JP3286024B2 - サーマルヘッドのグレーズ基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はサーマルヘッドのグレ
ーズ基板及びその製造方法、特に部分グレーズ層を備え
るサーマルヘッドのグレーズ基板を効率良く製造する製
造方法および歩留まりが向上する構造を有するグレーズ
基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】サーマルヘッドは熱転写印字装置に用い
られ、セラミックからなる絶縁基板上には、グレーズ層
と呼ばれる一種の蓄熱層を備えている。発熱抵抗体から
なる発熱部は、このグレーズ層の上に設けられる。この
グレーズ層が設けられることにより、熱伝導率が大きい
セラミック基板に直接的に熱拡散してしまうことがなく
なり、エネルギー効率が高められる。

【０００３】グレーズ層には、主にラインプリンタに採
用される全面グレーズ層と主にシリアルプリンタに採用
される部分グレーズ層とがあるが、いずれにしても、サ
ーマルヘッド作成の際には絶縁基板上にグレーズ層が設
けられたもの（グレーズ基板）が作成され、このグレー
ズ基板上に所定の電極が形成される。グレーズ基板に
は、幾つかの種類がある。

【０００４】図９は典型的な部分グレーズ基板（部分グ
レーズ層を有する基板）を示したものであり、この図に
おいて、１１は部分グレーズ層、１３は絶縁基板を表し
ている。この従来例に係る部分グレーズ基板には、絶縁
基板上に凸状の部分グレーズ層１１のみが形成されてい
る。

【０００５】図１０は、特公昭６３−１９３５８号公報
に示された別の部分グレーズ基板を示したものであり、
先の従来例と異なり、絶縁基板上には２種類の部分グレ
ーズ層が形成されている。この図において、１１は凸状
の部分グレーズ層（凸状部分グレーズ層）、１３は絶縁
基板、１６は平坦状の部分グレーズ層（平坦状部分グレ
ーズ層）を示している。この図から明らかなように、こ
の従来例に係るグレーズ基板には、凸状部分グレーズ層
１１及び平坦状部分グレーズ層１６という２種類の部分
グレーズ層が絶縁基板上に別々に形成されている。

【０００６】図１１には、図１０の従来例と異なり、平
坦なグレーズ層と凸状のグレーズ層とが一体となった全
面グレーズ層を絶縁基板上に有する全面グレーズ基板が
示されている。即ち、この従来例においては、絶縁基板
１３の全面がグレーズ層１１で覆われており、このグレ
ーズ層１８は平坦部１８ａの一部に凸部１８ｂを有して
いる。

【０００７】グレーズ層を有する基板（グレーズ基板）
は、通常はセラミック基板からなる絶縁基板１３上の形
成予定領域にガラスグレーズを印刷焼成することにより
形成することができる。ガラスグレーズの印刷・乾燥
は、必要に応じて数回繰り返される。以下に、部分グレ
ーズ基板の製造方法について説明する。

【０００８】図９に示される部分グレーズ基板は、９６
％のＡｌ_２ Ｏ_３ を材料とした絶縁基板１３上に、例
えば幅１ｍｍ程度のライン状のガラスグレーズをスクリ
ン印刷することにより作成する。ガラスグレーズの印刷
・乾燥は、必要に応じて数回繰り返す。そして、最終的
にこれを１０００℃以上の炉で焼成することにより、凸
状部分グレーズ１１のみを有する部分グレーズ基板を製
造することができる。一方、図１０に示される部分グレ
ーズ基板は、凸状部分グレーズ１１と平坦状部分グレー
ズ１６の形成予定領域に印刷・乾燥を数回繰り返し、次
いでこれを１０００℃以上の炉で焼成することにより作
成することができる。このようにして作成された部分グ
レーズ基板は、大体３５μｍ〜７０μｍ程度の厚みを有
している。

