JPH05345435A - サーマルヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 記録媒体への印字圧力が均一として高画質の
印字を可能としたサーマルヘッドを提供する。 【構成】 オーバーグレーズ層５上に感光性レジストを
塗布，乾燥して、発熱抵抗体の上方に、発熱抵抗体４の
高さより高く、オーバーグレーズ層５の上面の高さより
低い残留レジストによるレジスト開口７を形成する工程
と、残留レジスト層６をストッパーとしてオーバーグレ
ーズ層５を残留レジスト層６の高さに研磨除去する工程
と，前記残留レジスト層６を除去する工程とを含む。 【効果】 オーバーグレーズ層の上面が均一となり、濃
度むらの発生はない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ装置やプ
リンター、その他の各種情報処理装置の印刷出力手段と
して使用される感熱記録装置におけるサーマルヘッドの
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の感熱記録装置は、印刷時の動作
騒音が小さく、また電子写真方式の記録装置のように現
像工程や定着工程が不要なことから従来から広く採用さ
れている。図４は従来技術による個別対向型サーマルヘ
ッドの概略構造を説明する部分破断した上面図であっ
て、特に厚膜サーマルヘッドの構造を示し、０１はガラ
スあるいはセラミックス等の絶縁基板、０２はガラス材
料からなる蓄熱層、０３ａは共通電極、０３ｂは個別電
極、０４は発熱抵抗体、０５はガラス材料からなるオー
バーグレーズ層である。なお、ここでは上記オーバーグ
レーズ層５が下層オーバーグレーズ層０５ａと上層オー
バーグレーズ層０５ｂの２層からなるものとして示して
あるが、このオーバーグレーズ層５は１層のみとしたも
のもある。

【０００３】また、図５は図４のＡ−Ａ断面図、図６は
同じくＢ−Ｂ断面図であって、図４と同一符号は同一部
分に対応する。図４〜図６に示したように、従来のこの
種のサーマルヘッドは、絶縁基板０１の上にガラスの層
からなる蓄熱層０２を形成し、この上に共通電極０３ａ
と個別電極０３ｂとを設け、これら共通電極０３ａと個
別電極０３ｂとを橋絡して発熱抵抗体０４を形成し、さ
らにその上層にガラス薄膜のオーバーグレーズ層０５
（０５ａ，０５ｂ）を形成してなるものである。

【０００４】そして、個別電極０３ｂを印字データによ
り選択通電して対応する発熱抵抗体０４を発熱させて感
熱紙、またはインクドナーフィルムを介した普通紙等の
記録媒体上に文字あるいは図形を印字し記録するもので
ある。ここで、特にオーバーグレーズ層０５に着目する
と、このオーバーグレーズ層０５は記録媒体との接触磨
耗に対処する耐磨耗層としての役目を果たし、一般には
軟化点が８００°Ｃ以下のガラス粉体（鉛ホウ珪酸等）
を原材料としたペーストを印刷・焼成することで形成さ
れる。

【０００５】なお、厚膜サーマルヘッドに関する従来技
術を開示したものとしては、例えば特公昭６３−９７２
８号公報を挙げることができる。また、サーマルヘッド
としては、上記した厚膜サーマルヘッド以外に薄膜サー
マルヘッドも知られている。薄膜サーマルヘッドは、そ
の基本的構造は上記した厚膜形サーマルヘッドと同様で
あり、各構成層を所謂薄膜成膜技術で形成してなるもの
である。

【０００６】そして、上記のサーマルヘッドはその電極
構成が発熱抵抗体ごとに対向配置された所謂個別対向型
サーマルヘッドであるが、共通電極と個別電極を主走査
方向に互い違いに配列し、発熱抵抗体を主走査方向に連
続した帯状、あるいは画素ごとに独立した構成とした所
謂櫛歯型サーマルヘッドも既知である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のサーマルヘ
ッドにおいては、オーバーグレーズ層０５を形成するた
めのガラスペーストの印刷，塗布の際に発生する塗布膜
の不均一性や発熱抵抗体０４に起因する凹凸の存在のた
め、当該オーバーグレーズ層にうねりが残る。このオー
バーグレーズ層のうねりの存在によって記録媒体への印
字圧力が不均一となり、濃度むら等の問題を発生させる
という欠点があった。

