JPS604793B2

JPS604793B2 - 厚膜型サ−マルヘツドの製造方法

Info

Publication number: JPS604793B2
Application number: JP52064313A
Authority: JP
Inventors: 俊雄大久保; 勇次梶原; 勉板野
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1977-05-31
Filing date: 1977-05-31
Publication date: 1985-02-06
Also published as: US4204107A; JPS53149041A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は厚膜型サーマルヘッドの製造方法に関する。

サーマル記録は一般には誘導体基板上に設けた多数個の
抵抗体アレーに記録信号電流を印加し、そのときのジュ
ール熱に応じた発熱を感熱紙に与えて記録を行なうもの
である。

このようなサーマル記録装置の発熱抵抗体およびその駆
動回路の一部を集積化したサーマルヘッドの開発が、例
えば家庭用小形ファクシミリ装置の実用化上重要である
。このサーマルヘッドとして厚膜抵抗体を主体とした厚
濃集積化ヘッドは抵抗ペーストと導電ペーストを用い、
あらかじめ所望のパターンが形成されたスクリーン印刷
によって直ちにパターン形成を行ない、この後焼成すれ
ばよいので簡単な方法と設備によって安価に製作できる
特長を有している。

しかしながらいわゆる薄膜型、半導体型のサーマルヘッ
ドーこ比べて従来の厚膜型のものは発熱抵抗体の抵抗値
のばらつきおよび位置ずれが比較的大きく、サーマル記
録時のドットの発色濃度に差および位置ずれが生じ、見
苦しい記録となり易い欠点を有していた。すなわち第１
図ａは従来の厚膜型サーマルヘッドを発熱抵抗体部を簡
略化して示した平面図であり、同図ｂはａ図のＡ−Ａ′
における断面図である。

同図において誘電体基板１０１上に多数個の厚膜リード
電極１０２およびそれに両端が接続された厚膜抵抗体１
０３が形成されており、この後実際には図示されていな
いが、発熱抵抗体を被覆保護する耐摩耗用厚膜誘電体層
が形成される。このようなサーマルヘッド厚膜抵抗体の
抵抗値は抵抗体の材料比抵抗、幅Ｗ、厚みＴおよび長さ
Ｌすなわち図における厚膜リード電極間隔Ｌによって決
められ、抵抗値のばらつきもそれぞれのばらつきに応じ
て生じ、通常、士３０％以上に達する。したがって実用
的な厚膜サーマルヘッドを得るためにはこれらの寸法精
度を向上させることが必要である。しかしスクリーン印
刷法により作成される厚膜電極の端部パターンを一様に
することは本質的にかなり困難である。すなわちスクリ
ーン版は樹脂もしくは金属の細綾により構成された細か
いメッシュ面に、樹脂もしくは金属の薄膜による所望の
ェマルジョンパターンを形成したものであるが、特にパ
ターン端部ではヱマルジョン端とメッシュ線端を完全に
一致させることは不可能であり、このために前記ェマル
ジョン端部でのメッシュの関口（オープニング）が一様
でなくぎざぎざになっている。そのためこのようなスク
リーン版で印刷された電極パターンおよび抵抗パターン
もまた同様な形状を呈する。したがって抵抗体およびリ
ード電極寸法は従来の厚膿法ではかなり大きくならざる
を得ない。さらに同様の理由で、第１図に示した各電極
端の位置ずれも同程度の大きさでばらつく。

これらのばらつきは高分解能のサーマルヘッド‘こなり
、パターンが細密化されるにつれて相対的に大きくなる
ことも当然である。さらに顕著な欠点としては発熱抵抗
体がその全面積にわたって均一な温度分布で発熱せず、
中央から周辺に向かうにつれて、その温度は低下し、印
字されるドット印影は発熱抵抗形状よりも小さくなり、
記録品質が劣化する傾向になる。

通常この欠点を避けるために、駆動電力を高め周辺部も
印字温度になるようにしているが、この場合、中央部は
過温度で駆動されるので発熱抵抗体は短寿命となり信頼
性の点で問題がある。

