JPH07214808A

JPH07214808A - 薄膜型サーマルプリントヘッドおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH07214808A
Application number: JP794594A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Takakura; 敏彦高倉; Hiroaki Onishi; 弘朗大西
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1994-01-27
Filing date: 1994-01-27
Publication date: 1995-08-15
Anticipated expiration: 2017-09-09
Also published as: JP3323960B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】保護層の耐久性を上げ、発熱部の寿命を延長
する。【構成】絶縁基板12上に形成した抵抗体層14に重ねて
所定平面的形態をもつ導体層15を形成することにより、
導体層15に覆われずに露出する抵抗体層14を発熱部16と
して機能させるとともに、少なくとも発熱部ないしその
近傍表面を保護層18で覆ってなり、導体層15を高硬度・
高融点金属による下層第１導体層151 と、Alによる上層
第２導体層152 とを含むように形成する一方、第１導体
層151 の縁151aによって発熱部16を規定するとともに、
第２導体層152 の縁152aを第１導体層151 の縁151aから
所定距離後退させる。発熱部ないしその近傍の第１導体
層151 を覆う保護層18の表面硬度は少なくともヌープ硬
さで1300(Kg/mm²)以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、薄膜型サーマルプリ
ントヘッドおよびその製造方法に関し、その発熱部の耐
久性および印字効率を改善するべく案出されたものに関
する。

【０００２】

【従来の技術】図１４に、従来の薄膜型サーマルプリン
トヘッド１の一例の発熱部における断面構造を厚み方向
に強調して示す。アルミナセラミック等の絶縁基板２の
上に、記録紙に対する圧力集中を高めて印字効率を上げ
るべく部分グレーズ３が形成される。この部分グレーズ
３は、ガラスペーストを用いた印刷・焼成によって形成
され、焼成時におけるガラス成分の流動化に起因して、
滑らかな弓型断面を呈している。上記絶縁基板２ないし
上記部分グレーズ３の表面には、抵抗体層４がスパッタ
リング等によって薄膜形成される。次いで、アルミニウ
ム（Ａｌ）よりなる導体層５が同じくスパッタリング等
の手法によって薄膜形成される。そして、この導体層５
に対してフォトリソ工程によるエッチングが施され、部
分グレーズ３の頂部において所定幅の領域の抵抗体層４
が露出させられる。

【０００３】なお、図１４には詳示していないが、上記
抵抗体層４および導体層５には、平面的な所定のパター
ンニングがフォトリソ工程によって形成され、発熱部６
として機能するべき上記抵抗体層４の露出部に対して一
側（たとえば図１４の左側）に配置される導体層５ａが
個別電極とされ、他側（たとえば、図１４の右側）の導
体層５ｂが共通電極とされる。

【０００４】次いで、上記のように形成された抵抗体層
４および導体層５の表面が、耐酸化層７および保護層
（耐磨耗層）８によって覆われる。この耐酸化層７およ
び保護層８もまた、所定の材料を用いたスパッタリング
によって成膜されるのが普通である。各個別電極は、図
示しない駆動ＩＣの出力パッドに対してたとえばワイヤ
ボンディングを介して結線される。また、上記共通電極
は、絶縁基板上を引き回されて図示しない端子部に導通
させられる。

【０００５】いずれかの個別電極５ａがオン駆動される
と、この個別電極５ａの先端部と、共通電極５ｂの先端
部とによって挟まれる領域（発熱部６）において露出す
る抵抗体層４に電流が流れ、この部分が発熱する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記導体層
５として比較的軟質の金属であるＡｌが採用される理由
は、前述したように、駆動ＩＣとの間のワイヤボンディ
ング、すなわち、キャピラリによる金線圧着ボンディン
グを適正に行う上で望ましいことによる。そして、必要
な電流容量を得るために、このＡｌによる導体層５の厚
みは、少なくとも１μｍ程度とされるのが普通である。

【０００７】また、上記保護層８は、その耐磨耗性を確
保するためにたとえばＴａ₂Ｏ₅あるいはＳｉ₃Ｎ₄等
が材料として採用される。耐磨耗性に重点をおこうとす
ればこの保護層８は厚いほどよいが、あまり厚くしすぎ
ると、発熱部６が発する熱を効率的に感熱記録紙あるい
はインクリボンに伝達することができない。このような
ことから、この保護層８の厚みは、４μｍ程度とされる
のが一般的である。

【０００８】図１４に示した構造例のように、部分グレ
ーズ３上に発熱部６を配置する場合、記録紙やインクリ
ボンに対する圧力集中が高められるため、発熱部６ない
しこれを覆う保護層８に所定圧力で接触しながら摺動走
行させられる記録紙やインクリボンに硬質の異物が付着
しているような場合、保護層８が図１５に示すように破
損してしまうという問題が発生しえた。

【０００９】保護層８は、それ自体硬質であるとはい
え、その下層に配置される導体層５が軟質であるため、
それ自体たかだか４μｍの厚みしかない保護層５が硬質
の異物の衝突による衝撃に耐えきれずに破損してしまう
のである。発明者らが実験をしたところによると、図１
４の構造例において、厚さ１μｍのＡｌ導体層５を覆う
厚さ４μｍの保護層８の表面硬度は、ヌープ硬さにおい
て７００（Ｋｇ／ｍｍ²）程度しかないことが判明し
た。なお、保護層８の厚みをたとえば従前の一般的な厚
みのほぼ倍である８μｍ程度に高めた場合には、導体層
５を覆う部分についても、表面硬度が約１５００（Ｋｇ
／ｍｍ²）程度に高められ、上述のような硬質の異物の
衝突に対しても十分な耐久性が得られることもまた判明
したが、前述したように、このように保護層８の厚みを
上げると、発熱部６からの熱が効率的に記録紙やインク
リボンに伝達されず、印字ボケ等印字品質に問題を残
す。また、印字エネルギが余分に必要となるために、高
速印字、あるいは高エネルギ印字に対応できなくなる。
さらには、高速印字、あるいは高エネルギ印字を行う場
合、Ａｌからなる導体層がさらに軟化してしまい、駆動
状態における保護層表面の実質的な硬度が低下させられ
てしまうという問題も発生する。

