抗値が変化しはじ
める印加電圧の境界値Ｖ０および増分電圧ΔＶに関して
、

【０００９】

【数１】

【００１０】α，β；サーマルヘッドの構造で決定され
る定数のように電圧Ｖによって決定される式で近似され
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本件発
明者は薄膜技術によって製造される薄膜サーマルヘッド
、すなわち発熱抵抗体を構成する抵抗体層をスパッタリ
ングや蒸着などの薄膜技術にて数１００Åの層厚で形成
するサーマルヘッドの場合、前記第１項および第２項の
前提が不成立となることを確認した。すなわち薄膜サー
マルヘッドでは、印加パルスの電圧を同一にした場合で
も、初期抵抗値Ｒ０によってトリミング後の抵抗値変化
量が異なる。

【００１２】また比較的低電圧から順次電圧を上げて、
特定電圧になるまでトリミングパルスを１回づつ印加し
た場合と、前記特定電圧のトリミングパルスを１回だけ
印加した場合とでは、その抵抗値変化が一致しないこと
を確認した。したがって、上記従来例は薄膜サーマルヘ
ッドには適用できないことになり、前述した薄膜サーマ
ルヘッドに関して、制御性が高くかつ比較的短時間でト
リミング処理を行うことができるトリミング処理技術が
希望されている。

【００１３】本発明の目的は上述の技術的課題を解消し
、制御性が高くかつトリミング処理を高速化できる薄膜
サーマルヘッドのトリミング処理方法を提供することで
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、薄膜サーマル
ヘッドの電気絶縁性基板上に直線状に配列された複数の
発熱抵抗素子をトリミングするに当たって、上記薄膜サ
ーマルヘッドと同一規格のサーマルヘッドの発熱抵抗素
子に対して電圧パルスを印加し、その電圧パルスのパル
ス幅と印加電力とに対応する発熱抵抗素子の抵抗値の低
下または上昇の変化の関係を予め校正曲線としてメモリ
ーしておき、この校正曲線に基づいてトリミングパルス
の印加電力を決定する薄膜サーマルヘッドの抵抗体トリ
ミング方法において、前記発熱抵抗素子を複数のグルー
プに区分し、各グループ毎にトリミングパルスの印加電
力による抵抗値変化量と上記校正曲線との偏差量を演算
するとともに、これからトリミングするグループに対し
て印加する電力を、すでにトリミングしたグループにお
ける前記偏差量をもとに補正した校正曲線に基づいて決
定し、順次各グループのトリミングを行うことを特徴と
する薄膜サーマルヘッドの抵抗体トリミング方法である
。

【００１５】

【作用】本発明に従えば、トリミング対象のサーマルヘ
ッドと同一規格のサーマルヘッドの発熱抵抗素子に、ト
リミングパルスを印加し、パルス幅と印加電力とに対応
する抵抗値変化を校正曲線としてメモリする。次にトリ
ミング対象のサーマルヘッドの発熱抵抗素子を複数のグ
ループに区分し、１つのグループに前記校正曲線に基づ
いたトリミングパルスを印加し、抵抗値変化量と校正曲
線との偏差量とを演算する。引き続くグループに対して
は、印加されるトリミングパルスの印加電力を、前段の
グループのトリミング時に用いられた校正曲線を前段の
グループにおける偏差量で補正して、新たな校正曲線を
決定し新たな校正曲線を得る。これによって印加される
トリミングパルスの印加電力を決定する。以下、同様な
処理を繰り返す。

【００１６】このようにして本発明では、各発熱抵抗素
子をトリミングして抵抗値を調整するに際して、トリミ
ング処理を行うブロック毎に校正曲線を補正してトリミ
ングを繰り返すので、トリミング対象の薄膜サーマルヘ
ッドの特性に応じて、良好なトリミング処理を実行でき
る。またこれにより、ブロック毎に補正された校正曲線
は、当該薄膜サーマルヘッドの特性に基本的に近接する
ので、後段のブロックにおける印加されるトリミングパ
ルスの数を削減することができ、トリミング処理の高速
化に寄与することができる。

【００１７】

【実施例】図１は本発明のトリミング方法を用いて製造
される薄膜サーマルヘッド（以下、サーマルヘッドと略
す）２１の構成を説明するための断面図である。サーマ
ルヘッド２１は、たとえばアルミニウムなどの金属材料
から成る放熱板２２を備え、この上にヘッド基板２３が
接着剤層３２で固着される。ヘッド基板２３上には、図
１の紙面と垂直方向に多数の発熱抵抗素子２４が直線状
に形成され、またこの発熱抵抗素子２４の配列方向と並
行に配列され、発熱抵抗素子２４と図示しない電極にて
接続された複数の駆動回路素子２５が配置される。これ
らの駆動回路素子２５は合成樹脂材料から成る保護層２
６で被覆される。

【００１８】ヘッド基板２３上にはたとえばスクリーン
印刷などの厚膜技術にて蓄熱層３５が形成され、また厚
膜共通電極層２７がヘッド基板２３の外周に沿って形成
される。蓄熱層３５上には発熱抵抗素子層３４、共通電
極層３６および複数の個別電極３７が形成され、直線上
の複数の発熱抵抗素子２４が構成される。発熱抵抗素子
２４は、たとえばスパッタリングなどの薄膜技術により
形成される耐摩耗層３９を介して、プラテンローラ３１
との間で感熱紙３２に感熱印字を行う。またこの発熱抵
抗素子２４は集積回路素子として実現される駆動回路素
子２５により制御される。駆動回路素子２５には絶縁層
２８で被覆された前記個別電極３７が接続されると共に
、駆動回路素子２５に発熱抵抗素子２４を駆動する信号
などを入力し、絶縁層２８で被覆された外部接続端子２
９が接続され、駆動回路素子２５およびその周辺を被覆
して合成樹脂材料などからなる保護層２６が形成される
。本発明は、ヘッド基板２３上に発熱抵抗素子層３４、
共通電極３６および複数の個別電極３７が形成された段
階で、これらによって規定される複数の発熱抵抗素子２
４毎の抵抗値をトリミングして均一化しようとするもの
である。上記のサーマルヘッド２１に対して実験を行っ
た結果、以下の事実が判明した。

