JP2007261118A - サーマルヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】単一ヒータを有するサーマルヘッドおいて、そのコンパクト化と発熱温度の均一性を向上させる。
【解決手段】サーマルヘッド１０では、支持基板１１上にグレーズ層１２が形成され、グレーズ層１２上に、下層電極１３、発熱抵抗体層１４および上層電極１５が積層構造になった単一ヒータが形成される。そして、この積層構造の単一ヒータを被覆する保護膜１６が形成される。この積層構造の単一ヒータは、略下層電極１３と上層電極１５のオーバーラップ領域に介在する発熱抵抗体層１４を発熱部１７とし、その発熱抵抗層１４を膜厚方向に流れる電流のジュール熱で発熱する。下層電極１３および上層電極１５は配線板１８の回路配線にボンディングワイヤーＷにより電気接続され、封止材１９によって封止される。上記配線板１８と支持基板１１は放熱板２０上に載置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばリライタブル感熱記録媒体の可視像の消去、画像の光沢層の形成等に有効に使用できるサーマルヘッドおよびその製造方法に関する。

現在、ＩＣカード、磁気カードのようなカード類あるいは記録用紙などのシート類として画像の書き込みおよび消去可能なリライタブル感熱記録媒体が用いられるようになっている。

上記リライタブル感熱記録媒体は、可逆的な感熱特性を有する材料により構成され、例えば１００℃〜２００℃の温度領域で短時間（例えば０．００１ｓｅｃ程度）加熱することにより発色する。そして、その発色の温度よりも低い７０℃〜１１０℃の温度領域で長時間（例えば０．１ｓｅｃ程度）加熱するとその色が消えるという可逆的な特性を有する。ここで、このような感熱特性は発色剤等に依って異なってくるが、いずれにしても、可視像の記録と消去を多数回にわたり繰り返すことが可能になり、省資源やリサイクルに適した記録媒体としてその用途が広がっている。

そこで、このリライタブル感熱記録媒体の可視像を消去するための消去手段としては単一ヒータから構成されたサーマルヘッドが提案されている。この単一ヒータを有するサーマルヘッドの一例について図９を参照して説明する（例えば、特許文献１参照）。ここで、図９（ａ）はサーマルヘッドの単一ヒータ部分を示す上面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＹ−Ｙ矢視の拡大横断面図である。図９に示すように、絶縁基板１０１上にグレーズ層１０２が形成され、このグレーズ層１０２上に発熱抵抗体層１０３が形成されている。

そして、上記発熱抵抗体層１０３上に、一対の電極１０４ａ、１０４ｂが間隙Ｇを挟んで対向して配置されている。ここで、上記一対の電極１０４ａ、１０４ｂは、発熱抵抗体層１０３に重層して形成され電気接続している。このようにして、上記間隙Ｇに露出する発熱抵抗体層１０３がサーマルヘッドの主走査方向にライン状あるいは帯状（以下、ライン状という）に形成された発熱部１０５となる。また、この一対の電極１０４ａ、１０４ｂは外部接続端子１０６ａ、１０６ｂにそれぞれに接続している。そして、この外部接続端子の一部を除き全体が保護膜１０７により被覆される。このようにして、上記発熱抵抗体層１０３の発熱部１０５、一対の電極１０４ａ、１０４ｂを有する単一ヒータがサーマルヘッドに形成されている。

ここで、上記絶縁基板１０１は例えばアルミナセラミックスのような耐熱、絶縁体材料から成る。グレーズ層１０２はガラスやポリイミド樹脂等の低熱伝導性材料から成り、発熱部１０５の発する熱を蓄積あるいは放散する作用を為す。上記発熱抵抗体層１０３はＴａＳｉＯ等の電気抵抗体材料から成る。そして一対の電極１０４ａ，１０４ｂはＡｌ（アルミニウム）やＣｕ（銅）等の低抵抗の金属材料から成る。上記外部接続端子１０６ａ、１０６ｂは、フレキシブル配線板（不図示）と接続部材を介して接続され電源電力が供給される領域になる。ここで、これ等の外部接続端子は一対の電極１０４ａ、１０４ｂの上面にＮｉ（ニッケル）やＡｕ（金）等の半田濡れ性の良好な金属材料が被着したものになっている。

