JP7385481B2 - サーマルプリントヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、サーマルプリントヘッドの製造方法およびサーマルプリントヘッドに関する。

特許文献１には、従来のサーマルプリントヘッドの一例が開示されている。サーマルプリントヘッドは一般に、ヘッド基板上に主走査方向に並ぶ多数の発熱部を備えている。各発熱部は、ヘッド基板に蓄熱層を介して、形成した抵抗体層上に、その一部を露出させるようにして、上流側電極層と下流側電極層とをそれらの端部を対向させて積層することにより形成されている。上流側電極層と下流側電極層との間を通電することにより、上記抵抗体層の露出部（発熱部）がジュール熱により発熱する。蓄熱層は、たとえば、発熱部が発する熱が無駄にヘッド基板等に露出することを抑制して、高速印字を可能とするために設けられる。

同文献に開示されたサーマルプリントヘッドにおいて、蓄熱層は、ＳｉＯ₂（二酸化ケイ素）を用いたスパッタリングやＣＶＤ法により形成される。しかしながら、この方法では、十分な厚みの蓄熱層を形成するには相当時間を要し、サーマルプリントヘッドの製造効率が悪化するという問題がある。

特開２０１７－７２０３号公報

本開示は、上記した事情のもとで考え出されたものであり、その目的は、発熱部の下位に設けられる蓄熱層を簡易に形成することができるサーマルプリントヘッドの製造方法を提供することにある。

本開示の第１の側面によって提供されるサーマルプリントヘッドの製造方法は、厚さ方向の一方を向く主面を有する基板を用意する工程と、前記主面上に、部分グレーズを形成する部分グレーズ形成工程と、前記部分グレーズを覆う電極層を形成する電極層形成工程と、前記部分グレーズ上に形成され、かつ、前記厚さ方向に見て前記電極層の一部に重なる抵抗体層を形成する抵抗体層形成工程と、を含み、前記部分グレーズ形成工程は、ガラスペーストを前記基板上に厚膜印刷する第１工程と、前記ガラスペーストを固化し、中間グレーズを形成する第２工程と、ショットブラストにより前記中間グレーズをパターニングする第３工程と、前記パターニング後の中間グレーズを焼成し、前記部分グレーズを形成する第４工程と、を含んでいることを特徴とする。

本開示の第２の側面によって提供されるサーマルプリントヘッドは、厚さ方向の一方を向く主面を有する基板と、前記主面上に形成され、主走査方向に延びる帯状の部分グレーズと、主走査方向に配列され、かつ、前記部分グレーズ上に形成された複数の発熱部を含む抵抗体層と、前記抵抗体層に通電するための電極層と、を備えており、前記部分グレーズは、主走査方向に直交する断面の形状が前記基板の厚さ方向に膨出した形状であり、前記主面は、前記部分グレーズに接する当接領域および前記部分グレーズに接しない非当接領域を含み、前記当接領域および前記非当接領域は、前記部分グレーズの上面よりも微細な凹凸を有することを特徴とする。

本開示のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本開示のサーマルプリントヘッドの製造方法によれば、蓄熱層を簡易に形成することができる。

本開示のサーマルプリントヘッドを示す平面図である。 図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。 図１に示す平面図の一部を拡大した部分拡大図である。 図３のＩＶ－ＩＶ線に沿う要部拡大断面図である。 図１のサーマルプリントヘッドの製造方法の一工程を示す要部拡大断面図である。 図１のサーマルプリントヘッドの製造方法の一工程を示す要部拡大断面図である。 図１のサーマルプリントヘッドの製造方法の一工程を示す要部拡大断面図である。 図１のサーマルプリントヘッドの製造方法の一工程を示す要部拡大断面図である。 図１のサーマルプリントヘッドの製造方法の一工程を示す要部拡大断面図である。 図１のサーマルプリントヘッドの製造方法の一工程を示す要部拡大断面図である。 図１のサーマルプリントヘッドの製造方法の一工程を示す要部拡大断面図である。 図１のサーマルプリントヘッドの製造方法の一工程を示す要部拡大断面図である。 変形例にかかるサーマルプリントヘッドを示す要部拡大断面図である。

本開示のサーマルプリントヘッドの製造方法およびサーマルプリントヘッドの好ましい実施の形態について、図面を参照して、以下に説明する。

本開示において、「ある物Ａがある物Ｂに形成されている」および「ある物Ａがある物Ｂ上に形成されている」とは、特段の断りのない限り、「ある物Ａがある物Ｂに直接形成されていること」、および、「ある物Ａとある物Ｂとの間に他の物を介在させつつ、ある物Ａがある物Ｂに形成されていること」を含む。同様に、「ある物Ａがある物Ｂに配置されている」および「ある物Ａがある物Ｂ上に配置されている」とは、特段の断りのない限り、「ある物Ａがある物Ｂに直接配置されていること」、および、「ある物Ａとある物Ｂとの間に他の物を介在させつつ、ある物Ａがある物Ｂに配置されていること」を含む。同様に、「ある物Ａがある物Ｂ上に位置している」とは、特段の断りのない限り、「ある物Ａがある物Ｂに接して、ある物Ａがある物Ｂ上に位置していること」、および、「ある物Ａとある物Ｂとの間に他の物が介在しつつ、ある物Ａがある物Ｂ上に位置していること」を含む。また、「ある物Ａがある物Ｂにある方向に見て重なる」とは、特段の断りのない限り、「ある物Ａがある物Ｂのすべてに重なること」、および、「ある物Ａがある物Ｂの一部に重なること」を含む。

