(57)【要約】【課題】発熱抵抗体における金属片等の残存を回避し、発熱抵抗体の焼損を防止することができるサーマルヘッドおよびその製造方法ならびにこれを用いた印画装置を提供する。【解決手段】絶縁基板３１上に金属膜３４を形成し、この金属膜３４上にフォトレジスト膜３５を塗布し、フォトレジスト膜３５を第１のマスクパタ−ン３６を用いて露光・現像し、第１のレジストパターン３５ａを形成する。その後、第１のレジストパターン３５ａを第２のマスクパタ−ン３７を用いて露光・現像し、第２のレジストパターン３５ｃを形成する。しかる後、第２のレジストパターン３５ｃをマスクとして金属膜３４をエッチングし、配線電極３４ａを形成する。これにより、レジスト片αの残りが回避され、金属片βの残存が防止される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜上の全体を覆うようにフォトレジスト膜を塗布する工程と、
前記フォトレジスト膜上に第１のマスクパタ−ンを積層し、これを用いて前記フォトレジスト膜を露光し現像して、第１のレジストパターンを形成する工程と、
前記第１のレジストパターン上に第２のマスクパタ−ンを積層し、これを用いて前記第１のレジストパターンを露光し現像して、第２のレジストパターンを形成する工程と、
前記第２のレジストパターンをマスクとして前記導電膜をエッチングし、配線電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
【請求項２】
絶縁基板上に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜上の全体を覆うように第１のフォトレジスト膜を塗布する工程と、
前記第１のフォトレジスト膜上に第１のマスクパタ−ンを積層し、これを用いて前記第１のフォトレジスト膜を露光し現像する工程と、
前記第１のフォトレジスト膜をマスクとして前記導電膜をエッチングし、パターニングする工程と、
前記第１のフォトレジスト膜を除去する工程と、
前記導電膜を含む前記絶縁基板上の全体を覆うように第２のフォトレジスト膜を塗布する工程と、
前記第２のフォトレジスト膜上に第２のマスクパタ−ンを積層し、これを用いて前記第２のフォトレジスト膜を露光し現像する工程と、
前記第２のフォトレジスト膜をマスクとして前記導電膜をエッチングし、配線電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記配線電極は、金属膜からなることを特徴とする請求項１または２に記載のサーマルヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記金属膜は、アルミニウム、金、銀、銅、ニッケル、クロム、チタン、タングステンまたはこれらを主成分とした合金あるいはこれら金属や合金の積層体であることを特徴とする請求項３に記載のサーマルヘッドの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法によって得られた配線電極を有することを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載のサーマルヘッドを備えたことを特徴とする印画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感熱記録を行うためのサーマルヘッドおよびその製造方法ならびにこれを用いた各種のプリンタ、プロッタ、ファックスおよびレコーダ等の印画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種のサーマルヘッドでは、絶縁基板上に蓄熱のためのグレーズ層を介して配線電極および発熱抵抗体が形成されている。
前記配線電極は、アルミニムまたは金等の金属膜をフォトエッチングプロセスによってパターニングしたもので、前記発熱抵抗体に通電を行うものである。
発熱抵抗体は、絶縁基板上に直線的に複数配列され、所望の印字情報に基づいていずれかの発熱抵抗体に選択的に順次通電されたときのジュール熱によって印字ロ−ラの押圧力により接触する感熱記録紙および熱転写インクシート等に印字発色させるものである。
【０００３】
このようなサ−マルヘッドの製造方法は、図７に示すように、先ず、絶縁基板１（図７（ａ）参照）上に、グレーズ層２を形成し（図７（ｂ）参照）、このグレーズ層２上に、その全面にわたって発熱抵抗体３を成膜し（図７（ｃ）参照）、この発熱抵抗体３上に金属膜４を成膜する（図７（ｄ）参照）。
