JPH1134374A - Thermal head and its manufacture - Google Patents

Thermal head and its manufacture

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JPH1134374A
JPH1134374A JP19754497A JP19754497A JPH1134374A JP H1134374 A JPH1134374 A JP H1134374A JP 19754497 A JP19754497 A JP 19754497A JP 19754497 A JP19754497 A JP 19754497A JP H1134374 A JPH1134374 A JP H1134374A
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JP
Japan
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heat
printing
thermal head
layer
forming
Prior art date
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Application number
JP19754497A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masato Usuda
真人 薄田
Katsuto Nagano
克人 長野
Yoshio Saida
良夫 斉田
Jun Hirabayashi
潤 平林
Atsushi Hagiwara
萩原  淳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make heat of a heat-generating resistance body act immediately on a recording paper thereby carrying out printing in a short time and enabling highly fine printing, by forming a printing face which is a front face of a protecting layer covering a front face of the heat-generating resistance body in a shape to smoothly swell like a projection from the periphery and forming the protecting layer of a heat-generating part in a uniform thickness. SOLUTION: A heat-generating laminate part of a thermal head comprises a protecting layer 1 acting as an abrasion resistive layer, a heat-generating resistance body 2, a common electrode 3a and an individual electrode 3b overlapping via a space with the heat-generating resistance body 2, and a supporting body 4. A printing face 6 including a heat-generating part 5 constituted of the common electrode 3a, individual electrode 3b and the heat-generating resistance body 2 is formed to swell like a projection from the periphery. The protecting layer 1 has a uniform thickness and a front face of the protecting layer 1, namely, the printing face 6 is formed smooth. Accordingly heat of the heat- generating resistance body 2 acts immediately on a recording paper, thus enabling printing in a short time. Moreover, paper stain, etc., is never allowed to stay and therefore clear printing is maintained for a long time.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、サーマルヘッドと
その製造方法に関する。
The present invention relates to a thermal head and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】サーマルヘッドは、低廉で簡易なサーマ
ルプリンターや熱転写プリンターとして広く用いられて
おり、最近では、高画質、高速でしかも低消費電力が要
請されている。
2. Description of the Related Art Thermal heads are widely used as inexpensive and simple thermal printers and thermal transfer printers. Recently, high image quality, high speed, and low power consumption have been demanded.

【0003】サーマルヘッドの高速化のためには、熱の
逃げを抑えて発熱抵抗体を急速に昇温することができる
と同時に、熱を素早く逃がして短時間で降温することが
できるという、熱的には相反する加熱・冷却の熱応答を
両立させる必要がある。このために、従来から、セラミ
ック基板上に蓄熱層を挟んで発熱抵抗体を設ける等の工
夫がなされてきた。
In order to increase the speed of the thermal head, it is possible to increase the temperature of the heat generating resistor rapidly by suppressing heat dissipation, and at the same time, to reduce the temperature in a short time by releasing the heat quickly. In general, it is necessary to balance the opposing thermal responses of heating and cooling. For this reason, conventionally, a device such as providing a heating resistor on a ceramic substrate with a heat storage layer interposed therebetween has been devised.

【0004】上記の他、サーマルヘッドには、基本的に
次のような事項が要請される。 1)軽薄短小化 2)低廉化 3)A3等への大画面化 4)低消費電力化 6)高密度で鮮明な、いわゆる高精細な画像プリント 7)色むらのない均質な画面 8)汚れが残らないメンテナンスフリー 従来のサーマルヘッドにおいては、アルミナ基板上に蓄
熱層、発熱抵抗体、電極、保護層の順序で成膜してお
り、共通電極と個別電極との間で発熱部が形成されてお
り、例え部分グレース構造(アルミナ基板における発熱
部の下部のみに蓄熱層を形成する構造)等により印字面
を凸構造にしようとしても、記録紙が接する発熱部が凹
むために熱効率が低下し、低消費電力化が図れない等の
問題点がある。この解決するため、特開昭62−109
665号公報には、図4(A)に示すような構造のサー
マルヘッドが提案されている。
In addition to the above, the following items are basically required of the thermal head. 1) Lighter, thinner and shorter 2) Inexpensive 3) Large screen for A3 etc. 4) Low power consumption 6) High-density, clear, so-called high-definition image print 7) Uniform screen without color unevenness 8) Dirt In conventional thermal heads, heat is deposited on an alumina substrate in the order of a heat storage layer, a heating resistor, electrodes, and a protective layer, and a heating section is formed between the common electrode and individual electrodes. Even if the printing surface is made to have a convex structure with a partial grace structure (a structure in which a heat storage layer is formed only below the heat generating portion of the alumina substrate), the heat efficiency decreases because the heat generating portion in contact with the recording paper is depressed. However, there is a problem that power consumption cannot be reduced. To solve this, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-109
No. 665 proposes a thermal head having a structure as shown in FIG.

