JP3231951B2

JP3231951B2 - サーマルヘッドおよびその製造方法

Info

Publication number: JP3231951B2
Application number: JP17709994A
Authority: JP
Inventors: 享志白川; 壽文中谷; 悟佐々木; 俊哉遠藤; 登対馬; 憲山村
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1994-05-12
Filing date: 1994-07-28
Publication date: 2001-11-26
Anticipated expiration: 2016-11-26
Also published as: JPH0825669A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サーマルプリンタに搭
載され、印字情報に従って通電加熱することにより所望
の印字を行なうサーマルヘッドに係り、特に、発熱部の
整列方向の形成を容易に行えるとともに、寸法精度にも
優れたサーマルヘッドおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、感熱プリンタ、熱転写プリンタ
等のサーマルプリンタに搭載されるサーマルヘッドは、
例えば、複数の発熱素子を絶縁性基板上に直線的に整列
配置し、電気的印字情報に従って前記各発熱素子を選択
的に通電加熱させて、感熱プリンタにおいてはサーマル
紙といわれる感熱記録紙に発色記録させるか、また、熱
転写プリンタにおいては、インクリボンのインクを溶融
して普通紙に転写記録させるようになっている。

【０００３】図１５は従来のこの種のサーマルヘッドの
一例を示すものであり、アルミナ等の絶縁性基板１の上
面には、低熱伝導性で保温層として機能する耐熱ガラス
からなるグレーズ層２が上面を平坦面となるように絶縁
性基板１のほぼ全面に積層されており、このグレーズ層
２の上面には、Ｔａ₂Ｎ、Ｔａ−ＳｉＯ₂等の発熱抵抗
体材料からなる複数の発熱素子３が、蒸着、スパッタリ
ング等により全体的に積層された後にフォトリソグラフ
ィ技術のエッチングを行なうことにより直線状に整列し
て形成されている。これらの各発熱素子３の両側の上面
には、各発熱素子３に対して通電するための共通電極４
ａおよび個別電極４ｂがそれぞれ形成されている。これ
らの各電極４ａ，４ｂは、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ等
の軟質金属からなり、約２μｍの厚みに蒸着、スパッタ
リング等により全体的に積層された後にフォトリソグラ
フィ技術のエッチングを行なうことにより所望の形状の
パターンに形成されている。

【０００４】そして、前記各発熱素子３は、前記共通電
極４ａおよび個別電極４ｂ間に、最小印字単位たる１ド
ットに相当分の発熱部３Ａを露出するようにして各個独
立に形成され、この発熱素子３の発熱部３Ａは、前記各
電極４ａ，４ｂ間に電圧を印加することにより発熱され
るようになっている。

【０００５】前記絶縁性基板１、グレーズ層２、各発熱
素子３および各電極４ａ，４ｂの上面には、各発熱素子
３および各電極４ａ，４ｂを保護する約７〜１０μｍの
膜厚の保護層７が積層されており、この保護層７は、発
熱素子３を酸化による劣化から保護するＳｉＯ₂等から
なるほぼ２μｍの膜厚の耐酸化層８と、この耐酸化層８
上に積層され感熱記録紙、インクリボン等の感熱記録部
材との接触による摩耗から各発熱素子３および各電極４
ａ，４ｂを保護するＴａ₂Ｏ₅等からなる約５〜８μｍ
の膜厚の耐摩耗層９とから構成されており、この保護層
７は、前記各電極４ａ，４ｂの端子部以外の表面のすべ
てを被覆するようになっている。この保護層７の耐酸化
層８および耐摩耗層９は、スパッタリング等の手段によ
り順次形成されるようになっている。

【０００６】しかしながら、前述した従来のサーマルヘ
ッドにおいては、各電極４の膜厚が約２μｍあるため、
発熱素子３の発熱部３Ａと、対応する電極４の先端部間
には段部が形成されることになる。したがって、共通電
極４ａと個別電極４ｂとの間に位置する発熱部３Ａの上
部に形成される凹部は、保護層７により上部を被覆して
も解消することができない。この結果、インクリボン等
の感熱記録部材により印字を行なうと、この凹部は、サ
ーマルヘッドから感熱記録部材への熱伝導率が最も低く
なる空隙を生ずるため、感熱部材との熱伝達率が悪く、
特に表面の荒れたいわゆるラフ紙に対しては、まともに
印字ができないという問題があった。また、電極４は一
般的にＡｌ等の軟質物質により構成されているため、感
熱記録部材のバックアップとなるプラテンの押圧力によ
り電極４を構成するＡｌ等の先端部上方の保護層７の変
形や欠落あるいは剥離を生じて発熱素子３の抵抗値に変
化をきたし、印字が劣化したり、サーマルヘッドの信頼
度や寿命を低下させる原因となっていた。

