JPH0632930B2

JPH0632930B2 - サ−マルヘツドの製造方法

Info

Publication number: JPH0632930B2
Application number: JP60153309A
Authority: JP
Inventors: 雄志塚田; 茂昭田中; 信行大津
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 1985-07-11
Filing date: 1985-07-11
Publication date: 1994-05-02
Anticipated expiration: 2009-05-02
Also published as: JPS6213366A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、各種ＯＡ機器等において印刷出力装置として
多用されているサーマルプリンタ用のサーマルヘッドの
製造方法、特に厚膜型のサーマルヘッドの製造方法に関
する。

〔発明の背景〕

厚膜技術で形成されるサーマルヘッドは、製造容易で安
価であるが、抵抗ペーストを印刷・焼成することによっ
て形成される発熱抵抗体には、スクリーン印刷の印刷精
度限界から、その外形線に沿って微細なうねり（凹凸）
が生じることは否めない。

第３図は斯る従来の厚膜型サーマルヘッドを示す要部拡
大平面図である。図において、１はセラミック等からな
る基板で、その表面の少くとも後記発熱抵抗体形成予定
領域には、蓄熱層として機能するガラス層が形成されて
いる。２…、３…は、交互に等間隔で形成された共通電
極および個別リード電極で、上記各共通電極２…は広幅
の接続パターン電極２Ａに接続されている。この各電極
２、２Ａ、３は、例えば厚膜Auペーストを印刷・焼成
後、ホトリソグラフ技術によってエッチングして所望形
状に作製され、その厚みは数μｍに設定される。４は、
上記共通電極２…、個別リード電極３…と直交してこれ
を横切るように形成された発熱抵抗体で、例えばＲｕＯ
_２系の抵抗ペーストを印刷することによって形成され、
その厚みは５〜３０μｍ程度とされている。

そして、上記発熱抵抗体４は、隣接する共通電極２、２
で区切られた領域を１ドット相当分の発熱領域Ｓとされ
（第３図では、１ドット相当分の発熱領域Ｓの１つだけ
に、ハッチングを施こしてある）、前記各共通電極２…
と個別リード電極３…との間を選択的に通電することに
よって、所望する発熱領域が発熱して、公知の熱印刷が
行なわれるようになっている。

しかしながら上記構成においては、スクリーン印刷でそ
の外形が決定される発熱抵抗体４をそのまま用いている
ため、細帯状の発熱抵抗体４の長辺両側に、第３図示の
ように微細なうねりが生じ、このため前記した各発熱領
域Ｓが所期の設定した外形を維持できなかった。従っ
て、熱印刷された各ドット（印刷出力）は、不揃いとな
り且つ各ドットの辺端に乱れを生じ易く、印刷品質の向
上にある一定限界を与えるものであった。上記したうね
りの生因は、スクリーン印刷用のメッシュのパターン端
辺からの抵抗ペーストのにじみ、抵抗ペーストの粘度、
或いは発熱抵抗体４下部の前記両電極２、３の厚みの存
在等によるもので、製造上このうねりは避け難いもので
あった。

そこで、発熱抵抗体４のうねり部分をレーザートリミン
グで除去して、発熱抵抗体４の長辺両側を直線状に整形
することも考えられるが、レーザートリミングで相当厚
の発熱低抗体を相当長さで除去するのは、実質上量産に
適用困難で大幅なコストアップにつながるものである
し、発熱抵抗体４は現状では化学エッチング不能なもの
である。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に鑑み成されたもので、その目的とす
るところは、前記従来欠点を解消し、発熱抵抗体の外形
が実質上直線となって印刷品質の向上に大きく寄与し、
且つその製造が容易なサーマルヘッドの製造方法を提供
するにある。

〔発明の概要〕

本発明の上記目的は、ガラス層を被着した基板上に、感
光性樹脂薄膜を被着する工程と、前記感光性樹脂薄膜を
露光・エッチングすることによって、細帯状の発熱抵抗
体の設定形状に見合った細溝窓を形成する工程と、前記
細溝窓およびこれと連らなって細溝窓の長辺両外側に抵
抗ペーストを印刷し乾燥する工程と、前記感光性樹脂薄
膜を燃焼すると共に、前記抵抗ペーストを焼成する工程
と、焼成された発熱抵抗体における、前記細溝窓外の発
熱抵抗体部分を除去する工程とを、備えたサーマルヘッ
ドの製造方法によって概略達成される。

