JPH0592595A - サーマルヘツドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 印画品質が格段に向上されると共に、製造上
の寸法精度が格段に向上されるサーマルヘッドの製造方
法を提供することである。 【構成】 絶縁基板１１上にグレーズ層１２を形成した
後、発熱抵抗体層１３と金属層２２とを成膜する。この
後、切欠き２６を構成し印画素子形成領域２７と溝形成
領域２９とにおいて、単一のフォトマスクで金属層２２
のみをエッチングする。これにより、共通電極１４ｂの
幅に関して、ほとんどばらつきのないサーマルヘッド１
７を製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえばワードプロセ
ッサの印字出力装置などとして広く使用されているサー
マルプリンタに搭載されるサーマルヘッドの製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は典型的な先行技術の断面図であ
る。サーマルヘッド７において、セラミック製電気絶縁
性基板１上にグレーズ層２が形成され、基板１とグレー
ズ層２との上に発熱抵抗体層３が形成され、その上にフ
ォトエッチングの手法によって複数の個別電極４ａと共
通電極４ｂとが間隔をあけて形成され、これらの電極４
ａ，４ｂ間で発熱抵抗体層３が露出して印画素子６が形
成される。電極４ａ，４ｂと、発熱抵抗体層３の印画素
子６との印画時の摩耗を防ぐため、および印画素子６に
おける発熱抵抗体層３の発熱による酸化を防ぐために、
保護膜５が形成される。印画素子６における発熱抵抗体
層３の選択的な発熱によって、その熱が保護膜５を伝わ
り、インクリボンに熱を加え、あるいはまた感熱紙に熱
を伝え、これによって印画が行われる。

【０００３】このようなサーマルヘッド７の製造工程
は、前記基板１上にグレーズ層２が形成され、さらに基
板１上に発熱抵抗体層３と電極４ａ，４ｂを形成する金
属層４とをスパッタリングなどにより成膜する。つぎに
図７に示すように、前記発熱抵抗体層３と金属層４との
２層に及び、相互に平行な複数の切欠き８をエッチング
などの手法で形成する。つぎにこの段階の発熱抵抗体層
３と金属層との積層体に対し、印画素子６の図７に破線
で示す形成領域９に対し、エッチングを施して金属層４
のみを除去する。これにより個別電極４ａと共通電極４
ｂとが区分され、これらに挟まれて複数の印画素子６が
直線状に配列されて構成される。この後、印画素子６と
基板１の端部との距離Ｌ１をたとえば３５０μｍの予め
定める寸法とするように、基板１の端部に対して図６に
示されるような研磨処理が行われ、除去部分１０が研磨
されて除去される。

【０００４】一方、近年、サーマルプリンタの高画質
化、高速化などの要請のため、前記距離Ｌ１を可及的に
小さくするようにしている。これは、たとえばインクリ
ボンを用いて感熱転写を行う場合を想定すると、インク
リボンを保護膜５から剥離するまでの時間は、印画素子
６の中央の位置６ａから基板１の端部１ａまでの距離Ｌ
１に対応している。この距離Ｌ１が長すぎると、インク
リボンの、一旦溶融したインクが、再び凝固し始めるの
で、ボイドの多い、すなわちインクが記録紙に充分に付
着しない部分が多い印画が行われ、印画品位が低下して
しまう。したがってこの距離Ｌ１を可能な限り短くする
必要がある。

【０００５】一方で、印画動作を高速化すると１回の印
画に必要な電流密度を増大する必要があり、前記共通電
極４ｂの図７左右方向の幅を増大する必要がある。この
ため切欠き８の共通電極４ｂ側の端部８ａを図７左方に
ずらし、図７（２）で示されるように各印画素子６が切
欠き８で完全に区分された状態から、図７（１）に示さ
れるように印画素子６が共通電極４ｂ側で連結した構成
とする技術が提案されている。このような従来例の例と
して特開平３−６１５５１が挙げられる。この従来例
は、各印画素子６の図７上下方向の熱の分布を良好にし
て印画濃度を向上しようとするものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一方、このようなサー
マルヘッド７において前述したように印画動作の高速化
を図ろうとすると、各印画素子６に供給される電流密度
が増大し、したがって共通電極４ｂの図７左右方向の幅
を可及的に広くする必要がある。前述したように切欠き
８が形成された段階の発熱抵抗体層３と金属層４との積
層体に対して、金属層４のみをエッチングして印画素子
６を形成しようとする場合、このようなエッチング処理
は絶縁基板１上に印画素子６を形成する領域を残し、残
余の領域を被覆する合成樹脂材料などからなるマスクを
形成して行われる。

