(57)【要約】【課題】耐久性にすぐれ、かつ抵抗値ばらつきの小さいサーマルヘッドを得るためのサーマルヘッドの製造方法、サーマルヘッド及び印画装置を提供する。【解決手段】サーマルヘッドの製造方法は、ＳｉとＣを組成に含む発熱抵抗体７２を有するサーマルヘッド７０の製造方法であって、発熱抵抗体７２を形成する工程と、形成後の発熱抵抗体７２の熱処理を行うことなく、電極６４を形成する工程と、保護膜５８を形成する工程と、トリミングを行う工程とを含む。【選択図】図６
2009000936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉとＣを組成に含む発熱抵抗体を有するサーマルヘッドの製造方法であって、
前記発熱抵抗体を形成する工程と、
形成後の前記発熱抵抗体の熱処理を行うことなく、電極を形成する工程と、
保護膜を形成する工程と、
トリミングを行う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】
前記発熱抵抗体は、ＴａＳｉＣ、ＷＳｉＣ、ＭｏＳｉＣのいずれかであ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】
前記トリミングを行う工程は、前記発熱抵抗体にパルス通電を行うことであることを特徴とする請求項１または２記載のサーマルヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記トリミングを行う工程は、複数回のパルス通電を行うことにより、前記発熱抵抗体の各々の抵抗値を変化させることにより行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項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１項に記載のサーマルヘッドの製造方法により作製したことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項６】
請求項５記載のサーマルヘッドを用い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、サーマルヘッドの製造方法、サーマルヘッド及び印画装置に関し、特に、業務用や民生用の各種プリンタ機器に搭載されるサーマルヘッドの製造方法、サーマルヘッド及び、そのサーマルヘッドを搭載した印画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リライトプリンタ、カードプリンタ、ビデオプリンタ、バーコードプリンタ、ラベルプ
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
ドがある。この種のサーマルヘッドでは、所定温度まで加熱することで、メディアに印字
したり、印字された情報を消去したりする。より具体的には、サーマルヘッドは、直線的
に設けられた単体もしくは複数の発熱抵抗体に、選択的に電位を与えて発熱させ、得られ
た熱エネルギによって反応するメディアに文字や絵を印刷もしくは印刷されているものを
消去する。
【０００３】
このようなサーマルヘッドの製造方法は、例えば、特許文献１に開示されている。図１０は、従来のサーマルヘッドの製造方法の工程図を示す。サーマルヘッドの製造方法は、グレーズ基板の作製工程（ステップＳ１０１）、グレーズ基板に発熱抵抗体層を成膜する発熱抵抗体層成膜工程（ステップＳ１０２）、熱処理工程（ステップＳ１０３）、フォトリソグラフィー／エッチング工程（ステップＳ１０４）、電極層成膜工程（ステップＳ１０５）、フォトリソグラフィー／エッチング工程（ステップＳ１０６）、保護膜形成工程（ステップＳ１０７）、検査工程（ステップＳ１０８）を含んでいる。
【０００４】
ステップＳ１０１のグレーズ基板作製工程では、基板本体上にグレーズを形成してグレーズ基板を作製する。
【０００５】
ステップＳ１０２の発熱抵抗体層成膜工程では、ＬＰ−ＣＶＤ（減圧ＣＶＤ）法などにより、グレーズ上に発熱抵抗体を成膜する。このとき、発熱抵抗体の成膜圧力を０．４〜１．５Ｐａとするとともに、発熱抵抗体の成膜電力を５００〜２０００Ｗとする。さらに、基板温度を１８０〜２５０℃とする。
【０００６】
ステップＳ１０３の熱処理工程では、真空中において温度５５０〜６５０℃で発熱抵抗体の熱処理を行う。このとき、熱処理時間は熱処理温度に依存する。例えば、熱処理温度が５５０℃であれば２時間程度であり、熱処理温度が６５０℃であれば１時間程度である。
【０００７】
