JPH09314876A

JPH09314876A - サーマルヘッドの製造方法

Info

Publication number: JPH09314876A
Application number: JP13732296A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tsuchimoto; 宏志土本; Minoru Ogawa; 実小川; Tokuhito Mochizuki; 徳人望月; Takayuki Hiyoshi; 隆之日吉
Original assignee: TEC CORP
Current assignee: TEC CORP
Priority date: 1996-05-31
Filing date: 1996-05-31
Publication date: 1997-12-09

Abstract

(57)【要約】【課題】蓄熱層、発熱抵抗素子、電極を傾斜面上の正
しい位置に形成でき、プリンタに取付けたときに取付位
置の微調整を行わなくても良い印字品質を得ることがで
きるサーマルヘッドを製造する。【解決手段】基板１２の一端側に形成した傾斜面１３
上に蓄熱層１５を形成し、この蓄熱層１５の上に発熱抵
抗素子２１と電極１９，２０と保護層２２とを設けたサ
ーマルヘッドの製造方法において、蓄熱層１５、発熱抵
抗素子２１、電極１９，２０を形成するときに使用する
マスクを、基板１２の平面１４と傾斜面１３との境界１
６を基準として位置合わせした。従って、蓄熱層１５、
発熱抵抗素子２１、電極１９，２０を傾斜面１３上の正
しい位置に形成でき、このサーマルヘッドをプリンタに
取付けたときに取付位置の微調整を行わなくても良い印
字品質を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板の一端側に傾
斜面を形成し、その傾斜面上に発熱抵抗素子を設けた端
面型サーマルヘッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】端面型サーマルヘッドの従来例として
は、図９及び図１０に示すものが知られている。アルミ
ナなどのセラミックスからなる基板１の端部に傾斜面２
を形成し、この傾斜面２上に蓄熱層としてのグレーズ層
３を形成し、グレーズ層３の上に発熱抵抗体層４と電極
層５とを成膜する。発熱抵抗体層４と電極層５とを成膜
した後、フォトリソグラフィーによるパターニングを行
い、共通電極６と個別電極７と発熱抵抗素子８とを形成
する。これらの電極６，７や発熱抵抗素子８の上には保
護層９を成膜する。

【０００３】サーマルヘッドのプリンタへの取付けは、
図１０に示すように発熱抵抗素子８がプラテン１０に押
し付けられるように行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のサーマ
ルヘッドの製造方法では、スクリーン印刷によるグレー
ズ層３の形成や発熱抵抗素子８及び電極６，７のパター
ニング等をする場合に、基板端部１１を基準位置とし
て、スクリーン印刷用のマスクやフォトリソグラフィー
によるパターニング用のマスクを設置している。

【０００５】このため、基板１の加工精度が低いと、グ
レーズ層３が位置ズレを起こしたり、発熱抵抗素子８が
グレーズ層３の頂点部から位置ズレする。そして、この
ような位置ズレしたサーマルヘッドをプリンタに取付け
た場合、発熱抵抗素子８のプラテン１０への当たり具合
が悪くなり、各発熱抵抗素子８によるドットの大きさが
バラツキを生じ、部分的にかすれを生じる。

【０００６】各発熱抵抗素子８のプラテン１０への当た
り具合を良くするためには、サーマルヘッドをプリンタ
に取付ける際に各サーマルヘッド毎に取付位置を微調整
しなければならず、この調整作業は非常に手間がかか
る。

【０００７】そこで、請求項１記載の発明は、蓄熱層及
び発熱抵抗素子及び電極を傾斜面上の正しい位置に形成
でき、プリンタに取付けたときに取付位置の微調整を行
わなくても良い印字品質を得ることができるサーマルヘ
ッドの製造方法を提供する。

