(57)【要約】【課題】ビデオプリンタ、ファクシミリ、券売機など各種の印画装置の感熱記録に用いられるサーマルヘッドにおいて、共通電極の周縁部のテーパー化の効果を十分に発揮させる。【解決手段】基板３上に共通電極７を形成する工程と、共通電極７上にレジスト１０を形成する工程と、共通電極７とレジスト１０との界面をＢＨＦで部分的に除去することにより、共通電極７とレジスト１０との間に隙間１２を設ける工程と、隙間１２にエッチング液を浸入させて共通電極７の周縁部７ａをテーパー状にエッチングする工程とを備える。共通電極７の周縁部７ａのテーパー化により、保護膜を厚く成膜しなくて済むので、保護膜の膜厚化に起因する印画効率低下や成膜コスト上昇を避けることができる。また、サーマルヘッドの製造にかかる時間やコストが削減され、パターン直進性が改善される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に共通電極を形成する工程と、
前記共通電極上にレジストを形成する工程と、
前記共通電極と前記レジストとの界面を前処理液で部分的に除去することにより、当該共通電極と当該レジストとの間に隙間を設ける工程と、
前記隙間にエッチング液を浸入させて前記共通電極の周縁部をテーパー状にエッチングする工程と
を備え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】
前記共通電極は、積層方向に結晶粒径が大きくなるように成膜されている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。
【請求項３】
前記前処理液による処理条件を設定することにより、前記共通電極の周縁部のテーパー角を調整することを特徴とする請求項１又は２記載の、サーマルヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記共通電極のニップ領域側の周縁部のみをテーパー状にエッチングすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の、サーマルヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記共通電極のニップ領域と反対側の周縁部のみをテーパー状にエッチングすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の、サーマルヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記共通電極のニップ領域側とその反対側の両側の周縁部をテーパー状にエッチングすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の、サーマルヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記共通電極の周縁部のテーパー角が、１５〜４５°となるようにしたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の、サーマルヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記共通電極の周縁部のテーパー角が、１５〜３０°となるようにしたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の、サーマルヘッドの製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載のサーマルヘッドの製造方法により製造したことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項１０】
請求項９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、ビデオプリンタ、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、券売機など各種の印画装置の感熱記録に用いられるサーマルヘッドと、そのサーマルヘッドの製造方法、そのサーマルヘッドを組み込んだ印画装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のサーマルヘッドにおいては、共通電極が３〜２０μｍと厚く、しかも共通電極の周縁部がエッジ（ほぼ直角）になっている。そのため、保護膜で共通電極をすべてカバーしようとすると、保護膜を非常に厚く成膜しなければならない。なぜなら、保護膜を成膜する際に、下地の共通電極が平らな上には均一な厚みで膜が成膜できるが、下地の共通電極に垂直な部分があると、その部分には十分な膜厚が形成されないからである。例えば、通常のノンバイアススパッタでは、平らな部分に８μｍ成膜しても、垂直な部分には２μｍ程度しか成膜できない。
【０００３】
また、下地の共通電極の周縁部がエッジになっているため、この部分を覆う保護膜のエッジ部にマイクロクラックが入って剥がれやすくなり、共通電極が腐食する原因となる。このとき、保護膜の膜厚が薄いほど、保護膜全体の厚さに対するマイクロクラックの深さの比率が増大するので、保護膜の剥がれや欠けを誘発しやすくなる。したがって、この点からも保護膜を厚く成膜せざるを得ない。
【０００４】
