WO1996041722A1 - Method of forming auxiliary electrode layer for common electrode pattern in thermal head - Google Patents

Method of forming auxiliary electrode layer for common electrode pattern in thermal head Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method for forming an auxiliary electrode layer on a common electrode pattern in a thermal head.
  • thermal heads have been widely used for pudding evenings in office automation equipment such as facsimile machines, pudding evenings in ticket vending machines, and labelling evenings.
  • a thermal head selectively applies heat to a print medium such as thermal paper or a thermal transfer ink ribbon to form necessary image information.
  • Thermal heads can be broadly classified into thin-film thermal heads and thick-film thermal heads depending on the method of forming the heating resistors (heating dots) and conductor layers for electrodes.
  • a heating resistor and a conductor layer for an electrode are formed in a thin film on a substrate or a glass glaze layer by sputtering or the like.
  • the thick-film type thermal head at least the heating resistor is formed in a thick-film shape through processes such as screen printing and baking.
  • a thermal head it is preferable to provide a row of heating dots in the vicinity of one longitudinal edge of the insulating head substrate. The reason is that it is easier to avoid the interference with the print medium by arranging the heating dot row near the longitudinal edge of the head substrate, and by tilting the head substrate with respect to the platen, This is because the degree of freedom in arrangement and printing quality can be improved.
  • the heating dot array is arranged near one longitudinal edge of the head substrate, the space for forming the common electrode pattern is reduced by that much, so that a sufficient current capacity (current path) required for heat generation is obtained. ) Cannot be secured.
  • the resistance of the common electrode pattern becomes a problem, and the voltage drop in the longitudinal direction of the heating dot row causes variations in the heating value between the heating dots, thereby deteriorating the printing quality.
  • solid printing in which all heating dots generate heat at the same time, is often used, so securing a large current capacity is extremely important.
  • the thermal head shown in FIGS. 5 and 6 includes a head substrate 11 made of an insulating material such as alumina ceramic, and the head substrate 11 has a rectangular cross section, It has a lower surface 11b opposite to the surface 11a, a first longitudinal edge 11c, and a second edge 11d opposite to the first longitudinal edge 11c. .
  • a glass glaze layer 12 as a heat storage member is formed on the surface 11 a of the head substrate 11, and the glaze layer 12 is formed on the first longitudinal edge 11 c of the head substrate 11. Is provided with a convex portion 12a having a curved cross section in the vicinity of.
  • a thin-film resistor layer 13 is formed on the surface of the glaze layer 12.
  • the resist layer 13 is formed by a slit S (FIG. 3) so as to extend in a direction traversing the head substrate 11 (that is, a direction orthogonal to the longitudinal edges 1lc and 1Id of the head substrate 11). ) At a predetermined pitch.
  • a common electrode pattern 14 adjacent to the first longitudinal edge 11 c of the head substrate 11 and a glaze layer 12 separated from the common electrode pattern 14.
  • an individual electrode 15 extending from the convex portion 12 a of the head substrate 11 toward the second longitudinal edge surface 1 Id of the head substrate 11.
  • the slits S electrically separate the individual electrodes 15 from each other and extend to the position of the common electrode pattern 14.
  • the individual electrode 15 is separated from the common electrode pattern 14. Accordingly, the resistor layer 13 is exposed between the common electrode pattern 14 and the individual electrode 15, and the exposed portion extends along the first longitudinal edge 11 c of the head substrate 11. Heating dots (heating areas) extending in a straight line form 13a.
  • Heat generation area (heat generation dot) of resistor layer 13 3 a, common electrode pattern 14 and Another electrode 15 is covered with a protective layer 20.
  • This protective layer 20 is used to oxidize the heat generating area 13 a of the resistor layer 13, the common electrode pattern 14 and the individual electrode 15 by contact with air, or to contact with a print medium (not shown). It has the effect of preventing wear.
  • the common electrode layer 14 is electrically connected to an auxiliary electrode layer 16 made of a metal such as aluminum on the side of the first longitudinal edge 11 c of the head substrate 11. Therefore, all portions of the common electrode pattern 14 are electrically connected to each other via the auxiliary electrode layer 16 and are kept at the same potential. In other words, the auxiliary electrode layer 16 functions as a common connection portion for all portions of the common electrode pattern 14.
  • the auxiliary electrode layer 16 covers the first longitudinal edge 11c, the back 11b, and the second longitudinal edge 11d of the head substrate 11. As described above, since the auxiliary electrode layer 16 has a large area, the current path is expanded, and the voltage drop in the longitudinal direction of the thermal head is substantially eliminated. Therefore, when all the heating dots 13a generate heat simultaneously (so-called
  • the thermal head having the above configuration is manufactured by, for example, a method shown in FIGS.
  • an alumina ceramic master substrate 11 'corresponding to a plurality of head substrates is prepared.
  • the master substrate 11 ′ is to provide a plurality of head substrates when the master substrate 11 ′ is subsequently divided along the long division line D L1 and the transverse division line D L2.
  • a master glaze layer 12 ′ is formed by applying a glass paste to the surface of the master substrate 11 ′ and baking it.
  • the master glaze layer 12 is penetrated by a dicing cutter (not shown) along the predetermined longitudinal division line DL1, and the thickness of the master substrate 11 'is increased. A groove 17 reaching inside is formed. As a result, the master glaze layer 1 2 ′ is divided into individual glaze layers 12.
  • the master substrate 1 ⁇ is heated to a temperature of about 850 ° C. for about 20 minutes, so that the protruding portions of the glaze layer 12 adjacent to the grooves 17 are formed. 1 Form 2a.
  • the formation of the protruding portion 12a is based on the surface tension of the glass material which has become fluid by heating.
  • a resistor layer 13 mainly composed of tantalum nitride is formed on the glaze layer 12 by reactive sputtering in a thin film shape.
