JPH04246550A - サーマルヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は熱効率及び耐腐食性を向
上させたサーマルヘッド及びその製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】近年、サーマルヘッドはワ
ードプロセッサやファクシミリ等に搭載される熱印字装
置として広く使用されている。

【０００３】図３に示すように、第１の従来例のサーマ
ルヘッド１は、アルミナ等の電気絶縁性材料から成る基
板２上にガラスから成るグレーズ層３を形成し、そのグ
レーズ層３上に窒化タンタル等から成る抵抗層４と、Ｃ
ｕ、Ａｌ等から成り、間に一定の間隔をもった一対の導
電層５とを順次積層し、更に窒化珪素等から成る保護層
６をスパッタリング、真空蒸着法等の薄膜形成技術によ
り例えば５〜１０μｍの厚みで積層して製作される。

【０００４】しかしながら、上記サーマルヘッド１にお
いては、一対の導電層５の間に一定の間隙があるため、
抵抗層４及び導電層５上に被着される保護層６は発熱領
域Ａにおいて窪んでおり、その結果、印字走行時の感熱
紙７と保護層６との接触状態が不十分なものとなり、鮮
明な印字画像が得られないという欠点を有していた。

【０００５】また前記サーマルヘッド１においては、保
護層６に対する感熱紙７の摺動に伴って上記保護層６の
角部８に応力が発生し、その結果、上記の応力によりサ
ーマルヘッド１の保護層６に膜剥がれが生じて抵抗層４
や導電層５が露出し、それらの層が大気中の水分や感熱
紙中に含まれる水分、塩素イオン、ナトリウムイオン等
の汚染物質と接触して腐食するため、抵抗層４の抵抗値
が変化し、発熱温度にむらを生じ、印字画像が不鮮明と
なったり、抵抗層４或いは導電層５が断線し、サーマル
ヘッドとしての機能が喪失してしまうという欠点を有す
る。

【０００６】更に、前記サーマルヘッド１においては、
一定の間隙を有する一対の導電層５及び抵抗層４の上に
保護層６を被着する際、一対の導電層５ａの間に一定の
間隔があることに起因して保護層６の発熱領域Ａにおい
てクラックやピンホール等の成膜欠陥８が発生してしま
い、その結果前記成膜欠陥８を介して汚染物質が抵抗層
４や導電層５と接触し、それらの層を腐食するため、前
述の保護層６の膜剥がれによる欠点と同様に印字画像が
不鮮明となったり、サーマルヘッドとしての機能が喪失
してしまうという問題点がある。

【０００７】また一方、図４及び図５に示す第２の従来
例のサーマルヘッド１ａは、上述の問題を解消すべく提
案されたものであり、特開昭６２─２８２６１に開示さ
れている。

【０００８】上記サーマルヘッド１ａの基板２上にはグ
レーズ層３ａが形成されており、そのグレーズ層３ａ上
には抵抗層４ａとして例えば硼素ドープ型ポリシリコン
が積層されている。この硼素ドープ型ポリシリコンは熱
処理を施すことにより電気抵抗が低下する特性を有して
おり、この中央部に遮光マスクを配置し、高強度ランプ
を用いて照射することにより、その光照射部分を導電層
５ａとする。そして上記の抵抗層４ａ、導電層５ａ及び
グレーズ層３ａを下地としてＢＯＮＳｉ系の耐磨耗層６
ａを積層することによりサーマルヘッド１ａが製作され
る。尚、上記耐磨耗層は第１の従来例、後記の実施例中
における保護層に対応する層である。

【０００９】このようなサーマルヘッド１ａにおいては
、一対の導電層５ａの間に第１の従来例で示したような
間隙がないため、副走査方向に亘って平坦な表面状態を
形成することができ、更に耐磨耗層６ａの発熱領域から
は第１の従来例で示したような窪みも解消しているため
、感熱紙７と耐磨耗層６ａの発熱領域との接触状態が良
好になり、熱の伝達効率が向上している。

