JPH0311119B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ 産業上の利用分野 本発明は、集積回路装置、例えば感熱記録ヘツ
ドに関する。

ロ 発明の背景 感熱記録ヘツド（以下、単にヘツドと称す。）
は感熱紙又は被記録紙等の被記録体に対して直接
又はインクリボンを介して当接した状態で記録用
の電気信号によつて発熱部がドツト状に選択加熱
され、これによつて被記録体に画像等を記録でき
るよう構成されている。

これらのヘツドでは、一般に、絶縁基体上に発
熱体層を設け、この上に多数の対向電極を形成さ
せて発熱部を構成し、その上を絶縁被膜で覆つて
対向電極や発熱体層を保護するようにし、その対
向電極を構成する信号電極に対して例えば後述す
るライン方式にあつては集積回路（以下、ICと
称す。）部から目的とする画像パターンに対応す
る信号を与えるようにしている。

例えば後述するシリアル方式のヘツドでは、第
１１図及び第１１図のXII−XII線矢視断面図である
第１２図に示すように、絶縁基体２０３上に設け
られたグレーズ層２１６には発熱体層２０８が被
着され、発熱体層２０８の上には間隙２１１を以
て相対向する共通電極２０９と個別の信号電極２
１０とからなる対向電極が被着され、間隙２１１
に発熱部２０２が形成される。電極間隙２１１下
の発熱体層２０８と電極２０９，２１０は保護層
２１７によつて被覆、保護されている。なお、第
１１図では保護層２１７は図示省略してある。

このようなヘツドにあつては、図示しない被記
録紙又は感熱紙等の被記録体に対して直接又はイ
ンクリボンを介して当接された状態で、記録用の
電気信号によつて発熱部２０２がドツト状に選択
加熱され、これによつて被記録体に画像等を記録
できるように構成されている。

上記電気信号は信号電極２１０を経由して送ら
れるので、選択加熱される発熱部が多数になると
きは、共通電極２０９に流れる電流密度が大きく
なり、その結果、エレクトロマイグレーシヨンに
よる共通電極の断線が起こるようになる。これを
回避するために、共通電極２０９の平坦部の幅は
信号電極２１０の幅50〜200μmに対して0.5〜2.0
mm程度に大きくとらねばならない。

ところで、欧米では、被記録紙用として、表面
粗さの粗い、平滑度５〜10秒のラフペーパーが好
まれるが、このようなラフペーパーでは、通常の
記録方法では記録（印字）が極めて不鮮明になる
ので、被記録紙を強い押圧力で発熱部２０２上に
圧接せねばならない。強い押圧力を付与する手段
として、第１２図中に仮想線で示すように、被記
録紙３０をヘツドに対して斜めに当接させるのが
好適であるが、従来のヘツドでは、幅広の共通電
極２０９がヘツド側縁に配されているため、これ
が邪魔になつて被記録紙３０をヘツドに対して斜
めに当接させることができない。また、幅広の共
通電極２０９がヘツド側縁に配されていること
は、他の集積回路装置にあつても同様であるが、
ヘツドの小型化を図る上で障害となる。

特にヘツドにあつては、最近、印字記録の画質
向上のためにドツト数を増加し、また、低価格化
のために基体サイズを小さくする趨勢にある。ド
ツト数を増加すると、エレクトロマイグレーシヨ
ンを回避するために共通電極の幅を大きくせねば
ならず、基体サイズも大きくなつてしまう。ま
た、印字後、直ちに記録結果を観察したいとの要
請に応えるためには、発熱部をヘツド端面になる
べく接近させて位置する必要があり、基板側縁に
幅広の共通電極が配されていることは、甚だ不都
合である。

