JP2007230082A

JP2007230082A - サーマルヘッド及び印画装置

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Publication number: JP2007230082A
Application number: JP2006054725A
Authority: JP
Inventors: Kazuhito Uchida; 和仁内田
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2006-03-01
Filing date: 2006-03-01
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2026-03-01
Also published as: JP4929758B2

Abstract

【課題】印画速度が速い場合でも高品質のイメージを記録媒体に印画することができるとともに、発熱素子間の均一化を図ることができて高品質のイメージを記録媒体に印画することができるサーマルヘッドを提供する。
【解決手段】開示されるサーマルヘッドは、ベース基板１１上に配列された複数若しくは単一の凸部（蓄熱層）１３ａと、各蓄熱層１３ａ上に形成された複数の発熱体１４とを備えたものである。このサーマルヘッドでは、各蓄熱層１３ａとベース基板１１との間又は各蓄熱層１３ａ内に高融点金属からなる放熱層１２が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビデオプリンタ、バーコードプリンタ、ラベルプリンタ、カードプリンタ、ファクシミリ、券売機など各種の印画装置の感熱記録に用いられるサーマルヘッド及びそのサーマルヘッドを組み込んだ印画装置に関する。

従来のサーマルヘッドには、ガラス基板の上面に形成した複数の発熱抵抗体及び給電体と、この複数の発熱抵抗体と給電体とにより整列形成した複数の発熱素子と、少なくとも発熱素子の上面を被覆する保護層とを備えたものがある。この従来のサーマルヘッドでは、ガラス基板上に、純アルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム（Ａｌ）−銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）−クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）−ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）−イットリウム（Ｙ）等のアルミニウム（Ａｌ）と遷移金属との合金からなる放熱層を形成し、この放熱層の上にシリコン（Ｓｉ）と遷移金属と酸素（Ｏ）からなる無機保温層を積層形成したものがある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−２７６２２６号公報（請求項１，請求項２，［００１４］〜［００１９］、図１）

上記した従来のサーマルヘッドでは、ガラス基板を用いて高速印画をする場合に発熱素子の発熱温度が制御不能となるという不都合を解決するために、ガラス基板上に、純アルミニウム（Ａｌ）等からなる放熱層を形成している。これにより、発熱素子直下のガラス基板の蓄熱が緩やかになっている。しかし、発熱素子直下のガラス基板の蓄熱を緩やかにするということは、高速印画のために駆動パルスの周波数を高めてもそれに対する熱応答速度が遅いことを意味するから、高速で印画するのに限界があるという矛盾した事態を招くことになる。

そこで、上記の事態を回避するために、熱履歴制御ＩＣを用いることが考えられる。しかし、熱履歴制御ＩＣは、高価であるとともに、制御が複雑であり、普及型、単機能型などのローエンドの印画装置には用いることができないという問題がある。

また、上記した従来のサーマルヘッドでは、放熱層の材料としてアルミニウム（Ａｌ）を用いているが、アルミニウム（Ａｌ）は、確かに熱伝導率（０℃）が２３７Ｗ／ｍ・Ｋと高いが、融点が６６０.４℃と低い。従って、サーマルヘッドの製造工程において他の構成要素を形成する高温プロセスと、放熱層を形成する低温プロセスの両方を用いなければならない。このため、その分高温プロセスを行う設備と低温プロセスを行う設備が必要であるとともに、作製途中のサーマルヘッドを高温プロセスを行う設備と低温プロセスを行う設備との間でやりとりする必要がある。この結果、設備の規模が大きくなるとともに、完成品であるサーマルヘッドの価格が高くなってしまうという問題があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、上述のような課題を解決することができるサーマルヘッド及び印画装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明に係るサーマルヘッドは、ベース基板上に配列された複数若しくは単一の蓄熱層と、各前記蓄熱層上に形成された複数の発熱体とを備えたサーマルヘッドに係り、各前記蓄熱層と前記ベース基板との間又は各前記蓄熱層内に高融点金属からなる放熱層が形成されていることを特徴としている。

また、請求項２記載の発明に係るサーマルヘッドは、ベース基板上に配列された複数若しくは単一の蓄熱層と、各前記蓄熱層上に形成された複数の発熱体と、各前記蓄熱層の各一端に個別に接続される複数の個別電極と、各前記蓄熱層の各他端に共通に接続される共通電極とを備えたサーマルヘッドに係り、各前記蓄熱層と前記ベース基板との間又は各前記蓄熱層内に高融点金属からなる前記共通電極が形成されていることを特徴としている。