【００１０】さらに、この種の薄膜型サーマルプリント
ヘッド１の中には、図１６(a),(b),(c) および図１７に
示すように、部分グレーズ３およびこれに配置される発
熱部６を基板の端縁近傍に配置した、いわゆるニアエッ
ジ型ヘッドあるいはコーナヘッドと呼ばれる構成をとる
場合がある。このような場合、発熱部６の一側（すなわ
ち、端縁側）の領域幅が狭いために共通電極を配置する
ことができず、そのために、図１７に示されるようない
わゆる折り返しパターン状に導体層５および発熱部６を
配置して、２つの発熱部６で一つの印字ドットを形成す
る場合がある。

【００１１】この場合についても、基板端縁部の折り返
し部に導体層５’を形成するが、この折り返し部の幅が
十分でないためにこの部からの放熱が十分に行われず、
極端な高熱にさらされる。そうすると、この折り返し部
の駆動時における導体層軟化により、その上面を覆う保
護層は、実質的にその表面硬度が低下し、破損しやすい
状況となる。とりわけ、このようなニアエッジ型ヘッド
あるいはコーナヘッドを構成するゆえんは、ヘッド全体
を傾斜させてコーナ部の発熱部に圧力集中を与えながら
記録紙に接触させ、印字効率を上げるためであり、発熱
部近傍の記録紙やインクリボンに対する接触圧は高い。
そのため、上述した保護層８の破損傾向がさらに高めら
れ、発熱部の寿命の点で問題が残る。なお、この場合に
おいても、保護層の厚みを上げることにより、発熱部の
耐久性を上げることができるが、そうすると、印字ボケ
や印字エネルギ効率の低下といった別の問題が発生する
のである。

【００１２】本願発明は、このような事情のもとで考え
出されたものであって、印字品質の低下や印字エネルギ
効率の低下をもたらすことなく、保護層の耐破損性能を
改善し、発熱部の寿命を延長することができる新たな薄
膜型サーマルプリントヘッドおよびその製造方法を提供
することをその課題としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本願発明では、次の各技術的手段を採用している。

【００１４】すなわち、請求項１に記載した発明は、絶
縁基板上に形成した抵抗体層に重ねて所定の平面的形態
をもつ導体層を形成することにより、上記導体層に覆わ
れずに露出する上記抵抗体層を発熱部として機能させる
とともに、少なくとも上記発熱部ないしその近傍表面を
保護層で覆ってなる薄膜型サーマルプリントヘッドであ
って、上記導体層を高硬度・高融点金属による下層第１
導体層と、アルミニウム（Ａｌ）による上層第２導体層
を含むように形成する一方、上記第１導体層の縁によっ
て上記発熱部を規定するとともに、上記第２導体層の縁
を上記第１導体層の縁から所定距離後退させたことを特
徴としている。

【００１５】上記高硬度・高融点金属による第１導体層
の材質としては、たとえば、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔａ、
ＮｂあるいはＭｏ等が好適に採用される（請求項２）。

【００１６】上記請求項１または２のサーマルプリント
ヘッドにおいて、抵抗体層の厚みは０．０１〜０．２μ
ｍ、上記第１導体層の厚みを０．１〜０．５μｍ、上記
第２導体層の厚みを１ないし３μｍ、上記保護層の厚み
を３〜５μｍとすることができる（請求項３）。

【００１７】上記発熱部を覆う保護層ないし上記発熱部
を規定する上記第１導体層を覆う保護層の表面硬さは、
この部分に軟質のＡｌが介在しないがゆえに、ヌープ硬
さ（Ｈ_K100）で少なくとも１３００（Ｋｇ／ｍｍ²）以
上、さらに好ましくは、１５００（Ｋｇ／ｍｍ²）以上
とすることができる（請求項４）。

【００１８】上記各発明において、上記発熱部は、絶縁
基板上に形成した部分グレーズ上に配置することができ
る（請求項５）。

【００１９】また、上記部分グレーズの配置位置によ
り、その上の発熱部の一側に配置されう導体層を共通電
極とし、上記発熱部の他側に配置される導体層を個別電
極とすることができる（請求項６）。

【００２０】そして、上記部分グレーズを絶縁基板の一
側縁近傍に配置するとともに、導体層ないし発熱部のパ
ターンをいわゆる折り返し回路パターンとして形成し、
発熱部よりも基板一側縁に配置される導体折り返し部
を、上記第１導体層のみで形成することができる。この
場合、上記発熱部に対して基板他側縁側に配置される導
体層については、請求項１の発明と同様、第１導体層と
第２導体層とによって形成し、Ａｌによって形成される
第２導体層の縁を上記発熱部を規定する第１導体層より
も後退して形成するのである（請求項７）。

【００２１】上記請求項６および請求項７の発明は、絶
縁基板上に部分グレーズを形成し、その上に発熱部を配
置して、記録紙あるいはインクリボンに対する圧力集中
を高めることができるようにしたものであるが、このよ
うな部分グレーズ層とするのではなく、請求項８の発明
のように、絶縁基板上にいわゆる全面グレーズ層を形成
するとともに基板一側縁においてこのグレーズ層に傾斜
部を設け、この傾斜部上あるいはこの近傍に上記発熱部
を配置する場合もある。この場合、請求項７の発明と同
様、発熱部が基板一側縁近傍に配置されるため、導体層
ないし発熱部はいわゆる折り返し回路パターンによって
形成される。その場合においても、基板一側縁近傍の導
体層折り返し部は第１導体層のみによって形成される
（請求項８）。

