JP5199808B2

JP5199808B2 - サーマルヘッドの製造方法

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Publication number: JP5199808B2
Application number: JP2008245010A
Authority: JP
Inventors: 大輝飯野; 雅人澤田; 敦規安藤; 繁典北村; 太郎朝倉
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Hokuto Electronics Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Hokuto Electronics Corp
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2028-09-24
Also published as: US8261431B2; JP2010076157A; US20100071198A1

Description

本発明は、抵抗発熱体と保護層を有するサーマルプリンタヘッド（サーマルヘッド）の製造方法に関する。

サーマルヘッドは、セラミックス等からなる絶縁基板上に、抵抗発熱体が電極と共に一組の回路をなすように形成され、それが複数個、略直線状に配置されている。また、少なくともその抵抗発熱体列を覆うように、絶縁材料からなる保護層が形成されている。そして、保護層の上面にインクリボンを介してプリント用紙を圧着させた状態で、または、保護層の上面に感熱紙を圧着させた状態で、抵抗発熱体にパルス電流を流して発熱させて、印刷を行う。

この保護層は、スパッタリングに代表される薄膜成膜法と、スクリーン印刷に代表される厚膜成膜法（塗布成膜法）により形成することができる。薄膜成膜法による保護層は耐熱性が高く、これを用いたサーマルヘッドは、印字性能及び耐久性に優れるが、製造コストが大きいという問題がある。そこで、低コストの塗布成膜法による保護層の実用化が期待される。塗布成膜法では、ガラスを主成分とするガラスペーストを塗布成膜し、その後焼成することによりガラス保護層を得る。さらに、ガラス保護層の焼成時に抵抗発熱体及び電極が腐食することを防止するために、抵抗発熱体及び電極と、ガラス保護膜の間に、酸化物などからなる腐食防止層を設けることもできる。

一方、サーマルヘッドの抵抗発熱体は、その印字ドット数に対応して複数設けられるが、これら複数の抵抗発熱体の電気抵抗にばらつきがあると、各抵抗発熱体における発熱量が異なり、結果として印字濃度むらの原因となる。これを解決するために、サーマルヘッドの抵抗発熱体の抵抗値を所定の値に調整することが行われる（特許文献１）。この方法は、各抵抗発熱体にパルス電圧を印加し、電気抵抗値を所定値まで変化させる方法である。一般に、この抵抗値調整（ビットトリミングとも言う）は、サーマルヘッドが完成した後、すなわち、保護層が形成された後に行われる。サーマルヘッドの保護層として、耐熱性の高い薄膜成膜による保護層を用いた場合は、この抵抗値調整を問題なく行うことができるが、上記の塗布成膜法によるガラス保護層を用いた場合は、この抵抗値調整中の抵抗発熱体の発熱により、ガラス保護層が溶解してしまうという問題があった。

一方、抵抗値調整を行った後に、塗布成膜法によってガラス保護層を形成する方法も考えられる。この場合、抵抗値調整により、抵抗発熱体の電気抵抗は所定の値に調整することができるが、その後のガラス保護層形成工程中における高温での焼成により、電気抵抗が変動してしまい、実用的な問題があった。
特開平４−８５５５号公報

本発明は、上記の事情に基づきなされたものであり、その目的は、安価なガラス保護層を有し、抵抗発熱体の抵抗値調整工程に対応できる、印字性能と耐久性の優れたサーマルヘッドの製造方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、通電することにより発熱する抵抗発熱体及び前記抵抗発熱体に接続された電極を絶縁基板上に形成する第１の工程と、前記抵抗発熱体及び電極の上に腐食防止層を薄膜成膜法により形成する第２の工程と、前記抵抗発熱体をアニールする第３の工程と、前記電極を介して前記抵抗発熱体に電流を流して前記抵抗発熱体の電気抵抗を調整する第４の工程と、前記腐食防止膜の上にガラスを主成分とする保護層を塗布成膜法により形成する第５の工程と、を備え、前記第５工程の前に前記第４工程を実施し、前記第４の工程の前に前記第３の工程を実施し、前記第３の工程の前に前記第２の工程を実施し、第３の工程における最高温度は、前記第５の工程における最高温度以上であることを特徴とするサーマルヘッドの製造方法が提供される。

