(57)【要約】【課題】サーマルプリンターヘッド用グレーズド基板の製造方法において、サンドブラスト処理法にて第一グレーズ層３を研削し凸状の第二グレーズ層７を形成した後、ブラスト材残渣を残すことなく平滑な表面状態を有するグレーズド基板２を得る。【解決手段】セラミック基板１上の第一グレーズ層３にパターンマスキングし、サンドブラスト処理により第二グレーズ層７を形成した後、弗化物を含有した混酸水溶液９に浸漬する工程と、前記ブラスト材と弗化物を含有した混酸水溶液を水１０で洗い流す工程と、前記弗化物を含有した混酸水溶液を更に効果的に除去する目的でアルカリ水溶液１１に浸漬する工程と、前記アルカリ水溶液を水１０で洗い流す工程と、その後レジストフィルム６を剥離しガラスの軟化点以上の温度で加熱処理する工程からグレーズド基板２を製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基板上に全面又は部分的に第一グレーズ層を有し、該第一グレーズ層上に凸状の第二グレーズ層を備えてなるグレーズド基板の製造方法であって、セラミック基板上に第一グレーズ層を形成する工程と、該第一グレーズ層上の第二グレーズ層となる部分をマスキングする工程と、マスキングされていない前記第一グレーズ層表面をサンドブラスト処理で所定の深さまで研削することにより凸状の第二グレーズ層を形成する工程と、該凸状の第二グレーズ層表面をマスキングした状態で弗化物を含有した混酸水溶液に浸漬する工程と、該混酸水溶液を水で洗い流した後アルカリ水溶液に浸漬する工程と、前記アルカリ水溶液を水で洗い流した後、前記凸状の第二グレーズ層表面のレジストフィルムを剥離しガラスの軟化点以上の温度で加熱処理する工程からなることを特徴とするグレーズド基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワードプロセッサー並びに電子プリンター等に使用されるサーマルプリンターヘッド用のグレーズド基板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サーマルプリンターヘッド用グレーズド基板は、ワードプロセッサー及びファクシミリ及び多機能やフルカラー記録の可能なプリンター等に用いられ、近年特に印字の高密度化、高画質化、高速化、また寸法精度の向上が求められている。
【０００３】
中でも図１１に示すように、セラミック基板１に形成された第一グレーズ層３上に凸状の第二グレーズ層７を形成するグレーズド基板１は、第二グレーズ層７の先端曲率半径Ｒが小さく出来ることから、サーマルプリンターヘッド１３として用いられたときに、凸状の第二グレーズ層７並びに発熱抵抗体層１４上に形成された保護膜層１６と印字媒体である紙との接触圧力が高く印字性が良いために、高密度、高画質が要求されるビデオプリンターサーマルヘッド用として主に用いられている。
【０００４】
従来この第一グレーズ層３上に凸状の第二グレーズ層７を形成する方法として、スクリーン印刷法、ケミカルエッチング処理法、サンドブラスト処理法等が良く知られている。
【０００５】
図９にスクリーン印刷法の製造方法を示している。この方法は特許文献１に示されているように、セラミック基板１に第一グレーズ層３をスクリーン印刷により印刷し所定の温度で焼成し、この第一グレーズ層３上に第一グレーズ層３より軟化点の低いガラス含有ペーストを用いスクリーン印刷で凸状の第二グレーズ層７を形成し所定の温度で焼成することにより丸みを帯びた第二グレーズ層７を形成するものである。
【０００６】
図１０にケミカルエッチング処理法の製造方法を示している。この方法は特許文献２に示されているように、第一グレーズ層３の形成方法は前記スクリーン印刷法と同じで、次に第二グレーズ層７となる部分にペースト状のレジスト膜１１をスクリーン印刷した後、レジスト膜６部を残してケミカルエッチングすることにより凸状の第二グレーズ層７を形成し、その後所定の温度で焼成して第二グレーズ層７に丸みを持たせるものである。
