DE4322106A1

DE4322106A1 - Thermoaufzeichnungskopf

Info

Publication number: DE4322106A1
Application number: DE4322106A
Authority: DE
Inventors: Masao Mitani
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Ricoh Printing Systems Ltd
Priority date: 1992-07-03
Filing date: 1993-07-02
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2013-07-03
Also published as: JPH06238933A; DE4322106C2; US5444475A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Thermoaufzeichnungskopf und insbesondere einen Thermoaufzeichnungskopf, bei dem keine Schutzschichten auf den im Thermoaufzeichnungskopf verwendeten Heizwiderständen vorgesehen sind.

Dünnfilm-Thermoaufzeichnungsköpfe stellen wichtige Komponenten für thermische Aufzeichnungsvorgänge und thermische Kopiervorgänge in Aufzeichnungsvorrichtungen, wie Telefaxgeräten und Druckern, dar. Die Grundstruktur eines herkömmlichen Thermoaufzeichnungskopfes ist in Fig. 1 gezeigt. Ein Substrat 1 ist auf einem keramischem Substrat (nicht abgebildet) vorgesehen. Das Substrat 1 ist mit einer 500 bis 1000 Å dicken Heizwiderstandsschicht 2 versehen. Eine Sperrschicht 3 ist auf der Heizwiderstandsschicht 2 in der Weise vorgesehen, daß sie den Bereich der Heizwiderstandsschicht 2, der zum Erwärmen des wärmeempfindlichen Aufzeichnungspapiers vorgesehen ist, nicht bedeckt. Ein Dünnfilm-Leiter 4 ist auf der Sperrschicht 3 im Abstand vom Heizbereich des Widerstands ausgebildet. Der Leiter 4, der nicht mit dem Leiter 4 bedeckte Bereich der Sperrschicht 3 und der Heizbereich sind mit einer Antikorrosionsschicht 5 bedeckt. Die Antikorrosionsschicht 5 ist mit einer Antiabriebschicht 6 bedeckt.

Beim Substrat 1 handelt es sich um eine Glasschicht von mehreren 10 µm Dicke, die ausreichend glatt ist, um darauf die Bildung der Heizwiderstandsschicht 2 zu ermöglichen. Das Substrat 1 muß eine thermische Isolierung der Heizwiderstandsschicht 2 gegen das keramische Substrat ermöglichen, so daß ein möglichst großer Anteil des durch den Heizwiderstand 7 erzeugten Heizimpulses in Richtung der Antikorrosionsschicht 5 und der Antiabriebschicht 6 übertragen wird. Das Substrat 1 muß ferner die Heizwiderstandsschicht 2 zwischen den Heizimpulsen kühlen, indem sie die Wärme von der Heizwiderstandsschicht 2 abführt.

Die Temperatur der Heizwiderstandsschicht 2 steigt während einer gepulsten Spannung von jeweils 2 ms von der ursprünglichen Temperatur auf 250 bis 300°C. Diese Temperatur muß sich während der anschließenden Pause zwischen den Impulsen von etwa 20 ms auf die ursprüngliche Temperatur abkühlen. Ein Heizwiderstand für einen Thermoaufzeichnungskopf muß von ausreichender Dauerhaftigkeit sein, daß ein derartiger drastischer Zyklus 100 Millionen Mal wiederholt werden kann, ohne daß sich eine Widerstandsänderung von mehr als + oder -10% ergibt. Heizwiderstandsmaterialien sollen einen spezifischen Widerstand von 1000 bis 2000 µΩcm aufweisen, da der praktische Bereich für die Dünnfilmdicke 500 bis 1000 Å beträgt. Nur wenige herkömmliche Materialien, wie Ta₂N, TiO_x und B₂Hf, erfüllen diese Anforderungen. Da alle diese Materialien beim Erwärmen an der Luft einer Oxidation unterliegen und somit abbrennen, ist bei herkömmlichen Thermoaufzeichnungsköpfen die Antioxidationsschicht 5 unerläßlich als eine Schicht mit der Aufgabe, den Zutritt von Sauerstoff zur Heizwiderstandsschicht 2 zu verhindern. Bei der Antikorrosionsschicht 5 handelt es sich im allgemeinen um eine durch Sputtering gebildete SiO₂-Schicht von 3 bis 5 µm Dicke. Da die SiO₂-Schicht jedoch leicht durch Kontakt mit dem wärmeempfindlichen Aufzeichnungspapier einem Abrieb unterliegt, muß ihre Oberfläche mit der Antiabriebschicht 6 bedeckt sein. Bei der Antiabriebschicht 6 handelt es sich üblicherweise um eine durch Sputtering gebildete Ta₂O₅-Schicht von 2 bis 3 µm Dicke. Die Antioxidationsschicht 5 und die Antiabriebschicht 6 schützen auch den Dünnfilm-Leiter 4, der üblicherweise aus einem weichen Metall, wie Aluminium, gebildet ist, gegen Abrieb.

Wäre der Dünnfilm-Leiter 4 direkt auf der Dünnfilm- Heizwiderstandsschicht 2 ausgebildet, so würde das Anlegen einer Spannung an den Dünnfilm-Leiter 4 eine Elektromigration in der Heizwiderstandsschicht 2 hervorrufen. Eine derartige Elektromigration verändert in starkem Maße den Widerstand der Heizwiderstandsschicht 2. Die Sperrschicht 3 isoliert die Heizwiderstandsschicht 2 gegen den Leiter 4, wodurch eine Elektromigration verhindert wird. Bei der Sperrschicht 3 handelt es sich um eine Dünnfilmschicht von etwa 500 bis 1000 Å Dicke, die aus einem Material mit einem hohen Schmelzpunkt, wie Chrom, gebildet ist.

Der Metalleiter 4 weist eine Dicke von 1 bis 2 µm auf, um seinen Widerstand zu verringern. Diese Dicke führt zu einer Anhebung des Oberflächenniveaus des Leiters 4 über das Niveau des Heizbereiches, wodurch eine "Berg- und Tal"- Situation entsteht, wobei der Heizbereich im Tal liegt. Der Leiter 4 ist üblicherweise in einer Entfernung von 200 bis 300 µm vom Heizbereich ausgebildet, so daß das wärmeempfindliche Aufzeichnungspapier in Kontakt mit dem Heizbereich kommen kann, ohne daß es vom Leiter 4 behindert wird. Die Anordnung des Leiters 4 im Abstand vom Heizbereich führt auch zu einer Minimierung des Wärmeverlustes an den Leiter 4, der Wärme besser als die Schutzschichten leitet. Eine Trennung des Leiters 4 vom Heizbereich mit einem derartigen Abstand ermöglicht es, den Widerstand der Sperrschicht 3 auf etwa 1% des Widerstands der Dünnfilm- Widerstandsschicht 2 zu verringern. Auf diese Weise können Wärmeverluste unterdrückt werden.

Aufgrund des ständigen Bedürfnisses nach höheren Druckgeschwindigkeiten durchgeführte Forschungsarbeiten haben zur Entwicklung von Thermodruckern mit Thermoaufzeichnungsköpfen der vorstehend beschriebenen Art geführt, die mit 1 ms-Heizimpulsen mit Frequenzen von 100 Hz drucken können. Um jedoch derart hohe Geschwindigkeiten zu erzielen, muß der Heizwiderstand auf hohe Temperaturen erwärmt werden, die in den benachbarten Bauteilen erhebliche thermische und mechanische Verformungen hervorrufen. Derartige Verwerfungen können zur Rißbildung in der Antikorrosionsschicht 5 und der Antiabriebschicht 6 führen. Diese Risse ermöglichen den Zutritt von Luft zur Dünnfilm- Widerstandsschicht 2, die dann abbrennen kann.

Hochgeschwindigkeits-Telefaxgeräte und andere Vorrichtungen wurden mit Dünnfilm-Heizwiderständen aus oxidierten Materialien versehen, d. h. aus Materialien, die durch an Luft durchgeführte Wärmebehandlungsvorgänge stabilisiert sind. Beispielsweise beschreibt JP-A-58-84401 einen Dünnfilm-Heizwiderstand aus einem Cr-Si-SiO- Legierungsmaterial und JP-A-57-61582 einen aus einer Ta-Si- SiO-Legierung hergestellten Dünnfilm-Heizwiderstand. Diese Materialien sind beim Erwärmen in einer oxidierenden Atmosphäre von äußerster Stabilität, sofern die Temperatur der Temperatur des Wärmebehandlungsvorgangs entspricht oder darunter liegt.

Eine LSI-Schaltung, die an den Thermoaufzeichnungsköpfen zur Energieversorgung des Heizwiderstands 7 mit einem Spannungsimpuls vorgesehen ist, ist üblicherweise mit dem Heizwiderstand 7 verbunden, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Ein Verdrahtungssubstrat 8 ist benachbart zum Substrat 1 an einem Kühlblock 9 befestigt. An dem dem Substrat 1 gegenüberliegenden Ende des Verdrahtungssubstrats 8 ist ein Stecker 10 angebracht. Der Heizwiderstand 7 ist auf dem Substrat 1 befestigt. Eine Steuer-LSI-Schaltung 11 ist mit dem Verdrahtungssubstrat 8 mit einem Golddraht 12 und mit dem Substrat 1 mit einem Golddraht 12′ verbunden. Ein Harz 13 bedeckt die Golddrähte 12 und 12′ sowie die Steuer-LSI- Schaltung 11 zu Schutzzwecken.

Eine Schwierigkeit bei großtechnisch hergestellten Hochgeschwindigkeits-Thermoaufzeichnungsgeräten der in Fig. 1 gezeigten Grundstruktur besteht darin, daß die Antioxidationsschicht 5 und die Antiabriebschicht 6, die insgesamt 5 bis 8 µm ausmachen, einen direkten Kontakt des Heizbereichs der Heizwiderstandsschicht 12 mit dem wärmeempfindlichen Aufzeichnungspapier verhindern. Ferner dient fast die Hälfte der für herkömmliche Thermoaufzeichnungsköpfe erforderlichen Energie zum Aufheizen der Schutzschichten anstelle des wärmeempfindlichen Papiers. Ferner stellen die Schutzschichten einen thermischen Puffer für das wärmeempfindliche Aufzeichnungspapier gegenüber der Heizwiderstandsschicht dar, wodurch eine Verzögerung zwischen der Erwärmung des Heizwiderstands und der Erwärmung der im Kontakt mit dem wärmeempfindlichen Aufzeichnungspapier stehenden Schutzschichten entsteht. Außerdem entweicht ein Großteil der vom Heizwiderstand erzeugten Wärme auf das Substrat, was auf die unerwünschten Wärmeisolationseigenschaften der Schutzschichten zurückzuführen ist.

Es besteht auch eine bekannte Schwierigkeit hinsichtlich des Verfahrens zur Verbindung der LSI-Schaltung 11 mit dem Heizwiderstand 7 gemäß der Darstellung in Fig. 2 insofern, als die Anzahl der erforderlichen Golddrähte 12 und 12′ größer als die Anzahl der Heizwiderstände 7 ist. Da so zahlreiche Golddrahtverbindungen erforderlich sind, machen die Kosten für den Golddraht ein Drittel der gesamten Herstellungskosten des Thermoaufzeichnungskopfes aus. Ferner bringt diese Anordnung Beschränkungen hinsichtlich der Miniaturisierung des Thermoaufzeichnungskopfes mit sich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die vorerwähnten Nachteile zu überwinden und einen Thermoaufzeichnungskopf bereitzustellen, bei dem die zur Energieversorgung der Heizwiderstände erforderliche Energie verringert ist. Außerdem soll ein Thermoaufzeichnungskopf bereitgestellt werden, bei dem verhindert wird, daß die zur Durchführung des Thermoaufzeichnungsvorgangs erzeugte Wärme in Richtung zur Substratseite entweicht. Außerdem soll erfindungsgemäß ein Thermoaufzeichnungskopf bereitgestellt werden, bei dem die Anzahl der Herstellungsstufen stark reduziert ist. Schließlich soll erfindungsgemäß ein Thermoaufzeichnungskopf bereitgestellt werden, der eine kompakte Bauart besitzt und mit dem Druckvorgänge mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden können.

