JPH0493261A - サーマルヘッド - 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】 「産業上の利用分野ｊ 本発明は、熱転写式プリンターや感熱式プリンターを構
成するサーマルヘッドに係り、特に基板面に対して発熱
部を凸型状にしたサーマルヘッドに関する。

「従来の技術」 １１７図は、従来のサーマルヘッドを示すものである。

このサーマルヘッドは、アルミナ基Ｆｉ、ｌ上に部分的
にガラスグレーズ族の蓄熱層２か形成されたものである
。これら蓄Ｍ層２と基板ｌの土には、発熱抵抗体層３か
形成されている。この発熱抵抗体層３の上には、この層
３に電流を供給するための導体層４が形成されている。

そして基板ｌ上には、これら導体層４と抵抗体層３とに
よって発熱ｔＩ６がドツト状に形成されている。そして
これらの上には、これらを酸化ならびに摩耗から保護す
るための保護層５が積層されている。

このサーマルヘッドは、インクリボンあるいは感熱紙な
どの記録媒体（図示せず）に接した状態で使用される。

そしてサーマルヘッドの発熱部６に電流を印加して発熱
させると、インクリボンのインクを熱転写したり、記録
媒体を発色させることができる。

「発明が解決しようとする課題Ｊ このようなサーマルヘッドにおいて、第１８図に示すよ
うにガラスグレーズ族の蓄熱層２を薄くすると、熱応答
性が向上して高速印字が可能となる。しかし発熱部６の
突出量が少ないためにインクリボンへの圧着が弱く、印
字品質および印字効率が低くなり、また消費電力が高く
なるという欠点がある。このため第１９図に示すように
ガラスグレーズ製の蓄熱層２を厚（して発熱部６を突出
させると、サーマルヘッドの発熱部６はインクリボンに
集中的に圧接されるため印字効率と印字品質は向上する
。しかしガラスグレーズ製の蓄熱層２が厚くなるため、
蓄熱量が大きくなり、熱応答性が損なわれ、高速印字に
は不向きとなる。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、高速印字性
能を低下させることなく印字効率を向上できる、すなわ
ち消費電力を低減できるサーマルヘッドを提供すること
を目的とする。

「課題を解決するための手段」 本発明のサーマルヘッドは、凸出部を有するシリコン基
板の少なくとも凸出部に、多孔質酸化シリコンから成る
層を形成し、そのシリコン基板上に発熱抵抗体層を形成
し、その上部に発熱部となる凸部頂上周辺の発熱抵抗体
層の部分を除いて導体層を形成し、さらにその発熱部と
導体層の上部に保護層を形成することを課題解決の手段
とした。

「作用」 本発明のサーマルヘッドにあっては、シリコン基板の凸
出部の頂上部分上に発熱部が設けられているので、イン
クリボンや感熱紙などの記録媒体に発熱部が充分に圧接
される。

また本発明のサーマルヘッドにあっては、熱伝導率の小
さい多孔質酸化ンリコン層が、シリコン基板の少なくと
も凸出部に１０〜１００μ自の厚さで設けられているの
で、発熱抵抗体層からシリコン基板への熱伝導を低減す
ることができる。

ここで、多孔質酸化シリコン層の厚さが１０μｍ未満で
は熱伝導を低減する効果がなくなり、また１００μ説を
超えると多孔質酸化シリコン層に伝わった熱は蓄熱され
て熱応答性が損なわれて高速印字性能が低下される。

「実施例」 （実施例） 第１図は、本発明のサーマルヘッドの一実施例を示すも
のである。

このサーマルヘッドをなす基板７は、シリコン製のもの
である。この基板７には凸１２．０か形成されている。

この凸部２０は、頂上領域にあり急峻なテーパーを持つ
突出部８と、その周辺部にあって緩やかなテーパーを持
つ周辺隆起部１０とから構成されている。基板７の突出
部８を含んでその周辺部分に、多孔質酸化シリコン層（
Ｐ　ＯＳ層）１６が形成されている。この多孔質酸化シ
リコン層（Ｐ　ＯＳ層）１６が形成されていないシリコ
ン基板７の表面部分には、５ｉｎｓ膜１４が形成されて
いる。このシリコン基板７上にはＴａｚＮ、Ｔａ−Ｃｒ
−Ｎ、Ｔａ−５ｉｎｓ等から成る厚さ０．０５〜０．３
μ銀の発熱抵抗体層３が設けられている。その上には、
発熱部６となる凸部頂上周辺を除いてＡＬＮｉ−Ｃｒ／
Ａｕ等から成る厚さ１〜２μｌの導体層４が形成されて
いる。さらにその発熱部６と導体層４の上部には、Ｓ　
１０　！／　Ｔ　ａｇｏ　５＋サイアロン等から成る厚
さ５〜７μ−の保護層５が形成されている。