【0005】図4(A)に示すように、放熱体(ヒート
シンク)を兼ねるアルミナ基板31上の一部に、例えば
1000℃程度の融点を有するガラスからなる蓄熱部
(部分グレーズ)32を設け、該蓄熱部32および基板
31上に発熱抵抗体33を設ける。34a、34bは発
熱部35を形成するための共通電極および個別電極であ
り、これらの電極34a、34bと発熱抵抗体33の表
面は、発熱抵抗体33等の酸化による劣化から保護する
耐酸化層36と、感熱紙や熱転写紙37等による摩耗を
防ぐ耐摩耗層38が形成されている。39はローラであ
る。
As shown in FIG. 4A, a heat storage part (partial glaze) 32 made of glass having a melting point of, for example, about 1000 ° C. is provided on a part of an alumina substrate 31 which also serves as a heat radiator (heat sink). A heating resistor 33 is provided on the heat storage section 32 and the substrate 31. Reference numerals 34a and 34b denote a common electrode and an individual electrode for forming the heat generating portion 35. The surfaces of these electrodes 34a and 34b and the heat generating resistor 33 are protected from oxidation by the oxidation of the heat generating resistor 33 and the like. 36, and a wear-resistant layer 38 for preventing abrasion by thermal paper or thermal transfer paper 37 or the like. 39 is a roller.

【0006】前記ガラスでなる蓄熱層32の中央の頂部
には、電極34a、34bの間の電極層が欠除すること
によって耐摩耗層38の表面が凹むことを防止するた
め、凸部32aが形成される。
At the top of the center of the heat storage layer 32 made of glass, a projection 32a is provided to prevent the surface of the wear-resistant layer 38 from being dented due to the lack of the electrode layer between the electrodes 34a and 34b. It is formed.

【0007】この構造によれば、熱伝導のよいセラミッ
ク基板31の表面には、蓄熱部32を挟んで発熱抵抗体
33が設けられているので、発熱部35の熱が蓄熱部3
2に蓄積されて基板31には直接逃げず、比較的低い電
力で発熱部35を昇温させることができる。しかも盛り
上がった蓄熱部32の中央部の凸部32a上に発熱部3
5が設けられているので、発熱部35が感熱紙や熱転写
紙等の記録用の紙と良好に接触する。
According to this structure, since the heating resistor 33 is provided on the surface of the ceramic substrate 31 having good heat conduction with the heat storage section 32 interposed therebetween, the heat of the heat generation section 35 is transferred to the heat storage section 3.
2, the heat generating portion 35 can be heated with relatively low power without escaping directly to the substrate 31. Moreover, the heat generating portion 3 is provided on the convex portion 32a at the center of the heat storage portion 32 which has been raised.
5, the heat generating portion 35 is in good contact with recording paper such as thermal paper or thermal transfer paper.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記公報に記
載の構造によれば、サーマルヘッドの発熱部35は蓄熱
部32の凸部32a上に設けられているが、耐酸化層3
6や耐摩耗層38の下地になる発熱抵抗体33や電極3
4a、34bの凹凸の影響を受けて、サーマルヘッドの
印字面に凹部40が残ってしまう。
However, according to the structure described in the above publication, the heat generating portion 35 of the thermal head is provided on the convex portion 32a of the heat storage portion 32, but the heat resistant portion 3
6 and the heat-generating resistor 33 and the electrode 3 serving as the base of the wear-resistant layer 38
The concave portion 40 remains on the printing surface of the thermal head under the influence of the irregularities 4a and 34b.

【0009】このように、印字面に凹部40が形成され
るため、使用時間の経過に伴い、印字面に紙の塵や感熱
塗料等が付着し、記録紙を汚してしまう。また、このた
め、発熱部35を適宜クリーニングしなければならなか
った。
As described above, since the concave portion 40 is formed on the printing surface, paper dust or heat-sensitive paint adheres to the printing surface as the use time elapses, thereby soiling the recording paper. For this reason, the heat generating part 35 must be appropriately cleaned.

【0010】また、蓄熱部32はガラスを塗布して形成
しているために、蓄熱部32の形成後に蓄熱部32の表
面を研磨等により平滑化する必要がある。また、凹部4
0を解消するためには、図4(B)に破線で示すよう
に、研磨後の平滑な表面41がでるまで印字面を研磨す
る必要がある。この場合、せっかく厚く形成した耐摩耗
層を研磨するので、削り代の分だけ耐摩耗層の厚みが薄
くなり、また、不均一(t2<t1)になる。
Since the heat storage section 32 is formed by applying glass, it is necessary to smooth the surface of the heat storage section 32 by polishing or the like after the formation of the heat storage section 32. Also, the recess 4
In order to eliminate 0, it is necessary to polish the printing surface until a polished smooth surface 41 appears as shown by a broken line in FIG. In this case, the abrasion-resistant layer formed with great thickness is polished, so that the thickness of the abrasion-resistant layer is reduced by an amount corresponding to the shaving allowance, and becomes non-uniform (t2 <t1).

【0011】本発明は、上記問題点に鑑み、高微細化に
応えることができると共に、使用時間の経過によっても
記録紙の汚れを除くクリーニング等の保守が不要とな
り、印字面の研磨による平滑化作業も不要となるサーマ
ルヘッドとその製造方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention can respond to finer patterns, does not require maintenance such as cleaning to remove stains on recording paper even after the use time has elapsed, and smoothes the printed surface by polishing. It is an object of the present invention to provide a thermal head that does not require any operation and a method of manufacturing the same.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明のサーマルヘッドは、発熱抵抗体の表面を覆
う保護層と、発熱抵抗体に接して発熱抵抗体と共に発熱
部を形成する電極とを備えたサーマルヘッドおいて、保
護層の表面でなる印字面が周囲から凸状に盛り上がって
平滑に形成され、かつ発熱部の保護層が均一な厚みで形
成されてなることを特徴とする(請求項1)。
In order to achieve this object, a thermal head according to the present invention comprises a protective layer covering the surface of a heating resistor, and an electrode which is in contact with the heating resistor and forms a heating section together with the heating resistor. In the thermal head provided with the above, the printing surface formed of the surface of the protective layer is formed to be convex from the periphery and formed smoothly, and the protective layer of the heat generating portion is formed with a uniform thickness. (Claim 1).

