JP3038941B2 - サーマルヘッドの製造方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サーマルヘッドの製造
方法およびその製造装置に係り、特に発熱体に給電する
ための電極対を形成するフォトリソエッチングに伴うの
露光工程におけるフォトマスクの位置合わせ精度を向上
させたサーマルヘッドの製造方法とその製造装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】感熱記録は機構が単純でメンテナンスが
容易であり、装置を小型で安価にできるなどの点から特
にファクシミリ，ワードプロセッサ，パーソナルコンピ
ユータなどの記録装置として急速に発展してきている。
そして最近では溶融型や昇華型などの熱転写方式による
フルカラープリンターへの応用が注目されている。これ
に伴い、感熱記録のキーデバイスであるサーマルヘッド
も、発熱部が突条状のグレーズ層いわゆる部分グレーズ
上に形成して転写効率を高めるようにしたものが採用さ
れてきている。この種のサーマルヘッドとしては、例え
ば特公平２−３５３４号公報に開示されたような構成を
もつものが知られている。

【０００３】図３は従来のサーマルヘッドの構成を説明
する断面図であって、１はセラミックス等の材料からな
る絶縁基板、２はガラス材料等からなる部分グレーズ、
３（３−１，３−２）は加熱電流を供給するための導電
膜、２０は発熱体を形成する抵抗体、３０は耐磨耗層で
ある。同図において、絶縁基板１の表面に突条状の部分
グレーズ２を設け、部分グレーズ２の上に導電膜３の電
極対（共通電極３−１，個別電極３−２）を設置し、導
電膜３（３−１，３−２）に一部重なって橋絡する抵抗
体２０を形成して単位発熱部（ヘッド素子）を構成す
る。さらに、上記抵抗体２０と電極膜３の略全体を耐磨
耗層３０で覆ってサーマルヘッドが形成される。

【０００４】ところで、部分グレーズ２上の抵抗体２０
は、該部分グレーズ２の頂面あるいはその近傍の所望の
位置に形成されることが重要であり、もしこれが所望の
位置から偏った位置に形成されるようなことがあると、
抵抗体２０の発熱部位や記録媒体との接触面積／接触圧
力がヘッド素子毎に異なってヘッド素子毎の印字濃度が
異なってしまい、印字品質が低下してしまう。そのため
抵抗体４を形成する位置を決定する導電膜３のパターン
形成に際しては、そのフォトリソエッチングに使用する
フォトマスクを部分グレーズ層２に対して高精度に位置
合わせすることが要求される。一般に、この種の位置合
わせは、フォトマスクと基板の双方に位置合わせ用の印
すなわちアラインメントキーマークを設けて、このアラ
インメントキーマークを一致させることで両者の位置を
合致させる方法を採用している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、部分グレーズ
を有する絶縁基板（部分グレーズ基板）を用いる場合
は、該部分グレーズが絶縁基板の表面上に盛り上がりを
持って形成されるものであるために、該部分グレーズ側
にアラインメントキーマークを精度良く設けることが困
難である。そのため、フォトマスク側にのみ露光のパタ
ーンと共にアラインメントキーマークを形成させてい
る。このようなフォトマスク側にのみアライメントキー
マークを設けた位置合わせでは、たとえば特公平２−３
５３４号公報にみられるようにアライメントキーマーク
の形状を工夫して精度をだす方法があるが、部分グレー
ズ自体を検出する方法がないために部分グレーズの位置
に対するフォトマスクの位置合わせを高精度化できない
という欠点がある。本発明は上記問題点に鑑みてなされ
たものであり、サーマルヘッドの電極対パターンのフォ
トリソエッチング加工による形成に際し、フォトマスク
の位置合せを高精度に行ない、高密度でしかも印字エネ
ルギー効率の高い部分グレーズ上に発熱体を有するサー
マルヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、部分グレーズを有するサーマルヘッドの
電極エッチング形成に際し、部分グレーズ上の導電膜に
よる光の反射強度を検出することによって、部分グレー
ズ上の所望の位置に発熱部を形成させるようにしたもの
である。図４はこの種の部分グレーズを含む全面に導電
膜である金属膜を形成した絶縁基板表面の光反射率の状
態の説明図であって、同図（ａ）のように絶縁基板１と
部分グレーズ２の上面に形成した電極膜３を、反射率測
定装置７０を用いて該部分グレーズ２の延在方向と交叉
する方向（矢印Ｃ）に走査（スキャン）したとき、その
反射光の強度Ｒは同図（ｂ）に示したような曲線とな
る。すなわち、絶縁基板１の表面状態は極めて粗いため
に光は乱反射して反射率測定装置７０に達する光は少な
い。一方、部分グレーズ２はガラス系材料で構成される
ものであるために、その表面状態は滑らかであり、反射
光の強度はその表面が平坦になるにつれて大きくなる。