この婁施例のサーマルヘッドにおいては、ノリコノ基板
７の凸部２０の突出ＫＩｓ上に発熱部６が設けられてい
るので、インクリボンや感熱紙なとの記録媒体に発熱部
６か充分に圧接される。

従ってこのサーマルヘッドは、印字効率と印字品質に優
れたものとなる。

またこの実施例のサーマルヘッドにあっては、熱伝導率
の小さい多孔質酸化シリコン層１６が、シリコン基板７
の突出部８を含んでその周辺部分に１０−１００μｍの
厚さて設けられているので、発熱抵抗体層３からシリコ
ン基板７への熱伝導を適当に低減することができる。

従ってこのサーマルヘッドは、消費電力を低く抑えるこ
とができ、この点でも印字効率の良好なものとなる。

さらにこのサーマルヘッドにあっては、熱容量の小さい
多孔質酸化シリコン層１６が、シリコン基板７の突出部
８を含んでその周辺部分に１０〜１００μｍの厚さで設
けられているので、多孔質酸化シリコン層に伝わった熱
は速やかにシリコン基板７の他の部分に放出される。

従ってこのサーマルヘッドは、高速印字性能も満足する
。

（製造例） 次に前記実施例１のサーマルヘッドを製造する方法を、
凸部を有するシリコン基板を製造する工程、その基板に
多孔質酸化シリコンを形成する工程、その基板を用いて
サーマルヘッドを製造する工程の３つの工程に分けて説
明する。

凸部を有するシリコン基板を製造する第１の工程は、以
下のように行なわれた。

■　まず、第２図に示すシリコン基板７を用意した。こ
のシリコン基板７には、抵抗率がｏ、ｏｉΩ・Ｃｌ１ｌ
ＯＰ型基板を用いた。

■　次にこのシリコン基板７上にマスキング液（日本合
成ゴム社製ＣＢＲ−Ｍ９０１）をスピンコードし、これ
を露光、現像して第３図に示すように、マスク１８を形
成した。またこのマスク１８の幅は、５００μ亀とした
。

■　次いでフッ酸、硝酸および酢酸の重量割合が、それ
ぞれ７９％、３九、１８％である混酸を用いて約３分間
エツチング処理を行った。エツチング処理後、シリコン
基板７は約３０μ鳳の深さにエツチングされていた。ま
たシリコン基板７は第４図に示すようにマスク１８の下
部の基板にまで一部食い込むようにエツチングされてい
た。

■　次にマスク１８を硫酸と過酸化水素水の混合液を用
いて剥離したところ、第５図に示すようにエツジ部１９
のある凸部９を存するシリコン基板７が得られた。

■　次いでこのシリコン基板７を、フッ酸、硝酸および
酢酸の重量割合がそれぞれ１０％、８０％、１０％であ
る混酸に約６分間浸漬してエツジ部１９を除去し、第６
図に示すような凸部９を有するシリコン基板７を作成し
た。

■　次いで再びこのシリコン基板７にマスキング液（日
本合成ゴム社製ＣＢＲ−Ｍ９０１）をスピンコードし、
これを露光、現像して第７図に示すようにこのシリコン
基板７の中央部上に幅１００μ烏のマスク１８を形成し
た。

■　次いて前記■の工程で使用した混酸を用し）で、約
１分間エツチング処理を行うことより、第８図に示すよ
うにマスク１８の周辺部を約１０μｍ工、。

チングしｆこ。

■　次に醸記■の工程と同様にして硫酸と過酸化水素水
の混合液を用いてマスク１８を剥離したところ、第９図
に示す上うに中央部に高さ約１０μ−の突出５８が形成
されたシリコン基板７が得られた。

■　次いでこのシリコン基板７を前記■の工程と同組成
の混酸を用いてエツジ部２１の除去を行ったところ、第
１Ｏ図に示すような突出部８と周辺隆起部１０とからな
る凸部２０を有するシリコン基板７が得られた。

第２の工程の多孔質酸化シリコン（Ｐ　ＯＳ　）を形成
する工程は、以下の上うに行なわれた。

■　まず、第１１図に示すように、第１０図に示したシ
リコン基板７上にフォトレジスト（日本合成ゴム社製Ｃ
ＢＲ−Ｍ９０１）によるマスク１１を形成した。ｐｏｓ
ｅ形成予定領域１２の部分でよ、フォトリソグラフィー
によってマスクＩＩをエツチングすることより、シリコ
ン基板７の表面か露出されてしする。

