(57)【要約】【課題】  サーマルプリンタ等の画像形成での動作の高速化とその低コスト化、更に高品質の中間調表現が容易になるサーマルプリントヘッドを提供する。【解決手段】  ヘッドの支持基板１１主面にグレーズ層１２が形成され、グレーズ層１２上に電極層の共通電極１３と、電極層を被覆する第１層間絶縁層１４に柱状に貫設された共通電極端部１３ａが形成される。共通電極端部１３ａは第１層間絶縁層１４上にパターニングされた発熱抵抗体１５から成る発熱部の中心部に電気接続する。一方、個別電極１６が第１層間絶縁層１４の表面に配設され、その個別電極端部１６ａが円環状をなし上記発熱部の周縁に電気接続する。そして、上記電気接続する一対の電極によって通電される発熱部は記録媒体の搬送方向に対する垂直方向にライン状に複数列に配列されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、該支持基板の表面に形成された絶縁体から成る保温層と、該保温層上に形成された発熱抵抗体から成る複数の発熱部と、該発熱部上に形成された保護層とを備え、記録媒体に対して印刷処理あるいは印刷処理後のオーバーコート処理を施す印刷装置に用いられるサーマルプリントヘッドにおいて、
前記発熱部に通電する一対の電極のうちの第１の電極が前記発熱抵抗体に電気接続し一領域を画成し、前記一対の電極のうちの第２の電極が前記一領域の中央部分に位置するところで前記発熱抵抗体に電気接続し、
前記発熱部は前記保温層上に二次元配列されていることを特徴とするサーマルプリントヘッド。
【請求項２】
前記発熱部は、前記記録媒体の搬送方向に対する垂直方向にライン状に複数列に配列されていることを特徴とするサーマルプリントヘッド。
【請求項３】
前記画成された一領域はその平面形状が円形あるいは正多角形になり、前記第２の電極は前記円形あるいは正多角形の中心位置に少なくとも配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項４】
前記第２の電極は、前記保温層の表面に配設された電極層と該電極層の所定の箇所に突設された柱状の端部とを有し、その柱状の端部が前記電極層を被覆する絶縁体層を貫通し、前記絶縁体層上にパターニングされた発熱抵抗体から成る前記発熱部の中央部分に電気接続するように、形成され、
前記第１の電極は、その端部が環状をなして前記発熱部の周縁に電気接続して、前記絶縁体層の表面に配設されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項５】
前記第１の電極の前記端部は前記発熱部の上面に電気接続し、前記第２の電極の前記端部は前記発熱部の下面に電気接続していることを特徴とする請求項４に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項６】
前記第１の電極は、前記保温層の表面に配設された電極層と該電極層の所定の箇所に突設された環状の端部とを有し、その環状の端部が前記電極層を被覆する第１の絶縁体層を貫通し、前記第１の絶縁体層上に形成された発熱抵抗体の下面に電気接続して一領域を画成し前記発熱部をなすように、形成され、
前記第２の電極は、その端部が前記発熱抵抗体を被覆する第２の絶縁体層を柱状に貫通し前記発熱部の中央部分に電気接続して、前記第２の絶縁体層の表面に配設されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項７】
前記第２の電極は、その端部が前記保温層を被覆する絶縁体層を柱状に貫通し前記絶縁体層上に形成された発熱抵抗体の下面で前記中央部分に電気接続して、前記保温層上に配設され、
前記第１の電極は、前記発熱抵抗体の上面に電気接続し、その部分的に設けられた開口が前記発熱抵抗体を画成し前記発熱部をなすように、形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーマルプリンタ等の印刷装置に用いられるサーマルプリントヘッドに係り、特にプリンタ等の画像形成における動作の高速化およびその低コスト化、並びに良好な中間調記録を容易にするサーマルプリントヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
サーマルプリントヘッドは、その発熱部の発熱を利用して、例えばインクリボンの熱転写式あるいは感熱記録式により文字などから成る画像等を形成する出力用デバイスである。そして、バーコードプリンタや計量機、デジタル製版機、ビデオプリンター、イメージャー、シールプリンター等の各記録機器に広く利用されている。一般的に、サーマルプリントヘッドは、上記発熱部を設けた抵抗体基板部および駆動ＩＣを搭載した駆動回路基板部などを、放熱基板の一主面上に配置した構造になっている。
【０００３】
ここで、従来のサーマルプリントヘッドの一例について図１２および図１３を参照して説明する。図１２はその一部を抜き出した一部切截上面図であり、図１３は図１２におけるＺ５−Ｚ５矢視の記録媒体が搬送される方向（副走査方向）における断面図である。従来のサーマルプリントヘッドは、上記副走査方向に直交する方向（主走査方向）に沿い所要の長さに延在し、多数の発熱部がその主走査方向に１列に配列された構造になっている。
【０００４】
図１２，１３に示すように、サーマルプリントヘッドでは、例えば放熱基板１０１の主面上に抵抗体基板部１０２Ａおよび駆動回路基板部１０２Ｂが隣接して設けられる。そして、抵抗体基板部１０２Ａでは、放熱基板１０１の主面上に支持基板１０３が貼着され、支持基板１０３上に保温層となるグレーズ層１０４がヘッドの主走査方向に延在して一体に設けられている。
【０００５】
そして、グレーズ層１０４表面を被覆して発熱抵抗体１０５が形成され、この発熱抵抗体１０５上に、共通電極１０６ａおよび個別電極１０６ｂが間隙Ｇを挟んで対向して配置されている。ここで、共通電極１０６ａおよび個別電極１０６ｂからなる一対の電極１０６が発熱抵抗体１０５に重層して電気接続する。そして、これ等の間隙Ｇで露出する発熱抵抗体が発熱部１０７となる
【０００６】
図に示されるように、発熱部１０７の通電用電極である一対の電極１０６と上記発熱部１０７が１つの発熱素子となり、サーマルプリントヘッドの主走査方向に所要ピッチ（ｄｐｉ：ドット／インチ）の発熱素子アレイとして１列に形成されている。更に、後述するボンディングワイヤー接続のために第１の電極１０６ｂの縁端部が露出され全体が保護層１０８により被覆されている。
【０００７】
一方、駆動回路基板部１０２Ｂは、放熱基板１０１に貼着した駆動回路基板１０９等から構成され、その基板表面に回路パターン（不図示）等が形成され、また駆動ＩＣ１１０等が搭載されている。そして、抵抗体基板部１０２Ａの上記通電用電極と駆動回路基板部１０２Ｂの駆動ＩＣ１１０との間、および、駆動ＩＣ１１０と駆動回路基板部１０２Ｂの回路パターンとの間などがボンディングワイヤーＷで電気的に接続されている。そして、これ等のボンディングワイヤーＷおよび駆動ＩＣ１１０は、例えばエポキシ樹脂から成る封止材１１１によって気密封止されている。
【０００８】
上記サーマルプリントヘッドを用いた記録媒体への画像形成では、感熱記録紙や熱転写インクリボン等（不図示）が、発熱部１０７領域上の保護層１０８といわゆるプラテンローラとの間で挟圧され、副走査方向に所定の速度でステップ搬送される。そして、矩形のパルス電圧が通電されて発熱した発熱部１０７によって、インクリボンあるいは感熱紙等が加熱され、その熱により印画あるいはオーバーコート処理等がなされる。このようなサーマルプリンタの動作において、発熱部１０７の発する熱はグレーズ層１０４により適度な蓄熱と放熱とを受ける。また、上記保護層１０８は間断なく感熱紙等の摺接を受ける。