そして、上記保護膜１０７ はＳｉ₃Ｎ₄（窒化珪素）やＳｉＣ（炭化珪素）等の硬質で緻密な無機質材料から成り、この保護膜１０７で一対の電極１０４ａ、１０４ｂ、発熱部１０５を被覆しておくことにより、一対の電極１０４ａ、１０４ｂ、発熱部１０５あるいは発熱抵抗体層１０３をリライタブル感熱記録媒体の摺接による磨耗、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ようになっている。

上記サーマルヘッドを用いたリライタブル感熱記録媒体の可視像の消去では、画像の形成された例えばＩＣカードあるいは記録用紙が、サーマルヘッドの保護膜１０７と例えば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搬送される。この搬送において、上記リライタブル感熱記録媒体は、発熱部１０５により加熱され、画像の消去に必要な所要の温度にされる。ここで、この加熱温度は、発熱部１０５に印加する予め設定された電源の電力および上記走査の速度により決まる。
特開２０００−３４０３４６号公報

しかしながら、従来のサーマルヘッドでは、発熱抵抗体層１０３の発熱部１０５および一対の電極１０４ａ、１０４ｂが平面上で並列配置された、いわゆる平面構造の単一ヒータとなっている。このために、サーマルヘッドはその副走査方向の寸法の縮小化が難しいという問題があった。そして、このサーマルヘッドとの間で記録媒体を狭圧するプラテンローラの小型化に限界があった。これは、特に、同一のサーマルヘッドに画像形成用の発熱部を多数個に配列した発熱素子群に並行して、上記単一ヒータを併設しようとする場合に大きな問題となってくる。

また、上記サーマルヘッドでは、ライン状の発熱部１０５における発熱温度分布の均一性を向上させるのが難しいという問題があった。これは、平面上で対向する電極１０４ａ、１０４ｂに通電パルスを印加し発熱させる構造では、電極が低抵抗であってもその電流パスにおける電圧降下の影響は不可避だからである。この電極中の電圧降下のために、発熱部１０５における間隙Ｇ間にかかる通電パルスの電圧が主走査方向の位置で異なってくる。このため、発熱部１０５のジュール熱による発熱量は主走査方向で不可避的に分布する。これによる発熱温度分布の不均一性は、記録媒体の寸法が例えばＡ３用紙サイズのように増大化するに従ってより顕在化する。

また、上述したサーマルヘッドにおける問題は、例えばカラープリンタ、フォトプリンタ等における画像の光沢層の形成すなわちオーバーコート層形成（画像ラミネーション）あるいは高精細な画像の定着においても同様に起こってくる。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、記録媒体に形成した画像の消去あるいは画像のラミネーション等に用いられる単一ヒータを含んで構成されるサーマルヘッドおいて、そのコンパクト化と発熱温度の均一性向上が容易になるサーマルヘッドおよびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明にかかるサーマルヘッドは、支持基板と、前記支持基板の表面に形成した絶縁体材料から成る保温層と、前記保温層上に形成した第１の電極と、前記第１の電極の所定の領域を被覆する発熱抵抗体層と、前記発熱抵抗体層を介して前記第１の電極上に積層する第２の電極と、前記第１の電極、前記発熱抵抗体層および前記第２の電極を被覆する絶縁体材料から成る保護層とを有し、前記第１の電極と前記第２の電極のオーバーラップする領域に介在する前記発熱抵抗体層を抵抗体発熱部とし、前記第１の電極および前記第２の電極をその通電用電極とする積層構造の単一ヒータが形成されている構成になっている。

そして、本発明にかかるサーマルヘッドの製造方法は、セラミックス製の支持基板上にグレーズ層を形成する工程と、前記グレーズ層上に導電体材料膜を成膜し加工して第１の電極を形成する工程と、前記第１の電極の所要の領域を被覆するように、成膜マスキングにより選択的に発熱抵抗体層を成膜する工程と、前記発熱抵抗体層を介して前記第１の電極に積層する第２の電極を、成膜マスキングにより選択的に成膜する工程と、前記第１の電極、前記発熱抵抗体層および第２の電極を被覆する絶縁体材料から成る保護層を形成する工程と、を有し、前記第１の電極と前記第２の電極のオーバーラップする領域に介在する前記発熱抵抗体層を抵抗体発熱部とし、前記第１の電極および前記第２の電極をその通電用電極とする積層構造の単一ヒータを形成する構成になっている。