この理由としては厚膜形においては発熱抵抗体の断面形
状がその最も大きな要因である。図から明らかなように
発熱抵抗体１０３の断面形状はかまぼこ状を呈している
。この形状のために対向する電極リード１０２間に電圧
を印加し発熱抵抗体中に流れる電流を分布数的に見ると
断面積が最も大きい、したがって抵抗の最も低い中央部
に大部分が流れ、周辺に向かうにつれて抵抗が高くなる
ので低電流となる。したがってジュール熱も中央部で最
も高く周辺が低くなるのは当然のことである。上述の如
く従来の厚膜法によるサーマルヘッドの発熱抵抗体の断
面形状がかまぼこ状になる理由としては、スクリーン印
刷時の印刷ペーストの粘度、表面張力あるいは印刷時の
版のはがれという動作機構から必然的に発生するものと
考えられ、微細パターンの場合、こうした形状になるこ
とは殆んと避けられない。

本発明は従来の厚膜法によるサーマルヘッドの発熱抵抗
体のこのような状況に鑑み、抵抗値のばらつきが少くま
た発熱抵抗体内の温度分布の均一性を向上するよう改良
された発熱抵抗体を有するサーマルヘッドの製造方法を
提供するものである。

本発明によれば複数個の厚膜抵抗体に電流を通電し、そ
のジュール熱により感熱記録を行なわしめる厚膜型サー
マルヘッドの製造において、前記厚膜抵抗体両端子用厚
膜リード電極を、いったん対向間隔が所望の間隔より短
くなるごとく印刷形成し、焼成した後、ホトェッチング
手段によって所望の間隔となるように整形し、さらに前
記複数個の発熱抵抗体が設けられるべき個所が閉口した
フオトレジストパターンを設け、該関口部を含むフオト
レジストパターン上に厚膜抵抗体層を設けて仮焼きを行
った後前記関口部以外のフオトレジストパターン上の厚
膜抵抗体層を除去し、しかる後厚膜抵抗体を焼成して同
時に前記フオトレジスト膜を焼成気化せしめることによ
り互いに分離した複数個の発熱抵抗体を形成せしめるこ
とを特徴とする厚膜型サーマルヘッドの製造方法が得ら
れる。

以下本発明を図面により詳述する。

第２図は本発明により作られたサーマルヘッドの発熱抵
抗体の形状を示し、ａ図は平面図、ｂ図はａ図のＢ−Ｂ
′における断面図である。

図において１０１は誘電体基板、１０２はリード電極、
１０３は発熱抵抗体で第１図と同様耐摩耗は省略してあ
る。第１図と第２図を比較することにより、本発明によ
り作られたサーマルヘッドの発熱抵抗体の特徴が明白と
なる。

即ち、本発明によれば発熱抵抗体の長さＬ、幅Ｗは薄膜
集積回路の形成法であるフオトレジストパターンによっ
て決まるので非常に高精度であり、また抵抗体の厚さＴ
も、フオトレジストの厚みによってほとんど決められる
ので、同様に高精度となる。また本発明による発熱抵抗
体の断面形状は、周辺部が中央部に対し盛り上った形状
を呈している。

このため対向するりード電極１０２間に信号電圧を印如
した場合、分布定数的に見ると中央部よりも厚みが厚い
周辺部の方は抵抗値が低くなるので電流が流れ易くなり
、その結果、ジュール熱も周辺部の方が高くなり発熱抵
抗体全体として温度分布が均一化されるようになり発熱
体形状に近い印字が行われる。この結果従釆のもののよ
うに過大駆動電圧を印加して、適温度駆動を必要としな
いので発熱抵抗体の寿命が長くなり高信頼性となると共
に全体として低電力化が計れる効果がある。以下本発明
によるサーマルヘッドの製造法の具体的実施例について
詳述する。

第３図は本発明の実施例の第１の工程を示す平面図であ
る。

第３図は一方の実施例の第１の工程を説明するための図
でアルミナ等の誘電体基板１０１上に通常のスクリーン
印刷法により貴金属を主成分とする導電ペーストによる
厚膜リード電極１０２が印刷、焼成されて形成され、し
かる後、本発明により、さらにその上層に抵抗体の長さ
、すなわち電極間隔を一定値Ｌとするために所定の間隔
Ｌ″のギャップを有するホトレジスト膜２０１が形成さ
れる。

