JP2010179551A - サーマルヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 サーマルヘッドの発熱部を覆う保護層表面の凹部を無くし、その発熱部の熱放出特性を向上させて画像形成における高精細化を容易にする。
【解決手段】 支持基板１１表面に絶縁体材から成るグレーズ層１２が形成され、グレーズ層１２の表面に発熱抵抗体１３が形成される。そして、発熱抵抗体１３上に間隙Ｇを設けて第１の電極１４ａと第２の電極１４ｂからなる一対の電極１４が形成され、上記間隙Ｇの部分の発熱抵抗体１３が発熱部１５になる。そして、この間隙において上記一対の電極により生じる段差を緩和するように発熱部上に絶縁体材から成る埋設構造体１６が形成され、この埋設構造体１６および一対の電極１４の一部領域に積層して保護膜１７が形成される。このようにして、保護膜１７表面は平坦形状あるいは所望の凸形状にされる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、サーマルプリンタ等の印刷装置に用いられるサーマルヘッドに係り、特に高品位の画像形成等を容易にするサーマルヘッドおよびその製造方法に関する。

サーマルヘッドは、その発熱部の発熱を利用して、例えばインクリボンの熱転写式あるいは感熱記録式により文字などから成る画像等を形成する出力用デバイスである。一般に、このサーマルヘッドは、画像形成あるいはオーバーコート処理のための発熱部が設けられた抵抗体基板部、およびその発熱部への通電駆動を行なう駆動ＩＣが搭載された駆動回路基板部などを、放熱基板の一主面上に配置した構造になる。

そして、近年ではビデオプリンター、イメージャー、シールプリンター等の出力用デバイスとして注目されるサーマルヘッドがその低騒音、低ランニングコスト等の利点から種々に開発されている。更に、例えばプリント倶楽部（商品名）や業務プリント（キオスク端末等）のようなカラー写真印刷においては、サーマルヘッドによる画像の高精細化のために階調あるいは色調の高精度の制御が追求されている。

図１１を参照して従来技術のサーマルヘッドの一例について説明する。図１１はサーマルヘッドの発熱部近傍を抜き出した図で記録媒体が搬送される方向（副走査方向）における拡大断面図である。このサーマルヘッドは、この副走査方向に直交する方向（主走査方向）に沿い所要の長さに延在する。

図１１に示すように、セラミックなどで形成された支持基板１０１上に、蓄熱層や平滑層として機能するグレーズ層１０２が設けられている。グレーズ層１０２上に発熱抵抗体１０３が設けられ、発熱抵抗体１０３上に重層して例えば個別電極となる第１の電極１０４ａおよび共通電極となる第２の電極１０４ｂが形成されている。ここで、これ等の一対の電極１０４は所定長さの間隙Ｇを有し、この間隙Ｇで露出する発熱抵抗体が発熱部１０５となる。そして、発熱部１０５の通電電極となる一対の電極１０４と上記発熱部１０５が１つの発熱素子となり、抵抗体基板部においてサーマルヘッドの主走査方向に所要のピッチ（ｄｐｉ）でアレイ状に配列されている。更に、上記発熱素子アレイを保護する絶縁体材から成る保護層１０６がスパッタリングなどで形成されている。

上記サーマルヘッドを用いた記録媒体への画像形成では、感熱記録紙や熱転写インクリボン等（図示せず）が、発熱部１０５領域上の保護層１０６といわゆるプラテンローラ（図示せず）との間で挟圧され、副走査方向に所定の速度で搬送される。この搬送において、例えば感熱記録媒体が、通電パルスで発熱する発熱部１０５によって加熱され、その熱により印画される。

上述したサーマルヘッドは、発熱抵抗体１０３、一対の電極１０４および保護層１０６等が蒸着やスパッタリングなどの薄膜形成技術を用いて形成されることから、上記発熱素子の微細化が容易になり画像形成における高精細化に適した構造になっている。しかし、図１１に示すように、保護層１０６の表面において凹部１０７が一対の電極１０４の電極先端（リーディングエッジ）の段差に対応して必然的に生じる。そして、この凹部１０７は、サーマルヘッドを用いた記録媒体の画像形成あるいはオーバーコート処理において、上記プラテンローラとのニップエリアに存在することから記録媒体との間に不均一なギャップを生じさせ、濃度ムラの発生あるいは光沢性低下の要因となる。また、この凹部１０７の存在により、発熱部１０５の熱放出特性が低下し過度な発熱エネルギーが必要になる。

ところで、従来技術のサーマルヘッドとして発熱抵抗体材料、電極材料および保護層材料のペーストをスクリーン印刷あるいは塗布形成する厚膜形成技術を用いて、その構成層を形成する厚膜型サーマルヘッドがよく知られている。そして、この厚膜型サーマルヘッドにおいて上述したような保護層１０６表面に生じる凹部１０７発生を解消するために、例えばガラスペーストのスクリーン印刷により凹部１０７を埋め込む方法が提示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平０４−１１０１６６号公報