【００１９】（１）耐摩耗層３９を形成する前に、大気
雰囲気中でトリミングパルスを印加する。このときパル
ス幅を適宜選択することにより、発熱抵抗素子２４の抵
抗値を下げるだけでなく、上げることができる。この実
験結果の概要は図２のグラフに示される。すなわち横軸
に印加電力、縦軸に発熱抵抗素子２４の抵抗値変化率Δ
Ｒ／Ｒを取ると、印加されるトリミングパルスのパルス
幅を変化させることにより、得られる特性曲線が大きく
変化することが確認された。図２図示のラインＬ１，Ｌ
２，Ｌ３は、相互にパルス幅が異なる場合を示しており
、対応するパルス幅をＷＬ１，ＷＬ２，ＷＬ３（必要な
場合はＷＬで総称する）で表すとこれらの関係は、

【０
０２０】

【数２】ＷＬ１　＞　ＷＬ２　＞　ＷＬ３である。

【００２１】すなわちパルス幅ＷＬが比較的長い場合に
は、ラインＬ１に示されるように印加電力を増大すると
抵抗値は増大する。一方、パルス幅ＷＬが比較的短い場
合には、ラインＬ３に示されるように閾値電力Ｐｔｈ未
満の範囲Ａでは抵抗値は変化しないが、閾値電力Ｐｔｈ
以上の範囲Ｂ程度に印加電力を増大すると抵抗値は減少
する。またパルス幅ＷＬ１，ＷＬ３の中間のパルス幅Ｗ
Ｌ２では、ラインＬ２に示されるように、印加電力Ｐの
程度によって抵抗値の上昇現象と下降現象との双方が現
れる。すなわち印加電力に関する閾値電力Ｐｔｈ未満の
印加電力の範囲Ａでは、抵抗値は印加電力の増大に従い
低下率が次第に増大するが、次第に低下率は減少して０
となる。閾値電力Ｐｔｈ以上の印加電力Ｐの範囲では、
印加電力Ｐの増大に従い抵抗値は次第に上昇する。

【００２２】このようにトリミングパルスのパルス幅Ｗ
Ｌによって、発熱抵抗素子２４の抵抗値の変化の方向が
上昇または下降のいずれをも取り得る現象は図３を参照
して、下記のように説明される。すなわちトリミングパ
ルス印加によって発熱抵抗素子２４の抵抗値が変化する
のは、発熱抵抗素子層３４自身の発熱によるアニール効
果、すなわち発熱抵抗素子層３４の結晶化と、同じく発
熱抵抗素子層３４自身の発熱による酸化とによるもので
ある。このうちアニール効果は、発熱抵抗素子層３４の
結晶化の進行である点で抵抗値の下降現象として現れ、
また酸化は抵抗値の上昇現象として現れる。

【００２３】図３（１）のように印加されるトリミング
パルスのパルス幅ＷＬ１を比較的長くかつ印加電圧を低
く設定したときの発熱抵抗素子層３４は、印加電圧Ｖ１
が比較的低いために温度は急速および大幅な上昇を見せ
ず、一方、パルス幅ＷＬ１が比較的長いため比較的低い
温度が長時間続くことになる。発熱抵抗素子層３４にお
けるアニール効果の進行状態は温度により決定されるも
のであり、この場合の温度Ｔ１はアニール効果を発生さ
せる温度Ｔａに到達しておらず、前記アニール効果によ
る抵抗値の下降現象は生じない。しかしながら酸化現象
を発生させる温度Ｔｏｘ以上の温度であり、しかもこの
状態が比較的長時間継続されるので、発熱抵抗素子層３
４に酸化が進行し抵抗値が上昇する。

【００２４】一方、印加されるトリミングパルスを図４
（１）に示すように、そのパルス幅ＷＬ３が比較的短く
かつ印加電圧Ｖ２が比較的高い場合、発熱抵抗素子層３
４の温度変化は図４（２）に示される状態となる。すな
わち発熱抵抗素子層３４は、急速に昇温し前記アニール
効果が生じる温度Ｔａを越えた温度Ｔ２に到達する。一
方、パルス幅ＷＬ３が比較的短いため温度Ｔ２はほとん
ど持続せず、急速に室温に復帰する。この場合、温度Ｔ
２に対応してアニール効果が進行し、発熱抵抗素子層３
４の抵抗値は下降する。一方、前記酸化が生じる温度Ｔ
ｏｘを越えている期間が比較的短いため、酸化はほとん
ど発生せず、抵抗値の上昇は生じない。すなわちトリミ
ングパルスのパルス幅ＷＬと印加電力とを適宜選択する
ことにより、前述したアニール効果と酸化とのいずれが
支配的な現象となるかを制御することができる。すなわ
ち発熱抵抗素子層３４の抵抗値を上昇あるいは下降させ
る制御を行うことができる。