【０００９】
なお、上記したような構成のサーマルプリントヘッドは特許文献１などに記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２６２８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
通常、サーマルプリンタの印画動作では、一の発熱素子による印画がなされると、その発熱によりその発熱部および周辺のグレーズ層１０４の温度が上昇して蓄熱される。そして、一の発熱素子の印画に引き続く次の印画において、当該発熱部あるいは近傍発熱部の放熱が不充分のままだと、印画点の切れが劣化し、副走査方向での画質にじみが顕在化して視認されるようになる。このため、サーマルプリンタ動作の高速化にあっては、グレーズ層１０４の特に高い熱履歴制御が必須になる。例えば、１列上の各発熱素子がステップ搬送前にどれくらい発熱したかの熱履歴をもとにしてステップ搬送後の印画動作を高精度に制御することが求められる。そして、上記駆動ＩＣ１１０を含めてその駆動回路や制御回路を高性能化することが求められ、その高コスト化が避けられない。
【００１２】
また、サーマルプリンタ動作の高速化では、感熱記録紙や熱転写インクリボン等の副走査方向への高速のステップ搬送のために、印画における搬送ムラが生じ易くなる。そこで、搬送用のステップモータ等の大容量化および高性能化が必須になり、その制御機構および電源等の大型化が必要になる。このため、サーマルプリンタの低コスト化、小型軽量化等が難しくなってくる。
【００１３】
また、上記ステップ搬送において保護層１０８は感熱紙等の摺接を間断なく受ける。このため、上記サーマルプリンタ動作の高速化にあっては、プラテンローラとの間で挟圧されている発熱部上の保護層が摩耗し易くなり、サーマルプリントヘッドの寿命が短くなる。
【００１４】
しかも、例えばファクシミリ装置、あるいはプリント倶楽部（商品名）や業務プリント（キオスク端末等）のようなカラー写真印刷用の装置においては、画像形成の階調あるいは色調の制御も追及されている。
【００１５】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、画像形成の高速化に伴って生じる上記問題点を簡便に解決し、サーマルプリンタ等の印刷装置の画像形成における動作の高速化およびその低コスト化が容易であり、しかも１ドットで階調表現が可能で良好な中間調画像が記録できるサーマルプリントヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明にかかるサーマルプリントヘッドでは、支持基板と、該支持基板の表面に形成された絶縁体から成る保温層と、該保温層上に形成された発熱抵抗体から成る複数の発熱部と、該発熱部上に形成された保護層とを備え、記録媒体に対して印刷処理あるいは印刷処理後のオーバーコート処理を施す印刷装置に用いられるサーマルプリントヘッドにおいて、前記発熱部に通電する一対の電極のうちの第１の電極が前記発熱抵抗体に電気接続し一領域を画成し、前記一対の電極のうちの第２の電極が前記一領域の中央部分に位置するところで前記発熱抵抗体に電気接続し、前記発熱部は前記保温層上に二次元配列されている構成になっている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の構成により、サーマルプリンタ等の印刷装置の画像形成における動作の高速化およびその低コスト化が容易になる。しかも、１ドット毎で階調表現ができて良好な中間調画像が記録できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの発熱部が配列された抵抗体基板部を示す図であり、（ａ）は一部上面図、（ｂ）は（ａ）のＺ１−Ｚ１矢視の拡大断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す製造工程別断面図。
【図３】図２に続くサーマルプリントヘッドの製造工程を示す製造工程別断面図。
【図４】本発明の実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの１つの発熱素子の階調表現の説明に供する概念図。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの発熱部が配列された抵抗体基板部を示す図であり、（ａ）は一部上面図、（ｂ）は（ａ）のＺ２−Ｚ２矢視の拡大断面図。
【図６】本発明の第２の実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す製造工程別断面図。
【図７】本発明の第３の実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの発熱部が配列された抵抗体基板部を示す図であり、（ａ）は一部上面図、（ｂ）は（ａ）のＺ３−Ｚ３矢視の拡大断面図。
【図８】本発明の第３の実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す製造工程別断面図。
【図９】本発明の第４の実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの発熱部が配列された抵抗体基板部を示す図であり、（ａ）は一部上面図、（ｂ）は（ａ）のＺ４−Ｚ４矢視の拡大断面図。
【図１０】本発明の第４の実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す製造工程別断面図。
【図１１】本発明の実施形態にかかるサーマルプリントヘッドにおける電極構造の変形例を示す上面図。
【図１２】従来技術におけるサーマルプリントヘッドの一部を抜き出した一部切截上面図。
【図１３】図１２のＺ５−Ｚ５矢視の拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明の好適な実施形態のいくつかについて図面を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は一部省略される。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なる。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態にかかるサーマルプリントヘッドについて図１を参照して説明する。ここで、図１は本実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの抵抗体基板部の一例を示す図であり、（ａ）は一部上面図、（ｂ）はそのＺ１−Ｚ１矢視の拡大断面図である。
【００２０】
図１に示すように、従来技術で説明したのと同様に放熱基板の主面上に、セラミックス等の耐熱性および熱伝導性のよい支持基板１１が貼着され、その上面に保温層であるグレーズ層１２が設けられている。そして、このグレーズ層１２表面に被着して共通電極１３が形成されている。ここで、共通電極１３は、図１（ａ）の破線に示すように所定幅の一層の電極層を有し、サーマルプリントヘッドの主走査方向であるＸ方向に延在して配設されている。
