(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング時に生成する固形の反応生成物がエッチング面から除去されるようにエッチング液に超音波をかけてエッチングするグレーズ基板のエッチング方法であって、前記超音波を間欠発振し、前記間欠発振のタイミングをオンタイムを１とした時、オフタイムを１以上４以下とし、かつオンタイムを２〜６秒、オフタイムを４〜８秒とすることを特徴とするグレーズ基板のエッチング方法。
【請求項２】
超音波の周波数が２５〜１００ｋＨｚである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
基板上にグレーズ層を形成する工程、グレーズ層の凸状とする部分にレジスト膜を設ける工程、グレーズ層をエッチングする工程、レジスト膜を除去する工程、及び矩型の凸状をＲ形状にするために加熱処理を行う工程を含む部分凸型グレーズ基板の製造方法であって、グレーズ層をエッチングする工程を請求項１または２に記載のエッチング方法により行うことを特徴とする部分凸型グレーズ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部分凸型グレーズ基板の製造方法に関するものであり、更に詳しくは、エッチング液に超音波をかけることで、エッチング時に生成する固形の反応生成物をエッチング面から除去することが可能なサーマルヘッド用部分凸型グレーズ基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイレクトフォトプリンタに代表される昇華型プリンタは、主にＤＴＰ業界などで用いられている熱転写プリンタの一種であり、サーマルヘッドに熱を加えることにより、インクリボンに塗布した固形インクを昇華させ、ポリエステルなどの樹脂でコーティングされた専用の用紙に転写させることで印刷を行う。サーマルヘッドに加える熱量を制御することでインクの量を調節することができるため、他の方式では不可能な細かな階調まで表現することが出来る。
【０００３】
近年では、この昇華型プリンタの印字品質の及び印字速度の高速化の要求が一段と高まってきており、この要求を満たすためには、サーマルヘッドの基板上に形成する蓄熱層であるグレーズ層の表面が平滑で、うねりや欠陥の無いことが不可欠である。グレーズ層の表面が平滑でないと、印刷時に感熱紙とサーマルヘッドとの接触圧力に差が生じて色むらが生じる原因となる。
また、更に、サーマルヘッドと感熱紙との接触部分を広くする目的で、グレーズ層の発熱抵抗体層形成部を曲面を有する凸状にすることが重要視されている。
【０００４】
このような凸状のグレーズ層を有するサーマルヘッドの構造としては、図１に示すような構造を例示することが出来る。
このサーマルヘッド（１）は、例えば、アルミナセラミックスから成る基板（２）上に、無色透明のガラスから成るグレーズ層（３）を４０〜２００μｍの厚みで断面形状が凸形状となるように形成し、このグレーズ層（３）上にスパッタリング法やフォトリソグラフィー法及びエッチング等により、発熱抵抗体層（４）、電極層（５）を形成し、更に保護膜（６）で全体を覆った構造をしたものである。
グレーズ層（３）は無色透明のガラスから形成される蓄熱層であり、発熱抵抗体層（４）の発する熱を蓄積・放出し、サーマルヘッド全体の熱効率を良好に維持する役割の他に、その形状を曲面を有する凸状とすることで、発熱抵抗体層（４）形成部の頂面の感熱紙等への当たりを良くし、印刷性能を向上させる役割がある。
【０００５】
このような凸状のグレーズ層を形成する方法としては、特開平３−２５１４６４号公報（特許文献１）にはセラミック基板の全面にガラスペーストを印刷し、焼成した後、グレーズ層表面にレジスト膜を形成し、フッ化水素酸を含む混酸に浸漬しグレーズ層をエッチング後、レジスト膜を剥離し再焼成する浸漬エッチング方法が開示されている。
【０００６】