【００２５】（２）図３（１）に示されるように、発熱
抵抗素子層３４において抵抗値の上昇のみを生じさせる
パルス幅ＷＬ１のトリミングパルスを印加する場合、ト
リミングパルスのパルス幅ＷＬ１を固定しておけばトリ
ミングパルス印加前の抵抗値が発熱抵抗素子２４毎に異
なっていても、同一の印加電力を印加することにより各
発熱抵抗素子２４は、ほぼ一定の抵抗値変化率を示す。 一方、図４（１）に示すような抵抗値下降のみを生じさ
せるパルス幅ＷＬ３のトリミングパルスを印加する場合
も同様であり、印加電力が同一であればトリミングパル
ス印加前の抵抗値が発熱抵抗素子２４毎に異なっていて
も、ほぼ一定の抵抗値変化率を示す。

【００２６】本件発明者は、図１図示の発熱抵抗素子２
４に関して、図１左右方向の長さ１５１μｍ、図１紙面
と垂直方向の幅１０５μｍとし、膜厚が異なり、したが
って抵抗値が異なる２種類の発熱抵抗素子２４に関して
、発熱抵抗素子の抵抗値の変化を計測した。印加電圧と
抵抗値変化との関係を図５（１）のラインＬ６，Ｌ７に
示す。このように印加電圧との関係では、抵抗値変化の
状態は大幅に異なることが理解される。

【００２７】一方、印加電力と抵抗値変化との関係を図
５（２）のラインＬ８，Ｌ９に示す。同図に示されるよ
うに、印加電力が同一であればトリミング前の初期抵抗
値の相異に拘わらず、同一の抵抗値変化を示すことが理
解される。これらを総合すると、図２に示したラインＬ
１，Ｌ３の特性曲線は、各発熱抵抗素子２４毎の抵抗値
には依存しないと結論できる。

【００２８】上述の現象は下記のように説明される。発
熱抵抗素子層３４の抵抗値を変化させる要因であるアニ
ール効果や酸化は、その進行状態は上述したように、印
加されるトリミングパルスの状態に対応した発熱抵抗素
子層３４自身の図３（２）および図４（２）に示したよ
うな温度変化の特性により決定されるものである。した
がってパルス幅ＷＬと印加電力Ｐとが同一であれば発熱
抵抗素子２４の抵抗値が相互に異なっている場合であっ
ても、発熱抵抗素子２４毎の温度の時間変換の特性は、
各発熱抵抗素子２４間で同一となり、前述したようにほ
ぼ一定の抵抗値変化率が得られる。

【００２９】（３）発熱抵抗素子２４に、予め定める印
加電力Ｐ０のトリミングパルスを印加した後、２回目以
降、印加電力の増分ΔＰずつ印加電力を増加させたトリ
ミングパルスを印加することにより、徐々に抵抗値を下
げることができる。本件発明者は、図１図示の発熱抵抗
素子２４に関して、図１左右方向の長さ１５１μｍ、図
１紙面と垂直方向の幅１０５μｍの発熱抵抗素子２４に
関して、低下するパルス幅ＷＬｄにおいて、１回目のパ
ルスを印加して抵抗値を低下させた後、２回目以降増分
ΔＰずつ印加電力を増加させた際の抵抗値変化を測定し
た。この結果を、図６ラインＬ１０，Ｌ１１に示す。こ
のように抵抗値の低下の様子は、１回目のパルスの印加
電力により異なるけれども、いずれの場合であっても抵
抗値が低下している。

【００３０】（４）前記第３項の説明において、２回目
以降のトリミングパルスを図３に示されるような、比較
的長いパルス幅のトリミングパルスとすることにより、
徐々に抵抗値を上昇することができる。本件発明者は、
前記第３項の説明における相互に異なる抵抗値を有する
複数の発熱抵抗素子２４に関して、２回目以降、たとえ
ば５０ｍｓのパルス幅のトリミングパルスを印加したと
きの抵抗値の変化を計測した。この状態を図７ラインＬ
１２，Ｌ１３に示す。図７に示されるように、徐々に抵
抗値を上昇できることが理解される。このとき、ライン
Ｌ１２は、ラインＬ１３よりも高い印加電力の場合を示
している。しかも、印加電力を低めに設定した場合のラ
インＬ１３に示されるように、１回のトリミングパルス
の印加における、抵抗値変化を比較的小さく設定するこ
とができる。これにより、トリミングによる発熱抵抗素
子２４の抵抗値の制御を極めて高精度に行うことができ
る。

【００３１】（５）発熱抵抗素子層３４における前述し
たような抵抗値の下降をもたらすアニール効果は、発熱
抵抗素子層３４内で構成分子の再配列や結晶化を進行さ
せる。このため発熱抵抗素子２４の印加パルス（トリミ
ングパルスや使用に伴う駆動パルスなど）に対する耐久
性は向上される。一方、抵抗値の上昇をもたらす酸化現
象は、発熱抵抗素子２４の所定の抵抗値の領域を狭隘化
し、したがって実質的な膜厚を薄くしてしまうことにな
る。このため印加パルスに対する耐久性は劣化してしま
う。すなわち発熱抵抗素子２４の抵抗値を大幅に上昇さ
せる処理は、発熱抵抗素子２４を劣化させることになり
、寿命が短くなってしまう。

【００３２】（６）発熱抵抗素子２４がタンタルＴａ系
の場合では、本件発明者は１ｍｓ以下のパルス幅では抵
抗値を−７０％程度まで低下することができることを確
認した。しかしながら抵抗値を過大に低下させると、発
熱抵抗素子２４が凝集を起こし、また発熱抵抗素子２４
の直下の蓄熱層３５が熱のために破壊される事態が生じ
る。これらの点を考慮し、本件発明者はサーマルヘッド
２１の信頼性を保持できる限界の最大トリミング量−Ｄ
Ｒ１が、図８に示されるようにたとえば−４０％程度で
あることを確認した。