【０００９】この一方で、図１１に示されるような全面
グレーズ基板は、均一な厚みの全面グレーズ層を有する
全面グレーズ基板から部分的にエッチングあるいは研削
することにより当該全面グレーズ層の一部を削除し、こ
れを再焼成することにより作成することができる。具体
的には、９６％のＡｌ_２ Ｏ_３ を材料とした絶縁基板
３の上面全体に全面グレーズ層を例えば５０μｍ厚みに
形成し、これを、部分グレーズ層を形成する箇所を残し
て、全面グレーズの表面から絶縁基板に到達しない深さ
まで当該全面グレーズ層の一部を研削あるいはエッチン
グすることにより除去する。そして、この全面グレーズ
層の一部が除去された基板を８５０℃〜１２００℃の温
度で再び焼成することにより、所望の幅と高さの凸部１
８ｂを一部に有する全面グレーズ基板が得られる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の部分グレーズ基
板の製造方法は、以上のような方法であるので、印刷に
よって部分グレーズ層を作成する方法では、印刷時の設
定の狂いにより、部分グレーズの幅、位置及び平行度の
精度のズレが±４０μｍ程度生じることがあり問題とな
っていた。また、部分グレーズ基板の場合には、表面の
平滑度が低い絶縁基板の素地の上に、直接的に微細なパ
ターン（例えば線幅１０μｍ、線間１０μｍ等のパター
ン）を形成することとなってしまうため、ショートや断
線不良が多発し、歩留りの悪化を招いていた。

【００１１】一方、研削エッチングによる方法では、凸
状部分グレーズと平坦状部分グレーズの境界がわから
ず、部分グレーズ頂部への抵抗形成が困難であり、また
焼成の温度、研削精度により部分グレーズの曲率が変化
するため、品質が一定せず、歩留りも悪かった。

【００１２】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、品質が均一で、精度が高い部
分グレーズを備える部分グレーズ基板を得ること、及
び、ショート・断線不良が少なく、部分グレーズ頂部へ
の抵抗形成が容易な部分グレーズ基板を得ることを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために、この発明の部分グレーズ基板の形成方法
は、研削あるいはエッチングにより、全面グレーズ基板
の部分グレーズを形成する箇所を残してグレーズ表面か
ら絶縁基板までを削除し、これを再焼成することにより
部分グレーズ基板を製造することを特徴とする。また、
グレーズを削除して露出した絶縁基板表面に例えば軟化
点７００℃〜９００℃のガラス層を５〜２０μｍ形成す
ることを特徴とする。更に、前記露出した基板表面と部
分グレーズ部の境界の一部にガラス層を設けないことを
特徴とする。

【００１４】即ち、本発明の請求項１に係るサーマルヘ
ッドのグレーズ基板の製造方法においては、絶縁基板上
に全面グレーズ層を形成する工程と、前記絶縁基板上に
形成した全面グレーズ層及び前記絶縁基板を部分的に除
去することにより、前記絶縁基板上にグレーズ層の一部
を残留させる工程と、この残留したグレーズ層を焼成し
て前記絶縁基板上に部分グレーズ層を形成する工程と、
を含む。

【００１５】そして、前記絶縁基板が部分的に除去され
ることにより露出した絶縁基板上に電極形成用ガラス層
を形成する工程とを含むことを特徴とする。

【００１６】また、本発明の請求項２に係るサーマルヘ
ッドのグレーズ基板においては、絶縁基板と、この絶縁
基板上の形成予定領域に形成される部分グレーズ層と、
この部分グレーズ層と接続され、前記絶縁基板上であっ
て前記グレーズ層が存在せず前記絶縁基板が露出する領
域に設けられた電極形成用ガラス層と、この電極形成用
ガラス層及び前記部分グレーズ層上に設けられた電極と
を備えたことを特徴とする。

【００１７】本発明の請求項３に係るサーマルヘッドの
グレーズ基板においては、前記電極形成用ガラス層は、
前記部分グレーズ層と接続される一部分に前記絶縁基板
が露出する露出部を形成したことを特徴とする。

【００１８】

【作用】この発明の製造方法は、軟化点８００℃〜１０
００℃の非晶質グレーズを１０００℃以上で焼成したグ
レーズ基板で、部分グレーズ形成予定領域のグレーズ層
を残し、サンドブラスト法、研削などの機械的な方法
や、エッチングなどの化学的方法を用いて、グレーズ層
と、グレーズ層との境界部分の絶縁基板の一部を除去す
るので、所望の曲率を得るため、９００℃〜１３００℃
の温度で再び焼成しても、焼成の前後で、グレーズの幅
に変化がなく、グレーズを除去する加工方法によって、
グレーズ幅、位置の精度が決定し、サンドブラスト法に
よる加工では幅公差±０．０２５ｍｍ以下、位置精度±
０．０３ｍｍ以下が実現できる。