図１～図４は、一実施形態にかかるサーマルプリントヘッドＡ１を示している。サーマルプリントヘッドＡ１は、基板１、グレーズ層２、電極層３、抵抗体層４、保護層５、駆動ＩＣ７１、封止樹脂７２、コネクタ７３、配線基板７４および放熱部材７５を備えている。サーマルプリントヘッドＡ１は、印刷媒体８２に印刷を行うプリンタに組み込まれる。印刷媒体８２は、図２に示すように、サーマルプリントヘッドＡ１とプラテンローラ８１とに挟まれ、プラテンローラ８１の回転運動によって、副走査方向に搬送される。印刷媒体８２としては、たとえばバーコードシートやレシートを作成するための感熱紙が挙げられる。

図１は、サーマルプリントヘッドＡ１を示す平面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。図３は、サーマルプリントヘッドＡ１を示す要部拡大平面図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿う要部拡大断面図である。図１においては、保護層５およびワイヤ６１を省略しており、図３においては、保護層５を省略している。理解の便宜上、図１～図４において、主走査方向をｘ方向、副走査方向をｙ方向、基板１の厚さ方向をｚ方向としている。印刷時において、印刷媒体は、副走査方向ｙの図中矢印が指す方向に送られる。副走査方向ｙにおいて、図中矢印が指す方向を下流とし、その反対方向を上流とする。また、厚さ方向ｚにおいて、図中矢印が指す方向を上方とし、その反対方向を下方とする。

サーマルプリントヘッドＡ１において、基板１および配線基板７４は、図２に示すように、副走査方向ｙに隣接しており、各々が放熱部材７５上に搭載されている。配線基板７４は、たとえばガラスエポキシ樹脂からなる基材層とＣｕ（銅）などからなる配線層とが積層された基板である。放熱部材７５は、Ａｌ（アルミニウム）などの金属からなる。基板１上の駆動ＩＣ７１と配線基板７４の配線とは、図２に示すように、ワイヤ６１によって接続されている。配線基板７４には、コネクタ７３が設けられている。サーマルプリントヘッドＡ１には、後に詳説する構成により、主走査方向ｘに配列される複数の発熱部４１が形成されている。この発熱部４１は、コネクタ７３を介して外部から送信される印字信号に従い、駆動ＩＣ７１によって選択的に発熱駆動される。サーマルプリントヘッドＡ１は、図２に示すように、プラテンローラ８１によって発熱部４１に押圧される印刷媒体８２に印字を行う。サーマルプリントヘッドＡ１は、配線基板７４を備えず、基板１にコネクタ７３が設けられていてもよい。

基板１は、たとえばＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ａｌ₂Ｏ₃（アルミナ）、ジルコニアなどのセラミックからなる。基板１は、たとえばその厚さが０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。図１に示すように、基板１は、主走査方向ｘに長く延びる長矩形状である。基板１は、主面１１を有する。主面１１は、基板１の上面である。主面１１は、図４に示すように、当接領域１１ａおよび非当接領域１１ｂを含む。当接領域１１ａは、後述の部分グレーズ２２が形成され、部分グレーズ２２に接する。非当接領域１１ｂは、後述のガラス層２３が形成され、部分グレーズ２２に接しない。当接領域１１ａおよび非当接領域１１ｂは、たとえばグレーズ層２の表面と比べて微細な凹凸（「第１凹凸」という場合もある）を有する粗面である。この微細な凹凸は、セラミックからなる基板１を生成した際に生じる。図４においては、当接領域１１ａおよび非当接領域１１ｂ（主面１１）が粗面である状態を模式的に示している。非当接領域１１ｂの第１凹凸の表面には、第１凹凸よりもさらに微細な凹凸（「第２凹凸」という場合もある）を有する。つまり、第２凹凸により、非当接領域１１ｂの第１凹凸の表面は、当接領域１１ａの第１凹凸の表面よりも、粗面である。この第２凹凸は、後述する部分グレーズ形成工程において、ショットブラストによって研磨材が衝突したことで形成される。基板１の下面には、放熱部材７５が設けられている。基板１の下面も、主面１１と同様に、第１凹凸を有する粗面であってもよい。なお、主面１１（当接領域１１ａおよび非当接領域１１ｂ）に第１凹凸が形成されていなくてもよいし、非当接領域１１ｂに第２凹凸が形成されていなくてもよい。

グレーズ層２は、基板１上に形成されている。グレーズ層２は、たとえば非晶質ガラスなどのガラス材料からなる。グレーズ層２は、部分グレーズ２２およびガラス層２３を含んでいる。なお、グレーズ層２は、ガラス層２３を含まず、部分グレーズ２２のみで構成されていてもよい。

部分グレーズ２２は、主走査方向ｘに長く延びている。部分グレーズ２２は、主走査方向ｘ視において、厚さ方向ｚに膨出している。部分グレーズ２２は、図４に示すように、主走査方向ｘに直交する平面による断面（ｙ－ｚ断面）が、円弧状である。部分グレーズ２２は、副走査方向ｙにおける寸法ｄｙがたとえば１００μｍ以上１０００μｍ以下（好ましくは２００μｍ以上６００μｍ以下）であり、厚さ方向ｚ方向における寸法ｄｚが１０μｍ以上３００μｍ以下（好ましくは３０μｍ以上１００μｍ以下）である。また、部分グレーズ２２は、副走査方向ｙの寸法ｄｙに対する厚さ方向ｚの寸法ｄｚの比率（ｄｚ／ｄｙ）が０．０５以上１以下（好ましくは０．１以上０．３以下）である。部分グレーズ２２は、抵抗体層４のうち発熱する部分（後述の発熱部４１）を印刷媒体８２に押し当てる易くするために、設けられる。また、部分グレーズ２２は、発熱部４１からの熱を蓄積する蓄熱層として、設けられている。