【０００７】このマスクに形成領域９に対応する透孔を
形成する場合、形成領域９の位置を定める際の位置合わ
せの誤差により、本来印画素子６を形成すべき領域であ
る図７に破線で示す前記形成領域９に対し、実際の印画
素子６が図７（１）に示すように、共通電極４ｂ側にず
れて形成されたり、あるいは図７（２）に示すように個
別電極４ａ側にずれて形成される場合がある。

【０００８】図７（２）の場合では、形成領域９が図７
（２）の個別電極４ａ側にずれても、切欠き８の端部８
ａが位置合わせの目安となり、大幅な位置ずれは回避さ
れ、またこのようにずれた場合には、共通電極４ｂが幅
広となり、製品としてもサーマルヘッド７に比較的不具
合を生じないことが知られている。

【０００９】一方、形成領域９が共通電極４ｂ側にずれ
ると、共通電極４ｂの図７左右方向の幅が小さくなり、
共通電極４ｂの配線抵抗が大きくなり、また電流密度が
過大となり、大幅な電圧降下および電力損失をもたら
す。その結果、同時に発熱される印画素子６の数が多く
なるほど、印画濃度が低下して、印画された文字などが
かすれるなど印画品質が大幅に低下するという不具合を
生じる。

【００１０】本発明の目的は、上述の技術的課題を解消
し、印画品質を格段に向上できると共に、製造上の寸法
精度を向上することができるサーマルヘッドの製造方法
を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁基板上に
グレーズ層、抵抗体層、切欠きを介在して相互に隔てら
れる複数の個別電極と共通電極とから成る電極層、およ
びこれらを被覆する保護層とを順次形成するサーマルヘ
ッドの製造方法において、主面上にグレーズ層と抵抗体
層とが形成された絶縁基板上に金属層を成膜し、しかる
後、前記金属層をエッチング加工して共通電極部材と相
互に平行な複数の個別電極部材とを形成する工程と、個
別電極部材と共通電極部材とをエッチング加工し、個別
電極部材の領域で抵抗体層を露出させて複数の発熱素子
を形成するとともに、共通電極部材に所定幅の共通電極
を形成する工程とを含むことを特徴とするサーマルヘッ
ドの製造方法である。

【００１２】

【作用】本発明に従うサーマルヘッドは、絶縁基板上に
グレーズ層、抵抗体層、切欠きを介在して相互に隔てら
れる複数の個別電極と共通電極とから成る電極層、およ
びこれらを被覆する保護層とを順次形成して構成され
る。このとき、主面上にグレーズ層と抵抗体層とが形成
された絶縁基板上に金属層を成膜し、相互に平行な複数
の切欠きを形成して、複数の個別電極部材と共通電極部
材とを形成し、個別電極部材と共通電極部材に亘る領域
のうち、個別電極部材の領域を含む形成領域で、抵抗体
層を露出して複数の発熱素子を構成し、同時に共通電極
部材において、前記発熱素子の形成領域の共通電極側の
端部から予め定める距離を隔てて、発熱素子の配列方向
と平行な溝部を形成する。

【００１３】したがって、共通電極の発熱素子の配列方
向と垂直方向の幅は、前記複数の切欠きの共通電極側の
端部あるいは前記形成領域の共通電極側の端部と溝部と
の間隔で規定される。この間隔は、前記溝部などを形成
するに用いられるマスク上で固定されており、したがっ
て前記形成領域が発熱素子の配列方向と交差する双方向
のいずれにずれた場合でも、これに連動して溝部の形成
位置が移動することになり、一定幅の共通電極を得るこ
とができる。

【００１４】これにより共通電極が不所望に幅狭となる
ことにより共通電極を流れる電流に関して大幅な電圧降
下や電力損失が生じる事態が防止され、これに伴う印画
品質の低下を防止することができる。

【００１５】さらに絶縁基板などの共通電極側端部を研
磨加工などする際に、研磨の進行程度の判別は前記溝部
を目安とすることができる。これにより製造上の寸法精
度が格段に向上される。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の一実施例の断面図であり、図
２はその図１に示される実施例の平面図である。シリア
ルプリンタ用サーマルヘッド１７において、アルミナ系
セラミックなどの電気絶縁性材料から成る基板１１上に
は、グレーズ層１２が形成される。このグレーズ層１２
はたとえばＳｉＯ₂ を主成分とするガラスから成る。グ
レーズ層１２上および基板１１上には発熱抵抗体層１３
が形成される。さらにその上に全面にわたって金属、た
とえばアルミニウムまたは銅などの材料から成る金属層
１４が形成され、フォトエッチングの手法を用いて個別
電極１４ａ、共通電極１４ｂが形成される。複数本の個
別電極１４ａと、それらに共通の共通電極１４ｂとの間
では、発熱抵抗体層１３が露出して印画素子１６が形成
される。