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch einen Thermoaufzeichnungskopf zur thermischen Aufzeichnung eines Bilds auf einem wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterial gelöst, wobei der Kopf eine Dünnfilm-Widerstandsschicht und ein Substrat umfaßt. Die Dünnfilm-Widerstandsschicht weist einen Heizbereich zur Gewährleistung eines direkten Kontakts mit dem wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterial auf. Die Dünnfilm-Widerstandsschicht wird durch gepulsten elektrischen Strom mit Energie versorgt. Der Heizbereich erwärmt sich stoßweise entsprechend dem gepulsten elektrischen Strom zum Aufheizen des wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterials und erzeugt darauf ein Bild. Der Träger ist zur Aufnahme der Dünnfilm-Widerstandsschicht vorgesehen. Der Träger ist aus einem Material hergestellt, dessen linearer Wärmeausdehnungskoeffizient kleiner als der entsprechende Koeffizient des Materials der Dünnfilm- Widerstandsschicht ist. Bei der Dünnfilm-Widerstandsschicht handelt es sich um eine Dünnfilmschicht von 500 bis 1000 Å Dicke, die entweder aus einer Cr-Si-SiO-Legierung oder einer Ta-Si-SiO-Legierung hergestellt ist. Das Trägermaterial weist von 20 bis 300°C einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 5 × 10^-6/°C auf.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht und einen Querschnitt eines herkömmlichen Heizwiderstands;

Fig. 2 einen Querschnitt eines herkömmlichen Thermoaufzeichnungskopfes;

Fig. 3 einen Querschnitt einer Anordnung eines Heizwiderstands gemäß einer ersten bis dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 einen Querschnitt eines Heizwiderstands gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 einen Querschnitt eines Thermoaufzeichnungskopfes gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 einen Querschnitt zur Darstellung der Verbindung des Wärmedruckkopfes gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 einen Querschnitt eines Wärmedruckkopfes gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 einen Querschnitt eines Heizwiderstands gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 eine Modifikation der in Fig. 8 gezeigten siebten Ausführungsform;

Fig. 10 einen Querschnitt und eine Draufsicht eines Thermodruckkopfes, an dem der in Fig. 5 gezeigte Heizwiderstand befestigt ist;

Fig. 11 eine graphische Darstellung einer SST- Charakteristik;

Fig. 12 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der thermischen Spannung und der Antiimpuls-Charakteristik; und

Fig. 13 eine graphische Darstellung einer Scheinaufzeichnungscharakteristik.

Erfindungsgemäß wird ein Thermoaufzeichnungskopf mit Heizwiderständen 27, die gemäß einer bevorzugten ersten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet sind, bereitgestellt. Eine vorbestimmte Anzahl an Heizwiderständen 27 ist nebeneinander in senkrechter Richtung zur Zeichnungsebene angeordnet. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, umfaßt jeder Heizwiderstand 27 eine auf einem Substrat 21 gebildete Dünnfilm-Widerstandsschicht 22 aus einer Cr-Si- SiO-Legierung, eine Dünnfilmschicht 23 aus Chrom (im folgenden bezeichnet als "erster Dünnfilm-Leiter") und einen Dünnfilm-Leiter 24 aus Nickel (im folgenden bezeichnet als "zweiter Dünnfilm-Leiter"). Der Bereich des Heizwiderstands 27, der in Kontakt mit dem wärmeempfindlichen Papier steht und dieses erwärmt, wird in seiner Gesamtheit durch die Dünnfilm-Widerstandsschicht 22 aus der Cr-Si-SiO-Legierung gebildet.

Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung ist der Träger 21 aus Silicium gebildet und weist von Raumtemperatur bis 300°C einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 3 × 10^-6/°C auf. Der Träger 21 kann aus Materialien, wie Neo Seram, hergestellt von Nippon Electric Glass Co., Ltd., Pyrex-Glas (Warenbezeichnung) oder Mullit-Keramik hergestellt sein. Die Dünnfilm-Widerstandsschicht 22 aus der Cr-Si-SiO-Legierung weist eine Dicke von etwa 700 Å auf, obgleich auch beliebige Dicken von 500 bis 1000 Å geeignet sind. Der erste Dünnfilm-Leiter 23 weist eine Dicke von etwa 1000 Å auf, obgleich auch beliebige Dicken von 500 bis 1000 Å geeignet sind. Der zweite Dünnfilm-Leiter 24 ist etwa 2 µm dick. Der Heizwiderstand 27 weist einen Widerstandswert von 2,5 kΩ auf. Der erste Dünnfilm-Leiter 23 kann durch einen Dünnfilm aus Hartmetallen mit hohen Schmelzpunkten und niedrigen Widerstandswerten, wie Molybdän, Wolfram und Tantal ersetzt werden. Ferner kann der zweite Dünnfilm- Leiter 24 kürzer ausgebildet oder weggelassen und der erste Dünnfilm-Leiter als Leiter verwendet werden. Dies verringert die Anzahl der Verfahrensschritte bei der Herstellung und verringert die Kosten für den Aufzeichnungskopf.

Da die Dünnfilm-Widerstandsschicht 22 direkt auf dem Substrat 21 befestigt ist, erwärmt sich das Substrat 21 mit den Heizimpulsen der Dünnfilm-Widerstandsschicht 22. Daher dehnen sich sowohl das Substrat 21 als auch die Dünnfilm- Widerstandsschicht 22 mit jedem Heizimpuls aus. Die Dünnfilm-Widerstandsschicht 22 erleidet eine Rißbildung, wenn sich das Substrat 21 in stärkerem Ausmaß als die Dünnfilm-Widerstandsschicht 22 ausdehnt.

Die glasierten Keramiksubstrate von herkömmlichen Heizwiderständen weisen hohe lineare Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 9 × 10^-6/°C auf; dagegen besitzen die Schutzschichten, d. h. die SiO₂- Antioxidationsschicht 5 und die Ta₂O₅-Antiabriebschicht 6 gemäß der Darstellung in Fig. 1, geringe lineare Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 1 × 10^-6 und weniger. Daher üben sie ständig eine Druckspannung auf die Dünnfilm- Widerstandsschicht 2 aus und verhindern deren Rißbildung.

Da in der dargestellten Ausführungsform keine derartigen Schutzschichten vorhanden sind, würde die Verwendung eines glasierten Keramiksubstrats eine Rißbildung der Dünnfilm- Widerstandsschicht 22 aus der Cr-Si-SiO-Legierung hervorrufen und die Lebensdauer des Heizwiderstands 27 verkürzen. Da jedoch der mittlere lineare Wärmeausdehnungskoeffizient des Substrats 21 in der dargestellten Ausführungsform von Raumtemperatur bis 300°C etwa 3 × 10^-6/°C beträgt, dehnt sich das Substrat 21 weniger als die Dünnfilm-Widerstandsschicht 22 aus. Auf diese Weise übt das Substrat 21 eine Druckspannung auf die Dünnfilm- Widerstandsschicht 22 aus und verhindert eine Rißbildung. Auf dem Siliciumsubstrat 21 ist eine SiO₂-Schicht von 5 µm Dicke ausgebildet.

Erfindungsgemäß wurden Bewertungstests an einem Thermoaufzeichnungskopf mit Heizwiderständen der vorstehend beschriebenen Struktur durchgeführt, indem man eine Spannung an den Wärmeaufzeichnungskopf zur Aufzeichnung von Bildern auf wärmeempfindlichem Aufzeichnungspapier anlegte. Der Thermoaufzeichnungskopf gemäß der ersten Ausführungsform benötigte im Vergleich zu einem herkömmlichen Thermoaufzeichnungskopf pro Punkt nur etwa die halbe Energie, um Bilder von gleichwertiger Qualität aufzuzeichnen. Dies bedeutet, daß bei einer Impulsbreite von 1 ms und einer Pause zwischen den Impulsen (Abkühlungsperiode) von 10 ms ein herkömmlicher Thermoaufzeichnungskopf etwa 0,34 W/Punkt benötigt, während beim erfindungsgemäßen Thermoaufzeichnungskopf nur 0,18 W/Punkt erforderlich sind. Auf der anderen Seite ermöglichen die Verringerung der Abkühlungszeit, die sich aufgrund der hervorragenden Abkühlungseigenschaften des Siliciumsubstrats ergibt, und die Verringerung der Energie eine doppelt so hohe Aufzeichnungsgeschwindigkeit wie bei herkömmlichen Thermoaufzeichnungsköpfen. Dies bedeutet, daß ein derartiger Thermoaufzeichnungskopf bei einer Aufzeichnungsenergie von 0,35 W/Punkt eine Impulsbreite von 0,5 ms und eine Frequenz von 5 ms erreicht. Erfindungsgemäß wurde die Lebensdauer des Heizwiderstands gemäß dieser Ausführungsform getestet, indem man mit diesem Thermoaufzeichnungskopf Daueraufzeichnungsvorgänge durchführte. Dabei wurde festgestellt, daß der Heizwiderstand mit Erfolg 100 Millionen Impulse erzeugte.

Ein Heizwiderstand 27 gemäß einer zweiten Ausführungsform besitzt die gleiche Struktur und die gleiche Wirkung wie der Heizwiderstand 27 in der ersten Ausführungsform, unterscheidet sich jedoch hinsichtlich des Materials des Substrats 21. Erfindungsgemäß wurden drei Thermoaufzeichnungsköpfe gemäß der zweiten Ausführungsform mit folgenden unterschiedlichen Substratmaterialien hergestellt: Quarzglas, Borsilikatglas (Pyrex, Warenbezeichnung) und Glas mit geringem Alkaligehalt der Firma Nippon Denki Glass, Inc. Von 30 bis 300°C betragen die durchschnittlichen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten für Quarzglas 0,4 × 10^-6, für Borsilikatglas (Pyrex, Warenbezeichnung) 3,3 × 10^-6 und für Glas mit geringem Alkaligehalt 5,0 × 10^-6. Erfindungsgemäß wurden Aufzeichnungstests an den Thermoaufzeichnungsköpfen durchgeführt, indem man fortlaufend an die Heizwiderstände Impulse von 0,32 W/Punkt und 0,5 ms bei Pausen zwischen den Impulsen von 5 ms anlegte. Obgleich sämtliche Thermoaufzeichnungsköpfe den Test so bestanden, daß sie für die tatsächliche Anwendung in ausreichendem Maße geeignet sind, ist die Lebensdauer von Glas mit geringem Alkaligehalt etwas kürzer als die der anderen Materialien. Aus diesen Ergebnissen läßt sich schließen, daß bei Verwendung eines Substrats mit einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 5 × 10^-6/°C oder weniger in Kombination mit dem Cr-Si- SiO-Legierungs-Dünnfilm-Material ein Heizwiderstand entsteht, dessen Lebensdauer für praktische Anwendungszwecke ausreicht.

Ein Thermoaufzeichnungskopf gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform weist Heizwiderstände von gleicher Struktur wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform auf, bedient sich jedoch einer Dünnfilm-Heizwiderstandsschicht aus einer Ta-Si-SiO-Legierung anstelle der Dünnfilm- Heizwiderstandsschicht aus der Cr-Si-SiO-Legierung.

Erfindungsgemäß wurde ein Thermoaufzeichnungskopf gemäß dieser dritten Ausführungsform hergestellt und auf seine Lebensdauer getestet. Die Testergebnisse waren genau die gleichen, wie bei den Thermoaufzeichnungsköpfen gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform, was zeigt, daß diese beiden Typen von Dünnfilm-Widerständen von gleicher Qualität sind.

