JP4589800B2 - サーマルヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば熱転写型プリンタに搭載されるサーマルヘッド及びその製造方法に関する。

サーマルヘッドは、放熱性に優れた基板上に、例えばガラス等の高断熱材料からなる蓄熱層と、通電により発熱する複数の発熱抵抗体と、全発熱抵抗体に共通に導通接続したコモン電極と、各発熱抵抗体に個別に導通接続した複数の個別電極とを備え、コモン電極及び個別電極を介して発熱させた発熱抵抗体をインクリボンまたは印刷媒体（感熱紙）に圧接することで印刷動作する。従来のサーマルヘッドには、印刷品質を向上させるため、基板自体を凸形状とするあるいは平坦な基板上に蓄熱層で凸形状を形成する等して、印刷時に印刷媒体に対して接触応力を加えるようにした凸型基板タイプが多用されている。またコモン電極と個別電極は、一般的には発熱抵抗体の抵抗長方向の両端部にそれぞれ接続されて該抵抗長方向に一直線状に配置されるが、基板サイズを小さく且つ発熱抵抗体を基板の端に配置できるように、コモン電極を折り返す構造も提案されている（特許文献参照）。

図１６は、従来の折り返し構造によるサーマルヘッドを示す（ａ）断面図、（ｂ）平面図（保護層を除く）である。折り返し構造では、Ｕ字状の折り返し導体１１１により互いの一端部が接続された２つの発熱抵抗体１０５ａ、１０５ｂから１つの印刷ドット部Ｄが構成され、一方の発熱抵抗体１０５ａの他端部に個別電極１０７が、他方の発熱抵抗体１０５ｂの他端部にコモン電極１０８がそれぞれ接続している。各コモン電極１０８は、印刷ドット部Ｄの配列方向に平行な方向に長く延びるコモンライン１０９に接続されており、コモンライン１０９の長手方向の両端から給電される。この図１６に示されるサーマルヘッドは、例えば以下の工程により形成することができる。

先ず、部分凸形状の蓄熱層１０３を備えた基板１０２を準備する。次に、蓄熱層１０３上に抵抗体層１０４とＡｌ導体層Ｃを全面的に形成した後、Ａｌ導体層Ｃ及び抵抗体層１０４の一部を除去し、形成すべき折り返し導体、個別電極、コモン電極及びコモンラインの概略形状でＡｌ導体層Ｃ及び抵抗体層１０４を残す。Ａｌ導体層Ｃは、電極抵抗を低減するため（ヘッド小型化による電極抵抗の増大を抑制するため）、１μｍ程度の厚さで形成する。続いて、蓄熱層３の凸形状上に位置するＡｌ導体層Ｃを除去し、抵抗体層１０４の表面を一部露出させる開放部αを形成する。抵抗体層１０４の表面露出領域がそれぞれ発熱抵抗体１０５となる。この開放部αを介してＡｌ導体層Ｃは、隣り合う一対の発熱抵抗体１０５（１０５ａ、１０５ｂ）の一端側を導通接続するＵ字状の折り返し導体１１１と、同一対の発熱抵抗体１０５ａ、１０５ｂの他端側に同一方向で接続された個別電極１０７及びコモン電極１０８とに分離される。コモン電極１０８とコモンライン１０９は一体に形成される。開放部αを形成したら、折り返し導体１１１、個別電極１０７、コモン電極１０８及びコモンライン１０９を覆う耐磨耗保護層１１０を形成する。Ａｌ導体層Ｃが１μｍ程度と厚いため、開放部αの両端、つまり発熱抵抗体１０５と折り返し導体１１１、個別電極１０７及びコモン電極１０８との各境界には段差が生じ、この段差は耐磨耗保護層１１０の表面にも段差部１１０ａとしてあらわれる。発熱抵抗体１０５の近傍に段差が存在していると印刷媒体と発熱抵抗体１０５の接触効率が悪くなるので、耐磨耗保護層１１０の段差部１１０ａを研磨加工し、印刷媒体との接触面を滑らかに形成する。以上により、図１６のサーマルヘッドが得られる。
特許第２５８８９５７号公報 特許第２７３１４４５号公報 特開平３−１６１３６１号公報

従来構造では、折り返し導体１１１（Ａｌ導体層Ｃ）と該折り返し導体１１１で囲まれた領域に露出している蓄熱層１０３との間、つまり折り返し導体１１１の窪み領域に、深さ１μｍ以上のポケットγが生じている。耐磨耗保護層１１０には、このポケットγに対応するポケット凹部が形成されている。ポケット凹部は印刷媒体の送り方向に閉じた凹部である。このため、印刷媒体との圧接面を滑らかにしようとして耐磨耗保護層１１０の段差部１１０ａを研磨したときの研磨くずが耐磨耗保護層１１０のポケット凹部に入り込んだり、同ポケット凹部に印刷媒体やインクリボン背面のゴミが引っ掛かったり等して、印刷時に印画キズが発生してしまうことが判明した。これを回避するためには、耐磨耗保護層１１０の段差部１１０ａを研磨する際にポケット凹部を同時に削って除去することが考えられるが、耐磨耗保護層１１０の段差部１１０ａは蓄熱層１０３の凸形状上に位置するため、ポケット凹部を削ることは難しく、完全になくすことはできない。また、折り返し導体１１１を構成するＡｌ導体層Ｃを薄くすればポケット凹部を浅くできるが、Ａｌ導体層Ｃを薄くすると、電極抵抗が増大してしまう。特に近年ではヘッド小型化が促進されていて電極面積が縮小されているため、電極抵抗は大幅に増大し、ヘッドの印刷品質を悪化させる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電極抵抗を増大させることなくヘッド小型化を実現でき、印画キズを防止可能なサーマルヘッド及びその製造方法を得ることを目的とする。

本発明は、印画キズを生じさせる研磨くずの溜まりやすい要因として、保護層に形成される凹部がポケット凹部（三方向が閉じられ一方向のみ開いている袋状の凹部）で印刷媒体の送り方向に閉じていること及びポケット凹部が約１μｍ程度と深いことを認識してなされたもので、該ポケット凹部を生じさせないことに着眼している。