【００１７】これらの共通電極１４ａ，１４ｂ、印画素
子１６およびその他の表面には、保護膜１５が形成され
る。この保護膜１５は、たとえばＳｉ₃Ｎ₄またはＴａ₂
Ｏ₅などから成る。保護膜１５は、個別電極１４ａおよ
び共通電極１４ｂの印画時の摩耗を防ぐとともに、印画
素子１６における発熱抵抗体層１３の発熱による酸化を
防ぐ働きをする。

【００１８】また共通電極１４ｂは、副走査方向の幅Ｗ
１（たとえば５０μｍ）に形成され、この共通電極１４
ｂと基板１１の端部側に発熱抵抗体層１３が露出する幅
Ｗ２（たとえば２０μｍ）の溝２０が形成され、共通電
極１４ｂとこの溝２０を隔てて、共通電極１４ｂと同一
材料、同一製造工程で製造される幅Ｗ３（たとえば３５
μｍ）のダミーライン２１が形成される。

【００１９】図３は本実施例のサーマルヘッド１７の製
造工程を説明する工程図であり、図４および図５はこの
製造工程を説明する図である。工程ａ１では、図４
（１）に示されるように、基板１１上にガラスなどから
成るグレーズ層１２を形成する。工程ａ２では、この基
板１１上に前記発熱抵抗体層１３とたとえばアルミニウ
ムなどから成る金属層２２とをそれぞれスパッタリング
などの技術で成膜する。

【００２０】工程ａ３では、発熱抵抗体層１３と金属層
２２とを共に同一工程でエッチングし、基板１１の周縁
部２３を形成して、後述するような当該金属層２２から
形成されるダミーラインが形成されるダミーライン形成
領域２４を含みうる幅で、共通電極部材２５を形成す
る。また前記複数の個別電極１４ａを形成するために相
互に間隔Ｗ４をあけて、幅Ｗ５の複数の切欠き２６を相
互に平行に形成する。この切欠き２６の共通電極部材２
５側端部２６ａは、前記印画素子１６が形成される印画
素子形成領域２７内に位置するように形成される。これ
により、個別電極部材２８が複数形成される。

【００２１】工程ａ４では、図４（４）に示す製造段階
の基板１１に対して、図４（４）に２点鎖線で示す印画
素子形成領域２７と、溝形成領域２９の範囲内の金属層
２２のみをエッチングする。これにより図５（１）およ
び図２に示されるように、個別電極２８および共通電極
部材２５に亘る範囲に各個別電極１４ａ毎に発熱抵抗体
層２３が露出して印画素子１６が形成される。また印画
素子１６から図２に示す距離Ｗ１を隔てて、幅Ｗ２の溝
２０が形成され、溝２０の共通電極１４ｂと反対側には
金属層２２が帯状に残在するダミーライン２１が形成さ
れる。すなわち印画素子１６と溝２０とは、このような
エッチングを行う際に用いられるフォトレジストなどを
用いるフォトプロセスにおいて、フォトレジストを感光
させる同一のマスクで形成される。

【００２２】工程ａ５では、このような製造段階の基板
１１上に図５（２）で示すように、保護膜１５を形成す
る。また工程ａ６では、サーマルヘッド１７の印画品質
の向上および高速化を図る目的で、発熱素子１６の中心
位置と絶縁基板１１の端部との距離Ｌ２を可及的に小さ
な所望な値とするために、基板１１の前記端部側を図５
（２）に示すように本来の基板１１の端部１１ａから端
面３０となるまで研磨加工を行う。

【００２３】このとき研磨加工は、基板１１の表面側の
研磨位置が共通電極１４ｂに掛かると、共通電極１４ｂ
が不所望に幅狭となり少面積化が発生し、従来技術の項
で述べたような不具合が発生する。したがって本実施例
では、前記研磨加工を行うに際して、ダミーライン２１
を目安とする。すなわち共通電極１４ｂ、ダミーライン
２１は共にたとえばアルミニウムなどの金属から成って
おり、白く光って目視される。一方、溝２０では金属層
２２が剥離されており、発熱抵抗体層１３で黒く目視さ
れる。

