JPH08156306A - サーマルヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サーマルヘッドにおいて、副走査方向に微細
な印字ドットを可能にし、かつ発熱抵抗体の強度の低
下、抵抗値のばらつきによる影響を極力抑える。 【構成】 離散的に形成された複数の個別電極４と、複
数の引き出し部３を有する共通電極と、前記個別電極４
及び引き出し部３の一部を覆うように主走査方向に帯状
に延設した発熱抵抗体７とを、絶縁基板１上に形成する
サ−マルヘッドにおいて、前記発熱抵抗体７の副走査方
向における断面形状は、発熱抵抗体７の反絶縁基板１側
に頂部７ａを有するよう形成し、この頂部７ａ付近を紙
当たり部とし、発熱抵抗体７自体の副走査方向幅を微細
化することなく紙当たり部の副走査方向の幅を微細化す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の発熱抵抗部を主
走査方向に並設したサ−マルヘッドに関し、特に中間調
記録を行うのに適したサ−マルヘッドにおける発熱抵抗
体の構造及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、サ−マルヘッドを用いた記録方式
としては溶融型熱転写記録方式や感熱記録方式が一般的
であり、これらの記録方式に使用されるサ−マルヘッド
の構成について、図６（ａ）（ｂ）を参照しながら説明
する。図６（ａ）は、サ−マルヘッドの一部分の平面説
明図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ' 断面説明図を示
している。このサ−マルヘッドは、離散的に形成された
複数の個別電極４と、複数の引き出し部３を有する共通
電極と、前記個別電極４及び引き出し部３の一部を覆う
ように主走査方向に帯状に延設した発熱抵抗体７′と
を、絶縁基板１の部分グレーズ２上に形成し、全体をオ
ーバーグレーズ９で被覆して構成されている。前記各個
別電極４と引き出し部３とは所定の間隔で交互に配置さ
れており、各個別電極４は駆動用回路（図示せず）に接
続され、共通電極には一定電圧が供給されて各引出し部
３は同一電位となっている。

【０００３】そして、駆動用回路（図示せず）から各個
別電極４に信号が印加されると、一つの個別電極４に対
してその両側に配置される引き出し部３との間が選択的
に給電され、対応する部位の発熱抵抗体７′が発熱部と
なって発熱し、その発熱部に印字ローラ３０（図６
（ｂ））の押圧力により接触する感熱記録紙またはイン
クドナフィルム等の熱転写媒体を溶融させて印字ドット
による記録を行うものである。上記サ−マルヘッドにお
いては、図６（ｂ）に示すように、発熱抵抗体７′の副
走査方向の断面形状が主走査方向の各位置において均一
な矩形となっているので、発熱抵抗体７′の紙当りや発
熱量を均一にして印字記録の高画質化を図ることができ
る（例えば特開昭６３−１４９１６６号公報参照）。

【０００４】この方式は、発熱部に印加するエネルギー
が比較的小さくても印字ドットによる記録を行なうこと
ができ印字コストが安いという利点がある。しかし、イ
ンクドナフィルム等の熱転写媒体自体は印加エネルギー
を変化させても印字ドットの階調が得られないので、中
間調記録を行うことができなかった。このため、中間調
記録を行うために昇華型の記録方式が提案されている
が、多大な印加エネルギ−を必要とするため印字時間が
かかるとともに、特殊紙を用いるため印字コストが高く
なるという問題点があった。

【０００５】一方、中間調記録を従来の溶融型の記録方
式で行うために、マトリクス法、副走査分割方法、熱集
中法など、発熱抵抗体の発熱領域を微細化して階調を得
る方法が提案されている。副走査分割方法は、特開昭６
０-４２０７４号公報、特開昭６０−５７７６３号公
報、特開昭６０−２４８０７４号公報等に例示されてい
る通り、発熱抵抗体の副走査方向の幅を短くし、副走査
方向の複数回の印字により１画素を構成し、この１画素
中の複数の印字ドットの組み合わせで階調を実現してい
る。この方法では、発熱抵抗体の副走査方向の幅を短く
すればするほど多階調が実現できる。