しかし、この浸漬エッチング法においては、ガラスをエッチングする際に生成する反応生成物がエッチング面（ガラス表面）に滞留し、エッチングの進行を阻害するため、一度に深いエッチングを行うとエッチング速度が低下したりエッチングが不均一になるなどの問題が生じる。特に、凸状部の脇に不均一が生じ易く、このことが著しく凸状部のうねりを大きくし、サーマルヘッドの印字品質を低下させる原因となっていた。
【０００７】
特開２００５−４７０３０号公報（特許文献２）はサーマルヘッド用グレーズ基板の製造方法及びサーマルヘッドに関するものであり、エッチング液中に発生するフッ化ケイ素イオンの滞留によってグレーズ層のエッチング速度にばらつきが生じ、凸部の高さが不均一になるのを防ぐため、グレーズ基板をエッチング液に浸漬させた状態で該基板を水平方向に揺動させながら均等にエッチングを行うことを特徴としたものである。
しかし、この方法では固体生成物を除去することは出来ない。
【０００８】
また、特開２００６−３４７０６８号公報（特許文献３）は、グレーズエッチング装置及びグレーズエッチング方法に関するものであり、エッチング液に超音波振動をかけ、グレーズ面に接触させることで、該グレーズ面上に沈殿または堆積しているエッチング残渣（反応生成物）を取り除きながらグレーズ面をエッチングする旨が記載されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平３−２５１４６４号公報
【特許文献２】特開２００５−４７０３０号公報
【特許文献３】特開２００６−３４７０６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、このようなエッチング速度の低下及びエッチングの不均一を改善するために、ガラスエッチング時に生成する固形の反応生成物を除去しながらエッチングを行うことにより、凸状部の高さが高く、かつ凸状部頂面およびその斜面のうねりが小さいサーマルヘッド用基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは鋭意検討の結果、エッチング液に超音波をかけ、そのキャビテーションにより反応生成物を除去しながらエッチングを行うことにより、一度に深く均一なエッチングを施すことが可能なグレーズ基板の製造方法を見出した。
すなわち、本発明は以下の構成からなる。
【００１２】
［１］グレーズ基板のエッチング方法であって、エッチング時に生成する固形の反応生成物がエッチング面から除去されるようにエッチング液に超音波をかけてエッチングすることを特徴とするグレーズ基板のエッチング方法。
［２］超音波を間欠発振とすることでエッチング中のレジスト膜のダメージを抑える前記１に記載の方法。
［３］間欠発振のタイミングをオンタイムを１とした時、オフタイムは１以上とする前記２に記載の方法。
［４］間欠発振のタイミングをオンタイム及びオフタイムそれぞれ２秒以上とする前記２または３に記載の方法。
［５］超音波の周波数が２５〜１００ｋＨｚである前記１〜４のいずれかに記載の方法。
［６］基板上にグレーズ層を形成する工程、グレーズ層の凸状とする部分にレジスト膜を設ける工程、グレーズ層をエッチングする工程、レジスト膜を除去する工程、および矩型の凸状をＲ形状にするために加熱処理を行う工程を含む部分凸型グレーズ基板の製造方法であって、グレーズ層をエッチングする工程を前記１〜５のいずれかに記載のエッチング方法により行なうことを特徴とする部分凸型グレーズ基板の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の製造方法によればエッチング時に発生する固体生成物を除去しながらエッチングを行うことが可能であり、エッチング速度の低下やエッチングの不均一から生じる凸状部のうねりを解決し、印刷品質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の部分凸型グレーズ基板の製造方法について、以下に説明する。
本発明の部分凸型グレーズ層は、図２の［１］〜［４］に示すような工程で形成される。
［１］セラミック基板（２）の上に、グレーズ層（３）を形成する、