【００１０】しかしながら、その反面、主走査方向にお
いては抵抗層４ａや導電層５ａが所定の間隔をもって多
数配列されており、各々の抵抗層４ａ及び導電層５ａの
間には以前として一定の間隙が形成されており、このよ
うな抵抗層４ａ、導電層５ａ及びグレーズ層３ａの上に
被着される耐磨耗層６ａもその上面は主走査方向に亘っ
て凹凸状の面を成している。そのためこのサーマルヘッ
ド１ａにおいては感熱紙７を摺動させ印字画像を形成す
る際、表面凸部の角部に応力が集中し、その結果、前記
応力によりサーマルヘッド１ａの耐磨耗層６ａに膜剥が
れが生じて抵抗層４ａや導電層５ａが露出し、それらの
層が大気中の水分や感熱紙中に含まれる水分、塩素イオ
ン、ナトリウムイオン等の汚染物質と接触して腐食する
ため、抵抗層４ａの抵抗値が変化し、発熱温度にむらを
生じ、印字画像が不鮮明となったり、抵抗層４ａ或いは
導電層５ａが断線し、サーマルヘッドとしての機能が喪
失してしまうという欠点を有する。

【００１１】更に、前記サーマルヘッド１ａにおいては
、グレーズ層３ａ、抵抗層４ａ、導電層５ａの上に耐磨
耗層６ａを被着する際、抵抗層４ａ及び導電層５ａが主
走査方向に対し所定の間隔をもって配列されており、隣
接する抵抗層４ａ間及び隣接する導電層５ａ間に凹部を
有していることに起因して耐磨耗層６ａ中にクラックや
ピンホール等の成膜欠陥８が発生してしまい、その結果
、前記成膜欠陥８を介して汚染物質が抵抗層４ａや導電
層５ａに接触して腐食し、抵抗層４ａの抵抗値を変化さ
せて、発熱温度にむらを発生させ、印字画像が不鮮明と
なったり、抵抗層４ａ或いは導電層５ａが断線し、サー
マルヘッドとしての機能が喪失してしまうという欠点を
有する。

【００１２】本発明は上述の問題点を解消すべく開発し
たものであり、その目的は熱効率を向上させると共に耐
腐食性を向上させたサーマルヘッド及びその製造方法を
提供することにある。

【００１３】

【問題を解決するための手段】本発明のサーマルヘッド
は、電気絶縁性基板上に形成されたグレーズ層に導電層
を、該導電層の上面がグレーズ層の上面と実質的に同一
平面となるように埋設すると共に、前記グレーズ層と導
電層の上に抵抗層及び保護層を順次積層して成ることを
特徴とする。

【００１４】また本発明のサーマルヘッドの製造方法は
、電気絶縁性基板上にグレーズ層を形成すると共に、該
グレーズ層をエッチングして溝部を形成し、次に前記グ
レーズ層の溝部に導電層を該導電層の上面がグレーズ層
の上面と実質的に同一平面となるように埋め込み、然る
後、前記グレーズ層及び導電層の上に抵抗層及び保護層
を薄膜形成技術により順次積層することを特徴とする。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１及び図２を用い
て詳述する（尚、従来例と同一部分には同一符号を用い
る）。

【００１６】本発明のサーマルヘッド１ｂは図１に示す
如く、アルミナ等の電気絶縁性材料から成る基板２と、
上記基板２上に形成され、深さが例えば１μｍの一対の
溝部を主走査方向に亘って多数形成したグレーズ層３ｂ
と、上記溝部に埋め込まれると共にその上面を上記グレ
ーズ層３ｂの上面と実質的に同一平面と成した導電層５
ｂと、例えば窒化タンタル等から成る厚みが例えば０．
１μｍの抵抗層４ｂと、保護層６ｂとから構成されてい
る。

【００１７】前記基板２上に形成されたグレーズ層３ｂ
は後述する抵抗層４ｂが発生する熱を蓄積及び放散して
、サーマルヘッド１ｂにおける熱応答特性を良好に保つ
作用を為す。前記グレーズ層３ｂは例えば珪酸系のガラ
スから成り、その厚みは約５０μｍである。