すなわち、本発明のサーマルヘッドは、所定間隔をあけて列状に配置された複数の抵抗体ストリップと、各抵抗体ストリップの一部を覆い、通電により発熱する発熱抵抗体をそれぞれ規定する複数の絶縁バリア層と、隣り合う一対の抵抗体ストリップの端部を導通接続する複数のコネクト導体とを備え、抵抗体ストリップは、離間する一対の直線抵抗体ストリップと該一対の直線抵抗体ストリップの一端部を連結する連結ストリップとを備えた折り返し状であり、絶縁バリア層は、一対の直線抵抗体ストリップの各一端部から連結ストリップの一部までを覆って各発熱抵抗体を規定し、コネクト導体は、隣り合う一対の抵抗体ストリップの端部及び絶縁バリア層上に延びる一対の平行導体部と、この一対の平行導体部を連結ストリップ及び絶縁バリア上で接続する接続導体部とを有していることを特徴としている。連結ストリップの絶縁バリア層で覆われた領域は、抵抗体ストリップの配列方向に直交する長さ寸法が５μｍ以下であることが好ましい。

上記本発明において、コネクト導体は、抵抗体ストリップの配列方向に直交する長さ寸法が接続導体部よりも一対の平行導体部で大きく、平面Ｕ字形状をなして形成することができる。あるいは、抵抗体ストリップの配列方向に直交する長さ寸法が接続導体部と一対の平行導体部で等しく、平面Ｉ字形状をなして形成することができる。

上記サーマルヘッドにおいて、コネクト導体は、抵抗体ストリップの配列方向に平行な幅寸法よりも、同配列方向に直交する長さ寸法が大きいことが好ましい。この態様によれば、コネクト導体の放熱特性を向上することができ、印刷ドット
分割をより明瞭とすることができる。また、複数の抵抗体ストリップは凸形状を有する蓄熱層上に形成され、各発熱抵抗体は該蓄熱層の凸形状上に形成されていることが一般的である。

また本発明は、製造方法の態様によれば、蓄熱層上に抵抗体層を全面的に形成する工程、この抵抗体層上に、形成すべき発熱抵抗体の平面的な大きさを規定する絶縁バリア層を形成する工程、絶縁バリア層及び抵抗体層の一部を除去して、所定間隔をあけて列状に並ぶ複数の抵抗体ストリップと該抵抗体ストリップの絶縁バリア層で覆われた領域からなる複数の発熱抵抗体とを得る工程、抵抗体ストリップ、絶縁バリア層及び蓄熱層の上に全面的に、導体層を形成する工程、及び導体層の一部を除去して、絶縁バリア層を露出させる開放部と、隣り合う一対の抵抗体ストリップの一端部を導通接続するコネクト導体と、このコネクト導体を介して発熱抵抗体を通電する個別電極及びコモン電極とを同時に形成する工程を有し、抵抗体パターンは、離間する一対の直線抵抗体ストリップと該一対の直線抵抗体ストリップの一端部を連結する連結ストリップとを有する折返し状で形成し、絶縁バリア層は、一対の直線抵抗体ストリップの各一端部から連結ストリップの一部までを覆って形成し、コネクト導体は、露出している連結ストリップを覆って絶縁バリア層上にオーバーレイさせることを特徴としている。

具体的に、コネクト導体は、連結ストリップ及び絶縁バリア層上に延びる一対の平行導体部と、この一対の平行導体部を連結ストリップ及び絶縁バリア層上で接続する接続導体部とを有するパターン形状で形成することが好ましい。また、連結ストリップ上に残す絶縁バリア層は、抵抗体ストリップの配列方向に直交する方向の長さ寸法が一対の直線抵抗体ストリップの一端部から５μｍ以下に規定することが好ましい。

上記製造方法において、コネクト導体の全部または一部は、直線抵抗体ストリップの配列方向に平行な幅寸法よりも同配列方向に直交する長さ寸法を大きく形成することが好ましい。

本発明によれば、電極抵抗を増大させることなくヘッド小型化を実現でき、印画キズを防止可能なサーマルヘッド及びその製造方法を得ることができる。

図１〜図７は、本発明の第１実施形態によるサーマルヘッドを示している。図１は第１実施形態によるサーマルヘッド１（保護層を除く状態）の平面図であり、図２は、同サーマルヘッド１の断面図である。サーマルヘッド１は、図１の上下方向に所定間隔で列状に配置された複数の印刷ドット部Ｄを備え、各印刷ドット部Ｄの熱を感熱紙またはインクリボンに与えることで印刷動作する。

サーマルヘッド１には、Ｓｉやセラミック材料、金属材料からなる放熱性に優れた基板２上に形成された蓄熱層３、蓄熱層３上に形成された複数の直線抵抗体ストリップ４、各直線抵抗体ストリップ４の一部を覆って発熱抵抗体５をそれぞれ形成する複数の絶縁バリア層６、複数の発熱抵抗体５を通電するＡｌ導体層Ｃ（個別電極７、コモン電極８、コモンライン９及びコネクト導体１１）、耐磨耗保護層１０、コモンライン９に電力供給する電源１２、及び個別電極７を介して各発熱抵抗体５を通電制御する駆動ユニット１３が備えられている。１つの印刷ドット部Ｄは、隣り合う直線抵抗体ストリップ４に形成された一対の発熱抵抗体５（５ａ、５ｂ）で構成される。

蓄熱層３は、例えばガラスのような断熱材料で形成され、基板２の一端側に凸形状を形成する凸形状部３ａと、この凸形状部３ａに連続していて均一膜厚を有する均一膜厚部３ｂとを備えている。複数の発熱抵抗体５は、蓄熱層３の凸形状部３ａ上の頂点位置Ｏを含む所定領域に位置し、通電により発熱する。各発熱抵抗体５の平面的な大きさ（長さ寸法Ｌ、幅寸法Ｗ）、つまり各発熱抵抗体５の抵抗値は、各絶縁バリア層６によって規定されている。絶縁バリア層６は、例えばＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、ＳｉＡｌＯＮ等の絶縁材料で形成されている。

