JPH08207335A - 薄膜型サーマルプリントヘッド - Google Patents

薄膜型サーマルプリントヘッド

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JPH08207335A
JPH08207335A JP1898795A JP1898795A JPH08207335A JP H08207335 A JPH08207335 A JP H08207335A JP 1898795 A JP1898795 A JP 1898795A JP 1898795 A JP1898795 A JP 1898795A JP H08207335 A JPH08207335 A JP H08207335A
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Hideaki Hoki
Yasuzo Matsuo
Kunio Motoyama
Toshihiko Takakura
Haruhiko Yamashita
晴彦 山下
邦雄 本山
安藏 松尾
英昭 法貴
満彦 福田
敏彦 高倉
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ローム株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄膜型サーマルプリントヘッドにおいて、印
字品質の低下を招くことなく、静電破壊による印字不良
を回避するとともに、耐久性を高め、印字速度の高速化
に対応することができるようにすること。 【構成】 絶縁基板上に形成した抵抗体層に重ねて所定
の平面的形態をもつ導体層を形成することにより、上記
導体層に覆われずに露出する上記抵抗体層を発熱部とし
て機能させるとともに、少なくとも上記発熱部ないしそ
の近傍表面を保護層で覆ってなる薄膜型サーマルプリン
トヘッドであって、上記保護層にさらに重ねるようにし
て、所定の抵抗値をもつ導電層を形成した。この導電層
は、好ましくはZrB2 の混合モル比が5〜20%とし
たSiC−ZrB2 混合層をスパッタリングまたはCV
Dによって成膜される。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【技術分野】本願発明は、薄膜型サーマルプリントヘッ
ドに関し、いわゆる静電破壊による印字不良の発生を回
避することができるとともに、発熱部の耐久性を向上さ
せることができるようにしたものに関する。

【0002】

【従来技術】図6に、従来の一般的な薄膜型サーマルプ
リントヘッドの1の一例の発熱部における断面構造を厚
み方向に強調して示す。アルミナセラミック等の絶縁基
板2の上に、記録紙に対する圧力集中を高めて印字効率
を上げるべく部分グレーズ3が形成されている。この部
分グレーズ3は、ガラスペーストを用いた印刷・焼成に
よって形成され、焼成時におけるガラス成分の流動化に
起因して、滑らかな弓型断面を呈している。上記絶縁基
板2ないし上記部分グレーズ3の表面には、抵抗体層4
がスパッタリング等によって薄膜形成される。次いで、
アルミニウム等よりなる導体層5が同じくスパッタリン
グ等の手法によって薄膜形成される。この導体層5には
フォトリソ工程にるエッチングが施され、部分グレーズ
3の頂部において所定幅の領域の抵抗体層4が露出させ
られる。

【0003】なお、図6には詳示していないが、上記抵
抗体層4および導体層5には、平面的な所定形状のパタ
ーンニングがフォトリソ工程によって形成されおり、発
熱部6として機能するべき上記抵抗体層4の露出部に対
して一側(たとえば図6の左側)に配置される導体層5
aが個別電極とされ、他側(たとえば図6の右側)の導
体層5bが共通電極とされる。

【0004】次いで、上記のように形成された抵抗体層
4および導体層5の表面が、耐酸化層7および保護層
(耐磨耗層)8によって覆われる。この耐酸化層7は、
SiO 2 を材料としてスパッタリングによって成膜され
るのが普通であり、保護層8は、Ta2 5 あるいはS
3 4 を材料としてスパッタリングによって成膜され
るのが普通である。各個別電極は、図示しない駆動IC
の出力パッドに対してたとえばワイヤボンディングを介
して結線される。また、上記共通電極は、絶縁基板上を
引き回されて図示しない端子部に導通させられる。

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

【0006】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近の半導
体製造技術の進展、あるいはプリントヘッド制御技術の
進展により、この種のサーマルプリントヘッドによる印
字速度が高速化される傾向にある。そのため、特に薄膜
型サーマルプリントヘッドにおいて、次のような問題が
懸念されるに到っている。

