JP5905225B2

JP5905225B2 - サーマルプリントヘッドの製造方法

Info

Publication number: JP5905225B2
Application number: JP2011213484A
Authority: JP
Inventors: 純吾中右
Original assignee: Toshiba Hokuto Electronics Corp
Current assignee: Toshiba Hokuto Electronics Corp
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2031-09-28
Also published as: JP2013071384A

Description

本発明は、サーマルプリントヘッドの製造方法に関する。

サーマルプリントヘッドは、発熱抵抗素子を配列した発熱体板と、その素子を発熱させる駆動素子を搭載した回路基板と、それらを支える放熱板とを有する。発熱体板は、絶縁基板と、発熱抵抗体層と、アルミニウムなどの電極となる導電層とを有している。この絶縁基板は、アルミナなどのセラミック基板上にグレーズ層を形成したものである。発熱抵抗体層および導電層は、絶縁基板の表面にスパッタ法などの薄膜形成方法によって、積層形成された後、フォトエッチングプロセスにより所定のパターンに形成される。発熱抵抗体層および導電層には、発熱抵抗体と個別電極とが一直線上に形成したものを主走査方向に配列されている。発熱抵抗体および電極の表面には、保護膜層が薄膜形成方法で形成される。

発熱体板は、製品の要求仕様に応じてグレーズ層の厚さを変えたり、あるいは、発熱抵抗体が配列される部分の形状を凸に形成して製品性の向上を図ったりしている。発熱体板にとって、記録媒体との密着性は重要である。したがって、発熱体板の表面層である保護膜層の平滑性が重要であり、また、下地を形成している絶縁基板の全体的な平坦性およびグレーズ層表面の局部的な平坦性が重要である。

たとえばグレーズ層表面の平滑性を向上させるために、まずセラミック基板の表面の研磨処理を行ってセラミック基板の表面の平滑性を確保し、その後、グレーズ層を形成する方法がある。

特開２００４−３５１７９９号公報

セラミック基板の表面の平滑性を確保するためには、セラミック基板の硬度が高いため、ある程度、長い時間を要する。このため、ある程度のコストがかかってしまう。また、セラミック基板の表面全体としての平坦性を確保する研磨では局部的な平滑性が損なわれる場合があり、また、逆に、局部的な平滑性を向上させる研磨では表面全体の平滑性を損なう場合がある。このため、局所的なセラミック基板の表面の凹凸がグレーズ表面のうねりの原因となって記録媒体と密着性が損なわれることがある。このような場合、たとえば写真用途のサーマルプリントヘッドでは、濃度むらが生じてしまうことがある。そこで、グレーズ表面の平滑性を向上させるために、研磨粒度を変えて複数回の研磨を行うなどする必要がある。

そこで、本発明は、サーマルプリントヘッドのグレーズ層の表面の全体的な平滑性を維持しつつ局所的な平滑性を高めることを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明は、サーマルプリントヘッドの製造方法において、セラミック基板の表面に第１のガラスペーストを印刷する第１工程と、前記第１工程の後に前記第１のガラスペーストを焼成して前記セラミック基板に固着させて下地グレーズ層を形成する第２工程と、前記第２工程の後に前記下地グレーズ層の表面を研磨し再焼成する第３工程と、前記第３工程の後に前記下地グレーズ層の表面に第２のガラスペーストを塗布する第４工程と、前記第４工程の後に前記第２のガラスペーストを焼成して前記第１のガラス層と固着させて本グレーズ層を形成する第５工程と、前記第５工程の後に前記第２のガラス層の表面に間隔を置いて配列された抵抗体とその抵抗体に接続された配線とを形成する第６工程と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、サーマルプリントヘッドのグレーズ層の表面の全体的な平滑性を維持しつつ局所的な平滑性を高めることができる。

本発明に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一実施の形態の一部を断面図とともに示すフローチャートである。本発明に係る製造方法の一実施の形態で製造したサーマルプリントヘッドの一部切欠き上面図である。本発明に係る製造方法の一実施の形態で製造したサーマルプリントヘッドを用いたサーマルプリンタの断面図である。