【００３３】（７）前述したように、抵抗値を上昇また
は低下してトリミングを行う場合、トリミングパルス印
加による抵抗値低下が過大であるとき、前述したように
比較的長いパルス幅を有するトリミングパルスで発熱抵
抗素子２４を酸化させ、抵抗値を上昇させる必要が生じ
る。この酸化により、前述したように発熱抵抗素子２４
の信頼性が低下する。しかも印加電力を増加させてさら
に抵抗値を低下させる制御を行おうとする場合、第１回
目トリミングパルス印加により抵抗値変化が下降方向に
過大であったとき、さらに抵抗値を低下させるトリミン
グパルスを印加しても、抵抗値が低下せず逆に上昇した
り、または予め計算された低下量を大きく越えて低下す
る場合があることを確認した。このような場合、発熱抵
抗素子２４が破壊される場合がある。このような実験に
より、上述した抵抗値の上昇または低下制御を行う場合
では、抵抗値変化はたとえば−３０％程度の限界値−Ｄ
Ｒ２以上にできないことを確認した。

【００３４】（８）また発熱抵抗素子２４に関して、ト
リミングを行わない場合、サーマルヘッド２１の使用に
伴って抵抗値がたとえば２〜３％程度低下することを確
認した。これはトリミング処理を行った発熱抵抗素子２
４では、前述したアニール効果により印加パルスに対す
る信頼性が向上されており、したがって使用時に抵抗値
は低下しない。一方、トリミング処理を行っていない発
熱抵抗素子２４は、前記アニール効果を有していないた
め、抵抗値が低下してしまうためである。このため、単
一のサーマルヘッド２１内において、使用に伴い発熱量
のばらつきを生じ、濃度むらを生じることになる。この
ためサーマルヘッド２１の全ての発熱抵抗素子２４は、
たとえば−３％程度の最小トリミング量ＤＲ４だけトリ
ミング処理を行う必要がある。

【００３５】以上の各条件を踏まえた上で、前述したよ
うな抵抗値の上昇および下降現象を発熱抵抗素子２４の
抵抗値の調整に応用する手法について説明する。図４（
１）に示されるように、比較的短いパルス幅ＷＬ３のト
リミングパルスを印加した場合、パルス幅ＷＬ３を一定
にすると、印加電力と抵抗値変化率との関係が前述した
ように発熱抵抗素子２４の抵抗値には依存しない状態と
なるが、蓄熱層３５の凹凸や発熱抵抗素子２４の寸法の
バラツキなどに起因して、実際には抵抗値変化率にはバ
ラツキを生じてしまう。

【００３６】したがって印加電力Ｐと抵抗値変化率ΔＲ
／Ｒとの関係を示すグラフは図９に示されるように、理
想的な対応関係を示すラインＬ４に対し、ラインＬ４ａ
，Ｌ４ｂで囲まれる範囲の幅を有している。したがって
従来技術として説明したように、サーマルヘッドを製造
する際の同一ロット内のヘッド基板２３や、同一ヘッド
基板２３内の発熱抵抗素子２４にトリミングパルスを印
加し、図９ラインＬ４の校正曲線を得て、この校正曲線
に基づいてトリミングパルスのパルス幅と印加電力とを
決定し、このようなトリミングパルスを発熱抵抗素子２
４毎に印加したとしても、図９に示すラインＬ４ａ，Ｌ
４ｂの間のバラツキにより、抵抗値変化率の高精度の制
御は不可能である。

【００３７】たとえば抵抗値を−ｎ％だけ変化させるた
めに、図９ラインＬ４の校正曲線から対応する印加電力
Ｐ０（−ｎ％）のデータを得て、この印加電力を有する
トリミングパルスを印加した場合、実際には図９に示す
幅δの範囲で抵抗値変化率はばらつく。したがって得ら
れる抵抗値変化率は下限で−ｎ−ｄ２％、上限で−ｎ＋
ｄ１％（ｄ１＋ｄ２＝δ）の間でばらつくことになる。

【００３８】したがって発熱抵抗素子２４をトリミング
するに当たって、１回トリミングパルスを印加した後、
さらにトリミングパルスを印加することにより抵抗値を
上昇させたり、または下降させる必要がある。このよう
な処理は下記のような手法で実現できることが確認され
た。

【００３９】まず１回目のトリミングパルス印加後、さ
らに抵抗値を下降させる場合、前述したアニール効果の
みを進行させればよい。したがって１回目のトリミング
パルスと同一のパルス幅であって、印加電力を所定電力
ΔＰだけ増加させたトリミングパルスを印加する。これ
により発熱抵抗素子２４は１回目のトリミングパルス印
加時よりさらに高い温度に到達するため、さらにアニー
ル効果が進行し抵抗値はさらに下降する。

【００４０】またさらに抵抗値を下降させるには、さら
に印加電力ΔＰだけ電力を増加させてトリミングパルス
の印加を行えばよい。このときパルス幅は比較的短く設
定されるので、上述した酸化現象はほとんど発生しない
が、印加電力ΔＰを過小にすると酸化現象が無視できな
くなり、逆に抵抗値の上昇が発生する場合がある。した
がって前記所定の印加電力ΔＰは、このような条件を総
合的に勘案して決定される。

