JPH02158350A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、低消費電力で熱効率か高（、かつ熱応答性に
優れたサーマルヘッドに関スる。

「従来の技術」 従来、サーマルヘッドは例えば第７図に示すように、ア
ルミナ等の基板１２上にガラスグレーズ層１３、耐エツ
チヤント層１４及び発熱抵抗体層１５を順次積層し、さ
らにその上にこの発熱抵抗体層１５に電流を供給するた
めの給電用導体層１６と、これらの層を磨耗から保護す
るだめの耐摩耗層１７とが積層されてできている。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、発熱抵抗体に隣接する層として、特にガ
ラスグレーズ層の熱容量が大きく、これが発熱抵抗体の
冷却の時定数を仲人させる方向に働き、熱効率及び熱応
答性が優れず、高速印字状態での消費電力増加及び印字
品位の低下を引き起こしていた。また、サーマルヘッド
の製造における加工・調整は容易でなく、良好な歩留り
を得ることが困難であった。

本発明の目的は、従来のサーマルヘッドに比べて低消費
電力で熱効率が高く、かつ熱応答性に優れたサーマルヘ
ッドを提供することにある。

「課題を解決するための手段」 上記目的を達成するために、本発明のサーマルヘットに
おいては、一方の面に溝部が形成され、他方の面の前記
溝部に対応する位置に凸状部が形成された基板の少なく
とも溝部の内側面に、発熱抵抗体と、該発熱抵抗体に接
続する給電用導体層とを設けてなるものである。

前記基板にはシリコンウェハーや窒化アルミニウム製の
基板、シリコンカーバイド製の基板など熱伝導性か良く
硬質なものか好適に用いられる。

さらに、前記発熱抵抗体及び給電用導体層に酸化防止層
を被覆して形成するとよい。

また、給電用導体層としては、アルミニウムのみの単層
として形成するか、あるいはチタン、ジルコニウム、ニ
ッケル、クロムの少なくとも１種からなる金属あるいは
これらを主成分とする合金からなり発熱抵抗体に接続す
る第１の導体層と金、銀、銅、アルミニウムの少なくと
も１種からなる金属あるいはこれらを主成分とする合金
からなる第２の導体層との２層として形成するとよい。

さらに、２層として形成するに際し、前記第１の導体層
を熱伝導率の小さなチタン又はジルコニウムで形成し、
第２の導体層を電気伝導率の大きな金、銀、銅又はアル
ミニウムで形成し、第２の導体層を印字部より遠くに設
けるようにしてもよい。

一方、基板の凸状部において、基板表面を窒化させたり
、あるいは印字部に相当する部分にタイヤモンド薄膜等
の耐摩耗層を設けてもよい。

そして、前記サーマルヘッドの製造方法としては、基板
に溝部を形成し、少なくとも該溝に発熱抵抗体層及び該
発熱抵抗体層に接続する給電用導体層を順次積層し、そ
の後、前記溝部の裏側か凸状部になるように基板を成形
加工する製造方法がある。基板にシリコン基板を用いる
場合には溝部および凸状部の形成を異方性エツチングに
よって行うことかできる。

「作用」 このような構成のサーマルヘッドにあっては、基板の溝
部の空間が極めて小さな熱伝導性および熱容量を有する
ので、この空間か断熱層として機能し、これにより発熱
抵抗体で発生した熱が不要に流れることなくその大部分
がインクリボンや感熱紙を加熱し、その結果熱効率が大
変優れたものとなる。くわえて、発熱部近傍の導体層を
熱伝導性の小さい金属で構成すれば導体層へ逃げる熱流
か減少し、これによっても熱効率が向上する。このよう
に、本発明のサーマルヘッドは投入電力の高−い利用効
率を有し、消費電力を低減しうる。

一方、従来の熱容量の大きいガラスグレーズ層か不要で
あるので、これに熱が蓄積されず、温度の立ち下がりが
速く、かつ基板としてシリコンウェハー等の熱伝導率の
大きな材料を用いれば発熱抵抗層で発生した熱か速やか
に基板表面に伝わり、発熱時の温度の立ち上がりが極め
て速い。よって、この発明のサーマルヘッドは高い熱応
答性を有する。

「実施例」 実施例について図面を参照して説明すると、第１図にお
いて、凸状部Ａを有し、該凸状部Ａの傾斜面を除く他の
表面にホウ素をドーピングしたシリコン膜をエッチスト
ップ層２として約５μｍを越えない程度に形成した厚さ
約２００μｍ程度までのシリコン基板１の下側に厚さ約
０５μｍ程度までの酸化シリコンの絶縁層３、厚さ０．
０５〜０．３　μｍのＴａ２Ｎ又はＴａ−３ｉｎ３等か
らなる発熱抵抗体層４、厚さ約１μｍ程度までのアルミ
ニム等からなる給電用導体層５、及び厚さ約２μｍ程度
までの酸化シリコン等からなる酸化防止層６を順次スパ
ッタリング法により積層して形成されたサーマルヘッド
である。