【０００８】また、請求項２記載の発明は、マスクの位
置合わせを確実に行え、蓄熱層及び発熱抵抗素子及び電
極を傾斜面上の正しい位置に確実に形成することができ
るサーマルヘッドの製造方法を提供する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
基板の一端側に形成した傾斜面上に蓄熱層を形成し、こ
の蓄熱層の上に発熱抵抗素子と電極と保護層とを設けた
サーマルヘッドにおいて、前記蓄熱層及び前記発熱抵抗
素子及び前記電極を形成するときに使用するマスクを前
記基板の平面と前記傾斜面との境界を基準として位置合
わせした。従って、蓄熱層及び発熱抵抗素子及び電極を
傾斜面上の正しい位置に形成でき、このサーマルヘッド
をプリンタに取付けたときに取付位置の微調整を行わな
くても良い印字品質を得ることができる。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、基板の平面の加工方向を境界と平行でない
方向とした。従って、マスクの位置合わせを確実に行
え、蓄熱層及び発熱抵抗素子及び電極を傾斜面上の正し
い位置に確実に形成することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
ないし図５に基づいて説明する。図１に示したサーマル
ヘッドは、アルミナなどのセラミックスで形成した基板
１２の一端側に傾斜面１３を形成する。この傾斜面１３
は基板１２の平面１４に対して約２５゜の傾斜角度に形
成し、この傾斜面１３上に蓄熱層であるグレーズ層１５
をスクリーン印刷法で形成する。但し、後工程のフォト
リソグラフィーによるパターニングを行う際の位置合わ
せ用のマークを付けるために、傾斜面１３と平面１４と
の両側にはグレーズ層１５を形成しない。スクリーン印
刷する際には、図示しないスクリーン印刷用のマスク
を、平面１４と傾斜面１３との境界１６を基準として位
置合わせする。マスクを位置合わせした個所へ正確に設
置する作業は、既存のマスク設置用の装置で行う。

【００１２】スクリーン印刷用のマスクを境界１６を基
準として位置合わせする場合には、図２に示すように、
傾斜面１３を形成した基板１２に対して平面１４の真上
方向から光を照射し、その反射光を顕微鏡やＣＣＤカメ
ラで検出する。このとき、平面１４からの反射光はその
ほぼ全部が顕微鏡やＣＣＤカメラの方向へ戻るために平
面１４が明るく見え、傾斜面１３からの反射光はその一
部しか顕微鏡やＣＣＤカメラの方向へ戻らないために傾
斜面１３が暗く見え、明暗の境目部分である境界１６の
位置を容易に確認できる。

【００１３】前記平面１４を加工するときには、その加
工方向を境界１６と平行でない方向とする。この意味
は、平面１４の加工を、その加工方向が後から形成する
境界１６に対して直交し、又は、斜めに交差するように
行うことである。

【００１４】前記グレーズ層１５及び前記平面１４の上
には、図１に示すように、ＢａＲｕＯ₃などからなる発
熱抵抗体層１７を１０００Åの厚さにスパッタリング法
で成膜し、アニールを行って安定させる。この発熱抵抗
体層１７の上には、チタンを含む窒化物であるＴｉＮか
らなる１０００Åの最下層と、珪素と銅を含むアルミニ
ウム合金であるＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕからなる３０００Åの
中間層と、Ａｌからなる７０００Åの最上層とからなる
３層構造の電極層１８をスパッタリング法で成膜する。
発熱抵抗体層１７と電極層１８とを成膜した後、フォト
リソグラフィーによるパターニングを行い、共通電極１
９と個別電極２０と発熱抵抗素子２１とを形成する。こ
れらのパターニングが終了した後、発熱抵抗素子２１を
連設した部分を覆うように、３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂
からなる１〜５μｍの第１保護層と、ＳｉＣからなる１
〜５μｍの第２保護層とからなる２層構造の保護層２２
をスパッタリングで成膜する。

【００１５】共通電極１９と個別電極２０と発熱抵抗素
子２１とを形成するためのフォトリソグラフィーによる
パターニングは、２回に分けて行う。図３は、１回目の
パターニング工程を示している。このパターニング工程
では、前記発熱抵抗体層１７と前記電極層１８との上に
マスク２３を載せ、露光とエッチングとを行って配線パ
ターンと位置合わせマークとを形成する。図３（ａ）に
示したマスク２３において、配線パターン形成部２３ａ
と位置合わせマーク形成部２３ｂとが遮光部分であり、
この遮光された個所の発熱抵抗体層１７と電極層１８と
が基板１２上に残る。このパターニング工程時のマスク
２３の位置合わせは、上述したスクリーン印刷用のマス
クの位置合わせと同じように、前記境界１６を基準とし
て行う。

