JPH07329331A - Thermal head and manufacture thereof - Google Patents

Thermal head and manufacture thereof

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JPH07329331A
JPH07329331A JP18020894A JP18020894A JPH07329331A JP H07329331 A JPH07329331 A JP H07329331A JP 18020894 A JP18020894 A JP 18020894A JP 18020894 A JP18020894 A JP 18020894A JP H07329331 A JPH07329331 A JP H07329331A
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JP
Japan
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mesa
substrate
thermal head
forming
heat
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP18020894A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kyoji Shirakawa
享志 白川
Hisafumi Nakatani
壽文 中谷
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Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a thermal head in which high minuteness and high printing quality in the case of printing at a high speed can be held for a long period, its yield is improved and which has excellent productivity, and a method for manufacturing the same. CONSTITUTION:A board 10 is formed of single crystalline silicon. The board 10 is formed of a flat plate part 10A and a mesa part 10B formed integrally on the part 10A, adjacently disposed via substantially V-shaped or U-shaped groove 10c, and made of a mesa 10a for a heat generator having a heat generating element 12a and a mesa 10b for an edge having an ink ribbon peeling edge 13. The board 10 is formed on its surface with a heat insulation layer 11 having a substantially uniform thickness made of Si and low oxide content of transition metal, and with a common electrode 15 on the surface of the layer 11 on the groove 10c.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、熱転写プリンタに搭載
されるサーマルヘッドおよびその製造方法に係り、特
に、印字性能が良好で高速印字に好適なサーマルヘッド
およびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal head mounted on a thermal transfer printer and a method for manufacturing the same, and more particularly to a thermal head having good printing performance and suitable for high speed printing, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、熱転写プリンタに搭載されるサ
ーマルヘッドは、例えば、発熱素子からなる複数個の発
熱素子を基板上に1列もしくは複数列に配列し、所望の
印字情報にしたがって各発熱素子を選択的に通電加熱さ
せることにより、感熱記録紙に発色記録したり、あるい
は、インクリボンを介して用紙に転写記録するなどして
各種の記録媒体に印字を行っている。
2. Description of the Related Art Generally, a thermal head mounted on a thermal transfer printer has a plurality of heating elements, for example, heating elements, arranged in one or more rows on a substrate, and each heating element is formed according to desired print information. Is selectively heated by energizing to record on various recording media such as color recording on a thermal recording paper or transfer recording onto a paper via an ink ribbon.

【0003】以下、従来のサーマルヘッドについて図6
により説明する。
A conventional thermal head is shown in FIG.
Will be described.

【0004】図6は従来のサーマルヘッドの要部を示す
拡大縦断面図である。
FIG. 6 is an enlarged vertical sectional view showing a main part of a conventional thermal head.

【0005】図6に示すように、従来のサーマルヘッド
1は、アルミナ等のセラミックスからなる絶縁性を有す
る基板2上に、保温層(蓄熱層)として機能するガラス
等からなる断面略円弧状のグレーズ層3が形成されてい
る。そして、グレーズ層3の略頂部3aには、後述する
発熱部4の形成予定領域に上面の断面形状が略台形状に
形成された台形状メサ3bが等方性エッチングにより形
成されており、この台形状メサ3bの上面には、Ta2
N等からなる所望の発熱抵抗体からなる発熱素子4a
が、蒸着、スパッタリングなどの適宜な方法により被着
された後、エッチングなどにより所望の分解能に対応す
るドットの数に応じて整列配置されて発熱部4が形成さ
れている。さらに、発熱部4の一側(右側)には、各発
熱素子4aに接続される所望の共通電極5が形成されて
いる。また、発熱部4の他側(左側)には、各発熱素子
4aに独立して通電を行う所望の個別電極6が形成され
ている。この両電極5,6は、例えば、アルミニウム、
銅あるいは金等を素材とし、蒸着、スパッタリング等の
所望の方法により被着した後、エッチングなどにより所
望形状のパターンに形成されている。
As shown in FIG. 6, a conventional thermal head 1 has a substantially arc-shaped cross section made of glass or the like that functions as a heat retaining layer (heat storage layer) on an insulating substrate 2 made of ceramics such as alumina. The glaze layer 3 is formed. Then, a trapezoidal mesa 3b having a substantially trapezoidal cross section is formed by isotropic etching in a region where a heat generating portion 4 will be formed, which will be described later, at approximately the top 3a of the glaze layer 3. Ta 2 is formed on the upper surface of the trapezoidal mesa 3b.
Heating element 4a made of a desired heating resistor made of N or the like
However, after being deposited by an appropriate method such as vapor deposition or sputtering, the heat generating portions 4 are formed by being aligned according to the number of dots corresponding to a desired resolution by etching or the like. Further, a desired common electrode 5 connected to each heating element 4a is formed on one side (right side) of the heating section 4. Further, on the other side (left side) of the heat generating portion 4, desired individual electrodes 6 for independently energizing each heat generating element 4a are formed. Both electrodes 5 and 6 are made of, for example, aluminum,
After using copper or gold as a material and depositing it by a desired method such as vapor deposition or sputtering, a pattern having a desired shape is formed by etching or the like.

【0006】また、基板2の右側上方が記録媒体からイ
ンクリボン(共に図示せず)を引き剥がすインクリボン
引き剥がしエッジ部7とされている。
The upper right side of the substrate 2 is an ink ribbon peeling edge portion 7 for peeling an ink ribbon (both not shown) from the recording medium.

【0007】前記発熱素子4a、共通電極5および個別
電極6の表面には、これらを酸化あるいは摩耗等から保
護するために5〜10μm程度の膜厚とされた所望の保
護層8が形成されている。この保護層8は、前記各電極
5、6の端子部以外のすべての表面を被覆するようにし
て、耐酸化性および耐摩耗性の良いサイアロン等を素材
とし、スパッタリング等の所望の方法により積層形成さ
れている。
A desired protective layer 8 having a film thickness of about 5 to 10 μm is formed on the surfaces of the heating element 4a, the common electrode 5 and the individual electrode 6 in order to protect them from oxidation or abrasion. There is. The protective layer 8 covers all surfaces of the electrodes 5 and 6 except the terminal portions, and is made of sialon or the like having good oxidation resistance and wear resistance, and laminated by a desired method such as sputtering. Has been formed.

【0008】なお、この種の従来のサーマルヘッド1
は、図示しない一枚の大きな基板上に複数個のサーマル
ヘッド1を同時に形成し、その大きな基板を所望の位置
にて分割することにより所望のサーマルヘッド1が同時
に複数得られる製法が、生産効率などの理由により多用
されている。
Incidentally, a conventional thermal head 1 of this type
Is a production method in which a plurality of thermal heads 1 are simultaneously formed on one large substrate (not shown), and the large thermal substrates 1 are simultaneously obtained by dividing the large substrate at desired positions. It is often used for such reasons.

【0009】そして、このような従来のサーマルヘッド
1を用いた熱転写プリンタ(図示せず)においては、サ
ーマルヘッド1をインクリボンを介してプラテンに搬送
される所望の記録媒体(共に図示せず)、例えば、用紙
に圧接させた状態で、所望の印字信号に基づいて選択さ
れた発熱素子4aに接続された個別電極6に通電を行
い、所望の発熱素子4aを発熱させることにより、発熱
させた発熱素子4aに対向する部位のインクリボンのイ
ンク(共に図示せず)を溶融させて用紙に転写し、用紙
上に文字や図形などの所望の印字を行うようになってい
る。
In such a thermal transfer printer (not shown) using the conventional thermal head 1, the desired recording medium (both not shown) in which the thermal head 1 is conveyed to the platen via the ink ribbon is used. , For example, in the state of being pressed against the paper, the individual electrodes 6 connected to the heating elements 4a selected based on the desired print signal are energized, and the desired heating elements 4a are heated to generate heat. The ink (both not shown) of the ink ribbon at the portion facing the heating element 4a is melted and transferred to the paper, and desired printing of characters and figures is performed on the paper.

【0010】また、記録媒体として感熱記録紙を用いる
場合には、サーマルヘッド1をインクリボンを介さずに
プラテンに搬送される所望の感熱記録紙(共に図示せ
ず)に直接圧接させた状態で、所望の印字信号に基づい
て選択された発熱素子4aに接続された個別電極6に通
電を行い、所望の発熱素子4aを発熱させることによ
り、発熱させた発熱素子4aに対向する部位の感熱記録
紙を部分的に発色させ印字を行うようになっている。
When a thermal recording paper is used as the recording medium, the thermal head 1 is in direct contact with the desired thermal recording paper (both not shown) conveyed to the platen without the ink ribbon. , The individual electrodes 6 connected to the heating elements 4a selected on the basis of the desired print signal are energized to heat the desired heating elements 4a, whereby the heat-sensitive recording of the portion facing the heating elements 4a Printing is performed by partially coloring the paper.

【0011】そして、このような従来のサーマルヘッド
1においては、グレーズ層3の低熱伝導率(2.5×1
-3cal/cm・sec・℃)とアルミナ等からなる
基板2の熱伝導率(40×10-3cal/cm・sec
・℃)との組み合わせにより、発熱素子4aにおいて発
生するジュール熱の蓄熱効果を利用して、電力効率や印
字特性のバランスを得るようにされている。つまり、グ
レーズ層3の蓄熱効果は、発熱素子4aの冷却の時定数
を長くし、高速印字における印字の尾引き、にじみ、余
白汚れ等の印字品質の劣化をもたらすため、グレーズ層
3の厚さは、設計コンセプトにより電力効率と印字特性
との両者を勘案して決定されており、一般に、30〜6
0μm程度とされているとともに、基板2の端部(図6
に矢印にて示すサーマルヘッド1の走行方向上流側:右
側)に台形状メサ3bを片寄らせて設け、この台形状メ
サ3b上に発熱部4を配設した、いわゆるリアルエッジ
化が図られている。
In such a conventional thermal head 1, the glaze layer 3 has a low thermal conductivity (2.5 × 1).
0 −3 cal / cm · sec · ° C.) and the thermal conductivity of the substrate 2 made of alumina or the like (40 × 10 −3 cal / cm · sec)
.Degree. C.), a heat storage effect of Joule heat generated in the heating element 4a is utilized to obtain a balance of power efficiency and printing characteristics. In other words, the heat storage effect of the glaze layer 3 lengthens the cooling time constant of the heating element 4a, and causes print quality deterioration such as tailing, bleeding, and smearing of printing in high-speed printing. Is determined by the design concept in consideration of both power efficiency and printing characteristics, and is generally 30 to 6
The thickness is about 0 μm, and the end portion of the substrate 2 (see FIG.
A trapezoidal mesa 3b is provided on the upstream side (right side in the running direction of the thermal head 1 indicated by an arrow at the right side), and the heat generating portion 4 is disposed on the trapezoidal mesa 3b. There is.

【0012】また、近年においては、サーマルヘッド1
による印字速度の高速化および高精細化ならびに印字品
質の向上が図られており、印字分解能400dpi、印
字速度100cpsという熱転写プリンタ(図示せず)
が実用化されている。このような高速かつ高精細な熱転
写プリンタにおいては、発熱素子4aの駆動周期が、3
00μs以下という極めて短いパルス幅で通電制御がな
されている。そして、今後の熱転写プリンタにおいて
は、さらなる印字速度の高速化および高精細化ならびに
印字品質の向上が求められている。
In recent years, the thermal head 1
The printing speed has been increased, the resolution has been improved, and the printing quality has been improved. The thermal transfer printer (not shown) has a printing resolution of 400 dpi and a printing speed of 100 cps.
Has been put to practical use. In such a high-speed and high-definition thermal transfer printer, the driving cycle of the heating element 4a is 3
Energization control is performed with an extremely short pulse width of 00 μs or less. Further, future thermal transfer printers are required to further increase the printing speed, increase the definition, and improve the printing quality.

【0013】このような高精細・高速印字の熱転写プリ
ンタにおいては、サーマルヘッド1の蓄熱が激しく、サ
ーマルヘッド1の蓄熱による印字品質の劣化を防止する
ために、グレーズ層3の厚さを30μm程度と薄くする
とともに、熱履歴補正LSIを用いて、発熱素子4aへ
の通電時間を補正することにより、サーマルヘッド1の
蓄熱による温度上昇を微細に制御するようにされてい
る。
In such a high-definition and high-speed printing thermal transfer printer, the thermal head 1 accumulates a lot of heat, and the thickness of the glaze layer 3 is about 30 μm in order to prevent the deterioration of the printing quality due to the thermal head 1. In addition, the thermal history correction LSI is used to correct the energization time to the heat generating element 4a to finely control the temperature rise due to the heat storage of the thermal head 1.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来のサーマルヘッド1においては、高価な熱履歴補
正LSIを用いる必要があり、経済的負担が増加し、結
果として装置が高価になるという問題点を有しており、
一般的には高度の熱制御性能を除いたものが用いられ、
サーマルヘッド1の蓄熱による温度上昇を十分に制御で
きないという問題点があった。
However, in the above-mentioned conventional thermal head 1, it is necessary to use an expensive thermal history correction LSI, which increases the economical burden and consequently the apparatus becomes expensive. Has
Generally, the one excluding the advanced thermal control performance is used,
There is a problem that the temperature rise due to the heat storage of the thermal head 1 cannot be controlled sufficiently.

【0015】また、従来のサーマルヘッド1における蓄
熱は、低熱伝導率のグレーズ層3のみが原因とされてい
たが、本発明者らが永年に亘り鋭意研究を行ってきた結
果、上述したように、発熱素子4aへの通電周期の短い
高速印字の場合には、基板2の熱伝導率が低いことが最
大の原因となっていることが判明した。
Further, the heat storage in the conventional thermal head 1 was caused only by the low thermal conductivity glaze layer 3, but as a result of the inventors' earnest research over the years, as described above. It was found that the low thermal conductivity of the substrate 2 is the main cause in the case of high-speed printing in which the heating element 4a has a short energization period.

【0016】さらに、従来のサーマルヘッド1において
は、発熱素子4aの駆動周期が300μs以下という極
めて短いパルス幅で通電制御がなされており、高品位の
印字品質を得るためには、サーマルヘッド1の発熱素子
4aのピーク温度を高くして、短時間で高温の所定の印
字エネルギーをインクリボンあるいは感熱紙等(共に図
示せず)に付与する必要があるが、例えば、印字時の環
境温度を5〜35℃とした場合に、低温の5℃において
は、必要な発熱素子4aのピーク温度を得るために印加
エネルギーを最大にする必要があり、印字パターンによ
っては、発熱素子4aのピーク温度は、グレーズ層3お
よび発熱素子4aの耐熱温度である700℃程度より高
くなり、グレーズ層3が熱変形あるいは溶融し、また、
発熱素子4aの抵抗値が変化して低温環境における高速
印字を行うことができないという問題点があった。
Further, in the conventional thermal head 1, the energization control is performed with an extremely short pulse width of the driving period of the heating element 4a of 300 μs or less, and in order to obtain high quality printing quality, the thermal head 1 has It is necessary to increase the peak temperature of the heating element 4a and apply a predetermined high-temperature printing energy to the ink ribbon or the thermal paper (both not shown) in a short time. When the temperature is set to ˜35 ° C., it is necessary to maximize the applied energy in order to obtain the required peak temperature of the heating element 4a at a low temperature of 5 ° C. Depending on the print pattern, the peak temperature of the heating element 4a is The temperature becomes higher than about 700 ° C. which is the heat resistant temperature of the glaze layer 3 and the heating element 4a, the glaze layer 3 is thermally deformed or melted, and
There is a problem in that the resistance value of the heating element 4a changes and high-speed printing cannot be performed in a low temperature environment.

【0017】さらにまた、従来のサーマルヘッド1にお
いては、Ta−SiO2 等のサーメット系の素材からな
る発熱素子4aは、高温の熱処理を施すことによりその
シート抵抗値が半減する特性を有しているため、実使用
温度以上の温度による熱処理(高温真空アニール処理)
が必須条件となっているが、前述したように、グレーズ
層3の耐熱温度が低いために、実使用温度以上の温度に
よる熱処理を施すことができないという問題点があっ
た。
Furthermore, in the conventional thermal head 1, the heating element 4a made of a cermet-based material such as Ta-SiO 2 has a characteristic that its sheet resistance value is halved by high temperature heat treatment. Therefore, heat treatment at a temperature higher than the actual use temperature (high temperature vacuum annealing treatment)
However, since the heat resistant temperature of the glaze layer 3 is low as described above, there is a problem that the heat treatment cannot be performed at a temperature higher than the actual use temperature.

【0018】さらにまた、従来のサーマルヘッド1にお
いては、前述したようにサーマルヘッド1を製造する際
に、一枚の大きな基板上に複数個のサーマルヘッド1を
同時に形成し、その基板を所望の位置にて分割すること
により所望のサーマルヘッド1が同時に複数得られる製
法が用いられており、この大きな基板の分割は、研削加
工により施されているので、特に、リアルエッジとされ
たサーマルヘッド1においては、グレーズ層3を含んで
研削加工が施されることとなり、研削加工により形成さ
れる分割部分のエッジ部が鋭利なものとなるとともに、
グレーズ層3にチッピングが生じて、歩留まりを低下さ
せ、かつ、印字品質を低下させるという問題点があっ
た。このため、基板2のエッジ部には、基板1を分割す
る研削加工と同時でなく、分割した後に別工程で、鋭利
なエッジ部をなだらかにする(丸める)研磨加工が施さ
れており、加工精度、歩留まりおよび生産性が低下する
という問題点があった。
Further, in the conventional thermal head 1, when manufacturing the thermal head 1 as described above, a plurality of thermal heads 1 are simultaneously formed on one large substrate, and the substrate is desired. A manufacturing method is used in which a plurality of desired thermal heads 1 can be obtained at the same time by dividing at a position, and since this large substrate is divided by grinding, the thermal head 1 with a real edge is particularly used. In the above, since the grinding process is performed including the glaze layer 3, the edge portion of the divided portion formed by the grinding process becomes sharp, and
There is a problem that chipping occurs in the glaze layer 3 to lower the yield and print quality. For this reason, the edge portion of the substrate 2 is not subjected to the grinding process for dividing the substrate 1 but is subjected to a polishing process for smoothing (rounding) the sharp edge portion in a separate step after the dividing process. There is a problem that accuracy, yield, and productivity are reduced.

