JPH0466706B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はプリンターやフアクシミリ等の感熱記
録装置に使用するライン型サーマルヘツドの製造
方法に関する。

〔発明の背景〕

感熱記録の原理は、発熱抵抗体にパルス状の電
流を流すことによつて発生するジユール熱を利用
して、感熱記録紙にこのジユール熱を伝達し発色
記録を行うか、あるいは感熱リボンのインクをジ
ユール熱により溶解して普通紙に転写記録を行う
ものである。

フアクシミリやプリンタ等に使用されるサーマ
ルヘツドには、印字用紙の横巾全体に横一列に所
定の大きさを有する発熱抵抗体膜から成る発熱ド
ツトを並べた、ライン型サーマルヘツドや印字す
る文字一字分だけ発熱ドツトを縦に並べたシリア
ル型サーマルヘツドが用いられている。最近感熱
記録方式は、静かで印字品質が良く、ランニング
コストが安いなどの理由でフアクシミリやプリン
タ等にも大量に導入されている。この感熱記録方
式の伸びに従つてより高解像度を持つサーマルヘ
ツドの開発が望まれ、これに伴い、特にライン型
サーマルヘツドに於ては、歩留りが良い製造方法
の開発が強く要求されている。

従来のサーマルヘツドは第１２図、第１３図に
示す様に、実際に印字を行う発熱部１と、外部の
ドライバーやコントローラーとの結線を行うため
のリード線部２から成るパターンを有し、前記発
熱部１の構造は、第１６図に示す様にセラミクス
やガラス等の絶縁性の基板３上に、基板３とヘツ
ドの構成膜との密着性を良くするためにアンダー
コート膜４、発熱抵抗体膜５、導体膜６、発熱抵
抗体膜５の酸化を防ぐための耐酸化膜７、及び発
熱部１を保護するための耐摩耗膜８を順に積層し
て形成される。また、サーマルヘツドに使用する
基板３として第１７図に示す様に発熱部１と印字
用紙の密着性及びヘツドの熱応答性を良くするた
めに、基板３上にガラスグレーズ９を形成するこ
とも有るが、サーマルヘツドの成膜構成は、前述
の第１６図のものと同一で、発熱抵抗体膜５の上
に導体膜６を成膜している。

また、前記構成のサーマルヘツドの製造方法と
しては、セラミクスやガラス等からなる１枚の絶
縁性の基板３から、一度に複数個のサーマルヘツ
ドを製造する方法が取られており、その製造工程
は、基板３の表面全体にアンダーコートを行なつ
てアンダーコート膜４を成膜し、次に印刷また
は、スパツタや真空蒸着により、発熱抵抗体５を
成膜し、この発熱抵抗体膜５上に導体膜６を成膜
し、ホトリソ技術を使用して所定のサーマルヘツ
ドパターンを形成する。次にサーマルヘツドパタ
ーンを被うように、基板３全体にスパツタ等によ
つて発熱部１の耐酸化膜７、耐摩耗膜８をコート
してヘツドが完成する。完成後あらかじめ基板３
に入れておいたスナツプライン１０に沿い個々の
ヘツドに分割するとか、ダイシング装置を用いて
分割するという方法が取られている。

次に従来のライン型サーマルヘツドの製造方法
としては、第１４図に示す様に、所定の印字用紙
に印字するために必要な印字巾と同程度の大きさ
を有するセラミクスやガラス等の１枚の基板３上
に、印字巾と同程度の長さに渡つて、所定個数の
発熱抵抗体膜５から成る発熱ドツトを有する発熱
部１と、この発熱部１と外部のコントローラー等
とを結線するためのリード線部２から成る大型の
サーマルヘツドを複数個製作し、サーマルヘツド
が完成後、あらかじめ基板３に個々のサーマルヘ
ツドに分割出来るように入れておいたスナツプラ
イン１０やダイシング装置を用いて、個々のサー
マルヘツドに分割し、１個のサーマルヘツドにて
ライン型サーマルヘツドを製造する方法と、第１
５図に示す様に所定の大きさの１枚の基板３上に
前記印字巾を少なくとも２分割以上した長さを有
する発熱部１とリード線２からなる小型のサーマ
ルヘツドを複数個製作し、サーマルヘツド完成後
前記スナツプライン１０やダイシング装置を利用
して個々のサーマルヘツドに分割し、該サーマル
ヘツドを印字巾に合わせ少なくとも２個以上継ぐ
ことによりライン型サーマルヘツドを製造する方
法が用いられていた。