【０００７】この問題に対する解決策として、図１６に
示すように、グレーズ層２に縦断面円弧状でかつ直線状
に延在する突起２Ａを形成し、さらに、この突起２Ａの
頂部に縦断面ほぼ台形状の小突起２Ｂを数μｍの厚さに
形成して、共通電極４ａおよび各個別電極４ｂの先端部
を小突起２Ｂの下部に配置し、発熱部３Ａに凹部が形成
されるのを防止したものがある。

【０００８】このように構成すれば、それほど印加電圧
を高めることなく良好な印字品位を保持することができ
るが、断面台形状の小突起２Ｂを設け、各電極４の先端
部を小突起２Ｂの頂面より低い位置に設けた場合、発熱
素子３をフォトリソグラフィ技術のエッチングにより形
成する際、小突起２Ｂの両側に段部があるため、フォト
レジストの厚みのばらつきが著しく大きいものとなる
し、また、マスクとの間に間隙が発生するほど露出精度
が低下することから、グレーズ層２の小突起２Ｂ上に高
精度にパターンを形成できず、ショートエッチングやオ
ーバーエッチング等が生じ、抵抗値のばらつきが多発す
るという問題点があった。

【０００９】そこで、以上のような従来の問題点を克服
するものとして、図１７に示すように前記電極４を２層
にし、下層の薄い下部個別電極５ｂ、下部共通電極５ａ
をグレーズ層２の頂部付近に形成し、主たる上部電極の
上部個別電極６ｂ、上部共通電極６ａを頂部から後退し
た部位に形成することにより前記発熱部３Ａと両側の電
極との段差を小さくすることが提案されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この構
造では、下部電極５のパターン形成時にその下部に形成
されている発熱素子３にダメージを与えないようなエッ
チングが必要であり、発熱素子材料および電極材料の選
択範囲が狭いという問題があった。特に、パターン精度
を上げるために有効なドライエッチングにより形成しよ
うとすると、高比抵抗材料であるＴａ−Ｓｉ−Ｏ、Ｎｂ
−Ｓｉ−Ｏ系と下部電極の有力材料であるＭｏ、Ｗ等の
低抵抗高融点金属はフッ素系のエッチングガスに共通に
エッチングされるため、プロセス的に簡単で実績の多い
ＣＦ₄系のガスを用いたドライエッチングが不可能であ
った。また、発熱素子３のパターンのエッチング加工、
電極のエッチング加工を従来の方法によって別々に行う
と、電力を供給する下部電極５と発熱素子３のパターン
との間で発熱部３Ａの整列方向にパターンのずれが発生
しやすい。このパターンのずれがあると発熱部３Ａの隣
接間でのショート、あるいは抵抗値のばらつき等が発生
し、歩留りを下げるなどの問題点があった。

【００１１】さらに、ラフ紙に対して高速で印字を行う
ためには、インクリボンのインク層に与えた熱が冷めき
らないうちに、引き剥がして転写するという、いわゆる
熱時剥離が必要になる。そのため、発熱部３Ａから共通
電極側のヘッドのエッジまでの距離をできるだけ短くす
ることが要求されるが、従来の構造では、エッジ側共通
電極を精度よく形成することが困難であった。

【００１２】本発明は、前述した従来の問題点を解決
し、高精細な発熱素子の発熱部を容易に形成でき、ラフ
紙に対する印字性の向上および歩留りの安定化が達成で
きるサーマルヘッドおよびその製造方法を提供すること
を目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため、請求項１に記載の本発明のサーマルヘッドは、基
板上に設けられた保温層と、この保温層上に形成された
複数の発熱素子と、対応する発熱素子に接続される複数
の個別電極と、前記発熱素子にそれぞれ接続される共通
電極とを備え、前記個別電極および共通電極間に発熱素
子の発熱部を形成したサーマルヘッドにおいて、前記個
別電極および共通電極を下部電極と上部電極の２層構造
とし、前記保温層および発熱素子間に前記下部電極を形
成し、前記発熱素子上に前記上部電極を形成し、前記上
部電極のうち共通電極側の上部電極を個別電極側の上部
電極よりも前記発熱部近傍に形成し、前記発熱部から共
通電極側のヘッドのエッジまでの距離を、前記発熱部か
ら個別電極側のヘッドのエッジまでの距離よりも小さく
形成したことを特徴とする。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】また、請求項２に記載の本発明のサーマル
ヘッドは、請求項１に記載のサーマルヘッドにおいて、
前記下部電極のうち個別電極側の下部電極の前記発熱部
の整列方向における幅寸法を発熱素子の前記発熱部の整
列方向における幅寸法より大きく形成したことを特徴と
する。