次に、ステップＳ１０４のフォトリソグラフィー／エッチング工程を行う。
【０００８】
ステップＳ１０５の電極層成膜工程では、スパッタや蒸着により、発熱抵抗体上に、一対の電極を成膜する。
【０００９】
次に、ステップＳ１０６のフォトリソグラフィー／エッチング工程を行う。
【００１０】
ステップＳ１０７の保護膜形成工程では、発熱抵抗体および電極を覆うように保護膜を成膜する。
【００１１】
ステップＳ１０８の検査工程で製造されたサーマルヘッドの検査を行い、サーマルヘッドの製造工程が終了する。
【００１２】
上記の製造方法により、特性の優れたサーマルヘッドを製造することができており、作製されたサーマルヘッドは、ラベル用プリンタに用いられていた。
【００１３】
近年、サーマルヘッドの画像用プリンタとしての用途が増加してきている。画像用プリンタでは、ラベル用より高品位の印画が必要である。しかしながら、従来の発熱抵抗体成膜、熱処理を行う製造方法では、画像用ヘッドとしては、ドット間の抵抗値のばらつきが大きすぎることが分かった。それにより、印画ムラが発生してしまう。
【００１４】
図１１は、従来の製造方法で製造したサーマルヘッドの抵抗値プロファイルである。図１１において、横軸は、サーマルヘッドの主走査方向の発熱抵抗体の各ドットの位置を示し、縦軸は、発熱抵抗体抵抗値を示している。曲線Ｃ１００は、抵抗値プロファイルを示している。曲線Ｃ１００の抵抗値プロファイルを見て分かるように、各発熱抵抗体の抵抗値のばらつきが大きく、そのばらつき度合いは３．１０％であった。そこで、トリミングを行うことが考えられている。
【特許文献１】特開２００６−１９２７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従来の製造方法で製造されたサーマルヘッドでは、画像用ヘッドとしては、ドット間の抵抗値のばらつきが大きすぎることから、トリミングにより各ドットの抵抗値ばらつきを抑える方法が考えられた。そこで、実際に、従来の製造方法で製造されたサーマルヘッドに対してトリミングを試みた。トリミングは、各ドットを構成する発熱抵抗体にパルス通電を複数回行うことにより、各ドットを構成する発熱抵抗体の抵抗値を変化させ、各ドットでの発熱抵抗体の抵抗値が均一になるまで各ドットの発熱抵抗体に対してパルス通電を繰り返し行うことによって成される。図１２は、従来の製造方法で製造したサーマルヘッドにトリミングを試みるために各ドットを構成する発熱抵抗体に複数回のパルス通電を行った後の抵抗値プロファイルである。図１２において、横軸は、サーマルヘッドの主走査方向の発熱抵抗体の各ドットの位置を示し、縦軸は、発熱抵抗体抵抗値を示している。曲線Ｃ１０１は、抵抗値プロファイルを示している。曲線Ｃ１０１の抵抗値プロファイルを見て分かるように、各発熱抵抗体の抵抗値のばらつきは、図１１で示された従来の製造方法で製造されたサーマルヘッドでの発熱抵抗体抵抗値のばらつきがいくらか改善されることが分かるが、それでもばらつきは１．７２％あり、画像用ヘッドに応用することができるほどには抵抗値ばらつきを抑えることはできないという問題点がある。  
【００１６】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、耐久性にすぐれ、かつ抵抗値ばらつきの小さいサーマルヘッドを得るためのサーマルヘッドの製造方法、サーマルヘッド及び印画装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係るサーマルヘッドの製造方法、サーマルヘッド及び印画装置は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。
第１のサーマルヘッドの製造方法（請求項１に対応）は、  ＳｉとＣを組成に含む発熱抵抗体を有するサーマルヘッドの製造方法であって、発熱抵抗体を形成する工程と、形成後の発熱抵抗体の熱処理を行うことなく、電極を形成する工程と、保護膜を形成する工程と、トリミングを行う工程とを含むことを特徴とする。
第２のサーマルヘッドの製造方法（請求項２に対応）は、上記の方法において、好ましくは発熱抵抗体は、ＴａＳｉＣ、ＷＳｉＣ、ＭｏＳｉＣのいずれかであることを特徴とする。
第３のサーマルヘッドの製造方法（請求項３に対応）は、上記の方法において、好ましくはトリミングを行う工程は、発熱抵抗体にパルス通電を行うことであることを特徴とする。
第４のサーマルヘッドの製造方法（請求項４に対応）は、上記の方法において、トリミングを行う工程は、複数回のパルス通電を行うことにより、発熱抵抗体の各々の抵抗値を変化させることにより行うことを特徴とする。