あるいは、本発明にかかるサーマルヘッドの製造方法は、セラミックス製の支持基板上にグレーズ層を形成する工程と、前記グレーズ層上に第１の導電体材料膜を成膜し加工して第１の電極を形成する工程と、前記第１の電極の所要の領域を被覆するように、成膜マスキングにより選択的に発熱抵抗体層を成膜する工程と、前記発熱抵抗体層を介して前記第１の電極に積層する第２の導電体材料膜を成膜する工程と、第２の導電体材料膜および前記発熱抵抗体層の一部を帯状の同一パターンにエッチング加工し第２の電極を形成する工程と、前記第１の電極、前記発熱抵抗体層および第２の電極を被覆する絶縁体材料から成る保護層を形成する工程と、を有し、前記第１の電極と前記第２の電極のオーバーラップする領域に介在する前記発熱抵抗体層を抵抗体発熱部とし、前記第１の電極および前記第２の電極をその通電用電極とする積層構造の単一ヒータを形成する構成になっている。

本発明における発熱抵抗体の膜厚方向に通電する構成により、記録媒体に形成した画像の消去あるいは画像のラミネーション等に用いられる単一ヒータを含んで構成されるサーマルヘッドおいて、そのコンパクト化と発熱温度の均一性が容易に向上する。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、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。ここで、図１は好適な一態様のサーマルヘッドを示す表面の一部を切り欠いた上面図である。図２は図１のＸ−Ｘ矢視の拡大横断面図である。

図１，２に示すように、サーマルヘッド１０では、例えばアルミナ等のセラミックスから成る支持基板１１の表面に保温層であるグレーズ層１２が形成されている。このグレーズ層１２上に第１の電極である下層電極１３が配設され、この下層電極１３の所定の領域に重層して発熱抵抗体層１４が形成されている。そして、この発熱抵抗体層１４上に積層して第２の電極である上層電極１５が形成されている。ここで、上層電極１５はサーマルヘッドの主走査方向に略一定幅でライン状に配設されている。更に、後述するボンディングワイヤー接続のために下層電極１３の一部と上層電極１５の一部が露出されて、上記下層電極１３、上層電極１５および発熱抵抗体層１４を被覆する絶縁体材料から成る保護層１６が形成されている。

上記構造において、下層電極１３と上層電極１５のオーバーラップする領域により上下に挟まれた発熱抵抗体層１４の領域が発熱部１７となる。ここで、通電パルスの電圧により上層電極１５と下層電極１３間に流れる電流は発熱抵抗体層１４の膜厚の方向である。そして、発熱抵抗層１４の抵抗値が極めて高いことから、上記電流は、略上層電極１５と下層電極１３のオーバーラップ領域に介在する発熱抵抗体層１４を膜厚方向に流れる。ここで、通電パルスの周波数にも依存するが、上記電圧は電極の縁端部に印加され易くいわゆるフリンジ効果が生じて、実効的な上記オーバーラップ領域は上記縁端部に沿い少し広がる。

このように、上記電流によりジュール熱が発生する発熱部１７は、サーマルヘッドの主走査方向に略一定幅でライン状に配設された上層電極１５において、図１に示した発熱部電極１５ａにほぼ一致する。そして、このジュール熱は極めて高い熱伝導率を有する上層電極１５を全体的に拡散し、上記発熱部電極１５ａが一様な発熱温度になる。

このようにして、上記発熱抵抗体層１４の発熱部１７、下層電極１３および上層電極１５が積層構造となった単一ヒータがサーマルヘッド１０に形成される。

そして、サーマルヘッド１０では、上記主要構成の他に配線板１８が備えられており、下層配線１３の上記露出部がボンディングワイヤーＷにより、配線板１８の回路配線に電気接続されている。同様に、上層配線１５の上記露出部も配線板１８の別の回路配線にボンディングワイヤーＷを介して電気接続している。そして、これ等のボンディングワイヤーＷおよび保護層１６の一部は、例えばモールド樹脂から成る封止材１９によって気密封止されている。ここで、上記配線板１８および支持基板１１は、例えば放熱板２０上に載置される構成になっていると好適である。ここで、図１では図を明確にする目的で封止材１９は省略されている。

上記サーマルヘッド１０において、支持基板１１は、通常、耐熱性を有する絶縁体材料から成る絶縁基板であり、アルミナセラミックスの他に、シリコン、石英、炭化珪素等のセラミックスにより構成されてもよい。

