JPH04320855A - プリントヘッド基板とその製造方法 - 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】本発明はファクシミリ、プリンタ
等に用いられる印字デバイス用プリントヘッド基板に関
し、特に発熱抵抗体を利用したサーマルヘッド等のプリ
ントヘッド基板とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ファクシミリの普及に伴いプリン
トヘッド、特にサーマルヘッドの需要が益々大きくなっ
ている。そのため、プリントヘッド基板の低コスト化と
高性能化が強く要求されている。

【０００３】以下、従来のプリントヘッド基板および従
来のプリントヘッド基板の製造方法について説明する。 （図６）は従来のプリントヘッド基板の構成図である。 （図６）に示すプリントヘッド基板は薄膜型サーマルヘ
ッド用のプリントヘッド基板であり、一般的に個別発熱
抵抗体を有し、高い印字品質を有している。（図６）に
おいて、１は個別電極、２は共通電極、３は個別発熱抵
抗体、４はグレーズ層、５はアルミナ基板、６は保護層
である。以下、図面中の符号は同じ名称を示すものとす
る。サーマルヘッドは電極間の個別発熱抵抗体３に電流
を通して発熱させ、この熱により感熱紙を発色、あるい
はインクリボンのインクを溶融させて印字を行なうデバ
イスである。また、（図７）に従来のプリントヘッド基
板の製造方法の一例として、薄膜型サーマルヘッドの製
造プロセスである従来のプリントヘッド基板の製造プロ
セス図を示す。（図７）において、７は抵抗体薄膜、８
は電極薄膜、（図７（ａ））は抵抗体薄膜蒸着工程、（
図７（ｂ））はフォトリソによる個別発熱抵抗体パター
ニング工程、（図７（ｃ））は電極薄膜形成工程、（図
７（ｄ））はフォトリソによる電極パターニング工程、
（図７（ｅ））は保護層形成工程である。（図７）に示
すように、従来は窒化タンタル等の抵抗体薄膜７や金等
の電極薄膜８を蒸着法により形成した後、レジスト塗布
、露光、現像、エッチングという一連のリソグラフ技術
により個別電極１、共通電極２ならびに個別発熱抵抗体
３をパターニングし、最後に保護層６を形成することに
よってプリントヘッド基板を製造している。このプリン
トヘッド基板は発熱抵抗体膜が均一かつ均質で、さらに
個別発熱抵抗体３および個別電極１、共通電極２のパタ
ーン形状が整っており、そのエッジ形状もシャープであ
るため、高い印字品質を得ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来のプリントヘッド基板の製造方法は、蒸着、露光、エ
ッチングといった高額な設備と多くの工数を必要とする
プロセスより成っているため、製造コストが高くなって
しまうという問題を有していた。プリントヘッドのコス
トを下げるため、スクリーン印刷法による配線印刷が試
みられてはいるが、サーマルヘッド基板としての従来の
プリントヘッド基板は、発熱抵抗体幅が１００ミクロン
前後、最小電極幅が３０ミクロン前後、発熱抵抗体のピ
ッチが１２５ミクロンであるような微細パターンが必要
であるため、メッシュ版を用いたスクリーン印刷法での
製造は困難であり、工数の多いリソグラフ技術を用いな
ければ精度良く製造することはできなかった。

【０００５】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、低コストでかつ高性能なプリントヘッド基板、特に
個別発熱抵抗体有するサーマルヘッド用のプリントヘッ
ド基板と新しい印刷プロセスによる容易なプリントヘッ
ド基板の製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のプリントヘッド基板の製造方法は、ガラス製
凹版等の凹版からシリコーンゴム等の離型性を有するゴ
ムローラ表面上にインキを一旦転写し、しかる後に前記
インキを前記ゴムローラから基板上に転写する凹版オフ
セット印刷法により、幅に対する長さの比が３以上であ
り、かつ電流の流れる方向に対して直角な断面の形状が
２つ以上の円弧状凸部を有する個別発熱抵抗体を印刷す
る工程と前記凹版オフセット印刷法により電極配線を印
刷する工程とを少なくとも有する構成を有しており、ま
た、本発明のプリントヘッド基板は幅に対する長さの比
が３以上であり、かつ電流の流れる方向に対して直角な
断面の形状が、抵抗体厚みの変化により円弧状である２
つ以上の円弧状凸部を有する個別発熱抵抗体を有してお
り、またさらには、必要個数以上の個別発熱抵抗体を有
するという構成を有している。