ところが、このような事情から保護膜を厚く成膜すると、発熱体を覆う保護膜も必然的に厚くなるので、印画効率が低下したり、保護膜の成膜コストが上昇したりする不具合を伴う。
【０００５】
こうした不具合を回避するため、共通電極の周縁部をテーパー状にエッチングすることが提案されている（例えば、特許文献１の段落〔００１１〕の欄、図１参照）。すなわち、共通電極の周縁部をテーパー化すれば、この周縁部を覆う保護膜の膜厚は平らな部分とほぼ同じになるため、保護膜をさほど厚く成膜する必要がなくなる。また、共通電極の周縁部のテーパー化に伴って保護膜のエッジ部が鈍角になり、このエッジ部にマイクロクラックが入りにくくなるので、この点でも保護膜を厚く成膜する必要がなくなる。その結果、保護膜の膜厚化に起因する印画効率の低下や保護膜の成膜コストの上昇を避けることができるというものである。
【０００６】
そして、この共通電極の周縁部をテーパー状に形成する従来の方法として、４つの方法（以下、第１〜４のテーパー化法という。）が提示されている。第１のテーパー化法は、粘度調整をした低粘度のエッチング液を使用する方法である（例えば、特許文献１の段落〔００１７〕の欄、図３参照）。第２のテーパー化法は、共通電極を複数層にする方法である（例えば、特許文献１の段落〔００２０〕の欄、図４参照）。第３のテーパー化法は、共通電極の結晶粒径を厚み方向で変える方法である（例えば、特許文献１の段落〔００２２〕の欄、図５参照）。第４のテーパー化法は、共通電極の周縁部のエッチングを２段階で行う方法である（例えば、特許文献１の段落〔００２４〕〔００２６〕の欄、図６、８参照）。
【特許文献１】特開平８−１２７１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、こうした従来のテーパー化法では、それぞれ次のような不都合があった。
【０００８】
第１のテーパー化法では、エッチング液の粘度が低いので、エッチングに時間がかかる。また、３μｍ以上の膜厚では、図８（ａ）に示すように、オーバーエッチ１３が過剰になり、所定のパターニングを安定して形成することができない。つまり、パターン直進性に劣る。
【０００９】
第２のテーパー化法では、電極材料の種類が増え、成膜に時間がかかるため、製造コストが高騰する。
【００１０】
第３のテーパー化法では、スパッタパワーの調整が面倒で、コストアップにつながる。
【００１１】
第４のテーパー化法では、サーマルヘッドの製造工程が多くなり、製造コストが高騰する。また、共通電極の周縁部に段差が形成され、テーパー化の効果が十分には得られない。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑み、共通電極の周縁部のテーパー化の効果を十分に発揮させ、製造にかかる時間やコストを削減し、パターン直進性を改善することが可能な、サーマルヘッドの製造方法、サーマルヘッド、印画装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
まず、請求項１に係る発明は、基板上に共通電極を形成する工程と、前記共通電極上にレジストを形成する工程と、前記共通電極と前記レジストとの界面を前処理液で部分的に除去することにより、当該共通電極と当該レジストとの間に隙間を設ける工程と、前記隙間にエッチング液を浸入させて前記共通電極の周縁部をテーパー状にエッチングする工程とを備えて構成される。
また、請求項２に係る発明は、前記共通電極は、積層方向に結晶粒径が大きくなるように成膜されて構成される。
また、請求項３に係る発明は、前記前処理液による処理条件を設定することにより、前記共通電極の周縁部のテーパー角を調整するようにして構成される。
また、請求項４に係る発明は、前記共通電極のニップ領域側の周縁部のみをテーパー状にエッチングするようにして構成される。
また、請求項５に係る発明は、前記共通電極のニップ領域と反対側の周縁部のみをテーパー状にエッチングするようにして構成される。
また、請求項６に係る発明は、前記共通電極のニップ領域側とその反対側の両側の周縁部をテーパー状にエッチングするようにして構成される。
また、請求項７に係る発明は、前記共通電極の周縁部のテーパー角が、１５〜４５°となるようにして構成される。
また、請求項８に係る発明は、前記共通電極の周縁部のテーパー角が、１５〜３０°となるようにして構成される。
また、請求項９に係る発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載のサーマルヘッドの製造方法により製造して構成される。
さらに、請求項１０に係る発明は、請求項９記載のサーマルヘッドを備えて構成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、共通電極の周縁部のテーパー化により、保護膜を厚く成膜しなくて済むので、保護膜の膜厚化に起因する印画効率の低下や保護膜の成膜コストの上昇を避けることができる。
【００１５】
しかも、従来のテーパー化法と比べて、製造にかかる時間やコストを削減し、パターン直進性を改善することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
ビデオプリンタ１には、図１に示すように、サーマルヘッド２が組み込まれており、サーマルヘッド２で感熱紙４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を感熱紙４に印刷することができる。