その後、前記金属膜４の全面にフォトレジスト膜５を塗布し（図７（ｅ）参照）、後述する配線電極の形成予定領域上のフォトレジスト膜５を、図８に示すマスクパタ−ン６でマスキングし（図７（ｆ）参照）、フォトレジスト膜５を露光・現像することで、レジストパターン５ａを形成する（図７（ｇ）参照）。
【０００４】
次に、前記レジストパターン５ａをマスクとして、下層の金属膜４のウェットエッチングを行い、配線電極４ａを形成する（図７（ｈ）参照）。
最後に、発熱抵抗体３および配線電極４ａを覆うように保護膜（図示略す）を成膜した後、この保護膜上に配線電極４ａに導通する取り出し電極（図示略す）を形成する。なお、このような従来例は、下記に示す特許文献１に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１２４２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記サーマルヘッドの製造方法では、金属膜４のマスクとなるレジストパターン５ａを形成する際、マスクパターン６にゴミ等が付着していると、フォトレジスト膜５が所定のパターンに露光・現像されず、結果として図７（ｇ）に示すようなレジスト片αが残存し、所定形状のレジストパターン５ａが得られない。このため、このようなレジストパターン５ａをマスクとして金属膜４のエッチングを行う場合、配線電極４ａが所定形状にパターニングされず、発熱抵抗体３上に、図７（ｈ）に示すような金属片βが残存することがある。発熱抵抗体３上に金属片βが存在すると、配線電極４ａの通電時に、発熱抵抗体３上の金属片βに電流が集中し、発熱抵抗体３を焼損させてしまうという事情がある。
【０００７】
ここで、発熱抵抗体３上において、金属片βが残存する位置と金属片βの大きさについて、図９、１０に示す調査結果がある。なお、図９は、配線電極４ａとして、アルミニウム（Ａｌ）電極を用い、このＡｌ電極間における発熱抵抗体３のＡ〜Ｅ領域を示す図であり、図１０は、マスクパターン６に付着するゴミの比率と、残存するＡｌ片（金属片β）の位置（Ａ〜Ｅ領域）およびＡｌ片の大きさとの関係を示すグラフである。特にＣ領域において、多くのＡｌ片が残存することが分かる。
また、図１１は、発熱抵抗体３のＡ〜Ｅ領域別にＡｌ片が残存した場合およびＡｌ片が残存しない場合の発熱抵抗体３の抵抗値の変化率と印加電力との関係を示すものである。なお、Ｘは、Ａｌ片が残存しない場合を示し、Ｘにおいて、抵抗変化が発生する印加電力を１００％としている。図１１において、特にＣ領域において、Ａｌ片が残存すると、抵抗値の変化率が高く、サ−マルヘッドの特性に悪影響を及ぼすことが分かる。従って、Ｃ領域におけるＡｌ片の残存を回避することは重要な課題となる。
【０００８】
本発明の技術的課題は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、発熱抵抗体における金属片等の残存を回避し、発熱抵抗体の焼損を防止することができるサーマルヘッドおよびその製造方法ならびにこれを用いた印画装置を提供することにある。
なお、本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、請求項１に係るサーマルヘッドの製造方法は、絶縁基板上に導電膜を形成する工程と、前記導電膜上の全体を覆うようにフォトレジスト膜を塗布する工程と、前記フォトレジスト膜上に第１のマスクパタ−ンを積層し、これを用いて前記フォトレジスト膜を露光し現像して、第１のレジストパターンを形成する工程と、前記第１のレジストパターン上に第２のマスクパタ−ンを積層し、これを用いて前記第１のレジストパターンを露光し現像して、第２のレジストパターンを形成する工程と、前記第２のレジストパターンをマスクとして前記導電膜をエッチングし、配線電極を形成する工程とを含むことを特徴とするものである。
この構成によれば、レジストパターンは、第１および第２のマスクパタ−ンを用いた２度の露光によって、レジスト残りのない所定の形状に形成される。
【００１０】
