JPH04323046A - 熱集中型ヘッドとその製造方法 - 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
等の印字デバイスとして使用されるサーマルヘッドに関
し、特に抵抗体の発熱を制御して諧調印字を行う熱集中
型ヘッド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印字デ
バイスであるサーマルヘッド等の需要が益々大きくなっ
ている。このような状況下、サーマルヘッドの低コスト
化が図られる一方、高画質化の要求に対して、発熱抵抗
体の個別化や諧調を持たせる等の高機能化に対する研究
開発が行われている。今後は、ファクシミリで写真や図
面を送信することが考えられ、諧調機能の付加は高機能
化において必須であると思われる。サーマルヘッドは発
熱抵抗体に電流を流して発熱させ、この熱によって感熱
紙を発色、あるいはインクリボンのインキを溶融させて
印字を行うデバイスである。従来、諧調機能を持たせる
ためには、個別発熱抵抗体を熱集中型にして、これを電
気的に制御するという方法が用いられている。

【０００３】以下、従来の熱集中型ヘッドおよび従来の
熱集中型ヘッドの製造方法について説明する。（図６）
は従来の熱集中型ヘッドの発熱部の構成図である。（図
６）に示す熱集中型ヘッドは８ドット／ミリの薄膜抵抗
体を形成したものである。（図６）において、１は個別
電極、２は共通電極、３は個別発熱抵抗体である。説明
のため、各電極と個別発熱抵抗体３を保護する保護層は
示していない。なお、今後図面中の符号は同じ名称を示
すものとする。この従来の熱集中型ヘッドは個別発熱抵
抗体３の形状が比較的複雑である。（図６）示すように
、個別発熱抵抗体３は厚みが均一で中央部が細くなって
いるため、個別電極１と共通電極２の間に通電すると、
中央部が先ず集中的に発熱し、電流を多く流すと高発熱
領域が大きくなる。そのため、電流量を各ドット毎にコ
ントロールして印字ドットの大きさを変化させることに
より、印字物を諧調表示することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の熱集中型ヘッドは、個別発熱抵抗体の形状が比較的
複雑であること等から、高額な設備と多くの工数を必要
とする薄膜プロセスでなければ製造できず、製造コスト
が高くなってしまうという問題を有している。具体的に
は、窒化タンタル等の抵抗体膜蒸着工程、フォトリソに
よる抵抗体膜パターニング工程、金あるいは銅等の電極
膜形成工程、フォトリソによる電極パターニング工程、
保護層形成工程といった複雑な製造プロセスである。こ
のような問題点があるため、スクリーン印刷法による直
接配線形成が試みられてはいるが、主要なサーマルヘッ
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なパターンから成っているた
め、スクリーン印刷法による形成はできず、ましてや、
個別発熱体の形成は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い。

【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熱集中型ヘッドと新しい印
刷プロセスによる容易で安定な熱集中型ヘッドの製造方
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
に本発明の熱集中型ヘッドの製造方法は、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いる。また、この凹版オ
フセット印刷法を用いて製造される本発明の熱集中型ヘ
ッドは、個別発熱抵抗体の幅に対する長さの比が５以上
であり、かつ電流の流れる方向に対して直角である断面
の形状が円弧状である個別発熱抵抗体を有するという特
徴を少なくとも有しており、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。 なお、前記個別発熱抵抗体の断面の形状において、円弧
状とは個別発熱抵抗体断面の両端の厚みが薄く、中央付
近の厚みが厚いという形状を意味している。

【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、熱集中型の個別発
熱抵抗体形成と数十ミクロンの微細配線形成ができる。 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潰れにくくなったイ
ンキが基板上に転写されるために、ショートが無く、直
線性の良い微細線を印刷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印刷をす
ることができる。一方、熱集中型の個別発熱抵抗体に関
しては、上記の凹版オフセット印刷法を使用することに
より、電流の流れる方向に対して直角である断面の形状
が円弧状である個別発熱抵抗体を形成することができる
。この個別発熱抵抗体は、抵抗体焼成時に下層からグレ
ーズガラス成分が、保護層焼成時に上層から、保護ガラ
ス成分が内部に拡散するため、個別発熱抵抗体断面の厚
みが最も厚い中央付近の比抵抗が最も小さくなっている
。そのため、電極間に通電した場合、上記中央付近に最
も電流が流れ、比較的発熱が集中し、電流を制御するこ
とによって、印字ドットの大きさをコントロールするこ
とができる。但し、上記の凹版オフセット印刷法により
個別発熱抵抗体を形成する場合、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
はできない。（抵抗値ばらつき±１０％以内が限界であ
る。）そのため、本発明の熱集中型ヘッドは、上記した
ような幅に対する長さの比が５以上であるような長めの
個別発熱抵抗体を形成して、印刷膜厚が均一な部分を使
用することにより抵抗値ばらつきが±５％以内の熱集中
型ヘッドを実現している。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、
僅かではあるが高くなることがあるが、本発明の熱集中
型ヘッドの製造方法では、必要個数以上の個別発熱抵抗
体を形成するか、あるいは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、最終必要である所定の部分を切り出すこと
により、この抵抗値が高くなる特異部分のない熱集中型
ヘッドを容易に製造することができる。このように本発
明の熱集中型ヘッドの製造方法は、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熱
集中型ヘッドを、リソグラフ技術を使用せずに、プロセ
スが単純でかつ精度良い印刷技術による熱集中型ヘッド
の製造方法を実現でき、またさらに本発明の熱集中型ヘ
ッドは従来に比較して大変低コストで、かつ高性能な熱
集中型ヘッドを実現することができる。