また、本発明の他の一態様によれば、通電することにより発熱する抵抗発熱体及び前記抵抗発熱体に接続された電極を絶縁基板上に形成する第１の工程と、前記抵抗発熱体及び電極の上に腐食防止層を薄膜成膜法により形成する第２の工程と、前記抵抗発熱体をアニールする第３の工程と、前記電極を介して前記抵抗発熱体に電流を流して前記抵抗発熱体の電気抵抗を調整する第４の工程と、前記腐食防止膜の上にガラスを主成分とする保護層を塗布成膜法により形成する第５の工程と、を備え、前記第５工程の前に前記第４工程を実施し、前記第４の工程の前に前記第３の工程を実施し、前記第４の工程の前に前記第２の工程を実施し、前記第３の工程を真空中または不活性ガス中で実施し、第３の工程における最高温度は、前記第５の工程における最高温度以上であることを特徴とするサーマルヘッドの製造方法が提供される。

本発明によれば、安価なガラス保護層を有した、抵抗発熱体の抵抗値調整工程に対応できる、印字性能と耐久性の優れたサーマルヘッドの製造方法が提供される。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係わるサーマルヘッドの製造方法を示すフローチャート図である。
図１に表したように、本発明の第１の実施形態の製造方法においては、抵抗発熱体及び電極を形成する第１の工程Ｓ１、抵抗発熱体及び電極上に腐食防止層を形成する第２の工程Ｓ２と、抵抗発熱体をアニールする第３の工程Ｓ３と、抵抗発熱体の電気抵抗を調整する第４の工程Ｓ４と、腐食防止膜の上にガラスを主成分とする保護層を形成する第５の工程Ｓ５とを備え、第４の工程Ｓ４の前に第３の工程Ｓ３が実施され、第３の工程Ｓ３の前に前記第２の工程Ｓ２が実施される。

これにより、抵抗発熱体の抵抗値調整工程に対応できる、安価なガラス保護層を有したサーマルヘッドが得られる。以下、第１の実施形態に係わる第１の実施例について詳細に説明する。

（第１の実施例）
図２及び図３は、本発明の第１の実施例により製造されるサーマルヘッドの構造を例示する部分断面図及び部分斜視図である。
図２に表したように、本実施例により製造されるサーマルヘッド１は、絶縁基板２を有している。絶縁基板２の材料としては、例えば、アルミナからなるアルミナセラミック基板が用いられる。絶縁基板２の上面には、例えば、水ガラスから形成されたガラス層３が設けられている。ガラス層３の上面の一部には、一方向に延びる蒲鉾状の凸部３ａが形成されている。

また、ガラス層３上には、抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂが一組の回路となり、それが略直線上に複数個並ぶように設けられている。この抵抗発熱体は、例えば、Ｔａ−ＳｉＯ_２からなる薄膜で形成することができる。また、電極５ａと５ｂは、例えば、Ａｌを主成分とする材料で形成することができる。

さらに、ガラス層３、抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂを覆うように、腐食防止層６及び保護層７が設けられている。これら腐食防止層６及び保護層７の形状は、ガラス層３の形状を反映しており、ガラス層３の凸部３ａに対応する領域には、腐食防止層６の凸部６ａ及び保護層７の凸部７ａが形成されている。腐食防止層６は、酸化物、窒素化物及びそれらの混合物から適切に選択された材料で形成することができる。また、保護層７は、ガラスフリットとバインダ及び溶剤からなるガラスペーストを塗布成膜した後、焼成することにより形成することができる。

また、図３に表したように、絶縁基板２上には、ドライバＩＣ（回路素子）１５が実装されており、このドライバＩＣ１５の端子には、電極５ａにおける抵抗発熱体４に接続されていない側の端部が接続されている。例えば、４本の電極５ａが１個のドライバＩＣ１５に接続されている。さらに、絶縁基板２におけるドライバＩＣ１５側の側方には、樹脂基板３１が設けられており、絶縁基板２の上面及び下面とそれぞれ同一平面上にある。樹脂基板３１上には、複数本の配線層３２が形成されており、この配線層３２がドライバＩＣ１５における電極５ａが接続されていない端子に接続されている。