【０００６】図６の従来のサ−マルヘッドに前記した副
走査分割方法を適用させたサ−マルヘッドを図７（ａ）
（ｂ）に示す。図７（ａ）は、サ−マルヘッドの一部分
の平面説明図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ' 断面説
明図を示している。図中、図６と同一構成をとる部分に
は同一符号を付している。このサーマルヘッドによれ
ば、副走査分割方法で記録を行うため、発熱抵抗体７′
（図６）の副走査方向の幅を１／ｎ（ｎは整数）とした
発熱抵抗体７″を設けている。図６に示すサ−マルヘッ
ドは副走査分割方法を用いていないので、発熱抵抗体
７′における発熱部の１回の発熱（１個の印字ドット）
で１画素分を記録する。これに対し図７に示すサ−マル
ヘッドは、発熱抵抗体７″の１回の発熱ごとに図６のサ
−マルヘッドによる記録時の１／ｎずつの紙送りを行
い、ｎ回の発熱（ｎ個の印字ドット）で１画素分を記録
することになる。前記したように、図６及び図７に示す
従来のサ−マルヘッドの発熱抵抗体７″は、副走査方向
の断面形状が矩形であるため、発熱抵抗体７″の副走査
方向の幅Ｌと１回の発熱によって記録される印字ドット
の幅が等しい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の中間調記録は、
既に述べたように発熱抵抗体自体の副走査方向の幅を短
くすることによって多階調を実現しようとするものであ
る。しかしながら、発熱抵抗体の副走査方向の幅を短く
すればするほど、耐印字圧力等で表される機械的強度
や、耐印加電力および耐静電気等で表される電気的強度
が低下し、破損する可能性があった。また、発熱抵抗体
における発熱する面積が微細化するため抵抗値のばらつ
きの影響が大きくなり、同一印加エネルギ−による印字
記録が均一にならないという問題点があった。

【０００８】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、副走査方向に微細な印字ドットを可能にし、かつ発
熱抵抗体の強度の低下、抵抗値のばらつきによる影響を
極力抑えることができる発熱抵抗体を有するサ−マルヘ
ッド及びその製造方法を提供することを目的としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１の発明は、離散的に形成された複数の個別電極
と、複数の引き出し部を有する共通電極と、前記個別電
極及び引き出し部の一部を覆うように主走査方向に帯状
に延設した発熱抵抗体とを、絶縁基板上に形成するサ−
マルヘッドにおいて、前記発熱抵抗体の副走査方向にお
ける断面形状は、発熱抵抗体の反絶縁基板側に頂部を有
するよう形成されたことを特徴としている。

【００１０】請求項２の発明は、サ−マルヘッドの製造
方法において、絶縁基板上に多数の個別電極及び共通電
極を形成する第１の工程と、前記各個別電極と共通電極
に接続されるように主走査方向に帯状の発熱抵抗体を形
成する第２の工程とを有し、前記第２の工程は次に各工
程を具備することを特徴としている。先ず、前記個別電
極上にその一部を露出するように主走査方向に帯状とな
るレジストパターンを形成する。次に、前記露出した個
別電極を覆うように主走査方向に帯状となる抵抗体ペー
ストを形成する。続いて、前記抵抗体ペーストの反レジ
ストパターン側が斜辺となるように抵抗体ペーストを研
削し、副走査方向における断面形状が頂部を有する発熱
抵抗体を形成する。最後に、前記レジストパターンを除
去する。

【００１１】

【作用】請求項１の発明によれば、発熱抵抗体の副走査
方向における断面形状を、発熱抵抗体の反絶縁基板側に
頂部を有するよう形成したので、この頂部付近を紙当た
り部とすることができる。そのため、発熱抵抗体自体の
副走査方向幅を微細化することなく紙当たり部の副走査
方向の幅を微細化することができるので、発熱抵抗体の
強度の低下及び抵抗値のばらつきの影響を抑え、かつ微
細ドットを実現することが可能となる。