【００４１】１回目のトリミングパルス印加後に抵抗値
を上昇させる場合、前述した酸化現象のみを進行させれ
ばよく、図２ラインＬ１のような特性を示す図３（１）
示のような、比較的パルス幅ＷＬ１が長いトリミングパ
ルスを印加する。これにより発熱抵抗素子２４は、１回
目のトリミングパルス印加後の温度より基本的に降温し
、アニール効果はほとんど進行せず、酸化現象のみが進
行する。これにより発熱抵抗素子２４の抵抗値を確実に
上昇することができる。またこの時の印加電力Ｐ１を比
較的小さく選ぶことにより、トリミングパルス印加毎の
抵抗値の上昇率をたとえば＋０．１〜０．２％程度など
、微少程度ずつ変化することができ、発熱抵抗素子２４
の抵抗値を高精度に制御することができる。

【００４２】図１０は本発明に従うトリミング装置４１
のブロック図である。トリミング装置４１は、サーマル
ヘッド２１のヘッド基板２３に装着され、抵抗素子層５
１上の共通電極３６と個別電極３７とに発熱抵抗素子２
４毎に個別に探針を接触させるプロービング装置４２が
設けられ、プロービング装置４２は、切換手段４３を介
して、抵抗値計測計４４およびトリミングパルス発生部
４５に接続される。抵抗値計測計４４で計測された抵抗
値は、制御装置４６内で校正曲線を作成して記憶する校
正曲線作成部４７に入力される。ヘッド基板２３は、Ｘ
Ｙステージ５２上に乗載され、ＸＹステージ５２は制御
装置４６の制御による位置決め機構５３によって基板２
３の位置決めを行う。

【００４３】前記トリミングパルス発生部４５は、基準
パルス発生部４８を含み、発された基準パルスはパルス
幅調整部４９および電圧調整部５０を経ることにより、
後述するようなトリミングパルスとして出力され、前記
切換回路４３およびプロービング装置４２を介して、選
択された発熱抵抗素子２４に印加される。

【００４４】図１１はサーマルヘッド２１を製造する全
体の工程を説明する工程図である。図１１工程ａ１では
、前記サーマルヘッド２１上に厚膜共通電極層２７や蓄
熱層３５を形成する。工程ａ２では、サーマルヘッド２
１上に発熱抵抗素子層３４を形成し、工程ａ３では発熱
抵抗素子層３４上に前記共通電極３６および個別電極３
７を形成する。工程ａ４では、詳細は後述するトリミン
グ処理が行われ、各発熱抵抗素子２４毎の抵抗値が均一
となるように調整された後、工程ａ５で耐摩耗層３９が
形成される。この後、その他の処理を経て、サーマルヘ
ッド２１が完成する。

【００４５】図１２は本発明の一実施例のトリミング処
理方法を説明する工程図であり、図１３は図１２の工程
中における校正曲線の作成およびその他のパルス条件決
定処理方法を説明する工程図である。図１２工程ｂ１で
は、図１図示のように発熱抵抗素子２４が配列されたサ
ンプルヘッドを準備し、前述したようなパルス条件を求
める。

【００４６】この処理の詳細を図１３に示される校正曲
線を作成する工程図を参照して説明する。すなわち、サ
ンプルヘッド基板を設定し、これに図１０図示のトリミ
ング装置４１を用いて、トリミングパルスの印加テスト
を行い下記のパルス条件１〜３を求めておく。

【００４７】（条件１）１パルスを印加したとき、抵抗
値が下がるパルス幅ＷＬｄを工程ｃ１で求め、当該パル
ス幅ＷＬｄにおいて、印加電力を種々変更してテストパ
ルスを印加する。このテストパルスの印加による抵抗値
変化率を計測し、図９図示のラインＬ４に示す校正曲線
を得る。この校正曲線より当該パルス幅ＷＬｄにおいて
、抵抗値変化率ΔＲ／Ｒが−１％、−２％、…、−ｎ％
となる印加電力Ｐ０（−１％），Ｐ０（−２％），…，
Ｐ０（−ｎ％）を工程ｃ２にて求める。

【００４８】（条件２）上記条件１で求めたパルス幅Ｗ
Ｌｄにおいて、１パルス印加して抵抗値を下降させた後
、さらに抵抗値をｄ１％（例として２〜３％）下げるに
必要な増加電力ΔＰを工程ｃ３で求める。

【００４９】（条件３）１パルス印加したとき抵抗値が
上昇するパルス幅ＷＬｕを工程ｃ４で求める。

【００５０】（条件４）このようにして当該パルス幅Ｗ
Ｌｕにおいて、抵抗値をｄ２％（例として０．２〜０．
３％）上げるに必要な印加電力Ｐ１を工程ｃ５で求める
。

【００５１】図１２工程ｂ２では、校正曲線補正値Ｐｈ
＝０と設定する。工程ｂ３では、ヘッド基板２３上に直
線状に配列された複数の発熱抵抗素子２４を複数のグル
ープに区分する。本実施例では、たとえば図１５（１）
に示されるように、複数の発熱抵抗素子２４から形成さ
れる発熱抵抗素子列５５を、たとえば１１個のブロック
Ｂ０，Ｂ１，…，Ｂ１０に区分する。

【００５２】この後、プローピング装置４２をトリミン
グすべきヘッド基板２３のたとえば図１５に示されるブ
ロックＢ０の発熱抵抗素子２４に装着し、初期抵抗値Ｒ
０を計測する。工程ｂ４では、初期抵抗値Ｒ０と、予め
定められる目標抵抗値Ｒｆとから、必要な抵抗値変化量
−ＤＲ