上記薄膜形成技術を用いその構成層を形成する薄膜型サーマルヘッドは、確かにその画像形成等における高精細化に適した構造になっている。しかしながら、発熱素子の微細化が従来に増して進んでくると、上述した凹部１０７は、それによる画像の濃度ムラの発生あるいは光沢性低下を顕在化させ、画像形成における高精細化の阻害要因になってくる。そして、特許文献１に提示されている凹部１０７にガラスペーストを埋め込む方法は、上記発熱素子の微細化に伴い凹部１０７幅が縮小してくることから、その適用が難しくなる。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、サーマルヘッドの発熱部を覆う保護層表面の凹部を簡便な方法で無くし、その発熱部の熱放出特性を向上させることを目的とする。そして、画像形成における高精細化の阻害要因を取り除いて、高品位の画像形成が容易になるサーマルヘッドおよびその製造方法を提供することを主目的とする。

上記目的を達成するために、本発明にかかるサーマルヘッドは、支持基板上に形成した保温層と、該保温層上に形成した発熱抵抗体と、該発熱抵抗体上に間隙を設けて形成され、主走査方向に所定間隔に配列される複数組の発熱素子を前記発熱抵抗体とともに構成する電極と、この電極の前記間隙の部分に露出する前記発熱抵抗体の発熱部上および前記電極上を被覆する保護層とを有するサーマルヘッドにおいて、前記保護層は、前記間隙において前記電極により生じる段差を緩和するように前記発熱部上に形成される絶縁体材から成る第１の保護層と、該第１の保護層および前記電極に積層する第２の保護層とから構成されている。

そして、本発明にかかるサーマルヘッドの製造方法は、支持基板上に形成した保温層と、該保温層上に形成した発熱抵抗体と、該発熱抵抗体上に間隙を設けて形成され、主走査方向に所定間隔に配列される複数組の発熱素子を前記発熱抵抗体とともに構成する電極と、この電極の前記間隙の部分に露出する前記発熱抵抗体の発熱部上および前記電極上を被覆する保護層とを有するサーマルヘッドの製造方法において、前記電極に前記間隙の部分を形成した後、前記間隙を充填し前記電極を被覆する絶縁体膜を成膜し、前記絶縁体膜上に形成したエッチングマスクを用いた選択的なプラズマエッチングにより前記間隙の領域に第１の保護層を形成して前記間隙における段差を緩和し、前記第１の保護層および前記電極を被覆し表面が平坦あるいは凸状となる第２の保護層を形成する、構成になっている。

あるいは、本発明にかかるサーマルヘッドの製造方法は、支持基板上に形成した保温層と、該保温層上に形成した発熱抵抗体と、該発熱抵抗体上に間隙を設けて形成され、主走査方向に所定間隔に配列される複数組の発熱素子を前記発熱抵抗体とともに構成する電極と、この電極の前記間隙の部分に露出する前記発熱抵抗体の発熱部上および前記電極上を被覆する保護層とを有するサーマルヘッドの製造方法において、レジストマスクを用いた選択的なエッチングにより前記電極に前記間隙の部分を形成した後、前記レジストマスク上および前記間隙の部分に露出する前記発熱抵抗体の発熱部上に絶縁体膜を成膜し、その後、前記レジストマスクとともに前記レジストマスク上の前記絶縁体膜をリフトオフにより除去して前記間隙の領域に第１の保護層を形成し、前記第１の保護層および前記電極を被覆し表面が平坦あるいは凸状となる第２の保護層を形成する、構成になっている。

あるいは、本発明にかかるサーマルヘッドの製造方法は、支持基板上に形成した保温層と、該保温層上に形成した発熱抵抗体と、該発熱抵抗体上に間隙を設けて形成され、主走査方向に所定間隔に配列される複数組の発熱素子を前記発熱抵抗体とともに構成する電極と、この電極の前記間隙の部分に露出する前記発熱抵抗体の発熱部上および前記電極上を被覆する保護層とを有するサーマルヘッドの製造方法において、前記保温層上に抵抗体膜と絶縁体膜とを積層して形成し、前記絶縁体膜を所定パターンにエッチング加工し、前記エッチング加工により露出した前記抵抗体膜に被着し前記所定パターンの前記絶縁体膜上で除去された電極膜を形成した後に、電極用パターンを有するエッチングマスクを用いた選択的なエッチングにより前記電極膜、前記所要パターンの絶縁体膜および前記抵抗体膜をエッチング加工して前記電極、前記絶縁体膜から成る第１の保護層、前記発熱抵抗体を形成し、前記第１の保護層および前記電極を被覆し表面が平坦あるいは凸状となる第２の保護層を形成する、構成になっている。

