JPS63185648A - サ−マルヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は感熱式プリンタ等に用いるサーマルヘッドに
関する。

（従来の技術） 感熱紙を発色させて感熱紙にドツトのモザイクを作るこ
とにより絵、文字等の印字をするための種々の構造の薄
膜型サーマルヘッドが提案されている。このような薄膜
型サーマルヘッドとしては、例えば文献（「金属表面技
術Ｊ　３４　、（６）（１９８３）　Ｐ、２７１〜２７
７）に開示されているものがある。以下、第４図〜第６
図を参照してこの文献に開示されたサーマルヘッドの構
造につき簡単に説明する。

第４図は従来の薄膜型サーマルヘッドの要部を示す部分
的断面図であり、この場合、第５図に示すこのサーマル
ヘッドの平面図のＩ−Ｉ線における断面図である。尚、
第５図については第４図に示す構成成分の一部を省略し
て示しである。又、第６図は従来のサーマルヘッドの他
の例の説明に供する部分的平面図である。

第４図及び第５図において、ＩＩは絶縁基板を示し、こ
の絶縁基板１】上には例えば所定の長さ及び幅の長方形
状にバターニングされた複数の発熱抵抗体１３がその幅
方向に所定のピッチで平行に配列されている。又、各発
熱抵抗体１３の一端に給電体１５が及び多端に給電体１
７がそれぞれ接続されていて、一般にはこれら給電体の
一方が個別給電体１５とされ、他方が共通給電体１７と
されている。又、この発熱抵抗体１３の、給電体１５及
び１７の間の部分（図中、斜線で示す部分）で発熱部１
９を構成している。尚、給電体１５及び１７は発熱部１
９に電流を供給するための線路であって、発熱部１９と
、この発熱部１９から印字に支障のない程度に充分離間
した位置に設けられた図示しない発熱抵抗体駆動用ＩＣ
（以下、単に駆動素子と称することもある）との間に延
在しているものである。

又、この発熱部１９と、発熱部１９の近傍の給電体１５
及び１７との上側には発熱体保護膜２１と耐摩耗膜２３
とが順次に設けられている（第５図においては図示せず
）。

このような構成の従来のサーマルヘッドにおいては、複
数の発熱抵抗体１３の配列ピッチと等しいピッチで個別
給電体１５及び共通給電体１７がそれぞれ配設されてい
る。従って、個別給電体及び共通給電体の幅（第５図中
Ｗ１で示す寸法）を発熱抵抗体の配列ピッチによって規
制される範囲内の幅としていた。

ところで、発熱抵抗体が形成する発熱抵抗体列の一方の
側の基板ｌｌ上に駆動素子を設ける場合には、発熱抵抗
体列の他方の側の基板領域に個別発熱抵抗体用のパター
ニングをせずして共通給電体を設けることが出来る。従
って、共通給電体の形状を例えば第６図に示すように各
発熱抵抗体に亘って設けた帯状形状の共通給電体１７ａ
とすることも出来る。

しかし、いずれの構造であっても駆動素子と、各発熱抵
抗体との間の接続に供する個別給電体は必要になるため
、これら個別給電体は基板上の発熱抵抗体列の一方の領
域側に発熱抵抗体の配列ピッチと同ピツチで配設されて
いた。

次に、第７図（Ａ）、（Ｂ）、第４図及び第５図を参照
して従来のサーマルヘッドの製造方法の一例につき簡単
に説明する。

スパッタ法等の好適な手段によって薄膜抵抗体を基板ｌ
ｌ上に例えば３０００人の膜厚で形成する。次にフォト
エツチング技術によってこの薄膜抵抗体を所定の形状に
パターニングし所定ピッチで配列された複数個の発熱抵
抗体１３を形成する（第７図（Ａ））。