また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載のサーマルヘッドに係り、前記ベース基板は、絶縁性セラミックス基板又は表面に酸化膜が形成された単結晶シリコンからなることを特徴としている。

また、請求項４記載の発明に係る印画装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載のサーマルヘッドを備えることを特徴としている。

本発明によれば、請求項１記載の発明に係るサーマルヘッドは、ベース基板上に配列された複数若しくは単一の蓄熱層と、各前記蓄熱層上に形成された複数の発熱体とを備えたものであり、各前記蓄熱層と前記ベース基板との間又は各前記蓄熱層内に高融点金属からなる放熱層が形成されている。従って、印画速度を上げても高品質のイメージを記録媒体に印画することができる。また、たとえ蓄熱層の領域直下のベース基板の表面に有底穴が形成されていても、放熱層がその有底穴を覆うことになる。この結果、ベース基板の表面を平坦化することができるので、蓄熱層の厚みのばらつきを抑えることができる。従って、発熱素子間の均一化を図ることができ、記録媒体が破れるなどすることなく、高品質のイメージを記録媒体に印画することができる。

また、本発明によれば、請求項２記載の発明に係るサーマルヘッドは、ベース基板上に配列された複数若しくは単一の蓄熱層と、各前記蓄熱層上に形成された複数の発熱体と、各前記蓄熱層の各一端に個別に接続される複数の個別電極と、各前記蓄熱層の各他端に共通に接続される共通電極とを備えたものであり、各前記蓄熱層と前記ベース基板との間又は各前記蓄熱層内に高融点金属からなる前記共通電極が形成されている。従って、印画速度を上げても高品質のイメージを記録媒体に印画することができる。また、たとえ蓄熱層の領域直下のベース基板の表面に有底穴が形成されていても、放熱層がその有底穴を覆うことになる。この結果、ベース基板の表面を平坦化することができるので、蓄熱層の厚みのばらつきを抑えることができる。従って、発熱素子間の均一化を図ることができ、記録媒体が破れるなどすることなく、高品質のイメージを記録媒体に印画することができる。さらに、サーマルヘッドを小型化することができるとともに、表面を平坦にすることができ、ストレートパスが必要である硬い材質の記録媒体にも印画することができる。また、個別電極にも高融点金属を用いた場合には、製造工程のすべてにわたって高温プロセスを利用することができるので、製造工程においてコストダウンを図ることができる。

また、本発明によれば、請求項４記載の発明に係る印画装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載のサーマルヘッドを備えている。従って、印画速度の高速化に対応しつつ、高品質のイメージを印画することができるとともに、多機能型などのハイエンドのものから普及型、単機能型などのローエンドのものまで構成することができる。また、請求項２又は３に記載のサーマルヘッドを備えた場合には、サーマルヘッドを小型に構成することができるので、印画装置も小型に構成することができるとともに、サーマルヘッドの表面を平坦にすることができ、ストレートパスが必要である硬い材質の記録媒体にも印画することができるので、あらゆる記録媒体に印画することができ、汎用性がある。

実施の形態１．
図２は、本発明の実施の形態１に係るサーマルヘッド１の構成を示す平面図、図３は、図２のＡ−Ａ’断面図である。本実施の形態１に係るサーマルヘッド１は、例えば、感熱方式の印画装置（即ち、プリンタ）などに発熱源として搭載されるデバイスである。このサーマルヘッド１は、例えば、図２及び図３に示すように、サーマルヘッド薄膜チップ２と、このサーマルヘッド薄膜チップ２を駆動する駆動部３とを備え、サーマルヘッド薄膜チップ２が駆動部３に搭載された構成を有している。

