JPH0584944A - サーマルヘツドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶縁基板表面に金属有機物材料膜から成る発
熱抵抗体または電極等を形成する際、不必要な金属有機
物材料膜が絶縁基板表面に残留しないようにすること。 【構成】 主走査方向Ｘに沿って列設された複数の発熱
抵抗体３と、前記主走査方向Ｘに延設されるとともに前
記各発熱抵抗体３に接続された共通電極４と、先端部が
前記発熱抵抗体３に接続されるとともに主走査方向Ｘに
沿って列設された複数の個別電極５とが絶縁基板２表面
に形成されたサ−マルヘッドにおいて、前記絶縁基板２
は、絶縁基板本体２aと、この絶縁基板本体２a表面に形
成された部分アンダ−グレ−ズ２bと、前記部分アンダ
−グレ−ズ２bおよび前記絶縁基板本体２a表面を被覆す
る非結晶ガラス層２cとから構成されたサーマルヘッ
ド。

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
ーソナルコンピュータ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お
よびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】前記サーマルヘッドは、印刷時の騒音が
小さく、また、現像・定着工程が不要なために取り扱い
が容易である等の利点を有しており、従来より広く使用
されている。前記サーマルヘッドとしては、その製造プ
ロセスにおいて、絶縁基板表面にスクリーン印刷のよう
な厚膜技術により主走査方向に沿う厚膜ペーストを帯状
に塗布、乾燥、焼成して帯状の発熱抵抗体を形成した厚
膜型サーマルヘッドと、蒸着、スパッタリング等の薄膜
技術により絶縁基板の全表面に形成した抵抗層に、ホト
リソエッチング技術を用いて主走査方向に沿って複数の
個別の発熱抵抗体を形成した薄膜型サーマルヘッドとが
知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記帯状発熱抵抗体を
用いる厚膜型サーマルヘッドは、設備が安価で生産性も
高く、低コストであるが、電極および発熱抵抗体の膜厚
が厚いため発熱素子の熱容量が大きく熱応答性に劣ると
ともに、発熱抵抗体がμｍオーダの粉体の焼結体である
ため抵抗値のバラツキが大きいという問題点がある。ま
た、電極密度を発熱素子の密度（すなわち、印字ドット
の密度）の２倍の密度で形成する必要があるので、発熱
素子の高密度化が困難であるという問題点もある。

【０００４】また、前記薄膜型サーマルヘッドは、組成
の均一な電極、発熱抵抗体および耐摩耗層を形成するこ
とができるとともに電極および発熱抵抗体の配列密度は
発熱素子の密度と同一でよいので、均一な高密度の印字
ドットを得られる反面、製造設備が大型となってコスト
高になるという問題点がある。

【０００５】そこで、本出願人は先に、薄膜型サーマル
ヘッドの長所を備えたサーマルヘッドを製造設備の安価
な厚膜技術を用いて製造することができる方法すなわち
ＭＯＤ（Metallo Organic Deposition) 法を提案してい
る。図１３〜１４Ｂは、前記ＭＯＤ法により形成された
発熱抵抗体を備えたサーマルヘッドの第１従来例を示し
ている。図１３に示すように、この第１従来例のサーマ
ルヘッドＨｏは支持板０１を備えており、この支持板０
１の表面には絶縁基板０２が接着剤によって張付けられ
ている。この絶縁基板０２は、セラミック製の絶縁基板
本体０２a と、その表面に形成された主走査方向Ｘに沿
う帯状の部分アンダーグレーズ０２bとから構成されて
いる。この部分アンダーグレーズ０２bは、サーマルヘ
ッドと記録紙との紙当りを良好にするために設けられて
いる。前記部分アンダーグレーズ０２b表面には、多数
の発熱抵抗体０３が主走査方向Ｘに沿って島状に設けら
れている。また、前記絶縁基板０２の表面には、図１４
Ａに示すように、帯状の共通電極本体部０４aとこの共
通電極本体部０４aから櫛歯状に副走査方向Ｙに突出す
る多数の共通電極接続部０４bとから成る共通電極０４
と、前記多数の共通電極接続部０４bに所定の距離を置
いて対向する多数の個別電極０５とが形成されている。
前記各共通電極接続部０４bおよび個別電極０５は前記
絶縁基板０２の表面に配設された前記発熱抵抗体０３に
よって接続されている。そして、前記発熱抵抗体０３お
よび両電極０４，０５が形成された絶縁基板０２の表面
はグレ−ズ製の耐摩耗層Ｇｏによって被覆されている
（図１３には耐摩耗層Ｇｏの図示を省略してある。）。

