JPH09267502A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の一端側に形成した傾斜面上に発熱部を
設けた端面型のサーマルヘッドにおいて、傾斜面上に形
成したグレーズ層の厚さのバラツキを小さくし、このバ
ラツキが原因となる印字品質の低下を防止する。 【解決手段】 基板２１の一端側に傾斜面２２を形成
し、この傾斜面２２上に蓄熱層を成膜し、この蓄熱層の
上に発熱抵抗体と電極と保護膜とを順次成膜したサーマ
ルヘッドにおいて、基板２１の厚さバラツキをδ、傾斜
面２２の幅をＬ、傾斜面２２の傾斜角をθとするとき、
δ≦±Ｌ×０．１２５×ｓｉｎθの関係を持たせた基板
２１に対し、所定の基板厚さを基準として傾斜面２２を
形成した。これにより、傾斜面２２の幅のバラツキが許
容範囲内となり、この傾斜面２２上に形成した蓄熱層の
厚さが許容範囲内となり、この基板２１で形成したサー
マルヘッドの印字品質が良くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板の一端側に傾
斜面を形成し、その傾斜面上に発熱部を設けた端面型の
サーマルヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】端面型のサーマルヘッドの従来例として
は、例えば、実開昭５７−９３４５２号公報、特開昭６
３−１５３１６５号公報等に開示されている。このサー
マルヘッドを図３及び図４に基づいて説明する。

【０００３】図３は、実開昭５７−９３４５２号公報に
示すように、アルミナなどのセラミックスからなる基板
１の先端部に研削などにより傾斜面２を形成し、この傾
斜面２上に１０〜２００μｍの厚さにグレーズ層３を形
成し、グレーズ層３の表面にエッチングにより凸部４を
形成する。このグレーズ層３の上に複数個の発熱用抵抗
層５を配列し、各発熱用抵抗層５には一対の通電層６，
７を接続し、通電層６，７にはリード層８，９を接続し
ている。発熱低抵抗層５と通電層６，７の一部とを覆う
部分には耐摩耗層１０を成膜してある。

【０００４】図４は、特開昭６３−１５３１６５号公報
に示すように、アルミナなどのセラミックスからなる基
板１１の平面１２と端面１３との間に、平面１２に対し
て３０゜の角度をなす傾斜面１４が形成してある。この
傾斜面１４の幅Ｔは０．２ｍｍであって、その表面に１
０〜６０μｍの厚さのグレーズ層１５が設けてある。こ
のグレーズ層１５は平面１２と端面１３との表面にも連
続して設けてあるが、平面１２と端面１３上での厚さは
１０〜１５０μｍでよい。傾斜面１４上のグレーズ層１
５の上には、ＳｉＯ₂ などからなるアンダーコート膜１
６を蒸着マスクを用いてイオンプレーティングにより被
着し、アンダーコート膜１６の表面には、スパッタリン
グによりＴａ₂ Ｎからなる発熱抵抗体１７を形成してあ
る。発熱抵抗体１７の端部には、平面１２側と端面１３
側とへ向けて延出するＣｒ−Ａｕなどからなる配線層１
８，１９を接続する。発熱抵抗体１７と配線層１８，１
９の一部とを覆う部分には、耐摩耗性及び酸化防止のた
めのＳｉＯ₂ などからなる保護層２０をイオンプレーテ
ィングなどにより形成してある。

【０００５】このような端面型のサーマルヘッドは、発
熱部が突出した状態となり、紙及びリボンと良好に接触
し、表面の粗い紙にも高品位の印字が可能となる。ま
た、平面型タイプのサーマルヘッドに比べ、熱転写リボ
ンの送りが良好となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した端面型のサー
マルヘッドを多数試作し、それぞれを印刷装置に組み込
んで印字評価を行ったところ、各サーマルヘッドで印字
品質が大きなバラツキを生ずることが明らかとなった。

【０００７】その原因の１つとしては、従来の部分グレ
ーズヘッドで見られるように、発熱部の位置が湾曲した
グレーズ層の頂点に正しく形成されていないことが挙げ
られる。