第２図に示される実施例では、上記実施例における給電
用導体層５の代わりに厚さ約０１〜０゜５μｍのチタン
又はジルコニウム等からなる第１導体層７と厚さ約１μ
ｍ程度までのアルミニウム又は金等からなる第２導体層
８とを積層して設け、この第２導体層８を凹部１ａの底
面１ｂから遠ざけて設けるものである。

第３図に示される実施例では、第１図に示した」二記実
施例のシリコン基板１の表面に窒素イオンを打ぢ込んで
硬化層９を形成したもので、印字部の耐摩耗性を向上す
ることができる。

第４図に示される実施例では、第１図に示した上記実施
例の凸状部の頂上に厚さ約１〜５μｍの硬くて熱伝導性
に優れたタイヤモント状薄膜等の耐摩耗層１０を形成し
たもので、印字部の耐摩耗性の向」二と熱効率の向上が
可能となる。

また、第５図に示される実施例では、バンプ１１を給電
用導体層５と接触して設けたものであり、第６図に示す
ように発熱体モジュールを形成する。

この発熱体モジュールの良品のみをフリップチップ方式
て長尺基板（図示せず）に多数個−列に実装することに
より総ドツト数２，０００〜４，０００個のライン型サ
ーマルヘッドを歩留り良（形成できる。

第７図に示す従来のサーマルヘッドと第１図に示す本発
明のサーマルヘッドとの印字駆動における消費電力と応
答速度との測定結果を第１表に示した。

第１表 「発明の効果」 本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載されるような効果を奏する。

溝部および凸状部を有する基板の少なくとも該溝部の内
側面に、発熱抵抗体及び該発熱抵抗体と接続する給電用
導体層か積層して設けられていることにより、溝部の空
間の熱伝導性及び熱容量が著しく小さくなり、印字にお
ける熱効率と熱応答性とが向上し、低消費電力で印字品
質に優れた高速印字か可能となる。

そして発熱抵抗体及び給電用導体層に酸化防止層を被覆
することにより、酸化により発熱抵抗体及び給電用導体
層の劣化・腐食を阻止し、耐久性をもたらせることがで
きる。

また、給電用導体層を２層とし、第１の導体層を熱伝導
率の小さなチタン又はジルコニウムで形成し、第２の導
体層を電気伝導率の大きな金、銀、銅又はアルミニウム
で形成し、上記第２導体層を印字部より遠ざけて設ける
と、発熱抵抗体層から給電用導体層への熱の逃げが抑制
され、熱効率が向上し、低ｌ肖費電力での印字かできる
。

また、凸状部の表面を窒化したり、あるいはタイヤモン
ト薄膜を凸状部の頂部に設けることにより、耐摩耗性と
熱伝導性とが向上し、印字での耐久性かあり、印字品質
の良好な高速印字か可能となる。

加えて、ドツト数の多いサーマルヘッドを歩留り良く製
造することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の実施例を示すサーマルヘ
ッドの断面図、第５図は本発明のバンプ付きのサーマル
ヘッドの実施例を示す断面図、第６図は本発明の多数個
の発熱部からなる発熱体モジュールの実施例の傾斜図、
第７図は従来のサーマルヘッドを示す断面図である。 １　・・・シリコン基板、１ａ・・・・・溝部、４・・
・・・・発熱抵抗体層、５・・　給電用導体層、６　・
・・酸化防［Ｌ層、７・・・・・第１導体層、８・・・
・・第２導体層、９・・硬化層、１０・・・・・耐摩耗
層、１１・・・・バンプ、Ａ・・・・凸状部。 出願人　　アルプス電気株式会社 代表者　　片　岡　政　隆

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一方の面に溝部が形成され、他方の面の前記溝部に
   対応する位置に凸状部が形成された基板の少なくとも該
   溝部の内側面に、発熱抵抗体と、該発熱抵抗体に接続す
   る給電用導体層とを設けてなるサーマルヘッド。 ２）給電用導体層がＴｉ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｃｒの少なくと
   も１種からなる金属あるいはこれらを主成分とする合金
   からなる第１導体層と、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌの少な
   くとも１種からなる金属あるいはこれらを主成分とする
   合金からなる第２導体層との２層とによって形成され、
   第２導体層が印字部より遠ざけられて設けられた請求項
   １記載のサーマルヘッド。 ３）少なくとも基板の凸状部表面を窒化した硬化層を設
   けた請求項１記載のサーマルヘッド。 ４）少なくとも基板の凸状部の頂上に耐摩耗層を設けた
   請求項１記載のサーマルヘッド。