【0007】薄膜型サーマルプリントヘッドは、いわゆ
る厚膜型サーマルプリントヘッドに比較して、たとえ
ば、300dpi、あるいは600dpiないしはそれ
以上といったように、高密度印字が可能な構造となって
いる。そのために、絶縁基板上に配置される導体層、と
りわけ個別電極5aは、きわめて細幅の配線パターンと
なっている。その上、このような高密度に引き回される
個別電極がそれぞれワイヤボンディングによって結線さ
れる駆動ICもまた、高密度の回路配置となっており、
これら個別電極ないし駆動ICにいたる制御ラインまた
は発熱部は、いわゆる静電破壊に脆いという一面があ
る。

【0008】一方、前述したように、印字速度が高速化
される傾向にあることから、サーマルプリントヘッドの
発熱部表面が従来に比較して高速で記録紙に接触させら
れることになる。そのため、保護層と記録紙との間の摩
擦に起因して発生する静電気が保護層8により帯電しや
すくなる。その結果、保護層8の帯電量が一定量となっ
た時点で保護層8と導体層5との間に瞬間的な放電が起
こる。このような放電が上記保護層と共通電極との間に
起こった場合にはそれほど問題は生じないが、上記のよ
うな放電が保護層8と特定の個別電極5aとの間に起こ
ると、特に、駆動ICの回路が部分的に破壊または発熱
部が破壊されてしまう場合がある。

【0009】もし、このような静電破壊が駆動IC内ま
たは発熱部において生じ、特定の個別電極5aの駆動が
不可能となると、この個別電極5aに対応する特別の発
熱部が発熱せず、記録紙上に白ヌケ状の印字不良となっ
て現れる。

【0010】したがって、本願発明の主たる目的は、薄
膜型サーマルプリントヘッドにおいて、印字品質の低下
を招くことなく、静電破壊に起因する上述した印字不良
を回避するとともに、耐久性を高め、印字速度の高速化
に対応することができる薄膜型サーマルプリントヘッド
を提供することである。

【0011】

【発明の要約】上記の目的を達成するため、本願発明で
は次の各技術的手段を講じている。

【0012】本願発明の第1の側面による薄膜型サーマ
ルプリントヘッドは、絶縁基板上に形成した抵抗体層に
重ねて所定の平面的形態をもつ導体層を形成することに
より、上記導体層に覆われずに露出する上記抵抗体層を
発熱部として機能させるとともに、少なくとも上記発熱
部ないしその近傍表面を保護層で覆ってなる薄膜型サー
マルプリントヘッドであって、上記保護層にさらに重ね
るようにして、所定の抵抗値をもつ導電層を形成したこ
とに特徴づけられる。

【0013】好ましい実施例において、上記導電層は、
その一部が上記導体層、とりわけ共通電極を形成する導
体層に接触させられる。

【0014】上記本願発明の第1の側面による構成によ
れば、印字時に記録紙と接触させられる発熱部における
保護層のさらに上層に導電層を形成している。したがっ
て、この導電層をたとえば上記導体層に導通させること
により、保護層の帯電を実質的に防止することができ
る。なお、この場合、上記導電層は、共通電極に導通さ
せておくのが好適である。なぜなら、導電層と個別電極
との間には、依然として絶縁体である保護層が介在して
いるため、個別電極は互いに絶縁状態が維持され、各発
熱部を独立に発熱駆動できる状態が維持されるからであ
る。

【0015】したがって、上記本願発明の第1の側面に
よるサーマルプリントヘッドによれば、印字速度を高速
化して発熱部表面に静電気が発生することがあっても、
この静電気は表面導電層を介して好ましくは共通電極に
常時逃がされるため、従来のように、保護層に帯電した
静電気が個別電極に放電して駆動IC内の回路を破壊ま
たは発熱部を破壊し、特定の発熱部の加熱が不能となる
といった不良の発生を効果的に回避することができる。

【0016】本願発明の第2の側面による薄膜型サーマ
ルプリントヘッドは、絶縁基板上に形成した抵抗体層に
重ねて所定の平面的形態をもつ導体層を形成することに
より、上記導体層に覆われずに露出する上記抵抗体層を
発熱部として機能させるとともに、少なくとも上記発熱
部ないしその近傍表面を保護層で覆ってなる薄膜型サー
マルプリントヘッドであって、上記保護層として、少な
くとも表面側に所定の抵抗値をもつ導電層を形成した構
造としたことに特徴づけられる。