複数の直線抵抗体ストリップ４は、図１の上下方向に微小間隔（ギャップ領域β）をあけて個別に形成された直線状の抵抗体ストリップであり、隣り合うストリップ間に折り返し構造を有していない。ギャップ領域βには蓄熱層３が露出している。各直線抵抗体ストリップ４において、一対の発熱抵抗体５ａ、５ｂの長手方向の両側領域はそれぞれ、コネクト接続領域４Ａ及び電極接続領域４Ｂ、４Ｃである。

コネクト導体１１は、各印刷ドット部Ｄを構成する一対の発熱抵抗体５ａ、５ｂの一端側（図１及び図２の右側）、すなわち、隣り合う一対の直線抵抗体ストリップ４のコネクト接続領域４Ａを直線的に結ぶ矩形状で形成され、各コネクト接続領域４Ａとその隙間（ギャップ領域β）を覆っている。このコネクト導体１１は、絶縁バリア層６の一端側（図１及び図２の右側）にオーバーレイしており、一対の発熱抵抗体５ａ、５ｂを確実に導通させている。コネクト導体１１の表面には、隣り合う一対の直線抵抗体ストリップ４間の段差（直線抵抗体ストリップ４とギャップ領域βに露出している蓄熱層３との段差）に対応する凹部が形成されるが、この凹部は、直線抵抗体ストリップ４の厚さに対応していて無視できるほど浅い。このコネクト導体１１では、隣り合う一対の直線抵抗体ストリップ４のコネクト接続領域４Ａを覆って絶縁バリア層６上に延びた領域が一対の平行導体部を構成し、コネクト接続領域４Ａの隙間を埋めて絶縁バリア層６上に延びた領域が接続導体部を構成している。

個別電極７とコモン電極８は、印刷ドット部Ｄに対して同一方向で接続され、印刷ドット部Ｄの配列方向に特定の規則性で整列している。本実施形態では、各印刷ドット部Ｄ毎に個別電極７及びコモン電極８をそれぞれ備え、個別電極７とコモン電極８を交互に配置してある。この個別電極７とコモン電極８の配置態様は種々の変形が可能である。例えば、個別電極７を各印刷ドット部Ｄ毎に設け、コモン電極８を隣接する２つの印刷ドット部Ｄ毎に設けて、隣り合う個別電極７の間にコモン電極８を１つ配置してもよい。個別電極７とコモン電極８は、発熱抵抗体５の幅寸法Ｗと略同一の幅寸法で形成されている。

各個別電極７は、一方の発熱抵抗体５ａの他端側に存在する直線抵抗体ストリップ４の電極接続領域４Ｂ上に形成され、発熱抵抗体５ａとの接続側とは反対側の端部で、基板２とは別体で備えられた駆動ユニット１３に接続している。駆動ユニット１３は、各個別電極７にワイヤーボンディングした複数の電極パッド、該電極パッドを介して対応する個別電極７への通電／非通電を切り替える複数のスイッチング素子（駆動ＩＣ）及び複数の外部接続端子等を有している。なお、図１はサーマルヘッド１の構造を簡略的に示したものであり、個別電極７と駆動ユニット１３の電極パッドを結ぶワイヤー１４は、実際には、約５０μｍ程度と非常に微小間隔で設けられている。

各コモン電極８は、他方の発熱抵抗体５ｂの他端側に存在する直線抵抗体ストリップ４の電極接続領域４Ｃ上に形成され、該発熱抵抗体５ｂとの接続側とは反対側の端部でコモンライン９に共通に接続している。コモンライン９は、印刷ドット部Ｄの配列方向に長く延びていて、該長手方向（図１の上下方向）の両端に設けた一対の給電点９ａを介して電源１２から給電される。電源１２は基板２とは別体に設けられている。コモンライン９からの電力は、各コモン電極８を介して全ての印刷ドット部Ｄに供給される。

耐磨耗保護層１０は、例えばＳｉＡｌＯＮやＴａ₂Ｏ₅等の耐摩耗性材料からなり、ヘッド動作時に生じる摩擦から絶縁バリア層６及びコネクト導体１１や個別電極７、コモン電極８等の導体層を保護する。耐磨耗保護層１０の厚さは一定のため、耐磨耗保護層１０の表面には基板表面の凹凸形状が転写されている。具体的には、絶縁バリア層６の上方位置に、印刷媒体との接触が良好となるように研磨加工された滑らかな段差部１０ａが設けられている。一対の直線抵抗体ストリップ４（コネクト接続領域４Ａ）間にも段差が生じているが、該段差は直線抵抗体ストリップ４の厚さに略一致して０．２μｍ程度と非常に浅いので、耐磨耗保護層１０に転写形成されていても無視できるほど浅い。なお、図１では耐磨耗保護層１０は図示省略されている。

次に、図３〜図７を参照し、図１及び図２に示すサーマルヘッド１の製造方法について説明する。図３〜図７において、（ａ）はサーマルヘッド１の製造工程を示す断面図、（ｂ）は（ａ）と同工程を示す平面図である。

先ず、蓄熱層３を基板表面に備えた基板２を準備する。蓄熱層３は、基板一端側に凸形状を形成する凸形状部３ａと、該凸形状部３ａに連続して均一膜厚で形成された均一膜厚部３ｂとを有する。

次に、蓄熱層３上に全面的に、抵抗体層４’と絶縁バリア層６を同一真空中で連続成膜した後、アニール処理を施す。アニール処理は、予め大きい熱的負荷を加えて抵抗体層４’の抵抗値を安定させる加速処理である。抵抗体層４’は、高抵抗化しやすいＴａ−Ｓｉ−Ｏ、ＴａＳｉＯＮｂ、Ｔｉ−Ｓｉ−Ｏ、Ｃｒ−Ｓｉ−Ｏ等の高融点金属のサーメット材料により、約０．２μｍ程度の膜厚で形成する。絶縁バリア層６は、例えばＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、ＳｉＡｌＯＮ等の絶縁材料で形成する。