【００２１】
そして、共通電極１３の電極層を被覆するように形成した第１層間絶縁層１４上に平面円形状の例えばサーメット材から成る発熱抵抗体１５が配置され、柱状例えば円柱の共通電極端部１３ａが、上記電極層の所定の箇所から第１層間絶縁層１４および発熱抵抗体１５を貫通するように突設されている。この共通電極端部１３ａを通して発熱抵抗体１５の中心部が共通電極１３に電気接続される。また、個別電極１６が第１層間絶縁層１４上に配設され、例えば円環状の個別電極端部１６ａが発熱抵抗体１５の周縁の端面に電気接続している。そして、共通電極端部１３ａ縁辺および個別電極端部１６ａ縁辺を通電用電極のエッジとして上記発熱抵抗体１５が発熱部になっている。
【００２２】
上述した発熱部となる発熱抵抗体１５と、その通電用の一対の電極である共通電極１３および個別電極１６とが１つの発熱素子を構成する。この発熱素子では、発熱抵抗体１５において例えば共通電極端部１３ａの接する発熱抵抗体１５を貫通孔の側壁側から個別電極端部１６ａの接する発熱抵抗体１５の周縁の端面側に通電されて発熱が生じる。なお、この実施形態においては、個別電極１６が上記一対の電極の第１の電極であり、共通電極１３がその第２の電極である。
【００２３】
そして、このような発熱素子がサーマルプリントヘッドの主走査方向のＸ方向に所要のｄｐｉで配列され、第１列発熱素子アレイが形成されている。更に、このような発熱素子アレイが複数にサーマルプリントヘッドの副走査方向のＹ方向に所定の間隔で並設されている。このようにして、各発熱素子の発熱部が主走査方向にライン状に複数列に配列されるようになる。図１（ａ）ではＹ方向の前方から順に第１列〜第４列の発熱素子アレイが４列に形成される場合が示されているが、その発熱素子アレイの列数および列間隔はサーマルプリンタの動作速度、グレーズ層１２の蓄熱・放熱特性等に合わせて適宜に設定される。また、この発熱素子アレイの配列は列間でＸ方向に少しずれるようになっていても構わない。
【００２４】
そして、従来技術で説明したのと同様にボンディングワイヤー接続のために個別電極１６の電極リード端部である個別電極パッド部１６ｂが露出され全体が保護層１７により被覆されている。図１（ａ）では図示しないが、個別電極パッド部１６ｂは駆動ＩＣ１８との間でワイヤーボンディングされる。
【００２５】
上記サーマルプリントヘッドにおいて、支持基板１１は耐熱性を有する絶縁体材から成る基板であり、アルミナセラミックスの他に、Ｓｉ（シリコン）、石英、ＳｉＣ（炭化珪素）等により構成される。グレーズ層１２は、発熱抵抗体１５の発する熱の適度な蓄熱および熱放散の作用を有し、表面平滑性のある絶縁体材料から成る絶縁体膜である。このようなグレーズ層１２としては、例えばＳｉＯ２膜（シリコン酸化膜）、ＳｉＯＮ膜（シリコン酸窒化膜）あるいはＳｉＮ膜（シリコン窒化膜）が挙げられる。
【００２６】
発熱抵抗体１５は、例えばＴａＳｉＯ、ＴａＳｉＮＯ、ＮｂＳｉＯ、ＴｉＳｉＣＯ系の電気抵抗体材であるサーメット膜あるいは半導体膜等から成る。そして、共通電極１３および個別電極１６は低抵抗になるほど好ましく、例えば、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）あるいはＡｌＣｕ合金等の金属を主成分にして構成される。そして、共通電極端部１３ａは共通電極１３と同じ金属材料により構成されていてもよい。
【００２７】
あるいは、共通電極端部１３ａは、その他に例えばＭｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、Ｔａ（タンタル）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）等の高融点金属あるいはそれ等の高融点金属シリサイド、更には高融点金属の導電性窒化物により構成されてもよい。このような金属材料であれば、共通電極端部１３ａがその通電時の電流集中により高温になる場合でも充分に対応できる。また、酸化物も導電性を有するルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）等も好適に使用できる。このような金属材料であると、サーマルプリントヘッドの製造工程において共通電極端部１３ａの酸化が生じても、発熱抵抗体１５との電気接続が保証される。
【００２８】
そして、第１層間絶縁層１４は、例えば化学気相成長（ＣＶＤ）法、スパッタリング法等で成膜するＳｉＯ２膜、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＮ膜等の絶縁体材から成る。ここで、第１層間絶縁層１４は、グレーズ層１２と同じ絶縁体材により構成されていてもよい。
【００２９】
また、保護層１７は、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜、ＳｉＯＮ膜あるいはＳｉＣ膜等の硬質で緻密な熱伝導性のある絶縁体材から成る。ここで、保護層１７の最表面に少なくともＳｉと炭素（Ｃ）が含まれていると熱伝導性が高くなり好適である。この保護層１７は、複数列に配置された発熱素子アレイを被覆し記録媒体の圧接あるいは摺接による磨耗、並びに大気中に含まれている水分等の接触による腐食から保護する機能を有する。
【００３０】
上述したサーマルプリントヘッドでは、グレーズ層１２の全体が平坦になったいわゆるＦＧ（Flat Glaze）構造の場合について説明している。このグレーズ層１２は、その一部がパーシャルエッチングで形成され盛上がり部を有するいわゆるＰＥＧ構造になっていてもよい。あるいは、逆にその平坦部がサーマルプリントヘッドの主走査方向に帯状に盛り上って形成されたＰＧ構造になっていてもよい。
【００３１】
また、上記サーマルプリントヘッドにおいて、共通電極端部１３ａあるいは個別電極端部１６ａが発熱抵抗体１５の上面でも電気接続するような構造に形成されていてもよい。そして、共通電極１３は、その柱状の端部１３ａの何処かが発熱抵抗体１５の中心位置に接するように電気接続していればよい。これは下記の他の実施形態においても同様である。
【００３２】
次に、第１の実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの製造方法の一例について図２および図３を参照して説明する。図２はサーマルプリントヘッドの抵抗体基板部を切り出したところの主要な製造工程別断面図であり、図３は図２に続くサーマルプリントヘッドの製造工程を示す製造工程別断面図である。
【００３３】
先ず、アルミナからなり副走査方向の幅が数ｍｍ程度、板厚が０．５ｍｍ〜１ｍｍの細長の支持基板１１を用意する。そして、図２（ａ）に示すように、支持基板１１上にＳｉＯ２のガラス粉末に適当な有機溶剤、溶剤を添加・混合して得たガラスペーストを塗布形成し適度な温度での焼成を施して例えば膜厚が５０〜２００μｍ程度のグレーズ層１２を形成する。
【００３４】
そして、グレーズ層１２表面上に、例えばシャドウマスクを用いたスパッタリング法により膜厚が０．１μｍ〜１μｍ程度のＡｌ膜、ＡｌＣｕ合金膜等の電極膜を成膜し一層の電極層となる共通電極１３を形成する。引き続いてスパッタリング法により共通電極１３を被覆して例えば膜厚が０．５μｍ〜２μｍ程度のＳｉＯ２膜を成膜し第１層間絶縁層１４を形成する。
【００３５】