【0019】さらにまた、従来のサーマルヘッド1にお
いては、グレーズ層3に形成された断面略台形状の台形
状メサ3bを、5〜10μm程度の高さで斜面の傾斜角
度αを大きくすることにより、ラフ紙に対する印字効率
および印字品質を向上させることができるが、グレーズ
層3に等方性エッチングを用いて台形状メサ3bを形成
すると、台形状メサ3bの角部3cに曲面が形成できず
段差を生じ(鋭利な角が形成される)、台形状メサ3b
の斜面の傾斜角度αを、例えば略15度以上に大きくし
た場合に、発熱素子4aおよび各電極5、6を形成する
フォトリソ工程にて、マスク形成不具合が多発して歩留
まりが著しく低下するという問題点があった。また、グ
レーズ層3に形成されている台形状メサ3bは、ガラス
からなる素材を等方性エッチングすることにより形成さ
れており、ガラスの等方性エッチングにおいては、台形
状メサ3bの斜面の傾斜角度αの制御性に劣り歩留まり
が低下するとともに、発熱素子4aと記録媒体との当た
りむらを生じて印字品質が低下するという問題点があっ
た。
Furthermore, in the conventional thermal head 1, the trapezoidal mesa 3b having a substantially trapezoidal cross section formed on the glaze layer 3 is formed by increasing the inclination angle α of the slope with a height of about 5 to 10 μm. Although the printing efficiency and the printing quality on the rough paper can be improved, when the trapezoidal mesa 3b is formed on the glaze layer 3 using isotropic etching, a curved surface cannot be formed at the corner 3c of the trapezoidal mesa 3b. A trapezoidal mesa 3b having a step (a sharp corner is formed)
When the inclination angle α of the slope is increased to, for example, approximately 15 degrees or more, a problem that a mask formation defect frequently occurs in the photolithography process of forming the heating element 4a and each of the electrodes 5 and 6 and the yield is significantly reduced. There was a point. In addition, the trapezoidal mesa 3b formed in the glaze layer 3 is formed by isotropic etching of a material made of glass. In the isotropic etching of glass, the slope of the trapezoidal mesa 3b is inclined. There is a problem in that the controllability of the angle α is poor and the yield is reduced, and unevenness of contact between the heating element 4a and the recording medium is generated, and the print quality is degraded.

【0020】さらにまた、従来のサーマルヘッド1にお
いては、さらなるリアルエッジ化を図ろうとすると、サ
ーマルヘッド1とプラテン(図示せず)との圧接力は、
発熱素子4aによる発熱部4と、その発熱部4に隣位す
る共通電極5とに集中し、共通電極5上の保護層8に早
期クラックや剥離が生じて、印字品質および印字寿命を
長期間に亘り保持することができないという問題点があ
った。また、発熱素子4aとインクリボン引き剥がしエ
ッジ部7との間に共通電極5が配設されているために、
さらなるリアルエッジ化を図ろうとすると、発熱部4が
基板2の端により近接し、これにより共通電極5の幅が
狭くなって電圧降下(コモンドロップ)が発生し、印字
濃度むら等の印字品質の低下を生じるとともに、印字寿
命が低下するという問題点があった。
Further, in the conventional thermal head 1, if an attempt is made to further realize a real edge, the pressure contact force between the thermal head 1 and the platen (not shown) becomes
The heat generating element 4a concentrates on the heat generating portion 4 and the common electrode 5 adjacent to the heat generating portion 4, and the protective layer 8 on the common electrode 5 is prematurely cracked or peeled off, resulting in long-term print quality and print life. However, there is a problem in that it cannot be held for a long time. Further, since the common electrode 5 is arranged between the heating element 4a and the ink ribbon peeling edge portion 7,
When a further realization of the edge is attempted, the heat generating portion 4 comes closer to the edge of the substrate 2, which narrows the width of the common electrode 5 and causes a voltage drop (common drop). There is a problem in that the printing life is shortened as well as the deterioration occurs.

【0021】さらにまた、従来のサーマルヘッド1にお
いては、ガラスからなるグレーズ層3の熱伝導率が常温
において小さく(2.5×10-3cal/cm・sec
・℃)、600℃においては、常温時の略2倍と大きく
なる特性を有しており、サーマルヘッド1に用いると印
字の熱効率が不足するという問題点があった。また、グ
レーズ層3は、ガラスペーストを厚膜印刷焼成方式する
ことにより形成されており、このような形成方法では、
長さ方向および高さ方向にうねりが生じて、印字時に発
熱素子4aと記録媒体との当たりむらが発生して印字品
質が低下するという問題点があった。
Furthermore, in the conventional thermal head 1, the thermal conductivity of the glass glaze layer 3 is small at room temperature (2.5 × 10 −3 cal / cm · sec).
.Degree. C.) and 600.degree. C., it has a characteristic of being about twice as large as that at room temperature, and there is a problem that the thermal efficiency of printing is insufficient when used in the thermal head 1. Further, the glaze layer 3 is formed by subjecting the glass paste to a thick film printing and firing method, and in such a forming method,
There is a problem in that waviness occurs in the length direction and the height direction, unevenness of contact between the heating element 4a and the recording medium occurs during printing, and print quality deteriorates.

【0022】さらにまた、従来のサーマルヘッド1にお
いては、アルミナからなる基板2が、アルミナ粒子をグ
リーンシート化したものを焼成することにより形成され
ており、このような形成方法では、表面粗さが大きくな
り、ファインパターンの形成において、表面の凹凸の影
響でパターンショート、オープン等の不具合が多発し
て、歩留まりが低下するという問題点があった。また、
アルミナからなる基板2は、グリーンシートを焼成する
ことにより形成されており、焼成によって基板2に大き
な反りが生じて、歩留まりおよび製造品質が低下すると
いう問題点があった。
Furthermore, in the conventional thermal head 1, the substrate 2 made of alumina is formed by firing alumina particles in the form of green sheets. However, there is a problem in that when the fine pattern is formed, defects such as pattern short-circuiting and opening frequently occur due to the influence of surface irregularities, and the yield decreases. Also,
Since the substrate 2 made of alumina is formed by firing a green sheet, there is a problem in that the substrate 2 is largely warped by firing and the yield and the manufacturing quality are deteriorated.

【0023】本発明はこれらの点に鑑みてなされたもの
であり、高速印字における高精細化および高い印字品質
を長期間に亘り保持することができるとともに、歩留ま
りを向上し生産性に優れた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する。
The present invention has been made in view of these points, and it is possible to maintain high definition in high-speed printing and high printing quality for a long period of time, improve the yield, and improve the productivity. An object is to provide a head and a manufacturing method thereof.

【0024】[0024]

【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
の表面に保温層を形成し、この保温層の表面に、複数の
発熱素子と各発熱素子に接続される個別電極および共通
電極とを形成し、少なくとも前記保温層、発熱素子、個
別電極および共通電極の表面を保護層により被覆してな
るサーマルヘッドにおいて、前記基板を単結晶シリコン
により形成するとともに、この基板を、平板部と、この
平板部上にそれぞれ一体に形成されるとともに略V字又
はU字形状の溝部を介して相互に隣接配置され前記発熱
素子が設けられる発熱部用メサおよびインクリボン引き
剥がしエッジ部が設けられるエッジ用メサからなるメサ
部とにより構成し、前記基板の表面にSiと遷移金属の
低酸化物からなる略一様な厚さの保温層を形成し、か
つ、前記溝部上の保温層の表面に共通電極を形成したこ
とを特徴としている。
In order to achieve the above-mentioned object, the thermal head of the present invention according to claim 1 has a heat insulating layer formed on the surface of a substrate, and a plurality of heating elements are formed on the surface of this heat insulating layer. And a separate electrode and a common electrode connected to each heating element are formed, and at least the surface of the heat retaining layer, the heating element, the individual electrode and the common electrode is covered with a protective layer, and the substrate is a single crystal. Heat generated from silicon, the substrate being formed integrally with the flat plate portion and adjacent to each other via a substantially V-shaped or U-shaped groove portion on the flat plate portion Part mesa and a mesa part composed of an edge mesa provided with an ink ribbon peeling edge part, and a low oxide of Si and a transition metal on the surface of the substrate. Forming a heat insulating layer of uniform thickness, and is characterized by forming the common electrode on the surface of the insulation layer above the groove.

【0025】そして、請求項2に記載の本発明のサーマ
ルヘッドは、請求項1において、前記基板は、表面の結
晶方位が(100)の単結晶シリコンからなることを特
徴としている。
A thermal head according to a second aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect, the substrate is made of single crystal silicon having a surface crystal orientation of (100).

【0026】さらに、請求項3に記載の本発明のサーマ
ルヘッドは、請求項1または請求項2において、前記発
熱部用メサおよびエッジ用メサを前記基板の一側に片寄
らせたことを特徴としている。
Further, a thermal head according to a third aspect of the present invention is characterized in that, in the first or second aspect, the heat generating portion mesa and the edge mesa are offset to one side of the substrate. There is.

【0027】また、請求項4に記載の本発明のサーマル
ヘッドは、請求項1乃至請求項3の何れか1項におい
て、前記エッジ用メサの斜面の傾斜角度が略55度であ
ることを特徴としている。
A thermal head according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to third aspects, the inclination angle of the slope of the edge mesa is approximately 55 degrees. I am trying.

【0028】また、請求項5に記載の本発明のサーマル
ヘッドは、請求項1乃至請求項4の何れか1項におい
て、前記発熱部用メサの高さが5〜15μmであること
を特徴としている。
A thermal head according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to fourth aspects, the height of the heat generating portion mesa is 5 to 15 μm. There is.

【0029】また、請求項6に記載の本発明のサーマル
ヘッドは、請求項1乃至請求項5の何れか1項におい
て、前記保温層は、柱状質に形成されているとともに、
その厚さが15〜35μmであることを特徴としてい
る。
A thermal head according to a sixth aspect of the present invention is the thermal head according to any one of the first to fifth aspects, wherein the heat retaining layer is formed in a columnar shape, and
It is characterized in that its thickness is 15 to 35 μm.

【0030】また、請求項7に記載の本発明のサーマル
ヘッドは、請求項1乃至請求項6の何れか1項におい
て、前記保温層がSiおよびTaを主成分とする黒色の
低酸化物からなることを特徴としている。
A thermal head according to a seventh aspect of the present invention is the thermal head according to any one of the first to sixth aspects, wherein the heat insulating layer is made of a black low oxide containing Si and Ta as main components. It is characterized by becoming.

【0031】また、請求項8に記載の本発明のサーマル
ヘッドの製造方法は、請求項1乃至請求項7の何れか1
項に記載のサーマルヘッドの製造方法であり、基板の表
面に保温層を形成し、この保温層の表面に、複数の発熱
素子からなる発熱部と各発熱素子に接続される個別電極
および共通電極とを形成し、少なくとも前記保温層、発
熱素子、個別電極および共通電極の表面を保護層により
被覆してなるサーマルヘッドの製造方法において、単結
晶シリコンからなる基板の表面にマスク層を形成するマ
スク形成工程と、前記マスク層に発熱部用メサを形成す
るためのマスクパターンを形成するマスクパターン形成
工程と、前記マスクパターンが形成された基板に発熱部
用メサを形成する発熱部用メサ形成工程と、前記発熱部
用メサが形成された基板にエッチングを施すことにより
残留したマスク層を除去する残留マスク除去工程と、前
記発熱部用メサの斜面の傾斜角度を小さくする発熱部用
メサ中間仕上げ工程と、前記発熱部用メサの斜面の傾斜
角度を所定値とするとともに角部を丸める発熱部用メサ
最終仕上げ工程と、前記最終仕上げが施された発熱部用
メサを有する基板の表面にマスク層を再び形成する再マ
スク形成工程と、前記マスク層が再び形成された発熱部
用メサを有する基板の表面に溝部およびエッジ用メサを
形成するためのマスクパターンを再び形成する再マスク
パターン形成工程と、前記マスクパターンが再び形成さ
れた発熱部用メサを有する基板に溝部およびエッジ用メ
サを形成する溝・エッジメサ形成工程と、前記発熱部用
メサおよび溝部ならびにエッジ用メサが形成された基板
上に前記保温層を形成する保温層形成工程と、前記保温
層形成工程により生じる基板の反りを除去する歪み除去
工程と、前記保温層の表面に形成した発熱素子の抵抗値
を安定化させる発熱素子安定化処理工程と、前記溝部上
の保温層の表面に共通電極を形成する共通電極形成工程
とをこの順に行うことを特徴としている。
The method of manufacturing a thermal head of the present invention according to claim 8 is any one of claims 1 to 7.
The method of manufacturing a thermal head as described in 1 above, wherein a heat insulating layer is formed on the surface of the substrate, and on the surface of the heat insulating layer, a heat generating portion including a plurality of heat generating elements and an individual electrode and a common electrode connected to each heat generating element. And a mask for forming a mask layer on the surface of a substrate made of single crystal silicon in a method of manufacturing a thermal head in which Forming step, a mask pattern forming step of forming a mask pattern for forming a heating portion mesa on the mask layer, and a heating portion mesa forming step of forming a heating portion mesa on the substrate on which the mask pattern is formed And a residual mask removing step of removing a residual mask layer by etching the substrate on which the heat generating portion mesa is formed, The mesa intermediate finishing step for the heat generating part to reduce the inclination angle of the surface, the final finishing step for the mesa for the heating part to set the inclination angle of the slope of the mesa for the heating section to a predetermined value and round the corners, and the final finishing are performed. A re-mask forming step of forming a mask layer again on the surface of the substrate having the heat generating portion mesa formed therein, and forming a groove and an edge mesa on the surface of the substrate having the heat generating portion mesa on which the mask layer has been formed again. A re-mask pattern forming step of re-forming a mask pattern for forming a groove pattern and an edge mesa forming step of forming a groove portion and an edge mesa in a substrate having a heat generating portion mesa on which the mask pattern is formed again; A heat retaining layer forming step of forming the heat retaining layer on the substrate on which the mesa, the groove and the edge mesa are formed, and the warp of the substrate caused by the heat retaining layer forming step. Strain removing step for removing, heating element stabilization treatment step for stabilizing the resistance value of the heating element formed on the surface of the heat retaining layer, and common electrode forming step for forming a common electrode on the surface of the heat retaining layer on the groove portion. And are performed in this order.

【0032】また、請求項9に記載の本発明のサーマル
ヘッドの製造方法は、請求項8において、前記発熱部用
メサ形成工程および溝・エッジメサ形成工程が異方性エ
ッチングであることを特徴としている。
The method of manufacturing a thermal head according to a ninth aspect of the present invention is characterized in that, in the eighth aspect, the heating portion mesa forming step and the groove / edge mesa forming step are anisotropic etching. There is.

【0033】また、請求項10に記載の本発明のサーマ
ルヘッドの製造方法は、請求項8または請求項9におい
て、前記発熱部用メサ中間仕上げ工程が全面異方性エッ
チングおよび全面等方性エッチングであることを特徴と
している。
According to a tenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a thermal head according to the eighth aspect or the ninth aspect, the mesa intermediate finishing step for the heating portion is a full anisotropic etching and a full isotropic etching. It is characterized by being.

【0034】また、請求項11に記載の本発明のサーマ
ルヘッドの製造方法は、請求項8乃至請求項10の何れ
か1項において、前記保温層形成工程がO2 反応性スパ
ッタであることを特徴としている。
According to the eleventh aspect of the present invention, in the method of manufacturing a thermal head according to the eighth aspect, the heat retaining layer forming step is O 2 reactive sputtering. It has a feature.

【0035】また、請求項12に記載の本発明のサーマ
ルヘッドの製造方法は、請求項8乃至請求項11の何れ
か1項において、前記歪み除去工程が800〜900℃
の熱処理であることを特徴としている。
A thermal head manufacturing method according to a twelfth aspect of the present invention is the thermal head manufacturing method according to any one of the eighth to eleventh aspects, wherein the strain removing step is 800 to 900 ° C.
It is characterized by the heat treatment of.

【0036】また、請求項13に記載の本発明のサーマ
ルヘッドの製造方法は、請求項8乃至請求項12の何れ
か1項において、前記発熱素子安定化処理工程が800
〜900℃の熱処理であることを特徴としている。
Further, a method of manufacturing a thermal head according to a thirteenth aspect of the present invention is the method of manufacturing a thermal head according to any one of the eighth to twelfth aspects, wherein the heating element stabilization treatment step is 800.
It is characterized in that the heat treatment is up to 900 ° C.

【0037】また、請求項14に記載の本発明のサーマ
ルヘッドは、基板の表面に保温層を形成し、この保温層
の表面に、複数の発熱素子と各発熱素子に接続される個
別電極および共通電極とを形成し、少なくとも前記保温
層、発熱素子、個別電極および共通電極の表面を保護層
により被覆してなるサーマルヘッドにおいて、前記基板
を単結晶シリコンにより形成するとともに、この基板
を、平板部と、この平板部上にそれぞれ一体に形成され
るとともに底部が平坦面をなす共通電極用溝部を介して
相互に隣接配置され前記発熱素子が設けられる発熱部用
メサおよびインクリボン引き剥がしエッジ部が設けられ
るエッジ用メサからなるメサ部とにより構成し、前記基
板の表面にSiと遷移金属の低酸化物からなる略一様な
厚さの保温層を形成し、かつ、前記溝部上の保温層の表
面に共通電極を形成したことを特徴としている。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the thermal head of the present invention, a heat retaining layer is formed on the surface of the substrate, and a plurality of heat generating elements and individual electrodes connected to each heat generating element are formed on the surface of the heat retaining layer. In a thermal head having a common electrode and at least the surfaces of the heat retaining layer, the heating element, the individual electrode and the common electrode covered with a protective layer, the substrate is formed of single crystal silicon, and the substrate is a flat plate. Section, and a heat generating section mesa and an ink ribbon peeling edge section which are integrally formed on the flat plate section and are adjacent to each other through a common electrode groove section having a flat bottom surface. And a heat-insulating layer having a substantially uniform thickness made of Si and a low oxide of a transition metal on the surface of the substrate. And it is characterized by forming the common electrode on the surface of the insulation layer above the groove.

【0038】また、請求項15に記載の本発明のサーマ
ルヘッドは、請求項14において、前記基板は、表面の
結晶方位が(100)の単結晶シリコンからなることを
特徴としている。
A thermal head according to a fifteenth aspect of the present invention is characterized in that, in the fourteenth aspect, the substrate is made of single crystal silicon having a surface crystal orientation of (100).

【0039】また、請求項16に記載の本発明のサーマ
ルヘッドは、請求項14または請求項15において、前
記発熱部用メサおよびエッジ用メサを前記基板の一側に
片寄らせたことを特徴としている。
A thermal head according to a sixteenth aspect of the present invention is characterized in that, in the fourteenth aspect or the fifteenth aspect, the heat generating portion mesa and the edge mesa are offset to one side of the substrate. There is.

【0040】また、請求項17に記載の本発明のサーマ
ルヘッドは、請求項14至請求項16の何れか1項にお
いて、前記エッジ用メサの斜面の傾斜角度が略55度で
あることを特徴としている。
A thermal head according to a seventeenth aspect of the present invention is the thermal head according to any one of the fourteenth to sixteenth aspects, wherein the slope angle of the edge mesa is approximately 55 degrees. I am trying.

【0041】また、請求項18に記載の本発明のサーマ
ルヘッドは、請求項14乃至請求項17の何れか1項に
おいて、前記発熱部用メサの高さが5〜15μmである
ことを特徴としている。
Further, the thermal head of the present invention according to claim 18 is characterized in that, in any one of claims 14 to 17, the height of the mesa for the heat generating portion is 5 to 15 μm. There is.

