JP2813095B2 - サーマルヘッドの製造方法および絶縁性基板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サーマルプリンタに使
用されるサーマルヘッドの製造方法およびこの製造方法
に使用される絶縁性基板に係り、特に、通電により発熱
され印字に寄与する発熱素子に通電を行うための電極を
形成する際の電極の位置決めを良好になすようにしたサ
ーマルヘッドの製造方法および絶縁性基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】前述したサーマルヘッドは、絶縁性基板
上に蓄熱効果を有するグレーズ層を重積し、このグレー
ズ層上に複数個の発熱素子を直線的に整列配置し、さら
に各発熱素子に選択的に通電を行う共通電極ならびに個
別電極を各発熱素子に接続し、これらの上方を保護層に
より被覆して構成されており、印字情報に従って共通電
極および特定の発熱素子に対応する個別電極に選択的に
通電を行ってこの発熱素子を選択的に加熱させて、感熱
記録紙に発色記録させるか、あるいはインクリボンのイ
ンクを部分的に溶融して普通紙に転写記録するために用
いられる。

【０００３】このようなサーマルヘッドの一般的な構成
が図６に示されている。

【０００４】図６に示すように、アルミナのような絶縁
性材料からなる絶縁性基板１上には、蓄熱層として機能
するガラスのような材料からなるグレーズ層２が形成さ
れており、このグレーズ層２は発熱抵抗体層３の形成予
定領域に、頂部に一体に形成された断面等脚台形状の突
起２Ａの部位を除き、上面の断面が円弧状のものとして
部分的に形成されている。このグレーズ層２の頂部の突
起２Ａは、印字時に発熱素子３Ａの直上の保護層５と用
紙との圧接状態を良好ならしめるためのものである。

【０００５】前記グレーズ層２の頂部には、Ｔａ₂ Ｎ等
からなる複数個の発熱素子３Ａが、前記グレーズ層２上
に積層した発熱抵抗体層３をフォトリソ技術によって細
分化することにより整列状に配置・形成されている。

【０００６】前記各発熱素子３Ａの両端部上には、さら
に、各発熱素子３Ａに対して給電するための電極４が形
成されている。この電極４は、例えばＡｌ、Ａｌ−Ｃ
ｕ、Ｃｒ−Ｃｕ、Ｃｕ等からなるもので、層状に重積し
たものからフォトリソ技術により所望形状のパターンに
形成され、各発熱素子３Ａの両側にそれぞれ一方が共通
電極４ａとして、また他方が個別電極４ｂとして導出さ
れている。この対をなす共通電極４ａおよび個別電極４
ｂ間において、１ドット相当分の発熱領域を形成された
前記発熱素子３Ａは、前記両電極４ａ，４ｂ間に電圧を
印加することによって発熱される。

【０００７】また、前述した発熱素子３Ａおよび電極４
上には、これらの発熱素子３Ａおよび電極４を保護する
薄膜の保護層５が形成されている。そして、前記絶縁性
基板１上に前記各電極４と一体に形成され外部回路（Ｔ
ＡＢ、ＦＰＣ）との接続のためのメッキが行われた接続
端子以外のヘッド面が前記保護層５により覆われてい
る。

【０００８】ところで、前述したサーマルヘッドは、一
般に、１つのサーマルヘッドの平面の面積に対し数十あ
るいは数百の大きさの平面の面積を有する絶縁性基板１
を用意し、この絶縁性基板１上に蓄熱効果を有するガラ
スのようなグレーズ材料を部分的に重積し、このグレー
ズ材料をエッチングして頂部に突起２Ａを有するグレー
ズ層２を形成し、少なくとも前記グレーズ層２上に複数
の発熱素子３Ａを整列状に形成し、各発熱素子３Ａに選
択的に通電を行うための共通電極４ａおよび複数の個別
電極４ｂを少なくとも前記発熱素子３Ａ上に形成し、こ
れらの上を耐熱性ならびに耐磨耗性に優れた保護層５に
より被覆することにより縦横に整列状に複数のサーマル
ヘッドを形成し、最終的に絶縁性基板１を含めてダイシ
ングにより複数のサーマルヘッドを形成するようにして
いた。