【００２２】請求項９に記載した発明は、上述した各薄
膜型サーマルプリントヘッドの製造方法である。すなわ
ち、この製造方法は、次の各ステップを含む。 (a) 絶縁基板上に抵抗体層、高硬度・高融点金属よりな
る下層第１導体層、Ａｌよりなる上層第２導体層を順次
成膜するステップ。 (b) 第１回のフォトリソ工程により、上記抵抗体層、上
記第１導体層および上記第２導体層に対して同一の回路
パターンを形成するステップ。 (c) 第２回のフォトリソ工程により、上記第２導体層を
エッチングして、上記発熱部を配置するべき領域を含
み、かつそれより広い領域において上記第１導体層を露
出させるステップ。 (d) 第３回のフォトリソ工程により、上記露出させられ
た第１導体層をエッチングして上記抵抗体層を所定領域
にわたって露出させて上記発熱部を形成するステップ。 (e) 少なくとも上記発熱部ないしその近傍の導体層を保
護層で覆い、かつ、上記発熱部ないしこれを規定する第
１導体層の表面を覆う保護層の表面硬さをヌープ硬さ
（Ｈ_K100）で少なくとも１３００（Ｋｇ／ｍｍ²）以上
とするステップ。

【００２３】請求項１０の発明は、上記各薄膜型サーマ
ルプリントヘッドの製造方法であって、請求項９に記載
した方法と異なる点は、請求項９におけるステップ(b)
とステップ(c) との順序を入れ換えたことを特徴とす
る。すなわち、抵抗体層、下層第１導体層、Ａｌよりな
る上層第２導体層を順次成膜した後、第１回のフォトリ
ソ工程により、Ａｌよりなる第２導体層をエッチングし
て発熱部の領域よりも広い領域をもつ第１導体層を露出
させ、その次に、抵抗体層、第１導体層および第２導体
層に対して回路パターンを形成するのである。

【００２４】上記請求項９または請求項１０の方法にお
いて、上記第１導体層としてはＣｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔ
ａ、ＮｂあるいはＭｏが好適に採用される（請求項１
１）。

【００２５】さらに、上記請求項９または請求項１０の
方法において、抵抗体層の厚みは、０．０１〜０．２μ
ｍ、上記第１導体層の厚みは、０．１〜０．５μｍ、上
記第２導体層の厚みは、１〜３μｍ、上記保護層の厚み
は、３〜５μｍとすることができる（請求項１２）。

【００２６】

【発明の作用および効果】本願発明の薄膜型サーマルプ
リントヘッドにおける導体層は、下層第１導体層が高硬
度・高融点金属によって形成されているが、上層第２導
体層がＡｌによって形成されているため、この導体層に
よって形成される電極と駆動ＩＣとの間のワイヤボンデ
ィングによる接続が好適に行われる。そして、本願発明
においては、従来例のように、Ａｌによる導体層のみが
発熱部を規定するのではなく、発熱部は、高硬度・高融
点金属による第１導体層によってのみ規定される。こう
して規定される発熱部を挟んでその両側に延びる第１導
体層に重なる第２導体層の端部は、第１導体層の端部か
ら所定距離退避させられている。

【００２７】したがって、発熱部ないしこれを挟んで位
置する第１導体層が、発熱部よりも広い領域において高
硬度表面を形成する。そのため、この発熱部ないし第１
導体層を覆う保護層の表面硬度は、発熱部ないし第１導
体層の表面硬さを反映して、比較的高く維持することが
できる。その結果、発熱部ないしその近傍においてこれ
を覆う保護層が所定の圧力をもって摺動する記録紙ある
いはインクリボンに接触させられ、かつこれに付着する
硬質の異物による衝突を受けたとしても、その衝撃によ
って保護層が容易に破損してしまうといった事態を有効
に回避することができる。また、保護層の厚みを必要以
上に高めなくともその表面硬度を所定以上に維持するこ
とができるので、発熱部によるエネルギ効率および印字
品質もまた、高度に維持される。

【００２８】上記第１導体層の材質として、Ｃｒ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｔａ、ＮｂあるいはＭｏが好適に採用され、
スパッタリングあるいはＣＶＤによる成膜を好適に行う
ことができる（請求項２）。

【００２９】請求項１の基本的構成に従えば、請求項３
に記載したように、上記保護層の厚みを３〜５μｍとい
う、印字品質保持およびエネルギ効率の面で適正な厚み
に保持したとしても、請求項４に記載したように、発熱
部ないしこれを規定する第１導体層を覆う保護層の表面
硬さをヌープ硬さ（Ｈ_K100）で、少なくとも１３００
（Ｋｇ／ｍｍ²）以上とすることができる。

【００３０】請求項５のように、上記発熱部を絶縁基板
上に形成した部分グレーズ上に配置すれば、発熱部の記
録紙あるいはインクリボンに対する圧力集中をより高め
ることができ、印字エネルギ効率および印字品質をさら
に高めることができる。

【００３１】さらに、請求項７に記載したように、上記
部分グレーズを絶縁基板の一側縁近傍に配置し、その部
分グレーズ上に発熱部を形成して、いわゆるニアエッジ
型ヘッドあるいはコーナヘッドを構成すれば、発熱部を
より効果的に記録紙あるいはインクリボンに接触走行さ
せることができ、印字品質あるいはエネルギ効率を高度
に維持することができる。なおこの場合、発熱部よりも
基板一側縁までの領域が狭く、いわゆる折り返し回路パ
ターンによって導体層ないし発熱部を形成せざるをえな
いが、この導体層における折り返し部を高硬度・高融点
金属による第１導体層のみによって形成すると、上記導
体層の局部的な温度上昇に対しても十分に導体層に耐久
性を与えることができ、このことも、発熱部ないしその
近傍を覆う保護層の耐久性の向上に大きく寄与する。