【００１２】請求項２の発明方法によれば、抵抗体ペー
ストの反レジストパターン側が斜辺となるように抵抗体
ペーストを研削することにより、副走査方向における断
面形状が頂部を有する発熱抵抗体を形成することができ
るとともに、副走査方向の断面形状が主走査方向の各位
置において均一な形状とすることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明に係るサーマルヘッドの一実施
例について図１を参照しながら説明する。図１（ａ）
は、サ−マルヘッドの一部分の平面説明図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ′ 断面説明図であり、図６及び図７と
同一の構成をとる部分については同一符号を付してい
る。サ−マルヘッドは、セラミック基板１上に帯状に形
成された部分グレ−ズ２と、複数の引き出し部３と共通
電極接続部８から成る共通電極と、複数の個別電極４
と、帯状に形成された発熱抵抗体７と、全体を被覆する
オーバーグレーズ９とを有している。

【００１４】個別電極４は、離散的に配置されるととも
に端部が部分グレーズ２上に位置するように短冊状に形
成され、各個別電極４の他端側は駆動用回路（図示せ
ず）に接続されている。共通電極の引き出し部３は、部
分グレーズ２上において個別電極４間に端部が配置され
るように形成され、共通電極接続部８には一定電圧が供
給されている。したがって、発熱抵抗体７は、その下面
において、所定の間隔で交互に配置される複数の個別電
極４及び共通電極の引き出し部３のそれぞれと接続され
ており、駆動用回路（図示せず）から各個別電極４に信
号が印加されると、一つの個別電極４に対してその両側
に配置される引き出し部３との間が選択的に給電され、
この部分に対応する発熱抵抗体７の部位が発熱部となっ
て発熱する。

【００１５】本実施例における特徴的な構成は、発熱抵
抗体７の副走査方向における断面形状が、発熱抵抗体７
の反セラミック基板１側に頂部７ａを有するよう形成さ
れることである。発熱抵抗体７の断面形状は、図１
（ｂ）に示すように、部分グレ−ズ２と接する発熱抵抗
体７の辺を底辺とし、発熱抵抗体７の左下端部から直上
に位置する辺を一辺とし、この辺の最上部を頂部７ａと
し、頂部７ａから発熱抵抗体７の右下端部までを斜辺と
するほぼ三角形をなしている。このように形成するの
は、発熱抵抗体７の頂部７ａ付近を紙当たり部とするこ
とにより、発熱抵抗体７自体の副走査方向幅（発熱抵抗
体７の底辺）を微細化することなく発熱抵抗体７の紙当
たり部の副走査方向の幅を微細化するためである。

【００１６】次に、上記サーマルヘッドの製造方法につ
いて図２ないし図４を参照しながら説明する。このサ−
マルヘッドの作製には、絶縁基板として部分グレ−ズ２
が既に形成されたセラミック基板１を用意した。このセ
ラミック基板１上に直接形成されている部分グレ−ズ２
のライン幅（副走査方向幅）は１．２ｍｍである。ま
ず、このセラミック基板１の表面にＭＯＤ金ペ−ストを
用いてスクリ−ン印刷及び焼成によって電極層を形成し
たのち、フォトリソ及びエッチング法により、共通電極
を構成する複数の引き出し部３と複数の個別電極４とを
交互に離散的に配置されるように形成する（図２（ａ）
及び図２（ｅ））。

【００１７】次に、スピンコ−トにより、前記引き出し
部３及び個別電極４を覆うようにセラミック基板１上に
厚さ２０μｍのネガレジスト膜５を形成する（図２
（ｂ）及び図２（ｆ））。続いて、フォトリソ法によっ
て、発熱抵抗体形成位置とこれより共通電極側のすべて
のネガレジスト膜５を除去し、個別電極４の一部が露出
するようにレジストパターン５′を形成する（図２
（ｃ）及び図２（ｇ））。また、このレジストパターン
５′の膜厚を調整することにより、後述する発熱抵抗体
７の頂部７ａの高さを調整することができる。