次に、この発熱抵抗体列を含む基板１１上に好適な金属
薄膜を形成し、続いて、フォトエツチング技術によって
この金属薄膜を所定形状にパターニングして、各発熱抵
抗体１３上に個別給電体１５及び共通給電体１７を互い
に離間形成する（第７図（Ｂ））。よって、発熱抵抗体
１３の、個別給電体１５と共通給電体１７との間の部分
（第７図（Ｂ）中耕線を付して示す部分）に発熱部１９
が形成される。尚、これら給電体１５及び１７は発熱部
１９と、この発熱部１９から印字に支障がない程度に離
間した位置に設けた駆動素子（図示せず）との間に発熱
抵抗体の幅と同し幅（第５図中、Ｗｌで示す寸法）で延
在するように設けられる。

次に、スパッタ法等の好適な手段によって給電体１５及
び１７と、発熱部１９との上側に発熱体保護膜２Ｉと耐
摩耗膜２３とを順次に形成して、第４図に示すようなサ
ーマルヘッドを製造していた。

ところで、近年、このような構造のサーマルヘッドを用
いてフルカラー印字或いは高品質での印字を行うことが
要求されてきている。これがため、サーマルヘッドの発
熱抵抗体或いは給電体等をより一層高精細に形成する必
要が生じてくる。

このような要求に対し、発熱抵抗体の形成に関しては発
熱抵抗体用の薄膜抵抗体の膜厚が３０００人程度である
ので、この薄膜を高精細にパターニングして発熱抵抗体
を作製することは可能であった。

一方、給電体に関しては、給電体の目的が、発熱抵抗体
の発熱部から印字の支障とならない程度に充分離間した
位置に設けた駆動素子から発熱抵抗体の発熱部に対し必
要な電流を安定に供給することであるので、この給電体
部分で例えば電圧降下が生じたりすることがないようこ
の給電体の線幅及び厚さを充分に大きくすることが望ま
しい。

（発明か解決しようとする問題点） しかしながら、従来のサーマルヘッドの構造では、高精
細なサーマルヘッドを得るため発熱抵抗体を細かなピッ
チで形成した場合、このピッチ寸法によって給電体の線
幅が規制され、これがため給電体の線幅を大きくするこ
とが出来ないという問題点かあった。

さらに、給電体の線幅を大きくてきないため、給電体の
膜厚を厚くして、発熱抵抗体に必要な電流を安定に供給
することが出来るような給電体を形成しなければならな
い。しかしながら、このように給電体の膜厚を厚くする
と、給電体をエツチングによってパターニングする際に
生ずるサイドエツチングの影響が無視できなくなるため
、各発熱抵抗体に接続される各給電体を精度良く均一な
幅にパターニングすることは著しく困難となる。

各給電体の線幅にバラツキが生じた場合、各発熱抵抗体
に供給される電流値がバラツクことになるので、各発熱
抵抗体によって形成されるドツトの濃度等にバラツキが
生５てしまう。これがため、印字品質が低下する。

例えば、膜厚２μｍの給電体形成用金属薄膜を１２μｍ
の線幅にパターニングする場合に、１２μｍ幅のレジス
トマスクによってエツチングを行うと、このレジストマ
スクの周縁で膜厚と同程度の寸法に２μｍのサイドエッ
チが生じる。従つて、給電体の線幅の両側で２μｍつつ
のサイドエツチングが生じることになるから、残存する
給電体形成用金属薄膜の幅か８μｍとなり、設計値に対
して３３％も細くなる。

上述したように高精細にサーマルヘッドを形成するため
には給電体の形成が大きな障害となっていた。

ところで、給電体の線幅を例えば上述した例の２倍の２
４μｍにすることが出来れば、金属薄膜の膜厚が同じで
あればサイドエツチングの量は一定であるので、パター
ニング終了後に残存する給電体形成用金属薄膜の幅が２
０μｍとなり、線幅の減少率を１７％と小さくすること
が出来る。

又、線幅を２倍にすることが出来ればその厚さを半分と
して形成してもこの給電体の電気的な線路としての特性
は、線幅を２倍にする前でかつ厚さを半分とする前の給
電体のそれと等価と云える。従って、膜厚を薄くしても
所望とする電流の供給が可能であると共に、膜厚が薄い
ことによってパターニングを容易に行うことが出来かつ
高いパターン精度を得ることが出来る。