【００３２】さらに、コーナヘッドを形成するにあた
り、上記請求項７の発明のように部分グレーズを基板一
側縁近傍に配置する他、請求項８のように、基板上に形
成した全面グレーズ層の基板一側部傾斜部を設け、この
傾斜部あるいはその近傍に発熱部を配置することができ
る。この場合においても、発熱部よりも基板一側縁まで
の領域が狭いため、いわゆる折り返し回路パターンによ
って抵抗体層ないし発熱部を形成せざるをえない。この
場合、上記導体層の繰り返し部は、請求項７の発明と同
様、第１導体層のみによって形成されることになる。こ
の請求項８のサーマルプリントヘッドにおいても、発熱
部がグレーズ層に形成した傾斜部ないしはその近傍に形
成されているため、記録紙あるいはインクリボンに対す
る圧力集中が適度に高められ、エネルギ効率および印字
品質を高めることができる。また、導体層の折り返し部
が高硬度・高融点金属である第１導体層によって形成さ
れているため、局部的な温度上昇に対する耐久性が高め
られ、かつ発熱部ないしこれを規定する第１導体層を覆
う保護層の表面硬度も十分な硬度に維持され、硬質の異
物による衝突に対する保護層の耐久性が高められる。

【００３３】以上の他、本願発明の薄膜型サーマルプリ
ントヘッドにおいては、発熱部が高硬度・高融点金属で
ある第１導体層によってのみ規定されていることから、
発熱部近傍が高熱に耐えられることになり、したがっ
て、高い印字エネルギを付加した高速印字が可能とな
る。さらに、抵抗体層、下層第１導体層、上層第２導体
層との間の良好な導通が得られるため、信頼性の高いサ
ーマルプリントヘッドの製造が可能となる。

【００３４】上記した薄膜型サーマルプリントヘッド
は、請求項９に記載したように、絶縁基板上に抵抗体
層、第１導体層、第２導体層を順次スパッタリングある
いはＣＶＤ等によって成膜した後、複数回のフォトリソ
工程を経て形成することができる。請求項９に記載した
方法においては、まず第１回のフォトリソ工程により、
上記抵抗体層、第１導体層および第２導体層に対して同
一の回路パターンを形成した後、第２回のフォトリソ工
程によってＡｌからなる第２導体層をエッチングして、
発熱部を含み、かつそれより広い領域において第１導体
層を露出させ、第３回のフォトリソ工程により、上述の
ように露出された第１導体層をエッチングして、抵抗体
層を所定領域にわたって露出させて発熱部を形成する。
このように、本願発明のサーマルプリントヘッドは、薄
膜型サーマルプリントヘッドの従前の製造手法を踏襲し
て行うことができ、その実施は容易である。

【００３５】そして、請求項１０の方法によって本願発
明の薄膜型サーマルプリントヘッドを製造すれば、さら
に次のような利点が得られる。

【００３６】すなわち、請求項１０の方法においては、
まず、抵抗体層、第１導体層、第２導体層を順次スパッ
タリングあるいはＣＶＤ等によって成膜した後、Ａｌよ
りなる第２導体層をエッチングする。しかる後に、抵抗
体層、第１導体層および第２導体層に対して回路パター
ンを形成するのである。

【００３７】この方法によれば、第２回の回路パターン
形成のためのエッチングを行うに際し、発熱部近傍にお
ける第２導体層はすでに第１回のフォトリソ工程によっ
て除去されているため、Ａｌのオーバエッチの影響をな
くすことができる。そのため、各発熱部（すなわち発熱
ドット）間の隙間をより小さくすることができ、プリン
トヘッドのドット密度をそれだけ高めることができる。
このことは、より印字密度の高い印字を高品質において
行うことができることを意味する。もちろん、この方法
において製造されたサーマルプリントヘッドは、上述し
たのと同様の優れた利点を備えるのである。

【００３８】

【実施例の説明】以下、本願発明の好ましい実施例を図
面を参照しつつ具体的に説明する。

【００３９】図１は、本願発明の薄膜型サーマルプリン
トヘッド１１の発熱部における構造を厚み方向に強調し
て示した断面図であり、図２は、図１の構造をもつサー
マルプリントヘッド１１の発熱部近傍のパターン形状を
平面的に示す。

【００４０】図１に示されるように、アルミナセラミッ
ク等でできた絶縁基板１２上には、部分グレーズ１３が
形成される。この部分グレーズ１３は、たとえばガラス
ペーストを用いた印刷・焼成によって形成され、焼成時
においてガラス成分が流動化させられた後固化するた
め、この部分グレーズ１３は、滑らかな弓型断面を呈す
ることになる。

【００４１】絶縁基板１２ないしこの部分グレーズ１３
の表面には、抵抗体層１４が形成される。この抵抗体層
１４は、たとえば、ＴａＳｉＯ₂を用いたスパッタリン
グにより、０．０１〜０．２μｍの厚みに成膜される。
次いで、部分グレーズ層１３の頂部において所定領域に
わたって上記抵抗体層１４を露出させるようにして、導
体層１５が形成される。本願発明においては、この導体
層１５を、高硬度・高融点金属よりなる下層第１導体層
１５１と、Ａｌよりなる上層第２導体層１５２とに分け
て形成している。