第１のサーマルヘッド（請求項５に対応）は、上記第１〜４のいずれかのサーマルヘッドの製造方法により作製したことを特徴とする。
第１の印画装置（請求項５に対応）は、上記第１のサーマルヘッドを用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、従来の熱処理工程をなくしトリミング工程を行ったことにより、耐久性に優れ、各ドットの発熱抵抗体の抵抗値のばらつきを低減したサーマルヘッドと印画装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本実施形態に係る印画装置３０の概略図である。図１に示す印画装置３０は、六面体状のケーシング３２を有しており、ケーシング３２の前面には、液晶の表示パネル３３、入力キー３４及び排紙口３５が設けられている。また、ケーシング３２内には感熱紙３１がロール状に巻き取られた形で収納されており、感熱紙３１の先端部は複数本（図１では、２本）の搬送ローラ３６に支持されて排紙口３５の手前に位置決めされている。さらに、ケーシング３２内にはサーマルヘッドを実装するサーマルヘッドユニット１０が感熱紙３１の上側に位置決めされて組み込まれており、サーマルヘッドユニット１０で感熱紙３１を加熱して発色させることにより、文字や画像等のイメージを感熱紙３１に印刷した後、この感熱紙３１を排紙口３５から排出することができる。
【００２０】
図２は、サーマルヘッドユニット１０を示す平面図、図３は、図２のサーマルヘッドユニット１０を示す側面図である。図２及び図３に示すように、サーマルヘッドユニット１０は、基板２０を備えている。基板２０の下面側には、アルミ放熱板１１及びコネクタ１２が取り付けられている。基板２０の上面側には、ＩＣカバー１３がナット１４によって取り付けられている。基板２０のＡ部はサーマルヘッド７０を示す。
【００２１】
次に、本実施形態に係るサーマルヘッド７０について説明する。図４は、サーマルヘッド７０を模式的に示す平面図であり、図５は、図４のＸ−Ｘ断面図である。
【００２２】
サーマルヘッド７０は、図５で示すように、厚さ約１ｍｍのアルミナセラミックスからなる絶縁性の基板本体５６を有しており、基板本体上には厚さ約５０μｍのガラス製のグレーズ５７が形成されている。グレーズ５７は、平面視においてライン状に隆起しており、横断面において外輪郭が略円弧状となる凸型部を有するように形成されている。このグレーズ５７の曲面頂部には、厚さ約０．２μｍの薄膜からなる発熱抵抗体７２が多数個、主走査方向に配列するように設けられている。各発熱抵抗体７２の副走査方向における両側にはそれぞれ、厚さ約０．６μｍのアルミニウム等からなる導電層６４ａ、６４ｂがグレーズ５７上に成膜されている。また、サーマルヘッド７０では、発熱抵抗体７２と導電層６４ａ、６４ｂを覆うように保護層５８が形成されている。符号６６は、コモン電極部を示す。
【００２３】
発熱抵抗体７２は、ＳｉとＣを組成に含む材料であって、ＴａＳｉＣ、ＷＳｉＣ、ＭｏＳｉＣのいずれかからなる抵抗体であり、発熱抵抗体７２は、図４で示されるように、サーマルヘッド７０の長さ方向に、所定の間隔で離散的に配列されて形成される。
【００２４】
導電層６４ａ、６４ｂは、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）などの金属、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から成っている。
【００２５】
さらに最上層には、例えばＳｉＯ２などからなる所望の厚さの保護層５８が、コモン電
極部６６や導電層６４ａ，６４ｂ、発熱抵抗体７２を覆うように、成膜されている。
【００２６】
以上の構成のサーマルヘッドに関して、図６と図７をもとに、サーマルヘッドの製造方法を説明する。
【００２７】
図６は、本実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を示す工程図である。サーマルヘッドの製造は、グレーズ基板の作製工程（ステップＳ１１）、発熱抵抗体成膜工程（ステップＳ１２）、フォトリソグラフィー／エッチング工程（ステップＳ１３）、電極層（導電層）成膜工程（ステップＳ１４）、フォトリソグラフィー／エッチング工程（ステップＳ１５）、保護膜（保護層）形成工程（ステップＳ１６）、トリミング工程（ステップＳ１７）、検査工程（ステップＳ１８）を含んでいる。
【００２８】
まず、ステップＳ１１のグレーズ基板の作製工程は、図７（ｂ）に示すように、図７（ａ）に示す基板本体５６上に、スクリーン印刷等により、グレーズ５７を形成する。