【００５３】

【数３】

【００５４】を演算する。工程ｂ５では、前記必要抵抗
値変化量ＤＲに対応するパルス幅ＷＬｄを定め、図９の
校正曲線Ｌ４から必要な印加電力Ｐ０（−ＤＲ％）を求
める。工程ｂ６では、求められた印加電力Ｐ０（−ＤＲ
％）を、校正曲線補正値Ｐｈで補正する。すなわち、

【
００５５】

【数４】 Ｐ０（−ＤＲ％）＝Ｐ０（−ＤＲ％）＋Ｐｈで示される
ように、工程ｂ５で求めた印加電力Ｐ０（−ＤＲ％）を
Ｐ０（−ＤＲ％）＋Ｐｈと置き換える。このような校正
曲線の補正処理が可能な論拠については、以下の実施例
の説明中にて説明する。

【００５６】工程ｂ７では、パルス幅ＷＬｄと印加電力
Ｐ０（−ＤＲ％）とから印加電圧Ｖ０

【００５７】

【数５】

【００５８】を演算し、これらのデータに基づいて基準
パルス発生部４８で発生された基準パルスがパルス幅調
整部４９および電圧調整部５０で調整された後、切換部
４３およびプロービング装置４２を介して発熱抵抗素子
２４に印加される。

【００５９】工程ｂ８では、切換手段４３は、抵抗値計
測計４４側に切換えられ、１回目のパルス印加後の抵抗
値Ｒが抵抗値計測計４４で計測される。工程ｂ９では、
前記初期抵抗値Ｒ０とから実際の抵抗値変化量−ＤＲ１

【００６０】

【数６】

【００６１】を演算し、対応する印加電力Ｐ０（−ＤＲ
１％）を、図１６ラインＬ１５から求める。工程ｂ１１
では、現在プローピング装置４１が接続されている、発
熱抵抗素子２４における校正曲線Ｌ１５との偏差量Ｐｈ
ｉ（ｉ＝０，１，２…）

【００６２】

【数７】 Ｐｈｉ＝Ｐ０ｉ（−ＤＲ％）−Ｐ０ｉ（−ＤＲ１％）を
演算し、演算結果を校正曲線補正値として制御装置４６
に記憶する。工程ｂ１２では、工程ｂ８で計測された抵
抗値Ｒが目標抵抗値Ｒｆに対して一致したと見なされる
範囲内にあるかどうか、すなわち

【００６３】

【数８】｜Ｒ−Ｒｆ｜　／　Ｒｆ　≦　εε：予め定め
る微小量 が成立するかどうかを判断する。

【００６４】工程ｂ１２の判断が肯定ならば、工程ｂ１
７に移る。否定であれば工程ｂ１３に移り、計測された
抵抗値Ｒが目標抵抗値Ｒｆより大きいか否かを判断する
。この判断が否定であれば、処理は工程ｂ１４に移り、
抵抗値を上昇させるための前述したような比較的長いパ
ルス幅ＷＬμ、印加電力Ｐ１で第５式のように電圧を演
算し、印加電力が低い抵抗値上昇用のトリミングパルス
を印加し、処理を工程ｂ１５に移し、再び抵抗値を計測
し、工程ｂ１２に戻る。

【００６５】工程ｂ１３の判断が肯定であれば処理は工
程ｂ１６に移り、抵抗値を低下させるための前述したパ
スル幅ＷＬｄで印加電力が増分電力ΔＰだけ増加した抵
抗値低下用のトリミングパルスを印加し、工程ｂ１２に
戻る。

【００６６】前記、工程ｂ１２の判断が肯定であれば処
理は工程ｂ１７に移り、たとえば図１５ブロックＢ０内
の全発熱抵抗素子２４のトリミングが終了したかどうか
を判断する。終了していなければ、工程ｂ３に戻り、こ
のブロック内の残余の発熱抵抗素子２４に対して前述の
処理を繰り返す。判断が肯定になれば、処理は工程ｂ１
８に移り、このブロック内の全発熱抵抗素子２４の偏差
量Ｐｈｉの平均Ｐｈ

【００６７】

【数９】

【００６８】を演算し、平均偏差量Ｐｈをたとえばブロ
ックＢ０の偏差量Ｐｈとして設定する。

【００６９】前記工程ｂ１７の判断が否定であれば、ブ
ロックＢ０内に目標抵抗値範囲内に抵抗値が入っていな
い発熱抵抗素子２４が存在することになり、工程ｂ３に
戻り前述の処理を繰り返す。

【００７０】このようにして、たとえば図１５図示のブ
ロックＢ０は、図１６図示の校正曲線Ｌ１５に基づいて
、全発熱抵抗素子２４が目標抵抗値範囲内に入るように
トリミングを行う。

【００７１】工程ｂ１９では、図１５に示されるような
全てのブロックＢ０〜Ｂ１０に関して、トリミングが終
了したかを判断し、終了していればトリミング処理を終
了する。終了していなければ、工程ｂ２０で引き続く他
のブロック、たとえばブロックＢ１に移動し、前記工程
ｂ３に戻り、前述の処理を繰り返す。このとき工程ｂ６
では、図１５ブロックＢ０のトリミング時に補正された
校正曲線に対して、工程ｂ１８で求められた偏差量Ｐｈ
により第５式で示されたように、さらに校正曲線が補正
される。このさらに補正された校正曲線を用いて、ブロ
ックＢ１のトリミングが行われる。

【００７２】以下、ブロックＢ２，…，Ｂ１０に進むに
従い、校正曲線が順次補正されつつ、後段のブロックの
トリミングに用いられ、この後段のブロックのトリミン
グに際して、新たな前記偏差量Ｐｈが得られる。