従って、この発明の目的は、上述した問題点を解決し、
発熱抵抗体の配列ピッチの２倍のピッチ、すなわち、発
熱抵抗体の幅の２倍の幅で給電体を形成することが出来
るような構造のサーマルヘッドを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明のサーマルヘッド
は、基板の上側に発熱抵抗体列を具えている。さらに、
この発明のサーマルヘッドは、この発熱抵抗体列中のあ
る一つの発熱抵抗体に着目したときこれの一端部側には
この発熱抵抗体と接触させて延在させた給電体を具える
と共に、この発熱抵抗体に隣接する発熱抵抗体の同一の
一端部側に発熱抵抗体保護膜兼中間絶縁層のコンタクト
ホールを介して接触して設けられた給電体を具えること
を特徴とする。

（作用） この発明のサーマルヘッドによれば、発熱抵抗体列の同
一端部側に接触させる各給電体を、例えば奇数番目のも
のは発熱抵抗体上に直接に設は偶数番目のものは発熱抵
抗体保護膜を兼ねる絶縁層上に設けこの絶縁層に設けた
コンタクトホールを介して発熱抵抗体に接するるような
構造にすることが出来る。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明のサーマルヘッドの一実
施例につき説明する。尚、以下の実施例の説明に用いる
各図はこの発明が理解できる程度に概略的に示しである
にすぎず、各構成成分の寸法、形状及び配置関係は図示
例に限定されるものではない。又、これらの図において
同一の構成成分については同一の符号を付して示しであ
る。

尚、この発明のサーマルヘッドは、基板の上側に発熱抵
抗体列を具えていて、さらに、この発熱抵抗体列中のあ
る一つの発熱抵抗体に着目したときこれの一端部側には
この発熱抵抗体と接触させて延在させた給電体（以下、
下層給電体と称することもある。）を具えると共に、こ
の発熱抵抗体に隣接する発熱抵抗体の同一の一端部側に
は発熱抵抗体保護膜を兼ねる中間絶縁層に設けられたコ
ンタクトホールを介して接触する給電体（以下、上層給
電体と称することもある。）を具えることを特徴として
いる。このような構造の好適な実施例を以下に説明する
。

剃二大蔦雁 この実施例は、発熱抵抗体列の個々の発熱抵抗体の同一
端部にそれぞれ接触させる給電体を、この列方向で交互
に下層及び上層給電体とすると共に、発熱抵抗体毎では
二つの端部のうち一方には下層給電体か、他方には上層
給電体が接触されるような構造のサーマルヘッドを示し
たものである。以下、第１図（Ａ）及び（Ｂ）を参照し
てこの第一実施例のサーマルヘッドの構造を詳細に説明
する。第１図（Ａ）は、第一実施例のサーマルヘッドの
構造の要部を示す平面図である。又、第１図（Ｂ）は、
第１図（Ａ）のＩ−Ｉ線における断面を概略的に示した
図である。尚、第１図（Ｂ）は、図面が複雑化すること
を回避するため断面を示すハツチングを省略しである。

又、第１図（Ａ）においては第１図（Ｂ）に示す構成成
分の一部を省略しである。

このサーマルヘッドは、絶縁基板３１の上側面に例えば
長方形状をした発熱抵抗体３３が所定のピッチで複数並
列配置されて成る発熱抵抗体列を具えている（第１図（
Ａ）参照））。さらに、このサーマルヘッドは、この発
熱抵抗体列の中のある一つの発熱抵抗体３３に着目した
場合（第１図（Ｂ）参照）、この発熱抵抗体３３の一方
の端部側でこれと接触させ例えば図示しない駆動素子ま
で延在させた給電体（下層給電体）３５を具える。さら
に、このサーマルヘッドは、発熱抵抗体列上にこれの保
護膜を兼ねる絶縁層３７を具えると共に、この絶縁層３
７上からこの絶縁層３７に設けられたコンタクトホール
３９を介しこの発熱抵抗体３３の他方の端部に接触する
給電体く上層給電体）４１を具える。尚、下層給電体３
５と、上層給電体４１とは互いに電気的に分離されてい
て、これら給電体間の発熱抵抗体部分（第１図（Ａ）及
び（Ｂ）中、斜線を付して示す部分）が発熱部４３にな
る。又、第１図（Ｂ）中、４５は耐摩耗膜を示す。