【００４２】上記第１導体層１５１の材質としては、た
とえばＣｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔａ、ＮｂあるいはＭｏが好
適に採用される。そしてその形成手法は、スパッタリン
グあるいはＣＶＤ等の薄膜形成手法が採用され、その厚
みとしては、０．１〜０．５μｍが好適に採用される。
また、Ａｌよりなる第２導体層１５２の形成もまた、ス
パッタリングあるいはＣＶＤによる薄膜形成手法が採用
され、厚みとしては、その電流容量を考慮して、１〜３
μｍが好適に採用される。

【００４３】図１に表れているように、本願発明におい
ては、抵抗体層１４が露出させることによって形成され
る発熱部１６は、第１導体層１５１のみによって規定さ
れており、第２導体層１５２の縁１５２ａは、発熱部１
６を挟む上記第１導体層１５１の縁１５１ａから所定距
離後退させられている。第２導体層１５２の後退距離
は、プラテン等によって発熱部に圧接される記録紙ある
いはインクリボンの圧接の影響が第２導体層１５２には
それほど及ばないように設定される。換言すると、記録
紙あるいはインクリボンの圧接力を、主として発熱部１
６ないしこれを規定する第１導体層１５１の領域によっ
て受けるようになすのである。

【００４４】上記抵抗体層１４、第１導体層１５１、お
よび第２導体層１５２の平面的なパターンは、図２に示
すようになっている。各発熱部１６が部分グレーズ１３
の長手方向に独立して並び、各発熱部１６から基板他側
方（図の左方）に延びる導体層１５ａは個別電極を形成
して、図示しない駆動ＩＣの出力パッドに対してそれぞ
れワイヤボンディングによって結線される。また、各発
熱部１６から基板一側部（図の右方）に延びる導体層１
５ｂは、共通電極を形成する。この共通電極は、基板適
部に設けた端子に引き回される。

【００４５】上記のようにして発熱部１６ないし導体層
１５が形成された基板には、たとえば、ＳｉＯ₂等を材
質とする耐酸化層１７がスパッタリング等によって形成
された後、たとえば、Ｔａ₂Ｏ₅、あるいはＳｉ₃Ｎ₄
等を材料とするスパッタリングあるいはＣＶＤ等による
成膜手法により、保護層１８が形成される。上記耐酸化
層１７の厚みは、たとえば０．５〜１．５μｍに設定さ
れ、上記保護層１８の厚みは、たとえば３〜６μｍに設
定される。

【００４６】上記の構成において、いずれかの個別電極
１５ａがオン駆動されると、上記第１導体層１５１の縁
１５１ａによって規定される抵抗体層１４からなる発熱
部１６が個別に発熱駆動される。

【００４７】部分グレーズ１３上に直接成膜される抵抗
体層１４の表面硬度は高く、かつ上記第１導体層１５１
はそれ自体高硬度・高融点金属によって薄状に形成され
ているためにその表面硬度は高い。したがって、上記発
熱部１６ないし第１導体層１５１を覆う保護層１８の厚
みを前述したように３〜６μｍ、好適には約４μｍとし
ても、その表面硬度をヌープ硬さ（Ｈ_K100）において１
３００（Ｋｇ／ｍｍ²）以上、好適には１５００（Ｋｇ
／ｍｍ²）以上に維持することができる。

【００４８】同様の保護層厚みについて図１５に示した
構造をもつ従来例においては、Ａｌよりなる導体層１５
を覆う保護層表面の硬度がヌープ硬さでたかだか７００
（Ｋｇ／ｍｍ²）しかなかったことに比較し、本願発明
の構造をもつサーマルプリントヘッドにおける発熱部１
６ないしその近傍の保護層１８表面硬さは著しく高めら
れている。

【００４９】本願発明では特に、プラテンによって記録
紙ないしはインクリボンから圧力を受ける領域の保護層
の硬度を上述のように高めているため、仮に所定の接触
圧を受けながら保護層表面を摺動する記録紙あるいはイ
ンクリボンに付着する高硬度の異物が保護層に衝突した
としても、これに対する耐久性は十分に維持され、図１
５に示すような保護層の破損が起こらなくなる。しか
も、保護層の厚みを適正に設定することができるので、
必要以上の印字エネルギの付加を必要とすることなく、
高品位の印字を達成することができるのである。

【００５０】また、発熱部１６を規定する第１導体層１
５１は、高硬度・高融点金属によって形成されているた
め、発熱部近傍の導体層１５が高熱に耐えられることに
なり、高い印字エネルギを付加して、さらに高速の印字
が可能となる。高速印字を行う場合、記録紙上に付着し
ている高硬質の異物が従来より高速で保護層に衝突する
ことになるが、このような異物の衝突に起因した保護層
の破損もまた前述したように有効に回避され、発熱部の
寿命が飛躍的に延長されるのである。

【００５１】次に、図３ないし図６を参照し、図１およ
び図２に示した構造をもつ薄膜型のサーマルプリントヘ
ッド１１の製造方法の一例を説明する。

【００５２】まず、図３に示すように、絶縁基板１２上
に部分グレーズ１３を形成した後、抵抗体層１４、第１
導体層１５１、および第２導体層１５２を、順次スパッ
タリングあるいはＣＶＤ等の薄膜形成手法によって積層
状に形成する。抵抗体層１４、第１導体層１５１、およ
び第２導体層１５２の材質およびその好適な厚みは、前
述したとおりである。

【００５３】次いで、図４に示すように、第１回のフォ
トリソ工程により、上記抵抗体層１４、第１導体層１５
１、および第２導体層１５２に対し、同一の回路パター
ンを形成する。本実施例の場合、図４に示すように、各
層１４，１５１，１５２に対し、部分グレーズ１３の幅
方向に延びるスリット１９を等間隔に形成する。なお、
スリット１９は途中で終わっており、部分グレーズ１３
の基板一側方において導体層１５が共通電極として機能
することが予定される。一方、上記スリット１９は、基
板他側方（図の左方）に延び、独立させられた導体層１
５が個別電極として機能することが予定される。