【００１８】次に、直接描画法によって、各引き出し部
３と各個別電極４のそれぞれに接続する位置に抵抗体ペ
−スト６（ＧＺＸ８Ｋ，田中貴金属製）を注入し、乾燥
させる（図２（ｄ）及び図２（ｈ））。図に示すように
抵抗体ペ−スト６の描画位置は、個別電極４側はレジス
トパターン５′にかかるように（線Ｄ）、引き出し部３
側は個別電極４の端部よりも引き出し部３側になるよう
に描画する（線Ｄ′）。この直接描画装置は、ディスペ
ンサ−の移動速度とディスペンサ−内の圧力で、部分グ
レーズ２上に突出するペ−ストの量を調整することがで
きる。

【００１９】次に、乾燥させた抵抗体ペ−スト６に研削
を施す。本実施例においては、特開平４−１５２０５９
号公報に示される研削装置を使用する。この研削装置
は、図４（ａ）ないし（ｃ）に示すように、ステージ１
０上に台座２０を設置し、この台座２０上にセラミック
基板１を置き、セラミック基板１上の乾燥した抵抗体ペ
−スト６を研磨テ−プ１５により研削するように構成さ
れている。セラミック基板１は、図４（ａ）における左
右方向がサ−マルヘッドの主走査方向となるように設置
される。ステ−ジ１０の下面にはナットブロック１１が
固定されており、このナットブロック１１は、ステ−ジ
１０と平行に配置されているボ−ルスクリュ−１２に連
結されている。このボ−ルスクリュ−１２は、図示しな
いモ−タによって、順、逆両方向に一定量づつ交互に回
転駆動され、これによりナットブロック１１およびステ
−ジ１０はサ−マルヘッドの主走査方向に沿って往復運
動するように構成されている。

【００２０】一方、テ−プ支持部材１３は、ボ−ルスク
リュ−１２と垂直な方向に延びるガイドロッド１４によ
って支持されている。このテ−プ支持部材１３には、研
磨テ−プ１５を搬送するための押圧ロ−ラ１６、ガイド
ロ−ラ１７、１８および図示しない研磨テ−プ搬送駆動
手段等が支持されている。テ−プ支持部材１３は、ロ−
ラ１９ａを有する押圧手段１９によって常時下方に押圧
されており、これにより、押圧ロ−ラ１６表面を搬送さ
れる研磨テ−プ１５は、ステ−ジ１０上のセラミック基
板１に押圧されている。この押圧手段１９により押圧ロ
−ラ−１６の位置を調節することによって、抵抗体ペ−
スト６の研削の割合を決定することができる。

【００２１】この装置のステ−ジ１０上に、図４（ｂ）
に示すように予め傾斜θを有する台座２０を設置してお
き、この上にセラミック基板１を共通電極の引き出し部
３側が個別電極４側より高く位置するように乗せ、各ロ
−ラ−１６，１７，１８を回転させて研磨テ−プ１５を
搬送させると同時に、ボ−ルスクリュ−１２の回転によ
りステ−ジ１０をサ−マルヘッドの主走査方向に往復運
動させることによって、セラミック基板１上の抵抗体ペ
−スト６を研削し、副走査方向の断面形状が三角形の発
熱抵抗体７を得る。また、研削方法によれば、副走査方
向の断面形状が主走査方向の各位置において均一な形状
とすることができる。

【００２２】抵抗体ペ−スト６を研削後の平面図を図３
（ａ）に示し、（ａ）のＡ−Ａ′断面図を図３（ｅ）に
示す。発熱抵抗体７は、副走査断面において個別電極４
側端最上部が最も高い位置となる。この状態で、発熱抵
抗体７の副走査方向の幅Ｌ1は約５０μｍであった。個
別電極４側にレジストパターン５′を形成して、個別電
極４側端に発熱抵抗体７の頂部が位置するようにしたの
は、抵抗体ペースト６の研削を行う際に、個別電極４に
キズが付くのを防止するためである。上記構成では、研
削の際に個別電極４にキズは付かないが引き出し部３に
キズが付く場合がある。尚、本実施例では予めθ＝８゜
の傾斜を有する台座２０を用いたが、被研削物を乗せた
後で台座２０を傾斜させてもよい。また、研磨テ−プ１
５は研削される抵抗体ペ−スト６より幅の大きなものを
用いる。