ホトレジスト材料としては通常薄膜集積回路において用
いられるＡＺ−３４０、ＡＺ−１３５０、ＫＰＲ、ラミ
ナーＡ、（いずれも商品名）等が用いられる。またこの
パターン形成を容易ならしめるため、譲露体基板１０１
としては、露光光の反射率が小さい黒、色のものが望ま
しい。第５図は第２の工程を説明するための図でこの工
程では第１の工程後の回路を通常の王水等の強酸を含む
溶液あるいはョウ化カリウム溶液等の貴金属エッチング
液に浸潰し、またはエッチング液を吹付けて、レジスト
に被覆されていない厚膜リード電極部分をエッチング除
去せしめ、しかる後ホトレジストを取り去ることにより
図示のように、厚膜リード電極１０２が、その対向間隔
が常に一定値Ｌ‘こなるように整形される。

ホトェッチングの精度は通常数山以内に非常に高精度に
制御できるので、通常の対向間隔２００ミクロン程度に
対するぱらつきは数％以内に抑えられる。また、サーマ
ルヘッド用厚膜リード電極１０２としては通常フリツト
レスあるいは徴量のフリット入りＡｕペースト等が用い
られるので、第２の工程で厚膜リード電極１０２を完全
に焼成しても、そのホトェツチングは容易である。しか
し場合によっては第１の工程の焼成を有機／ゞィンダが
焼き飛ばされる程度におさえ第２の工程でエッチング後
完全焼成してもよい。またホトレジストの間隔Ｌ″は厚
膜リード電極の間隔が、サイドエッチングをされて最終
的にＬの間隔をなすように、Ｌよりもやや短い間隔とな
つている。

また前記第３図に相当する第１の工程を例えば第４図に
示すように厚膜リード電極１０２を後に厚膜抵抗体で形
成するギャップを形成せず、連続パターンとし、第５図
に示した第２の工程におけるホトェツチングにより前記
のギャップを形成してもよい。

この場合厚膜リード電極１０２が連続しているためその
スクリーン製版の製作が非常に簡単になる。第６図は第
３の工程を説明するための図でａ図は平面図、ｂ図はａ
図のＣ−Ｃ′における断面図である。

第３の工程は次のように行われる。前工程において整形
された前記リード電極１０２を含む絶縁基板１０１の表
面に厚み２０〜３０ミクロンの均一なフオトレジスト膜
を形成し、発熱抵抗体が設けられるべき部分が開口する
ようにフオトマスクを用い露光現像を行ってフオトレジ
ストパターン２０２を形成する。このフオトレジストと
しては第１の工程で用いたと同様の材料が用いられる。
ここで、前記フオトレジストパターン２０２の形成を確
実に行うためには露光光に対し反射率が低くなるように
前記絶縁基板１０１の表面に黒色のものが望ましい。

第７図は第４の工程を説明するための図でａ図は平面図
、ｂ図はａ図の０−Ｄ′における断面図である。

第４の工程は次のように行なわれる。前記第３の工程で
作成されたフオトレジストパターンの開口部全面が覆わ
れるように厚膜抵抗ペーストを用いスクリーン印刷法に
より所望の厚みにべ夕塗りし、レベリングを経て乾燥し
た抵抗体層２０３を形成する。第８図は第５の工程を説
明するための図でａ図は平面図、ｂ図はａ図のＦ‐Ｆ′
における断面図である。

該第５の工程においては、前記第４の工程で得られる抵
抗体層２０３のうちホトレジスト層２０２の開□部以外
の部分を研磨もしくは適当な治具を用いて除去し、抵抗
体層を開□部内のみに分離して残すことが行なわれる。
すなわちこの工程によって抵抗体層２０３はホトレジス
トパターンの閉口部のみに充てんされた状態とすること
ができる。抵抗体層はまだ完全に焼成されていないので
容易に研磨あるし、はけずり取ることができる。第９図
は第６の工程を説明するための図でａ図は平面図、ｂ図
はａ図におけるＧ−Ｇ′における断面図である。

該工程においては前工程で得られた抵抗体層２０３とホ
トレジスト層２０２をそのまま酸化雰囲気の電気炉中に
置き、所定の高温（約８０００〜９００００）で焼成
を行うことにより、ホトレジスト層は焼却気化して消滅
し、互いに分離した複数個の発熱抵抗体１０３が得られ
る。このとき発熱抵抗体はホトレジストの焼却状態と、
厚膿抵抗ペーストの表面張力により第９図あるいは前に
示した第２図のごとく端部が中央部より幾分盛り上った
形状となり、前述したごと〈、サーマルヘッドの発熱抵
抗体としてふさわしい形状となる。第１０図は同様に第
７の工程を説明するための図で、ａ図は平面図、ｂ図は
ａ図の日一日における断面図である。