ガラス層２３は、部分グレーズ２２に隣接して形成されており、上面が平坦な形状である。ガラス層２３は、部分グレーズ２２の一部に重なっている。ガラス層２３の厚さは、たとえば５μｍ程度である。

グレーズ層２において、部分グレーズ２２は、軟化点がたとえば１２００℃以下であるガラス材料からなり、ガラス層２３は、軟化点がたとえば６８０℃程度であるガラス材料からなる。ガラス層２３を形成するガラス材料は、部分グレーズ２２を形成するガラス材料よりも軟化点が低い。つまり、ガラス層２３のガラス材料は、部分グレーズ２２のガラス材料よりも、軟化点が低い材料を使用する。

電極層３は、抵抗体層４に通電するための経路を構成するためのものであり、導電性材料によって形成されている。電極層３は、たとえば添加元素としてロジウム、バナジウム、ビスマス、シリコンなどが添加されたレジネートＡｕ（金）からなる。電極層３は、レジネートＡｕのペーストを厚膜印刷したのちに、これを焼成することにより形成されている。電極層３は、複数のＡｕ層を積層させた構成でもよい。また、電極層３は、Ｃｕ層とＴｉ層とを積層させた構成であってもよいし、Ｃｕ層のみで構成されていてもよい。電極層３の厚さは、たとえば０．５μｍ以上２０μｍ以下である。電極層３における抵抗値を下げるために、電極層３にＣｕめっきを上塗りし、さらに厚さを大きくしてもよい。電極層３は、グレーズ層２上に形成されている。図３および図４に示すように、電極層３は、共通電極３３および複数の個別電極３６を含んでいる。

共通電極３３は、図３に示すように、複数の共通電極帯状部３４および連結部３５を有している。連結部３５は、基板１の副走査方向ｙの下流側端縁寄りに配置されており、主走査方向ｘに延びる帯状である。複数の共通電極帯状部３４は、各々が連結部３５から副走査方向ｙに延びており、主走査方向ｘに等ピッチで配列されている。図３に示す例においては、連結部３５の抵抗値を低減させるために、連結部３５上にＡｇ層３５１が積層されているが、Ａｇ層３５１が積層されていなくてもよい。

複数の個別電極３６は、抵抗体層４に対して部分的に通電するためのものであり、共通電極３３に対して逆極性となる部位である。各個別電極３６は、抵抗体層４から駆動ＩＣ７１に向かって延びている。複数の個別電極３６は、図３に示すように、主走査方向ｘに配列されており、各々が、個別電極帯状部３８、連結部３７およびボンディング部３９を有している。

各個別電極帯状部３８は、図３に示すように、副走査方向ｙに延びており、厚さ方向ｚ視において帯状である。各個別電極帯状部３８は、共通電極３３の隣り合う２つの共通電極帯状部３４の間に位置している。隣り合う個別電極３６の個別電極帯状部３８と共通電極３３の共通電極帯状部３４との間隔はたとえば１００μｍ以下である。

連結部３７は、図３に示すように、個別電極帯状部３８から駆動ＩＣ７１に向かって延びる部分である。連結部３７は、平行部３７１および斜行部３７２を含む。平行部３７１は、一端がボンディング部３９に繋がり、かつ、副走査方向ｙに沿っている。斜行部３７２は、副走査方向ｙに対して傾斜している。斜行部３７２は、副走査方向ｙにおいて、平行部３７１と個別電極帯状部３８との間に挟まれている。また、複数の個別電極３６は、駆動ＩＣ７１に集約される。このため、図３における主走査方向ｘにおける一端側での平行部３７１および斜行部３７２の境界と、他端側での平行部３７１および斜行部３７２の境界とは、副走査方向ｙにズレＬ１が生じている。

ボンディング部３９は、図３に示すように、個別電極３６の副走査方向ｙの上流側端部に形成されており、平行部３７１に繋がっている。ボンディング部３９には、個別電極３６と駆動ＩＣ７１とを接続するためのワイヤ６１がボンディングされている。複数のボンディング部３９は、第１ボンディング部３９Ａと第２ボンディング部３９Ｂとを含む。隣り合う２つの第１ボンディング部３９Ａに挟まれた平行部３７１の幅（主走査方向ｘにおける長さ）は、たとえば１０μｍ以下である。また、第２ボンディング部３９Ｂは、ｙ方向において第１ボンディング部３９Ａよりも抵抗体層４から遠ざかる側に位置する。第２ボンディング部３９Ｂは、隣り合う２つの第１ボンディング部３９Ａに挟まれた平行部３７１に繋がっている。このような構成により、複数のボンディング部３９は、連結部３７のほとんどの部位よりも幅が大きいにも関わらず、たがいに干渉することが回避されている。連結部３７のうち隣り合う第１ボンディング部３９Ａに挟まれた部位は、個別電極３６において最も幅が小さい。