さらにまた、絶縁基板２及び樹脂基板３１上には、ドライバＩＣ１５、並びに電極５ａ及び配線層３２におけるドライバＩＣ１５との接続部分を覆うように、樹脂からなるエンキャップ３３が設けられており、このエンキャップ３３を覆うように、例えば、樹脂板が折り曲げられて成型されたＩＣカバー３４が設けられている。一方、絶縁基板２及び樹脂基板３１の下面には、ヒートシンク３５及びコネクタ３６が連結されている。コネクタ３６の端子は、配線層３２に接続されている。

以上のように構成されたサーマルヘッド１の動作について、図２を参照しつつ説明する。

図２に示すように、保護層７の凸部７ａの上方にローラ１１が配置され、このローラ１１と保護層７の凸部７ａとの間にインクリボン１２及びプリント用紙１３が挟み込まれる。インクリボン１２はプリント用紙１３を介してローラ１１により凸部７ａに対して押圧される。ここで、ローラ１１が回転すると、インクリボン１２及びプリント用紙１３はサーマルヘッド１に対して移動し、インクリボン１２は凸部７ａに対して摺動する。

この状態で、ドライバＩＣ１５が、コネクタ３６を介して入力された信号に基づいて、選択的にパルス電流を、電極５ａ、抵抗発熱体４及び電極５ｂからなる経路に流すと、このパルス電流は、凸部７ａ直下の抵抗発熱体４内を流れ、抵抗発熱体４が発熱する。この熱が、腐食防止層６及び保護層７内を伝導してインクリボン１２における凸部７ａに対する接触部分に伝わり、インクリボン１２中のインク成分がプリント用紙１３に転写される。これにより、プリント用紙１３にインク層１４が形成され、印刷される。

以下、第１の実施例のサーマルヘッドの製造方法の詳細について説明する。
第１の実施例のサーマルヘッドの製造方法は、図１ですでに示したフローチャートの構成を有している。図４は、本発明の第１の実施例のサーマルヘッドの製造工程の各段階における断面図である。

まず、図４（ａ）に示すように、第１の工程Ｓ１では、絶縁基板２上に、例えば、水ガラスを塗布し焼成して、一方向に延びる蒲鉾状の凸部３ａを有するガラス層３を形成し、この後、スパッタリング法により、例えば、Ｔａ−ＳｉＯ_２からなり厚み０．０５μｍである抵抗発熱体層４を形成する。さらに、抵抗発熱体層４の上に、例えば、Ａｌからなり厚み０．７５μｍである電極層を形成し、パターニングを行って、抵抗発熱体４、電極５ａ及び５ｂを形成する。抵抗発熱体４と電極５ａ及び５ｂは一組の回路を構成し、それが略直線状に複数個並ぶように設ける。

次に、図４（ｂ）に示すように、第２の工程Ｓ２では、腐食防止層６を形成する。例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）をスパッタ法により、２００ｎｍの厚さで成膜することによって得られる。

次に、図４（ｃ）に示すように、第３の工程Ｓ３では、抵抗発熱体４をアニールする。例えば、大気中６００℃３０分間保持することにより行うことができる。

次に、図４（ｄ）に示すように、第４の工程Ｓ４では、抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂからなる回路に電流を流すことにより、抵抗発熱体４の電気対抗値を所定の値に調整する。これは、抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂからなる複数の回路の電気抵抗をそれぞれ測定し、それぞれの電気抵抗に合わせた電流を抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂからなるそれぞれの回路に電流を流すことにより行われる。なお、図４（ｄ）に示すように、この抵抗発熱体４の抵抗値調整工程の前に、フォトリソグラフィとエッチングにより、所定の場所にコンタクトホール１０を予め設けておく。

次に、図４（ｅ）に示すように、第５の工程Ｓ５では、腐食防止層６の上に、ガラス保護層７が所定の形状に形成される。例えば、Ｂ_２Ｏ_３等を成分とする公知のガラスフリットや、エチルセルロースを主成分とする有機ビヒクル系のバインダ及びαテルピネオールを主成分とする溶剤からなるガラスペーストをスクリーン印刷法により所定形状に形成し、４３０℃で３０分焼成することにより、膜厚８μｍの保護層７を得ることができる。

以上説明した第１の実施例の製造方法によるサーマルヘッド１について、抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂからなる回路の電気抵抗を測定した結果を以下、説明する。