しかしながら、第１４図および第１５図のよう
に製造されるライン型サーマルヘツドには、サー
マルヘツドの高解像度化が進むにつれ、次に述べ
る様な不都合が発生している。

まず、感熱記録方式の原理は前述の様に、発熱
抵抗体が発生するジユール熱を利用しているた
め、サーマルヘツド内の発熱ドツトを形成する発
熱抵抗体膜５の抵抗値のバラツキは、サーマルヘ
ツド内で少なくとも10％以下であることが必要と
なるが、スパツタや真空蒸着による発熱抵抗体膜
５の成膜に於ては例えば４インチ角の基板３内
で、抵抗値のバラツキを10％以内に抑えるのは一
般的に困難であるとされている。従つて、ライン
型サーマルヘツドを製造する方法のうち、第１４
図の製造方法では、例えばA4サイズのライン型
サーマルヘツドを製造する場合、第１４図に示す
発熱部１の長さが約20cmにも及ぶため発熱部１す
べてに渡つて均一な抵抗値を持つた発熱抵抗体膜
５を成膜することは実際上極めて困難である。

従つて第１４図の製造方法で製作されたライン
型サーマルヘツドでは、発熱抵抗体膜５が発生す
るジユール熱を均一化し、印字品質を安定化させ
るために、発熱部１が有する複数個の発熱ドツ
ト、例えば８ドツト／mmにてA4サイズのライン
型サーマルヘツドでは、約1600個もの発熱ドツト
１個１個に対し、サーマルヘツドの外部に別途固
定抵抗を取り付けて抵抗値のバラツキを調整しな
ければならない。また、生産性を上げるには、１
回の製造工程によつて作られるヘツドの数を多く
する必要が有り、成膜装置の大型化が必要となつ
てくる。加えて、例えば製造したサーマルヘツド
の発熱部１内の複数の発熱ドツトのうちの１個に
でも何らかの原因で不良が発生した場合など、こ
の不良の交換が不可能であるためそれだけ歩留り
りの低下を招いてしまう。従つて第１４図の製造
方法で製作されたライン型サーマルヘツドは、今
後高解像度化が進むにつれてサーマルヘツドの製
造歩留りの向上やコストの低減は望めない。

次に第１４図における製造方法の欠点を解消す
るために今後ライン型サーマルヘツドの製造方法
の主流になると予想される第１５図による製造方
法では第１５図に示すように１個のサーマルヘツ
ドを構成する各々のヘツドの大きさが小さくて済
むため各ヘツド内での発熱抵抗体膜５の抵抗値の
均一性は第１４図のものと比べて比較的良くする
ことが出来、仮に発熱抵抗体膜５の抵抗値に不均
一が生じてもライン型サーマルヘツドを組み立て
る場合、同程度の抵抗値を持つヘツドを選択する
ことによりライン型サーマルヘツド内の抵抗値の
不均一性は避けられるという利点があるがヘツド
とヘツドとの間隔と発熱抵抗体膜５から成る発熱
ドツトの間隔がすべて等しくなる様に精度良く個
個のヘツドを分割し制御する必要性が生ずる。し
かし、従来の第１５図における製造方法では基板
３からのヘツドの分割をスナツプライン１０を利
用する方法とか、ダイシング装置を用いて基板３
も含めて分割するという方法で行つているが、前
者ではスナツプライン１０を中心に外力を加えて
分割するためスナツプライン１０に沿つて精度良
く分割することが困難であり、加えて、後者では
ダイシングによる切断の際ヘツドの発熱部１にま
でクラツクや加工歪が及ぶことがあり、ヘツドの
信頼性を悪くする欠点がある。この切断の際に発
生するクラツクの解決策として公開特許公報昭58
−128871の様な方法も提案されているがこの方法
にしてもヘツドの分割には、ダイシング装置を用
いているため加工歪の発生は避けられずヘツドの
高解像度化が進むにつれてその効果は少なくなつ
てしまう。また従来のサーマルヘツドでは前述の
様に同一基板上に発熱部１とリード線２を有する
サーマルヘツドを同一工程にて製造するため発熱
部１の発熱抵抗体膜５の保護を目的としている耐
酸化膜７や耐摩耗膜８を発熱部１ばかりでなく保
護の必要性がないリード線部２にまで成膜してし
まうため成膜上の無駄が多い。加えて１枚の基板
から製造できるヘツド数は前記の様に発熱部１と
リード線部２が同一基板上に構成されているため
発熱部１の大きさでなく、リード線部２の大きさ
によつて制限されてしまうという不合理性も有し
ている。