【0042】また、請求項19に記載の本発明のサーマ
ルヘッドは、請求項14乃至請求項18の何れか1項に
おいて、前記保温層は、柱状質に形成されているととも
に、その厚さが15〜35μmであることを特徴として
いる。
A thermal head according to a nineteenth aspect of the present invention is the thermal head according to any one of the fourteenth to eighteenth aspects, wherein the heat retaining layer is formed in a columnar shape and has a thickness. The feature is that it is 15 to 35 μm.

【0043】また、請求項20に記載の本発明のサーマ
ルヘッドは、請求項19において、前記保温層がSiお
よび遷移金属を主成分とする低酸化物からなることを特
徴としている。
A thermal head according to a twentieth aspect of the present invention is characterized in that, in the nineteenth aspect, the heat retaining layer is made of a low oxide containing Si and a transition metal as a main component.

【0044】また、請求項21に記載の本発明のサーマ
ルヘッドの製造方法は、請求項14乃至請求項20の何
れか1項に記載のサーマルヘッドの製造方法であり、基
板の表面に保温層を形成し、この保温層の表面に、複数
の発熱素子からなる発熱部と各発熱素子に接続される個
別電極および共通電極とを形成し、少なくとも前記保温
層、発熱素子、個別電極および共通電極の表面を保護層
により被覆してなるサーマルヘッドの製造方法におい
て、単結晶シリコンからなる基板の表面にマスク層を形
成する第1のマスク形成工程と、前記マスク層に発熱部
用メサを形成するためのマスクパターンを形成する第1
のマスクパターン形成工程と、前記第1のマスクパター
ンが形成された基板にエッチングを施すことにより発熱
部用メサを形成する発熱部用メサ形成工程と、前記発熱
部用メサが形成された基板に残留したマスク層を除去す
る第1の残留マスク除去工程と、前記発熱部用メサの斜
面の傾斜角度を小さくする発熱部用メサ中間仕上げ工程
と、前記発熱部用メサの斜面の傾斜角度を所定値とする
とともに角部を丸める発熱部用メサ最終仕上げ工程と、
前記最終仕上げが施された発熱部用メサを有する基板の
表面にマスク層を再び形成する第2のマスク形成工程
と、前記第2のマスク層が形成された基板の表面に共通
電極を収容する底部が平坦面をなす共通電極用溝部を形
成するためのマスクパターンを形成する第2のマスクパ
ターン形成工程と、前記第2のマスクパターンが形成さ
れた基板にエッチングを施すことにより底部が平坦面を
なす共通電極用溝部を形成する共通電極用溝部形成工程
と、前記共通電極用溝部が形成された基板に残留したマ
スク層を除去する第2の残留マスク除去工程と、前記発
熱部用メサおよび共通電極用溝部が形成された基板の表
面にマスク層を再び形成する第3のマスク形成工程と、
前記第3のマスク層が形成された基板の表面にエッジ用
メサを形成するためのマスクパターンを形成する第3の
マスクパターン形成工程と、前記第3のマスクパターン
が形成された基板にエッチングを施すことによりエッジ
用メサを形成するエッジ用メサ形成工程と、前記エッジ
用メサが形成された基板に残留したマスク層を除去する
第3の残留マスク除去工程と、前記発熱部用メサおよび
共通電極用溝部ならびにエッジ用メサが形成された基板
上に前記保温層を形成する保温層形成工程と、前記保温
層形成工程により生じる基板のソリを除去する歪み除去
工程と、前記保温層の表面に形成した発熱素子の抵抗値
を安定化させる発熱素子安定化処理工程と、前記共通電
極用溝部上の保温層の表面に共通電極を形成する共通電
極形成工程とをこの順に行うことを特徴としている。
A method of manufacturing a thermal head according to a twenty-first aspect of the present invention is the method of manufacturing a thermal head according to any one of the fourteenth to twentieth aspects, wherein the heat insulating layer is provided on the surface of the substrate. A heat-generating part composed of a plurality of heat-generating elements and individual electrodes and common electrodes connected to the heat-generating elements are formed on the surface of the heat-retaining layer, and at least the heat-retaining layer, the heat-generating elements, the individual electrodes and the common electrode are formed. In a method of manufacturing a thermal head having a surface covered with a protective layer, a first mask forming step of forming a mask layer on the surface of a substrate made of single crystal silicon, and a mesa for a heating portion is formed on the mask layer. First to form a mask pattern for
Mask pattern forming step, a heating portion mesa forming step of forming a heating portion mesa by etching the substrate on which the first mask pattern is formed, and a substrate on which the heating portion mesa is formed. A first residual mask removing step of removing the remaining mask layer, a heating portion mesa intermediate finishing step of reducing the inclination angle of the slope of the heating portion mesa, and an inclination angle of the slope of the heating portion mesa are set to predetermined values. A final finishing process for the heat generating part that rounds the corners with the value,
A second mask forming step of forming a mask layer again on the surface of the substrate having the final-finished mesa for the heating portion, and accommodating a common electrode on the surface of the substrate on which the second mask layer is formed. A second mask pattern forming step of forming a mask pattern for forming a common electrode groove having a flat surface at the bottom, and a flat surface having a flat bottom surface by etching the substrate on which the second mask pattern is formed. Forming a common electrode groove portion, forming a common electrode groove portion, forming a common electrode groove portion, a second residual mask removing step of removing a mask layer remaining on the substrate in which the common electrode groove portion is formed, the heat generating portion mesa and A third mask forming step of forming a mask layer again on the surface of the substrate on which the common electrode groove is formed,
A third mask pattern forming step of forming a mask pattern for forming an edge mesa on the surface of the substrate on which the third mask layer is formed; and etching the substrate on which the third mask pattern is formed. An edge mesa forming step of forming an edge mesa by performing the third step, a third residual mask removing step of removing a mask layer remaining on the substrate on which the edge mesa is formed, the heating section mesa and the common electrode Forming a heat insulating layer on the substrate on which the groove and the edge mesa are formed, a strain removing step of removing warp of the substrate caused by the heat insulating layer forming step, and forming on the surface of the heat insulating layer The heat generating element stabilization treatment step for stabilizing the resistance value of the heat generating element and the common electrode forming step for forming a common electrode on the surface of the heat insulating layer on the common electrode groove are performed. It is characterized in that it is carried out in the order.

【0045】また、請求項22に記載の本発明のサーマ
ルヘッドの製造方法は、請求項21において、前記発熱
部用メサ形成工程が異方性エッチングであり、前記発熱
部用メサ中間仕上げ工程が全面異方性エッチングであ
り、発熱部用メサ最終仕上げ工程が等方性丸めエッチン
グであることを特徴としている。
According to a twenty-second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a thermal head according to the twenty-first aspect, the heating section mesa forming step is anisotropic etching, and the heating section mesa intermediate finishing step is performed. The entire surface is anisotropically etched, and the final finishing step of the mesa for the heating portion is isotropic rounding etching.

【0046】また、請求項23に記載の本発明のサーマ
ルヘッドの製造方法は、請求項21または請求項22に
おいて、前記保温層形成工程がSiと遷移金属との合金
ターゲットを用いたO2 反応性スパッタであることを特
徴としている。
The thermal head manufacturing method according to the twenty- third aspect of the present invention is the thermal head manufacturing method according to the twenty-first aspect or the twenty-second aspect, wherein the heat retaining layer forming step is an O 2 reaction using an alloy target of Si and a transition metal. It is characterized in that it is a characteristic sputter.

【0047】また、請求項24に記載の本発明のサーマ
ルヘッドの製造方法は、請求項21乃至請求項23の何
れか1項において、前記歪み除去工程が800〜900
℃の熱処理であることを特徴としている。
A thermal head manufacturing method according to a twenty-fourth aspect of the present invention is the thermal head manufacturing method according to any one of the twenty-first to twenty-third aspects, wherein the distortion removing step is 800 to 900.
It is characterized in that it is a heat treatment at ℃.

【0048】また、請求項25に記載の本発明のサーマ
ルヘッドの製造方法は、請求項21乃至請求項24の何
れか1項において、前記発熱素子安定化処理工程が80
0〜900℃の熱処理であることを特徴としている。
A thermal head manufacturing method according to a twenty-fifth aspect of the present invention is the method of manufacturing a thermal head according to any one of the twenty-first to twenty-fourth aspects, wherein the heating element stabilization treatment step is 80.
It is characterized by being a heat treatment of 0 to 900 ° C.

【0049】また、請求項26に記載の本発明のサーマ
ルヘッドの製造方法は、請求項14乃至請求項20の何
れか1項に記載のサーマルヘッドの製造方法であり、基
板の表面に保温層を形成し、この保温層の表面に、複数
の発熱素子からなる発熱部と各発熱素子に接続される個
別電極および共通電極とを形成し、少なくとも前記保温
層、発熱素子、個別電極および共通電極の表面を保護層
により被覆してなるサーマルヘッドの製造方法におい
て、単結晶シリコンからなる基板の表面にマスク層を形
成する第1のマスク形成工程と、前記マスク層に発熱部
用メサを形成するためのマスクパターンを形成する第1
のマスクパターン形成工程と、前記第1のマスクパター
ンが形成された基板にエッチングを施すことにより発熱
部用メサを形成する発熱部用メサ形成工程と、前記発熱
部用メサが形成された基板に残留したマスクを除去する
第1の残留マスク除去工程と、前記発熱部用メサの斜面
の傾斜角度を小さくする発熱部用メサ中間仕上げ工程
と、前記発熱部用メサの斜面の傾斜角度を所定値とする
とともに角部を丸める発熱部用メサ最終仕上げ工程と、
前記最終仕上げが施された発熱部用メサを有する基板の
表面に熱酸化SiO2 からなるマスク層を形成する第2
のマスク形成工程と、前記第2のマスク層が形成された
基板の表面に共通電極を収容する底部が平坦面をなす共
通電極用溝部を形成するためのマスクパターンを形成す
る第2のマスクパターン形成工程と、前記第2のマスク
パターンが形成された基板にエッチングを施すことによ
り底部が平坦面をなす共通電極用溝部を形成する共通電
極用溝部形成工程と、前記発熱部用メサおよび共通電極
用溝部が形成された基板の表面に熱酸化SiO2 からな
るマスク層を再び形成する第3のマスク形成工程と、前
記第3のマスク層が形成された基板の表面にエッジ用メ
サを形成するためのマスクパターンを形成する第3のマ
スクパターン形成工程と、前記第3のマスクパターンが
形成された基板にエッチングを施すことによりエッジ用
メサを形成するエッジ用メサ形成工程と、前記発熱部用
メサおよび共通電極用溝部ならびにエッジ用メサが形成
された基板上に前記保温層を形成する保温層形成工程
と、前記保温層形成工程により生じる基板のソリを除去
する歪み除去工程と、前記保温層の表面に形成した発熱
素子の抵抗値を安定化させる発熱素子安定化処理工程
と、前記共通電極用溝部上の保温層の表面に共通電極を
形成する共通電極形成工程とをこの順に行うことを特徴
としている。
A method of manufacturing a thermal head according to a twenty-sixth aspect of the present invention is the method of manufacturing a thermal head according to any one of the fourteenth to twentieth aspects, wherein the heat insulating layer is provided on the surface of the substrate. A heat-generating part composed of a plurality of heat-generating elements and individual electrodes and common electrodes connected to the heat-generating elements are formed on the surface of the heat-retaining layer, and at least the heat-retaining layer, the heat-generating elements, the individual electrodes and the common electrode are formed. In a method of manufacturing a thermal head having a surface covered with a protective layer, a first mask forming step of forming a mask layer on the surface of a substrate made of single crystal silicon, and a mesa for a heating portion is formed on the mask layer. First to form a mask pattern for
Mask pattern forming step, a heating portion mesa forming step of forming a heating portion mesa by etching the substrate on which the first mask pattern is formed, and a substrate on which the heating portion mesa is formed. A first residual mask removing step of removing the remaining mask, a heat generating portion mesa intermediate finishing step of reducing the inclination angle of the slope of the heat generating portion mesa, and a predetermined inclination angle of the slope of the heat generating portion mesa. And at the same time the mesa final finishing process for the heating part that rounds the corners,
Forming a mask layer made of thermally oxidized SiO 2 on the surface of the substrate having the final-finished mesa for the heating portion
And a second mask pattern for forming a mask pattern for forming a common electrode groove having a flat bottom surface for accommodating the common electrode on the surface of the substrate on which the second mask layer is formed. A forming step, a common electrode groove forming step of forming a common electrode groove having a flat bottom surface by etching the substrate on which the second mask pattern is formed, and the heating portion mesa and common electrode A third mask forming step of forming again a mask layer made of thermally oxidized SiO 2 on the surface of the substrate on which the groove for use is formed, and forming an edge mesa on the surface of the substrate on which the third mask layer is formed. And a third mask pattern forming step of forming a mask pattern for forming the edge mesa by etching the substrate on which the third mask pattern is formed. A mesa forming step for forming a heat insulating layer, a heat insulating layer forming step for forming the heat insulating layer on the substrate on which the heat generating portion mesa, the common electrode groove portion and the edge mesa are formed, and a warp of the substrate caused by the heat insulating layer forming step. To remove the strain, a heating element stabilization treatment step to stabilize the resistance value of the heating element formed on the surface of the heat insulating layer, and a common electrode is formed on the surface of the heat insulating layer on the common electrode groove. The common electrode forming process is performed in this order.

【0050】また、請求項27に記載の本発明のサーマ
ルヘッドの製造方法は、請求項26において、前記発熱
部用メサ形成工程が異方性エッチングであり、前記発熱
部用メサ中間仕上げ工程が全面異方性エッチングであ
り、発熱部用メサ最終仕上げ工程が等方性丸めエッチン
グであることを特徴としている。
According to a twenty-seventh aspect of the present invention, in the method of manufacturing a thermal head according to the twenty-sixth aspect, the heating portion mesa forming step is anisotropic etching, and the heating portion mesa intermediate finishing step is performed. The entire surface is anisotropically etched, and the final finishing step of the mesa for the heating portion is isotropic rounding etching.

【0051】また、請求項28に記載の本発明のサーマ
ルヘッドの製造方法は、請求項26または請求項27に
おいて、前記保温層形成工程がSiと遷移金属との合金
ターゲットを用いたO2 反応性スパッタであることを特
徴としている。
Further, the manufacturing method of the thermal head of the present invention according to claim 28 is the method according to claim 26 or 27, wherein the heat insulating layer forming step is an O 2 reaction using an alloy target of Si and a transition metal. It is characterized in that it is a characteristic sputter.

【0052】また、請求項29に記載の本発明のサーマ
ルヘッドの製造方法は、請求項26乃至請求項28の何
れか1項において、前記歪み除去工程が800〜900
℃の熱処理であることを特徴としている。
A thermal head manufacturing method according to a twenty-ninth aspect of the present invention is the method of manufacturing a thermal head according to any one of the twenty-sixth to twenty-eighth aspects, wherein the distortion removing step is 800 to 900.
It is characterized in that it is a heat treatment at ℃.

【0053】また、請求項30に記載の本発明のサーマ
ルヘッドの製造方法は、請求項26乃至請求項29の何
れか1項において、前記発熱素子安定化処理工程が80
0〜900℃の熱処理であることを特徴としている。
A thermal head manufacturing method according to a thirtieth aspect of the present invention is the method according to any one of the twenty-sixth to twenty-ninth aspects, wherein the heating element stabilization treatment step is 80.
It is characterized by being a heat treatment of 0 to 900 ° C.

【0054】[0054]

【作用】請求項1に記載の本発明のサーマルヘッドによ
れば、単結晶シリコンからなる基板を用いることによ
り、基板上に、発熱素子が形成される発熱部用メサおよ
びインクリボン引き剥がしエッジ部が形成されるエッジ
用メサならびに略V字又はU字形状の溝部を直接的に容
易に形成することができるとともに、加工精度および熱
特性を向上させることができる。そして、溝部上に共通
電極を形成することにより、共通電極の幅を広く形成す
ることができ、電圧降下を低減させることができる。さ
らに、保温層にSiと遷移金属の低酸化物を用いること
により、熱伝導率を小さくするとともに耐熱性を向上さ
せることができる。
According to the thermal head of the present invention as set forth in claim 1, by using the substrate made of single crystal silicon, the heating portion mesa and the ink ribbon peeling edge portion on which the heating element is formed are formed. It is possible to directly and easily form the edge mesa and the substantially V-shaped or U-shaped groove portion in which are formed, and it is possible to improve processing accuracy and thermal characteristics. By forming the common electrode on the groove, the width of the common electrode can be widened and the voltage drop can be reduced. Furthermore, by using a low oxide of Si and a transition metal for the heat retaining layer, it is possible to reduce the thermal conductivity and improve the heat resistance.

【0055】請求項2に記載の本発明のサーマルヘッド
によれば、表面の結晶方位が(100)の単結晶シリコ
ンからなる基板を用いることにより、発熱部用メサおよ
びインクリボン引き剥がしエッジ部が形成されるエッジ
用メサならびに略V字又はU字形状の溝部を直接的に精
度よくかつ容易に形成することができる。
According to the thermal head of the second aspect of the present invention, by using the substrate made of single crystal silicon having a surface crystal orientation of (100), the mesa for the heating portion and the ink ribbon peeling edge portion are formed. The formed edge mesa and the substantially V-shaped or U-shaped groove portion can be directly and accurately formed easily.

【0056】請求項3に記載の本発明のサーマルヘッド
によれば、共通電極の幅を狭くすることなく、発熱部用
メサおよびエッジ用メサを基板の一側に片寄らせること
により、リアルエッジ化を容易に図ることができる。
According to the thermal head of the third aspect of the present invention, the heating portion mesas and the edge mesas are offset to one side of the substrate without narrowing the width of the common electrode, thereby forming a real edge. Can be easily achieved.

【0057】請求項4に記載の本発明のサーマルヘッド
によれば、エッジ用メサの斜面の角度を略55度とする
ことにより、インクリボンの引き剥がしに好適な角度の
インクリボンの引き剥がしエッジを容易に形成すること
ができる。
According to the thermal head of the present invention described in claim 4, by setting the angle of the slope of the edge mesa to about 55 degrees, the peeling edge of the ink ribbon having an angle suitable for peeling the ink ribbon can be obtained. Can be easily formed.

【0058】請求項5に記載の本発明のサーマルヘッド
によれば、発熱部用メサの高さを5〜15μmとするこ
とにより、ラフ紙に対する印字効率および印字品質を向
上させることができる。
According to the thermal head of the fifth aspect of the present invention, the printing efficiency and the printing quality on the rough paper can be improved by setting the height of the heat generating portion mesa to 5 to 15 μm.

【0059】請求項6に記載の本発明のサーマルヘッド
によれば、厚さが15〜35μmの柱状質に形成された
保温層を用いることにより、耐熱性を向上させることが
できる。
According to the thermal head of the sixth aspect of the present invention, the heat resistance can be improved by using the heat insulating layer formed in the columnar shape having a thickness of 15 to 35 μm.