【0013】また、本発明のサーマルヘッドは、前記発
熱部の裏面に、発熱抵抗体および電極への不純物拡散防
止用のバリア層を介して支持体を形成したことを特徴と
する(請求項2)。
Further, the thermal head according to the present invention is characterized in that a support is formed on the back surface of the heat generating portion via a heat generating resistor and a barrier layer for preventing diffusion of impurities to the electrodes. ).

【0014】また、本発明のサーマルヘッドは、前記発
熱部の裏面または前記バリア層の裏面と支持体との間
に、蓄熱層を形成したことを特徴とする(請求項3)。
Further, in the thermal head according to the present invention, a heat storage layer is formed between the back surface of the heat generating portion or the back surface of the barrier layer and the support.

【0015】本発明のサーマルヘッドの製造方法は、仮
の基板の表面に溝を形成するステップと、前記溝を含め
た仮の基板上に保護層を形成するステップと、前記保護
層の上に発熱抵抗体を形成するステップと、前記発熱抵
抗体を形成する前または後に、前記発熱抵抗体に接続す
る電極を形成するステップと、前記発熱抵抗体をおよび
電極を覆って支持体を形成するステップとによって前記
仮の基板上に発熱積層部を構成した後、前記仮の基板を
除去または分離するステップを加えることを特徴とする
(請求項4)。
According to the method of manufacturing a thermal head of the present invention, a step of forming a groove on the surface of the temporary substrate, a step of forming a protective layer on the temporary substrate including the groove, Forming a heating resistor, forming an electrode connected to the heating resistor before or after forming the heating resistor, and forming a support covering the heating resistor and the electrode; And (c) forming a heat-generating laminate on the temporary substrate, and then removing or separating the temporary substrate.

【0016】[0016]

【作用】本発明のサーマルヘッドは、発熱部を含む印字
面が周囲から凸状に盛り上がって形成され、かつ保護層
が均一な厚みで表面が平滑に形成されてなるため、印地
面への紙の塵や感熱塗料等が付着することなく、印字質
のぼやけの発生がなく、鮮明な印字が長期間にわたって
可能となり、保守も不要となる。また、印字面は盛り上
がって形成されているので、発熱抵抗体の熱はすぐに記
録紙に働いて短時間で印字できる。
According to the thermal head of the present invention, the printing surface including the heat generating portion is formed so as to protrude from the periphery, and the protective layer is formed to have a uniform thickness and the surface is formed smoothly. No dust or heat-sensitive paint adheres, no blurring of print quality occurs, clear printing can be performed for a long time, and maintenance is unnecessary. Further, since the printing surface is formed so as to be raised, the heat of the heating resistor immediately acts on the recording paper, so that printing can be performed in a short time.

【0017】本発明のサーマルヘッドの製造方法は、仮
の基板に溝を設けてこの溝を利用して印字面を形成する
ため、溝を平滑に形成しておくことにより、溝の底面に
台形状や凸R状等の平滑な均一な膜厚の保護膜表面、す
なわち印字面を形成することができる。
According to the method of manufacturing a thermal head of the present invention, a groove is formed on a temporary substrate, and a printing surface is formed by using the groove. A protective film surface having a smooth and uniform film thickness such as a shape or a convex R shape, that is, a printing surface can be formed.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】図1(A)は本発明によるサーマ
ルヘッドの一実施例を発熱積層部について示す断面図、
図1(B)は他の実施例のサーマルヘッドの発熱積層部
を示す断面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1A is a sectional view showing an embodiment of a thermal head according to the present invention with respect to a heat generating laminated portion.
FIG. 1B is a cross-sectional view illustrating a heat-generating laminated portion of a thermal head according to another embodiment.

【0019】図1(A)に示すように、発熱積層部は、
耐摩耗層として作用する保護層1と、発熱抵抗体2と、
発熱抵抗体2に間隔をおいて重ねて設けられる共通電極
3aおよび個別電極3bと、支持体4とからなる。共通
電極3aと個別電極3bとの間の発熱抵抗体2により発
熱部5が形成される。図示のように発熱部5を含む印字
面6は周囲から凸状に盛り上がって形成され、かつ後述
のように、仮の基板に設けた溝に保護層1、発熱抵抗体
2、電極3a、3b、支持体4を順次形成する手法によ
り、保護層1が均一な厚みを有し、保護層1の表面すな
わち印字面6が平滑に形成される。
As shown in FIG. 1A, the heat-generating laminated portion is
A protective layer 1 acting as a wear-resistant layer, a heating resistor 2,
The support 4 includes a common electrode 3 a and an individual electrode 3 b which are provided on the heating resistor 2 at intervals. A heating section 5 is formed by the heating resistor 2 between the common electrode 3a and the individual electrode 3b. As shown in the drawing, the printing surface 6 including the heat-generating portion 5 is formed so as to protrude from the periphery, and as described later, the protective layer 1, the heat-generating resistor 2, the electrodes 3a, 3b The protective layer 1 has a uniform thickness and the surface of the protective layer 1, that is, the printing surface 6 is formed smoothly by a method of sequentially forming the support 4.