【０００６】前記ＭＯＤ法を用いて、絶縁基板０２の部
分アンダーグレーズ０２b表面に前記発熱抵抗体０３を
形成する場合、部分アンダーグレーズ０２b表面のみに
発熱抵抗体形成用の抵抗膜を印刷しようとすると、部分
アンダーグレーズ０２bの幅が１mm前後と狭いため均一
な膜厚が得られにくい。そこで、絶縁基板０２全面に抵
抗膜を形成してからこれをフッ硝酸等のエッチング液に
よりエッチングする方法が採用されている。

【０００７】ところで、グレ−ズ上に形成された抵抗膜
をエッチングする場合、先ず抵抗膜のガラス成分が侵さ
れ、続いて下層の非結晶ガラスがエッチングされる。そ
のため、上層の抵抗膜のガラス成分以外のものも剥れ、
抵抗膜が残留することなくエッチングされることにな
る。ところが、前記第１従来例では、部分アンダーグレ
ーズ０２b以外の絶縁基板０２表面はガラス成分を有し
てないので前述のようなエッチングがされにくい。この
ため、部分アンダーグレーズ０２b以外の絶縁基板０２
表面に不要な抵抗膜が残留することがあった。そしてこ
の不要な残留抵抗膜は絶縁基板０２表面に凹凸を形成
し、均一な電極膜形成の障害となったりする場合があっ
た。

【０００８】次に、図１５Ａ，１５Ｂによりサーマルヘ
ッドの第２従来例を説明する。尚、この第２従来例のサ
ーマルヘッドは前記第１従来例と基本的には同じ構成で
あるのでその詳細な説明は省略する。そして前記第１従
来例と対応する構成要素には符号の右肩に’（ダッシ
ュ）を付してある。この第２従来例では、両電極０
４’，０５’を前記ＭＯＤ法により、発熱抵抗体０３’
をリフトオフ法により形成してある。すなわち、絶縁基
板０２’全面に両電極形成用金属有機物材料を塗布焼成
して電極膜を形成（ＭＯＤ法）してからこれをホトリソ
エッチングして、先ず絶縁基板０２’表面に両電極０
４’，０５’を形成する。次に、前記両電極０４’，０
５’が形成された絶縁基板０２’全面にレジスト層を形
成し、そのレジスト層に発熱抵抗体形成用の開口部を部
分アンダーグレーズ０２b’に沿って多数形成し、この
開口部内に未焼結抵抗体を充填後焼成して島状の発熱抵
抗体０３’を形成する（リフトオフ法）。

【０００９】前記方法によれば、部分アンダーグレーズ
０２b’表面部分のみに発熱抵抗体を形成するので、部
分アンダーグレーズ０２b’以外の絶縁基板０２’表面
に不要な抵抗膜が残留するといった前記第１従来例が有
する問題点は解消される。しかし、両電極０４’，０
５’の形成時に次のような問題点が生じる。すなわち、
絶縁基板０２’全面に形成された電極膜の厚さは、部分
アンダーグレーズ０２b’と絶縁基板本体０２a’表面と
の段差部Ｓｏにおいて厚くなるので、電極膜をホトリソ
エッチングによりパタ−ニングする際にこの段差部Ｓｏ
付近に不要な電極膜が残留し易い。