本発明者は、鋭意研究の結果、共通電極をグレ
ーズ層上に設け、その上に一部を残して絶縁層、
発熱体層、信号電極を順次積層して発熱部が形成
されるようにし、幅広の共通電極が基体側縁上を
占有しないようにすることにより、上部の問題が
解決されることを見出した。然し、本発明者は、
更に検討を加えた結果、このように構成されたヘ
ツドでは、より解像力の高い記録結果を得ようと
してドツト密度（発熱部の密度）を更に上げる
と、発熱部下の共通電極が高温となり、非印加時
でも200〜300℃に保持されることに気付いた。共
通電極が高温になると、グレーズ層中に含有され
るNa等のアルカリ成分がイオン化し、共通電極
を経由して発熱体層中に拡散していき、これが発
熱体層の抵抗値の経時変化を起こさせてヘツドの
寿命を短くする。ちなみに、抵抗値の変化は、設
定値に対して±15％の時点でヘツドの寿命として
いる。また、上記の構造では、絶縁層の形成は高
温で遂行されるので、共通電極の材料は高融点金
属とするが、共通電極が高温になると、グレーズ
層の主成分であるSiO₂と共通電極材料とが固相
反応を起こして共通電極が酸化し、その膜付性が
低下することが解つた。

ハ 発明の目的 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので
あつて、装置の小型化を容易にし、ヘツドにあつ
ては、被記録体を強い押圧力を以て圧接してラフ
ペーパーに対しても良好な記録を可能にし、ドツ
ト密度を上げても優れた耐久性を示す集積回路装
置を提供することを目的としている。

ニ 発明の構成 本発明は、酸化珪素を主成分とするグレーズ層
上に、少なくとも、 窒化珪素及び窒化硼素から選ばれた材料からな
る拡散防止層と、窒化珪素及び酸化珪素から選ば
れた材料からなる絶縁層と、 窒化タンタルからなる発熱体層と、 アルミニウム及び金から選ばれた材料からなる
共通電極と、 酸化タンタル、酸化アルミニウム及び窒化珪素
から選ばれた材料からなる保護層と がこの順に設けられ、かつ、前記共通電極の延設
部が前記拡散防止層と前記絶縁層との間に位置す
るように設けられ、前記延設部が、モリブデン、
タングステン及びタンタルから選ばれた材料から
なつている集積回路装置に係る。

ホ 実施例 始めに、本発明の一態様に係るヘツドについ
て、その発熱部及び周辺部分の説明をする。

ヘツドは、ヘツドを記録紙の送り方向に直角の
方向に移動させながら記録するシリアル方式と、
ヘツドを固定した状態で記録するライン方式との
２方式に大別される。

先ず、シリアル方式について説明する。

シリアル方式にはヘツドが一列に配置される縦
一列印字方式と、ヘツドがマトリツクス状に配置
される桁逐次印字方式の２方式があるが、発熱部
の構造は両者に共通しているので、ここでは縦一
列印字方式について説明する。

ヘツドの配置は、第１図に示すように、ヘツド
２０には、発熱部２が記録紙（図示せず。）の送
り方向Ｘに平行の方向に一列に通常24個配置さ
れ、ヘツド２０は記録紙の送り方向Ｘに直角の方
向Ｙ方向に移動しながら印字するようになつてい
る。

第２図に示すように、絶縁基体（例えばアルミ
ナ等のセラミツクス基板）３上に直線状に設けら
れた例えば酸化珪素を主成分とするグレーズ層１
６を横切つて配列されている、通常24個の発熱体
（例えば窒化タンタル）層８の片側は例えばアル
ミニウム又は金の共通電極９に接続し、他の側は
例えばアルミニウム又は金の信号電極１０に接続
し、発熱部２へ送る信号を信号電極１０から送る
ようにしている。

