(57)【要約】【課題】  複雑な製造工程を必要とすることもなく、しかも、高い断熱性と高い放熱性が得られ、低エネルギでの良好な印字かつ高速な印字を行うことができるサーマルヘッドを提供する。【解決手段】  基板上に複数の発熱抵抗体層を列状に形成し、各発熱抵抗体層上に電極をそれぞれ接続してなるサーマルヘッドにおいて、前記各発熱抵抗体層の下部にはパシベーション層を具備し、このパシベーション層の発熱体部に位置する部分に開口部を設け、この開口部からパシベーション層の下部に配したダミー層をエッチング除去して空間層を形成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に複数の発熱抵抗体層を列状に形成し、各発熱抵抗体層上に電極をそれぞれ接続してなるサーマルヘッドであって、
前記各発熱抵抗体層の下部にはパシベーション層を具備し、このパシベーション層の下部に、固体層が存在しない空間層を有することを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
前記空間層は、前記発熱抵抗体層と前記パシベーション層に開口部を設け、この開口部からパシベーション層の下部に配したダミー層をエッチング除去することによって形成されてい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】
更に、前記発熱抵抗体層と前記電極を被覆して保護するとともに、前記開口部から前記空間層に侵入して前記発熱抵抗体層と前記パシベーション層とを支持する保護層とからなることを特徴とする請求項２に記載のサーマルヘッド。
【請求項４】
前記ダミー層は、前記パシベーション層よりもエッチング除去速度が早い材料であることを特徴とする請求項２または３に記載のサーマルヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーマルプリンタに使用されるサーマルヘッドに係り、特に携帯型プリンタに使用されるために、電池駆動を行う場合等において非常に効果が高い、高効率のサーマルヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にサーマルヘッドは、図３に示すように、アルミナセラミックスなどからなる基板上にガラスなどからなる蓄熱層を敷設したもの（たとえばグレーズ基板）に、複数の発熱抵抗体層を列状に形成し、各発熱抵抗体層には、アルミニウム、銅、金、銀などからなる個別電極ならびに共通電極をそれぞれ接続し、発熱抵抗体層およびその周辺に位置する電極を保護膜により被覆して構成される。そして、サーマルヘッドの発熱抵抗体層を選択的に発熱させることにより、感熱記録媒体へ伝熱させて記録を行うようになっている。
【０００３】
このようなサーマルヘッドにおいて、近年携帯用途を中心とした、電池による駆動を行うようにした省電力型のものが普及しつつある。この省電力型のラインサーマルヘッドにおいては、蓄熱層や基板などを通しての放熱をできるだけ防止して、サーマルヘッドを構成する各発熱抵抗体層への印加電圧が低電圧でも駆動できるようにしたり、低消費電力でも良好な記録ができるようにしている。このようなサーマルヘッドは、蓄熱層を従来のガラスなどより熱伝導率の小さい材料にする手段が採られることが多い。その有効なものとして、発熱抵抗体層の下部に空間層を形成して、発熱抵抗体層の発熱が蓄熱層や基板方向に伝達されにくくしたものが知られている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１６０３９２号公報（第３−７頁、第１図）
【特許文献２】特開２００３−０５４０２０号公報（第５−８頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、膜形成プロセスにおいて簡単に空間層を形成することは不可能であるため、発熱抵抗体層の下部に空間層を形成する従来のサーマルヘッドにおいては、空間層を形成するための製造工程が非常に複雑なものとなっており、製造コストが莫大なものになってしまっていた。また、構造上、空間層部分の強度不足や発熱体の信頼性の問題点が指摘されていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、基板上に複数の発熱抵抗体層を列状に形成し、各発熱抵抗体層上に電極をそれぞれ接続してなるサーマルヘッドにおいて、前記各発熱抵抗体層の下部にはパシベーション層を具備し、このパシベーション層の発熱体部に位置する部分に開口部を設け、この開口部からパシベーション層の下部に配したダミー層をエッチング除去して空間層を形成した。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、従来のサーマルヘッドの印字エネルギよりも非常に小さな印加量によっても、従来と同等の発熱温度が得られることになるため、非常に高効率のサーマルヘッドを提供することができる。かつ、放熱時間の立下りの特性により、高速用途にも優れた効果がある。しかも、従来のサーマルヘッドと比べて製造工程がさほど変わらないため、本発明と同様の構造を得る他のサーマルヘッドと比べて、製造コストを大幅に抑えることができる。また、パシベーション層の存在により、発熱抵抗体の劣化や抵抗値変化の少ない高信頼性の発熱体が得られる。さらに、構造的に空間層の強度の問題が発生しないような構成となっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