【０００９】ところで、前述したサーマルヘッドの製造
方法の各発熱素子３Ａならびに各電極４の形成は、あら
かじめ印刷等により層状に重積したものをフォトリソ技
術により部分的に削落して各発熱素子３Ａならびに各電
極４のパターンを形成するわけであるが、このために
は、まず、層状に重積したものうえにフォトレジストを
塗布し、このフォトレジストに対しフォトマスクのマス
ク合せを行ったうえで全体を露光し、その後現像を行っ
て削落部分のフォトレジストを削除し、この状態におい
てエッチングを行ってパターンを形成するようになって
いる。

【００１０】そして、各発熱素子３Ａならびに各電極４
を位置的に精度よく形成するためにはフォトマスクのマ
スク合せを正確に行うことが必要である。このため、従
来からサーマルヘッドの製造において、絶縁性基板１上
にグレーズ材料を印刷により部分的に重積する際に、図
７に示すように、絶縁性基板１上のサーマルヘッド形成
領域外の縁部に同じくグレーズ材料からなる平面円形の
１対のアライメントマーク６，６を同時に印刷して、こ
れらのアライメントマーク６を基準点としてフォトマス
クのマスク合せを行うようにしていた。

【００１１】ところで、前記各アライメントマーク６
は、図８に示すように球面状の表面を有しており、この
アライメントマーク６により位置決めを行うには、アラ
イメントマーク６の上方から光を当て、図８に矢印で示
す反射光で明暗を形成し、この内の明部の重心を算出
し、この重心位置を基準点としていた。

【００１２】すなわち、前記アライメントマーク６の頂
部６ａの反射光は、周囲に拡散せずその大部分が鉛直方
向に戻るため、図８Ｂに示すように、明部７となるのに
対し、前記アライメントマーク６の頂部６ａ以外の部位
の反射光は、その大部分が周囲に拡散してしまうため、
明部７の周囲を囲繞するように暗部８が形成されること
になる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たように、平面円形のアライメントマーク６により基準
点を算出するのでは、アライメントマーク６が、図９Ａ
に示すように変形してしまうと、これに伴って明部７の
形状が変化してしまうため、その重心位置が、本来の重
心位置９ａから見掛けの重心位置９ｂへとずれてしまう
ことになり、この結果、重心位置９ｂを基準点としてフ
ォトマスクのマスク合せを行うと、各発熱素子３Ａなら
びに各電極４が位置的に精度よく形成されないことにな
ってしまう。

【００１４】このような問題点は、図９Ｂ，Ｃ，Ｄにお
いても同様に生じることになる。

【００１５】図９Ｂは、アライメントマーク６の明部７
に傷１０が付いてしまい、この結果、明部７の重心位置
が、本来の重心位置９ａから見掛けの重心位置９ｂへと
ずれてしまう状態を示している。

【００１６】また、図９Ｃは、入射光が鉛直方向でなく
斜めに入射してしまう場合を示しており、この場合にお
いても、図９Ｄに示すように、明部７の重心位置が、本
来の重心位置９ａから見掛けの重心位置９ｂへとずれて
しまうことになる。

【００１７】さらに、図９Ｅ，Ｆに示すように、入射光
が強すぎたり弱すぎたりすると、明部７の面積が大きす
ぎたり、あるいは小さすぎたりしてしまい、重心位置の
算出に支障が生じることになっていた。

【００１８】前述したようにして、各発熱素子３Ａなら
びに各電極４が位置的に精度よく形成されない場合には
各種の不都合が生じるが、特に、電極４がその長手方向
にずれると、図１０に示すように、電極４（この図にお
いては個別電極４ｂ）がグレーズ層２の突起２Ａの頂部
近傍に到達してしまい、発熱素子３Ａの直上の保護層５
の用紙に対する圧接を阻害することになってしまう。そ
して、この結果、印字品質の低下を招来するおそれがあ
った。

