JPH10305605A - グレーズド基板、サーマルプリントヘッドおよびサーマルプリントヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発熱抵抗体や保護膜が均一かつ均質で経済的
なサーマルプリントヘッドを得ること。 【解決手段】 基板面に設けた溝に沿ってグレーズガラ
ス層を配置し、該溝より基板を分離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サーマルプリント
ヘッドの多数個取りに最適なグレーズド基板、高解像度
の画像を記録するサーマルプリントヘッドおよびサーマ
ルプリントヘッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】パーソナルコンピュータ等のＯＡ機器、
ファクシミリ等の情報通信機器あるいは計測機等の出力
用印刷機器において、サーマルプリントヘッドを利用し
たハードコピー方式はランニングコストが安価である
点、メインテナンスが容易な点、画像記録時に生じる記
録音が静かな点等の利点を有することから多用されてい
る。 ところで、サーマルプリントヘッドを多数個取り
するに際しては、基板上に配置されたグレーズガラス層
上に発熱抵抗体および電極となるパターンを形成した
後、保護膜で被覆し、該パターンを基準として所望の寸
法となるように外形を加工する方法が用いられている。

【０００３】また、グレーズガラス層の配置された面と
対向する基板面に基板を分離するための溝（ブレークラ
イン）を設け、該溝を基準として、グレーズガラス層上
に発熱抵抗体および電極となるパターンを形成した後、
保護膜で被覆し、最後に溝に沿って基板を分離する方法
も用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発熱抵
抗体および電極となるパターンを基準として基板の外形
を加工する方法では、該外形を所望の寸法となるよう加
工できる反面、寸法精度を出す必要からダイシング等の
高度な加工技術が要求されるため、生産性が低くなると
いう問題があった。また、高度な加工技術を用いたとし
ても、基板の外形を加工する際には外力が生じるため、
該外力により、基板の加工部において保護膜やグレーズ
ガラス層、あるいは発熱抵抗体の破損が発生し、サーマ
ルプリントヘッドの機能が失われるという問題があっ
た。

【０００５】さらに、グレーズガラス層の配置された面
と対向する基板面に設けられた溝に沿って基板を分離す
る方法では、発熱抵抗体および電極となるパターンに対
する外形の寸法精度が低くなるので、サーマルプリント
ヘッドの品質にばらつきが生じ、特に、リアルエッジタ
イプのサーマルプリントヘッドにおいては破損が多発
し、生産性が低くなるという問題があった。

【０００６】本発明は上記課題に鑑みてなされたもの
で、サーマルプリントヘッドの破損を防止するとともに
安定した品質を与え、生産性の向上に寄与するグレーズ
ド基板を提供することを目的とする。

【０００７】また、品質がほぼ一定で破損がなく、長期
にわたりほぼ同一の性能を維持し、経済性に優れるサー
マルプリントヘッドを提供することを目的とする。

【０００８】さらに、品質がほぼ一定で破損がなく、長
期にわたりほぼ同一の性能を維持したサーマルプリント
ヘッドを容易に得ることができ、経済性にも優れるサー
マルプリントヘッドの製造方法を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願第１の発明に係るグ
レーズド基板は、基板面を分割する溝と、前記溝に沿っ
て前記基板面に配置したグレーズガラス層とを具備した
ことを特徴としている。 本願第１の発明に係るグレー
ズド基板によれば、基板面を分割する溝を設けたことに
より、該基板面上の該溝に沿って配置されたグレーズガ
ラス層や該グレーズガラス層上に配置された発熱抵抗
体、電極保護膜および保護膜等の部材に障害を与えるこ
となく該溝に沿って基板を分離することができるので、
該グレーズド基板をサーマルプリントヘッドの製造に適
用した場合には、サーマルプリントヘッドの破損の防止
と安定した品質を保証するとともに、生産性の向上を達
成することが可能となる。