駆動部３は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）などからなる放熱板４に対してプリント基板（ＰＣＢ；Print Circuit Board）５が部分的に重なるように連結されている。このプリント基板５は、一方の面（上面）に複数個のドライバＩＣ（Integrated Circuit）６が搭載され、他方の面（下面）に外部接続用のコネクタ７が取り付けられている。ドライバＩＣ６は、サーマルヘッド薄膜チップ２を駆動するためのデバイスである。ドライバＩＣ６の各端子は、サーマルヘッド薄膜チップ２の上面に形成された個別電極１５（後述）とそれぞれワイヤ８を介して接続されているとともに、プリント基板５の一方の面に形成されたプリントパターン（図示略）とワイヤ９を介して接続されている。サーマルヘッド薄膜チップ２の上面に形成された共通電極１７の柱部１７ｂ（後述）は、プリント基板５の一方の面に形成されたプリントパターン（図示略）とワイヤ８を介して接続されている。また、ドライバＩＣ６は、プリント基板５の一方の面に取り付けられたＩＣカバー１０により覆われている。なお、図２では、ＩＣカバー１０を図示していない。サーマルヘッド薄膜チップ２は、例えば、シリコン系の接着剤（図示略）により駆動部３を構成する放熱板４に固定されている。

図１は、サーマルヘッド１を構成するサーマルヘッド薄膜チップ２の構成を示す断面図である。サーマルヘッド薄膜チップ２は、ベース基板１１と、放熱層１２と、グレーズ１３と、発熱体１４と、個別電極１５及び１６と、共通電極１７と、保護膜１８とから概略構成されている。なお、図２では、保護膜１８を図示していない。

本実施の形態１に係るサーマルヘッド薄膜チップ２の基本仕様は、例えば、以下の通りである。即ち、サーマルヘッド薄膜チップ２全体における印字長さを示す有効印字長（図１に示す紙面に直交する方向（主走査方向）の長さ）は、約８０ｍｍ、サーマルヘッド薄膜チップ２を構成する発熱体１４の総数は、６４０ｄｏｔｓである。従って、サーマルヘッド薄膜チップ２の１ｍｍ当たりにある発熱体１４の個数を示す発熱体密度は、８ｄｏｔｓ／ｍｍ（＝６４０ｄｏｔｓ／８０ｍｍ）、隣接する発熱体１４の間隔（主走査方向の間隔）を示す発熱体ピッチは、０．１２５ｍｍ（＝８０ｍｍ／６４０ｄｏｔｓ）である。サーマルヘッド薄膜チップ２を構成する複数の発熱体１４が有する抵抗の平均値を示す平均抵抗値は、約８００Ωである。発熱体１４のサイズは、長さ約１００μｍ、幅７０μｍである。

本実施の形態１に係るサーマルヘッド薄膜チップ２は、厚さ１ｍｍ程度の酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）（アルミナ；alumina）等の絶縁性セラミックス基板や表面に酸化膜が形成された単結晶シリコンからなるベース基板１１の上面のうち、グレーズ１３を構成する凸部１３ａ（後述）が形成される領域直下又は領域直下及びその近傍に、高融点金属からなる放熱層１２が形成されている。放熱層４の厚さは、例えば、１μｍ程度である。

放熱層１２に用いられる高融点金属としては、例えば、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）がある。それぞれの熱伝導率（０℃）は、タングステン（Ｗ）が１７４Ｗ／ｍ・Ｋ、タンタル（Ｔａ）が５６Ｗ／ｍ・Ｋ、モリブデン（Ｍｏ）が１３９Ｗ／ｍ・Ｋ、チタン（Ｔｉ）が２１．９Ｗ／ｍ・Ｋである。また、それぞれの融点は、タングステン（Ｗ）が３４００℃、タンタル（Ｔａ）が２２３０℃、モリブデン（Ｍｏ）が２６２０℃、チタン（Ｔｉ）が１６６０℃である。

ベース基板１１及び放熱層１２の上面には、厚さ２５μｍ程度のグレーズ１３が帯状に形成されている。グレーズ１３は、例えば、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＲＯ系の無鉛、無アルカリのガラスなどの低熱伝導材料からなる。グレーズ１３に用いられるガラスのガラス転移点Ｔｇは、例えば、６５０〜７００℃程度である。グレーズ１３のうち、放熱層１２の上面には、半円弧状に盛り上がった凸部１３ａが形成されている。この凸部１３ａは、発熱体１４が発生する熱を内部で蓄熱してサーマルヘッド１の熱応答性を良好に維持する蓄熱層としての機能を有するとともに、印刷時に感熱紙（記録媒体）との接触性を高めて印字品質を向上させる機能をも有している。