【００１６】図４は、２回目のパターニング工程を示し
ている。１回目のパターニング工程を終了した基板１２
の上にスリット２４ａを形成したマスク２４を載せて露
光し、スリット２４ａ内の発熱抵抗体層１７をエッチン
グすることにより図１に示したような共通電極１９と個
別電極２０とその間に位置する発熱抵抗素子２１とを形
成する。このマスク２４にはスリット２４ａのほかに位
置合わせマーク２４ｂが形成してあり、マスク２４を基
板１２上に載せるときの位置合わせを、１回目のパター
ニング工程時に位置合わせマーク形成部２３ｂで遮光す
ることにより基板１２上に形成した位置合わせマークと
位置合わせマーク２４ｂとを重ねることにより行う。従
って、この２回目のパターニング工程時のマスク２４の
位置合わせは、境界１６を基準として行ったことと同じ
になる。

【００１７】このような構成において、このサーマルヘ
ッドでは、傾斜面１３上にグレーズ層１５をスクリーン
印刷する場合に使用するマスクの位置合わせ、及び、グ
レーズ層１５の上に電極１９，２０や発熱抵抗素子２１
のパターンを形成するためのマスク２３，２４の位置合
わせを、境界１６を基準として行っている。このため、
基板１２の加工精度が低くても、傾斜面１３上に形成し
たグレーズ層１５の位置ズレが無くなり、かつ、グレー
ズ層１５に対する発熱抵抗素子２１の位置ズレも無くな
り、発熱抵抗素子２１をグレーズ層１５の頂部に形成す
ることができる。

【００１８】図５はこのサーマルヘッドをプリンタに取
付け、サーマルヘッドの発熱抵抗素子２１をプラテン２
５に押し付けた状態である。発熱抵抗素子２１のプラテ
ン２５に対する当たり具合が良くなり、各発熱抵抗素子
２１によるドットの大きさが均一になり、印字品質が良
くなる。しかも、プリンタへサーマルヘッドを取付ける
場合、各サーマルヘッド毎に取付位置を微調整するとい
う作業が不要になり、取付作業の手間がかからなくな
る。

【００１９】基板１２の平面１４を加工するとき、加工
方向に沿って筋状の凹凸が現われることがある。このよ
うな筋状の凹凸が境界１６と平行に現われると、境界１
６を検出するときにその検出が困難になる。しかし、平
面１４の加工方向を境界１６と平行でない方向とするこ
とにより、平面１４の加工時に平面１４上に筋状の凹凸
が現われても境界１６の検出を確実に行え、グレーズ層
１５や発熱抵抗素子２１や電極１９，２０を正しい位置
に確実に形成することができる。

【００２０】つぎに、本発明の第二の実施の形態を図６
及び図７に基づいて説明する。なお、図１ないし図５に
おいて説明した部分と同じ部分は同じ符号で示し、異な
る部分について説明する。本実施の形態のサーマルヘッ
ドは、ＳＵＳ、Ｆｅ−Ｎｉ合金、ＷＣ超硬合金、Ｍｏ、
コバール等の金属材料や、導電性セラミックス等の電気
的良導体で形成した基板２６の一端側に傾斜面１３を形
成する。傾斜面１３と平面１４とにスパッタリング法や
ＣＶＤ法によりＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ｔａ₂Ｏ₅等の
絶縁性材料からなる蓄熱層２７を５〜２０μｍの膜厚に
成膜する。

【００２１】前記蓄熱層２７に対しては、後から形成す
る共通電極１９を基板２６に導通させるため、傾斜面１
３の先端側を部分的にエッチングする。このエッチング
にはフォトリソグラフィーを用い、このときのマスクの
位置合わせを境界１６を基準として行う。ＳｉＯ₂、Ｓ
ｉ₃Ｎ₄、Ｔａ₂Ｏ₅等の絶縁性材料は透明であるた
め、これらの絶縁性材料からなる蓄熱層２７の上から基
板２６を見たときに、境界１６を見ることができる。