また、本発明の好ましい一実施態様によれば、前記感光
生樹脂薄膜の膜厚は０．５μｍ〜２μｍとされ、前記発
熱抵抗体の膜圧は５〜２０μｍとされる。

また、本発明の好ましい一実施態様によれば、前記除去
される発熱抵抗体部分の幅は、０．０５mm以上とされ
る。

また、本発明の好ましい一実施態様によれば、前記除去
される発熱抵抗体部分は、粘着テープに接着して剥離す
る如く除去される。

また、本発明の好ましい一実施態様によれば、前記基板
上のガラス層は、少くとも発熱抵抗体と接触する部分に
おいて結晶化ガラス層とされる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を第１図および第２図に示した実施例によ
って説明する。第１図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は製造工
程を説明するための要部拡大断面図、第２図は前記第３
図と対応する要部平面図であり、第１図においては図示
の都合上各層の寸法関係は実際の寸法関係と対応してい
ない。また、各図において前記従来例と対応するものに
は同一符号を付している。

１は、セラミック等よりなる基板で、その表面の少くと
も発熱抵抗体４の形成予定領域と対応する部分には、ガ
ラス層５が形成されており、ガラス層５の表面は研摩さ
れている。このガラス層５は、各実施例においては基板
１の表面全体に形成されており、且つ非晶質ガラス層５
ａと結晶化ガラス層５ｂとの２層構造とされている。即
ち、基板１上には、まず、ＳｉＯ_２，Ａｌ₂Ｏ₃，ＣａＯ
_３等を主成分としたガラスペーストを印刷し、９５０〜
１０００℃で焼成することによって、非晶質ガラス層５
ａが形成される。この非晶質ガラス５ａは結晶化ガラス
層５ｂに比して熱伝導率が小さく、蓄熱層の主体として
機能するもので、２０〜５０μｍ厚程度に設定される。
この非晶質ガラス層５ａ上には、Ｂａ，ＴｉＯ₂等の焼
成時に結晶化のための核となる材料を添加してるガラス
ペースト〔例えば、Ｅlectro−Ｓcience Ｌaboratorie
s，Ｉnc製のＨ５９９３、或いは、田中マツセイ（株）
製のＬＳ３０１等〕を印刷後、９５０℃前後で焼成して
形成され、この焼成冷却行程でその組成が結晶化され
る。この結晶化ガラス層５ｂは、発熱抵抗体４の８５０
℃以上での高温焼成を信頼性高く保証するためのもの
で、非晶質ガラス層５ａのように発熱抵抗体４の焼成工
程時に拡散して発熱抵抗体４に入り込んだりする虞れが
ないものであり、且つ、後述する発熱抵抗体４の不要部
分を除去するに際し、この不要部分がたれ下って結晶化
ガラス層５ｂと強固に接着する虞れもない。そして、こ
の結晶化ガラス層５ｂは、蓄熱層の主体としては機能付
けていないため、３〜２５μｍ厚に設定されている。

このように、ガラス層５を非晶質ガラス層５ａと結晶化
ガラス層５ｂとの２層構造とすると、ガラス層５全体の
厚みが少くなって、スクリーン印刷・焼成工程の回数が
低減でき、発熱抵抗体４の高温焼成を信頼性高く保証で
きるものであり、ここでは、これ以上の詳細は割愛する
が、必要とあれば本願出願人の昭和６０年６月１８日付
の実用新案登録願、名称「サーマルヘッド」を参照され
たい。

上述の如く形成されたガラス層５には、前述の従来例と
同様に、厚膜Auペーストを必要領域にスクリーン印刷
後、焼成し、ホトリソグラフ技術によってエッチングし
て前記各電極２…、２Ａ、３…が形成される。この各電
極２、２Ａ、３の膜厚は１〜５μｍに設定され、該実施
例においては３μｍ厚で、共通電極２…、個別リード電
極３…の幅は約３５〜４５μｍに、また共通電極２、２
間のピッチは約０．２mmに設定されている。

上記各電極２、２Ａ、３を形成したガラス層５上の全面
上、もしくは発熱抵抗体４の形成予定領域およびその周
辺には、感光性樹脂薄膜６がスピンナーコートによって
一定膜厚に被着された後乾燥される。また、この感光性
樹脂薄膜６の膜厚は後述する理由によって好ましくは、
０．５〜２μｍに設定される。この感光性樹脂は適宜の
ものが選択可能であるが、例えば該実施例においては、
東京応化工業（株）製のＯＭＲ８３を用いている。