  • a conductor layer 18 made of aluminum or the like is formed on the resistor layer 13 by sputtering.
  • the master substrate 1 1 ′ is cut along the dividing lines DL 1 and DL 2 by using a dicing cutter (not shown), and the individual head substrates 1 are cut. Set to 1.
  • a conductive metal is sputtered from below, and the first longitudinal edge surface 1 1 1 c,
  • An auxiliary electrode layer 16 made of aluminum or the like is formed to have an appropriate thickness by being attached to the lower surface 11 ⁇ and the second longitudinal edge surface 1Id.
  • a protective film 20 is formed so as to cover the exposed areas of the heating dots 13a of the common electrode pattern 14, the individual electrodes 15 and the resistor layer 13.
  • the formation of the auxiliary electrode layer 16 is performed after the master substrate 1 ⁇ is divided into individual head substrates 11 (see FIGS. 7h and 7i).
  • it has been found that such a method of forming the auxiliary electrode layer 16 has the following problems.
  • the master substrate 1 ⁇ is divided into a plurality of individual head substrates 11 and the auxiliary electrode layer 16 is formed.
  • Equipment costs are higher because special magazines and jigs are required.
  • the work of forming the auxiliary electrode layer 16 individually on a plurality of head substrates 11 lowers productivity, and increases production costs in combination with an increase in equipment costs.
  • the auxiliary electrode layer 16 is formed for each individual head substrate 11, The conductive metal to be ringed is likely to move around the surface of the head substrate 11, and may extend beyond the common electrode pattern to the heating dots 13 a that are exposed portions of the resistor layer 13. As a result, the auxiliary electrode layer 16 partially or entirely covers the heating dots 13a, and the heating dots 13a cannot be heated.
  • the auxiliary electrode layer 16 is formed after the master substrate 1 ⁇ is divided into a plurality of individual head substrates 11, a transfer device and a supporting device for the individual head substrates 11 are directly provided. Since it comes into contact with the head substrate 11, secondary defects are likely to occur in the obtained thermal head. Before the master substrate 1 1 ′ is divided, it can be transported and supported by using the outer peripheral margin of the master substrate 1 ⁇ . Low. Disclosure of the invention
  • an object of the present invention is to efficiently and inexpensively form an auxiliary electrode layer on a common electrode pattern with respect to a plurality of thermal heads, and to further provide an electric connection between the common electrode pattern and the auxiliary electrode layer.
  • An object of the present invention is to provide a method for easily controlling a connection state.
  • the present invention provides a master substrate having a common electrode pattern on the surface and corresponding to a plurality of head substrates,
  • a method for forming an auxiliary electrode layer for a common electrode pattern in a thermal head is provided.
  • the width of the slit is preferably at least 0.5 mm, particularly at least 0.8 mm.
  • the master substrate includes the common electrode pad.
  • the common electrode pattern has at least one groove extending along the turn, and the common electrode pattern extends in the groove, and the step is formed by forming the slit in the groove to be narrower than the groove. Then, the auxiliary electrode layer goes around the step and is electrically connected to the common electrode pattern.
  • FIG. 1 is a partial sectional view showing a main part of a thermal head according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial plan view of the thermal head.
  • FIGS. 3a to 3h are views showing the eleventh step of manufacturing the thermal head shown in FIGS.
  • FIG. 4 is a graph showing a relationship between a resistance value and a wraparound amount with respect to a slit width when an auxiliary electrode layer is formed.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a thermal head according to the earlier application of the same applicant.
  • FIG. 6 is a plan view of the thermal head of the earlier application.
  • FIGS. 7a to 7j are views showing sequential steps for manufacturing the thermal head shown in FIGS. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • This thermal head includes a long head substrate 1 made of an insulating material such as alumina ceramic, and the thickness of the head substrate is, for example, about 0.6 to 0.7 mm.
  • the head substrate 1 has a substantially rectangular cross section, and includes a front surface 1a, a back surface 1b opposite to the front surface 1a, a first longitudinal edge surface 1c, and an opposite surface to the first longitudinal edge surface 1c. And a second longitudinal edge (not shown).
  • a glass glaze layer 2 as a heat storage member is provided, for example. It is formed to a thickness of about 100 1m.
  • the glaze layer 2 has a curved edge 2a near the first longitudinal edge 1c of the head substrate 1.
  • a thin-film resistor layer 3 is formed on the surface of the glaze layer 2.
  • the resistor layer 3 is formed by a slit S (see FIG. 2) so as to extend in a direction crossing the head substrate 1 (that is, a direction orthogonal to the first longitudinal edge surface 1c of the head substrate 1). It is divided into individual strips at the pitch.
  • the surface of the resistor layer 3 includes a common electrode pattern 4 adjacent to the first longitudinal edge 1 c of the head substrate 1, and a curved edge 2 a of the glaze layer 2 that is separated from the common electrode pattern 4 and is separated from the common electrode pattern 4. And an individual electrode 5 extending from the to the second longitudinal edge surface (not shown) of the head substrate 1.
  • the slits S electrically separate the individual electrodes 5 from each other and extend to the position of the common electrode pattern 4.
  • the individual electrode 5 is separated from the common electrode pattern 4. Therefore, the resistor layer 3 is exposed between the common electrode pattern 4 and the individual electrode 5, and the exposed portion has a heating dot (a straight line extending along the first longitudinal edge 1 c of the head substrate 1). Heating area) 3a.
  • a step 1 d is formed on the first edge surface 1 c of the head substrate 1, and the resistor layer 3 and the common electrode pattern 4 extend to this step 1 d. ing.
  • the extension 1a of the common electrode pattern 4 extending from the front surface to the step 1d is electrically connected to the auxiliary electrode layer 6 extending from the rear surface to the step 1d.
  • the auxiliary electrode layer 6 covers the entire back surface 1 b of the head substrate 1 and has a large area, so that the current path is expanded and the voltage drop in the longitudinal direction of the head substrate 1 is reduced. Substantially eliminated.