【００２３】次に、発熱抵抗体７より共通電極側の引き
出し部３上にＭＯＤ金ペ−ストを印刷し、各引き出し部
３を接続する共通電極接続部８を設けて共通電極を形成
する（図３（ｂ）及び図３（ｆ））。この共通電極接続
部８は、研削の過程において引き出し部３に多少キズつ
けても、引き出し部３を覆うように形成されるので、そ
の影響を除去するようになっている。次に、８２０℃で
発熱抵抗体７と共通電極接続部８を同時に焼成し、同時
にレジストパターン５′を焼成気化してこれを除去する
（図３（ｃ）及び図３（ｇ））。この状態で、発熱抵抗
体７の最頂部７ａとなる個別電極４側端の膜厚Ｌ2は約
１０μｍであった。

【００２４】次に、発熱抵抗体７，個別電極４，共通電
極３，共通電極接続部８上に、オ−バ−グレ−ズ９（Ｌ
Ｓ２０１，田中貴金属製）を印刷及び焼成により形成し
た（図３（ｄ）及び図３（ｈ））。

【００２５】以上の工程を経て作製されたサ−マルヘッ
ドを使用して、実際に中間調記録を行う場合の印字モデ
ルを図５に示す。図中のｍは、１回の発熱により印字さ
れるドット幅を示し、各発熱毎に長さｍの用紙送りをし
て印字を行う。図に示すように、上記製造方法によって
得られるサ−マルヘッドの発熱抵抗体７の副走査方向の
断面形状は、発熱抵抗体７の部分グレ−ズ２に接する辺
を底辺とし、この底辺の対角が発熱抵抗体７の頂部７ａ
となるほぼ三角形になっている。このため、発熱抵抗体
７の鋭角頂部付近を紙当たり部とすることによって微細
な印字ドットを実現することができる。

【００２６】また、図７（ｂ）に示す副走査分割方法を
用いた従来のサ−マルヘッドの発熱抵抗体７″のよう
に、副走査方向の幅を短くすることで印字ドットを微細
化する手段と異なり、本実施例では図５に示すように発
熱抵抗体７の底辺は短くしていないので、発熱抵抗体の
強度の低下や抵抗値のばらつきによる影響を極力抑える
ことができる。さらに、同一のサ−マルヘッドを用いた
各印字時において印字ロ−ラ３０の押圧を、他の印字時
の印字ロ−ラの押圧と異なる値に設定すれば、紙当たり
部分の長さ、つまり印字ドット幅を増減させ、１画素を
構成するドット数を異なる値に設定することができ、用
途に応じて複数の階調数のうち所望の階調数を選択して
印字を行うことができる。尚、発熱抵抗体７は、本実施
例では副走査断面において、個別電極４側端が頂部とな
る形状のサ−マルヘッドを作製したが、これ以外でも発
熱抵抗体７の反セラミック１（絶縁基板）側に例えば鋭
角をなす頂部を有する任意の形状であってもよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明のサ−マルヘッドは、発熱抵抗体
の副走査方向の断面形状に関して、反絶縁基板側に頂部
を有するように形成し、この頂部付近を紙当たり部とす
ることで、微細な印字ドットを実現し、多階調の中間調
記録を可能にする。

【００２８】また、紙当たり部と比較して発熱抵抗体自
身の副走査方向の幅が大きくできるので、発熱抵抗体の
強度の低下や抵抗値のばらつきによる影響を極力抑える
ことができる。

【００２９】さらに、同一のサ−マルヘッドを用いた各
印字時において印字ロ−ラの押圧を、他の印字時の印字
ロ−ラの押圧と異なる値に設定すれば、紙当たり部分の
長さ、つまり印字ドット幅を増減させ、１画素を構成す
るドット数を異なる値に設定することができ、用途に応
じて複数の階調数のうち所望の階調数を選択して印字を
行うことができる。