そして、上記グレーズ層１２は、発熱部１７から発する熱を蓄積し保温する作用を有し、表面平滑性のある絶縁体材料であればよい。例えば酸化珪素から成るガラス膜、あるいはポリイミド樹脂等の低熱伝導性材料から成る。

上記発熱抵抗体層１４は、高融点金属とセラミックスの複合体であるサーメット膜から成る。例えばＴａＳｉＯ、ＮｂＳｉＯ、ＴａＳｉＮＯ、ＴｉＳｉＣＯ系の電気抵抗体材料が好適である。ここで、発熱部１７が略上層電極１５下の発熱抵抗体層１４の膜厚部分となることから、この発熱抵抗体層１４の抵抗率は、上述した従来の発熱抵抗体層１０３の場合の例えば１０^２倍〜１０^３倍になる。但し、この抵抗率は後述するが発熱抵抗体層１４の膜厚も考慮して設定される。

下層電極１３および上層電極１５は低抵抗になるほど好ましい。しかも、上層電極１５は上述したように熱伝導率が高いほど好適になる。これに対して、下層電極１３は熱伝導率が低いほうが好ましい。これは、発熱部１７で生じるジュール熱が下層電極１３を通って放散しないようにするためである。更に、下層電極１３は表面平滑性のある導電体材料が好ましい。これは、その表面に積層される発熱抵抗体層１４の膜質および組成の均一性を向上させる上で極めて重要である。

そこで、上層電極１５は、Ａｌ、ＣｕあるいはＡｌＣｕ合金等の導電体材料を主材料に構成される。一方、下層電極１３は、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｔａ（タンタル）、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）等の高融点金属を主材料に構成されると好適である。あるいは、これ等の合金であってもよい。ここで、下層電極１３および上層電極１５は、それぞれ複数の導電体材料が積層したものであってもよい。なお、下層電極１３は上層電極１５と同様にＡｌ、ＣｕあるいはＡｌＣｕ合金等の導電体材料を主材料に構成されても構わない。

そして、保護層１６は、従来の技術の場合と同様に、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＯＮ（酸窒化珪素）やＳｉＣ等の硬質で緻密な絶縁体材料から成る。この保護層１６は、下層電極１３、発熱抵抗体層１４、上層電極１５を被覆しリライタブル感熱記録媒体の摺接による磨耗、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。

次に、上記サーマルヘッド１０の製造方法の一例について図３を参照して説明する。ここで、図３は上記積層構造の単一ヒータの概略的な製造工程別平面図である。先ず、Ａｌ₂Ｏ₃（アルミナ）セラミックスからなる細長の支持基板１１の表面に、例えばＳｉＯ_２（酸化珪素）のガラス粉末に適当な有機溶媒、溶剤を添加・混合して得たガラスペーストを周知のスクリーン印刷法で塗布形成する。そして、所定の温度で焼成し所要の膜厚のガラス膜から成るグレーズ層１２を支持基板１１表面に被着させる（図３（ａ））。

このグレーズ層１２はその他にポリイミド樹脂等であってもよい。しかし、グレーズ層１２の材質および膜厚は、発熱部１７で生じる熱の蓄積を決める要素であり、可視像の消去における温度制御に大きく関係してくる。このために、この材質あるいは膜厚はリライタブル感熱記録媒体の温度特性にあわせて適切に設定される。

次に、スパッタ法によりグレーズ層１２上に膜厚が０．５μｍ程度の所要膜厚に例えばＲｕ膜を成膜し、フォトエングレービングプロセスによりこのＲｕ膜を所要の形状にパターニングする。このようにして、下層電極１３をグレーズ層１２上に形成する（図３（ａ））。上記下層電極１３は、成膜用マスクをスパッタリングのマスキングに用いたＲｕターゲットのスパッタリングによりＲｕ膜を下層電極１３パターンに成膜し形成してもよい。