なお、電極層３の各部の形状および配置は特に限定されず、様々な構成とすることができる。また、電極層３の各部の材料も限定されない。

抵抗体層４は、電極層３を構成する材料よりも抵抗率が大であるたとえば酸化ルテニウムなどからなる。抵抗体層４は、図１に示すように、部分グレーズ２２上に形成されている。抵抗体層４は、図１および図３に示すように、厚さ方向ｚ視において、主走査方向ｘに延びる帯状である。抵抗体層４は、複数の共通電極帯状部３４（共通電極３３）と複数の個別電極帯状部３８（複数の個別電極３６）とに交差している。抵抗体層４は、複数の共通電極帯状部３４と複数の個別電極帯状部３８に対して基板１とは反対側に積層されている。抵抗体層４のうち各共通電極帯状部３４と各個別電極帯状部３８とに挟まれた部位が、電極層３によって部分的に通電されることにより発熱する発熱部４１とされている。発熱部４１の発熱によって印字ドットが形成される。複数の発熱部４１は、主走査方向ｘに配列されている。抵抗体層４の厚さは、たとえば０．０５μｍ以上１０μｍ以下である。抵抗体層４の材料および厚さは限定されない。図４に示す例では、抵抗体層４は、部分グレーズ２２の頂部上に形成されているが、部分グレーズ２２の頂部上に形成されている必要はなく、部分グレーズ２２上に形成されていればよい。

保護層５は、電極層３および抵抗体層４などを保護するためのものである。ただし、保護層５は、複数の個別電極３６のボンディング部３９を含む領域を露出させている。保護層５は、たとえば非晶質ガラスからなる。保護層５は、非結晶ガラスからなる第１層と、たとえばＳｉＡｌＯＮからなる第２層とが積層されていてもよい。ＳｉＡｌＯＮは、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）にアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）とシリカ（ＳｉＯ₂）を合成した窒化ケイ素系のエンジニアリングセラミックスである。第２層はたとえばスパッタリングで形成される。第２層は、ＳｉＡｌＯＮの代わりにＳｉＣ（炭化ケイ素）を採用してもよい。

保護層５は、第１被覆部５１および第２被覆部５２を含んでいる。第１被覆部５１は、保護層５のうち、厚さ方向ｚ視において部分グレーズ２２に重なる部分である。第１被覆部５１は、部分グレーズ２２上に形成されている。第１被覆部５１は、隆起部５１１を含んでいる。隆起部５１１は、厚さ方向ｚ視において、抵抗体層４（各発熱部４１）に重なる。抵抗体層４が電極層３あるいは部分グレーズ２２の各表面に対して隆起するように配置されていることから、隆起部５１１は、抵抗体層４に沿って隆起した形状となっている。第２被覆部５２は、保護層５のうち、厚さ方向ｚ視において、部分グレーズ２２に重ならない部分である。第２被覆部５２は、厚さ方向ｚ視において、第１被覆部５１の副走査方向ｙ両端に配置されている。副走査方向ｙ上流側の第２被覆部５２は、第１被覆部５１の副走査方向ｙの下流側端縁からボンディング部３９の手前に至る領域に形成されている。

保護層５において、第１被覆部５１の表面５１ａは、第２被覆部５２の表面５２ａよりも粗面である。図４においては、表面５１ａが粗面である状態を模式的に示している。本実施形態では、第１被覆部５１の表面５１ａにおいて、その全体が粗面であるものとするが、第１被覆部５１の表面５１ａのうち隆起部５１１の表面５１１ａのみが粗面であってもよい。また、第２被覆部５２の表面５２ａが、第１被覆部５１の表面５１ａと同等に粗面であってもよい。第１被覆部５１の表面５１ａは、後述するウェットブラストにより粗面化されている。

駆動ＩＣ７１は、複数の個別電極３６を選択的に通電させることにより、抵抗体層４を部分的に発熱させる。駆動ＩＣ７１には、複数のパッドが設けられている。駆動ＩＣ７１のパッドと複数の個別電極３６とは、それぞれにボンディングされた複数のワイヤ６１を介して接続されている。ワイヤ６１は、Ａｕからなる。図１および図２に示すように、駆動ＩＣ７１およびワイヤ６１は、封止樹脂７２によって覆われている。封止樹脂７２は、絶縁性であり、たとえば黒色の軟質樹脂からなる。また、駆動ＩＣ７１とコネクタ７３とは、図示しない信号線によって接続されている。

次に、サーマルプリントヘッドＡ１の製造方法の一例について、図５～図１２を参照して、説明する。図５～図１２はそれぞれ、サーマルプリントヘッドＡ１の製造方法の一工程を示す断面図であって、図４に示す断面に対応する。

まず、たとえばセラミックからなる基板１を用意する。このセラミックの素材としては、たとえば、ＡｌＮ、Ａｌ₂Ｏ₃、ジルコニアなどのいずれであってもよい。基板１は、厚さ方向ｚの上方を向く主面１１を有している。主面１１は、基板１（セラミック）の素地による微細な凹凸（第１凹凸）が形成されており、粗面である。

次いで、基板１の主面１１上に部分グレーズ２２を形成する。部分グレーズ２２を形成する工程（部分グレーズ形成工程）は、次に示す４つの第１工程ないし第４工程を含む。

第１工程では、図５に示すように、基板１の主面１１上にガラスペースト２２ａを厚膜印刷する。厚膜印刷は、たとえばスクリーン印刷である。スクリーン印刷では、スクリーン版が用いられ、スクリーン版に設けられた孔に通して、ガラスペースト２２ａが転写される。このとき、ガラスペースト２２ａの流動性により、転写されたガラスペースト２２ａは、上記スクリーン版の孔よりも主面１１に沿って広がる。このため、図５に示すように、副走査方向ｙにおいて、厚膜印刷されたガラスペースト２２ａの寸法は、後に形成される部分グレーズ２２の寸法よりも十分に大きい。理解の便利上、図５において、後に形成される部分グレーズ２２を想像線で示している。また、ガラスペースト２２ａの流動性により、ガラスペースト２２ａに表面張力が働く。この表面張力により、図５に示すように、厚膜印刷されたガラスペースト２２ａは、その表面が厚さ方向ｚに膨出する曲面となり、副走査方向ｙの両端が厚さ方向ｚに直列した部位とならない。第１工程において、１回の厚膜印刷により、所定の厚みのガラスペースト２２ａが得られない場合、この厚膜印刷を複数回行う。