【００２２】蓄熱層２７を部分的にエッチングした後、
第一の実施の形態と同じように、発熱抵抗体層１７と電
極層１８とを成膜し、境界１６を基準として位置合わせ
したマスク２３、位置合わせマークを基準として位置合
わせしたマスク２４を用いてフォトリソグラフィーによ
りパターニングを行い、共通電極１９と、個別電極２０
と、発熱抵抗素子２１とを形成する。共通電極１９は、
蓄熱層２７における部分的にエッチングをした部分に形
成し、その一部を基板２６に導通させる。個別電極２０
における発熱抵抗素子２１側への延出位置は、境界１６
の近傍までとする。

【００２３】共通電極１９、個別電極２０及び発熱抵抗
素子２１をパターニングする場合において、マスク２３
を境界１６を基準として位置合わせするとき、実際には
電極層１８の最上層のＡｌ表面上の境界１６ａを見るこ
とになる。このため、蓄熱層２７の膜厚が５〜２０μｍ
あると、実際に見えている境界１６ａと基板２６上の境
界１６との間には図７に示すような微小寸法“ｘ”の位
置ズレを生じる。従って、マスク２３の位置合わせを行
うときには、この微小寸法“ｘ”を考慮して位置合わせ
を行う。

【００２４】このような構成において、蓄熱層２７を部
分的にエッチングする場合のマスクの位置合わせを境界
１６を基準として行うため、蓄熱層２７のエッチングを
正確に行える。さらに、共通電極１９と個別電極２０と
発熱抵抗素子２１とを形成する場合のマスク２３，２４
の位置合わせを境界１６を基準として行うため、共通電
極１９、個別電極２０及び発熱抵抗素子２１を正しい位
置に形成することができる。

【００２５】従って、このサーマルヘッドをプリンタに
取付けてプラテン２５に押し付けた場合には、発熱抵抗
素子２１のプラテン２５に対する当たり具合が良くな
り、各発熱抵抗素子２１によるドットの大きさが均一に
なり、印字品質が良くなる。しかも、プリンタへサーマ
ルヘッドを取付ける場合、各サーマルヘッド毎に取付位
置を微調整するという作業が不要になり、取付作業の手
間がかからなくなる。

【００２６】発熱抵抗素子２１は共通電極１９や個別電
極２０よりも外方へ向けて突出した状態となっているた
め、印字時には発熱抵抗素子２１の部分のみがリボンな
どに押し付けられることになり、印字品質が良くなると
ともにエネルギー効率が良くなる。

【００２７】また、共通電極１９が電気的良導体の基板
２６に導通しているために共通電極１９の電流容量を充
分に確保することができ、印字率が高い場合における電
圧降下による印字品質の低下を防止することができる。

【００２８】つぎに、本発明の第三の実施の形態を図８
に基づいて説明する。なお、図１ないし図７において説
明した部分と同じ部分は同じ符号で示し、異なる部分に
ついて説明する。本実施の形態のサーマルヘッドは、傾
斜面１３と平面１４とにスパッタリング法やＣＶＤ法に
より形成する蓄熱層２８を、第一蓄熱層２８ａと第二蓄
熱層２８ｂとの２層構造としたものである。第一蓄熱層
２８ａと第二蓄熱層２８ｂとをそれぞれエッチングし、
かつ、エッチング位置を変えることにより蓄熱層２８の
表面に段差を形成する。

【００２９】蓄熱層２８を形成した後、第一及び第二の
実施の形態と同じように、発熱抵抗体層１７と電極層１
８とを成膜し、フォトリソグラフィーによりパターニン
グを行って、共通電極１９と個別電極２０と発熱抵抗素
子２１とを形成する。共通電極１９は、一端側が基板２
６に導通し、他端側が段差の部分に位置するように形成
する。個別電極２０は、発熱抵抗素子２１側への延出位
置を境界１６の近傍までとする。これにより、発熱抵抗
素子２１を共通電極１９や個別電極２０よりも外方へ向
けて突出した状態に形成する。