アニール処理後は、形成すべき発熱抵抗体の長さ寸法Ｌを定めるレジスト層を絶縁バリア層６の上に形成し、レジスト層で覆われていない部分の絶縁バリア層６を例えばＲＩＥ（反応性イオンエッチング）により除去し、さらにレジスト層を除去する。これにより、絶縁バリア層６は、図３に示すように、蓄熱層３の凸形状部３ａの頂点位置Ｏを含む所定領域にのみ残る。

続いて、図４に示すように、抵抗体層４’及び絶縁バリア層６の一部を例えばドライエッチングにより除去して、列状に並ぶ複数の直線抵抗体ストリップ４と、各直線抵抗体ストリップ４の一部であって絶縁バリア層６に覆われている複数の発熱抵抗体５を形成する。隣り合う直線抵抗体ストリップ４に形成された一対の発熱抵抗体５ａ、５ｂが、１つの印刷ドット部Ｄを構成する。この工程では、各直線抵抗体ストリップ４の間にギャップ領域βが形成され、ギャップ領域βにより各直線抵抗体ストリップ４及び絶縁バリア層６（発熱抵抗体５）の幅寸法Ｗが規定される。ギャップ領域βには蓄熱層３が露出する。隣り合う一対の直線抵抗体ストリップ４間の段差（直線抵抗体ストリップ４とギャップ領域βに露出している蓄熱層３との段差）は、直線抵抗体ストリップ４の厚さに略一致して約０．２μｍ程度である。ここで、各直線抵抗体ストリップ４は、絶縁バリア層６の一端側に露出している短い方がコネクト接続領域４Ａとなり、他端側に露出している長い方が電極接続領域４Ｂ、４Ｃとなる。

続いて、図５に示すように、基板表面に全面的にＡｌ導体層Ｃを成膜する。これにより、直線抵抗体ストリップ４（コネクト接続領域４Ａ、電極接続領域４Ｂ、４Ｃ）、絶縁バリア層６、及びギャップ領域βは、すべてＡｌ導体層Ｃによって覆われる。Ａｌ導体層Ｃの膜厚は、電極抵抗を低減できるように十分大きくし、本実施形態では約１μｍ程度とする。本実施形態ではコネクト導体やコモン導体を形成する導電層をＡｌにより形成しているが、Ａｌの替わりに、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｗ等の導電材料を用いてもよい。

続いて、図６に示すように、Ａｌ導体層Ｃの一部を例えばＲＩＥにより除去して、絶縁バリア層６を露出させる開放部αと、隣り合う直線抵抗体ストリップ４に形成された一対の発熱抵抗体５ａ、５ｂを導通接続するコネクト導体１１と、このコネクト導体１１を介して上記一対の発熱抵抗体５ａ、５ｂを通電する個別電極７、コモン電極８及びコモンライン９とを同時に形成する。このとき、コネクト導体１１は、隣り合う直線抵抗体ストリップ４のコネクト接続領域４Ａとその隙間（コネクト接続領域４Ａの間のギャップ領域β）を覆い、且つ、絶縁バリア層６の一端側にオーバーレイさせて形成する。別言すれば、隣り合う一対の直線抵抗体ストリップ４のコネクト接続領域４Ａを覆って絶縁バリア層６上に延びる一対の平行導体部と、コネクト接続領域４Ａの隙間を埋めて絶縁バリア層６上に延び、一対の平行導体部を接続する接続導体部とによりコネクト導体１１を形成する。このオーバーレイ構造によれば、エッチングによるばらつきが若干生じても、コネクト導体１１で確実に一対の発熱抵抗体５ａ、５ｂを導通接続させることができる。また、個別電極７は一方の直線抵抗体ストリップ４（発熱抵抗体５ａ側）の電極接続領域４Ｂ上に形成され、コモン電極８は他方の直線抵抗体ストリップ４（発熱抵抗体５ｂ側）の電極接続領域４Ｃ上に形成される。コモンライン９は、蓄熱層３上に直線抵抗体ストリップ４の配列方向に長く延びて各コモン電極８と一体に形成されている。

続いて、形成する耐磨耗保護層との密着性を高めるため、逆スパッタ等により絶縁バリア層６、コネクト導体１１、個別電極７、コモン電極８、コモンライン９及び露出している蓄熱層３（ギャップ領域β）の新たな膜面を露出させた後、図７に示すように、該絶縁バリア層６、コネクト導体１１、駆動ユニット１３との接続端を除く個別電極７、コモン電極８、コモンライン９及び露出している蓄熱層３を覆う耐磨耗保護層１０を形成する。耐磨耗保護層１０は、例えばＳｉＡｌＯＮやＴａ₂Ｏ₅等の耐摩耗性材料により、約５μｍ程度の厚さで形成する。耐磨耗保護層１０の表面には、上記絶縁バリア層６やコネクト導体１１等を含む基板表面の凹凸形状がそのまま転写形成される。具体的には、絶縁バリア層６の上方位置に、開放部αの両端の段差（絶縁バリア層６とコネクト導体１１の間の段差、絶縁バリア層６と個別電極７及びコモン電極８の間の段差）に対応する段差部１０ａが形成されている。段差部１０ａの深さは、個別電極７、コモン電極８及びコネクト導体１１厚さに略一致して約１μｍ程度となる。

続いて、図７に示す研磨ラインＰｏに達するまで耐磨耗保護層１０の段差部１０ａの立ち上がり面を研磨加工して、該段差部１０ａを耐磨耗保護層１０の上面に緩やかに連続させ、耐磨耗保護層１０と印刷媒体の接触を良好にする。