共通電極９及び信号電極１０は、絶縁基体３の
端部に設けられた放熱部３ａの近くで銅箔のリー
ド１５に熱圧着されている。リード１５はプラス
チツクの担持フイルム１４に担持され、リード１
５とこのフイルム１４とによつてフレキシブルプ
リントサーキツト７が構成される。リード１５は
少なくとも端部が半田めつきされ、共通電極９及
び信号電極１０はアルミニウム製の場合は少なく
とも端部がニツケルめつきされていて、リード１
５と共通電極９及び信号電極１０との間の接続が
確実となるようにしてある。

フレキシブルプリントサーキツト７は、図示省
略した駆動回路部のコネクターに接続し、発熱部
２に直流バイアスが印加されるようになつてい
て、フレキシブルプリントサーキツト７による接
続によつてヘツドの移動を容易ならしめている。

かくしてヘツド２０は、信号電極１０から選択
的にパルス信号によつて発熱部２が選択的に発熱
し、第１図に示すＹ方向に移動しながら印字する
ようになつている。

次に、ライン方式について説明する。

第６図に例示するように、ヘツド１２０は共通
の基板１０１上に、発熱部１０２を設けた絶縁基
体１０３と、多数（例えば64個）のICチツプ１
０４を固定したプリント基板１０５とが一定の間
隙１０６を置いて対向して固定されている。IC
チツプ１０４と発熱部１０２との電気的接続は、
上記間隙１０６上にてプリント基板１０５と絶縁
基体１０３との間に架け渡されたフイルムキヤリ
アテープ１０７によつて行われている。

この接続方式を第７図及び第７図の−線に
沿う拡大断面図である第図で詳述する。

絶縁基体１０３上に下地となる酸化珪素膜（グ
レーズ層）１１６が設けられ、この上に発熱体層
１０８が形成され、更にこの上に、共通の電極１
０９と、同発熱体層１０８上において電極１０９
の長さ方向に多数本配列せしめられている信号電
極１１０とが設けられている。これら両電極１０
９と１１０との各対向部分１１１によつて発熱部
１０２が形成されている。一方、ICチツプ１０
４は一定個数毎に、１３０で示した分離ラインで
互いに接合された別々のプリント基板１０５上に
マウントされ、プリント基板１０５上に所定パタ
ーンに設けられたボンデイングパツド１１２に対
し、Au又はAl等のワイヤ１１３によつてワイヤ
ボンデイングされている。なお、上記の各配線パ
ターンは簡略図示されている。

フイルムキヤリアテープ１０７は、例えばポリ
イミド基板１１４上に、上記信号電極１１０及び
配線１１２に対応した本数（例えば64本但し、図
では６本に省略して示してある。）の例えば銅箔
製のリード１１５が接着されたものからなつてい
る。また、絶縁基体１０３上には更に、耐摩耗性
保護層（絶縁被膜）１１７が被着される。

なお、ヘツドを構成する各構成部分の材料は、
前記シリアル方式に於けるそれと変わるところは
ない。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明す
る。

実施例 １ この例は、シリアル方式のヘツドに本発明を適
用した例である。

第２図の−線に沿う矢視部分拡大断面図で
ある第Ａ図に示すように、グレーズ層１６及び絶
縁基体３上には厚さ100〜5000〓のSi₃N₄又はBN
等の窒化物からなる層１９が被着し、その上に共
通電極９の延設部９ａが被着している。この延設
部９ａは、厚さ１〜2μmのMo、Ｗ、又はTaから
なり、グレーズ層１６の裾近く迄延設されてい
る。上記延設部９ａをグレーズ層１６上の範囲内
に設置することにより、発熱部２の熱が絶縁基体
３に放熱することが防止される。

