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WO2012086558A1 - サーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタ - Google Patents

サーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタ Download PDF

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WO2012086558A1
WO2012086558A1 PCT/JP2011/079260 JP2011079260W WO2012086558A1 WO 2012086558 A1 WO2012086558 A1 WO 2012086558A1 JP 2011079260 W JP2011079260 W JP 2011079260W WO 2012086558 A1 WO2012086558 A1 WO 2012086558A1
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WO
WIPO (PCT)
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heating element
electrode
metal
thermal head
layer
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2011/079260
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English (en)
French (fr)
Inventor
義彦 藤原
浩史 桝谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Priority to JP2012549781A priority patent/JP5638627B2/ja
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Definitions

  • the present invention relates to a thermal head and a thermal printer including the same.
  • the thermal head described in Patent Document 1 is disposed between a substrate, a pair of electrodes formed on the substrate, a heating element that is disposed between the electrodes, connects the electrodes, and a lower portion of the electrodes. And an electric resistance layer.
  • a protective film is formed on the heating element region and the electrode.
  • the heating element is made of a TaSiO-based, TaSiNO-based, NbSiO-based, or TiSiO-based material.
  • the heating element is annealed and the electric resistance of the heating element is reduced, so that the heating temperature of the heating element rises above a predetermined temperature. was there.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a thermal head in which the power durability of the heating element is improved and a thermal printer including the thermal head.
  • a thermal head includes a substrate, electrodes provided in pairs on the substrate, a heating element disposed between the electrodes, and connecting the electrodes to each other, and disposed below the electrodes. And a protective film formed on the electrode and the heating element.
  • the electrode has a first electrode and a second electrode electrically connected to the first electrode and the heating element.
  • the heating element and the electric resistance layer are formed of Al, Cu in the region on the protective film side. , Ag, Mo, Y, Nd, Cr, Ni, and W are contained. Further, the content of the metal contained in the heating element is larger than the content of the metal contained in the electric resistance layer provided below the first electrode.
  • a thermal head includes a substrate, a pair of electrodes provided on the substrate, a heating element that is disposed between the electrodes and connects the electrodes, and a lower portion of the electrodes. And a protective film formed on the electrode and the heating element.
  • the heating element and the electric resistance layer contain at least one kind of metal of Al, Cu, Ag, Mo, Y, Nd, Cr, Ni and W in the region on the protective film side, and a part of the metal is It exists as an oxide. Further, the content of the metal oxide contained in the heating element is larger than the content of the metal oxide in the electrical resistance layer.
  • a thermal printer includes the thermal head described above, a transport mechanism that transports a recording medium onto a heating element, and a platen roller that presses the recording medium onto the heating element.
  • thermo head in which the power durability of the heating element is improved and a thermal printer including the same.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II of the thermal head of FIG. 1.
  • (A) is process drawing which shows the process of forming an electrical resistance layer, a common electrode, and an individual electrode on the thermal storage layer in the area
  • (d) is process drawing which shows the process of forming an electrical resistance layer, a common electrode, and an individual electrode on the thermal storage layer in the area
  • (f) is process drawing which shows the process of forming an electrical resistance layer, a common electrode, and an individual electrode on the thermal storage layer in the area
  • FIG. 4 is an enlarged view showing another embodiment of the thermal head of the present invention in a region P shown in FIG. 2. In the area
  • the thermal head X ⁇ b> 1 of this embodiment includes a radiator 1, a head substrate 3 disposed on the radiator 1, and a flexible printed wiring board 5 connected to the head substrate 3 (hereinafter referred to as “head”). And FPC5).
  • FIG. 1 illustration of the FPC 5 is omitted, and a region where the FPC 5 is arranged is indicated by a two-dot chain line.
  • the heat radiator 1 is formed in a plate shape and has a rectangular shape in plan view.
  • the radiator 1 is made of a metal material such as copper or aluminum. As will be described later, the radiator 1 has a function of radiating a part of heat generated by the heating element 9 of the head base 3 that does not contribute to printing.
  • the head base 3 is bonded to the upper surface of the radiator 1 by a double-sided tape or an adhesive (not shown).
  • the head base 3 includes a rectangular substrate 7 in plan view, a plurality of heating elements 9 provided on the substrate 7 and arranged along the longitudinal direction of the substrate 7, and a substrate along the arrangement direction of the heating elements 9. 7 and a plurality of driving ICs 11 arranged side by side.
  • the substrate 7 is made of an electrically insulating material such as alumina ceramic or a semiconductor material such as single crystal silicon.
  • a heat storage layer 13 is formed on the upper surface of the substrate 7.
  • the heat storage layer 13 includes a base portion 13a formed on the entire upper surface of the substrate 7, and a raised portion 13b extending in a strip shape along the arrangement direction of the plurality of heating elements 9 and having a substantially semi-elliptical cross section. .
  • the raised portion 13b functions to satisfactorily press the recording medium to be printed against a protective film 25 (described later) formed on the heating element 9.
  • the heat storage layer 13 is made of, for example, glass having low thermal conductivity, and can temporarily store a part of the heat generated by the heating element 9. Therefore, the time required to raise the temperature of the heating element 9 is shortened, and the thermal response characteristic of the thermal head X1 is enhanced.
  • the heat storage layer 13 is formed, for example, by applying a predetermined glass paste obtained by mixing a glass powder with an appropriate organic solvent onto the upper surface of the substrate 7 by screen printing or the like, and baking it.
  • an electrical resistance layer 15 is provided on the upper surface of the heat storage layer 13.
  • the electrical resistance layer 15 is interposed between the heat storage layer 13 and a common electrode 17, an individual electrode 19, and an IC-FPC connection electrode 21 described later.
  • the electric resistance layer 15 includes a region having the same shape as the common electrode 17, the individual electrode 19, and the IC-FPC connection electrode 21 (hereinafter referred to as an intervening region), and a space between the common electrode 17 and the individual electrode 19. And a plurality of regions exposed from (hereinafter referred to as exposed regions).
  • the intervening region of the electric resistance layer 15 is hidden by the common electrode 17, the individual electrode 19, and the IC-FPC connection electrode 21.
  • Each exposed region of the electrical resistance layer 15 forms the heating element 9 described above.
  • the some heat generating body 9 is arrange
  • the plurality of heating elements 9 are illustrated in a simplified manner for convenience of explanation, but are arranged at a density of, for example, 180 dpi to 2400 dpi (dots per inch).
  • the electric resistance layer 15 is formed of a material having a relatively high electric resistance such as TaN, TaSiO, TaSiNO, TiSiO, TiSiCO, or NbSiO. For this reason, when a voltage is applied between the common electrode 17 and the individual electrode 19 described later and a voltage is applied to the heating element 9, the heating element 9 generates heat due to Joule heating.
  • the electric resistance layer 15 has at least a region on the protective film 25 side described later, Al (aluminum), Cu (copper), Ag (silver), Mo (molybdenum), Y (yttrium), Nd (neodymium), Cr (Chromium), Ni (nickel) and W (tungsten) at least one kind of metal element is contained.
  • the region on the protective film 25 side of the heating element 9 indicates a region from the interface between the heating element 9 and the protective film 25 to 0.05 ⁇ m.
  • the region on the protective film 25 side of the electric resistance layer 15 indicates a region from the interface of the heating element 9, the common electrode 17, the individual electrode 19, and the IC-FPC connection electrode 21 to 0.05 ⁇ m.
  • a common electrode 17, a plurality of individual electrodes 19, and a plurality of IC-FPC connection electrodes 21 are provided on the upper surface of the electric resistance layer 15.
  • the common electrode 17, the individual electrode 19, and the IC-FPC connection electrode 21 are formed of a conductive material.
  • a conductive material For example, among Al, Cu, Ag, Mo, Y, Nd, Cr, Ni, and W It is formed with any one kind of these metals or these alloys.
  • the common electrode 17 is for connecting a plurality of heating elements 9 and the FPC 5. As shown in FIG. 1, the common electrode 17 has a main wiring portion 17 a that extends along one long side of the substrate 7. The common electrode 17 has two sub-wiring portions 17b that extend along one and the other short sides of the substrate 7 and have one end connected to the main wiring portion 17a. Further, the common electrode 17 has a plurality of lead portions 17 c that individually extend from the main wiring portion 17 a toward the respective heat generating elements 9, and whose tip portions are connected to the respective heat generating elements 9. The common electrode 17 is electrically connected between the FPC 5 and each heating element 9 by connecting the other end of the sub-wiring portion 17b to the FPC 5.
  • the plurality of individual electrodes 19 are for connecting each heating element 9 and the drive IC 11. As shown in FIGS. 1 and 2, each individual electrode 19 has one end connected to the heating element 9 and the other end arranged in the arrangement area of the drive IC 11. Moreover, it extends in a band shape from each heating element 9 toward the arrangement area of the drive IC 11 individually. Then, the other end of each individual electrode 19 is connected to the drive IC 11, so that each heating element 9 and the drive IC 11 are electrically connected. More specifically, the individual electrode 19 divides a plurality of heating elements 9 into a plurality of groups, and electrically connects the heating elements 9 of each group to a drive IC 11 provided corresponding to each group.
  • the lead portion 17c of the common electrode 17 and the individual electrode 19 are connected to the heating element 9, and the lead portion 17c and the individual electrode 19 are arranged to face each other. .
  • the electrodes connected to the exposed region of the electric resistance layer 15 serving as the heating element 9 are thus formed in pairs. That is, in the present embodiment, the lead portion 17c and the individual electrode 19 constitute a pair of electrodes.
  • the common electrode 17 and individual electrode which are electrodes are provided with the 1st electrode 18, and the 2nd electrode 16 which connects the 1st electrode 18 and the heat_generation
  • the plurality of IC-FPC connection electrodes 21 are for connecting the driving IC 11 and the FPC 5. As shown in FIGS. 1 and 2, each IC-FPC connection electrode 21 has one end arranged in the arrangement region of the driving IC 11 and the other end arranged in the vicinity of the other long side of the substrate 7. It extends in a band shape. The plurality of IC-FPC connection electrodes 21 are electrically connected between the drive IC 11 and the FPC 5 by having one end connected to the drive IC 11 and the other end connected to the FPC 5. .
  • the plurality of IC-FPC connection electrodes 21 connected to each drive IC 11 are composed of a plurality of wirings having different functions.
  • the plurality of IC-FPC connection electrodes 21 are constituted by an IC power supply wiring, a ground electrode, and an IC control wiring.