また、請求項２に係るサーマルヘッドの製造方法は、絶縁基板上に導電膜を形成する工程と、前記導電膜上の全体を覆うように第１のフォトレジスト膜を塗布する工程と、前記第１のフォトレジスト膜上に第１のマスクパタ−ンを積層し、これを用いて前記第１のフォトレジスト膜を露光し現像する工程と、前記第１のフォトレジスト膜をマスクとして前記導電膜をエッチングし、パターニングする工程と、前記第１のフォトレジスト膜を除去する工程と、前記導電膜を含む前記絶縁基板上の全体を覆うように第２のフォトレジスト膜を塗布する工程と、前記第２のフォトレジスト膜上に第２のマスクパタ−ンを積層し、これを用いて前記第２のフォトレジスト膜を露光し現像する工程と、前記第２のフォトレジスト膜をマスクとして前記導電膜をエッチングし、配線電極を形成する工程とを含むことを特徴とするものである。
この構成によれば、配線電極は、第１および第２のフォトレジスト膜をマスクとするフォトエッチングプロセスによって、所定の形状に形成される。
【００１１】
請求項３に係る本発明の態様のひとつであるサーマルヘッドの製造方法において、前記配線電極は、金属膜からなることが好ましい。
請求項４に係る本発明の態様のひとつであるサーマルヘッドの製造方法において、前記金属膜として、アルミニウム、金、銀、銅、ニッケル、クロム、チタン、タングステンまたはこれらを主成分とした合金あるいはこれら金属や合金の積層体を用いてもよい。
請求項５に係るサーマルヘッドは、請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法によって得られた配線電極を有することを特徴とするものである。
請求項６に係る印画装置は、請求項５に記載のサーマルヘッドを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、レジストパターンが、第１および第２のマスクパタ−ンを用いた２度の露光によって得られるので、発熱抵抗体上の金属片等の残存が回避され、発熱抵抗体の焼損を防止することができる。
また、配線電極は、第１および第２のフォトレジスト膜をマスクとするフォトエッチングプロセスによって形成されるので、発熱抵抗体における金属片等の残存がなくなり、発熱抵抗体の焼損を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る印画装置であるビデオプリンタの斜視図であり、図２は、図１のビデオプリンタに用いられるサーマルヘッドの要部を示す断面図、図３、５は、このサーマルヘッドの製造方法を示す工程平面図である。
【００１４】
図１において、ビデオプリンタ１０は、六面体状のケーシング１３を有しており、このケーシング１３の前面には、液晶の表示パネル１４、入力キー１５および排紙口１６が設けられている。また、ケーシング１３内には感熱記録紙１２がロール状に巻き取られた形で収納されており、この感熱記録紙１２の先端部は複数の搬送ローラ１７に支持されて排紙口１６の手前に位置決めされている。
さらに、ケーシング１３内には、図２に示すサーマルヘッド２０が感熱記録紙１２の上側に位置決めされて組み込まれており、このサーマルヘッド２０で感熱記録紙１２を加熱して発色させることにより、文字や画像などのイメージが感熱記録紙１２に印刷され、その後、感熱記録紙１２は排紙口１６から排出されるようになっている。
【００１５】
図２において、前記サ−マルヘッド２０は、絶縁基板２１上に形成されるグレーズ層（蓄熱層）２２と、その上に形成される発熱抵抗体２３と、その上に形成される配線電極２４と、その上に形成される保護膜２５とを有して構成されている。
【００１６】
前記サーマルヘッド２０を具体的に説明すると、厚さ１ｍｍの耐熱ガラスやアルミナ、シリカ、マグネシア等のセラミックスの電気絶縁性材料からなる絶縁基板２１を有しており、絶縁基板２１上には厚さ４０μｍの耐熱ガラスやポリイミド樹脂等の耐熱性樹脂のグレーズ層２２が形成されている。
また、グレーズ層２２上には、Ｂ（ホウ素）がドーピングされた厚さ約０．２μｍのPoly-Si（ポリシリコン）薄膜からなる発熱抵抗体２３が成膜され、発熱抵抗体２３上には多数列の配線電極２４が発熱抵抗体２３に電力を供給しうるように成膜されている。
さらに、ＳｉＯ2やＳｉＯＮ等からなる厚さ３〜１０μｍの保護膜２５が、発熱抵抗体２３および配線電極２４を覆うように成膜されている。
【００１７】
なお、発熱抵抗体２３としては、真空蒸着、ＣＶＤ、スパッタリング等のいわゆる薄膜形成技術およびフォトエッチング法を用いて形成される薄膜型発熱素子と、スクリーン印刷などの印刷ならびに焼成によるいわゆる厚膜形成技術を用いて形成される厚膜型発熱素子とが知られているが、本発明に用いられるサーマルヘッド２０は、いずれであってもよい。
【００１８】
次に、サーマルヘッドの製造方法に係る一実施の形態を、図３を参照して説明する。