【００１８】また前記グレーズ層３ｂにはその上面に所
定の間隔をもった一対の溝部が主走査方向に亘って多数
形成されており、該溝部には導電層５ｂがその上面をグ
レーズ層３ｂの上面と実質的に同一の平面となるように
埋設されている。前記導電層５ｂは後述する抵抗層４ｂ
に所定の電力を印加する作用を為し、抵抗層４ｂが所定
の温度にジュール発熱するに必要な電力を抵抗層４ｂに
供給する。尚、上記導電層５ｂはＣｕやＡｌによって形
成される。

【００１９】また導電層５ｂが埋設されたグレーズ層３
ｂの上部には例えば窒化タンタル等から成る抵抗層４ｂ
が形成されており、該抵抗層４ｂは所定の電気抵抗率を
有している前記導電層５ｂを介して電力が印加されると
ジュール発熱を起こし、印字画像を形成するに必要な温
度、例えば３００〜４５０℃の温度に発熱する。

【００２０】前記抵抗層４ｂの上部にはまた例えば窒化
珪素等から成る保護層６ｂが２μｍの厚みに形成されて
おり、該保護層６ｂは感熱紙７との摺動による磨耗や前
記汚染物質による腐食から上記抵抗層４ｂ及び導電性層
５ｂを保護する。

【００２１】このようなサーマルヘッド１ｂにおいては
、グレーズ層３ｂに導電層５ｂを埋設し、導電層５ｂの
上面をグレーズ層３ｂの上面と実質的に同一な平面とし
たことから、その上部に被着される抵抗層４ｂ及び保護
層６ｂの表面もほぼ平坦な面と為すことができ、これに
よって保護層６ｂの発熱領域と感熱紙７との接触状態は
良好になり、熱の伝達効率が図３に示した従来のサーマ
ルヘッド１と比べて５〜１０％向上し、所定の鮮明な印
字画像を形成することが可能となる。

【００２２】また、本実施例のサーマルヘッド１ｂにお
いては、保護層６ｂの上面がほぼ平坦な面であるため、
感熱紙７の摺動による応力の集中は緩和し、保護層６ｂ
の膜剥がれ等が防止されるために、抵抗層４ｂや導電層
５ｂと前記汚染物質とが接触して腐食することがないた
め、鮮明な印字画像が供給でき、サーマルヘッドの信頼
性が向上する。

【００２３】次に、本発明のサーマルヘッドの製造方法
について図２（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。

【００２４】先ず図２（ａ）に示すように、アルミナ等
の電気絶縁性材料から成る基板２上に、例えば珪酸系の
ガラスから成るグレーズ層３ｂを例えば５０μｍの厚み
で形成したものを準備すると共に、該グレーズ層３ｂの
導電層５ｂを埋設する部分以外の表面にレジスト９を塗
布する。

【００２５】次に図２（ｂ）に示すようにグレーズ層３
ｂの露出部分を例えば深さ１μｍだけエッチングし、グ
レーズ層３ｂの一表面に溝部を形成する。

【００２６】そして次に図２（ｃ）に示すようにグレー
ズ層３ｂ上にＣｕ、Ａｌ等を１μｍの厚みで積層し、そ
の後グレーズ層３ｂ上に塗布したレジスト９をレジスト
９上面に被着させたＣｕ、Ａｌ等とともにグレーズ層３
ｂから剥離し、グレーズ層３ｂの溝部内に導電層５ｂを
埋設させる。

【００２７】そして次に導電層５ｂを埋設したグレーズ
層３ｂを電極エッチング液によって表面を僅かにエッチ
ングし、図２（ｄ）に示すようなグレーズ層３ｂの上面
と抵抗層４ｂの上面が実質的に同一平面の平坦な表面と
為す。尚、このグレーズ層３ｂと導電層５ｂの上面には
例えば窒化タンタル等から成る抵抗層４ｂと窒化珪素等
から成る保護層６ｂがスパッタリング、真空蒸着法等の
薄膜形成技術により夫々０．１μｍ、２μｍの厚みに順
次積層され、これによってサーマルヘッド１ｂが完成す
る。