〔発明の目的〕

本発明はかかる従来の欠点を解消しようとする
もので、その目的とするところは、高解像度ライ
ン型サーマルヘツドを歩留りよく製造でき、しか
も耐酸化膜や耐摩耗膜を効率よく成膜することが
できるライン型サーマルヘツドの製造方法を提供
するにある。

〔発明の概要〕 本発明は前述の目的を達成するために、基板上
に発熱抵抗体層、導体層、保護層等からなる発熱
部を備えたライン型サーマルヘツドにおいて、前
記基板としてエツチングに対して所定の方向に侵
食が進行する性質を備えた材料を用いて発熱部
と、外部コントローラー等を結ぶリード線部とを
別々に製作し、発熱部を抵抗値別の所定のランク
に分類し、同一ランクに分類された発熱部を少な
くとも２個以上リード線部の所定箇所に載置して
組立てるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の製造方法によつて組立てられ
たライン型サーマルヘツドの斜視図、第２図およ
び第３図は別々に製造された発熱部およびリード
線部の断面図、第４図から第１１図は発熱部の製
造工程を説明する図である。

第１図から第１１図において符号１から１０ま
では従来のものと同一のものを示す。１１はエツ
チングに対して所定の方向に侵食が進行する性質
を備えた材料で形成された発熱部１の基板、１２
はSiO₂膜、１３は溝、１４は補強膜である。

以下、本発明のライン型サーマルヘツドの製造
方法について述べるがそれ以前に発熱部１に用い
る基板１１の材料について第１０図および第１１
図を用いて説明する。

サーマルヘツドの基板１１の材料として使用可
能な材料の中にエツチング処理に対し異方性や選
択性を有する材料がある。エツチング処理に対す
る異方性とは特定のエツチング液に対して、材料
結晶の結晶面によつてエツチング速度が異なる性
質である。例えば第１０図および第１１図のよう
に基板１１にシリコン単結晶の場合KOH等のエ
ツチング液に対して結晶の１００面と１１１面と
でエツチング速度が異なる性質を有している。第
１０図に示すような１００面を表面として持つシ
リコン基板１１に任意のパターンを有する保護膜
１２を付け上記エツチング液でエツチングを行う
と１００面のエツチング速度が１１１面より速い
ため第１１図の様に側面が１１１面であるＶ形や
台形の溝１３を作ることが出来るという性質を有
しており、この様なエツチングを異方性エツチン
グと称している。またエツチング処理に対する選
択性とは、例えば感光性ガラスの様に任意のマス
クを用いて紫外線を照射し、その後の熱処理等に
より紫外線照射に依つてガラス内部に出来た潜像
部を結晶化させることで結晶化部とガラス部との
フツ酸等のエツチング液に対するエツチング速度
の違いから任意のパターンで加工できるという性
質である。

上記のような材料自体が有しているエツチング
速度に対する材料特有の性質を使用することによ
りエツチング時間を制御することでエツチング深
さやエツチング巾を精密に制御することができ
る。

本発明は上述の材料特有の性質に着目し、エツ
チングによつて基板１１の整形や分割を精度良く
行く、第２図の様に発熱部１と第３図に示すリー
ド線部２とを別々に製造し、その後に発熱部１と
リード線部２を第１図のように組立てることによ
つて、サーマルヘツドを効率良く低コストで大量
に作ることを可能にしている。

次に本発明による発熱部１の構造を第２図、第
４図から第９図に従つて説明する。

本発明によるヘツドの発熱部１の構造では第２
図に示す様に異方性エツチング等によつて加工さ
れた略台形状の基板１１上に発熱抵抗体膜５の密
着性を良くするためのアンダーコート膜４で基板
１１の外部を被うと共に基板１１の両側面方向に
延びた導体膜６があり、この様な導体膜６上に発
熱抵抗体膜５、発熱抵抗体膜５の耐酸化膜７及び
ヘツドを保護する耐摩耗膜８を積層することによ
りヘツドの発熱部１が形成されている。