本発明の構成により、サーマルヘッドの発熱部を覆う保護層表面の凹部発生が簡便に解消し、発熱部の熱放出特性が向上する。そして、サーマルヘッドの発熱動作において、画像形成の高精細化が容易になって高品位の画像が容易に形成できる。

本発明の第１の実施形態にかかるサーマルヘッドの発熱部近傍を抜き出した平面図。 図１のＸ−Ｘ矢視断面図であり、（Ａ）は一例の拡大断面図、（Ｂ）は他例の拡大断面図。 本発明の第１の実施形態にかかるサーマルヘッドの一製造方法を示す主要な製造工程別断面図。 本発明の第１の実施形態にかかるサーマルヘッドの一製造方法を示す主要な製造工程別平面図。 本発明の第１の実施形態にかかるサーマルヘッドの他の製造方法を示す主要な製造工程別断面図。 本発明の第１の実施形態にかかるサーマルヘッドの他の製造方法を示す主要な製造工程別平面図。 本発明の第２の実施形態にかかるサーマルヘッドの発熱部近傍を抜き出した平面図。 図７の矢視断面図であり、（ａ）はＸ−Ｘ矢視断面図、（ｂ）はＹ−Ｙ矢視断面図。 本発明の第２の実施形態にかかるサーマルヘッドの製造方法の一例を示す主要な製造工程別断面図。 本発明の第２の実施形態にかかるサーマルヘッドの製造方法の一例を示す主要な製造工程別平面図。 従来技術のサーマルヘッドにおける発熱部近傍をその副走査方向に切り出した拡大断面図。

以下に本発明の好適な実施形態のいくつかについて図面を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は一部省略される。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態にかかるサーマルヘッドについて図１および図２を参照して説明する。ここで、図１は本実施形態にかかるサーマルヘッドの発熱部近傍を抜き出した平面図である。図２は図１のＸ−Ｘ矢視断面図で、（Ａ）は一例の拡大断面図、（Ｂ）は他例の拡大断面図である。

図１，２に示すように、セラミックス等の耐熱性および熱伝導性のよい支持基板１１上に保温層であるグレーズ層１２が設けられている。そして、このグレーズ層１２表面を被覆してサーメット材から成る発熱抵抗体１３が形成され、この発熱抵抗体１３上に重層して第１の電極１４ａおよび第２の電極１４ｂが間隙Ｇを挟んで対向して配置してある。ここで、これ等の一対の電極１４（１４ａ，１４ｂ）のリーディングエッジにおいて間隙Ｇで露出する発熱抵抗体１３が発熱部１５となる。そして、発熱部１５とその通電用電極である一対の電極１４から成る発熱素子が、サーマルヘッドの主走査方向に所要のｄｐｉで一列に配設されている。

そして、絶縁体材から成る第１の保護層である埋設構造体１６が発熱部１５の発熱抵抗体１３上であって上記間隙Ｇに埋め込まれるように設けられている。この埋設構造体１６は、図１に示すようにヘッドの主走査方向に例えば帯状に形成され、全ての発熱素子の発熱部１５における間隙Ｇを埋設するようになる。ここで、図２（Ａ）に示すように、埋設構造体１６は、その厚さが一対の電極１４のそれより大きくなるように形成され、その幅が間隙Ｇより小さくなるように形成される。あるいは、図２（Ｂ）に示すように、埋設構造体１６の厚さが一対の電極１４と略同じになるように形成され、その幅が間隙Ｇと略同じであり間隙Ｇを充填するように形成される。いずれにしても、一対の電極１４の厚さからなる間隙Ｇにおける段差を緩和するように上記埋設構造体１６が形成される。

そして、上記埋設構造体１６および発熱素子の発熱部１５は、第２の保護層と成る保護膜１７により被覆されている。このようにして、本実施形態では上記埋設構造体１６からなる第１の保護層と上記保護膜１７からなる第２の保護層とが積層してサーマルヘッドの保護層を形成する。ここで、１つの発熱素子はいわゆる１ビット構成の発熱部１５を有する構造になっている。

上述した埋設構造体１６は、一対の電極１４の厚さすなわち間隙Ｇにおける段差をＤとし埋設構造体１６の厚さをＨとして、Ｄ≦Ｈ≦１．５Ｄの範囲になるように形成すると好適である。ここで、埋設構造体１６の厚さＨがＤ以上になることにより、サーマルヘッド全体に亘る保護膜１７表面において従来技術で説明したような凹部の発生は安定的に解消される。しかし、厚さをＨが１．５Ｄを超えてくると、図２（Ａ）に示したような保護膜１７表面に生じる凸部１８の段差により、画像形成においてプラテンローラとの圧力ムラが生じ副走査方向のうねりあるいは筋状模様が発生し易くなる。