【0017】この本願発明の第2の側面による構造は、
従来の薄膜型サーマルプリントヘッドにおいては保護層
が絶縁体であったのに対し、ある程度の導電性を与えた
ことに特徴づけられる。この導電層の抵抗値はただし、
少なくとも発熱部として機能する抵抗体層の抵抗値より
も大きな抵抗値において、適正な抵抗値に設定されるべ
きである。このように、この本願発明の第2の側面によ
る構造においても、保護層それ自体がある程度の導電性
をもっていることから、仮にこの保護層が記録紙に対す
る摩擦接触において静電気が発生したとしてもこの静電
気は速やかに導体層に逃がされるため、保護層が必要以
上に帯電することは避けられる。したがって、従来のよ
うに、静電気によって駆動ICの回路の一部が破壊され
るまたは発熱部が破壊されるといった事態は都合よく回
避される。

【0018】本願の発明者らによる検討の結果、このよ
うなある程度の導電性をもつ導体層を構成するには、S
iCとZrB2 とを包含する混合層をスパッタリングま
たはCVDによって形成するのが好適であることが確認
されている。これらSiCとZrB2 の混合比率は、モ
ル比においてZrB2 が5〜20%の範囲に設定するこ
とが、この導体層が保護層としても機能することに鑑み
て好適であることが確認されている。上記したように、
ZrB2 のモル比を5ないし20%とすることにより、
この混合体の表面抵抗が106 〜109 Ωという、最適
な範囲とすることができるとともに、SiCもZrB2
も高硬度材料である為、混合体の硬度を高く維持するこ
とができるのである。

【0019】本願発明のその他の特徴は、添付図面を参
照して以下に行う実施例の説明より明らかとなろう。

【0020】

【実施例】図1は、本願発明の薄膜型サーマルプリント
ヘッド1の一実施例の発熱部近傍の断面構造を厚み方向
に強調して示している。アルミナセラミック等の絶縁基
板2上には、部分グレーズ3がガラスペーストを用いた
印刷・焼成によって形成され、絶縁基板2およびこの部
分グレーズ3を覆うようにして抵抗体層4が形成されて
いる。この抵抗体層4は、TaSiO2 を材料としたス
パッタリングによって形成することができる。次いで、
アルミニウム等よりなり導体層5が同じくスパッタリグ
によって形成される。この導体層5には、フォトリソ法
によるエッチングが施され、部分グレーズ3の頂部にお
いて、所定幅の抵抗体層4が露出させられる。

【0021】上記抵抗体層4および導体層5には、平面
的に所定形状を有するパターンニングが施され、発熱部
6として機能する上記抵抗体層4の露出部に対して一側
の導体層5aが個別電極とされ、他側の導体層5bが共
通電極とされる。各個別電極5aは、図示しない駆動I
Cの出力パッドに対してワイヤボンディングを介して結
線される。また、上記共通電極5bは、絶縁基板上を引
き回されて図示しない端子部に導通させられる。なお、
以上の構成は図6の従来の構造と基本的に同じである。

【0022】本例の薄膜型サーマルプリントヘッド1で
は、上記のように形成された抵抗体層4および導体層5
の表面が、所定の抵抗値を有する導電層9で覆われる。
この導電層9は、好ましくはSiCとZrB2 の混合層
をスパッタリングまたはCVDによって成膜することに
よって形成される。すなわち、ターゲットとしてSiC
とZrB2 の混合ターゲットを用意し、スパッタリング
による成膜を行うのである。この場合、ZrB2 の混合
比率は、モル比で5〜20%とするのが好ましい。

【0023】このように、本願発明において、上記のよ
うに導電層9をSiCとZrB2 との混合層によって形
成する理由は次のとおりである。

【0024】すなわち、図4に示すように、ZrB2
混合比率が0%から増えるにしたがって、混合体の全体
の表面抵抗値が約1010Ω程度から次第に低下していく
が、本願発明の場合、この導電層9の抵抗値が上記発熱
部6の抵抗値よりも大きい、望ましくは106 〜109
Ωに設定するべきであり、この抵抗値が、ちょうど、S
iCとZrB2 との混合体において、ZrB2 のモル比
を5〜20%とした場合にうまく達成されることが見出
されたのである。ZrB2 のモル比を5〜20%とした
場合、この混合体層の表面硬度が従来のこの種の薄膜型
サーマルプリントヘッドにおける保護層(Ta2 5
たはSi3 4 )に比較して10〜20%向上すること
が確認された。