第２工程では、図６に示すように、ガラスペースト２２ａを固化させ、中間グレーズ２２ｂを形成する。本実施形態では、たとえば、ガラスペースト２２ａを乾燥させることで、ガラスペースト２２ａに含まれる溶媒を減少させ、ガラスペースト２２ａを固化する。乾燥の代わりに焼成してもよい。これにより、図６に示す中間グレーズ２２ｂが形成される。形成された中間グレーズ２２ｂは、ガラスペースト２２ａよりも流動性が低くなる。中間グレーズ２２ｂのｙ－ｚ断面は、図６に示すように、ガラスペースト２２ａのｙ－ｚ断面（図５参照）と略同等である。中間グレーズ２２ｂは、部分グレーズ２２と同等に固化されているが、部分グレーズ２２よりも相対的に脆い。

第３工程では、中間グレーズ２２ｂにショットブラストを施し、中間グレーズ２２ｂのパターニングを行う。ショットブラストとしては、たとえばウェットブラストを採用する。ウェットブラストは、加工技術の一種であり、研磨材と水（薬品を混ぜることもある）とを混合させたスラリーを、圧縮エアで加速させ、対象物に向けて噴射することで、対象物の加工を行う。第３工程では、図６の想像線で示すように、中間グレーズ２２ｂを対象物として、ウェットブラストを行い、中間グレーズ２２ｂの副走査方向ｙの両端部分を部分除去する。このとき、図６の想像線で示すように、残留させる中間グレーズ２２ｂ上にマスク２９を配置する。これにより、図７に示すパターニングされた中間グレーズ２２ｃが得られる。上記したように、中間グレーズ２２ｂは乾燥によって流動性が低くなっているため、副走査方向ｙの両端部分を除去しても、副走査方向ｙに流出しない。そのため、図７に示すように、パターニング（ウェットブラスト）された中間グレーズ２２ｃは、副走査方向ｙの両端が、厚さ方向ｚに略直立した部位となる。

第４工程では、パターニング後の中間グレーズ２２ｃをたとえば約８００℃の焼成温度で焼成する。これにより、図８に示すように、部分グレーズ２２が形成される。この焼成の際に、中間グレーズ２２ｃが一時的に軟化する。このため、形成される部分グレーズ２２の表面は、中間グレーズ２２ｃに形成されていた角が取られ、厚さ方向ｚに膨出する滑らかな曲面となる。また、中間グレーズ２２ｃが一時的に軟化した際、基板１（主面１１）に沿って副走査方向ｙに少し広がることがある。しかしながら、上述の通り、一次的に軟化した中間グレーズ２２ｃはガラスペースト２２ａよりも流動性が低いので、形成される部分グレーズ２２はガラスペースト２２ａほど副走査方向ｙに広がることはない。

次いで、部分グレーズ２２を形成した基板１上に、ガラス層２３を構成するガラスペーストを厚膜印刷する。このガラスペーストは、部分グレーズ２２から露出する主面１１上であり、主面１１の全面に厚膜印刷される。なお、ガラス層２３を構成するガラスペーストは、主面１１の全面に形成する必要はなく、少なくとも電極層３を形成する領域に厚膜印刷すればよい。そして、厚膜印刷したガラスペーストをたとえば約６８０℃の焼成温度で焼成する。これにより、図９に示すガラス層２３が形成される。この工程がガラス層形成工程である。

次いで、グレーズ層２上に、レジネートＡｕのペーストを厚膜印刷した後に、これを焼成することで、金属膜を形成する。そして、金属膜に対してたとえばエッチングを用いたパターニングを施す。これにより、図１０に示すように、電極層３が形成される。電極層３は、部分グレーズ２２からガラス層２３に跨って形成される。電極層３は、上述の通り、共通電極３３および複数の個別電極３６を含んでいる。この工程が電極層形成工程である。

次いで、部分グレーズ２２上に、たとえば酸化ルテニウムなどの抵抗体を含む抵抗体ペーストを厚膜印刷する。抵抗体ペーストは、部分グレーズ２２上において、主走査方向ｘに延びる帯状に厚膜印刷され、電極層３の共通電極帯状部３４（共通電極３３）と個別電極帯状部３８（個別電極３６）とを交互に交差する。そして、厚膜印刷した抵抗体ペーストを焼成する。これにより、図１１に示すように、抵抗体層４が形成される。この工程が抵抗体層形成工程である。

次いで、基板１の厚さ方向ｚの上方において、外部に露出するグレーズ層２、電極層３（ボンディング部３９を除く）および抵抗体層４の上に、保護層５を構成するガラスペーストを厚膜印刷する。そして、厚膜印刷したガラスペーストを焼成する。これにより、図１２に示すように、保護層５が形成される。この工程が保護層形成工程である。

次いで、図１２の想像線で示すように、第１被覆部５１（保護層５）の表面５１ａにショットブラストを行い、第１被覆部５１の表面５１ａを粗面化する。ショットブラストとしては、上記第３工程と同様に、ウェットブラストを採用する。このとき、図１２の想像線で示すように、粗面化しない保護層５上にマスク５９を配置する。本実施形態では、第２被覆部５２上にマスク５９が配置され、第２被覆部５２の表面５２ａは、ウェットブラスト（粗面化）されない。これにより、第１被覆部５１の表面が、第２被覆部５２の表面５２ａよりも粗面となる。この工程が粗面化工程である。