【００１９】本発明は、前述した従来の方法における問
題点を克服し、各発熱素子ならびに各電極を位置的に精
度よく形成しうるようにしたサーマルヘッドの製造方
法、ならびに、この製造方法に使用される絶縁性基板を
提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため本発明のサーマルヘッドの製造方法は、絶縁性基板
上にグレーズ材料を部分的に重積し、このグレーズ材料
をエッチングして頂部に突起を有するグレーズ層を形成
し、少なくとも前記グレーズ層上に複数の発熱素子を整
列状に形成し、各発熱素子に選択的に通電を行うための
共通電極および複数の個別電極を少なくとも前記発熱素
子上に形成してなるサーマルヘッドの製造方法におい
て、前記絶縁性基板上への前記グレーズ材料の重積時
に、前記絶縁性基板のサーマルヘッド形成領域外の部位
にグレーズ材料からなるほぼ平板状の複数のアライメン
ト用突起を形成し、前記グレーズ層の形成時に前記アラ
イメント用突起上に光反射率の異なる部分を有する立体
パターンを形成し、この立体パターン中の１点を位置決
め用の基準点として前記発熱素子および電極を形成する
ことを特徴としている。

【００２１】また、本発明の絶縁性基板は、グレーズ層
と、少なくとも前記グレーズ層上に整列状に形成された
複数の発熱素子と、各発熱素子に選択的に通電を行うた
めの共通電極および複数の個別電極とを上面に順に重積
してサーマルヘッドを構成するための絶縁性基板におい
て、サーマルヘッド形成領域外の部位にグレーズ材料か
らなり頂面に光反射率の異なる部分を有する立体パター
ンが一体に形成されている複数のアライメント用突起を
設けたことを特徴としている。

【００２２】

【作用】前述した構成からなる本発明によれば、サーマ
ルヘッドの製造方法および絶縁性基板によれば、平面に
おける面積を比較的大きくして頂面を平面に形成したア
ライメント用突起上に光反射率の異なる部分を有する立
体パターンを一体に形成したので、アライメント用突起
の頂面本来の平面を含む立体パターン中の１点を基準点
としてフォトマスクのマスク合せを行うことができるた
め、アライメント用突起に変形や傷が生じたり、入射光
の方向が異なったり、あるいは、入射光の光量の多少に
係わりなく、各発熱素子ならびに各電極を位置的に精度
よく形成することができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例により説明
する。なお、前述した従来の方法においてすでに説明し
た構成については、同一の符号を付して説明する。

【００２４】図１ないし図３は本発明の実施例を示すも
のであり、サーマルヘッドの各発熱素子３Ａならびに各
電極４を位置的に精度よく形成するため、サーマルヘッ
ドの製造において、絶縁性基板１上にグレーズ材料を印
刷により部分的に重積する際に、図１Ａに示すように、
絶縁性基板１上のサーマルヘッド形成領域外の縁部に
は、前述した従来の方法におけると同様の平面円形の１
対のアライメントマーク６，６が形成されるとともに、
それぞれ対応するアライメントマーク６の近傍に配設さ
れ同じくグレーズ材料からなる１対のアライメント用突
起１１，１１が形成される。

【００２５】各アライメント用突起１１は、前記サーマ
ルヘッド形成領域外に位置する大きさにおいて各アライ
メントマーク６より平面における面積をかなり大きく形
成されており、この結果、アライメント用突起１１は、
図１Ｂ，Ｃに示すように、その平面形状をほぼ正方形と
され、また、その上端には平面からなる頂面１２が形成
されることになる。

【００２６】ところで、前述した形状のアライメント用
突起１１では、平面における面積が大きすぎるため、反
射光により明部の重心を算出して基準点とすることがで
きない。

【００２７】そこで、図２Ａ，Ｂに示すように、前記ア
ライメント用突起１１の頂面１２を部分的に削落して、
頂面１２より低位となる新たな頂面１３を形成するよう
にして、アライメント用突起１１の中央部には、平面正
方形で四角錐台形の立体パターン１４が形成されてい
る。この立体パターン１４の頂面１２は、アライメント
用突起１１のもともとの頂面であるため平面が確保され
ている。なお、前記アライメント用突起１１ならびに立
体パターン１４の寸法は、一例としてアライメント用突
起１１の一辺が１．２ｍｍであるのに対し、立体パター
ン１４の一辺が０．２ｍｍとされている。