【００２４】したがって研磨作業を、ダミーライン２１
の途中であるか、あるいは、溝２０がダミーライン２１
と共通電極１４ｂとに挟まれて明瞭に目視できる程度で
終了させる。研磨が過剰になると、溝２０が消滅し共通
電極１４ｂに研磨部材が進入したことになり、共通電極
１４ｂが狭隘化し従来技術の項で説明したような不具合
を生じるが、本実施例ではこのような不具合の発生を防
止する。

【００２５】以上のように、本実施例では基板１１上に
発熱抵抗体層１３と金属層２２とを成膜し、切欠き２６
を形成した段階の構成体に対して、印画素子形成領域２
７および溝形成領域２９を同一のフォトマスクを用いて
エッチングするようにした。これにより当該フォトマス
クの位置決めがずれ、印画素子形成領域２７が図４
（４）の右方側へずれても、溝２０は同様に図４右方側
へずれ、印画素子形成領域２７と溝形成領域２９とで挟
まれる共通電極１４ｂの図２左右方向の幅Ｗ１は一定で
ある。これにより、従来技術の項で述べたように、共通
電極の幅が不所望に小さくなり、印画品質が低下する事
態を防止することができる。

【００２６】またサーマルヘッド１７を製造する際の研
磨工程において、ダミーライン２１および溝２０が研磨
の進行の程度の目安となり、研磨作業を高精度で行うこ
とができる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明に従うサーマルヘッ
ドは、絶縁基板上にグレーズ層、抵抗体層、切欠きを介
在して相互に隔てられる複数の個別電極と共通電極とか
ら成る電極層、およびこれらを被覆する保護層とを順次
形成して構成される。このとき、主面上にグレーズ層と
抵抗体層とが形成された絶縁基板上に金属層を成膜し、
相互に平行な複数の切欠きを形成して、複数の個別電極
部材と共通電極部材とを形成し、個別電極部材と共通電
極部材に亘る領域のうち個別電極部材の領域を含む形成
領域で、抵抗体層を露出して複数の発熱素子を構成し、
同時に共通電極部材において、前記発熱素子の形成領域
の共通電極側の端部から予め定める距離を隔てて、発熱
素子の配列方向と平行な溝部を形成する。

【００２８】したがって、共通電極の発熱素子の配列方
向と垂直方向の幅は、前記複数の切欠きの共通電極側の
端部あるいは前記形成領域の共通電極側の端部と溝部と
の間隔で決定される。この間隔は、前記溝部などを形成
するに用いられるマスク上で固定されており、したがっ
て前記形成領域が発熱素子の配列方向と交差する双方向
のいずれにずれた場合でも、これに連動して溝部の形成
位置が移動することになり、一定幅の共通電極を得るこ
とができる。これにより共通電極が不所望に幅狭となる
ことにより共通電極を流れる電流に関して大幅な電圧降
下や電力損失が生じる事態が防止され、これに伴う印画
品質の低下を防止することができる。

【００２９】さらに絶縁基板などの共通電極側端部を研
磨加工などする際に、研磨の進行程度の判別は前記溝部
を目安とすることができる。これにより製造上の寸法精
度が格段に向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のサーマルヘッド１７の断面
図である。

【図２】サーマルヘッド１７の平面図である。

【図３】本発明の一実施例のサーマルヘッド１７の製造
工程を示す工程図である。

【図４】この製造工程を説明する図である。

【図５】この製造工程を説明する図である。

【図６】従来例のサーマルヘッド７の断面図である。

【図７】従来例の問題点を説明する平面図である。

【符号の説明】

１１ 基板 １１ａ 端部 １３ 発熱抵抗体層 １４ａ 個別電極 １４ｂ 共通電極 １６ 印画素子 １７ サーマルヘッド ２０ 溝 ２１ ダミーライン ２２ 金属層 ２６ 切欠き ２７ 印画素子形成領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板上にグレーズ層、抵抗体層、切
   欠きを介在して相互に隔てられる複数の個別電極と共通
   電極とから成る電極層、およびこれらを被覆する保護層
   とを順次形成するサーマルヘッドの製造方法において、 主面上にグレーズ層と抵抗体層とが形成された絶縁基板
   上に金属層を成膜し、しかる後、前記金属層をエッチン
   グ加工して共通電極部材と相互に平行な複数の個別電極
   部材とを形成する工程と、 個別電極部材と共通電極部材とをエッチング加工し、個
   別電極部材の領域で抵抗体層を露出させて複数の発熱素
   子を形成するとともに、共通電極部材に所定幅の共通電
   極を形成する工程とを含むことを特徴とするサーマルヘ
   ッドの製造方法。