【０００７】本発明はこの部分グレーズの光反射特性を
利用して該部分グレーズの中心を検出するものであり、
一方向に延在する突条状の部分グレーズ（２）を表面に
有する絶縁基板（１）の前記部分グレーズ層を含む略全
面に導電ペーストを印刷し、これを焼成して得た導電膜
をフォトリソエッチングにより前記部分グレーズの中央
線を中心とした所定幅で分離する如く、前記部分グレー
ズの延在方向に沿う所定パターン（共通電極パターン５
１，個別電極パターン５２）で除去することにより発熱
体給電用電極対（３−１，３−２）を形成する工程を含
むサーマルヘッドの製造方法において、前記フォトリソ
エッチング用フォトマスク（５）の前記所定パターンに
対応する電極対形成パターンの中心（５０）を通る線上
で、かつ前記電極対形成パターン領域を避けた位置に、
前記部分グレーズの幅よりも十分に幅狭のアライメント
キーマーク（５３，５３’の少なくとも一方）を設け、
前記部分グレーズ上の導電膜による光の反射強度と前記
アライメントキーマークによる反射強度の急変点により
分割される２つの部分グレーズ層の幅に基づいて、前記
フォトマスクの電極対形成パターンと前記部分グレーズ
との位置合わせを行うことを特徴とする。

【０００８】また、上記一方向に延在する突条状の部分
グレーズ（２）を表面に有する絶縁基板（１）の前記部
分グレーズを含む略全面に形成した導電膜（３）上に塗
布したフォトレジスト（４）を所定の電極対形成パター
ンを有するフォトマスク（５）を介して露光する露光装
置（６）と、投射光源部（７１）と受光部（７２）とを
持ち、前記絶縁基板に有する部分グレーズの延在方向と
交叉する方向（例えば、直交方向）に移動する反射率測
定装置（７）と、前記投射光源部から前記フォトマスク
の電極対パターンと前記アライメントキーマークを介し
て投射されて、前記電極膜で反射された反射光を受光す
る前記受光部の出力から得られる反射光強度信号からフ
ォトマスクと部分グレーズとの相対位置を演算するフォ
トマスク位置演算装置（８）と、前記フォトマスク位置
演算装置の演算結果に基づいてフォトマスクと部分グレ
ーズ層との相対位置を調整する方向位置制御装置（Ｘ方
向位置制御装置９とＹ方向位置制御装置１０）と、を備
えたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】部分グレーズを有する絶縁基板に金属等の導電
膜を形成し、この全面にフォトレジストを塗布したもの
に、電極対形成パターンを有するフォトマスクを重ね
て、反射率測定装置を上記部分グレーズの延在方向と交
叉する方向に移動させながらその投射光源部からの光を
フォトマスクの上記電極対形成パターン部分を避けた部
分を介して電極膜に投射する。投射された光は電極膜に
よって反射され、反射率測定装置に戻り、光電変換手段
で反射光強度に比例した電気信号に変換される。

【００１０】光は、絶縁基板の部分グレーズのない領域
から部分グレーズ形成部分を通り、再び部分グレーズの
ない領域に通過する。フォトマスクの上記電極対形成パ
ターンの中心線上に設けたアライメントキーマークは、
電極膜からの反射光が上記光電変換手段に達するのを阻
止する。これにより光電変換手段の出力に急変点を与え
る。フォトマスク位置演算装置は、この電気信号を波形
整形して上記急変点の前後における反射光強度の差信号
を作成し、これをフォトマスクの方向位置制御装置に与
え、上記差信号が零または許容範囲となるようにフォト
マスクの位置を調整する。このように、本発明は光の反
射率が高い導電膜の、グレーズ上での反射強度を利用し
て部分グレーズの位置を認識することを特徴としてお
り、部分グレーズそのものを認識する手段を有しない従
来の方法にくらべて高精度で自動化が容易にできる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。図１は本発明によるサーマルヘッド
の製造装置の一実施例を説明する概略構成図である。同
図において、１はセラミックス等の絶縁材料からなる絶
縁基板、２はガラス系材料からなる部分グレーズ、３は
絶縁基板１の部分グレーズ２を含めた全面にメタロオー
ガニック金ペーストの印刷焼成により形成された電極膜
（金導電層）、４は電極対パターンをフォトリソエッチ
ングするためのフォトレジスト、５は電極対パターンと
アライメントキーマークを形成したフォトマスク、６は
フォトレジスト露光用の露光装置、７は反射率測定装
置、７１は投射光源部、７２は受光部、７３は反射光の
みを光電変換素子ＰＣに導入するハーフミラー等の光学
素子、７４は反射率測定装置７を部分グレーズ２の延在
方向と交叉する方向（例えば、直交方向）に移動させる
走査手段、８はフォトマスク位置演算装置、９はＸ方向
位置制御装置、１０はＹ方向位置制御装置である。