然る後、この感光性樹脂薄膜６は、公知のホトプロセス
によって選択的に露光・エッチングされて、形成すべき
細幅状の発熱抵抗体４の設定形状に見合った細溝窓６ａ
が設けられる。

続いて、上記細溝窓６ａで露呈したガラス層５上、並び
にこれと連なった細溝窓６ａの長辺両外に、例えばＲｕ
Ｏ_２系の抵抗ペーストがスクリーン印刷によって所定厚
みに被着された後、１５０℃程度で乾燥される。この抵
抗ペーストは、発熱抵抗体４の設定幅Ｗ_１（換言するな
ら前記細溝窓６ａの幅）からはみ出る部分の平均幅Ｗ_２
が、好ましくは、０．０５mm以上となるように被着され
る。こうする所以は、スクリーン印刷で生じる前述した
「うねり」がこの範囲内に略完全に収まるためであり、
且つ後述する細溝窓６ａからはみ出た発熱抵抗体部分４
ａ（以下、除去部分４ａと称す）を除去するに際し、除
去部分４ａが連らなって粘着テープによる除去が容易と
なるためである。なお、抵抗ペーストはその焼成後、発
熱抵抗体４の膜厚が好ましくは５〜２０μｍ厚となるよ
うに設定される。即ち、発熱抵抗体４の膜厚が５μｍ以
上であると、発熱素子として機能するに足る抵抗値をも
つからであり、発熱抵抗体４の膜圧が２０μｍ以下であ
ると、後述する発熱抵抗体４の除去部分４ａを除去する
工程が信頼性高く行い得るからである。（ガラス層５上
に残る発熱抵抗体４と除去部分４ａとの接合力がさほど
まで大きくならないからである。）第１図（ａ）には、上述した工程によって、抵抗ペース
トが印刷・乾燥された状態を示している。この状態から
次に、発熱抵抗体４は８５０〜９００℃で焼成され、こ
れによって前記感光性樹脂薄膜６は、燃焼・気化され
（とばされ）て、第１図（ｂ）の状態に至る。この状態
では、前記除去部分４ａの下面は、ガラス層５とは略非
接合状態にあり、発熱抵抗体４全体（除去部分４ａを含
んだ全体）の上面に、図示せぬ粘着テープを押付けてこ
れを引剥すことによって、除去部分４ａのみが粘着テー
プに剥離される如く除去されて、第１図（ｃ）に示すよ
うに前述した設定幅Ｗ_１に発熱抵抗体４がガラス層５上
に残されることになる。

上述の如く除去部分４ａが粘着テープによって容易に引
剥される理由は、前記した発熱抵抗体４の焼成工程にお
いて、３５０〜４５０℃程度で燃焼する感光性樹脂薄膜
６が、燃焼前にまず収縮してその上部の前記除去部分４
ａに、残されるべき発熱低抗体４の本体部分からこれを
引離すような応力を与えること（これによって、除去予
定線部分にクラック７の発生が考えられること）、感光
性樹脂薄膜６の燃焼過程において（この時点では発熱抵
抗体４は完全焼成前である）、感光性樹脂薄膜６の成分
の燃焼による所謂「リフトオフ効果」が発生してその上
部の除去部分４ａを脆弱化させること等が考えられる。
また、ガラス層５上に残される発熱抵抗体４の本体部分
とガラス層５との接合力が、発熱抵抗体４の本体部分と
除去部分４ａとの接合力よりも大きいことが必要で、こ
の点で発熱抵抗体４の膜厚も引剥し・除去のために重要
なフアクターとなり、前述した如く、その膜厚は実験に
よれば、２０μｍ以下であることが適当であると判明し
た。

また、感光性樹脂薄膜６の膜厚も前記除去部分４ａの引
剥し・除去のための重要なフアクターで、実験によれ
ば、その膜厚が０．５μｍ以下では効果が薄いことが判
明した。また、発熱抵抗体４の膜厚を薄くした場合に
は、感光性樹脂薄膜６の膜圧の上限値も問題となり、発
熱抵抗体４の膜厚が例えば、５〜６μｍである場合に
は、感光性樹脂薄膜６の膜厚を２μｍ以下にしないと、
前記した「リフトオフ」作用によって、残すべき発熱抵
抗体４の本体部分の端部が、この感光性樹脂薄膜６と共
にとばされる虞れがある。