Ein besonders kritischer Punkt bei kontinuierlichen Aufzeichnungstests zur Bestimmung der Lebensdauer beinhaltet während des Tests die Einführung von körnigem Material zwischen den Thermoaufzeichnungskopf und das wärmeempfindliche Aufzeichnungspapier. Bei diesem Versuch soll eine Situation simuliert werden, bei der Staub und Schmutz sich zwischen dem Thermoaufzeichnungskopf und dem wärmeempfindlichen Aufzeichnungspapier ansammelt, wobei derartige Schmutzpartikel beispielsweise in trockenen Gegenden durch die Bürofenster zum Thermoaufzeichnungskopf gelangen und durch starke mechanische Verformungen eine Rißbildung verursachen. Während dieser Tests weicht der Widerstandswert der Heizwiderstandsschicht gelegentlich nach etwa 10 Millionen Impulsen vom vorgeschriebenen Bereich ab, was zeigt, daß die zuverlässige Arbeitsweise durch die Umgebung in unerwünschter Weise beeinträchtigt werden kann. Gemäß der vierten bevorzugten Ausführungsform wird eine Maßnahme zur Überwindung dieser Schwierigkeiten bereitgestellt.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird bei dieser bevorzugten Ausführungsform eine äußerst dünne Antiabrieb-Schutzschicht 25 auf dem Heizwiderstand ausgebildet. Die Antiabrieb- Schutzschicht 25 besteht aus einem Ta₂O₅- oder SiN-Überzug. Ta₂O₅ oder SiN wurden wegen ihrer hervorragenden Abriebbeständigkeit gewählt. Die Schutzschicht 25 muß lediglich den 500 bis 1000 Å dicken Dünnfilm-Widerstand 22 und den ersten Dünnfilm-Leiter 23 gegen einen Abrieb durch körniges Material schützen. Daher wurde erfindungsgemäß die Antiabriebqualität von Ta₂O₅ in Betracht gezogen und angenommen, daß eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 0,5 µm ausreichen würde. Um diese Annahme zu prüfen, wurden erfindungsgemäß Thermoaufzeichnungsköpfe mit Heizwiderständen mit Ta₂O₅-Schutzschichten 5 unterschiedlicher Dicken, d. h. 0,1, 0,2 und 0,4 µm, hergestellt und auf ihre Lebensdauer getestet, indem man auf die vorstehend beschriebene Weise während des Aufzeichnungsvorgangs körniges Material zuführte. Die einzelnen Typen von Heizwiderständen erzeugten in erfolgreicher Weise 30 bis 50 Millionen Impulse. Das Anbringen einer Schutzschicht mit einer Dicke im Bereich von 0,1 bis 0,5 µm auf den Heizwiderstand erhöhte den Energieverbrauch nur um 10% oder weniger im Vergleich zu einem Heizwiderstand ohne Schutzschicht.

Erfindungsgemäß wurden Tests durchgeführt, um den Einfluß der Schutzschicht 25 und des Substrats 21 auf die Antiimpulseigenschaften des Dünnfilm-Widerstands 22 aus der Cr-Si-SiO-Legierung zu zeigen. Die Ergebnisse dieser Tests sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Tabelle 1

Wie in der vorstehenden Tabelle 1 gezeigt ist, wurden erfindungsgemäß vier Thermoaufzeichnungsköpfe mit den Nr. 1, 2, 3 und 4 hergestellt. Materialien, Formgebung und Herstellungsverfahren für den Dünnfilm-Widerstand 22, den Sperrmetall-Dünnfilm 23 und den Dünnfilm-Leiter 24 entsprechen den vorstehenden Angaben. Dies bedeutet, daß der Thermoaufzeichnungskopf 1 schutzschichtfreie Heizwiderstände auf einem glasierten Aluminiumsubstrat umfaßte. Der Thermoaufzeichnungskopf 2 wies herkömmliche Heizwiderstände auf einem glasierten Aluminiumsubstrat auf und umfaßte eine etwa 3,0 µm dicke, durch ein Sputtering-Verfahren gebildete Antikorrosionsschicht 15 und darauf eine ebenfalls durch ein Sputtering-Verfahren gebildete Si₃N₄-Antiabriebschicht 16 von etwa 1 µm Dicke (vergl. Fig. 1). Der Thermoaufzeichnungskopf Nr. 3 umfaßte Heizwiderstände auf einem Neo Seram N-11-Substrat der Firma Nippon Electric Glass Co., Ltd. und wies eine extrem dünne Schutzschicht 25 in Form einer durch chemische Abscheidung aus der Dampfphase gebildeten Si₃N₄-Schicht von 0,3 µm Dicke auf. Der Thermoaufzeichnungskopf 4 wies schutzschichtfreie Heizwiderstände auf einem Neo-Seram-N-11-Substrat auf.

Auf dem Substrat 21 befindet sich ein etwa 700 Å dicker, 100 µm breiter (200 Punkte/Zoll) und 150 µm langer Dünnfilm- Widerstand aus Cr-Si-SiO-Legierung mit einem Widerstandswert von etwa 2500 Ω. Auf dem Dünnfilm-Widerstand 22 aus der Cr- Si-SiO-Legierung ist ein etwa 500 Å dicker erster Dünnfilm- Leiter 23 so ausgebildet, daß ein Heizbereich des Dünnfilm- Widerstands 22 frei bleibt. Ein etwa 2 µm dicker Aluminiumleiter 24 ist auf dem ersten Dünnfilm-Leiter 23 so ausgebildet, daß etwa 300 µm des Sperrmetall-Dünnfilms 3 frei bleiben.

Die linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Raumtemperatur bis 300°C für die in Tabelle 1 aufgeführten, getesteten Materialien sind in nachstehender Tabelle 2 zusammengestellt.

Tabelle 2

Die in Tabelle 1 angegebenen durchschnittlichen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten für die Thermoaufzeichnungsköpfe Nr. 1 und 4 (ohne Schutzschicht) stellen den linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Substrats dar. Die Werte für die Aufzeichnungsköpfe Nr. 2 und 3 (Schutzschicht) stellen den arithmetischen Mittelwert der linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Schutzschicht und des Substrats dar. Eine Erklärung dieser Zahlenwerte wird später gegeben. Eine durch mechanische Ermüdung verursachte Rißbildung des Dünnfilm-Widerstands wird durch die Größenordnung der wiederholten thermischen Spannungen, die mit jedem Heizimpuls an das Substrat und die Schutzschicht angelegt werden, beeinflußt. Die Größenordnung ist proportional zum arithmetischen Mittelwert der linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Schutzschicht und des Substrats zwischen Raumtemperatur und 300 oder 400°C.

Erfindungsgemäß wurden die vier Typen der in Tabelle 1 aufgeführten Heizwiderstände Nr. 1 bis 4 hergestellt und jeweils Tests mit steigender Spannung (step-up stress test; SST) unterworfen. Ein Beispiel für die Ergebnisse dieser Tests ist in Fig. 11 gezeigt. Der Wert der zugeführten Energie, bei der die Kenngröße des SST-Tests die Nullinie schneidet (0% Widerstandsänderung) kann, wie in Fig. 11 gezeigt ist, als der Wert angesehen werden, der die Antiimpuls-Kenngröße des Heizwiderstands darstellt.

Andererseits erleidet der Dünnfilm-Widerstand 22 aus der Cr- Si-SiO-Legierung durch Erhitzen nicht leicht eine Rißbildung. Infolgedessen wird zwar allgemein angenommen, daß eine Rißbildung durch ein Ermüdungsversagen aufgrund wiederholter mechanischer Belastung hervorgerufen wird, es handelt sich jedoch nicht um ein Ermüdungsversagen aufgrund von thermischer Expansion und Kontraktion des extrem dünnen (beispielsweise 0,07 µm) Widerstands-Dünnfilms selbst. Vielmehr wird dies möglicherweise durch das gleichzeitige Aufheizen und Abkühlen des Substrats oder die thermische Expansion und Kontraktion der Schutzschichten beeinflußt.

Um diese Annahme zu bestätigen, wurde erfindungsgemäß das Diagramm in Fig. 12 gezeichnet, das zeigt, wie die durchschnittlichen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten (in Tabelle 1 angegeben) die Antiimpuls-Kenngrößen (Punkt an der die jeweilige Kenngröße des SST-Tests die Nulliniein Fig. 11 schneidet) beeinflußt. In Fig. 12 ist zusammen mit der in Fig. 11 dargestellten Antiimpuls-Kenngröße für eine angewandte Impulsbreite von 1,5 ms auch die Antiimpuls- Kenngröße für eine kürzere angelegte Impulsbreite von 0,3 ms aufgetragen. Die Pausen zwischen den Impulsen betrugen in beiden Fällen 10 ms. Dies bedeutet, daß die pro Zeiteinheit zugeführte Energie bei beiden Impulsbreiten gleich war. Die Bedingungen für den Temperaturanstieg des Substrats wurden ebenfalls eingestellt.

Wie aus Fig. 12 klar hervorgeht, wird die Antiimpuls- Kenngröße des Heizwiderstands durch den vorerwähnten durchschnittlichen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestimmt und steht im Grunde genommen nicht in Beziehung mit dem Vorhandensein oder der Abwesenheit von Schutzschichten.

Andererseits konnte durch einen Vergleich des Aufzeichnungs- Heizwirkungsgrads bei Vorliegen oder Abwesenheit von Schutzschichten im Fall einer Impulsbreite von 1,0 ms gemessen werden, daß der Thermoaufzeichnungskopf Nr. 2 (vergl. Tabelle 1), der derzeit in einem wärmeempfindlichen Telefaxgerät verwendet wird, eine Energiezufuhr von 0,34 mJ/Punkt erfordert. Die für die anderen Thermoaufzeichnungsköpfe (Nr. 1, 3 und 4) erforderliche Energiezufuhr von 0,26 mJ/Punkt ergibt unter den gleichen Bedingungen eine Energieeinsparung von 25%. Der Grund dafür, daß der Bedarf an Energiezufuhr für die Thermoaufzeichnungsköpfe Nr. 1, 3 und 4 vergleichsweise gering ist, liegt darin, daß die herkömmliche 2 µm dicke Ta₂O₅-Antiabriebschicht 6, die eine geringe Wärmeübertragungsrate aufweist und im Thermoaufzeichnungskopf Nr. 2 verwendet wurde, gegen eine 1 µm dicke Si₃N₄-Schicht, die eine hohe Wärmeübertragungsrate besitzt, ausgetauscht wurde.

Nachstehend wird die Lebensdauer der Heizwiderstände erläutert. Es ist bekannt, daß das Verhältnis der Antiimpuls-Kenngröße (Punkt, wo die Kenngröße des SST-Tests die Nullinie in Fig. 11 schneidet) zur erforderlichen Energiezufuhr in Beziehung zur Aufzeichnungslebensdauer steht. Erfindungsgemäß wurde dieses Verhältnis als Antiimpuls-Toleranz bezeichnet. Die Werte sind in Tabelle 1 aufgeführt. Überraschenderweise wurde festgestellt, daß die beiden dicken Schutzschichten, die bisher als unerläßlich galten, selbst bei Verwendung eines glasierten Keramiksubstrats nicht erforderlich sind. Erfindungsgemäß wurden kontinuierliche Scheinaufzeichnungstests mit den vier Proben von Thermoaufzeichnungsköpfen durchgeführt, um ihre Lebensdauer zu testen. Die Ergebnisse dieser Tests sind in Fig. 13 zusammengestellt. Bei den Scheinaufzeichnungstests wurde kein wärmeempfindliches Papier verwendet. Die jeweiligen Thermoaufzeichnungsköpfe wurden unter den gleichen Bedingungen getestet. Dies bedeutet eine angewandte Impulsbreite von 0,46 ms, d. h. nur die Hälfte der Standardimpulsbreite und eine Energiezufuhr von 0,25 mJ/Punkt, was der erforderlichen Energiezufuhr für einen schutzschichtfreien Thermoaufzeichnungskopf entspricht.