【０００７】
図２にサンドブラスト処理法の製造方法を示している。この方法は特許文献３、特許文献４及び特許文献５で示されているが、第一グレーズ層７の形成はスクリーン印刷法と同じであり、その後スクリーン印刷によりレジスト膜６を形成しこのレジスト膜６によりマスキングした部分を残してサンドブラストで砥粒８を吹き付け、所定深さ迄研削し凸状の第二グレーズ層７を形成した後、所定の温度で焼成することにより第二グレーズ層７に丸みを持たせるものである。
【０００８】
上記ブラスト加工方法の特許文献５では、グレーズ幅、位置精度は幅公差±０．０２５ｍｍ以下、位置精度公差±０．０３ｍｍ以下が実現できると示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−２５２５９号公報
【特許文献２】
特開平７−３２９３３２号公報
【特許文献３】
特開平６−４００６４号公報
【特許文献４】
特開平６−１７１１２８号公報
【特許文献５】
特開平７−３２６３１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記、サンドブラスト処理法において、凸状の第二グレーズ層７を形成した後、サンドブラスト処理された第一グレーズ層表面に多数のブラスト材残渣が付着した状態となっており、第二グレーズ層７焼成後に前記ブラスト材残渣が前記第一グレーズ層及び第二グレーズ層表面に部分的に埋没し、固着してしまう問題があった。
【００１１】
このブラスト材等の残渣がブラスト処理したグレーズ表面及び凸状の第二グレーズ層表面に付着していると、サーマルヘッド製造工程で電極パターンを作製中にパターンの欠落やショート等の欠陥の原因となり、サーマルヘッドの性能上で印画のかすれ等の不具合を発生させる原因となる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明はこれらに鑑みて行われたもので、セラミック基板上に全面または部分的に第一グレーズ層を有し、該第一グレーズ層上に凸状の第二グレーズ層を備えてなるグレーズド基板において、該凸状の第二グレーズ層となる部分を感光させマスキングする工程と、マスキングされた前記第一グレーズ層表面をサンドブラスト処理し所定の深さまで研削することにより凸状の第二グレーズ層を形成する工程と、前記サンドブラスト処理した際にグレーズ層表面に付着したブラスト材を除去する目的で該凸状の第二グレーズ層表面をマスキングした状態で弗化物を含有した混酸水溶液に浸漬する工程と、該混酸水溶液を水で洗い流した後アルカリ水溶液に浸漬する工程と、前記アルカリ水溶液を水で洗い流した後、前記凸状の第二グレーズ層表面のマスキングを剥離しガラスの軟化点以上の温度で加熱処理する工程から製造することを特徴とする。
【００１３】
これにより、前記第二グレーズ層表面及び前記第一グレーズ層表面をサンドブラスト処理したグレーズ層表面に少なくとも、平均粒子径３０μｍ以下のブラスト材等の残渣が１０個以下で、平滑な表面状態を有することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
図１（ａ）はセラミック基板１のいずれかの主面全面に第一グレーズ層３を形成しその上に凸状の第二グレーズ層７を有するグレーズド基板２であり、図１（ｂ）は第一グレーズ層３が部分的に形成されその上に凸状の第二グレーズ層７を有するグレーズド基板２である。
【００１６】
図２（ａ）〜（ｋ）に本発明のグレーズド基板２の製造方法を示す。
【００１７】
図２（ａ）に示すように、スクリーン印刷等によりセラミック基板１に全面或いは部分的に第一グレーズ層３を形成する。次に図２（ｂ）に示すように第一グレーズ層３を１２００℃〜１３００℃の温度で焼成し、図２（ｃ）に示すように、第一グレーズ層３に感光性のレジストフィルム４を熱圧着しガラスマスク５を用いて凸状の第二グレーズ層７となる部分を感光させ、図２（ｄ）に示すように感光した部分以外のレジストフィルム４を現像液で除去し、第二グレーズ層７となる部分のみにマスキングとしてレジスト膜６を形成する。次に図２（ｅ）に示すように、レジスト膜６によりパターンニングされた第一グレーズ層３の表面をサンドブラストにより砥粒８を吹き付けて、レジスト膜６以外の部分を所定の深さ迄研削し、凸状の第二グレーズ層７を形成する。