【００１９】また、絶縁基板表面に軟化点７００℃〜９
００℃のガラス層を５〜２０μｍの厚さで焼成すること
により、絶縁基板の表面粗度が改善され、例えば０．５
μｍの全膜をパターニングする際にパターンショート、
断線不良が少なくなる。

【００２０】また、部分グレーズと絶縁基板の表面の境
界に部分的にガラス層を形成しない露出部を設けること
により、部分グレーズと絶縁基板表面との境界が容易に
識別され部分グレーズの中心、すなわち部分グレーズ頂
点を特定することができ、印字効率の良い頂点に容易に
抵抗体を形成することができる。

【００２１】

【実施例】

（１）第一実施例 以下、この発明の実施例を図に基づいて説明する。

【００２２】図１において、２１は部分グレーズ層の形
成予定領域を示している。この実施例においては、ガラ
スグレーズを焼成して絶縁基板１３上に全面グレーズ層
２２を形成し、この全面グレーズ層２２を、形成予定領
域２１のガラスグレーズを残して除去する（図２）。除
去は、研削あるいはエッチング等により行う。この実施
例において特徴的なことは、図２の断面図に示されるよ
うに、形成予定領域２１以外のガラスグレーズとその下
の絶縁基板１３とを共に除去することである。形成予定
領域２１のガラスグレーズが残された後、この加工した
グレーズ基板を９００℃〜１３００℃で再び焼成する。
すると、図３に示されるように、所望の高さと曲率をも
つ加工精度のよい凸状部分グレーズ層１１が絶縁基板１
３上に形成される。

【００２３】具体的に説明すると、本実施例に係る部分
グレーズ基板の製造方法においては、まず、９６％のＡ
ｌ_２ Ｏ_３ を材料とする絶縁基板１３上に全面グレー
ズ層２２を形成する。そして、次に将来凸状部分グレー
ズ層１１となる形成予定領域２１のみを残すために、当
該形成予定領域２１以外のグレーズ層と絶縁基板１３の
一部をサンドブラスト法などの研削やエッチング法など
により除去する。その後、９００℃〜１３００℃でこれ
を焼成する。ここで、従来のように、絶縁基板１３の表
面の全体に渡ってグレーズ層を残したまま焼成すると
（例えば、図１１に示される全面グレーズ基板）、焼成
時に部分グレーズが広がったり、うねったりするため精
度よい部分グレーズが得られない。また、部分グレーズ
と平坦部グレーズが連続しているため、光学的に部分グ
レーズの中心（頂部）を見付け難いので、抵抗体形成が
困難である。従って、本実施例においては、従来とは異
なり、絶縁基板１３の一部をも除去することにより、形
成予定領域２１以外のガラスグレーズを絶縁基板１３上
から完全に除去する。

【００２４】ここで、本実施例に係る製造方法では、グ
レーズ層と絶縁基板の一部をサンドブラスト法などの研
削やエッチング法などにより除去している。このサンド
ブラスト法としては、絶縁基板１３上の全面グレーズ層
２２上に、例えば１００μｍ厚の感光性のフィルム（例
えばドライフィルム）を付着させ、上面より部分グレー
ズ幅の範囲をマスクにて遮蔽し感光させ、グレーズ層２
２の除去部分のフィルムを取り除く。次いで、例えば＃
３００程度、もしくは粒径数μｍのＳｉＣまたはＡｌ
_２ Ｏ_３ の粒子を上面より高圧噴射する。これにより
フィルムのない部分のグレーズ層は削られる。この時、
前記フィルム自体は弾力性があるので、ＳｉＣやＡｌ
_２ Ｏ_３ 等の粒子では削られにくく、クレーズ層加工
のマスクとなり、所望の形状加工ができる。因みに、フ
ッ硝酸を用いるガラスエッチング方法では、レジスト材
料が所望のグレーズ層エッチング時間に耐えられるもの
があまりなく難しいが、上記サンドブラスト法では、ド
ライフィルムを用いるので加工が容易である。

【００２５】・電極形成用ガラス層の付加 以上説明したように、本発明の第一実施例に係る部分グ
レーズ基板の製造方法は、研削あるいはエッチング等に
より形成予定領域２１以外のガラスグレーズとその下の
絶縁基板１３とを共に除去し、これを再焼成することに
より、凸状部分グレーズ層１１を有する部分グレーズ基
板を製造する。