【0060】請求項7に記載の本発明のサーマルヘッド
によれば、SiおよびTaを主成分とする黒色の低酸化
物からなる保温層を用いることにより、熱伝導率が小さ
く、耐熱性に優れた保温層を容易に形成することができ
る。
According to the thermal head of the seventh aspect of the present invention, by using the heat insulating layer made of black low oxide containing Si and Ta as main components, the thermal conductivity is small and the heat resistance is excellent. The heat insulating layer can be easily formed.

【0061】請求項8に記載の本発明のサーマルヘッド
の製造方法によれば、請求項1乃至請求項7に記載のサ
ーマルヘッドを精度よく効率よく容易に製することがで
きる。
According to the method of manufacturing a thermal head of the present invention described in claim 8, the thermal head described in claims 1 to 7 can be manufactured accurately, efficiently and easily.

【0062】請求項9に記載の本発明のサーマルヘッド
の製造方法によれば、異方性エッチングにより、基板上
に、斜面の角度が略55度のエッジ用メサを精度よく効
率よく容易に製することができる。
According to the method of manufacturing a thermal head of the present invention as defined in claim 9, by anisotropic etching, an edge mesa having a slope angle of about 55 degrees can be easily and accurately and easily manufactured on the substrate. can do.

【0063】請求項10に記載の本発明のサーマルヘッ
ドの製造方法によれば、全面異方性エッチングおよび全
面等方性エッチングにより、高さ5〜15μmで斜面の
傾斜角度が15〜20度の発熱部用メサを精度よく効率
よく容易に製することができる。
According to the method of manufacturing a thermal head of the present invention as set forth in claim 10, the height is 5 to 15 μm and the inclination angle of the slope is 15 to 20 degrees by anisotropic etching and isotropic etching on the entire surface. The mesa for the heat generating portion can be manufactured easily with high accuracy and efficiency.

【0064】請求項11に記載の本発明のサーマルヘッ
ドの製造方法によれば、O2 反応性スパッタにより、柱
状質に形成された熱伝導率が小さく、耐熱性に優れた保
温層を容易に形成することができる。
According to the method of manufacturing a thermal head of the present invention as set forth in claim 11, the heat insulating layer formed into a columnar material by O 2 reactive sputtering having a small thermal conductivity and excellent heat resistance can be easily formed. Can be formed.

【0065】請求項12に記載の本発明のサーマルヘッ
ドの製造方法によれば、800〜900℃の熱処理を施
すことにより、基板の反りを容易に除去することができ
る。
According to the method of manufacturing a thermal head of the present invention as set forth in claim 12, the warp of the substrate can be easily removed by performing the heat treatment at 800 to 900 ° C.

【0066】請求項13に記載の本発明のサーマルヘッ
ドの製造方法によれば、800〜900℃の熱処理を施
すことにより、使用状態における発熱素子の抵抗値の安
定化を確実に図ることができる。
According to the method of manufacturing a thermal head of the present invention as set forth in claim 13, heat treatment at 800 to 900 ° C. can surely stabilize the resistance value of the heat generating element in a use state. .

【0067】請求項14に記載の本発明のサーマルヘッ
ドによれば、単結晶シリコンからなる基板を用いること
により、基板上に、発熱素子が形成される発熱部用メサ
およびインクリボン引き剥がしエッジ部が形成されるエ
ッジ用メサならびに発熱部用メサとエッジ用メサとの間
に底部が平坦面をなす共通電極用溝部を直接的に容易に
形成することができるとともに、加工精度および熱特性
を向上させることができる。そして、共通電極用溝部上
に共通電極を形成することにより、共通電極の幅を広く
形成することができ、電圧降下を低減させることができ
る。さらに、保温層にSiと遷移金属の低酸化物を用い
ることにより、熱伝導率を小さくするとともに耐熱性を
向上させることができる。
According to the thermal head of the 14th aspect of the present invention, by using the substrate made of single crystal silicon, the heating portion mesa and the ink ribbon peeling edge portion on which the heating element is formed are formed. It is possible to directly and easily form a common electrode groove with a flat bottom surface between the edge mesa and the mesa for heat generating portion and the edge mesa where the machining accuracy and thermal characteristics are improved. Can be made. By forming the common electrode on the common electrode groove portion, the width of the common electrode can be widened, and the voltage drop can be reduced. Furthermore, by using a low oxide of Si and a transition metal for the heat retaining layer, it is possible to reduce the thermal conductivity and improve the heat resistance.

【0068】請求項15に記載の本発明のサーマルヘッ
ドによれば、表面の結晶方位が(100)の単結晶シリ
コンからなる基板を用いることにより、発熱部用メサお
よびインクリボン引き剥がしエッジ部が形成されるエッ
ジ用メサならびに発熱部用メサとエッジ用メサとの間に
底部が平坦面をなす共通電極用溝部を直接的に精度よく
かつ容易に形成することができる。
According to the thermal head of the 15th aspect of the present invention, by using the substrate made of single crystal silicon having a surface crystal orientation of (100), the mesa for the heat generating portion and the ink ribbon peeling edge portion are formed. It is possible to directly and accurately and easily form the edge mesa and the common electrode groove having a flat bottom surface between the heat generating portion mesa and the edge mesa.

【0069】請求項16に記載の本発明のサーマルヘッ
ドによれば、共通電極の幅を狭くすることなく、発熱部
用メサおよびエッジ用メサを基板の一側に片寄らせるこ
とにより、リアルエッジ化を容易に図ることができる。
According to the thermal head of the sixteenth aspect of the present invention, the heat generating portion mesa and the edge mesa are offset to one side of the substrate without narrowing the width of the common electrode, so that a real edge is formed. Can be easily achieved.

【0070】請求項17に記載の本発明のサーマルヘッ
ドによれば、エッジ用メサの斜面の角度を略55度とす
ることにより、インクリボンの引き剥がしに好適な角度
のインクリボンの引き剥がしエッジを容易に形成するこ
とができる。
According to the thermal head of the seventeenth aspect of the present invention, by setting the angle of the slope of the edge mesa to about 55 degrees, the peeling edge of the ink ribbon having an angle suitable for peeling the ink ribbon can be obtained. Can be easily formed.

【0071】請求項18に記載の本発明のサーマルヘッ
ドによれば、発熱部用メサの高さを5〜15μmとする
ことにより、ラフ紙に対する印字効率および印字品質を
向上させることができる。
According to the thermal head of the eighteenth aspect of the present invention, the printing efficiency and the printing quality on the rough paper can be improved by setting the height of the heat generating portion mesa to 5 to 15 μm.

【0072】請求項19に記載の本発明のサーマルヘッ
ドによれば、厚さが15〜35μmの柱状質に形成され
た保温層を用いることにより、耐熱性を向上させること
ができる。
According to the thermal head of the present invention as set forth in claim 19, the heat resistance can be improved by using the heat insulating layer formed in the columnar material having a thickness of 15 to 35 μm.

【0073】請求項20に記載の本発明のサーマルヘッ
ドによれば、Siおよび遷移金属を主成分とする低酸化
物からなる保温層を用いることにより、熱伝導率が小さ
く、耐熱性に優れた保温層を容易に形成することができ
る。
According to the thermal head of the present invention as set forth in claim 20, by using the heat retaining layer made of a low oxide containing Si and a transition metal as a main component, the thermal conductivity is small and the heat resistance is excellent. The heat retaining layer can be easily formed.

【0074】請求項21に記載の本発明のサーマルヘッ
ドの製造方法によれば、請求項14乃至請求項20の何
れか1項に記載のサーマルヘッドを精度よく効率よく容
易に製することができる。
According to the method of manufacturing a thermal head of the present invention described in claim 21, the thermal head described in any one of claims 14 to 20 can be manufactured accurately, efficiently and easily. .

【0075】請求項22に記載の本発明のサーマルヘッ
ドの製造方法によれば、異方性エッチングおよび全面異
方性エッチングならびに等方性丸めエッチングにより、
高さ5〜15μmで斜面の傾斜角度が15〜20度の請
求項14乃至請求項20の何れか1項に記載のサーマル
ヘッドの発熱部用メサを基板上に精度よく効率よく容易
に製することができる。
According to the method of manufacturing a thermal head of the present invention as set forth in claim 22, anisotropic etching, total anisotropic etching and isotropic rounding etching are performed.
The mesa for the heat generating portion of the thermal head according to any one of claims 14 to 20, which has a height of 5 to 15 µm and an inclination angle of the slope of 15 to 20 degrees, is easily and accurately manufactured on a substrate. be able to.

【0076】請求項23に記載の本発明のサーマルヘッ
ドの製造方法によれば、Siと遷移金属との合金ターゲ
ットを用いたO2 反応性スパッタにより、柱状質に形成
された熱伝導率が小さく、耐熱性に優れた請求項14乃
至請求項20の何れか1項に記載のサーマルヘッドの保
温層を容易に形成することができる。
According to the method of manufacturing a thermal head of the present invention as set forth in claim 23, the thermal conductivity formed in the columnar material is small by O 2 reactive sputtering using an alloy target of Si and a transition metal. It is possible to easily form the heat retaining layer of the thermal head according to any one of claims 14 to 20, which has excellent heat resistance.

【0077】請求項24に記載の本発明のサーマルヘッ
ドの製造方法によれば、800〜900℃の熱処理を施
すことにより、請求項14乃至請求項20の何れか1項
に記載のサーマルヘッドの基板の反りを容易に除去する
ことができる。
According to the method of manufacturing a thermal head of the present invention described in claim 24, the thermal head of any one of claims 14 to 20 is subjected to heat treatment at 800 to 900 ° C. The warp of the substrate can be easily removed.

【0078】請求項25に記載の本発明のサーマルヘッ
ドの製造方法によれば、800〜900℃の熱処理を施
すことにより、請求項14乃至請求項20の何れか1項
に記載のサーマルヘッドの使用状態における発熱素子の
抵抗値の安定化を確実に図ることができる。
According to the method of manufacturing a thermal head of the present invention as set forth in claim 25, the thermal head of any one of claims 14 to 20 is obtained by performing heat treatment at 800 to 900 ° C. It is possible to reliably stabilize the resistance value of the heating element in the use state.

【0079】請求項26に記載の本発明のサーマルヘッ
ドの製造方法によれば、請求項14乃至請求項20の何
れか1項に記載のサーマルヘッドを精度よくより効率よ
く容易に製することができる。
According to the manufacturing method of the thermal head of the present invention described in claim 26, the thermal head described in any one of claims 14 to 20 can be manufactured accurately, more efficiently and easily. it can.

【0080】請求項27に記載の本発明のサーマルヘッ
ドの製造方法によれば、異方性エッチングおよび全面異
方性エッチングならびに等方性丸めエッチングにより、
高さ5〜15μmで斜面の傾斜角度が15〜20度の請
求項14乃至請求項20の何れか1項に記載のサーマル
ヘッドの発熱部用メサを基板上に精度よくより効率よく
容易に製することができる。
According to the method of manufacturing a thermal head of the present invention as set forth in claim 27, anisotropic etching, total anisotropic etching and isotropic rounding etching are performed.
The mesa for the heat generating portion of the thermal head according to any one of claims 14 to 20, which has a height of 5 to 15 µm and an inclination angle of the slope of 15 to 20 degrees, is easily and accurately manufactured on a substrate with high accuracy. can do.

【0081】請求項28に記載の本発明のサーマルヘッ
ドの製造方法によれば、Siと遷移金属との合金ターゲ
ットを用いたO2 反応性スパッタにより、柱状質に形成
された熱伝導率が小さく、耐熱性に優れた請求項14乃
至請求項20の何れか1項に記載のサーマルヘッドの保
温層を容易に形成することができる。
According to the method of manufacturing a thermal head of the present invention as set forth in claim 28, the thermal conductivity formed in the columnar material is small by O 2 reactive sputtering using an alloy target of Si and a transition metal. It is possible to easily form the heat retaining layer of the thermal head according to any one of claims 14 to 20, which has excellent heat resistance.

【0082】請求項29に記載の本発明のサーマルヘッ
ドの製造方法によれば、800〜900℃の熱処理を施
すことにより、請求項14乃至請求項20の何れか1項
に記載のサーマルヘッドの基板の反りを容易に除去する
ことができる。
According to the method of manufacturing a thermal head of the present invention described in claim 29, the thermal head of any one of claims 14 to 20 is formed by performing heat treatment at 800 to 900 ° C. The warp of the substrate can be easily removed.

【0083】請求項30に記載の本発明のサーマルヘッ
ドの製造方法によれば、800〜900℃の熱処理を施
すことにより、請求項14乃至請求項20の何れか1項
に記載のサーマルヘッドの使用状態における発熱素子の
抵抗値の安定化を確実に図ることができる。
According to the method of manufacturing a thermal head of the present invention described in claim 30, heat treatment at 800 to 900 ° C. is performed, so that the thermal head according to any one of claims 14 to 20 is formed. It is possible to reliably stabilize the resistance value of the heating element in the use state.

【0084】[0084]

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例により説明
する。
The present invention will be described below with reference to the embodiments shown in the drawings.

【0085】図1は本発明に係るサーマルヘッドの第1
実施例の要部を示す拡大縦断面図である。
FIG. 1 shows a first thermal head according to the present invention.
FIG. 4 is an enlarged vertical sectional view showing the main parts of the embodiment.

【0086】図1に示すように、本実施例のサーマルヘ
ッド9は、単結晶シリコンからなる基板10を有してい
る。この基板10は、平板部10Aと、この平板部10
A上にそれぞれ一体に形成されるとともに後述する保温
層11を介して発熱部12となる発熱素子12aが設け
られる発熱部用メサ10aおよびインクリボン引き剥が
しエッジ部13が設けられるエッジ用メサ10bを略V
字又はU字形状に形成された溝部10cを介して相互に
隣接配置したメサ部10Bとにより構成されている。そ
して、この基板2の表面には、Siと遷移金属の黒色の
低酸化物からなる略一様な厚さの保温層11が形成され
ている。さらに、発熱部用メサ10aの上方に位置する
保温層11の表面には、発熱部12を形成する発熱抵抗
体からなる発熱素子12aが配設されており、その一側
(左側)には、各発熱素子12aに独立して通電を行う
所望の個別電極14が形成されている。また、発熱部1
2の他側(右側)に位置する溝部10cの上方の保温層
11の表面には、各発熱素子12aに接続される所望の
共通電極15が形成されている。
As shown in FIG. 1, the thermal head 9 of this embodiment has a substrate 10 made of single crystal silicon. The substrate 10 includes a flat plate portion 10A and the flat plate portion 10A.
A heat generating portion mesa 10a, which is integrally formed on each A, and which is provided with a heat generating element 12a which becomes a heat generating portion 12 via a heat retaining layer 11 described later, and an edge mesa 10b which is provided with an ink ribbon peeling edge portion 13 are provided. Abbreviation V
And a mesa portion 10B arranged adjacent to each other via a groove portion 10c formed in a U shape or a U shape. Then, on the surface of the substrate 2, a heat retaining layer 11 made of Si and a black low oxide of a transition metal and having a substantially uniform thickness is formed. Further, on the surface of the heat retaining layer 11 located above the heat generating portion mesa 10a, a heat generating element 12a made of a heat generating resistor forming the heat generating portion 12 is provided, and one side (left side) thereof is A desired individual electrode 14 for independently energizing each heating element 12a is formed. In addition, the heating unit 1
A desired common electrode 15 connected to each heating element 12a is formed on the surface of the heat retaining layer 11 above the groove portion 10c located on the other side (right side) of 2.

【0087】前記発熱素子12a、共通電極15および
個別電極14の表面には、これらを酸化あるいは摩耗等
から保護するための保護層16が形成されている。
A protective layer 16 is formed on the surfaces of the heating element 12a, the common electrode 15 and the individual electrode 14 to protect them from oxidation or abrasion.

【0088】また、エッジ用メサ10bの頂部の右端部
上方に位置する保護層16の角部が記録媒体からインク
リボン(共に図示せず)を引き剥がすインクリボン引き
剥がしエッジ部13とされている。
Further, the corner portion of the protective layer 16 located above the right end portion of the top of the edge mesa 10b is the ink ribbon peeling edge portion 13 for peeling the ink ribbon (both not shown) from the recording medium. .

【0089】本実施例のサーマルヘッド9についてさら
に説明する。
The thermal head 9 of this embodiment will be further described.

【0090】前記基板10は、単結晶シリコン、特に、
面方位(100)の単結晶シリコンにより形成されてい
る。そして、基板10の一端部側、図1において矢印に
て示すサーマルヘッド9の走行方向上流側(右側)の上
面に、高さHが5〜15μm程度で、斜面の傾斜角度β
が15〜20度程度に形成された断面略台形状の発熱部
用メサ10aが形成されており、この発熱部用メサ10
aの右側には、略V字又はU字形状に形成された溝部1
0cを介して斜面の傾斜角度γが55度程度とされた断
面略台形状のエッジ用メサ10bが形成されている。こ
の発熱部用メサ10aの高さおよび斜面の傾斜角度β
は、この範囲より小さいとラフ紙に対して十分な圧力が
得られず印字品質が低下する傾向があり、この範囲より
大きいと発熱素子12aおよび各電極14、15の電極
パターンのファインパターンの形成が困難となり歩留ま
りの低下を生じる傾向がある。また、エッジ用メサ10
bの斜面の傾斜角度γは、この傾斜角度γより小さいと
インクの切れ性が不安定となる傾向があり、この角度よ
り大きいとインクリボンからのインク落ちとなる傾向が
ある。そして、発熱部用メサ10aおよびエッジ用メサ
10bの上面は、ほぼ平坦な所望の幅の頂面とされてい
るとともに、発熱部用メサ10aの頂面の高さ位置は、
エッジ用メサ10bの頂面の高さ位置より高い上方に位
置している。
The substrate 10 is made of single crystal silicon, especially
It is formed of single crystal silicon having a plane orientation (100). The height H is about 5 to 15 μm and the inclination angle β of the slope is on the upper surface of the one end of the substrate 10, that is, the upstream side (right side) of the thermal head 9 in the traveling direction indicated by the arrow in FIG.
Is formed at about 15 to 20 degrees, and a mesa 10a for a heat generating portion having a substantially trapezoidal cross section is formed.
On the right side of a, a groove portion 1 formed in a substantially V-shape or U-shape
An edge mesa 10b having a substantially trapezoidal cross section with an inclination angle γ of the slope of about 55 degrees is formed through 0c. The height of the heat generating portion mesa 10a and the inclination angle β of the slope
Is less than this range, sufficient pressure cannot be obtained against rough paper and the printing quality tends to deteriorate, and if it is more than this range, the fine pattern of the electrode pattern of the heating element 12a and the electrodes 14 and 15 is formed. Tend to occur, and the yield tends to decrease. Also, the edge mesa 10
If the inclination angle γ of the slope of b is smaller than this inclination angle γ, the ink cuttability tends to be unstable, and if it is larger than this angle, the ink tends to drop from the ink ribbon. The upper surfaces of the heat generating portion mesa 10a and the edge mesa 10b are substantially flat top surfaces having a desired width, and the height position of the top surface of the heat generating portion mesa 10a is
It is located above and above the height of the top surface of the edge mesa 10b.