  • the IC power supply wiring has a function for supplying a power supply current for operating the drive IC 11.
  • the ground electrode has a function of holding the driving IC 11 and the individual electrode 19 connected to the driving IC 11 at the ground potential.
  • the IC control wiring has a function of operating the drive IC 11 so as to control an on / off state of a switching element in the drive IC 11 described later.
  • the drive IC 11 is arranged corresponding to each group of the plurality of heating elements 9, and is connected to the other end of the individual electrode 19 and one end of the IC-FPC connection electrode 21. It is connected.
  • the drive IC 11 is for controlling the energization state of each heating element 9 and has a plurality of switching elements therein. When each switching element is in an on state, the drive IC 11 is energized and each switching element is off. A well-known thing which becomes a non-energized state at the time of a state can be used.
  • Each driving IC 11 is provided with a plurality of switching elements (not shown) inside so as to correspond to each individual electrode 19 connected to each driving IC 11.
  • one connection terminal 11 a (hereinafter referred to as the first connection terminal 11 a) connected to each switching element is connected to the individual electrode 19.
  • the other connection terminal 11 b (hereinafter referred to as the second connection terminal 11 b) connected to each switching element is connected to the ground electrode of the IC-FPC connection electrode 21.
  • the electric resistance layer 15, common electrode 17, individual electrode 19 and IC-FPC connection electrode 21 are formed by, for example, forming a material layer on each of the heat storage layers 13 by a conventionally well-known thin film forming technique such as sputtering. After sequentially laminating, the laminated body is formed by processing into a predetermined pattern using a conventionally known photoetching or the like.
  • the heating element 9 and the electric resistance layer 15 are at least one of Al, Cu, Ag, Mo, Y, Nd, Cr, Ni, and W on the surface on the protective film 25 side described later. Contains metals. Then, the metal content of the heating element 9 is larger than the metal content of the electric resistance layer 15 provided below the first electrode 18 (see FIG. 5F).
  • the metal content of the heating element 9 is preferably 1 to 5 atomic%, and the metal content of the electric resistance layer 15 provided below the first electrode 18 is 0.1 to 3 atomic%. Is preferred. Some of these metals exist as a solid solution by dissolving in the metal forming the heating element 9. Some of these metals react with the metal forming the heating element 9 and exist as an intermetallic compound. The presence of these metals as intermetallic compounds can suppress the rearrangement of the metal crystals forming the heating element 9 and increase the initial electrical resistance value of the thermal head X1.
  • the metal content indicates a ratio to the total amount of elements measured by XPS when XPS described later is used.
  • some of these metals are oxidized and exist as metal oxides. Therefore, as the high voltage is applied to the thermal head X1, the heating element 9 is annealed, and when the electric resistance value decreases, a part of the metal is oxidized and exists as a metal oxide, thereby generating heat.
  • the electrical resistance value of the body 9 can be increased, and a decrease in the electrical resistance value can be suppressed. Therefore, when the content of the metal oxide in the heating element 9 is larger than the content of the metal oxide in the electric resistance layer 15 provided below the first electrode 18, the decrease in the electric resistance value is suppressed. It is preferable in that it can be performed. Further, the content of the metal oxide of the heating element 9 may be larger than the content of the metal oxide of the electrical resistance layer 15 provided below the first electrode 18 and the second electrode 16. Even in that case, the above-described effects can be obtained.
  • a protective film 25 is formed on the heat storage layer 13 formed on the upper surface of the substrate 7 to cover the heating element 9, a part of the common electrode 17 and a part of the individual electrode 19. ing.
  • the formation region of the protective film 25 is indicated by a one-dot chain line, and illustration of these is omitted.
  • the protective film 25 is provided so as to cover the left region of the upper surface of the heat storage layer 13. More specifically, the protective film 25 is formed on the heating element 9, the main wiring portion 17 a of the common electrode 17, a partial region of the sub-wiring portion 17 b, the lead portion 17 c, and a partial region of the individual electrode 19. Has been.
  • the protective film 25 protects the area covered with the heating element 9, the common electrode 17 and the individual electrode 19 from corrosion due to adhesion of moisture or the like contained in the atmosphere, or wear due to contact with the recording medium to be printed. belongs to.
  • the protective film 25 can be formed of, for example, a SiC-based material, a SiN-based material, a SiO-based material, a SiON-based material, a SiALON-based material, or the like. Further, the protective film 25 can be formed by using a conventionally well-known thin film forming technique such as a sputtering method or a vapor deposition method, or a thick film forming technique such as a screen printing method.
  • the protective film 25 may be formed by stacking a plurality of material layers.
  • a coating layer 27 that partially covers the common electrode 17, the individual electrode 19, and the IC-FPC connection electrode 21 is provided on the heat storage layer 13 formed on the upper surface of the substrate 7. ing.
  • the formation region of the coating layer 27 is indicated by a one-dot chain line, and illustration thereof is omitted.
  • the covering layer 27 is provided so as to partially cover a region on the right side of the protective film 25 on the upper surface of the heat storage layer 13.
  • the coating layer 27 protects the area covered by the common electrode 17, the individual electrode 19, and the IC-FPC connection electrode 21 from oxidation due to contact with the atmosphere or corrosion due to adhesion of moisture contained in the atmosphere. belongs to.
  • the covering layer 27 is formed so as to overlap the end portion of the protective film 25 as shown in FIG. 2 in order to ensure the protection of the common electrode 17 and the individual electrodes 19.
  • the covering layer 27 can be formed of a resin material such as an epoxy resin or a polyimide resin, for example.
  • the covering layer 27 can be formed using a thick film forming technique such as a screen printing method.
  • the sub-wiring portion 17b of the common electrode 17 connecting the FPC 5 described later and the end of the IC-FPC connection electrode 21 are exposed from the coating layer 27, and will be described later.
  • the FPC 5 is connected.
  • the covering layer 27 is formed with openings (not shown) for exposing the end portions of the individual electrodes 19 and the IC-FPC connection electrodes 21 to which the drive IC 11 is connected, and these openings are formed through the openings.
  • the wiring is connected to the driving IC 11.
  • the drive IC 11 is connected to the individual electrode 19 and the IC-FPC connection electrode 21 to protect the drive IC 11 itself and to protect the connection portion between the drive IC 11 and these wirings. It is sealed by being covered with a covering member 29 made of resin such as resin.
  • the FPC 5 extends along the longitudinal direction of the substrate 7 and is connected to the sub-wiring portion 17b of the common electrode 17 and the IC-FPC connection electrodes 21 as described above.
  • the FPC 5 is a well-known one in which a plurality of printed wirings are wired inside an insulating resin layer, and each printed wiring is electrically connected to an external power supply device and control device (not shown) via a connector 31.
  • the Such a printed wiring is generally formed of, for example, a metal foil such as a copper foil, a conductive thin film formed by a thin film forming technique, or a conductive thick film formed by a thick film printing technique.
  • the printed wiring formed by a metal foil or a conductive thin film is patterned by, for example, partially etching these by photoetching or the like.
  • each printed wiring 5b formed inside the insulating resin layer 5a is exposed at the end on the head base 3 side, and the bonding material 32 (FIG. 2) to the end of the sub-wiring portion 17b of the common electrode 17 and the end of each IC-FPC connection electrode 21.
  • the bonding material 32 for example, a solder material or a conductive bonding material such as an anisotropic conductive material (ACF) in which conductive particles are mixed in an electrically insulating resin can be used.
  • ACF anisotropic conductive material
  • each printed wiring 5b of the FPC 5 is electrically connected to an external power supply device and a control device (not shown) via the connector 31, the power supply device in which the common electrode 17 is held at a positive potential of 0 to 24V. Is electrically connected to the positive terminal.
  • the individual electrode 19 is electrically connected to the negative terminal of the power supply device held at the ground potential of 0 to 1 V via the ground electrodes of the drive IC 11 and the IC-FPC connection electrode 21. Therefore, when the switching element of the drive IC 11 is in the on state, a voltage is applied to the heating element 9 and the heating element 9 generates heat.
  • the IC power supply wiring of the IC-FPC connection electrode 21 is Similar to the common electrode 17, it is electrically connected to the positive terminal of the power supply device held at a positive potential.
  • a voltage for operating the drive IC 11 is applied to the drive IC 11 by the potential difference between the IC power supply wiring of the IC-FPC connection electrode 21 to which the drive IC 11 is connected and the ground electrode.
  • the IC control wiring of the IC-FPC connection electrode 21 is electrically connected to an external control device that controls the driving IC 11.
  • the electrical signal transmitted from the control device is supplied to the drive IC 11.
  • a reinforcing plate 33 made of a resin such as a phenol resin, a polyimide resin, or a glass epoxy resin is provided between the FPC 5 and the radiator 1.
  • the reinforcing plate 33 functions to reinforce the FPC 5 by being bonded to the lower surface of the FPC 5 with a double-sided tape or an adhesive (not shown). Further, the FPC 5 is fixed on the radiator 1 by adhering the reinforcing plate 33 to the upper surface of the radiator 1 with a double-sided tape or an adhesive (not shown).
  • FIGS. 3 to 5 (a) to (e) are process diagrams showing a process of forming the electric resistance layer 15, the common electrode 17 and the individual electrode 19 on the heat storage layer 13 in the region P shown in FIG.
  • FIG. 5 (f) is an enlarged view showing a part of the thermal head X1 manufactured by the steps (a) to (e) of FIGS.
  • the material layer 2 for forming the heating element 9 and the electric resistance layer 15 is formed on the heat storage layer 13. More specifically, the material layer 2 having a thickness of 0.01 ⁇ m to 0.1 ⁇ m is formed on the heat storage layer 13 using the sputtering method or the like as described above.
  • the lower wiring layer 4 for forming the common electrode 17 and the individual electrode 19 is formed on the material layer 2. More specifically, the lower wiring layer 4 having a thickness of 1 to 2 ⁇ m is formed on the material layer 2 by using the sputtering method or the like as described above.
  • the lower wiring layer 4 is processed into a predetermined pattern using photoetching or the like as described above, thereby forming an opening region 8 as shown in FIG.
  • heat treatment may be applied after processing into a predetermined pattern.
  • the heat treatment is performed in a range of 300 to 350. Vacuum heating may be performed for 100 to 500 seconds in a temperature range of ° C.
  • the upper wiring layer 6 constituting the common electrode 17 and the individual electrode 19 is formed on the material layer 2. More specifically, the upper wiring layer 6 having a thickness of 0.1 to 1 ⁇ m is formed on the lower wiring layer 4 and the material layer 2 located in the opening region 8 by using the sputtering method or the like as described above. To do.