Scheinaufzeichnungstests sind einfach und leicht durchführbar, jedoch müssen mehrere Punkte bei der Auswertung der Ergebnisse dieser Tests berücksichtigt werden. Beispielsweise bleiben bei Scheinaufzeichnungstests Brüche im Heizwiderstand unberücksichtigt, die durch Risse und Kratzer im Heizwiderstand aufgrund von Staub und Schmutz, der zwischen dem Thermoaufzeichnungskopf und dem wärmeempfindlichen Papier festgehalten wird, verursacht werden. Ferner beinhalten Scheinaufzeichnungstests tatsächlich eine härtere Beanspruchung des Thermoaufzeichnungskopfes als echte Aufzeichnungsvorgänge, da während einer echten Aufzeichnung das wärmeempfindliche Papier Wärme von den Heizwiderständen absorbiert und diese kühlt. Jedoch beinhalten diese Tests besonders drastische Bedingungen bei Thermoaufzeichnungsköpfen mit schutzschichtfreien Heizwiderständen, da dieser Typ von Wärmeaufzeichnungskopf die vorerwähnte Kühlwirkung des wärmeempfindlichen Papiers stärker ausnützt als ein Thermoaufzeichnungskopf mit Schutzschichten. Außerdem erfährt ein Thermoaufzeichnungskopf, der Heizwiderstände mit dünnen Schutzschichten aufweist, eine stärkere Kühlwirkung vom wärmeempfindlichen Papier als ein Thermoaufzeichnungskopf, der Heizwiderstände mit dicken Schutzschichten aufweist.

Unter Berücksichtigung dieser Gesichtspunkte ist es verständlich, warum die in Fig. 13 gezeigten Ergebnisse für die Probe Nr. 4, die eine große Antiimpuls-Toleranz aufweist, eine kürzere Scheinaufzeichnungs-Lebensdauer als für die Probe Nr. 3, die eine geringere Antiimpuls-Toleranz aufweist, erkennen lassen. Dies bedeutet, daß die wirksame Masse des Heizwiderstands Nr. 3 größer wird, selbst wenn dessen Schutzschicht dünn ist. Daher ist der bei Zufuhr einer gleichen Energiemenge erzielte Temperaturanstieg geringer. Jedoch läßt es sich vorhersagen, daß die beiden Thermoaufzeichnungsköpfe Nr. 3 und 4 unter Standardaufzeichnungsbedingungen eine Aufzeichnungslebensdauer von 10 Milliarden bis 100 Milliarden Impulse erreichen. Da jedoch eine derart lange Aufzeichnungslebensdauer für Thermoaufzeichnungsköpfe nicht erforderlich ist, kann der Impuls auf eine extrem kurze Dauer von 0,1 ms oder weniger verkürzt werden, ohne daß dies zu Lasten einer ausreichenden Lebensdauer des Thermokopfes geht. Die Wirkung der vorliegenden Erfindung wird durch den Hinweis verständlich, daß bei einer derartigen kurzen Impulssteuerung, die Schutzschichten, die die Impulszeit verlangsamen, in ihrer Dicke verringert oder beseitigt werden müssen. Jedoch vermindert eine nicht gleichzeitige Verkürzung der Pause zwischen den Impulsen die Wirkung um die Hälfte, was ein konkretes Beispiel zur Verbesserung der Kühlgeschwindigkeit in den später aufgeführten Ausführungsformen der Erfindung belegt.

Wie in Tabelle 1 gezeigt, entspricht die Antiimpuls-Toleranz des Wärmeaufzeichnungskopfes Nr. 1 dem entsprechenden Wert des Thermoaufzeichnungskopfes Nr. 2. Ferner weisen die beiden Thermoaufzeichnungsköpfe Nr. 1 und 2 bei den Scheinaufzeichnungstests bei einer Energiezufuhr von 0,34 mJ/Punkt die gleichen Antiimpuls-Kenngrößen auf. Daher ist zu erwarten, daß bei Anlagen einer Impulsbreite von etwa 1 ms, ein Impuls, der in herkömmlicherweise verwendeten Thermoaufzeichnungsköpfen üblich ist, beide gleichwertige Lebensdauer-Kenngrößen aufweisen. Jedoch zeigt, wie in Fig. 13 dargestellt, der Aufzeichnungskopf Nr. 1 bei Anwendung einer Impulsbreite von 0,46 ms oder kürzer eine Verkürzung der Aufzeichnungslebensdauer. Dies belegt, daß der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient des Substrats auf 5 × 10^-6 oder darunter gehalten werden muß, wenn man versucht, eine Aufzeichnungslebensdauer von 50 Millionen oder mehr Impulsen bei einer Impulsbreite von 0,5 ms zu erreichen. Erfindungsgemäß wurden diese Schlußfolgerungen durch echte Aufzeichnungs-Lebensdauertests an den Thermoaufzeichnungsköpfen Nr. 1, 3 und 4 bestätigt. Die Heizwiderstände in diesen Thermoaufzeichnungsköpfen waren so ausgebildet, daß der Dünnfilm-Leiter 24 aus Aluminium um 2 mm verschoben war, so daß das wärmeempfindliche Papier und der weiche Dünnfilm-Leiter 24 bei der Aufzeichnung nicht miteinander in Kontakt kamen. Auch bei einer so starken Verschiebung des Dünnfilm-Leiters 24 weg vom Heizwiderstand 22 steigt der Widerstandswert nur um 1% oder weniger, wenn die Dicke der ersten Dünnfilm-Schicht 23 geringfügig auf 1000 Å erhöht wird. Wenn die Verdrahtung lang wird, kann der Leitungswiderstand durch Verschweißen des zweiten Dünnfilm- Leiters, der beispielsweise aus einer Ansammlung von Aluminium oder einem anderen Metall gebildet ist, mit dem gleichen Metall oder durch ein ähnliches Verfahren geregelt werden. Andererseits müssen der in der schutzschichtfreien Vorrichtung verwendete Leiter einen ausreichenden Widerstand gegen Korrosion und dergl. bieten.

Nachstehend wird ein Heizwiderstand erläutert, der diese Anforderungen in optimaler Weise erfüllt.

Ein hartes, wärmebeständiges Metallmaterial von geringem Widerstand, wie Nickel, Chrom, Molybdän, Tantal oder Wolfram, kann für den Dünnfilm-Verdrahtungsleiter verwendet werden. In Tabelle 3 sind die Ergebnisse von Bewertungstests zur Bestimmung der Zuverlässigkeit dieser Materialien als Dünnfilm-Leiter und ihre Einsatzmöglichkeit für die Produktionstechniken (selektives Ätzen) zusammengestellt.

Tabelle 3

Beim Studium der Ergebnisse von galvanischen Korrosionstests ist zu beachten, daß die Ergebnisse nicht notwendigerweise auf eine Beständigkeit der getesteten Dünnfilm-Leiter gegen galvanische Korrosion an Luft hinweisen, da die Tests unter Wasser durchgeführt wurden. Die schlechte Abriebbeständigkeit des Drahtleiters aus Chrom bringt ein Risiko bei dessen Verwendung als Leiter in einem schutzschichtfreien Heizwiderstand in Bezug auf die Langzeit-Zuverlässigkeit mit sich. Jedoch kann Chrom als Leiter verwendet werden, wenn eine dünne Schutzschicht, wie Si₃N₄, auf dem Dünnfilm-Widerstand aus Cr-Si-SiO-Legierung ausgebildet ist. Ferner ist ein Tantal-Dünnfilm ähnlich wie der Dünnfilm-Widerstand aus Cr-Si-SiO-Legierung zum Naßätzen nicht gut geeignet, es sei denn man verwendet Fluorwasserstoffsäure als Ätzflüssigkeit. Tantal-Dünnfilme sind zwar gut zum Trockenätzen geeignet, jedoch ergibt sich dabei eine geringe Produktivität.

Infolgedessen können zwar sämtliche fünf vorstehend aufgeführten Metalle für den Dünnfilm-Leiter verwendet werden, jedoch ist Nickel das am besten geeignete Material, da es einem Hochgeschwindigkeits-Sputtering zugänglich ist und somit eine hohe Produktivität erlaubt und ferner einen geringen spezifischen Widerstand zeigt und dauerhaft ist. Ein Nickel-Dünnfilm ist besonders deswegen gut geeignet, weil er entweder durch Elektroplattieren oder durch stromloses Plattieren aufgebracht werden kann. Nickel kann auch durch Drahtverbindung und Löten aufgebracht werden und eignet sich somit gut zur Metallisierung.

Erfindungsgemäß wurden zwei Thermoaufzeichnungsköpfe mit Heizwiderständen auf einem Neo-seram-Substrat hergestellt. Bei einem Thermoaufzeichnungskopf wiesen die Heizwiderstände nur zwei Schichten auf: einen Dünnfilm-Widerstand aus Cr-Si- SiO-Legierung und einen etwa 2000 Å dicken Dünnfilm-Leiter aus Nickel. Die Heizwiderstände bei diesen Thermoaufzeichnungsköpfen gleichen denen von Fig. 3 und weisen keinen zweiten Dünnfilm-Leiter 24 aus Aluminium auf und ihr erster Dünnfilm-Leiter 23 besteht aus Nickel anstelle von Chrom. Beim anderen Wärmeaufzeichnungskopf wurde eine 0,3 µm dicke Si₃N₄-Schutzdünnschicht auf dem Dünnfilm-Widerstand aus der Cr-Si-SiO-Legierung und ein Dünnfilm-Leiter aus Nickel von etwa 2000 Å Dicke gebildet. Erfindungsgemäß wurden SST-Tests und Scheinaufzeichnungstests mit diesen Thermoaufzeichnungsköpfen durchgeführt, um die Lebensdauer der jeweiligen Heizwiderstände zu bestimmen. Diese Thermoaufzeichnungsköpfe zeigten fast die gleichen Kenngrößen wie die Thermoaufzeichnungsköpfe Nr. 3 und 4. Obgleich beide Thermoaufzeichnungsköpfe bei echten Aufzeichnungstests, wo körniges Material zwischen den Thermoaufzeichnungskopf und das wärmeempfindliche Papier gebracht wurde, eine zufriedenstellende Lebensdauer zeigten, wurde beim Thermoaufzeichnungskopf mit den schutzschichtfreien Heizwiderständen eine verringerte Beständigkeit beobachtet, wobei als Ursache dafür eine Rißbildung im Glassubstrat angenommen wurde.

Bei dem Bereich des Dünnfilm-Leiters aus Nickel in der Nähe der gemeinsamen Elektrode handelte es sich um Nickel, das in einer Dicke von etwa 2 µm durch Elektroplattieren aufgebracht war, um den Widerstand an dieser Stelle zu verringern. Dieser Bereich wurde aus den gleichen Materialien und auf die gleiche Weise gebildet wie die vorstehend beschriebene verschobene Elektrode, jedoch nur auf einer Seite.

Erfindungsgemäß wurden Aufzeichnungstests durchgeführt, um die Lebensdauer dieser Thermoaufzeichnungsköpfe bei Anwendung eines äußerst kurzen Impulses mit einer Breite von etwa 0,1 ms zu bestimmen. Die Widerstände mit der etwa 0,3 µm dicken Si₃N₄-Schutzschicht erzeugten in erfolgreicher Weise 50 Millionen Impulse oder mehr. Auch bei Erhöhung der Dicke der Schutzschicht auf etwa 1 µm wurde der Wärmeaufzeichnungs-Wirkungsgrad nur geringfügig vermindert, d. h. um 5% oder weniger. Eine Einstellung der Dicke der Si₃N₄-Schutzschicht auf etwa 1 µm bei Thermoaufzeichnungsköpfen, die in trockenen Gegenden verwendet werden, wo Staub und Sand in reichlichem Maße in der Luft vorhanden sind, kann die Lebensdauer der Heizwiderstände wirksam erhöht werden.