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】そして、請求項３に記載の本発明のサーマ
ルヘッドの製造方法は、前記下部電極を発熱素子の発熱
部をエッチングするとともに、前記下部電極のうち個別
電極側の下部電極を前記発熱部の整列方向における幅寸
法を発熱素子の前記発熱部の整列方向における幅寸法よ
り大きくなるように個別電極間のスリットを形成し、そ
の後、前記下部電極上に前記発熱素子を成膜し、前記発
熱素子を前記個別電極側の下部電極が前記発熱素子によ
って覆われるようにエッチング加工して前記発熱部の整
列方向のスリットを形成することを特徴とする。

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【作用】前述した構成からなる本発明のサーマルヘッド
によれば、上部電極のうち共通電極側の上部電極を個別
電極側の上部電極よりも前記発熱部近傍に形成し、前記
発熱部から共通電極側のヘッドのエッジまでの距離を、
前記発熱部から個別電極側のヘッドのエッジまでの距離
よりも小さく形成したので、熱時剥離の必要な印刷を良
好に施すことができるようになる。

【００２７】

【００２８】

【００２９】そして、本発明のサーマルヘッドによれ
ば、下部電極と発熱素子に連続エッチングを施さなくて
も、前記下部電極のうち個別電極側の下部電極を前記発
熱部の整列方向における幅寸法を発熱素子の前記発熱部
の整列方向における幅寸法より予め大きく形成すること
で、下部電極と発熱素子のパターンとの間のズレを防止
することができる。

【００３０】

【００３１】

【実施例】以下本発明を図面に示す実施例により説明す
る。なお、前述した従来のものと同一の構成について
は、図面中に同一の符号を付し、その説明は省略する。

【００３２】図１に本発明のサーマルヘッドの実施例を
示す。図１において本実施例のサーマルヘッドは、アル
ミナセラミック等の電気絶縁性基板１と、小突起２Ｂを
有するように凸形成された低熱伝導性保温層のグレーズ
層２と、前記小突起２Ｂの頂部まで延在するようにＭ
ｏ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ等の金属材料により形
成され、もしくはそれが主成分である合金により形成さ
れた下部個別電極５ｂおよび下部共通電極５ａとからな
る下部電極５、Ｔａ−ＳｉＯ₂、Ｎｂ−ＳｉＯ₂等の混
合物からなり、発熱領域としての発熱部３Ａを有する発
熱素子３と、前記下部電極５と前記発熱素子３との境界
部から離隔し、前記小突起２Ｂの頂部から低い位置にお
いて前記発熱素子３上に形成されたＡｌ等の材料からな
り上部個別電極６ｂおよび上部共通電極６ａとにより構
成されている上部電極６と、前記発熱素子３および前記
上部電極６を保護するため、これらを覆うように形成さ
れた保護層７とから構成されている。前記小突起２Ｂの
頂部までの高さは、約１０〜３０μｍであり、下部電極
５の厚さは約２０〜３００ｎｍ、好ましくは約５０〜２
００ｎｍ、さらに好ましくは１００ｎｍ程度であり、ま
た、前記発熱素子３の厚さは、下部電極５の厚さ以上で
あればよいが、下部電極５と発熱素子３の境界部におい
て接触するための信頼性を考慮すると発熱素子３の厚さ
は下部電極５の１．５倍以上が望ましい値である。

【００３３】このような構成とすることにより、本実施
例のサーマルヘッドは前記下部電極５の上部に発熱素子
３が形成される構成となるため、十分に上部個別電極６
ｂを離間させるとともに、リアルエッジで、かつ高精度
の発熱素子が形成できる。したがって、より高品質の印
字および印画が確保できる。

【００３４】次に、前述した実施例の製造方法について
説明する。

【００３５】図２乃至図４にその製造工程の概略図を示
す。説明の都合上、前記グレーズ層２の形状は、前記小
突起２Ｂを形成した凸形状ではなく平坦なものとする。
また、各図中の（ａ）は平面図であり、（ｂ）は縦断面
図である。まず、図２において、前記グレーズ層２上に
下部電極５としてのＭｏ等を蒸着、スパッタリング等に
より成膜し、その後フォトリソグラフィ技術により、前
記発熱素子３の発熱領域の電極間距離、つまり、前記発
熱部３Ａのドットサイズを規定するためのパターンを形
成する。この際、前記発熱部３Ａとなる領域を精度よく
エッチングで除去するためにＣＦ₄系のガスを用いたド
ライエッチングを使用する。

【００３６】次に、図３において、前記下部電極５を覆
うようにＴａ−ＳｉＯ₂等の発熱素子３を蒸着、スパッ
タリング等で成膜する。そして、フォトリソグラフィ技
術により、前記発熱部３Ａの整列方向の寸法を規定する
ため櫛歯状のスリット１０を形成する。このとき、前記
下部電極５の材料であるＭｏ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、
Ｚｒ等と前記発熱素子３の材料であるＴａ−ＳｉＯ₂、
Ｎｂ−ＳｉＯ₂等はいずれもＣＦ₄系のガスによりドラ
イエッチングが可能であるため、同じレジストパターン
を使用して連続的にドライエッチングができる。したが
って、前記発熱部３Ａの整列方向における前記発熱素子
３とこれに電流を供給する前記下部電極５のパターンの
ずれはなくなり、精度のよいスリット１０を形成するこ
とができる。

