JPH05147248A - サ−マルヘツド及びその製造方法 - Google Patents
サ−マルヘツド及びその製造方法Info
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- JPH05147248A JPH05147248A JP31201291A JP31201291A JPH05147248A JP H05147248 A JPH05147248 A JP H05147248A JP 31201291 A JP31201291 A JP 31201291A JP 31201291 A JP31201291 A JP 31201291A JP H05147248 A JPH05147248 A JP H05147248A
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Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高精細・高印字品質でかつ高速印字に適した
高耐熱性を有するサーマルヘッドを提供する。 【構成】 単結晶シリコン基板１１の表面に、Ｔａ又は
Ｓｉの酸化物を主成分とし、その膜厚が１５〜３０μｍ
の蓄熱層１２を、高周波イオンプレーティング又はイオ
ンビームアシストを併用したエレクトロンビーム蒸着に
より形成し、この上に発熱抵抗体１３を形成した後、８
００〜１０００℃の高温真空アニール処理を行い、更
に、これら各発熱抵抗体１３に接続される個別電極１４
及び共通電極１５とを形成する。
高耐熱性を有するサーマルヘッドを提供する。 【構成】 単結晶シリコン基板１１の表面に、Ｔａ又は
Ｓｉの酸化物を主成分とし、その膜厚が１５〜３０μｍ
の蓄熱層１２を、高周波イオンプレーティング又はイオ
ンビームアシストを併用したエレクトロンビーム蒸着に
より形成し、この上に発熱抵抗体１３を形成した後、８
００〜１０００℃の高温真空アニール処理を行い、更
に、これら各発熱抵抗体１３に接続される個別電極１４
及び共通電極１５とを形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はサーマルヘッドに関し、
特に単結晶シリコン基板を用いた熱応答性の良好な高速
印字に適したサーマルヘッドに関する。
特に単結晶シリコン基板を用いた熱応答性の良好な高速
印字に適したサーマルヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】サーマルプリンタに搭載されるサーマル
ヘッドは、例えば、複数個の発熱抵抗体を同一基板上に
直線的に配列し、所望の印字情報にしたがってこの発熱
抵抗体を通電加熱させて、感熱記録紙を発色記録させる
か、あるいは、インクリボンを介して普通紙に転写記録
するために用いられている。
ヘッドは、例えば、複数個の発熱抵抗体を同一基板上に
直線的に配列し、所望の印字情報にしたがってこの発熱
抵抗体を通電加熱させて、感熱記録紙を発色記録させる
か、あるいは、インクリボンを介して普通紙に転写記録
するために用いられている。
【０００３】図２は従来のサーマルヘッドを示したもの
で、アルミナ等のセラミックからなる絶縁性基板１上に
は、蓄熱層として機能するガラス等からなるグレーズ層
２が形成されており、このグレーズ層２は、その上面の
断面形状が円弧状に形成されている。このグレーズ層２
の上面には、Ｔａ2 Ｎ等からなる発熱抵抗体３が蒸着あ
るいはスパッタリング等により基板１の表面に被着され
た後、エッチングされて、ドットの数に応じて複数個直
線状に整列して形成されており、この発熱抵抗体３上の
一側には、各発熱抵抗体３に接続される共通電極４が形
成され、他側には、各発熱抵抗体３に独立して通電を行
う個別電極５がそれぞれ接続されている。これら共通電
極４及び個別電極５は、例えば、アルミニウム、銅ある
いは金等からなり、蒸着、スパッタリング等により被着
された後、エッチングにより所望形状のパターンに形成
されている。
で、アルミナ等のセラミックからなる絶縁性基板１上に
は、蓄熱層として機能するガラス等からなるグレーズ層
２が形成されており、このグレーズ層２は、その上面の
断面形状が円弧状に形成されている。このグレーズ層２
の上面には、Ｔａ2 Ｎ等からなる発熱抵抗体３が蒸着あ
るいはスパッタリング等により基板１の表面に被着され
た後、エッチングされて、ドットの数に応じて複数個直
線状に整列して形成されており、この発熱抵抗体３上の
一側には、各発熱抵抗体３に接続される共通電極４が形
成され、他側には、各発熱抵抗体３に独立して通電を行
う個別電極５がそれぞれ接続されている。これら共通電
極４及び個別電極５は、例えば、アルミニウム、銅ある
いは金等からなり、蒸着、スパッタリング等により被着
された後、エッチングにより所望形状のパターンに形成
されている。
【０００４】さらに、これら発熱抵抗体３、共通電極４
及び個別電極５の表面には、前記発熱抵抗体３及び各電
極４，５を保護するほぼ７〜１０μｍの膜厚の保護層６
が形成されており、この保護層６は、前記各電極４，５
の端子部以外のすべての表面を被覆するようになされて
いる。また、前記保護層６は、各発熱抵抗体３を酸化に
よる劣化から保護するＳｉＯ2 等からなるほぼ２μｍの