上記グレーズ１３の凸部１３ａの上面には、例えば、ホウ素（Ｂ）又はリン（Ｐ）がドーピングされた厚さ約０．２μｍの多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）薄膜からなる複数の発熱体１４が主走査方向に上記発熱体ピッチで配列されて形成されている。発熱体１４は、それぞれ略矩形状を呈している。発熱体１４は、その両端に接続される個別電極１５及び１６並びに共通電極１７を介して電源電力が印加されるとジュール発熱を起こし、感熱紙などの記録媒体に印画を形成するのに必要な所定の温度（約２５０〜５００℃）になる。

さらに、複数の発熱体１４の各上面には、グレーズ１３の頂部上面及びその近傍に対応した領域を残して、副走査方向（図１に示す紙面の左右方向）における両側に、それぞれ、例えば、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の高導電性材料からなる個別電極１５及び１６が形成されている。個別電極１５は、発熱体１４の一端側から副走査方向に略平行に延出されており、ドライバＩＣ６に接続される接続配線として機能する。また、各個別電極１５は、所定の間隔を有する間隔領域を介して互いに分離されている。一方、個別電極１６は、発熱体１４の他端側から副走査方向に略平行に延出されているとともに、所定の間隔を有する間隔領域を介して互いに分離されている。

さらに、放熱層１２、グレーズ１３、発熱体１４、個別電極１５及び１６により構成される発熱素子が主走査方向に所定間隔を隔てて並設されている発熱素子形成領域を囲むように、平面形状が略コ字状を呈する共通電極１７が形成されている。共通電極１７は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の高導電性材料からなる。共通電極１７は、梁部１７ａの一部が各個別電極１６の上面の一部を覆うことにより、各個別電極１６と電気的に接続されている。共通電極１７は、電源電力を発熱体１４に供給する給電配線として機能する。

以上説明した発熱体１４、個別電極１５及び１６、共通電極１７の上面には、個別電極１５のワイヤ８がボンディングされる各一端を残して保護膜１８が形成されている。この保護膜１８は、発熱体１４、個別電極１５及び１６、共通電極１７が大気中の水分等によって腐食されるのを防止するとともに、記録媒体にイメージを印画する際に、その記録媒体と接触することに起因して発熱体１４や個別電極１５又は１６が磨耗や破損することを防止するためのものである。保護膜１８は、厚さが３〜１０μｍ程度である。保護膜１８は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、ホウ素（Ｂ）及びリン（Ｐ）を有する材料を含んで構成されており、具体的には、ケイ素−ホウ素−リン化合物（ＳｉＢＰ）により構成されている。ケイ素−ホウ素−リン化合物（ＳｉＢＰ）の熱伝導率は、６０Ｗ／ｍ・Ｋ未満である。

次に、上記構成を有するサーマルヘッド薄膜チップ２の製造方法について説明する。
（１）ベース基板１１
ベース基板１１がアルミナセラミックスからなる場合、例えば、アルミナ（酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３））、シリカ（二酸化シリコン（ＳｉＯ_２））、マグネシア（酸化マグネシウム（ＭｇＯ））等のセラミックス原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加・混合して泥漿状とした後、これを周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等を用いてセラミックグリーンシートを作製する。次に、このセラミックグリーンシートを所定形状に打ち抜き加工した後、これを高温（例えば、約１６００℃）で焼成する。

ベース基板１１の表面粗さＲａは、例えば、７０００オングストロームである。また、ベース基板１１を構成するアルミナの純度は、例えば、９５％程度である。なお、ベース基板１１は、特にポリッシング等の表面処理を施さないため、例えば、直径約５μｍ程度の有底穴が形成されている場合がある。

（２）放熱層１２
放熱層１２は、従来周知の薄膜形成技術、例えば、スパッタリング、真空蒸着、ＬＰ−ＣＶＤ（減圧ＣＶＤ）法、イオンプレーティング、フォトリソグラフィ（photolithography）技術、エッチング技術を順次使用して形成する。

（３）グレーズ１３
まず、ガラス粉末に適当な有機溶剤・有機バインダー等を添加・混合して得られたガラスペーストを、従来周知のスクリーン印刷技術などを使用してベース基板１１及び放熱層１２の上面所定領域に塗布した後、上記フォトリソグラフィ技術を使用して所定形状に加工する。次に、これを９００℃〜１２００℃の高温で所定時間焼成する。