本発明に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、この実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれらに限定されない。

図２は、本発明に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一実施の形態で製造したサーマルプリントヘッドの一部切欠き上面図である。図３は、本実施の形態で製造したサーマルプリントヘッドを用いたサーマルプリンタの断面図である。

本実施の形態のサーマルプリントヘッド１１は、放熱板３０と発熱体板２０と回路基板４０とを有している。放熱板３０は、たとえばアルミニウムなどの金属で形成された長方形の平板である。

発熱体板２０は、セラミック基板２２およびグレーズ層２５からなる絶縁基板を有している。セラミック基板２２は、たとえばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）で形成された長方形の平板である。セラミック基板２２の一方の表面は放熱板３０と向かい合っており、他方の表面にはグレーズ層２５が融着している。グレーズ層２５は、ガラスで形成されている。

グレーズ層２５の表面には、主走査方向に間隔を置いてそれぞれ副走査方向に延びる抵抗体層が形成されている。また、抵抗体層の表面には、金属配線層２８が形成されている。金属配線層２８には切欠部が形成されていて、抵抗体層の金属配線層２８と重なり合わない部分が発熱抵抗体２６となる。このようにして発熱抵抗体２６がグレーズ層２５の表面に間隔を置いて複数配列されて、帯状の発熱領域２４が形成されている。発熱体板２０には、グレーズ層２５、金属配線層２８および抵抗体層の保護のために、これらを覆う絶縁保護層２９が形成されている。

また、サーマルプリントヘッド１１は、発熱領域２４を発熱させる駆動回路を有している。その駆動回路は、たとえば発熱体板２０と同じ側の表面で放熱板３０に載置された回路基板４０の上に形成されている。回路基板４０には、発熱領域２４に所定の発熱パターンを形成するための制御信号や駆動電力が入力される。この駆動回路は、たとえば回路基板４０に設けられた駆動素子４２などの電気部品を有している。発熱体板２０と駆動回路とは、たとえば発熱体板２０と回路基板４０との間に架け渡されたボンディングワイヤ４４によって電気的に接続される。さらに、回路基板４０の表面に形成された配線パターンと駆動素子４２との間もボンディングワイヤ４４で電気的に接続される。駆動素子４２およびボンディングワイヤ４４は、たとえば樹脂４８によって封止される。

このサーマルプリントヘッド１１を用いたプリンタは、発熱領域２４の表面の法線上に位置する軸５２を中心とする円筒状のプラテンローラ５０を有している。プラテンローラ５０によって被印刷媒体６０がサーマルプリントヘッド１１に押し付けられる。この状態で発熱領域２４の発熱抵抗体２６が発熱することによって、被印刷媒体６０に印画される。被印刷媒体６０が副走査方向に搬送されながら、主走査方向に延びる発熱領域２４が所定のパターンで発熱することによって、被印刷媒体６０には所望の画像が形成される。

図１は、本実施形態におけるサーマルプリントヘッドの製造方法の一部を断面図とともに示すフローチャートである。

まず、セラミック板７１を形成する（Ｓ１）。このセラミック板７１は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）製である。このセラミック板７１は、サーマルプリントヘッド１１のセラミック基板２２の１枚分の大きさ、あるいは、これの整数倍の大きさを持つ。このセラミック板７１は、全体的なうねりを持つ場合がある。

次に、このセラミック板７１に粗い研磨処理を施す（Ｓ２）。この粗い研磨処理は、セラミック板７１の全体的なうねりを除去するために行われる。しかし、この粗い研磨処理によって全体的なうねりをなくすことはできるものの、局所的には平面に周期的な凹凸が生じてしまう。この凹凸は、たとえば幅が約１．５〜３ｍｍで、高さが約０．５μｍである。

この局所的な凹凸が生じたセラミック板７１に下地グレーズ層７２を形成する（Ｓ３）。下地グレーズ層７２は、セラミック板７１にガラスペーストを印刷した後、焼成することによって形成する。焼成時の温度は、たとえば１２００℃である。