【００３０】第一蓄熱層２８ａの表面は第二蓄熱層２８
ｂで覆うために空気に触れない。このため、第一蓄熱層
２８ａの材料として、ポリイミドのように大気中で高温
になった場合に酸化されやすい材料を用いることができ
る。

【００３１】このような構成において、蓄熱層２８を形
成する場合には第一蓄熱層２８ａと第二蓄熱層２８ｂと
についてエッチングを行うためにエッチングの回数は増
えるが、膜厚の薄い第一蓄熱層２８ａを精度良くエッチ
ングすることができ、発熱抵抗素子２１を共通電極１９
と個別電極２０とよりも外方へ突出させるための形状を
精度良く形成することができる。

【００３２】第一蓄熱層２８ａと第二蓄熱層２８ｂとを
エッチングする場合のマスクの位置合わせを境界１６を
基準として行うため、第一蓄熱層２８ａと第二蓄熱層２
８ｂとのエッチングを正確に行える。さらに、共通電極
１９と個別電極２０と発熱抵抗素子２１とを形成する場
合のマスク２３，２４の位置合わせを境界１６を基準と
して行うため、共通電極１９、個別電極２０及び発熱抵
抗素子２１を正しい位置に形成することができる。従っ
て、このサーマルヘッドをプリンタに取付けた場合に
は、発熱抵抗素子２１のプラテン２５に対する当たり具
合が良くなり、各発熱抵抗素子２１によるドットの大き
さが均一になり、印字品質が良くなる。しかも、プリン
タへサーマルヘッドを取付ける場合、各サーマルヘッド
毎に取付位置を微調整するという作業が不要になり、取
付作業の手間がかからなくなる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、蓄熱層及
び発熱抵抗素子及び電極を傾斜面上の正しい位置に形成
することができ、サーマルヘッドをプリンタに取付けた
ときに取付位置の微調整を行わなくても良い印字品質を
得ることができる。

【００３４】請求項２記載の発明によれば、マスクの位
置合わせを確実に行うことができ、蓄熱層及び発熱抵抗
素子及び電極を傾斜面上の正しい位置に確実に形成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態のサーマルヘッドの
縦断側面図である。

【図２】光の反射による境界の確認を説明する縦断側面
図である。

【図３】発熱抵抗素子と電極とを形成するためのフォト
リソグラフィーによる１回目のパターニング工程を示し
たもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。サ
ーマルヘッドの縦断側面図である。

【図４】発熱抵抗素子と電極とを形成するためのフォト
リソグラフィーによる２回目のパターニング工程を示し
たもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

【図５】プリンタに取付けたサーマルヘッドをプラテン
に押し付けた状態の縦断側面図である。

【図６】本発明の第二の実施の形態のサーマルヘッドの
縦断側面図である。

【図７】光の反射による境界の確認を説明する縦断側面
図である。

【図８】本発明の第三の実施の形態のサーマルヘッドの
縦断側面図である。

【図９】従来例のサーマルヘッドの縦断側面図である。

【図１０】プリンタに取付けたサーマルヘッドをプラテ
ンに押し付けた状態の縦断側面図である。

【符号の説明】

１２，２６基板１３傾斜面１５，２７，２８蓄熱層１６境界１９，２０電極２１発熱抵抗素子２２保護層２３，２４マスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者日吉隆之静岡県三島市南町６番78号株式会社テック技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の一端側に形成した傾斜面上に蓄熱
層を形成し、この蓄熱層の上に発熱抵抗素子と電極と保
護層とを設けたサーマルヘッドにおいて、前記蓄熱層及
び前記発熱抵抗素子及び前記電極を形成するときに使用
するマスクを前記基板の平面と前記傾斜面との境界を基
準として位置合わせしたことを特徴とするサーマルヘッ
ドの製造方法。
【請求項２】基板の平面の加工方向を境界と平行でな
い方向としたことを特徴とする請求項１記載のサーマル
ヘッドの製造方法。