【０００８】他の原因としては、グレーズ層の厚さのバ
ラツキが挙げられる。そして、このグレーズ層の厚さの
バラツキの原因は、傾斜面の幅のバラツキであり、傾斜
面の幅のバラツキの原因が基板の厚さのバラツキである
ことが判明した。

【０００９】即ち、傾斜面上にガラスペーストを印刷し
て焼成することによりグレーズ層を形成したとき、ガラ
スペーストの印刷厚さが同じでも、傾斜面の幅が異なる
ことにより各傾斜面上に存在するガラスペーストの量が
異なる。すると、焼成時に表面張力で湾曲形状となるグ
レーズ層の厚さがバラツキを生じるためである。

【００１０】基板への傾斜面の加工は、全ての基板の厚
さが一定であるという前提で多数の基板を加工装置にセ
ットし、砥石などの加工具に所定の押し込み量を与えて
研磨することにより行う。このため、基板の厚さにバラ
ツキがあると傾斜面の幅がバラツキを生ずることにな
り、例えば、基板の厚さが厚い場合には傾斜面の幅が大
きくなり、基板の厚さが薄い場合には傾斜面の幅が小さ
くなる。従って、基板の厚さのバラツキが傾斜面の幅の
バラツキの原因となり、ひいては、グレーズ層の厚さの
バラツキの原因となっている。

【００１１】このようなことから、印字品質が安定した
サーマルヘッドを得るためには、発熱部をグレーズ層の
頂点に形成することと、傾斜面の幅のバラツキをなくす
ことが必要になる。

【００１２】発熱部をグレーズ層の頂点に形成すること
は、発熱部を形成するためのフォトリソグラフィ工程で
の基板とフォトマスクとの位置合わせを精度良く行うこ
とにより達成することができる。

【００１３】傾斜面の幅のバラツキをなくすためには、
基板を１枚ずつその厚さを測定し、傾斜面の形成時にそ
の測定結果に応じた押し込み量を決定して研磨すればよ
いが、この方法はサーマルヘッドを大量生産する場合に
は適さず、サーマルヘッドの製造コストが高くなる。

【００１４】そこで、本発明は、サーマルヘッドを大量
生産する場合において、各基板における傾斜面の幅のバ
ラツキを許容範囲内とすることができ、傾斜面上に形成
したグレーズ層の厚さのバラツキを許容範囲内とするこ
とができ、印刷装置に組み込んで使用した場合に印字品
質の良いサーマルヘッドを提供するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板の一端側
に傾斜面を形成し、この傾斜面上に蓄熱層を成膜し、こ
の蓄熱層の上に発熱抵抗体と電極と保護膜とを順次成膜
したサーマルヘッドにおいて、前記基板の厚さバラツキ
をδ、前記傾斜面の幅をＬ、前記傾斜面の傾斜角をθと
するとき、δ≦±Ｌ×０．１２５×ｓｉｎθの関係を持
たせた前記基板に対して所定の基板厚さを基準として前
記傾斜面を形成した。従って、サーマルヘッドを大量生
産する場合において、各基板における傾斜面の幅のバラ
ツキを許容範囲内とすることができ、傾斜面上に形成し
たグレーズ層の厚さのバラツキを許容範囲内とすること
ができ、印刷装置に組み込んで使用した場合に印字品質
の良いサーマルヘッドを得ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図１及び
図２に基づいて説明する。図２に示すサーマルヘッド
は、アルミナなどのセラミックスで形成した基板２１の
一端側の端部に傾斜面２２を形成し、この傾斜面２２上
の略全域に蓄熱層であるグレーズ層２３を形成し、この
グレーズ層２３の上に、発熱抵抗体２４と電極２５ａ，
２５ｂと保護膜２６とを成膜する。

【００１７】このサーマルヘッドの製造プロセスを説明
すると、ドクターブレード法により略１ｍｍ厚さに製造
した基板２１を、研磨用治具に所定角（傾斜面２２の傾
斜角）に傾け、そりなどを矯正した状態で多数個セット
する。この治具を平面研削装置にセットし、傾斜面２２
を加工する。