上記サーマルヘッドにおいては、支持基板１１は耐熱性を有する絶縁体材から成る支持基板であり、アルミナセラミックスの他に、シリコン、石英、炭化珪素等により構成される。グレーズ層１２は、発熱部１５の発する熱の適度な蓄熱、および熱放散の作用を有し、表面平滑性のある絶縁体材料から成る絶縁体薄膜である。このようなグレーズ層１２としては、例えばＳｉＯ_２膜（シリコン酸化膜）、ＳｉＯＮ膜（シリコン酸窒化膜）あるいはＳｉＮ膜（シリコン窒化膜）が挙げられる。

発熱抵抗体１３は、例えばＴａＳｉＯ、ＴａＳｉＮＯ、ＮｂＳｉＯ、ＴｉＳｉＣＯ系の電気抵抗体材であるサーメット膜あるいは半導体膜等から成る。そして、第１の電極１４ａおよび第２の電極１４ｂの通電用電極となる一対の電極１４は低抵抗になるほど好ましく、例えば、Ａｌ、Ｃｕ（銅）あるいはＡｌＣｕ合金等の金属を主成分にして構成される。

そして、埋設構造体１６は、例えば化学気相成長（ＣＶＤ）法、スパッタリング法等で成膜するＳｉＯ_２膜、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＮ膜等の熱伝導性のある絶縁体材から成る。ここで、埋設構造体１６は、保護膜１７と異なり必ずしも硬質で緻密な絶縁体材により構成されなくてもよい。また、その熱伝導性を高めるような物質が含有されるようにしてもよい。但し、その絶縁性を低下させないようにする必要がある。

また、保護膜１７は、ＳｉＯ_２膜、ＳｉＮ膜、ＳｉＯＮ膜あるいはＳｉＣ膜（炭化ケイ素膜）等の硬質で緻密な熱伝導性のある絶縁体材から成る。ここで、保護膜１７の最表面に少なくともＳｉ（シリコン）と炭素（Ｃ）が含まれていると熱伝導性が高くなり好適である。この保護膜１７は、発熱素子アレイの一対の電極１４の一部領域および埋設構造体１６を被覆し記録媒体の圧接あるいは摺接による磨耗、並びに大気中に含まれている水分等の接触による腐食から保護する機能を有する。

次に、第１の実施形態にかかるサーマルヘッドの一製造方法について図３および図４を参照して説明する。図３はサーマルヘッドの発熱部近傍を抜き出した主要な製造工程別断面図であり、図４はその平面図である。

先ず、アルミナからなり副走査方向の幅が数ｍｍ程度、板厚が０．５ｍｍ〜１ｍｍの細長の支持基板１１を用意する。そして、支持基板１１上にＳｉＯ_２のガラス粉末に適当な有機溶剤、溶剤を添加・混合して得たガラスペーストを塗布形成し適度な温度での焼成を施して例えば膜厚が５０〜２００μｍ程度のグレーズ層１２を形成する。

次に、グレーズ層１２表面上に、例えばスパッタリング法により抵抗体膜として膜厚が５０ｎｍ程度のＴａＳｉＯ_２のサーメット膜を成膜し、引き続いてスパッタリング法により上記サーメット膜を被覆して例えば膜厚が０．５μｍ程度のＡｌ膜、ＡｌＣｕ合金膜等の電極膜を成膜する。そして、フォトエングレービングプロセスにより、発熱素子アレイの通電用電極になる第１の電極１４ａおよび第２の電極１４ｂと発熱抵抗体１３をパターニング形成する。更に、フォトエングレービングプロセスにより、上記電極膜をエッチングして間隙Ｇの部分を形成し、その領域の発熱抵抗体１３を露出させて発熱部１５を形成する。ここで、発熱部１５の表面は電極膜の残存が無いように処理される。

このようにした後、図３（ａ）および図４（ａ）に示すように、第１の電極１４ａおよび第２の電極１４ｂを被覆し、発熱部１５の間隙Ｇを充填するように埋設構造体用絶縁膜１６ａを成膜する。この成膜では、第１の電極１４ａおよび第２の電極１４ｂから成る一対の電極１４のリーディングエッジすなわち間隙Ｇでの段差被覆性に優れた例えばプラズマ励起のＣＶＤ法を用いるとよい。あるいは、ＣＶＤ法による成膜において、その反応ガスのうち例えばＳｉＨ_４（モノシラン）ガスをＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）ガスに替えることにより、間隙Ｇでの段差埋め込み性が得られるようになる。