図５は、第１の実施例によるサーマルヘッド１の電気抵抗の変化を表すグラフ図である。図５（ａ）は第４の工程（測定値調整工程）Ｓ４直後の抵抗値の測定結果を示す図であり、横軸は、複数のサーマルヘッドのビット番号を示し、縦軸は回路の抵抗値を示している。図５（ａ）に示すように、抵抗値は１２８ビットごとに周期的に変化しているが、全体としては一定の値となっている。ここで、抵抗値が周期的に変化している理由は以下である。すなわち、図５（ａ）に示された抵抗値は、抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂからなる回路の測定用パッド間の抵抗を示している。一方、抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂからなる回路と、ＩＣドライバまでの配線抵抗の合計が、一定となるように設計されており、その結果、抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂからなる回路の測定用パッド間の抵抗は、１２８ビットごとに周期的に変化するように設計されている。

図５（ｂ）は、第５の工程（保護層形成工程）Ｓ５の後の抵抗値の測定結果を示す図である。図５（ａ）及び（ｂ）を比較するとわかるように、第１の実施例の製造方法によるサーマルヘッド１の、抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂからなる回路の電気抵抗は、抵抗値調整工程Ｓ４の後と保護層形成工程Ｓ５の後でほとんど変化がなかった。これは、以下によるものである。すなわち、本発明の製造方法によるサーマルヘッド１においては、第４の工程（抵抗値調整工程）Ｓ４の前に第３の工程（アニール工程）Ｓ３を設けていることにより、第３の工程中に抵抗発熱体４の膜構造が安定化する。このため、抵抗発熱体４の膜構造は、その後の第５の工程（保護膜形成工程）Ｓ５の熱負荷によって変化することがない。このように、第１の実施例により、安価なガラス保護層で、抵抗発熱体の抵抗値調整工程に対応できる、印字性能と耐久性の優れたサーマルヘッドを得ることができた。

なお、第１の実施例において、第５の工程Ｓ５の保護層７形成中の熱負荷により抵抗発熱体４の膜の性質が変化することを抑制することを目的とし、第３の工程Ｓ３において抵抗発熱体４に予め熱履歴を与えている。従って、第３の工程（アニール工程）Ｓ３の温度は、実質的に、第５の工程（保護層形成工程）Ｓ５の温度に対して、実質的に、同等、または、それ以上の温度に設定される。また、それと同時に、第３の工程（アニール工程）Ｓ３の温度は、サーマルヘッドの構成部材の変形温度より低く設定される。第１の実施例の場合、第２の工程Ｓ２のアニール条件は６００℃３０分であり、第５の工程Ｓ５の保護層の焼成条件は４３０℃３０分で、また、サーマルヘッドの構成部材中で一番耐熱性の低い部材が、電極材料Ａｌであり、その融点が６６０℃である。このように、第３の工程Ｓ３の温度は、第５の工程Ｓ５の温度以上であり、かつ、サーマルヘッドの構成部材の変形温度より低く設定された。

（第１の比較例）
次に、第１の比較例について説明する。
図６は、第１の比較例のサーマルヘッドの製造方法のフローチャート図である。第１の比較例では、アニール工程Ｓ３がなく、腐食防止膜形成Ｓ２の後、抵抗値調整工程Ｓ４が実施される。この場合の抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂからなる回路の電気抵抗の測定結果を、図７に示す。図７は、第１の比較例のサーマルヘッド１の電気抵抗の変化を表すグラフ図である。図７（ａ）は、第４の工程（測定値調整工程）Ｓ４後の測定値、図７（ｂ）は第５の工程（保護層形成工程）Ｓ５後の抵抗値を示す図である。図７（ａ）に示すように、第４の工程（抵抗値調整工程）Ｓ４の後の抵抗値は、全てのビット番号に渡って（１２８ビットごとの周期性を除いて）一定の値を示すのに対し、図７（ｂ）に示すように、第５の工程（保護膜形成工程）Ｓ５後は、ばらつきが非常に大きくなった。このように抵抗値が変化したのは、第５の工程（保護膜形成工程）Ｓ５中の熱負荷によって、抵抗発熱体４の膜構造が変化したことにより、一旦調整され一定の値となった抵抗値が第５の工程Ｓ５の後に変化したことに起因している。

