(57)【要約】【課題】ビデオプリンタ、ファクシミリ、券売機など各種の印画装置の感熱記録に用いられるサーマルヘッドにおいて、配線電極の配線抵抗を低くし、製造コストを抑える。【解決手段】ニップ領域ＮＡに対応する第１電極部分８１と、第１電極部分８１に電気的に接続された第２電極部分８２とからなる配線電極８を備える。第１電極部分８１の材料はタングステンである。第２電極部分８２の材料は、タングステンより比抵抗の小さい材料（アルミニウム、金など）である。これにより、タングステンの長所を生かしつつ、配線電極８の配線抵抗を小さくできる。また、サーマルヘッド２の製造工程が減り、製造コストが安価となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニップ領域に対応する第１電極部分と、この第１電極部分に電気的に接続された第２電極部分とからなる配線電極を備えたサーマルヘッドにおいて、
前記第２電極部分の材料は、前記第１電極部分の材料より比抵抗の小さい材料を含むことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
前記配線電極の第２電極部分は、第１電極部分に用いられる材料と、この材料より比抵抗の小さい材料とが積層された部分を備え、このコンタクト部の面積が３０００μｍ2 以上であることを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド。
【請求項３】
前記配線電極の第２電極部分は、第１電極部分に用いられる材料と、この材料より比抵抗の小さい材料とが積層された部分を備え、このコンタクト部の面積が６０００μｍ2 以上であることを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド。
【請求項４】
ニップ領域に対応する第１電極部分と、この第１電極部分に電気的に接続された第２電極部分とからなる配線電極を備えたサーマルヘッドにおいて、
前記第１電極部分の材料はタングステンであり、
前記第２電極部分の材料は、タングステンより比抵抗の小さい材料を含むことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項５】
前記配線電極の第２電極部分の材料は、アルミニウム又は金であることを特徴とする請求項４に記載のサーマルヘッド。
【請求項６】
前記配線電極の第２電極部分の材料は、アルミニウム又は金にタングステンが積層されたものであることを特徴とする請求項４に記載のサーマルヘッド。
【請求項７】
前記配線電極の第２電極部分において、アルミニウム又は金とタングステンとのコンタクト部の面積が３０００μｍ2 以上であることを特徴とする請求項６に記載のサーマルヘッド。
【請求項８】
前記配線電極の第２電極部分において、アルミニウム又は金とタングステンとのコンタクト部の面積が６０００μｍ2 以上であることを特徴とする請求項６に記載のサーマルヘッド。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載のサーマルヘッドの製造方法であって、
前記サーマルヘッドの配線電極の第１電極部分の材料を成膜する工程と、
前記配線電極の第２電極部分の材料をニップ領域がマスキングされた状態で形成する工程と
を備えたことを特徴とする、サーマルヘッドの製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれかに記載のサーマルヘッドの製造方法であって、
前記サーマルヘッドの配線電極の第１電極部分の材料を成膜する工程と、
前記配線電極の第２電極部分の材料をニップ領域を含めて形成する工程と、
この第２電極部分の材料のうちニップ領域に対応する部分を除去する工程と
を備えたことを特徴とする、サーマルヘッドの製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至８のいずれかに記載のサーマルヘッドを備えたことを特徴とする印画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオプリンタ、バーコードプリンタ、ラベルプリンタ、カードプリンタ、ファクシミリ、券売機など各種の印画装置の感熱記録に用いられるサーマルヘッドと、そのサーマルヘッドの製造方法、そのサーマルヘッドを組み込んだ印画装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のサーマルヘッドの配線電極としては、Ａｌ系、すなわちアルミニウムやアルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｔｉ）からなるものが用いられてきた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、Ａｌ系の配線電極には、いくつかの欠点がある。第１に、熱的に安定しないため、電圧を上げると発熱体の抵抗値が大きく変化する。第２に、腐食に弱く、ナトリウムやカリウムによって腐食しやすい。第３に、熱によって結晶が針状に異常成長する。第４に、硬度不足が原因で、保護膜にクラックが発生する。