膜厚の耐酸化層７と、この耐酸化層７の上面に積層され
インクリボン等の接触による磨耗から発熱抵抗体３及び
各電極４，５を保護するＴａ2 Ｏ5 等からなるほぼ５〜
８μｍの膜厚の耐摩耗層８とから構成されており、この
保護層６である耐酸化層７及び耐摩耗層８は、スパッタ
リング等の手段により順次形成される。
及び個別電極５の表面には、前記発熱抵抗体３及び各電
極４，５を保護するほぼ７〜１０μｍの膜厚の保護層６
が形成されており、この保護層６は、前記各電極４，５
の端子部以外のすべての表面を被覆するようになされて
いる。また、前記保護層６は、各発熱抵抗体３を酸化に
よる劣化から保護するＳｉＯ2 等からなるほぼ２μｍの
膜厚の耐酸化層７と、この耐酸化層７の上面に積層され
インクリボン等の接触による磨耗から発熱抵抗体３及び
各電極４，５を保護するＴａ2 Ｏ5 等からなるほぼ５〜
８μｍの膜厚の耐摩耗層８とから構成されており、この
保護層６である耐酸化層７及び耐摩耗層８は、スパッタ
リング等の手段により順次形成される。
【０００５】このようなサーマルヘッドを用いる熱転写
プリンタにあっては、このサーマルヘッドをインクリボ
ンを介してプラテン部分に搬送される所定の用紙に圧接
させた状態で、所定の印字信号に基づいて発熱抵抗体３
の個別電極５に選択的に通電を行い、所望の発熱抵抗体
３を発熱させることにより、前記インクリボンのインク
を溶融して用紙に転写し、用紙上に所望の印字を行うよ
うにしている。また、感熱記録紙に対しては、インクリ
ボンを介さずサーマルヘッドを直接圧接させた状態で、
所望の印字を行うことができる。
プリンタにあっては、このサーマルヘッドをインクリボ
ンを介してプラテン部分に搬送される所定の用紙に圧接
させた状態で、所定の印字信号に基づいて発熱抵抗体３
の個別電極５に選択的に通電を行い、所望の発熱抵抗体
３を発熱させることにより、前記インクリボンのインク
を溶融して用紙に転写し、用紙上に所望の印字を行うよ
うにしている。また、感熱記録紙に対しては、インクリ
ボンを介さずサーマルヘッドを直接圧接させた状態で、
所望の印字を行うことができる。
【０００６】そしてこのようなサーマルヘッドにあって
は、グレーズ層２の低熱伝導率（２×１０-3cal/cm.Se
c. ℃）とアルミナからなる絶縁性基板１の高熱伝導率
（４０×１０-3cal/cm.Sec. ℃）との組み合わせによ
り、発熱抵抗体３で発生するジュール熱の蓄熱効果を利
用して電力効率や印字特性のバランスをとっている。つ
まり、グレーズ層２の蓄熱効果は発熱抵抗体３の冷却の
時定数も長くなるため、高速印字時には印字の尾引き・
にじみ・余白汚れ等の印字品質の劣化をもたらすため、
電力効率と印字特性の両者を勘案して、使用条件に合わ
せてグレーズ層２の厚さを調整してあり、通常は３０〜
６０μｍ程度である。
は、グレーズ層２の低熱伝導率（２×１０-3cal/cm.Se
c. ℃）とアルミナからなる絶縁性基板１の高熱伝導率
（４０×１０-3cal/cm.Sec. ℃）との組み合わせによ
り、発熱抵抗体３で発生するジュール熱の蓄熱効果を利
用して電力効率や印字特性のバランスをとっている。つ
まり、グレーズ層２の蓄熱効果は発熱抵抗体３の冷却の
時定数も長くなるため、高速印字時には印字の尾引き・
にじみ・余白汚れ等の印字品質の劣化をもたらすため、
電力効率と印字特性の両者を勘案して、使用条件に合わ
せてグレーズ層２の厚さを調整してあり、通常は３０〜
６０μｍ程度である。
【０００７】また近年、高精細化による高印字品質でか
つ高速印字化のニーズの高まりにより、印字分解能４０
０ｄｐｉ、印字スピード１００ｃｐｓの熱転写プリンタ
が実用化されており、この熱転写プリンタにおいては、
発熱抵抗体３の駆動周期が３００μｓ以下という大変短
いパルス幅で通電制御されている。そして、今後ますま
すの高精細化・高速化が進む傾向にある。
つ高速印字化のニーズの高まりにより、印字分解能４０
０ｄｐｉ、印字スピード１００ｃｐｓの熱転写プリンタ
が実用化されており、この熱転写プリンタにおいては、
発熱抵抗体３の駆動周期が３００μｓ以下という大変短
いパルス幅で通電制御されている。そして、今後ますま
すの高精細化・高速化が進む傾向にある。
【０００８】このような高精細・高速印字の熱転写プリ
ンタにおいては、サーマルヘッドの蓄熱が激しく、印字
品質が劣化するため、グレーズ層２の厚さをほぼ３０μ
ｍと薄くして、さらに熱履歴補正ＬＳＩを用いて発熱抵
抗体３への通電時間を補正することにより、畜熱による
サーマルヘッドの温度上昇を詳細に制御することが行わ
れている。
ンタにおいては、サーマルヘッドの蓄熱が激しく、印字
品質が劣化するため、グレーズ層２の厚さをほぼ３０μ
ｍと薄くして、さらに熱履歴補正ＬＳＩを用いて発熱抵
抗体３への通電時間を補正することにより、畜熱による
サーマルヘッドの温度上昇を詳細に制御することが行わ
れている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来サ
ーマルヘッドの蓄熱は低熱伝導率のグレーズ層２のみが
原因と考えられていたが、上述のように発熱抵抗体３へ
の通電周期が短い高速印字の場合は、絶縁性基板１の熱
伝導率の低いことが最大の原因であることがわかった。