次に、グレーズ層１２上に、同様な成膜用マスクを用いたスパッタ法により膜厚が０．１μｍ〜１μｍのＴａＳｉＯ_２膜を選択的に成膜し、下層電極１３の所要の領域に重層したパターンの発熱抵抗体層１４を形成する（図３（ｂ））。ここで、後述する上層電極１５が配設される下層電極１３の上部は発熱抵抗体層１４が被覆されるようにする必要がある。ここで、ＴａＳｉＯ_２膜の膜厚は、膜のピンホールあるいはウィークスポットが生じないように設定される。なお、膜のピンホールあるいはウィークスポットの防止のためにその膜厚が厚くなる場合には、ＴａＳｉＯ_２膜の成膜においてＳｉリッチにしてその抵抗率を下げるように調整する必要がある。

引き続いて、同様な成膜用マスクを用いたスパッタ法により膜厚が例えば０．５程度のＡｌ膜を選択的に成膜し、上記下層電極１３の所要の領域を被覆した発熱抵抗体層１４上において、主走査方向にライン状に延在した発熱部電極１５ａを有する上層電極１５を形成する（図３（ｃ））。この帯状の発熱部電極１５ａは、支持基板１１の主走査方向における縁端で曲折し取り出し部電極１５ｂとなる。

その後は、同様な成膜用マスクを用いたスパッタ法により、図１，２に示したように保護層１６を成膜する。ここで、保護層１６は、例えば膜厚が２μｍ〜５μｍ程度のＳｉ_３Ｎ_４膜、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＣ膜等から成る。この成膜では、上述したように下層電極１３および上層電極１５の露出部が形成され、ボンディングワイヤーＷがボンディングできる領域が確保される。ここで、上記保護層１６の成膜は、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）であるスパッタ法に比べてステップカバレッジが良好になるＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により行うと好適である。

このようにした後は、図１，２で説明した構造になるように、上記支持基板１１および配線板１８を例えばアルミ板等から成る放熱板２０上に接着剤を介して載置し固着させる。そして、下層電極１３および上層電極１５の露出部と配線板１８の回路配線との間を例えばＡｌ線あるいはＡｕ線から成るボンディングワイヤーＷで接続する。更に、周知の実装技術により、上記下層電極１３および上層電極１５の露出部とボンディングワイヤーＷを封止材１９により気密封止する。ここで、配線板１８はフレキシブル配線板であってもよいし回路配線板であってもよい。このようにして、回路／配線を備えたサーマルヘッド１０が出来上がる。

ここで、本実施形態の特徴である積層構造の単一ヒータにおいて、その製造方法は種々のものが考えられる。そこで、別の例について図４を参照して説明をする。図４は積層構造の単一ヒータの別の製造方法を示す概略的な製造工程別平面図である。

先ず、図３で説明したのと同様に支持基板１１の表面にグレーズ層１２を被着させる。そして、高融点金属ターゲットのスパッタ法によりグレーズ層１２上に膜厚が０．５μｍ〜１μｍ程度のＴａ（タンタル）膜を成膜し、フォトエングレービングプロセスにより上記Ｔａ膜を所要の形状にパターニングする。このようにして、下層電極１３をグレーズ層１２上に形成する（図４（ａ））。

次に、グレーズ層１２上に、成膜用マスクを用いたスパッタ法により膜厚が０．１μｍ〜１μｍのＴａＳｉＯ_２膜を選択的に成膜し、下層電極１３の全体を被覆する発熱抵抗体層１４ａを形成する（図４ｂ））。

引き続いて、スパッタ法により膜厚が０．５〜１μｍのＡｌ膜を全面に成膜し発熱抵抗体層１４ａを被覆する。そして、フォトエングレービングプロセスにより、上記Ａｌ膜と発熱抵抗体層１４ａとを同一のエッチングマスクによりエッチング加工してパターニングする。そして、上記発熱部電極１５ａおよび取り出し部電極１５ｂを有する上層電極１５を形成する。このような加工により、発熱部電極１５ａが重層する発熱抵抗体層１４の領域は発熱部電極１５ａに対して自己整合に全く同一パターンに形成される（図４（ｃ））。

その後、例えば膜厚が２μｍ〜５μｍ程度のＳｉ_３Ｎ_４膜、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＣ膜等から成る保護層１６を成膜する。そして、上述したのと全く同様に、支持基板１１および配線板１８を例えばアルミ板等から成る放熱板２０上に接着剤を介して載置し固着させる。そして、必要な部位をボンディングワイヤーＷで接続し、封止材１９により気密封止する。

更に、本実施形態のサーマルヘッドの一変形例について図５，６を参照して説明する。ここで、図５は上記サーマルヘッド１０の一変形例を示す表面の一部を切り欠いた上面図である。図６は図５のＹ−Ｙ矢視の拡大横断面図である。

