(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に用いられるサーマルヘッドにおいて、抵抗値バラツキを抑制し、印刷品質などの特性を改善する。【解決手段】ポリシリコン製の発熱体層３とアルミニウム製の電極層４との間に、チタンを含むバリアメタル層５を介在させる。バリアメタル層５の厚さは、１００〜１２００Å（望ましくは、４００〜１０００Å）とする。これにより、サーマルヘッドの熱処理時間や熱処理炉の温度分布を厳密に管理しなくても、抵抗値バラツキが十分に抑制され、印刷品質などの特性が容易に改善される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体層および電極層を備えたサーマルヘッドにおいて、
前記発熱体層と前記電極層との間に、チタンを含むバリアメタル層が介在していることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
前記発熱体層の材料は、ポリシリコン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】
前記電極層の材料は、アルミニウム又はアルミニウム合金であることを特徴とする請求項１又は２に記載のサーマルヘッド。
【請求項４】
前記バリアメタル層の厚さは、１００〜１２００Åであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のサーマルヘッド。
【請求項５】
請求項１乃至４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を組み込んだ印画装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のサーマルヘッドは、絶縁性の基板上にグレーズが形成され、このグレーズ上に、ポリシリコン製の発熱体層およびアルミニウム製の電極層が多数個、主走査方向に配列する形で成膜された構造を有している。
【０００３】
ここで、各発熱体層の抵抗値のバラツキ（以下、抵抗値バラツキと称する。）が大きいと、主走査方向に沿って印字濃度むらが生じて印刷品質が低下するなど、サーマルヘッドの特性が悪くなる。そのため、従来、サーマルヘッドを熱処理炉内に載置して熱処理することにより、発熱体層と電極層とを相互拡散させてオーム性接触（オーミックコンタクト）を実現することで、抵抗値バラツキを抑えていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−４７９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、これでは、熱処理時間や熱処理炉の温度分布を厳密に管理しない限り、抵抗値バラツキの抑制効果が薄くなってしまう。
【０００５】
すなわち、熱処理時間が短いと、発熱体層および電極層の拡散が不十分となるため、抵抗値バラツキを十分に抑制することができない。逆に、熱処理時間が長ければ、電極層のアルミニウムが発熱体層の中心部に向かって拡散し、発熱体層の実質的な寸法が変化してしまうため、抵抗値バラツキを十分に抑制することができない。
【０００６】
また、熱処理炉の温度分布も抵抗値バラツキに大きな影響を及ぼし、熱処理炉の温度分布が適切でないと、抵抗値バラツキが増大することがある。
【０００７】
したがって、サーマルヘッドの特性を改善することは容易ではない。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、熱処理時間や熱処理炉の温度分布を厳密に管理しなくても、抵抗値バラツキを十分に抑制し、印刷品質などの特性を容易に改善することが可能な、サーマルヘッドおよび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】
【０００９】
まず、請求項１に係る発明は、発熱体層および電極層を備えたサーマルヘッドにおいて、前記発熱体層と前記電極層との間に、チタンを含むバリアメタル層が介在しているようにして構成される。
また、請求項２に係る発明は、前記発熱体層の材料は、ポリシリコン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、前記電極層の材料は、アルミニウム又はアルミニウム合金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、前記バリアメタル層の厚さは、１００〜１２００Åであるようにして構成される。