次に、第１層間絶縁層１４上に公知のフォトリソグラフィ技術により開口パターン１９を有するレジストマスク２０を形成する。そして、このレジストマスク２０を用いたエッチングにより第１層間絶縁層１４に例えば口径が２μｍ〜２０μｍ程度の第１開口２１を形成する。その後に、図２（ｂ）に示すように、上記レジストマスク２０を化学薬液等により除去する。ここで、上述したようなフォトリソグラフィとエッチング（以下、フォトエングレービングプロセスという）により形成される第１開口２１は、その間口が円形、多角形等の適宜な形状をもつ構造に形成するとよい。
【００３６】
次に、図２（ｃ）に示すように、スパッタリング法により第１開口２１を埋め込むように全面に例えば共通電極１３と同じＡｌ膜、ＡｌＣｕ合金膜等の金属膜２２を堆積させる。引き続いて、第１層間絶縁層１４を研磨ストッパーとして化学的機械研磨（ＣＭＰ）法により第１層間絶縁層１４上の金属膜２２を研磨除去する。このようにして、図２（ｄ）に示すように、第１開口２１内に金属膜２２が埋設されて共通電極１３に電気接続し、径寸法が２μｍ〜２０μｍ程度の共通電極端部１３ａが形成される。
【００３７】
次に、図３（ａ）に示すように、第１層間絶縁層１４および共通電極端部１３ａ上に、例えばスパッタリング法により膜厚が０．１μｍ〜１．０μｍ程度のサーメット材から成る抵抗体膜２３を成膜する。そして、図３（ｂ）に示すようにフォトエングレービングプロセスにより上記抵抗体膜２３をパターニングして、中心部に貫通孔２４を有し直径が例えば２０μｍ〜１５０μｍ程度の平面円形状の発熱抵抗体１５を形成する。
【００３８】
次に、図２（ｃ）および図２（ｄ）で説明したのと同様なＣＭＰ法を併用して、スパッタリング法により貫通孔２４および発熱抵抗体１５間に埋め込むように全面に例えば共通電極１３と同じＡｌ膜、ＡｌＣｕ合金膜等の金属膜２５を形成する。ここで、発熱抵抗体１５の表面は電極膜の残存が無いように処理される。そして、フォトエングレービングプロセスにより上記金属膜２５をパターニングする。このようにして、図３（ｄ）に示した熱抵抗体１５の周縁の端面に電気接続する環状の個別電極端部１６ａをもつ個別電極１６が図１（ａ）で説明したように第１層間絶縁層１４上に配設される。なお、貫通孔２４に埋め込まれた金属膜２５は上述した共通電極端部１３ａを上方に延長させる。
【００３９】
その後は、図１で説明した保護層１７をスパッタリング法により形成する。ここで、保護層１７は、例えば膜厚が２μｍ〜１０μｍ程度に堆積される。以上のようにして、図１で説明したような本実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの抵抗体基板部が容易に作製される。
【００４０】
上述したサーマルプリントヘッドの他の製造方法として、例えば、図２（ａ）に示した状態において第１開口２１内を充填しレジストマスク２０上に被着する電極膜２２を成膜する。ここで、レジストマスク２１の側壁を被覆しない成膜方法がとられる。このような成膜方法として、垂直方向の指向性スパッタである例えばコリメートスパッタリング法、ロングスロースパッタリング法を用いるとよい。このような成膜後に、レジストマスク２０を化学薬液中で除去することによりレジストマスク２０上の電極膜２２も一緒に除去する。このようにして、いわゆるリフトオフ法により共通電極端部１３ａを第１開口２１内に形成するようにしてもよい。また、図３（ｃ）で説明したような金属膜２５も、上述したのと同様なリフトオフ法により容易に形成することができる。
【００４１】
上述したリフトオフ法を用いた共通電極端部１３ａの形成は、Ａｌ系の金属膜に較べて硬度が高い高融点金属あるいはそれ等の高融点金属シリサイド、更には高融点金属の導電性窒化物を用いる場合に好適である。
【００４２】
上記実施形態のサーマルプリントヘッドを用いた記録媒体への画像形成では、サーマルプリントヘッド表面に記録媒体が当接した状態にされ、二次元配列されている複数の発熱素子にそれぞれ所要のパルス電圧が印加される。そして、このサーマルプリントヘッドは所要数の発熱部が同時に発熱して画像形成がなされる。
【００４３】
この同時の印画動作を行う場合には、この同時印画動作の後に一定の放熱時間がとられる。これは、多数の発熱した発熱部およびグレーズ層１２の充分な放熱を確保するためである。その後、例えばプラテンローラからのサーマルプリントヘッドのヘッドアップにより、プラテンローラとの挟圧による当接状態が解かれる。そして、記録媒体等が副走査方向の複数列の発熱素子アレイ分に相当した所定距離だけ搬送される。このようにして、印画あるいはオーバーコート処理の画像形成と搬送とが繰り返される。この場合、記録媒体の搬送時に一定の放熱時間が必要となるが、上記同時印画動作をとるために全体の印画動作は高速化される。
【００４４】
あるいは、上記サーマルプリントヘッドを用いた記録媒体への画像形成では、感熱記録紙や熱転写インクリボン等が、ヘッドの主走査方向に複数列に配列されている発熱部上の保護層１７とプラテンローラとの間で挟圧される。そして、この狭圧された状態で副走査方向の例えば第１列発熱素子アレイの１列上の所要の発熱部が発熱し印画をした後に、次の例えば第２列発熱素子アレイが印画する。このようにして、副走査方向の第１列発熱素子アレイから第４列発熱素子アレイが順次に印画していく。ここで、複数列の発熱素子アレイの印画する順番は適宜に決めることができる。
【００４５】
そして、副走査方向の全列発熱素子アレイにおいての印画動作が行われた後に、例えばサーマルプリントヘッドのヘッドアップにより、上記プラテンローラとの挟圧状態が解かれ、あるいは、その押圧力が弱められる。そして、記録媒体等が副走査方向の複数列の発熱素子アレイ分に相当した所定距離だけ搬送される。このようにして、印画あるいはオーバーコート処理の画像形成と搬送とが繰り返される。
【００４６】
次に、本実施形態のサーマルプリントヘッドを用いた画像形成における階調表現について図４を参照して説明する。図４は本発明の実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの１つの発熱素子の階調表現の説明に供する概念図である。ここで、発熱素子の発熱部に通電する一対の電極の第１の電極と、その第２の電極との間に電圧を印加したときの発熱部中の電流分布を示している。同図で矢印が電流密度ｉベクトルとなる。但し、この図は、個別電極端部１６ａが円環状であり、その中心部に平面円形状の共通電極端部１３ａが配置された例の場合について示してある。
【００４７】
本発明にかかるサーマルプリントヘッドでは、その発熱素子の特有な構造により発熱部の電流分布に偏りが生じるようになっている。例えば第１の実施形態で説明したような発熱素子の印画では、図４に示すように共通電極端部１３ａから個別電極端部１６ａに向かって放射状に電流が流れる。このために、その電流密度は、共通電極端部１３ａの近傍が大きく、それから離れ個別電極端部１６ａに近づくに従い小さくなるような偏った電流分布になる。
【００４８】
以下、上記電流分布の偏りについて一般的な説明をする。ここで、発熱抵抗体１５の抵抗値は発熱により変化しないと仮定する。また、発熱抵抗体１５は薄膜であり、その厚さを無視して二次元とみなす。
【００４９】
上記仮定のもとに、共通電極端部１３ａと個別電極端部１６ａに一定電圧が印加された状態を考えると、発熱部内の電流分布は定常電流場となる。定常電流場では磁束密度の時間変化に基づく電界は生じない。また、電荷の時間的変化もない。そこで、電荷保存の法則より電流密度ｉは（１）式を満たす。
【００５０】