【0020】前記保護層1としては、SiC系化合物、
SiB系化合物、SiO系化合物、SiON系化合物等
が用いられる。特に保護層1の表面層を、摩擦係数が小
さく、硬度が高く、化学的に安定なSiBとし、発熱抵
抗体2側の裏面層を電気抵抗が高いSiO2とすること
が、発熱抵抗体2との間の電気絶縁性を確保する意味で
好ましい。この保護層1の成膜方法としては、プラズマ
CVD等、従来より用いられている各方法を採用するこ
とができる。
As the protective layer 1, a SiC-based compound,
SiB-based compounds, SiO-based compounds, SiON-based compounds and the like are used. In particular, the surface layer of the protective layer 1 is made of SiB having a low coefficient of friction, high hardness and chemically stable, and the back layer on the side of the heating resistor 2 is made of SiO 2 having a high electric resistance. It is preferable from the viewpoint of securing electric insulation between the above. As a method of forming the protective layer 1, conventionally used methods such as plasma CVD can be adopted.

【0021】前記発熱抵抗体2としては、Nb−SiO
2、Ni−Cr、Ta、あるいはTiO2、BN等を用い
ることができる。発熱抵抗体2の成膜方法としては、L
PCVD(低圧CVD)、プラズマCVD、スパッタリ
ング等を用いることができる。
The heating resistor 2 is made of Nb-SiO.
2, Ni-Cr, may be used Ta, or TiO 2, BN and the like. As a method of forming the heating resistor 2, L
PCVD (low pressure CVD), plasma CVD, sputtering, or the like can be used.

【0022】また、各発熱抵抗体2は、発熱ドット毎に
形成されるようにエッチングする必要があるが、このエ
ッチング方法としては、RIE(反応性イオンエッチン
グ)等のドライエッチングを用いることが好ましいが、
ウェットエッチングを用いることも可能である。また、
ドライエッチングのエッチャー(反応性ガス)として
は、SF6、CF4、Cl2、O2等が一般的であり、これ
らを混合して用いることもできる。
Each heating resistor 2 needs to be etched so as to be formed for each heating dot. As this etching method, it is preferable to use dry etching such as RIE (reactive ion etching). But,
It is also possible to use wet etching. Also,
As an etcher (reactive gas) for dry etching, SF 6 , CF 4 , Cl 2 , O 2, and the like are generally used, and a mixture thereof can be used.

【0023】前記電極3a、3bとしては、Al、C
u、Au、Ta、W、Mo等の金属の一種または複数種
を重ねて用いることができる。中でも、Alは廉価であ
って、他の層との密着性を、特別の層を介在させる必要
なく、容易に得ることができ、プロセスが簡単になり、
さらに電気抵抗が低いので、微細パターンを得やすいと
いう点において好ましい。また、成膜方法としては、蒸
着やスパッタリング等が用いられる。
The electrodes 3a and 3b are made of Al, C
One or a plurality of metals such as u, Au, Ta, W, and Mo can be used repeatedly. Above all, Al is inexpensive and can easily obtain the adhesion to other layers without the need of interposing a special layer, and the process is simplified.
Further, since the electric resistance is low, it is preferable in that a fine pattern can be easily obtained. In addition, as a film forming method, vapor deposition, sputtering, or the like is used.

【0024】これらの電極3a、3bのパターンを得る
ためのエッチング方法としては、ドライエッチングを用
いることもできるが、ウェットエッチングを用いること
が好ましい。ウェットエッチングのエッチャント(エッ
チング溶液)としては、H2SO4、HNO3等が一般的
である。特にAlのエッチングに際しては、H3PO4
242、HNO3を混合した混合液を用いることもあ
る。
As an etching method for obtaining the patterns of the electrodes 3a and 3b, dry etching can be used, but wet etching is preferable. As an etchant (etching solution) for wet etching, H 2 SO 4 , HNO 3 and the like are generally used. In particular, when etching Al, H 3 PO 4 ,
A mixture of C 2 H 4 O 2 and HNO 3 may be used.

【0025】前記支持体4には、ポリイミドやシリコン
等の樹脂や、セメント型の無機系接着剤等が使用でき、
また、支持体の一部としてセラミックや金属等でなる基
板等を用いる等、必要な過渡的な熱特性の高速性や電力
消費量に応じて最適な材質を適宜選択して使用する。
The support 4 can be made of a resin such as polyimide or silicon, or a cement type inorganic adhesive.
Further, an optimal material is appropriately selected and used according to the required high speed of transient thermal characteristics and power consumption, such as using a substrate made of ceramic or metal as a part of the support.

【0026】この構成においては、電極3a、3bから
発熱抵抗体2に流れ込む電流により発熱抵抗体2がジュ
ール熱を発して発熱部5を加熱するが、発熱部5を含む
印字面6は凸状(台形状)に盛り上がって形成されてい
るので、発熱抵抗体2の熱はすぐに記録紙に働いて、短
時間で印字できる。
In this configuration, the heating resistor 2 generates Joule heat by the current flowing into the heating resistor 2 from the electrodes 3a and 3b to heat the heating portion 5, but the printing surface 6 including the heating portion 5 has a convex shape. (Trapezoidal shape), the heat of the heating resistor 2 immediately acts on the recording paper, and printing can be performed in a short time.