【００２９】
ステップＳ１２の発熱抵抗体成膜工程では、図７（ｃ）に示すように、グレーズ５７の上には、発熱抵抗体７２を、真空蒸着、ＣＶＤ（化学気相成長法）、スパッタリング等の薄膜形成技術を用いて形成される。例えば、ＬＰ−ＣＶＤ（減圧ＣＶＤ）法などにより、グレーズ５７上に発熱抵抗体７２を成膜する。このとき、発熱抵抗体７２の成膜圧力を０．４〜１．５Ｐａとするとともに、発熱抵抗体７２の成膜電力を５００〜２０００Ｗとする。さらに、基板温度を１８０〜２５０℃とする。
【００３０】
ステップＳ１３のフォトリソグラフィー／エッチング工程では、フォトリソグラフィーとエッチングにより、成膜された発熱抵抗体７２が、図４で示したように、グレーズ５７の長さ方向に、所定の間隔で離散的に配列されるように形成される。
【００３１】
ステップＳ１４の電極層成膜工程では、図７（ｄ）に示すように、発熱抵抗体７２上の全面に、所望の厚さの導電層６４を形成する。導電層６４は、スパッタリング等の薄膜形成技術により形成されてもよいし、スクリーン印刷工法により形成されてもよい。
【００３２】
ステップＳ１５のフォトリソグラフィー／エッチング工程では、フォトリソグラフィーとエッチングによってパターニングし所望の領域、より具体的には、図４で示したようにサーマルヘッド７０の長さ方向に、所定の間隔で離散的に配列されて形成され、かつ、発熱抵抗体７２の頂部領域が露出するように導電層６４を除去する。この工程によって、導電層６４は、コモン電極部６６側の第１の導電層６４ａと反対側の第２の導電層６４ｂとに電気的に分離される。なお、上記の頂部領域には、電極層成膜工程において、初めから導電層６４が形成されないようにしてもよい。
【００３３】
ステップＳ１６の保護膜形成工程では、図７（ｅ）に示すように、最上層に保護層６４が形成される。
【００３４】
ステップＳ１７のトリミング工程では、作製された各発熱抵抗体７２の抵抗値を均一にするためにトリミングを行う。トリミングは、各ドットを構成する発熱抵抗体７２に第１の導電層６４ａと第２の導電層の間にパルス通電を複数回行うことにより、各ドットを構成する発熱抵抗体の抵抗値を変化させ、各ドットでの発熱抵抗体７２の抵抗値が均一になるまで各ドットの発熱抵抗体７２に対してパルス通電を繰り返し行うことによって成される。そのトリミング条件は、第１の導電層６４ａと第２の導電層の間に印加する電圧が２０〜４０Ｖであり、そのパルス通電のパルス幅が３０ｍｓ以下であり、パルス通電のパルス数が１０２〜１０７回で行う。
【００３５】
ステップＳ１８の検査工程で、製造されたサーマルヘッド７０の検査を行い、サーマルヘッド７０の製造工程が終了する。
【００３６】
図８は、上述のようにして作製したサーマルヘッドの各発熱抵抗体（ＴａＳｉＣ）の抵抗値プロファイルである。図８において、横軸は、サーマルヘッドの主走査方向の発熱抵抗体の各ドットの位置を示し、縦軸は、発熱抵抗体の抵抗値を示している。曲線Ｃ１０は、抵抗値プロファイルを示している。曲線Ｃ１０の抵抗値プロファイルを見て分かるように、各発熱抵抗体の抵抗値のばらつきは、図１１と図１２で示された従来の製造方法で製造されたサーマルヘッドでの発熱抵抗体の抵抗値のばらつきが大幅に改善され、ばらつきが０．４０％となっていることが分かる。
【００３７】
上述のように、従来の発熱抵抗体成膜工程の後の熱処理工程をなくし、本実施形態のように保護膜形成工程の後にトリミング工程を行うことで、サーマルヘッドの各発熱抵抗体の抵抗値のばらつきを低減できることは、次の実験結果からも理解できる。
【００３８】
図９は、１つの発熱抵抗体の抵抗値のパルス通電のパルス回数による変化率を示すグラフである。図９において、横軸は、１つの発熱抵抗体へのパルス通電の印加パルス回数を示し、縦軸は、その発熱抵抗体の抵抗値の変化率を示す。この実験では、発熱抵抗体としてＴａＳｉＣ膜を用いた。図中、曲線Ｃ２０は、従来の製造方法であって、発熱抵抗体成膜工程の後に熱処理工程を行う製造方法で製造した発熱抵抗体の抵抗値の変化率を示す。曲線Ｃ２１は、熱処理工程なしで製造し、トリミングを行わないで作製した発熱抵抗体の抵抗値の変化率を示す。曲線Ｃ２２は、本実施形態での熱処理工程なしで、トリミングを行って作製した発熱抵抗体の抵抗値の変化率を示す。
【００３９】
曲線Ｃ２０から分かるように、熱処理工程を行って作製した発熱抵抗体では、１×１０７回以上のパルス回数のパルス通電を行っても抵抗値の変化は、ほとんど起こらない。このことから、熱処理工程を行って発熱抵抗体を作製した場合、パルス通電を行ってトリミングを行おうとしても、パルス通電によって、ほとんど抵抗値を変化させることができないので、抵抗値を各ドットの発熱抵抗体で均一になるように変化させて効果的なトリミングを行うことができない。