ｄｉｖｉ＝０                （１）
また、オームの法則より導電率σ、電界Ｅとすると（２）式が成り立つ。
ｉ＝σＥ                    （２）
そして、（１）式および（２）式から（３）式が成立する。また、磁束密度の時間変化に基づく電界は生じないとしたことから、電界Ｅは発熱部内に分布する電位をφとして（４）式で表される。
ｄｉｖＥ＝０                （３）
Ｅ＝−ｇｒａｄφ            （４）
そして、（４）式を（３）式に代入して（５）式の二階変微分方程式が得られる。
∂２φ／∂ｘ２＋∂２φ／∂ｙ２＝０          （５）
【００５１】
そして、（５）式を境界要素法を用いて数値解析することにより発熱部内に分布する電位φが得られる。また、この電位φと（４）式を用いた数値計算から発熱部内の電界分布が得られ、更に（２）式を用いた数値計算から発熱部内の電流分布が算出できる。
【００５２】
なお、上記発熱部内の電流により発生するエネルギー密度Ｅｎとすると、エネルギー密度Ｅｎは（６）式で表される。
Ｅｎ＝ｉ・Ｅ＝σＥ２                （６）
そして、このエネルギー密度Ｅｎが発熱部のある点での発熱エネルギーとなる。
【００５３】
上記一般的な説明から、本発明のサーマルプリントヘッドでは、発熱部の中央部分に配置される第２の電極の端部側において電流密度が高い電流分布になることが判る。そして、発熱部のある点での発熱エネルギーも同様に第２の電極の端部側で高くなる。しかし、この発熱エネルギーにより生成される発熱量は、その一部が第２の電極を通した熱伝導および発熱部表面からの熱輻射等により失われる。更に、上記発熱部内では熱拡散が生じ、その発熱量は、発熱部内において第２の電極の端部側から第１の電極の端部側へと時間経過と共に拡がるようになる。このために、例えば印加電圧が矩形のパルス電圧である場合、所要の発熱量を有する発熱範囲は、そのパルス幅（印加時間）の増加に伴い例えば図４中の発熱部のＡで示す範囲からＢで示す範囲、更にはＣで示す範囲へと広がる。
【００５４】
ところで、インクリボンのインクを記録媒体に溶融／昇華転写してドットを形成するには、一定量以上の所要の発熱量が必要となる。従って、パルス幅が小さく全発熱エネルギーが小さい場合には、発熱部において例えば図４中にＡで示す範囲の発熱によってドットが形成され、パルス幅が長くなるに従い、同図にＢ、Ｃで示す範囲の発熱でドットが形成される。このように、本発明のサーマルプリントヘッドでは、例えば上記パルス幅を変えることにより、１つの発熱素子の発熱部でドットの面積の異なる印画が容易にできる。ここで、ドットの面積が大きくなれば視覚上では濃度が上昇する。これにより、１ドット単位で階調を表すことが可能になる。同様にして、例えば記録媒体が感熱紙のような感熱記録式の場合でも、画像形成において１ドット毎の階調表現ができる。
【００５５】
なお、上述した方法では、１つの発熱素子の発熱部への通電の時間変化によってドットの面積を変化させているが、例えば印加する電圧のレベルを変化させるなどの他の方法によって上記面積変化をさせることも可能である。実際には、矩形のパルス電圧の立上がりおよび立下りの過渡時間において発熱部の電流に時間変化があり、上述したような数値解析の結果と少しズレが生じる。しかし、ほぼ上記数値解析によりドットの面積が自在に設定でき階調表現が調節できる。
【００５６】
また、上述した画像形成は、上記一対の電極の第１の電極と第２の電極の間に印加する電圧の極性が逆になり、例えば個別電極端部１６ａから共通電極端部１３ａに向かって電流が流れる場合でも全く同様にできる。この場合でも、その電流密度は、共通電極端部１３ａの近傍が大きく、それから離れ個別電極端部１６ａに近づくに従い小さくなるような偏った電流分布になる。
【００５７】
このようにして、本発明のサーマルプリントヘッドを用いた上記１ドット毎の階調表現により良好な中間調記録の制御が容易になる。特に、第１の実施形態等のように発熱部に通電する第１の電極の端部が円環状であり、第２の電極の端部がその中心部に位置する場合には、図４に示したようにドットの面積は同心円状に変化でき極めて高画質の中間調記録ができる。
【００５８】
また、本実施形態のサーマルプリントヘッドでは、各発熱素子の発熱部を取り囲んでいる第１の電極の端部がその熱伝導による放熱を通してグレーズ層の蓄熱を抑制する。このために、隣接する発熱素子の発熱部間の発熱エネルギーの影響が小さくなり、それぞれの上述したドットの面積制御が容易になる。
【００５９】
第１の実施形態では、サーマルプリントヘッドの主走査方向に１列に配列される発熱素子アレイが副走査方向に複数列に並設され、それ等の発熱部は主走査方向にライン状に複数列に配列されるようになる。そして、このサーマルプリントヘッドの複数列の発熱素子アレイが順番に印画動作する。このような印画動作であると、印画動作した一の列の発熱素子アレイの発熱部は、他の列の発熱素子アレイの印画動作の間に放熱が充分にできるようになる。あるいは、全列発熱素子アレイが同時に印画動作しその後に一定の放熱時間が設けられる場合でも、全発熱素子アレイの発熱部の放熱が充分にできるようになる。このようにして、従来技術で説明したところの熱履歴制御が全く不要になり、従来技術で求められていた駆動回路や制御回路の高性能化は必要でなくなる。
【００６０】
また、上記発熱素子の共通電極１３はグレーズ層１２上に電極層を有しており、印画動作後の放熱を上記電極層により効率的に行える構造になっている。このため、サーマルプリンタ動作の高速化において、その印画動作とともにグレーズ層１２が徐々に蓄熱を受け時間的に昇温していく現象が簡便に抑制できるようになる。
【００６１】
また、上記実施形態では、記録媒体等の搬送は、副走査方向の複数列の発熱素子アレイの印画動作後に、サーマルプリントヘッドのプラテンローラとの挟圧状態を解いて、あるいはその押圧力を弱めて行うことができるようになる。そして、従来技術で生じ易かった印画における搬送ムラがなくなり、搬送用のステップモータ等の大容量化および高性能化が不要になる。このため、従来技術で求められていたサーマルプリンタの制御機構および電源等の大型化が必要でなくなる。同時に、従来技術のようなステップ搬送における感熱紙等の摺接によるサーマルプリントヘッドの発熱部上の保護層の摩耗が低減し、サーマルプリントヘッドの長寿命化が可能になる。
【００６２】
このようにして、本実施形態のサーマルプリントヘッドにより、サーマルプリンタの高速化、低コスト化、小型軽量化、および、画像形成における１ドット毎での階調表現による良好な中間調記録が可能になる。
【００６３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態にかかるサーマルプリントヘッドについて図５を参照して説明する。ここで、図５は本実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの抵抗体基板部の一例を示す図であり、（ａ）は一部上面図、（ｂ）はそのＺ２−Ｚ２矢視の拡大断面図である。
【００６４】
図５に示すように、第１の実施形態で説明したのと同様にして、支持基板１１上にグレーズ層１２が設けられ、このグレーズ層１２表面に被着して第１の電極である共通電極１３が一層の電極層として形成されている。そして、共通電極１３上に第１層間絶縁層１４を介して例えば平面円形状の発熱抵抗体１５が配置され、この発熱抵抗体１５の中心部においてその下面側に電気接続する共通電極端部１３ａが上記電極層の所定箇所に突設されている。また、個別電極１６が第１層間絶縁層１４上に配設され、例えば円環状の個別電極端部１６ａが発熱抵抗体１５の外周部においてその上面側に電気接続している。第１の実施形態と同様に上記平面円形状の発熱抵抗体１５が発熱部になる。