以上の工程により、図１及び図２に示すサーマルヘッド１が得られる。

以上の本実施形態によれば、複数の直線抵抗体ストリップ４及びコネクト導体１１が折り返し構造を有さない直線状であり、微小間隔で列状に並ぶ複数の直線抵抗体ストリップ４を形成した後に、隣り合う一対の直線抵抗体ストリップ４とその隙間（ギャップ領域β）を覆ってコネクト導体１１を形成しているので、該一対の直線抵抗体ストリップ４の間にポケットは生じない。隣り合う一対の直線抵抗体ストリップ４間には直線状の凹部が生じるが、この凹部上にもコネクト導体１１が形成されているので、装置小型化に伴う電極抵抗の増大を抑制するためにＡｌ導体層Ｃ（コネクト導体１１）をさらに厚くしても、該凹部の深さを増大させることがない。この凹部は直線抵抗体ストリップ４の膜厚に略一致して約０．２μｍと非常に浅く、耐磨耗保護層１０に転写形成されても無視できる。すなわち、耐磨耗保護層１０の段差部１０ａを研磨加工した際に生じた研磨くずが耐磨耗保護層１０の表面に残留する虞がなく、該研磨くずによる印画キズを防止可能である。また本実施形態によれば、コネクト導体１１が絶縁バリア層６上にオーバーレイして形成されているので、コネクト導体１１を形成する際にエッチングによるバラツキが生じたとしても、該コネクト導体１１によって確実に一対の発熱抵抗体５ａ、５ｂを導通接続させることができる。

図８及び図９は、上記第１実施形態と同様に一対の直線抵抗体ストリップの間にポケット凹部を生じさせない構成とした上で第１実施形態よりもコネクト導体の放熱特性を向上させる、本発明の第２実施形態及び第３実施形態を示している。第２実施形態及び第３実施形態は、第１実施形態のコネクト導体１１とは異なる形状のコネクト導体２１、３１をそれぞれ備えているが、コネクト導体の形状以外は第１実施形態と同一である。図８及び図９において、第１実施形態と同じ構成要素には図１及び図２と同一符号を付してある。

図８は、第２実施形態によるサーマルヘッド２０の構造を示す平面図である。サーマルヘッド２０に備えられたコネクト導体２１は、複数の直線抵抗体ストリップ４の配列方向に平行な幅寸法Ｗｃよりも、同配列方向に直交する長さ寸法Ｌｃが大きく形成され、第１実施形態のコネクト導体１１よりも大面積をなす。このコネクト導体２１では、隣り合う一対の直線抵抗体ストリップ４のコネクト接続領域４Ａを覆って絶縁バリア層６上に延びた領域が一対の平行導体部を構成し、コネクト接続領域４Ａの隙間を埋めて絶縁バリア層６上に延びた領域が接続導体部を構成している。このようにコネクト導体２１を長さ方向に延長して設ければ、一対の発熱抵抗体５ａ、５ｂ（印刷ドット部Ｄ）で発生した熱はコネクト導体２１を介して該発熱抵抗体５ａ、５ｂから遠ざかる方向に逃げやすくなり、コネクト導体２１での放熱特性が向上する。これにより一対の発熱抵抗体５ａ、５ｂの近傍で熱が溜まることなく、各ドット形状が明瞭になる。コネクト導体２１は、隣り合う直線抵抗体ストリップ４及びその隙間（ギャップ領域β）を覆って絶縁バリア層６の上にオーバーレイしている点では、第１実施形態のコネクト導体１１と同様であり、一対の直線抵抗体ストリップ４の間にポケット凹部を生じさせることがなく、印画キズを防止できる。

図９は、第３実施形態によるサーマルヘッド３０の構造を示す平面図である。サーマルヘッド３０に備えられたコネクト導体３１は、隣り合う一対の直線抵抗体ストリップ４の端部及び絶縁バリア層６上に延びる一対の平行導体部３１Ａと、この一対の平行導体部３１Ａを隣り合う一対の抵抗体ストリップ４の隙間（ギャップ領域β）を覆って接続する接続導体部３１Ｂと、これら一対の平行導体部３１Ａと接続導体部３１Ｂの間の開放部３１Ｃとを有している。一対の平行導体部３１Ａは、直線抵抗体ストリップ４の幅寸法Ｗと略一致する幅寸法でそれぞれ形成されている。接続導体部３１Ｂは、開放部３１Ｃが一対の発熱抵抗体５ａ、５ｂから十分に離れた位置に設けられるように、例えば発熱抵抗体５ａ、５ｂの長さ寸法Ｌに略一致する長さ寸法Ｌａで形成されている。このコネクト導体３１によれば、接続導体部３１Ｂにより一対の直線抵抗体ストリップ４の間にポケット凹部を生じさせることがなく、印画キズを防止可能である。さらに、一対の発熱抵抗体５ａ、５ｂ（印刷ドット部Ｄ）で発生した熱がコネクト導体３１の一対の平行導体部３１Ａを介して開放部３１Ｃを含む外方へ放出されるので、該一対の平行導体部３１Ａ及び接続導体部３１Ｂに熱が溜まることなく、コネクト導体３１での放熱特性が向上する。特に一対の平行導体部３１Ａが分割して設けられているので、各発熱抵抗体５ａ、５ｂにおける熱分布、すなわちドット形状がぼやけることなく、解像力の低下を防止することができる。

上記第１〜第３実施形態では、絶縁バリア層６で覆われた領域が発熱抵抗体５となる抵抗体ストリップを一直線状の直線抵抗体ストリップ４として設けたが、抵抗体ストリップは、少なくとも発熱抵抗体５の近傍、すなわち、コネクト接続領域４Ａすべてと電極接続領域４Ｂ、４Ｃの発熱抵抗体５の近傍が、直線状をなしていればよい。

図１０〜図１３は、本発明の第４実施形態及び第５実施形態を説明する図である。上記第１〜第３実施形態では、コネクト導体１１、２１、３１が隣り合う一対の直線抵抗体ストリップ４の隙間（ギャップ領域β）を覆って形成されているため、直線抵抗体ストリップ４の側面にコネクト導体１１、２１、３１が接触してリーク電流が生じ、このリーク電流により発熱抵抗体５の抵抗値がばらついてしまう虞がある。次に説明する第４実施形態及び第５実施形態は、隣り合う一対の直線抵抗体ストリップの間にポケット凹部を生じさせずに、コネクト導体からのリーク電流防止をも達成する実施形態である。図１０〜図１３において、第１実施形態と同じ構成要素には図１及び図２と同一符号を付してある。