該第７の工程は次のように行われる。サーマル記録にお
いては前記発熱抵抗体面には感熱紙が圧接して送行する
ので、その研摩作用を受け、そのままでは発熱抵抗体は
摩耗し、極めて短寿命となる。

これを防止するために第７の工程では前記発熱抵抗体１
０３の全てを含み、前記リード電極１０２の一部を除い
て、例えばスクリーン印刷法で低融点ガラスを印刷し、
焼成を行った耐摩耗層が設けられる。以上の説明からわ
かるように、本発明による抵抗体の長さは主に第１の工
程におけるホトレジスト間隔によって決められ、抵抗体
の幅は主に第３の工程におけるホトレジスト閉口部の幅
によって決められ、また抵抗体の厚みは主に第８図にお
ける第５の工程のホトレジストの厚みによって決められ
る。

これらの寸法精度は通常の薄膜集積回路と同等であるか
ら非常に高精度にでき、最終的な抵抗値のばらつきは従
釆の±３０ム前後から±１０仏以下に飛躍的に向上させ
ることができる。また本発明による発熱抵抗体は断面形
状が矩形に近く均一な発熱パターンを得ることができて
熱効率が上り、さらに発熱抵抗体同志の間隔も狭められ
るとかなどの副次的な利点も得られる。

したがって本発明によって得られるサーマルヘッドは、
従来の薄膜型に匹敵する極めて高品質なものになる。本
発明においては、従釆の厚膜集積回路持法の一部に薄膜
集積回路技術のフオトェッチング工程を付加しているが
、この程度のフオトェツチング工程に供せられる設備お
よび工程費用は、薄膜型サーマルヘッドの形成手段と費
用に比べれば、僅少で済むものであって、コストバーホ
ーマンス的に秀れた厚膜型サーマルヘッドが得られる。

なお、本説明においては数個の発熱抵抗体のみを図示し
たが、本発明の特性はこのような発熱抵抗体が数百、数
千用いられる大型のサーマルヘッドに適用できることは
もちろんである。また本発明の原理が抵抗体が一列に並
べられたものだけでなし、マトリックス状に並べられた
形式のサーマルヘツド‘こも適用できることは当然であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従釆の厚膜型サーマルヘッドを示す図で、１０
１は誘電体基板、１０２はリード電極、１０３は厚膜抵
抗体である。第２図は本発明により得られる厚膜型サーマルヘッドを
示す図で、第１図と対応する構成要素は同一番号をもっ
て示した。第３図以下第１０図は本発明の実施例を第１の工程より
第７の工程まで、工程順に分けて説明するための図で、
各図において１０１は誘電体基板、１０２はリード電極
、１０３は厚膜抵抗体、２０１，２０２はフオトレジス
ト膜、２０３は抵抗体層、１０４は耐摩耗層である。多
′図第２図繁３図多４図＊Ｓ図健も図髪７図集８図溝？図繁′ｏ図

Claims

【特許請求の範囲】

１複数個の厚膜抵抗体に電流を通電し、そのジユール
熱により感熱記録を行なわしめる厚膜型サーマルヘツド
の製造において、前記厚膜抵抗体両端子用厚膜リード電
極を、いったん対向間隔が所望の間隔より短くなるごと
く印刷形成し、焼成した後ホトエツチング手段によって
所望の間隔となるように整形し、さらに前記複数個の発
熱抵抗体が設けられるべき個所が開口したフオトレジス
トパターンを設け該開口部を含むフオトレジストパター
ン上に厚膜抵抗体層を設けて仮焼きを行なった後前記開
口部以外のフオトレジストパターン上の厚膜抵抗体層を
除去し、しかる後厚膜抵抗体を焼成して同時に前記フオ
トレジスト膜を焼成気化せしめることにより互いに分離
した複数個の発熱抵抗体を形成せしめることを特徴とす
る厚膜型サーマルヘツドの製造方法。