  • the upper wiring layer 6 constituting the common electrode 17 and the individual electrode 19 is formed of any one of Al, Cu, Ag, Mo, Y, Nd, Cr, Ni, and W, or an alloy thereof.
  • the material layer 2 can be diffused. Therefore, the metal can be contained in the heating element 9 and the region of the electric resistance layer 15 on the protective film 25 side. Therefore, it is preferable that these metals are the same metals as those constituting the electrodes.
  • the lower wiring layer 4 is processed into a predetermined pattern by photoetching or the like to form the opening region 8. Therefore, the surface of the material layer 2 located in the opening region 8 is roughened, and the surface roughness of the opening region 8 is larger than the surface roughness of other regions of the material layer 2. Thereby, a large amount of metal diffuses into the material layer 2 located in the opening region 8 when heat treatment is performed. For this reason, more metal is contained in the opening region 8 which becomes the heating element 9 than the electric resistance layer 15.
  • the metal atoms diffused from the lower wiring layer 4 and the upper wiring layer 6 into the material layer 2 are heated in the material layer 2 to be combined with the metal atoms contained in the material forming the material layer 2, An intermetallic compound is formed.
  • the intermetallic compound is formed by bonding metal atoms forming the material layer 2 and metal atoms diffused from the lower wiring layer 4 and the upper wiring layer 6.
  • the material layer 2 is made of TaSiO 2 and the lower wiring layer 4 and the upper wiring layer 6 are made of Al, an intermetallic compound of Ta and Al is formed.
  • the material layer 2, the lower wiring layer 4, and the upper wiring layer 6 are not sublimated, and the metal atoms forming the lower wiring layer 4 and the upper wiring layer 6 are added to the material layer 2.
  • Conditions are set as appropriate so that they diffuse.
  • the material layer 2 constituting the electric resistance layer 15 is formed of TaSiO 2 and the lower wiring layer 4 and the upper wiring layer 6 forming the common electrode 17 and the individual electrode 19 are formed of Al, 300
  • the heat treatment may be performed at a temperature of from ° C to 350 ° C for 60 to 120 minutes.
  • the upper wiring layer 6 is processed into a predetermined pattern by photoetching or the like to form the heating element 9.
  • the thermal head X1 shown in FIG.5 (f) is producible by providing the protective film 25 on the heat generating body 9, the common electrode 17, and the separate electrode 19 with a thin film shaping
  • the electric resistance layer 15 By forming the electric resistance layer 15, the common electrode 17 and the individual electrode 19 as described above, Al, Cu, Ag, Mo on at least the surface of the exposed region of the electric resistance layer 15 on the protective film 25 side described later. , Y, Nd, Cr, Ni, and W can be contained.
  • the surface of the heating element 9 and the electric resistance layer 15 and these metals contained therein can be analyzed by, for example, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The formation of intermetallic compounds and metal oxides can be confirmed by X-ray diffraction analysis (XRD).
  • the thermal head X1 will be described in detail with reference to FIG.
  • the thermal head X ⁇ b> 1 is provided with a heat storage layer 13 on the substrate 1, and an electric resistance layer 15 is provided so as to cover the entire surface of the heat storage layer 13.
  • a common electrode 17 and individual electrodes 19 are provided on the electric resistance layer 15.
  • the common electrode 17 includes a lower wiring layer 17L and an upper wiring layer 17H provided above the lower wiring layer 17L.
  • the individual electrode 19 includes a lower wiring layer 19L and an upper wiring layer 19H provided above the lower wiring layer 19L.
  • the thermal head X1 is subjected to a heat treatment shown in FIG. 4D, a region on the protective film 25 side of the heating element 9 (hereinafter referred to as the first region 10), and a region located below the second electrode 16 (hereinafter referred to as the following).
  • a metal atom is contained in a region located below the first electrode 18 (hereinafter referred to as the third region 14) and the second region 12).
  • the metal content contained in the first region 10 and the second region 12 is greater than the metal content contained in the third region 14. Therefore, in this embodiment, the power durability in the exposed region of the electrical resistance layer 15 that becomes the heating element 9 can be improved. This point will be described below.
  • FIG. 6 shows that at least one of Al, Cu, Ag, Mo, Y, Nd, Cr, Ni, and W is exposed at least on the surface on the protective film 25 side of the exposed region of the electric resistance layer 15 that becomes the heating element 9.
  • a step stress test (Step 5) with or without a metal (hereinafter referred to as “when a metal is included”) or a case where a metal is not included (hereinafter referred to as “when a metal is not included”).
  • the step stress test is a test in which the electric power applied to the electric resistor is increased stepwise and the change rate of the electric resistance value of the electric resistor is measured.
  • FIG. 5 A step stress test
  • the horizontal axis indicates the power applied to the exposed region of the electrical resistance layer 15 serving as each heating element 9, and the vertical axis indicates the rate of change in the resistance value of the exposed region of the electrical resistance layer 15. .
  • the relationship between the applied power and the change rate of the resistance value when “containing metal” is shown by a curve E, and the relationship between the applied power and the change rate of the resistance value when “containing no metal” is shown. Is indicated by a curve R.
  • the temperature of the heating element 9 increases as the electric power value increases in both the case of containing the metal and the case of not containing the metal. Thereby, since the heating element 9 is annealed, the resistance value of the heating element 9 gradually decreases.
  • the “in the case of containing a metal” functions so that the increase in the resistance value due to the oxidation of the contained metal cancels the decrease in the resistance value due to the annealing of the heating element 9.
  • the power value at which the resistance value of the heating element 9 starts to decrease is considered to be larger than in the “case of not containing a metal”.
  • the power durability of the heating element 9 can be improved.
  • the metal content of the first region 10, which is the metal content of the heating element 9 is larger than the metal content of the third region 14, the power durability of the heating element 9 can be effectively improved. Can do. Furthermore, in the thermal head X1, the metal content in the second region 12 is greater than the metal content in the third region 14. Therefore, the bonding strength between the electric resistance layer 15 having a low bonding force and the lower wiring layers 17U and 19U can be improved.
  • the metal contained in the first region 10 forms an intermetallic compound, it is possible to reduce an increase in the initial electrical resistance value of the thermal head X1.
  • the content of the intermetallic compound contained in the first region 10 is greater than the content of the intermetallic compound contained in the third region 14, the first region that becomes the heat generating portion 9 when a voltage is applied thereto. The electrical resistance value at the initial stage of 10 can be reduced.
  • the metal contained in the first region 10 forms a metal oxide, a decrease in the electric resistance value of the heating element 9 can be suppressed, and the power durability of the heating element 9 is effectively improved. Can be improved. Further, since the content of the metal oxide contained in the first region 10 is higher than the content of the metal oxide contained in the second region 12 and the third region 14, a voltage is applied to generate heat. A decrease in the electrical resistance value of the first region 10 that becomes the portion 9 can be suppressed. Therefore, the lifetime of the thermal head X1 can be extended.
  • the metal contained in the region on the protective film 25 side of the heating element 9 is oxidized as the temperature of the heating element 9 rises. This is oxidized by the metal contained in the region on the protective film 25 side of the heating element 9 being combined with oxygen in the protective film 25 formed of SiO 2 or the like. Further, the metal is oxidized by combining with oxygen in the electric resistance layer 15 formed of TaSiO 2 or the like. Further, when oxygen remains between the protective film 25 and the electric resistance layer 15, the metal is oxidized by bonding with the oxygen. Further, the metal has a film defect in the protective film 25 and is oxidized by being combined with oxygen in the atmosphere entering from the film defect.
  • the protective film 25 contains oxygen in terms of forming a metal oxide.
  • the heating element 9 is formed of a TaSiO-based, TaSiNO-based, TiSiO-based, TiSiCO-based, or NbSiO-based material from the viewpoint of forming a metal oxide.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the thermal printer Z of the present embodiment.
  • the thermal printer Z of the present embodiment includes the thermal head X1, the transport mechanism 40, the platen roller 50, the power supply device 60, and the control device 70 described above.
  • the thermal head X1 is attached to an attachment surface 80a of an attachment member 80 provided in a housing (not shown) of the thermal printer Z.
  • the thermal head X1 is mounted so that the arrangement direction of the heating elements 9 is along the direction (main scanning direction) perpendicular to the conveyance direction S of the recording medium P to be described later, that is, the direction perpendicular to the paper surface of FIG. It is attached to the member 80.
  • the transport mechanism 40 is for transporting the recording medium P such as thermal paper or image receiving paper onto which ink is transferred in the direction of arrow S in FIG. 7 and transports it onto the plurality of heating elements 9 of the thermal head X1.
  • the transport rollers 43, 45, 47, and 49 are formed by, for example, covering cylindrical shaft bodies 43a, 45a, 47a, and 49a made of metal such as stainless steel with elastic members 43b, 45b, 47b, and 49b made of butadiene rubber or the like. Can be configured.
  • the recording medium P is an image receiving paper or the like to which ink is transferred, an ink film is transported together with the recording medium P between the recording medium P and the heating element 9 of the thermal head X1. ing.
  • the platen roller 50 is for pressing the recording medium P onto the heating element 9 of the thermal head X1, and is arranged so as to extend along a direction orthogonal to the conveyance direction S of the recording medium P. Both end portions are supported so as to be rotatable while being pressed on the heating element 9.
  • the platen roller 50 can be configured by, for example, covering a cylindrical shaft body 50a made of metal such as stainless steel with an elastic member 50b made of butadiene rubber or the like.
  • the power supply device 60 is for applying a voltage for generating heat from the heating element 9 of the thermal head X1 and a voltage for operating the driving IC 11 as described above.
  • the control device 70 is for supplying a control signal for controlling the operation of the drive IC 11 to the drive IC 11 in order to selectively generate heat from the heating element 9 of the thermal head X1 as described above.
  • the thermal printer Z conveys the recording medium P onto the heating element 9 by the conveying mechanism 40 while pressing the recording medium onto the heating element 9 of the thermal head X1 by the platen roller 50.
  • the recording medium P is an image receiving paper or the like
  • printing on the recording medium P can be performed by thermally transferring ink of an ink film (not shown) conveyed together with the recording medium P to the recording medium P.
  • a plurality of substrates on which the heat storage layer was formed were prepared, and a material layer made of a TaSiO-based material was formed on the entire surface of the heat storage layer by a sputtering method to a thickness of 0.1 ⁇ m.