【００４０】
一方、曲線Ｃ２１から分かるように、熱処理工程を行わないで作製した発熱抵抗体では、パルス通電を行うことにより、抵抗値が変化している。それゆえ、熱処理工程を行わないで作製した各ドットの発熱抵抗体にパルス通電を行うことにより抵抗値を変化させて、抵抗値が均一になるようにトリミングを行うことができることが分かる。トリミング後は、曲線Ｃ２２で示されるように抵抗値の変化がほとんどなく耐久性があるものが得られることが分かる。
【００４１】
以上、本実施形態によると、上述のように、従来の熱処理工程をなくしトリミング工程を行ったことにより、耐久性に優れ、各発熱抵抗体の抵抗値のばらつきを低減したサーマルヘッドとそのサーマルヘッドを搭載した印画装置を得ることができる。
【００４２】
なお、本実施形態においては、発熱抵抗体としてＴａＳｉＣを用いた例を示したが、ＷＳｉＣ、ＭｏＳｉＣにおいても同様の結果が得られる。
【００４３】
以上の実施形態で説明された構成、配置関係等については本発明が理解・実施できる程度に概略的にしたものにすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、業務用や民生用の各種プリンタ機器に搭載されるサーマルヘッドの製造方法、サーマルヘッド及び、そのサーマルヘッドを搭載した印画装置に広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態に係る印画装置の概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る印画装置のサーマルヘッドユニットを示す平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る印画装置のサーマルヘッドユニットを示す側面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るサーマルヘッドを模式的に示す平面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るサーマルヘッドの断面構造を模式的に示した図である。
【図６】本発明の実施形態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７】本発明の実施形態に係るサーマルヘッドの製造工程を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係るサーマルヘッドの各発熱抵抗体の抵抗値プロファイルを示す図である。
【図９】１つの発熱抵抗体の抵抗値のパルス通電のパルス回数による変化率を示すグラフである。
【図１０】従来のサーマルヘッドの製造方法の工程図を示す。
【図１１】従来の製造方法で製造したサーマルヘッドの抵抗値プロファイルである。
【図１２】従来の製造方法で製造したサーマルヘッドにトリミングを試みるためにパルス通電を行った後の抵抗値プロファイルである。
【符号の説明】
【００４６】
１０      サーマルヘッドユニット
１１      アルミ放熱板
１２      コネクタ
１３      ＩＣカバー
１４      ナット
２０      基板
３０      印画装置
３１      感熱紙
３２      ケーシング
３３      表示パネル
３４      入力キー
３５      排紙口
３６      搬送ローラ
５６      基板本体
５７      グレーズ
５８      保護層
６４      導電層
６４ａ，６４ｂ      導電層
６６      コモン電極部
７０      サーマルヘッド
７２      発熱抵抗体
【図１】
2009000936.tif 000003
【図２】
2009000936.tif 000004
【図３】
2009000936.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009000936.tif 000007
【図６】
2009000936.tif 000008
【図７】
2009000936.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009000936.tif 000011
【図１０】
2009000936.tif 000012
【図１１】
2009000936.tif 000013
【図１２】
2009000936.tif 000014