【００３７】次に、図４に示すように、Ａｌ等からなる
上部電極６を前記発熱素子３上に蒸着、スパッタリング
等により成膜した後、個別の発熱部３Ａにそれぞれ電力
を供給するためにフォトリソグラフィ技術により前記下
部電極５と前記発熱素子３との境界部から外側に離れた
位置にパターンを形成する。このとき、前記上部電極６
と前記発熱素子３との境界部は前記発熱部３Ａから離隔
しているため、多少ずれてパターン形成しても発熱等に
悪影響を及ぼすことはない。

【００３８】このように本実施例は、下部電極５を発熱
素子３よりも先に成膜して、ドライエッチングするの
で、前記発熱素子３を傷つけてしまうおそれもないし、
前記発熱素子３を成膜し、前記発熱部３Ａの整列方向の
寸法を規定するスリット１０を形成する際に、前記下部
電極５と前記発熱素子３を同じガスにより、連続的にエ
ッチングできるため、コストダウンが望めるとともに、
抵抗値のばらつきの少ない高精度の発熱部３Ａを形成す
ることができる。

【００３９】また、前記発熱部３Ａの近傍の電極は薄く
て耐熱性の高い硬質金属により形成されているため、耐
久性の高いサーマルヘッドを得ることができる。

【００４０】したがって、本実施例のサーマルヘッドに
よれば高品質の印字および印画を行うことができる。

【００４１】次に、本発明のサーマルヘッドの第２実施
例を図５乃至図８に示す。

【００４２】図５において本実施例のサーマルヘッド
は、電気絶縁性基板１と、小突起２Ｂを有するグレーズ
層２と、前記小突起２Ｂの頂部まで延在するように形成
された下部共通電極５ａおよび下部個別電極５ｂと、発
熱部３Ａを有する発熱素子３と、この発熱素子３上にお
いて前記小突起２Ｂの頂部から離隔し、前記小突起２Ｂ
の頂部から低い位置に形成された上部個別電極６ｂと、
前記発熱素子３の上部で前記小突起２Ｂの斜面の途中の
位置まで延在するように形成された上部共通電極６ａ
と、前記発熱素子３および前記上部電極６を覆うように
形成された保護層７とから構成されている。

【００４３】次に、図６乃至図８には、この実施例のサ
ーマルヘッドの製造方法が示されているが、本実施例の
製造工程は前述した実施例の製造工程と同様であるた
め、その説明については省略し相違する点についてのみ
説明する。これらの図も説明の都合上、前記グレーズ層
２の形状は、前記小突起２Ｂを形成した凸形状ではなく
平坦なものとする。また、各図中の（ａ）は平面図であ
り、（ｂ）は縦断面図である。

【００４４】本実施例においては、図６乃至図８に示す
ように下部電極５および上部電極６の両方ともに、共通
電極側が個別電極側よりも短く形成されるとともに、上
部共通電極６ａは、前記小突起２Ｂの凸部の斜面に延在
するようにフォトリソグラフィ技術により形成されてい
る。

【００４５】そして、このような構成によれば、下部電
極５を前記小突起２Ｂの頂部まで形成しており、前記発
熱部３Ａはこの頂部の位置に形成されているが、前記上
部個別電極は前記発熱部３Ａのある頂部から離れた低い
位置に形成されており、一方、前記上部共通電極６ａは
発熱部３Ａの近傍に形成されているため、前記発熱部３
Ａからこの共通電極側のヘッドのエッジまでの距離を小
さくすることができる。したがって、熱時剥離が必要と
なるラフ紙等に対して印字をする際の印字品質を向上さ
せることができる。

【００４６】次に、本発明のサーマルヘッドの製造方法
の一実施例を第３実施例として図９の（ａ）〜（ｅ）に
示す。

【００４７】図９の（ａ）〜（ｅ）にその製造工程の概
略図を示す。本実施例においても前述と同様に説明を簡
単にするため、前記グレーズ層２の形状は、前記小突起
２Ｂを形成した凸形状ではなく平坦なものとする。ま
た、各図中の（ａ）、（ｃ）、（ｅ）は平面図であり、
（ｂ）および（ｄ）は縦断面図である。