  • the heat generating region of the resistor layer 3 (heating dots) 3 a, the common electrodes pattern 4 and the individual electrodes 5 made of S i O 2 film and Roh or T a 2 0 5 film protection It may be covered by a layer.
  • a protective layer prevents the heat generating region 3a of the resistor layer 3, the common electrode pattern 4 and the individual electrodes 5 from being oxidized by contact with air or worn by contact with a print medium (not shown). Exhibit the effect of.
  • the auxiliary electrode layer 6 is formed not only on the first longitudinal edge 1 c of the head substrate 1 but also on the opposite second longitudinal edge (not shown). I will cover Thus, the current path can be further expanded.
  • the thermal head having the above configuration can be conveniently manufactured by the following method.
  • an alumina ceramic master substrate ⁇ having a size to provide a plurality of head substrates when divided along the longitudinal division line D L1 and the transverse division line D L2 is prepared.
  • one master substrate ⁇ corresponds to a size in which three head substrates are arranged in two rows in the longitudinal direction.
  • a master glaze layer 2 ′ is formed by applying a glass paste to the surface of the master substrate and baking it.
  • the master glaze layer 2 ′ is divided into individual glaze layers 2. Note that this groove 7 later forms a step 1d.
  • the master substrate 1 ′ is heated to a temperature of about 850 ° C. for about 20 minutes, so that a curved edge is formed on the glaze layer 2 at a position adjacent to the groove 7.
  • Form part 2a The formation of the curved edge portion 2a is based on the surface tension of the glass material that has become fluid by heating.
  • the resistor layer 3 is formed so as to extend to the inside of the groove 7 of the master substrate.
  • the resistor layer 3 may be formed by reactive sputtering with tantalum nitride as a main component.
  • a conductor layer 8 is formed on the resistor layer 3 by sputtering. This conductor layer 8 also extends to the inside of the groove 7 of the master substrate ⁇ .
  • the conductor layer 8 is typically formed of aluminum (A £), but may be formed of copper (C u) or gold (A u).
  • a slit 9 is formed along the groove 7, as shown in FIG. 3g.
  • the width W and the length L of the slit 9 are smaller than those of the groove 7.
  • a step 1 d is formed by the groove 7 and the slit 9.
  • the master substrate ⁇ has not yet been divided into unit head substrates 1 (FIG. 1), and the subsequent steps must be performed efficiently on the master substrate 1 ′ (that is, a plurality of unit head substrates 1).
  • the slit 9 can be formed by using dicing, laser, or a water jet.
  • a method of cutting the width W of the slit 9 so as to be smaller than that of the groove 7 is called step cutting.
  • a method of cutting the slit 9 and the groove 7 into the same width is called a full cut.
  • a full cut may be performed instead of the step cut.
  • a conductive metal for example, aluminum or copper
  • the auxiliary electrode layer 6 is formed with an appropriate thickness (for example, about 2 ⁇ .).
  • the auxiliary electrode layer 6 enters the slit 9 of the master substrate 1 ′ and at the same time goes around the stepped portion Id, so that conduction with the common electrode pattern 4 is established.
  • the thickness of the auxiliary electrode layer 6 inside the slit 9 and the amount of wraparound to the step 1 d can be controlled by the width W of the slit 9.
  • the master substrate ⁇ is divided into respective division lines DL 1 and DL 2 (FIG. 3a). To obtain individual thermal heads (see Fig. 1 and Fig. 2).
  • the formation of the auxiliary electrode layer 6 may be performed on the undivided master substrate ⁇ , and it is not necessary to separately process a plurality of head substrates. It can improve and reduce the manufacturing cost. Also, there is no need to provide a dedicated magazine or jig for handling a plurality of head substrates, and equipment costs can be reduced. Furthermore, when transporting and supporting the master substrate ⁇ , Since the margins can be used, it is possible to avoid secondary damage such as damage due to direct contact between the transport and support devices and the individual head substrates.
  • the electrical connection between the auxiliary electrode layer 6 and the common electrode pattern 4 is determined by the amount of wraparound R (FIG. 3h) of the auxiliary electrode layer 6 with respect to the common electrode pattern 4.
  • the wraparound amount R of the auxiliary electrode layer 6 is determined by the width W of the slit 9. Therefore, the electric connection between the auxiliary electrode layer 6 and the common electrode pattern 4 can be controlled by adjusting the radiation W of the slit 9.
  • FIG. 4 is a graph showing how the wraparound amount R of the auxiliary electrode layer 6 and the electric resistance between the auxiliary electrode layer 6 and the common electrode pattern 4 change when the width W of the slit 9 is changed. It is.
  • the horizontal axis in FIG. 4 indicates the slit width W (mm).
  • the vertical axis on the left side of FIG. 4 shows the electrical resistance between the auxiliary electrode layer 6 and the common electrode pattern 4 in natural logarithm ( ⁇ ⁇ ), and the vertical axis on the right side shows the electrical resistance of the auxiliary electrode layer 6.
  • the wraparound amount R (tm) is shown.
  • the resistance value between the auxiliary electrode layer 6 and the common electrode pattern 4 is about 250 mm from a position on the common electrode pattern 4 of about 0.10.2 mm from the surface of the glaze layer 2 on the head substrate 1. The distance up to the position on the auxiliary electrode layer 6 which was separated by mm was measured.
  • Curve A in FIG. 4 shows the relationship between the slit width W and the resistance value between the auxiliary electrode layer 6 and the common electrode pattern 4 when the slit 9 is step-cut.
  • Curve B shows the relationship between the slit width W and the resistance value between the auxiliary electrode layer 6 and the common electrode pattern 4 when the slit 9 is fully pressed.
  • Curve C shows the relationship between the slit width W and the wraparound amount R.