（４）発熱体１４、個別電極１５及び１６、共通電極１７
発熱体１４、個別電極１５及び１６、共通電極１７も、上記した従来周知の薄膜形成技術を使用して形成する。具体的には、まず、各グレーズ１３の上面に、ホウ素（Ｂ）又はリン（Ｐ）がドーピングされたポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）薄膜を形成する。次に、複数の発熱体１４の各上面に、グレーズ１３の頂部上面及びその近傍に対応した領域を残して、副走査方向（図１に示す紙面の左右方向）における両側に、個別電極１５及び１６をそれぞれ形成する。さらに、放熱層１２、グレーズ１３、発熱体１４、個別電極１５及び１６により構成される発熱素子が主走査方向に所定間隔を隔てて並設されている発熱素子形成領域を囲むように、平面形状が略コ字状を呈する共通電極１７を形成する。

（５）保護膜１８
保護膜１８は、シラン（ＳｉＨ_４）、ジボラン（Ｂ_２Ｈ_６）及びホスフィン（ＰＨ_３）等を原料としてプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）を使用して形成する。

次に、上記構成を有するサーマルヘッド１の動作について、図１〜図４を参照して説明する。本実施の形態１に係るサーマルヘッド１では、例えば、感熱方式の印画装置等の装置本体に駆動部３のコネクタ７を介して接続された状態において、印画速度５００ｍｍ／ｓｅｃで印画する場合には、画像パターン情報に基づいてドライバＩＣ６により個別電極１５及び１６、共通電極１７に印加されるパルス（図４（１）参照）が”Ｈ”レベルになると、これらの個別電極１５及び１６、共通電極１７から供給された電流に基づいて発熱体１４が発熱することにより、印画用の熱が発生する。

このとき発生した熱は、内部でグレーズ１３の凸部１３ａに蓄熱されるとともに、保護膜１８内を経た後、最終的に記録媒体（図示略）の印画領域まで伝導する。これにより、放熱層１２、グレーズ１３、発熱体１４、個別電極１５及び１６により構成される発熱素子の温度は、図４（２）に示すように、急激に上昇し、印画温度に到達するので、記録媒体（図示略）の印画領域に印画される。

次に、画像パターン情報に基づいてドライバＩＣ６により個別電極１５及び１６、共通電極１７に印加されるパルス（図４（１）参照）が”Ｌ”レベルになると、グレーズ１３の凸部１３ａに蓄熱されていた熱は、凸部１３ａの領域直下及びその近傍に高融点金属からなる放熱層１２が形成されているので、この放熱層１２、ベース基板１１及び駆動部３を構成する放熱板４により急速に放熱される。これにより、放熱層１２、グレーズ１３、発熱体１４、個別電極１５及び１６により構成される発熱素子の温度は、図４（２）に示すように、急激に下降する。
以上説明した動作が順次繰り返されることにより、５００ｍｍ／ｓｅｃの印画速度で記録媒体（図示略）の所定のイメージが印画される。

一方、印画速度１０００ｍｍ／ｓｅｃで印画する場合には、印画速度５００ｍｍ／ｓｅｃで印画する場合に比べて短時間で発熱体１４に必要な温度を確保する必要があるため、印加電力は、印画速度５００ｍｍ／ｓｅｃで印画する場合よりも大きくする必要がある。しかし、本発明の実施の形態１によれば、画像パターン情報に基づいてドライバＩＣ６により個別電極１５及び１６、共通電極１７に振幅の大きな（即ち、印加電力が印画速度５００ｍｍ／ｓｅｃで印画する場合のパルスより大きい）のパルス（図４（３）参照）が印加された場合であっても、放熱層１２、グレーズ１３、発熱体１４、個別電極１５及び１６により構成される発熱素子の温度は、図４（４）に実線で示すように、急激に上昇及び下降を繰り返す。従って、以上説明した動作が順次繰り返されても、図４（４）に破線で示す従来のように、印画を繰り返すに従って印画温度が累積的に上昇することはない。このため、１０００ｍｍ／ｓｅｃの印画速度でも記録媒体（図示略）の所定のイメージが印画されることになる。

このように、本発明の実施の形態１によれば、凸部１３ａの領域直下及びその近傍に高融点金属からなる放熱層１２が形成されているので、グレーズ１３の凸部１３ａに蓄熱されていた熱は、放熱層１２、ベース基板１１及び駆動部３を構成する放熱板４により急速に放熱される。従って、印画速度を上げても高品質のイメージを記録媒体に印画することができる。