  • a lower wiring layer containing the metal element shown in Table 1 was formed on the entire surface of the material layer by sputtering to a thickness of 0.5 ⁇ m.
  • the lower wiring layer located on the material layer used as a heat generating body was removed by photoetching.
  • a sample composed of a material layer containing Al was vacuum heated in a temperature range of 300 to 350 ° C. for 100 to 500 seconds.
  • an upper wiring layer containing the same metal element as the lower wiring layer containing the metal element shown in Table 1 was formed by sputtering on the lower wiring layer and the material layer serving as the heating element. Then, a sample composed of a material layer containing Al was heat-treated at a temperature of 300 ° C. to 350 ° C. for 60 minutes to 120 minutes.
  • the upper wiring layer located on the material layer serving as the heating element of the sample was removed by photoetching.
  • a protective film containing SiO so as to cover the material layer and the upper electrode layer was deposited by sputtering to form a thermal head.
  • a lower wiring layer containing Al is formed by a sputtering method to a thickness of 0.1 ⁇ m, and the lower wiring layer located on the material layer serving as a heating element is removed, A comparative sample provided with a protective film so as to cover the material layer and the lower wiring layer was produced.
  • the substrate on which the material layer is formed is subjected to an etching process on the portion of the material layer corresponding to the third region that becomes the electric resistance layer, and the lower wiring layer containing Al is reduced to 0 by sputtering.
  • a film having a thickness of 5 ⁇ m was formed, and the lower wiring layer located on the material layer serving as a heating element was removed.
  • an upper wiring layer having a thickness of 1 ⁇ m was formed so as to cover the material layer and the lower wiring layer, and heat treatment was performed at a temperature of 300 ° C. to 350 ° C. for 60 minutes to 120 minutes.
  • the upper wiring layer located on the material layer serving as a heating element is removed by photoetching, and a protective film containing SiO is formed by sputtering so as to cover the material layer and the upper electrode layer. Comparative samples were prepared.
  • the metal contents of the heating element and the electric resistance layer of each sample were determined.
  • the presence or absence of intermetallic compounds in the heating element and the electrical resistance layer was confirmed using X-ray diffraction analysis.
  • the initial resistance values of these samples were examined.
  • As the initial resistance value 20 arbitrary heating elements were selected from each sample, and the electrical resistance value of each heating element was measured with a predetermined apparatus. And the average value of the measured electrical resistance value of the heating element was used as the initial resistance value.
  • a step stress test was performed in steps of 1 ⁇ 10 4 pulses.
  • the test conditions of the step stress test are as follows: Tcy is 1000 [usec], Ton is 400 [usec], the initial voltage is 15 [V], the step voltage 1 is 1 [V], and the step voltage 2 is 0.5 [V]. ] was performed. Then, using the initial resistance value and the electrical resistance value after the step stress test, the resistance value change rate was obtained.
  • the formation of metal oxides and intermetallic compounds was confirmed for the samples containing metal in the heating element. Also, the initial resistance value was low and the resistance value change rate was small. However, in the comparative sample, no metal was contained in the heating element, and no metal oxide or intermetallic compound was formed. Moreover, the initial resistance value was high and the resistance value change rate was also large.
  • the metal contained in the region on the protective film 25 side of the heating element 9 is the same metal as at least one of the one or more metals constituting the common electrode 17 and the individual electrode 19, but is not limited thereto. It is not something.
  • the heating element 9 contains at least one metal of Al, Cu, Ag, Mo, Y, Nd, Cr, Ni, and W at least in the region on the protective film 25 side
  • the common electrode 17 and the metal constituting the individual electrode 19 may be different from the metal contained in the region of the heating element 9 on the protective film 25 side.
  • the metal contained in the region on the protective film 25 side of the heating element 9 is the same metal as at least one of the one or more metals constituting the common electrode 17 and the individual electrode 19. In this case, the adhesion between the electric resistance layer 15 and the common electrode 17 and the individual electrode 19 can be improved.
  • the common electrode 17 and the individual electrode 19 are each formed in two layers, but the present invention is not limited to this.
  • the common electrode 17 and the individual electrode 19 may each be formed of one layer.
  • the thermal head X2 roughens the surface roughness of the first region 10 and the second region 12 by subjecting a material layer (not shown) corresponding to the first region 10 and the second region 12 to surface treatment such as etching. Then, an electrode layer (not shown) is formed over the entire surface of the material layer, and the thermal head X2 is heat-treated. Accordingly, the first region 10 and the second region 12 can contain more metal than the third region 14.
  • the thermal head X2 may be manufactured by forming the lower wiring layer 4 and the upper wiring layer 6 in the manufacturing method of the thermal head X1 in the same shape in plan view.
