JPH1134376A - サーマルヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
サーマルヘッドおよびその製造方法Info
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- JPH1134376A JPH1134376A JP9197552A JP19755297A JPH1134376A JP H1134376 A JPH1134376 A JP H1134376A JP 9197552 A JP9197552 A JP 9197552A JP 19755297 A JP19755297 A JP 19755297A JP H1134376 A JPH1134376 A JP H1134376A
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Abstract
る構造のサーマルヘッドとその製造方法を提供する。 【解決手段】発熱抵抗体2の表面を覆う保護層1と、発
熱抵抗体2に接して発熱抵抗体2と共に発熱部5を形成
する電極3a、3bとを備える。保護層1の表面でなる
印字面6が凸状に盛り上がって形成され、かつ発熱部5
の両側の保護層1の表面が、該保護層1と異なる材質を
有し、かつ印字面の凸部の高さ以下の厚みの基体7によ
って覆われる。
Description
その製造方法に関する。
要である感熱紙あるいは転写紙の利便性を活かし、低廉
で簡易なプリンターに広く用いられている。これらのサ
ーマルヘッドに用いるプリンターも、最近では高画質プ
リントと高速プリントが要請されている。また、熱転写
方式によるカラープリンター方式や、高画質を重視する
写真プリントの自動化ミニラボのインデックスプリンタ
ー等に用いるまでに微細化し、600dpiないし12
00dpiのような高密度なサーマルヘッドも要求され
てきている。
は、発熱抵抗体の発熱部を急速に加熱して瞬時に昇温さ
せ、素早く放熱して滲みを起こさせないという昇温・放
熱の配慮が必要になる。急速な昇温には、熱が発熱部に
集中して回りに逃げず、急速な放熱には、発熱部の熱が
素早く逃げるという、相反する熱応答特性が要求され
る。
次のような事項が要請される。 1)軽薄短小化 2)低廉化 3)A3等への大画面化 4)低消費電力化 5)高速化 6)高密度で鮮明な、いわゆる高精細な画像プリント 7)色むらのない均質な画面 8)汚れが残らないメンテナンスフリー このようなサーマルヘッドの例として、特開平5−64
905号公報においては、図6に示すように、表面を平
坦に形成した基体30上に剥離のための剥離層31を介
して耐摩耗層32、保護層33、発熱抵抗体34、電極
35、ポリイミド樹脂でなる蓄熱層36を順に形成し、
その後、接着剤37により基板38を接着し、基体30
と剥離層31との界面で両者を剥離するサーマルヘッド
の製造方法により、印字面40を平坦に形成したものが
開示されている。
体30の平面上に形成されるので、感熱紙等の記録紙に
接触する面が平滑となり、記録紙との間に空間が生じな
いため、熱効率が向上する。
載のように、ポリイミド樹脂等の樹脂を蓄熱層36に用
い、かつ耐摩耗層32の表面(印字面)を平坦に形成し
たサーミスタには次のような問題がある。 (1)記録紙はヘッド上にローラによって強く押し付け
られるが、発熱部がその周囲も含めて平面状であると、
ヘッドの当接面が相対的に拡がり、ヘッドに対する押し
付け圧が低下する。その結果、ローラの変形や摩耗の影
響を受け易い。 (2)このような問題点を解決するため、本発明者等
は、発熱部を凸状に盛り上げて形成し、かつ小型化のた
め、凸状に盛りあげた発熱積層部(保護層から蓄熱層に
至る部分)の裏面側に駆動ICを設けたものを開発中で
あるが、発熱部を含む凸状部の両側の厚みが薄くなるた
め、強度が低下し、信頼性が低下するという問題点があ
る。
し、信頼性を向上させることができる構造のサーマルヘ
ッドとその製造方法を提供することを目的とする。
め、本発明のサーマルヘッドは、発熱抵抗体の表面を覆
う保護層と、発熱抵抗体に接して発熱抵抗体と共に発熱
部を形成する電極とを備えたサーマルヘッドにおいて、
保護層の表面でなる印字面が凸状に盛り上がって形成さ
れ、かつ発熱部の周囲の保護層の表面が、該保護層と異
なる材質を有し、かつ印字面の凸部の高さ以下の厚みの
基体によって覆われていることを特徴とする。
くは前記基体としてガラスを用いる(請求項2)。
小型化のため、好ましくは、前記印字面の反対側の面に