【００２８】そして、前記立体パターン１４は、グレー
ズ層２に突起２Ａを形成する際に同時に形成される。

【００２９】このグレーズ層２への突起２Ａの形成は、
図３に示すように、フォトリソ技術により形成される。

【００３０】すなわち、グレーズ層２の上面上にフォト
レジスト１５を塗布し、このフォトレジスト１５に対し
フォトマスクのマスク合せを行ったうえで全体を露光
し、その後現像を行ってグレーズ層２の頂部近傍以外の
フォトレジスト１５を削除し（図３Ａ）、この状態にお
いてエッチングを行ってグレーズ層２の頂部近傍以外の
部位を全体的に削落するようにしてグレーズ層２の頂部
に突起２Ａを形成する（図３Ｂ）。その後、残置されて
いたグレーズ層２の突起２Ａ上のフォトレジスト１５を
剥離することにより、グレーズ層２の突起２Ａが完成す
ることになる（図３Ｃ）。

【００３１】そこで、グレーズ層２の突起２Ａの形成と
同時に、同様のフォトリソ技術により前記立体パターン
１４を形成する。

【００３２】このためには、まず、グレーズ層２の上面
上にフォトレジスト１５を塗布する際に、前記アライメ
ント用突起１１の頂面１２の全域にフォトレジスト１５
を塗布する。ついで、このフォトレジスト１５に対し、
頂面１２の中央部に立体パターン１４が形成されるよう
にフォトマスクのマスク合せを行う。このフォトマスク
のマスク合せは、フォトレジスト１５がネガ型かポジ型
かにより異なるが、いずれにしても、前記立体パターン
１４の形成領域がフォトマスクにより被覆されるか、あ
るいは、フォトマスクから立体パターン１４の形成領域
のみが露出しているかのいずれかである。なお、このフ
ォトマスクの位置決めは、前記アライメントマーク６を
利用して行うことが好ましいが、この方法のみに限定さ
れるものではない。

【００３３】その後、グレーズ層２の露光と同時に前記
アライメント用突起１１を露光し、さらに現像を行って
立体パターン１４の形成領域以外のフォトレジスト１５
を削除し（図４Ａ）、この状態においてグレーズ層２の
エッチングと同時にエッチングを行って立体パターン１
４の頂面１２以外の部位を全体的に削落するようにして
立体パターン１４を形成する（図４Ｂ）。

【００３４】そして、残置されていたアライメント用突
起１１の立体パターン１４上のフォトレジスト１５を剥
離することにより、アライメント用突起１１上に立体パ
ターン１４が完成することになる（図４Ｃ）。

【００３５】そこで、つぎの発熱素子の形成工程ならび
にそのつぎの電極の形成工程においては、各立体パター
ン１４の重心位置を基準点としてフォトマスクの位置決
めを行うようにすればよい。すると、この立体パターン
１４は、正方形をなす前記頂面１２と、この頂面１２に
それぞれ接合している４枚の傾斜状の側面１６，１６…
とにより形成されているので、立体パターン１４の上方
から光を当てれば、頂面１２は平面でしかも水平方向に
延在しているので明確に明部７を構成することになるの
に対し、各側面１６は、それぞれ平面ではあるが、水平
方向に対し大きな角度をもって傾斜しているため明確に
暗部８を構成することになる。すなわち、立体パターン
１４は、明部７ならびに暗部８という光反射率の異なる
部分を有することになる。そこで、前記頂面１２からな
る明部７の外周縁あるいは４枚の傾斜状の側面１６の外
周縁を検出して、これから立体パターン１４の重心位置
を算出すれば、この重心位置は、立体パターン１４に変
形や傷がついたり、あるいは、入射光の強弱や角度の誤
差の影響をほとんど受けることなく、安定的な基準点と
することができる。

【００３６】したがって、各発熱素子ならびに各電極を
位置的に精度よく形成することができ、特に、電極がそ
の長手方向にずれ、印字品質の低下を招来するおそれを
確実に除去することができる。

【００３７】図５は、前記立体パターン１４と形状を異
にする立体パターン１７を示すものであり、この立体パ
ターン１７の形成方法は、前述した立体パターン１４の
方法と同様である。この立体パターン１７は、エッチン
グにより形成される立体部１８と、この立体部１８の周
囲に位置する平面部１９とにより構成されている。前記
立体部１８は平面において十字形をなすようにして立体
パターン１７の外周を越えてアライメント用突起１１の
外周縁にまで延在するように形成されており、すべて傾
斜状の側面２０により断面三角形状に突出するように形
成されているため、全体的に明確な暗部８を形成してい
る。