Die Größe eines Thermoaufzeichnungskopfes vom Halbleitertyp, wie er beispielsweise im US-Patent 3 813 513 beschrieben ist, kann erheblich verringert werden, da die Heizwiderstände und die Steuerschaltungen auf dem gleichen Siliciumsubstrat ausgebildet sind. Jedoch wird bei diesem Thermoaufzeichnungskopf vom Halbleitertyp eine Diffusionsschicht auf dem Siliciumsubstrat der Heizwiderstände gebildet, so daß eine Wärmeisolierung des Heizwiderstands gegen das Siliciumsubstrat schwierig ist und sich ein geringer Heizwirkungsgrad ergibt. JP-A-54-130946 beschreibt eine auf dem Siliciumsubstrat gebildete dicke Glasschicht und einen auf der Glasschicht gebildeten Dünnfilm-Widerstand. JP-A-61-12357 beschreibt die Herstellung eines Thermoaufzeichnungskopfes unter Einschluß von Heizwiderständen mit einer Wärmeisolationsschicht, die aus einer doppelschichtigen Struktur unter Einschluß eines organischen Materials gebildet ist und auf einem Aluminiumsubstrat vorliegt. Die Heizwiderstände der Thermoaufzeichnungsköpfe in JP-A-54-130946 und JP-A-61-12357 können beide unter Verwendung eines Siliciumsubstrats gebildet werden. Jedoch sind diese Vorschläge vom technischen Standpunkt aus nur schwer zu verwirklichen, da beide Male auf dem Siliciumsubstrat eine dicke Wärmeisolationsschicht gebildet wird, bei der es aufgrund von Wärmeverformungen während ihrer Bildung leicht zur Entstehung von Rissen kommt. Ferner besteht bei beiden eine rasche Gradientenänderung zwischen der Wärmeisolationsschicht und dem Silicumsubstrat, was die Erzeugung einer Dünnfilmverdrahtung verhindert.

Fig. 5 ist ein Querschnitt, der die Beziehung zwischen einem Heizwiderstand und einer LSI-Steuerschaltung in einem Thermoaufzeichnungskopf gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt. Eine etwa 8 µm dicke SiO₂- Wärmeisolationsschicht 32 wird auf einem 0,35 mm dicken Siliciumsubstrat 31 durch chemisches Aufdampfen (CVD) gebildet. Anschließend wird die SiO-Schicht einer Photoätzung unterzogen, so daß nur der den Heizwiderstand bildende Bereich zurückbleibt. Die LSI-Steuerschaltung, deren Ausgangsklemme 35 in Fig. 5 gezeigt ist, wird neben dem Heizwiderstandsbereich unter Anwendung üblicher LSI- Herstellungstechniken gebildet. Ein Abstufungsverfahren wird durchgeführt, um den Gradienten zwischen der SiO₂-Schicht und der Ausgangsklemme 35 zu mildern. Anschließend werden nacheinander durch Sputtering eine Dünnfilm- Widerstandsschicht 33 aus einer Cr-Si-SiO-Legierung und ein Dünnfilm-Leiter 34, der aus einem Metall, z. B. Chrom, mit einem hohen Schmelzpunkt, besteht, ausgebildet. Durch Ersetzen des Dünnfilm-Heizwiderstands aus der Cr-Si-SiO- Legierung der beschriebenen Ausführungsform durch einen Dünnfilm-Heizwiderstand mit einer Ta-Si-SiO-Legierung erhält man gleichwertige Ergebnisse. Das Siliciumsubstrat 31 wird durch Photoätzen in die für den Heizwiderstand gewünschte Form gebracht. Der Dünnfilm-Widerstand 33 weist eine Dicke von 700 Å und der Dünnfilm-Leiter 34 eine Dicke von 1500 Å auf.

Erfindungsgemäß wurden, wie in Fig. 6 gezeigt, eine Mehrzahl der vorstehend beschriebenen integrierten Heizwiderstand/LSI-Steuerschaltung-Strukturen auf dem Siliciumsubstrat 31 in einem Thermoaufzeichnungskopf mit 200 dpi befestigt. Das Silicumsubstrat 31 wurde zunächst mit einem Kühlblock 39 verbunden ("die bonded"). Sodann wurde das Siliciumsubstrat 31 elektrisch mit einem am Kühlblock 39 befestigten Stecker 40 verbunden. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Verbindungen mit einem Einzeldraht- Verbindungsverfahren, bei dem Golddraht 42 verwendet wird, oder mit einem Einzelband-Trägerverfahren verbunden werden können, so daß die Anzahl der Verbindungen der Anzahl der Kontrollsignalleitungen oder Stromquellenleitungen entspricht. Schließlich wurde eine Harzschicht 43 auf den Golddraht 42 aufgebracht.

Erfindungsgemäß wurde mit dem Thermoaufzeichnungskopf ein Daueraufzeichnungsvorgang durchgeführt, indem man an die Heizwiderstände einen 0,30 W/Punkt-Impuls mit einer Breite von 0,5 ms bei einer Pause zwischen den Impulsen von 5 ms anwandte. Der Thermoaufzeichnungskopf war zur Erzeugung von 100 Millionen Heizimpulsen pro Heizwiderstand in der Lage. Selbst bei Erhöhung der Frequenz auf das 2-fache von herkömmlichen Thermoaufzeichnungsköpfen kam es aufgrund der guten Wärmeübertragungseigenschaften und Kühlwirkung des Silicumsubstrats 31 bei den gedruckten Punkten zu keiner Schweifbildung. Dies bedeutet, daß ein gemäß der dargestellten Ausführungsform konstruierter Thermoaufzeichnungskopf in ausreichendem Maße die Abkühlungsgeschwindigkeit der Substratemperatur steigern kann, selbst wenn der Heizwiderstand häufig erwärmt wird. Ferner zeigt die Halbierung der zugeführten Energie, wie sie durch den stark erhöhten Wärmeübertragungs-Wirkungsgrad der schutzschichtfreien Heizwiderstandsschicht ermöglicht wird, daß der Betrieb der Steuer-LSI-Schaltung durch den Wärmefluß in das Substrat nicht beeinträchtigt wird.

Wie in Fig. 7 gezeigt, weist ein Thermoaufzeichnungskopf gemäß einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die gleiche Bauweise wie bei der fünften Ausführungsform auf, mit der Abänderung, daß zusätzlich eine Antiabriebschicht 36 und eine zusätzliche Leiterschicht 37 vorgesehen sind. Wie bereits erwähnt, können harte Verunreinigungen, wie körniges Material, während des Aufzeichnungsvorgangs zwischen das wärmeempfindliche Papier und den Thermoaufzeichnungskopf gelangen und dabei einen Abrieb und eine Schädigung der exponierten Bestandteile des Heizwiderstands, z. B. des Dünnfilm-Widerstands 33 und des Leiters 37, hervorrufen. Bei der sechsten Ausführungsform sind diese Bestandteile mit einer äußerst dünnen Antiabriebschicht 6 (eine 0,1 bis 0,5 µm dicke Si₃N₄- oder Ta₂O₅-Schicht) bedeckt, um einen Abrieb zu verhindern, ohne daß der Heizwirkungsgrad beeinträchtigt wird. Eine aus Si₃N₄ gebildete Schicht stellt eine besonders gute Antiabriebschicht 36 dar, da sie neben ihrer harten Beschaffenheit und ihren guten Wärmeübertragungseigenschaften auch als Passivierungsschicht für die Halbleitervorrichtung (LSI) dienen kann.

Bei der sechsten Ausführungsform ist der Dünnfilm-Leiter 37 aus einem Metall, wie Nickel, Molybdän, Tantal, Wolfram oder Aluminium, gebildet. Die Hinzufügung dieser Schicht ergibt einen doppelschichtigen Dünnfilm-Leiter mit vermindertem Widerstandswert. Wenn der Dünnfilm-Leiter 37 aus weichen Metallen, wie Aluminium, gebildet ist, muß er im Abstand zu der Position, wo die Walze das wärmeempfindliche Aufzeichnungsmaterial gegen den Thermoaufzeichnungskopf preßt, angeordnet werden, um eine Deformation des Leiters 37 durch Druckeinwirkung zu vermeiden.

Wie in Fig. 8 gezeigt, ist ein Thermoaufzeichnungskopf gemäß einer siebten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ähnlich dem Thermoaufzeichnungskopf gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung versehen, mit der Abänderung, daß die Wärmeisolationsschicht zwischen der Heizwiderstandsschicht und dem Substrat verbessert ist. Gemäß der siebten Ausführungsform weist die Wärmeisolation eine doppelschichtige Struktur aus einer wärmebeständigen Harzschicht 56 und einer anorganischen Isolationsschicht 57 auf.

Bei diesem Thermoaufzeichnungskopf liefern eine Mehrzahl von etwa 2000 Å dicken Nickel-Dünnfilm-Leitern 54 (nur einer davon ist in Fig. 8 gezeigt) Strom zu einer Mehrzahl von etwa 700 Å dicken Dünnfilm-Heizwiderständen 53 aus Cr-Si- SiO-Legierung (nur einer davon ist in Fig. 8 gezeigt), die mit einer Teilung von 400 dpi ausgebildet sind. Eine Seite von jedem Dünnfilm-Leiter 54 ist über ein Durchgangsloch in der Isolationsschicht 57 mit einer Klemme 55 einer Steuer- LSI-Schaltung verbunden, und die andere Seite der einzelnen Dünnfilm-Leiter 54 ist mit einer gemeinsamen Elektrode verbunden. Bei dieser Ausführungsform weisen die einzelnen Heizwiderstände 53 eine Breite von 50 µm und eine Länge 75 µm sowie einen Widerstandswert von etwa 2500 ○ auf.

Nachstehend wird die zweischichtige Wärmeisolationsschicht näher erläutert.

Auf einem Silicium-Wafer mit Aluminiumverdrahtung wird eine Steuer-LSI-Schaltung unter Anwendung des Metalloxid- Halbleiter (MOS)-Verfahrens oder des "balanced-in-plane" (BIP)-Verfahrens gebildet. Das Aluminium- Verdrahtungsverfahren kann während der Bildung des Heizwiderstands durchgeführt werden, obgleich diese Verfahrensweise schwieriger ist, da eine Passivierungsschicht erforderlich ist. Nach beendetem Aluminium-Verdrahtungsverfahren wird eine etwa 3 µm dicke wärmebeständige Harzschicht 56 darauf ausgebildet, z. B. aus PIQ-L100 der Firma Hitachi Chemical, Inc. Die wärmebeständige Harzschicht 56 wird weggeätzt, ausgenommen ein etwa 0,5 bis 1,0 mm breiter Bereich für den in Fig. 8 gezeigten Heizwiderstand 53 und die das Aluminium bedeckenden Bereiche (nicht dargestellt). Die wärmebeständige Schicht 56 wird auf der Aluminiumverdrahtung beibehalten, um deren Korrosion zu verhindern. Nach ausreichender Härtung bei 400°C werden Plasma- Oberflächenbehandlungsverfahren durchgeführt. Die Plasma- Oberflächenbehandlungsverfahren werden vorgenommen, um zu gewährleisten, daß die anorganische Isolationsschicht 57 in ausreichendem Maße an der wärmebeständigen Harzschicht 56 haftet. Die anorganische Isolationsschicht 57 wird sodann in Form einer etwa 2 µm dicken SiO₂-Schicht ausgebildet, indem man beispielsweise Plasma-CVD-Techniken anwendet. Die SiO₂- Schicht in dem Bereich der Verbindungselektrode 55 und der Aluminiumsverdrahtung, die eine Verbindung mit externen Schaltungen herstellt, wird während des Photoätzens entfernt. Darauf wird auf die vorstehend beschriebene Weise ein Dünnfilm-Heizwiderstand aus Cr-Si-SiO/Ni gebildet.

Erfindungsgemäß wurde ein monolithischer 400 dpi-LSI- Schaltungs -Thermoaufzeichnungskopf mit Heizwiderständen gemäß der siebten Ausführungsform hergestellt und an einem Kühlblock befestigt und mit diesem verbunden. Sodann wurden Bewertungstests zur Bestimmung der Lebensdauer mittels Aufzeichnungsvorgängen auf wärmeempfindlichem Papier durchgeführt. Bei Anwendung eines 0,5 ms-Impulses, benötigte dieser Thermoaufzeichnungskopf 0,065 W/Punkt zur Erzeugung von Bildern in einer Konzentration von 1,2 auf dem wärmeempfindlichen Papier. Dies ergibt einen etwa 35%igen Anstieg des Heizwirkungsgrads gegenüber dem Thermoaufzeichnungskopf gemäß der in Fig. 7 gezeigten sechsten Ausführungsform, der unter den gleichen Bedingungen zur Erzeugung von gleichwertigen Bildern 0,10 W/Punkt benötigt. Bei einer Frequenz zwischen den Impulsen von 3 bis 5 ms wurde keine Schweifbildung bei den Bildern beobachtet, was zeigt, das der Thermoaufzeichnungskopf gute Kühleigenschaften besitzt. Der Thermoaufzeichnungskopf zeigte eine Lebensdauer von 50 Millionen Impulsen oder mehr pro Heizwiderstand.