図５，６に示すように、サーマルヘッド１０ａでは、サーマルヘッド１０の場合と同様に支持基板１１の表面にグレーズ層１２が形成される。そして、このグレーズ層１２上に帯状の下層電極１３が配設され、この下層電極１３を被覆するように発熱抵抗体層１４が形成される。そして、この発熱抵抗体層１４上に積層する帯状の上層電極１５が形成される。

上記構造において、略同一パターンの帯状に形成された下層電極１３と上層電極１５のオーバーラップ領域は帯状であり、これ等の電極のオーバーラップする領域に上下に挟まれた発熱抵抗体層１４から成る発熱部１７は帯状になる。このように、サーマルヘッド１０の場合と異なり、下層電極１３の占有面積が必要限度に縮小されることから、発熱部１７で発熱した熱の下層電極１３を介した拡散による熱放散が最小限に抑えられる。このために、発熱における上述したところの通電パルスの電力は、サーマルヘッド１０の場合よりも効率的に記録媒体の加熱に用いることができる。

そして、サーマルヘッド１０の場合と同様に、ボンディングワイヤー接続のために下層電極１３の一部と上層電極１５の一部が露出されて、上記下層電極１３、上層電極１５および発熱抵抗体層１４を被覆する絶縁体材料から成る保護層１６が形成される。

このようにして、上記発熱抵抗体層１４の発熱部１７、下層電極１３および上層電極１５が積層構造になる単一ヒータがサーマルヘッド１０ａに形成される。

このサーマルヘッド１０ａにおいても、サーマルヘッド１０で説明したように下層配線１３および上層配線１５の上記露出部がボンディングワイヤーＷにより配線板１８のそれぞれの回路配線に電気接続される。そして、これ等のボンディングワイヤーＷおよび保護層１６の一部は封止材１９によって気密封止される。また、上記配線板１８および支持基板１１は放熱板２０上に載置される。ここで、図５では図を明確にする目的で封止材１９は省略されている。

次に、上述した本実施形態のサーマルヘッドの動作について説明する。

上記サーマルヘッド（１０，１０ａ）は例えばサーマルプリンタ等に取り付けられ、その制御装置から上述した通電パルス例えば方形波形の電圧パルスが配線板１８を介して積層構造の単一ヒータの下層電極１３および上層電極１５に印加される。この通電パルスの印加により発熱部１７の発熱抵抗体層１４をその膜厚方向に電流が流れてジュール熱が発生する。そして、この熱は、上層電極１５により主走査方向に帯状に均一化され保護層１６を通り、その表面に圧接されている記録媒体を加熱する。

例えば、上記サーマルヘッドを用いたリライタブル感熱記録媒体の可視像の消去では、画像の形成された例えばＩＣカードあるいは記録用紙が、サーマルヘッドの保護層１７と例えば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搬送される。この搬送において、上記リライタブル感熱記録媒体は、上記主走査方向に帯状に均一化された発熱により加熱され、画像の消去に必要な所要時間のあいだ所要温度にされる。ここで、この加熱温度は、上述した記録媒体の感熱温度に合わせて設定され、所要時間のあいだ上記加熱温度になるような通電パルスが上記下層電極１３と上層電極１５に印加されることになる。

また、上記サーマルヘッドを用いた記録媒体の画像ラミネーションでは、例えばインクリボンから熱融着により画像が転写形成された印画紙が、サーマルヘッドの保護層１７と例えばプラテンローラで摺接され、副走査方向に所定の速度で搬送される。ここで、記録媒体は、上記主走査方向に帯状に均一化された発熱により加熱され、画像ラミネーションに必要な時間のあいだ所要温度にされる。ここで、上記加熱温度になるように通電パルスが上記下層電極１３と上層電極１５に印加されることになる。また、画像の定着の場合も画像ラミネーションと同様になされる。

ここで、本実施形態の積層構造の単一ヒータは、サーマルヘッドの表面上において凸状に出っ張るようになる。このために、上述した記録媒体は、プラテンローラにより、保護層１６を介して単一ヒータに容易に強く圧接される。このために、上記画像消去および画像ラミネーション等は極めて簡便にでき、しかも高品位性および高信頼性を有するようになる。