ーマルヘッドの蓄熱は低熱伝導率のグレーズ層２のみが
原因と考えられていたが、上述のように発熱抵抗体３へ
の通電周期が短い高速印字の場合は、絶縁性基板１の熱
伝導率の低いことが最大の原因であることがわかった。
【００１０】さらに、発熱抵抗体３の駆動周期が３００
μｓ以下という大変短いパルス幅での通電制御におい
て、所望の印字品質を得るためには、サーマルヘッドの
発熱抵抗体３のピーク温度を高くして所定の印字エネル
ギーをインクリボンに与える必要があるが、このピーク
温度は例えば印字時の環境温度を５〜３５℃とした場
合、低温の５℃では必要な発熱体３のピーク温度は約８
００℃であり、上記のグレーズ層３の耐熱温度約７００
℃より高くなり、グレーズ層３が熱変形あるいは溶融
し、低温環境での印字に使用できないという問題点があ
った。
μｓ以下という大変短いパルス幅での通電制御におい
て、所望の印字品質を得るためには、サーマルヘッドの
発熱抵抗体３のピーク温度を高くして所定の印字エネル
ギーをインクリボンに与える必要があるが、このピーク
温度は例えば印字時の環境温度を５〜３５℃とした場
合、低温の５℃では必要な発熱体３のピーク温度は約８
００℃であり、上記のグレーズ層３の耐熱温度約７００
℃より高くなり、グレーズ層３が熱変形あるいは溶融
し、低温環境での印字に使用できないという問題点があ
った。
【００１１】本発明は、上述の問題点を解決するために
なされたもので、高精細・高印字品質でかつ高速印字に
適した高耐熱性を有するサーマルヘッドを提供すること
を目的とする。
なされたもので、高精細・高印字品質でかつ高速印字に
適した高耐熱性を有するサーマルヘッドを提供すること
を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、単結晶シリコン基板の表面に蓄
熱層を形成し、この蓄熱層の上面に複数の発熱抵抗体
と、これら各発熱抵抗体に接続される個別電極及び共通
電極とを形成してなるサーマルヘッドにおいて、前記蓄
熱層はＴａ又はＳｉの酸化物を主成分とし、その膜厚が
１５〜３０μｍであることを特徴とする。
に、請求項１の発明は、単結晶シリコン基板の表面に蓄
熱層を形成し、この蓄熱層の上面に複数の発熱抵抗体
と、これら各発熱抵抗体に接続される個別電極及び共通
電極とを形成してなるサーマルヘッドにおいて、前記蓄
熱層はＴａ又はＳｉの酸化物を主成分とし、その膜厚が
１５〜３０μｍであることを特徴とする。
【００１３】また、請求項２の発明は、単結晶シリコン
基板の表面に蓄熱層を形成し、この蓄熱層の上面に複数
の発熱抵抗体と、これら各発熱抵抗体に接続される個別
電極及び共通電極とを形成するサーマルヘッドの製造方
法において、前記蓄熱層の形成にＴａ又はＳｉの酸化物
を主成分とした薄膜材料を用い、その膜厚が１５〜３０
μｍとなるように、高周波イオンプレーティング又はイ
オンビームアシストを併用したエレクトロンビーム蒸着
により形成することを特徴とする。
基板の表面に蓄熱層を形成し、この蓄熱層の上面に複数
の発熱抵抗体と、これら各発熱抵抗体に接続される個別
電極及び共通電極とを形成するサーマルヘッドの製造方
法において、前記蓄熱層の形成にＴａ又はＳｉの酸化物
を主成分とした薄膜材料を用い、その膜厚が１５〜３０
μｍとなるように、高周波イオンプレーティング又はイ
オンビームアシストを併用したエレクトロンビーム蒸着
により形成することを特徴とする。
【００１４】更に、請求項３の発明は、単結晶シリコン
基板の表面に蓄熱層を形成し、この蓄熱層の上面に複数
の発熱抵抗体と、これら各発熱抵抗体に接続される個別
電極及び共通電極とを形成するサーマルヘッドにおい
て、前記蓄熱層の形成にＴａ又はＳｉの酸化物を主成分
とした薄膜材料を用い、その膜厚が１５〜３０μｍにす
るとともに、前記発熱抵抗体を形成した後、８００〜１
０００℃の高温真空アニール処理を行うことを特徴とす
る。
基板の表面に蓄熱層を形成し、この蓄熱層の上面に複数
の発熱抵抗体と、これら各発熱抵抗体に接続される個別
電極及び共通電極とを形成するサーマルヘッドにおい
て、前記蓄熱層の形成にＴａ又はＳｉの酸化物を主成分
とした薄膜材料を用い、その膜厚が１５〜３０μｍにす
るとともに、前記発熱抵抗体を形成した後、８００〜１
０００℃の高温真空アニール処理を行うことを特徴とす
る。
【００１５】
【作用】上述した構成からなる本発明のサーマルヘッド
によれば、基板として単結晶シリコンを用いることによ
り、基板の放熱性が十分となり、発熱抵抗体３への通電
周期が短い高速印字の場合でも、蓄熱の影響が少なく、
また、蓄熱層はＴａ又はＳｉの酸化物を主成分としたこ
とにより、その融点が約１５００℃以上となり、発熱体
のピーク温度を高くできる十分な耐熱性が得られる。ま
た、蓄熱層の膜厚を１５〜３０μｍとすることにより、
後述するように高精細のサーマルヘッドの蓄熱と放熱と
のバランスが、１００〜２００ｃｐｓの印字スピードに
最適となり高速印字に適したものとなる。更に発熱抵抗
体１３を形成した後、真空アニール炉を用いて８００〜
１０００℃でアニール処理を施すことが可能になり、こ
の高温アニール処理により発熱抵抗体１３に実印時の際
の発熱ピーク温度よりも高い温度での熱履歴を与えてて