【０００４】
そこで、こうした欠点がないタングステン（Ｗ）を配線電極の材料として採用することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
そして、このタングステンからなる配線電極を備えたサーマルヘッド２の製造方法は、次のとおりである。まず、基板３上にグレーズ５を形成し（図８（ａ））、グレーズ５上に、その全面にわたって発熱体６を成膜する（図８（ｂ））。次いで、発熱体６上にタングステン製の配線電極８を成膜する（図８（ｃ））。その後、配線電極８を一部除去して発熱体６の長さを規定し、発熱体６および配線電極８を一部除去することにより、発熱体６の幅を規定するとともに、配線電極８のパターンを形成する（図８（ｄ））。次いで、発熱体６および配線電極８を覆うように保護膜９を成膜し（図８（ｅ））、保護膜９にコンタクトホール９ａを貫通穿設する（図８（ｆ））。最後に、保護膜９上にＡｌなどの導電性薄膜１０を形成し（図８（ｇ））、この導電性薄膜１０をコンタクトホール９ａの近傍部分だけ残して除去することにより、配線電極８に導通した取り出し電極１１を形成する（図８（ｈ））。
【０００６】
なお、グレーズ５上に発熱体６を成膜するときに、グレーズ５の全面ではなく一部に発熱体６を成膜する場合もある。すなわち、この場合は、基板３上にグレーズ５を形成し（図９（ａ））、グレーズ５上の一部に発熱体６を成膜する（図９（ｂ））。次いで、グレーズ５および発熱体６の上にタングステン製の配線電極８を成膜する（図９（ｃ））。その後、配線電極８を一部除去して発熱体６の長さを規定し、発熱体６および配線電極８を一部除去することにより、発熱体６の幅を規定するとともに、配線電極８のパターンを形成する（図９（ｄ））。次いで、発熱体６および配線電極８を覆うように保護膜９を成膜し（図９（ｅ））、保護膜９にコンタクトホール９ａを貫通穿設する（図９（ｆ））。最後に、保護膜９上にＡｌなどの導電性薄膜１０を形成し（図９（ｇ））、この導電性薄膜１０をコンタクトホール９ａの近傍部分だけ残して除去することにより、配線電極８に導通した取り出し電極１１を形成する（図９（ｈ））。
【特許文献１】特開平８−１２７１４３号公報
【特許文献２】特公昭５７−１７４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、タングステンは、比抵抗（Ω・ｍ）が大きいため、配線抵抗が高くなるという短所を伴う。
【０００８】
また、コンタクトホール９ａにより配線電極８を形成するサーマルヘッド２においては、製造工程が８工程と多く、製造コストが高騰する。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑み、配線電極の配線抵抗が低く、製造コストが安価な、サーマルヘッド、サーマルヘッドの製造方法、印画装置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】
【００１０】
まず、請求項１に係る発明は、ニップ領域に対応する第１電極部分と、この第１電極部分に電気的に接続された第２電極部分とからなる配線電極を備えたサーマルヘッドにおいて、前記第２電極部分の材料は、前記第１電極部分の材料より比抵抗の小さい材料を含むようにして構成される。
また、請求項２に係る発明は、前記配線電極の第２電極部分は、第１電極部分に用いられる材料と、この材料より比抵抗の小さい材料とが積層された部分を備え、このコンタクト部の面積が３０００μｍ2 以上であるようにして構成される。
また、請求項３に係る発明は、前記配線電極の第２電極部分は、第１電極部分に用いられる材料と、この材料より比抵抗の小さい材料とが積層された部分を備え、このコンタクト部の面積が６０００μｍ2 以上であるようにして構成される。