【００５４】次いで、図５に示すように、第２回のフォ
トリソ工程により、上記Ａｌよりなる第２導体層１５２
のみがエッチングされ、その下層の第１導体層１５１が
露出させられる。なお、この第１導体層１５１のグレー
ズ幅方向の露出幅は、部分グレーズ１３上に形成される
べき発熱部１６の幅に対して部分グレーズ幅方向に十分
広いものとされる。

【００５５】次いで、図６に示すように、第３回のフォ
トリソ工程により、上記第１導体層１５１のみがエッチ
ングされ、その下層の抵抗体層１４が部分グレーズの幅
方向所定幅において露出させられる。こうして、第１導
体層１５１によって平面的に挟まれるようにして露出さ
せられる抵抗体層１４が、発熱部１６として機能する。

【００５６】次いで、図１に表れているように、ＳｉＯ
₂等による耐酸化層１７およびＴａ ₂Ｏ₅あるいはＳｉ
₂Ｎ₄による保護層１８が、スパッタリングあるいはＣ
ＶＤ等による薄膜形成手法によって形成される。この耐
酸化層１７および保護層１８の好適な厚みは、前述した
とおりである。

【００５７】そうして、図６において発熱部よりも基板
他側方（図の左方）に配置される導体層１５、すなわ
ち、第２導体層１５２に対し、図示しない駆動ＩＣの出
力パッドとの間のワイヤボンディングによる結線が行わ
れる。

【００５８】このように図３ないし図６に示しかつこれ
を参照して説明した上述の手法は、フォトリソ工程によ
るパターンニングを中心とした従前の製法を踏襲したも
のであり、その実施は容易に行える。

【００５９】次に、図７ないし図１０を参照し、図１お
よび図２に示した前述の薄膜型サーマルプリントヘッド
の製造方法の他の例について説明する。

【００６０】まず、図７に示すように、絶縁基板１２上
に部分グレーズ１３を形成するとともに、抵抗体層１
４、第１導体層１５１および第２導体層１５２を積層状
に形成する。これら各層の形成手法は、前述と同様に行
える。

【００６１】次に第１回目のフォトリソ工程により、図
８に示すように、第２導体層１５２のみにエッチングを
施し、第１導体層１５１を部分グレーズの幅方向所定幅
にわたって露出させる。こうして露出する第１導体層１
５１の幅は、前述と同様、発熱部１６を形成するべき幅
よりも広幅である。

【００６２】次いで、図９に示すように、第２回のフォ
トリソ工程により、上記各層１４，１５１，１５２に対
し、同一の回路パターンを形成する。この場合、発熱部
１６を形成するべき領域ないしそれを挟む所定幅の領域
は、既にＡｌよりなる第２導体層１５２が除去されてい
るため、比較的厚みのあるＡｌをエッチングする時に生
じるオーバエッチの影響が発熱部１６を形成するべき領
域ないしその近傍領域に及ばず、これらを区切るスリッ
ト１９の幅をきわめて小さくすることができる。

【００６３】次に、図１０に示すように、第３回のフォ
トリソ工程により、第１導体層１５１のみエッチングを
施し、抵抗体層１４をグレーズ幅方向所定幅にわたって
露出させ、発熱部１６を形成する。

【００６４】次いで耐酸化層１７および保護層１８の形
成が、上述した例と同様に行われる。

【００６５】この方法によれば、とりわけ第２回のエッ
チングによる回路パターン形成に際し、発熱部１６ない
しその近傍の第１導体層１５１を部分グレーズ長手方向
に区切るスリット１９をきわめて細幅とすることができ
るため、発熱部のドット密度を従前に比較してさらに高
めることができ、高精細度の印字の要求に対処すること
ができるようになる。

【００６６】以上の方法によって形成された薄膜型サー
マルプリントヘッドが前述したのと同様の作用効果を奏
することができるのは明らかであろう。

【００６７】図１１および図１２は、部分グレーズ１３
を絶縁基板１２の一側縁近傍に配置し、その部分グレー
ズ上に発熱部１６を形成するようにした薄膜サーマルプ
リントヘッド１１の構造例を示している。この場合、発
熱部１６に対して基板一側方（すなわち図１１において
右方）の領域幅がきわめて狭いため、図１に示した構造
例のように共通電極を形成することができず、したがっ
て、図１２に示すように、いわゆる折り返し回路パター
ンにより、２つの発熱部が１つの印字ドットを形成する
ことになる。この場合、発熱部１６より基板一側方（図
１１の右方）に位置する折り返し導体層１５１’は、本
願発明においては、高硬度・高融点金属よりなる第１導
体層１５１のみによって形成する。一方発熱部１６の基
板他側方は第１導体層１５１と第２導体層１５２とによ
って導体層１５を形成する。この場合においても、第２
導体層１５２の端縁は、第１導体層１５１の端縁よりも
所定距離後退させられており、発熱部１６を第１導体層
１５１のみによって規定する。これにより、発熱部１６
ないし第１導体層１５１を覆う保護層１８の表面硬度が
高く維持されるのであり、この点において、この実施例
についても、本願発明思想を利用したものであるという
ことができる。

【００６８】とりわけ、発熱部１６に対して基板一側方
に位置する折り返し導体層１５１’は、熱の逃げ場が少
なく、したがって、きわめて高温にさらされることにな
るが、本願発明においては、この部分を高融点金属によ
って形成しているため、このような高温にも十分に耐え
ることができ、高エネルギによる高速印字にも十分対応
することができる。