【００１２】上記電極膜３すなわち金導電層は、部分グ
レーズ２上ではほぼ鏡面に近く、またセラミックス上で
は絶縁基板１の表面粗さを反映した表面平滑性を有し、
絶縁基板１の表面は部分グレーズ２に比較して極めて粗
いため、この絶縁基板１上に形成された電極膜３の表面
も極めて粗く、光の反射性は低い。電極膜３のフォトリ
ソエッチングによる形成は、この電極膜３の全面にフォ
トレジスト４を塗布し乾燥してから、電極対形成パター
ンを持つフォトマスク５を重ね、露光装置６を上方に位
置させて紫外線等の化学線を照射し、露光光に曝された
部分のフォトレジストを溶解性とする。これを現像処理
を施して露光部分フォトレジストを除去した後、エッチ
ング溶液を適用して共通電極３−１と個別電極３−２と
を形成するものである。上記の電極対形成加工工程に先
立ち、フォトレジスト４を塗布，乾燥し、これにフォト
マスク５を重ねた状態で、反射率測定装置７をセット
し、部分グレーズ２の延在方向と交叉する方向（ここで
は、直交方向）に移動させて光走査させ、光源Ｌからの
光を投射光源部７１によりフォトマスク５を介して絶縁
基板１の面と垂直方向から電極膜３に投射する。

【００１３】電極膜３からの反射光はハーフミラー７３
により光電変換素子ＰＣに入射して電気信号に変換さ
れ、この電気信号をフォトマスク位置演算装置８に与え
る。フォトマスク位置演算装置８は入力した信号から部
分グレーズ２の中央部とフォトマスク５に設けてあるア
ライメントキーマークとの位置の差を演算し、この差が
零となるような制御信号をＸ方向位置制御装置９とＹ方
向位置制御装置１０に供給する。Ｘ方向位置制御装置９
とＹ方向位置制御装置１０は、供給された制御信号に従
ってフォトマスク５の位置を調整する。図２は本実施例
によるフォトマスクの位置調整説明図であって、（ａ）
は図１の要部平面図、（ｂ）は反射率測定装置の出力信
号波形図である。同図において、５１は共通電極パター
ン、５２は個別電極パターン、５０は電極形成パターン
の中心線、５３，５３’はアライメントキーマークであ
る。アライメントキーマーク５３，５３’は電極形成パ
ターンの領域を避けた部分に設けられており、このアラ
イメントキーマーク５３，５３’に対して、図１に示し
た反射率測定装置７を図中の矢印Ｂ方向に移動させる。
反射率測定装置７からの光スポツトＬＰはアライメント
キーマーク５３，５３’に重畳するように走査される。

【００１４】この走査によって図１の光電変換素子ＰＣ
から出力される信号波形すなわち反射光強度は、前記図
４の（ｂ）に示したように、部分グレーズの頂点に対応
した部分にピークをもった曲線が得られる。電極対パタ
ーン形成用のフォトマスク５にアラインメントキーマー
ク５３，５３’を図２の（ａ）に示したように設けてお
くと、反射光強度は図２の（ｂ）に示したように、アラ
イメントキーマークの部分で急変点をもつ波形となる。
フォトマスク位置演算装置８は、この反射光強度の曲線
に対してその適当な強度レベルに閾値Ｔｈを設定し、波
形整形等の処理を施してこの閾値Ｔｈ以上の２つの部分
の距離Ｗ1 ，Ｗ2 の差を演算して、この差信号に基づい
てフォトマスク位置制御信号を作成し、これをＸ方向位
置制御装置９とＹ方向位置制御装置１０に与える。Ｘ方
向位置制御装置９とＹ方向位置制御装置１０は、与えら
れたフォトマスク位置制御信号に基づいてフォトマスク
５の位置を調整する。反射率測定装置７の走査によって
得た上記差信号が、たとえば５μｍ以内になった場合に
アライメント作業を完了とし、その後前記した露光装置
６による電極パターン露光処理を行い、部分グレーズ上
所定の位置に発熱部形成用電極パターンを形成する。