また、請求項５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】
【００１０】
本発明によれば、熱処理時間や熱処理炉の温度分布を厳密に管理しなくても、抵抗値バラツキを十分に抑制し、印刷品質などの特性を容易に改善することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
ビデオプリンタ１０は、図１に示すように、六面体状のケーシング１３を有しており、ケーシング１３の前面には、液晶の表示パネル１４、入力キー１５および排紙口１６が設けられている。また、ケーシング１３内には感熱紙１２がロール状に巻き取られた形で収納されており、感熱紙１２の先端部は複数本（図１では、２本）の搬送ローラ１７に支持されて排紙口１６の手前に位置決めされている。さらに、ケーシング１３内にはサーマルヘッド１が感熱紙１２の上側に位置決めされて組み込まれており、サーマルヘッド１で感熱紙１２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１２に印刷した後、この感熱紙１２を排紙口１６から排出することができる。
【００１３】
このサーマルヘッド１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９を有しており、基板９上には厚さ４０μｍのガラス製のグレーズ２が形成されている。
【００１４】
このグレーズ２の曲面凸部２ａの上側には、Ｂ（ホウ素）がドーピングされた厚さ約０．２μｍのポリシリコン（Poly-Si）薄膜からなる発熱体層３が多数個、主走査方向（図２紙面に直交する方向）に配列する形で成膜されている。各発熱体層３の副走査方向（図２左右方向）における両側にはそれぞれ、アルミニウムからなる電極層４がグレーズ２上に成膜されている。ここで、各発熱体層３とその両側の電極層４との間にはそれぞれ、チタンを含むバリアメタル層５が介在している。
【００１５】
また、すべての発熱体層３および電極層４の上側には、ＳｉＯ2 やＳｉＯＮなどからなる厚さ３〜１０μｍの第１保護膜６が成膜されている。さらに、第１保護膜６の上側には、ＳｉＯ2 やＳｉＯＮなどからなる厚さ３〜１０μｍの第２保護膜７が成膜されている。
【００１６】
サーマルヘッド１は以上のような構成を有するので、このサーマルヘッド１を熱処理炉（図示せず）内に載置して所定温度（例えば、３００〜４５０℃）で規定時間（例えば、１０〜９０分）だけ熱処理すると、各発熱体層３とその両側の電極層４とが相互拡散し、両者間でオーム性接触が得られる。その結果、すべての発熱体層３は、主走査方向における位置によって抵抗値が変化することなくオームの法則に従うようになり、抵抗値バラツキが抑制される。したがって、主走査方向に沿って印字濃度むらが生じて印刷品質が低下するなど、サーマルヘッドの特性が悪くなる事態は発生しにくい。
【００１７】
このとき、各発熱体層３とその両側の電極層４との間にはそれぞれ、チタンを含むバリアメタル層５が介在しているので、上述した抵抗値バラツキの抑制効果が顕著になるとともに、たとえ熱処理時間が規定時間から外れたり、熱処理炉の温度分布が規定分布から外れたりしても、この抵抗値バラツキの抑制効果を得ることができる。
【００１８】
これは、次のような理由による。すなわち、発熱体層３と電極層４との間にバリアメタル層５が介在していない場合は、発熱体層３の表面に１０Å（オングストローム）程度の自然酸化膜が形成され、発熱体層３のポリシリコンと電極層４のアルミニウムとの反応を阻害する。これに対し、チタンを含むバリアメタル層５が発熱体層３と電極層４との間に介在していると、チタンは高温で酸化されやすい性質があるため、自然酸化膜から酸素を奪って酸化チタンになる。このとき、ポリシリコン表面の酸化膜がチタンによって除去されるため、発熱体層３と電極層４との間でオーム性接触が実現し、抵抗値バラツキの抑制効果が顕著になる。また、バリアメタル層５に含まれるチタンは、その融点が１６６０℃と高く、拡散しにくい性質を具備するため、熱処理時間が規定時間より長くなっても、或いは熱処理炉の温度分布が規定分布から外れても、抵抗値バラツキの抑制効果を維持することができるのである。
【００１９】