【００１０】本発明は前述の事情に鑑み、絶縁基板表面
に発熱抵抗体または電極等を形成する際、不必要な発熱
抵抗体や電極が絶縁基板表面に残留しないようにするこ
とを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本出願の第一発明のサーマルヘッドは、主走査方向
に沿って列設された複数の発熱抵抗体と、前記主走査方
向に延設されるとともに前記各発熱抵抗体に接続された
共通電極と、先端部が前記発熱抵抗体に接続されるとと
もに主走査方向に沿って列設された複数の個別電極とが
絶縁基板表面に形成されたサ−マルヘッドにおいて、前
記絶縁基板は、絶縁基板本体と、この絶縁基板本体表面
に形成された部分アンダ−グレ−ズと、前記部分アンダ
−グレ−ズおよび前記絶縁基板本体表面を被覆する非結
晶ガラス層とから構成されたことを特徴とする。

【００１２】また、本出願の第二発明のサーマルヘッド
の製造方法は、 主走査方向Ｘに沿って列設された複数
の発熱抵抗体３と、前記主走査方向Ｘに延設されるとと
もに前記各発熱抵抗体３に接続された共通電極４と、先
端部が前記発熱抵抗体３に接続されるとともに主走査方
向Ｘに沿って列設された複数の個別電極５とが絶縁基板
２表面に形成されたサ−マルヘッドの製造方法におい
て、絶縁基板本体２a表面に部分アンダ−グレ−ズ２bを
形成してから、この部分アンダ−グレ−ズ２bおよび前
記絶縁基板本体２a表面を被覆する非結晶ガラス層２cを
形成して絶縁基板２を製造し、その後前記非結晶ガラス
層２c表面に電極膜４０を形成してから、前記電極膜４
０をホトリソエッチングして共通電極４および個別電極
５を形成する工程を含むことを特徴とする。

【００１３】

【作用】前述の構成を備えた本出願の第一発明のサーマ
ルヘッドは、絶縁基板を、絶縁基板本体と、この絶縁基
板本体表面に形成された部分アンダ−グレ−ズと、前記
部分アンダ−グレ−ズおよび前記絶縁基板本体表面を被
覆する非結晶ガラス層とから構成している。従って、前
記部分アンダーグレーズによりサーマルヘッドと記録紙
との紙当りが良好になる。また、絶縁基板表面に発熱抵
抗体、電極等を形成する際に、発熱抵抗体形成材料また
は電極形成材料は非結晶ガラス層の表面に形成されるの
で、それらをエッチングする際、前記非結晶ガラス層表
面もエッチングされる。したがって、ホトリソエッチン
グ後に不必要な発熱抵抗体形成材料または電極形成材料
が絶縁基板表面に残留するようなことはない。また、部
分アンダ−グレ−ズと絶縁基板本体表面との段差部を非
結晶ガラス層が覆っており、従って非結晶ガラス層の前
記段差部と対応する表面はなだらかとなる。そのため絶
縁基板表面に形成される電極膜の膜厚は部分的に厚くな
るようなことはなく、均一となる。従って、電極膜に分
厚い部分が存在する場合にその部分がエッチング時に残
留するというようなことが無くなる。また本出願の第二
発明のサーマルヘッドの製造方法は、絶縁基板表面に不
必要な金属有機物材料膜が残留しないサーマルヘッドを
製造することができる。

【００１４】

【実施例】以下、図面により本発明のサーマルヘッドお
よびその製造方法の実施例について説明する。先ず、図
１〜図１１（Ｂ）により、本発明の第１実施例について
説明する。図１に示すように、プラテンロールＲの外周
に沿って搬送される感熱記録紙Ｐに熱記録を行うための
サーマルヘッドＨは、支持板１を備えている。この支持
板１の表面には、図１中、右側部分に絶縁基板２が接着
剤によって張付けられている。この絶縁基板２は、アル
ミナ等のセラミック製絶縁基板本体２aと、その表面に
形成された幅約１mm、厚さ約５０〜６０μｍの主走査方
向に沿う帯状の部分アンダーグレーズ２bと、前記部分
アンダーグレーズ２bおよび絶縁基板本体２a表面を被覆
する非結晶ガラス層２cとから構成されている。そし
て、図３に示すように前記部分アンダーグレーズ２b表
面には、複数の発熱抵抗体３が主走査方向Ｘに沿って島
状に設けられている。