【００１０】また、本願第２の発明に係るサーマルプリ
ントヘッドは、基板と、前記基板上に配置されエッチン
グした第１の面を有するグレーズガラス層と、前記グレ
ーズガラス層の前記第１の面とは異なる第２の面に配置
された発熱抵抗体とを具備したことを特徴としている。

【００１１】本願第２の発明に係るサーマルプリントヘ
ッドによれば、グレーズガラス層のエッチングした第１
の面とは異なる第２の面に発熱抵抗体を配置することに
より、グレーズガラス層および発熱抵抗体に障害を与え
ることがないので、品質がほぼ一定で破損がなく長期に
わたりほぼ同一の性能を維持するとともに、優れた経済
性を得ることが可能となる。

【００１２】さらに、本願第３の発明に係るサーマルプ
リントヘッドは、基板面にグレーズガラス層を配置する
工程と、前記配置したグレーズガラス層が分離するよう
前記基板面を露出する工程と、前記露出した基板面に溝
を形成する工程と、前記分離したグレーズガラス層に発
熱抵抗体を配置する工程と、前記形成した溝に沿って前
記基板面を分離する工程とにより製造されたことを特徴
としている。

【００１３】本願第３の発明に係るサーマルプリントヘ
ッドによれば、グレーズガラス層が分離するよう露出し
た基板面に溝を形成し、該溝に沿って基板面を分離する
ことにより、グレーズガラス層および発熱抵抗体に破損
等の障害を与えることがないので、品質がほぼ一定で破
損がなく長期にわたりほぼ同一の性能を維持するととも
に、優れた経済性を得ることが可能となる。

【００１４】また、本願第４の発明に係るサーマルプリ
ントヘッドの製造方法は、基板面にグレーズガラス層を
配置する工程と、前記配置したグレーズガラス層が分離
するよう前記基板面を露出する工程と、前記露出した基
板面に溝を形成する工程と、前記分離したグレーズガラ
ス層に発熱抵抗体を配置する工程と、前記形成した溝に
沿って前記基板面を分離する工程とを具備したことを特
徴としている。

【００１５】本願第４の発明に係るサーマルプリントヘ
ッドの製造方法によれば、グレーズガラス層を分離する
ように基板面を露出し、該露出した基板面に溝を形成し
て該溝に沿って基板面を分離することにより、グレーズ
ガラス層および発熱抵抗体に破損等の障害を与えること
なく基板面を分離できるので、多数個取りした場合であ
っても品質がほぼ一定で破損がなく、長期にわたりほぼ
同一の性能を維持したサーマルプリントヘッドを容易か
つ経済的に製造することが可能となる。

【００１６】本願第１、第３および第４の発明におい
て、基板面に形成された溝は、直線となる形態の他、曲
線となる形態を備えていてもよく、基板面を分割するも
のであればその形態や数は特に制限されない。複数の溝
がある場合には、溝同士が交わるようになっていてもよ
い。また、連続線は、連続する点の集合ととらえること
ができるので、該溝は、連続線だけでなく、基板面より
ある深さを持ったドットが連続するようにしてもよい。
該溝の大きさは、基板面を分離することができるよう、
基板の大きさや材質に応じて適宜設定される。通常、本
願第２の発明に係るサーマルプリントヘッドを含め、サ
ーマルプリントヘッドに用いる基板としては、溝を形成
する方向の厚さが０．５mm〜１．５mm程度のアルミナセ
ラミックス等からなる各種セラミックス材料からなる基
板を好適に用いているが、該基板を対象とした際、直線
状または曲線状の溝の場合には基板面に対する深さが
０．２mm〜１．０mm程度、また、複数のドットを連続さ
せた場合には該ドットの基板面に対する深さが０．２mm
〜１．０mm程度（基板の厚さの１／３〜２／３程度）、
ドット間の間隔を０．１mm〜０．２mm程度とすれば、基
板面の分離に十分対応することができる。また、溝は、
必要に応じて、溝を形成した基板面だけでなく、該基板
面と対向する基板面側にも形成することが可能である。
さらに、基板面に溝を形成する方法は、特に限定されな
いが、各種セラミックス材料からなる基板に対しても溝
の形態や大きさ等を高い精度で実現できることから、レ
ーザーショットにより形成することが望ましい。なお、
基板に対し焼結助剤等の添加剤を配合した場合であって
も、通常上記した条件で基板面の分離に十分対応するこ
とができる。また、基板には、セラミックス材料以外に
も、必要に応じて各種絶縁材料の使用が可能であるが、
この場合、該溝の大きさや形態は、上述したように基板
面を分離することができるように設定される。