  • the auxiliary electrode layer 6 can hardly wrap around the common electrode pattern 4 (that is, the wraparound amount R is almost zero and the auxiliary electrode layer 6 hardly touches or overlaps with the common electrode pattern 4), and the resistance value between the auxiliary electrode layer 6 and the common electrode pattern 4 is also extremely high at about 11 ⁇ .
  • the slit ipMW is in the range of 0.30.5 mm (excluding 0.3 mm and 0.5 mm)
  • the auxiliary electrode layer 6 gradually turns around the common electrode pattern 4, The resistance between the electrode layer 6 and the common electrode pattern 4 is Decrease quickly.
  • the slit width W becomes 0.5 mm or more
  • the amount of wraparound R of the auxiliary electrode layer 6 with respect to the common electrode pattern 4 becomes 20 m or more, and the resistance value is stabilized to 2.2 ⁇ or less. Therefore, if the slit width W is set to 0.5 mm or more, the electrical connection between the auxiliary electrode layer 6 and the common electrode pattern 4 can be maintained at an acceptable level.
  • the slit ⁇ is set to 0.8 mm or more, the wraparound amount R of the auxiliary electrode layer 6 with respect to the common electrode pattern 4 also becomes 50 m or more, and a favorable electrical connection between the two can be achieved. .
  • the slit 9 is formed on the master substrate 1 ′, and the amount R of the auxiliary electrode layer 6 wrapping around the common electrode pattern 4 is controlled by adjusting the slit width W. Therefore, it is possible to set the electric resistance between the auxiliary electrode layer 6 and the common electrode pattern 4 according to the purpose.
  • the present invention is not limited to these embodiments.
  • a method of forming the resistor layer, the common electrode pattern, the individual electrodes, and the auxiliary electrode layers not only sputtering but also other methods such as a CVD method can be applied.
  • the present invention is not limited to the embodiment of the present invention, such as the material and shape of the head substrate and other components.
  • the method of the present invention can be used not only for manufacturing a thin-film thermal head but also for manufacturing a thick-film thermal head.

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Description

明糸田書 サ一マルヘッドにおける共通電極ノ、'ターンに対する補助電極層の形成方法 技術分野
本発明はサーマルへッドにおける共通電極パターンに対する補助電極層の形成 方法に関する。 背景技術
従来、 ファクシミリ等の OA機器のプリン夕、 券売機のプリン夕、 並びにラベ ルブリン夕等にサーマルへッドが広く用いられている。 周知のように、 サーマル へッドは、 感熱紙や熱転写インクリボン等の印字媒体に対して選択的に熱を付与 して、 必要な画像情報を形成するものである。
サーマルへッドは、 その発熱抵抗体 （発熱ドット） 、 電極用導体層等の形成方 法により薄膜型サ一マルへッドと厚膜型サーマルへッドとに大きく分類される。 薄膜型サーマルへッドでは、 基板若しくはガラスグレーズ層上にスパッタリング 等により発熱抵抗体や電極用導体層を薄膜状に形成するものである。 これに対し て、 厚膜型サーマルヘッドでは、 少なくとも発熱抵抗体がスクリーン印刷及び焼 成等の工程を介して厚膜状に形成される。
