(57)【要約】【課題】基板面内において発熱部の抵抗ばらつきを低減できるサーマルヘッドを得る。【解決手段】通電により発熱する複数の発熱部を備えたサーマルヘッドにおいて、通電方向に分割された平面視正方形状の複数の発熱抵抗体と、該複数の発熱抵抗体を通電方向に沿って直列に接続する１以上の中間導体とにより上記発熱部を構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により発熱する複数の発熱部を備えたサーマルヘッドにおいて、
前記各発熱部は、
前記通電方向に分割された平面視正方形状の複数の発熱抵抗体と、
この複数の発熱抵抗体を前記通電方向に沿って直列に接続する１以上の中間導体と、
により形成されていることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
請求項１記載のサーマルヘッドにおいて、前記発熱部には、前記複数の発熱抵抗体の表面を覆う平面視正方形状の絶縁バリア層が形成されていて、前記１以上の中間導体は、該絶縁バリア層にオーバーレイして設けられているサーマルヘッド。
【請求項３】
請求項１または２記載のサーマルヘッドにおいて、前記発熱部には、前記複数の発熱抵抗体と前記１以上の中間導体からなる発熱ユニットが対をなし、前記通電方向と直交する方向に配置されていて、この一対の発熱ユニットの長手方向の一端側に個別に接続する個別電極と、該一対の発熱部の長手方向の他端側に共通に接続する折り返し共通電極とを有しているサーマルヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通電により発熱する複数の発熱部を備えたサーマルヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
サーマルヘッドは、基板表面の蓄熱層上に、複数の発熱部と、この複数の発熱部を通電する電極と、これらを覆う耐摩耗性の保護層とを備え、プラテンローラに巻き付けられた印刷媒体にインクリボンを介して圧接することで印刷をおこなう。
【０００３】
このような従来構造において、複数の発熱部は、基板表面の蓄熱層の上に抵抗層を全面的に形成し、この抵抗層の上に長方形の発熱抵抗体形状を規定するレジストパターンを形成し、エッチング処理によりレジストで覆われていない抵抗層を除去し、さらにレジストパターンを除去することで、通電される方向に長く延びる平面視長方形状に形成されている。発熱部の電気抵抗値Ｒは、その幅寸法Ｗ、長さ寸法Ｌ、膜厚ｔ及び比抵抗ρからＲ＝（ρ×Ｌ）／（ｔ×Ｗ）で求められる。
【０００４】
しかしながら、現状の製造技術では、発熱部の幅寸法Ｗ及び長さ寸法Ｌを基板面内で一定に制御することが難しい。具体的には、レジストパターニング時にレジスト膜厚やフォーカス度合いに応じてレジストパターンの幅寸法及び長さ寸法が基板面内でばらつき、形成される発熱部の幅寸法Ｗ及び長さ寸法Ｌも基板面内でばらついてしまう。また、エッチング時にはエッチングレートや材料選択比が基板面内でばらつき、形成される発熱部の側面のエッチング量（サイドエッチング量）がばらつき、結果として発熱部の幅寸法Ｗ及び長さ寸法Ｌがばらつく。このような基板面内で等方的に寸法変化が生じると、長さ寸法Ｌが幅寸法Ｗより大きい平面視長方形状の発熱部では長さ方向の寸法変化よりも幅方向の寸法変化が大きくなり、発熱部の電気抵抗値Ｒが変化してしまう。
【特許文献１】特開昭５９−１４５１６４号公報
【特許文献２】特開昭６２−１０８０７１号公報
【特許文献３】特開平２−１５３７５４号公報
【特許文献４】特開平３−２６８９５１号公報
【特許文献５】特開２００６−２０５５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、基板面内において発熱部の抵抗ばらつきを低減できるサーマルヘッドを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、発熱抵抗体形状を正方形とすれば、製造工程で基板面内に等方的な寸法変化が生じてもアスペクト比は変わらず、発熱部の抵抗変化がなくなることに着目して完成されたものである。
【０００７】
すなわち、本発明は、通電により発熱する複数の発熱部を備えたサーマルヘッドにおいて、各発熱部は、通電方向に分割された平面視正方形状の複数の発熱抵抗体と、この複数の発熱抵抗体を通電方向に沿って直列に接続する１以上の中間導体とにより形成されていること特徴としている。
【０００８】
上記発熱部には、複数の発熱抵抗体の表面を覆う平面視正方形状の絶縁バリア層が形成されていて、複数の発熱抵抗体を接続する１以上の中間導体は、この絶縁バリア層にオーバーレイして設けられていることが好ましい。