【００１５】また、前記絶縁基板２の表面には、帯状の
共通電極本体部４aとこの共通電極本体部４aから櫛歯状
に副走査方向Ｙに突出する多数の共通電極接続部４bと
から成る共通電極４と、前記多数の共通電極接続部４b
に所定の距離を置いて対向する多数の個別電極５とが形
成されている。前記各共通電極接続部４bおよび個別電
極５は前記絶縁基板２の表面に配設された前記発熱抵抗
体３によって接続されている。また、前記個別電極５の
基端部（図１中、左端部）は後述の駆動用ＩＣと接続す
るためのＩＣ接続端子５aとして形成されている。

【００１６】前記支持板１の表面には、図１中、左側部
分にプリント配線板６が接着剤によって張付けられてお
り、このプリント配線板６表面には外部接続用配線７が
形成されている。この外部接続用配線７はその入力端側
（図１中、左側）において前記プリント配線板６を貫通
するリード線８を介して、駆動信号入力端子としてのソ
ケット９に接続されている。プリント配線板６の前記絶
縁基板２に近い部分には駆動用ＩＣが配設されており、
この駆動用ＩＣはボンディングワイヤ１０および１１に
よって前記個別電極５のＩＣ接続端子５aおよび外部接
続用配線７と接続されている。前記ＩＣおよびボンディ
ングワイヤ１０，１１は、保護樹脂１２によって被覆さ
れており、前記発熱抵抗体３、共通電極４、および個別
電極５等は耐摩耗層Ｇ（図３，４（Ａ），（Ｂ）参照）
によって被覆されている（なお、図１，２には耐摩耗層
Ｇは省略している。）。さらに、前記保護樹脂１２はア
ルミ製のカバー１３によって保護されている。そして、
前記サーマルヘッドＨは、前記符号１〜１３および符号
Ｇで示された構成要素並びに前記駆動用ＩＣから構成さ
れている。

【００１７】次に、図５（Ａ）ないし図１１（Ｂ）によ
り、前記図４（Ａ），（Ｂ）に示される構成を備えたサ
ーマルヘッドＨの製造方法を説明する。図５（Ａ），
（Ｂ）において、セラミック製の絶縁基板本体２aの上
面は主走査方向Ｘに沿って巾１mm、厚さ約５０〜６０μ
mの帯状の部分アンダーグレーズ２bを形成する。前記絶
縁基板本体２aの表面全体に非結晶ガラスへ゜−ストを印
刷・焼成して図６（Ａ），（Ｂ）に示すような厚さ２〜
１０μｍの非結晶ガラス層２cを形成する。そして前記
符号２a，２b，２cで示される構成要素から絶縁基板２
が形成される。

【００１８】次に、前記非結晶ガラス層２cの表面（す
なわち、絶縁基板２表面）に発熱抵抗体形成用の金属有
機物材料をスクリ−ン印刷した後これを焼成して、図７
（Ａ），（Ｂ）に示すような厚さ０．２〜１．０μｍの
帯状の抵抗体形成用抵抗膜３０を形成する。

【００１９】次に、前記抵抗膜３０を形成した絶縁基板
２の表面に電極形成用の金属有機物材料をスクリ−ン印
刷によりベタ印刷して焼成し、図８（Ａ），（Ｂ）に示
すような電極形成用電極膜４０を形成する。

【００２０】次に、前記電極膜４０上にレジスト層を形
成してから、露光、現像を行って電極形成用のレジスト
パターンを得、続いてこのレジストパターンをマスクと
してヨウ素−ヨウ化カリウム溶液（エッチング液）によ
りエッチングを行い（ホトリソエッチング工程）図９
（Ａ），（Ｂ）に示すような電極パターン４０aを形成
する。

