JPH0569569A - サ−マルヘツドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発熱抵抗体の抵抗値のバラツキが小さくドッ
ト密度の高いサ−マルヘッドを量産する。 【構成】 絶縁基板１２上にガラス蓄熱層１３を積層
し、さらに、赤外線に対する反射率が大きいリ−ド電極
１６と、赤外線に対する反射率がリ−ド電極１６より小
さいＭＯＤ抵抗体１４を設け、耐摩耗用オ−バ−グレ−
ズ層１８で被覆してサ−マルヘッド１０を形成する。そ
して、オ−バ−グレ−ズ層１８の上から一方のリ−ド電
極１６から抵抗体１４を通過して対応するリ−ド電極１
６までを赤外線照射することにより、リ−ド電極１６と
抵抗体１４との境界から抵抗体１４をトリミングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はワードプロセッサ、パソ
コン等の出力装置としてのサーマルプリンタやファクシ
ミリ等に使用されるサーマルヘッドに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】サーマルヘッドは、印刷時の騒音が小さ
く、また、現像・定着工程が不要なため取扱いが容易で
ある等の利点を有しており、広く使用されている。この
ようなサーマルヘッドは、絶縁基板上に列設された複数
の個別電極と、これらの先端部に対応して配置された共
通電極との間に、個別電極と共通電極とを接続する発熱
抵抗体が形成されている。そして、サーマルヘッドは、
選択された個別電極および共通電極間に電力を供給し
て、その部分の発熱抵抗体を発熱させ、熱記録（印字）
を行うように構成されている。サ−マルヘッドの絶縁基
板上に発熱抵抗体を形成する方法としては、スクリーン
印刷等の厚膜技術を用いる方法と、スパッタリング等の
薄膜技術を用いる方法とが知られている。薄膜技術は、
均一な発熱抵抗体を形成することができるので、薄膜技
術で発熱抵抗体を形成した場合には、発熱抵抗体の抵抗
値を一定にするためのトリミング工程を省略することが
可能であった。しかしながら、薄膜技術は生産性が低い
という問題点があった。また、厚膜技術は薄膜技術に比
べて製造設備が安価で生産性も高いが、一般的にドット
密度を高くすると共に、均一な抵抗値の発熱抵抗体を厚
膜技術で形成することは困難であった。

【０００３】そこで、厚膜技術で作成したサーマルヘッ
ドにおいては、抵抗値のバラツキによる濃度むらの発生
を防止するために、各印字ドットに対応する発熱抵抗体
の抵抗値を均一にする抵抗値調整用トリミングが行われ
ていた。これは、発熱抵抗体が熱破壊をおこさない範囲
で所定の強度の電界を印加すると、その電界強度に応じ
て発熱抵抗体の抵抗値が減少するという性質を利用して
いる。このような発熱抵抗体の抵抗値を均一化する従来
の技術として、たとえば、特開昭６１−８３０５３号に
記載されたパルストリミング法が知られている。このパ
ルストリミング法はサ−マルヘッドの発熱抵抗体に電圧
パルスを印加して抵抗値を減少させ、抵抗値のバラツキ
を±３％の範囲内で均一化させた。

【０００４】このように、一方では厚膜技術を用いて形
成した各発熱抵抗体の抵抗値を均一化する技術が開発さ
れており、他方では厚膜技術を用いてより均一なしかも
ドット密度の高い発熱抵抗体を形成する為の技術の開発
がなされている。そして、絶縁基板表面に均一でドット
密度の高い発熱抵抗体を、厚膜技術により形成するた
め、ＭＯＤ（Metallo-Organic deposition）法（たとえ
ば、特開平１−２２０４０２号公報参照）が提案されて
いる。このＭＯＤ法においては、スクリーン印刷、スピ
ンコーティングその他の塗布技術によって、絶縁基板表
面に塗布した金属有機物抵抗体材料を焼成して発熱抵抗
体を形成している。このＭＯＤ法によって形成した発熱
抵抗体においては、隣接発熱抵抗体間の抵抗値のバラツ
キが少ないためドット再現性は良好であるが、基板全体
での発熱抵抗体の抵抗値を±５％以内とすることは、金
属有機物抵抗体材を基板表面へ塗布する際の膜厚むらの
ため困難であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、パルスト
リミング法によって各発熱抵抗体の抵抗値を均一化して
も、また、ＭＯＤ法によって発熱抵抗体を形成しても、
あるいは薄膜技術によったとしても、それらの各発熱抵
抗体の抵抗値には±３％程度以上のバラツキが生じた。
そして、この±３％程度の抵抗値のバラツキに基づいた
発熱抵抗体の発熱量のバラツキは、印字画像に濃度むら
生じさせた。ところが、高品質の中間調を表示する高画
質印字においては、発熱抵抗体の発熱量を均一化するた
めに、発熱抵抗体の抵抗値のバラツキは、±１％以下で
あることが要求される。この要求を満たす手段として、
発熱抵抗体をレーザーでカットしたり、スポット（孔）
を開けたりして、発熱抵抗体の抵抗値を均一化するレー
ザートリミング法が考えられた。このレーザートリミン
グ法を用いれば、各発熱抵抗体の抵抗値のバラツキを小
さくして、発熱量を均一化することが可能であった。し
かしながらこの方法では、抵抗体だけでなく電極もレー
ザによってカッティングが成されてしまう。そこで、発
熱抵抗体−素子ごとにレーザーによるカッティング位置
を揃え、抵抗値とともに印字ドットの再現性を均一化し
なければならず、量産性が悪く、この方法も実際に採用
するには困難であった。そこで、本発明は上記実情に鑑
みて成されたもので、量産性よく抵抗値バラツキの小さ
いサーマルヘッド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】そこで本発明のサ-マル
ヘッドは、ガラス蓄熱層を有する絶縁基板上に、赤外線
に対する反射率の小さい発熱抵抗体、発熱抵抗体の赤外
線に対する反射率より大きい反射率のリード電極および
耐摩耗層を形成した構成を具備する。