そして、図３（ｂ）および図４（ｂ）に示すように、上記埋設構造体用絶縁膜１６ａ表面に公知のフォトリソグラフィ技術によりレジストマスク１９を形成する。そして、このレジストマスク１９をエッチングマスクにして埋設構造体用絶縁膜１６ａの選択的なプラズマエッチングを施し、サーマルヘッドの主走査方向に例えば帯状の埋設構造体１６を形成する。ここで、プラズマエッチングにおけるエッチングガスとしてＣＦ_４（四フッ化炭素）ガスを用いると好適である。このエッチングガスであると、発熱抵抗体１３とのエッチング選択比を高くでき、発熱部１５において発熱抵抗体１３が上記プラズマエッチングで露出してもそのエッチング損傷が生じにくい。

その後は、レジストマスク１９を除去し、図１および図２で説明したようにスパッタリング法により保護膜１７を成膜する。ここで、保護膜１７は、例えば膜厚が２μｍ〜５μｍ程度に堆積される。上述した方法では、埋設構造体１６は間隙Ｇの領域内に形成され、一対の電極１４のリーディングエッジとの間にスペースができる。そこで、上記膜厚の保護膜１７がそのスペースを埋めるように成膜される。以上のようにして、図１および図２（Ａ）で説明したようなサーマルヘッドにおける抵抗体基板部が容易に作製される。

次に、第１の実施形態にかかるサーマルヘッドの他の製造方法について図５および図６を参照して説明する。図５はサーマルヘッドの発熱部近傍を抜き出した主要な製造工程別断面図であり、図６はその平面図である。

上述したサーマルヘッドの一製造方法で説明したのと同様にして、支持基板１１上にグレーズ層１２、重層してパターニング形成した発熱抵抗体１３と電極膜を形成する。更に、図５（ａ）および図６（ａ）に示すように、公知のフォトリソグラフィ技術によりレジストマスク２０を形成する。そして、レジストマスク２０をエッチングマスクにしたフォトエングレービングプロセスにより、上述したように電極膜をエッチングして間隙Ｇの部分を形成し発熱部１５を設ける。ここで、発熱部１５の表面は電極膜の残存が無いように処理される。

次に、図５（ｂ）および図６（ｂ）に示すように、レジストマスク２０上に堆積し、発熱部１５の間隙Ｇを充填するように埋設構造体用絶縁膜１６ｂを成膜する。この成膜では、間隙Ｇにおける一対の電極１４のリーディングエッジでの段差部を被覆しない成膜方法がとられる。ここで、このような成膜方法として、垂直方向の指向性スパッタである例えばコリメートスパッタリング法、ロングスロースパッタリング法を用いるとよい。このようにして、埋設構造体用絶縁膜１６ｂは間隙Ｇにおける発熱部１５上とレジストマスク２０上に成膜される。

次に、図５（ｃ）および図６（ｃ）に示すように、レジストマスク２０を化学薬液中で除去する。この除去においてレジストマスク２０上の埋設構造体用絶縁膜１６ｂが選択的に除去される。このようにして、いわゆるリフトオフ法により発熱部１５の間隙Ｇに充填する埋設構造体１６が選択的に形成される。

その後は、上述したサーマルヘッドの一製造方法で説明したのと同様にして保護膜１７を成膜する。以上のようにして図１および図２（Ｂ）で説明したようなサーマルヘッドにおける抵抗体基板部が作製される。

図５および図６では、埋設構造体用絶縁膜１６ｂの厚さが間隙Ｇの段差Ｄに略同じ場合について示されているが、この埋設構造体用絶縁膜１６ｂは、その厚さが上記段差Ｄより大きくなるように成膜してもよい。ここで、埋設構造体用絶縁膜１６ｂがレジストマスク２０の側壁を覆い尽くさないようにする必要がある。上記側壁が埋設構造体用絶縁膜１６ｂにより覆われるとリフトオフができなくなるからである。

上述したサーマルヘッドでは、グレーズ層１２の全体が平坦になったいわゆるＦＧ（Flat Glaze）構造の場合について説明している。このグレーズ層１２は、その一部がパーシャルエッチングで形成され盛上がり部を有するいわゆるＰＥＧ構造になっていてもよい。あるいは、逆にその平坦部がなサーマルヘッドの主走査方向に帯状に盛り上って形成されたＰＧ構造になっていてもよい。

また、本実施形態のサーマルヘッドは、１つの発熱素子で１ドットの印字が可能な例の場合であるが、１つの発熱素子で２ドットの印字を行う２ビット構造のものであっても構わない。

そして、図１では保護膜１７は一対の電極１４の一部の領域上に形成される場合について示されているが、一対の電極１４の略全てを被覆するように形成される場合であっても構わない。

上記実施形態のサーマルヘッドを用いた記録媒体への画像形成あるいはオーバーコート処理では、感熱記録紙や熱転写インクリボン等（図示せず）が、発熱部１５および埋設構造体１６領域上の保護膜１７とプラテンローラとの間で挟圧され、サーマルヘッドの副走査方向に所定の速度で搬送される。この搬送において、記録媒体は、通電パルスで発熱する発熱部１５によって埋設構造体１６および保護膜１７を介して加熱され、その熱により印画あるいはオーバーコート処理される。