【０００７】

【作用】上記の構成によって、本発明の製造方法では、
従来のリソグラフ技術を使用せずに、数十ミクロンの微
細配線印刷、ならびに個別発熱抵抗体の印刷ができる。 これは、溝幅が一定で、かつ溝形状が均一な凹版からゴ
ムローラ上にインキが転写され、そして転写されたイン
キの溶剤が表面ゴム中に吸収されてインキが潰れにくく
なるため、ショートが無く、直線性の良い微細線印刷を
することができるものである。また、ゴムローラ上に転
写されたインキは、ゴムローラの離型性により基板上に
全て印刷されるため、厚み数ミクロンの比較的厚い膜を
印刷することができ、さらに、ゴムローラの弾性によっ
て表面に数十ミクロンのうねりを有するようなグレーズ
ドアルミナ基板上にも微細線を印刷することができる。 一方、印刷法を使用してプリントヘッド基板、特に薄膜
型に近い性能を有するサーマルヘッド基板を製造する場
合、上記の凹版オフセット印刷法により個別発熱抵抗体
ドットの印刷は可能であるが、この場合、幅に対する長
さの比が２であるような個別発熱抵抗体を印刷すると、
個別発熱抵抗体印刷物のはじめと終わり（印刷された抵
抗体の印刷始端部と終端部）において印刷膜厚がばらつ
くため、抵抗値ばらつきの小さいサーマルヘッドを製造
することは難しい。（抵抗値ばらつき±１０％以内が限
界である。）また、凹版オフセット印刷法で印刷される
個別発熱抵抗体の通電方向に直角である断面形状は円弧
状であり、サーマルヘッド製造時には下層からグレーズ
ガラス成分が、上層から保護ガラス成分が個別発熱抵抗
体中に拡散するため、形成された個別発熱抵抗体は、そ
の断面の中央付近が最も比抵抗が低くなっている。その
ため、電流パスが集中する傾向を示す。そこで、本発明
のプリントヘッド基板は、例えば、幅に対する長さの比
が５以上であるような長めの発熱抵抗体ドットをピッチ
を少しずらして２回印刷し、幅に対する長さの比が３以
上であり、かつ電流の流れる方向に対して直角な断面形
状が２つの円弧状凸部を有するような個別発熱抵抗体を
形成することによって、各ドット内での熱発分布がより
均一である個別発熱抵抗体を実現している。これは、印
刷された個別発熱抵抗体の中央付近を発熱部として使用
し、かつ円弧状凸部を２つ形成したことによって発熱中
心を分離あるいは拡大することによって、より均一な発
熱を実現し、結果として非常に優れた印字品質が得られ
るものである。さらに、凹版オフセット印刷法により個
別発熱抵抗体ドットを形成する場合、個別発熱抵抗体列
の両端部の抵抗体の抵抗値がばらつき易く、僅かではあ
るが抵抗値が高くなったり、低くなったりすることがあ
るが、本発明のプリントヘッドの製造方法では、個別発
熱抵抗体の幅方向に所定の長さより長い基板を使用して
個別発熱抵抗体を必要個数以上印刷して、最終必要であ
る所定の部分を切り出すことにより、上記した抵抗値の
特異部分を除くことができる。このように本発明のプリ
ントヘッド基板の製造方法とプリントヘッド基板は従来
リソグラフ技術を使用しなければ製造できなかった高い
性能を有する８ドット／ミリ以上のプリントヘッド基板
を、リソグラフ技術を使用せずに、プロセスが単純でか
つ安価な印刷技術を使用して製造でき、さらに従来に比
較して大変低コストなプリントヘッド基板を実現するこ
とができる。