上記延設部９ａ上には、厚さ0.5〜5μmのSi₃N₄
又はSiO₂の絶縁層１８が被着し、絶縁層１８上
に厚さ500〜1500〓のTa₂Nの発熱体層８が被着
し、発熱体層８上に厚さ１〜2μmのAl又はAuの
共通電極９と信号電極１０とが対向、被着してい
る。共通電極９は、その延設部９ａの縁部に接続
し、両者は一体となつている。共通電極９の延設
部９ａの幅は1.2〜0.3mmとし、グレーズ層の幅1.5
〜0.5mmよりも若干小さめに設定する。従つて、
共通電極９の延設部９ａと信号電極１０とは、絶
縁層１８及び発熱体層８を挾んでそれらの端縁部
は互いに重なり合うようになる。このようにヘツ
ドを構成することにより、上記延設部９ａの幅を
充分に大きくとることができ、エレクトロマイグ
レーシヨンが防止される。

前述したSi₃N₄又はBN等の窒化物からなる層
１９は、共通電極９の延設部が高温に加熱されて
も、グレーズ層１６中のアルカリ成分が上記延設
部９ａ中に拡散するのを防止する拡散防止層とし
て機能する。従つて、発熱体層８中へ上記アルカ
リ成分が侵入することがなく、長期間に亘つて発
熱体層８の安定した抵抗値が保証され、また、上
記延設部９ａの膜付性も長期間安定である。

このヘツドの発熱部２及びその周辺は、次のよ
うにして形成される。

アルミナ製絶縁基体３上に、SiO₂のガラス粉
末をスクリーン印刷し、次いで700〜800℃で焼成
してグレーズ層１６を形成する（その高さは30〜
100μmである。）。

次に、グレーズ層１６上をも含めて絶縁基体３
上に、前述したアルカリ成分拡散防止層としての
窒化物層１９をスパツタにより形成し、引続き連
続してその上にMo、Ｗ、Ta等の高融点金属をス
パツタにより被着させ、パターニングして共通電
極９の延設部９ａを形成する。

次に、上記延設部９ａ上の所定範囲及び絶縁基
体３上に、上記延設部９ａの形成と同様にして絶
縁層１８を形成する。

次に、絶縁層１８上及び上記延設部９ａ上の露
出した縁部を少し残して、スパツタ又は電子ビー
ム蒸着とパターニングによつて発熱体層８を形成
する。

次に、共通電極９及び信号電極１０とを、蒸着
又はスパツタ及びパターニングによつて形成す
る。共通電極９は、前記延設部９ａの露出してい
る縁部に届くようにして、両者を一体にする。

以上のパターニングは、いずれもフオトエツチ
ングによつて行う。

最後に、厚さ５〜10μmのTa₂O₅、Al₂O₃又は
SiNの保護層１７をスパツタによつて被着する。

なお、窒化物層１９、共通電極９の延設部９ａ
及び絶縁層１８を、連続スパツタによつて積層す
ると、上記延設部９ａの汚染防止及び膜付性改善
に有効である。この場合、上記延設部９ａのパタ
ーニングは、スパツタ時にマスキングによつて行
えば良い。

グレーズ層１６の裾からヘツド端部迄の距離は
200μm（従来のヘツドでは１〜２mm）である。

このようにすることにより、同図に仮想線で示
すインクリボン３０を発熱部２上から斜めに下向
に向けることができ、インクリボン３０の押圧力
を高めてラフペーパーへの記録をも確実にするこ
とができる。更に、ヘツドの大きさは、従来のヘ
ツドに較べて10〜20％小さくすることができた。

また、共通電極の延設部９ａは、表面の平滑な
グレーズ層１６上に形成してあるので、その厚さ
が均一である。従つて、その上に位置する絶縁層
１８にはピンホール等の欠陥が生ずることがな
く、上記延設部９ａと発熱体層８とが短絡する虞
れがない上に、シート抵抗も従来のヘツドに較べ
て40％程度低下し、更に、共通電極９が、その延
設部９ａをも含めてグレーズ層１６上に配されて
いるので、発熱部２の熱が共通電極９を経由して
絶縁基体３に放熱することがなく、熱効率が向上
する。