【0091】前記基板10の表面には、本実施例におい
ては、SiとTaとの黒色の低酸化物を主成分とした保
温層11が形成されている。そして、この保温層11
は、高速印字における保温性に好適な15〜35μm程
度の略一様な厚さに形成されるとともに、柱状質に形成
されている。なお、この保温層11の主成分としては、
Siと遷移金属、例えばTa、W、Cr、Mo等の低酸
化物を用いてもよく、特に、本実施例の構成に限定され
るものではない。
On the surface of the substrate 10, in this embodiment, a heat insulating layer 11 containing a black low oxide of Si and Ta as a main component is formed. And this heat insulation layer 11
Is formed to have a substantially uniform thickness of about 15 to 35 μm, which is suitable for heat retention during high-speed printing, and has a columnar shape. In addition, as a main component of the heat insulation layer 11,
Si and a transition metal, for example, a low oxide such as Ta, W, Cr, or Mo may be used, and is not particularly limited to the configuration of this embodiment.

【0092】前記発熱部用メサ10aの上方に位置する
保温層11の表面には、Ta2 NまたはTa−SiO2
等からなる所望の発熱素子12aが、蒸着、スパッタリ
ング等の適宜な周知の方法により被着された後、周知の
エッチング等により、分解能に対応するようにして所望
のドットの数に応じて整列配置されており、これにより
発熱部12が形成されている。そして、発熱部12の一
側(走行方向下流側:左側)には、各発熱素子12aに
接続され独立して通電を行う所望の個別電極14が形成
されており、発熱部12の他側(走行方向上流側:右
側)の溝部10c内には、各発熱素子12aに接続され
る共通電極15が形成されている。この個別電極14お
よび共通電極15は、例えば、Al、Cu、Au等から
なり、周知の蒸着、スパッタリング等の方法により保温
層11の表面に被着された後、周知のエッチング等によ
り、所望形状のパターンに形成されている。
Ta 2 N or Ta-SiO 2 is formed on the surface of the heat retaining layer 11 located above the heat generating portion mesa 10a.
After a desired heating element 12a composed of, for example, is deposited by an appropriate known method such as vapor deposition or sputtering, it is aligned according to the desired number of dots so as to correspond to the resolution by known etching or the like. The heating portion 12 is thus formed. A desired individual electrode 14 connected to each heating element 12a and independently energized is formed on one side (downstream side in the traveling direction: left side) of the heating section 12, and the other side of the heating section 12 ( A common electrode 15 connected to each heating element 12a is formed in the groove 10c on the upstream side in the traveling direction: right side). The individual electrode 14 and the common electrode 15 are made of, for example, Al, Cu, Au, or the like, and are applied to the surface of the heat retaining layer 11 by a known method such as vapor deposition or sputtering, and then are formed into a desired shape by a known etching or the like. Formed in a pattern.

【0093】前記発熱素子12a、共通電極15および
個別電極14の表面には、これらを保護するために5〜
10μm程度の厚さの所望の保護層16が、共通電極1
5および個別電極14の端子部位外のすべての表面を被
覆するようにして形成されている。この保護層16は、
発熱素子12aを酸化による劣化から保護するととも
に、図示しないインクリボン等への当接による摩耗から
発熱素子12aおよび各電極14、15を保護するため
に、耐酸化性および耐摩耗性の良いサイアロン、Si−
O−N等を素材とし、スパッタリング等の周知の方法に
より形成されている。
On the surfaces of the heating element 12a, the common electrode 15 and the individual electrode 14, 5 to protect them are provided.
The desired protective layer 16 having a thickness of about 10 μm is formed on the common electrode 1.
5 and the individual electrodes 14 are formed so as to cover all the surfaces outside the terminal portions. This protective layer 16 is
In order to protect the heating element 12a from deterioration due to oxidation and to protect the heating element 12a and the electrodes 14 and 15 from abrasion due to contact with an ink ribbon (not shown), a sialon having good oxidation resistance and abrasion resistance, Si-
It is formed by a known method such as sputtering using ON or the like as a material.

【0094】また、エッジ用メサ10bの右端部の上方
(右側の頂面の右端部の上方)の保護層16の角部がイ
ンクリボン引き剥がしエッジ部13とされるとともに、
発熱部12の中心CLからインクリボン引き剥がしエッ
ジ部13までのインクリボン引き剥がし距離Lは、さら
なるリアルエッジ化を図るために極力短く形成されてい
る。このインクリボン引き剥がし距離Lは、設計コンセ
プトや熱解析シミュレーションの結果等から決定すれば
よい。
Further, the corner portion of the protective layer 16 above the right end portion of the edge mesa 10b (above the right end portion of the right top surface) serves as the ink ribbon peeling edge portion 13, and
The ink ribbon peeling distance L from the center CL of the heat generating portion 12 to the ink ribbon peeling edge portion 13 is formed as short as possible in order to achieve a further real edge. The ink ribbon peeling distance L may be determined based on the design concept, the result of thermal analysis simulation, and the like.

【0095】つぎに、本実施例のサーマルヘッド9の製
造方法について説明する。
Next, a method of manufacturing the thermal head 9 of this embodiment will be described.

【0096】図2は本発明に係る第1実施例のサーマル
ヘッドの製造方法の一実施例の要部を示す工程図であ
る。
FIG. 2 is a process drawing showing the main part of one embodiment of the method of manufacturing the thermal head of the first embodiment according to the present invention.

【0097】本実施例のサーマルヘッド9の製造方法に
ついて、図2に示す工程図に沿って説明する。
A method of manufacturing the thermal head 9 of this embodiment will be described with reference to the process chart shown in FIG.

【0098】まず、マスク形成工程において、鏡面仕上
げが施された単結晶シリコンからなる基板10の表面
に、0.5μm程度の厚みの熱酸化によるSiO2
膜、あるいはスパッタリング等によるSiO2 、Ta2
5 、Si3 4 等の膜を形成して所望のマスク層を形
成する。
First, in the mask forming step, on the surface of the substrate 10 made of mirror-finished single crystal silicon, a SiO 2 film having a thickness of about 0.5 μm is formed by thermal oxidation, or SiO 2 or Ta is formed by sputtering or the like. 2
A film of O 5 , Si 3 N 4 or the like is formed to form a desired mask layer.

【0099】つぎに、マスクパターン形成工程におい
て、マスク層の表面に、フォトレジストをスピンナー等
で塗布し、フォトリソ技術により所望のレジストパター
ンを形成した後、マスク層がSiO2 の場合にはバッフ
ァードフッ酸(BHF)でエッチングし、マスク層がT
2 5 、Si3 4 の場合にはRIE(Reacti
ve ion etching)またはCDE(Che
mical dry etching)でエッチングし
て所望のマスクパターンを形成する。
Next, in the mask pattern forming step, a photoresist is applied to the surface of the mask layer by a spinner or the like to form a desired resist pattern by a photolithography technique. If the mask layer is SiO 2 , then a buffered layer is formed. Etching with hydrofluoric acid (BHF), mask layer is T
In the case of a 2 O 5 and Si 3 N 4 , RIE (Reacti
ve ion etching) or CDE (Che
A desired mask pattern is formed by etching with a mechanical dry etching.

【0100】つぎに、発熱部用メサ形成工程において、
マスクパターンが形成された基板10を、KOH水溶液
等のアルカリ溶液を用いて異方性エッチングすることに
より、面方位(100)の単結晶シリコンからなる基板
10に、高さが5〜15μm程度で、斜面の傾斜角度が
略55度の発熱部用メサ10aを形成する。なお、面方
位(100)の単結晶シリコンを異方性エッチングする
ことにより、傾斜角度は必然的に略55度になる。
Next, in the heat generating portion mesa forming step,
By anisotropically etching the substrate 10 on which the mask pattern is formed using an alkaline solution such as a KOH aqueous solution, the substrate 10 made of single crystal silicon having a plane orientation (100) has a height of about 5 to 15 μm. The mesa 10a for the heat generating portion having the slope angle of about 55 degrees is formed. By anisotropically etching single crystal silicon having a plane orientation (100), the inclination angle is necessarily about 55 degrees.

【0101】つぎに、残留マスク除去工程において、斜
面の傾斜角度が略55度の発熱部用メサ10aが形成さ
れた基板10にエッチングを施すことによりマスク層を
除去する。
Next, in the residual mask removing step, the mask layer is removed by etching the substrate 10 on which the heat-generating-portion mesa 10a having an inclination angle of about 55 degrees is formed.

【0102】つぎに、発熱部用メサ中間仕上げ工程にお
いて、斜面の傾斜角度が略55度の発熱部用メサ10a
が形成された基板10を、KOH水溶液等のアルカリ溶
液を用いて全面異方性エッチングすることにより、斜面
の傾斜角度を55度から25度程度に小さくする。
Next, in the heat generating portion mesa intermediate finishing step, the heat generating portion mesa 10a having a slope angle of about 55 degrees.
The entire surface of the substrate 10 on which is formed is anisotropically etched using an alkaline solution such as a KOH aqueous solution to reduce the inclination angle of the slope from 55 degrees to about 25 degrees.

【0103】つぎに、発熱部用メサ最終仕上げ工程にお
いて、フッ硝酸エッチャント(HF:HNO3 :CH3
COOH=1:8:3)を用いて、全面等方性エッチン
グすることにより、発熱部用メサ10aの斜面の傾斜角
度を15〜20度程度とするとともに、発熱部用メサ1
0aの頂部と斜面とにより形成される角部を曲面状に形
成する。
Next, in the mesa final finishing step for the heat generating portion, a hydrofluoric nitric acid etchant (HF: HNO 3 : CH 3
COOH = 1: 8: 3) is used to perform isotropic etching on the entire surface so that the inclination angle of the slope of the heat generating portion mesa 10a is about 15 to 20 degrees and the heat generating portion mesa 1 is formed.
The corner formed by the top of 0a and the slope is formed into a curved surface.

【0104】つぎに、再マスク形成工程において、発熱
部用メサ10aを有する基板10の表面に、前記マスク
形成工程と同様にして、厚さ0.5〜1μm程度のマス
ク層を再び形成する。
Next, in the re-mask forming step, a mask layer having a thickness of about 0.5 to 1 μm is formed again on the surface of the substrate 10 having the heat generating portion mesa 10a in the same manner as in the mask forming step.

【0105】つぎに、再マスクパターン形成工程におい
て、発熱部用メサ10aを有する基板10の表面に、前
記マスクパターン形成工程と同様にして、所望のマスク
パターンを再び形成する。
Next, in the re-mask pattern forming step, a desired mask pattern is formed again on the surface of the substrate 10 having the heat generating portion mesa 10a in the same manner as the mask pattern forming step.

【0106】つぎに、溝・エッジメサ成型工程におい
て、マスクパターンが再び形成された基板10を、KO
H水溶液等のアルカリ溶液を用いて深さ20〜60μm
程度を異方性エッチングすることにより、発熱部用メサ
10aに隣接するようにして斜面の傾斜角度が略55度
のエッジ用メサ10bを形成するとともに、発熱部用メ
サ10aとエッジ用メサ10bとの間に異方性エッチン
グの特性を用いて略V字又はU字形状の溝部10cを形
成する。その後、前記残留マスク除去工程と同様にして
基板10から再び形成したマスク層を除去する。
Next, in the groove / edge mesa molding step, the substrate 10 on which the mask pattern is formed again is KO
Depth of 20-60 μm using alkaline solution such as H aqueous solution
By anisotropically etching the degree, an edge mesa 10b having a slope angle of approximately 55 degrees is formed so as to be adjacent to the heat generating portion mesa 10a, and the heat generating portion mesa 10a and the edge mesa 10b are formed. An approximately V-shaped or U-shaped groove portion 10c is formed by using the characteristic of anisotropic etching. Then, the mask layer formed again is removed from the substrate 10 in the same manner as the residual mask removing step.

【0107】つぎに、保温層形成工程において、所定形
状に形成された基板10の表面に、SiとTaとを主成
分とした黒色の低酸化物からなる低熱伝導率、低熱膨張
率、高耐熱の素材を、O2 反応性スパッタリング等の方
法により、15〜35μmの厚さで柱状質に蒸着するこ
とにより保温層11を形成する。
Next, in the heat insulating layer forming step, the surface of the substrate 10 formed in a predetermined shape has a low thermal conductivity, a low thermal expansion coefficient, and a high heat resistance made of a black low oxide containing Si and Ta as main components. The heat insulating layer 11 is formed by vapor-depositing the above material into a columnar material with a thickness of 15 to 35 μm by a method such as O 2 reactive sputtering.

【0108】つぎに、歪み除去工程において、保温層1
1を有する基板10に、熱処理、本実施例においては、
真空または雰囲気アニール炉を用いて、800〜900
℃程度の高温アニール処理を施す。これにより基板10
の反りが除去(矯正)されるとともに、保温層11の安
定化が図られる。この熱処理温度は、この範囲より低い
と矯正不足となり、この温度範囲より高いと矯正過剰と
なる。
Next, in the strain removing step, the heat insulating layer 1
1. The substrate 10 having 1 is heat treated, in this example,
800-900 using vacuum or atmosphere annealing furnace
A high temperature annealing process at about ℃ is performed. As a result, the substrate 10
The warp is removed (corrected) and the heat insulating layer 11 is stabilized. If the heat treatment temperature is lower than this range, the straightening will be insufficient, and if it is higher than this temperature range, the straightening will be excessive.

【0109】ついで、保温層11の表面に、従来と同様
にして、Ta−SiO2 等からなる発熱素子12aを蒸
着、スパッタ等により被着して、エッチングにより所望
のパターンに形成してから、本発明の発熱素子安定化処
理工程において、熱処理、本実施例においては、真空ア
ニール炉を用いて800〜900℃程度の高温アニール
処理を施す。これにより発熱素子12aの酸化による劣
化を防止しつつ発熱素子12aの抵抗値の安定化が図ら
れる。この熱処理温度は、この範囲より低いとサーマル
ヘッドの耐熱性不足になり、この範囲より高いと過剰品
質になる。
[0109] Then, the surface of the heat insulating layer 11, conventional in the same manner, depositing a heating element 12a formed of Ta-SiO 2 or the like, and deposited by sputtering or the like, after forming into a desired pattern by etching, In the heating element stabilization treatment step of the present invention, heat treatment, in this embodiment, a high temperature annealing treatment of about 800 to 900 ° C. is performed using a vacuum annealing furnace. As a result, the resistance value of the heating element 12a is stabilized while preventing the deterioration of the heating element 12a due to oxidation. If the heat treatment temperature is lower than this range, the thermal resistance of the thermal head will be insufficient, and if it is higher than this range, the quality will be excessive.

【0110】ついで、従来と同様に、発熱素子12a上
に、Al、Cu、Au等からなる素材を2μm程度の厚
さに蒸着またはスパッタリング等により被着た後、エッ
チングにより所望のパターンとすることにより、共通電
極15および個別電極14を形成する。このとき、共通
電極15は、本発明の共通電極形成工程により、前記略
V字又はU字形状の溝部10c内の上方に位置する保温
層11上に落とし込むようにして形成され、共通電極1
5の最も高い部位の高さ位置が発熱部12の最も高い部
位の高さ位置より低くされる。
Then, as in the conventional case, a material of Al, Cu, Au or the like is deposited on the heating element 12a to a thickness of about 2 μm by vapor deposition or sputtering, and then a desired pattern is formed by etching. Thus, the common electrode 15 and the individual electrode 14 are formed. At this time, the common electrode 15 is formed by the common electrode forming step of the present invention so as to be dropped onto the heat retaining layer 11 located above in the substantially V-shaped or U-shaped groove portion 10c.
The height position of the highest part of 5 is made lower than the height position of the highest part of the heat generating part 12.

【0111】その後、従来と同様に、サイアロン等から
なる素材を5〜10μm程度の厚さで積層することによ
り保護層16が形成され、本実施例のサーマルヘッド9
の製造が完了する。
Thereafter, as in the conventional case, the protective layer 16 is formed by laminating materials such as sialon with a thickness of about 5 to 10 μm, and the thermal head 9 of this embodiment is formed.
Is completed.

【0112】つぎに、前述した構成からなる本実施例の
作用について説明する。
Next, the operation of this embodiment having the above-mentioned structure will be described.

【0113】本実施例のサーマルヘッド9の発熱部用メ
サ10aは、異方性エッチング加工することにより、鏡
面仕上げされた平滑な単結晶シリコンからなる基板10
上に直接的に容易に形成されるので、従来のグレーズ層
(保温層)3を等方性エッチング加工するものと異な
り、加工精度を飛躍的に向上させることができる。そし
て、発熱部用メサ10aを等方性エッチングすることに
より、発熱部用メサ10aの角部に十分に大きな曲面を
形成する(角部を滑らかにする)ことができるので、発
熱部用メサ10aの斜面の傾斜角度βを、従来より大き
くした場合においても、フォトリソ工程における歩留ま
りの低下を確実に防止し、製造効率を確実に向上させる
ことができる。さらに、本実施例の発熱部用メサ10a
は、寸法ばらつきが小さく、うねりが生じないので、こ
の発熱部用メサ10aを有するサーマルヘッド9は、記
録媒体に対する当たりむらを解消することができるの
で、当たりむらによる印字品質の低下を確実に防止する
ことができる。
The heat generating portion mesa 10a of the thermal head 9 of this embodiment is a substrate 10 made of smooth single crystal silicon which is mirror-finished by anisotropic etching.
Since the glaze layer (heat insulating layer) 3 is directly and easily formed on the upper surface, the processing accuracy can be dramatically improved, unlike the conventional method in which the glaze layer (heat insulating layer) 3 is subjected to isotropic etching. Then, since the mesa 10a for the heat generating portion is isotropically etched, a sufficiently large curved surface can be formed at the corner portion of the mesa 10a for the heat generating portion (the corner portion can be made smooth). Even when the inclination angle β of the slope is set to be larger than that of the related art, it is possible to reliably prevent a decrease in yield in the photolithography process and reliably improve manufacturing efficiency. Further, the heat generating portion mesa 10a of the present embodiment.
Since the dimensional variation is small and waviness does not occur, the thermal head 9 having the heat generating portion mesa 10a can eliminate the unevenness of contact with the recording medium, so that the deterioration of the print quality due to the unevenness of contact is reliably prevented. can do.

【0114】そして、インクリボン引き剥がしエッジ部
13が形成されるエッジ用メサ10bは、表面の結晶方
位が(100)の単結晶シリコンからなる基板10を異
方性エッチングすることにより、チッピングのない、イ
ンクリボンの引き剥がしに適した斜面の傾斜角度γ(略
55度)が必然的に形成されるので、従来の研削または
研磨加工では達成し得ない、高精度のインクリボン引き
剥がしエッジ部13を得ることができ、これによりイン
クリボンの走行状態が安定し、印字品質のばらつきを確
実に低減するすることができるとともに、従来と異な
り、別工程による研磨加工を施す必要がないので、歩留
まり、生産性、印字品質を確実に向上させることができ
る。
The edge mesa 10b on which the ink ribbon peeling edge portion 13 is formed has no chipping because the substrate 10 made of single crystal silicon having a surface crystal orientation of (100) is anisotropically etched. Since the inclination angle γ (approximately 55 degrees) of the inclined surface suitable for peeling the ink ribbon is inevitably formed, the ink ribbon peeling edge portion 13 with high precision, which cannot be achieved by the conventional grinding or polishing processing. As a result, the running state of the ink ribbon is stabilized, and it is possible to reliably reduce variations in printing quality.Unlike conventional methods, there is no need to perform polishing in a separate process, so yield, It is possible to reliably improve productivity and print quality.