【００１８】
このサーマルヘッド２は、図２に示すように、厚さ１ｍｍのアルミナセラミックスからなる絶縁性の基板３を有しており、基板３上には厚さ４０μｍのガラス製のグレーズ５が形成されている。グレーズ５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）薄膜からなる発熱体６が成膜されている。発熱体６上には、厚さ３〜２０μｍのＡｌ系（ＡｌまたはＡｌ合金）の共通電極７が成膜されているとともに、厚さ約０．６μｍのＡｌ系の個別電極８が発熱体６に電力を供給しうるように成膜されている。そして、発熱体６、共通電極７および個別電極８を覆うように、ＳｉＯ2 やＳｉＯＮなどからなる厚さ３〜１０μｍの保護膜９が成膜されている。ここで、共通電極７の両側（ニップ領域側とその反対側）の周縁部７ａ、７ｂは、図２（ｂ）に示すように、所定のテーパー角α（例えば、α＝２０°）のテーパー状に形成されている。
【００１９】
次に、図２および図３に基づき、このサーマルヘッド２の製造工程を説明する。なお、図３では、グレーズ５、発熱体６、個別電極８および保護膜９の図示を省略する。
【００２０】
まず、図２（ｂ）に示すように、基板３上にグレーズ５を形成し、ＬＰ−ＣＶＤ（減圧ＣＶＤ）法などでグレーズ５上に発熱体６を成膜する。
【００２１】
次いで、スパッタや蒸着にて発熱体６上に共通電極７を成膜する。その後、フォトレジストを塗布し、フォトマスクを用いて露光・現像し、共通電極７のパターンを形成する。
【００２２】
そして、この共通電極７のパターンエッジ部、すなわち周縁部７ａ、７ｂをテーパー状に形成する。それには、図３（ａ）に示すように、まず、共通電極７上にノボラック系ポジ型のレジスト１０を形成する。次に、これを前処理液としてのＢＨＦ（バッファードフッ酸）に一定時間（例えば、２〜８分）だけ浸漬し、純水置換する。このとき、ＢＨＦの最適な濃度はフッ酸５％、フッ化アンモニウム５０％であるが、この濃度に限るわけではない。すると、図３（ｂ）に示すように、レジスト１０が溶解されて共通電極７との界面が部分的に除去され、共通電極７とレジスト１０との間に隙間１２が形成される。そこで、図３（ｃ）に示すように、この隙間１２にリン酸、酢酸、硝酸などのエッチング液を浸入させて共通電極７の周縁部７ａ、７ｂをエッチングする。すると、図３（ｄ）に示すように、共通電極７の周縁部７ａ、７ｂが所定のテーパー角αのテーパー状に形成される。
【００２３】
なお、前処理液による処理条件（ＢＨＦの濃度、温度、浸漬時間など）を変えると、共通電極７とレジスト１０との隙間１２の深さが変化するので、共通電極７の周縁部７ａ、７ｂのテーパー角αは増減する。例えば、ＢＨＦ中の浸漬時間が長くなれば、隙間１２が深くなるので、テーパー角αは小さくなる。それを確かめるため、ＢＨＦ中の浸漬時間を０．３〜１１分の範囲内で変えたとき、テーパー角αがどのように変化するかを実験で求めた。その結果、図４に示すように、ＢＨＦ中の浸漬時間が長くなるとテーパー角αが小さくなる傾向にあることが確認された。したがって、前処理はテーパー角αのコントロール性が良好であり、ＢＨＦ中の浸漬時間を設定することにより、テーパー角αを容易に調整することができる。同様に、ＢＨＦの濃度や温度を設定することにより、テーパー角αを容易に調整することもできる。
【００２４】
次いで、レジスト１０を共通電極７から除去し、図２（ｂ）に示すように、スパッタなどにて発熱体６上に個別電極８を成膜する。その後、フォトレジストを塗布し、フォトマスクを用いて露光・現像し、Ａｌをエッチングして、発熱体６の長さを規定するとともに、個別電極８のパターンを形成する。再度、フォトリソ工程を用いて、Poly-Siをエッチングし、発熱体６の幅を規定する。
【００２５】
最後に、発熱体６、共通電極７および個別電極８を覆うように保護膜９を成膜する。
【００２６】
ここで、サーマルヘッド２の製造が終了する。
【００２７】
こうして製造されたサーマルヘッド２では、共通電極７の周縁部７ａ、７ｂがテーパー状になっているので、特にテーパー角αが３０°以下の場合、保護膜９の膜厚は平らな部分とほぼ同じになる。そのため、保護膜９をさほど厚く成膜する必要がなくなる。
【００２８】
また、共通電極７の周縁部７ａ、７ｂのテーパー化に伴って保護膜９のエッジ部が鈍角になり、このエッジ部にマイクロクラックが入りにくくなる。それを確かめるため、テーパー角αを５〜９０°の範囲内で変えたとき、クラック発生率がどのように変化するかを実験で求めた。その結果、図５に示すように、テーパー角αが４５°を越えて９０°（直角）に近づくと、クラック発生率が急激に上昇するのに対し、テーパー角αが４５°以下の場合はクラック発生率が２％以下となり、テーパー角αが３０°以下の場合はクラック発生率がゼロになる結果が得られた。したがって、この点でも保護膜９を厚く成膜する必要がなくなる。
【００２９】
このように、共通電極７の周縁部７ａ、７ｂのテーパー化により、保護膜９を厚く成膜しなくて済むので、保護膜９の膜厚化に起因する印画効率の低下や保護膜９の成膜コストの上昇を避けることができる。
【００３０】