【００１８】傾斜面２２を形成した基板２１を厚膜印刷
装置にセットし、傾斜面２２上に所定厚のガラスペース
トを印刷し、乾燥させた後に炉に入れて焼成することに
よりグレーズ層２３を形成する。このとき、ガラスペー
ストが溶融して自らの表面張力で湾曲することにより、
グレーズ層２３の表面が湾曲した形状となる。

【００１９】傾斜面２２上に形成したグレーズ層２３の
上に、ＴａＳｉＯ₂ などからなる発熱抵抗体２４をスパ
ッタリングなどにより成膜し、次に、Ａｌなどからなる
電極２５ａ，２５ｂをスパッタリングなどにより成膜す
る。

【００２０】その後、フォトリソグラフィの手法を用い
て電極２５ａ，２５ｂと発熱抵抗体２４とを所定の形状
にパターニングし、その上にＳｉＯ₂ 、Ｔａ₂ Ｏ₅ 等の
保護膜２６を成膜する。

【００２１】つぎに、サーマルヘッドにおけるグレーズ
層２３の厚さのバラツキ“３σ”と、各サーマルヘッド
における傾斜面２２の傾斜角“θ”と、傾斜面２２の幅
“Ｌ”と、傾斜面２２の幅“Ｌ”のバラツキとの関係を
調べるため、表１に示すような実験を行った。

【００２２】

【表１】

【００２３】この実験は、傾斜面２２の傾斜角θを１０
゜，３０゜，４５゜の３種類とし、傾斜面２２の幅Ｌを
各傾斜角ごとに０．２ｍｍ，０．４ｍｍ，０．６ｍｍの
３種類とし、傾斜面２２の幅Ｌのバラツキを±０％，±
５％，±１０％，±１２．５％，±１５％，±２０％と
した多数の基板２１を試作し、各基板２１に対して３５
μｍ厚のグレーズ層２３となるように一定厚のガラスペ
ーストを印刷し、焼成して形成したグレーズ層２３の厚
さのバラツキを測定したものである。焼成工程は、基板
２１の上面（基板平面）を水平にして行い、グレーズ層
２３の厚さを傾斜面２２の略中心部で測定した。

【００２４】この実験結果は、傾斜面２２の幅Ｌのバラ
ツキが大きくなり、傾斜角が大きくなることにより、グ
レーズ層２３の厚さのバラツキが大きくなることを示し
ている。

【００２５】グレーズ層２３の厚さのバラツキと印字品
質との関係は、発明が解決しようとする課題の欄で前述
したように、グレーズ層２３の厚さのバラツキが大きく
なるにつれて印字品質のバラツキも大きくなる。多数個
試作した端面型のサーマルヘッドを印刷装置に組み込ん
で行った印字評価によれば、グレーズ層２３の厚さのバ
ラツキが±１０μｍを超えた場合には印字品質のバラツ
キが特に大きくなる。グレーズ層２３の厚さのバラツキ
を±１０％以下に抑えるためには、表１の実験結果によ
れば、傾斜面２２の幅のバラツキを±１２．５％以下に
抑える必要があることが判明した。

【００２６】さらに、多値印刷を行う場合には、グレー
ス層２３の厚さのバラツキを±５μｍ以下に抑えること
が必要であり、そのためには、傾斜面２２の幅の幅のバ
ラツキを±５％以下に抑える必要があることが判明し
た。

【００２７】以上の結果より、端面型のサーマルヘッド
を製造する場合、上述しように、多数の基板２１を平面
研削装置にセットして傾斜面２２を一度に研削するとい
う製造方法をとるとき、基板２１の厚さのバラツキが傾
斜面２２の幅のバラツキに影響を与え、傾斜面２２の幅
のバラツキがグレーズ層２３の厚さのバラツキに影響を
与え、ひいては、印字品質に大きく影響することが明ら
かになった。そこで、基板２１の厚さのバラツキがどの
程度であれば、バラツキが少ない良い印字品質を得るこ
とができるかを検討した。