【００６５】
そして、上述した発熱抵抗体１５と、その通電用電極である上述した共通電極１３および個別電極１６とが１つの発熱素子を構成する。この発熱素子では、第１の実施形態の構造の場合と異なり、例えば共通電極端部１３ａの接する発熱抵抗体１５の中心部の下面側から個別電極端部１６ａの接する発熱抵抗体１５の外周部の上面側に通電されて発熱が生じる。
【００６６】
そして、第１の実施形態で説明したのと同様に、上記発熱素子がサーマルプリントヘッドのＸ方向に配列されて発熱素子アレイになり、このような発熱素子アレイが複数列にサーマルプリントヘッドのＹ方向に所定の間隔で並設される。このようにして、各発熱素子の発熱部が例えば主走査方向にライン状に複数列に配列される。図５（ａ）ではＹ方向前方から順に第１列〜第４列の発熱素子アレイが４列に形成される場合が示されているが、その発熱素子アレイの二次元配列における列数および列間隔はサーマルプリンタの動作速度、グレーズ層１２の蓄熱・放熱特性等に合わせて適宜に設定される。
【００６７】
そして、第１の実施形態で説明したように、ボンディングワイヤー接続のために個別電極１６の電極リード端部である個別電極パッド部１６ｂが露出され全体が保護層１７により被覆される。
【００６８】
第２の実施形態のサーマルプリントヘッドにおいて、支持基板１１、グレーズ層１２、共通電極１３、共通電極端部１３ａ、第１層間絶縁層１４、発熱抵抗体１５、個別電極１６および保護層１７は、第１の実施形態で説明したのと同様な材料により構成される。
【００６９】
また、上記サーマルプリントヘッドにおいて、個別電極端部１６ａが発熱抵抗体１５の外周部の上面および周縁の端面に電気接続するような構造に形成されていてもよい。
【００７０】
次に、第２の実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの製造方法の一例について図２および図６を参照して説明する。図６はサーマルプリントヘッドの抵抗体基板部を切り出したところの主要な製造工程別断面図であり、図２に続くサーマルプリントヘッドの製造工程を示す製造工程別断面図である。
【００７１】
第１の実施形態で説明したのと同様に図２（ｄ）に示した構造にして、共通電極１３に電気接続した共通電極端部１３ａを第１層間絶縁層１４の所定箇所に形成する。その後に、図６（ａ）に示すように、第１層間絶縁層１４および共通電極端部１３ａを被覆すように例えばスパッタリング法により抵抗体膜２３と金属膜２６を積層して成膜する。ここで、抵抗体膜２３は例えば膜厚が０．０５μｍ程度のサーメット材から成り、金属膜２６は例えば膜厚が０．５μｍ程度のＡｌ膜、ＡｌＣｕ合金膜等から成る。そして、フォトエングレービングプロセスにより上記金属膜２６および抵抗体膜２３をパターニングする。
【００７２】
このようにして、図６（ｂ）に示すように、重層した構造の発熱抵抗体１５と個別電極１６が形成される。ここで、発熱抵抗体１５は、共通電極端部１３ａを中心部とし直径が例えば５０μｍ〜１５０μｍ程度の平面円形状の領域を有する。また、この発熱抵抗体１５は、個別電極１６のパターンと同じになることから、その個別電極１６の電極リード配線部および個別電極パッド部１６ｂの下部に重層し配設されるようになる。
【００７３】
次に、図６（ｃ）に示すようにフォトエングレービングプロセスにより発熱抵抗体１５の平面円形状の領域にある個別電極１６をパターニングして、その外周部に個別電極端部１６ａを形成する。ここで露出する発熱抵抗体１５の表面は金属膜の残存が無いように処理される。このようにして、発熱抵抗体１５の発熱部は、個別電極端部１６ａが発熱抵抗体１５の平面円形状の領域の外周部の上面側で接続し、その中心部の下面側で共通電極端部１３ａが接続する構造に形成される。
【００７４】
その後は、第１の実施形態の場合と同じようにして保護層１７をスパッタリング法により形成する。以上のようにして、図５で説明したような本実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの抵抗体基板部が容易に作製される。
【００７５】
なお、第２の実施形態のサーマルプリントヘッドを用いた記録媒体への画像形成は、第１の実施形態で説明したのと同様になされる。また、上述したサーマルプリントヘッドでは、第１の実施形態で説明したように、グレーズ層１２はＦＧ構造、ＰＥＧ構造あるいはＰＧ構造になっている。そして、１つの発熱素子は２ビット構造のものであっても構わない。
【００７６】
第２の実施形態では、第１の実施形態で説明したのと同様な作用効果が奏され、画像形成における高画質化が保持されサーマルプリンタの高速化、低コスト化、小型軽量化が可能になる。また、第２の実施形態では、第１の実施形態の場合に較べてサーマルプリントヘッドの製造工程が簡便になりしかも工程数が減少する。このため、サーマルプリントヘッドの製造歩留まりが向上し製造コストの低減が容易になる。
【００７７】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態にかかるサーマルプリントヘッドについて図７を参照して説明する。ここで、図７は本実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの抵抗体基板部の一例を示す図であり、（ａ）は一部上面図、（ｂ）はそのＺ３−Ｚ３矢視の拡大断面図である。
【００７８】
図７に示すように、第１の実施形態で説明したのと同様にして、支持基板１１上にグレーズ層１２が設けられ、このグレーズ層１２表面に被着して第１の電極である共通電極１３が一層の電極層を有して形成されている。そして、この電極層上に第１層間絶縁層１４と一層の発熱抵抗体１５が積層し、第１層間絶縁層１４を貫通する共通電極端部１３ａが上記電極層から例えば円環状に突設して形成され発熱抵抗体１５の下面側に電気接続している。
【００７９】
そして、発熱抵抗体１５上に第２層間絶縁層２７が形成され、上記円環状の共通電極端部１３ａの中央部に位置する箇所の第２層間絶縁層２７に個別電極端部１６ａが貫設されて、発熱抵抗体１５の上面側に電気接続する。また、この個別電極端部１６ａと一体の電極リード配線部が第２層間絶縁層２７上に配設されて個別電極１６を構成し、その端部が個別電極パッド部１６ｂになっている。このようにして、上記円環状の共通電極端部１３ａにより画成された発熱抵抗体１５の一領域が１つの発熱部になる。
【００８０】
そして、上記発熱部と、その通電用電極となる上記円環状の共通電極端部１３ａをもつ共通電極１３および個別電極端部１６ａをもつ個別電極１６とが１つの発熱素子を構成する。この発熱素子では、第２の実施形態の構造の場合と異なり、例えば一層の発熱抵抗体１５の下面側で円環状に接する共通電極端部１３ａからこの円環の中心部に位置する発熱抵抗体１５の上面側で接する個別電極端部１６ａに通電されて発熱が生じる。なお、この第３の実施形態においては、共通電極１３が通電用電極の第１の電極であり、個別電極１６がその第２の電極である。
【００８１】