【００１７】また、本願第１〜第４の発明において、基
板面に配置されたグレーズガラス層としては、表面円滑
性と蓄熱性の向上を図る目的から、例えば、二酸化珪素
あるいは二酸化珪素にカルシウム、バリウム、アルミニ
ウム、ストロンチウム等が混合したものが一般に使用さ
れるが特に限定されるものではない。ただし、サーマル
プリントヘッドの抵抗値の上昇を防止することから、グ
レーズガラス層のガラス転移点は、６７０℃以上である
ことが望ましい。グレーズガラス層は、スプレー法ある
いは印刷法等により基板面に対する膜厚が３０〜７０μ
ｍ程度となるように形成される。なお、本願第２の発明
において、グレーズガラス層のエッチングが実行された
面は、通常、グレーズガラス層の配置された基板面と平
行となる面とは異なる面に配置される。

【００１８】さらに、本願第２〜第４の発明において、
発熱抵抗体は、ＲＦスパッタリング等のスパッタリング
により発熱抵抗体層を形成した後、フォトエングレービ
ングプロセスにて最終的に形成される。しかしながら、
一般には、ターゲット材である焼結体をスパッタリング
することによりグレーズガラス層上に発熱抵抗体層を配
置し、続いて、発熱抵抗体層上に電極層を形成した後、
通常のフォトエングレービングプロセスにより、グレー
ズガラス層上に発熱抵抗体および発熱抵抗体に接続され
た電極を同時に形成する。なお、スパッタ法としては、
高周波スパッタ法やマグネトロンスパッタ法等を用いる
ことができる。スパッタ中の雰囲気は、例えばＡｒのみ
に限定されず、必要に応じてＡｒ＋Ｏ₂ 雰囲気等にして
各層中の酸素含有量を調整することが望ましい。また、
グレーズガラス層に対する発熱抵抗体の配置関係は、サ
ーマルプリントヘッドの使用環境に応じて任意に設定で
き、例えば、グレーズガラス層のエッジを基準として配
置することができる。すなわち、グレーズガラス層に対
して高精度で発熱抵抗体を配置できるので、リアルエッ
ジタイプのサーマルプリントヘッドのように、グレーズ
ガラス層の周縁部に発熱抵抗体を配置することも可能で
ある。また、発熱抵抗体の成分としては、Τａ−Ｓｉ−
Ｏ系、Τｉ−Ｓｉ−Ｏ系およびＣｒ−Ｓｉ−Ｏ系等のサ
ーメット材料を好適に用いることができるが、特に、サ
ーメット材料に限定されるものではない。 また、本願
第３〜第４の発明において、配置したグレーズガラス層
が分離するよう基板面を露出する方法としては、グレー
ズガラス層を精度よく確実に除去できるものであれば限
定されないが、通常は、エッチングにより実施すること
ができる。さらに、基板面を溝に沿って分離するには、
該溝を折り目として基板面を折るように外力を加えるこ
とで容易に実施することができる。