【００２８】図１に示すように、基板２１に形成した傾
斜面２２の傾斜角を“θ”とした場合、基板２１の厚さ
がｔ₁ のときには傾斜面２２の幅がＬ₁ となり、基板２
１の厚さがｔ₂ のときには傾斜面２２の幅がＬ₂ とな
り、そのときの傾斜面２２の幅の差Ｌ₃ と基板２１の厚
さの差ｔ₃ との関係を、 ｔ₃ ＝Ｌ₃ ×ｓｉｎθ…………（１） と表わすことができる。

【００２９】Ｌ₃ が傾斜面２２の幅Ｌの±１２．５％の
バラツキ（２５％の誤差）内における最大誤差であると
すれば、 Ｌ₃ ＝Ｌ×０．２５…………（２） となる。そこで、この（２）式を（１）式に代入する
と、 ｔ₃ ＝Ｌ×０．２５×ｓｉｎθ…………（３） となる。つまり、この（３）式は、傾斜面２２の幅が
Ｌ、傾斜面２２の傾斜角がθであるサーマルヘッドを製
造する場合に、傾斜面２２の幅のバラツキを±１２．５
％以内に抑えるためには、各基板２１の厚さの誤差をｔ
₃ 以下とする必要があることを意味する。

【００３０】ここで、傾斜面２２の幅がＬ、傾斜面２２
の傾斜角がθであるサーマルヘッドを製造する場合に、
傾斜面２２の幅のバラツキを±１２．５％以内に抑える
ために使用可能な基板２１の厚さバラツキδは、 δ＝±Ｌ×０．１２５×ｓｉｎθ…………（４） となる。

【００３１】多値印刷を行うサーマルヘッドにおいて要
求されるように、傾斜面２２の幅のバラツキを±５％以
下に抑えるためには、基板２１の厚さバラツキδが、 δ＝±Ｌ×０．０５×ｓｉｎθ…………（５） となる。

【００３２】印字品質のバラツキが許容される範囲とな
る２値印刷用のサーマルヘッドを製造するために必要な
基板２１の厚さバラツキを具体的に数値を挙げると、以
下のようになる。この基板２１の厚さバラツキは上記の
（４）式から得られるもので、傾斜面２２の幅をＬ＝３
００μｍとするとき、傾斜面２２の傾斜角が１０゜の場
合には±６．５μｍ以下、傾斜面２２の傾斜角が３０゜
の場合には±１８．８μｍ以下、傾斜面２２の傾斜角が
４５゜の場合には±２６．５μｍ以下となる。

【００３３】印字品質のバラツキが許容される範囲とな
る多値印刷用のサーマルヘッドを製造するために必要な
基板２１の厚さバラツキを具体的に数値を挙げると、以
下のようになる。この基板２１の厚さバラツキは上記の
（５）式から得られるもので、傾斜面２２の幅をＬ＝３
００μｍとするとき、傾斜面２２の傾斜角が１０゜の場
合には±２．６μｍ以下、傾斜面２２の傾斜角が３０゜
の場合には±７．５μｍ以下、傾斜面２２の傾斜角が４
５゜の場合には±１０．６μｍ以下となる。

【００３４】このような構成において、本発明に係るサ
ーマルヘッドを製造するために基板２１を所定のサイズ
に切断したとき、各基板２１の厚さを測定し、所定の基
板厚さを基準としてその厚さのバラツキが上記（４）式
で表わした範囲となるいくつかのロットに区分けしてお
く。

【００３５】基板２１に対して平面研削装置を用いて傾
斜面２２を形成する場合には、同時に平面研削装置にセ
ットする基板２１を同じロット内のものとし、セット終
了後に砥石などの加工具に所定の押し込み量を与えるこ
とにより各基板２１に対して傾斜面２２を形成する。

【００３６】このようにして、厚さのバラツキδが、δ
≦±Ｌ×０．１２５×ｓｉｎθである基板２１に対して
傾斜面２２の加工を行うことにより、各基板２１におけ
る傾斜面２２の幅のバラツキを±１２．５％以内とする
ことができる。従って、このような基板２１を用いてサ
ーマルヘッドを製造した場合のグレーズ層２３の厚さバ
ラツキ３σが、表１に示すように３σ≦±１０μｍとな
り、２値印刷をするにあたってバラツキが許容される範
囲である良い印字品質のサーマルヘッドを得ることがで
きる。