【0027】しかも、発熱部5の部分の保護層1の表面
には全く凹部がないので、紙の汚れ等が溜ることがな
い。従って極めて鮮明な印字を長期間にわたって維持す
ることが可能になる。
Further, since there is no concave portion on the surface of the protective layer 1 in the portion of the heat generating portion 5, no stain on the paper is accumulated. Therefore, extremely clear printing can be maintained for a long period of time.

【0028】図2は図1(A)の実施例のサーマルヘッ
ドの製造方法を説明する工程図である。本実施例におい
ては、まず図2(A)に示すように、仮の基板7上に機
械加工とウェットエッチングにより表面平滑な台形状の
溝7aを形成した。仮の基板7としては、安価で入手が
容易な0.7mm厚のホウケイ酸ガラス板(日本電気硝
子社製、商品名BLC)を用いた。
FIG. 2 is a process chart for explaining a method of manufacturing the thermal head of the embodiment shown in FIG. In this example, first, as shown in FIG. 2A, a trapezoidal groove 7a having a smooth surface was formed on a temporary substrate 7 by machining and wet etching. As the temporary substrate 7, a 0.7 mm thick borosilicate glass plate (manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd., trade name: BLC), which is inexpensive and easily available, was used.

【0029】図2(B)に示すように、この仮の基板7
上に、溝7aの部分を含めて保護層1を形成した。保護
層1としては、SiB層およびSiO2層をプラズマC
VDにより350〜℃〜400℃の雰囲気で順に形成し
た。SiB層の厚みは7μmとし、SiO2層の厚みは
3μmとした。
As shown in FIG. 2B, the temporary substrate 7
The protective layer 1 was formed thereon including the groove 7a. As the protective layer 1, the SiB layer and the SiO 2 layer
The layers were sequentially formed in an atmosphere of 350 to 400 ° C. by VD. The thickness of the SiB layer was 7 μm, and the thickness of the SiO 2 layer was 3 μm.

【0030】保護層1を形成後、図2(C)に示すよう
に、発熱抵抗体2となるNb−SiO2層を、300℃
〜350℃の温度において、スパッタリングにより0.
1μmの厚みに形成し、RIEにより、個々の発熱抵抗
体2に分離形成した。発熱抵抗体2のピッチは167μ
mとし、発熱抵抗体2同士の間隔を10μmとした。な
お、Nb−SiO2層とは、アモルファスのSiO2層の
中に金属NbやNbの珪化物、酸化物が混在したもので
ある。
[0030] After forming the protective layer 1, as shown in FIG. 2 (C), the Nb-SiO 2 layer serving as a heat generating resistor 2, 300 ° C.
At a temperature of ~ 350 ° C, the temperature is reduced to 0.
It was formed to a thickness of 1 μm, and separated into individual heating resistors 2 by RIE. The pitch of the heating resistor 2 is 167μ.
m, and the interval between the heating resistors 2 was 10 μm. The Nb—SiO 2 layer is a layer in which metal Nb or silicide or oxide of Nb is mixed in an amorphous SiO 2 layer.

【0031】次に図2(D)に示すように、電極3a、
3bとしてのAl層を100℃の温度において蒸着によ
り0.5μmの厚みに形成し、H3PO4、C242
HNO3を混合した混合液をエッチャントとして用い、
共通電極3aと個別電極3bとを、これらの一部を発熱
抵抗体2上に重ねて形成した。
Next, as shown in FIG. 2D, the electrodes 3a,
An Al layer 3b was formed to a thickness of 0.5 μm by vapor deposition at a temperature of 100 ° C., and H 3 PO 4 , C 2 H 4 O 2 ,
Using a mixed solution obtained by mixing HNO 3 as an etchant,
The common electrode 3a and the individual electrode 3b were formed by overlapping a part of them on the heating resistor 2.

【0032】次に図2(E)に示すように、支持体4と
してのポリイミド樹脂でなるペーストを印刷し、350
℃で硬化させた。
Next, as shown in FIG. 2E, a paste made of a polyimide resin as the support 4 is printed,
Cured at ° C.

【0033】次に図2(F)に示すように、仮の基板7
より下の部分をエッチングレジストにより覆い、HF液
に浸漬して仮の基板7を溶解させた。これにより、仮の
基板7上に形成された平滑な面の保護層1を露出させる
ことができる。
Next, as shown in FIG.
The lower portion was covered with an etching resist, and immersed in an HF solution to dissolve the temporary substrate 7. Thereby, the protective layer 1 having a smooth surface formed on the temporary substrate 7 can be exposed.

【0034】図2の実施例においては、仮の基板7とし
て安価なガラス板を使用し、仮の基板上に保護層1を直
接成膜し、成膜ないし支持体4を設けた後は仮の基板7
を溶解させることにより除去したが、仮の基板7として
高価な板材を使用する場合には、仮の基板7上にMgO
等の犠牲層を成膜し、前述のように各層の成膜、駆動I
Cの固定後、前記犠牲層をりん酸等により溶解して仮の
基板7を発熱積層部か分離し、仮の基板7を再使用する
ようにしてもよい。
In the embodiment shown in FIG. 2, an inexpensive glass plate is used as the temporary substrate 7, the protective layer 1 is formed directly on the temporary substrate, and Substrate 7
Is dissolved by dissolving, but when an expensive plate material is used as the temporary substrate 7, MgO
And the like, and as described above, film formation of each layer, drive I
After the fixing of C, the temporary substrate 7 may be reused by dissolving the sacrificial layer with phosphoric acid or the like to separate the temporary substrate 7 from the heat-generating laminated portion.