【００１９】さらに、一般には、発熱抵抗体および／ま
たは電極上に少なくとも発熱抵抗体を被覆する保護膜を
形成するが、保護膜は通常、Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系の材質から
なり、窒化珪素および二酸化珪素からなる粉体の焼結体
をターゲットとしたスパッタ法によって容易に形成され
る。しかしながら、窒化珪素および二酸化珪素からなる
粉体にＭｇＯあるいはＣａＯ等の焼結助剤を添加するこ
とにより、緻密度の高めた焼結体をターゲットとして形
成することも可能である。

【００２０】なお、本願第１〜第４の発明において、グ
レーズガラス層からの酸素等の拡散による発熱抵抗体の
抵抗値の変動を防止する観点から、グレーズガラス層の
上層、あるいはグレーズガラス層と発熱抵抗体との間に
無機のバリア層を配置することができる。バリア層は、
スパッタ法によりＳｉ−Ｎ−Ｏ系からなる膜として形成
することができ、バリア層の成分は必要に応じて適宜選
択される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
係る第１の実施の形態を詳細に説明する。なお、各図面
において、同一の構成には同一の符号を付して図面ごと
の説明は省略することにする。

【００２２】図１は、同一基板面上に４列の発熱抵抗体
を構成して、４つのサーマルプリントヘッドを製造する
工程を示した図である。

【００２３】はじめに、セラミック基板１上にスプレー
法あるいは印刷法等により、二酸化珪素等を主成分とす
るグレーズガラス層２ａを形成した（図１（ａ））。次
に、セラミック基板１の、グレーズガラス層２ａを形成
した面と対向する面に、レーザーショットを用いてドッ
ト３の集合からなるブレークラインを形成した（図１
（ｂ））。なお、セラミック基板１の基板面からのドッ
ト３の深さは０．３mm程度であり、０．１４mm程度の間
隔で直線的に連続して配置している。また、ドット３の
集合からなるブレークラインは、基板面に対し、後に形
成する発熱抵抗体の位置と対応しないように形成されて
いる。

【００２４】次いで、セラミック基板１上のグレーズガ
ラス層２ａの一部を、セラミック基板１の基板面が露出
するようエッチングにより除去してセラミック面４ａお
よび４ｂを与え、グレーズガラス層２ａをセラミック基
板１上で３つに分離してグレーズド基板を得た。なお、
グレーズガラス層２ｂ〜２ｄの間隔ｌは０．３mm程度で
ある。図２に、グレーズド基板の斜視図を示す。次に、
セラミック基板１上に、セラミック面４ａおよび４ｂに
沿うよう、レーザーショットを用いてドット５ａおよび
５ｂの集合からなるブレークラインを形成した（図１
（ｄ））。なお、セラミック基板１の基板面からのドッ
ト５ａおよび５ｂの深さは０．３mm程度であり、０．１
４mm程度の間隔で直線的に連続して配置している。図３
に、グレーズド基板にドット５ｂの集合からなるブレー
クラインを形成した状態の斜視図を示す。

【００２５】次に、グレーズガラス層２ｂ〜２ｄのエッ
ジ部６ａ〜６ｄを基準として、該エッジ部６ａ〜６ｄの
近傍に発熱抵抗体列７ａ〜７ｄおよび電極列８ａ〜８ｄ
をフォトエングレービングプロセスを経て形成した。図
４に、グレーズガラス層２ｂ〜２ｄのエッジ部６ａ〜６
ｄに発熱抵抗体列７ａ〜７ｄおよび電極列８ａ〜８ｄを
形成した状態の斜視図を示す。そして、グレーズガラス
層２ｂ〜２ｄ、発熱抵抗体列７ａ〜７ｄおよび電極列８
ａ〜８ｄを覆うように、Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系の保護膜９ａ〜
９ｄを形成した（図１（ｅ））。最後に、ドット３、５
ａおよび５ｂの集合からなるブレークラインに沿ってセ
ラミック基板１を分離し、４つのサーマルプリントヘッ
ド１０ａ〜１０ｄを得た（図１（ｆ））。図５に、こう
して得られたサーマルプリントヘッド１０ａ〜１０ｄの
１つについて斜視図を示す。

