(57)【要約】【課題】グレーズ層の凸部の高さを、略揃えることが可能な高品質のサーマルヘッド用グレーズ基板の製造方法を提供する。【解決手段】基板１上にグレーズ層となるガラス層２を形成する工程と、ガラス層２上にエッチングマスクを形成する工程と、基板１を略水平に位置した状態で該ガラス層２をエッチング液に浸漬させるとともに、該基板１を水平方向に揺動させて、前記ガラス層２の一部をエッチングする工程とを具備する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面に凸部を有するグレーズ層を被着形成し、該凸部上に発熱素子を設けたサーマルヘッド用グレーズ基板を製造する方法において、
基板上にグレーズ層となるガラス層を形成する工程と、
前記ガラス層上にエッチングマスクを形成する工程と、
前記基板を略水平に位置した状態で該ガラス層をエッチング液に浸漬させるとともに、該基板を水平方向に揺動させて、前記ガラス層の一部をエッチングする工程と、を具備したことを特徴とするサーマルヘッド用グレーズ基板の製造方法。
【請求項２】
前記凸部が前記基板上に帯状に延在するように形成されるとともに、前記凸部が延在する方向と略直交する方向に前記基板を揺動することを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド用グレーズ基板の製造方法。
【請求項３】
前記ガラス層が上方に位置するように基板をエッチング液に浸漬させたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサーマルヘッド用グレーズ基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の方法により作製されたサーマルヘッド用グレーズ基板と、前記凸部上に被着される発熱素子と、該発熱素子に接続される配線導体とを備えたサーマルヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファクシミリ向サーマルヘッドやビデオプリンタ向サーマルヘッド等に用いられるサーマルヘッド用グレーズ基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、サーマルヘッドの支持母材としてグレーズ基板が用いられている。
【０００３】
かかる従来のグレーズ基板は、例えば長方形状を成すアルミナ製の基板の上面に、該基板の長手方向に沿って凸部を有するグレーズ層が被着されたものが知られている。
【０００４】
そして、このようなグレーズ基板は、アルミナ製基板１１の一主面にガラス層１２を被着し、該ガラス層１２上の一部に帯状のエッチングマスク１３を形成し、前記エッチングマスク１３が形成されたガラス層１２をエッチング液中に静置させることにより、ガラス層１２を厚み方向にエッチングし、その後高温でガラス層１２を焼成することにより製造される。
【０００５】
尚、前記エッチング液は、その成分にフッ酸を含むものが用いられている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平３−２５１４６４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のグレーズ基板の製造方法では、図４に示すごとく、基板１１を縦置きした状態でガラス層１２のエッチングを行っていたが、この場合、エッチング速度が領域によって大きくばらつくため、エッチング後に焼成して形成されたグレーズ層は、凸部の高さが領域によって大きく異なってしまう。
【０００８】
それ故、上述した製造方法によって製作されたグレーズ基板を用いてサーマルヘッドを構成し、印画を行うと、凸部の高さの違いに起因した印画ムラが生じるという課題がある。
【０００９】
本発明は上述の課題に鑑み案出されたもので、その目的はグレーズ層の凸部の高さを、略揃えることが可能な高品質のサーマルヘッド用グレーズ基板の製造方法及びその製造方法により作製されたグレーズ基板を用いたサーマルヘッドを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のサーマルヘッド用グレーズ基板の製造方法は、基板表面に凸部を有するグレーズ層を被着形成し、該凸部上に発熱素子を設けたサーマルヘッド用グレーズ基板を製造する方法において、基板上にグレーズ層となるガラス層を形成する工程と、前記ガラス層上にエッチングマスクを形成する工程と、前記基板を略水平に位置した状態で該ガラス層をエッチング液に浸漬させるとともに、該基板を水平方向に揺動させて、前記ガラス層の一部をエッチングする工程とを具備したことを特徴とするものである。
【００１１】
また本発明のサーマルヘッド用グレーズ基板の製造方法は、前記凸部が前記基板上に帯状に延在するように形成されるとともに、前記凸部が仄延在する方向と略直交する方向に前記基板を揺動することを特徴とするものである。