【００１５】なお、フォトマスク５に設けるアライメン
トキーマークは、上記した実施例のように２箇所に設け
るものに限らず、いづれか一方のみとしてもよい。ま
た、この実施例ではフォトマスク５を移動させて位置調
整を行なっているが、絶縁基板側の位置を調整するよう
にしても同様の効果が得られる。さらに、上記実施例で
は、露光装置と反射率測定装置とを別個の装置としてい
るが、両者を一体の装置として構成してもよい。本実施
例では電極層としてメタロオーガニック金ペーストの印
刷・焼成により形成された金膜を用いているが、グレー
ズ層上で鏡面に近い平滑性を有する導電膜であれば本発
明の適用は可能である。また、ＭＯＤ法と称される印刷
型薄膜サーマルヘッドのように、部分グレーズ上に抵抗
層、導電層を順次積層しその後に導電パターン，抵抗体
をフォトリソエッチングで形成する場合にも、本発明に
よる導電層の反射光を利用する方法を採用することで発
熱部の高精度な位置合わせが可能である。以上の実施例
では、絶縁基板上に共通電極と個別電極とが対向して配
置された形式のサーマルヘッド（個別対向型サーマルヘ
ッド）についてのみ説明したが、本発明は他の形式のサ
ーマルヘッド，例えば交互リード型などのサーマルヘッ
ドの製造にも適用できるものであることは言うまでもな
い。

【００１６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
部分グレーズ上に形成された導電層の反射光の強度の違
いを利用して、フォトマスクのアラインメントキーマー
クの位置合わせを行い、部分グレーズ中央あるいは任意
の位置に発熱体給電用電極パターンを高精度に配置でき
る。また、本発明は上記で説明したように構成すること
で、フォトマスクの位置認識の自動化が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明するサーマルヘッドの
製造装置の概略構成図である。

【図２】本発明によるフォトマスクの位置調整の説明図
である。

【図３】従来のサーマルヘッドの構成を説明する断面図
である。

【図４】部分グレーズを含む全面に導電膜である金属膜
を形成した絶縁基板表面の光反射率の状態の説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 絶縁基板 ２ 部分グレーズ ３ 電極膜 ３−１ 共通電極 ３−２ 個別電極 ４ フォトレジスト ５ フォトマスク ５１ 共通電極パターン ５２ 個別電極パターン ５３ アライメントキーマーク ５３’ アライメントキーマーク ６ 露光装置 ７ 反射率測定装置 ８ フォトマスク位置演算装置 ９ Ｘ方向位置制御装置 １０ Ｙ方向位置制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/335 B41J 2/345

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方向に延在する突条状の部分グレーズ
   を表面に有する絶縁基板の前記部分グレーズを含む面に
   導電ペーストを印刷し、これを焼成して得た導電膜をフ
   ォトリソエッチングにより前記部分グレーズの中央線を
   中心とした所定幅で分離する如く、前記部分グレーズの
   延在方向に沿う所定パターンで除去することにより発熱
   体給電用電極対を形成する工程を含むサーマルヘッドの
   製造方法において、 前記フォトリソエッチング用フォトマスクの前記所定パ
   ターンに対応する電極対形成パターンの中心を通る線上
   で、かつ前記電極対形成パターン領域を避けた位置に、
   前記部分グレーズの幅よりも十分に幅狭のアライメント
   キーマークを設け、 前記部分グレーズ上の導電膜による光の反射強度と前記
   アライメントキーマークによる反射強度の急変点により
   分割される２つの部分グレーズ層の幅に基づいて、前記
   フォトマスクの電極対形成パターンと前記部分グレーズ
   との位置合わせを行う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】 一方向に延在する突条状の部分グレーズ
   を表面に有する絶縁基板の前記部分グレーズを含む面に
   形成した導電膜上に塗布したフォトレジストを所定の電
   極対形成パターンを有するフォトマスクを介して露光す
   る露光装置と、 投射光源部と受光部とを持ち、前記絶縁基板に有する部
   分グレーズの延在方向と交叉する方向に移動する反射率
   測定装置と、 前記投射光源部から前記フォトマスクの電極対パターン
   と前記アライメントキーマークを介して投射されて、前
   記電極膜で反射された反射光を受光する前記受光部の出
   力から得られる反射強度信号からフォトマスクと部分グ
   レーズとの相対位置を演算するフォトマスク位置演算装
   置と、 前記フォトマスク位置演算装置の演算結果に基づいてフ
   ォトマスクと部分グレーズとの相対位置を調整する方向
   位置制御装置と、を備えたことを特徴とするサーマルヘ
   ッドの製造装置。