【０００８】上記うねりは、図６に例示したように、オ
ーバーグレーズ層０５を下層オーバーグレーズ層０５ａ
の１層のみとした場合、発熱抵抗体０４の最大厚みを約
５μｍ，蓄熱層０２から下層オーバーグレーズ層０５ａ
の上面までの厚みを約８μｍとしたとき、発熱抵抗体０
４相互間の落ち込み量は約２μｍとなり、大きな凸凹が
残る。これを低減するために、さらに上層オーバーグレ
ーズ層０５ｂを被覆した場合、蓄熱層０２から下層オー
バーグレーズ層０５ｂの上面までの厚みを約１０μｍと
したとき、発熱抵抗体０４相互間の落ち込み量は約１μ
ｍと小さくなる。

【０００９】しかし、依然として上記凸凹の存在は印字
濃度むらの原因となる。図７，図８および図９はサーマ
ルヘッドのオーバーグレーズ層のうねりを説明する表面
計測グラフ図であって、サーマルヘッドの一端を起点と
して図７の左端→図８→図９の右端と連続した計測値を
示す。上記各図において、横軸はサーマルヘッドの主走
査方向寸法（ｍｍ）、縦軸はオーバーグレーズ層の凹凸
とうねりの大きさ寸法（μｍ）である。

【００１０】図示されたように、オーバーグレーズ層は
発熱抵抗体０４の存在による短周期の凹凸と前記ガラス
ペーストの印刷，塗布の際に発生する塗布膜の不均一性
に起因する略々±１μｍの幅の大きなうねりをもって
る。このままのサーマルヘッドを用いて印字すると、ド
ット（画素）ごとの濃度むらと主走査周期中での濃度む
らが起こり、印字品質が大きく低下するという問題があ
る。

【００１１】このような問題を解決しようとして、オー
バーグレーズ層の表面をラッピング処理などにより研磨
することで表面の平滑化を試みた。しかし、このラッピ
ング処理はうねりや凹凸に沿って行われるために、大幅
な改善には至らなかった。本発明の目的は、上記従来技
術の問題点を解消し、記録媒体への印字圧力が均一な高
画質の印字を可能としたサーマルヘッドを提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、絶縁基板１上に、蓄熱層２，共通電極３
ａと個別電極３ｂ，発熱抵抗体４，およびオーバーグレ
ーズ層５をこの順で積層してなり、前記発熱抵抗体４に
選択的に通電し発熱させることにより印字を行うサーマ
ルヘッドの製造方法において、絶縁基板１上に蓄熱層
２，共通電極３ａと個別電極３ｂ，発熱抵抗体４，およ
びオーバーグレーズ層５を積層する工程と、前記オーバ
ーグレーズ層５上に感光性レジストを塗布，乾燥し、マ
スクを介して露光，現像することにより前記発熱抵抗体
の上方に、残留レジスト層６の上面が前記発熱抵抗体４
の前記積層方向の高さより高く、前記オーバーグレーズ
層５の上面の高さより低い高さをもつレジスト開口７を
形成する工程と、前記残留レジスト層６をストッパーと
して前記オーバーグレーズ層５を前記残留レジスト層６
の高さに研磨除去する工程と，前記残留レジスト層６を
除去する工程とを含むことを特徴とする。

【００１３】

【作用】絶縁基板１上に蓄熱層２，共通電極３ａと個別
電極３ｂ，発熱抵抗体４，およびオーバーグレーズ層５
の各構成層を積層する工程は、蓄熱層２を被着した絶縁
基板１上に，各構成層となる材料ペーストをスクリーン
印刷等により塗布し、これを乾燥し、フォトリソエッチ
ング技法でパターニングする，所謂厚膜技術を用いるの
を好適とする。

【００１４】残留レジスト層は、オーバーグレーズ層５
上に感光性レジストを塗布，乾燥し、所定の開口を有す
る光学マスクを介して露光，現像して発熱抵抗体の上方
に、残留レジスト層６の上面が前記発熱抵抗体４の前記
積層方向の高さより高く、前記オーバーグレーズ層５の
上面の高さより低い高さをもつレジスト開口７を形成し
てなる。

【００１５】オーバーグレーズ層５は上記レジスト開口
に当該開口から突出して露呈しており、この残留レジス
ト層６をストッパーとして適宜の研磨方法を用いて研磨
を施し、オーバーグレーズ層５を前記残留レジスト層６
の高さにまで除去する。これにより、各オーバーグレー
ズ層５はそのレジスト開口部の高さが残留レジストの高
さに均一に研磨される。