また、上記したように、ベース基板１１の表面粗さＲａは、例えば、７０００オングストロームであり、例えば、直径約５μｍ程度の有底穴が形成されている場合がある。しかし、本発明の実施の形態１によれば、凸部１３ａの領域直下及びその近傍に高融点金属からなる放熱層１２が形成されているので、たとえ凸部１３ａの領域直下のベース基板１１の表面に直径約５μｍ程度の有底穴が形成されていても、放熱層１２がその有底穴を覆うことになる。この結果、ベース基板１１の表面を平坦化することができるので、凸部１３ａの厚みのばらつきを抑えることができる。従って、発熱素子間の均一化を図ることができ、記録媒体が破れるなどすることなく、高品質のイメージを記録媒体に印画することができる。

また、本発明の実施の形態１によれば、ドライバＩＣ６に従来必要であった複雑な制御で高価な熱履歴制御ＩＣを用いなくても良い。従って、サーマルヘッド１を安価に構成することができる。このため、本発明の実施の形態１に係るサーマルヘッド１は、多機能型などのハイエンドの印画装置から普及型、単機能型などのローエンドの印画装置まで幅広く用いることができる。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係るサーマルヘッド２１を構成するサーマルヘッド薄膜チップ２２の構成を示す断面図、図６は、本発明の実施の形態２に係るサーマルヘッド２１の構成を示す断面図である。図５及び図６において、図１〜図３の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図５に示すサーマルヘッド薄膜チップ２２が図１に示すサーマルヘッド薄膜チップ２と異なる点は、放熱層１２、共通電極１７及び保護膜１８に換えて、共通電極２３、ヴィア配線２４及び２５、絶縁膜２６、パッド２７並び保護膜２８が新たに設けられている。

共通電極２３は、ベース基板１１の上面のほぼ全面に形成されている。共通電極２３の厚さは、例えば、０．５μｍ程度である。共通電極２３は、上述した実施の形態１における放熱層１２と同様に、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）等の高融点金属から構成されている。従って、共通電極２３は、上述した実施の形態１における放熱層１２と同様の機能、即ち、グレーズ１３の凸部１３ａに蓄熱されていた熱を急速に冷却する機能と、上述した実施の形態１における共通電極１７と同様の機能、即ち、電源電力を発熱体１４に供給する給電配線として機能とを合わせて有している。

ヴィア配線２４は、共通電極２３と個別電極１６を電気的に接続するものである。一方、ヴィア配線２５は、共通電極２３と個別電極１５の上面に形成された絶縁膜２６上のパッド２７を電気的に接続するものである。パッド２７は、図６に示すように、プリント基板５の一方の面に形成されたプリントパターン（図示略）とワイヤ８を介して接続されるように構成されている。

保護膜２８は、発熱体１４、個別電極１５及び１６の上面のうち、個別電極１５のワイヤ８がボンディングされる各一端と、パッド２７の部分とを残して形成されている。保護膜２８は、厚さが３〜１０μｍ程度である。保護膜２８は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、ホウ素（Ｂ）及びリン（Ｐ）を有する材料を含んで構成されており、具体的には、ケイ素−ホウ素−リン化合物（ＳｉＢＰ）により構成されている。

上記構成を有するサーマルヘッド薄膜チップ２２の製造方法のうち、ヴィア配線２４及び２５、絶縁膜２６、パッド２７を形成する点と、図１に示す共通電極１７を形成しない点とを除いて、上述した実施の形態１におけるサーマルヘッド薄膜チップ２の製造方法と同様である。また、共通電極２３の形成方法は、パターンが異なるだけで上記した放熱層１２の形成方法と同様である。また、ヴィア配線２４及び２５並びに絶縁膜２６は、半導体装置製造分野で周知の方法により形成する。なお、上記構成を有するサーマルヘッド２１の動作については、上述した実施の形態１におけるサーマルヘッド２１の動作と略同様であるので、その説明を省略する。

このように、本発明の実施の形態２によれば、図１に示す放熱層１２、共通電極１７及び保護膜１８に換えて、図５に示すように、共通電極２３、ヴィア配線２４及び２５、絶縁膜２６、パッド２７並び保護膜２８が新たに設けられている。従って、本発明の実施の形態２によれば、上記実施の形態１により得られる効果が得られる他、サーマルヘッド２１を小型化することができる。何故なら、図２に示す共通電極１７を構成する梁部１７ａ及び柱部１７ｂを形成する必要がないため、サーマルヘッド薄膜チップ２２全体のサイズを小さくすることができるからである。