その後、駆動ＩＣ７１の実装、ワイヤ６１のボンディング、基板１および配線基板７４の放熱部材７５への取り付けなどを行うことにより、サーマルプリントヘッドＡ１が製造される。

本開示のサーマルプリントヘッドＡ１およびその製造方法の作用・効果は、次の通りである。

サーマルプリントヘッドＡ１は、蓄熱層としての部分グレーズ２２を含んでいる。部分グレーズ２２は、主走査方向ｘに直交する断面の形状が厚さ方向ｚに膨出した形状である。部分グレーズ２２は、上記部分グレーズ形成工程によって形成されたガラスペーストの焼成体であり、たとえば蓄熱層としてのＳｉＯ₂をスパッタリングで形成させることに比較し、圧倒的な厚みで、かつ、圧倒に短時間で形成される。このことは、サーマルプリントヘッドＡ１の製造効率の向上およびコスト低減に大いに寄与する。したがって、本開示のサーマルプリントヘッドＡ１の製造方法によれば、蓄熱層（部分グレーズ２２）を簡易に形成することができる。

サーマルプリントヘッドＡ１の製造方法の部分グレーズ形成工程では、図５～図８に示すように、第１工程によって厚膜印刷されたガラスペースト２２ａを、第２工程によって固化させる。次いで、第２工程を経て形成された中間グレーズ２２ｂを、第３工程によって部分除去することで、パターニングする。そして、第３工程を経てパターニングされた中間グレーズ２２ｃを焼成することで、部分グレーズ２２を形成する。つまり、本開示の部分グレーズ形成工程は、厚膜印刷したガラスペースト２２ａをそのまま焼成して、部分グレーズ２２を形成する方法ではない。ガラスペースト２２ａをそのまま焼成する場合、ガラスペースト２２ａの流動性により、厚膜印刷したガラスペースト２２ａが基板１に沿ってたとえば副走査方向ｙに広がることがあり、部分グレーズ２２を精度良くパターニング（形成）することが困難であった。一方、本開示の部分グレーズ形成工程では、第２工程および第３工程を経ることで、ガラスペースト２２ａを厚膜印刷した時に不用に形成された部分を除去できるため、ガラスペースト２２ａをそのまま焼成する場合と比較して、高精度にパターニングされた部分グレーズ２２を形成することができる。

サーマルプリントヘッドＡ１の製造方法では、部分グレーズ形成工程の第３工程において、ショットブラストにより、中間グレーズ２２ｂのパターニングを行っている。この手法とは異なる中間グレーズ２２ｂのパターニングとして、たとえば、フッ酸を用いたエッチングにより、中間グレーズ２２ｂの部分除去を行うことが考えられる。しかしながら、この場合、中間グレーズ２２ｂがフッ酸と反応することでさらに脆くなり、中間グレーズ２２ｂを傷つけたり、意図せぬ箇所が除去されたり、きれいにエッチングできないことがあった。したがって、ショットブラストにより中間グレーズ２２ｂのパターニングを行うことで、強力な除去機能を発揮する除去手法を採用する必要がないため、中間グレーズ２２ｂを不当に傷つける虞が少ない。また、中間グレーズ２２ｂを、不当に除去させることがなく、所望箇所を確実に除去することができる。さらに、上述のとおり、中間グレーズ２２ｂは、部分グレーズ２２よりも脆い。そのため、ショットブラストによりパターニングする際、中間グレーズ２２ｂの状態の方が、ガラスペーストの焼成体（部分グレーズ２２）の状態よりも、相対的に容易に部分除去できる。

サーマルプリントヘッドＡ１の製造方法では、部分グレーズ形成工程の第３工程において、ショットブラストとしてウェットブラストを採用した。ショットブラストには、ウェットブラストの他、ドライブラスト（サンドブラスト）もあるが、ウェットブラストの場合、ドライブラストの場合よりも、粉塵が少ないことや埋め込み残留が少ないことから、形成される部分グレーズ２２に異物が混在することを抑制できる。埋め込み残留とは、研磨材の粒子が粒子を打ち込む現象が発生し、中間グレーズ２２ｃに研磨材の粒子が残ることである。したがって、ショットブラストとしてウェットブラストを採用することで、部分グレーズ２２に異物が混在することを抑制できるので、部分グレーズ２２の性能低下が抑制される。たとえば、部分グレーズ２２に異物が混在すると、部分グレーズ２２の蓄熱性が低減する虞がある。よって、ショットブラストとしてウェットブラストを採用することで、部分グレーズ２２の蓄熱性が低減することを抑制できる。また、第４工程によって中間グレーズ２２ｃを焼成する前に、異物を除去するための追加の工程を必要としない。さらに、ウェットブラストの場合、ドライブラストよりも研磨材の粒子が小さいので、除去する中間グレーズ２２ｂの領域をより細かく設定できる。つまり、本開示の製造方法では、さらに高精度にパターニングされた部分グレーズ２２を形成することができる。

サーマルプリントヘッドＡ１の製造方法では、部分グレーズ形成工程の第３工程において、中間グレーズ２２ｂの副走査方向ｙの両端部分（不用な中間グレーズ２２ｂ）を部分除去している。この構成によれば、部分グレーズ２２の厚み（厚さ方向ｚの寸法ｄｚ）を小さくすることなく、幅（副走査方向ｙの寸法ｄｙ）のみを小さくできる。つまり、部分グレーズ２２の厚みを確保することで、部分グレーズ２２による蓄熱性の向上を図りつつ、幅を小さくすることで、基板１の大型化を抑制できる。