図１０及び図１１は、第４実施形態によるサーマルヘッド４０の構造を示す平面図及び断面図である。サーマルヘッド４０は、図１の直線抵抗体ストリップ４、一対の発熱抵抗体５ａ、５ｂ、絶縁バリア層６及びコネクト導体１１に替えて、折り返し抵抗体ストリップ４４、発熱抵抗体４５、絶縁バリア層４６及びコネクト導体４１を備えており、これ以外の構成要素は第１実施形態と同一である。

蓄熱層３上に備えた各折り返し抵抗体ストリップ４４は、離間させた一対の直線抵抗体ストリップ４４ａと、この一対の直線抵抗体ストリップ４４ａの一端部を連結した連結ストリップ４４ｂとでそれぞれ構成され、所定間隔をあけて列状に複数配置されている。連結ストリップ４４ｂは、一対の直線抵抗体ストリップ４４ａの一端部を直線的に結ぶ矩形状をなしており、その長さ寸法Ｌ４４ｂは１０〜２０μｍ程度である。この連結ストリップ４４ｂにより一対の直線抵抗体ストリップ４４ａの一端部には凹部が形成されるが、この凹部は直線抵抗体ストリップ４の膜厚に略一致して約０．２μｍと非常に浅く、耐磨耗保護層１０に転写形成されても無視できる。

絶縁バリア層４６は、各折り返し抵抗体ストリップ４４において、隣り合う一対の直線抵抗体ストリップ４４ａの一端部から連結ストリップ４４ｂの一部までを覆い、これにより発熱抵抗体４５の平面的な大きさをそれぞれ規定している。別言すれば、各発熱抵抗体４５は、絶縁バリア層４６で覆われた一対の直線抵抗体ストリップ４４ａの一端部と連結ストリップ４４ｂの一部とで構成されている。一つの印刷ドット部Ｄは一つの発熱抵抗体４５からなる。

発熱抵抗体４５は、連結ストリップ４４ｂの絶縁バリア層４６で覆われた領域からなりコネクト導体４１に接続する連結端部４５Ａと、一対の直線抵抗体ストリップ４４ａの一端部からなり個別電極７及びコモン電極８にそれぞれ接続する一対の実効発熱部４５Ｂ、４５Ｃとを有している。ここで、連結端部４５Ａの長さ寸法Ｌ４５Ａは５μｍ以下に設定してある。コネクト導体４１、個別電極７及びコモン電極８を介して発熱抵抗体４５が通電されると、一対の実効発熱部４５Ｂ、４５Ｃが発熱する。このとき、連結端部４５Ａ（連結ストリップ４４ｂ）も発熱するが、連結端部４５Ａは実効発熱部４５Ｂ、４５Ｃに比べて微小面積であって温度上昇も少なく、無視できる。すなわち、微小面積の連結端部４５Ａを介して一対の実効発熱部４５Ｂ、４５Ｃが連結されていても印画結果には影響を及ぼさず、実効発熱部４５Ｂ、４５Ｃをそれぞれ独立に（連結させずに）設けた場合と同様の印画結果を得ることができる。サーマルヘッド４０は、一対の実効発熱部４５Ｂ、４５Ｃが発生した熱を用いて印画動作する。

コネクト導体４１は、隣り合う一対の直線抵抗体ストリップ４４ａの端部及び絶縁バリア層４６上に延びる一対の平行導体部４１Ａと、この一対の平行導体部４１Ａを連結ストリップ４４ｂ及び絶縁バリア層４６上で接続する接続導体部４１Ｂとを有し、直線抵抗体ストリップ４４ａの配列方向に直交する長さ寸法を接続導体部４１Ｂよりも一対の平行導体部４１Ａで大きくした平面Ｕ字形状をなしている。一対の平行導体部４１Ａは、直線抵抗体ストリップ４４ａの幅寸法Ｗと略一致する幅寸法でそれぞれ形成されている。接続導体部４１Ｂは、一対の平行導体部４１Ａの発熱抵抗体側のエッジを直線状に結ぶ矩形状をなし、蓄熱層３上から連結ストリップ４４ｂ及び絶縁バリア層４６上まで延びて形成されている。これら一対の平行導体部４１Ａと接続導体部４１Ｂで囲まれた領域にはコネクト導体４１の膜厚に略一致する深さの凹部が生じるが、この凹部は印刷媒体の送り方向に開放されているので、耐磨耗保護層１０に転写形成されても、耐磨耗保護層１０の段差部１０ａを研磨加工した際に生じた研磨くずが耐磨耗保護層１０の表面に残留する虞はない。

コネクト導体４１は、接続導体部４１Ｂと連結ストリップ４４ｂにおいて発熱抵抗体４５との導通接続を確保し、直線抵抗体ストリップ４４ａには非接触である。このようにコンタクト導体４１が直線抵抗体ストリップ４４ａに非接触であれば、該コネクト導体４１を介して一対の実効発熱部４５Ｂ、４５Ｃが短絡されずに済み、リーク電流による各発熱抵抗体４５（実効発熱部４５Ｂ、４５Ｃ）の抵抗値ばらつきを抑制することができる。

上記構成のサーマルヘッド４０は、上述した第１実施形態によるサーマルヘッド１の製造方法（図３〜図７）において、直線抵抗体ストリップ４に替えて折り返し抵抗体ストリップ４４を形成すること、絶縁バリア層を除去する際に、隣り合う一対の直線抵抗体ストリップ４４ａの一端部から連結ストリップ４４ｂの一部までの表面上に該絶縁バリア層４６を残すこと、及びコネクト導体１１に替えて、隣り合う一対の直線抵抗体ストリップ４４ａの端部及び絶縁バリア層４６上に延びる一対の平行導体部４１Ａと該一対の平行導体部４１Ａを少なくとも連結ストリップ４４ｂ及び絶縁バリア層４６上で接続する接続導体部４１Ｂとを有するコネクト導体４１を形成することにより、製造可能である。