先ず、セラミックまたはシリコン等の絶縁性材料からなる絶縁基板３１を用意し（図３（ａ）参照）、この上面に保温層として蓄熱性を有するグレ−ズ層３２をスクリーン印刷等によって塗布し焼成する（図３（ｂ）参照）。その後、前記グレーズ層３２上の全面に、ＬＰ−ＣＶＤ（減圧ＣＶＤ）法等によって発熱抵抗体３３を成膜し（図３（ｃ）参照）、さらに発熱抵抗体３３上に、導電膜、例えばアルミニウム、金、銀、銅、ニッケル、クロム、チタン、タングステンまたはこれらを主成分とした合金あるいはこれら金属や合金の積層体の金属膜３４をスパッタリング等により被着する（図３（ｄ）参照）。
【００１９】
次に、前記金属膜３４上の全面に、フォトレジスト膜３５を塗布した（図３（ｅ）参照）後、前記フォトレジスト膜３５上に、図４（ａ）に示す第１のマスクパタ−ン３６をセットする（図３（ｆ）参照）。なお、前記第１のマスクパタ−ン３６は、発熱抵抗体３３の長さを決めるためのパターンである。その後、前記第１のマスクパタ−ン３６をマスクとして、フォトレジスト膜３５を露光手段によって露光し、これを現像することで、第１のマスクパタ−ン３６をフォトレジスト膜３５に転写し、第１のレジストパターン３５ａを形成する（図３（ｇ）参照）。
【００２０】
続いて、前記第１のレジストパターン３５ａ上の全面に、図４（ｂ）に示す第２のマスクパタ−ン３７をセットした（図３（ｈ）参照）後、この第２のマスクパタ−ン３７をマスクとして、第１のレジストパターン３５ａを露光手段によって露光し、現像することで、第２のレジストパターン３５ｃを形成する（図３（ｉ）参照）。この場合、前記第２のマスクパタ−ン３７は、発熱抵抗体３３の長さおよび電極形状を決めるためのパターンである。  
その後、前記第２のレジストパターン３５ｃをエッチングマスクとして、前記金属膜３４を、りん酸等によりウエットエッチングし、配線電極３４ａを形成する（図３（ｊ）参照）。
【００２１】
最後に、これら発熱抵抗体３３および配線電極３４ａを覆うように、ＳｉＯ2やＳｉＯＮ等の耐酸化性と耐摩耗性を有する保護層（図示略す）を積層し、所望のサーマルヘッドが形成される。
【００２２】
このように、本実施の形態のサーマルヘッドの製造方法では、フォトレジスト膜３５を第１のマスクパタ−ン３６および第２のマスクパタ−ン３７をマスクとして、２度の露光を行っている。これにより、図３（ｇ）に示すように、ゴミ等が付着した第１のマスクパタ−ン３６を用いて露光した際に、発熱抵抗体３３の形成予定領域上にレジスト片αが残存することがあっても、図３（ｈ）に示すように、第１のレジストパターン３５ａにより形成された発熱抵抗体３３の形成予定領域とほぼ重なるように積層された第２のマスクパタ−ン３７を用いた露光時には、レジスト片αが確実に露光されることになり、発熱抵抗体３３の形成予定領域上におけるレジスト片αの残存が回避される。
【００２３】
従って、第２のレジストパターン３５ｃをエッチングマスクとする金属膜３４のエッチングにより配線電極３４ａが得られ、発熱抵抗体３３上に金属片βが残存することはない。言うまでもないが、第１のマスクパタ−ン３６と第２のマスクパタ−ン３７は、そのパターン形状の部分あるいは全体が重複することが前提とされ、第１のマスクパタ−ン３６および第２のマスクパタ−ン３７の同じ位置にゴミ等が付着している可能性は極めて低いと考えられる。
【００２４】
次に、サ−マルヘッドの製造方法に係る他の実施の形態を、図５により説明する。
先ず、絶縁性材料からなる絶縁基板５１（図５（ａ）参照）の上面に、保温層として蓄熱性を有するグレ−ズ層５２をスクリーン印刷等によって塗布した（図５（ｂ）参照）後、グレーズ層５２上に、発熱抵抗体５３を形成し（図５（ｃ）参照）、その上に金属膜５４をスパッタリング等により形成する（図５（ｄ）参照）。なお、この場合、前記金属膜５４として、アルミニウム、金、銀、銅、ニッケル、クロム、チタン、タングステンまたはこれらを主成分とした合金あるいはこれら金属や合金の積層体を用いる。
【００２５】
次いで、前記金属膜５４上の全面に、第１のフォトレジスト膜５５を塗布し（図５（ｅ）参照）、この第１のフォトレジスト膜５５上に、第１のマスクパタ−ン３６をセットする（図５（ｆ）参照）。その後、前記第１のマスクパタ−ン３６をマスクとして、第１のフォトレジスト膜５５を露光手段を用いて露光する。そして、これを現像し、第１のレジストパターン５５ａを形成する（図５（ｇ）参照）。
その後、前記第１のレジストパターン５５ａをエッチングマスクとして、金属膜５４をりん酸等によりウエットエッチングし、金属パターン５４ａを形成する。そして、第１のレジストパターン５５ａを除去する（図５（ｈ）参照）。