おくことにより、印字時の熱変化による発熱抵抗体１３
の抵抗値の変化を小さくすることができる。
によれば、基板として単結晶シリコンを用いることによ
り、基板の放熱性が十分となり、発熱抵抗体３への通電
周期が短い高速印字の場合でも、蓄熱の影響が少なく、
また、蓄熱層はＴａ又はＳｉの酸化物を主成分としたこ
とにより、その融点が約１５００℃以上となり、発熱体
のピーク温度を高くできる十分な耐熱性が得られる。ま
た、蓄熱層の膜厚を１５〜３０μｍとすることにより、
後述するように高精細のサーマルヘッドの蓄熱と放熱と
のバランスが、１００〜２００ｃｐｓの印字スピードに
最適となり高速印字に適したものとなる。更に発熱抵抗
体１３を形成した後、真空アニール炉を用いて８００〜
１０００℃でアニール処理を施すことが可能になり、こ
の高温アニール処理により発熱抵抗体１３に実印時の際
の発熱ピーク温度よりも高い温度での熱履歴を与えてて
おくことにより、印字時の熱変化による発熱抵抗体１３
の抵抗値の変化を小さくすることができる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１を参照して説
明する。
明する。
【００１７】図１は本発明に係るサーマルヘッドの一実
施例を示したもので、単結晶シリコンからなる基板１１
の表面一部分にエッチングにより断面形状が略台形状の
突起１１ａを形成し、この突起１１ａを含めて基板１１
の表面上に保温層として作用するＴａあるいはＳｉの酸
化物よりなる蓄熱層１２を、高周波プラズマによるイオ
ンプレーティング機能あるいはイオンガンを用いてのイ
オンビームアシスト機能を併用したエレクトロンビーム
蒸着法により薄膜として形成する。
施例を示したもので、単結晶シリコンからなる基板１１
の表面一部分にエッチングにより断面形状が略台形状の
突起１１ａを形成し、この突起１１ａを含めて基板１１
の表面上に保温層として作用するＴａあるいはＳｉの酸
化物よりなる蓄熱層１２を、高周波プラズマによるイオ
ンプレーティング機能あるいはイオンガンを用いてのイ
オンビームアシスト機能を併用したエレクトロンビーム
蒸着法により薄膜として形成する。
【００１８】そして、前記突起１１ａの上面位置に、上
述した従来のサーマルヘッドと同様に、Ｔａ2 Ｎあるい
はＴａ−ＳｉＯ2 等からなる発熱抵抗体１３が形成さ
れ、その後、８００〜１０００℃で高温真空アニール処
理がなされ発熱抵抗体１３の熱的抵抗値の安定化が図ら
れる。この発熱抵抗体１３上の一側には、各発熱体１３
に接続される共通電極１４が、他側には、各発熱抵抗体
１３に独立して通電を行う個別電極１５がそれぞれ接続
されている。これらの共通電極１４及び個別電極１５
は、例えば、アルミニウム，銅あるいは金等からなり蒸
着，スパッタリング等により被着された後、エッチング
により所望形状のパターンに形成される。
述した従来のサーマルヘッドと同様に、Ｔａ2 Ｎあるい
はＴａ−ＳｉＯ2 等からなる発熱抵抗体１３が形成さ
れ、その後、８００〜１０００℃で高温真空アニール処
理がなされ発熱抵抗体１３の熱的抵抗値の安定化が図ら
れる。この発熱抵抗体１３上の一側には、各発熱体１３
に接続される共通電極１４が、他側には、各発熱抵抗体
１３に独立して通電を行う個別電極１５がそれぞれ接続
されている。これらの共通電極１４及び個別電極１５
は、例えば、アルミニウム，銅あるいは金等からなり蒸
着，スパッタリング等により被着された後、エッチング
により所望形状のパターンに形成される。
【００１９】さらに、これら発熱抵抗体１３，共通電極
１４及び個別電極１５の表面には、発熱抵抗体１３及び
各電極１４，１５を保護するほぼ７〜１０μｍの膜厚の
保護層１６が前記各電極１４，１５の端子部以外のすべ
ての表面を被覆するように形成される。この保護層１６
は、各発熱抵抗体１３を酸化による劣化から保護するＳ
ｉＯ2 等からなるほぼ２μｍの膜厚の耐酸化層１７と、
この耐酸化層１７の上面に積層されインクリボン等の接
触による摩耗から発熱抵抗体１３及び各電極１４，１５
を保護するＴａ2 Ｏ5 等からなるほぼ５〜８μｍの膜厚
の耐摩耗層とからなる。
１４及び個別電極１５の表面には、発熱抵抗体１３及び
各電極１４，１５を保護するほぼ７〜１０μｍの膜厚の
保護層１６が前記各電極１４，１５の端子部以外のすべ
ての表面を被覆するように形成される。この保護層１６
は、各発熱抵抗体１３を酸化による劣化から保護するＳ
ｉＯ2 等からなるほぼ２μｍの膜厚の耐酸化層１７と、
この耐酸化層１７の上面に積層されインクリボン等の接
触による摩耗から発熱抵抗体１３及び各電極１４，１５
を保護するＴａ2 Ｏ5 等からなるほぼ５〜８μｍの膜厚
の耐摩耗層とからなる。
【００２０】次に、本実施例の作用について説明する。
【００２１】本実施例においては、サーマルヘッドの基
板として単結晶シリコン基板１１を用いることにより、
その熱伝導率が約３４０×１０-3cal/cm.Sec. ℃と、従
来のアルミナ基板を用いた場合の熱伝導率（約４０×１
０-3cal/cm.Sec. ℃）と比較して約８倍となり、発熱抵
抗体３への通電周期が短い高速印字の場合でも基板によ
るサーマルヘッドの蓄熱を解消することができる。
板として単結晶シリコン基板１１を用いることにより、