一般に、 サーマルへッドでは、 列状の発熱ドットを絶縁性へッド基板の一方の 長手縁部の近傍に設けるのが好ましい。 その理由は、 発熱ドット列をへッド基板 の長手縁部の近傍に配置した方が、 印字媒体との干渉を避け易いばかりでなく、 へッド基板をプラテンに対して傾斜させることにより、 配置の自由度や印字品質 を高めることができるからである。
しかしながら、 発熱ドット列をへッド基板の一方の長手縁部の近傍に配置する と、 その分だけ共通電極パターンを形成するスペースが縮小するために、 発熱に 必要な十分な電流容量（電流路） を確保できなくなる。 その結果、 共通電極バタ ーンにおける抵抗が問題となり、 発熱ドット列の長手方向の電圧降下により発熱 ドット間に発熱量のバラツキが生じて、 印字品質が低下する。 特に、 最近普及率 が高くなりつつあるカラ一印刷においては、 全ての発熱ドットが同時に発熱する いわゆる 「ベタ状印刷」 が多用されるため、 大きな電流容量の確保は極めて重要 である。
このような要請に応えるべく、 国際特許公開 WO 9 5 / 3 2 8 6 7において、 本願出願人は本願添付図面の図 5及び図 6に示すような構成のサーマルへッドを 先に提案した （但し、 上記国際出願は、 その公開日が 1 9 9 5年 1 2月 7日で、 本願の優先日 1 9 9 5年 6月 1 3日よりも後であるため、 本願に対する公知文献 ではない。 ） 。 以下、 このサーマルへッドについて説明する。
図 5及び図 6に示したサーマルへッドは、 アルミナセラミック等の絶縁材料か らなるヘッド基板 1 1を含んでおり、 このヘッド基板 1 1は、 断面矩形であり、 表面 1 1 aと、 この表面 1 1 aと反対の下面 1 1 bと、 第 1長手縁面 1 1 cと、 この第 1長手縁面 1 1 cと反対の第 2縁面 1 1 dと、 を有している。 へッド基板 1 1の表面 1 1 aには、 蓄熱部材としてのガラスグレーズ層 1 2が形成されてお り、 このグレーズ層 1 2は、 ヘッド基板 1 1の第 1長手縁面 1 1 cの近傍に断面 湾曲状の凸状部 1 2 aを有している。
グレーズ層 1 2の表面には、 薄膜状の抵抗体層 1 3が形成されている。 この抵 抗体層 1 3は、 へッド基板 1 1の横切り方向 （すなわち、 へッド基板 1 1の長手 縁面 1 l c、 1 I dに直交する方向） に延びるようにスリット S (図 3参照） に より所定のピッチで分割されている。
抵抗体層 1 3の表面には、 へッド基板 1 1の第 1長手縁面 1 1 cに隣接する共 通電極パターン 1 4と、 これら共通電極パターン 1 4から離間し且つグレーズ層 1 2の凸状部 1 2 aからヘッド基板 1 1の第 2長手縁面 1 I dに向かって延びる 個別電極 1 5と、 が形成されている。 前記スリット Sは個別電極 1 5を相互に電 気的に分離するとともに、 共通電極パターン 1 4の位置まで延びている。
上述したように、 個別電極 1 5は共通電極パターン 1 4から離間している。 従 つて、 抵抗体層 1 3は、 共通電極パターン 1 4と個別電極 1 5との間において露 出され、 その露出部がへッド基板 1 1の第 1長手縁面 1 1 cに沿って直線状に延 びる発熱ドット （発熱領域） 1 3 aを構成する。
抵抗体層 1 3の発熱領域（発熱ドット） 1 3 a、 共通電極パターン 1 4及び個 別電極 1 5は保護層 2 0によって覆われている。 この保護層 2 0は抵抗体層 1 3 の発熱領域 1 3 a、 共通電極パターン 1 4及び個別電極 1 5が空気との接触によ り酸化されたり、 印字媒体 （図示せず） との接触により磨耗したりするのを防止 する作用を発揮する。
そして、 共通電極パ夕ーン 1 4は、 へッド基板 1 1の第 1長手縁面 1 1 cの側 において、 アルミニウム等の金属よりなる補助電極層 1 6に電気接続されている。 従って、 共通電極パターン 1 4の全ての部分は補助電極層 1 6を介して相互に電 気的に導通し、 同一の電位に保持される。 言い換えると、 補助電極層 1 6は、 共 通電極パターン 1 4の全ての部分に対する共通接続部として機能する。
補助電極層 1 6は、 へッド基板 1 1の第 1長手縁面 1 1 c、 裏面 1 1 b及び第 2長手縁面 1 1 dを覆っている。 このように、 補助電極層 1 6は大きな面積を有 していることから、 電流路を拡大し、 サーマルヘッドの長手方向の電圧降下を実 質的に解消する。 従って、 全発熱ドット 1 3 aが同時に発熱する場合 （いわゆる
「ベ夕状印刷」 する場合） にも、 十分な電流を流すことができ、 印字品質の低下 を招来することはない。
以上の構成を有するサーマルへッドは、 例えば図 7 a〜7 jに示す方法により 製造される。
先ず、 図 7 aに示すように、 複数のヘッド基板の大きさに対応するアルミナセ ラミック製マスター基板 1 1 ' を用意する。 このマスター基板 1 1 ' は、 後に長 手分割ライン D L 1及び横切り分割ライン D L 2に沿って分割したときに、 複数 のへッド基板を与えるものである。
次に、 図 7 bに示すように、 マスタ一基板 1 1 ' の表面にガラスペーストを塗 布して焼成することにより、 マスターグレーズ層 1 2 ' を形成する。
次に、 図 7 cに示すように、 所定の長手分割ライン D L 1に沿って、 ダイシン グカッター （図示せず） によりマスターグレーズ層 1 2， を貫通してマスタ一基 板 1 1 ' の肉厚内に至る溝 1 7を形成する。 これにより、 マスタ一グレーズ層 1 2 ' は個別のグレーズ層 1 2に分断される。
次に、 図 7 dに示すように、 マスター基板 1 Γ を約 8 5 0 °Cの温度に約 2 0 分間加熱することにより、 グレーズ層 1 2のうち上記溝 1 7に隣接する凸状部 1 2 aを形成する。 このように凸状部 1 2 aが形成されるのは、 加熱により流動状 となったガラス材料の表面張力に基づいている。
次に、 図 7 eに示すように、 グレーズ層 1 2上に反応性スパッタリングにより 窒化タンタルを主成分とする抵抗体層 1 3を薄膜状に形成する。