また、請求項４に係る発明は、ニップ領域に対応する第１電極部分と、この第１電極部分に電気的に接続された第２電極部分とからなる配線電極を備えたサーマルヘッドにおいて、前記第１電極部分の材料はタングステンであり、前記第２電極部分の材料は、タングステンより比抵抗の小さい材料を含むようにして構成される。
また、請求項５に係る発明は、前記配線電極の第２電極部分の材料は、アルミニウム又は金であるようにして構成される。
また、請求項６に係る発明は、前記配線電極の第２電極部分の材料は、アルミニウム又は金にタングステンが積層されたものであるようにして構成される。
また、請求項７に係る発明は、前記配線電極の第２電極部分において、アルミニウム又は金とタングステンとのコンタクト部の面積が３０００μｍ2 以上であるようにして構成される。
また、請求項８に係る発明は、前記配線電極の第２電極部分において、アルミニウム又は金とタングステンとのコンタクト部の面積が６０００μｍ2 以上であるようにして構成される。
また、請求項９に係る発明は、上記サーマルヘッドの製造方法であって、前記サーマルヘッドの配線電極の第１電極部分の材料を成膜する工程と、前記配線電極の第２電極部分の材料をニップ領域がマスキングされた状態で形成する工程とを備えて構成される。
また、請求項１０に係る発明は、上記サーマルヘッドの製造方法であって、前記サーマルヘッドの配線電極の第１電極部分の材料を成膜する工程と、前記配線電極の第２電極部分の材料をニップ領域を含めて形成する工程と、この第２電極部分の材料のうちニップ領域に対応する部分を除去する工程とを備えて構成される。
また、請求項１１に係る発明は、上記サーマルヘッドを備えて構成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、配線電極の配線抵抗やコンタクト抵抗を小さくすることができる。その結果、サーマルヘッドの効率が高まる。また、隣接するドットの抵抗ばらつきが低減されるため、印刷時の濃淡がなくなり、印刷品質が向上する。
【００１２】
さらに、第２電極部分にタングステン層が積層されている場合には、タングステンより比抵抗の小さい材料（アルミニウム、金など）が仮に腐食しても、タングステンの併存により、配線電極の断線を防ぐことができる。したがって、サーマルヘッドの信頼性が向上する。
【００１３】
また、サーマルヘッドの製造工程が削減されるため、製造コストが安価になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
ビデオプリンタ１には、図１に示すように、サーマルヘッド２が組み込まれており、サーマルヘッド２で感熱紙４を加熱して発色させることにより、文字や画像などのイメージを感熱紙４に印刷することができる。
【００１６】
このサーマルヘッド２は、図２に示すように、厚さ１ｍｍのアルミナセラミックスからなる絶縁性の基板３を有しており、基板３上には厚さ４０μｍのガラス製のグレーズ５が形成されている。グレーズ５上には、Ｂ（ホウ素）がドーピングされた厚さ約０．２μｍのPoly-Si（ポリシリコン）薄膜からなる発熱体６が成膜されている。発熱体６上には多数の配線電極８が発熱体６に電力を供給しうるように成膜されている。さらに、ＳｉＯ2 やＳｉＯＮなどからなる厚さ３〜１０μｍの保護膜９が、発熱体６および配線電極８を覆うように成膜されている。
【００１７】
ここで、各配線電極８は、図２（ｂ）に示すように、ニップ領域ＮＡに対応する第１電極部分８１と、この第１電極部分８１の前後両側に電気的に接続された第２電極部分８２とから構成されている。そして、第１電極部分８１は、厚さ約０．６μｍのタングステン層８ａから形成されている。また、第２電極部分８２は、厚さ約０．６μｍのタングステン層８ａの上側に厚さ約０．６μｍのアルミニウム層８ｂが積層されたものである。なお、第１電極部分８１の前側（図２（ｂ）左側）に位置する第２電極部分８２は、共通電極７に導通している。
【００１８】
次に、図３に基づき、このサーマルヘッド２の製造方法を説明する。なお、ここでは、共通電極７の説明を省略する。
【００１９】
まず、図３（ａ）に示すように、基板３上にグレーズ５を形成し、図３（ｂ）に示すように、ＬＰ−ＣＶＤ（減圧ＣＶＤ）法などでグレーズ５上に、その全面にわたって発熱体６を成膜する。
【００２０】
次いで、図３（ｃ）に示すように、スパッタなどにて発熱体６上に配線電極８のタングステン層８ａを成膜する。
【００２１】