駆動ICが設けられる(請求項3)。
ける場合、駆動ICを樹脂でなる支持体に一体に埋設し
てなるもの(請求項4)と、前記基体の保護層形成面側
に、駆動IC形成用の凹部を形成してなるもの(請求項
5)と、前記基体を含めた発熱積層部に基板を固着し、
該基板に設けた凹部に駆動ICを収容してなるもの(請
求項6)がある。
体に溝を形成するステップと、該溝を含めた基体上に保
護層を形成するステップと、前記保護層の上に発熱抵抗
体を形成するステップと、前記発熱抵抗体を形成する前
または後に、前記発熱抵抗体に接続する電極を形成する
ステップと、前記発熱抵抗体および電極を覆って支持体
を形成するステップによって基体上に発熱積層部を形成
した後、前記基体の表面を除いて触除防止被膜を施し、
前記基体を所定の厚み分だけ残して触除することによ
り、発熱部の両側を露出させることを特徴とする(請求
項7)。
て、好ましくは、前記基体の触除を、機械的切削と、そ
の後のウェットエッチングまたは/および化学的機械的
研磨法とにより行う(請求項8)。
に盛り上がって形成される発熱部の両側が、製造時に仮
の基板となる基体を残留させて覆われるため、該基体の
厚みを所定の厚みに保つことにより、サーマルヘッドの
強度を高めることができ、その結果、信頼性が向上す
る。特に、印字面の反対側の面に駆動IC等を設ける場
合、駆動ICの取付け面が薄い保護層、電極を介して対
面することなく、強度向上により信頼性が向上する。
ては、触除の度合いにより残留する基体の厚みが設定さ
れる。
ルヘッドの一実施例を示す断面図である。図1(A)に
示すように、発熱積層部は、耐摩耗層として作用する保
護層1と、発熱抵抗体2と、発熱抵抗体2上に間隔をお
いて重ねて設けられる共通電極3aおよび個別電極3b
と、支持体4と、前記電極3a、3bと発熱抵抗体2に
より形成される発熱部5と前記支持体4との間に介在さ
せて支持体4からの物質の拡散を防止するバリア層8
と、発熱部5の裏面において、バリア層8と支持体4と
の間に埋込まれてなる蓄熱層9とからなり、保護層1の
表面側には、発熱部5を含む印字面6の両側に、成膜工
程における仮の基板となる基体7を触除により所定の厚
みに残留させてなる。
SiB系化合物、SiN系化合物、AlN系化合物、B
N系化合物等が用いられる。特に表面層を、摩擦係数が
小さく、硬度が高く、化学的に安定なSiBとし、発熱
抵抗体2側の裏面層を電気抵抗が高いSiO2とするこ
とが、発熱抵抗体2との間の電気絶縁性を確保する意味
で好ましい。この保護層1の成膜方法としては、プラズ
マCVD等、従来より用いられている各方法を採用する
ことができる。
2、Ni−Cr、Ta、あるいはTiO2、BN等を用い
ることができる。発熱抵抗体2の成膜方法としては、L
PCVD(低圧CVD)、プラズマCVD、スパッタリ
ング等を用いることができる。
形成されるようにエッチングする必要がある。このエッ
チング方法としては、RIE(反応性イオンエッチン
グ)等のドライエッチングを用いることが好ましいが、
ウェットエッチングを用いることも可能である。また、
ドライエッチングのエッチャー(反応性ガス)として
は、SF6、CF4、Cl2、O2等が一般的であり、これ
らを混合して用いることもできる。
u、Au、Ta、W、Mo等の金属の一種または複数種
を重ねて用いることができる。中でも、Alは廉価であ
って、他の層との密着性を、特別の層を介在させる必要
なく、容易に得ることができ、プロセスが簡単になり、
さらに電気抵抗が低いので、微細パターンを得やすいと
いう点において好ましい。また、成膜方法としては、蒸
着やスパッタリング等が用いられる。
ためのエッチング方法としては、ドライエッチングを用
いることもできるが、ウェットエッチングを用いること
が好ましい。ウェットエッチングのエッチャント(エッ
チング溶液)としては、H2SO4、HNO3等が一般的
である。特にAlのエッチングに際しては、H3PO4、
C2H4O2、HNO3を混合した混合液を用いることもあ
る。
用いる。成膜方法としては、LPCVD、プラズマCV
D、スパッタリング等を用いることができる。エッチン
グ方法としては、ドライエッチング、ウェットエッチン
グのいずれを用いてもよく、ウェットエッチングを行う
場合は、エッチャントとしてHFあるいHFとNH4F
との混合液を用いるのが一般的である。
ることが好ましい。蓄熱層9にガラスを用いる場合、ガ
ラスとして、軟化点が450℃以下(より好ましくは軟
化点が400℃以下)の低融点ガラスを用いれば、電極