この効果を確認するため、バリアメタル層５の膜厚を０〜１８００Åの範囲内で変えたとき抵抗値バラツキがどのように変化するかを実験で求めた。この実験では、熱処理温度を４５０℃とし、熱処理時間を３０分とした。その結果を図３にグラフで示す。このグラフにおいて、横軸はバリアメタル膜厚、つまりバリアメタル層５の膜厚を表し、縦軸は抵抗値バラツキを表す。
【００２０】
図３から明らかなように、バリアメタル層５の膜厚がゼロの場合（つまり、バリアメタル層５が介在しない場合）は、抵抗値バラツキが０．４％であったのに対し、バリアメタル層５の膜厚が１００〜１２００Åである場合は、抵抗値バラツキが０．４％より小さくなった。とりわけ、バリアメタル層５の膜厚が４００〜１０００Åである場合には、抵抗値バラツキが０．０６％以下の極めて小さい値となった。なお、バリアメタル層５の膜厚が１４００Å以上に大きくなると、却って抵抗値バラツキが０．４％より大きくなってしまうが、これは発熱体層３のパターン形成を高精度に行えなくなることが原因であると考えられる。
【００２１】
また、バリアメタル層５が介在しないサーマルヘッド１と、膜厚７００Åのバリアメタル層５が介在するサーマルヘッド１の２種類について、それぞれ、熱処理時間を０〜１２０分の範囲内で変えたとき抵抗値バラツキがどのように変化するかを実験で求めた。この実験では、熱処理温度を４５０℃とした。その結果をまとめて図４にグラフで示す。このグラフにおいて、横軸は熱処理時間を表し、縦軸は抵抗値バラツキを表す。
【００２２】
図４から明らかなように、バリアメタル層５が介在しないサーマルヘッド１においては、最良の場合（熱処理時間が４０〜５０分の狭い範囲内の場合）でも０．３％の抵抗値バラツキが見られた。そして、この範囲を外れると、アルミニウムとポリシリコンが過剰反応を起こし、抵抗値バラツキが急激に増大する結果となった。これに対し、バリアメタル層５が介在するサーマルヘッド１では、いずれの熱処理時間においても全般的に抵抗値バラツキが小さくなった。しかも、熱処理時間の変化に対して抵抗値バラツキが鈍感であり、幅広い熱処理時間において抵抗値バラツキを小さく維持することができる結果が得られた。
【００２３】
なお、この実験では熱処理温度を４５０℃としたが、熱処理温度が４５０℃以下（例えば、３００〜４５０℃）の場合、熱処理時間は長くなるものの、バリアメタル層５の膜厚と抵抗値バラツキとの間には同様の傾向が見られる。
【００２４】
なお、上述の実施形態においては、グレーズ２の曲面凸部２ａの上側に発熱体層３を成膜した場合について説明したが、図５に示すように、曲面凸部２ａも含めてグレーズ２上に発熱体層３を長く成膜したサーマルヘッド１に本発明を適用することもできる。この場合も、チタンを含むバリアメタル層５を発熱体層３と電極層４との間に介在させれば、上述の実施形態と同じ作用効果を奏する。
【００２５】
また、上述の実施形態では、アルミニウムからなる電極層４を備えたサーマルヘッド１について説明したが、電極層４の材料としては、アルミニウム以外の材料、例えばアルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｔｉなど）を採用してもよい。
【００２６】
また、上述の実施形態では、ポリシリコンからなる発熱体層３を備えたサーマルヘッド１について説明したが、発熱体層３の材料としては、ポリシリコン以外の材料を採用しても構わない。
【００２７】
また、上述の実施形態では、ビデオプリンタ１０について説明したが、ビデオプリンタ１０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】
【００２８】
【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第１の実施形態を示す断面図である。
【図３】バリアメタル膜厚と抵抗値バラツキとの関係を表すグラフである。
【図４】熱処理時間と抵抗値バラツキとの関係を表すグラフである。
【図５】本発明に係るサーマルヘッドの第２の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１……サーマルヘッド
２……グレーズ
３……発熱体層
４……電極層
５……バリアメタル層
６……第１保護膜
７……第２保護膜
９……基板
１０……ビデオプリンタ（印画装置）
１２……感熱紙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005271475.tif 000006
【図５】
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