第４実施形態では、平面Ｕ字形状のコネクト導体４１を備えているが、コネクト導体４１の接続導体部４１Ｂは少なくとも連結ストリップ４４ｂ及び絶縁バリア層４６上に形成されていればよく、例えば一対の平行導体部４１Ａと同じ長さ寸法で接続導体部４１Ｂを形成した平面Ｉ字形状のコネクト導体、すなわち第１実施形態と同じ矩形状のコネクト導体を上記コネクト導体４１の替わりに備えてもよい。

図１２及び図１３は、第５実施形態によるサーマルヘッド５０の構造を示す平面図及び断面図である。サーマルヘッド５０は、第１実施形態のコネクト導体１１に替えて、平面Ｈ字形状のコネクト導体５１を備えている。コネクト導体４１以外の構成要素は第１実施形態と同一である。

コネクト導体５１は、隣り合う一対の直線抵抗体ストリップ４の端部（コネクト接続領域４Ａ）及び絶縁バリア層６上に延びる一対の平行導体部５１Ａと、絶縁バリア層６及び隣り合う一対の直線抵抗体ストリップ４に非接触でこの一対の平行導体部５１Ａを接続する接続導体部５１Ｂとを有している。一対の平行導体部５１Ａは、直線抵抗体ストリップ４の幅寸法Ｗよりも若干小さい幅寸法でそれぞれ形成されている。接続導体部５１Ｂは、一対の平行導体部５１Ａを直線的に結ぶ矩形状をなし、該一対の平行導体部５１Ａに接続した一対の直線抵抗体ストリップ４の端部近傍に配置されている。この接続導体部５１Ｂと絶縁バリア層６との離間距離ｄはできるだけ狭いことが望ましく、本実施形態では５μｍ以下に規定する。この範囲内であれば、接続導体部５１Ｂと一対の直線抵抗体ストリップ４により印刷媒体の送り方向に閉じた凹部が形成されていても、該凹部は耐磨耗保護層１０の段差部１０ａを研磨加工する際に同時に研磨して除去できるので、耐磨耗保護層１０に研磨くずが溜まることも印画キズを生じさせることもない。また、接続導体部５１Ｂと一対の平行導体部５１Ａに囲まれた領域にもコネクト導体４１の膜厚に略一致する深さの凹部が生じているが、この凹部は印刷媒体の送り方向に開いているので、耐磨耗保護層１０に転写形成されても上記研磨加工時の研磨くずが耐磨耗保護層１０の表面に残留する虞はない。

またコネクト導体５１は、一対の平行導体部５１Ａを介して一対の発熱抵抗体５ａ、５ｂとの導通接続をそれぞれ確保し、一対の直線抵抗体ストリップ４の隙間（ギャップ領域β）には存在していない。このようにコネクト導体５１が一対の直線抵抗体ストリップ４の隙間に存在していなければ、該一対の直線抵抗体ストリップ４の側面にコネクト導体５１が接することがなく、電流リークを防止可能である。これにより、リーク電流による発熱抵抗体５の抵抗値ばらつきを抑えられる。

上記構成のサーマルヘッド５０は、上述した第１実施形態によるサーマルヘッド１の製造方法（図３〜図７）において、コネクト導体１１の替わりに、隣り合う一対の直線抵抗体ストリップ４の端部及び絶縁バリア層６上に延びる一対の平行導体部５１Ａと絶縁バリア層６及び隣り合う一対の直線抵抗体ストリップ４に非接触でこの一対の平行導体部５１Ａを接続する接続導体部５１Ｂとを有するコネクト導体５１を形成することにより、製造可能である。

以上の第５実施形態では、平面Ｈ字形状のコネクト導体５１を備えているが、コネクト導体５１の接続導体部５１Ｂは少なくとも絶縁バリア層６に非接触で形成されていればよい。変形例として例えば、コネクト導体５１の替わりに、図１４に示すように、隣り合う一対の直線抵抗体ストリップ４の端部及び絶縁バリア層６上に延びる一対の平行導体部５１Ａと、この一対の平行導体部５１Ａを、絶縁バリア層６に非接触で且つ隣り合う一対の直線抵抗体ストリップ４の端部上に位置させた発熱抵抗体側のエッジで接続する接続導体部５１Ｂ’を有するコネクト導体５１’を備えてもよい。または、図１５に示すように、隣り合う一対の直線抵抗体ストリップ４の端部及び絶縁バリア層６上に延びる一対の平行導体部５１Ａと、絶縁バリア層６及び一対の直線抵抗体ストリップ４には非接触で一対の平行導体部５１Ａの間を埋める接続導体部５１Ｂ’’とを有するコネクト導体５１’’を備えてもよい。

以上の第１〜第５実施形態のいずれによっても、印画キズを引き起こす要因となる印刷媒体の送り方向に閉じたポケット凹部が存在しないので、電極抵抗を増大させることなくヘッド小型化を実現でき、印画キズを防止可能なサーマルヘッドを得ることができる。

上記各実施形態では、複数の発熱抵抗体５を蓄熱層３の凸形状部３ａの頂点位置Ｏに配置しているが、該頂点位置Ｏから所定角度ずらした位置に複数の発熱抵抗体５を配置してもよい。また各実施形態では、蓄熱層３を用いて基板表面に凸形状を形成しているが、基板自体を凸形状に形成し、この凸型基板上に一定膜厚の蓄熱層を設ける構成としてもよい。

本発明の第１実施形態によるサーマルヘッド（保護層除く）を示す平面図ある。 （ａ）同サーマルヘッドの個別電極側を示す断面図、（ｂ）コモン電極側を示す断面図である。 同サーマルヘッドの製造方法の一工程を示す（ａ）断面図、（ｂ）平面図である。 図３に示す工程の次工程を示す（ａ）断面図、（ｂ）平面図である。 図４に示す工程の次工程を示す（ａ）断面図、（ｂ）平面図である。 図５に示す工程の次工程を示す（ａ）断面図、（ｂ）平面図である。 図６に示す工程の次工程を示す（ａ）断面図、（ｂ）平面図である。 本発明の第２実施形態によるサーマルヘッドを示す平面図である。 本発明の第３実施形態によるサーマルヘッドを示す平面図である。 本発明の第４実施形態によるサーマルヘッドを示す平面図である。 図１０の（Ａ）Ａ−Ａ線、（Ｂ）Ｂ−Ｂ線、（Ｃ）Ｃ−Ｃ線にそれぞれ沿う断面図である。 本発明の第５実施形態によるサーマルヘッドを示す平面図である。 図１２の（Ａ）Ａ−Ａ線、（Ｂ）Ｂ−Ｂ線、（Ｃ）Ｃ−Ｃ線にそれぞれ沿う断面図である。 第５実施形態とは別態様のコネクト導体を示す平面図である。 第５実施形態とはさらに別態様のコネクト導体を示す平面図である。 従来の折り返し構造のサーマルヘッドを示す（ａ）断面図、（ｂ）平面図である。