【００３０】また、本発明方法によれば、抵抗体ペース
トの反レジストパターン側が斜辺となるように抵抗体ペ
ーストを研削することにより、副走査方向における断面
形状が頂部を有する発熱抵抗体を形成することができる
とともに、副走査方向の断面形状が主走査方向の各位置
において均一な形状とすることができ、発熱抵抗体の紙
当りや発熱量を均一にして印字記録の高画質化を図るサ
ーマルヘッドを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るサ−マルヘッドの一実施例を示
すもので、（ａ）は一部分を示す平面説明図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ′断面説明図である。

【図２】 実施例のサ−マルヘッドの製造工程の一部を
示す図であり、（ａ）は電極パタ−ン形成後の平面説明
図、（ｂ）はネガレジスト塗布後の平面説明図、（ｃ）
はレジストフォトリソ後の平面説明図、（ｄ）は抵抗体
ペ−スト印刷、乾燥後の平面説明図、（ｅ）は（ａ）の
Ａ−Ａ′断面説明図、（ｆ）は（ｂ）のＡ−Ａ′断面説
明図、（ｇ）は（ｃ）のＡ−Ａ′断面説明図、（ｈ）は
（ｄ）のＡ−Ａ′断面説明図である。

【図３】 実施例のサ−マルヘッドの製造工程の一部を
示す図であり、（ａ）は抵抗体ペ−スト研削後の平面説
明図、（ｂ）は共通電極接続部印刷後の平面説明図、
（ｃ）は発熱抵抗体、共通電極接続部同時焼成後の平面
説明図、（ｄ）はオ−バ−グレ−ズ形成後の平面説明
図、（ｅ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面説明図、（ｆ）は
（ｂ）のＡ−Ａ′断面説明図、（ｇ）は（ｃ）のＡ−
Ａ′断面説明図、（ｈ）は（ｄ）のＡ−Ａ′断面説明図
である。

【図４】 実施例のサ−マルヘッドの発熱抵抗体の研削
に使用した研削装置を示すもので、（ａ）は主要部分の
説明図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ′断面図、（ｃ）は
（ｂ）の研磨テ−プと発熱抵抗体の接触部であるＦ部分
の拡大図である。

【図５】 実施例のサ−マルヘッドを用いた印字時のモ
デル図である。

【図６】 副走査分割方法を用いていない従来のサ−マ
ルヘッドの一部分を示すもので、（ａ）は平面説明図、
（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ′断面説明図である。

【図７】 副走査分割方法を用いた従来のサ−マルヘッ
ドの一部分を示すもので、（ａ）は平面説明図、（ｂ）
は（ａ）のＣ−Ｃ′断面説明図である。

【符号の説明】

１…セラミック基板（絶縁基板）、 ２…部分グレ−
ズ、 ３…引出し部、４…個別電極、 ５…ネガレジス
ト膜、 ５′…レジストパターン、 ６…抵抗体ペ−ス
ト、 ７…発熱抵抗体、 ７ａ…頂部、 ８…共通電極
接続部、 ９…オ−バ−グレ−ズ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】離散的に形成された複数の個別電極と、複
   数の引き出し部を有する共通電極と、前記個別電極及び
   引き出し部の一部を覆うように主走査方向に帯状に延設
   した発熱抵抗体とを、絶縁基板上に形成するサ−マルヘ
   ッドにおいて、 前記発熱抵抗体の副走査方向における断面形状は、発熱
   抵抗体の反絶縁基板側に頂部を有するよう形成されたこ
   とを特徴とするサ−マルヘッド。
2. 【請求項２】絶縁基板上に多数の個別電極及び共通電極
   を形成する第１の工程と、 前記各個別電極と共通電極に接続されるように主走査方
   向に帯状の発熱抵抗体を形成する第２の工程とを有し、 前記第２の工程は、 前記個別電極上にその一部を露出するように主走査方向
   に帯状となるレジストパターンを形成する工程と、 前記露出した個別電極を覆うように主走査方向に帯状と
   なる抵抗体ペーストを形成する工程と、 前記抵抗体ペーストの反レジストパターン側が斜辺とな
   るように抵抗体ペーストを研削し、副走査方向における
   断面形状が頂部を有する発熱抵抗体を形成する工程と、 前記レジストパターンを除去する工程と、を具備するこ
   とを特徴とするサ−マルヘッドの製造方法。