【００１８】
次に図２（ｆ）に示すように、サンドブラスト処理した際に第一グレーズ層３の表面に付着した砥粒８を除去する目的で第二グレーズ層７の表面をレジスト膜６で被覆した状態で、弗化物を含有した混酸水溶液９に浸漬した後、図２（ｇ）に示すように、水１０で洗い流す。
【００１９】
その後、図２（ｈ）に示すように、弗化物を含有した混酸水溶液９を更に効果的に除去する目的でアルカリ水溶液１１に浸漬した後、図２（ｉ）に示すように、アルカリ水溶液１１を水１０で洗い流した後、図２（ｊ）に示すように、第二グレーズ層７の表面に接着しているレジスト膜６を剥離液で除去しガラス軟化点の約＋５０℃〜＋１５０℃の温度で加熱し、図２（ｋ）に示すように第二グレーズ層７に曲面を形成する。
【００２０】
以下、各工程について詳述する。
【００２１】
まず図２（ａ）に示す第一グレーズ層３の形成方法は、セラミック基板１の全面または部分的にグレーズ印刷出来る６０＃〜２００＃のステンレスメッシュのスクリーン製版を用いて、ペースト状になったグレーズガラスをスキージで圧力を加えセラミック基板１上に押し出し第一グレーズ層３を印刷する。
【００２２】
尚、代表的なガラス組成としては、４５〜６０重量％ＳｉＯ２、５〜３０重量％ＢａＯ、１０〜２０重量％ＣａＯ、５〜１０重量％Ａｌ２Ｏ３、０〜１０重量％Ｂ２Ｏ３のものを用いる。このとき、サーマルプリンターヘッド１３として用いられた際の蓄熱性並びに単一時間当たりの印字濃度を高くするためには、焼成後の第一グレーズ層３と第二グレーズ層７のトータルのグレーズ厚みＴの好適範囲は約１００μｍ〜約２００μｍであって、この工程での第一グレーズ層３は次工程の焼成後のグレーズ厚みＴが前記範囲となるように形成することが好ましい。
【００２３】
図２（ｂ）に示すように、乾燥させた第一グレーズ層３を１２００℃〜１３００℃の温度で溶融焼成し非晶質化ガラスの状態にし、次に図２（ｃ）に示すように、第一グレーズ層３の全面に感光性樹脂のレジストフィルム４を熱圧着し、ガラスマスク５を用いて第二グレーズ層７となる部分を感光させる。
【００２４】
このとき露光処理を行うガラスマスク５の寸法精度は、３μｍ以内でなければならない、その理由は露光後のレジスト膜６のパターン幅Ｄ並びにパターン間寸法Ｂ並びにパターン長さ方向の直線度Ｃの寸法精度を１０μｍ以内に制御するためである。
【００２５】
次に図２（ｄ）に示すように、レジストフィルム４の感光した部分以外を現像液で除去しレジスト膜６によりマスキングされた第一グレーズ層３の表面を残し、図２（ｅ）に示すように、サンドブラストにより砥粒８を吹き付け、レジスト膜６でマスキングされている部分以外を所定の深さ迄研削し、凸状の第二グレーズ層７を形成する。この研削深さは、サーマルプリンターヘッド１３の用途によっても異なるが通常３０μｍ〜８０μｍ程度であり、放熱性を重視する場合には、研削深さを深くし第一グレーズ層３の厚みを薄くすることが好ましい。
【００２６】
サンドブラストの条件は、Ａｌ２Ｏ３含有率３０〜９５％で他ＳｉＯ２、ＺｒＯ２等を含む研磨材からなり、不特定形状であって８００＃〜１０００＃の粒径の砥粒８を用い、これを約０．１５〜約０．４４ＫＰａの空気で吹き付ける。上記材質、粒径の砥粒８を用いることで、図３に示すように凸状の第二グレーズ層７のエッジ部７ａのチッピング１２の大きさＷを２０μｍ以下に抑え、かつ量産性に適した研削が出来る。
【００２７】
次に図２（ｆ）に示すように、サンドブラスト処理した際に第一グレーズ層３の表面に付着した砥粒８を除去する目的で第二グレーズ層７の表面をレジスト膜６で被覆した状態で、弗酸１〜５％以下と硝酸１０〜５０％と弗化安門１〜５％からなる混酸水溶液９に１０〜６０秒間浸漬した後、水１０で洗い流す。