【０００７】本発明のサーマルヘッドの製造方法は、絶
縁基板上にガラス蓄熱層、赤外線に対する反射率の大き
い電極および赤外線に対する反射率の低い抵抗体、耐摩
耗層を積層し、電極はレーザーカットされず、抵抗体だ
けが飛散するような出力のレーザー光を耐摩耗層上から
照射すると共に、レーザー光は発熱抵抗体を通過して電
極上まで走査する構成を具備する。

【０００８】

【作用】電極部分まで走査するレ−ザ−光照射は発熱抵
抗体部分全体のカッティングを行い、発熱抵抗体の抵抗
値を高い状態で均一化すると共に、赤外線に対する反射
率が大きい電極は飛散せず、抵抗体だけが飛散するの
で、電極と抵抗体との境界精度が高まる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。図１は、８ドット／mmＭＯＤサーマル
ヘッドの平面を示し、図２はその断面構造を示す。ＭＯ
Ｄサーマルヘッド１０は、グレーズドセラミック基板１
２上に、ＭＯＤ抵抗体１４およびＭＯＤ金（リ−ド）電
極１６を形成し、最上部にはオーバーグレーズ層１８が
形成されている。このサーマルヘッド１０はオーバーグ
レーズ層１８上からレーザー光を照射することにより、
抵抗体１４をトリミングしている。

【００１０】次に、ＭＯＤサ−マルヘッド１０の形成方
法を図３のフロ−により説明する。ステップ１００でグ
レーズドセラミック基板１２を用意する。グレーズドセ
ラミック基板１２上にはガラス蓄熱層１３を形成する。
ステップ１１０でガラス蓄熱層１３の表面に、Ｉr、Ｒu
系の金属、例えば、酸化イリジウムあるいは酸化ルテニ
ウムを主成分とする有機配位子錯体をカルボン酸錯体も
しくは天然物質としてのα−タピネオールに混合したペ
ーストをスクリーン印刷によって抵抗体１４のパターン
を形成し、焼成して、ＭＯＤ抵抗体１４を形成する。ス
テップ１２０でスクリーン印刷によってＭＯＤ金ペース
トを塗布し、焼成によって電極層を形成する。ステップ
１３０でフォトリソエッチング法により、金（リード）
電極１６および矩形状の抵抗体１４を形成する。ステッ
プ１４０でガラス粉をペ−スト化したオーバーグレーズ
ペーストをスクリーン印刷によって金電極１６および抵
抗体１４の上面に塗布した後、焼成によってオーバーグ
レーズ層１８を形成する。ステップ１５０でサーマルヘ
ッドの発熱抵抗体１４の各抵抗値を測定する。

【００１１】ステップ１６０でサーマルヘッド１０の耐
摩耗層であるオーバーグレーズ層１８の上から赤外光を
走査して照射する。この実施例では赤外光を発するもの
としてＹＡＧレ−ザ−を用いる。ＹＡＧレーザー光は発
熱抵抗体１４の中央部を副走査方向Ｙにそって走査さ
れ、抵抗体はレーザーでカットされる。このときのＹＡ
Ｇレーザーの出力は、図４に示されるように、オーバー
グレーズ１８および金電極１６は飛散させないが、抵抗
体１４は飛散させる出力とする。ここで、ＹＡＧレーザ
電流が少ないときは、発熱抵抗体は飛散せず抵抗値は低
下する傾向がみられる。この部分を利用すれば抵抗値を
小量ながら低下させることも可能となる。また、レ−ザ
−光の走査距離は、この実施例における抵抗体１４の副
走査方向Ｙの長さＬ₁を１５０μmとすると、レ−ザ−光
の走査の長さＬ₂はリ−ド電極１６を含めて２５０μmと
する。このようにレ−ザ−光の照射を金電極１６上から
開始して走査方向Ｙ方向に抵抗体１４上を通過し、さら
に反対側の金電極１６上まで照射することによって、赤
外線に対する反射率に差異がある抵抗体１４と金電極１
６の境界から再現性よくトリミングが行われる。このよ
うにして１ドット毎にトリミングを行っていくことによ
って、トリミングが完了する。図７にこのときの抵抗値
の変化を示す。図において平坦部分は、金電極１６上を
レーザ光が走査した状態を示し、傾斜部分が発熱抵抗体
上を走査して該抵抗体を飛散させている状態を示す。レ
ーザ光量と走査長を制御することによって、任意の値に
抵抗値を制御することができる。ステップ１７０で駆動
ＩＣを実装してＭＯＤサ−マルヘッドが形成される。