次に、 図 7 ίに示すように、 抵抗体層 1 3の上にスパッタリングによりアルミ ニゥム等からなる導体層 1 8を形成する。
次に、 図 7 gに示すように、 抵抗体層 1 3及び導体層 1 8をエッチングしてス リット S (図 3参照） を形成した後、 導体層 1 8のみの一部をエッチングにより 除去して抵抗体層 1 3の発熱ドット 1 3 aとなるべき領域を露出させる。 この結 果、 導体層 1 8は共通電極パターン 1 4及び個別電極 1 5に分割される。
次に、 図 7 hに示すように、 ダイシングカッター （図示せず） を用いてマスタ 一基板 1 1 ' をそれぞれの分割ライン D L 1、 D L 2に沿って切断し、 個別のへ ッド基板 1 1とする。
次に、 図 7 iに示すように、 各へッド基板 1 1を矢印 Xの方向に移動させつつ、 下方から導電性金属をスパッタリングして、 ヘッド基板 1 1の第 1長手縁面 1 1 c、 下面 1 1ゎ及び第2長手縁面1 I dに付着させて、 アルミニウム等からなる 補助電極層 1 6を適度な膜厚で形成する。
最後に、 図 7 jに示すように、 共通電極パターン 1 4、 個別電極 1 5及び抵抗 体層 1 3の露出した発熱ドット 1 3 aの領域を覆うべく保護膜 2 0を形成する。 以上述べた方法では、 補助電極層 1 6の形成を、 マスター基板 1 Γ を個別の へッド基板 1 1に分割した後に行っている （図 7 h及び図 7 i参照）。 しかしな がら、 このような補助電極層 1 6の形成方法では、 次のような問題があることが 分かってきた。
先ず第 1に、 マスタ一基板 1 Γ を複数の個別のヘッド基板 1 1に分割した上 で補助電極層 1 6を形成するために、 複数のへッド基板 1 1を個別に取り扱うた めの専用マガジンや専用治具を必要とするため、 設備費がそれだけ高くつく。 ま た、 複数のへッド基板 1 1に個別に補助電極層 1 6を形成する作業は生産性が低 くなり、 設備費のアップと相まって生産コストを高くする。
第二に、 個別のへッド基板 1 1ごとに補助電極層 1 6を形成すると、 スパッ夕 リングされる導電性金属がヘッド基板 1 1の表面に回り込み易くなり、 共通電極 パターンを越えて、 抵抗体層 1 3の露出部分である発熱ドット 1 3 aにまで及ぶ ことがある。 その結果、 補助電極層 1 6が発熱ドット 1 3 aを部分的又は全体的 に覆い、 発熱ドット 1 3 aが発熱できない状態となる。
第三に、 マスター基板 1 Γ を複数の個別のヘッド基板 1 1に分割した上で補 助電極層 1 6を形成する場合、 個別のヘッド基板 1 1のための搬送装置や支持装 置が直接へッド基板 1 1と接触することになるため、 得られるサーマルへッドに 二次不良を生じ易い。 尚、 マスタ一基板 1 1 ' を分割する前は、 マスター基板 1 Γ の外周余白部分を利用して搬送 ·支持ができるため、 後に分割されるヘッド 基板 1 1が損傷を受ける可能性はずつと低い。 発明の開示
そこで、 本発明の目的は、 共通電極パターンに対する補助電極層の形成を複数 のサーマルへッドへッドについて効率的且つ安価に行え、 しかも共通電極パター ンと補助電極層との間の電気的接続状態を容易に制御できる方法を提供すること にある。
上記目的を達成するために、 本発明は、 表面に共通電極パターンを有し且つ複 数のへッド基板に対応するマスター基板を用意し、
前記マスター基板に前記共通電極パターンに沿う少なくとも 1個のスリット を形成し、
前記マスタ一基板の裏面に補助電極層を形成して、 当該補助電極層が前記ス リットを介して前記共通電極パターンに電気的に導通するよう回り込むようにす る、
サーマルへッドにおける共通電極パターンに対する補助電極層の形成方法を 提供する。
前記補助電極層と共通電極パターンとの間の電気的接続状態を良好なものとす るには、 前記スリットの幅を好ましくは 0 . 5 mm以上、 特に 0 . 8 mm以上に すれば良い。
また、 本発明の好適な実施例によれば、 前記マスタ一基板は、 前記共通電極パ ターンに沿う少なくとも 1個の溝を有しており、 前記共通電極パターンは前記溝 内に延びており、 前記溝内に前記スリットを当該溝よりも幅狭に形成することに より段部を形成し、 前記補助電極層が前記段部に回り込んで前記共通電極パター ンに電気的に導通するようにする。
本発明のその他の目的、 特徴及び利点は、 以下に添付図面に基づき詳細に説明 する実施例から明らかになるであろう。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の好適な実施例に係るサ一マルへッドの要部を示す部分断面図 である。
図 2は、 同サ一マルへッドの部分平面図である。
図 3 a〜 3 hは図 1及び 2に示したサーマルへッドを製造する 11次の工程を示 す図である。
図 4は、 補助電極層を形成する際のスリット幅に対する抵抗値及び回り込み量 の関係を示すグラフである。
図 5は、 同一出願人の先願に係るサーマルへッドを示す断面図である。
図 6は、 同先願のサ一マルへッドの平面図である。
図 7 a〜7 jは図 5及び 6に示したサーマルへッドを製造する順次の工程を示 す図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 添付図面に基づき本発明の好適な実施例を説明する。
図 1及び図 2は、 本発明の製造方法により作製されたサ一マルへッドの一例を 示す。 このサーマルヘッドは、 アルミナセラミック等の絶縁材料からなる長状の へッド基板 1を含んでおり、 このへッド基板の厚さは例えば約 0 . 6〜 0 . 7 m m程度である。 へッド基板 1は、 断面略矩形であり、 表面 1 aと、 この表面 1 a と反対の裏面 1 bと、 第 1長手縁面 1 cと、 この第 1長手縁面 1 cと反対の第 2 長手縁面 （図示せず） と、 を有している。
へッド基板 1の表面 1 aには、 蓄熱部材としてのガラスグレーズ層 2が例えば 厚さ約 1 0 0〃m程度に形成されている。 このグレーズ層 2は、 ヘッド基板 1の 第 1長手縁面 1 cの近傍において、 湾曲状縁部 2 aを有する。