【００４８】まず、図９の（ａ）および（ｂ）において
は、前述した図２と同様に、前記グレーズ層２上に下部
電極５としてのＭｏ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ，Ｚｒ等を
蒸着、スパッタリング等により成膜し、その後フォトリ
ソグラフィ技術により、前記発熱素子３の発熱領域の電
極間距離、つまり、前記発熱部３Ａのドットサイズを規
定するためのパターンを形成する。このとき、前記発熱
部３Ａとなる領域を精度よくエッチングで除去するため
にＣＦ₄系のガスを用いたドライエッチングを使用す
る。

【００４９】次に、図９の（ｃ）および（ｄ）におい
て、前記下部電極５を覆うようにＴａ−ＳｉＯ₂、Ｎｂ
−ＳｉＯ₂等の発熱素子３を蒸着、スパッタリング等で
成膜し、さらに続けて、前記発熱素子３の上部にＡｌ等
からなる上部電極６を前記発熱素子３上に蒸着、スパッ
タリング等により成膜する。そして、まずこの上部電極
６のみをフォトリソグラフィ技術により前記下部電極５
と前記発熱素子３との境界部から外側に離間した位置に
上部電極配線パターンを形成する。このとき、前述した
ように、前記上部電極６と前記発熱素子３との境界部は
前記発熱部３Ａから離隔しているため、多少ずれてパタ
ーン形成しても発熱等に悪影響を及ぼすことはない。

【００５０】次に、図９の（ｅ）において、前記発熱部
３Ａの整列方向の寸法を規定するとともに前記個別電極
配線間を区分するため、フォトリソグラフィ技術により
櫛歯状のスリット１０を形成する。このとき、前記下部
電極５の材料であるＭｏ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ
等と前記発熱素子３の材料であるＴａ−ＳｉＯ₂、Ｎｂ
−ＳｉＯ₂はいずれもＣＦ₄系のガスによりドライエッ
チングが可能であるため、同じレジストパターンを使用
して連続的にドライエッチングができる。

【００５１】このように本実施例の製造方法によれば、
前述した製造方法と同様に、前記下部電極５と前記発熱
素子３を同じガスにより連続的にエッチングできるた
め、コストダウンが望めるとともに、前記発熱素子３を
傷つけてしまうおそれもないし、抵抗値のばらつきの少
ない高精度の発熱部３Ａを形成することができる。

【００５２】また、前記発熱部３Ａの近傍の電極は薄く
て耐熱性の高い硬質金属により形成されているため、耐
久性の高いサーマルヘッドを得ることができる。

【００５３】したがって、本実施例のサーマルヘッドに
よれば高品質の印字および印画を行うことができる。

【００５４】さらに、下部電極５の上部に発熱素子３を
スパッタリング等により成膜した後、続けて上部電極６
を成膜し、その後、上部電極６のみエッチングによる上
部電極配線パターンを形成し、さらに、発熱素子３およ
び下部電極５のパターンは連続的にエッチングをするこ
とにより形成される製造プロセスをとるため、スパッタ
リング等の成膜プロセスと、エッチングプロセスをそれ
ぞれ続けて行うことができ、プロセスの管理が容易とな
る。

【００５５】次に本発明のサーマルヘッドの他の実施例
およびその製造方法を第４実施例として説明する。な
お、本実施例においては、前記第１実施例と異なる部分
のみ説明し、その他の前述の実施例と同様の部分につい
ては説明を省略する。

【００５６】本実施例のサーマルヘッドは、前記第１実
施例における下部個別電極５ｂのパターンの前記発熱部
の整列方向の幅寸法が発熱素子３のパターンの前記発熱
部の整列方向の幅寸法よりも小さく形成されており、前
記下部個別電極５ｂは前記発熱素子３に露出することが
ないように完全に覆われているものである。

【００５７】次に、本実施例の製造方法を説明する。

【００５８】図１０乃至図１１は前記発熱素子の製造工
程の概略図であり、説明の都合上、前記グレーズ層２の
形状は、前記小突起２Ｂを形成した凸形状ではなく平坦
なものとする。また、図１１中の（ｂ）は要部断面図で
あり、図１３は本実施例のサーマルヘッドにおける下部
個別電極５ｂと発熱素子３との関係を示す概念図であ
る。

【００５９】まず、図１０に示すようにグレーズ層２上
に下部電極５を形成する。前記下部電極５は第１実施例
と同様に下部個別電極５ｂおよび下部共通電極５ａとか
らなり、材料としてはＭｏを使用し、その厚さを略０．
１μｍに形成する。また、本実施例においては図１３に
示すように、前記下部個別電極５ｂの幅寸法を発熱素子
３の幅寸法よりも小さく、かつ略方形にパターン形成
し、発熱部３Ａの整列方向の寸法を規定するとともに、
隣接する下部個別電極５ｂ間にスリット１１（幅寸法を
図中Ｌ１で示す）を設けて完全に分断する。