【0025】なお、図1に示す実施例において、上記抵
抗体層4の厚みは0.01〜0.2μmの範囲で、導体
層5の厚みは1〜2μmの範囲で、SiCとZrB2
の混合体から導電層9の厚みは3〜6μmの範囲でそれ
ぞれ選択される。なお、これらの厚みはあくまでも目安
に過ぎず、これらの厚みの範囲をはずれる実施品が本願
発明の範囲を逸脱するということではない。このように
本例の薄膜型サーマルプリントヘッド1では、保護層と
して機能を果たして、かつ記録紙に直接接触する層が導
電層で構成されるようになる。したがって、印字速度が
高速化されて、記録紙との間の摩擦によって静電気がよ
り多く発生しても、常時この静電気は導体層に逃がされ
るので、従来のように散発的な瞬間放電によって駆動I
C内の回路の一部が破壊または発熱部が破壊され、白ヌ
ケとして記録紙上に現れる印字不良をほぼ完全に回避す
ることができる。

【0026】そして、上記導電層9は、好ましくは上記
のようにZrB2 のモル比が5〜20%のSiC−Zr
2 の混合体で構成されるので、静電気を常時下層の導
体層に逃がすことができながら、発熱部6の抵抗値より
大きい、好ましくは106 〜109 Ωの表面抵抗値を得
ることができる。したがって、各発熱部を独立に発熱さ
せるのになんらの不都合がなくなり、印字品質の低下を
まねくこともない。しかも、上記導体層9の表面硬度を
従来における保護層により高めることが可能であり、し
たがって、薄膜型サーマルプリントヘッドの耐久性が向
上する。このようなことから、本願発明にかかるサーマ
ルプリントヘッドの、印字速度の高速化に適切に対応す
るものとなる。

【0027】図2は、本願発明の薄膜型サーマルプリン
トヘッド1の他の実施例の発熱部近傍の断面構造を厚み
方向に強調して示している。

【0028】本実施例では、従来の薄膜型サーマルプリ
ントヘッド1の発熱部6の構造に、さらに所定の抵抗値
の導電層9を積層形成したものである。すなわち、図2
において、符号2は絶縁基板を、符号4は抵抗体層を、
符号5は導体層を、符号7は耐酸化層を、符号8は耐磨
耗層(保護層)をそれぞれ示しており、これらは図6に
示した従来の薄膜型サーマルプリントヘッドにおけるも
のと同様に形成される。

【0029】本実施例において上記耐磨耗層8のさらに
外層に形成される導電層9は、好ましくは、図1に示し
た実施例と同様、SiCとZrB2 の混合層をスパッタ
リングまたはCVDによって成膜することにより形成さ
れ、ZrB2 の混合比は、モル比で5〜20%とされ
る。その理由は、前述したのと同様である。なお本例の
場合、こうして形成された導電層9は、たとえば、絶縁
基板2の適部に形成されるグランド端子、あるいはコモ
ン電極端子に部分的に導通させておくのがよい。

【0030】なお、本例の場合、上記抵抗体層4の厚み
は0.01〜0.2μmの範囲で、導体層5の厚みは1
〜2μmの範囲で、耐酸化層7の厚みは0.5〜1.5
μmの範囲で、耐磨耗層8の厚みは3〜6μmの範囲
で、導電層9の厚みは2〜3μmの範囲で選択される。
なお、これらの厚みも、あくまでも目安にすぎずこれら
の厚みの範囲をはずれる実施例が本願発明の範囲を逸脱
するということはない。