Nachstehend werden die Unterschiede zwischen herkömmlichen Thermoaufzeichnungsköpfen und einem Thermoaufzeichnungskopf gemäß der siebten Ausführungsform erläutert. Beispielsweise beschreiben JP-A-52-100245, JP-A-56-164876 und JP-A-61- 290067 einen Heizwiderstand, der direkt auf einer Wärmeisolationsschicht ausgebildet ist. Der Heizwiderstand ist mit Antioxidations- und Antiabriebschichten mit einer Gesamtdicke von 5 bis 10 µm bedeckt. Da der Heizwiderstand zur Erwärmung des wärmeempfindlichen Papiers die Schutzschichten aufheizen muß, muß seine eigene Temperatur höher als die der Schutzschichten sein. Simulationsversuche haben gezeigt, daß der Heizwiderstand 200 bis 300°C heißer als die Schutzschicht im Kontakt mit dem wärmeempfindlichen Papier sein kann. Außerdem wird die wärmebeständige Harzschicht auf eine Temperatur erwärmt, die um 200 bis 300°C höher als die erwärmte Oberfläche des wärmeempfindlichen Papiers ist.

Andererseits steht der Heizwiderstand des Thermoaufzeichnungskopfes gemäß der dargestellten Ausführungsform in direktem Kontakt mit dem wärmeempfindlichen Papier, so daß die Temperatur des Heizwiderstands nicht so stark erhöht werden muß. Die heißeste Fläche des wärmebeständigen Harzes 56, d. h. die in Kontakt mit der SiO₂-Schicht 57 stehende Fläche, nimmt eine Temperatur an, die 50 bis 100°C unter der Temperatur liegt, die das wärmeempfindliche Papier annimmt. Die Temperatur eines wärmeempfindlichen Harzes in herkömmlichen Thermoaufzeichnungsköpfen übersteigt 600°C. Dagegen läßt sich abschätzen, daß die Temperatur einer gleich dicken wärmebeständigen Schicht in einem Heizwiderstand gemäß der dargestellten Ausführungsform bei etwa 300 bis 350°C bleibt, wenn Bilder von gleich dunkler Beschaffenheit aufgezeichnet werden.

JP-A-61-12357 beschreibt einen Thermoaufzeichnungskopf mit Heizwiderständen, bei denen eine zweite wärmebeständige Schicht zwischen einer wärmebeständigen Harzschicht und dem Heizwiderstand vorgesehen ist. Jedoch umfaßt dieser Thermoaufzeichnungskopf auch herkömmliche Schutzschichten am Heizwiderstand, so daß die Temperatur der wärmebeständigen Harzschicht nur auf 600 bis 500°C verringert wird. Derzeit kann dieser Thermoaufzeichnungskopf in der Praxis nicht eingesetzt werden, da das wärmebeständige Harz nur bis zu Temperaturen von 350 bis 400°C verwendet werden kann. Da PIQ-L100, das gute Hafteigenschaften aufweist, als wärmebeständiges Harz verwendet werden kann, ist keine spezielle Verarbeitung der Substratoberfläche erforderlich. Jedoch können andere Polyimide mit gleich günstigen Ergebnissen verwendet werden. Diese Schicht kann je nach der gewünschten Aufzeichnungsgeschwindigkeit 1 bis 5 µm dick sein.

Die anorganische Isolationsschicht 57 besteht aus einer SiO₂-Schicht von etwa 2 µm Dicke, da sich bei dieser Dicke eine optimale Festigkeit ergibt und die CVD-Zeit ausreichend kurz ist. Jedoch könnte diese Schicht dicker ausgestaltet werden. Auch Si₃N₄ kann anstelle von SiO₂ verwendet werden. Jedoch kann eine Schicht aus Si₃N₄ geringfügig dünner als eine Schicht aus SiO₂ ausgestaltet sein, beispielsweise 1 bis 2 µm, da die Bruchfestigkeit und die Wärmeübertragung von Si₃N₄ größer sind.

In der dargestellten Ausführungsform wird Nickel für den Leiter verwendet, jedoch kann dieses durch Chrom, Molybdän, Wolfram oder Tantal ersetzt werden. Da Chrom weich ist, sollte es nicht ohne Schutzschicht eingesetzt werden.

Erfindungsgemäß wurden Aufzeichnungstests durchgeführt, bei denen körniges Material zwischen das wärmeempfindliche Papier und den Thermoaufzeichnungskopf eingeführt wurden. Mit diesem Thermoaufzeichnungskopf wurden strenge Zuverlässigkeitstests durchgeführt. Da beim Thermoaufzeichnungskopf gemäß dieser Ausführungsform ein vergleichsweise weiches Harz als wärmebeständige Schicht verwendet wird, besteht die Tendenz einer kurzen Lebensdauer im Vergleich zur Verwendung eines glasierten Substrats. Erfindungsgemäß wurden zusätzlich mehrere Thermoaufzeichnungsköpfe hergestellt, bei denen die Heizwiderstände mit Si₃N₄-Schichten von 0,3 bis 1,0 µm Dicke bedeckt waren. Die Durchführung der Tests an diesen Thermoaufzeichnungsköpfen zeigte, daß eine Si₃N₄-Schicht mit einer Dicke von 0,5 µm oder mehr in ausreichender Weise die Lebensdauer der Heizwiderstände erhöht. Der Aufzeichnungswirkungsgrad eines Thermoaufzeichnungskopfes mit Heizwiderständen mit einer 1 µm dicken Si₃N₄-Schicht zeigte nur eine 5 bis 10%-ige Verringerung des Wirkungsgrads.

Nachstehend wird ein Thermoaufzeichnungskopf gemäß einer achten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung anhand von Fig. 9 erläutert. Bei dieser Ausführungsform handelt es sich um eine Modifikation der in Fig. 8 gezeigten siebten Ausführungsform. Der Thermoaufzeichnungskopf gemäß dieser Ausführungsform läßt sich leichter herstellen als die vorstehende Ausführungsform. Wie in Fig. 9 gezeigt, wird die doppelschichtige Struktur der Wärmeisolationsschicht aus einer wärmebeständigen Harzschicht 74 und einer anorganischen Isolationsschicht 75 auf dem Siliciumsubstrat 71, das die Steuerschaltung umfaßt, gebildet. Die wärmebeständige Harzschicht 74 weist von Raumtemperatur bis 300°C einen mittleren linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 5 × 10^-6/°C auf. Auf diesen Schichten befindet sich ein Heizwiderstand 70 aus dem Dünnfilm-Widerstand aus der Cr-Si- SiO-Legierung und der aus Nickel, Chrom, Molybdän, Tantal oder Wolfram gebildete Dünnfilm gemäß der vorstehenden Ausführungsform.

Wie in Tabelle 2 gezeigt, weist das Siliciumsubstrat einen niederen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 3,1 × 10^-6/°C auf. Auf dem Silicumsubstrat befindet sich eine 2 bis 5 µm dicke Polyimidschicht, wie sie auf dem Halbleitergebiet üblich ist. Diese Polyimidschicht bildet die wärmebeständige Harzschicht 74. Wenn eine 2 bis 3 µm dicke Schicht aus SiO₂ (das einen niederen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist) auf der wärmebeständigen Harzschicht 74 als anorganische Isolationsschicht 75 vorliegt, kann eine Rißbildung unter Verwendung eines Polyimids mit einem geringen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten verhindert werden, beispielsweise mit den Polyimidprodukten der Firma Hitachi Chemical, Inc. PIQ-L100 (mit einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 3 × 10^-6/°C) oder PIX-L110 (mit einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 5 × 10^-6/°C). Auf diese Weise wird eine wärmebeständige Schicht 24 gebildet.

Im allgemeinen beträgt die Wärmeübertragungsrate des Polyimidmaterials etwa 1/10 des Wertes des Glasmaterials, das als Wärmeisolationsschicht des Thermoübertragungskopfes verwendet wird. Daher ist in bezug auf die Wärmeübertragungsrate eine 2 bis 5 µm dicke Polyimidschicht gleichwertig mit einer 20 bis 50 µm dicken Glasschicht. Beispielsweise sind die 3 µm dicke Polyimidschicht und die 2 µm dicke Schicht aus SiO₂ zur Bildung der doppelschichtigen Struktur der Wärmeisolationsschicht gleichwertig mit einer Glasschicht von etwa 30 µm Dicke. Berücksichtigt man den Einfluß des Silicumsubstrats, so läßt sich ein Wert für den linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Wärmeisolationsschicht von 2 bis 3 × 10^-6/°C abschätzen. Eine Si₃N₄-Schicht, die eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit aufweist, kann anstelle von SiO₂ als anorganische Isolationsschicht 75 verwendet werden. Die Verwendung einer Si₃N₄-Schicht für die anorganische Isolationsschicht 75 würde sich als besonders wirksam in einer Umgebung erweisen, wo Staub und Schmutz häufig zwischen den Thermoaufzeichnungskopf und das wärmeempfindliche Papier gelangen. Eine derartige Schicht trägt auch in erheblichem Umfang zur mechanischen Festigung des relativ weichen Polyimids bei. Der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient der Wärmeisolationsschicht, die aus einer doppelschichtigen Struktur der 3 µm dicken Polyimidschicht (wärmebeständige Harzschicht 74) und der 2 µm dicken Si₃N₄-Schicht (anorganische Isolationsschicht 75) besteht, kann als gleichwertig mit dem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Si₃N₄-Schicht allein, d. h. 3,0 × 10^-6/°C, angenommen werden. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Wärmeisolationseigenschaften der Wärmeisolationsschicht 75 durch die Polyimidschicht bestimmt werden.

Erfindungsgemäß wurde ein monolithischer LSI- Thermoaufzeichnungskopf durch Schleuderbeschichtungsauftrag einer 2 bis 5 µm dünnen Polyimidschicht auf das Silicumsubstrat 71 hergestellt. Nach einer ersten Härtung der Polyimidschicht wurde diese durch Photoätzen entfernt, ausgenommen der Heizwiderstand und die Steuerschaltung. Sodann wurde eine Endhärtung durchgeführt. Diese Reihe von Verfahrensschritten war die gleiche, wie sie üblicherweise bei der Halbleiterfertigung angewandt wird, mit der Abänderung, daß eine Abstufung der dünnen Polyimidschicht kontinuierlich durch eine automatische Verfahrensweise vorgenommen wurde. Dies bedeutet, daß unter Verwendung der dünnen Polyimid-Wärmeisolationsschicht die zur Erzeugung der dicken herkömmlichen doppelschichtigen Struktur der Wärmeisolationsschicht angewandten Abstufungsverfahren durch technologisch einfache, übliche Halbleiter- Bearbeitungsverfahren vorgenommen werden können. Es ist darauf hinzuweisen, daß ein Durchgangsloch in der SiO₂- oder Si₃N₄-Schicht an der Stelle gebildet wird, wo die Steuerschaltung mit dem Heizwiderstand und dem Verdrahtungsleiter verbunden ist.