グレーズ層 2の表面には、 薄膜状の抵抗体層 3が形成されている。 この抵抗体 層 3は、 へッド基板 1の横切り方向 （すなわち、 へッド基板 1の第 1長手縁面 1 cに直交する方向） に延びるようにスリット S (図 2参照） により所定のピッチ で個別の帯状に分割されている。
抵抗体層 3の表面には、 へッド基板 1の第 1長手縁面 1 cに隣接する共通電極 パターン 4と、 これら共通電極パターン 4から離間し且つグレーズ層 2の湾曲状 縁部 2 aからへッド基板 1の第 2長手縁面 （図示せず） に向かって延びる個別電 極 5と、 が形成されている。 前記スリット Sは個別電極 5を相互に電気的に分離 するとともに、 共通電極パターン 4の位置まで延びている。
上述したように、 個別電極 5は共通電極パターン 4から離間している。 従って、 抵抗体層 3は、 共通電極パターン 4と個別電極 5との間において露出され、 その 露出部がへッド基板 1の第 1長手縁面 1 cに沿って直線状に延びる発熱ドット (発熱領域） 3 aを構成する。
図示の実施例においては、 へッド基板 1の第 1縁面 1 cには、 段部 1 dが形成 されており、 抵抗体層 3及び共通電極パターン 4はこの段部 1 dまで延出してい る。 そして、 この段部 1 dに表面側から延出する共通電極パターン 4の延出部分 が 1 aは、 当該段部 1 dに裏面側から延出する補助電極層 6に電気接続されてい る。 この補助電極層 6は、 ヘッド基板 1の裏面 1 bの全体を覆っており、 大きな 面積を有していることから、 電流路を拡大し、 へッド基板 1の長手方向の電圧降 下を実質的に解消する。
尚、 図示はしていないが、 抵抗体層 3の発熱領域 （発熱ドット） 3 a、 共通電 極パターン 4及び個別電極 5は S i O 2 膜及びノ又は T a 2 05 膜からなる保護 層によって覆ってもよい。 かかる保護層は抵抗体層 3の発熱領域 3 a、 共通電極 パターン 4及び個別電極 5が空気との接触により酸化されたり、 印字媒体 （図示 せず） との接触により磨耗したりするのを防止する作用を発揮する。
また、 同じく図示はしていないが、 補助電極層 6は、 へッド基板 1の第 1長手 縁面 1 cのみならず、 これとは反対の第 2長手縁面 （図示せず） の全体を覆うよ うに形成してもよく、 これにより、 さらに電流路の拡大を図ることができる。
以上の構成を有するサーマルへッドは、 以下の方法により都合よく製造するこ とができる。
先ず、 図 3 aに示すように、 後に長手分割ライン D L 1及び横切り分割ライン D L 2に沿って分割したときに、 複数のヘッド基板を与える大きさのアルミナセ ラミック製マスター基板 Γ を用意する。 図示の例では、 マスタ一基板 Γ は長 手方向に各 3個のへッド基板を 2列に配置した大きさに対応する。
次に、 図 3 bに示すように、 マスター基板 Γ の表面にガラスペーストを塗布 して焼成することにより、 マスターグレーズ層 2 ' を形成する。
次に、 図 3 cに示すように、 中央の長手分割ライン D L 1に沿って、 ダイシン グカツ夕一 （図示せず） によりマスターグレーズ層 2 ' を貫通してマスター基板 の肉厚内に至る溝 7を形成する。 この結果、 マスターグレーズ層 2 ' は個別 のグレーズ層 2に分断される。 尚、 この溝 7は、 後に段部 1 dを構成するもので あな o
次に、 同じく図 3 cに示すように、 マスター基板 1 ' を約 8 5 0 °Cの温度に約 2 0分間加熱することにより、 グレーズ層 2の上記溝 7に隣接する位置に湾曲状 縁部 2 aを形成する。 このように湾曲状縁部 2 aが形成されるのは、 加熱により 流動状となったガラス材料の表面張力に基づいている。
次に、 図 3 dに示すように、 グレーズ層 2及びマスタ一基板 1 ' の表面に T a S i 02 をスパッタリングして、 抵抗体層 3を例えば約 0 . l mの薄膜状に形 成する。 この結果、 抵抗体層 3はマスター基板 Γ の溝 7の内部まで延出するよ うに形成される。 尚、 抵抗体層 3は、 窒化タンタルを主成分として反応性スパッ タリングにより形成してもよい。
次に、 図 3 eに示すように、 抵抗体層 3の上にスパッタリングにより導体層 8 を形成する。 この導体層 8も、 マスター基板 Γ の溝 7の内部まで延出する。 導 体層 8は、 典型的にはアルミニウム （A £ ) で形成されるが、 銅 （C u ) や金 (A u ) で形成してもよい。
次に、 図 3 f に示すように、 抵抗体層 3及び導体層 8をエッチングしてスリツ ト S (図 2参照） を形成した後、 導体層 8のみの一部をエッチングにより除去し て抵抗体層 3の発熱ドット 3 aとなるべき領域を露出させる。 この結果、 導体層 8は共通電極パ夕一ン 4及び個別電極 5に分割される。
次に、 図 3 gに示すように、 スリット 9を溝 7に沿って形成する。 但し、 スリ ット 9の幅 W及び長さ Lは （図 3 g及び図 3 a参照） は、 溝 7のそれよりも小さ い。 この結果、 溝 7とスリット 9によって段部 1 dが形成される。 しかしながら、 マスター基板 Γ は未だ単位ヘッド基板 1 (図 1 ) に分断されておらず、 以降の 工程もマスター基板 1 ' (すなわち、 複数の単位へッド基板 1 ) に対して効率よ く行うことができる。 スリット 9の形成は、 ダイシング、 レーザ又はウォー夕ジ エツト等を利用して行える。
尚、 図 3 gに示すように、 スリット 9の幅 Wを溝 7のそれよりも小さくなるよ うに切断する方法を、 ステップカットという。 これに対して、 スリット 9と溝 7 とを同一の幅に切断する方法を、 フルカットという。 本発明では、 ステップカツ トに代えてフルカツトを行ってもよい。
次に、 図 3 hに示すように、 マスター基板 1 ' を矢印 Xの方向に移動させつつ、 下方から導電性金属 （例えば、 アルミニウム又は銅） をスパッタリングして、 マ スター基板 1 ' の裏面に補助電極層 6を適度な膜厚（例えば約 2 μ. ) で形成する。 この際、 補助電極層 6はマスター基板 1 ' のスリット 9に入り込むと同時に段部 I dに回り込み、 共通電極パターン 4との導通がとられる。 しかも、 スリット 9 内部における補助電極層 6の膜厚及び段部 1 dへの回り込み量はスリッ ト 9の幅 Wによって制御することができる。