［２］グレーズ層（３）の凸状としたい部分にレジスト膜（７）を設ける、
［３］グレーズ層（３）のエッチングを行う、
［４］剥離液によってレジスト膜（７）を除去する。
［５］矩型の凸状をＲ形状にするために、すなわち、断面形状における角部に曲率を付与するために、加熱処理を行う。
【００１５】
［１］グレーズ層の形成
基板としては、アルミナ基板（アルミナ含有率９６％程度）等のセラミック基板が好ましく用いられる。
セラミック基板の大きさとしては、サーマルヘッドに用いる通常の基板のサイズで良く、大体長さ２５０〜３００ｍｍ、幅７０〜１１０ｍｍ、厚さ０．６〜１．０ｍｍ程度である。
【００１６】
グレーズは、例えば、ＳｉＯ2−ＣａＯ−ＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3系のガラス粉末とアクリル樹脂をテルピネオール等で希釈し、三本ロールミルで混練して得られたガラスペーストが用いられ、このガラスペーストをスクリーン印刷法等により基板上に形成することによりグレーズ層が得られる。
もっとも、本発明の方法は一般に使用されているグレーズ基板であれば、特に限定無く用いることができる。
グレーズ層の厚さは、一番薄い部分で３０〜１００μｍ程度であることが好ましく、一番厚い部分（凸状部の先端）で５０〜２００μｍ程度であることが好ましい。凸状部の高さは高い方がサーマルヘッド製品の自由度が大きくなるために好ましい。
【００１７】
［２］レジスト膜について
上記アクリル系樹脂、感光剤、無機充填材を有機溶媒に溶解させ、ペースト状とする。このペースト状ネガ型感光性レジストをスクリーン印刷法、ロールコーター、スピンナー等の方法で前述のグレーズ面上全面に均一に塗布し、溶媒除去可能な温度（例えば、１００℃）のオーブン中で乾燥させた後、フィルムやガラスネガマスク等を用いてパターンを露光し、炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）水溶液等を用いて現像する。水洗・水切り後に、再び１２０〜１８０℃の熱風式オーブン中にて硬化密着させる。
【００１８】
［３］エッチングについて
前述したように、従来のグレーズ層のエッチングの際には、生成する反応生成物がガラス表面に滞留しエッチングの進行を阻害するため、一度に深いエッチングを行うとエッチング速度が低下したり、特に凸状部脇のエッチングが不均一になるなどの問題が生じ、印字品質を低下させる原因となっていた。
【００１９】
この問題を解決するためには、エッチング液に超音波をかけることにより、超音波の高い周波数と強い音圧によって液中にキャビテーションを発生させ、固体状の反応生成物を除去しながらエッチングを行うことが有効であり、これにより一度に深く均一なエッチングを施すことが可能となる。
【００２０】
キャビテーションとは、液体に超音波をかけることにより、洗浄液中に極めて小さな気泡や空洞が急速に形成されたり、それらが激しく崩壊する現象のことである。毎秒数百万粒の気泡がはじける際に放出するエネルギーは極めて強力であり、超音波洗浄等にこの現象が応用されている。本発明では、反応生成物を除去するための目的でこのキャビテーション現象を利用する。
【００２１】
エッチング液にかける超音波の周波数は２５〜１００ＫＨｚが好ましく、３５〜７５ＫＨｚが特に好ましい。
周波数が２５ＫＨｚより低いとキャビテーションが大すぎてレジスト膜が破壊されてしまう恐れがあり、また、１００ＫＨｚを超えるとキャビテーションが小さすぎ、反応生成物が除去不能となる。
【００２２】
超音波の付加方法としては、エッチング液を入れるためのエッチング浴は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の耐フッ化水素（ＨＦ）性を有する樹脂でできたものを用いる。
このエッチング浴の底に超音波発振子を直接接着して取り付け、エッチング液に超音波をかける方法、あるいは底部に発振子をネジ固定したステンレス浴に水を張り、その中にこのエッチング浴を入れて間接的にエッチング液に超音波をかける方法がある。
【００２３】