  • the heat storage layer 13 is formed with a raised portion 13b and the raised portion 13b is formed with an electric resistance layer 15.
  • the present invention is not limited to this.
  • the protruding portion 13 b may not be formed in the heat storage layer 13, and the exposed region of the electric resistance layer 15 that becomes the heating element 9 may be formed on the base portion 13 a of the heat storage layer 13.
  • the electric resistance layer 15 may be formed directly on the substrate 7 without forming the heat storage layer 13.
  • the common electrode 17 and the individual electrode 19 are formed on the electric resistance layer 15, but both the common electrode 17 and the individual electrode 19 are electric resistances that serve as heating elements. As long as it is connected to the body, it is not limited to this.
  • the common electrode 17 and the individual electrode 19 are formed on the heat storage layer 13, and the electric resistance layer 15 is formed on the heat storage layer 13 on which the common electrode 17 and the individual electrode 19 are formed. Good. In this case, the region of the electric resistance layer 15 located between the common electrode 17 and the individual electrode 19 becomes the heating element 9.

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Abstract

【課題】　発熱体の耐電力性を向上させたサーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタを提供する。 【解決手段】　本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドＸ１は、基板７と、基板７上に、対になって設けられた電極と、電極の間に配置され、電極同士を接続する発熱体９と、電極の下方に配置された電気抵抗層１５と、電極および発熱体９上に形成された保護膜２５とを備え、電極は、第１電極１８および発熱体９と接続された第２電極１６を有しており、発熱体９および電気抵抗層１５は、保護膜２５側の領域に、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｙ、Ｎｄ、Ｃｒ、ＮｉおよびＷのうちの少なくとも一種の金属を含有しており、発熱体９に含まれる金属の含有量が、第１電極１６の下方に設けられた電気抵抗層１５に含まれる金属の含有量よりも多い。

Description

サーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタ
　本発明は、サーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタに関する。
　従来、ファクシミリ、あるいはビデオプリンタ等の印画デバイスとして、種々のサーマルヘッドが提案されている。例えば、特許文献１に記載のサーマルヘッドは、基板と、基板上に対になって形成された電極と、電極の間に配置され、電極同士を接続する発熱体と、電極の下方に配置された電気抵抗層とを備えている。そして、サーマルヘッドは、発熱体の領域および電極上に保護膜が形成されている。
特開２０１０－１７３１２８号公報
　特許文献１に記載のサーマルヘッドでは、発熱体が、ＴａＳｉＯ系、ＴａＳｉＮＯ系、ＮｂＳｉＯ系またはＴｉＳｉＯ系の材料で形成されている。このように形成された発熱体に大きな電力が供給されると、発熱体がアニールされ、発熱体の電気抵抗が小さくなることから、発熱体の発熱温度が所定の温度より上昇してしまうという問題があった。
　本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、発熱体の耐電力性を向上させたサーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタを提供することを目的とする。
　本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドは、基板と、基板上に、対になって設けられた電極と、電極の間に配置され、電極同士を接続する発熱体と、電極の下方に配置された電気抵抗層と、電極および発熱体上に形成された保護膜とを備えている。また、電極は、第１電極と、第１電極および発熱体と電気的に接続された第２電極を有しており、発熱体および電気抵抗層は、保護膜側の領域に、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｙ、Ｎｄ、Ｃｒ、ＮｉおよびＷのうちの少なくとも一種の金属を含有している。また、発熱体に含まれる金属の含有量が、第１電極の下方に設けられた電気抵抗層に含まれる金属の含有量よりも多い。
　また、本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドは、基板と、基板上に、対になって設けられた電極と、電極の間に配置され、電極同士を接続する発熱体と、電極の下方に配置された電気抵抗層と、電極および発熱体上に形成された保護膜とを備えている。また、発熱体および電気抵抗層は、保護膜側の領域に、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｙ、Ｎｄ、Ｃｒ、ＮｉおよびＷのうちの少なくとも一種の金属を含有し、金属の一部が酸化物として存在している。また、発熱体に含まれる金属の酸化物の含有量が、電気抵抗層の金属の酸化物の含有量よりも多い。
　本発明の一実施形態に係るサーマルプリンタは、上記のサーマルヘッドと、発熱体上に記録媒体を搬送する搬送機構と、発熱体上に記録媒体を押圧するプラテンローラとを備える。
　本発明によれば、発熱体の耐電力性を向上させたサーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタを提供することができる。
本発明のサーマルヘッドの一実施形態を示す平面図である。 図１のサーマルヘッドのＩ－Ｉ線断面図である。 （ａ），（ｂ）は、図２に示す領域Ｐにおいて、蓄熱層上に電気抵抗層、共通電極および個別電極を形成する工程を示す工程図である。 （ｃ），（ｄ）は、図２に示す領域Ｐにおいて、蓄熱層上に電気抵抗層、共通電極および個別電極を形成する工程を示す工程図である。 （ｅ），（ｆ）は、図２に示す領域Ｐにおいて、蓄熱層上に電気抵抗層、共通電極および個別電極を形成する工程を示す工程図である。 ステップ・ストレス・テストの結果を概念的に示すグラフである。 本発明のサーマルプリンタの一実施形態の概略構成を示す図である。 図２に示す領域Ｐにおいて、本発明のサーマルヘッドの他の実施形態を示す拡大図である。 図２に示す領域Ｐにおいて、本発明のサーマルヘッドのさらに他の実施形態を示す拡大図である。
　以下、本発明のサーマルヘッドの一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１，２に示すように、本実施形態のサーマルヘッドＸ１は、放熱体１と、放熱体１上に配置されたヘッド基体３と、ヘッド基体３に接続されたフレキシブルプリント配線板５（以下、ＦＰＣ５という）とを備えている。なお、図１では、ＦＰＣ５の図示を省略し、ＦＰＣ５が配置される領域を二点鎖線で示す。
　放熱体１は、板状に形成されており、平面視で長方形状を有している。放熱体１は、銅またはアルミニウム等の金属材料で形成されている。放熱体１は、後述するようにヘッド基体３の発熱体９で発生した熱のうち、印画に寄与しない熱の一部を放熱する機能を有している。また、放熱体１の上面には、両面テープあるいは接着剤等（不図示）によってヘッド基体３が接着されている。
　ヘッド基体３は、平面視で長方形状の基板７と、基板７上に設けられ、基板７の長手方向に沿って配列された複数の発熱体９と、発熱体９の配列方向に沿って基板７上に並べて配置された複数の駆動ＩＣ１１とを備えている。
　基板７は、アルミナセラミックス等の電気絶縁性材料あるいは単結晶シリコン等の半導体材料等によって形成されている。
　基板７の上面には、蓄熱層１３が形成されている。蓄熱層１３は、基板７の上面全体に形成された下地部１３ａと、複数の発熱体９の配列方向に沿って帯状に延び、断面が略半楕円形状の隆起部１３ｂとを有している。隆起部１３ｂは、印画する記録媒体を、発熱体９上に形成された後述する保護膜２５に良好に押し当てるように機能する。
　また、蓄熱層１３は、例えば、熱伝導性の低いガラスで形成されており、発熱体９で発生する熱の一部を一時的に蓄積することができる。そのため、発熱体９の温度を上昇させるのに要する時間を短くし、サーマルヘッドＸ１の熱応答特性を高めるように機能する。蓄熱層１３は、例えば、ガラス粉末に適当な有機溶剤を混合して得た所定のガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷等によって基板７の上面に塗布し、焼成することで形成される。
　図２に示すように、蓄熱層１３の上面には、電気抵抗層１５が設けられている。電気抵抗層１５は、蓄熱層１３と、後述する共通電極１７、個別電極１９およびＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１との間に介在する。平面視において、電気抵抗層１５は、これらの共通電極１７、個別電極１９およびＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１と同形状の領域（以下、介在領域という）と、共通電極１７と個別電極１９との間から露出した複数の領域（以下、露出領域という）とを有している。なお、図１では、電気抵抗層１５の介在領域は、共通電極１７、個別電極１９およびＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１で隠れている。
　電気抵抗層１５の各露出領域は、上記の発熱体９を形成している。そして、複数の発熱体９が、図１に示すように、蓄熱層１３の隆起部１３ｂ上に列状に配置されている。複数の発熱体９は、説明の便宜上、簡略化して記載しているが、例えば、１８０ｄｐｉ～２４００ｄｐｉ（dot per inch）等の密度で配置される。
　電気抵抗層１５は、例えば、ＴａＮ系、ＴａＳｉＯ系、ＴａＳｉＮＯ系、ＴｉＳｉＯ系、ＴｉＳｉＣＯ系またはＮｂＳｉＯ系等の電気抵抗の比較的高い材料によって形成されている。そのため、後述する共通電極１７と個別電極１９との間に電圧が印加され、発熱体９に電圧が印加されたときに、ジュール発熱によって発熱体９が発熱する。また、電気抵抗層１５は、少なくとも後述する保護膜２５側の領域に、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｙ（イットリウム）、Ｎｄ（ネオジム）、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）およびＷ（タングステン）のうちの少なくとも一種の金属元素を含有している。なお、発熱体９の保護膜２５側の領域とは、発熱体９と保護膜２５との界面から０．０５μｍまでの領域を示す。また、電気抵抗層１５の保護膜２５側の領域とは、発熱体９と、共通電極１７、個別電極１９およびＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１との界面から０．０５μｍまでの領域を示す。
　図１，２に示すように、電気抵抗層１５の上面には、共通電極１７、複数の個別電極１９および複数のＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１が設けられている。これらの共通電極１７、個別電極１９およびＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１は、導電性を有する材料で形成されており、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｙ、Ｎｄ、Ｃｒ、ＮｉおよびＷのうちのいずれか一種の金属またはこれらの合金によって形成されている。