また、従来のヘツドでは、多数列に配された発
熱部の温度は、ヘツド両端側で低く、中央で高く
なる傾向があるが、本発明に基づくヘツドでは、
上記のようにグレーズ層１６上に熱伝導性の良好
な上記延設部９ａが配されているので、発熱部２
の温度が均一になつて、良質な記録結果が得られ
る。

更に、グレーズ層１６上に窒化物層（拡散防止
層）１９を設けたことにより、グレーズ層１６中
のアルカリ成分が上層へ拡散することがなくな
り、ドツト密度を上げても、発熱体層８の抵抗値
の変化や共通電極９の延設部９ａの膜付が劣化し
たりして、ヘツドの機能に経年変化を起こすこと
がなくなり、耐久性に優れた信頼性の高いヘツド
とすることができる。

なお、第３Ａ図の構造を第３Ｂ図のように少し
変更してもよい。

実施例 ２ この例は、第４Ａ図に示すように、絶縁層１８
の端部近くに共通電極９の延設部９ａに達するコ
ンタクトホール１８ａを設け、発熱体層８の形成
時にはコンタクトホール１８ａの中央部をマスク
して上記延設部９ａをここに露出させ、共通電極
９をコンタクトホール１８ａの中央部で接続させ
た例である。

上記のように構成することにより、発熱部２の
周辺を機械的に強固にすることができる。

其他は前記実施例１に於けると同様である。

なお、第４Ａ図の構造を第４Ｂ図のように少し
変更してもよい。

応用例 この例は、第５図に示すように、ヘツド２０の
両端側縁に突起２０ａを設け、突起２０ａに挾ま
れる空間２０ｂに仮想線で示すインクリボン３０
が嵌入するようにし、突起２０ａをインクリボン
３０のガイドとした例である。共通電極９の構造
は、前記実施例１、２のいずれの構造であつても
良い。

シリアル方式による高速記録の場合、インクリ
ボンがヘツドから外れて記録不能になることが屡
あるが、上記のようにガイドを設けることによ
り、インクリボンがヘツドから外れるおそれがな
くなる。

実施例 ３ この例及び後述する実施例４は、ライン方式の
ヘツドに本発明を適用した例である。

第８図の部分拡大図である第９図に示すよう
に、グレーズ層１１６上は前記実施例１に於ける
窒化物層（拡散防止層）１９（第３図参照）と同
様の窒化物層１１９で覆われている。共通電極１
０９の延設部１０９ａは、窒化物層１１９上に被
着し、上記延設部１０９ａの端部を残してその上
及び窒化物層１１９上には絶縁層１１８が被着
し、上記延設部１０９ａの端部近く及び絶縁層１
１８上には発熱体層１０８が被着している。発熱
体層１０８上には間隙１１１を以て共通電極１０
９と信号電極１１０とが対向し、発熱部１０２が
形成される。共通電極１０９は、発熱体層１０８
の端面に沿つて下方に向い、その延設部１０９ａ
に接触してこれと一体となつている。電極間間隙
１１１下の発熱体層１０８の部分を含めて共通電
極１０９及び信号電極１１０上は耐摩耗性保護層
１１７で被覆、保護されている。

其他は前記実施例１に於けると同様である。

実施例 ４ この例は、第１０図に示すように、前記実施例
２（第４図参照）に於けると同様に、絶縁層１１
８が共通電極１０９の延設部１０９ａ全体を覆う
ようにし、絶縁層１１８の端部近くにコンタクト
ホール１１８ａを設け、共通電極１０９形成時に
共通電極１０９をコンタクトホール１１８ａを経
由して上記延設部１０９ａに達するようにし、共
通電極１０９と上記延設部１０９ａとを一体化し
た例である。

其他は前記実施例２及び前記実施例３に於ける
と同様である。

以上の例は、いずれも感熱記録ヘツドについて
の例であるが、それ以外にも、多数の回路素子に
共通電極と多数の信号電極とが対向して配置され
る集積回路装置、例えば発光ダイオード・アレ
イ、レーザ・ダイオード・アレイの入力回路等に
本発明を適用することにより、装置の小型化を図
ることができ、また、耐久性を改善することがで
きる。