Der monolithische LSI-Thermoaufzeichnungskopf wurde durch Ausbildung eines Heizwiderstands 70 auf der Heizisolationsschicht, die aus der vorstehend beschriebenen doppelschichtigen Struktur bestand, und durch Verbinden mit der entsprechenden Steuerschaltung vollendet. Obgleich in Fig. 9 nicht gezeigt, besteht der Thermoaufzeichnungskopf tatsächlich aus einer Mehrzahl von Heizwiderständen 70 (aus einem Dünnfilm-Widerstand aus einer Cr-Si-SiO-Legierung und einem aus Nickel, Chrom, Molybdän, Tantal oder Wolfram bestehenden Dünnfilm-Leiter gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform) und Sammelelektroden 72 (der Steuer-LSI-Schaltung) in einer Teilung von beispielsweise 200 dpi in senkrechter Richtung zum in Fig. 9 gezeigten Querschnitt. Die Mehrzahl der Heizwiderstände 70 ist an der der Sammelelektrode 72 gegenüberliegenden Seite durch eine gemeinsame Nickel-Dünnfilm-Leiterelektrode 63′ verbunden. Sieben Signalleitungen sind mit der Steuer-LSI-Schaltung zu deren Steuerung verbunden: Eine Ansteuerungsleitung, eine Abtastleitung, eine Taktleitung, eine Verriegelungsleitung, eine Stromquellenleitung, eine IC-Stromquellenleitung und die vorerwähnte gemeinsame Elektrode (Erde). Diese Leitungen steuern gemeinsam sämtliche Heizwiderstände. Der in Fig. 9 gezeigte monolithische Thermoaufzeichnungskopf kann eine Breite von weniger als 3 bis 4 mm aufweisen und gemäß der nachstehend näher beschriebenen Fig. 10 befestigt werden. Die Länge des Kopfes wird jedoch durch die Größe des Silicium-Wafers festgelegt. Daher kann aus einem Wafer von 6 Zoll ein Thermoaufzeichnungskopf von nur der halben Länge eines A4- oder B4-Papierblatts hergestellt werden. Infolgedessen müssen zur Erzeugung eines Kopfes von A4- oder B4-Größe zwei monolithische LSI-Aufzeichnungsköpfe von halber Länge auf dem Kühlblock 81 verbunden ("die-bonded") werden. Jedoch steuern nur die sieben Signaldrähte am Stecker 82 den Kopf. Ein äußerst dünner Thermoaufzeichnungskopf von nur 3 bis 4 mm Breite kann unter Anwendung dieses einfachen Montageverfahrens hergestellt werden. Der Kühlblock 81 ist aus einer Fe-42% Ni-Legierung gefertigt, da der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient dieses Materials nahe bei dem des Siliciumsubstrats 31 liegt. Der Heizwiderstand 80 wird durch Löten befestigt. Eine dünne Schutzschicht 65 kann gegebenenfalls vorgesehen sein.

Erfindungsgemäß wurden an diesem Thermoaufzeichnungskopf SST-Tests durch Anwenden von 0,3 ms Impulsen mit Pausen zwischen den Impulsen von 3 ms durchgeführt. Der Thermoaufzeichnungskopf zeigte eine Antiimpuls-Kenngröße von 0,28 mJ, was praktisch identisch mit dem Wert des Thermoaufzeichnungskopfes Nr. 3 in der sechsten und siebten Ausführungsform ist. Die zur Erzeugung von Bildern des gleichen Tonwerts, wie er vom Thermoaufzeichnungskopf gemäß der sechsten und siebten Ausführungsform entstand, erforderliche Energie wurde auf 0,12 mJ halbiert und die Antiimpuls-Toleranz wurde erheblich auf 2,3 verbessert.

Der Heizwirkungsgrad ist verbessert, da der Heizwiderstand 2 bis 5 µm gegenüber den umgebenden Teile vorsteht, wodurch dessen Kontakt mit dem wärmeempfindlichen Papier verbessert wird. Die Gründe hierfür sind: die wärmeisolierende Harzschicht 74 besteht aus einem Polyimid, das eine äußerst geringe Wärmeübertragungsrate aufweist; die Si₃N₄-Schicht, die als Schutzschicht zum Schutz gegen Verkratzen bei Eindringen von körnigem Material zwischen dem Heizwiderstand und dem wärmeempfindlichen Papier verwendet wird, weist eine hohe Wärmeübertragungsrate auf; die Si₃N₄-Schutzschicht ist weniger als 1 µm dick; und Wärme kann in wirksamerer Weise übertragen werden, wenn die Breite des Aufzeichnungsimpulses verkürzt wird. Ferner wird trotz der Verkürzung der Pausen zwischen den Impulsen auf 2 bis 3 ms keine Schweifbildung beobachtet, da die Wärmeisolationsschicht aus einer doppelschichtigen Struktur aus einer wärmebeständigen Harzschicht und einer anorganischen Isolationsschicht gebildet ist und da das Siliciumsubstrat eine hohe Wärmeübertragungsrate aufweist.

Erfindungsgemäß wurde bestätigt, daß bei weiterer Verkürzung der Pausen zwischen den Impulsen auf 2 bis 3 ms die Dicke der wärmebeständigen Harzschicht 74 der doppelschichtigen Struktur der Wärmeisolationsschicht weiter auf etwa 2 µm verringert werden kann.

Erfindungsgemäß wurden echte Aufzeichnungstests unter Anwendung von 0,12 mJ/Punkt-Impulsen in einer Breite von 0,3 ms bei Pausen zwischen den Impulsen von 3 ms mit dem Thermoaufzeichnungskopf gemäß der achten Ausführungsform der Erfindung zur Bestimmung von dessen Lebensdauer durchgeführt. Der Thermoaufzeichnungskopf erzeugte in erfolgreicher Weise 100 Millionen Impulse oder mehr pro Heizwiderstand. Erfindungsgemäß wurden ferner echte Aufzeichnungstests unter Anwendung von 0,11 mJ/Punkt- Impulsen in einer Breite von 0,1 ms und Pausen zwischen den Impulsen von 2 ms durchgeführt. Es ergab sich, daß die Beständigkeit der Heizwiderstände bei 20 bis 30 Millionen Impulsen um 10% erhöht wurde. Bei derart kurzen Impulsbreiten ergibt sich eine Lebensdauer, die mit Heizwiderständen mit dicken herkömmlichen Schutzschichten vergleichbar ist, da der erfindungsgemäße Heizwiderstand eine Temperatur erreicht, die etwa 200 bis 300°C unter den Ergebnissen der Simulationsversuche bei gleichem Tonwert liegt. Ferner verringert die 2 bis 3 µm dicke anorganische Isolationsschicht 75 zwischen dem Dünnfilm-Widerstand 62 aus der Cr-Si-SiO-Legierung und der wärmebeständigen Harzschicht 74 die vom Polyimid abgenommene Temperatur um 50 bis 100°C. Beträgt jedoch die Gesamtdicke der anorganischen Isolationsschicht 75 und der Schutzschicht 65 weniger als 1 bis 2 µm, so kann der Walzendruck eine Ermüdungsdeformation in der Polyimidschicht hervorrufen, was eine Beeinträchtigung des Heizwiderstands zur Folge hat. Infolgedessen muß die Gesamtdicke der anorganischen Isolationsschicht 75 und der Schutzschicht 65 bei mechanisch festem Si₃N₄ als Schutzschicht mehr als 2 µm betragen. Im Hinblick auf die Produktivität ist eine Gesamtdicke im Bereich von 2 bis 4 µm optimal.

Selbst wenn eine Steuerschaltung durch ein Halbleiter- Herstellungsverfahren mit einer Einteilung von 2 bis 3 µm hergestellt wird, kann das Gebiet der Vorrichtung in einen Bereich von 300 bis 500 µm Breite fallen. Da der Heizwirkungsgrad auf das etwa 3-fache verbessert ist, beträgt der Wärmefluß zum Siliciumsubstrat etwa 1/3 des Werts von herkömmlichen Köpfen. Es hat sich bei Simulationen herausgestellt, daß der Abstand zwischen den Heizwiderständen höchstens 200 µm betragen soll, um einen Temperaturanstieg der Vorrichtung über 100°C zu verhindern. Herstellungsverfahren zur Bildung einer 10 µm Einteilung können sogar für 600 dpi-Heizwiderstände verwendet werden. In beiden Fällen ist es möglich, einen Thermoaufzeichnungskopf unter Anwendung eines Verfahrens mit äußerst günstiger Produktivität herzustellen. Dieses hochproduktive Verfahren senkt die Herstellungskosten für einen hochwertigen monolithischen Si-Thermoaufzeichnungskopf auf die Höhe für einen durchschnittlichen herkömmlichen Thermoaufzeichnungskopf. Ein Thermoaufzeichnungskopf mit einem Wafer von 5 oder 6 Zoll Länge kann mit einer Punktdichte von 1000 dpi bei etwa den gleichen Kosten hergestellt werden. Ein Thermoaufzeichnungskopf der Größe A4 oder B4 kann durch Verbindung von zwei Wafern hergestellt werden. Bei diesem Verfahren ist die Punktdichte auf 400 dpi begrenzt. Mehrere tausend Leitungsverbindungsmaßnahmen sind zur Herstellung eines herkömmlichen Thermoaufzeichnungskopfes unter Verwendung eines glasierten Keramiksubstrats erforderlich. Ferner ist die Punktdichte des Leitungskopfes auf 200 bis 300 dpi beschränkt. Im Gegensatz dazu sind beim erfindungsgemäßen Thermoaufzeichnungskopf nur 20 Leitungsverbindungsvorgänge erforderlich. Ferner kann der Thermoaufzeichnungskopf um 1/10 oder 1/20 enger als der herkömmliche Thermoaufzeichnungskopf ausgestaltet werden. Der Heizwirkungsgrad ist etwa 3-fach höher (von 0,34 mJ auf 0,12 mJ), die Aufzeichnungsgeschwindigkeit ist um ein Mehrfaches schneller, und eine kontinuierliche Zufuhr des Aufzeichnungspapiers ist möglich. Diese Faktoren tragen dazu bei, bei Telefax-Geräten die Größe zu verringern, den Energieverbrauch zu senken, die Geschwindigkeit zu erhöhen und die Bildqualität zu verbessern (d. h. die fortlaufende Zufuhr des Aufzeichnungspapiers und die Steuerung der zeitlichen Abstimmung der Aufzeichnung werden verbessert).

Wie vorstehend beschrieben, weist ein Dünnfilm- Widerstandsmaterial aus einer Ta-Si-SiO-Legierung zahlreiche ähnliche Eigenschaften wie das in den vorstehenden Ausführungsformen beschriebene Dünnfilm-Widerstandsmaterial aus der Cr-Si-SiO-Legierung auf. Erfindungsgemäß wurde ein Thermokopf mit Heizwiderständen aus Dünnfilm- Widerstandsmaterial aus einer Ta-Si-SiO-Legierung hergestellt. Die gleichen Bewertungstests wurden damit durchgeführt. Die Testergebnisse zeigten, daß der einzige Unterschied zwischen den beiden Materialien darin besteht, daß der Dünnfilm-Widerstand aus der Cr-Si-SiO-Legierung brach ("severed"), nachdem die Rate der Widerstandsveränderung während des SST-Tests (vgl. Fig. 11) und des Lebensdauertests (vgl. Fig. 13) absank und sodann anstieg, während der Dünnfilm-Widerstand aus der Ta-Si-SiO- Legierung brach, nachdem die Rate der Widerstandsveränderung langsam aber kontinuierlich angestiegen war (ohne Absinken). Infolgedessen kann ein schutzschichtfreier Dünnfilm- Widerstand aus einer Ta-Si-SiO-Legierung zur Herstellung eines Thermoaufzeichnungskopfes für eine Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung verwendet werden, wenn der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient des Substrats 5×10 ^-6/°C oder weniger beträgt. Ein monolithischer LSI- Thermoaufzeichnungskopf gemäß der neunten Ausführungsform kann gemäß den Angaben bei der siebten und achten Ausführungsform hergestellt werden.

Wie in Fig. 10 gezeigt ist, wurden der vorstehend beschriebene Heizwiderstand und die LSI-Steuerschaltung auf dem Siliciumsubstrat 31 in einem Thermoaufzeichnungskopf von 200 dpi befestigt. Das etwa 3 mm breite Siliciumsubstrat 31 wurde zunächst mit dem etwa 4 mm breiten Kühlblock 81 verbunden. Das Siliciumsubstrat 31 wurde sodann elektrisch mit einem Stecker 82 am Kühlblock 31 verbunden. Es ist darauf hinzuweisen, daß diese Teile mit einem Einzeldraht- Verbindungsverfahren, bei dem man den Golddraht 83 verwendet, oder mit einem Bandträgerverfahren so verbunden werden können, daß die Anzahl der Verbindungen der Anzahl der Steuersignalleitungen oder Stromquellenleitungen entspricht. Auf diese Weise läßt sich ein dünner, kompakter Thermoaufzeichnungskopf herstellen.