3a、3bとして安価かつ形成容易で低抵抗のAlを用
いた場合、電極の酸化や変質を防止することができ、電
極3a、3bを用いることが可能となる。また、低融点
ガラスを蓄熱層9に用いる場合、蓄熱層9の形成後の製
造工程での加熱による蓄熱層9の軟化を防止する意味
で、蓄熱層9に用いるガラスの軟化点が300℃以上、
さらに好ましくは350℃である。
合、その塗布方法としては、スクリーン印刷法やディス
ペンサを用い、これを350℃〜400℃で焼成する。
また、この鉛ガラスの組成としては、例えばPbO−B
2O3系あるいはPbO−B2O3−ZnO系のものを用い
ることが好ましい。
ド樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性樹脂を用いることがで
きる。また、これらの樹脂に、アルミナ、シリカ等のセ
ラミック粉や金属粉を分散含有させることにより、機械
的強度や熱伝導率を調整することも可能である。
ことが可能であり、樹脂でなる支持体4を設ければ、セ
ラミック基板やグレーズ基板を用いる場合に比較し、低
廉である。必要に応じて、このサーマルヘッドをAlや
Cu等のヒートシンクに接着することもできる。
ドの製造方法を説明する工程図である。本実施例におい
ては、まず図2(A)に示すように、基体7の表面に研
削およびウェットエッチングにより溝7aを形成する。
なお、溝7aの幅は700μm、深さは300μmとし
た。溝7aの形状は表面平滑な台形状または円弧状にす
る。
に、溝7aの部分を含めて保護層1を形成する。基体7
としては、安価で入手が容易な0.7mm厚のホウケイ
酸ガラス板(日本電気ガラス社製、商品名BLC)を用
いた。また、保護層1として、SiB層およびSiO2
層をプラズマCVDにより約400℃の雰囲気で順に形
成した。SiB層の厚みは7μmとし、SiO2層の厚
みは3μmとした。
に、発熱抵抗体2となるNb−SiO2層を、300℃
〜350℃の温度において、スパッタリングにより0.
1μmの厚みに形成し、RIEにより、個々の発熱抵抗
体2に分離形成した。発熱抵抗体2のピッチは167μ
mとし、発熱抵抗体2同士の間隔を10μmとした。な
お、Nb−SiO2層とは、アモルファスのSiO2層の
中に金属NbやNbの珪化物、酸化物が混在したもので
ある。このように発熱抵抗体2を設けた後、発熱部5の
TCRを改善するために、400℃程度で熱処理を行っ
てもよい。
3bとしてのAl層を100℃の温度において蒸着によ
り0.5μmの厚みに形成し、H3PO4、C2H4O2、
HNO3を混合した混合液をエッチャントとして用い、
共通電極3aと個別電極3bとを、これらの一部を発熱
抵抗体2上に重ねて形成した。
としてのSiO2層をプラズマCVDにより0.3μm
の厚みに成膜した。そして成膜したSiO2層を、HF
をエッチャントとしてエッチングすることによりバリア
層8を形成した。
形成するため、発熱部6の裏面の溝の幅と同じあるいは
やや広い範囲にわたって、ガラスペーストの印刷または
ディスペンサによる塗布と、350℃〜400℃におけ
る焼成により形成した。
覆うようにポリイミド樹脂を含むペーストの塗布を行
い、350℃、2時間の加熱により硬化させ、支持体4
を形成した。
止皮膜であるエッチングレジストにより覆い、HF液に
浸漬して基体7を溶解させた。これにより、図2(H)
に示すように、基体7上に形成された平滑な面の保護層
1を露出させることができる。
7の最初の表面7bから保護層1に至る前の途中の深さ
7cまで、触除速度の速い機械的研削により除去し、そ
の後保護層1に達する深さ7dまでHF液等によるウェ
ットエッチングかあるいは化学的機械的研磨法(エッチ
ング液にシリカ粒子等の研磨粒子を混合し、エッチング
液を流動させて化学的エッチングと機械的な微細研磨を
行う方法:略称CMP)または両者を複合させて基体7
の触除を行うことにより、能率良く基体7の除去を行う
ことができる。なお、図1(A)において、残留する基
体7の厚みH1は、所定の強度を得る上で、好ましくは
200〜500μmとし、残留する基体7の表面から印
字面6の頂部までの高さH2は、画素の微細化を得る上
で、好ましくは10〜100μm、より好ましくは20
〜50μmとする。
ドをローラ10および記録紙11と共に示す斜視図であ
り、盛り上がった発熱部5の両側に基体7が設けられる
ことにより、サーマルヘッドの強度が上がり、ローラの
押し圧で変形することがない。従って、鮮明なプリント
ができる。