【００７３】このようにしてブロックＢ０，…，Ｂ１０
とトリミング処理が進行するに従い、校正曲線がトリミ
ング対象のサーマルヘッドの特性に合致したものとなり
、各発熱抵抗素子２４の抵抗値の調整を容易に行うこと
ができる。またブロック毎のトリミングが進行するに従
い、トリミングパルスが印加される回数が減少すること
になる。これによりトリミング処理の高速化を図ること
ができる。

【００７４】前記各ブロックＢ０〜Ｂ１０を構成する発
熱抵抗素子２４の数は、過小であると平均演算を行う意
味がなくなり、過大であれば校正曲線を補正する意味が
なくなるので、本件発明者の実験によれば１６〜６４ド
ット程度が適当である。またこのドット数は、プロービ
ング装置４１の探針の数と一致する必要がないのは勿論
である。

【００７５】図１７は、本発明の第２の実施例のトリミ
ング処理方法を説明する工程図である。図１７工程ｄ１
，ｄ２，ｄ３は、図１２の工程ｂ１〜ｂ３と同一である
。図１７工程ｄ４では、初期抵抗値Ｒ０の計測が全発熱
抵抗素子２４に亘って終了した否かを判断し、終了する
まで計測を継続する。終了すれば工程ｄ５へ移り、たと
えば図１９（２）に示されるように発熱抵抗素子列５５
を、ブロックＢ０〜Ｂ１０に区分しているとき、各ブロ
ックＢｉ（ｉ＝０〜１０）毎に平均抵抗値を演算する。 今、サーマルヘッドの抵抗値分布が図１８（１）のライ
ンＬ１６に示されるとき、これにより各ブロックＢｉ毎
の平均抵抗値の分布がラインＬ１６ａに示されるように
得られる。

【００７６】工程ｄ６では、最小平均抵抗値を有するブ
ロックを決定する。図１８（１）の例では、５番目のブ
ロックＢ５がこれに相当する。工程ｄ７では、プロービ
ング装置４１の探針を、ブロックＢ５に移動する。これ
以降の工程ｄ８〜ｄ２１は図１２の工程ｂ３〜ｂ１７と
各工程毎に対応し、前述の説明と同様な処理を行う。こ
のとき発熱抵抗値列５５における各ブロックＢｉ毎のト
リミング順は、図１８（２）に示されるように第５番目
のブロックＢ５から、ブロックＢ６…のように進行する
。

【００７７】このようにして、各ブロック内でのトリミ
ング処理に関して、工程ｄ２１の判断が肯定になったと
き、処理は工程ｄ２２に移り、発熱抵抗素子列５５にお
ける図１９右端または左端のブロックであるか否かを判
断する。この判断が否定であれば、トリミングの進行に
従ってさらに右側または左側のブロックへトリミング処
理を進め得ることになり、工程ｄ２３に移り、図１２工
程ｂ１８と同様な処理を行う。

【００７８】引き続く工程ｄ２４では、現在トリミング
処理を行っているブロックが前記第５番目のブロックＢ
５など、１番最初にトリミング処理が行われたブロック
であるか否かを判断する。この判断が肯定であれば工程
ｄ２５で、校正曲線補正値Ｐｈを補正値Ｐｈ０として記
憶する。この後、工程ｄ２６に移り、たとえば右側に隣
接する６番目のブロックＢ６へ、探針を移動する。この
後、処理は工程ｄ８に移り、前述の処理を繰り返す。

【００７９】工程ｄ２２の判断が肯定の場合、処理は工
程ｄ２７に移り、全ブロックに関してトリミング処理が
終了した否かを判断する。終了していれば当該サーマル
ヘッドに対するトリミング処理は終了し、つぎのサーマ
ルヘッドへ移る。この判断が否定であれば、たとえば図
１８（２）においてトリミング順で６番目のブロックＢ
１０におけるトリミング処理が終了したことになる。こ
のとき工程ｄ２８で、最初にトリミングしたブロックＢ
５の左側隣の第４ブロックＢ４へプロービング装置４２
を移動する。工程ｄ２９では、校正曲線補正値Ｐｈを前
記工程ｄ２５で記憶したＰｈ０とし、処理を工程ｄ８に
移し、図１９に示される残余のブロックＢ０〜Ｂ４に対
して、図１９左向きにトリミング処理を進行させる。

【００８０】以上のようにして、本実施例では平均抵抗
値が最も小さいブロックからトリミングを開始するよう
にしている。すなわち、前記第１の実施例においてトリ
ミング処理が２番目以降のブロックは、サンプルヘッド
で得られた校正曲線をトリミング対象のサンプルヘッド
の特性で補正して得られた校正曲線でトリミング処理を
行うが、第１番目のブロックＢ５はサンプルヘッドで得
られた校正曲線に基づいてトリミング処理が行われる。 このとき校正曲線とトリミング対象のサーマルヘッドの
トリミング特性との偏差が大きく、かつ第１番目のブロ
ックの抵抗値が目標抵抗値よりかなり高い場合、１回目
のトリミングパルスの印加で得られる抵抗値変化が、必
要抵抗値変化量から大きく誤差を生じたり、過電力パル
スの印加により発熱抵抗素子２４が破壊される可能性が
ある。