最後に、 図示はしていないが、 抵抗体層 3、 共通電極パターン 4及び個別電極 5に対する保護層を形成した上で、 マスター基板 Γ をそれぞれの分割ライン D L l、 D L 2 (図 3 a ) に沿って切断し、 個別のサ一マルヘッド （図 1及び図 2 参照） を得る。
以上の製造方法によれば、 補助電極層 6の形成を分割されていないマスタ一基 板 Γ に対して行えばよく、 複数のヘッド基板を個別に処理する必要はないので、 生産効率が格段に向上し、 製造コストを低減することができる。 また、 複数のへ ッド基板を取り扱うための専用のマガジンや治具を設ける必要はなく、 設備費も 安くできる。 さらに、 マスター基板 Γ を搬送 ·支持等するにあたっては、 その 余白部分を利用することができるので、 搬送 ·支持のための装置が個別のへッド 基板に直接接触して損傷を受けるなどの二次損傷を避けることも可能となる。
一方、 補助電極層 6と共通電極パターン 4との電気的接続状態は、 補助電極層 6の共通電極パターン 4に対する回り込み量 R (図 3 h) によって決定される。 前述したように、 この補助電極層 6の回り込み量 Rは、 スリット 9の幅 Wによつ て決定される。 従って、 このスリット 9の輻 Wを調整することにより、 補助電極 層 6と共通電極バタ一ン 4との電気的接続状態を制御することができる。 以下、 この点につき、 図 4を参照して説明する。
図 4は、 スリット 9の幅 Wを変更した場合に、 補助電極層 6の回り込み量 R 並びに補助電極層 6と共通電極パターン 4との間の電気抵抗がどのように変化す るかを示すグラフである。 図 4の横軸はスリット幅 W (mm) を示している。 ま た、 図 4の左側の縦軸は補助電極層 6と共通電極パターン 4との間の電気抵抗を 自然対数（^ η Ω) にて示しており、 右側の縦軸は補助電極層 6の回り込み量 R ( t m) を示している。 尚、 補助電極層 6と共通電極パターン 4との間の抵抗値 は、 ヘッド基板 1におけるグレーズ層 2の表面から 0 . 1 0 . 2 mm程度の共 通電極パターン 4上の位置から 2 5 0 mm離れた補助電極層 6上の位置までの間 を測定した。
図 4における曲線 Aは、 スリット 9をステップカットした場合における、 スリ ット幅 Wと補助電極層 6と共通電極パターン 4との間の抵抗値の関係を示す。 曲 線 Bは、 スリット 9をフル力ットした場合における、 スリット幅 Wと補助電極層 6と共通電極パターン 4との間の抵抗値の関係を示す。 曲線 Cは、 スリット幅 W と回り込み量 Rとの関係を示す。
図 4から分かるように、 スリット幅 Wが 0 , 3 mm以下では、 補助電極層 6は 共通電極パターン 4に対して殆ど回り込むことができず （すなわち、 回り込み量 Rがほぼゼロで、 補助電極層 6は共通電極パターン 4に殆ど接触又はオーバラッ プしない） 、 補助電極層 6と共通電極パターン 4との間の抵抗値も約 1 1 ΜΩと 非常に高くなる。 また、 スリット ipMWが 0 . 3 0 . 5 mm ( 0 . 3 mmと 0 . 5 mmは含まず） の範囲では、 補助電極層 6は共通電極パターン 4に対して徐々 に回り込むようになり、 補助電極層 6と共通電極パターン 4との間の抵抗値は急 速に低下する。 さらに、 スリット幅 Wが 0 . 5 mm以上になると、 共通電極パタ ーン 4に対する補助電極層 6の回り込み量 Rも 2 0 m以上となり、 抵抗値が 2 . 2 Ω以下に安定する。 従って、 スリツト幅 Wを 0 . 5 mm以上にすれば、 補助電 極層 6と共通電極パターン 4との間の電気的接続状態が許容可能な程度に維持で きることになる。 特に、 スリット Φ を 0 . 8 mm以上にすれば、 共通電極パ夕 —ン 4に対する補助電極層 6の回り込み量 Rも 5 0 m以上となり、 両者間の良 好な電気的接続状態を達成できる。
以上のように、 本発明の方法では、 マスター基板 1 ' にスリツト 9を形成し、 そのスリット幅 Wを調整することにより共通電極パターン 4に対する補助電極層 6の回り込み量 Rを制御するようにしているので、 目的に合わせて補助電極層 6 と共通電極パターン 4との間の電気抵抗を設定することが可能となる。
以上、 本発明の好適な実施例について説明したが、 本発明はこれら実施例に限 定されるものではない。 例えば、 抵抗体層、 共通電極パターン、 個別電極及び補 助電極層の成膜方法としては、 スパッタリングのみならず、 C V D法等の他の手 法も適用可能である。 また、 へッド基板やその他の構成要素の材料や形状等の実 施例のものに限定されない。 さらに、 本発明の方法は、 薄膜型サーマルヘッドの みならず、 厚膜型サーマルへッドの製造にも用いることができる。

Claims

O 96/41722 PCT/JP96/01632 1 2 言青求の範囲
1 . 表面に共通電極パターンを有し且つ複数のへッド基板に対応するマスター基 板を用意し、
前記マスター基板に前記共通電極パターンに沿う少なくとも 1個のスリット を形成し、
前記マスター基板の裏面に補助電極層を形成して、 当該補助電極層が前記ス リットを介して前記共通電極パターンに電気的に導通するよう回り込むようにす る、
サーマルヘッ ドにおける共通電極、'ターン (こ対する補助電極層の形成方法。
2 . 前記スリットは 0 . 5 mm以上の幅を有している、 請求項 1に記載の補助電 極層の形成方法。
3 . 前記スリットは 0 . 8 mm以上の幅を有している、 請求項 2に記載の補助電 極層の形成方法。
4 . 前記マスター基板は、 前記共通電極パターンに沿う少なくとも 1個の溝を有 しており、 前記共通電極パターンは前記溝内に延びており、 前記溝内に前記スリ ットを当該溝よりも幅狭に形成することにより段部を形成し、 前記補助電極層が 前記段部に回り込んで前記共通電極パターンに電気的に導通するようにする、 請 求項 1に記載の補助電極層の形成方法。
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