特に導体膜６は第２図に最もよく示されている
ように発熱抵抗体膜５の下部に成膜されているこ
とにより、基板１１の両側面方向に延びた導体膜
６は、発熱部１下部に露出されているので第２図
の発熱部１の導体膜６と第３図に示す別途工程で
形成されたリード線部２の導体膜６同志をその後
に結合してヘツドを作る。

第１図は本発明に依り製造したライン型サーマ
ルヘツドの斜視図であり、第１図では簡略化の
為、ヘツドの耐酸化膜７、耐摩耗膜８は略してあ
る。この第１図に示す様に、略台形をした基板１
１上に導体膜６、発熱抵抗体膜５等から成る発熱
部１の導体膜６を基板１上に導体膜６を成膜した
リード線部２の導体膜６を、ハンダ等によつて継
ぐことにより、簡単にライン型サーマルヘツドを
製作することができる。この場合リード線部２に
は耐酸化膜７、耐摩耗膜８を成膜しないので、そ
れだけ手間が省ける。

次に発熱部１の製造工程を基板１１として例え
ばシリコン単結晶を使用した場合について第４図
から第９図に従つて説明する。

第４図の様に表面に１００面を有するシリコン
単結晶基板１１上に異方性エツチングに対する保
護膜１２として、SiO₂膜を付けホトリソによつ
て所定のパターンを形成し、異方性エツチングに
依つて第５図の様な形に基板１１を整形する。次
にスパツタや真空蒸着及びホトリソによつて導体
膜６、発熱抵抗体膜５を有した発熱部１を作り、
その上に耐酸化膜７、耐摩耗膜８を成膜し第６図
の様な構造の発熱部１を形成する。次に成膜面を
補強するため、例えばホトレジストの様な後工程
で容易に剥離可能な補強膜１４を付け基板１１の
背面をエツチングやラツプ等で第７図の様に導体
面が露出するまで落し完成する。

この時、ライン型サーマルヘツドの製造に於て
一番重要である発熱部１と発熱部１の継ぎ目に当
る部分は第８図、第９図の様に隣接するシリコン
基板１１間には、基板１１の異方性エツチングに
よりＶ溝１３が形成され、この溝１３は発熱部１
同志を容易に精度良く分割することが出来るよう
にスナツプライン１０にもなる。

完成した発熱部１を分割する前にプローバー等
で各発熱部１の抵抗値を測定し、各発熱部１を抵
抗値毎に数段階にランク付けしておき、測定終了
後発熱部１を分割し、その抵抗値別に所定のラン
クに選別しておく。

次に、別途製造した所定の大きさのリード線部
２にライン型ヘツドとして必要な長さを満す個数
の発熱部１を抵抗値の同一ランクに分類された中
から取り出し第１図のようにはんだ等で継げるこ
とにより抵抗値のバラツキが少ない良好なライン
型サーマルヘツドを歩留り良く製造することが出
来るのである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、抵抗値
のバラツキが少ない良好なライン型サーマルヘツ
ドを歩留りよく製造することができ、耐酸化膜や
耐摩耗膜も少なくてすむので効率よく成膜するこ
とができ、安価に製作できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法によつて組立てられ
たライン型サーマルヘツドの斜視図、第２図およ
び第３図は別々に製造された発熱部およびリード
線部の断面図、第４図から第１１図は発熱部の製
造工程を説明する図、第１２図から第１７図は従
来のライン型サーマルヘツドを示すもので第１２
図および第１３図はライン型サーマルヘツドの平
面図、第１４図および第１５図はライン型サーマ
ルヘツドを製造する際の基板上のパターン図、第
１６図および第１７図は発熱部の断面図である。 １……発熱部、２……リード線部、３……基
板、５……発熱抵抗体膜、６……導体膜、１１…
…基板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 基板上に発熱抵抗体層、導体層、保護層等か
   らなる発熱部を備えたライン型サーマルヘツドに
   おいて、前記基板としてエツチングに対して所定
   の方向に侵食が進行する性質を備えた材料を用い
   て発熱部と、外部コントローラー等を結ぶリード
   線部とを別々に製作し、発熱部を抵抗値別の所定
   のランクに分類し、同一ランクに分類された発熱
   部を少なくとも２個以上リード線部の所定箇所に
   載置して組立てるようにしたことを特徴とするラ
   イン型サーマルヘツドの製造方法。