【0031】本実施例についても図1に示す実施例につ
いて説明したのと同様の利点が得られることは明らかで
あろう。

【0032】図3は、図2に示す実施例の変形例を示し
ている。この例では、最外層である導電層9を、導体層
5の一部の直接に導通させている。前述したように、発
熱部6を挟んで一側に位置する導体層5bは、共通電極
として機能し、他側に位置する導体層5aは個別電極と
して機能するが、上記のように導電層9を直接導通させ
るべきは、個別電極として機能する導体層5aではな
く、共通電極として機能する導体層5bである。静電気
が個別電極を介して駆動ICに悪影響を与える影響をさ
らに低減するためである。なお、本実施例についても、
図1に示す実施例について説明したのと同様の利点が得
られることは明らかであろう。

【0033】図5に、従来品のサーマルプリントヘッド
と、図3に示した本願発明の実施例のサーマルプリント
ヘッドについて、それぞれ印字走行試験をした結果を示
す。印字条件は、印字走行速度6インチ/secの黒ベ
タ印字である。無作為に抽出した従来品の薄膜型サーマ
ルプリントヘッド3例と本願発明にかかる薄膜型サーマ
ルプリントヘッドのサンプル4例について連続印字をし
た場合に、静電破壊が原因と見られる白ヌケの印字不良
が最初に現れるまでどれほどの長さの印字走行距離を要
したかを測定したものである。

【0034】図5からわかるように、従来品では、印字
走行距離が20kmに至る以前に、全ての例で印字不良
が見られたが、本願発明品では、印字不良を発生するこ
となく、50kmもの印字走行距離を達成した。

【図面の簡単な説明】

【図1】本願発明にかかる薄膜型サーマルプリントヘッ
ドの一実施例の要部拡大断面図。

【図2】本願発明にかかる薄膜型サーマルプリントヘッ
ドの他の実施例の要部拡大断面図。

【図3】本願発明にかかる薄膜型サーマルプリントヘッ
ドのさらに他の実施例の要部拡大断面図。

【図4】SiC−ZrB2 混合体のZrB2 の混合モル
比により表面抵抗特性を示すグラフ。

【図5】本願発明にかかる薄膜型サーマルプリントヘッ
ドの性能を従来品の性能と比較するための図。

【図6】従来の薄膜型サーマルプリントヘッドの要部拡
大断面図。

【符号の説明】

1 サーマルプリントヘッド 2 絶縁基板 3 部分グレーズ 4 抵抗体層 5 導体層 7 耐酸化層 8 耐磨耗層(保護層) 9 導電層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本山 邦雄 京都市右京区西院溝崎町21番地 ローム株 式会社内 (72)発明者 福田 満彦 京都市右京区西院溝崎町21番地 ローム株 式会社内 (72)発明者 松尾 安藏 京都市右京区西院溝崎町21番地 ローム株 式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁基板上に形成した抵抗体層に重ねて
    所定の平面的形態をもつ導体層を形成することにより、
    上記導体層に覆われずに露出する上記抵抗体層を発熱部
    として機能させるとともに、少なくとも上記発熱部ない
    しその近傍表面を保護層で覆ってなる薄膜型サーマルプ
    リントヘッドであって、 上記保護層にさらに重ねるようにして、所定の抵抗値を
    もつ導電層を形成したことを特徴とする、薄膜型サーマ
    ルプリントヘッド。
  2. 【請求項2】 上記導電層は、その一部が上記導体層に
    接触させられている、請求項1の薄膜型サーマルプリン
    トヘッド。
  3. 【請求項3】 絶縁基板上に形成した抵抗体層に重ねて
    所定の平面的形態をもつ導体層を形成することにより、
    上記導体層に覆われずに露出する上記抵抗体層を発熱部
    として機能させるとともに、少なくとも上記発熱部ない
    しその近傍表面を保護層で覆ってなる薄膜型サーマルプ
    リントヘッドであって、 上記保護層として、少なくとも表面側に所定の抵抗値を
    もつ導電層を形成した構造としたことを特徴とする、薄
    膜型サーマルプリントヘッド。
  4. 【請求項4】 上記導体層は、スパッタリングまたはC
    VDによって形成さた、SiCとZrB2 とを包含する
    混合層である、請求項1ないし3のいずれかの薄膜型サ
    ーマルプリントヘッド。
  5. 【請求項5】 上記混合層におけるZrB2 の比率は、
    モル比で5〜20%である、請求項4の薄膜型サーマル
    プリントヘッド。
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