【０００８】

【実施例】（実施例１）以下本発明のプリントヘッド基
板の第一の実施例について図面を参照しながら説明する
。（図１）は個別発熱抵抗体を有するサーマルヘッド基
板として本発明の凹版オフセット印刷法を使用して製造
されたプリントヘッド基板の発熱部の構成図である。 （図１）において、１は個別電極、２は共通電極、３は
個別発熱抵抗体、９は発熱部長さＴ、１０は個別発熱抵
抗体長さＬ、１１は切断線、１２は個別発熱抵抗体の印
刷方向である。また、説明のため保護層は示していない
。抵抗体インキにはルテニウム／チタン系の有機金属ペ
ーストを使用した。（図１）において、個別発熱抵抗体
長さＬ１０は発熱部長さＴ９よりも長く、発熱部長さＴ
は１５０ミクロンで、個別発熱抵抗体長さＬは４００ミ
クロン、個別発熱抵抗体３の幅は１１０ミクロンである
。この場合、幅約１００ミクロン、長さ約１５０ミクロ
ンのドット状の発熱分布が得られる。（図２）は（図１
）の切断線１１で切断した個別発熱抵抗体の断面図であ
る。（図２）に示すように、このサーマルヘッド基板の
個別発熱抵抗体３の断面形状は二つの円弧状凸部からな
っている。この個別発熱抵抗体３は幅７０μｍ、長さ４
００ミクロンの抵抗体ドットを３０ミクロンずらして２
回印刷することによって形成した。また、金電極は凹版
オフセット印刷法にて形成した。このサーマルヘッド基
板の抵抗値ばらつきは±５％（全１７２８ドット）であ
った。このサーマルヘッドは個別発熱抵抗体３の断面形
状が２つの円弧状凸部からなっているため、発熱中心が
２箇所に分かれる傾向を示し、各抵抗体での発熱がより
均一であった。ガラス保護層を形成後の印字試験の結果
、薄膜サーマルヘッドに匹敵する印字ドット形状が得ら
れた。また、個別発熱抵抗体長さＬを３００ミクロンに
した場合には、抵抗値ばらつきで±１０以上％のものが
あり、良好な再現性が得られなかった。なお、本発明に
おいて、円弧状凸部の数は３つでも良く、形成可能な限
り多くてもよい。但し、凹版オフセット印刷法で個別発
熱抵抗体を形成する場合、印刷線幅が細ると、その印刷
厚みも薄くなる傾向があるので、常に必要な抵抗値を得
ることに注意しながら、円弧状凸部の数を設定すること
が必要である。

【０００９】（実施例２）以下本発明のプリントヘッド
基板の第二の実施例について図面を参照しながら説明す
る。（図３）は個別発熱抵抗体を有するサーマルヘッド
基板である本発明のプリントヘッド基板の外観略図であ
る。説明のため、保護層は示していない。（図３）にお
いて、１３は必要個数以上の個別発熱抵抗体、１４はグ
レーズドアルミナ基板である。この場合、使用したガラ
ス凹版には所定の個別発熱抵抗体列の両側に６４ドット
づつの必要以上の個別発熱抵抗体用溝が形成されている
。これらの必要個数以上の個別発熱抵抗体用溝が無いガ
ラス凹版を用いてサーマルヘッド基板を試作した場合、
両端にあるの個別発熱抵抗体の抵抗値、特に数ドット分
の抵抗値が全平均抵抗値よりも数％高くなったり、低く
なったりする傾向が見らる。この原因は明かではないが
、印刷時の表面ゴムの変形に基因しているものであると
考えている。一方、本実施例においては、抵抗値が数％
変化する部分が印字ドットとしては無効であるため、実
施例１に記載したサーマルヘッド基板よりもさらに低い
±４％の抵抵抗値ばらつきを実現できた。尚、これらの
必要個数以上の個別発熱抵抗体１３には、金電極を形成
して抵抗体評価（抵抗値評価）用ドットとして使用する
こともできる。なお、本発明においてプリントヘッド基
板は以上の実施例に述べたサーマルヘッドに限定するも
のではなく、例えば個別発熱抵抗体を利用するインクジ
ェットプリントヘッド基板であっても良い。