【００２１】次に、前記電極パターン４０aをマスクと
してフッ硝酸溶液（エッチング液）により前記抵抗体膜
３０をエッチングすると、電極パターン４０aの下に図
１０（Ａ），（Ｂ）に示すような島状の発熱抵抗体３が
形成される。

【００２２】次に、前記電極パターン４０aをホトリソ
エッチングすると図１１（Ａ），（Ｂ）に示すような共
通電極４および個別電極５が形成される。尚、前記抵抗
体膜３０および電極膜４０の形成方法がＭＯＤ法であ
る。そして最終的に 前記発熱抵抗体３および両電極
４，５が形成された絶縁基板２の表面を耐摩耗層Ｇで被
覆して前記図４（Ａ），（Ｂ）に示すサ−マルヘッドＨ
を得る。

【００２３】前述の第１実施例によれば、絶縁基板２表
面に形成された金属有機物材料膜から成る抵抗膜３０お
よび電極膜４０は非結晶ガラス層２cの表面に形成され
ているので、前記抵抗膜３０および電極膜４０をエッチ
ングする際に、前記非結晶ガラス層２cの表面もエッチ
ングされる。したがって、ホトリソエッチング後に不必
要な金属有機物材料膜が絶縁基板２表面に残留するよう
なことはない。また、部分アンダ−グレ−ズ２bが形成
された絶縁基板本体２a表面を覆う非結晶ガラス層２cの
表面はなだらかで段差がないので、その表面に形成され
る電極膜４０の膜厚は部分的に厚くなるようなことがな
く均一となる。従って、電極膜に分厚い部分が存在する
場合にその部分がエッチング時に残留するというような
ことが無くなる。

【００２４】次に、図１２（Ａ），（Ｂ）により、本発
明のサ−マルヘッドの第２実施例について説明する。
尚、以下の説明において前記第１実施例と同一の構成要
素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
この第２実施例は、発熱抵抗体３’をＭＯＤ法ではな
く、リフトオフ法により形成した点が前記第１実施例と
異っている。すなわち、絶縁基板２の非結晶ガラス層２
c表面にＭＯＤ法により共通電極４および個別電極５を
形成してから、前記両電極４，５が形成された前記非結
晶ガラス層２c全面にレジスト層を形成する。その後、
そのレジスト層に発熱抵抗体形成用の開口部を部分アン
ダーグレーズ２bに沿って多数形成する。次に、その開
口部内に未焼結抵抗体を充填後焼成して島状の発熱抵抗
体３’を形成する。そしてこの第２実施例も両電極４，
５および発熱抵抗体３’を非結晶ガラス層２c表面に形
成するので、前記第１実施例と同じ作用、効果を奏す
る。

【００２５】以上、本発明によるサーマルヘッドおよび
その製造方法の実施例を詳述したが、本発明は、前記実
施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載
された本発明を逸脱することなく、種々の小設計変更を
行うことが可能である。

【００２６】たとえば、絶縁基板の非結晶ガラス層表面
に先ずホトリソエッチングにより多数の発熱抵抗体を形
成しておき、その後でホトリソエッチングにより両電極
を形成することが可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本出願の第一発明のサー
マルヘッドは、絶縁基板が、絶縁基板本体と、この絶縁
基板本体表面に形成された部分アンダ−グレ−ズと、前
記部分アンダ−グレ−ズおよび前記絶縁基板本体表面を
被覆する非結晶ガラス層とから構成されている。したが
って、前記部分アンダ−グレ−ズによりサーマルヘッド
と印字用紙との紙当たりが良好である。また、絶縁基板
表面に金属有機物材料膜から成る抵抗膜または電極膜等
を形成する際に、それらの抵抗膜または電極膜等は非結
晶ガラス層の表面に形成されることになるので、ホトリ
ソエッチング後に不必要な金属有機物材料膜が絶縁基板
表面に残留するようなことが無くなる。また、部分アン
ダ−グレ−ズと絶縁基板本体表面との段差部を非結晶ガ
ラス層が覆っているので、非結晶ガラス層の前記段差部
と対応する表面はなだらかとなる。そのため絶縁基板表
面に形成される電極膜の膜厚は部分的に厚くなるような
ことはなく、均一となる。従って、電極膜に分厚い部分
が存在する場合にその部分がエッチング時に残留すると
いうようなことが無くなる。