【００６０】次に、図１１に示すように、前記下部電極
５を覆うようにＴａ−ＳｉＯ₂等の発熱素子３を蒸着、
スパッタリング等で成膜する。そして、フォトリソグラ
フィ技術により、前記発熱部３Ａの整列方向の寸法を規
定するため櫛歯状のスリット１０（幅寸法を図中Ｌ２で
示す）を形成する。このとき、図１１および図１３に示
すように、前記スリット１１の幅寸法Ｌ１は、スリット
１０の幅寸法Ｌ２より大きいものとし、前記下部電極５
の下部個別電極５ｂを前記発熱素子３が完全に覆うよう
に発熱素子３を形成する。つまり、下部個別電極５ｂは
発熱素子３のパターンの内側に入ることになる。なお、
前記下部電極５の整列方向において、前記下部個別電極
５ｂの側部から前記下部個別電極を被覆する発熱素子３
の対応する側部までの寸法は５μｍ以下とする。

【００６１】そして、図１２の概念図に示すように、Ａ
ｌ等からなる上部電極６を前記第１実施例と同様に成膜
した後、前記保護層７を全面に被膜する。

【００６２】前記下部電極５の材料としてはＭｏに限る
ことなく、前述した第１実施例と同じく、Ｔｉ、Ｗ、Ｎ
ｂ、Ｔａ、Ｚｒ等の金属材料により形成され、もしくは
それが主成分である合金を使用することができ、前記発
熱素子３の材料に関しても同様に、Ｔａ−ＳｉＯ₂、Ｎ
ｂ−ＳｉＯ₂等の混合物を使用することができる。よっ
て、前記下部電極５および発熱素子３はＣＦ₄系のガス
によるドライエッチングが可能であるが、作業工程とし
ては下部電極５のエッチングと発熱素子３のエッチング
は全く別工程のものとなり、発熱素子３をエッチングす
る際に下部個別電極５ｂは発熱素子３に覆われてそのパ
ターン内部に位置するため、発熱素子３のエッチングを
施す時には、発熱素子３を構成する材料のみを考慮して
最適なエッチングガスを選択することもできる。このよ
うに本実施例においては、エッチングはそれぞれ別工程
で行なわれるので、前記発熱素子３と前記下部個別電極
５ｂとのお互いのエッチングレートの差は何ら問題とな
らない。また、従来、エッチングを別工程で行なう際に
発生しやすかった下部電極５と発熱素子３のパターンと
の間のズレの問題も、下部個別電極５ｂが発熱素子３に
覆われる寸法とすることによって解消することができ
る。

【００６３】このように本実施例においては、下部電極
５を発熱素子３よりも先に成膜してドライエッチング
し、前記発熱素子３のエッチング時には完全に発熱素子
３に覆われてしまうため、前記下部電極５は傷つくおそ
れがなく、発熱部３Ａのドット形成の精度を高くして、
抵抗値の安定を図ることができる。

【００６４】また、本実施例の下部電極５は略０．１μ
ｍと薄いものであるためサイドエッジが小さくなり、よ
って、所望の抵抗を安定して得ることができるととも
に、耐熱性の高い硬質金属により形成されているため、
耐久性の高いサーマルヘッドを得ることができる。

【００６５】次に、本発明のサーマルヘッドの別の実施
例およびその製造方法に関する第５実施例を説明する。
本実施例は、前記第４実施例に示したサーマルヘッドの
さらなる応用形である。よって、本実施例においては、
前記第４実施例と異なる部分のみ説明し、その他の前述
の実施例と同様の部分については説明を省略する。

【００６６】本実施例のサーマルヘッドにおいては、下
部個別電極５ｂのパターンの前記発熱部３Ａの整列方向
の幅寸法が発熱素子３のパターンの前記発熱部３Ａの整
列方向の幅寸法よりも大きく形成されており、よって、
隣接されている前記下部個別電極５ｂ，５ｂ間のスリッ
ト１１は、発熱素子３のピッチ間よりも狭く形成されて
いる。

【００６７】次に、本実施例の製造方法を説明する。

【００６８】図１４は本実施例のサーマルヘッドにおけ
る下部個別電極５ｂと発熱素子３との関係を示す概念図
であり、説明の都合上、前記グレーズ層２の形状は、前
記小突起２Ｂを形成した凸形状ではなく平坦なものとす
る。

【００６９】まず、グレーズ層２上に下部電極５を形成
する。前記下部電極５は前記実施例と同様に下部個別電
極５ｂおよび下部共通電極５ａとからなり、本実施例に
おいては、前記下部個別電極５ｂの前記発熱部３Ａの整
列方向の幅寸法が発熱素子３の前記発熱部３Ａの整列方
向における幅寸法よりも大きくなるようにパターン形成
し、発熱部３Ａの整列方向の寸法を規定するとともに、
隣接する下部個別電極５ｂ，５ｂ間にスリット１１を形
成して完全に分断する。