【０００８】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の熱集中型ヘッドの第一の実施
例について図面を参照しながら説明する。（図１）は本
発明の熱集中型ヘッドの製造方法を使用して製造された
本発明の熱集中型ヘッド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、４は発熱部長さＴ、５は個別発熱抵抗体長
さＬ、６は切断線、７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Ｌ５は
発熱部長さＴ４よりも長く、発熱部長さＴ４は１５０ミ
クロンで、個別発熱抵抗体長さＬ５は５００ミクロン、
個別発熱抵抗体３の幅は１００ミクロンである。通電し
た場合、中央付近の温度が最も高く、最大で幅約１００
ミクロン、長さ約１５０ミクロンのドット状の発熱分布
が得られた。（図２）は（図１）の切断線６で切断した
本発明の熱集中型ヘッドの個別発熱抵抗体の断面図であ
る。（図２）において、８がグレーズ層、９はアルミナ
基板である。（図２）に示すように、個別発熱抵抗体３
の断面形状は円弧状であり、これは凹版オフセット印刷
法にて印刷されたものにみられる大きな特徴の一つであ
る。金電極を同様の凹版オフセット印刷法ににより形成
した場合、この熱集中型ヘッド（全１７２８ドット）の
抵抗値ばらつきは平均抵抗値に対して±４．５％であり
、抵抗値ばらつきが小さくかつ低コストな熱集中型ヘッ
ドが実現できた。また、個別発熱抵抗体長さＬ５を４０
０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。

【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）は本発明の熱集中型ヘッドの外観略図であ
る。説明のため、保護層は示していない。（図３）にお
いて、１０は必要個数以上の個別発熱抵抗体、１１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
づつの必要個数以上の個別発熱抵抗体のための溝が形成
されている。これらの必要個数以上の個別発熱抵抗体１
０が無いガラス凹版を用いて、所定数の個別発熱抵抗体
を印刷して熱集中型ヘッドを試作した場合、両端部に位
置する個別発熱抵抗体３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、（図３）のように個別発熱抵抗体３の列
の両側に必要個数以上の個別発熱抵抗体１０を形成した
熱集中型ヘッドは、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に記載した熱集
中型ヘッドよりもさらに低い±４％という抵抵抗値ばら
つきを実現できた。尚、これらの必要以上の個別発熱抵
抗体１０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、本実
施例に述べた必要以上の個別発熱抵抗体１０を設けるこ
とは本発明の熱集中型ヘッドのみならず、印刷によるサ
ーマルヘッド製造、ならびに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製造等にも有効であ
る。

【００１０】（実施例３）以下本発明の熱集中型ヘッド
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）は本発明の熱集中型ヘッドの製造プ
ロセス図である。（図４）において、１２は保護層、（
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１２を形成する保護層形成工程である。ま
ず、洗浄したＡ４用熱集中型ヘッドが６本取れるグレー
ズドアルミナ基板１１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、７５０℃、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℃で焼成して保護層１２を形成した。 最後にこれを６本分割して、熱集中型ヘッドを作成した
。この熱集中型ヘッドの抵抗値ばらつきは±４％であっ
た。尚、この製造方法において、（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、製造手順ならびに熱集
中型ヘッドの構成は本実施例の熱集中型ヘッドに限定す
るものではない。

【００１１】（実施例４）以下本発明の熱集中型ヘッド
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Ａ４用熱集中型ヘッドの製造プロ
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１２を形成する保護層形成工程、（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サイズの熱
集中型ヘッドが６本取れるグレーズドアルミナ基板１１
上に凹版オフセット印刷法を用いて必要個数以上（Ｂ４
サイズ相当数）の個別発熱抵抗体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、７５０℃、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１２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用熱
集中型ヘッドを作成した。この熱集中型ヘッドの抵抗値
ばらつきは±３．５％であった。この製造方法は個別発
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熱集中型ヘッドを製造するもので
ある。尚、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、製造手順なら
びに熱集中型ヘッドの構成は本実施例の熱集中型ヘッド
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、熱集中型ヘッド
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、この凹版オフセット印刷法を用いて製造される
熱集中型ヘッドにおいて、個別発熱抵抗体の幅に対する
長さの比が５以上で、かつ電流の流れる方向に対して直
角である断面の形状が円弧状である個別発熱抵抗体を有
するという特徴を少なくとも有しており、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、容
易に熱集中型ヘッドが製造でき、かつプロセスの抵コス
ト化ができる優れた熱集中型ヘッドの製造方法と従来の
熱集中型ヘッドの性能に匹敵する高性能を有し、かつ抵
コストな熱集中型ヘッド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の実施例における熱集中型ヘッド
の発熱部の構成図

【図２】本発明の第１の実施例における熱集中型ヘッド
の個別発熱抵抗体の断面図

【図３】本発明の第２の実施例における熱集中型ヘッド
の外観略図

【図４】本発明の第３の実施例における熱集中型ヘッド
の製造プロセス図

【図５】本発明の第４の実施例における熱集中型ヘッド
の製造プロセス図

【図６】従来の熱集中型ヘッドの発熱部の構成図

【符号の説明】

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

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　幅に対する長さの比が５以上であり、
   かつ電流の流れる方向に対して直角である断面の形状が
   円弧状である個別発熱抵抗体を形成したことを特徴とす
   る熱集中型ヘッド。
2. 【請求項２】　　必要個数以上の個別発熱抵抗体を形成
   したことを特徴とする請求項１記載の熱集中型ヘッド。
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５以上であり、かつ電
   流の流れる方向に対して直角である断面の形状が円弧状
   であ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熱集中型ヘッドの製造方法。
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５以上であり、か
   つ電流の流れる方向に対して直角である断面の形状が円
   弧状であ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熱
   集中型ヘッドの製造方法。
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、かつゴムローラの表面がシリ
   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熱集中型ヘッドの製造方法。