【００８１】抵抗値変化量が必要抵抗値変化量より大き
く誤差を生じた場合は、その後のトリミングパルスの印
加により目標抵抗値範囲内に制御できることを前述の実
施例で説明した。したがって発熱抵抗素子の破壊を防止
する必要があり、このために前記第２の実施例で説明し
たように平均抵抗値が最小のブロックから開始する。す
なわちこのブロックは最も目標抵抗値に近いため、必要
抵抗値変化量が最も小さいことになる。このためサンプ
ルヘッドから得られた校正曲線に基づいてトリミング処
理を行う場合でも、校正曲線から得られる印加電力も最
も小さくなる。したがってトリミング対象のサーマルヘ
ッドの抵抗値変化特性が校正曲線から大きくずれ、した
がって１回目のパルスの印加電力が過電力となっても、
このために発熱抵抗素子が破壊される可能性を可及的に
小さくすることができる。

【００８２】前記第２の実施例のトリミング処理手順の
変形例として、図１８（３）に示されるように１番最初
にトリミング処理が行われるブロックＢ５から図１８左
側に向けてトリミング処理を開始し、左端のブロックに
到達した段階で、ブロックＢ５の右側のブロックＢ６に
移り、これから図１８右向きにトリミング処理を進行さ
せるようにしてもよい。

【００８３】前記第１および第２の実施例は、トリミン
グ処理を行うに当たり、たとえば校正曲線からの偏差量
を補正する処理時間の短縮に重点を置く場合は、第１実
施例の手法が好ましく、また校正曲線からの偏差量を補
正する際の前述した発熱抵抗素子の破壊防止に重点を置
く場合には、第２実施例の手法が好適である。

【００８４】

【発明の効果】以上のように本発明に従えば、各発熱抵
抗素子をトリミングして抵抗値を調整するに際して、ト
リミング処理を行うブロック毎に校正曲線を補正してト
リミングを繰り返すので、トリミング対象の薄膜サーマ
ルヘッドの特性に応じて、良好なトリミング処理を実行
できる。またこれにより、ブロック毎に補正された校正
曲線は、当該薄膜サーマルヘッドの特性に基本的には近
接するので、後段のブロックにおける印加されるトリミ
ングパルスの数を削減することができ、トリミング処理
の高速化に寄与することができる。

【００８５】また本発明では、トリミング対象のサーマ
ルヘッドの全発熱抵抗素子の抵抗値を測定し、設定され
たブロック毎に平均抵抗値を演算し、最も低い平均抵抗
値のブロックからトリミング処理を開始する。これによ
れば、最初にトリミング処理が行われるブロックの平均
抵抗値が、最も低いため、このブロックの目標抵抗値に
対する必要抵抗変化量が最も小さく、予め得られている
校正曲線から求められる印加電力も最も小さくなる。そ
のため、トリミング対象のサーマルヘッドのトリミング
特性と校正曲線との偏差が大きくとも、この校正曲線に
基づいてトリミングパルスを印加した際に、過電力とな
って抵抗素子の特性が劣化し、または破壊される事態を
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の対象となるサーマルヘッド２１の断面
図である。

【図２】トリミングパルスのパルス幅を種々変化した際
の印加電力と抵抗値変化率との関係を示すグラフである
。

【図３】比較的長いパルス幅のトリミングパルスの波形
と発熱抵抗素子２４の温度の時間変化とを示すグラフで
ある。

【図４】比較的短いパルス幅のトリミングパルスの波形
と発熱抵抗素子２４の温度の時間変化を示すグラフであ
る。

【図５】本発明の作用を説明するグラフである。

【図６】本実施例の作用を説明する校正曲線を示すグラ
フである。

【図７】本発明の作用を説明するグラフである。

【図８】本発明の作用を説明するグラフである。

【図９】発熱抵抗素子２４の平面図である。

【図１０】トリミング装置４１のブロック図である。

【図１１】サーマルヘッド２１の全体の製造工程を説明
する工程図である。

【図１２】トリミング処理を説明する工程図である。

【図１３】校正曲線作成処理を説明する工程図である。

【図１４】パルス幅を一定にしたときの印加電力と抵抗
値変化率との関係を示すグラフである。

【図１５】発熱抵抗素子列５５のブロック区分の例を示
す図である。

【図１６】本発明の作用を説明するグラフである。

【図１７】第２の実施例のトリミング処理方法を説明す
る工程図である。

【図１８】本実施例の作用を説明するグラフである。

【図１９】本実施例におけるブロック区分の例を示す図
である。

【符号の説明】

２１　　サーマルヘッド ２３　　ヘッド基板 ２４　　発熱素子 ４１　　トリミング装置 ４４　　抵抗値計測計 ４５　　トリミングパルス発生部 ４７　　校正曲線記憶部 ４９　　パルス幅調整部 ５０　　電圧調整部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　薄膜サーマルヘッドの電気絶縁性基板
   上に直線状に配列された複数の発熱抵抗素子をトリミン
   グするに当たって、上記薄膜サーマルヘッドと同一規格
   のサーマルヘッドの発熱抵抗素子に対して電圧パルスを
   印加し、その電圧パルスのパルス幅と印加電力とに対応
   する発熱抵抗素子の抵抗値の低下または上昇の変化の関
   係を予め校正曲線としてメモリーしておき、この校正曲
   線に基づいてトリミングパルスの印加電力を決定する薄
   膜サーマルヘッドの抵抗体トリミング方法において、前
   記発熱抵抗素子を複数のグループに区分し、各グループ
   毎にトリミングパルスの印加電力による抵抗値変化量と
   上記校正曲線との偏差量を演算するとともに、これから
   トリミングするグループに対して印加する電力を、すで
   にトリミングしたグループにおける前記偏差量をもとに
   補正した校正曲線に基づいて決定し、順次各グループの
   トリミングを行うことを特徴とする薄膜サーマルヘッド
   の抵抗体トリミング方法。