【００２６】
次に、金属パターン５４ａを含む絶縁基板５１上の全体を覆うように第２のフォトレジスト膜５６を塗布する（図５（ｉ）参照）。第２のマスクパタ−ン３７を用いて第２のフォトレジスト膜５６を露光し現像する（図５（ｊ）参照）。
その後、第２のフォトレジスト膜５６をエッチングマスクとして、金属パターン５４ａをりん酸等によりウエットエッチングし、配線電極５４ｃが形成される（図５（ｋ）参照）。
最後に、絶縁基板５１上の構成素子の全体を覆うように保護層（図示略す）を被着し、サーマルヘッドが形成される。
【００２７】
このように、本実施の形態の製造方法では、第１のレジストパターン５５ａをエッチングマスクとして、金属膜５４をエッチングした後、第２のフォトレジスト膜５６をエッチングマスクとして、金属パターン５４ａをエッチングし、配線電極５４ｃが形成されている。即ち、図５（ｇ）に示すように、第１のマスクパタ−ン３６を用いて露光した際に、発熱抵抗体３３の形成予定領域上にレジスト片αが残存し、結果として図５（ｈ）に示すような金属片βが残存しても、第２のフォトレジスト膜５６をマスクとして、金属片βがエッチング除去され、発熱抵抗体５３上の金属片βの残存が確実に防止される。
【００２８】
このような効果を確認するため、図６に示すように、アルミニウム（Ａｌ）からなる配線電極３４ａ、５４ｃについて、アルミニウム（Ａｌ）残りの削減効果を実験で求めた。発熱抵抗体３３、５３のＡ〜Ｅ領域において、残存するＡｌ片（金属片β）の発生率は、露光量の増大に伴って低下していることが分かる。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、前記実施の形態記載に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において種々の変更ができるものである。
例えば、前記実施の形態では、ビデオプリンタ１０について説明したが、ビデオプリンタ１０以外の印画装置、例えば、バーコードプリンタ、ラベルプリンタ、カードプリンタ、ファクシミリおよび券売機等に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る印画装置であるビデオプリンタの斜視図である。
【図２】図１に示すビデオプリンタに用いられるサーマルヘッドの要部断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｊ）は、本発明に係るサーマルヘッドの製造方法における一実施の形態を示す工程平面図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、図３の製造工程に用いられるマスクパターンの平面図である。
【図５】（ａ）〜（ｋ）は、本発明に係るサーマルヘッドの製造方法における他の実施の形態を示す工程平面図である。
【図６】本発明によるアルミニウム（Ａｌ）残りの削減効果を示すもので、露光量とＡｌ残り発生率との関係を表す特性図である。
【図７】（ａ）〜（ｈ）は従来のサーマルヘッドの製造方法の一例を示す工程平面図である。
【図８】図７の製造工程に用いられるマスクパターンの平面図である。
【図９】Ａｌ電極間における発熱抵抗体のＡ〜Ｅ領域を示す図である。
【図１０】ゴミの比率と、Ａｌ片の位置および大きさとの関係を示すグラフである。
【図１１】発熱抵抗体の抵抗値変化率と印加電力との関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０……ビデオプリンタ（印画装置）
１２……感熱記録紙
２０……サーマルヘッド
２１、３１、５１……絶縁基板
２２、３２、５２……グレーズ層
２３、３３、５３……発熱抵抗体
２４、３４ａ、５４ｃ……配線電極
２５……保護膜
３４……金属膜  
３５……フォトレジスト膜
３５ａ、５５ａ……第１のレジストパターン
３５ｃ……第２のレジストパターン  
３６……第１のマスクパターン
３７……第２のマスクパターン
５４ａ……金属パターン
５５……第１のフォトレジスト膜
５６……第２のフォトレジスト膜
α……レジスト片
β……金属片
【図１】
2006076188.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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