その熱伝導率が約３４０×１０-3cal/cm.Sec. ℃と、従
来のアルミナ基板を用いた場合の熱伝導率（約４０×１
０-3cal/cm.Sec. ℃）と比較して約８倍となり、発熱抵
抗体３への通電周期が短い高速印字の場合でも基板によ
るサーマルヘッドの蓄熱を解消することができる。
【００２２】さらに、従来のアルミナ等のセラミック材
料からなる基板においては、基板表面に微小な凹凸が多
いため、近年の発熱抵抗体の高精細化に伴う電極配線の
ファインパターン化に対応できない、という問題があっ
たが、本発明の単結晶シリコン基板は、板厚の精度が高
くまた表面の平滑度も容易に得られるので、電極配線の
ファインパターン化にも十分対応できる。
料からなる基板においては、基板表面に微小な凹凸が多
いため、近年の発熱抵抗体の高精細化に伴う電極配線の
ファインパターン化に対応できない、という問題があっ
たが、本発明の単結晶シリコン基板は、板厚の精度が高
くまた表面の平滑度も容易に得られるので、電極配線の
ファインパターン化にも十分対応できる。
【００２３】さらにまた、本実施例においては、蓄熱層
１２としてＴａまたはＳｉの酸化物を用いることによ
り、この蓄熱層１２の熱伝導率は約３×１０-3cal/cm.S
ec. ℃と単結晶シリコン基板の約１／１００であり良好
な蓄熱性が得られるだけでなく、その熱膨張率が０．５
×１０-6cm/ ℃と単結晶シリコン基板の熱膨脹率（約
２．６×１０-6cm/ ℃）より小さく、さらにその硬度が
Ｈｖ８００Kg／mm2 以下であることから、形成された蓄
熱層１２は圧縮応力が働き、内部応力が比較的小さくな
るため、単結晶シリコン基板１１との密着性が良く、使
用時の熱ストレスに対して膜の剥離やクラックが生じ
る、という問題がない。このため蓄熱層１２の膜厚を約
３０μｍまで蒸着によって形成することが可能となる。
１２としてＴａまたはＳｉの酸化物を用いることによ
り、この蓄熱層１２の熱伝導率は約３×１０-3cal/cm.S
ec. ℃と単結晶シリコン基板の約１／１００であり良好
な蓄熱性が得られるだけでなく、その熱膨張率が０．５
×１０-6cm/ ℃と単結晶シリコン基板の熱膨脹率（約
２．６×１０-6cm/ ℃）より小さく、さらにその硬度が
Ｈｖ８００Kg／mm2 以下であることから、形成された蓄
熱層１２は圧縮応力が働き、内部応力が比較的小さくな
るため、単結晶シリコン基板１１との密着性が良く、使
用時の熱ストレスに対して膜の剥離やクラックが生じ
る、という問題がない。このため蓄熱層１２の膜厚を約
３０μｍまで蒸着によって形成することが可能となる。
【００２４】ここで、前述したような高精細で（印字分
解能４００ｄｐｉ）で高速印字に適した蓄熱層１２の膜
厚は、発熱抵抗体１３の蓄熱が無い状態で、この発熱抵
抗体１３に通電周期と同じ長さのパルス幅ｔの通電を行
ったとき、発熱抵抗体１３で発生した熱が蓄熱層１２を
介して単結晶シリコン基板１１に到達する時間をＴとす
ると、Ｔとｔとがほぼ等しくなるような関係が望まし
い。この関係を満足する蓄熱層１２の膜厚は、印字スピ
ードを１００〜２００ｃｐｓとした場合、約１５〜３０
μｍであることが実験的に求められた。
解能４００ｄｐｉ）で高速印字に適した蓄熱層１２の膜
厚は、発熱抵抗体１３の蓄熱が無い状態で、この発熱抵
抗体１３に通電周期と同じ長さのパルス幅ｔの通電を行
ったとき、発熱抵抗体１３で発生した熱が蓄熱層１２を
介して単結晶シリコン基板１１に到達する時間をＴとす
ると、Ｔとｔとがほぼ等しくなるような関係が望まし
い。この関係を満足する蓄熱層１２の膜厚は、印字スピ
ードを１００〜２００ｃｐｓとした場合、約１５〜３０
μｍであることが実験的に求められた。
【００２５】さらにまた、本発明の実施例においては、
畜熱層１２をエレクトロンビーム蒸着により形成するこ
とにより、その成膜速度が約１０μｍ／Ｓｅｃと従来の
スパッタリングあるいはプラズマＣＶＤによる成膜速度
（約０．５〜１μｍ）に比較して１０〜２０倍の高速化
ができるので、その生産性を極めて高めることができ
る。
畜熱層１２をエレクトロンビーム蒸着により形成するこ
とにより、その成膜速度が約１０μｍ／Ｓｅｃと従来の
スパッタリングあるいはプラズマＣＶＤによる成膜速度
（約０．５〜１μｍ）に比較して１０〜２０倍の高速化
ができるので、その生産性を極めて高めることができ
る。
【００２６】さらにまた、エレクトロンビーム蒸着によ
り形成した膜の応力は、スパッタリングあるいはプラズ
マＣＶＤにより形成した膜の応力と比べて小さいことが
知られているが、このエレクトロンビーム蒸着に併用し
て高周波プラズマを用いる高周波イオンプレーティング
あるいはイオンガンによるＡｒ，Ｏ2イオン等の照射で
あるイオンビームアシスト機能を用いると、単結晶シリ
コン基板１１の表面のクリーニング効果により、蓄熱層
１２との密着性が増すとともに、この蓄熱層１２の応力
を低減することができ、より信頼性の高い蓄熱層１２を
得ることができる。
り形成した膜の応力は、スパッタリングあるいはプラズ
マＣＶＤにより形成した膜の応力と比べて小さいことが
知られているが、このエレクトロンビーム蒸着に併用し
て高周波プラズマを用いる高周波イオンプレーティング
あるいはイオンガンによるＡｒ，Ｏ2イオン等の照射で