超音波を連続発振すると、そのキャビテーションが強すぎてレジスト膜に必要以上のダメージを与えてしまい、レジスト膜が欠けたり剥離したりすることがあるため、返って凸状部の脇に凹みを生じ、凸状部のうねりに繋がってしまう恐れがある。そのため、レジスト膜へのダメージを低減する目的で間欠発振とするのが好ましい。
【００２４】
間欠発振のタイミングとしては、オンタイムを１とした時、オフタイムは１以上とすることが好ましい。オンタイムが長いとレジスト膜へのダメージを低減する作用が十分ではないことがある。
また、このオンタイム及びオフタイムはそれぞれ２秒以上が望ましい。オンタイムが２秒未満だと超音波により発生したキャビテーションが所望の位置に作用するための時間として不十分な場合がある。一方、オンタイムが長すぎるとレジスト膜へのダメージを低減する作用が十分でないことがある。好ましいオンタイムの上限は、超音波の周波数にもよるが、１０秒以下であり、さらに好ましくは８．５秒以下である。オフタイムについては、それが長すぎると反応生成物が除去されない時間が長くなることとなるので、例えば２０秒以下が好ましく、さらに好ましくは１５秒以下である。
【００２５】
エッチング液としては、フッ化水素を含む混酸を純水で希釈した溶液を使用する。フッ化水素と共に用いる酸としては、例えば、硫酸や硝酸が挙げられる。
フッ化水素の濃度は、エッチングする速度に応じて適宜調整する。
【００２６】
［４］レジスト層の剥離について
レジスト層の剥離液としては、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液を使用する。水酸化ナトリウム溶液の濃度は５〜１０％程度で、必要に応じて８０℃程度まで加熱して用いる。
【００２７】
［５］Ｒ化熱処理について
エッチングにて形成した矩形の凸状を所望のＲ形状（断面形状が曲線を描く形状）にするために、高温の加熱処理を行う。処理温度は使用するガラスの軟化温度以上とし、形成するＲ形状に応じて適宜調整する。キープタイム（保持時間）は１０分程度とする。
以上のようにして、本発明の部分凸型グレーズ基板が完成する。
【実施例】
【００２８】
実施例により本発明を詳細に説明する。なお、本発明はこの実施例により制限されるものではない。
【００２９】
長さ２５０ｍｍ、幅１３０ｍｍ、厚み０．８ｍｍのアルミナ含有率９６％のセラミック基板（ニッコー（株）製）（２）の表面に、軟化点８４０℃以上の粉末ガラス（日本電子硝子（株）製，１ｋｇ）とアクリル樹脂（三菱レイヨン（株）製，２００ｇ）とテルピネオール（ヤスハラケミカル（株）製，５０ｇ）とを混錬して得られたガラスペーストをスクリーン印刷し、乾燥焼成したグレーズ層（３）を形成した。
このグレーズ層（３）の上に、フォトリソグラフィー工法によりエッチングレジスト膜（７）を形成した基板について、表１に示す条件にて２８ｋＨｚの超音波をかけた（（株）カイジョー製，クリンパルス７３４１型）フッ化水素酸を含む混酸中に３０分間浸漬揺動し、エッチングを行った。
エッチング後、水で基板を洗浄し、エアーナイフ等で乾燥させ、エッチングにより出来た凸状部脇のエッチング面の状態を目視にて観察した。
【００３０】
【表１】
0005248156.tif 000002
【００３１】
表１の結果より、比較例である０番の条件よりも、実施例である１〜１２の条件のほうが、状態が良く、中でも特に４〜５、７〜８、１１、１２の条件が状態が特に良いことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】一般的な凸状のグレーズ層を有するサーマルヘッドの構造を示す断面図である。
【図２】部分凸型グレーズ層のエッチング工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１．サーマルヘッド
２．セラミック基板
３．グレーズ層
４．発熱抵抗体層
５．電極層
６．保護層
７．レジスト膜
８．凸状部
【図１】
0005248156.tif 000003
【図２】
0005248156.tif 000004