【0115】さらに、共通電極15が上部に形成される
V字又はU字形状の溝部10cは、単結晶シリコンから
なる基板10を異方性エッチングすることにより、容易
に形成することができるので、従来のグレーズ層3の等
方性エッチングによるサイドエッジがなく、また、加工
精度を飛躍的に向上させることができる。また、このV
字又はU字形状の溝部10cの上方に落とし込むように
して高さ位置の低い共通電極15を容易に形成すること
ができるので、共通電極15上の保護層16に加わるプ
ラテンの当接力が軽減され、保護層16のクラックや剥
離を確実に防止し、長期間に亘り良好な印字品質を保持
することができる。さらに、共通電極15の高さ位置が
低くなることにより、発熱部12にプラテンの当接力が
集中することとなり、印字品質を向上させることができ
る。また、共通電極15を、V字又はU字形状の溝部1
0cの上方に落とし込むようにして形成することによ
り、共通電極15の幅を大きくすることができ、従来と
異なり、共通電極15の幅が短くなることにより、抵抗
値の増加による電圧降下が発生し、印字濃度むら等の印
字品質の低下を生じるとともに、印字寿命が低下すると
いう不都合を確実に防止することができる。
Further, the V-shaped or U-shaped groove 10c on which the common electrode 15 is formed can be easily formed by anisotropically etching the substrate 10 made of single crystal silicon. There is no side edge due to isotropic etching of the conventional glaze layer 3, and the processing accuracy can be dramatically improved. Also, this V
Since the common electrode 15 having a low height can be easily formed by dropping it above the U-shaped or U-shaped groove portion 10c, the contact force of the platen applied to the protective layer 16 on the common electrode 15 is reduced. In addition, it is possible to reliably prevent cracking and peeling of the protective layer 16 and maintain good print quality for a long period of time. Further, since the height position of the common electrode 15 is lowered, the abutting force of the platen is concentrated on the heat generating portion 12, and the print quality can be improved. In addition, the common electrode 15 is formed into the V-shaped or U-shaped groove 1
The width of the common electrode 15 can be increased by forming the common electrode 15 so as to be dropped above 0c, and unlike the conventional case, the width of the common electrode 15 is shortened to cause a voltage drop due to an increase in resistance value. As a result, it is possible to surely prevent the inconvenience that the printing quality is deteriorated such as uneven printing density and the printing life is shortened.

【0116】また、発熱部12とインクリボン引き剥が
しエッジ部13との段差を小さくすることができるの
で、発熱部12にて加熱されて溶融状態とされたインク
リボンのインクを記録媒体(共に図示せず)に十分に押
圧することができ、定着性を確実に向上させることがで
きるとともに、発熱部12の中心CLからインクリボン
引き剥がしエッジ部13までの距離Lを短くすることが
できるので、さらなるリアルエッジ化を確実に図ること
ができ、また、高い熱応答性を有する樹脂系の薄膜リボ
ンを用いてラフ紙に対する良好な印字を行うこともでき
る。
Further, since the step between the heat generating portion 12 and the ink ribbon peeling edge portion 13 can be made small, the ink of the ink ribbon which is heated in the heat generating portion 12 and is in a melted state is used as a recording medium (both shown in FIG. (Not shown), the fixing property can be surely improved, and the distance L from the center CL of the heat generating portion 12 to the ink ribbon peeling edge portion 13 can be shortened. Further realization of the edge can be ensured, and good printing can be performed on rough paper by using a resin-based thin film ribbon having high thermal response.

【0117】また、基板10の素材として単結晶シリコ
ンを用いているので、基板10の熱伝導率(340×1
-3cal/cm・sec・℃程度)が高く、アルミナ
等のセラミックスを素材とした従来の基板2の熱伝導率
(40×10-3cal/cm・sec・℃程度)に対し
て略8倍となり、発熱素子12aへの通電周期が短い高
速印字の場合においても、基板10による蓄熱の影響を
解消することができ、印字品質の低下を確実に防止する
ことができる。
Further, since single crystal silicon is used as the material of the substrate 10, the thermal conductivity of the substrate 10 (340 × 1
0 -3 cal / cm · sec · ° C.) is high, and is approximately the same as the thermal conductivity (about 40 × 10 −3 cal / cm · sec · ° C.) of the conventional substrate 2 made of ceramics such as alumina. Even in the case of high-speed printing in which the cycle is eight times and the heating element 12a has a short energization cycle, it is possible to eliminate the influence of heat accumulation by the substrate 10 and reliably prevent the print quality from deteriorating.

【0118】また、単結晶シリコンからなる基板10
は、表面を鏡面仕上げしたものを用いることができるの
で、基板10の表面の凹凸が著しく少なく、各電極1
4、15のファインパターン化に十分に追随することが
でき、製造品質、歩留まり等を確実に向上させることが
できる。
The substrate 10 made of single crystal silicon
Since the surface of which is mirror-finished can be used, the unevenness of the surface of the substrate 10 is extremely small, and each electrode 1
It is possible to sufficiently follow the fine patterning of Nos. 4 and 15, and it is possible to reliably improve the manufacturing quality, the yield, and the like.

【0119】また、保温層11は、SiとTaの黒色の
低酸化物を主成分とした低熱伝導性の素材から形成され
ており、その製造方法は、SiとTaとを主成分とした
合金ターゲットを、O2 反応性スパッタによりガス圧を
略1.0Paとして、O2 ガス流量に対する成膜速度が
ほぼ最大となる条件で成膜することにより、黒色で15
〜35μm程度の厚さの柱状質を呈するものを簡単に得
ることができる。そして、この黒色で柱状質からなる保
温層11は、その熱伝導率(2×10-3cal/cm・
sec・℃)が従来のグレーズ層3より小さくなり、良
好な蓄熱性(断熱性)を得ることができる。この保温層
11は柱状質に形成されており、適宜なアニーリング処
理を施すことにより、柱状質を緻密化させるとともに、
保温層11の形成時に発生する歪みが除去され、基板1
0のそりを確実に除去することができるので、発熱素子
12a、共通電極15および個別電極14を形成する場
合の加工精度を確実に向上させることができる。さら
に、保温層11の熱膨張係数(略3×10-6/℃)は、
単結晶シリコンからなる基板10の熱膨張係数(2.6
×10-6/℃)と略同等の値であり、形成された保温層
11は、単結晶シリコンからなる基板10との密着性が
よい。また、この保温層11は、耐熱性が向上し、10
00℃程度の高温熱処理にともなう保温層11の剥離や
クラックや溶融変形を確実に防止することができる。さ
らにまた、発熱素子12aの印字におけるピーク温度が
700℃を越えても保温層11の熱変形が発生せず、低
温環境における高速印字品質の低下を防止することがで
きる。しかも、保温層11の耐熱性が略1000℃と高
いので、発熱素子12aを形成した後に、800〜90
0℃程度の高温真空アニール処理による発熱素子安定化
処理ができ、これにより、発熱素子12aに印字時の発
熱ピーク温度より高い熱履歴を付与し、印字時の熱変化
による発熱素子12aの抵抗値の変化を確実に防止する
ことができる。
The heat insulating layer 11 is made of a material having a low thermal conductivity containing black low oxides of Si and Ta as main components, and the manufacturing method thereof is an alloy containing Si and Ta as main components. The target was formed into a black film by O 2 reactive sputtering at a gas pressure of about 1.0 Pa under conditions where the film forming rate with respect to the O 2 gas flow rate was almost the maximum.
A columnar material having a thickness of about 35 μm can be easily obtained. The heat insulating layer 11 made of black and columnar has a thermal conductivity (2 × 10 −3 cal / cm ·
(sec · ° C.) is smaller than that of the conventional glaze layer 3, and good heat storage properties (heat insulation properties) can be obtained. The heat insulating layer 11 is formed in a columnar shape, and the columnar shape is densified by performing an appropriate annealing treatment.
The strain generated when the heat insulating layer 11 is formed is removed, and the substrate 1
Since the warp of 0 can be reliably removed, the processing accuracy when the heating element 12a, the common electrode 15, and the individual electrode 14 are formed can be reliably improved. Furthermore, the coefficient of thermal expansion of the heat insulating layer 11 (approximately 3 × 10 −6 / ° C.) is
The coefficient of thermal expansion of the substrate 10 made of single crystal silicon (2.6
(× 10 −6 / ° C.), and the formed heat retaining layer 11 has good adhesion to the substrate 10 made of single crystal silicon. In addition, the heat insulation layer 11 has improved heat resistance,
It is possible to reliably prevent the heat insulating layer 11 from peeling, cracking, or melting and deforming due to high-temperature heat treatment at about 00 ° C. Furthermore, even if the peak temperature in printing of the heating element 12a exceeds 700 ° C., thermal deformation of the heat retaining layer 11 does not occur, and deterioration of high-speed printing quality in a low temperature environment can be prevented. Moreover, since the heat resistance of the heat insulating layer 11 is as high as approximately 1000 ° C., it is 800 to 90 degrees after forming the heating element 12a.
A heating element stabilization process can be performed by a high temperature vacuum annealing process at about 0 ° C., whereby a heat history higher than the heat generation peak temperature at the time of printing is given to the heating element 12a, and the resistance value of the heating element 12a due to a thermal change at the time of printing. It is possible to surely prevent the change.

【0120】したがって、本実施例のサーマルヘッド9
は、高速印字においても、長期間に亘り高い印字品質を
保持することができる。
Therefore, the thermal head 9 of this embodiment is
Can maintain high printing quality for a long time even in high-speed printing.

【0121】図3は本発明に係るサーマルヘッドの第2
実施例の要部を示す拡大縦断面図である。なお、前述し
た第1実施例と同一ないしは相当する構成については、
図面中に同一の符号を付し、その説明は省略する。
FIG. 3 shows a second thermal head according to the present invention.
FIG. 4 is an enlarged vertical sectional view showing the main parts of the embodiment. Incidentally, regarding the configuration which is the same as or equivalent to that of the first embodiment described above,
The same reference numerals are given in the drawings, and the description thereof will be omitted.

【0122】図3に示すように、本実施例のサーマルヘ
ッド9aの共通電極15aは、前述した第1実施例の略
V字又はU字形状に形成された溝部10cの代わりに、
底部10eが平坦面をなす共通電極用溝部10dを用い
て形成したものである。つまり、発熱部用メサ10aと
エッジ用メサ10bとの間に底部10eが平坦面をなす
共通電極用溝部10dが形成されている。その他の構成
は前述した第1実施例の同様とされている。
As shown in FIG. 3, the common electrode 15a of the thermal head 9a of the present embodiment is replaced by the groove 10c formed in the substantially V-shape or U-shape of the first embodiment described above.
The bottom portion 10e is formed by using the common electrode groove portion 10d having a flat surface. That is, a common electrode groove 10d having a flat bottom surface 10e is formed between the heat generating portion mesa 10a and the edge mesa 10b. Other configurations are similar to those of the above-described first embodiment.

【0123】つぎに、本実施例のサーマルヘッド9aの
製造方法の一実施例について説明する。
Next, one example of a method of manufacturing the thermal head 9a of this example will be described.

【0124】図4は本発明に係る第2実施例のサーマル
ヘッドの製造方法の一実施例の要部を示す工程図であ
る。
FIG. 4 is a process chart showing the main part of an embodiment of a method of manufacturing a thermal head according to the second embodiment of the present invention.

【0125】本実施例のサーマルヘッド9aの製造方法
について、図4に示す工程図に沿って説明する。
A method of manufacturing the thermal head 9a of this embodiment will be described with reference to the process chart shown in FIG.

【0126】まず、第1のマスク形成工程において、鏡
面仕上げが施された単結晶シリコンからなる基板10の
表面に、0.5μm程度の厚みのスパッタリング等によ
るSiO2 、Ta2 5 、Si3 4 等の膜を成膜する
ことにより所望のマスク層を形成する。
First, in the first mask forming step, SiO 2 , Ta 2 O 5 , Si 3 having a thickness of about 0.5 μm is formed on the surface of the substrate 10 made of single crystal silicon having a mirror finish by sputtering or the like. A desired mask layer is formed by forming a film of N 4 or the like.

【0127】つぎに、第1のマスクパターン形成工程に
おいて、マスク層の表面に、フォトレジストをスピンナ
ー等で塗布し、フォトリソ技術により所望のレジストパ
ターンを形成した後、マスク層がSiO2 の場合にはバ
ッファードフッ酸(BHF)でエッチングし、マスク層
がTa2 5 、Si3 4 の場合にはRIEまたはCD
Eでエッチングして発熱部用メサ10aを形成するため
のマスクパターンを形成する。
Next, in the first mask pattern forming step, a photoresist is applied to the surface of the mask layer by a spinner or the like, and a desired resist pattern is formed by photolithography. Then, when the mask layer is SiO 2 . Is etched with buffered hydrofluoric acid (BHF), and RIE or CD when the mask layer is Ta 2 O 5 or Si 3 N 4.
Etching with E forms a mask pattern for forming the heat generating portion mesa 10a.

【0128】つぎに、発熱部用メサ形成工程において、
マスクパターンが形成された基板10を、KOH水溶液
等のアルカリ溶液を用いて異方性エッチングすることに
より、面方位(100)の単結晶シリコンからなる基板
10に、高さが5〜15μm程度で、斜面の傾斜角度が
略55度の発熱部用メサ10aを形成する。なお、面方
位(100)の単結晶シリコンを異方性エッチングする
ことにより、傾斜角度は必然的に略55度になる。
Next, in the mesa forming step for the heat generating portion,
By anisotropically etching the substrate 10 on which the mask pattern is formed using an alkaline solution such as a KOH aqueous solution, the substrate 10 made of single crystal silicon having a plane orientation (100) has a height of about 5 to 15 μm. The mesa 10a for the heat generating portion having the slope angle of about 55 degrees is formed. By anisotropically etching single crystal silicon having a plane orientation (100), the inclination angle is necessarily about 55 degrees.

【0129】つぎに、第1の残留マスク除去工程におい
て、斜面の傾斜角度が略55度の発熱部用メサ10aが
形成された基板10に残留したマスク層をエッチングを
施すこと等により除去する。
Next, in the first residual mask removing step, the residual mask layer is removed by etching or the like on the substrate 10 on which the heating-unit mesa 10a having the slope angle of about 55 degrees is formed.

【0130】つぎに、発熱部用メサ中間仕上げ工程にお
いて、斜面の傾斜角度が略55度の発熱部用メサ10a
が形成された基板10を、KOH水溶液等のアルカリ溶
液を用いて全面異方性エッチングすることにより、斜面
の傾斜角度を55度から25度程度に小さくする。
Next, in the heat generating portion mesa intermediate finishing step, the heat generating portion mesa 10a having a slope angle of about 55 degrees.
The entire surface of the substrate 10 on which is formed is anisotropically etched using an alkaline solution such as a KOH aqueous solution to reduce the inclination angle of the slope from 55 degrees to about 25 degrees.

【0131】つぎに、発熱部用メサ最終仕上げ工程にお
いて、フッ硝酸エッチャント(HF:HNO3 :CH3
COOH=1:8:3)を用いて、等方性丸めエッチン
グすることにより、発熱部用メサ10aの斜面の傾斜角
度を15〜20度程度とするとともに、発熱部用メサ1
0aの頂部と斜面とにより形成される角部を曲面状に形
成する。
Next, in the mesa final finishing step for the heat generating portion, a hydrofluoric / nitric acid etchant (HF: HNO 3 : CH 3
COOH = 1: 8: 3) is used to perform isotropic rounding etching to make the inclination angle of the slope of the heat generating portion mesa 10a about 15 to 20 degrees and to generate heat generating portion mesa 1a.
The corner formed by the top of 0a and the slope is formed into a curved surface.

【0132】つぎに、第2のマスク形成工程において、
発熱部用メサ10aを有する基板10の表面に、前記第
1のマスク形成工程と同様にして、厚さ0.5〜1μm
程度のマスク層を再び形成する。
Next, in the second mask forming step,
A thickness of 0.5 to 1 μm is formed on the surface of the substrate 10 having the heating portion mesa 10a in the same manner as in the first mask forming step.
A mask layer of a certain degree is formed again.

【0133】つぎに、第2のマスクパターン形成工程に
おいて、発熱部用メサ10aを有する基板10の表面
に、前記第1のマスクパターン形成工程と同様にして、
共通電極用溝部10dを形成するためのマスクパターン
を形成する。
Next, in the second mask pattern forming step, on the surface of the substrate 10 having the heat generating portion mesa 10a, in the same manner as in the first mask pattern forming step,
A mask pattern for forming the common electrode groove portion 10d is formed.

【0134】つぎに、共通電極用溝部形成工程におい
て、第2のマスクパターンが形成された基板10を、K
OH水溶液等のアルカリ溶液を用いて深さ2〜10μm
程度を異方性エッチングすることにより、発熱部用メサ
10aに隣接するようにして底部10eが平坦面をなす
共通電極用溝部10dを形成する。
Next, in the common electrode groove forming step, the substrate 10 on which the second mask pattern is formed is subjected to K
Depth of 2 to 10 μm using alkaline solution such as OH solution
By anisotropically etching the degree, a common electrode groove 10d having a flat bottom surface 10e is formed so as to be adjacent to the heat generating portion mesa 10a.

【0135】つぎに、第2の残留マスク除去工程におい
て、前記第1の残留マスク除去工程と同様にして、共通
電極用溝部10dが形成された基板10に残留したマス
ク層をエッチングを施すこと等により除去する。
Then, in the second residual mask removing step, the residual mask layer is etched on the substrate 10 in which the common electrode groove portion 10d is formed in the same manner as the first residual mask removing step. To remove.

【0136】つぎに、第3のマスク形成工程において、
発熱部用メサ10aおよび共通電極用溝部10dを有す
る基板10の表面に、前記第1のマスク形成工程および
第2のマスク形成工程と同様にして、厚さ0.5〜1μ
m程度のマスク層を再び形成する。
Next, in the third mask forming step,
On the surface of the substrate 10 having the heating portion mesa 10a and the common electrode groove portion 10d, a thickness of 0.5 to 1 μm is formed in the same manner as the first mask forming step and the second mask forming step.
A mask layer of about m is formed again.