その後、図３（ｄ）に示すように、配線電極８のタングステン層８ａの上にアルミニウム層８ｂを成膜する。このとき、ニップ領域ＮＡをメタルマスクなどで覆ってマスキングする。すると、ニップ領域ＮＡにはアルミニウム層８ｂが成膜されない。このとき、ラフパターンなので、フォトリソ工程は不要である。
【００２２】
その後、図３（ｅ）に示すように、フォトレジストを塗布し、フォトマスクを用いて露光・現像し、配線電極８のタングステン層８ａをエッチングして、発熱体６の長さを規定する。再度、フォトリソ工程を用い、発熱体６、配線電極８のタングステン層８ａおよびアルミニウム層８ｂをエッチングして、発熱体６の幅を規定するとともに、配線電極８のタングステン層８ａのパターンを形成する。
【００２３】
最後に、図３（ｆ）に示すように、発熱体６および配線電極８を覆うように保護膜９を成膜する。
【００２４】
ここで、サーマルヘッド２の製造が終了する。
【００２５】
このように、このサーマルヘッド２の製造方法は６工程で済むので、８工程を必要とする従来の製造方法と比べて、工程数が２つ少なくなり、製造コストが安価となる。
【００２６】
なお、グレーズ５上に発熱体６を成膜するときに、グレーズ５の全面ではなく一部に発熱体６を成膜してもよい。以下、図４に基づき、その方法を説明する。なお、ここでは、共通電極７の説明を省略する。
【００２７】
まず、図４（ａ）に示すように、基板３上にグレーズ５を形成し、図４（ｂ）に示すように、ＬＰ−ＣＶＤ法などでグレーズ５上の一部に発熱体６を成膜する。
【００２８】
次いで、図４（ｃ）に示すように、スパッタなどにてグレーズ５および発熱体６の上に配線電極８のタングステン層８ａを成膜する。
【００２９】
その後、図４（ｄ）に示すように、配線電極８のタングステン層８ａの上にアルミニウム層８ｂを成膜する。このとき、ニップ領域ＮＡをメタルマスクなどで覆ってマスキングする。すると、ニップ領域ＮＡにはアルミニウム層８ｂが成膜されない。このとき、ラフパターンなので、フォトリソ工程は不要である。
【００３０】
その後、図４（ｅ）に示すように、フォトレジストを塗布し、フォトマスクを用いて露光・現像し、配線電極８のタングステン層８ａをエッチングして、発熱体６の長さを規定する。再度、フォトリソ工程を用い、発熱体６、配線電極８のタングステン層８ａおよびアルミニウム層８ｂをエッチングして、発熱体６の幅を規定するとともに、配線電極８のタングステン層８ａのパターンを形成する。
【００３１】
最後に、図４（ｆ）に示すように、発熱体６および配線電極８を覆うように保護膜９を成膜する。
【００３２】
ここで、サーマルヘッド２の製造が終了する。
【００３３】
このように、このサーマルヘッド２の製造方法は６工程で済むので、８工程を必要とする従来の製造方法と比べて、工程数が２つ少なくなり、製造コストが安価となる。
【００３４】
また、こうして製造されたサーマルヘッド２の各配線電極８においては、ニップ領域ＮＡに対応する第１電極部分８１がタングステン層８ａから形成されているので、種々の長所がある。第１に、熱的に安定しており、電圧を上げても発熱体６の抵抗値があまり変化しない。第２に、腐食に強く、ナトリウムやカリウムによって腐食する心配がない。第３に、熱による結晶の異常成長がない。第４に、硬度が高いため、保護膜のクラックを枕効果によって防止することができる。
【００３５】
一方、各配線電極８の第１電極部分８１以外の部分、すなわち第２電極部分８２では、タングステン層８ａにアルミニウム層８ｂが積層されているため、各配線電極８の配線抵抗が低くなる。しかも、タングステン層８ａが併存しているので、仮にアルミニウム層８ｂが腐食しても、配線電極８の断線を防ぐことができる。したがって、サーマルヘッド２の信頼性が向上する。
【００３６】
この効果を確認するため、タングステン単体からなる配線電極８と、タングステンにアルミニウムを組み合わせた配線電極８の２種類について、それぞれ、配線長を０．２〜１０ｍｍの範囲内で変えたとき配線抵抗がどのように変化するかを実験で求めた。その結果、図５に示すように、いずれの配線電極８においても、配線長が長くなると、それに比例して配線抵抗が増大する傾向にあることが確認された。そして、タングステン単体からなる配線電極８では、単位長さ当たりの配線抵抗が約５．８Ω／ｍｍであった。これに対し、タングステンにアルミニウムを組み合わせた配線電極８では、単位長さ当たりの配線抵抗が約０．９Ω／ｍｍ（つまり、タングステン単体からなる配線電極８の約１５％）にまで低下した。
【００３７】