第１の実施形態では、サーマルヘッドの発熱素子を構成する一対の電極１４の間隙Ｇの領域内に絶縁体材から成る埋設構造体１６が形成される。ここで、この埋設構造体１６は一対の電極１４により前記間隙Ｇに生じる段差を緩和するように発熱部１５上に形成される。そして、上記埋設構造体１６と第１の電極１４に積層するように保護膜１７が形成される。このようにして形成した保護膜１７の表面は平坦状あるいは凸状になり、従来技術の場合に間隙Ｇにおいて起こっていた保護層表面の凹部発生が安定的にしかも簡便に解消される。

上記保護層表面における凹部発生の解消は、発熱素子の微細化が進むことによる顕在化する上記凹部による濃度ムラの発生あるいは光沢性低下を防止する。このようにして、画像形成における高精細化の阻害要因が取り除かれて高品位の画像形成が容易になる。

また、上記凹部発生の解消により、サーマルヘッドの発熱部の熱放出特性が向上し、一対の電極１４を通した発熱部１５への過度の発熱エネルギーの供給が不要になる。このようにして、サーマルヘッドの消費電力を低減することができるようになる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態にかかるサーマルヘッドについて図７および図８を参照して説明する。ここで、図７は本実施形態にかかるサーマルヘッドの発熱部近傍を抜き出した平面図である。図８は図７の矢視断面図で、（ａ）はそのＸ−Ｘ矢視断面図、（ｂ）はそのＹ−Ｙ矢視断面図である。

図７，８に示すように、第１の実施形態で説明したのと同様に支持基板１１上にグレーズ層１２が設けられ、グレーズ層１２表面を被覆してサーメット材から成る発熱抵抗体１３が形成されている。そして、発熱抵抗体１３上に重層して第１の電極１４ａおよび第２の電極１４ｂがそれ等のリーディングエッジを挟んで対向して配置されている。そして、これ等の一対の電極１４（１４ａ，１４ｂ）のリーディングエッジ間（間隙Ｇ）の発熱抵抗体１３が発熱部１５となり、この発熱部１５とその通電用電極である一対の電極１４から成る発熱素子が、サーマルヘッドの主走査方向に所要のｄｐｉで一列に配設されている。

そして、絶縁体材から成るブロック状の埋設構造体１６が各発熱素子の発熱部１５上に重層して配置されている。ここで、図８（ａ）に示すように、埋設構造体１６は、その厚さが一対の電極１４と略同じになるように形成される。あるいは、図示しないがその厚さが一対の電極１４より厚くなるように設けられる。いずれにしても、一対の電極１４の厚さからなる間隙Ｇにおける段差を緩和するように上記埋設構造体１６がそれぞれの発熱部１５上に形成される。そして、上記ブロック状の埋設構造体１６は、第１の実施形態で説明したのと同様にして、その厚さＨがＤ≦Ｈ≦１．５Ｄの範囲になるように形成すると好適になる。

そして、上記埋設構造体１６および発熱素子の発熱部１５は、第２の保護層と成る保護膜１７により被覆されている。このようにして、第２の実施形態では上記ブロック状の埋設構造体１６からなる第１の保護層と上記保護膜１７からなる第２の保護層とが積層してサーマルヘッドの保護層を形成する。

本実施形態では、ブロック状の埋設構造体１６が各発熱素子の発熱部１５上に形成されることから、図８（ｂ）に示すようにサーマルヘッドの主走査方向において保護膜１７表面に凹凸が発生している。しかし、この場合では、発熱部１５上が凸状になり、発熱素子の発熱部１５間が凹状になることから、発熱部１５上が凹状になる従来技術で説明した場合のような問題は生じない。

また、サーマルヘッドの高精細化においてその発熱素子が微細化し発熱部１５間の寸法が小さくなってくると、保護膜１７の成膜において発熱部１５間に保護膜１７が埋め込まれてその表面が平坦化するようになる。例えば、現状のサーマルヘッドにおける発熱部１５間の寸法が２０μｍ程度から１５μｍに減縮してくると、例えば保護膜１７の膜厚を１０μｍ程度にすることにより上記埋め込みにより充分な平坦性が確保できるようになる。

なお、第２の実施形態の場合における支持基板１１、グレーズ層１２、発熱抵抗体１３、一対の電極１４、埋設構造体１６および保護膜１７は、第１の実施形態で説明したのと同様な材料により構成されている。

次に、第２の実施形態にかかるサーマルヘッドの製造方法の一例について図９および図１０を参照して説明する。図９はサーマルヘッドの発熱部近傍を抜き出した主要な製造工程別断面図であり、図１０はその主要な製造工程別平面図である。