　共通電極１７は、複数の発熱体９とＦＰＣ５とを接続するためのものである。図１に示すように、共通電極１７は、基板７の一方の長辺に沿って延びる主配線部１７ａを有している。また、共通電極１７は、基板７の一方および他方の短辺のそれぞれに沿って延び、一端部が主配線部１７ａに接続された２つの副配線部１７ｂを有している。また、共通電極１７は、主配線部１７ａから各発熱体９に向かって個別に延び、先端部が各発熱体９に接続された複数のリード部１７ｃを有している。そして、共通電極１７は、副配線部１７ｂの他端部がＦＰＣ５に接続されることにより、ＦＰＣ５と各発熱体９との間を電気的に接続している。
　複数の個別電極１９は、各発熱体９と駆動ＩＣ１１とを接続するためのものである。図１，２に示すように、各個別電極１９は、一端部が発熱体９に接続され、他端部が駆動ＩＣ１１の配置領域に配置されている。また、各発熱体９から駆動ＩＣ１１の配置領域に向かって個別に帯状に延びている。そして、各個別電極１９の他端部が駆動ＩＣ１１に接続されることにより、各発熱体９と駆動ＩＣ１１との間が電気的に接続されている。より詳細には、個別電極１９は、複数の発熱体９を複数の群に分け、各群の発熱体９を、各群に対応して設けられた駆動ＩＣ１１に電気的に接続している。
　なお、本実施形態では、上記のように、共通電極１７のリード部１７ｃと個別電極１９とが発熱体９に接続されており、リード部１７ｃと個別電極１９とが対向して配置されている。本実施形態では、このようにして、発熱体９となる電気抵抗層１５の露出領域に接続される電極が対になって形成されている。つまり、本実施形態では、リード部１７ｃと個別電極１９とによって、対になって形成された電極を構成している。また、詳細は後述するが、電極である共通電極１７および個別電極は、第１電極１８と、第１電極１８および発熱チア９を接続する第２電極１６を備えている（図５（ｆ）参照）。
　複数のＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１は、駆動ＩＣ１１とＦＰＣ５とを接続するためのものである。図１，２に示すように、各ＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１は、一端部が駆動ＩＣ１１の配置領域に配置され、他端部が基板７の他方の長辺の近傍に配置されるように、帯状に延びている。そして、複数のＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１は、一端部が駆動ＩＣ１１に接続されるとともに、他端部がＦＰＣ５に接続されることにより、駆動ＩＣ１１とＦＰＣ５との間を電気的に接続している。
　より詳細には、各駆動ＩＣ１１に接続された複数のＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１は、異なる機能を有する複数の配線で構成されている。複数のＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１は、ＩＣ電源配線と、グランド電極と、ＩＣ制御配線とにより構成されている。ＩＣ電源配線は、駆動ＩＣ１１を動作させるための電源電流を供給するための機能を有している。グランド電極は、駆動ＩＣ１１および駆動ＩＣ１１に接続された個別電極１９をグランド電位に保持する機能を有している。ＩＣ制御配線は、後述する駆動ＩＣ１１内のスイッチング素子のオン・オフ状態を制御するように駆動ＩＣ１１を動作させる機能を有している。
　駆動ＩＣ１１は、図１，２に示すように、複数の発熱体９の各群に対応して配置されているとともに、個別電極１９の他端部とＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１の一端部とに接続されている。駆動ＩＣ１１は、各発熱体９の通電状態を制御するためのものであり、内部に複数のスイッチング素子を有しており、各スイッチング素子がオン状態のときに通電状態となり、各スイッチング素子がオフ状態のときに不通電状態となる公知のものを用いることができる。
　各駆動ＩＣ１１は、各駆動ＩＣ１１に接続された各個別電極１９に対応するように、内部に複数のスイッチング素子（不図示）が設けられている。そして、図２に示すように、各駆動ＩＣ１１は、各スイッチング素子に接続された一方の接続端子１１ａ（以下、第１接続端子１１ａという）が個別電極１９に接続されている。また、各スイッチング素子に接続されている他方の接続端子１１ｂ（以下、第２接続端子１１ｂという）がＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１の上記のグランド電極に接続されている。これにより、駆動ＩＣ１１の各スイッチング素子がオン状態のときに、各スイッチング素子に接続された個別電極１９とＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１のグランド電極とが電気的に接続される。
　上記の電気抵抗層１５、共通電極１７、個別電極１９およびＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１は、例えば、各々を構成する材料層を蓄熱層１３上に、例えばスパッタリング法等の従来周知の薄膜成形技術によって順次積層した後、積層体を従来周知のフォトエッチング等を用いて所定のパターンに加工することにより形成される。
　また、発熱体９および電気抵抗層１５は、上記のように、少なくとも後述する保護膜２５側の表面に、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｙ、Ｎｄ、Ｃｒ、ＮｉおよびＷのうちの少なくとも一種の金属を含有している。そして、発熱体９の金属の含有量が、第１電極１８（図５（ｆ）参照）の下方に設けられた電気抵抗層１５の金属の含有量よりも多い構成となっている。
　発熱体９の金属の含有量は１～５原子％であることが好ましく、第１電極１８の下方に設けられた電気抵抗層１５の金属の含有量は０．１～３原子％であることが好ましい。これらの金属の一部は、発熱体９を形成する金属に固溶して固溶体として存在している。また、これらの金属の一部は、発熱体９を形成する金属と反応して金属間化合物として存在している。これらの金属が金属間化合物として存在していることにより、発熱体９を形成する金属結晶の再配列化が進み、サーマルヘッドＸ１の初期状態の電気抵抗値が高くなることを抑えることができる。なお、金属の含有量は、後述するＸＰＳを用いた場合、ＸＰＳにより測定される元素の総量に対する割合を示している。
　また、これらの金属の一部は、酸化されて金属の酸化物として存在している。そのため、サーマルヘッドＸ１に高い電圧が印加されていくにつれて、発熱体９がアニールされ、電気抵抗値が減少した際に、金属の一部が酸化されて金属の酸化物として存在することにより、発熱体９の電気抵抗値を増加させることができ、電気抵抗値の減少を抑えることができる。それゆえ、発熱体９の金属の酸化物の含有量が、第１電極１８の下方に設けられた電気抵抗層１５の金属の酸化物の含有量よりも多いほうが、電気抵抗値の減少を抑えることができる点で好ましい。また、発熱体９の金属の酸化物の含有量が、第１電極１８および第２電極１６の下方に設けられた電気抵抗層１５の金属の酸化物の含有量よりも多くてもよい。その場合においても、上述した効果を奏することができる。
　図１，２に示すように、基板７の上面に形成された蓄熱層１３上には、発熱体９、共通電極１７の一部および個別電極１９の一部を被覆する保護膜２５が形成されている。なお、図１では、説明の便宜上、保護膜２５の形成領域を一点鎖線で示し、これらの図示を省略している。図示例では、保護膜２５は、蓄熱層１３の上面の左側の領域を覆うように設けられている。より具体的には、発熱体９、共通電極１７の主配線部１７ａ、副配線部１７ｂの一部の領域、リード部１７ｃ、および個別電極１９の一部の領域上に、保護膜２５が形成されている。
　保護膜２５は、発熱体９、共通電極１７および個別電極１９の被覆した領域を、大気中に含まれている水分等の付着による腐食、あるいは印画する記録媒体との接触による摩耗から保護するためのものである。保護膜２５は、例えば、ＳｉＣ系、ＳｉＮ系、ＳｉＯ系、ＳｉＯＮ系およびＳｉＡＬＯＮ系等の材料で形成することができる。また、保護膜２５は、例えば、スパッタリング法、蒸着法等の従来周知の薄膜成形技術、あるいはスクリーン印刷法等の厚膜成形技術を用いて形成することができる。また、保護膜２５は、複数の材料層を積層して形成してもよい。
　図１，２に示すように、基板７の上面に形成された蓄熱層１３上には、共通電極１７、個別電極１９およびＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１を部分的に被覆する被覆層２７が設けられている。なお、図１では、説明の便宜上、被覆層２７の形成領域を一点鎖線で示し、これらの図示を省略している。図示例では、被覆層２７は、蓄熱層１３の上面の保護膜２５よりも右側の領域を部分的に覆うように設けられている。
　被覆層２７は、共通電極１７、個別電極１９およびＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１の被覆した領域を、大気との接触による酸化、あるいは大気中に含まれている水分等の付着による腐食から保護するためのものである。なお、被覆層２７は、共通電極１７および個別電極１９の保護をより確実にするため、図２に示すように保護膜２５の端部に重なるようにして形成されている。被覆層２７は、例えば、エポキシ樹脂、あるいはポリイミド樹脂等の樹脂材料で形成することができる。また、被覆層２７は、例えば、スクリーン印刷法等の厚膜成形技術を用いて形成することができる。
　なお、図１，２に示すように、後述するＦＰＣ５を接続する共通電極１７の副配線部１７ｂおよびＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１の端部は、被覆層２７から露出しており、後述するようにＦＰＣ５が接続される。
　また、被覆層２７には、駆動ＩＣ１１を接続する個別電極１９およびＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１の端部を露出させるための開口部（不図示）が形成されており、開口部を介してこれらの配線が駆動ＩＣ１１に接続されている。また、駆動ＩＣ１１は、個別電極１９およびＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１に接続された状態で、駆動ＩＣ１１自体の保護、および駆動ＩＣ１１とこれらの配線との接続部の保護のため、エポキシ樹脂、あるいはシリコーン樹脂等の樹脂からなる被覆部材２９によって被覆されることで封止されている。
　ＦＰＣ５は、図１，２に示すように、基板７の長手方向に沿って延びており、上記のように共通電極１７の副配線部１７ｂおよび各ＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１に接続されている。ＦＰＣ５は、絶縁性の樹脂層の内部に複数のプリント配線が配線された周知のものであり、各プリント配線がコネクタ３１を介して図示しない外部の電源装置および制御装置等に電気的に接続される。このようなプリント配線は、一般に、例えば、銅箔等の金属箔、薄膜成形技術によって形成された導電性薄膜、または厚膜印刷技術によって形成された導電性厚膜によって形成されている。また、金属箔、あるいは導電性薄膜等によって形成されるプリント配線は、例えば、これらをフォトエッチング等により部分的にエッチングすることによってパターニングされている。
　より詳細には、図１，２に示すように、ＦＰＣ５は、絶縁性の樹脂層５ａの内部に形成された各プリント配線５ｂがヘッド基体３側の端部で露出し、接合材３２（図２参照）によって、共通電極１７の副配線部１７ｂの端部および各ＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１の端部に接続されている。接合材３２は、例えば、半田材料、または電気絶縁性の樹脂中に導電性粒子が混入された異方性導電材料（ＡＣＦ）等の導電性接合材料を用いることができる。
　そして、ＦＰＣ５の各プリント配線５ｂがコネクタ３１を介して図示しない外部の電源装置および制御装置等に電気的に接続されると、共通電極１７は、０～２４Ｖの正電位に保持された電源装置のプラス側端子に電気的に接続されている。個別電極１９は、駆動ＩＣ１１およびＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１のグランド電極を介して、０～１Ｖのグランド電位に保持された電源装置のマイナス側端子に電気的に接続される。そのため、駆動ＩＣ１１のスイッチング素子がオン状態のとき、発熱体９に電圧が印加され、発熱体９が発熱する。