■　次に白金板を陰極にした電解槽に濃度２０ｗｊ％の
フッ化水素酸水溶液を入れ、上記シリコン基板７を陽極
として白金板と対向さき、直流で陽極化成処理した。処
理条件は、電流密度５０　ａ＋Ａ／ｃｍ”、処理時間２
０分であった。

シリコン基板７上に形成されたフォトレジストによるマ
スク１１は、フッ化水素酸によって腐食されないため、
マスクの役割を確実に果たす。そして第１２図に示すよ
うにシリコン基板７上のマスク１１の形成されていなし
）部分、すなわちＰＯ８層形成予定領域１２のみに、厚
さ４０μｍ１気孔率８０％の多孔質シリコン層（以下、
２８層と２己す）１５が形成された。このＰＳＳｉ２０
厚さは陽極化成処理する時間によって自由に制御するこ
とが可能であった。

■　次に、十分洗浄を行った後、第１３図に示すように
、前記シリコン基板７上のマスク１１を硫酸と過酸化水
素水の混合液によって除去した。

■　次いで十分洗浄を行った後、大気中において８５０
〜１０００℃で熱酸化を行い、航記ＰＳ層１５を酸化し
た。このＰＳＳｉＢ６酸化処理したとき、多孔質シリコ
ン（ＰＳ）が多孔質酸化シリコン（ＰＯＳ）に変化し、
第１４図に示すように、凸部２０とその周辺部分に２０
８層１６が形成された。この酸化処理の際にシリコン基
板７の表面も酸化されて、ＰＯ５層１６の周囲には厚さ
０．０５〜０．１μｍの５ｉＯｚ膜１４が形成された。

このように形成されたシリコン基板７には必要に応じて
無孔質酸化シリコンやサイアロン等の無孔質絶縁膜をス
パッタリングによって被覆しても良い。

この基板を用いてサーマルヘッドを製造する第３の工程
は、以下のように行なわれた。

■　まず前記ＰＯ５層１６を有するシリコン基板７上に
Ｔ　ａ＊Ｎ　、Ｔ　ａ　　Ｃｒ　　Ｎ　、Ｔ　ａ−Ｓ　
ｉＯを等をスパッタすることより、第１５図に示す発熱
抵抗体層３を形成した。この発熱抵抗体層３の厚さは０
０５〜０３μｍであったり ■　次いでこの上にＡｆ２．Ｎ　ｉ　−Ｃｒ／　Ａｕを
蒸着することにより、厚さ１〜２μｍの導体層４を形成
した。凸部頂上の部分は、導体層４をフォトリソグラフ
ィによってエツチングすることより除去し、発熱部６と
した。そして第１６図に示すようにＰＯＳＦＩ１６の両
側部で発熱抵抗体層３と導体層４とが接続された構造と
した。

■　さらにこの上にＳ　１０２／　Ｔ　ａｔｏ　５．サ
イアロン等をスパッタリングして厚さ５〜７μｍの保護
層５を形成することにより、第１図に示すサーマルヘッ
ドを製造することがてきる。

「発明の効果」 以上説明したように本発明のサーマルヘッドは、シリコ
ン基板の凸部の頂上部上に発熱部が設けられているので
、インクリボンや感熱紙などの記録媒体に発熱部が充分
に圧接される。

従って本発明のサーマルヘッドは、印字品質に優れたも
のとなる。

また本発明のサーマルヘッドにあっては、熱伝導率の小
さい多孔質酸化シリコン層が、ノリフン基板の少なくと
も凸出部にｌＯ〜１００μ銅の厚さで設けられているの
で、発熱抵抗体層からシリコン基板への熱伝導を低減す
ることかでき、また多孔質酸化ノリコ７層に伝わった熱
を蓄、＃１ｉｌｔを大きくすることなくシリコン基板へ
放出できるので、高速印字性能を低下させないという顕
著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のサーマルヘッドの一実施例を示す断面
図である。 第２図ないし第１６図は実施例１のサーマルヘッドを製
造する工程を説明するための断面図である。 第１７図ないし第１９図は蓄熱層がガラスグレーズで形
成された従来のサーマルヘッドを示す断面図である。 凸部、１６ 多孔質酸化シリコン層、 凸部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 凸出部を有するシリコン基板の少なくとも凸出部に、多
   孔質酸化シリコンから成る層が形成され、このシリコン
   基板の凸出部上に発熱抵抗体層が形成され、その上部に
   発熱部となる凸出部頂上部上の発熱抵抗体層の部分を除
   いて導体層が形成され、さらにその発熱部と導体層の上
   部に保護層が形成されてなるサーマルヘッド。