【００１２】このようにして形成されたサーマルヘッド
１０の発熱抵抗体１４の抵抗値をステップ１５０での測
定値と比較する。ステップ１５０で測定した抵抗値が図
５に示されている。このグラフが示すように抵抗値のバ
ラツキは±７％程度であって、抵抗値の平均は７１８
（ＯＨＭ）であった。次に本発明によるサ−マルヘッド
１０の抵抗値の測定値を図６に示す。この測定結果から
サ−マルヘッド１０の抵抗値のバラツキは±０．３％以
内と極めて高精度のものとなっていると共に、抵抗値の
平均は８９２（ＯＨＭ）と高い値となっている。

【００１３】さらに、耐摩耗層を積層する前にレ−ザ−
照射したサ−マルヘッドは時間経過と共にその抵抗値が
変化し、さらにオーバグレーズ層を加熱する時にもまた
抵抗値が変化してしまう不都合があったが、本発明のよ
うにＹＡＧレ−ザをオ−バ−グレ−ス層１８上から照射
してトリミングしたサ−マルヘッド１０は時間が経過し
ても抵抗値に変化がみられない。また対向した電極１６
間を抵抗体１４の境界部分から精度よくカッティングし
ているため、印字ドットの再現性も大幅に向上した。

【００１４】なお、実施例では、電極として金、抵抗体
としてイリジウム系ＭＯＤ抵抗体を用いたが、これらの
材料については実施例に限定することなく、電極の反射
率が抵抗体の反射率より高く、レーザーにより飛散しに
くい特性を有するものであれば変更可能である。すなわ
ち、従来の薄膜型であっても本発明を適用することがで
きる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ばサーマルヘッドの電極材料のレーザー光に対する反射
率を抵抗体の反射率より大きい特性を有する材料を用い
ることによって、少なくともサ−マルヘッドの抵抗体列
に垂直の方向ならびにレーザ光の副走査方向についての
位置あわせの精度が高くなくとも、電極と抵抗体の境界
部分から精度よくトリミングを開始することができ、ド
ット再現性に優れた、しかも抵抗値の均一性にも優れた
サーマルヘッドを得ることができると共に、レ−ザ−の
カッテイング位置に自由度があり量産に適す。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ＭＯＤサ−マルヘッドの平面構造を示す説明
図。

【図２】 ＭＯＤサーマルヘッドの断面図。

【図３】 ＭＯＤサーマルヘッドの製造工程のフローチ
ャート。

【図４】 レーザー出力と抵抗値変化との関係を示すグ
ラフ。

【図５】 8dot/mmＭＯＤサーマルヘッドの抵抗値のバ
ラツキ（トリミング前）を示すグラフ。

【図６】 8dot/mmＭＯＤサーマルヘッドの抵抗値のバ
ラツキ（トリミング後）を示すグラフ。

【図７】 レーザ光走行距離と抵抗値変化の関係を示す
グラフ。

【符号の説明】

１０ ＭＯＤサ−マルヘッド １２ セラミック基板 １３ ガラス蓄熱層 １４ ＭＯＤ抵抗体 １６ ＭＯＤリ−ド電極 １８ オーバーグレーズ
層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板上にガラス蓄熱層、発熱抵抗
   体、リード電極および耐摩耗層を形成したサーマルヘッ
   ドにおいて、 前記発熱抵抗体は発熱抵抗体の赤外線に対する反射率
   が、前記リード電極の赤外線に対する反射率よりも小さ
   い特性を有する物質で構成して成るサーマルヘッド。
2. 【請求項２】 絶縁基板上にガラス蓄熱層、発熱抵抗
   体、リード電極および耐摩耗層を形成したサーマルヘッ
   ドの発熱抵抗体を耐摩耗層の上からレーザートリミング
   するサーマルヘッドの製造方法において、 前記レ−ザ−トリミングのレ−ザ−出力は発熱抵抗体を
   飛散させ、リード電極および耐摩耗用オーバーグレーズ
   層を飛散させない範囲の出力とし、この出力範囲のレー
   ザー光を照射することにより前記発熱抵抗体の抵抗値を
   均一化するサーマルヘッドの製造方法。