（第２の実施例）
次に本発明の第１の実施形態に係わる第２の実施例について説明する。第２の実施例では、第１の実施例に対して、腐食防止膜６を酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）から酸化窒化シリコン（ＳｉＯxＮy）（厚さ２００ｎｍ）に変え、その他は第１の実施例と同様にしてサーマルヘッドを製作した。

図８は、第２の実施例のサーマルヘッド１の電気抵抗の変化を表すグラフ図である。図８（ａ）は第４の工程（測定値調整工程）Ｓ４後の測定値、図８（ｂ）は第５の工程（保護層形成工程）Ｓ５後の抵抗値を示す図である。図８（ａ）及び（ｂ）を比較するとわかるように、第２の実施例のサーマルヘッド１の抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂからなる回路の抵抗値は、抵抗値測定工程Ｓ４の後と保護層形成工程Ｓ５の後とで変化がほとんどなかった。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係るサーマルヘッドの製造方法を説明する。
図９は、本発明の第２の実施の形態に係わるサーマルヘッドの製造方法を示すフローチャート図である。図９に示すように、本発明の第２の実施形態のサーマルヘッドの製造方法は、抵抗発熱体及び電極を形成する第１の工程Ｓ１が実施され、抵抗発熱体４をアニールする第３の工程Ｓ３が実施され、抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂ上に腐食防止層６を形成する第２の工程Ｓ２が実施され、抵抗発熱体４の電気抵抗を調整する第４の工程Ｓ４が実施され、腐食防止膜６の上にガラスを主成分とする保護層７を形成する第５の工程Ｓ５が実施される。すなわち、第４の工程Ｓ４の前に第３の工程Ｓ３が実施される。そして、第３の工程Ｓ３は、真空中または不活性ガス中で実施される。

（第３の実施例）
以下、本発明の第２の実施形態に係わる第３の実施例により、詳細に説明する。
図１０は、第３の実施例のサーマルヘッドの製造工程の各段階における断面図である。

まず、図１０（ａ）に示すように、第１の工程Ｓ１では、すでに述べた方法と同じように、絶縁基板２上に、ガラス層３、Ｔａ−ＳｉＯ_２からなる抵抗発熱体層４、Ａｌからなる電極層５ａ、５ｂを形成する。

次に、図１０（ｂ）に示すように、第３の工程Ｓ３では、抵抗発熱体４を真空または不活性ガス中でアニールする。この実施例の場合、Ｎ_２中５５０℃３０分間の高温に保持することにより行われた。

次に、図１０（ｃ）に示すように、第２の工程Ｓ２では、腐食防止層６を形成する。例えば、酸化窒化シリコン（ＳｉＯxＮy）をスパッタ法により、２００ｎｍの厚さで成膜することによって得られる。

次に、図１０（ｄ）に示すように、第４の工程Ｓ４では、抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂからなる回路に電流を流すことにより、抵抗発熱体４の電気対抗値を所定の値に調整する。なお、所定の場所にコンタクトホールを予め設けておく。

次に、図１０（ｅ）に示すように、第５の工程Ｓ５では、腐食防止層６の上に、ガラス保護層７が所定の形状に形成される。ガラスペーストをスクリーン印刷法により所定形状に形成し、４３０℃３０分焼成することにより、膜厚５μｍのガラス保護層７を得ることができる。

以上説明した第３の実施例の製造方法によるサーマルヘッド１の抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂからなる回路の電気抵抗の測定したところ、抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂからなる回路の電気抵抗は、抵抗値測定工程Ｓ４の後と保護層形成工程Ｓ５の後とで、ほとんど変化がなかった。これは、第３の実施例の製造方法において、第４の工程（抵抗値調整工程）Ｓ４の前に第３の工程（アニール工程）Ｓ３を設けていることにより、抵抗発熱体の膜構造は安定化するため、その後の第５の工程（保護膜形成工程）Ｓ５の熱負荷によって変化することがないためである。このように、第３の実施例によれば、安価なガラス保護層で、抵抗発熱体の抵抗値調整工程に対応できる、印字性能と耐久性の優れたサーマルヘッドを得ることができた。