また、実施例の如くガラス層５の上層、即ち、発熱抵抗
体４側を結晶化ガラス層５ｂとすれば、感光性樹脂薄膜
６がとばされた後、前記除去部分４ａがガラス層５ｂと
接しても、非晶質ガラスのようにこれが拡散して除去部
分４ａと強力に接合する虞れがなく好都合である。勿
論、発熱抵抗体４と接するガラス層が非晶質ガラスであ
っても本発明は適用可能で、実験によれば、この場合除
去部分４ａの自由端の一部が、ごく微量、まれにガラス
層上に残るが、粘着テープのリトライ工程等で完全に除
去可能であるし、また、そもそも除去部分４ａの自由端
の一部がごく微量点々と残って、前述した隣接共通電極
２、２間にまたがる程度ではないので、実用上何等差し
つかえない。

（実験例１）前述した実施例の如く、基板１上に、上層を結晶化ガラ
ス層５ｂ、下層に非晶質ガラス層５ａを被着したもと
に、前記実施例の材料・手法・寸法で電極を被着した
後、感光性樹脂、〔東京応化工業（株）製のＯＭＲ８
３〕が用いて感光性樹脂薄膜６を１μｍ厚で形成した。
この感光性樹脂薄膜６に、０．３mm幅の細溝窓６ａを形
成し、ＲｕＯ_２系の抵抗ペーストをスクリーン印刷で被
着し、８７０℃で焼成した。発熱抵抗体４の膜厚は１０
μｍで、前記除去部分４ａの幅はそれぞれ０．１mmに設
定した。この後、粘着テープで除去部分４ａを引剥し・
除去すると、第２図示の如く、略直線状の両長辺をもつ
帯状の発熱抵抗体４が形成された。この発熱低抗体４の
直線部分は所期基準線から±５μｍ以下に収まり、極め
て良好な直線性を示し、このサーマルヘッドを用いて熱
印刷を行なったところ、各ドットの整った極めて良好な
印刷データが得られることが確認された。

（実験例２）感光性樹脂薄膜６の膜厚を１．５μｍとし発熱抵抗体４
の膜厚を１５μｍとして、他は実験例１と同様にした試
作を行なった結果、これも残された発熱抵抗体４の直線
部は、所期基準線から±５μｍ以内に収まり、良好な熱
印刷データが得られた。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、量産に適した製造方法
で、細帯状の発熱抵抗体の長辺両側を実質状直線とする
ことができ、１ドット分の各発熱領域が等しく整った形
状となって、印刷品質の向上に大きく寄与するという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の実施例に係り、第１図
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は製造工程を説明するための要
部模式化断面図、第２図は要部平面図、第３図は従来例
を示す要部平面図である。１……基板２……共通電極３……個別リード電極４……発熱抵抗体４ａ……除去部分５……ガラス層５ａ……非晶質ガラス層５ｂ……結晶化ガラス層６……感光性樹脂薄膜６ａ……細溝窓

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス層を被着した基板上に、感光性樹脂
薄膜を被着する工程と、前記感光性樹脂薄膜を露光・エッチングすることによっ
て、細帯状の発熱抵抗体の設定形状に見合った細溝窓を
形成する工程と、前記細溝窓およびこれと連らなって細溝窓の長辺両外側
に抵抗ペーストを印刷し乾燥する工程と、前記感光性樹脂薄膜を燃焼すると共に、前記抵抗ペース
トを焼成する工程と、焼成された発熱抵抗体における、前記細溝窓外の発熱抵
抗体部分を除去する工程とを、備えてなるサーマルヘッドの製造方法。
【請求項２】前記感光性樹脂薄膜の膜厚は０．５〜２μ
ｍであり、前記発熱抵抗体の膜厚は５〜２０μｍである
ことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載のサーマ
ルヘッドの製造方法。
【請求項３】前記除去される発熱抵抗体部分の平均幅
は、０．０５mm以上であることを特徴とする特許請求の
範囲第(1)項記載のサーマルヘッドの製造方法。
【請求項４】前記除去される発熱抵抗体部分は、粘着テ
ープによって除去されることを特徴とする特許請求の範
囲第(1)項記載のサーマルヘッドの製造方法。
【請求項５】前記基板上のガラス層は、少くとも発熱抵
抗体と接触する部分において結晶化ガラス層とされてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載のサー
マルヘッドの製造方法。