あるイオンビームアシスト機能を用いると、単結晶シリ
コン基板１１の表面のクリーニング効果により、蓄熱層
１２との密着性が増すとともに、この蓄熱層１２の応力
を低減することができ、より信頼性の高い蓄熱層１２を
得ることができる。
【００２７】さらにまた、この蓄熱層１２の耐熱温度は
約１５００℃となり、単結晶シリコン基板１１の耐熱温
度の約１４００℃よりも高くなる。このため発熱抵抗体
１３のピーク温度を、低温の５℃で必要な約８００℃と
しても、蓄熱層１２の熱変形等はまったく発生せず低温
時での高速印字が可能になる。
約１５００℃となり、単結晶シリコン基板１１の耐熱温
度の約１４００℃よりも高くなる。このため発熱抵抗体
１３のピーク温度を、低温の５℃で必要な約８００℃と
しても、蓄熱層１２の熱変形等はまったく発生せず低温
時での高速印字が可能になる。
【００２８】また、この蓄熱層１２の耐熱温度が約１５
００℃と高いために、発熱抵抗体１３を形成した後、真
空アニール炉を用いて８００〜１０００℃でアニール処
理を施すことが可能になり、この高温アニール処理によ
り発熱抵抗体１３に実印字の際の発熱ピーク温度よりも
高い温度での熱履歴を与えてておくことにより、印字時
の熱変化による発熱抵抗体１３の抵抗値の変化を小さく
することができる。
００℃と高いために、発熱抵抗体１３を形成した後、真
空アニール炉を用いて８００〜１０００℃でアニール処
理を施すことが可能になり、この高温アニール処理によ
り発熱抵抗体１３に実印字の際の発熱ピーク温度よりも
高い温度での熱履歴を与えてておくことにより、印字時
の熱変化による発熱抵抗体１３の抵抗値の変化を小さく
することができる。
【００２９】なお、上述の実施例においては、蓄熱層１
２を単結晶シリコン基板１１の突起１１ａの上面を含め
基板１１の表面全体に形成したものについて説明した
が、この畜熱層１２は発熱抵抗体１３の形成部の下部つ
まり突起１１ａの上面のみに形成することも可能である
ことは勿論である。
２を単結晶シリコン基板１１の突起１１ａの上面を含め
基板１１の表面全体に形成したものについて説明した
が、この畜熱層１２は発熱抵抗体１３の形成部の下部つ
まり突起１１ａの上面のみに形成することも可能である
ことは勿論である。
【００３０】また、上述の実施例においては、単結晶シ
リコン基板１１の表面に突起１１ａを形成した基板を用
いて説明したが、この突起１１ａを形成することなく直
接畜熱層１２を基板１１の表面に形成したタイプのサー
マルヘッドであっても良い。
リコン基板１１の表面に突起１１ａを形成した基板を用
いて説明したが、この突起１１ａを形成することなく直
接畜熱層１２を基板１１の表面に形成したタイプのサー
マルヘッドであっても良い。
【００３１】また、畜熱層１２としてＴａ又はＳｉの酸
化物を用いて説明したが、この酸化物を主成分とする混
合物、例えばＺｎＯ2 ，ＣａＯ，Ｙ2 Ｏ3 ，ＣｅＯ2 ，
ＭｇＯ等との混合物を用いても上記実施例と同様の効果
がある。
化物を用いて説明したが、この酸化物を主成分とする混
合物、例えばＺｎＯ2 ，ＣａＯ，Ｙ2 Ｏ3 ，ＣｅＯ2 ，
ＭｇＯ等との混合物を用いても上記実施例と同様の効果
がある。
【００３２】
【発明の効果】以上のべたように本発明のサーマルヘッ
ドにおいては、単結晶シリコン基板１１を用いたため、
その基板１１の熱伝導率が従来のアルミナ基板を用いた
場合と比較して約８倍となり放熱性に優れるため、発熱
抵抗体３への通電周期が短い高速印字の場合でも基板に
よるサーマルヘッドの蓄熱を解消することができるだけ
でなく、単結晶シリコン基板は、板厚の精度が高くまた
表面の平滑度も容易に得られるので、電極配線のファイ
ンパターン化にも十分対応できる。
ドにおいては、単結晶シリコン基板１１を用いたため、
その基板１１の熱伝導率が従来のアルミナ基板を用いた
場合と比較して約８倍となり放熱性に優れるため、発熱
抵抗体３への通電周期が短い高速印字の場合でも基板に
よるサーマルヘッドの蓄熱を解消することができるだけ
でなく、単結晶シリコン基板は、板厚の精度が高くまた
表面の平滑度も容易に得られるので、電極配線のファイ
ンパターン化にも十分対応できる。
【００３３】また、蓄熱層１２をＴａ又はＳｉの酸化物
を主成分とし、その膜厚が１５〜３０μｍとなるように
形成したことにより、高精細のサーマルヘッドの蓄熱と
放熱とのバランスが、１００〜２００ｃｐｓの印字スピ
ードに最適となり高速印字に適したものとなるばかりで
なく、Ｔａ又はＳｉの酸化物は、単結晶シリコン基板１
１との密着性が良く、使用時の熱ストレスに対して膜の
剥離やクラックが生じる、という問題がなく、さらに、
蓄熱層１２をエレクトロンビーム蒸着により形成するこ
とにより、その成膜速度が約１０μｍ／Ｓｅｃと従来の
スパッタリングあるいはプラズマＣＶＤによる成膜速度
（約０．５〜１μｍ）に比較して１０〜２０倍の高速化
ができるので、その生産性を極めて高めることができ
る。
を主成分とし、その膜厚が１５〜３０μｍとなるように
形成したことにより、高精細のサーマルヘッドの蓄熱と
放熱とのバランスが、１００〜２００ｃｐｓの印字スピ
ードに最適となり高速印字に適したものとなるばかりで
なく、Ｔａ又はＳｉの酸化物は、単結晶シリコン基板１
１との密着性が良く、使用時の熱ストレスに対して膜の