また、本発明の実施の形態２によれば、共通電極１７を形成しないことにより、サーマルヘッド薄膜チップ２２の表面を平坦にすることができ、ストレートパスが必要である硬い材質の記録媒体にも印画することができる。さらに、本発明の実施の形態２において、個別電極１５及び１６についても高融点金属を用いた場合には、サーマルヘッド薄膜チップ２２の製造工程のすべてにわたって高温プロセスを利用することができるので、製造工程においてコストダウンを図ることができる。何故なら、アルミニウム（Ａｌ）の融点が６６０.４℃と低いため、個別電極１５及び１６にアルミニウム（Ａｌ）を用いた場合には、既に形成した個別電極１５及び１６が熔解しない温度で他の膜を形成しなければならない。これに対し、個別電極１５及び１６についても高融点金属を用いた場合には、融点が最も低いチタン（Ｔｉ）でもその融点は１６６０℃であり、このような不都合は生じないからである。

実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係る印画装置３１の概略構成を示す概念図である。この印画装置３１は、ビデオプリンタであり、図７に示すように、略六面体状を呈するケーシング３２を有している。ケーシング３２の前面には、液晶ディスプレイ等からなる表示パネル３３、入力キー３４及び排紙口３５がそれぞれ設けられている。

また、ケーシング３２内には、感熱紙３６がロール状に巻き取られた形で収納されている。感熱紙３６の先端部は、複数本（図７では、２本）の搬送ローラ３７に支持されて排紙口３５の手前に位置決めされている。さらに、ケーシング３２内には、上述した実施の形態１に係るサーマルヘッド１又は上述した実施の形態２に係るサーマルヘッド２１が感熱紙３６の上側に位置決めされて組み込まれている。サーマルヘッド１又は２１により感熱紙３６を加熱して発色させることにより、文字や画像などのイメージを感熱紙３６に印刷した後、この感熱紙３６を排紙口３５から排出することができる。

このように、本発明の実施の形態３によれば、上述した実施の形態１に係るサーマルヘッド１又は上述した実施の形態２に係るサーマルヘッド２１を用いているので、本発明の実施の形態３に係る印画装置は、印画速度の高速化に対応しつつ、高品質のイメージを印画することができるとともに、多機能型などのハイエンドのものから普及型、単機能型などのローエンドのものまで構成することができる。また、上述した実施の形態２に係るサーマルヘッド２１を小型に構成することができるので、本発明の実施の形態３に係る印画装置も小型に構成することができる。さらに、上述した実施の形態２に係るサーマルヘッド２１は、サーマルヘッド薄膜チップ２２の表面を平坦にすることができ、ストレートパスが必要である硬い材質の記録媒体にも印画することができるので、本発明の実施の形態３に係る印画装置は、記録媒体の種類に制約されず、汎用性を有している。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、上述した実施の形態１では、放熱層１２は、グレーズ１３の下層に形成する例を示したが、これに限定されず、グレーズ１３の中に形成しても良い。この場合でも得られる効果は上述した実施の形態１で得られる効果と同様である。もっとも、この場合には、ベース基板１１上へのグレーズ１３の形成工程、このグレーズ１３上への放熱層１２の形成工程及びこの放熱層１２上へのグレーズの形成工程という製造工程が必要となる。従って、製造プロセスを考慮すれば、上述した実施の形態１のように、ベース基板１１とグレーズ１３との間に放熱層１２を形成することが好ましい。
また、上述した実施の形態１及び２では、放熱層１２は、従来周知の薄膜形成技術を使用して形成する例を示したが、これに限定されず、高融点金属のペーストを用いた周知のスクリーン印刷技術で形成しても良い。

また、上述した実施の形態２では、ヴィア配線２４及び２５を半導体装置製造分野で周知の方法により形成する例を示したが、これに限定されない。例えば、ヴィア配線２４及び２５は、個別電極１５及び１６を形成した後、所定箇所にレーザビーム等を用いて個別電極１５及び１６、発熱体１４及びグレーズ１３を貫通し、共通電極２３に到達する穴を形成した後、ヴィア配線２４については当該穴にそのまま、ヴィア配線２５については当該穴の周囲に絶縁層を形成した後、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の高導電性材料を埋めて形成しても良い。