はじめに、第１の実施形態で説明したサーマルヘッドの製造方法の場合と同様にして、支持基板１１上にグレーズ層１２を形成する。そして、このグレーズ層１２上に所要の膜厚の例えばサーメット材からなる抵抗体膜１３ａをスパッタリング法により成膜する。更にこの抵抗体膜１３ａ上に積層して例えばスパッタリング法により所要の膜厚の埋設構造体用絶縁膜を成膜し、図９（ａ）に示すように公知のフォトリソグラフィ技術によりレジストマスク２１を形成する。そして、レジストマスク２１をエッチングマスクにしたフォトエングレービングプロセスにより上記埋設構造体用絶縁膜をエッチングし、所定パターンである例えばサーマルヘッドの主走査方向に延在するパターンの埋設構造体用絶縁膜１６ｃにする。

ここで、上記フォトエングレービングプロセスのエッチングにおいて、エッチングガスとしてＣＦ_４ガスを用いた上記プラズマエッチングを適用することができる。

次に、図９（ｂ）に示すように、レジストマスク２１上に堆積し、抵抗体膜１３ａを被覆する電極膜２２を成膜する。この成膜では、レジストマスク２１の側壁を被覆しない成膜方法がとられる。このような成膜方法として、垂直方向の指向性スパッタである例えばコリメートスパッタリング法、ロングスロースパッタリング法を用いるとよい。

次に、図９（ｃ）に示すように、レジストマスク２１を化学薬液中で除去する。この除去においてレジストマスク２１上の電極膜２２が選択的に除去される。このようにして、いわゆるリフトオフ法により埋設構造体用絶縁膜１６ｃ以外の領域の抵抗体膜１３ａ上に選択的に電極膜２２が形成される。ここで、埋設構造体用絶縁膜１６ｃが被覆して保護される抵抗体膜１３ａが、後述するフォトエングレービングプロセスのエッチングを通して発熱部１５になる。

図１０（ａ）は、上記図９（ｃ）で説明したような状態の平面図となっている。そして、この状態にした後に、所要の電極用パターンを有するレジストマスクをエッチングマスクにしたフォトエングレービングプロセスにより、電極膜２２および埋設構造体用絶縁膜１６ｃ、これ等の下層の抵抗体膜１３ａを順次にエッチングする。このようにして、図１０（ｂ）に示すように、第１の電極１４ａおよび第２の電極１４ｂ並びにブロック状の埋設構造体１６、この一対の電極１４および埋設構造体１６に重層する発熱抵抗体１３を形成する。埋設構造体１６に重層する発熱抵抗体１３が上記発熱部１５となる。

その後は、第１の実施形態における製造方法で説明したのと同様にして保護膜１７を成膜する。ここで、保護膜１７は、例えば膜厚が２μｍ〜１０μｍ程度に堆積される。以上のようにして図７および図８で説明したようなサーマルヘッドにおける抵抗体基板部が作製される。

図９（ｃ）および図１０（ａ）で示したような所定パターンの埋設構造体用絶縁膜１６ｃ以外の領域の抵抗体膜１３ａ上に選択的に電極膜２２を形成する方法としては、その他に例えば電極膜の化学的機械研磨（ＣＭＰ）法を援用するものがある。この方法の場合には、図９（ａ）において所定パターンの埋設構造体用絶縁膜１６ｃを形成した後に、レジストマスク２１を除去する。そして、抵抗体膜１３ａおよび埋設構造体用絶縁膜１６ｃ上の全面に電極膜を被覆した後に、埋設構造体用絶縁膜１６ｃを研磨ストッパーとしたＣＭＰ法により埋設構造体用絶縁膜１６ｃ上の電極膜を研磨除去する。このようにして、抵抗体膜１３ａに被着し埋設構造体用絶縁膜１６ｃ上で除去された電極膜２２が形成される。

なお、第２の実施形態のサーマルヘッドを用いた記録媒体への画像形成あるいはオーバーコート処理は、第１の実施形態で説明したのと同様になされる。また、上述したサーマルヘッドでは、第１の実施形態で説明したように、グレーズ層１２はＦＧ構造、ＰＥＧ構造あるいはＰＧ構造になっている。そして、１つの発熱素子は２ビット構造のものであっても構わない。

第２の実施形態では、第１の実施形態で説明したのと同様な作用効果が奏され、画像形成における高精細化およびその動作の低消費電力化が容易になる。また、第２の実施形態では、第１の保護層である埋設構造体１６は、サーマルヘッドの製造工程において、第１の実施形態の場合に較べて早い段階からその発熱素子の発熱部１５を保護するようになる。このために、第１の実施形態で説明した例えば一対の電極１４における間隙Ｇ形成のためのエッチング加工、このエッチング加工用のレジストマスク除去等のその後の工程で生じる発熱部１５表面のダメージが抑制されるようになる。そして、極めてバラツキの低減した安定した抵抗値を有する発熱部１５が得られる。そして、サーマルヘッドの画像形成における高精細化が促進されるようになる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものでない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。