【００３８】一方、この立体部１８の周囲に位置する、
エッチングにより形成されたアライメント用突起１１の
新たな頂面１３の一部により構成されている前記平面部
１９は、平面をなし、しかも水平方向に延在しているの
で明確に明部７を構成することになる。したがって、前
記立体部１８の外周縁を検出して、これから立体パター
ン１７の重心位置を算出すれば、この重心位置は、立体
パターン１７に変形や傷がついたり、あるいは、入射光
の強弱や角度の誤差の影響をほとんど受けることなく、
安定的な基準点とすることができる。

【００３９】したがって、本実施例においても、前述し
た実施例と同様の作用効果を奏することができる。

【００４０】なお、本発明は、前述した実施例に限定さ
れるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能であ
る。

【００４１】例えば、前述した実施例においては、縦横
に整列状に複数のサーマルヘッドを形成し、最終的に絶
縁性基板を含めてダイシングにより複数のサーマルヘッ
ドを形成するように説明したが、１枚の絶縁性基板から
１つのみのサーマルヘッドを形成することも本発明の技
術的範囲に属することはもちろんである。

【００４２】また、立体パターンの形状は、前述した実
施例に限定されるものではなく、光反射率の異なる部分
を有していれば、種々の形状が可能である。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ア
ライメント用突起に光を当てて位置決めを行うことによ
り、各発熱素子ならびに各電極を位置的に精度よく形成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａ 本発明の実施例を示す絶縁性基板の平面図 Ｂ Ａの立体パターンを設ける前のアライメント用突起
の平面図 Ｃ Ｂの正面図

【図２】Ａ 立体パターンを設けたアライメント用突起
の平面図 Ｂ Ａの正面図

【図３】Ａ，Ｂ，Ｃはグレーズ層に突起を形成する工程
を順に示す正面図

【図４】Ａ，Ｂ，Ｃは立体パターンにアライメント用突
起を形成する工程を順に示す正面図

【図５】Ａ 本発明の他の実施例を示す立体パターンの
平面図 Ｂ Ａの正面図

【図６】一般的なサーマルヘッドの縦断面図

【図７】従来の絶縁性基板の平面図

【図８】Ａ 従来のアライメントマークにおける入射光
および反射光の方向を示す正面図 Ｂ Ａの平面図

【図９】Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆは従来のアライメント
マークによる問題点をそれぞれ示す説明図

【図１０】サーマルヘッドにおける電極の不良状態を示
す縦断面図

【符号の説明】

１ 絶縁性基板 ２ グレーズ層 ２Ａ 突起 ４ 電極 ７ 明部 ８ 暗部 １１ アライメント用突起 １２，１３ 頂面 １４，１７ 立体パターン １８ 立体部 １９ 平面部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性基板上にグレーズ材料を部分的に
   重積し、このグレーズ材料をエッチングして頂部に突起
   を有するグレーズ層を形成し、少なくとも前記グレーズ
   層上に複数の発熱素子を整列状に形成し、各発熱素子に
   選択的に通電を行うための共通電極および複数の個別電
   極を少なくとも前記発熱素子上に形成してなるサーマル
   ヘッドの製造方法において、前記絶縁性基板上への前記
   グレーズ材料の重積時に、前記絶縁性基板のサーマルヘ
   ッド形成領域外の部位にグレーズ材料からなるほぼ平板
   状の複数のアライメント用突起を形成し、前記グレーズ
   層の形成時に前記アライメント用突起上に光反射率の異
   なる部分を有する立体パターンを形成し、この立体パタ
   ーン中の１点を位置決め用の基準点として前記発熱素子
   および電極を形成することを特徴とするサーマルヘッド
   の製造方法。
2. 【請求項２】 グレーズ層と、少なくとも前記グレーズ
   層上に整列状に形成された複数の発熱素子と、各発熱素
   子に選択的に通電を行うための共通電極および複数の個
   別電極とを上面に順に重積してサーマルヘッドを構成す
   るための絶縁性基板において、サーマルヘッド形成領域
   外の部位にグレーズ材料からなり頂面に光反射率の異な
   る部分を有する立体パターンが一体に形成されている複
   数のアライメント用突起を設けたことを特徴とする絶縁
   性基板。