【００１６】すなわち、本発明の製造方法により、残留
性レジストの高さにあわせてオーバーグレーズ層５の表
面形状が平らに揃えられ、オーバーグレーズ層表面の前
記凹凸およびうねりをなくすことができ、記録媒体への
印字圧力を全ての発熱抵抗体について均一となり、濃度
むらのない高画質の印字が可能となる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例につき、図面を参照し
て詳細に説明する。図１は本発明によるサーマルヘッド
の製造方法の１実施例を説明する残留レジスト形成後の
サーマルヘッドの要部概略断面図であって、１は絶縁基
板、２は蓄熱層、３ａは共通電極、３ｂは個別電極、４
は発熱抵抗体、５はオーバーグレーズ層、６は残留レジ
スト層、７は開口部である。

【００１８】同図において、蓄熱層２を被着した絶縁基
板１上に、まず共通電極３ａと個別電極３ｂとなる金属
有機物ペーストをスクリーン印刷等で塗布し、これをフ
ォトリソエッチング技法でパターニングし、焼成するこ
とにより所要の共通電極３ａと個別電極３ｂを形成す
る。この共通電極３ａと個別電極３ｂは１画素ごとに対
向して配置され、それぞれの対向部に橋絡するように発
熱抵抗体４を形成する。この発熱抵抗体４の形成も上記
電極と同様に厚膜材料の抵抗体ペーストを塗布してパタ
ーニングする厚膜技術を用いる。

【００１９】そして、発熱抵抗体４の上層にガラスペー
ストを塗布し、焼成してオーバーグレーズ層５を被覆す
る。このようにして得たサーマルヘッド構成層の上に感
光性レジストを塗布，乾燥し、所定のパターンを有する
光学マスクを介して露光し、現像することにより発熱抵
抗体４の上方に開口部７を形成した残留レジスト層６を
形成する。

【００２０】この残留レジスト層６は、その厚みすなわ
ち高さＨ_r が発熱抵抗体４の高さＨ _H より高く、かつオ
ーバーグレーズ層５の最大高さＨ_g より低い、図中Ｔで
示す範囲となるように形成する。すなわち、オーバーグ
レーズ層５は上記レジスト開口部７から残留レジスト層
６よりも上方に突出して露呈することになり、この残留
レジスト層６をストッパーとして適宜の研磨方法を用い
て研磨を施し、オーバーグレーズ層５を前記残留レジス
ト層６の高さＨ_r まで除去する。なお、このとき、残留
レジスト層６も多少研磨されてその高さが減少するが、
この減少量は発熱抵抗体４の高さＨ_H 以上の高さを保つ
ようにする。

【００２１】各層の具体的な膜厚は、製造すべきサーマ
ルヘッドによるが、例えば、蓄熱層２の厚さが５０μｍ
で、電極（共通電極３ａ，個別電極３ｂ）の厚さが０．
５μｍ、発熱抵抗体４の厚さが５μｍ、オーバーグレー
ズ層５の厚さが１０μｍとすると、残留レジスト６の厚
さは約５０μｍ程度が最適値となる。所望の設定膜厚に
なるように感光性レジスト（例えば、東京応化工業
（株）製のＰＭＥＲ Ｎ−ＨＣ−６００：商品名）を塗
布し、フォトマスクにより露光・現像して図示のような
開口部７を形成する。

【００２２】図２はオーバーグレーズ層を開口部の高さ
と等しくなるように除去したところを示すサーマルヘッ
ドの要部概略断面図である。このオーバーグレーズ層５
の除去は、例えば、ノリタケカンパニーリミテッド
（株）製のＮＰ７２４０（商品名）、または住友金属鉱
山社製のＩ９４４９（商品名）で形成したオーバーグレ
ーズ層５をラッピング処理することで可能である。

【００２３】このように、残留レジスト層６がラッピン
グ処理時のストッパーとなって開口部の高さに揃えるこ
とができるため、オーバーグレーズ層５のうねりや凹凸
に影響されずに精度良く均一に研磨することができる。
なお、オーバーグレーズ層５には、ラッピング処理が可
能で、なおかつ使用条件に耐えうる耐磨耗性が要求され
るが、通常の使用であれば上記の材料で十分である。し
かし、より高い硬度が要求されるサーマルヘッドを製造
する場合には、オーバーグレーズ層５を前記図５，図６
に示したように二層とし、下層オーバーグレーズ層にア
ルミナ粉体等のセラミックス粉体を混合したガラスペー
スト（例えば、田中マッセイ社製のＬＳ２０１、または
ＥＳＬ社製の４９０３Ｈ ：何れも商品名）を用いると
効果的である。