剥離やクラックが生じる、という問題がなく、さらに、
蓄熱層１２をエレクトロンビーム蒸着により形成するこ
とにより、その成膜速度が約１０μｍ／Ｓｅｃと従来の
スパッタリングあるいはプラズマＣＶＤによる成膜速度
（約０．５〜１μｍ）に比較して１０〜２０倍の高速化
ができるので、その生産性を極めて高めることができ
る。
【００３４】さらにまた、このエレクトロンビーム蒸着
に併用して高周波プラズマを用いる高周波イオンプレー
ティングあるいはイオンガンによるＡｒ，Ｏ2 イオン等
の照射であるイオンビームアシスト機能を用いると、単
結晶シリコン基板１１の表面のクリーニング効果によ
り、蓄熱層１２との密着性が増すとともに、この蓄熱層
１２の応力を低減することができ、より信頼性の高い畜
熱層１２を得ることができる。
に併用して高周波プラズマを用いる高周波イオンプレー
ティングあるいはイオンガンによるＡｒ，Ｏ2 イオン等
の照射であるイオンビームアシスト機能を用いると、単
結晶シリコン基板１１の表面のクリーニング効果によ
り、蓄熱層１２との密着性が増すとともに、この蓄熱層
１２の応力を低減することができ、より信頼性の高い畜
熱層１２を得ることができる。
【００３５】さらにまた、この蓄熱層１２の耐熱温度は
約１５００℃と高く、このため発熱抵抗体１３のピーク
温度を、低温の５℃で必要な約８００℃としても、蓄熱
層１２の熱変形等はまったく発生せず低温時での高速印
字が可能になるとともに、発熱抵抗体１３を形成した
後、真空アニール炉を用いて８００〜１０００℃でアニ
ール処理を施すことが可能になり、この高温アニール処
理により発熱抵抗体１３に実印字の際の発熱ピーク温度
よりも高い温度での熱履歴を与えておくことにより、印
字時の熱変化による発熱抵抗体１３の抵抗値の変化を小
さくすることができる、等の極めて顕著な効果を奏す
る。
約１５００℃と高く、このため発熱抵抗体１３のピーク
温度を、低温の５℃で必要な約８００℃としても、蓄熱
層１２の熱変形等はまったく発生せず低温時での高速印
字が可能になるとともに、発熱抵抗体１３を形成した
後、真空アニール炉を用いて８００〜１０００℃でアニ
ール処理を施すことが可能になり、この高温アニール処
理により発熱抵抗体１３に実印字の際の発熱ピーク温度
よりも高い温度での熱履歴を与えておくことにより、印
字時の熱変化による発熱抵抗体１３の抵抗値の変化を小
さくすることができる、等の極めて顕著な効果を奏す
る。
【図１】本発明の一実施例のサーマルヘッドを示す構造
断面図である。
断面図である。
【図２】従来のサーマルヘッドを示す構造断面図であ
る。
る。
１１ 基板 １２ 蓄畜熱層 １３ 発熱抵抗体 １４ 共通電極 １５ 個別電極 １６ 保護層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１月１９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】 さらにまた、本発明の実施例において
は、蓄熱層１２をエレクトロンビーム蒸着により形成す
ることにより、その成膜速度が約１００オングストロー
ム／ｓｅｃと従来のスパッタリングあるいはプラズマＣ
ＶＤによる成膜速度（約５〜１０オングストローム）に
比較して１０〜２０倍の高速化ができるので、その生産
性を極めて高めることができる。
は、蓄熱層１２をエレクトロンビーム蒸着により形成す
ることにより、その成膜速度が約１００オングストロー
ム／ｓｅｃと従来のスパッタリングあるいはプラズマＣ
ＶＤによる成膜速度（約５〜１０オングストローム）に
比較して１０〜２０倍の高速化ができるので、その生産
性を極めて高めることができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３１】 また、蓄熱層１２としてＴａ又はＳｉの
酸化物を用いて説明したが、この酸化物を主成分とする
混合物、例えばＺｒＯ２、ＣａＯ、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ、
ＭｇＯ等との混合物を用いても上記実施例と同様の効果
がある。
酸化物を用いて説明したが、この酸化物を主成分とする
混合物、例えばＺｒＯ２、ＣａＯ、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ、
ＭｇＯ等との混合物を用いても上記実施例と同様の効果
がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３３】 また、蓄熱層１２をＴａ又はＳｉの酸化
物を主成分とし、その膜厚が１５〜３０μｍとなるよう
に形成したことにより、高精細のサーマルヘッドの蓄熱
と放熱とのバランスが、１００〜２００ｃｐｓの印字ス
ピードに最適となり高速印字に適したものとなるばかり
でなく、Ｔａ又はＳｉの酸化物は、単結晶シリコン基板
１１との密着性が良く、使用時の熱ストレスに対して膜
の剥離やクラックが生じる、という問題がなく、さら
に、蓄熱層１２をエレクトロンビーム蒸着により形成す
ることにより、その成膜速度が約１００オングストロー
ム／ｓｅｃと従来のスパッタリングあるいはプラズマＣ
ＶＤによる成膜速度（約５〜１０オングストローム）に