尚、第１図（Ｂ）に示した例の場合、発熱抵抗体３３の
一方の側に下層給電体３５を形成する際に、この発熱抵
抗体３３の他方側にも下層給電体形成用導電膜、例えば
金属膜３５ａの一部を残存させである。そして、発熱抵
抗体３３の他方側と、この金属膜３５ａとを接触させ、
この金属膜３５ａに上層給電体４１をコンタクトホール
３９を介して接続しである。このような構造は、コンタ
クトホール３９の開口面積が小さい場合であって、この
コンタクトホール３９を介して上層給電体を発熱抵抗体
３３に直接接触させると接触抵抗値が増大し、これによ
って不具合が生ずるような場合に有効である。しかし、
コンタクトホール３９の開口面積を大きくすることが出
来るような場合であれば、金属膜３５ａを残存させるこ
となく発熱抵抗体３３の端部にコンタクトホール３９を
介して直接上層給電体４１を接触させることも出来る。

又、この第一実施例のサーマルヘッドにおいては、この
発熱抵抗体３３に隣接する発熱抵抗体、例えば第１図（
Ａ）に４７ａ、４７ｂで示す発熱抵抗体（以下、隣接抵
抗体４７と略称することもある。）に接続される給電体
は以下のようなものになっている。

発熱抵抗体３３の下層給電体が接触している側の端部と
同一側の隣接抵抗体４７の端部に接触させる給電体を、
発熱抵抗体列上に設けられ発熱抵抗体保護膜を兼ねる絶
縁層３７上からこの絶縁層３７に設けられたコンタクト
ホールを介し隣接抵抗体に接触する上層給電体としであ
る。又、発熱抵抗体３３の上層給電体が接触している側
の端部と同一側の隣接抵抗体４７の端部に接触させる給
電体を、下層給電体としである。

すなわち、この第一実施例のサーマルヘッドの、個々の
発熱抵抗体の同一側の端部に接続される複数の給電体は
、発熱抵抗体列方向において下層給電体と、上層給電体
とが交互に設けられた構造になる。さらに、上層給電体
と、下層給電体とが発熱抵抗体列に対し、発熱抵抗体毎
に左右交互に入れ換えて設けられた構造になる。このと
き、各コンタクトホールは、平面的に見た場合、列方向
に千鳥足状に配設されることになる（第１図（Ａ）参照
）。

このような構造であると、全ての給電体を一平面上に設
けていた従来のサーマルヘッドと比べた場合、下層及び
上層給電体の実装密度は共に半分になる。従って、発熱
抵抗体と、この発熱抵抗体から印字に支障のない程度に
離間して設けた例えば駆動素子等との間の配線に供する
部分の線幅が従来の約二倍の線幅（第１図（Ａ）中、Ｗ
２で示す寸法）の給電体を具えるサーマルヘッドを得る
ことが出来る。

尚、一般に、サーマルヘッドにおいては発熱抵抗体の一
方の端部に接続される給電体を共通なものとすることが
行なわれている。このよう共通給電体を構成する場合で
あれば、個々の発熱抵抗体の一方の側に第６図を用いて
既に説明したような帯状給電体１７ａを接続し、他方の
側のみに上述したような上層及び下層給電体を列方向に
交互に設けても良い。

次に、第一実施例のサーマルヘッドの構造の理解を深め
るため、第２図（Ａ）〜（Ｃ）、第１図（Ａ）及び（Ｂ
）を参照してこのサーマルヘッドの製造方法の一例につ
き説明する。尚、第２図（Ａ）及び（Ｂ）は、サーマル
ヘッドの製造進度に応じこのサーマルヘッドを第１図（
Ａ）に対応するように示した平面図である。又、第２図
（Ｃ）は、製造進度に応じこのサーマルヘッドを第１図
（Ａ）のＩ−Ｉに沿ってきってとって概略的に示す断面
図である。

