JPH02158351A - 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く、かつ熱応答性に
優れたサーマルヘットに関する。

「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」−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Ｒ１６と、これらの層を磨耗から保護
するための耐摩耗層１７とが積層されててきている。

［発明が解決しようとする課題ｊ しかしなから、発熱抵抗体に隣接する層として、特にカ
ラスグレーズ層の熱容量が大きく、これか発熱抵抗体の
冷却の時定数を仲人させる方向に働き、熱効率及び熱応
答性か優れず、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、従来のサーマルへ、トに比べて低消費
電力て熱効率か高く、かつ、熱応答性に優れたサーマル
ヘットを提供することにある。

「課題を解決するための手段−１ 上記目的を達成するために、不発明のサーマルヘッドに
おいては、基板の溝部に少なくとも発熱抵抗体及び該発
熱抵抗体と接続する給電用導体層が積層して設けられて
いるものである。

前記基板にはシリコンウェハーや窒化アルミニウｌ−製
の基板、ノリコンカーバイド製の基板なと熱伝導性が良
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？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２
、第２の導体層を電気伝導率の大きな金、錦、銅又はア
ルミニウドで形成し、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。

−力、基板の溝形成部の裏側面において、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、少なくとも該溝には発熱抵抗体層及び
該発熱抵抗体層に接続する給電用導体層を順次積層する
製造方法がある。基板にノリコン基板を用いる場合には
、溝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。

［作用コ 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、この空間が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
かインクリホンや感熱紙を加熱し、その結果熱効率か大
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か向−１−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。

方、従来の熱容量の大きいガラスグレーズ層が不要であ
るので、これに熱か蓄積されず、温度の立ち下がりか速
（、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体層で発生した熱が速やか
に基板表面に伝わり、発熱時の温度の立ちＬ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、一方の面に、ポウ素をドーピングしたシリコン膜
を膜厚約５μｍを越えない程度にＣＶＤ法によって形成
してエッチストップ層２とし、他方の面を異方性エツチ
ング法によって溝部１ａを加工形成した厚さ約２００μ
ｍ程度までのンリ：７ン基板１を形成する。溝部１ａの
底面１ｂは（１００）面であり、傾斜面１ｃは（］　ｌ
　ｌ）面となるようにエツチング加工される。さらに溝
部１ａに厚さ約０．５μｍ程度までの酸化シリコンの絶
縁槽３、厚さ０．０５〜０．３ノ１ｍのＴ　ａ　２Ｎ又
は”Ｉ゛ａ−３ｉ０２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
形成し、サーマルヘッドを完成させたものである。

第２図に示される実施例では、」−記実施例における給
電用導体層５の代わりに厚さ約０１〜０５μｍ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を溝部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」１記実
施例のエッチストップ層２の表面に窒素イオンを打ら込
んで硬化層９を形成したもので、印字部の耐摩耗性を向
トすることかできる。

第４図に示される実施例では、第１図に示した」１記実
施例のエッチストップ層２の印字部に厚さ約１〜５μｍ
の硬くて熱伝導性に優れたタイヤモンド簿膜等の耐摩耗
層１０を形成したもので、印字部の耐摩耗性の向−１−
と熱効率の向上か可能となる。

また、第５図に示される実施例では、ハンプ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
ように発熱体モノニールを形成する。

この発熱体モジュールの良品のみをフリ、ブチノブ方式
で長尺基板（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ｔ自費電力と
応答速度との測定結果を第１表に示した。

「発明の効果」 本発明は、以」二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。

基板の溝部に少なくとも発熱抵抗体及び該発熱抵抗体と
接続する給電用導体層が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が可能となる。

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ン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、」−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か抑
制され、熱効率が向」ニジ、低消費電力での印字かでき
る。

また、印字部の基板を窒化したり、あるいはタイヤモン
ト薄膜をシリコン基板上に設けることにより、耐摩耗性
と熱伝導性とか向上し、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Ｃ１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図は本発明のバンフ付きのサーマル
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
防止層、７・・・第１導体層、８　　・第２導体層、９
・・硬化層、１０・・　耐摩耗層、１１・・・ハンプ。 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）基板に溝部を形成し、この溝部に少なくとも発熱抵
   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
   合金のいずれか１つからなる第２導体層との２層とによ
   って形成されると共に第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）少なくとも基板の溝部の裏側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）少なくとも基板の溝部の裏側面に耐摩耗層を設けた
   請求項１記載のサーマルヘッド。