【００２６】本実施の形態によれば、サーマルプリント
ヘッド１０ａ〜１０ｄの発熱抵抗体列７ａ〜７ｄの破損
は確認されず、製造歩留まりの著しい向上を達成するこ
とができた。また、サーマルプリントヘッド１０ａ〜１
０ｄの各々に、パルス幅０．４ｍｓ、繰り返し周期２．
６ｍｓとして、連続的に０．３０Ｗ／ｄｏｔの電力のパ
ルス印加を行い、寿命特性試験を行った。その結果、サ
ーマルプリントヘッド１０ａ〜１０ｄの抵抗値は、パル
ス印加に伴って徐々に増加するが、３×１０⁷回のパル
ス印加時においても抵抗値変化率は＋３．５％程度に留
まり安定した特性を示した。なお、サーマルプリントヘ
ッド１０ａ〜１０ｄの各々の間において、抵抗値変化率
の差異はほとんど確認できなかった。

【００２７】さらに、サーマルプリントヘッド１０ａ〜
１０ｄに対して、投入電力を種々変更して寿命試験を行
った。その結果、抵抗値変化率が１０％となるまでに要
するパルス印加数３×１０⁷ 回を印加した時の投入パワ
ーは、０．３３Ｗ／ｄｏｔであり、十分な耐パワー性を
得ていることがわかった。また、サーマルプリントヘッ
ド１０ａ〜１０ｄの各々の間において、耐パワー性の差
異はほとんど確認できなかった。

【００２８】さらに、図面を参照して、本発明に係る第
２の実施の形態を説明する。

【００２９】本実施の形態は、図６および図７に示すよ
うに、ブレークラインを連続した直線形状の溝１１とし
た以外は、第１の実施の形態と同様にして実施された。
なお、セラミック基板１の基板面からの溝１１の深さは
０．３mm程度であり、幅Ｌは０．２mm程度である。こう
して、図５に示すサーマルプリントヘッド１０ａ〜１０
ｄと同様の構成を備えたサーマルプリントヘッドを得
た。

【００３０】本実施の形態によれば、得られたサーマル
プリントヘッドの発熱抵抗体列の破損は確認されず、製
造歩留まりの著しい向上を達成することができた。ま
た、該サーマルプリントヘッドに、パルス幅０．４ｍ
ｓ、繰り返し周期２．６ｍｓとして、連続的に０．３０
Ｗ／ｄｏｔの電力のパルス印加を行い、寿命特性試験を
行った。その結果、サーマルプリントヘッドの抵抗値
は、パルス印加に伴って徐々に増加するが、３×１０⁷
回のパルス印加時においても抵抗値変化率は＋３．５％
程度に留まり安定した特性を示した。なお、該サーマル
プリントヘッドとサーマルプリントヘッド１０ａ〜１０
ｄとの間において、抵抗値変化率の差異はほとんど確認
できなかった。

【００３１】さらに、該サーマルプリントヘッドに対し
て、投入電力を種々変更して寿命試験を行った。その結
果、抵抗値変化率が１０％となるまでに要するパルス印
加数３×１０⁷ 回を印加した時の投入パワーは、０．３
３Ｗ／ｄｏｔであり、十分な耐パワー性を得ていること
がわかった。また、該サーマルプリントヘッドとサーマ
ルプリントヘッド１０ａ〜１０ｄとの間において、耐パ
ワー性の差異はほとんど確認できなかった。

【００３２】なお、本願第１〜第４の発明は、上記実施
の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しな
い範囲内で適宜の変更は可能であることはいうまでもな
い。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、本願第１の発明に
係るグレーズド基板によれば、基板面を分割する溝を、
グレーズガラス層の配置された基板面に設けたので、該
基板面上の該溝に沿って配置されたグレーズガラス層や
該グレーズガラス層上に配置された発熱抵抗体、電極保
護膜および保護膜等の部材に障害を与えることなく該溝
に沿って基板を分離することが可能なグレーズド基板を
提供することができる。したがって、該グレーズド基板
をサーマルプリントヘッドの製造に適用した場合には、
サーマルプリントヘッドの破損の防止と安定した品質を
保証するとともに、生産性の向上を達成することが可能
となる。