サーマルプリントヘッドＡ１の製造方法では、粗面化工程において、ショットブラストにより保護層５の第１被覆部５１の表面５１ａを粗面化している。第１被覆部５１は、プラテンローラ８１によって印刷媒体８２が押し付けられる部分である。この構成によると、第１被覆部５１の表面５１ａに微細な凹凸が形成されるため、表面５１ａが粗面化されない場合と比較して、スタッキング（印刷媒体８２の貼り付き）が抑制される。また、粗面化工程におけるショットブラストにおいて、ウェットブラストを採用している。ウェットブラストによる粗面化は、サンドブラストによる粗面化よりも、表面粗さ（たとえば算術平均粗さなど）が、比較的小さい。表面５１ａの凹凸が大きいほど、スタッキングの抑制には効果的であるが、印刷媒体８２と第１被覆部５１との接触面積が小さくなり、熱の伝達効率が低下する。したがって、ウェットブラストにより表面５１ａ（第１被覆部５１）の粗面化を行うことで、スタッキングを抑制しつつ、発熱部４１からの熱の損失を抑制できる。このことは、サーマルプリントヘッドＡ１の印字品質を向上させる上で好適である。

上記実施形態では、粗面化工程により、第１被覆部５１（保護層５）の表面５１ａを粗面化した場合を示したが、表面５１ａの粗面化を行わなくてもよい。また、この粗面化工程では、ウェットブラストを採用したが、他の方法で、表面５１ａの粗面化を行ってもよい。

上記実施形態では、部分グレーズ形成工程の第３工程でウェットブラストを採用したが、これに限定されず、他の方法で、中間グレーズ２２ｂをパターニングしてもよい。

上記実施形態では、保護層５の第１被覆部５１が隆起部５１１を含んでいる場合を示したが、これに限定されない。たとえば、図１３に示すように、第１被覆部５１が隆起部５１１を含んでいなくてもよい。図１３は、このような変形例にかかるサーマルプリントヘッドを示す要部拡大断面図であり、図４に示す断面に対応する。たとえば、保護層形成工程で用いる保護層５を構成するガラスペーストの粘度およびこのガラスペーストの焼成条件などにより、図１３に示すサーマルプリントヘッドが製造されうる。

上記実施形態では、基板１がセラミックからなる場合を示したが、これに限定されない。たとえば、基板１がシリコンからなっていてもよい。基板１がシリコンからなる場合
、基板１がセラミックからなる場合よりも、基板１における熱伝導率が高いため、発熱部４１の熱の放熱性が高い。このため、蓄熱層（グレーズ層２の部分グレーズ２２）に適度な厚みがないと、蓄熱性が損なわれ、印字効率の低下を招く。したがって、本開示のサーマルプリントヘッドの製造方法においては、部分グレーズ２２の厚さを容易に確保することができるため、蓄熱性の低下を抑制し、印字効率の低下を抑制できる。なお、シリコンからなる基板１に応じて、グレーズ層２、電極層３、抵抗体層４および保護層５などの素材を、適宜変更してもよい。

本開示にかかるサーマルプリントヘッドの製造方法およびサーマルプリントヘッドは、上記した実施形態に限定されるものではない。本開示のサーマルプリントヘッドの製造方法の各工程の具体的な処理、および、サーマルプリントヘッドの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

本開示にかかるサーマルプリントヘッドの製造方法およびサーマルプリントヘッドは、以下の付記に関する実施形態を含む。
［付記１］
厚さ方向の一方を向く主面を有する基板を用意する工程と、
前記主面上に、部分グレーズを形成する部分グレーズ形成工程と、
前記部分グレーズを覆う電極層を形成する電極層形成工程と、
前記部分グレーズ上に形成され、かつ、前記厚さ方向に見て前記電極層の一部に重なる抵抗体層を形成する抵抗体層形成工程と、
を含み、
前記部分グレーズ形成工程は、
ガラスペーストを前記基板上に厚膜印刷する第１工程と、
前記ガラスペーストを固化し、中間グレーズを形成する第２工程と、
ショットブラストにより前記中間グレーズをパターニングする第３工程と、
前記パターニング後の中間グレーズを焼成し、前記部分グレーズを形成する第４工程と、
を含んでいる、ことを特徴とするサーマルプリントヘッドの製造方法。
［付記２］
前記ショットブラストは、ウェットブラストである、付記１に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
［付記３］
前記第２工程では、前記ガラスペーストを乾燥させることで、前記ガラスペーストを固化する、付記１または付記２のいずれかに記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
［付記４］
前記第１工程において厚膜印刷された前記ガラスペーストは、副走査方向の両端が、第４工程後に形成される前記部分グレーズの副走査方向の両端よりもそれぞれ外方に位置する、付記１ないし付記３のいずれかに記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
［付記５］
前記第３工程では、前記パターニングにより、前記中間グレーズの副走査方向の両端部分をそれぞれ除去する、付記４に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
［付記６］
前記主面のうち前記部分グレーズから露出する領域にガラス層を形成するガラス層形成工程を、さらに含み、
前記電極層形成工程では、前記部分グレーズから前記ガラス層に跨るように前記電極層を形成する、付記１ないし付記５のいずれかに記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
［付記７］
前記ガラス層形成工程では、ガラスペーストを焼成することで、前記ガラス層を形成し、
前記ガラス層形成工程におけるガラスペーストは、前記第１工程におけるガラスペーストよりも軟化点が低い、付記６に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
［付記８］
前記部分グレーズ、前記抵抗体層および前記電極層を覆う保護層を形成する保護層形成工程と、
前記部分グレーズ上に形成された保護層の表面を粗面化する粗面化工程と、
をさらに含む、付記１ないし付記７のいずれかに記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
［付記９］
前記粗面化工程では、ウェットブラストにより粗面化を行う、付記８に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
［付記１０］
前記基板は、シリコンあるいはセラミックからなる、付記１ないし付記９のいずれかに記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
［付記１１］
厚さ方向の一方を向く主面を有する基板と、
前記主面上に形成され、主走査方向に延びる帯状の部分グレーズと、
主走査方向に配列され、かつ、前記部分グレーズ上に形成された複数の発熱部を含む抵抗体層と、
前記抵抗体層に通電するための電極層と、
を備えており、
前記部分グレーズは、主走査方向に直交する断面の形状が前記基板の厚さ方向に膨出した形状であり、
前記主面は、前記部分グレーズに接する当接領域および前記部分グレーズに接しない非当接領域を含み、
前記当接領域および前記非当接領域は、前記部分グレーズの上面よりも微細な凹凸を有する、ことを特徴とするサーマルプリントヘッド。
［付記１２］
前記非当接領域の前記凹凸の表面は、前記当接領域の前記凹凸の表面よりも粗面である、付記１１に記載のサーマルプリントヘッド。
［付記１３］
前記非当接領域に接するガラス層をさらに備える、付記１１または付記１２のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。
［付記１４］
前記部分グレーズは、副走査方向の寸法に対する厚さ方向の寸法の比率が０．０５以上０．５以下である、付記１１ないし付記１３のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。
［付記１５］
前記部分グレーズ、前記抵抗体層および前記電極層を覆う保護層をさらに備えている、付記１１ないし付記１４のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。
［付記１６］
前記保護層は、前記部分グレーズ上に形成された第１被覆部および前記部分グレーズ上に形成されない第２被覆部を含み、
前記第１被覆部の表面は、前記第２被覆部の表面よりも粗面である、付記１５に記載のサーマルプリントヘッド。