【００６９】なお、この実施例においても、抵抗体層１
４、第１導体層１５１、第２導体層１５２、の形成手法
およびその好適な厚みは、前述した実施例と同様にする
ことができる。また、耐酸化層１７および保護層１８の
形成手法およびこの好適な厚みについても、前述した実
施例と同様にすることができる。

【００７０】図１３は、本願発明の薄膜型サーマルプリ
ントヘッド１１のさらに他の実施例を示している。前述
した実施例はいずれも絶縁基板上に部分グレーズを設
け、この部分グレーズ上に発熱部を配置するように構成
したものである。これに対し、図１３に示した構造例で
は、絶縁基板１２にいわゆる全面グレーズ層１３’をガ
ラス等を材料として形成するとともに、基板一側縁にお
いてこのグレーズ層１３に傾斜部２０を設け、この傾斜
部ないしその近傍に発熱部１６を形成するべく、各導体
層１４，１５１，１５２を構成している。この場合につ
いても、発熱部１６を第１導体層１５１のみによって規
定し、第２導体層１５２を第１導体層１５１の端部より
も後退させている。この点において、この実施例は図１
１に示した構造例と近似しており、かつ本願発明思想を
利用したものであるということができる。

【００７１】この構造例においても、発熱部１６よりも
基板一側方（図１３の右方）の領域が狭いため、いわゆ
る共通電極を形成することができず、いわゆる折り返し
パターン回路を採用せざるをえない。この場合について
も、発熱部１６よりも基板一側方に位置する折り返し導
体層については、高硬度・高融点金属からなる第１導体
層１５１のみによって形成するのであり、この点図１１
および図１２に示した例と同様の作用効果を期待するこ
とができる。

【００７２】以上説明したように、本願発明によれば、
駆動ＩＣとの間のワイヤボンディングによる結線を適正
に行うことができながら、発熱部ないしその近傍を覆う
保護層の硬度を、この保護層それ自体の厚みを増すこと
なく適正に高めることができるのであり、印字ボケ等の
印字品質の低下を招くことなく、記録紙やインクリボン
に付着する硬質の異物の衝突による保護層の破損を効果
的に回避し、発熱部の寿命を著しく延長することができ
る。また、発熱部を規定する第１導体層が高温に耐える
ことができるため、高エネルギを付加したさらなる高速
印字にも対応することができる。この場合、記録紙が相
対的に従来よりも高速で摺動接触することから、硬質の
異物の衝突衝撃もそれだけ増すことになるが、本願発明
においては、かかる硬質の異物の衝突に対しても十分に
耐えることができるようになる。

【００７３】もちろん、本願発明の範囲は上述した実施
例に限定されるものではなく、抵抗体層１４、第１導体
層１５１の材質は、本願発明思想に適合する限りにおい
て、適当な材質を採用することができる。また、保護層
１８の材質についても同様である。

【００７４】また、図１６(c) の構造例にも本願発明を
適用しうることは明らかである。

【００７５】さらに、部分グレーズを設けるのではな
く、全面グレーズを形成した上で、発熱部ないしこれを
規定する導体層を平面的に形成する場合もあるが、この
場合についても同様に本願発明を適用して、発熱部ない
しその近傍を覆う保護層の耐久性を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の薄膜型サーマルプリントヘッドの発
熱部の構造例を厚み方向に強調して示す断面図である。