そして、第１の実施形態で説明したのと同様に、上述した発熱素子がサーマルプリントヘッドのＸ方向に配列されて発熱素子アレイになり、このような発熱素子アレイが複数列にサーマルプリントヘッドのＹ方向に所定の間隔で並設される。このようにして、各発熱素子の発熱部が二次元配列され、例えば主走査方向にライン状に複数列に配列される。また、第１の実施形態で説明したように、ボンディングワイヤー接続のために個別電極１６の電極リード端部である個別電極パッド部１６ｂが露出され全体が保護層１７により被覆される。
【００８２】
上記第３の実施形態のサーマルプリントヘッドにおいて、支持基板１１、グレーズ層１２、共通電極１３、共通電極端部１３ａ、第１層間絶縁層１４、発熱抵抗体１５、個別電極１６および保護層１７は、第１の実施形態で説明したのと同様な材料により構成される。そして、第２層間絶縁層２７は第１層間絶縁層１４と同様な絶縁体材により構成される。
【００８３】
次に、第３の実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの製造方法の一例について図８を参照して説明する。図８はサーマルプリントヘッドの抵抗体基板部を切り出したところの主要な製造工程別断面図である。
【００８４】
第２の実施形態で説明したのと同様に共通電極１３に電気接続した円環状の共通電極端部１３ａを第１層間絶縁層１４の所定箇所に突設させる。そして、図８（ａ）に示すように、第１層間絶縁層１４および共通電極端部１３ａを被覆すように例えばスパッタリング法により発熱抵抗体１５と第２層間絶縁層２７を積層して成膜する。ここで、サーマルプリントヘッドのＸ方向に所定幅をもつ一層の発熱抵抗体１５は、例えば膜厚０．０５μｍ程度のサーメット材がシャドウマスクを通してスパッタリング成膜される。また、第２層間絶縁層２７は例えば膜厚０．５μｍ〜２μｍ程度のＳｉＯ２膜である。
【００８５】
次に、図８（ｂ）に示すように第２層間絶縁層２７の所定箇所に発熱抵抗体１５の上面に達する例えば口径が５μｍ〜２０μｍ程度の第２開口２８をフォトエングレービングプロセスにより設ける。ここで、上記所定箇所は円環状の共通電極端部１３ａの中心部に位置する。そして、第２層間絶縁層２７上を被覆し第２開口２８を埋める例えば膜厚が０．５μｍ程度のＡｌ膜、ＡｌＣｕ合金膜等から成る金属膜を成膜する。その後、図８（ｃ）に示すように、上記金属膜を公知のフォトエングレービングプロセスによりパターニングして個別電極端部１６ａをもつ個別電極１６を形成する。
【００８６】
このようにして、発熱抵抗体１５の発熱部は、円環状の共通電極端部１３ａが一層の発熱抵抗体１５の下面側に接続し、個別電極端部１６ａが上記円環状の中心部に位置する発熱抵抗体１５の上面側で接続する構造に形成される。その後は、第１の実施形態の場合と同じようにして保護層１７をスパッタリング法により形成する。以上のようにして、図７で説明したような本実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの抵抗体基板部が容易に作製される。
【００８７】
なお、第３の実施形態のサーマルプリントヘッドを用いた記録媒体への画像形成は、第１の実施形態で説明したのと同様になされる。また、上述したサーマルプリントヘッドでは、第１の実施形態で説明したように、グレーズ層１２はＦＧ構造、ＰＥＧ構造あるいはＰＧ構造になっている。そして、１つの発熱素子は２ビット構造のものであっても構わない。
【００８８】
第３の実施形態では、第１の実施形態で説明したのと同様な作用効果が奏され、画像形成における高画質化が保持されサーマルプリンタの高速化、低コスト化、小型軽量化が可能になる。また、第３の実施形態では、フォトエングレービングプロセスを用いた発熱抵抗体１５のパターニング工程が削減できることから、第２の実施形態の場合に較べてサーマルプリントヘッドの製造工程が更に簡便化される。そして、サーマルプリントヘッドの製造歩留まりが向上し製造コストの低減が更に容易になる。
【００８９】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態にかかるサーマルプリントヘッドについて図９を参照して説明する。ここで、図９は本実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの抵抗体基板部の一例を示す図であり、（ａ）は一部上面図、（ｂ）はそのＺ４−Ｚ４矢視の拡大断面図である。
【００９０】
図９に示すように、第１の実施形態で説明したのと同様にして、支持基板１１上にグレーズ層１２が設けられている。そして、このグレーズ層１２表面に第３層間絶縁層２９が形成され、この第３層間絶縁層２９に埋め込まれるようにして個別電極端部１６ａが形成されている。ここで、個別電極端部１６ａは、同様に第３層間絶縁層２９に埋め込まれ電極リード配線部を含む個別電極１６となり、その他方の端部が個別電極パッド部１６ｂになっている。
【００９１】
そして、上記個別電極端部１６ａは、第３層間絶縁層２９上に形成された第４層間絶縁層３０に柱状に貫設されて、第４層間絶縁層３０の表面に被着した一層の発熱抵抗体１５の下面側に電気接続している。そして、電極開口３１を有する共通電極１３が発熱抵抗体１５の上面側に電気接続して配設されている。ここで、電極開口３１は平面形状が例えば円形であり、その中心部が個別電極端部１６ａに位置する。このようにして、上記電極開口３１で露出するように画成された発熱抵抗体１５の領域が１つの発熱部になる。
【００９２】
そして、上記発熱部と、その通電用電極となる電極開口３１を有する共通電極１３および個別電極端部１６ａをもつ個別電極１６とが１つの発熱素子を構成する。この発熱素子では、例えば一層の発熱抵抗体１５の上面側で接する共通電極１３から電極開口３１の中心部に位置する発熱抵抗体１５の下面側で接する個別電極端部１６ａに通電されて発熱が生じることになる。この第４の実施形態においては、共通電極１３が通電用電極の第１の電極であり、個別電極１６がその第２の電極である。
【００９３】
そして、第１の実施形態で説明したのと同様に、上述した発熱素子がサーマルプリントヘッドのＸ方向に配列されて発熱素子アレイになり、このような発熱素子アレイが複数列にサーマルプリントヘッドのＹ方向に所定の間隔で並設される。このようにして、各発熱素子の発熱部が二次元配列され、例えば主走査方向にライン状に複数列に配列される。また、第１の実施形態で説明したように、ボンディングワイヤー接続のために個別電極１６の電極リード端部である個別電極パッド部１６ｂが露出され全体が保護層１７により被覆される。
【００９４】
上記第４の実施形態のサーマルプリントヘッドにおいて、支持基板１１、グレーズ層１２、共通電極１３、共通電極端部１３ａ、第１層間絶縁層１４、発熱抵抗体１５、個別電極１６および保護層１７は、第１の実施形態で説明したのと同様な材料により構成される。そして、第３層間絶縁層２９および第４層間絶縁層３０は、第１層間絶縁層１４と同様な絶縁体材で構成される。
【００９５】
次に、第４の実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの製造方法の一例について図１０を参照して説明する。図１０はサーマルプリントヘッドの抵抗体基板部を切り出したところの主要な製造工程別断面図である。
【００９６】