【００２８】また本出願の第二発明のサーマルヘッドの
製造方法は、絶縁基板表面に不必要な金属有機物材料膜
が残留しないサーマルヘッドを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサーマルヘッドの第１実施例の全体説
明図である。

【図２】同第１実施例の要部の斜視図である。

【図３】前記図２の矢視III部分の拡大図である。

【図４】同第１実施例の要部の説明図である。

【図５】同第１実施例の要部の製造方法の説明図であ
る。

【図６】同第１実施例の要部の製造方法の説明図で、前
記図５の次の工程の説明図である。

【図７】同第１実施例の要部の製造方法の説明図で、前
記図６の次の工程の説明図である。

【図８】同第１実施例の要部の製造方法の説明図で、前
記図７の次の工程の説明図である。

【図９】同第１実施例の要部の製造方法の説明図で、前
記図８の次の工程の説明図である。

【図１０】同第１実施例の要部の製造方法の説明図で、
前記図９の次の工程の説明図である。

【図１１】同第１実施例の要部の製造方法の説明図で、
前記図１０の次の工程の説明図である。

【図１２】本発明の第２実施例の要部の説明図である。

【図１３】サーマルヘッドの第１従来例の斜視図であ
る。

【図１４】前記図１３の矢視ＸIVＡ部分の説明図であ
る。

【図１５】サーマルヘッドの第２従来例の説明図であ
る。

【符号の説明】

２ 絶縁基板 ２a 絶縁基板本体 ２b 部分アンダーグレーズ ２c 非結晶ガラス層 ３ 発熱抵抗体 ３’ 発熱抵抗体 ４ 共通電極 ５ 個別電極 ４０ 電極膜 ４０a 電極パターン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主走査方向（Ｘ）に沿って列設された複数
   の発熱抵抗体（３）と、前記主走査方向（Ｘ）に延設さ
   れるとともに前記各発熱抵抗体（３）に接続された共通
   電極（４）と、先端部が前記発熱抵抗体（３）に接続さ
   れるとともに主走査方向（Ｘ）に沿って列設された複数
   の個別電極（５）とが絶縁基板（２）表面に形成された
   サ−マルヘッドにおいて、 前記絶縁基板（２）は、絶縁基板本体（２a）と、この
   絶縁基板本体（２a）表面に形成された部分アンダ−グ
   レ−ズ（２b）と、前記部分アンダ−グレ−ズ（２b）お
   よび前記絶縁基板本体（２a）表面を被覆する非結晶ガ
   ラス層（２c）とから構成されたことを特徴とするサー
   マルヘッド。
2. 【請求項２】主走査方向（Ｘ）に沿って列設された複数
   の発熱抵抗体（３）と、前記主走査方向（Ｘ）に延設さ
   れるとともに前記各発熱抵抗体（３）に接続された共通
   電極（４）と、先端部が前記発熱抵抗体（３）に接続さ
   れるとともに主走査方向（Ｘ）に沿って列設された複数
   の個別電極（５）とが絶縁基板（２）表面に形成された
   サ−マルヘッドの製造方法において、 絶縁基板本体（２a）表面に部分アンダ−グレ−ズ（２
   b）を形成してから、この部分アンダ−グレ−ズ（２b）
   および前記絶縁基板本体（２a）表面を被覆する非結晶
   ガラス層（２c）を形成して前記絶縁基板（２）を製造
   し、その後前記非結晶ガラス層（２c）表面に電極膜
   （４０）を形成してから、前記電極膜（４０）をホトリ
   ソエッチングして共通電極（４）および個別電極（５）
   を形成する工程を含むことを特徴とするサーマルヘッド
   の製造方法。