【００２４】図３は残留レジストを剥離したところを示
すサーマルヘッドの要部概略断面図である。同図に示し
たように、オーバーグレーズ層５は図示しない全ての画
素部分のオーバーグレーズ層と同一平面に上面すなわち
記録媒体当接面が整列する均一な平面に形成されるた
め、このサーマルヘッドを用いれば濃度むらの生じない
高品質の印字を達成できる。

【００２５】残留レジスト層６の除去工程は、当該残留
レジスト層６を形成する感光性レジストとしてアクリル
系樹脂を用いることにより、弱アルカリ溶液によって容
易に剥離することができる。また、４００°Ｃ〜６００
°Ｃで完全に分解焼成が完了するので、オーバーグレー
ズ層層５を形成するグレーズガラスの軟化点以下での熱
処理によっても剥離は可能である。

【００２６】以上の工程によって、オーバーグレーズ層
５の表面のうねりや凹凸を精度よく除去することが可能
となる。なお、上記実施例は発熱抵抗体層４をドット
（画素）ごとに独立した形式の厚膜型サーマルヘッドを
例としているが、抵抗体層を主走査方向に帯状に配置し
た交互電極型サーマルヘッドやその他の形式にとらわれ
ることなく、既存の各種厚膜型サーマルヘッドに適用で
きるものである。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
オーバーグレーズ層形成時におけるガラスペーストの印
刷塗布に起因する表面の長周期的不均一性すなわちうね
りや、発熱抵抗体形状に起因する短周期的な凹凸を、感
光性レジストのパターニングで形成した残留レジストを
ストッパーとして研磨除去することによって、オーバー
グレーズ層をサーマルヘッドの全面にわたって均一な平
面となし、上記うねりや凹凸をなくして平面性を向上す
ることが可能となる。

【００２８】したがって、記録媒体への印字圧力を均一
とすることができ、印字圧力むらによる記録濃度むらを
低減した優れた機能のサーマルヘッドを容易に製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるサーマルヘッドの製造方法の１
実施例を説明する残留レジスト形成後のサーマルヘッド
の要部概略断面図である。

【図２】 オーバーグレーズ層を開口部の高さと等しく
なるように除去したところを示すサーマルヘッドの要部
概略断面図である。

【図３】 残留レジストを剥離したところを示すサーマ
ルヘッドの要部概略断面図である。

【図４】 従来技術による個別対向型サーマルヘッドの
概略構造を説明する部分破断した上面図である。

【図５】 従来技術による個別対向型サーマルヘッドの
概略構造を説明する図４のＡ−Ａ断面図である。

【図６】 従来技術による個別対向型サーマルヘッドの
概略構造を説明する図４のＢ−Ｂ断面図である。

【図７】 サーマルヘッドのオーバーグレーズ層のうね
りを説明する表面計測グラフの部分図である。

【図８】 サーマルヘッドのオーバーグレーズ層のうね
りを説明する表面計測グラフの部分図である。

【図９】 サーマルヘッドのオーバーグレーズ層のうね
りを説明する表面計測グラフの部分図である。

【符号の説明】

１・・・・・絶縁基板 ２・・・・・蓄熱層 ３ａ・・
・・・共通電極 ３ｂ・・・・・個別電極 ４・・・・
・発熱抵抗体 ５・・・・・オーバーグレーズ層 ６・
・・・・残留レジスト ７・・・・・レジスト開口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板上に、蓄熱層，共通電極と個別
   電極，発熱抵抗体，およびオーバーグレーズ層をこの順
   で積層してなり、前記発熱抵抗体に選択的に通電し発熱
   させることにより印字を行うサーマルヘッドの製造方法
   において、 絶縁基板上に蓄熱層，共通電極と個別電極，発熱抵抗
   体，およびオーバーグレーズ層を積層する工程と、 前記オーバーグレーズ層上に感光性レジストを塗布，乾
   燥し、マスクを介して露光，現像することにより前記発
   熱抵抗体の上方に、残留レジスト層の上面が前記発熱抵
   抗体の前記積層方向の高さより高く、前記オーバーグレ
   ーズ層の上面の高さより低い高さをもつレジスト開口を
   形成する工程と、 前記残留レジスト層をストッパーとして前記オーバーグ
   レーズ層を前記残留レジスト層の高さに研磨除去する工
   程と、前記残留レジスト層を除去する工程とを含むこと
   を特徴とするサーマルヘッドの製造方法。