【００２６】ここで、従来、例えば図１１に示されるよ
うに、絶縁基板１３の表面の全体に渡ってグレーズ層を
残したまま焼成したのは、全面グレーズ層上にリード電
極等を形成するためである。即ち、グレーズ層を残なか
った場合には、平滑度の低い絶縁基板１３上にそのまま
リード電極等を形成することになり、精度上の問題が生
じるからである。

【００２７】実施例においては絶縁基板１３までもが除
去され、必然的に絶縁基板１３が露出してしまうことと
なるが、この絶縁基板１３上に直接的にリード電極等を
形成するのを避けるために、図４に示されるように、上
記のような凸状部分グレーズ層１１の他に、絶縁基板１
３上に、電極を形成するためのガラス層（電極形成用ガ
ラス層２４）を形成する。

【００２８】即ち、図４において、絶縁基板１３上に
は、凸状部分グレーズ層１１の他にこれに隣接して電極
形成用ガラス層２４を形成し、この電極形成用ガラス層
２４上にリード電極２５を形成している。また、図５
は、電極形成前に図４の基板を上面から見た図である。
この図５に示されるように、本実施例においては、凸状
部分グレーズ層１１の端部でかつ凸状部分グレーズ層１
１と電極形成用ガラス層２４の境界部分に、ガラス層で
覆われていない露出部２７を設けている。この露出部２
７を設けたのは、凸状部分グレーズ層１１と電極形成用
ガラス層２４の境界を判別し易くするためである。露出
部２７の形状は、図５のような四角形状に限られず、判
別し易い形状であれば、あらゆる形状を採用することが
できる。

【００２９】電極形成用ガラス層２４を備えるグレーズ
基板を製造するためには、凸状部分グレーズ層１１以外
の絶縁基板１３表面であってリード電極２５を形成する
予定の部分には、軟化点７００℃〜９００℃のガラスペ
ーストを印刷焼成して膜厚５〜２０μｍのガラス層を形
成するようにする。このガラス層は、部分グレーズの一
部に掛りこれを覆うように形成する。このようにすれ
ば、平滑度の低い絶縁基板１３上に直接リード電極等を
形成することがなくなり、精度上の問題が生じなくな
る。

【００３０】・サーマルヘッドの品質評価 ９６％のＡｌ_２ Ｏ_３ からなる絶縁基板１３の表面粗
度Ｒａは０．２〜０．３μｍであるが、ガラス層を形成
することによりＲａ＝０．０５になる。そして、ファイ
ンパターンを形成した場合のショート・断線の発生件数
は図６のように減少する。

【００３１】また、凸状部分グレーズ層１１の端部でか
つ凸状部分グレーズ層１１と電極形成用ガラス層２４の
境界部分の一部を残して膜厚５〜２０μｍのガラス層を
形成することにより、露出部２７が形成される。そし
て、既に説明したように、部分グレーズと基板表面の識
別が露出部２７にて容易になり、部分グレーズ頂点（即
ち中心）が容易に判別でき、精度よく部分グレーズ頂部
に抵抗体を形成できるようになるため、高画質のサーマ
ルヘッドを得ることができる。

【００３２】（２）第二実施例 図７は、凸状部分グレーズ層１１、平坦状部分グレーズ
層１６及び電極形成用ガラス層２４を備えた第二実施例
に係る部分グレーズ基板を示す断面図である。第一実施
例では凸状部分グレーズ層１１を製造したが、第一実施
例よりも形成予定領域２１を広くするだけで、平坦状部
分グレーズ層１６を有する部分グレーズ基板を形成する
ことができる。平坦状部分グレーズ層１６の厚みを調整
したい場合には、最初に絶縁基板１３上に形成する全面
グレーズ層２２の厚みを調整することにより、容易に行
うことができる。