【０００９】
本発明は、折り返しタイプの発熱部を備えるサーマルヘッドにも適用可能である。すなわち、発熱部には、複数の発熱抵抗体と１以上の中間導体からなる発熱ユニットが対をなし、通電方向と直交する方向に配置されていて、この一対の発熱ユニットの長手方向の一端側に個別に接続する個別電極と、該一対の発熱部の長手方向の他端側に共通に接続する折り返し共通電極とを有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のサーマルヘッドによれば、製造段階で発熱部の寸法変化が生じた場合は幅寸法と長さ寸法が等方的に変化するので、相対的にアスペクト比は変わらず、発熱部の抵抗変化を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明によるサーマルヘッド１００の主要部を示す断面図、図２はサーマルヘッド１００の主要部を保護層側から見て示す平面図（保護層は図示省略）、図３は図２の部分拡大平面図である。
【００１２】
サーマルヘッド１００は、基板表面に一定膜厚で形成された蓄熱層１０１の上に、通電方向Ｘと直交する方向Ｙに等間隔をあけて配置された複数の発熱部１０５と、この複数の発熱部１０５を通電する電極（個別電極１０６、折り返し共通電極１０７）と、これらを保護する耐摩耗性の保護層１０８とを備えている。
【００１３】
各発熱部１０５には、通電方向Ｘに沿って分割された複数の発熱抵抗体１０２と、各発熱抵抗体１０２の表面を覆う絶縁バリア層１０３と、複数の発熱抵抗体１０３を通電方向Ｘに沿って直列に接続する中間導体１０４とが設けられている。本実施形態では、三つの発熱抵抗体１０２及び絶縁バリア層１０３と二つの中間導体１０４により一つの発熱ユニット１０５Ａを形成し、この発熱ユニット１０５Ａを通電方向Ｘと直交する方向Ｙに一対並べて、各発熱部１０５を構成している。一つの発熱部１０５は、一つの印刷ドットに対応する。
【００１４】
複数の発熱抵抗体１０２は、Ｔａ2Ｎ5やＴａ−ＳｉＯ2等のサーメット材料で形成され、図３に拡大して示されるように同一の幅寸法Ｗと長さ寸法Ｌを有する平面視正方形状をなしている。絶縁バリア層１０３は、発熱抵抗体１０２の平面形状よりも小さい相似形状、すなわち、同一の幅寸法Ｗ’と長さ寸法Ｌ’を有する平面視正方形状をなしている。この絶縁バリア層１０３は、ＳｉＯ2からなり、発熱抵抗体１０２の実際に発熱する領域を規定している。発熱抵抗体１０２の電気抵抗値Ｒは、発熱抵抗体１０２の比抵抗ρ及び膜厚ｔと絶縁バリア層１０３の幅寸法Ｗ’及びと長さ寸法Ｌ’を用いてＲ＝（ρ×Ｌ’）／（ｔ×Ｗ’）で定まる。発熱抵抗体１０２のアスペクト比（Ｌ／Ｗ）及び絶縁バリア層１０３のアスペクト比（Ｌ’／Ｗ’）はともに１である。中間導体１０４は、たとえばＣｒ、Ｗ、Ｔａなど低抵抗の導体膜からなり、複数の発熱抵抗体１０２の間に、絶縁バリア層１０３にオーバーレイして設けられている。
【００１５】
個別電極１０６は、複数の発熱部１０５に対して個別に備えられ、各発熱部１０５を構成する一対の発熱ユニット１０５Ａの長手方向の一端部にそれぞれ接続している。個別電極１０６の平面形状は、通電方向Ｘと平行に延びる細長の矩形状である。折り返し共通電極１０７は、複数の発熱部１０５に対して共通に備えられ、各発熱部１０５を構成する一対の発熱ユニット１０５Ａの長手方向の他端部に接続している。折り返し共通電極１０７の平面形状は、通電方向Ｘと平行に延びる延長部とこの延長部に対して直交する連結部とを備えた平面視コ字形状をなしている。個別電極１０６と折り返し共通電極１０７は、中間導体１０４と同一の導体材料で形成されている。
【００１６】
保護層１０８は、絶縁バリア層１０３、個別電極１０６及び折り返し共通電極１０７を覆って形成され、インクリボン等との接触から複数の発熱部１０５、個別電極１０６及び折り返し共通電極１０７を保護する。保護層１０８の表面は、研磨加工により平滑化されている。
【００１７】
上記構成のサーマルヘッド１００は、以下のようにして製造される。
【００１８】
まず、基板表面の平坦な蓄熱層１０１の上に、全面的に、Ｔａ2Ｎ5やＴａ−ＳｉＯ2等のサーメット材料からなる抵抗層とＳｉＯ2からなる絶縁層を順に積層形成する。
【００１９】
次に、フォトリソグラフィ技術により、絶縁層の上に、抵抗体平面形状を同一の幅寸法Ｗと長さ寸法Ｌを有する正方形状に規定するレジストパターンを形成し、このレジストパターンで覆われていない抵抗層と絶縁層をエッチングにより除去する。この工程により、平面視正方形状の発熱抵抗体１０２が通電方向Ｘ及び該通電方向と直交する方向Ｙに等間隔をあけて複数形成され、各発熱抵抗体１０２の表面を覆う絶縁バリア層１０３が形成される。絶縁バリア層１０３は、抵抗層よりも多くエッチングされ、発熱抵抗体１０２よりも小さく同一の幅寸法Ｗ’と長さ寸法Ｌ’を有する平面視正方形状となる。