熱部5の裏面の溝状のくぼみに低融点ガラスからなる蓄
熱層9として備えることにより、樹脂製の支持体4のみ
を設けた場合に比較し、発熱積層部の強度を向上させる
ことができ、砂等の硬質粒子を噛み込んだ場合において
も損傷を免れることができる。また、発熱部が昇温して
樹脂でなる支持体4が軟化しても低融点ガラスでなる蓄
熱層9が補強する。
されているので、記録紙に発熱部が集中的に押し付けら
れ、無駄な押し付け圧を加える必要がなく、ローラの加
圧構造を簡単にすることができる。また、発熱部5が凸
状に形成されることにより、凸状部がリブの役目をして
サーマルヘッドの強度があがり、長手方向についての撓
みを減少させることができる。
部5の残留させればサーマルヘッドの強度がさらに上が
る。ただし、この場合には、印字面6が凸状に形成され
ることによる前記ローラによる加圧面の集中化による効
果は得られない。
ける駆動IC12の搭載構造例であり、本例において
は、保護層1の裏面に形成される個別電極3bと接続用
電極13間に駆動ICをフリップチップボンディングに
よって接続して樹脂でなる支持体4内に埋設することに
より、印字面6の裏面に駆動IC12を配置している。
接続用電極13は外部接続部14に接続される。
側に配しているので、印字面6と同面に駆動ICを設け
る従来構造のように、記録紙11との接触防止のために
印字面6と駆動IC12との間を離す必要がなくなり、
これによりサーマルヘッドの小型化が可能となる。ま
た、駆動IC12およびその外部接続用電極13と記録
紙11等との接触がなくなり、電気系の断線や短絡等の
不具合が発生する危険性を無くすることが可能となる。
固定に兼用できるため、部品点数、工程数が低減される
という効果が得られる。また、基体7が残留して設けら
れているため、駆動IC12を接続する電極3b、13
等とサーマルヘッドの表面との間隔が大となり、サーマ
ルヘッドの変形による電極膜の断線等が起こりにくくな
り、信頼性が向上する。
から得られるサーマルヘッドの個数を増加させることが
でき、その結果、一度に多数分の成膜が可能となり、サ
ーマルヘッドの製造効率の向上が達成でき、サーマルヘ
ッドの低コスト化が可能となる。
体2を形成した後に形成するのではなく、発熱抵抗体2
の形成前に形成してもよい。
の実施例を示す断面図であり、本実施例は、アルミニウ
ム等でなる基板15に駆動IC12や外部接続部14を
収容する凹部16を、例えば押し出し成形等により形成
し、駆動IC12や外部接続部14を電極3b、13等
に固定した後、両面テープあるいは接着剤等の固着材1
7によって発熱積層部に基板15を固着したものであ
る。
形等によって容易に形成できるため、量産が容易であ
り、安価に提供できる。また、基板15をヒートシンク
として利用できる。また、駆動IC12等をシリコン樹
脂等の接着剤18を介して基板15に固着することによ
り、駆動IC12等の放熱も良好に行える。
あり、本実施例は、基体7の保護層形成面側に、駆動I
C12収容用の凹部7eを形成し、該凹部7eに保護層
1、電極3b、13、バリア層8等の発熱積層部を成膜
した後、駆動IC12や外部接続部14を固定し、その
後、エポキシ樹脂等のような耐熱性樹脂により、蓄熱層
を兼ねた接着剤20によって駆動IC12や外部接続部
14をモールドし、このようにしてモールドしたものに
アルミニウム板やアルミナ等の基板21を接着剤22に
より固着したものである。
スを用いれば、比較的切削により前記溝7aや凹部7e
の形成は容易であるから、容易に量産可能であり、比較
的廉価に提供可能である。なお、図5の実施例におい
て、発熱部5の裏面側に低融点ガラス等でなる蓄熱層を
部分グレーズおよび補強のために設けておくことも可能
である。
印字面が凸状に盛り上がって形成され、かつ発熱部の周
囲の保護層の表面が、該保護層と異なる材質を有し、か
つ印字面の凸部の高さ以下の厚みの基体によって覆われ
ているため、発熱部を含む部分を盛り上がった形状に形
成する場合、強度が増大し、信頼性が向上する。
より補強されるので、変形することがなく、また、印字
面より両側の基体の表面を低く形成した場合には、狭い
面積で記録紙と強く接触するので、画素の微細化が可能
となり、印字の大画面化、高速化と低消費電力化も達成
できる。
え、さらに、基体がガラスでなるため、加工が容易であ
るという利点がある。
面に駆動ICが設けられているため、請求項1の効果に
加え、さらに、サーマルヘッドの小型化、コストの低減
が可能になるという効果が得られる。
の効果に加え、量産が容易であり、安価なサーマルヘッ