【００２８】
その後、弗化物を含有した混酸水溶液９を更に効果的に除去する目的で例えば水酸化ナトリウム１０〜２０％のアルカリ水溶液１２に２０分以上浸漬した後、アルカリ水溶液１１を水１０で洗い流した後、凸状の第二グレーズ層７表面のレジスト膜６を剥離する。
【００２９】
酸に浸漬するときの条件は１０〜６０秒の間が最適で１０秒以下であると、サンドブラスト処理した際に第一グレーズ層３の表面に付着した砥粒８を除去する効果が減少する。又逆に浸漬時間が６０秒を超えると、凸状の第二グレーズ層７表面が浸食され、完製品の表面うねりに悪影響を与える為、好ましくは酸に浸漬する際の手順として、第二グレーズ層７表面をレジスト膜６で被服した方が良い。
【００３０】
次に図２（ｇ）から（ｊ）に示すように、第二グレーズ層７の表面に接着しているレジスト膜６を剥離液で除去し、ガラス軟化点の約＋５０℃〜約＋１５０℃の温度で加熱処理することにより、図２（ｋ）に示すように第二グレーズ層７に所望の曲面をもたせる。
【００３１】
加熱処理の条件は、例えばガラス軟化点が８５０℃の場合には約９００℃〜約１０００℃の範囲が好ましく、これが９００℃未満になるとサンドブラストで切り立った凸形状に曲率を与えるのに必要な温度が不足するために、凸状の第二グレーズ層７の上部が曲面とならず、反対に１０００℃を超すと凸状の第二グレーズ層７の曲率が大きくなるか或いは第一グレーズ層３に溶け込んで無くなる場合もある。
【００３２】
以上のように本発明による方法では、サンドブラスト処理法であるためレジスト膜６を厚く形成する必要がないことから、露光法によるパターンマスキングの手法をとることができ、これによってレジスト膜６を高精度に形成できるとともに、上述した砥粒８を用い２０μｍを超えるチッピング１２を発生させずにサンドブラストすることによって高精度で表面うねりの小さい第二グレーズ層７を形成できる。
【００３３】
以上の方法で得られたグレーズド基板２は、前記、図４（ａ）に示す第二グレーズ層７の長さ方向の表面うねり１７の最大振幅Ａが０．２μｍ以下で、図４（ｂ）に示すパターン間寸法Ｂの精度と図４（ｃ）に示すパターン長さ方向の直線度Ｃがいずれも１０μｍ以下で、図５に示す先端曲率半径Ｒが０．２５ｍｍ以上とすることが出来る。
【００３４】
第二グレーズ層７のパターン間寸法Ｂの精度が良いと、１枚のセラミック基板１に複数のグレーズド基板２の形成をし、サーマルプリンターヘッド１３の製造工程で複数個同時に高精度なパターン形成が可能である。また、前記図１１に示すようにサーマルプリンターヘッド１３は、第二グレーズ層７上に発熱抵抗体層１４、電極層１５、保護膜層１６が薄膜形成された際に、第二グレーズ層７の表面うねり１７は印字媒体である紙と接触する保護膜層１６の表面うねりに直接影響し、そのまま印字濃度へ影響するためにより小さい方が好ましい。また、求められる先端曲率半径Ｒは、サーマルプリンターヘッド１３の用途により異なるが、小さい方が紙との接触圧力が高く従って印字濃度を高くできるために、より小さい先端曲率半径Ｒの要求もある。しかしこの値が０．２５ｍｍ未満になると紙擦れ等のトラブルの原因となりやすく従って０．２５ｍｍ以上が好ましい。
【００３５】
尚、セラミック基板１の材質は、アルミナの他に窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素等でも良くグレーズを形成する主面の表面粗さはＲａ０．６μｍ以下程度であれば良い。またグレーズの材料としては、酸化珪素を主体とし、他にアルミニウム、カルシウム、バリウム等の金属酸化物を含むものを用い、第一グレーズ層３をスクリーン印刷後、１２００℃〜１３００℃の温度で焼成する際に結晶化しないことが必要で、また第一グレーズ層３の焼成後の表面粗さはＲａ０．０２０μｍ以下であれば良い。
【００３６】