【図２】図１に示す例の回路パターン例を示す平面図で
ある。

【図３】図１に示す例の製造方法の一例の説明図であ
る。

【図４】図１に示す例の製造方法の一例の説明図であ
る。

【図５】図１に示す例の製造方法の一例の説明図であ
る。

【図６】図１に示す例の製造方法の一例の説明図であ
る。

【図７】図１に示す例の製造方法の他の例の説明図であ
る。

【図８】図１に示す例の製造方法の他の例の説明図であ
る。

【図９】図１に示す例の製造方法の他の例の説明図であ
る。

【図１０】図１に示す例の製造方法の他の例の説明図で
ある。

【図１１】本願発明の薄膜型サーマルプリントヘッドの
発熱部の他の構造例を厚み方向に強調して示す断面図で
ある。

【図１２】図１１に示す例の回路パターン例を示す平面
図である。

【図１３】本願発明の薄膜型サーマルプリントヘッドの
発熱部のさらに他の構造例を厚み方向に強調して示す断
面図である。

【図１４】従来の薄膜型サーマルプリントヘッドの発熱
部の構造例を厚み方向に強調して示す断面図である。

【図１５】図１４に示す構造例の問題点の説明図であ
る。

【図１６】従来の薄膜型サーマルプリントヘッドの発熱
部の他の構造例を厚み方向に強調して示す断面図であ
る。

【図１７】図１６に示す例の回路パターン例を示す平面
図である。

【符号の説明】

１１サーマルプリントヘッド１２絶縁基板１３部分グレーズ１３’ グレーズ層１４抵抗体層１５導体層１５１第１導体層１５２第２導体層１６発熱部１７耐酸化層１８保護層１９スリット２０傾斜部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁基板上に形成した抵抗体層に重ねて
所定の平面的形態をもつ導体層を形成することにより、
上記導体層に覆われずに露出する上記抵抗体層を発熱部
として機能させるとともに、少なくとも上記発熱部ない
しその近傍表面を保護層で覆ってなる薄膜型サーマルプ
リントヘッドであって、上記導体層を高硬度・高融点金属による下層第１導体層
と、Ａｌによる上層第２導体層を含むように形成する一
方、上記第１導体層の縁によって上記発熱部を規定するとと
もに、上記第２導体層の縁を上記第１導体層の縁から所
定距離後退させたことを特徴とする、薄膜型サーマルプ
リントヘッド。
【請求項２】上記第１導体層をＣｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔ
ａ、ＮｂまたはＭｏによって形成したことを特徴とす
る、請求項１の薄膜型サーマルプリントヘッド。
【請求項３】上記抵抗体層の厚みを０．０１〜０．２
μｍとし、上記第１導体層の厚みを０．１〜０．５μｍ
とし、上記第２導体層の厚みを１〜３μｍとし、上記保
護層の厚みを３〜５μｍとしたことを特徴とする、請求
項１または２の薄膜型サーマルプリントヘッド。
【請求項４】上記発熱部を覆う保護層ないし発熱部を
規定する上記第１導体層を覆う保護層の表面硬さをヌー
プ硬さ（Ｈ_K100）で少なくとも１３００（Ｋｇ／ｍ
ｍ²）以上としたことを特徴とする、請求項３の薄膜型
サーマルプリントヘッド。
【請求項５】上記発熱部を絶縁基板上に形成した部分
グレーズ上に配置したことを特徴とする、請求項１ない
し４のいずれかの薄膜型サーマルプリントヘッド。
【請求項６】上記部分グレーズ上の発熱部の一側に配
置される導体層は共通電極を形成し、上記発熱部の他側
に配置される導体層は個別電極を形成している、請求項
５の薄膜型サーマルプリントヘッド。
【請求項７】上記部分グレーズは上記絶縁基板の一側
近傍に配置されるとともに、この部分グレーズ上の発熱
部に対して基板一側縁側に配置される上記導体層は、上
記第１導体層のみで形成され、基板他側縁側に配置され
る上記導体層は上記第１導体層と上記第２導体層とによ
って形成され、上記発熱部ないし導体層は折り返し回路
パターンとして形成されている、請求項５の薄膜型サー
マルプリントヘッド。
【請求項８】上記絶縁基板上にグレーズ層を形成する
とともに、基板一側部において上記グレーズ層に傾斜部
を設け、上記発熱部を上記傾斜部に形成する一方、上記
発熱部に対して基板一側縁側に配置される上記導体層
は、上記第１導体層のみで形成され、基板他側縁側に配
置される上記導体層は上記第１導体層と上記第２導体層
とによって形成され、上記発熱部ないし導体層は折り返
し回路パターンとして形成されている、請求項１ないし
４のいずれかの薄膜型サーマルプリントヘッド。
【請求項９】絶縁基板上に形成した抵抗体層に重ねて
所定の平面的形態をもつ導体層を形成することにより、
上記導体層に覆われずに露出する上記抵抗体層を発熱部
として機能させるとともに、少なくとも上記発熱部ない
しその近傍表面を保護層で覆ってなる薄膜型サーマルプ
リントヘッドの製造方法であって、次の各ステップを含
むことを特徴とするもの。 (a) 絶縁基板上に抵抗体層、高硬度・高融点金属よりな
る下層第１導体層、Ａｌよりなる上層第２導体層を順次
成膜するステップ。 (b) 第１回のフォトリソ工程により、上記抵抗体層、上
記第１導体層および上記第２導体層に対して同一の回路
パターンを形成するステップ。 (c) 第２回のフォトリソ工程により、上記第２導体層を
エッチングして、上記発熱部を配置するべき領域を含
み、かつそれより広い領域において上記第１導体層を露
出させるステップ。 (d) 第３回のフォトリソ工程により、上記露出させられ
た第１導体層をエッチングして上記抵抗体層を所定領域
にわたって露出させて上記発熱部を形成するステップ。 (e) 少なくとも上記発熱部ないしその近傍の導体層を保
護層で覆い、かつ、上記発熱部ないしこれを規定する第
１導体層の表面を覆う保護層の表面硬さをヌープ硬さ
（Ｈ_K100）で少なくとも１３００（Ｋｇ／ｍｍ²）以上
とするステップ。
【請求項１０】絶縁基板上に形成した抵抗体層に重ね
て所定の平面的形態をもつ導体層を形成することによ
り、上記導体層に覆われずに露出する上記抵抗体層を上
記発熱部として機能させるとともに、少なくとも上記発
熱部ないしその近傍表面を覆う保護層で覆ってなる薄膜
型サーマルプリントヘッドの製造方法であって、次の各
ステップを含むことを特徴とするもの。 (a) 絶縁基板上に抵抗体層、高硬度・高融点金属よりな
る下層第１導体層、Ａｌよりなる上層第２導体層を順次
成膜するステップ。 (b) 第１回のフォトリソ工程により、上記第２導体層を
エッチングして、上記発熱部を配置するべき領域を含
み、かつそれより広い領域において上記第１導体層を露
出させるステップ。 (c) 第２回のフォトリソ工程により、上記抵抗体層、上
記第１導体層および上記第２導体層に対して同一の回路
パターンを形成するステップ。 (d) 第３回のフォトリソ工程により、上記露出させられ
た第１導体層をエッチングして上記抵抗体層を所定領域
にわたって露出させて上記発熱部を形成するステップ。 (e) 少なくとも上記発熱部ないしその近傍の導体層を保
護層で覆い、かつ、上記発熱部ないしこれを規定する第
１導体層の表面を覆う保護層の表面硬さをヌープ硬さ
（Ｈ_K100）で少なくとも１３００（Ｋｇ／ｍｍ²）以上
とするステップ。
【請求項１１】上記第１導体層をＣｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、
Ｔａ、ＮｂまたはＭｏによって形成することを特徴とす
る、請求項１０の薄膜型サーマルプリントヘッドの製造
方法。
【請求項１２】上記抵抗体層の厚みを０．０１〜０．
２μｍとし、上記第１導体層の厚みを０．１〜０．５μ
ｍとし、上記第２導体層の厚みを１〜３μｍとし、上記
保護層の厚みを３〜５μｍとすることを特徴とする、請
求項１０の薄膜型サーマルプリントヘッドの製造方法。