【００７０】次に、前記下部電極５上に発熱素子３を蒸
着、スパッタリング等で成膜し、フォトリソグラフィ技
術により、前記発熱部３Ａの整列方向の寸法を規定する
ため櫛歯状のスリット１０を形成する。なお、本実施例
において、スリット１０の幅寸法Ｌ２はスリット１１の
幅寸法Ｌ１より大きいものとする。このとき、前記下部
個別電極５ｂ上に成膜された発熱素子３部分のエッチン
グは発熱素子３のみに対して施すものとし、前記下部個
別電極５ｂの発熱部３Ａの整列方向における幅寸法は発
熱素子３の前記幅寸法よりも大きく形成されているた
め、下部個別電極５ｂの発熱部３Ａの整列方向には発熱
素子３の前記幅寸法からはみ出した余剰部分（図１４の
斜線部に示す）を有することになる。しかし、この余剰
部分をグレーズ層２上に残しても、隣設する下部個別電
極５ｂ間にはそのエッチングの際にスリットを形成する
ことにより分断されているので、通電時にショートが発
生することはない。

【００７１】そして、Ａｌ等からなる上部電極６を成膜
した後、前記保護層７を全面に被膜する。

【００７２】なお、前記下部電極５の材料としては、前
記下部電極５の材料であるＭｏ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｚｒ等の金属材料により形成され、もしくはそれが
主成分である合金を用いることができ、前記発熱素子３
の材料としてはＴａ−ＳｉＯ₂、Ｎｂ−ＳｉＯ₂等を使
用することができる。よって、前記下部電極５および発
熱素子３はＣＦ₄系のガスによるドライエッチングが可
能である。しかし、本実施例の作業工程としては、下部
電極５のエッチングと発熱素子３のエッチングは別工程
でそれぞれ単独に行なうので、発熱素子３のエッチング
を施す時には発熱素子３を構成する素材のエッチングレ
ートのみを考慮して最適なエッチングガスを選択するこ
とができる。

【００７３】また、本実施例の前記下部電極５および発
熱素子３が、共にＣＦ₄系のガスによるドライエッチン
グが可能であるということは、発熱素子３の発熱部３Ａ
の整列方向の寸法を規定するスリット１０を形成する際
に、前記下部個別電極５ｂと前記発熱素子３を同じガス
により連続的にエッチングできることを意味しており、
よって下部個別電極５ｂの前記余剰部分を発熱素子３の
エッチングの際に取り除くことも可能である。

【００７４】このように、本実施例によれば、下部電極
５のエッチングを発熱素子３の形成より先に行ない、そ
して、発熱部３Ａの整列方向における各下部個別電極５
ｂ間には分断を完全にするスリット１１を形成するの
で、仮に、下部個別電極５ｂと発熱素子３とを連続して
エッチングした場合、下部個別電極５ｂと発熱素子５の
エッチングレートの差によって下部電極５のエッチング
が不十分となるようなことがあっても、通電した際に隣
接する個別電極５ｂ間でショートするような事態を完全
に防ぐことができ、高品質の印字および印画を行うこと
ができる。

【００７５】なお、本発明は前述した実施例に限定され
るものではなく、必要に応じて種々の変更が可能であ
る。例えば、第４実施例および第５実施例に示したサー
マルヘッドの下部個別電極と発熱素子の製造方法を第２
実施例のサーマルヘッドに用いることも、当然、可能で
ある。また、前述した実施例において、下部電極を構成
する材料と上部電極を構成する材料との組み合わせは任
意なものであり、いずれの組み合わせにおいても本発明
の目的を達成するものであるが、下部電極をＭｏにより
構成し、上部電極をＡｌから構成する組み合わせによる
サーマルヘッドが蒸着の際の密着性、加熱時の安定性等
から鑑みるに、最も好ましい。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように本発明のサーマルヘ
ッドによれば、下部電極の上部に発熱素子が形成される
構成となるため、十分に上部個別電極を離間させるとと
もに、発熱部から共通電極側のヘッドのエッジまでの距
離を小さくしたリアルエッジで、かつ、高精度の発熱素
子が形成できるようになり、熱時剥離が必要となるラフ
紙等に対して印字をする際の印字品質を向上させること
ができる。

【００７７】また、本発明のサーマルヘッドの製造方法
によれば、前記下部電極と前記発熱素子を同じガスによ
り連続的にエッチングできるため、コストダウンが望め
るとともに、発熱素子を傷つけてしまうおそれもない
し、抵抗値のばらつきの少ない高精度の発熱部を形成す
ることができる。