【００１０】（実施例３）以下本発明のプリントヘッド
基板の製造方法の第一の実施例について図面を参照しな
がら説明する。（図４）は本発明のプリントヘッド基板
の製造方法として個別発熱抵抗体を有するサーマルヘッ
ド基板の製造プロセスを表すプリントヘッド基板の製造
プロセス図である。（図４）において、（図４（ａ））
はシリコーンゴムローラとガラス凹版を使用した凹版オ
フセット印刷法により、２回以上印刷を行って個別発熱
抵抗体３を印刷する抵抗体印刷工程、（図４（ｂ））は
個別発熱抵抗体３を焼成する抵抗体焼成工程、（図４（
ｃ））は同様な凹版オフセット印刷法により個別電極１
と共通電極２を印刷する電極印刷工程、（図４（ｄ））
は印刷された電極配線をメタライズする電極焼成工程、
（図４（ｅ））は保護層６を形成する保護層形成工程で
ある。まず、洗浄したＡ４サイズのサーマルヘッド基板
が６本取れるグレーズドアルミナ基板１４上に凹版オフ
セット印刷法を用いて必要個数以上の個別発熱抵抗体ド
ットをピッチをずらして２回印刷し、幅に対する長さの
比が３であり、かつ電流の流れる方向に対して直角な断
面の形状が２つの円弧状凸部を有する個別発熱抵抗体３
を印刷した。抵抗体インキにはルテニウム／チタン系の
メタロオーガニックペーストを使用した。その後、７５
０℃、空気中で焼成して抵抗体膜を形成した。 次に、メタロオーガニック金ペーストを使用して個別電
極１と共通電極２を凹版オフセット印刷し、これを７５
０℃で焼成して金をメタライズさせた。また次に、ガラ
スペーストをスクリーン印刷後、７５０℃で焼成して保
護層６を形成した。最後にこれを６本分割して、サーマ
ルヘッド基板を作成した。このサーマルヘッド基板の抵
抗値ばらつきは±４％であった。なお、（図４（ｃ））
では金の配線抵抗値を下げるために同じ位置で２回連続
的に印刷を行って、配線の厚みを厚くするなどの重複印
刷を行っても良い。本実施例において、製造プロセスな
らびにプリントヘッド基板は本実施例に限定するもので
はない。

【００１１】（実施例４）以下本発明のプリントヘッド
基板の製造方法の第二の実施例について図面を参照しな
がら説明する。（図５）は本発明のプリントヘッド基板
の製造方法として個別発熱抵抗体を有するＡ４サイズの
サーマルヘッド基板の製造プロセスを表すプリントヘッ
ド基板の製造プロセス図である。（図５）において、（
図５（ａ））はシリコーンゴムローラとガラス凹版を使
用した凹版オフセット印刷法により、Ｂ４サイズの基板
上に２回以上印刷を行って、個別発熱抵抗体３を印刷す
る抵抗体印刷工程、（図５（ｂ））は個別発熱抵抗体３
を焼成する抵抗体焼成工程、（図５（ｃ））は同様な凹
版オフセット印刷法により個別電極１と共通電極２を印
刷する電極印刷工程、（図５（ｄ））は印刷された電極
配線をメタライズする電極焼成工程、（図５（ｅ））は
保護層６を形成する保護層形成工程である。（図５（ｆ
））はＢ４サイズの基板を所定のＡ４サイズに切断する
切断工程である。まず、洗浄したＢ４サイズのサーマル
ヘッド基板が６本取れるグレーズドアルミナ基板１４上
に凹版オフセット印刷法を用いて２回印刷を行い、幅に
対する長さの比が３であり、かつ電流の流れる方向に対
して直角な断面の形状が２つの円弧状凸部を有する個別
発熱抵抗体３を必要個数以上（Ｂ４サイズ相当数）印刷
した。抵抗体インキにはルテニウム／チタン系のメタロ
オーガニックペーストを使用した。その後、７５０℃、
空気中で焼成した。次に、メタロオーガニック金ペース
トを使用してＡ４サイズ用の個別電極１と共通電極２を
凹版オフセット印刷し、これを７５０℃で焼成して金を
メタライズさせた。また次に、ガラスペーストをスクリ
ーン印刷後、７５０℃で焼成してＡ４サイズ用の保護層
６を形成した後、Ｂ４サイズ基板を所定のＡ４サイズに
切断、次いで、これを６本分割して、Ａ４サイズサーマ
ルヘッド基板を作成した。このサーマルヘッド基板の抵
抗値ばらつきは±３．５％であった。この製造方法にお
いては、個別発熱抵抗体３をＢ４サイズいっぱいに印刷
し、各抵抗値がばらつきにくい中央部分を使用すること
により、抵抗値ばらつきの大変小さいサーマルヘッド基
板を製造できた。なお、この製造方法において、（図５
（ｃ））では金の配線抵抗値を下げるために同じ位置で
２回連続的に印刷を行って、配線の厚みを厚くするなど
の重複印刷を行っても良い。また、本実施例において、
製造プロセスならびにプリントヘッド基板は本実施例の
サーマルヘッド基板に限定するものではない。