比較して１０〜２０倍の高速化ができるので、その生産
性を極めて高めることができる。
物を主成分とし、その膜厚が１５〜３０μｍとなるよう
に形成したことにより、高精細のサーマルヘッドの蓄熱
と放熱とのバランスが、１００〜２００ｃｐｓの印字ス
ピードに最適となり高速印字に適したものとなるばかり
でなく、Ｔａ又はＳｉの酸化物は、単結晶シリコン基板
１１との密着性が良く、使用時の熱ストレスに対して膜
の剥離やクラックが生じる、という問題がなく、さら
に、蓄熱層１２をエレクトロンビーム蒸着により形成す
ることにより、その成膜速度が約１００オングストロー
ム／ｓｅｃと従来のスパッタリングあるいはプラズマＣ
ＶＤによる成膜速度（約５〜１０オングストローム）に
比較して１０〜２０倍の高速化ができるので、その生産
性を極めて高めることができる。
Claims (3)
- 【請求項１】 単結晶シリコン基板の表面に蓄熱層を形
成し、この蓄熱層の上面に複数の発熱抵抗体と、これら
各発熱抵抗体に接続される個別電極及び共通電極とを形
成してなるサーマルヘッドにおいて、前記蓄熱層はＴａ
又はＳｉの酸化物を主成分とし、その膜厚が１５〜３０
μｍであることを特徴とするサーマルヘッド。 - 【請求項２】 単結晶シリコン基板の表面に蓄熱層を形
成し、この蓄熱層の上面に複数の発熱抵抗体と、これら
各発熱抵抗体に接続される個別電極及び共通電極とを形
成するサーマルヘッドの製造方法において、前記蓄熱層
の形成はＴａ又はＳｉの酸化物を主成分とした薄膜材料
を用い、その膜厚が１５〜３０μｍとなるように、高周
波イオンプレーティング又はイオンビームアシストを併
用したエレクトロンビーム蒸着により形成することを特
徴とするサーマルヘッドの製造方法。 - 【請求項３】 単結晶シリコン基板の表面に蓄熱層を形
成し、この蓄熱層の上面に複数の発熱抵抗体と、これら
各発熱抵抗体に接続される個別電極及び共通電極とを形
成するサーマルヘッドの製造方法において、前記蓄熱層
はＴａ又はＳｉの酸化物を主成分とした薄膜材料を用
い、その膜厚を１５〜３０μｍにするとともに、前記発
熱抵抗体を形成した後、８００〜１０００℃の高温真空
アニール処理を行うことを特徴とするサーマルヘッドの
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31201291A JPH05147248A (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | サ−マルヘツド及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31201291A JPH05147248A (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | サ−マルヘツド及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05147248A true JPH05147248A (ja) | 1993-06-15 |
Family
ID=18024153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31201291A Pending JPH05147248A (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | サ−マルヘツド及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05147248A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019166824A (ja) * | 2018-02-26 | 2019-10-03 | ローム株式会社 | サーマルプリントヘッド |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6228261A (ja) * | 1985-07-30 | 1987-02-06 | Tdk Corp | サ−マルヘツド用発熱体の製造方法 |
| JPS62248663A (ja) * | 1986-04-22 | 1987-10-29 | Sony Corp | 薄膜サ−マルヘツド |
| JPS6351155A (ja) * | 1986-08-21 | 1988-03-04 | Nhk Spring Co Ltd | サ−マルヘツドの製造方法 |
| JPS63257652A (ja) * | 1987-04-16 | 1988-10-25 | Oki Electric Ind Co Ltd | サ−マルヘツド用基板 |
-
1991
- 1991-10-30 JP JP31201291A patent/JPH05147248A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6228261A (ja) * | 1985-07-30 | 1987-02-06 | Tdk Corp | サ−マルヘツド用発熱体の製造方法 |
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