符号の説明

１、２０、３０、４０、５０ サーマルヘッド
２ 基板
３ 蓄熱層
４ 直線抵抗体ストリップ
４Ａ コネクト接続領域
４Ｂ、４Ｃ 電極接続領域
５、４５ 発熱抵抗体
６、４６ 絶縁バリア層
７ 個別電極
８ コモン電極
９ コモンライン
１０ 耐磨耗保護層
１１、２１、３１、４１、５１ コネクト導体
３１Ａ、４１Ａ、５１Ａ 一対の平行導体部
３１Ｂ、４１Ｂ、５１Ｂ 接続導体部
３１Ｃ 開放部
４４ａ 直線抵抗体ストリップ
４４ｂ 連結ストリップ
４５Ａ 連結端部
４５Ｂ、４５Ｃ 実効発熱部
α 開放部
β ギャップ領域
Ｄ 印刷ドット部

Claims (10)

1. 所定間隔をあけて列状に配置された複数の抵抗体ストリップと、各抵抗体ストリップの一部を覆い、通電により発熱する発熱抵抗体をそれぞれ規定する複数の絶縁バリア層と、隣り合う一対の抵抗体ストリップの端部を導通接続する複数のコネクト導体とを備え、
   前記抵抗体ストリップは、離間する一対の直線抵抗体ストリップと該一対の直線抵抗体ストリップの一端部を連結する連結ストリップとを備えた折り返し状であり、
   前記絶縁バリア層は、前記一対の直線抵抗体ストリップの各一端部から前記連結ストリップの一部までを覆って各発熱抵抗体を規定し、
   前記コネクト導体は、前記隣り合う一対の抵抗体ストリップの端部及び前記絶縁バリア層上に延びる一対の平行導体部と、この一対の平行導体部を前記連結ストリップ及び前記絶縁バリア層上で接続する接続導体部とを有していることを特徴とするサーマルヘッド。
2. 請求項１記載のサーマルヘッドにおいて、前記連結ストリップの前記絶縁バリア層で覆われた領域は、前記抵抗体ストリップの配列方向に直交する長さ寸法が５μｍ以下であるサーマルヘッド。
3. 請求項１または２記載のサーマルヘッドにおいて、前記コネクト導体は、前記抵抗体ストリップの配列方向に直交する長さ寸法が前記接続導体部よりも前記一対の平行導体部で大きく、平面Ｕ字形状をなしているサーマルヘッド。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載のサーマルヘッドにおいて、前記コネクト導体は、前記抵抗体ストリップの配列方向に直交する長さ寸法が前記接続導体部と前記一対の平行導体部で等しく、平面Ｉ字形状をなしているサーマルヘッド。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載のサーマルヘッドにおいて、前記コネクト導体は、前記抵抗体ストリップの配列方向に平行な幅寸法よりも、同配列方向に直交する長さ寸法が大きいサーマルヘッド。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載のサーマルヘッドにおいて、前記複数の抵抗体ストリップは凸形状を有する蓄熱層上に形成され、前記各発熱抵抗体は、該蓄熱層の凸形状上に形成されているサーマルヘッド。
7. 蓄熱層上に抵抗体層を全面的に形成する工程、
   この抵抗体層上に、形成すべき発熱抵抗体の平面的な大きさを規定する絶縁バリア層を形成する工程、
   前記絶縁バリア層及び前記抵抗体層の一部を除去して、所定間隔をあけて列状に並ぶ複数の抵抗体ストリップと該抵抗体ストリップの前記絶縁バリア層で覆われた領域からなる複数の発熱抵抗体とを得る工程、
   前記抵抗体ストリップ、前記絶縁バリア層及び前記蓄熱層の上に全面的に、導体層を形成する工程、及び
   前記導体層の一部を除去して、前記絶縁バリア層を露出させる開放部と、隣り合う一対の抵抗体ストリップの一端部を導通接続するコネクト導体と、このコネクト導体を介して前記発熱抵抗体を通電する個別電極及びコモン電極とを同時に形成する工程を有し、
   前記抵抗体パターンは、離間する一対の直線抵抗体ストリップと該一対の直線抵抗体ストリップの一端部を連結する連結ストリップとを有する折返し状で形成し、
   前記絶縁バリア層は、前記一対の直線抵抗体ストリップの各一端部から前記連結ストリップの一部までを覆って形成し、
   前記コネクト導体は、露出している前記連結ストリップを覆って前記絶縁バリア層上にオーバーレイさせることを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
8. 請求項７記載のサーマルヘッドの製造方法において、前記コネクト導体は、前記連結ストリップ及び前記絶縁バリア層上に延びる一対の平行導体部と、この一対の平行導体部を前記連結ストリップ及び前記絶縁バリア層上で接続する接続導体部とを有するパターン形状で形成するサーマルヘッドの製造方法。
9. 請求項７または８記載のサーマルヘッドの製造方法において、前記連結ストリップ上に残す前記絶縁バリア層は、前記抵抗体ストリップの配列方向に直交する方向の長さ寸法が前記一対の直線抵抗体ストリップの一端部から５μｍ以下に規定するサーマルヘッドの製造方法。
10. 請求項７ないし９のいずれか一項に記載のサーマルヘッドの製造方法において、前記コネクト導体の全部または一部は、前記直線抵抗体ストリップの配列方向に平行な幅寸法よりも同配列方向に直交する長さ寸法を大きく形成するサーマルヘッドの製造方法。

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