その後、下地グレーズ層７２を研磨する（Ｓ４）。この研磨は、たとえば機械研磨である。あるいは、弗酸などによるエッチング処理によって表面を研磨してもよい。この研磨は、より高い平坦性が必要な、発熱領域２４に対応する部分のみに対して行ってもよい。

このようにして下地グレーズ層７２の少なくとも発熱領域２４に対応する部分を平坦化した後、再度、焼成する（Ｓ５）。このときの焼成温度は、たとえば１２００℃である。これにより、下地グレーズ層７２の表面は、さらに平滑化される。

次に、この下地グレーズ層７２の表面に、本グレーズ層７３を形成する（Ｓ６）。本グレーズ層７３は、たとえば下地グレーズ層７２の表面にガラスペーストを印刷した後、焼成することによって形成する。本グレーズ層７３の材料は、下地グレーズ層７２と同じである。焼成温度は、たとえば１２００℃である。グレーズ層２５の表面に発熱抵抗体２６を配列する突条を設ける場合には、焼成前に所定の形状にエッチングする。このようにして本グレーズ層７３を形成することにより、その表面の凹凸は、幅１．５〜３ｍｍ以下、高さ約０．２μｍ以下に抑えられる。

その後、本グレーズ層７３の表面に、抵抗体層、金属層を積層し、所定のパターンにエッチングすることによって、発熱抵抗体２６および金属配線層２８が形成される。次に、発熱抵抗体２６および金属配線層２８の所定の領域を覆う絶縁保護層２９を形成し、必要に応じて切断することによって発熱体板２０が完成する。このようにしてできた発熱体板２０および別途製造した回路基板４０を放熱板３０に載置し、ワイヤボンディング、樹脂封止を行うことによって、サーマルプリントヘッド１１が完成する。

このように、本実施の形態では、セラミック板７１の研磨としては、粗い研磨のみを行い、ラップ処理などの微細な研磨処理を行わないため、セラミック板７１の研磨に要する時間が極めて短くなる。下地グレーズ層７２は再焼成するため、研磨後の状態よりも凹凸は小さくなる。したがって、下地グレーズ層７２を形成し、その下地グレーズ層７２の表面を研磨するためにある程度の時間を要するが、これらに必要な時間は少なくて済む。その結果、セラミック基板２２上にグレーズ層２５を形成するために必要な時間の増大を招くことなく、グレーズ層２５の表面の全体的な平滑性を維持しつつ局所的な平滑性を高めることができる。

１１…サーマルプリントヘッド、２０…発熱体板、２２…セラミック基板、２４…発熱領域、２５…グレーズ層、２６…発熱抵抗体、２８…金属配線層、２９…絶縁保護層、３０…放熱板、４０…回路基板、４２…駆動素子、４４…ボンディングワイヤ、４８…樹脂、５０…プラテンローラ、５２…軸、６０…被印刷媒体、７１…セラミック板、７２…下地グレーズ層、７３…本グレーズ層

Claims

セラミック基板の表面に第１のガラスペーストを印刷する第１工程と、
前記第１工程の後に前記第１のガラスペーストを焼成して前記セラミック基板に固着させて下地グレーズ層を形成する第２工程と、
前記第２工程の後に前記下地グレーズ層の表面を研磨し再焼成する第３工程と、
前記第３工程の後に前記下地グレーズ層の表面に第２のガラスペーストを塗布する第４工程と、
前記第４工程の後に前記第２のガラスペーストを焼成して前記第１のガラス層と固着させて本グレーズ層を形成する第５工程と、
前記第５工程の後に前記第２のガラス層の表面に間隔を置いて配列された抵抗体とその抵抗体に接続された配線とを形成する第６工程と、
を具備することを特徴とするサーマルプリントヘッドの製造方法。
前記第４工程の後であって前記第５工程の前に前記第２のガラスペーストをエッチングして線状に延びる凸部を形成するエッチング工程、
をさらに具備し、前記抵抗体は前記凸部が焼成によって滑らかな曲線を描くように変形して形成された突条の表面に形成されることを特徴とする請求項１に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。