【００３７】しかも、製造するサーマルヘッドの傾斜面
２２の傾斜角θと、傾斜面２２の幅Ｌとから、使用する
基板２１の厚さのバラツキを求め、そのバラツキの範囲
内にある多数の基板２１に対して平面研削装置などを用
いて傾斜面２２を形成し、その傾斜面２２上に従来と同
じ手法でグレーズ層２３や発熱抵抗体２４や電極２５
ａ，２５ｂや保護膜２６を成膜するものであり、製造コ
ストはアップしない。

【００３８】基板２１の厚さを管理する方法としては、
基板２１の厚さを１枚ずつ測定して所定のバラツキの範
囲となるロットに区分けする場合を例に挙げて説明した
が、傾斜面２２の傾斜角が小さい場合、例えば、１０゜
であれば、基板２１厚さ測定のバラツキにもよるが、基
板２１の少なくとも片面、望ましくは両面を研磨加工す
るなどの方法により、基板２１の厚さバラツキを制御す
ることも可能である。

【００３９】特に、多値印刷用とする場合には、傾斜角
が４５゜であっても、傾斜面２２の幅のバラツキを約±
１０μｍ以下に抑えなければならないので、この場合な
どは、前述したごとく、基板２１の厚さをバラツキ範囲
ごとに区分けするよりは、基板２１を強制的に研磨し、
厚さバラツキを許容範囲内とした後に傾斜面２２を加工
するようにしてもよい。

【００４０】なお、本実施の形態では、アルミナなどの
セラミックスで形成した基板２１を例に挙げて説明した
が、基板２１の材料としては、金属や半導体等の各種材
料を用いることができる。また、本実施の形態では、基
板２１への傾斜面２２の加工を平面研削装置を用いて行
う場合を例に挙げて説明したが、この加工方法に限定さ
れるものではなく、基板２１の所定の基板厚を基準とし
て傾斜面２２を加工できるものであれば他の加工方法で
あってもよい。さらに、本実施の形態では、傾斜面２２
上にのみグレーズ層２３を成膜した場合を例に挙げて説
明したが、従来例として図３に示したように傾斜面以外
の部分にもグレーズ層を成膜する形式のサーマルヘッド
においても、本発明を適用することができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、サーマルヘッドを大量
生産する場合において、各基板における傾斜面の幅のバ
ラツキを許容範囲内とすることができ、傾斜面上に形成
したグレーズ層の厚さのバラツキを許容範囲内とするこ
とができ、印刷装置に組み込んで使用した場合に印字品
質の良いサーマルヘッドを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態のサーマルヘッドを製造
する場合における、基板の厚さのバラツキと、傾斜面の
幅のバラツキと、傾斜面の傾斜角との関係を説明する説
明図である。

【図２】サーマルヘッドを示す縦断側面図である。

【図３】従来例のサーマルヘッドを示す縦断側面図であ
る。

【図４】他の従来例のサーマルヘッドを示す縦断側面図
である。

【符号の説明】

２１ 基板 ２２ 傾斜面 ２３ 蓄熱層 ２４ 発熱抵抗体 ２５ａ，２５ｂ 電極 ２６ 保護膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土本 宏志 静岡県三島市南町６番78号 株式会社テッ ク技術研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の一端側に形成した傾斜面上に蓄熱
   層を形成し、この蓄熱層の上に発熱抵抗体と電極と保護
   膜とを順次成膜したサーマルヘッドにおいて、前記基板
   の厚さバラツキをδ、前記傾斜面の幅をＬ、前記傾斜面
   の傾斜角をθとするとき、δ≦±Ｌ×０．１２５×ｓｉ
   ｎθの関係を持たせた前記基板に対して所定の基板厚さ
   を基準として前記傾斜面を形成したことを特徴とするサ
   ーマルヘッド。