　また、同様に、ＦＰＣ５の各プリント配線５ｂがコネクタ３１を介して図示しない外部の電源装置および制御装置等に電気的に接続されると、ＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１の上記のＩＣ電源配線は、共通電極１７と同様に、正電位に保持された電源装置のプラス側端子に電気的に接続される。これにより、駆動ＩＣ１１が接続されたＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１のＩＣ電源配線とグランド電極との電位差によって、駆動ＩＣ１１に駆動ＩＣ１１を動作させるための電圧が印加される。また、ＩＣ－ＦＰＣ接続電極２１の上記のＩＣ制御配線は、駆動ＩＣ１１の制御を行う外部の制御装置に電気的に接続される。これにより、制御装置から送信された電気信号が駆動ＩＣ１１に供給される。電気信号によって、駆動ＩＣ１１内の各スイッチング素子のオン・オフ状態を制御するように駆動ＩＣ１１を動作させることで、各発熱体９を選択的に発熱させることができる。
　ＦＰＣ５と放熱体１との間には、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂またはガラスエポキシ樹脂等の樹脂からなる補強板３３が設けられている。補強板３３は、ＦＰＣ５の下面に両面テープ、あるいは接着剤等（不図示）によって接着されることにより、ＦＰＣ５を補強するように機能している。また、補強板３３が放熱体１の上面に両面テープ、あるいは接着剤等（不図示）によって接着されることにより、ＦＰＣ５が放熱体１上に固定されている。
　以下、発熱体９および電気抵抗層１５にＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｙ、Ｎｄ、Ｃｒ、ＮｉおよびＷのうちのいずれか一種の金属を含有させる方法について説明する。
　図３～５の（ａ）～（ｅ）は、図２に示す領域Ｐにおいて、蓄熱層１３上に電気抵抗層１５、共通電極１７および個別電極１９を形成する工程を示す工程図である。なお、図５（ｆ）は、図３～５の（ａ）～（ｅ）の工程により作製されたサーマルヘッドＸ１の一部を拡大して示す拡大図である。
　まず、図３（ａ）に示すように、蓄熱層１３上に、発熱体９および電気抵抗層１５を形成する材料層２を形成する。より具体的には、上記のようにスパッタリング法等を用いて、０．０１μｍ～０．１μｍの厚さの材料層２を蓄熱層１３上に形成する。
　次に、図３（ｂ）に示すように、材料層２上に、共通電極１７および個別電極１９を形成する下側配線層４を形成する。より具体的には、上記のようにスパッタリング法等を用いて、１～２μｍの厚さの下側配線層４を材料層２上に形成する。
　そして、下側配線層４を、上記のようにフォトエッチング等を用いて所定のパターンに加工することにより、図４（ｃ）に示すように開口領域８を形成する。なお、所定のパターンに加工した後に熱処理を加えてもよい。熱処理は、例えば、電気抵抗層１５を構成する材料層２がＴａＳｉＯ２で形成され、共通電極１７および個別電極１９を構成する下側配線層４がＡｌで形成されている場合は、３００～３５０℃の温度域で１００～５００秒、真空加熱すればよい。熱処理をすることにより、電気抵抗層１５を構成する原子の結晶構造を再配列させることができ、原子の結晶構造の欠陥数を減少させることができる。
　次に、図４（ｄ）に示すように、材料層２上に、共通電極１７および個別電極１９を構成する上側配線層６を形成する。より具体的には、上記のようにスパッタリング法等を用いて、０．１～１μｍの厚さの上側配線層６を、下側配線層４および開口領域８に位置する材料層２上に形成する。
　そして、開口領域８に位置する材料層２上に上側配線層６が形成された状態で、材料層２、下側配線層４および上側配線層６を空気中で加熱して熱処理する。熱処理を行うことで下側配線層４および上側配線層６中の金属原子の一部が、材料層２の表面近傍の領域と、下側配線層４の表面近傍の領域とに拡散する。また、下側配線層４中の金属原子の一部が、発熱抵抗層１５となる材料層２の表面近傍の領域に拡散する。したがって、共通電極１７および個別電極１９を構成する上側配線層６を、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｙ、Ｎｄ、Ｃｒ、ＮｉおよびＷのうちのいずれか一種の金属またはこれらの合金によって形成することにより材料層２に拡散させることができる。それゆえ、発熱体９および電気抵抗層１５の保護膜２５側の領域に上記金属を含有させることができる。そのため、これらの金属は、電極を構成する金属と同じ金属であることが好ましい。
　また、下側配線層４を形成した後、下側配線層４をフォトエッチング等により所定のパターンに加工して、開口領域８を形成している。そのため、開口領域８に位置する材料層２の表面が荒らされることとなり、開口領域８の表面粗さが、材料層２の他の領域の表面粗さよりも大きいこととなる。それにより、熱処理をした際に、開口領域８に位置する材料層２に、多くの金属が拡散していくこととなる。このため、電気抵抗層１５に比べて発熱体９となる開口領域８に、多くの金属が含有することとなる。
　そして、下側配線層４および上側配線層６から材料層２に拡散した金属原子は、材料層２内で加熱されることにより、材料層２を形成する材料に含まれる金属原子と結合し、金属間化合物を形成する。
　金属間化合物は、材料層２を形成する金属原子と、下側配線層４および上側配線層６から拡散した金属原子とが結合することにより形成されている。材料層２がＴａＳｉＯ２で形成されており、下側配線層４および上側配線層６がＡｌで形成されている場合は、ＴａとＡｌの金属間化合物が形成されている。
　なお、上記の熱処理は、材料層２、下側配線層４および上側配線層６の各々が昇華しない温度で、かつ下側配線層４および上側配線層６を形成する金属原子が材料層２に拡散するように条件を適宜設定する。例えば、電気抵抗層１５を構成する材料層２がＴａＳｉＯ２で形成され、共通電極１７および個別電極１９を形成する下側配線層４および上側配線層６がＡｌで形成されている場合は、３００℃～３５０℃の温度で、６０分～１２０分間、熱処理を行えばよい。
　次に、図５（ｅ）に示すように、上側配線層６をフォトエッチング等により所定のパターンに加工して、発熱体９を形成している。そして、薄膜成形技術により、発熱体９、共通電極１７および個別電極１９上に保護膜２５を設けることにより、図５（ｆ）に示すサーマルヘッドＸ１を作製することができる。
　以上のようにして、電気抵抗層１５、共通電極１７および個別電極１９を形成することにより、電気抵抗層１５の露出領域における少なくとも後述する保護膜２５側の表面に、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｙ、Ｎｄ、Ｃｒ、ＮｉおよびＷのうちの少なくとも一種の金属を含有させることができる。なお、発熱体９および電気抵抗層１５の表面およびその内部に含有されたこれらの金属は、例えば、Ｘ線光電子分光分析法（X-ray Photoelectron Spectroscopy：XPS）によって分析することができる。また、金属間化合物および金属の酸化物の形成は、Ｘ線回折分析法（X-ray diffraction：XRD）によって確認することができる。
　図５（ｆ）を用いてサーマルヘッドＸ１について、詳細に説明する。
　サーマルヘッドＸ１は、基板１上に蓄熱層１３が設けられており、蓄熱層１３の全面を覆うように電気抵抗層１５が設けられている。そして、電気抵抗層１５上に、共通電極１７および個別電極１９が設けられている。共通電極１７は、下側配線層１７Ｌと、下側配線層１７Ｌの上方に設けられた上側配線層１７Ｈとを備えている。また、下側配線層１７Ｌと上側配線層１７Ｈが積層された第１電極１８と、下側配線層１７Ｌよりも発熱部９側に突出した上側配線層１７Ｈにより形成される第２電極１６とを備えている。個別電極１９は、下側配線層１９Ｌと、下側配線層１９Ｌの上方に設けられた上側配線層１９Ｈとを備えている。下側配線層１９Ｌと上側配線層１９Ｈが積層された第１電極１８と、下側配線層１９Ｌよりも発熱部９側に突出した上側配線層１９Ｈにより形成される第２電極１６とを備えている。そして、共通電極１７の上側配線層１７Ｈと、個別電極１９の上側配線層１９Ｈとの間に配置され、電気抵抗層１５が露出した部分が発熱体９である。
　サーマルヘッドＸ１は、図４（ｄ）に示す熱処理により、発熱体９の保護膜２５側の領域（以下、第１領域１０と称する）と、第２電極１６の下方に位置する領域（以下、第２領域１２と称する）と、第１電極１８の下方に位置する領域（以下、第３領域１４と称する）とに金属原子を含有している。そして、第１領域１０および第２領域１２に含有される金属の含有量は、第３領域１４に含有される金属の含有量よりも多い。そのため、本実施形態では、発熱体９となる電気抵抗層１５の露出領域における耐電力性を向上させることができる。この点について、以下に説明する。
　図６は、発熱体９となる電気抵抗層１５の露出領域が、少なくとも保護膜２５側の表面に、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｙ、Ｎｄ、Ｃｒ、ＮｉおよびＷのうちの少なくとも一種の金属を含有している場合（以下、「金属を含有する場合」と称する）と、含有していない場合（以下、「金属を含有しない場合」と称する）とで、ステップ・ストレス・テスト（Step Stress Test）の結果を概念的に示すものである。ステップ・ストレス・テストとは、電気抵抗体に印加する電力を段階的に上昇させ、電気抵抗体の電気抵抗値の変化率を測定する試験である。図６では、横軸が、各発熱体９となる電気抵抗層１５の露出領域に印加される電力を示し、縦軸が、電気抵抗層１５の露出領域の抵抗値の変化率を示している。また、図６では、「金属を含有する場合」の印加電力と抵抗値の変化率との関係を曲線Ｅで示し、「金属を含有しない場合」の印加電力と抵抗値の変化率との関係を曲線Ｒで示している。
　図６に示すように、「金属を含有する場合」の曲線Ｅが、「金属を含有しない場合」の曲線Ｒよりも、抵抗値が低下し始める電力値が大きいことがわかる。これは、次の理由によるものと考えられる。
　つまり、「金属を含有する場合」および「金属を含有しない場合」の双方ともに、電力値が増大するにつれて、発熱体９の温度が上昇する。これにより、発熱体９がアニールされるため、発熱体９の抵抗値は次第に低下する。
　しかしながら、「金属を含有する場合」は、発熱体９の温度の上昇に伴って、発熱体９における保護膜２５側の領域に含有された金属が酸化し、これにより発熱体９の抵抗値が増大する。そのため、「金属を含有する場合」は、発熱体９のアニールによる抵抗値の低下を、含有された金属の酸化による抵抗値の増大が打ち消すように機能する。その結果、「金属を含有する場合」は、発熱体９の抵抗値が低下し始める電力値が、「金属を含有しない場合」よりも大きくなると考えられる。
　したがって、本実施形態によれば、発熱体９の耐電力性を向上させることができる。
　また、発熱体９の金属の含有量である第１領域１０の金属の含有量が、第３領域１４の金属の含有量よりも多いため、発熱体９の耐電力性を有効に向上させることができる。さらに、サーマルヘッドＸ１は、第２領域１２の金属の含有量が、第３領域１４の金属の含有量よりも多い。そのため、接合力の弱い電気抵抗層１５と下側配線層１７Ｕ，１９Ｕとの接合強度を向上させることができる。
　さらに、第１領域１０に含有される金属が金属間化合物を形成していることから、サーマルヘッドＸ１の初期における電気抵抗値が高くなることを低減することができる。また第１領域１０に含有される金属間化合物の含有量が、第３領域１４に含有される金属間化合物の含有量よりも多いことから、電圧が印加されて発熱部９となる第１領域１０の初期における電気抵抗値を低減することができる。
　さらにまた、第１領域１０に含有される金属が金属の酸化物を形成していることから、発熱体９の電気抵抗値の減少を抑えることができ、発熱体９の耐電力性を有効に向上させることができる。また第１領域１０に含有される金属の酸化物の含有量が、第２領域１２および第３領域１４に含有される金属の酸化物の含有量よりも多いことから、電圧が印加されて発熱部９となる第１領域１０の電気抵抗値の減少を抑えることができる。それゆえ、サーマルヘッドＸ１の長寿命化を図ることができる。
　なお、上記のように、「金属を含有する場合」は、発熱体９の温度の上昇に伴って、発熱体９の保護膜２５側の領域に含有された金属が酸化される。これは、発熱体９の保護膜２５側の領域に含有される金属が、ＳｉＯ２等で形成された保護膜２５の酸素と結合することにより酸化される。また、金属が、ＴａＳｉＯ２等で形成された電気抵抗層１５の酸素と結合することにより酸化される。また、金属が、保護膜２５と電気抵抗層１５との間に酸素が残存する場合にその酸素と結合することにより酸化される。また、金属は、保護膜２５に膜欠陥が生じており、膜欠陥から侵入する大気中の酸素と結合することにより酸化される。
　そのため、保護膜２５が酸素を含有することが、金属の酸化物を形成する点で好ましい。また、発熱体９が、ＴａＳｉＯ系、ＴａＳｉＮＯ系、ＴｉＳｉＯ系、ＴｉＳｉＣＯ系またはＮｂＳｉＯ系の材料で形成されることが、金属の酸化物を形成する点で好ましい。
　次に、本発明のサーマルプリンタの一実施形態について、図７を参照しつつ説明する。図７は、本実施形態のサーマルプリンタＺの概略構成図である。