また、配線電極８の第２電極部分８２におけるタングステン層８ａとアルミニウム層８ｂとのコンタクト部の抵抗、すなわちコンタクト抵抗は、コンタクト部の面積に反比例することが予想される。それを確認するため、コンタクト部の面積を１０００〜３００００μｍ2の範囲内で変えたとき、コンタクト抵抗がどのように変化するかを実験で求めた。その結果、図６に示すように、コンタクト部の面積が増すと、それに反比例してコンタクト抵抗が低下する傾向にあることが確認された。そして、コンタクト部の面積が３０００μｍ2以上の場合、コンタクト抵抗は約１００Ω以下と低くなる。また、コンタクト部の面積が６０００μｍ2以上の場合、コンタクト抵抗は約５０Ω以下と一層低くなる。
【００３８】
なお、上述の実施形態では、図２（ｂ）、図４（ｆ）に示すように、配線電極８の第２電極部分８２として、タングステン層８ａの上側にアルミニウム層８ｂを積層したものを採用した場合について説明した。しかし、図７（ａ）に示すように、アルミニウム層８ｂだけで第２電極部分８２を形成してもよい。また、図７（ｂ）に示すように、タングステン層８ａの下側にアルミニウム層８ｂを積層し、これを第２電極部分８２としても構わない。
【００３９】
また、上述の実施形態では、配線電極８の第２電極部分８２において、タングステン層８ａに積層する材料としてアルミニウムを採用した場合について説明した。しかし、タングステンより比抵抗の小さい材料であれば、アルミニウム以外の材料、例えば金（Ａｕ）などを代用することもできる。
【００４０】
また、上述の実施形態では、配線電極８のタングステン層８ａの上にアルミニウム層８ｂを成膜する工程（図３（ｄ）、図４（ｄ））において、ニップ領域ＮＡをマスキングする方法について説明した。しかし、配線電極８のタングステン層８ａの上にマスキングすることなくアルミニウム層８ｂを成膜した後、フォトリソ工程でニップ領域ＮＡのアルミニウム層８ｂを除去するようにしてもよい。この場合、サーマルヘッド２の製造方法は７工程で済むので、８工程を必要とする従来の製造方法と比べて、工程数が１つ少なくなり、製造コストが安価となる。
【００４１】
また、上述の実施形態では、配線電極８のタングステン層８ａの上にアルミニウム層８ｂを成膜する工程（図３（ｄ）、図４（ｄ））の後、発熱体６の長さ・幅の規定およびタングステン層８ａのパターン形成を行う工程（図３（ｅ）、図４（ｅ））に移行する方法について説明したが、これらの工程の順序を逆転させても構わない。
【００４２】
また、上述の実施形態では、ビデオプリンタ１について説明したが、ビデオプリンタ１以外の印画装置（例えば、バーコードプリンタ、ラベルプリンタ、カードプリンタ、ファクシミリ、券売機など）に本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る印画装置であるビデオプリンタの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明に係るサーマルヘッドの要部を示す図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線による拡大断面図である。
【図３】本発明に係るサーマルヘッドの製造方法の第１の実施形態を示す工程図である。
【図４】本発明に係るサーマルヘッドの製造方法の第２の実施形態を示す工程図である。
【図５】配線電極の長さと配線抵抗との関係を表すグラフである。
【図６】コンタクト部の面積とコンタクト抵抗との関係を表すグラフである。
【図７】本発明に係るサーマルヘッドの別の２実施形態を示す断面図である。
【図８】従来のサーマルヘッドの製造方法の第１例を示す工程図である。
【図９】従来のサーマルヘッドの製造方法の第２例を示す工程図である。
【符号の説明】
【００４４】
１……ビデオプリンタ（印画装置）
２……サーマルヘッド
３……基板
４……感熱紙
５……グレーズ
６……発熱体
７……共通電極
８……配線電極
８ａ……タングステン層
８ｂ……アルミニウム層
８１……第１電極部分
８２……第２電極部分
９……保護膜
ＮＡ……ニップ領域
【図１】
2005161618.tif 000003
【図２】
2005161618.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005161618.tif 000007
【図６】
2005161618.tif 000008
【図７】
2005161618.tif 000009
【図８】
2005161618.tif 000010
【図９】
2005161618.tif 000011