図１０（ａ）に示すように、グレーズ層１２表面に例えばスパッタリング法により膜厚が０．５μｍ程度の第３層間絶縁層２９を成膜する。そして、フォトエングレービングプロセスにより第３層間絶縁層２９に個別電極１６のパターンをもつ溝を形成し、この溝にＡｌあるいはＡｌＣｕ合金を充填させる。この金属の充填は第１の実施形態において図２（ｃ）および図２（ｄ）で説明したのと同様な方法により容易にできる。このようにして、個別電極端部１６ａ、配線部、個別電極パッド部１６ｂを有する個別電極１６がグレーズ層１２上に配設される。
【００９７】
次に、図１０（ｂ）に示すように、例えばシャドウマスクを用いたスパッタリング法により膜厚０．５μｍ程度の第４層間絶縁層３０を第３層間絶縁層２９および個別電極１６上に成膜し、個別電極端部１６ａに達する第３開口３２を形成する。そして、図１０（ｃ）に示すように、再度、図２（ｃ）および図２（ｄ）で説明したのと同様な方法により第３開口３２にＡｌあるいはＡｌＣｕ合金を充填して、個別電極端部１６ａが第４層間絶縁層３０を貫通し表面に露出するようにする。
【００９８】
次に、図１０（ｃ）に示すように、第４層間絶縁層３０および個別電極端部１６ａを被覆すように、例えばシャドウマスクを用いたスパッタリング法により膜厚が０．０５μｍ程度のサーメット材を成膜し発熱抵抗体１５を形成する。更に、この発熱抵抗体１５上に例えば膜厚が０．５μｍ程度のＡｌ膜、ＡｌＣｕ合金膜からなる金属膜を成膜する。そして、フォトエングレービングプロセスによりこの金属膜をパターニングして、図１０（ｄ）に示すように電極開口３１を有する共通電極１３を形成する。ここで、電極開口３１は、その中心部が個別電極端部１６ａにほぼ位置し、その直径が例えば５０μｍ〜１５０μｍ程度の円形に形成される。このようにして、一層の発熱抵抗体１５の上面側で共通電極１３が電気接続し、その電極開口３１の中心部に位置する発熱抵抗体１５の下面側で個別電極端部１６ａが電気接続する構造の発熱部が形成される。
【００９９】
その後は、第１の実施形態の場合と同じようにして保護層１７をスパッタリング法により形成する。以上のようにして、図９で説明したような本実施形態にかかるサーマルプリントヘッドの抵抗体基板部が容易に作製される。
【０１００】
第４の実施形態のサーマルプリントヘッドを用いた記録媒体への画像形成は、第１の実施形態で説明したのと同様になされる。また、上述したサーマルプリントヘッドでは、第１の実施形態で説明したように、グレーズ層１２はＦＧ構造、ＰＥＧ構造あるいはＰＧ構造になっている。そして、１つの発熱素子は２ビット構造のものであっても構わない。
【０１０１】
第４の実施形態では、第３の実施形態で説明したのと同様な作用効果が奏され、画像形成における高画質化が保持されサーマルプリンタの高速化、低コスト化、小型軽量化が可能になる。
【０１０２】
次に、本実施形態のいくつかの変形例について説明する。第１〜第３の実施形態における第１の電極は、その端部１３ａあるいは１６ａが円環状になる場合について説明している。ここで、この電極端部には種々の変形例が可能ある。第１および第２の実施形態における個別電極端部１６ａあるいは第３の実施形態における共通電極端部１３ａは、その円環状に換えて、例えば図１１（ａ）に示すような正六角形の環状にすることができる。その他に正四角形、正五角形、正八角形等の正多角形の環状にしても構わない。また、第３の実施形態における共通電極端部１３ａの場合には、その円環状に換えて、例えば図１１（ｂ）に示すような稠密配置のハニカム構造にすることができる。ハニカム構造の正六角形を正四角形、正五角形、正八角形等の正多角形の構造にしても構わない。
【０１０３】
そして、第４の実施形態における共通電極１３の電極開口３１の平面円形状に換えて、図１１（ｃ）に示すような正六角形等の正多角形にすることができる。あるいは、この場合、図１１（ｂ）のようなハニカム構造、あるいはハニカム構造の正六角形を正四角形、正五角形、正八角形等の正多角形にした構造であってもよい。
【０１０４】
また、第１〜第４の実施形態で説明した第２の電極の電極端部１３ａ、１６ａが層間絶縁層の所定箇所に柱状に貫設される場合において、円柱に換えて多角柱にすることができる。
【０１０５】
また、上記柱状の電極端部１３ａ、１６ａとなる場合、発熱素子の発熱部に電気接続する先端領域において、適度な抵抗値を有する抵抗体あるいは熱伝導率の小さな導電体が形成されるようになっていてもよい。このような抵抗体等の介装により、上記端部の熱伝導による発熱量の放散が適度に抑制され調節できる。
【０１０６】
また、第１〜第４の上記実施形態においては、各発熱素子にそれぞれに１つの個別電極１６が配設されて個別電極パッド１６ｂが取り出されている。しかし、画像形成の高精細化が進み発熱素子が微細化してくると、上記の個別電極１６の全ての配設ができなくなる。この場合には、サーマルプリントヘッドのＹ方向の発熱素子間で個別電極１６を削減して共有化し配設するようにしてもよい。但し、このような個別電極１６の共有化においては、逆に上記共有化に対応した複数列の発熱素子アレイ間で共通電極１３を互いに分離するように形成する必要が生じる。
【０１０７】
また、上記実施形態の発熱素子あるいは発熱部の説明では、共通電極端部１３ａを含む共通電極１３と個別電極端部１６ａを含む個別電極１６とは、発熱抵抗体１５をそれ等の間に挟んだ多層構造になるように形成されている。ここで、その他に種々の構造の変形例が可能である。例えば、第２の実施形態における個別電極端部１６ａあるいは第４の実施形態における共通電極１３は、発熱抵抗体１５の下層に位置するような多層構造に形成することができる。あるいは、第４の実施形態における個別電極１６および個別電極端部１６ａは、発熱抵抗体１５の上層に位置するようにも形成することができる。
【０１０８】
いずれにしても、上記サーマルプリントヘッドにおいて、その発熱部に通電する一対の電極のうちの第１の電極が発熱抵抗体１５に電気接続して一領域を画成して発熱部をなす。そして、上記一対の電極のうちの第２の電極が上記発熱部の中央部分に位置するところで発熱抵抗体１５に電気接続する構造になる。ここで、発熱部の中央部分は第１の電極により画成される一領域の内側にある。そして、例えば実施形態で説明したように第１の電極により画成される一領域が円形、正多角形になる場合、あるいは楕円形等の場合には、第２の電極は上記一領域の幾何学的図形の中心位置に少なくとも接する形態になる。
【０１０９】
また、上記画成される一領域が閉曲線で囲われた一般的図形となる場合には、その中央部分は例えばその幾何学的な図形の重心部分に関係する。そして、この場合、第２の電極は、上記一領域の幾何学的図形の重心位置に少なくとも接する形態になる。
【０１１０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものでない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【０１１１】
１１…支持基板，１２…グレーズ層，１３…共通電極，１３ａ…共通電極端部，１４…第１層間絶縁層，１５…発熱抵抗体，１６…個別電極，１６ａ…個別電極端部，１６ｂ…個別電極パッド部，１７…保護層，１８…駆動ＩＣ，１９…開口パターン，２０…レジストマスク，２１…第１開口，２２，２５，２６…金属膜，２７…第２層間絶縁層，２８…第２開口，２９…第３層間絶縁層，３０…第４層間絶縁層，３１…電極開口，３２…第３開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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