【００１２】

【発明の効果】以上のように本発明は、プリントヘッド
基板の製造方法においてガラス製凹版等の凹版からシリ
コーンゴム等の離型性を有するゴムローラ表面上にイン
キを一旦転写した後に前記インキを前記ゴムローラから
基板上に転写するという凹版オフセット印刷法により、
幅に対する長さの比が３以上であり、かつ電流の流れる
方向に対して直角な断面の形状が２つ以上の円弧状凸部
を有する個別発熱抵抗体を印刷する工程と前記凹版オフ
セット印刷法により電極配線を印刷する工程とを少なく
とも設けること、また、本発明のプリントヘッド基板に
おいては、幅に対する長さの比が３以上であり、かつ電
流の流れる方向に対して直角な断面の形状が２つ以上の
円弧状凸部を有する個別発熱抵抗体を有すること、また
さらには必要個数以上の個別発熱抵抗体を有しているこ
となどを特徴とする構成を設けることにより、製造コス
トが高くてプロセスが複雑なリソグラフ技術を使用せず
に、簡単にプリントヘッド基板が製造できるプリントヘ
ッド基板の製造方法と、従来の薄膜型プリントヘッド基
板の性能に匹敵する高い性能を有し、かつ抵コストなプ
リントヘッド基板を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の一実施例におけるプリントヘッ
ド基板の発熱部の構成図。

【図２】本発明の第１の一実施例におけるプリントヘッ
ド基板の個別発熱抵抗体の断面図。

【図３】本発明の第２の一実施例におけるプリントヘッ
ド基板の外観略図。

【図４】本発明の第３の一実施例におけるプリントヘッ
ド基板の製造方法を表す製造プロセス図。

【図５】本発明の第４の一実施例におけるプリントヘッ
ド基板の製造方法を表す製造プロセス図。

【図６】従来の例を示すプリントヘッド基板の構成図。

【図７】従来のプリントヘッド基板の製造方法を表す製
造プロセス図。

【符号の説明】

１　　個別電極 ２　　共通電極 ３　　個別発熱抵抗体 ４　　グレーズ層 ５　　アルミナ基板 ６　　保護層 ７　　抵抗体薄膜 ８　　電極薄膜 ９　　発熱部長さＴ １０　　個別発熱抵抗体長さＬ １１　　切断線 １２　　個別発熱抵抗体の印刷方向 １３　　必要以上の個別発熱抵抗体 １４　　グレーズドアルミナ基板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　幅に対する長さの比が３以上であり、
   かつ電流の流れる方向に対して直角な断面の形状が２つ
   以上の円弧状凸部を有する個別発熱抵抗体を形成したこ
   とを特徴とするプリントヘッド基板。
2. 【請求項２】　　個別発熱抵抗体を必要個数以上有する
   ことを特徴とする請求項１記載のプリントヘッド基板。
3. 【請求項３】　　凹版から離型性を有するゴムローラ表
   面上にインキを一旦転写し、しかる後に前記インキを前
   記ゴムローラから基板上に転写する凹版オフセット印刷
   法により、幅に対する長さの比が３以上であり、かつ電
   流の流れる方向に対して直角な断面の形状が２つ以上の
   円弧状凸部を有する個別発熱抵抗体を印刷する工程と前
   記凹版オフセット印刷法により電極配線を印刷する工程
   とを少なくとも有することを特徴とするプリントヘッド
   基板の製造方法。
4. 【請求項４】　　個別発熱抵抗体の幅方向に所定の長さ
   より長い基板を使用し、前記基板上に凹版オフセット印
   刷法を用いて、幅に対する長さの比が３以上であり、か
   つ電流の流れる方向に対して直角な断面の形状が２つ以
   上の円弧状凸部を有する前記個別発熱抵抗体を必要個数
   以上印刷する工程と前記凹版オフセット印刷法により電
   極配線を印刷する工程と前記基板の無効部を切断する工
   程と保護層を形成する工程とを少なくとも有することを
   特徴とするプリントヘッドの基板製造方法。
5. 【請求項５】　　凹版オフセット印刷法に用いられる凹
   版がガラス製凹版であり、かつゴムローラ表面がシリコ
   ーンゴム製であることを特徴とする請求項３または４の
   いずれかに記載のプリントヘッド基板の製造方法。