【００２８】上述の如く製作したサーマルヘッド１ｂは
グレーズ層３ｂ及び導電層５ｂの各々の上面が実質的に
同一の平面に形成されるため、グレーズ層３ｂと導電層
５ｂの上部に抵抗層４ｂ及び保護層６ｂを被着したとし
ても、保護層６ｂにクラック、ピンホール等の成膜欠陥
が発生することは一切なく、その結果、汚染物質が成膜
欠陥を介して抵抗層４ｂや導電層５ｂに接触し、これら
を腐食して印字不良を発生したりサーマルヘッドとして
の機能を喪失させたりすることは皆無となる。

【００２９】また、本実施例のサーマルヘッド１ｂにお
いてはグレーズ層３ｂと導電層５ｂとがその夫々の上面
が実質的に同一平面となり、表面平坦であることから保
護層６ｂを従来の厚みに対し２０〜４０％の薄い厚みと
成すことができ、サーマルヘッド１ｂの熱効率をより向
上させることができる。

【００３０】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種
々の変更、改良等は何ら差し支えない。

【００３１】

【発明の効果】本発明のサーマルヘッドによれば、グレ
ーズ層に導電層をその各々の上面が実質的に同一平面と
なるよう埋設し、平坦と成したことから感熱紙に印字画
像を形成する際、、印字走行時の保護層と感熱紙の接触
状態が良好になり、サーマルヘッドの熱効率が向上する

【００３２】また、本発明のサーマルヘッドによれば、
感熱紙の摺動がもたらす保護層への応力集中が緩和され
るため、膜剥がれの発生が防止され、汚染物質による抵
抗層及び導電層の腐食が防止される。

【００３３】更に、本発明のサーマルヘッドによれば、
保護層の厚みを薄く形成することができるため、サーマ
ルヘッドの熱効率がより一層向上する。

【００３４】また更に、本発明のサーマルヘッドの製造
方法によれば、グレーズ層及び導電層の夫々の上面が実
質的に同一平面の平坦なものであることから、その上部
に抵抗層及び保護層を積層する際、クラックやピンホー
ル等の成膜欠陥を発生することはほとんどなく、その結
果、成膜欠陥を介して汚染物質が抵抗層や導電層に接触
し、抵抗層や導電層を腐食することは一切なく、これに
よってサーマルヘッドの信頼性が高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサーマルヘッドの断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明のサーマルヘッドの製
造工程を示す断面図である。

【図３】第１の従来例のサーマルヘッドの断面図である
。

【図４】第２の従来例のサーマルヘッドの断面図である
。

【図５】第２の従来例のサーマルヘッドの部分断面図で
ある。

【符号の説明】

１　　　　　　第１の従来例のサーマルヘッド１ａ　　
　　第２の従来例のサーマルヘッド１ｂ　　　　本発明
のサーマルヘッド ２　　　　　　基板 ３、３ａ、３ｂ　　グレーズ層 ４、４ａ、４ｂ　　抵抗層 ５、５ａ、５ｂ　　導電層 ６、６ａ、６ｂ　　保護層 ７　　　　　　感熱紙 ８　　　　　　成膜欠陥 ９　　　　　　レジスト

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気絶縁性基板上に形成されたグレーズ層
   に導電層を、該導電層の上面がグレーズ層の上面と実質
   的に同一平面となるように埋設すると共に、前記グレー
   ズ層と導電層の上に抵抗層及び保護層を順次積層して成
   ることを特徴とするサーマルヘッド。
2. 【請求項２】電気絶縁性基板上にグレーズ層を形成する
   と共に、該グレーズ層をエッチングして溝部を形成し、
   次に前記グレーズ層の溝部に導電層を該導電層の上面が
   グレーズ層の上面と実質的に同一平面となるように埋め
   込み、然る後、前記グレーズ層及び導電層の上に抵抗層
   及び保護層を薄膜形成技術により順次積層することを特
   徴とするサーマルヘッドの製造方法。