なお、第３の実施例の場合、第３の工程Ｓ３において、抵抗発熱体４をＮ_２中でアニールする理由は以下である。第３の実施例では、腐食防止層６が形成される前にアニール工程を実施するので、抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂが露出された状態で高温でのアニール処理が行われる。このアニール中に抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂが酸化、腐食しないようにするためにＮ_２中でアニールしている。このように、第２の工程（腐食防止層形成工程）Ｓ２より前に第３の工程（アニール工程）Ｓ３を実施する場合は、抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂが酸化、腐食しないように、第３の工程Ｓ３の雰囲気を真空または不活性ガス中で実施する。

また、第３の実施例においても、第３の工程（アニール工程）Ｓ３の温度は、第５の工程（保護層形成工程）Ｓ５の温度と、実質的に、同等、または、それ以上に設定される。また、それと同時に、第３の工程（アニール工程）Ｓ３の温度は、サーマルヘッドの構成部材の変形温度より低く設定される。

次に、本発明の第３の実施の形態に係るサーマルヘッドの製造方法を説明する。
図１１は、本発明の第３の実施の形態に係わるサーマルヘッドの製造方法を示すフローチャート図である。図１１に示すように、本発明の第３の実施形態のサーマルヘッドの製造方法は、抵抗発熱体及び電極を形成する第１の工程Ｓ１が実施され、抵抗発熱体４をアニールする第３の工程Ｓ３が実施され、抵抗発熱体４の電気抵抗を調整する第４の工程Ｓ４が実施され、抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂ上に腐食防止層６を形成する第２の工程Ｓ２が実施され、腐食防止膜６の上にガラスを主成分とする保護層７を形成する第５の工程Ｓ５が実施される。すなわち、第４の工程Ｓ４の前に第３の工程Ｓ３が実施される。そして、第３の工程Ｓ３は、真空中または不活性ガス中で実施される。

（第４の実施例）
以下、本発明の第３の実施形態に係わる第４の実施例により、詳細に説明する。
図１２は、第４の実施例のサーマルヘッドの製造工程の各段階における断面図である。まず、図１２（ａ）に示すように、第１の工程Ｓ１では、すでに述べた方法と同じように、絶縁基板２上に、ガラス層３、Ｔａ−ＳｉＯ_２からなる抵抗発熱体層４、Ａｌからなる電極層を形成する。

次に、図１２（ｂ）に示すように、第３の工程Ｓ３では、抵抗発熱体４をアニールする。この場合、Ｎ_２中５５０℃３０分間の高温に保持することにより行う。

次に、図１２（ｃ）に示すように、第４の工程Ｓ４では、抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂからなる回路に電流を流すことにより、抵抗発熱体４の電気対抗値を所定の値に調整する。

次に、図１２（ｄ）に示すように、第２の工程Ｓ２では、腐食防止層６を形成する。例えば、ＳｉＯxＮyをスパッタ法により、２００ｎｍの厚さで成膜することによって得られる。

次に、図１２（ｅ）に示すように、第５の工程Ｓ５では、腐食防止層６の上に、ガラス保護層７が所定の形状に形成される。ガラスペーストをスクリーン印刷法により、所定形状に形成し、４３０℃３０分焼成することにより、膜厚５μｍのガラス保護層７を得ることができる。なお、腐食防止層６には、外部駆動回路との接続のためにコンタクトホール１０を設ける。

以上説明した第４の実施例の製造方法によるサーマルヘッド１も、抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂからなる回路の電気抵抗は、抵抗値測定工程Ｓ４の後と保護層形成工程Ｓ５の後で、ほとんど変化が無かった。これは、第４の実施例の製造方法によるサーマルヘッドにおいては、抵抗値調整工程Ｓ４の前にアニール工程Ｓ３を設けていることにより、抵抗発熱体の膜構造が安定化するため、その後の保護膜形成工程Ｓ５の熱負荷によって変化することがないためである。このように、第４の実施例により、安価なガラス保護層で、抵抗発熱体の抵抗値調整工程に対応できる、印字性能と耐久性の優れたサーマルヘッドを得ることができた。

なお、第４の実施例の場合、すでに述べたように、第２の工程（腐食防止層形成工程）より前に第３の工程（アニール工程）を実施するので、抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂが酸化、腐食しないように、第３の工程の雰囲気を真空または不活性ガス中とする。さらに、第２の工程（腐食防止膜形成工程）Ｓ２より前に第４の工程（抵抗値調整工程）Ｓ４を実施するので、抵抗値調整工程Ｓ４中に抵抗発熱体４が酸化・腐食し難いように、第４の工程の雰囲気を真空または不活性ガスとすることがより良い。