【0035】また、電極3a、3bは、発熱抵抗体2を
形成した後に形成するのではなく、発熱抵抗体2の形成
前に形成してもよい。
The electrodes 3a and 3b may be formed before the heating resistor 2 is formed, instead of after the heating resistor 2 is formed.

【0036】図1(B)の実施例は、保護層1の表面で
ある印字面6の盛り上がり形状を台形ではなく凸R状に
形成したものである。また、発熱部5を構成する発熱抵
抗体2と電極3a、3bの裏面に、バリア層8を形成す
ると共に、発熱部5の裏面にバリア層8を介して蓄熱層
9を形成し、その裏面に支持体4を形成したものであ
る。
In the embodiment shown in FIG. 1B, the raised surface of the printing surface 6 which is the surface of the protective layer 1 is formed not in a trapezoidal shape but in a convex R shape. Further, a barrier layer 8 is formed on the back surface of the heating resistor 2 and the electrodes 3a and 3b constituting the heating unit 5, and a heat storage layer 9 is formed on the back surface of the heating unit 5 via the barrier layer 8. The support 4 is formed on the substrate.

【0037】前記バリア層8にはSiO2、SiN等を
用いる。成膜方法としては、LPCVD、プラズマCV
D、スパッタリング等を用いることができる。エッチン
グ方法としては、ウェットエッチング、ウェットエッチ
ングのいずれを用いてもよく、ウェットエッチングを行
う場合は、エッチャントとしてHFあるいHFとNH4
Fとの混合液を用いるのが一般的である。
The barrier layer 8 is made of SiO 2 , SiN or the like. LPCVD, plasma CV
D, sputtering or the like can be used. Either wet etching or wet etching may be used as an etching method. In the case of performing wet etching, HF or HF and NH 4 are used as etchants.
Generally, a mixed solution with F is used.

【0038】前記蓄熱層9としては、例えば融点が30
0℃〜450℃の低融点ガラスを用いる。蓄熱層9の成
膜方法としては、スクリーン印刷法等を用い、これを3
50℃〜400℃で焼成する。このように、蓄熱層9と
して低融点ガラスを用いれば、焼成温度が低くてすむた
め、電極3a、3bとしてAlを用いた場合に、Alの
結晶粒成長による変質や酸化を防止でき、また、発熱抵
抗体2の特性を変化させることがない。また、支持体4
としてポリイミド樹脂やエポキシ樹脂等を用いた場合、
発熱部5の機械的強度を向上させることができる。
The heat storage layer 9 has, for example, a melting point of 30.
A low melting point glass of 0 ° C to 450 ° C is used. As a method for forming the heat storage layer 9, a screen printing method or the like is used.
Bake at 50-400 ° C. As described above, if the low-melting glass is used for the heat storage layer 9, the firing temperature can be low. Therefore, when Al is used for the electrodes 3a and 3b, the deterioration and oxidation due to the growth of Al crystal grains can be prevented. The characteristics of the heating resistor 2 are not changed. The support 4
When using polyimide resin or epoxy resin as
The mechanical strength of the heat generating part 5 can be improved.

【0039】また、支持体4として樹脂を用いた場合、
これをガラスでなる蓄熱層9に重ねることにより、蓄熱
作用が増大し、低消費電力のサーマルヘッドが提供でき
る。勿論支持体4として、前記実施例と同様に、一部を
アルミナや金属基板を用いることもできる。
When a resin is used as the support 4,
By stacking this on the heat storage layer 9 made of glass, the heat storage effect is increased, and a thermal head with low power consumption can be provided. As a matter of course, a part of the support 4 may be made of alumina or a metal substrate as in the above embodiment.

【0040】また、バリア層8の存在により、蓄熱層9
を構成する例えば低融点ガラスの含有物質や支持体4等
の含有物質が発熱部5に拡散して抵抗値を上げる等特性
を劣化させるおそれがない。
The presence of the barrier layer 8 causes the heat storage layer 9
For example, there is no possibility that the contained material of the low-melting glass or the contained material such as the support 4 diffuses into the heat generating portion 5 to deteriorate the characteristics such as increasing the resistance value.

【0041】図3は図1(B)の発熱積層部構造を実現
するための製造工程図であり、図3(A)に示すよう
に、前記ガラス板でなる仮の基板7にR状の溝7bを形
成する。その後の図3(B)〜図3(D)の工程は図2
(B)〜図2(D)の工程と同じである。図3(D)の
ように電極3a、3bを形成した後、図3(E)のよう
にバリア層8を形成した。その後、図3(F)に示すよ
うに、前記低融点ガラスからなる蓄熱層9を、発熱部6
の紙面左右方向の長さよりやや広い範囲にわたって、ガ
ラスペーストの印刷またはディスペンサによる塗布と、
350℃〜400℃での焼成により形成した。
FIG. 3 is a manufacturing process diagram for realizing the heat-generating laminated structure shown in FIG. 1 (B). As shown in FIG. 3 (A), an R-shaped temporary substrate 7 made of the glass plate is provided. A groove 7b is formed. The subsequent steps of FIGS. 3B to 3D correspond to FIG.
This is the same as the steps from (B) to FIG. 2 (D). After forming the electrodes 3a and 3b as shown in FIG. 3D, the barrier layer 8 was formed as shown in FIG. Thereafter, as shown in FIG. 3 (F), the heat storage layer 9 made of the low melting point glass is transferred to the heat generating portion 6.
Printing or application with a dispenser over a slightly wider range than the length of the paper
It was formed by firing at 350 ° C to 400 ° C.