【実施例】
（実施例１）
アルミナ含有率９６重量％で外辺寸法が２９０ｍｍ×７８ｍｍ、厚み１．０ｍｍのセラミック基板１の全面に６０＃のステンレスメッシュで作製されたスクリーン製版を用いて、組成４５〜６０重量％ＳｉＯ２、５〜３０重量％ＢａＯ、１０〜２０重量％ＣａＯ、５〜１０重量％Ａｌ２Ｏ３、０〜１０重量％Ｂ２Ｏ３系のグレーズガラス（転移点６８５℃、軟化点８４５℃）を、スキージで圧力を加えながら焼成後のグレーズ厚みＴが２００μｍとなるようにスクリーン印刷をし、乾燥後にトンネル型連続焼成炉で１２５０℃で焼成し非晶質化した第一グレーズ層３を形成した。
【００３７】
次に、この第一グレーズ層３上全面に感光性樹脂であるポリウレタン樹脂系のレジストフィルム４を熱圧着し、凸状の第二グレーズ層７との形成部分を感光させるためのガラスマスク５を介し露光を行い、感光した部分以外を剥離液で除去し第二グレーズ層７を形成する部分をレジスト膜６でマスキングした。
【００３８】
このガラスマスク５のパターン寸法精度は２μｍ以内のものを用い、またサンドフラスト処理の砥粒８の材質はＡｌ２Ｏ３含有率３５重量％で他ＳｉＯ２、ＺｒＯ２等を含む研磨材からなり、不特定形状で８００＃の砥粒８を０．１７ＫＰａの空気で吹き付け第一グレーズ層３を５５μｍ研削し凸状の第二グレーズ層７を形成した。
【００３９】
このサンドブラスト処理後、第二グレーズ層７をレジスト膜６でマスキングした状態で弗酸１％と硝酸１８％と弗化安門１％からなる混酸水溶液９に１０秒間浸漬した後、水１０で洗い流す。その後、弗化物を含有した混酸水溶液９を更に効果的に除去する目的で水酸化ナトリウム２０％のアルカリ水溶液１１に２０分以上浸漬し、アルカリ水溶液１１を水１０で洗い流した後、凸状の第二グレーズ層７表面のレジスト膜６を剥離した。
【００４０】
前記洗浄処理したグレーズ基板１を最高温度約９５０℃−１０分間保持の温度プロファイルでＩＮ−ＯＵＴ２時間で加熱処理を施し、上部に所定の曲率を有する第二グレーズ層７を形成した。
【００４１】
本発明実施例のグレーズド基板１について試料数３個、比較例についても試料数３個の第二グレーズ層７のヒーターピッチ、先端曲率半径Ｒの寸法値について測定を行い、前記洗浄処理を行った際の効果を比較例と共に確認した。
【００４２】
グレーズド基板１のヒーターピッチの測定値を表１に先端曲率半径Ｒ測定値を表２に示し、第一グレーズ層３及び第二グレーズ層７表面に付着しているサンドブラスト砥粒８の残渣の測定値を表３に各々示す。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
【表２】
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【００４５】
【表３】
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【００４６】
実施例１の測定条件は下記の通りである。
（１）ヒーターピッチの測定方法
図６に示すように測定顕微鏡を用いて、ヒーターピッチについては第二グレーズ層７頂部から各々の第二グレーズ層７頂部までの距離Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を測定した。
（２）先端曲率半径Ｒ
接触式表面粗さ計（小坂研究所（株）製ＳＥ−２３００型）で第二グレーズ層７の表面を、図７に示す矢印方向のように横断するように表面形状１８の測定を行う。
【００４７】
測定条件は触針径５μｍ９０°／４ｍＮダイヤモンド、カットオフモードはＲ＋Ｗ、測定スピード０．５ｍｍ／Ｓｅｃ．、測定倍率は縦２０００倍で横２００倍である。
【００４８】
図８に示すように、この表面形状１８の測定チャートより頂点１９から垂線を引き当該パターン幅ＣをＣ１としその高さをｈとしたとき、先端曲率半径Ｒは下記の計算式で求める。
【００４９】
先端曲率半径Ｒ＝｛（Ｃ１）２／（８×ｈ）｝＋（ｈ／２）