【0137】つぎに、第3のマスクパターン形成工程に
おいて、発熱部用メサ10aおよび共通電極用溝部10
dを有する基板10の表面に、前記第1のマスクパター
ン形成工程および第2のマスクパターン形成工程と同様
にして、エッジ用メサ10bを形成するためのマスクパ
ターンを形成する。
Next, in the third mask pattern forming step, the heat generating portion mesa 10a and the common electrode groove portion 10 are formed.
A mask pattern for forming the edge mesa 10b is formed on the surface of the substrate 10 having d in the same manner as the first mask pattern forming step and the second mask pattern forming step.

【0138】つぎに、エッジ用メサ成型工程において、
第3のマスクパターンが形成された基板10を、KOH
水溶液等のアルカリ溶液を用いて深さ20〜60μm程
度を異方性エッチングすることにより、共通電極用溝部
10dに隣接するようにしてエッジ用メサ10bを形成
する。
Next, in the edge mesa molding step,
The substrate 10 on which the third mask pattern is formed is treated with KOH.
An edge mesa 10b is formed adjacent to the common electrode groove 10d by anisotropically etching to a depth of about 20 to 60 μm using an alkaline solution such as an aqueous solution.

【0139】つぎに、第3の残留マスク除去工程におい
て、前記第1の残留マスク除去工程および第2の残留マ
スク除去工程と同様にして、エッジ用メサ10bが形成
された基板10に残留したマスク層をエッチングを施す
こと等により除去する。
Next, in the third residual mask removing step, in the same manner as the first residual mask removing step and the second residual mask removing step, the mask remaining on the substrate 10 on which the edge mesa 10b is formed. The layer is removed, such as by etching.

【0140】つぎに、保温層形成工程において、所定形
状に形成された基板10の表面に、Siと遷移金属、例
えばTaとを主成分とした低酸化物からなる低熱伝導
率、低熱膨張率、高耐熱の素材を、O2 反応性スパッタ
リング等の方法により、15〜35μmの厚さで柱状質
に蒸着することにより保温層11を形成する。この保温
層11は、黒色の低酸化物とすることが好ましい。な
お、遷移金属としては、Taの他に、W、Cr、Mo等
の低酸化物を用いることができる。
Next, in the heat insulating layer forming step, on the surface of the substrate 10 formed in a predetermined shape, a low thermal conductivity and a low thermal expansion coefficient, which consist of a low oxide containing Si and a transition metal such as Ta as main components, The heat-retaining layer 11 is formed by depositing a highly heat-resistant material into a columnar material with a thickness of 15 to 35 μm by a method such as O 2 reactive sputtering. The heat insulating layer 11 is preferably made of a black low oxide. In addition to Ta, a low oxide such as W, Cr, or Mo can be used as the transition metal.

【0141】つぎに、歪み除去工程において、保温層1
1を有する基板10に、熱処理、本実施例においては、
真空または雰囲気アニール炉を用いて、800〜900
℃程度の高温アニール処理を施す。これにより基板10
の反りが除去(矯正)されるとともに、保温層11の安
定化が図られる。この熱処理温度は、この範囲より低い
と矯正不足となり、この温度範囲より高いと矯正過剰と
なる。
Next, in the strain removing step, the heat insulating layer 1
1. The substrate 10 having 1 is heat treated, in this example,
800-900 using vacuum or atmosphere annealing furnace
A high temperature annealing process at about ℃ is performed. As a result, the substrate 10
The warp is removed (corrected) and the heat insulating layer 11 is stabilized. If the heat treatment temperature is lower than this range, the straightening will be insufficient, and if it is higher than this temperature range, the straightening will be excessive.

【0142】ついで、保温層11の表面に、従来と同様
にして、Ta2 NまたはTa−SiO2 等からなる発熱
素子12aを蒸着、スパッタ等により被着して、エッチ
ングにより所望のパターンに形成してから、本発明の発
熱素子安定化処理工程において、熱処理、本実施例にお
いては、真空アニール炉を用いて800〜900℃程度
の高温アニール処理を施す。これにより発熱素子12a
の酸化による劣化を防止しつつ発熱素子12aの抵抗値
の安定化が図られる。この熱処理温度は、この範囲より
低いとサーマルヘッドの耐熱性不足になり、この範囲よ
り高いと過剰品質になる。
Then, a heating element 12a made of Ta 2 N or Ta-SiO 2 is deposited on the surface of the heat insulating layer 11 by vapor deposition, sputtering or the like and formed into a desired pattern by etching in the same manner as in the prior art. Then, in the heating element stabilization treatment step of the present invention, heat treatment, in this embodiment, a high temperature annealing treatment of about 800 to 900 ° C. is performed using a vacuum annealing furnace. Thereby, the heating element 12a
It is possible to stabilize the resistance value of the heating element 12a while preventing the deterioration of the heating element 12a due to oxidation. If the heat treatment temperature is lower than this range, the thermal resistance of the thermal head will be insufficient, and if it is higher than this range, the quality will be excessive.

【0143】ついで、従来と同様に、発熱素子12a上
に、Al、Cu、Au等からなる素材を2μm程度の厚
さに蒸着またはスパッタリング等により被着した後、エ
ッチングにより所望のパターンとすることにより、共通
電極15aおよび個別電極14を形成する。このとき、
共通電極15aは、本発明の共通電極形成工程により、
前記底部10eが平坦面をなす共通電極用溝部10d内
の上方に位置する保温層11上に落とし込むようにして
形成され、共通電極15aの最も高い部位の高さ位置が
発熱部12の最も高い部位の高さ位置より低くされる。
Then, as in the prior art, a material of Al, Cu, Au or the like is deposited on the heating element 12a to a thickness of about 2 μm by vapor deposition or sputtering, and then a desired pattern is formed by etching. Thus, the common electrode 15a and the individual electrode 14 are formed. At this time,
The common electrode 15a is formed by the common electrode forming process of the present invention.
The bottom portion 10e is formed so as to be dropped onto the heat insulating layer 11 located above in the common electrode groove portion 10d having a flat surface, and the height position of the highest portion of the common electrode 15a is the highest portion of the heat generating portion 12. Lower than the height position.

【0144】その後、従来と同様に、サイアロン等から
なる素材を5〜10μm程度の厚さで積層することによ
り保護層16が形成され、本実施例のサーマルヘッド9
aの製造が完了する。
Thereafter, as in the conventional case, the protective layer 16 is formed by laminating a material such as sialon in a thickness of about 5 to 10 μm, and the thermal head 9 of this embodiment is formed.
The production of a is completed.

【0145】このような構成によっても前述した第1実
施例のサーマルヘッド9と同様の効果を奏することがで
きるとともに、共通電極15aは、前記第1実施例の略
V字又はU字形状に形成された溝部10cと異なり、鋭
角な角のない底部10eが平坦面をなす共通電極用溝部
10dの上方に位置する保温層11上に形成されるの
で、厚さが一様で、かつ、均質な共通電極15aが確実
に形成され、より信頼性の高い共通電極15aを得るこ
とができる。
With this structure, the same effect as that of the thermal head 9 of the first embodiment described above can be obtained, and the common electrode 15a is formed in the substantially V shape or the U shape of the first embodiment. Unlike the groove portion 10c formed by the above, since the bottom portion 10e having no acute angle is formed on the heat retaining layer 11 located above the groove portion 10d for the common electrode forming a flat surface, the thickness is uniform and uniform. The common electrode 15a is reliably formed, and the more reliable common electrode 15a can be obtained.

【0146】つぎに、本実施例のサーマルヘッド9aの
製造方法の他の実施例について説明する。
Next, another embodiment of the method of manufacturing the thermal head 9a of this embodiment will be described.

【0147】図5は本発明に係る第2実施例のサーマル
ヘッドの製造方法の他の実施例の要部を示す工程図であ
る。
FIG. 5 is a process diagram showing the main part of another embodiment of the method of manufacturing a thermal head according to the second embodiment of the present invention.

【0148】本実施例においては、前述した第2実施例
のサーマルヘッド9aの製造方法の第2のマスク形成工
程および第3のマスク形成工程におけるマスク層を熱酸
化SiO2 により形成し、第2の残留マスク除去工程お
よび第3の残留マスク除去工程を省略したものである。
その他の構成は前述した第2実施例のサーマルヘッド9
aの製造方法と同一である。
In this embodiment, the mask layer in the second mask forming step and the third mask forming step of the method of manufacturing the thermal head 9a of the second embodiment described above is formed of thermally oxidized SiO 2 , and the second mask forming step is performed. The residual mask removing step and the third residual mask removing step are omitted.
The other structure is the thermal head 9 of the second embodiment described above.
It is the same as the manufacturing method of a.

【0149】このような構成とすることにより、前述し
た第2実施例のサーマルヘッド9aの製造方法と比較し
た場合に、製造工程を少なくすることができるので、生
産効率を確実に向上させるとともに、経済的負担を確実
に低減することができる。
With such a structure, the number of manufacturing steps can be reduced as compared with the method of manufacturing the thermal head 9a of the second embodiment described above, so that the production efficiency can be surely improved and The economic burden can be surely reduced.

【0150】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、必要に応じて変更することができる。ま
た、シリアルおよびラインヘッドのいずれにも適用する
ことができる。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be modified as necessary. Further, it can be applied to both serial and line heads.

【0151】[0151]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
速印字における高精細化および高い印字品質を長期間に
亘り保持することができるとともに、歩留まりおよび生
産性を向上させることができるという極めて優れた効果
を奏する。
As described above, according to the present invention, high definition in high speed printing and high printing quality can be maintained for a long period of time, and yield and productivity can be improved. It has an excellent effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るサーマルヘッドの第1実施例の要
部を示す縦断面図
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a main part of a first embodiment of a thermal head according to the present invention.

【図2】本発明に係る第1実施例のサーマルヘッドの製
造方法の一実施例を示す工程図
FIG. 2 is a process chart showing an embodiment of a method of manufacturing a thermal head according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明に係るサーマルヘッドの第2実施例の要
部を示す縦断面図
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing a main part of a second embodiment of a thermal head according to the present invention.

【図4】本発明に係る第2実施例のサーマルヘッドの製
造方法の一実施例を示す工程図
FIG. 4 is a process chart showing one embodiment of a method of manufacturing a thermal head according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明に係る第2実施例のサーマルヘッドの製
造方法の他の実施例を示す工程図
FIG. 5 is a process chart showing another embodiment of the method of manufacturing the thermal head according to the second embodiment of the present invention.

【図6】従来のサーマルヘッドの要部を示す縦断面図FIG. 6 is a vertical sectional view showing a main part of a conventional thermal head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

9、9a サーマルヘッド 10 基板 10A 平板部 10B メサ部 10a 発熱部用メサ 10b エッジ用メサ 10c 溝部 10d 共通電極用溝部 10e (共通電極用溝部)の底部 11 保温層 12 発熱部 12a 発熱素子 13 インクリボン引き剥がしエッジ部 14 個別電極 15、15a 共通電極 16 保護層 H (発熱部用メサの)高さ L インクリボン引き剥がし距離 β (発熱部用メサの斜面の)傾斜角度 γ (エッジ用メサの斜面の)傾斜角度 9, 9a Thermal head 10 Substrate 10A Flat plate portion 10B Mesa portion 10a Heat generating portion mesa 10b Edge mesa 10c Groove portion 10d Common electrode groove portion 10e (Common electrode groove portion) 11 Heat insulating layer 12 Heat generating element 12a Heating element 13 Ink ribbon Peeling edge part 14 Individual electrodes 15 and 15a Common electrode 16 Protective layer H (Heating part mesa) height L Ink ribbon peeling distance β (Slope of heating part mesa) Inclination angle γ (Slope of edge mesa) Tilt angle