【実施例】
【０００８】
以下、本発明によるサーマルヘッドの製造方法の一例を詳述する。
図１は、本発明に係るサーマルヘッドの発熱体部上面図と断面図である。図１において、基板１は、サーマルヘッドで一般的に用いられるグレーズ基板またはガラス基板等である。基板１の上層には後に空間層２を形成するためのダミー層３を形成しておく。さらに上層にはパシベーション層４を積層する。このパシベーション層４は、絶縁性を有し反応性の低い化学的に安定なものが選択される。たとえば二酸化珪素や窒化珪素等が適当である。一方ダミー層３は、エッチングに使用する材料に対してパシベーション層４がエッチング耐性のあるものであれば問題ない。絶縁性や導電性についても特に制限されない。たとえば、アルミニウムが使用可能である。アルミニウムのエッチングには通常酸を中心とする材料が使用されるが、前記の二酸化珪素や窒化珪素はエッチングされにくく、アルミニウムはエッチングされやすいという材料を選択することが可能である。
【０００９】
次に空間層の具体的な形成方法について説明する。まず、後に発熱体が形成される位置のパシベーション層４に、発熱体に相当する面積よりも狭い面積の開口部５を形成する。形成は、フォトリソグラフィ工程によりパターニングを行った後、非フォトレジスト被覆部分を除去するエッチング工程で行う。パシベーション層４を開口した後、ダミー層３をエッチングする。ダミー層３としてたとえばアルミニウムを使用した場合、酸を用いてエッチングを行う。エッチングは、サイドエッチ作用を利用して、パシベーション層４の下部に侵食する状態まで継続すると、空間層２を形成することが可能である。
【００１０】
次に発熱抵抗体層６を積層し、フォトリソグラフィ工程によりパターニングを行った後、非フォトレジスト被覆部分を除去するエッチング工程を経て、発熱抵抗体パターンを形成する。同様にアルミニウム、銅、金、銀などからなる電極７の配線パターンを積層し、発熱体部を形成する。さらに、上層には電極７や発熱抵抗体層６を摩耗や腐食から保護するための五酸化タンタルや炭化シリコンなどからなる保護膜８が被覆される。
【００１１】
発熱抵抗体層６は、上部の保護膜８と下部のパシベーション層４に挟まれているため、化学的に安定な状態を保持することが可能であり、酸化等の劣化や抵抗値変動が発生しにくい構造となっている。
また、本発明の特徴としては、開口部５の部分には開口部５から侵入して保護膜が形成されるという点がある。保護膜形成プロセスにおいて、空間層２の部分に廻り込んで保護膜が形成されることはないが、開口部５の部分には形成される。従来の発明では、空間層が形成された部分の強度の問題があったが、本発明においては、開口部５に形成された保護膜によって強度が保たれる。具体的には、発熱体上に感熱記録媒体が押し付けられる力によって、この空間層が破壊される可能性があるが、本発明の場合は、開口部５に保護膜が形成されることによって、橋脚のような役目をして、強度を維持することができる。
【００１２】
なお、これまでの説明においては、空間層２を形成した後発熱部を形成しているが、発熱部を形成し終えた後、パシベーション層４に開口部５を形成する工程とダミー層３のエッチングを行う工程を設定することにより、後工程で空間層２を形成しても良い。
【００１３】
図２は、本発明のサーマルヘッドにおける他の形態の発熱体部上面図と断面図である。ダミー層３のエッチングにおいては、パシベーション層４の下での化学反応となるため、反応媒体の供給が不十分ないわゆるローディング効果が大きく、反応速度が遅い。その対策として図２のように、開口部５を小さく数多く配置するとローディング効果が小さくなり、エッチング速度が速くなる。
【００１４】
本発明による空間層２を形成した場合と、空間層２を有しない従来のサーマルヘッドの発熱特性を比較した結果を図４に示す。本例は、印字ドット密度８ドット／ｍｍ、発熱抵抗体層６の抵抗値が１７０Ω、印加電圧が７．２Ｖの場合の比較である。なお、空間層２の厚みは、１．０μとした。
【００１５】
空間層２を設けることにより、基板１への放熱が著しく遮断されるため、空間層２が無い場合と比較して、１００℃以上の温度差が生じることになる。よって、従来と同一の記録濃度を得るために必要な印字エネルギは、従来よりも大幅に少なくて済むことになる。さらに、空間層２の存在により、発熱体温度が従来よりも速い立上がりで得られるにもかかわらず、従来の固体層の蓄熱層に比較して熱拡散率が高いため、図４より明らかなように、放熱時間の立下がりが従来とほとんど変わらない。したがって、高速度応答が得られるサーマルヘッドをも提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るサーマルヘッドの発熱体部上面図と断面図である。
【図２】本発明に係るサーマルヘッドにおける他の形態の発熱体部上面図と断面図である。
【図３】従来のサーマルヘッドの断面図である。
【図４】本発明に係るサーマルヘッドの発熱温度特性である。
【符号の説明】
【００１７】
１    基板
２    空間層
３    ダミー層
４    パシベーション層
５    開口部
６    発熱抵抗体層
７    電極
８    保護膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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