尚、この高さｈはサーマルプリンターヘッドの業界で慣用となっている０．０１５ｍｍを用いる。
（３）サンドブラスト砥粒８の残渣測定
倍率５０倍の光学顕微鏡を用いて、第一グレーズ層３及び第二グレーズ層７表面を全域に渡り観察し、確認されたサンドブラスト砥粒８を比較した。
【００５０】
この時、比較例のサンドブラスト砥粒８残渣が測定能力以上に多数個付着していた為に測定対象全域を定量的に示せなかったので、金属顕微鏡で任意に写真を撮り測定対象範囲を１．６ｍｍ×２．３ｍｍに縮小して測定を行った。
【００５１】
【発明の効果】
本発明のグレーズド基板の製造方法によれば、セラミック基板上に全面または部分的に第一グレーズ層を有し、第一グレーズ層上に凸状の第二グレーズ層を備えるグレーズド基板において、サンドブラスト処理した際にグレーズ層表面に付着したブラスト材を除去する目的で、凸状の第二グレーズ層表面をマスキングした状態で弗化物を含有した混酸水溶液に浸漬する工程と、前記ブラスト材と弗化物を含有した混酸水溶液を水で洗い流した後アルカリ水溶液に浸漬する工程と、前記アルカリ水溶液を水で洗い流す工程を付加することにより、ブラスト材残渣が前記第一グレーズ層及び第二グレーズ層表面に部分的に埋没し、固着してしまう問題を発生させることなく平滑な表面状態を有するグレーズ層を成すことができ、これによって印字された画質を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）（ｂ）は本発明の製造方法で得られたグレーズド基板を示す斜視図である。
【図２】（ａ）〜（ｋ）は本発明のグレーズド基板の製造方法を示す図である。
【図３】本発明のグレーズド基板の製造方法におけるブラスト加工時のチッピングを説明するための図である。
【図４】（ａ）は本発明の製造方法で得られたグレーズド基板の第二グレーズ層の長さ方向の表面うねりを示す図、（ｂ）はパターン間寸法を示す図、（ｃ）はパターン長さ方向の直線度を示す図である。
【図５】本発明の製造方法で得られたグレーズド基板の先端曲率の測定部を示す図である。
【図６】本発明の製造方法で得られたグレーズド基板のヒーターピッチ寸法測定方法を示す図である。
【図７】本発明の製造方法で得られたグレーズド基板の先端曲率半径の測定方法を示す断面図である。
【図８】本発明の製造方法で得られたグレーズド基板の表面形状の測定チャートの模式図である。
【図９】従来のスクリーン印刷法によるグレーズド基板の製造方法を示す図である。
【図１０】従来のケミカルエッチング処理法によるグレーズド基板の製造方法を示す図である。
【図１１】サーマルプリンターヘッドの断面図である。
【符号の説明】
１：セラミック基板
２：グレーズド基板
３：第一グレーズ層
４：レジストフィルム
５：ガラスマスク
６：レジスト膜
７：第二グレーズ層
７ａ：チッピング
８：砥粒
９：混酸水溶液
１０：水
１１：アルカリ水溶液
１２：チッピング
１３：サーマルプリンターヘッド
１４：発熱抵抗体層
１５：電極層
１６：保護膜層
１７：表面うねり
１８：表面形状
１９：頂点
Ｒ：先端曲率半径
Ｔ：グレーズ厚み
Ｗ：チッピングの幅
Ａ：表面のうねり
Ｂ：ヒーターピッチ
Ｂ１：ヒーターピッチ
Ｂ２：ヒーターピッチ
Ｂ３：ヒーターピッチ
Ｃ：直線度
Ｃ１：ヒーター頂部から１５μｍ下がったところの幅
Ｄ：ヒーター幅
Ｌ：ヒーター長さ
ｈ：頂部からの距離
【図１】
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【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】
2004230771.tif 000014
【図１０】
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【図１１】
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