先ず、スパッタ法によって絶縁基板３１としてのグレー
ズドアルミナ基板上に発熱抵抗体形成に好適な薄膜を形
成する。このような薄膜としては例えば、Ｔａ−５ｉ−
０膜等を用いることが出来る。続いて、フォトエツチン
グ技術によってこのＴａ−５ｉ−０膜を、例えば複数の
長方形状の発熱抵抗体３３が島状にかつこれらが並列に
残存されるようにバターニングして発熱抵抗体列を形成
する（第２図（Ａ））。

次に、この発熱抵抗体列を含む基板上に給電体形成用導
電層としての例えばＡＩ膜を例えば１μｍの膜厚で形成
する。続いて、フォトエツチング技術を用いこのＡ１膜
を、発熱抵抗体列の個々の発熱抵抗体の同一端部側の一
つ置きの端部では図示しない駆動素子にまで延在するよ
うに、かつ、発熱抵抗体端部からある程度離れた位置か
らは発熱抵抗対幅の約二倍の幅となるように（この部分
は既に説明した下層給電体３５になる。）、又、残りの
一つ置きの端部では例えば発熱抵抗体と必要最低限の電
気的接触が得られるように（この部分は既に説明した金
属膜３５ａになる。）、さらに、発熱抵抗体毎にこれら
下側給電体３５と金属部３５ａとが入替るように残存さ
せる（第２図（Ｂ）参照）。

次に、このバターニングされたＡ４膜を含む基板上に発
熱抵抗体保護層を兼ねる絶縁層として、例えば５ｉ０２
層３７を例えば２μｍの膜厚で形成する。続いて、フォ
トエツチング技術によって、この絶縁層３７の各発熱抵
抗体上の金属部３５ａに対応する部分にコンタクトホー
ル３９をそれぞれ形成する（第２図（Ｃ））。

次に、スパッタ法によってコンタクトホール３７を含む
絶縁層３７上に例えばＡＪＺ膜を形成する。続いて、フ
ォトエツチング技術によってこのへ２膜を、コンタクト
ホール３９を介し金属膜３５ａ結果的には発熱抵抗体３
３に接続され、かつ、この発熱抵抗体端部からある程度
離れた位置からは発熱抵抗対幅の約二倍の幅となるよう
にバターニングして各発熱抵抗体用の上層給電体４１を
得る（第１図（Ａ）参照）。

次に、例えばスパッタ法を用い、発熱抵抗体３３を含む
所定領域上に、耐摩耗膜として例えば、Ｔａ２Ｏ，を例
えば３μｍの膜厚で形成して、第１図（Ｂ）に示すよう
な第一実施例のサーマルへ、ラドを得ることが出来る。

に叉り上 第３図は、この発明のサーマルヘッドの第二実施例を概
略的に示す平面図である。

この実施例は、発熱抵抗体列に接触させる給電体を、こ
の列方向で交互に下層及び上層給電体とすることは第一
実施例と同様である。しかし、この第二実施例の場合は
、ある一つの発熱抵抗体の両端部は絶縁層３７の下側で
給電体にそれぞれ接触し、この発熱抵抗体に隣接する発
熱抵抗体の両端部は絶縁層３７上からコンタクトホール
を介して延在してくる給電体とそれぞれ接触している例
を示したものである。従って、コンタクトホールは、発
熱抵抗体列の一つ置きの発熱抵抗体の両端部に形成され
ている。

この例の場合も、第一実施例と同様な理由から、発熱抵
抗体と、この発熱抵抗体から印字に支障のない程度に離
間して設けた例えば駆動素子等との間の配線に供する部
分の線幅が従来の約二倍の線幅（第１図（Ａ）中、Ｗ２
で示す寸法）の給電体を具えるサーマルヘッドを得るこ
とが出来る。