Der Thermoaufzeichnungskopf dieser Bauart weist einen schutzschichtfreien Dünnfilm-Heizwiderstand aus einer Cr-Si- SiO-Legierung auf, die auf einem Substrat mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten vorliegt. Bei dieser Ausführungsform wird die bisher als unerläßlich angesehene Wärmeisolationsschicht mit einer herkömmlichen Dicke von 50 bis 100 µm auf eine Dicke von nur 8 µm verringert. Dies wird durch die äußerst kurze Impulszeit von 0,1 bis 0,3 ms, die in der vorstehenden Ausführungsform beschrieben ist, und die Verringerung des Wärmeflusses zur Wärmeisolationsschicht aufgrund eines Wegfalls der Schutzschichten erreicht. Es kann sogar eine SiO₂-Schicht, die so dünn ist, wie es das Siliciumsubstrat erlaubt, als wärmebeständige Schicht verwendet werden.

Erfindungsgemäß wurden kontinuierliche Scheinaufzeichnungstests mit diesem Thermoaufzeichnungskopf unter Anwendung von 0,25 mJ/Punkt-Impulsen mit einer Breite von 0,3 ms und Pausen zwischen den Impulsen von 3 ms durchgeführt. Der Thermoaufzeichnungskopf funktionierte für 50 Millionen Impulse oder mehr pro Heizwiderstand zuverlässig. Erfindungsgemäß wurden auch kontinuierliche Scheinaufzeichnungstests mit diesem Thermoaufzeichnungskopf unter Anwendung von 0,22 mJ/Punkt-Impulsen mit einer Breite von 0,1 ms und Pausen zwischen den Impulsen von 1 ms durchgeführt. In diesem Fall funktionierte der Thermoaufzeichnungskopf ebenfalls für 50 Millionen Impulse oder mehr pro Heizwiderstand zuverlässig. Auch bei dieser äußerst raschen Aufzeichnungsgeschwindigkeit konnte keine Schweifbildung beobachtet werden. Ein Siliciumsubstrat mit hervorragendem Wärmeübertragungsvermögen und eine dünne Wärmeisolationsschicht ermöglichen gleichzeitig eine geeignete Wärmeisolierung und rasche Abkühleigenschaften.

Claims

1. Thermoaufzeichnungskopf für die thermische Aufzeichnung von Bildern auf einem wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterial, umfassend
eine Dünnfilm-Widerstandsschicht aus einem Material, ausgewählt aus einer Cr-Si-SiO-Legierung und einer Ta-Si-SiO-Legierung, wobei die Dünnfilm-Widerstandsschicht einen Heizbereich zur Herstellung eines direkt anliegenden Kontakts mit dem wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterial umfaßt, wobei die Dünnfilm-Widerstandsschicht durch gepulsten elektrischen Strom mit Energie versorgt wird, wobei sich der Heizbereich pulsweise entsprechend dem gepulsten elektrischen Strom zum Erwärmen des wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterials aufheizt und darauf ein Bild erzeugt;
eine Leiterschicht, die auf der Dünnfilm- Widerstandsschicht vorgesehen ist und aus einem Material, ausgewählt aus Nickel, Chrom, Molybdän, Wolfram und Tantal besteht; und
einen Träger für die Dünnfilm-Widerstandsschicht, auf der die Leiterschicht vorgesehen ist, wobei der Träger aus einem Material mit einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten bei 20 bis 300°C von weniger als 5 × 10^-6/°C gefertigt ist.

2. Thermoaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Dünnfilm- Widerstandsschicht um eine Dünnfilmschicht von 500 bis 1000 Å Dicke handelt.

3. Thermoaufzeichnungskopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterschicht umfaßt:
einen auf der Dünnfilm-Widerstandsschicht vorgesehenen ersten Leiter in einer solchen Anordnung, daß der Heizbereich frei bleibt; und
einen auf dem ersten Leiter im Abstand zum Heizbereich vorgesehenen zweiten Leiter, um den gepulsten elektrischen Strom der Dünnfilm-Widerstandsschicht zuzuleiten.

4. Thermoaufzeichnungskopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leiter aus einer 500 bis 2000 Å dicken Dünnfilmschicht aus einer Legierung eines Materials aus der Gruppe Nickel, Molybdän, Wolfram, Tantal und Aluminium besteht.

5. Thermoaufzeichnungskopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand 200 bis 300 µm beträgt.

6. Thermoaufzeichnungskopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leiterschicht im wesentlichen 1000 Å dick ist und der Abstand im wesentlichen 2 mm beträgt.

7. Thermoaufzeichnungskopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der ersten Leiterschicht um eine 500 bis 1000 Å dicke Dünnfilmschicht aus einer Legierung aus einem Material aus der Gruppe Chrom, Molybdän, Wolfram und Tantal handelt.

8. Thermoaufzeichnungskopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterschicht eine einzelne Schicht ist, die auf der Dünnfilm-Widerstandsschicht so angeordnet ist, daß der Heizbereich frei bleibt, wobei die Leiterschicht als Leiter zum Zuleiten des gepulsten elektrischen Stroms zur Dünnfilm-Widerstandsschicht dient.

9. Thermoaufzeichnungskopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Leiterschicht um eine 500 bis 1000 Å dicke Dünnfilmschicht aus Nickel handelt.

10. Thermoaufzeichnungskopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim Träger um ein Substrat aus einem Material aus der Gruppe Silicium, Quarzglas, Borsilikatglas, Glas mit geringem Alkaligehalt, Neo-Seram, Mullit-Keramik, Si₃N₄, Ta₂O₅ und SiO₂ handelt.

11. Thermoaufzeichnungskopf nach Anspruch 2, zusätzlich gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zur Erzeugung des gepulsten elektrischen Stroms, wobei die Steuereinrichtung eine Elektrode in direktem Kontakt mit der Dünnfilm-Widerstandsschicht aufweist.

12. Thermoaufzeichnungskopf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim Träger um eine Isolationsschicht handelt, die am Heizbereich dicker als gegenüber der Elektrode ist.

13. Thermoaufzeichnungskopf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Isolationsschicht um eine SiO₂-Schicht mit einer Dicke von 8 µm oder weniger handelt.

14. Thermoaufzeichnungskopf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht eine erste Isolationsschicht aus einem anorganischen Material und eine zweite Isolationsschicht aus einem wärmebeständigen Harz umfaßt, wobei die erste Isolationsschicht zwischen dem Heizbereich und der zweiten Isolationsschicht zumindest im Heizbereich vorliegt.

15. Thermoaufzeichnungskopf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Isolationsschicht aus einer 2 bis 3 µm dicken SiO₂-Schicht besteht.

16. Thermoaufzeichnungskopf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Isolationsschicht aus einer 1 bis 2 µm dicken Si₃N₄-Schicht besteht.

17. Thermoaufzeichnungskopf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Isolationsschicht aus einer Polyimidharzschicht von 1 bis 5 µm Dicke besteht.

18. Thermoaufzeichnungskopf zur thermischen Aufzeichnung von Bildern auf einem wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterial, gekennzeichnet durch:
eine Dünnfilm-Widerstandsschicht aus einem Material mit einem bestimmten linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wobei die Dünnfilm-Widerstandsschicht einen Heizbereich aufweist, wobei die Dünnfilm-Widerstandsschicht durch gepulsten elektrischen Strom mit Energie versorgt wird und wobei der Heizbereich sich stoßweise entsprechend dem gepulsten elektrischen Strom aufheizt,
einen Träger für die Dünnfilm-Widerstandsschicht, wobei der Träger aus einem Material gefertigt ist, dessen linearer Wärmeausdehnungskoeffizient niedriger als der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials für die Dünnfilm- Widerstandsschicht ist; und
eine Antiabriebschicht mit einer Dicke von 1 µm oder weniger auf dem Heizbereich zur Herstellung eines direkt angrenzenden Kontakts mit dem wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterial und zur direkten Übertragung der gepulsten Wärme vom Heizbereich auf das Material, um darauf ein Bild zu erzeugen.

19. Thermoaufzeichnungskopf nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Dünnfilm- Widerstandsschicht um eine Dünnfilmschicht von 500 bis 1000 Å Dicke handelt, die aus einem Material aus der Gruppe Cr-Si-SiO-Legierungen und Ta-Si-SiO-Legierungen ausgewählt ist, wobei das Trägermaterial im Bereich von 20 bis 300°C einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 5 × 10^-6/°C aufweist.

20. Thermoaufzeichnungskopf nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Antiabriebschicht um eine Dünnfilmschicht aus einem Material, das aus der Gruppe Ta₂O₅, SiN und Si₃N₄ ausgewählt ist, handelt.

21. Thermoaufzeichnungskopf für einen Drucker zur thermischen Aufzeichnung von Zeichen auf einem wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterial, gekennzeichnet durch:
einen Kühlblock mit einem daran befestigten Stecker, wobei der Stecker eine Mehrzahl von Signalleitungen umfaßt;
ein auf dem Kühlblock vorgesehenes Substrat;
eine auf dem Substrat vorgesehene Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung mit dem Stecker durch eine Verbindung für jede einzelne Vielzahl von Signalleitungen verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung einen gepulsten elektrischen Strom erzeugt und den gepulsten elektrischen Strom an eine Sammelelektrode abgibt;
eine wärmebeständige Harzschicht, die auf dem Substrat in einem Abstand von der Sammelelektrode vorgesehen ist, wobei die wärmebeständige Harzschicht eine dem Substrat gegenüberliegende Oberfläche mit einem erhöhten Bereich aufweist;
eine anorganische Wärmeisolationsschicht aus einem Material mit einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten bei 20 bis 300°C von weniger als 5 × 10^-6/°C, wobei die anorganische Wärmeisolationsschicht mindestens den erhöhten Bereich der wärmebeständigen Schicht und den Abstand zur Sammelelektrode bedeckt, wobei die Gesamtdicke der wärmebeständigen Harzschicht und der anorganischen Wärmeisolationsschicht am erhöhten Bereich größer als an der Sammelelektrode ist;
eine auf der anorganischen Isolationsschicht vorgesehene Dünnfilm-Widerstandsschicht, bei der es sich um eine Dünnfilmschicht mit einer Dicke von 500 bis 1000 Å handelt, die aus einem Material aus der Gruppe Cr-Si-SiO-Legierungen und Ta-Si-SiO-Legierungen hergestellt ist, wobei die Dünnfilm-Widerstandsschicht einen Heizbereich im wesentlichem am erhöhten Bereich aufweist, wobei die Dünnfilm-Widerstandsschicht in direktem Kontakt mit der Sammelelektrode steht, wobei die Dünnfilm-Widerstandsschicht durch den gepulsten elektrischen Strom mit Energie versorgt wird und wobei der Heizbereich stoßweise entsprechend dem gepulsten elektrischen Strom aufgeheizt wird;
eine erste Leiterschicht, die auf der Dünnfilm- Widerstandsschicht vorgesehen ist, ausgenommen am Heizbereich, wobei die erste Leiterschicht als Leiter zum Zuleiten des gepulsten elektrischen Stroms zur Dünnfilm- Widerstandsschicht dient; und
eine Antiabriebschicht, die in einer Dicke von 1 µm oder weniger auf dem Heizbereich unter Herstellung eines direkt angrenzenden Kontakts mit dem wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterial und zur Übertragung der gepulsten Wärme vom Heizbereich zu dem Material, um darauf ein Bild zu erzeugen.

22. Thermoaufzeichnungskopf nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlblock eine Breite von 4 mm aufweist und aus einer Fe-42% Ni-Legierung gefertigt ist.