Ａ１ ：サーマルプリントヘッド
１ ：基板
１１ ：主面
１１ａ ：当接領域
１１ｂ ：非当接領域
２ ：グレーズ層
２２ ：部分グレーズ
２２ａ ：ガラスペースト
２２ｂ，２２ｃ：中間グレーズ
２３ ：ガラス層
２９ ：マスク
３ ：電極層
３３ ：共通電極
３４ ：共通電極帯状部
３５ ：連結部
３５１ ：Ａｇ層
３６ ：個別電極
３７ ：連結部
３７１ ：平行部
３７２ ：斜行部
３８ ：個別電極帯状部
３９ ：ボンディング部
３９Ａ ：第１ボンディング部
３９Ｂ ：第２ボンディング部
４ ：抵抗体層
４１ ：発熱部
５ ：保護層
５１ ：第１被覆部
５１ａ ：表面
５１１ ：隆起部
５１１ａ ：表面
５２ ：第２被覆部
５２ａ ：表面
５９ ：マスク
６１ ：ワイヤ
７１ ：駆動ＩＣ
７２ ：封止樹脂
７３ ：コネクタ
７４ ：配線基板
７５ ：放熱部材
８１ ：プラテンローラ
８２ ：印刷媒体

Claims (10)

1. 厚さ方向の一方を向く主面を有する基板を用意する工程と、
   前記主面上に、部分グレーズを形成する部分グレーズ形成工程と、
   前記部分グレーズを覆う電極層を形成する電極層形成工程と、
   前記部分グレーズ上に形成され、かつ、前記厚さ方向に見て前記電極層の一部に重なる抵抗体層を形成する抵抗体層形成工程と、
   を含み、
   前記部分グレーズ形成工程は、
   ガラスペーストを前記基板上の一部に厚膜印刷する第１工程と、
   前記ガラスペーストを固化し、中間グレーズを形成する第２工程と、
   ショットブラストにより前記中間グレーズをパターニングする第３工程と、
   前記パターニング後の中間グレーズを焼成し、前記部分グレーズを形成する第４工程と、
   を含んでおり、
   前記パターニング後の中間グレーズの上面は、凸に湾曲している、
   ことを特徴とするサーマルプリントヘッドの製造方法。
2. 前記ショットブラストは、ウェットブラストである、
   請求項１に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
3. 前記第２工程では、前記ガラスペーストを乾燥させることで、前記ガラスペーストを固化する、
   請求項１または請求項２のいずれかに記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
4. 前記第１工程において厚膜印刷された前記ガラスペーストは、副走査方向の両端が、第４工程後に形成される前記部分グレーズの副走査方向の両端よりもそれぞれ外方に位置する、
   請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
5. 前記第３工程では、前記パターニングにより、前記中間グレーズの副走査方向の両端部分をそれぞれ除去する、
   請求項４に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
6. 前記主面のうち前記部分グレーズから露出する領域にガラス層を形成するガラス層形成工程を、さらに含み、
   前記電極層形成工程では、前記部分グレーズから前記ガラス層に跨るように前記電極層を形成する、
   請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
7. 前記ガラス層形成工程では、ガラスペーストを焼成することで、前記ガラス層を形成し、
   前記ガラス層形成工程におけるガラスペーストは、前記第１工程におけるガラスペーストよりも軟化点が低い、
   請求項６に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
8. 前記部分グレーズ、前記抵抗体層および前記電極層を覆う保護層を形成する保護層形成工程と、
   前記部分グレーズ上に形成された保護層の表面を粗面化する粗面化工程と、
   をさらに含む、
   請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
9. 前記粗面化工程では、ウェットブラストにより粗面化を行う、
   請求項８に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
10. 前記基板は、シリコンあるいはセラミックからなる、
    請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。

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