【００１２】
更に本発明のサーマルヘッド用グレーズ基板の製造方法は、前記ガラス層が上方に位置するように基板をエッチング液に浸漬させたことを特徴とするものである。
【００１３】
また更に本発明のサーマルヘッド用グレーズ基板を用いたサーマルヘッドは、前述の方法により作製されたサーマルヘッド用グレーズ基板と、前記凸部上に被着される発熱素子と、該発熱素子に接続される配線導体とを備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明のサーマルヘッド用グレーズ基板の製造方法によれば、基板表面に凸部を有するグレーズ層を被着形成し、該凸部上に発熱素子を設けたサーマルヘッド用グレーズ基板を製造する方法において、基板上にグレーズ層となるガラス層を形成する工程と、前記ガラス層上にエッチングマスクを形成する工程と、前記基板を略水平に位置した状態で該ガラス層をエッチング液に浸漬させるとともに、該基板を水平方向に揺動させて、前記ガラス層の一部をエッチングする工程とを具備したことから、ガラス層を略均等にエッチングでき、焼成後のグレーズ層の凸部の高さを略均一に揃えることができる。
【００１５】
また、このようなグレーズ基板をサーマルヘッドに用いることで、グレーズ層の凸部上に長手方向に沿って略一直線上に形成される発熱素子と記録媒体との摺接圧を略一定なものとでき、印画ムラを抑制することが可能な高品質のサーマルヘッド用グレーズ基板が得られる。
【００１６】
特に高い印画性能が求められる中高画質向のグラッフィックプリンタやデジタルフォトプリンタ用サーマルヘッドに用いた場合にも、印画ムラの発生を抑制することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
本発明のサーマルヘッド用グレーズ基板は、基板１の上面に一部が断面凸状に盛り上がったグレーズ層４を被着させた構造を有している。
【００１９】
そして基板１は、アルミナセラミックス等のセラミックス材料や表面を酸化膜で被覆した単結晶シリコン等、種々の材料により長方形状に形成され、長手方向の幅が２８０ｍｍ〜４００ｍｍ、短手方向の幅が７６ｍｍ〜８０ｍｍ、厚みが０．８ｍｍ〜１．２ｍｍに成してある。
【００２０】
また基板１の上面に被着されるグレーズ層４は、例えばガラスから成り、基板１の上面の略全域に亘って平坦に形成された基層部上に、基板１の長辺に沿って帯状に配される凸部４’が設けられており、該凸部４’は長手方向の幅が２０ｍｍ〜３７０ｍｍ、短手方向の幅が０．３ｍｍ〜２．０ｍｍ、その高さが１０μｍ〜７０μｍに形成される。
【００２１】
このようなグレーズ基板をサーマルヘッドに用いた場合、図３に示すごとく、グレーズ層４の凸部４’の高さが全域に亘って略均一に揃っていることから、該凸部上に設けられる発熱素子５や配線導体６が、断線を発生することなく形成でき、また発熱素子５の発熱を蓄える蓄熱層としても機能する。
【００２２】
このようなグレーズ基板の製造工程を図１の分図Ｉ〜ＶＩを用いて説明する。
【００２３】
工程Ｉ．まず基板１を準備する。
【００２４】
グレーズ基板に使用される基板１を例えばアルミナセラミックスにて作製する場合、アルミナ、シリカ、マグネシア等のセラミックス原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状に成すとともに、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等を採用することによってセラミックグリーンシートを形成し、該グリーンシートを所定の長方形状に打ち抜いた上、高温（約１５５０℃〜１６５０℃）で焼成することにより製作される。
【００２５】
そして、焼成された基板１の一主面の表面を算術平均粗さＲａで０．３μｍ以下になす。このように成しておけば、後にサーマルヘッドとして発熱素子５や配線導体６を形成する際に、基板１上に平滑化のための層を設ける必要はなく、欠けや断線等の起こりにくい良好な配線導体６をグレーズ基板上に直接形成することができる。
【００２６】
工程ＩＩ．次に基板１上にガラス層２を形成する。
【００２７】
工程Ｉで得られた基板１の一主面全体に、従来周知のスクリーン印刷法やスピンコート法により酸化珪素、酸化マグネシウム等から成るガラスペーストを２５ｍ〜２５０μｍ程度の厚みに塗布した後、これを焼成（１２００℃〜１３００℃：３５０分〜３７０分程度）することによりガラス層２を形成する。
【００２８】
工程ＩＩＩ．次にガラス層２上の一部に基板１の長辺方向に沿って帯状のエッチングマスク３を形成する。
【００２９】