次に、本実施形態の積層構造の単一ヒータを有するサーマルヘッドの発熱温度の均一性について、図７を参照し従来の平面構造の単一ヒータの場合と比較して説明する。図７は横軸に単一ヒータの位置をとり、縦軸にその位置での発熱温度を示している。ここで、比較に用いた平面構造の単一ヒータは図８に示したような平面構造になっている。比較例（Ａ）は、第１の電極２０１Ａ、第２の電極２０２Ａおよび斜線で示した発熱部２０３Ａから成る単一ヒータであり、比較例（Ｂ）は、第１の電極２０１Ｂ、第２の電極２０２Ｂおよび斜線で示した発熱部２０３Ｂから成る単一ヒータである。ここで、第１の電極２０１（Ａ、Ｂ）および第２の電極２０２（Ａ、Ｂ）は本実施形態の上層電極１５と同じＡｌで形成し、発熱部２０３（Ａ、Ｂ）は本実施形態の発熱抵抗体層１４と同じ抵抗体材料にした。

図７は、比較例（Ａ、Ｂ）の場合、第１の電極２０１（Ａ、Ｂ）を接地電位にし、第２の電極２０２（Ａ、Ｂ）を正電位にして発熱させた単一ヒータの温度分布である。本実施形態の場合は、変形例の場合も含めて下層電極１３を接地電位に上層電極１５を正電位にして発熱させている。本実施形態のサーマルヘッド１０その変形例１０ａの場合とも図７の実線に示すような発熱温度の分布を有する。これに対して、比較例（Ａ）の場合は、単一ヒータの主走査方向の両端近傍で温度が高くなりその中間領域で温度が低くなる温度分布を呈する。そして、比較例（Ｂ）では、正電位になる第２の電極２０２Ｂ側領域で発熱温度のピーク位置があり、そのピーク位置を過ぎ第１の電極２０１Ｂ側に向かって発熱温度は単調減少する。

いずれにしても、本実施形態のサーマルヘッドの積層構造の単一ヒータでは、その電極パターンに余り関係することなく発熱温度の均一性が大幅に向上することが判る。これは、上述したように、発熱部１７で生じたジュール熱がその上部の上層電極１５により瞬時に熱拡散し発熱温度の均一化が起こることに依っている。

上述したように、本実施形態では、積層構造の単一ヒータをサーマルヘッドに形成することにより、発熱温度の均一性が大幅に向上する。それに加えて、その単一ヒータがサーマルヘッド表面で凸状に出っ張る構造になることから、記録媒体の画像消去および画像ラミネーション等は極めて簡便にしかも高品位性および高信頼性を保ってできるようになる。このような効果は、特にサーマルヘッドの長尺化において顕著に現れてくる。

また、単一ヒータにおいてその電極パターンが同じようになる、図９に示した従来の場合と図５，６に示した本実施形態の一変形例の場合とを比較して明らかなように、単一ヒータの占める面積は本実施形態の方が大幅に低減する。このために、本実施形態の積層構造の単一ヒータを備えたサーマルヘッドは、そのコンパクト化が極めて容易になる。

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。

例えば、下層電極１３および上層電極１５のパターン形状は種々のものが可能であり、その発熱抵抗体層１４を介したオーバーラップ領域の形状も上記実施形態で説明した積層構造の単一ヒータと異なるものであってもよい。ここで、上記下層電極１３と上層電極１５の間の一部において、絶縁体材料から成る絶縁膜が介在し、上記電極間の電気絶縁が確保される構造になっていてもよい。

また、本実施形態で説明した積層構造の単一ヒータは、１つのサーマルヘッド表面に複数個に並列され配置されてもよい。また、同一のサーマルヘッドに、画像形成用の発熱部を多数個に配列した発熱素子群と積層構造の単一ヒータが併設されていてもよい。

また、上述した制御装置からサーマルヘッドの発熱部に供給される通電パルスは、方形波形の他に、正弦波形、のこぎり波形等、時間的に変化する波形であってもよい。更に、上記パルス状の電圧に限定されるものではなく、所定の時間に一定の電圧が印加されるようなものであっても構わない。但し、一定電圧が長い時間にわたり印加されるような電力の供給であると、サーマルヘッドの消費電力が増大し実用的でなくなることから、印加時間に限度がある。