【0042】次に、エポキシ樹脂でなる支持体4を形成
するため、図3(G)に示すように、前記低融点ガラス
でなる蓄熱層9全体を覆うように、該樹脂を含むペース
トを印刷し、150℃で加熱し硬化させた。
Next, in order to form the support 4 made of epoxy resin, as shown in FIG. 3G, a paste containing the resin is printed so as to cover the entire heat storage layer 9 made of the low melting glass. Then, it was heated and cured at 150 ° C.

【0043】そして前記実施例と同様に、図3(H)に
示すように、仮の基板7をウェットエッチングにより除
去して印字面6を露出させた。これにより、印字面6と
して凸R状の凹部の無い平滑面を得た。このように、印
字面6として凸R状の面を形成することにより、記録紙
の印字面6への当たりがより円滑となる上、記録紙が当
たる面積が減少するので、より鮮明な印字が可能とな
る。
As shown in FIG. 3H, the temporary substrate 7 was removed by wet etching to expose the printing surface 6 in the same manner as in the above embodiment. As a result, a smooth surface having no convex R-shaped concave portion was obtained as the printing surface 6. By forming the convex R-shaped surface as the printing surface 6 in this way, the recording paper can more smoothly hit the printing surface 6 and the area of the recording paper that hits the surface can be reduced, so that clearer printing can be achieved. It becomes possible.

【0044】本発明のサーマルヘッドは、前記支持体4
を樹脂としてその内部にこのサーマルヘッドの発熱部5
を駆動するICをモールドした構造や、支持体4に駆動
用ICを搭載あるいは固着した構造、あるいは基板に支
持体4を含めた発熱積層部のチップを駆動用IC等と共
に搭載した構造としても実現することができる。
The thermal head according to the present invention includes the support 4
Is used as a resin.
A structure in which a driving IC is molded, a structure in which a driving IC is mounted on or fixed to the support 4, or a structure in which a chip of a heat generation stack including the support 4 is mounted on a substrate together with a driving IC, etc. can do.

【0045】[0045]

【発明の効果】請求項1によれば、保護層の表面でなる
印字面が周囲から凸状に盛り上がって平滑に形成され、
発熱抵抗体の熱はすぐに記録紙に働いて短時間で印字で
き、高微細化が可能となる。
According to the first aspect of the present invention, the printing surface, which is the surface of the protective layer, is formed so as to protrude from the periphery in a convex manner and to be formed smoothly.
The heat of the heat generating resistor immediately acts on the recording paper to enable printing in a short time, thereby enabling high resolution.

【0046】また、印字面が凹部のない平滑面に形成さ
れているので、印地面への紙の塵や感熱塗料等が付着す
ることなく、印字質のぼやけの発生がなく、鮮明な印字
が長期間にわたって可能となるので、保守も不要とな
る。
Further, since the printing surface is formed as a smooth surface having no concave portion, no dust of paper or heat-sensitive paint adheres to the printing ground, no blurring of printing quality occurs, and clear printing is achieved. Maintenance is not required because it is possible over a long period of time.

【0047】また、保護層は局部的に研磨された部分が
なく、厚みが均一なので、保護層の摩耗寿命と信頼性を
高めることができる。
Further, since the protective layer does not have a locally polished portion and has a uniform thickness, the wear life and reliability of the protective layer can be improved.

【0048】また、印字面を凸R状に形成した場合には
さらに記録紙が円滑に送れると共に、記録紙の接触面積
が狭まり、さらなる高微細化が達成できる。
Further, when the printing surface is formed in a convex R shape, the recording paper can be further smoothly fed, and the contact area of the recording paper is narrowed, so that a further higher fineness can be achieved.

【0049】請求項2によれば、前記発熱部の裏面に、
発熱抵抗体および電極への不純物拡散防止用のバリア層
を介して支持体を形成したので、請求項1の効果に加
え、蓄熱層や支持体の含有物質が発熱部に拡散して抵抗
値を変化させる等、特性を劣化させないという効果が得
られる。
According to the second aspect, on the back surface of the heat generating portion,
Since the support is formed via the heat-generating resistor and the barrier layer for preventing diffusion of impurities into the electrode, in addition to the effect of claim 1, the material contained in the heat storage layer or the support diffuses into the heat-generating portion to reduce the resistance value. The effect of not deteriorating the characteristics, such as changing, is obtained.

【0050】請求項3によれば、前記発熱部の裏面また
は前記バリア層の裏面と支持体との間に蓄熱層を形成し
たので、請求項1、2の効果に加え、蓄熱層の材質を選
択することにより、目的とする蓄熱、放熱特性のサーマ
ルヘッドが容易に得られるという効果が得られる。
According to the third aspect, the heat storage layer is formed between the back surface of the heat-generating portion or the back surface of the barrier layer and the support. By selecting the thermal head, an effect that a thermal head having desired heat storage and heat radiation characteristics can be easily obtained is obtained.