【００２０】
上記フォトリソグラフィ工程では、レジストパターニング時にレジスト膜厚やフォーカス度合いに応じてレジストパターンの幅寸法及び長さ寸法が基板面内でばらつき、エッチング時にエッチングレートや材料選択比に応じてサイドエッチング量が基板面内でばらついて、基板面内で等方的に寸法変化ｄが生じる場合がある。しかし、複数の発熱抵抗体１０２及び絶縁バリア層１０３は幅寸法Ｗ、Ｗ’と長さ寸法Ｌ、Ｌ’が同一の正方形状で形成されているから、幅方向の寸法変化率と長さ方向の寸法変化率は同一であり、アスペクト比（Ｌ／Ｗ＝１、Ｌ’／Ｗ’＝１）は変化しない。よって、形成される複数の発熱抵抗体１０２の電気抵抗値Ｒ＝（ρ×（Ｌ’−ｄ））／（ｔ×（Ｗ’−ｄ））は、規定寸法どおりで得られる電気抵抗値Ｒ＝（ρ×Ｌ’）／（ｔ×Ｗ’）と変わらず、基板面内での抵抗値ばらつきは生じない。
【００２１】
複数の発熱抵抗体１０２と絶縁バリア層１０３を形成したら、該複数の発熱抵抗体１０２と絶縁バリア層１０３の上に、たとえばＣｒ、Ｗ、Ｔａ等などの低抵抗の導体膜を全面的に成膜する。続いて、フォトリソグラフィ技術により、導体膜の上に、電極形状を規定するレジストパターンを形成し、このレジストパターンで覆われていない導体膜をエッチングにより除去する。この工程により、通電方向Ｘに沿って並ぶ複数の発熱抵抗体１０２を直列に接続する中間導体１０４と、該中間導体１０４と複数の発熱抵抗体１０２で構成される複数の発熱部１０５に個別に接続する個別電極１０６と、同複数の発熱部１０５に共通に接続する折り返し共通電極１０７とが同時に形成される。
【００２２】
電極形成後は、絶縁バリア層１０３、個別電極１０６及び折り返し共通電極１０７を覆う保護層１０８を形成し、保護層１０８の表面を研磨加工して平滑化する。以上により、図１及び図２に示されるサーマルヘッド１００が得られる。
【００２３】
以上の実施形態では、発熱抵抗体１０２の表面を覆う絶縁バリア層１０３を備え、絶縁バリア層１０３の幅寸法Ｗ’と長さ寸法Ｌ’により発熱抵抗体１０２の電気抵抗値Ｒを規定したが、絶縁バリア層を備えないサーマルヘッドにおいても本発明は適用可能である。絶縁バリア層を備えない態様では、発熱抵抗体１０２の幅寸法Ｗと長さ寸法Ｌがそのまま電気抵抗値Ｒを定めるパラメータとなり、そのアスペクト比Ｌ／Ｗは１であるから、製造段階で基板面内での寸法変化が生じても本実施形態と同様に複数の発熱抵抗体１０２の抵抗値のばらつきをなくせる。
【００２４】
図４は、長さ寸法Ｌ１が幅寸法Ｗ１よりも大きな平面視長方形状部を有する折り返しタイプの発熱抵抗体２０２を備えた、従来構造のサーマルヘッド２００を示す平面図である。発熱抵抗体２０２が幅寸法Ｗ１＝３０μｍ、長さ寸法Ｌ１＝１００μｍ、膜厚ｔ＝０．２μｍ、比抵抗ρ＝４０００Ω・ｃｍ（膜厚ｔ及び比抵抗ρは一定）、絶縁バリア層２０３が幅寸法Ｗ２＝２９．６μｍ、長さ寸法Ｌ２＝９９．６μｍであるとき、製造段階（レジストパターン形成とサイドエッチング）で基板面内に等方的な寸法変化ｄ＝±０．５μｍが生じると、発熱抵抗体２０２の電気抵抗値Ｒのばらつきは±０．９％となり、基板面内で最大で１．８％のばらつきが生じる。これに対し、本実施形態によれば、製造段階（レジストパターン形成とサイドエッチング）で基板面内に等方的な寸法変化ｄ＝±０．５μｍが生じても、絶縁バリア層１０３のアスペクト比Ｌ’／Ｗ’（発熱抵抗体１０２のアスペクト比Ｌ／Ｗ）は１のまま維持され、基板面内で発熱抵抗体１０２の電気抵抗値Ｒのばらつきは生じない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明によるサーマルヘッドの主要部を示す断面図である。
【図２】同サーマルヘッドを保護層側から見て示す平面図である。
【図３】図３の部分拡大平面図である。
【図４】従来構造のサーマルヘッドを示す平面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１００  サーマルヘッド
１０１  蓄熱層
１０２  発熱抵抗体
１０３  絶縁バリア層
１０４  中間導体
１０５  発熱部
１０６  個別電極
１０７  折り返し共通電極
１０８  保護層
【図１】
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【図２】
2010110924.tif 000004
【図３】
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【図４】
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