例えば、本発明は、上記実施形態で説明した構造の発熱素子とは異なり、例えば帯状に延在して形成された発熱抵抗体上に、上記延在する方向に直交する方向から櫛状に多数の電極が並設されて発熱素子のアレイが配列される構造の場合にも同様に適用できる。

１１…支持基板，１２…グレーズ層，１３…発熱抵抗体，１３ａ…抵抗体膜，１４…一対の電極，１４ａ…第１の電極，１４ｂ…第２の電極，１５…発熱部，１６…埋設構造体，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…埋設構造体用絶縁膜，１７…保護膜，１８…凸部，１９，２０，２１…レジストマスク，２２…電極膜

Claims (7)

1. 支持基板上に形成した保温層と、該保温層上に形成した発熱抵抗体と、該発熱抵抗体上に間隙を設けて形成され、主走査方向に所定間隔に配列される複数組の発熱素子を前記発熱抵抗体とともに構成する電極と、この電極の前記間隙の部分に露出する前記発熱抵抗体の発熱部上および前記電極上を被覆する保護層とを有するサーマルヘッドにおいて、
   前記保護層は、前記間隙において前記電極により生じる段差を緩和するように前記発熱部上に形成される絶縁体材から成る第１の保護層と、該第１の保護層および前記電極に積層する第２の保護層とから構成されていることを特徴とするサーマルヘッド。
2. 前記第１の保護層は、主走査方向に帯状をなして全ての発熱素子の前記発熱部上に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド。
3. 前記第１の保護層の厚さＨは、前記段差をＤとすると、Ｄ≦Ｈ≦１．５Ｄを満たす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。
4. 支持基板上に形成した保温層と、該保温層上に形成した発熱抵抗体と、該発熱抵抗体上に間隙を設けて形成され、主走査方向に所定間隔に配列される複数組の発熱素子を前記発熱抵抗体とともに構成する電極と、この電極の前記間隙の部分に露出する前記発熱抵抗体の発熱部上および前記電極上を被覆する保護層とを有するサーマルヘッドの製造方法において、
   前記電極に前記間隙の部分を形成した後、前記間隙を充填し前記電極を被覆する絶縁体膜を成膜し、前記絶縁体膜上に形成したエッチングマスクを用いた選択的なプラズマエッチングにより前記間隙の領域に第１の保護層を形成して前記間隙における段差を緩和し、前記第１の保護層および前記電極を被覆し表面が平坦あるいは凸状となる第２の保護層を形成することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
5. 前記プラズマエッチングにおいて用いるエッチングガスはＣＦ_４ガスであることを特徴とする請求項４に記載のサーマルヘッドの製造方法。
6. 支持基板上に形成した保温層と、該保温層上に形成した発熱抵抗体と、該発熱抵抗体上に間隙を設けて形成され、主走査方向に所定間隔に配列される複数組の発熱素子を前記発熱抵抗体とともに構成する電極と、この電極の前記間隙の部分に露出する前記発熱抵抗体の発熱部上および前記電極上を被覆する保護層とを有するサーマルヘッドの製造方法において、
   レジストマスクを用いた選択的なエッチングにより前記電極に前記間隙の部分を形成した後、前記レジストマスク上および前記間隙の部分に露出する前記発熱抵抗体の発熱部上に絶縁体膜を成膜し、その後、前記レジストマスクとともに前記レジストマスク上の前記絶縁体膜をリフトオフにより除去して前記間隙の領域に第１の保護層を形成し、前記第１の保護層および前記電極を被覆し表面が平坦あるいは凸状となる第２の保護層を形成することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
7. 支持基板上に形成した保温層と、該保温層上に形成した発熱抵抗体と、該発熱抵抗体上に間隙を設けて形成され、主走査方向に所定間隔に配列される複数組の発熱素子を前記発熱抵抗体とともに構成する電極と、この電極の前記間隙の部分に露出する前記発熱抵抗体の発熱部上および前記電極上を被覆する保護層とを有するサーマルヘッドの製造方法において、
   前記保温層上に抵抗体膜と絶縁体膜とを積層して形成し、前記絶縁体膜を所定パターンにエッチング加工し、前記エッチング加工により露出した前記抵抗体膜に被着し前記所定パターンの前記絶縁体膜上で除去された電極膜を形成した後に、電極用パターンを有するエッチングマスクを用いた選択的なエッチングにより前記電極膜、前記所要パターンの絶縁体膜および前記抵抗体膜をエッチング加工して前記電極、前記絶縁体膜から成る第１の保護層、前記発熱抵抗体を形成し、前記第１の保護層および前記電極を被覆し表面が平坦あるいは凸状となる第２の保護層を形成することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。

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