尚、この発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。

例えば、発熱抵抗体の形状或いは個別給電体の配線形状
等を設計に応じ好適な形状に変更することが出来る。

又、基板、給電体用導電層、絶縁層等の材料を設計に応
じ他の好適な材料とすることが出、来る。

さらに、実施例で説明した各材料の成膜をスパッタ法以
外の他の好適な方法例えば蒸着法、ＣＶＤ法等で行って
も良い。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明のサーマ
ルヘッドは、隣接する給電体の一方は絶縁層の下側に、
他方はこの絶縁層の上側に設けた多層構造としである。

従って、給電体の線幅を従来の線幅より広い線幅、例え
ば２倍の線幅として形成することが出来、さらには、給
電体の膜厚を減じても従来の給電体と電気的には等価な
線路を形成することが出来る。このため、給電体をパタ
ーニングするに当ってのサイドエツチングの影響を軽減
することが出来るので、給電体の線幅のバラツキを小さ
くすること或いは断線等の発生を防止することが出来、
よって、発熱抵抗体への電流を安定に供給することが出
来る。

これがため、発熱抵抗体の配列ピッチの２倍のピッチ、
すなわち、発熱抵抗体の幅の２倍の幅で給電体を形成す
ることが出来るような構造のサーマルヘッドを提供する
ことが出来る。

又、発熱抵抗体保護膜を上層及び下層給電体間の中間絶
縁層として用いることが出来るから、特に製造工程を煩
雑にするものでもなく、この面からみてもこの発明の工
業的価値は非常に大きなものと云える。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は、この発明の第一実施例のサーマルヘッ
ドの要部を示す平面図、 第１図（Ｂ）は、この発明の第一実施例のサーマルヘッ
ドの要部を示す断面図、 第２図（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、第一実施例のサー
マルヘッドの製造方法を説明するための製造工程図の一
部を示す平面図及び断面図、第３図は、この発明の第二
実施例のサーマルヘッドの要部を示す平面図、 第４図は従来のサーマルヘッドの要部を示す断面図、 第５図は従来のサーマルヘッドの要部を示す平面図、 第６図は従来のサーマルヘッドの説明に供する平面図、 第７図（Ａ）及び（Ｂ）は従来のサーマルヘッドの製造
方法の一例を説明するための製造工程図である。 ３１・・・基板、　　　　　　３３・・・発熱抵抗体３
５・・・給電体く下層給電体） ３５ａ　−−−給電体用金属膜の一部 ３７・・・発熱抵抗体保護膜を兼ねる絶縁層３９・・・
コンタクトホール ４１−・・給電体（上層給電体） ４３−・・発熱部、　　　　　４５・・・耐摩耗膜４７
・・・隣接発熱抵抗体。 ｊ５ａ”ｒ＠　　ｆ体用ｅＡ月１１’ｌ−’ｆｆｊ７　
　発熱智叛１九イｆ？−保謂腰と兼ねろ綿４匁屑ｊ９　
　フンタクＦホーノし こＣ７）発明のづ−マルヘッド宅示１″手面図（Ｂ） ず５ ４５　耐障耗膿 この“舅５９月のす−マルへ・γド追７ｒ、ｉｌ夷゛面
図第１図 （Ａ） 第２図 ３′− 第一莢施例のザーマルへ−、ドの製造工程図第２図 築−Ｓ−炙た例いす−マルへ・７ド１！、示１乎面膳第
３図 ｔｉ 征承の寸−マルヘッドの票舒トホわ哲ＩＩＯ記第４図 第５図 ４更禾のザーマノしヘードの説明にイバげろ平面図第６
図 従来のす一マルへ、、、　トのｖ遣ニル圓第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板の上側に設けられた発熱抵抗体列と、一つの
   発熱抵抗体の一端部側にこれと接触させて延在させた給
   電体と、 隣接する発熱抵抗体の同一の一端部側に発熱抵抗体保護
   膜兼中間絶縁層のコンタクトホールを介して接触して設
   けられた給電体と を具えたことを特徴とするサーマルヘッド