本発明の実施形態にかかるサーマルヘッドを示す模式的な上面図。 図１のＸ−Ｘ矢視の拡大横断面図。 本発明の実施形態にかかるサーマルヘッドの製造方法を示す概略的な製造工程別平面図。 本発明の実施形態にかかるサーマルヘッドの別の製造方法を示す概略的な製造工程別平面図。 本発明の実施形態にかかるサーマルヘッドの一変形例を示す模式的な上面図。 図５のＹ−Ｙ矢視の拡大横断面図。 本発明の実施形態にかかるサーマルヘッドの発熱温度分布を比較例と共に示すグラフ。 図７の比較例に使用したサーマルヘッドの単一ヒータを示す模式的な上面図。 従来の技術のサーマルヘッドを示す概略図であって、（ａ）はサーマルヘッドの上面図、（ｂ）はそのＺ−Ｚ矢視の拡大横断面図。

符号の説明

１０，１０ａ…サーマルヘッド，１１…支持基板，１２…グレーズ層，１３…下層電極，１４…発熱抵抗体層，１５…上層電極，１５ａ…発熱部電極，１５ｂ…取り出し部電極，１６…保護層，１７…発熱部，１８…配線板，１９…封止材，２０…放熱板，Ｗ…ボンディングワイヤー

Claims (8)

1. 支持基板と、
   前記支持基板の表面に形成した絶縁体材料から成る保温層と、
   前記保温層上に形成した第１の電極と、
   前記第１の電極の所定の領域を被覆する発熱抵抗体層と、
   前記発熱抵抗体層を介して前記第１の電極上に積層する第２の電極と、
   前記第１の電極、前記発熱抵抗体層および前記第２の電極を被覆する絶縁体材料から成る保護層と、
   を有し、
   前記第１の電極と前記第２の電極のオーバーラップする領域に介在する前記発熱抵抗体層を抵抗体発熱部とし、前記第１の電極および前記第２の電極をその通電用電極とする積層構造の単一ヒータが形成されていることを特徴とするサーマルヘッド。
2. 前記第２の電極および前記抵抗体発熱部が帯状のパターンを有することを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド。
3. 前記抵抗体発熱部は、前記第１の電極の帯状のパターンに自己整合に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のサーマルヘッド。
4. 前記第２の電極の熱伝導率が前記第１の電極の熱伝導率よりも大きいことを特徴とする請求項１，２又は３に記載のサーマルヘッド。
5. 前記第１の電極が高融点金属を主成分とする導電体材料から成ることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
6. 前記第２の電極がアルミニウムを主成分とする導電体材料から成ることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
7. セラミックス製の支持基板上にグレーズ層を形成する工程と、
   前記グレーズ層上に導電体材料膜を成膜し加工して第１の電極を形成する工程と、
   前記第１の電極の所要の領域を被覆するように、成膜マスキングにより選択的に発熱抵抗体層を成膜する工程と、
   前記発熱抵抗体層を介して前記第１の電極に積層する第２の電極を、成膜マスキングにより選択的に成膜する工程と、
   前記第１の電極、前記発熱抵抗体層および第２の電極を被覆する絶縁体材料から成る保護層を形成する工程と、
   を有し、
   前記第１の電極と前記第２の電極のオーバーラップする領域に介在する前記発熱抵抗体層を抵抗体発熱部とし、前記第１の電極および前記第２の電極をその通電用電極とする積層構造の単一ヒータを形成することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
8. セラミックス製の支持基板上にグレーズ層を形成する工程と、
   前記グレーズ層上に第１の導電体材料膜を成膜し加工して第１の電極を形成する工程と、
   前記第１の電極の所要の領域を被覆するように、成膜マスキングにより選択的に発熱抵抗体層を成膜する工程と、
   前記発熱抵抗体層を介して前記第１の電極に積層する第２の導電体材料膜を成膜する工程と、
   第２の導電体材料膜および前記発熱抵抗体層の一部を帯状の同一パターンにエッチング加工し第２の電極を形成する工程と、
   前記第１の電極、前記発熱抵抗体層および第２の電極を被覆する絶縁体材料から成る保護層を形成する工程と、
   を有し、
   前記第１の電極と前記第２の電極のオーバーラップする領域に介在する前記発熱抵抗体層を抵抗体発熱部とし、前記第１の電極および前記第２の電極をその通電用電極とする積層構造の単一ヒータを形成することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。

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