【００７８】さらに、前記発熱部の近傍の電極は薄くて
耐熱性の高い硬質金属により形成されているため、耐久
性に優れたサーマルヘッドを得ることができる。

【００７９】したがって、ラフ紙等であっても高品質の
印字および印画を行うことができるサーマルヘッドを得
ることができる。

【００８０】また、スパッタリング等の成膜プロセス
と、エッチングプロセスをそれぞれのプロセスに分けて
行うこともできるため、プロセスの管理が容易となる。

【００８１】

【００８２】そして、下部個別電極の幅寸法を発熱素子
の幅寸法よりも大きく形成し、予め下部個別電極配線間
にスリットを形成した後に発熱素子の成膜を行なうこと
によって、発熱素子に対していかなるエッチングを施し
ても通電時にショートするような事態を完全に防ぐこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサーマルヘッドの第１実施例を示す縦
断面図

【図２】図１の製造過程において下部電極を形成した状
態を示す平面図（ａ）および縦断面図（ｂ）

【図３】図１の製造過程において発熱素子を形成した状
態を示す平面図（ａ）および縦断面図（ｂ）

【図４】図１の製造過程において上部電極を形成した状
態を示す平面図（ａ）および縦断面図（ｂ）

【図５】本発明のサーマルヘッドの第２実施例を示す縦
断面図

【図６】図５の製造過程において下部電極を形成した状
態を示す平面図（ａ）および縦断面図（ｂ）

【図７】図５の製造過程において発熱素子を形成した状
態を示す平面図（ａ）および縦断面図（ｂ）

【図８】図５の製造過程において上部電極を形成した状
態を示す平面図（ａ）および縦断面図（ｂ）

【図９】（ａ）から（ｅ）は本発明に係るサーマルヘッ
ドの製造方法に関する第３実施例の説明図

【図１０】本発明に係るサーマルヘッドの第４実施例に
おいて下部電極を形成した状態を示す平面図

【図１１】本発明に係るサーマルヘッドの第４実施例に
おいて発熱素子を形成した状態を示す平面図（ａ）およ
び要部断面図（ｂ）

【図１２】本発明に係るサーマルヘッドの第４実施例の
縦断面図

【図１３】第４実施例のサーマルヘッドにおける下部個
別電極と発熱素子との関係を示す概念図

【図１４】第５実施例のサーマルヘッドにおける下部個
別電極と発熱素子との関係を示す概念図

【図１５】従来のサーマルヘッドを示す縦断面図

【図１６】従来のサーマルヘッドを示す縦断面図

【図１７】従来のサーマルヘッドを示す縦断面図

【符号の説明】

１電気絶縁性基板２グレーズ層２Ｂ小突起３発熱素子３Ａ発熱部４電極４ａ共通電極４ｂ個別電極５下部電極５ａ下部共通電極５ｂ下部個別電極６上部電極６ａ上部共通電極６ｂ上部個別電極７保護層１０，１１スリット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者遠藤俊哉東京都大田区雪谷大塚町１番７号アルプス電気株式会社内 (72)発明者対馬登東京都大田区雪谷大塚町１番７号アルプス電気株式会社内 (72)発明者山村憲東京都大田区雪谷大塚町１番７号アルプス電気株式会社内 (56)参考文献特開平２−214671（ＪＰ，Ａ) 特開平４−80050（ＪＰ，Ａ) 特開平５−229153（ＪＰ，Ａ) 実開平２−144443（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/335

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に設けられた保温層と、この保温
層上に形成された複数の発熱素子と、対応する発熱素子
に接続される複数の個別電極と、前記発熱素子にそれぞ
れ接続される共通電極とを備え、前記個別電極および共
通電極間に発熱素子の発熱部を形成したサーマルヘッド
において、前記個別電極および共通電極を下部電極と上
部電極の２層構造とし、前記保温層および発熱素子間に
前記下部電極を形成し、前記発熱素子上に前記上部電極
を形成し、前記上部電極のうち共通電極側の上部電極を
個別電極側の上部電極よりも前記発熱部近傍に形成し、
前記発熱部から共通電極側のヘッドのエッジまでの距離
を、前記発熱部から個別電極側のヘッドのエッジまでの
距離よりも小さく形成したことを特徴とするサーマルヘ
ッド。
【請求項２】前記下部電極のうち個別電極側の下部電
極の前記発熱部の整列方向における幅寸法を発熱素子の
前記発熱部の整列方向における幅寸法より大きく形成し
たことを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド。
ヘッド。
【請求項３】前記下部電極を発熱素子の発熱部をエッ
チングするとともに、前記下部電極のうち個別電極側の
下部電極を前記発熱部の整列方向における幅寸法を発熱
素子の前記発熱部の整列方向における幅寸法より大きく
なるように個別電極間のスリットを形成し、その後、前
記下部電極上に前記発熱素子を成膜し、前記発熱素子を
前記個別電極側の下部電極が前記発熱素子によって覆わ
れるようにエッチング加工して前記発熱部の整列方向の
スリットを形成することを特徴とする請求項１または請
求項２に記載のサーマルヘッドの製造方法。