さらに、図５に示すヴィア配線２４及び２５、絶縁膜２６、パッド２７については、それぞれの製造工程を設けて個別に形成する必要はない。例えば、グレーズ１３をスクリーン印刷技術等を用いて形成する際に、上記ヴィア配線２４及び２５に対応した箇所にホール（図示略）を形成したり、図８に示すように、グレーズ１３の端部１３ｂ及び１３ｃを開口し、露出した共通電極２３上に個別電極１６及びパッド４２を形成する等の工夫を施したりすることにより、上述した実施の形態２で説明した構造とほぼ同様の構造を有するサーマルヘッド薄膜チップ４１が得られる。図８において、図５の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。

また、上述した実施の形態１及び２では、凸部１３ａも含めたグレーズ１３上に発熱体１４を長く形成する例を示したが、これに限定されず、発熱体１４は、グレーズ１３の凸部１３ａの上側にだけ形成しても良い。さらに、上述した実施の形態１及び２では、蓄熱層として、グレーズ１３内に凸部１３ａを形成する例を示したが、これに限定されず、蓄熱層は、平坦に形成しても良い。
また、上述した実施の形態１及び２では、個別電極１５及び１６がアルミニウム（Ａｌ）からなる例を示したが、これに限定されず、個別電極１５及び１６の材料として、例えば、アルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｔｉなど）や上記した高融点金属を用いても良い。

また、上述した実施の形態３では、本発明をビデオプリンタ３１に適用する例を示したが、これに限定されず、本発明は、バーコードプリンタ、ラベルプリンタ、カードプリンタ、ファクシミリ、券売機などにも適用することもがきる。
また、上述した各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用することができる。

本発明の実施の形態１に係るサーマルヘッドを構成するサーマルヘッド薄膜チップの構成を示す断面図である。本発明の実施の形態１に係るサーマルヘッドの構成を示す平面図である。図２のＡ−Ａ’断面図である。本発明の実施の形態１に係るサーマルヘッドの動作を説明するための波形の一例を示す図である。本発明の実施の形態２に係るサーマルヘッドを構成するサーマルヘッド薄膜チップの構成を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係るサーマルヘッドの構成を示す断面図である。本発明の実施の形態３に係る印画装置の概略構成を示す概念図である。本発明の実施の形態２に係るサーマルヘッドを構成するサーマルヘッド薄膜チップの変形例の構成を示す断面図である。

符号の説明

１，２１サーマルヘッド
２，２２，４１サーマルヘッド薄膜チップ
３駆動部
４放熱板
５プリント基板
６ドライバＩＣ
７コネクタ
８，９ワイヤ
１０ＩＣカバー
１１ベース基板
１２放熱層
１３グレーズ
１３ａ凸部（蓄熱層）
１３ｂ，１３ｃ端部
１４発熱体
１５，１６個別電極
１７，２３共通電極
１８，２８保護膜
２４，２５ヴィア配線
２６絶縁膜
２７，４２パッド
３１印画装置
３２ケーシング
３３表示パネル
３４入力キー
３５排紙口
３６感熱紙
３７搬送ローラ

Claims

ベース基板上に配列された複数若しくは単一の蓄熱層と、各前記蓄熱層上に形成された複数の発熱体とを備えたサーマルヘッドにおいて、
各前記蓄熱層と前記ベース基板との間又は各前記蓄熱層内に高融点金属からなる放熱層が形成されていることを特徴とするサーマルヘッド。
ベース基板上に配列された複数若しくは単一の蓄熱層と、各前記蓄熱層上に形成された複数の発熱体と、各前記蓄熱層の各一端に個別に接続される複数の個別電極と、各前記蓄熱層の各他端に共通に接続される共通電極とを備えたサーマルヘッドにおいて、
各前記蓄熱層と前記ベース基板との間又は各前記蓄熱層内に高融点金属からなる前記共通電極が形成されていることを特徴とするサーマルヘッド。
前記ベース基板は、絶縁性セラミックス基板又は表面に酸化膜が形成された単結晶シリコンからなることを特徴とする請求項１又は２に記載のサーマルヘッド。
請求項１乃至３のいずれかに記載のサーマルヘッドを備えることを特徴とする印画装置。