【００３４】また、本願第２の発明に係るサーマルプリ
ントヘッドによれば、グレーズガラス層のエッチングし
た第１の面とは異なる第２の面に発熱抵抗体を配置した
ので、品質がほぼ一定で破損がなく長期にわたりほぼ同
一の性能を発揮でき、優れた経済性を誇るサーマルプリ
ントヘッドを提供することができる。

【００３５】さらに、本願第３の発明に係るサーマルプ
リントヘッドによれば、グレーズガラス層が分離するよ
う露出した基板面に溝を形成し、該溝に沿って基板面を
分離したので、品質がほぼ一定で破損がなく長期にわた
りほぼ同一の性能を発揮でき、優れた経済性を誇るサー
マルプリントヘッドを提供することができる。

【００３６】また、本願第４の発明に係るサーマルプリ
ントヘッドの製造方法によれば、グレーズガラス層が分
離するよう露出した基板面に溝を形成し、該溝に沿って
基板面を分離したので、品質がほぼ一定で破損がなく長
期にわたりほぼ同一の性能を発揮でき、優れた経済性を
誇るサーマルプリントヘッドの製造方法を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかるサーマルプリント
ヘッドを製造する工程を示した図である。

【図２】グレーズド基板の斜視図である。

【図３】グレーズド基板にドット５ｂの集合からなるブ
レークラインを形成した状態の斜視図である。

【図４】発熱抵抗体列７ａ〜７ｄおよび電極列８ａ〜８
ｄを形成した状態の斜視図である。

【図５】サーマルプリントヘッド１０ａ〜１０ｄの斜視
図である。

【図６】連続した直線形状の溝１１をブレークラインと
した状態を示す斜視図である。

【図７】連続した直線形状の溝１１をブレークラインと
した状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１……セラミック基板 ２ａ〜２ｄ……グレーズガラ
ス層 ３……ドット ４ａ、４ｂ……セラミック面 ５
ａ、５ｂ……ドット ６ａ〜６ｄ……エッジ部 ７ａ〜７ｄ……発熱抵抗体
列 ８ａ〜８ｄ……電極列 ９ａ〜９ｄ……保護膜 １０ａ〜１０ｄ……サーマルプリントヘッド １１…
…溝

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板面を分割する溝と、 前記溝に沿って前記基板面に配置したグレーズガラス層
   と、 を具備したことを特徴とするグレーズド基板。
2. 【請求項２】 基板と、 前記基板上に配置されエッチングした第１の面を有する
   グレーズガラス層と、 前記グレーズガラス層の前記第１の面とは異なる第２の
   面に配置された発熱抵抗体と、 を具備したことを特徴とするサーマルプリントヘッド。
3. 【請求項３】 基板面にグレーズガラス層を配置する工
   程と、 前記配置したグレーズガラス層が分離するよう前記基板
   面を露出する工程と、 前記露出した基板面に溝を形成する工程と、 前記分離したグレーズガラス層に発熱抵抗体を配置する
   工程と、 前記形成した溝に沿って前記基板面を分離する工程と、 により製造されたことを特徴とするサーマルプリントヘ
   ッド。
4. 【請求項４】 基板面にグレーズガラス層を配置する工
   程と、 前記配置したグレーズガラス層が分離するよう前記基板
   面を露出する工程と、 前記露出した基板面に溝を形成する工程と、 前記分離したグレーズガラス層に発熱抵抗体を配置する
   工程と、 前記形成した溝に沿って前記基板面を分離する工程と、 を具備したことを特徴とするサーマルプリントヘッドの
   製造方法。