Claims (30)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板の表面に保温層を形成し、この保温
層の表面に、複数の発熱素子と各発熱素子に接続される
個別電極および共通電極とを形成し、少なくとも前記保
温層、発熱素子、個別電極および共通電極の表面を保護
層により被覆してなるサーマルヘッドにおいて、前記基
板を単結晶シリコンにより形成するとともに、この基板
を、平板部と、この平板部上にそれぞれ一体に形成され
るとともに略V字又はU字形状の溝部を介して相互に隣
接配置され前記発熱素子が設けられる発熱部用メサおよ
びインクリボン引き剥がしエッジ部が設けられるエッジ
用メサからなるメサ部とにより構成し、前記基板の表面
にSiと遷移金属の低酸化物からなる略一様な厚さの保
温層を形成し、かつ、前記溝部上の保温層の表面に共通
電極を形成したことを特徴とするサーマルヘッド。
1. A heat insulating layer is formed on a surface of a substrate, and a plurality of heat generating elements and individual electrodes and a common electrode connected to each heat generating element are formed on the surface of the heat insulating layer, and at least the heat insulating layer and the heat generating layer are formed. In a thermal head in which surfaces of elements, individual electrodes and common electrodes are covered with a protective layer, the substrate is formed of single crystal silicon, and the substrate is formed integrally with a flat plate portion on the flat plate portion. And a mesa portion composed of a mesa for a heat generating portion and a mesa portion for an edge provided with an ink ribbon peeling edge portion which are arranged adjacent to each other through a groove portion having a substantially V shape or a U shape. A heat insulating layer made of Si and a low oxide of a transition metal and having a substantially uniform thickness is formed on the surface of the substrate, and a common electrode is formed on the surface of the heat insulating layer on the groove. The thermal head.
【請求項2】 前記基板は、表面の結晶方位が(10
0)の単結晶シリコンからなることを特徴とする請求項
1に記載のサーマルヘッド。
2. The crystal orientation of the surface of the substrate is (10
The thermal head according to claim 1, wherein the thermal head is made of single crystal silicon of 0).
【請求項3】 前記発熱部用メサおよびエッジ用メサを
前記基板の一側に片寄らせた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。
3. The heat generating portion mesa and the edge mesa are biased to one side of the substrate.
Alternatively, the thermal head according to claim 2.
【請求項4】 前記エッジ用メサの斜面の傾斜角度が略
55度であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の
何れか1項に記載のサーマルヘッド。
4. The thermal head according to claim 1, wherein the slope angle of the slope of the edge mesa is approximately 55 degrees.
【請求項5】 前記発熱部用メサの高さが5〜15μm
であることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか
1項に記載のサーマルヘッド。
5. The height of the heat generating portion mesa is 5 to 15 μm.
The thermal head according to any one of claims 1 to 4, wherein
【請求項6】 前記保温層は、柱状質に形成されている
とともに、その厚さが15〜35μmであることを特徴
とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載のサー
マルヘッド。
6. The thermal head according to claim 1, wherein the heat insulating layer is formed in a columnar shape and has a thickness of 15 to 35 μm. .
【請求項7】 前記保温層がSiおよびTaを主成分と
する黒色の低酸化物からなることを特徴とする請求項6
に記載のサーマルヘッド。
7. The heat insulating layer is made of a black low oxide containing Si and Ta as main components.
The thermal head described in.
【請求項8】 基板の表面に保温層を形成し、この保温
層の表面に、複数の発熱素子からなる発熱部と各発熱素
子に接続される個別電極および共通電極とを形成し、少
なくとも前記保温層、発熱素子、個別電極および共通電
極の表面を保護層により被覆してなるサーマルヘッドの
製造方法において、 単結晶シリコンからなる基板の表面にマスク層を形成す
るマスク形成工程と、 前記マスク層に発熱部用メサを形成するためのマスクパ
ターンを形成するマスクパターン形成工程と、 前記マスクパターンが形成された基板に発熱部用メサを
形成する発熱部用メサ形成工程と、 前記発熱部用メサが形成された基板にエッチングを施す
ことにより残留したマスク層を除去する残留マスク除去
工程と、 前記発熱部用メサの斜面の傾斜角度を小さくする発熱部
用メサ中間仕上げ工程と、 前記発熱部用メサの斜面の傾斜角度を所定値とするとと
もに角部を丸める発熱部用メサ最終仕上げ工程と、 前記最終仕上げが施された発熱部用メサを有する基板の
表面にマスク層を再び形成する再マスク形成工程と、 前記マスク層が再び形成された発熱部用メサを有する基
板の表面に溝部およびエッジ用メサを形成するためのマ
スクパターンを再び形成する再マスクパターン形成工程
と、 前記マスクパターンが再び形成された発熱部用メサを有
する基板に溝部およびエッジ用メサを形成する溝・エッ
ジメサ形成工程と、 前記発熱部用メサおよび溝部ならびにエッジ用メサが形
成された基板上に前記保温層を形成する保温層形成工程
と、 前記保温層形成工程により生じる基板のソリを除去する
歪み除去工程と、 前記保温層の表面に形成した発熱素子の抵抗値を安定化
させる発熱素子安定化処理工程と、 前記溝部上の保温層の表面に共通電極を形成する共通電
極形成工程と、 をこの順に行うことを特徴とする請求項1乃至請求項7
の何れか1項に記載のサーマルヘッドの製造方法。
8. A heat insulating layer is formed on a surface of a substrate, and a heat generating portion including a plurality of heat generating elements and an individual electrode and a common electrode connected to each heat generating element are formed on the surface of the heat insulating layer, and at least the heat insulating layer is formed. A mask forming step of forming a mask layer on a surface of a substrate made of single crystal silicon, in a method of manufacturing a thermal head in which a surface of a heat insulating layer, a heating element, individual electrodes and a common electrode is covered with a protective layer, A mask pattern forming step of forming a mask pattern for forming a heating portion mesa on the substrate, a heating portion mesa forming step of forming a heating portion mesa on the substrate on which the mask pattern is formed, and a heating portion mesa A residual mask removing step of removing the remaining mask layer by etching the substrate on which the heat generation portion is formed, and reducing the inclination angle of the slope of the mesa for the heating portion. The heating part mesa intermediate finishing step, the heating part mesa final finishing step of setting the inclination angle of the slope of the heating part mesa to a predetermined value and rounding the corners, and the heating part mesa subjected to the final finishing A re-mask forming step of forming a mask layer again on the surface of the substrate having the mask layer, and a mask pattern for forming a groove and an edge mesa on the surface of the substrate having the heat generating portion mesa on which the mask layer has been formed again. Re-mask pattern forming step, a groove / edge mesa forming step of forming a groove portion and an edge mesa on a substrate having a heating portion mesa on which the mask pattern is formed again, the heating portion mesa and groove portion, and an edge mesa. A heat insulating layer forming step of forming the heat insulating layer on the substrate on which the heat insulating layer is formed, and a strain removing step of removing warp of the substrate caused by the heat insulating layer forming step. The heating element stabilization treatment step of stabilizing the resistance value of the heating element formed on the surface of the heat insulating layer, and the common electrode forming step of forming a common electrode on the surface of the heat insulating layer on the groove are performed in this order. Claim 1 thru | or Claim 7 characterized by the above-mentioned.
The method of manufacturing a thermal head according to any one of 1.
【請求項9】 請求項8に記載のサーマルヘッドの製造
方法において、前記発熱部用メサ形成工程および溝・エ
ッジメサ形成工程が異方性エッチングであることを特徴
とするサーマルヘッドの製造方法。
9. The method of manufacturing a thermal head according to claim 8, wherein the heat generating portion mesa forming step and the groove / edge mesa forming step are anisotropic etching.
【請求項10】 請求項8または請求項9に記載のサー
マルヘッドの製造方法において、前記発熱部用メサ中間
仕上げ工程が全面異方性エッチングおよび全面等方性エ
ッチングであることを特徴とするサーマルヘッドの製造
方法。
10. The thermal head manufacturing method according to claim 8 or 9, wherein the mesa intermediate finishing step for the heating portion is a full anisotropic etching and a full isotropic etching. Head manufacturing method.
【請求項11】 請求項8乃至請求項10の何れか1項
に記載のサーマルヘッドの製造方法において、前記保温
層形成工程がO2 反応性スパッタであることを特徴とす
るサーマルヘッドの製造方法。
11. The method of manufacturing a thermal head according to claim 8, wherein the heat retaining layer forming step is O 2 reactive sputtering. .
【請求項12】 請求項8乃至請求項11の何れか1項
に記載のサーマルヘッドの製造方法において、前記歪み
除去工程が800〜900℃の熱処理であることを特徴
とするサーマルヘッドの製造方法。
12. The method of manufacturing a thermal head according to claim 8, wherein the strain removing step is a heat treatment at 800 to 900 ° C. .
【請求項13】 請求項8乃至請求項12の何れか1項
に記載のサーマルヘッドの製造方法において、前記発熱
素子安定化処理工程が800〜900℃の熱処理である
ことを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
13. The method of manufacturing a thermal head according to claim 8, wherein the heating element stabilization treatment step is a heat treatment at 800 to 900 ° C. Manufacturing method.
【請求項14】 基板の表面に保温層を形成し、この保
温層の表面に、複数の発熱素子と各発熱素子に接続され
る個別電極および共通電極とを形成し、少なくとも前記
保温層、発熱素子、個別電極および共通電極の表面を保
護層により被覆してなるサーマルヘッドにおいて、前記
基板を単結晶シリコンにより形成するとともに、この基
板を、平板部と、この平板部上にそれぞれ一体に形成さ
れるとともに底部が平坦面をなす共通電極用溝部を介し
て相互に隣接配置され前記発熱素子が設けられる発熱部
用メサおよびインクリボン引き剥がしエッジ部が設けら
れるエッジ用メサからなるメサ部とにより構成し、前記
基板の表面にSiと遷移金属の低酸化物からなる略一様
な厚さの保温層を形成し、かつ、前記溝部上の保温層の
表面に共通電極を形成したことを特徴とするサーマルヘ
ッド。
14. A heat insulating layer is formed on a surface of a substrate, and a plurality of heat generating elements and individual electrodes and a common electrode connected to each heat generating element are formed on the surface of the heat insulating layer. In a thermal head in which surfaces of elements, individual electrodes and common electrodes are covered with a protective layer, the substrate is formed of single crystal silicon, and the substrate is formed integrally with a flat plate portion on the flat plate portion. And a mesa portion composed of an edge mesa provided with the heating element provided adjacent to each other via a common electrode groove having a flat surface and provided with the heating element, and an edge mesa provided with an ink ribbon peeling edge portion. Then, a heat insulating layer made of a low oxide of Si and a transition metal having a substantially uniform thickness is formed on the surface of the substrate, and a common electrode is formed on the surface of the heat insulating layer on the groove. A thermal head characterized by being made.
【請求項15】 前記基板は、表面の結晶方位が(10
0)の単結晶シリコンからなることを特徴とする請求項
14に記載のサーマルヘッド。
15. The crystal orientation of the surface of the substrate is (10
15. The thermal head according to claim 14, wherein the thermal head is made of 0) single crystal silicon.
【請求項16】 前記発熱部用メサおよびエッジ用メサ
を前記基板の一側に片寄らせたことを特徴とする請求項
14または請求項15に記載のサーマルヘッド。
16. The thermal head according to claim 14, wherein the heat generating portion mesa and the edge mesa are offset to one side of the substrate.
【請求項17】 前記エッジ用メサの斜面の傾斜角度が
略55度であることを特徴とする請求項14至請求項1
6の何れか1項に記載のサーマルヘッド。
17. The tilt angle of the slope of the edge mesa is about 55 degrees.
The thermal head according to any one of 6 above.
【請求項18】 前記発熱部用メサの高さが5〜15μ
mであることを特徴とする請求項14乃至請求項17の
何れか1項に記載のサーマルヘッド。
18. The height of the mesa for the heat generating portion is 5 to 15 μm.
The thermal head according to any one of claims 14 to 17, wherein m is m.
【請求項19】 前記保温層は、柱状質に形成されてい
るとともに、その厚さが15〜35μmであることを特
徴とする請求項14乃至請求項18の何れか1項に記載
のサーマルヘッド。
19. The thermal head according to claim 14, wherein the heat insulating layer is formed in a columnar shape and has a thickness of 15 to 35 μm. .
【請求項20】 前記保温層がSiおよび遷移金属を主
成分とする低酸化物からなることを特徴とする請求項1
9に記載のサーマルヘッド。
20. The heat insulating layer is made of a low oxide containing Si and a transition metal as main components.
9. The thermal head according to item 9.
【請求項21】 基板の表面に保温層を形成し、この保
温層の表面に、複数の発熱素子からなる発熱部と各発熱
素子に接続される個別電極および共通電極とを形成し、
少なくとも前記保温層、発熱素子、個別電極および共通
電極の表面を保護層により被覆してなるサーマルヘッド
の製造方法において、 単結晶シリコンからなる基板の表面にマスク層を形成す
る第1のマスク形成工程と、 前記マスク層に発熱部用メサを形成するためのマスクパ
ターンを形成する第1のマスクパターン形成工程と、 前記第1のマスクパターンが形成された基板にエッチン
グを施すことにより発熱部用メサを形成する発熱部用メ
サ形成工程と、 前記発熱部用メサが形成された基板に残留したマスク層
を除去する第1の残留マスク除去工程と、 前記発熱部用メサの斜面の傾斜角度を小さくする発熱部
用メサ中間仕上げ工程と、 前記発熱部用メサの斜面の傾斜角度を所定値とするとと
もに角部を丸める発熱部用メサ最終仕上げ工程と、 前記最終仕上げが施された発熱部用メサを有する基板の
表面にマスク層を再び形成する第2のマスク形成工程
と、 前記第2のマスク層が形成された基板の表面に共通電極
を収容する底部が平坦面をなす共通電極用溝部を形成す
るためのマスクパターンを形成する第2のマスクパター
ン形成工程と、 前記第2のマスクパターンが形成された基板にエッチン
グを施すことにより底部が平坦面をなす共通電極用溝部
を形成する共通電極用溝部形成工程と、 前記共通電極用溝部が形成された基板に残留したマスク
層を除去する第2の残留マスク除去工程と、 前記発熱部用メサおよび共通電極用溝部が形成された基
板の表面にマスク層を再び形成する第3のマスク形成工
程と、 前記第3のマスク層が形成された基板の表面にエッジ用
メサを形成するためのマスクパターンを形成する第3の
マスクパターン形成工程と、 前記第3のマスクパターンが形成された基板にエッチン
グを施すことによりエッジ用メサを形成するエッジ用メ
サ形成工程と、 前記エッジ用メサが形成された基板に残留したマスク層
を除去する第3の残留マスク除去工程と、 前記発熱部用メサおよび共通電極用溝部ならびにエッジ
用メサが形成された基板上に前記保温層を形成する保温
層形成工程と、 前記保温層形成工程により生じる基板のソリを除去する
歪み除去工程と、 前記保温層の表面に形成した発熱素子の抵抗値を安定化
させる発熱素子安定化処理工程と、 前記共通電極用溝部上の保温層の表面に共通電極を形成
する共通電極形成工程と、をこの順に行うことを特徴と
する請求項14乃至請求項20の何れか1項に記載のサ
ーマルヘッドの製造方法。
21. A heat insulating layer is formed on a surface of a substrate, and a heat generating portion including a plurality of heat generating elements and an individual electrode and a common electrode connected to each heat generating element are formed on the surface of the heat insulating layer.
In a method of manufacturing a thermal head in which at least the surfaces of the heat retaining layer, the heating element, the individual electrode and the common electrode are covered with a protective layer, a first mask forming step of forming a mask layer on the surface of a substrate made of single crystal silicon A first mask pattern forming step of forming a mask pattern for forming a heating portion mesa on the mask layer; and a heating portion mesa by etching the substrate on which the first mask pattern is formed. And a first residual mask removing step of removing a mask layer remaining on the substrate on which the mesa for heat generating portion is formed, and a small inclination angle of the slope of the mesa for heat generating section. Heat-generating part mesa intermediate finishing step and a heat-generating part mesa final finishing step of rounding the corners while setting the inclination angle of the slope of the heat-generating part mesa to a predetermined value A second mask forming step of forming a mask layer again on the surface of the substrate having the final-finished mesa for the heating portion, and accommodating a common electrode on the surface of the substrate on which the second mask layer is formed. A second mask pattern forming step of forming a mask pattern for forming a common electrode groove having a flat bottom surface, and the bottom portion is flattened by etching the substrate on which the second mask pattern is formed. A common electrode groove forming step of forming a common electrode groove forming a surface; a second residual mask removing step of removing a mask layer remaining on the substrate in which the common electrode groove is formed; And a third mask forming step of forming a mask layer again on the surface of the substrate on which the common electrode groove is formed, and forming an edge mesa on the surface of the substrate on which the third mask layer is formed. A third mask pattern forming step of forming a mask pattern for forming, an edge mesa forming step of forming an edge mesa by etching the substrate on which the third mask pattern is formed, A third residual mask removing step of removing a mask layer remaining on the substrate on which the mesa is formed, and forming the heat retaining layer on the substrate on which the heat generating portion mesa and the common electrode groove portion and the edge mesa are formed. Insulating layer forming step, strain removing step for removing warp of the substrate caused by the insulating layer forming step, heating element stabilization treatment step for stabilizing the resistance value of the heating element formed on the surface of the insulating layer, The common electrode forming step of forming a common electrode on the surface of the heat insulating layer on the common electrode groove is performed in this order. 2. A method of manufacturing a thermal head according to item 1.
【請求項22】 請求項21に記載のサーマルヘッドの
製造方法において、前記発熱部用メサ形成工程が異方性
エッチングであり、前記発熱部用メサ中間仕上げ工程が
全面異方性エッチングであり、発熱部用メサ最終仕上げ
工程が等方性丸めエッチングであることを特徴とするサ
ーマルヘッドの製造方法。
22. The method of manufacturing a thermal head according to claim 21, wherein the heating portion mesa forming step is anisotropic etching, and the heating portion mesa intermediate finishing step is full surface anisotropic etching, A method of manufacturing a thermal head, characterized in that the final finishing step of the mesa for the heating portion is isotropic rounding etching.
【請求項23】 請求項21または請求項22に記載の
サーマルヘッドの製造方法において、前記保温層形成工
程がSiと遷移金属との合金ターゲットを用いたO2
応性スパッタであることを特徴とするサーマルヘッドの
製造方法。
23. The method of manufacturing a thermal head according to claim 21, wherein the heat retaining layer forming step is O 2 reactive sputtering using an alloy target of Si and a transition metal. Method for manufacturing a thermal head.
【請求項24】 請求項21乃至請求項23の何れか1
項に記載のサーマルヘッドの製造方法において、前記歪
み除去工程が800〜900℃の熱処理であることを特
徴とするサーマルヘッドの製造方法。
24. Any one of claims 21 to 23.
The method for manufacturing a thermal head according to the item 1, wherein the distortion removing step is a heat treatment at 800 to 900 ° C.
【請求項25】 請求項21乃至請求項24の何れか1
項に記載のサーマルヘッドの製造方法において、前記発
熱素子安定化処理工程が800〜900℃の熱処理であ
ることを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
25. The method according to any one of claims 21 to 24.
The method of manufacturing a thermal head as described in the item 1, wherein the heating element stabilization treatment step is a heat treatment at 800 to 900 ° C.
【請求項26】 基板の表面に保温層を形成し、この保
温層の表面に、複数の発熱素子からなる発熱部と各発熱
素子に接続される個別電極および共通電極とを形成し、
少なくとも前記保温層、発熱素子、個別電極および共通
電極の表面を保護層により被覆してなるサーマルヘッド
の製造方法において、 単結晶シリコンからなる基板の表面にマスク層を形成す
る第1のマスク形成工程と、 前記マスク層に発熱部用メサを形成するためのマスクパ
ターンを形成する第1のマスクパターン形成工程と、 前記第1のマスクパターンが形成された基板にエッチン
グを施すことにより発熱部用メサを形成する発熱部用メ
サ形成工程と、 前記発熱部用メサが形成された基板に残留したマスクを
除去する第1の残留マスク除去工程と、 前記発熱部用メサの斜面の傾斜角度を小さくする発熱部
用メサ中間仕上げ工程と、 前記発熱部用メサの斜面の傾斜角度を所定値とするとと
もに角部を丸める発熱部用メサ最終仕上げ工程と、 前記最終仕上げが施された発熱部用メサを有する基板の
表面に熱酸化SiO2からなるマスク層を形成する第2
のマスク形成工程と、 前記第2のマスク層が形成された基板の表面に共通電極
を収容する底部が平坦面をなす共通電極用溝部を形成す
るためのマスクパターンを形成する第2のマスクパター
ン形成工程と、 前記第2のマスクパターンが形成された基板にエッチン
グを施すことにより底部が平坦面をなす共通電極用溝部
を形成する共通電極用溝部形成工程と、 前記発熱部用メサおよび共通電極用溝部が形成された基
板の表面に熱酸化SiO2 からなるマスク層を再び形成
する第3のマスク形成工程と、 前記第3のマスク層が形成された基板の表面にエッジ用
メサを形成するためのマスクパターンを形成する第3の
マスクパターン形成工程と、 前記第3のマスクパターンが形成された基板にエッチン
グを施すことによりエッジ用メサを形成するエッジ用メ
サ形成工程と、 前記発熱部用メサおよび共通電極用溝部ならびにエッジ
用メサが形成された基板上に前記保温層を形成する保温
層形成工程と、 前記保温層形成工程により生じる基板のソリを除去する
歪み除去工程と、 前記保温層の表面に形成した発熱素子の抵抗値を安定化
させる発熱素子安定化処理工程と、 前記共通電極用溝部上の保温層の表面に共通電極を形成
する共通電極形成工程と、をこの順に行うことを特徴と
する請求項14乃至請求項20の何れか1項に記載のサ
ーマルヘッドの製造方法。
26. A heat insulating layer is formed on a surface of a substrate, and a heat generating portion composed of a plurality of heat generating elements and an individual electrode and a common electrode connected to each heat generating element are formed on the surface of the heat insulating layer.
In a method of manufacturing a thermal head in which at least the surfaces of the heat retaining layer, the heating element, the individual electrode and the common electrode are covered with a protective layer, a first mask forming step of forming a mask layer on the surface of a substrate made of single crystal silicon A first mask pattern forming step of forming a mask pattern for forming a heating portion mesa on the mask layer; and a heating portion mesa by etching the substrate on which the first mask pattern is formed. And a first residual mask removing step of removing a mask remaining on the substrate on which the heat generating mesa is formed, and a slant angle of a slope of the heat generating mesa is reduced. A mesa intermediate finishing step for the heat generating part, and a final finishing step for the mesa for the heat generating part in which the inclination angle of the slope of the mesa for the heat generating part is set to a predetermined value and the corners are rounded Second forming a mask layer of a thermally oxidized SiO 2 on the surface of the substrate having the final finish heating unit mesa subjected
And a second mask pattern for forming a mask pattern for forming a common electrode groove having a flat bottom surface for accommodating the common electrode on the surface of the substrate on which the second mask layer is formed. A forming step, a common electrode groove forming step of forming a common electrode groove having a flat bottom surface by etching the substrate on which the second mask pattern is formed, and the heat generating portion mesa and the common electrode A third mask forming step of forming a mask layer made of thermally oxidized SiO 2 again on the surface of the substrate on which the groove for use is formed, and forming an edge mesa on the surface of the substrate on which the third mask layer is formed. And a third mask pattern forming step of forming a mask pattern for forming the edge mesa by etching the substrate on which the third mask pattern is formed. An edge mesa forming step, a heat retaining layer forming step of forming the heat retaining layer on the substrate on which the heat generating portion mesa and the common electrode groove portion and the edge mesa are formed, and a warp of the substrate caused by the heat retaining layer forming step. A strain removing step for removing the heat-generating element, a heat-generating element stabilization treatment step for stabilizing the resistance value of the heat-generating element formed on the surface of the heat retaining layer, and forming a common electrode on the surface of the heat retaining layer on the common electrode groove. 21. The method of manufacturing a thermal head according to claim 14, wherein the common electrode forming step and the common electrode forming step are performed in this order.
【請求項27】 請求項26に記載のサーマルヘッドの
製造方法において、前記発熱部用メサ形成工程が異方性
エッチングであり、前記発熱部用メサ中間仕上げ工程が
全面異方性エッチングであり、発熱部用メサ最終仕上げ
工程が等方性丸めエッチングであることを特徴とするサ
ーマルヘッドの製造方法。
27. The method of manufacturing a thermal head according to claim 26, wherein the heat generating portion mesa forming step is anisotropic etching, and the heat generating portion mesa intermediate finishing step is total anisotropic etching. A method of manufacturing a thermal head, characterized in that the final finishing step of the mesa for the heating portion is isotropic rounding etching.
【請求項28】 請求項26または請求項27に記載の
サーマルヘッドの製造方法において、前記保温層形成工
程がSiと遷移金属との合金ターゲットを用いたO2
応性スパッタであることを特徴とするサーマルヘッドの
製造方法。
28. The method of manufacturing a thermal head according to claim 26, wherein the heat retaining layer forming step is O 2 reactive sputtering using an alloy target of Si and a transition metal. Method for manufacturing a thermal head.
【請求項29】 請求項26乃至請求項28の何れか1
項に記載のサーマルヘッドの製造方法において、前記歪
み除去工程が800〜900℃の熱処理であることを特
徴とするサーマルヘッドの製造方法。
29. The apparatus according to any one of claims 26 to 28.
The method for manufacturing a thermal head according to the item 1, wherein the distortion removing step is a heat treatment at 800 to 900 ° C.
【請求項30】 請求項26乃至請求項29の何れか1
項に記載のサーマルヘッドの製造方法において、前記発
熱素子安定化処理工程が800〜900℃の熱処理であ
ることを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
30. Any one of claims 26 to 29.
The method of manufacturing a thermal head as described in the item 1, wherein the heating element stabilization treatment step is a heat treatment at 800 to 900 ° C.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008254243A (en) * 2007-04-02 2008-10-23 Tdk Corp Thermal head and printing apparatus
JP2010000599A (en) * 2008-06-18 2010-01-07 Toshiba Hokuto Electronics Corp Thermal print head
JP2017170618A (en) * 2016-03-18 2017-09-28 東芝ホクト電子株式会社 Thermal print head and thermal printer
JP2021011021A (en) * 2019-07-03 2021-02-04 ローム株式会社 Thermal print head and method for manufacturing the same

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