ドが提供できるという効果が得られる。
を積層する基体の表面を除いて触除防止被膜を施し、基
体を所定の厚み分だけ残して触除することにより、発熱
部の両側を露出させるようにしたので、印字面が突出し
たサーマルヘッドを簡便な方法で形成できる。
を、機械的切削と、その後のウェットエッチングまたは
/および化学的機械的研磨法とにより行うため、基体の
露出を能率良く行うことができる。
例を示す断面図、(B)は本発明のサーマルヘッドの他
の実施例を示す断面図である。
程図である。
の斜視図である。
の配置例を示す断面図、(B)は本発明のサーマルヘッ
ドの他の実施例を示す断面図である。
施例を示す断面図である。
る。
個別電極、4:支持体、5:発熱部、6:印字面、7:
基体、7a:溝、7e:駆動IC収容用凹部、8:バリ
ア層、9:蓄熱層、10:ローラ、11:記録紙、1
2:駆動IC、13:電極、14:外部接続部、15、
21:基板、16:凹部、17:固着材、18、20、
22:接着剤
Claims (8)
- 【請求項1】発熱抵抗体の表面を覆う保護層と、発熱抵
抗体に接して発熱抵抗体と共に発熱部を形成する電極と
を備えたサーマルヘッドにおいて、 保護層の表面でなる印字面が凸状に盛り上がって形成さ
れ、かつ発熱部の両側の保護層の表面が、該保護層と異
なる材質を有し、かつ印字面の凸部の高さ以下の厚みの
基体によって覆われていることを特徴とするサーマルヘ
ッド。 - 【請求項2】請求項1において、 前記基体がガラスでなることを特徴とするサーマルヘッ
ド。 - 【請求項3】請求項1において、 前記印字面の反対側の面に駆動ICが設けられているこ
とを特徴とするサーマルヘッド。 - 【請求項4】請求項3において、 前記駆動ICを樹脂でなる支持体に一体に埋設してなる
ことを特徴とするサーマルヘッド。 - 【請求項5】請求項3において、 前記基体の保護層形成面側に、駆動IC収容用の凹部を
形成してなることを特徴とするサーマルヘッド。 - 【請求項6】請求項3において、 前記基体を含めた発熱積層部に基板を固着してなり、 該基板に設けた凹部に駆動ICを収容してなることを特
徴とするサーマルヘッド。 - 【請求項7】基体に溝を形成するステップと、 該溝を含めた基体上に保護層を形成するステップと、 前記保護層の上に発熱抵抗体を形成するステップと、 前記発熱抵抗体を形成する前または後に、前記発熱抵抗
体に接続する電極を形成するステップと、 前記発熱抵抗体および電極を覆って支持体を形成するス
テップによって基体上に発熱積層部を形成した後、 前記基体の表面を除いて触除防止被膜を施し、 前記基体を所定の厚み分だけ残して触除することによ
り、発熱部の両側を露出させることを特徴とするサーマ
ルヘッドの製造方法。 - 【請求項8】請求項7において、 前記基体の触除を、機械的切削と、その後のウェットエ
ッチングまたは/および化学的機械的研磨法とにより行
うことを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9197552A JPH1134376A (ja) | 1997-07-23 | 1997-07-23 | サーマルヘッドおよびその製造方法 |
| US09/120,330 US6184913B1 (en) | 1997-07-23 | 1998-07-22 | Thermal head and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9197552A JPH1134376A (ja) | 1997-07-23 | 1997-07-23 | サーマルヘッドおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1134376A true JPH1134376A (ja) | 1999-02-09 |
Family
ID=16376395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9197552A Pending JPH1134376A (ja) | 1997-07-23 | 1997-07-23 | サーマルヘッドおよびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6184913B1 (ja) |
| JP (1) | JPH1134376A (ja) |
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