ガラス層２の上面にフォトリソグラフィ技術により、エッチングマスク３を長手方向の幅が２０ｍｍ〜３７０ｍｍ、短手方向の幅が０．２ｍｍ〜１．９ｍｍに形成する。このようなエッチングマスク３は、後の工程で形成したいグレーズ層４の凸部４’の形状と略同じ長方形状に形成される。
【００３０】
工程ＩＶ．ガラス層２のエッチングを行う。
【００３１】
この工程では、図２に示すごとく、帯状のエッチングマスク３を有する基板１を、フッ酸、フッ化アンモニウム、硝酸から成る室温（２５℃）程度のエッチング液中に、該基板１のガラス層２を有する一主面が上方となるように略水平に位置させた状態で、凡そ１２分〜２０分浸漬させるともにエッチングマスク３の短手方向に揺動させながらエッチングを行う。
【００３２】
このようにガラス層２を基板１が略水平に位置した状態でエッチング液に浸漬させるとともに、該基板１を水平方向に揺動させ、前記ガラス層２の一部をエッチングすることにより、ガラス層２の全域で略均等にエッチングが進み、焼成後のグレーズ層４の凸部４’の高さも略均一に揃えることができる。
【００３３】
このようにエッチングが均等に進むメカニズムは、以下の様に考えられる。すなわちエッチング液の成分であるフッ酸が、ガラス層２を溶解して珪素が発生する。
【００３４】
そして、この珪素とフッ酸中のフッ素が結合してフッ化珪素イオンが形成される。このフッ化珪素イオンはガラス層２を溶解する性質があり、該イオンがエッチングマスクと基板との間隙に滞留すると、その滞留領域がより早くエッチングされる。
【００３５】
ところが、上述のようにガラス層２を基板１が略水平に位置した状態でエッチング液に浸漬させるとともに、該基板１を水平方向に揺動させ、前記ガラス層２の一部をエッチングすることにより、前記イオンが拡散されて一部の領域に滞留しにくくなることから、ガラス層２の全域で略均等にエッチングが進むと考えられる。
【００３６】
尚、このときの揺動の周期は２ｓ〜１０ｓ、振幅は２０ｃｍ〜６０ｃｍ、また振動速度は２ｃｍ／ｓ〜３０ｃｍ／ｓに設定される。この速度が２ｃｍ／ｓよりも小さいと、エッチング液の充分な拡散ができず、前記イオンが滞留してしまうことからエッチングにバラツキが生じ、３０ｃｍ／ｓよりも大きいと、エッチングマスク３が基板１から剥がれてしまうといった問題を生じる。
【００３７】
また、このようなグレーズ基板をサーマルヘッドに用いることで、グレーズ層４の凸部４’上に長手方向に沿って略一直線上に形成される発熱素子５と記録媒体との摺接圧を略一定なものとでき、印画ムラを抑制することが可能な高品質のサーマルヘッド用グレーズ基板が得られる。
【００３８】
特に高い印画性能が求められる中高画質向のグラッフィックプリンタやデジタルフォトプリンタ用サーマルヘッドに用いた場合にも、印画ムラの発生を抑制することができる。
【００３９】
尚、エッチングマスク３が被着された領域以外のガラス層２を完全に除去して、断面凸状の部分グレーズ層としてもよい。
【００４０】
Ｖ．エッチングマスク３の剥離を行う。
【００４１】
ガラス層２を有する基板１を充分水洗してエッチング液を洗い流し、その後、レジスト剥離液をシャワー方式にて当てることによりエッチングマスク３を剥離する。
【００４２】
ＶＩ．ガラス層２の焼成を行って、凸部４’の曲面を滑らかに成す。
【００４３】
前記ガラス層２を有する基板１を１１０分間（内９５０℃を１５分間保持）焼成する。これによりガラス層２の凸部４’の曲面が滑らかに成ったグレーズ層４が得られる。このときの凸部４’の曲率半径Ｒは、凡そ０．７ｍｍ〜５．０ｍｍ程度である。
【００４４】
このような工程Ｉ〜ＶＩを経ることにより、本発明のグレーズ基板が作製される。
【００４５】
【実験例】
本発明の効果を確認するために次の実験を行った。この実験は、ガラス層２のエッチング工程において、基板の置き方やその向き、揺動の有無、揺動方向をそれぞれ変化させてエッチングを行い、エッチングマスク剥離後、グレーズ層の凸部に長手方向に沿った３箇所（両端近傍及び中央近傍）において、それぞれの１０点平均粗さＲｚ（ＪＩＳ・Ｂ０６０１：基準長さ５ｍｍ）を計測し、その平均値を表したものである。
【００４６】
この結果を表１に示している。
【００４７】
【表１】
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この実験結果によると、基板を略水平に置いた状態で揺動しながらエッチングを行った場合（実験結果Ｎｏ４、５、７、８）には、１０点平均粗さが０．３２以下となり、この程度の粗さであれば、低画質モノクロプリンタ用サーマルヘッドに用いたときに印画ムラが発生しない。
【００４８】
更に基板を揺動したものの中でも、短手方向に基板を揺動した場合（実験結果Ｎｏ５、８）には、１０点平均粗さＲｚが０．２４以下となり、この程度の粗さであれば、中画質グラッフィックプリンタ用サーマルヘッドに用いたときに印画ムラが発生しない。
【００４９】