【００３３】（３）第三実施例 上記第一及び第二実施例では、サーマルヘッドの発熱抵
抗体形成下部の部分グレーズ基板の製造方法とそれによ
り製造されるグレーズ基板について説明した。本第三実
施例に係るグレーズ基板は、図８に示すように、パター
ンの位置合わせを行うための位置合せ用パターン２８を
設けたことを特徴とする。位置合せ用パターン２８は、
絶縁基板１３上にサンブラスト法により、部分グレーズ
層１１の形成と同時に形成する。このように、位置合せ
用パターン２８を設けることにより、例えばサーマルヘ
ッドの導体パターンと部分グレーズの位置合わせや、部
分グレーズと発熱抵抗体の位置合わせを、パターン認識
にて自動的に行うことができ、よりサーマルヘッドの製
造歩留りを向上させることができる。なお、位置合せパ
ターン２８は、特に限定はしないが、小さい方が精度が
向上する。また、位置合せパターン２８は、単独で設け
るよりも、図８に示すように絶縁基板１３の両端部に設
けることにより、平行度のズレをより小さくすることが
できるようになる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、グレーズ層の一部を絶縁基板まで研削・除去したの
で、精度の高い部分グレーズサーマルヘッドを得られ
る。

【００３５】また、部分グレーズ層の一部を覆い、か
つ、その上に電極を形成するための軟化点７００℃〜９
００℃のガラス層を５〜２０μｍの厚さで形成するの
で、表面粗度が改善され、パターンのショート断線不良
が減少する。

【００３６】更に、部分グレーズ層の端部でかつ当該部
分グレーズ層と電極形成用ガラス層の境界部分に、ガラ
ス層を形成しない露出部を設けたため、部分グレーズ層
の中心の判別を容易に行うことができ、これによら発熱
部を定位置に容易に設けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例を示す部分グレーズ基板の
断面図であり、ガラスグレーズを除去する前の状態を示
した図である。

【図２】本発明の第一実施例を示す部分グレーズ基板の
加工前断面図であり、ガラスグレーズと絶縁基板の一部
を除去した後の状態を示した図である。

【図３】本発明の第一実施例を示す部分グレーズ基板の
加工前断面図であり、図２の基板を焼成した後の状態を
示した図である。

【図４】電極形成用ガラス層を備える部分グレーズ基板
の断面図である。

【図５】電極形成前に、図４の基板を上面から見た平面
図である。

【図６】この発明の実施品の未実施品のショート・断線
不良発生件数の比較結果を示す図である。

【図７】この発明の第二実施例に係る部分グレーズ基板
の断面図である。

【図８】この発明の第三実施例に係る部分グレーズ基板
を示す図であり、特に、図８（ａ）は平面図、図８
（ｂ）はＩ−Ｉ断面図、図８（ｃ）はII−IIの断面図で
ある。

【図９】従来の部分グレーズ基板の断面図である。

【図１０】従来の部分グレーズ基板の断面図である。

【図１１】従来の部分グレーズ基板の断面図である。

【符号の説明】

１１ 凸状部分グレーズ層 １３ 絶縁基板 １６ 平坦状部分グレーズ層 ２１ 形成予定領域 ２２ 全面グレーズ層 ２４ 電極形成用ガラス層 ２５ リード電極 ２７ 露出部 ２８ 位置合せパターン

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板上に全面グレーズ層を形成する
   工程と、 前記絶縁基板上に形成した全面グレーズ層及び前記絶縁
   基板を部分的に除去することにより、前記絶縁基板上に
   グレーズ層の一部を残留させる工程と、 この残留したグレーズ層を焼成して前記絶縁基板上に部
   分グレーズ層を形成する工程と、前記絶縁基板が部分的に除去されることにより露出した
   絶縁基板上に電極形成用ガラス層を形成する工程と、 を含むことを特徴とするサーマルヘッドのグレーズ基板
   の製造方法。
2. 【請求項２】 絶縁基板と、 この絶縁基板上の形成予定領域に形成される部分グレー
   ズ層と、 この部分グレーズ層と接続され、前記絶縁基板上であっ
   て前記グレーズ層が存在せず前記絶縁基板が露出する領
   域に設けられた電極形成用ガラス層と、 この電極形成用ガラス層及び前記部分グレーズ層上に設
   けられた電極とを備えたことを特徴とするサーマルヘッ
   ドのグレーズ基板。
3. 【請求項３】 前記電極形成用ガラス層は、前記部分グ
   レーズ層と接続される一部分に前記絶縁基板が露出する
   露出部を形成したことを特徴とする請求項２に記載のサ
   ーマルヘッドのグレーズ基板。