【0051】請求項4のサーマルヘッドの製造方法は、
仮の基板に溝を設け、該溝に保護層以下の各層を形成し
て発熱部を構成する方法であるから、保護層の表面でな
る印字面が周囲から凸状に盛り上がって平滑に形成さ
れ、かつ発熱部の保護層が均一な厚みで形成されてなる
サーマルヘッドが容易に得られ、高微細化された良好な
印字品質と、印字面のクリーニングが不要なサーマルヘ
ッドが研磨等を要することなく、安価に得られる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thermal head.
Since a groove is formed in the temporary substrate and each layer below the protective layer is formed in the groove to form the heat generating portion, the print surface formed of the surface of the protective layer is formed to be convexly convex from the periphery and formed smoothly. In addition, a thermal head in which a protective layer of a heat-generating portion is formed with a uniform thickness can be easily obtained, and high-quality fine print quality and a thermal head that does not require cleaning of a print surface require polishing or the like. And can be obtained inexpensively.

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

【図1】(A)、(B)はそれぞれ本発明によるサーマ
ルヘッドの実施例を発熱積層部について示す断面図であ
る。
FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views showing an embodiment of a thermal head according to the present invention, with respect to a heat generating laminated portion.

【図2】(A)〜(F)は図1(A)の実施例の製造工
程図である。
FIGS. 2A to 2F are manufacturing process diagrams of the embodiment of FIG. 1A.

【図3】(A)〜(H)は図1(B)の実施例の製造工
程図である。
3 (A) to 3 (H) are manufacturing process diagrams of the embodiment of FIG. 1 (B).

【図4】(A)は従来のサーマルヘッドの一例を示す断
面図、(B)はその平滑化のための研磨を説明する図で
ある。
FIG. 4A is a cross-sectional view illustrating an example of a conventional thermal head, and FIG. 4B is a diagram illustrating polishing for smoothing the thermal head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:保護層、2:発熱抵抗体、3a:共通電極、3b:
個別電極、4:支持体、5:発熱部、6:印字面、7:
仮の基板、7a、7b:溝、8:バリア層、9:蓄熱層
1: protective layer, 2: heating resistor, 3a: common electrode, 3b:
Individual electrodes, 4: support, 5: heating section, 6: printing surface, 7:
Temporary substrate, 7a, 7b: groove, 8: barrier layer, 9: heat storage layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平林 潤 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 ティ −ディ−ケイ株式会社内 (72)発明者 萩原 淳 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 ティ −ディ−ケイ株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Jun Hirabayashi 1-1-13 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo Inside TDC Corporation (72) Inventor Jun Hagiwara 1-13-1 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo No. Inside TDK Corporation

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】発熱抵抗体の表面を覆う保護層と、発熱抵
抗体に接して発熱抵抗体と共に発熱部を形成する電極と
を備えたサーマルヘッドおいて、 保護層の表面でなる印字面が周囲から凸状に盛り上がっ
て平滑に形成され、かつ発熱部の保護層が均一な厚みで
形成されてなることを特徴とするサーマルヘッド。
In a thermal head having a protective layer covering a surface of a heating resistor and an electrode which is in contact with the heating resistor and forms a heating portion together with the heating resistor, a printing surface formed by a surface of the protection layer is provided. A thermal head, wherein the thermal head is formed so as to protrude from the periphery so as to be smooth, and the protective layer of the heat generating portion is formed with a uniform thickness.
【請求項2】請求項1において、 前記発熱部の裏面に、発熱抵抗体および電極への不純物
拡散防止用のバリア層を介して支持体を形成したことを
特徴とするサーマルヘッド。
2. A thermal head according to claim 1, wherein a support is formed on a back surface of said heat generating portion via a heat generating resistor and a barrier layer for preventing diffusion of impurities into electrodes.
【請求項3】請求項1または2において、 前記発熱部の裏面または前記バリア層の裏面と支持体と
の間に、蓄熱層を形成したことを特徴とするサーマルヘ
ッド。
3. The thermal head according to claim 1, wherein a heat storage layer is formed between a back surface of the heat generating portion or a back surface of the barrier layer and a support.
【請求項4】仮の基板の表面に溝を形成するステップ
と、 前記溝を含めた仮の基板上に保護層を形成するステップ
と、 前記保護層の上に発熱抵抗体を形成するステップと、 前記発熱抵抗体を形成する前または後に、前記発熱抵抗
体に接続する電極を形成するステップと、 前記発熱抵抗体をおよび電極を覆って支持体を形成する
ステップとによって前記仮の基板上に発熱積層部を構成
した後、 前記仮の基板を除去または分離するステップを加えるこ
とを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
4. A step of forming a groove on the surface of the temporary substrate, a step of forming a protective layer on the temporary substrate including the groove, and a step of forming a heating resistor on the protective layer. Forming an electrode connected to the heating resistor before or after forming the heating resistor, and forming a support over the heating resistor and the electrode to form a support on the temporary substrate. A method of manufacturing a thermal head, further comprising a step of removing or separating the temporary substrate after forming the heat generating laminated portion.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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