また、第３の実施例においても、第３の工程（アニール工程）Ｓ３の温度は、第５の工程（保護層形成工程）Ｓ５の温度と、実質的に、同等、または以上に設定される。また、それと同時に、第３の工程（アニール工程）Ｓ３の温度は、サーマルヘッドの構成部材の変形温度より低く設定される。

以上説明した第１ないし第３の実施形態において、腐食防止層６としては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化窒化シリコン（ＳｉＯxＮy）など各種のものを用いることができる。図１３は、腐食防止層の材料と抵抗値変化の関係を示すグラフ図である。図１３では、腐食防止層６としてＡｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、ＳｉＯxＮyを用いた場合、及び、腐食防止層６が無い場合の、抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂからなる回路の電気抵抗の保護層形成工程Ｓ５の前後の変化が示されている。この図は、腐食防止層６の効果をより分かりやすくみるために、第３の工程Ｓ３すなわちアニール工程が無い場合の結果を示している。図１３の縦軸は、保護層形成工程（４３０℃３０分）Ｓ５の前及び後の電気抵抗をそれぞれＲ１及びＲ２とした場合、抵抗値変化率＝（Ｒ１−Ｒ１）／Ｒ１を示す。

保護膜形成の熱負荷により、抵抗発熱体４は、（１）保護層の酸素などとの反応による変化（抵抗値増大）、（２）保護層からの不純物の拡散（抵抗値増大）、及び（３）抵抗値発熱体層のアニールによる膜構造の変化（抵抗値減少）、による、複合された影響を受ける。

図１３に表したように、腐食防止層６が無い場合は、抵抗値変化率は、正で、大きな値となっている。これは、（１）保護層の酸素などとの反応による変化（抵抗値増大）、または／同時に、（２）保護層からの不純物の拡散（抵抗値増大）の影響が大きく、抵抗発熱体４が劣化したことを示す。

一方、腐食防止膜６として、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、ＳｉＯxＮyを用いた場合は、抵抗値変化率は負の値となっている。これは、（１）保護層の酸素などとの反応による変化（抵抗値増大）と（２）保護層からの不純物の拡散（抵抗値増大）がほとんどなく、（３）抵抗値発熱体層のアニールによる膜構造の変化（抵抗値減少）の現象が主要となっていることを示唆している。腐食防止膜６として、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、ＳｉＯxＮyを用いた場合、安定した抵抗発熱体４が得られることを示している。中でも、ＳｉＯxＮyを用いた場合は、抵抗値変化率は最も低く、好適な材料と言える。

なお、腐食防止層６としては、各種のものを用いることができる。例えば、すでに述べたＡｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、ＳｉＯxＮyの他、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＡｌＯxＮyなどの酸化物及び窒化物、並びにこれらの混合物から適切に選択される。また、腐食防止層の厚みは、０．０１μｍ以上に設定することができる。また、その成膜は、スパッタリング法の他、ＣＶＤ法や蒸着法など、各種の方法を用いることができる。

また、保護層７に用いられる塗布型のガラスペーストとしては、ガラスフリットとして、各種、公知のものが使用でき、酸化物、窒化物、酸化物塩など、または、これらの混合物を適宜選択して用いることができる。また、有機ビヒクルのバインダとしては、エチルセルロース、ニトロセルロースなどのセルロース誘導体や各種のアクリレート誘導体、またはこれらの混合物から適宜選択して用いることができる。また、溶剤としては、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、２，２，４−トリメチル１，３−ヒドロキシペンチルイソブチレート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、テトライソプロピルオルソチタネート、２−ブトキシエタノール、２−エトキシエタノール、α−テルピネオール、イソプロピルアルコール、プロパノール、トルエン、シクロヘキサン、メチルエチルケトンなどの各種のアルコール系、グリコエーテル系、炭化水素系、ケトン、エステルなど各種の有機溶剤またはこれらの混合物から適宜選択される。

また、ガラスペースト中にフィラーを含んでいる場合、保護層７の耐摩耗性が向上する。また、フィラーを含まない場合は、保護層７の平坦性が向上する他、保護層７から抵抗発熱体４への不純物の拡散及びその不純物と抵抗発熱体４との反応を抑制する効果もある。