さらに、テーパー角αを５〜９０°の範囲内で変えたとき、パターン直進性がどのように変化するかを実験で求めた。ここで、パターン直進性とは、図８に示すように、共通電極７のパターンを形成したときのパターン端面のうねり（波打ち）量Ｗを意味し、このうねり量Ｗが小さいほどパターン直進性が良好となる。その結果、図６に示すように、テーパー角αが９０°の場合はパターン直進性が±６μｍであるのに対し、テーパー角αが１５〜８１°の場合はパターン直進性が±５μｍ以下となった。特に、テーパー角αが２０〜６５°の場合はパターン直進性が±１μｍ以下となった。
【００３１】
そして、上述した第１のテーパー化法と異なり、粘度調整をした低粘度のエッチング液を使用するわけではない。したがって、エッチング液の粘度が低下せず、エッチングに時間がかからない。また、３μｍ以上の膜厚でも、図８（ｂ）に示すように、オーバーエッチが過剰にならず、所定のパターニングを安定して形成することができる。つまり、パターン直進性に優れる。
【００３２】
また、上述した第２のテーパー化法と異なり、共通電極７を複数層にしないので、電極材料の種類が増えることはない。したがって、成膜に時間がかからず、製造コストを抑制することができる。
【００３３】
また、上述した第３のテーパー化法と異なり、共通電極７の結晶粒径を厚み方向で変えていないので、スパッタパワーの調整が面倒になる事態を避け、コストアップを抑えることができる。
【００３４】
さらに、上述した第４のテーパー化法と異なり、共通電極７の周縁部７ａ、７ｂのエッチングを２段階で行わない。したがって、サーマルヘッド２の製造工程が多くなって製造コストが高騰する恐れはない。また、共通電極７の周縁部７ａ、７ｂに段差が形成されないので、テーパー化の効果を十分に得ることができる。
【００３５】
なお、共通電極７は、積層方向に結晶粒径が大きくなるように成膜しても構わない。この場合、結晶粒径が小さいほどエッチング速度が速くなる効果により、テーパーがつき難くなるので、ＢＨＦ処理時間を長くする方法などで、共通電極７の周縁部７ａ、７ｂの十分なテーパー化を行うことができる。
【００３６】
また、共通電極７や個別電極８の材料はＡｌ系でなくてもよく、ＣｕやＡｇなどでも構わない。また、絶縁性の基板３、グレーズ５、発熱体６の材料についても、上述したものに限定されない。
【００３７】
また、上述の実施形態では、共通電極７のニップ領域側とその反対側の両側の周縁部７ａ、７ｂをテーパー状にエッチングする場合について説明した。しかし、図７（ａ）に示すように、共通電極７のニップ領域側の周縁部７ｂのみをテーパー状にエッチングしてもよい。また、図７（ｂ）に示すように、共通電極７のニップ領域と反対側の周縁部７ａのみをテーパー状にエッチングしても構わない。
【００３８】
また、上述の実施形態では、図２（ｂ）に示すように、共通電極７を覆うように個別電極８をパターン配線したが、図７（ｃ）に示すように、共通電極７の下側に個別電極８をパターン配線してもよい。
【００３９】
また、上述の実施形態では、前処理液としてＢＨＦを用いたが、レジスト１０を溶解するもの（例えば、メタノール、キシレンなど）、もしくは共通電極７とレジスト１０との界面を侵食するもの（フッ酸など）であれば、共通電極７とレジスト１０との界面を除去することができるので、代用が可能である。
【００４０】
また、上述の実施形態では、ノボラック系ポジ型のレジスト１０を用いたが、これ以外のもの（例えば、ポリビニルシンナメート系ネガ型や環状ゴムネガ型のレジスト）をレジスト１０として使っても構わない。
【００４１】
また、上述の実施形態では、ビデオプリンタ１について説明したが、ビデオプリンタ１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、券売機など）に本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る印画装置であるビデオプリンタの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明に係るサーマルヘッドの要部を示す図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線による拡大断面図である。
【図３】本発明に係るサーマルヘッドの製造方法を示す工程図である。
【図４】前処理液による処理時間とテーパー角との関係を表すグラフである。
【図５】テーパー角とクラック発生率との関係を表すグラフである。
【図６】テーパー角とパターン直進性との関係を表すグラフである。
【図７】本発明に係るサーマルヘッドの別の３実施形態を示す断面図である。
【図８】パターン直進性の優劣を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１……ビデオプリンタ（印画装置）
２……サーマルヘッド
３……基板
４……感熱紙
５……グレーズ
６……発熱体
７……共通電極
７ａ、７ｂ……周縁部
８……個別電極
９……保護膜
１０……レジスト
１２……隙間
α……テーパー角
【図１】
2005153253.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】
2005153253.tif 000008
【図７】
2005153253.tif 000009
【図８】
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