ヘ 発明の効果 以上説明したように、本発明に基づく集積回路
装置は、グレーズ層に隣接してこのグレーズ層と
絶縁層との間に拡散防止層が被着し、共通電極か
ら延設部が拡散防止層上に延設されている構成と
しているので、次のような効果が奏せられる。

即ち、共通電極から拡散防止層上へ延設部が延
設されているので、共通電極が集積回路装置の平
面上に広いスペースを占有することがない。その
結果、集積回路装置の小型化が可能になる。

また、例えば感熱記録ヘツドに本発明を適用し
た場合、上記の効果に併せて、発熱部を装置の端
部に極めて接近させて位置させることができ、被
記録体を発熱部に斜めに当接することによつて強
い押圧力を以て当接させ、表面粗さの粗いラフペ
ーパーにも良好な画質の記録結果が得られる。そ
の上、共通電極の延設部が絶縁層を介して表面の
平滑なグレーズ層上に配されているので、シート
抵抗が低く、放熱も少なく、熱効率が向上し、更
に、発熱部の温度分布が均一になつて良質な記録
結果が得られる。特に、本発明に基づく集積回路
装置にあつては、例えばヘツドに適用した場合、
ドツト密度を上げても発熱体層の抵抗値の変化等
の経時変化を起こすことがなく、充分な耐久性が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１０図は本発明の実施例を示すもの
であつて、第１図はシリアル方式の感熱記録ヘツ
ドの部分概略平面図、第２図は第１図の感熱記録
ヘツドの内部平面図、第３Ａ図及び第３Ｂ図は第
２図の−線矢視部分拡大断面図、第４Ａ図及
び第４Ｂ図は他のシリアル方式の感熱記録ヘツド
の部分拡大断面図、第５図は更に他のシリアル方
式の感熱記録ヘツドの部分拡大断面図、第６図は
ライン方式の感熱記録ヘツドの部分斜視図、第７
図は第６図の感熱記録ヘツドの部分平面図、第８
図は第７図の−線矢視拡大断面図、第９図は
第８図の部分拡大図、第１０図は他のライン方式
の感熱記録ヘツドの部分拡大断面図である。第１
１図及び第１２図は従来例を示すものであつて、
第１１図はシリアル方式の感熱記録ヘツドの内部
平面図、第１２図は第１１図のXII−XII線矢視拡大
断面図である。 なお、図面に示された符号に於いて、２，１０
２，２０２……発熱部、３，１０３，２０３……
絶縁基体、８，１０８，２０８……発熱体層、
９，１０９，２０９……共通電極、９ａ，１０９
ａ……共通電極の延設部、１０，１１０，２１０
……信号電極、１６，１１６，２１６……グレー
ズ層、１７，１１７，２１７……保護層、１８，
１１８……絶縁層、１８ａ，１１８ａ……コンタ
クトホール、１９，１１９……窒化物層（拡散防
止層）、２０，１２０，２２０……感熱記録ヘツ
ド、３０……インクリボンである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸化珪素を主成分とするグレーズ層上に、少
   なくとも、 窒化珪素及び窒化硼素から選ばれた材料からな
   る拡散防止層と、 窒化珪素及び酸化珪素から選ばれた材料からな
   る絶縁層と、 窒化タンタルからなる発熱体層と、 アルミニウム及び金から選ばれた材料からなる
   共通電極と、 酸化タンタル、酸化アルミニウム及び窒化珪素
   から選ばれた材料からなる保護層と がこの順に設けられ、かつ、前記共通電極の延
   設部が前記拡散防止層と前記絶縁層との間に位置
   するように設けられ、前記延設部が、モリブデ
   ン、タングステン及びタンタルから選ばれた材料
   からなつている集積回路装置。