また更に、短手方向に基板を揺動したものの中でも、グレーズ層が被着された面を上向にして基板を略水平に置いた場合（実験結果Ｎｏ５）には、１０点平均粗さＲｚが０．２１以下となり、この程度の粗さであれば、高画質グラッフィックプリンタ用サーマルヘッドに用いたときに印画ムラが発生しない。
【００５０】
従って、１０点平均粗さＲｚは、少なくとも０．３２μｍ以下であることが求められ、より好ましくは０．２４μｍ以下であることが好ましく、更に好ましくは０．２１以下であることが望ましい。
【００５１】
次に前述のごとく製造されたサーマルヘッド用グレーズ基板を用いて作製されるサーマルヘッドについて説明する。
【００５２】
本発明のサーマルヘッドは、例えば図３に示すごとく、上述したグレーズ基板のグレーズ層４の凸部上に多数の発熱素子５を、例えば６００ｄｐｉ（ｄｏｔ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）の密度でグレーズ基板の一方の長辺に沿って直線状に配列させ、各発熱素子５には配線導体６が電気的に接続されている。そして、凸部４’の高さバラツキが小さいため、発熱素子５と記録媒体との摺接圧を略一定なものとできる上に、グレーズ層４の蓄熱バラツキも小さくできることから、印画ムラを抑制することが可能となる。
【００５３】
尚、発熱素子５は、外部より配線導体６を介して電源電力が印加されるとジュール発熱を起こし、記録媒体に印画を形成するのに必要な温度、例えば１５０℃〜２５０℃の温度となる。
【００５４】
更に、配線導体６は、その一端が発熱素子５への通電を制御するドライバーＩＣ９を介して基板１の他方の長辺近傍まで導出されている。
【００５５】
このような配線導体６は、その導出部がグレーズ基板と対向配置される配線基板８上に設けられる配線導体６と金属細線７を介して電気的に接続されており、外部より配線導体６や金属細線７を介して供給される電源電力等を発熱素子５等に印加する作用を為している。
【００５６】
尚、上述した発熱素子５や配線導体６は、従来周知の薄膜形成技術、例えばスパッタリング法やフォトリソグラフィ技術、エッチング技術等を採用することによってグレーズ基板の上面に所定の厚み、所定のパターンに被着・形成される。
【００５７】
かくして、本発明のグレーズ基板の製造方法により作製されたグレーズ基板を用いたサーマルヘッドは、印画信号に基づいて発熱素子を選択的に発熱させるとともに、プラテンローラ等の搬送手段により記録媒体を前記発熱素子上に送り込むことで、該記録媒体に所望の印画をムラなく形成することが可能となる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明のサーマルヘッド用グレーズ基板の製造方法によれば、基板表面に凸部を有するグレーズ層を被着形成し、該凸部上に発熱素子を設けたサーマルヘッド用グレーズ基板を製造する方法において、基板上にグレーズ層となるガラス層を形成する工程と、前記ガラス層上にエッチングマスクを形成する工程と、前記基板を略水平に位置した状態で該ガラス層をエッチング液に浸漬させるとともに、該基板を水平方向に揺動させて、前記ガラス層の一部をエッチングする工程とを具備したことから、ガラス層を略均等にエッチングでき、焼成後のグレーズ層の凸部の高さを略均一に揃えることができる。
【００５９】
また、このようなグレーズ基板をサーマルヘッドに用いることで、グレーズ層の凸部上に長手方向に沿って略一直線上に形成される発熱素子と記録媒体との摺接圧を略一定なものとでき、印画ムラを抑制することが可能な高品質のサーマルヘッド用グレーズ基板が得られる。
【００６０】
特に高い印画性能が求められる中高画質向のグラッフィックプリンタやデジタルフォトプリンタ用サーマルヘッドに用いた場合にも、印画ムラの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】分図（Ｉ）乃至（ＶＩ）は、本発明の一実施形態に係るサーマルヘッド用グレーズ基板の製造方法の各工程の断面図である。
【図２】本発明の製造方法の工程（ＩＶ）におけるエッチング液中の基板の置き方を表した模式図である。
【図３】本発明のサーマルヘッド用グレーズ基板を用いて作製されたサーマルヘッドの断面図である。
【図４】従来の製造方法にかかるエッチングの工程におけるエッチング液中の基板の置き方を表した模式図である。
【符号の説明】
１・・・基板
２・・・ガラス層
３・・・エッチングマスク
４・・・グレーズ層
４’・・・凸部
５・・・発熱素子
６・・・配線導体
７・・・金属細線
８・・・配線基板
９・・・ドライバーＩＣ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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