なお、本実施例で述べたコンタクトホール１０は、フォトリソグラフィとエッチング技術によって形成することができる。このエッチングはＲＩＥ（Reactive Ion Etching）などのドライエッチングを用いても良いし、ウエットエッチングを用いても良い、また、エッチング法ではなく、リフトオフ法により形成しても良い。また、コンタクトホール１０の形成は、第３の工程（アニール工程）Ｓ３の前でも後でもよく、適宜、製造工程の都合の良い条件にて行うことができる。

なお、上述の具体例においては、サーマルヘッドをインクリボン方式のプリンタに適用する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、インクリボンを用いない感熱式プリンタに適用してもよい。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、上述した各具体例に限定されるものではない。他の構造を持つサーマルヘッドの製造方法にも使うことができる。また、実施形態及び実施例の説明で述べられた各種の材料や・製造条件に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより、本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に含まれる。

また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたのも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に包含される。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明の第１の実施の形態に係わるサーマルヘッドの製造方法を示すフローチャート図である。本発明の第１の実施例により製造されるサーマルヘッドの構造を例示する部分断面図である。本発明の第１の実施例により製造されるサーマルヘッドの構造を例示する部分斜視図である。本発明の第１の実施例のサーマルヘッドの製造工程の各段階における断面図である。本発明の第１の実施例のサーマルヘッドの抵抗値の変化を表すグラフ図である。第１の比較例のサーマルヘッドの製造方法を示すフローチャート図である。第１の比較例のサーマルヘッドの抵抗値の変化を表すグラフ図である。本発明の第２の実施例のサーマルヘッドの抵抗値の変化を表すグラフ図である。本発明の第２の実施の形態に係るサーマルヘッドの製造方法を示すフローチャート図である。本発明の第３の実施例のサーマルヘッドの製造工程の各段階における断面図である。本発明の第３の実施の形態に係るサーマルヘッドの製造方法を示すフローチャート図である。本発明の第４の実施例のサーマルヘッドの製造工程の各段階における断面図である。腐食防止層の材料と抵抗値変化の関係を示すグラフ図である。

符号の説明

１サーマルヘッド（サーマルプリンタヘッド）
２絶縁基板
３ガラス層
４抵抗発熱体
５、５ａ、５ｂ電極
６腐食防止層
７保護層

Claims

通電することにより発熱する抵抗発熱体及び前記抵抗発熱体に接続された電極を絶縁基板上に形成する第１の工程と、
前記抵抗発熱体及び電極の上に腐食防止層を薄膜成膜法により形成する第２の工程と、
前記抵抗発熱体をアニールする第３の工程と、
前記電極を介して前記抵抗発熱体に電流を流して前記抵抗発熱体の電気抵抗を調整する第４の工程と、
前記腐食防止膜の上にガラスを主成分とする保護層を塗布成膜法により形成する第５の工程と、
を備え、
前記第５工程の前に前記第４工程を実施し、前記第４の工程の前に前記第３の工程を実施し、前記第３の工程の前に前記第２の工程を実施し、
第３の工程における最高温度は、前記第５の工程における最高温度以上である
ことを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
通電することにより発熱する抵抗発熱体及び前記抵抗発熱体に接続された電極を絶縁基板上に形成する第１の工程と、
前記抵抗発熱体及び電極の上に腐食防止層を薄膜成膜法により形成する第２の工程と、
前記抵抗発熱体をアニールする第３の工程と、
前記電極を介して前記抵抗発熱体に電流を流して前記抵抗発熱体の電気抵抗を調整する第４の工程と、
前記腐食防止膜の上にガラスを主成分とする保護層を塗布成膜法により形成する第５の工程と、
を備え、
前記第５工程の前に前記第４工程を実施し、前記第４の工程の前に前記第３の工程を実施し、前記第４の工程の前に前記第２の工程を実施し、
前記第３の工程を真空中または不活性ガス中で実施し、
第３の工程における最高温度は、前記第５の工程における最高温度以上である
ことを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
前記腐食防止層は、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム及び窒化アルミニウムのいずれかを主成分としてなることを特徴とする請求項１または２に記載のサーマルヘッドの製造方法。
前記保護膜は、ガラス中にフィラーを実質的に含有していないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のサーマルヘッドの製造方法。