　図７に示すように、本実施形態のサーマルプリンタＺは、上述のサーマルヘッドＸ１、搬送機構４０、プラテンローラ５０、電源装置６０および制御装置７０を備えている。サーマルヘッドＸ１は、サーマルプリンタＺの筐体（不図示）に設けられた取付部材８０の取付面８０ａに取り付けられている。なお、サーマルヘッドＸ１は、発熱体９の配列方向が、後述する記録媒体Ｐの搬送方向Ｓに直交する方向（主走査方向）つまり、図７の紙面に直交する方向に沿うようにして、取付部材８０に取り付けられている。
　搬送機構４０は、感熱紙、インクが転写される受像紙等の記録媒体Ｐを図７の矢印Ｓ方向に搬送して、サーマルヘッドＸ１の複数の発熱体９上に搬送するためのものであり、搬送ローラ４３，４５，４７，４９を有している。搬送ローラ４３，４５，４７，４９は、例えば、ステンレス等の金属からなる円柱状の軸体４３ａ，４５ａ，４７ａ，４９ａを、ブタジエンゴム等からなる弾性部材４３ｂ，４５ｂ，４７ｂ，４９ｂにより被覆して構成することができる。なお、図示しないが、記録媒体Ｐが、インクが転写される受像紙等の場合は、記録媒体ＰとサーマルヘッドＸ１の発熱体９との間に、記録媒体Ｐとともにインクフィルムを搬送するようになっている。
　プラテンローラ５０は、記録媒体ＰをサーマルヘッドＸ１の発熱体９上に押圧するためのものであり、記録媒体Ｐの搬送方向Ｓに直交する方向に沿って延びるように配置され、記録媒体Ｐを発熱体９上に押圧した状態で回転可能となるように両端部が支持されている。プラテンローラ５０は、例えば、ステンレス等の金属からなる円柱状の軸体５０ａを、ブタジエンゴム等からなる弾性部材５０ｂにより被覆して構成することができる。
　電源装置６０は、上記のようにサーマルヘッドＸ１の発熱体９を発熱させるための電圧および駆動ＩＣ１１を動作させるための電圧を印加するためのものである。制御装置７０は、上記のようにサーマルヘッドＸ１の発熱体９を選択的に発熱させるために、駆動ＩＣ１１の動作を制御する制御信号を駆動ＩＣ１１に供給するためのものである。
　本実施形態のサーマルプリンタＺは、図７に示すように、プラテンローラ５０によって記録媒体をサーマルヘッドＸ１の発熱体９上に押圧しつつ、搬送機構４０によって記録媒体Ｐを発熱体９上に搬送しながら、電源装置６０および制御装置７０によって発熱体９を選択的に発熱させることで、記録媒体Ｐに所定の印画を行うことができる。なお、記録媒体Ｐが受像紙等の場合は、記録媒体Ｐとともに搬送されるインクフィルム（不図示）のインクを記録媒体Ｐに熱転写することによって、記録媒体Ｐへの印画を行うことができる。
　本発明の実施形態に係るサーマルヘッドの耐電力性および初期抵抗値を調べる目的で以下の実験を行った。
　蓄熱層が形成された基板を複数準備し、蓄熱層上の全面にわたりＴａＳｉＯ系の材料からなる材料層をスパッタリング法により０．１μｍ製膜した。
　次に、材料層上の全面にわたり表１に示す金属元素を含有する下側配線層をスパッタリング法により０．５μｍ製膜した。次に、フォトエッチングにより、発熱体となる材料層上に位置する下側配線層を除去した。
　次に、Ａｌを含有する材料層からなる試料を、３００～３５０℃の温度域で１００～５００秒、真空加熱した。
　次に、表１に示す金属元素を含有する下側配線層と同じ金属元素を含有する上側配線層を、下側配線層および発熱体となる材料層上にスパッタリング法により１μｍ製膜した。そして、Ａｌを含有する材料層からなる試料を、３００℃～３５０℃の温度で、６０分～１２０分間、熱処理を行った。
　次に、フォトエッチングにより、試料の発熱体となる材料層上に位置する上側配線層を除去した。
　次に、材料層および上側電極層を覆うようにＳｉＯを含有する保護膜を、スパッタリング法により８μｍ製膜して、サーマルヘッドを作製した。
　比較例として、材料層が形成された基板に、Ａｌを含有する下側配線層をスパッタリング法により０．１μｍ製膜し、発熱体となる材料層上に位置する下側配線層を除去し、材料層および下側配線層を覆うように保護膜を設けた比較試料を作製した。
　また、別の比較例として、材料層が形成された基板に、電気抵抗層となる第３の領域にあたる材料層の部位にエッチング処理を施し、Ａｌを含有する下側配線層をスパッタリング法により０．５μｍ製膜し、発熱体となる材料層上に位置する下側配線層を除去した。次に、材料層および下側配線層を覆うように上側配線層を１μｍ製膜し、３００℃～３５０℃の温度で、６０分～１２０分間、熱処理を行った。次に、フォトエッチングにより発熱体となる材料層上に位置する上側配線層を除去し、材料層および上側電極層を覆うようにＳｉＯを含有する保護膜を、スパッタリング法により８μｍ製膜して別の比較試料を作製した。
　そして、Ｘ線光電子分光分析法を用いて、各試料の発熱体および電気抵抗層の金属含有率をそれぞれ求めた。また、発熱体および電気抵抗層に金属間化合物の有無をＸ線回折分析法を用いて確認した。
　次に、これらの試料の初期抵抗値をそれぞれ調べた。初期抵抗値は、各試料から任意の発熱体を２０個選び、所定の装置にてそれぞれの発熱体の電気抵抗値を測定した。そして、測定した発熱体の電気抵抗値の平均値を初期抵抗値とした。
　また、各試料の抵抗値変化率を測定するために、１×１０４パルスのステップでステップ・ストレス・テストを行った。ステップ・ストレス・テストのテスト条件は、Ｔｃｙを１０００［ｕｓｅｃ］、Ｔｏｎを４００［ｕｓｅｃ］、初期電圧を１５［Ｖ］、ステップ電圧１を１［Ｖ］、ステップ電圧２を０．５［Ｖ］として行った。そして、初期抵抗値と、ステップ・ストレス・テスト後の電気抵抗値とを用いて、抵抗値変化率を求めた。
　次に、ステップ・ストレス・テストを終えた各試料の発熱体に含有される金属の酸化物の有無を確認した。金属の酸化物の有無は、Ｘ線回折分析法により確認した。
　発熱体に金属を含有している試料は、金属の酸化物および金属間化合物の形成が確認された。また、初期抵抗値も低く、抵抗値変化率も小さい結果となった。しかしながら、比較試料は、発熱体に金属が含有されておらず、金属の酸化物および金属間化合物が形成されていなかった。また、初期抵抗値が高く、抵抗値変化率も大きくなっていた。
　また、別の比較試料は、金属の酸化物および金属間化合物が形成されていたが、第１電極の下方に位置する電気抵抗層の金属含有率に比べて、発熱体の金属含有率が低く、初期抵抗値は低いが、抵抗値変化率が大きい結果となった。
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
　例えば、上記実施形態では、図３（ａ）～図５（ｅ）を参照し、電気抵抗層１５を構成する材料層２と、共通電極１７および個別電極１９を構成する下側配線層４および上側配線層６とを積層した状態で熱処理を行うことにより、下側配線層４および上側配線層６中の金属原子の一部を材料層２に拡散させることで、金属原子の一部を電気抵抗層１５の表面に含有させることを説明した。
　この場合、発熱体９の保護膜２５側の領域に含有される金属が、共通電極１７および個別電極１９を構成する一種以上の金属のうちの少なくとも一種と同じ金属となるが、これに限定されるものではない。例えば、発熱体９のが、少なくとも保護膜２５側の領域に、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｙ、Ｎｄ、Ｃｒ、ＮｉおよびＷのうちの少なくとも一種の金属を含有している限り、共通電極１７および個別電極１９を構成する金属は、発熱体９の保護膜２５側の領域に含有される金属と異なっていてもよい。なお、上記のように、発熱体９の保護膜２５側の領域に含有される金属が、共通電極１７および個別電極１９を構成する一種以上の金属のうちの少なくとも一種と同じ金属となっている場合は、電気抵抗層１５と共通電極１７および個別電極１９との密着性を向上させることができる。
　また、図１，２に示すサーマルヘッドＸ１では、共通電極１７および個別電極１９がそれぞれ二層で形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、図８に示すサーマルヘッドＸ２のように、共通電極１７および個別電極１９がそれぞれ一層で形成されていてもよい。サーマルヘッドＸ２は、第１領域１０および第２領域１２に対応する材料層（不図示）に、エッチング等の表面処理を施して第１領域１０および第２領域１２の表面粗さを粗くする。そして、電極層（不図示）を材料層の全面にわたって形成し、サーマルヘッドＸ２を熱処理する。それのより、第１領域１０および第２領域１２に第３領域１４よりも多くの金属を含有させることができる。なお、サーマルヘッドＸ１の製造方法における下側配線層４と上側配線層６とを、平面視して同形状に形成することにより、サーマルヘッドＸ２を作製してもよい。
　また、図１，２に示すサーマルヘッドＸ１では、蓄熱層１３に隆起部１３ｂが形成され、隆起部１３ｂ上に電気抵抗層１５が形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、図示しないが、蓄熱層１３に隆起部１３ｂを形成せず、発熱体９となる電気抵抗層１５の露出領域を、蓄熱層１３の下地部１３ａ上に形成してもよい。または、蓄熱層１３を形成せず、基板７上に直接、電気抵抗層１５を形成してもよい。
　また、図１，２に示すサーマルヘッドＸ１では、電気抵抗層１５上に共通電極１７および個別電極１９が形成されているが、共通電極１７および個別電極１９の双方が、発熱体となる電気抵抗体に接続されている限り、これに限定されるものではない。例えば、図９に示すように、蓄熱層１３上に共通電極１７および個別電極１９を形成し、共通電極１７および個別電極１９が形成された蓄熱層１３上に電気抵抗層１５を形成してもよい。この場合、共通電極１７と個別電極１９との間に位置する電気抵抗層１５の領域が発熱体９となる。
　Ｘ１～Ｘ３　サーマルヘッド
　１　放熱体
　３　ヘッド基体
　５　フレキシブルプリント配線板
　７　基板
　９　発熱体
　１１　駆動ＩＣ
　１７　共通電極
　１７ａ　主配線部
　１７ｂ　副配線部
　１７ｃ　リード部
　１９　個別電極
　２１　ＩＣ－ＦＰＣ接続電極
　２５　保護膜
　２７　被覆層
 

Claims (10)

  1. 　基板と、
    　該基板上に、対になって設けられた電極と、
    　該電極の間に配置され、該電極同士を電気的に接続する発熱体と、
    　前記電極の下方に配置された電気抵抗層と、
    　前記電極および前記発熱体上に形成された保護膜と、を備え、
    　前記電極は、第１電極と、該第１電極および前記発熱体と電気的に接続された第２電極とを有しており、
    　前記発熱体および前記電気抵抗層は、前記保護膜側の領域に、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｙ、Ｎｄ、Ｃｒ、ＮｉおよびＷのうちの少なくとも一種の金属を含有しており、
    　前記発熱体に含まれる前記金属の含有量が、前記第１電極の下方に設けられた前記電気抵抗層に含まれる前記金属の含有量よりも多いことを特徴とするサーマルヘッド。
  2. 　前記発熱体は、前記金属の酸化物を含有し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。
  3. 　前記電気抵抗層は、前記金属の酸化物を含有しており、
    　前記発熱体の前記金属の酸化物の含有量が、前記電気抵抗層の前記金属の酸化物の含有量よりも多いことを特徴とする請求項２に記載のサーマルヘッド。
  4. 　基板と、
    　該基板上に、対になって設けられた電極と、
    　該電極の間に配置され、該電極同士を接続する発熱体と、
    　前記電極の下方に配置された電気抵抗層と、
    　前記電極および前記発熱体上に形成された保護膜と、を備え、
    　前記発熱体および前記電気抵抗層は、前記保護膜側の領域に、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｙ、Ｎｄ、Ｃｒ、ＮｉおよびＷのうちの少なくとも一種の金属を含有し、該金属の一部が酸化物として存在しており、
    　前記発熱体に含まれる前記金属の酸化物の含有量が、前記電気抵抗層の前記金属の酸化物の含有量よりも多いことを特徴とするサーマルヘッド。
  5. 　前記発熱体は、前記金属を１乃至５原子％含有していることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のサーマルヘッド。
  6. 　前記金属は、前記酸化物以外の金属間化合物を形成していることを特徴とする請求項２乃至５のうちいずれか１項に記載のサーマルヘッド。
  7. 　前記金属は、前記電極を構成する金属のうちの少なくとも一種と同じ金属であることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載のサーマルヘッド。
  8. 　前記発熱体は、ＴａＮ系、ＴａＳｉＯ系、ＴａＳｉＮＯ系、ＴｉＳｉＯ系、ＴｉＳｉＣＯ系またはＮｂＳｉＯ系の材料で形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載のサーマルヘッド。
  9. 　前記保護膜は、酸素を含有していることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載のサーマルヘッド。
  10. 　請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載のサーマルヘッドと、前記発熱体上に記録媒体を搬送する搬送機構と、前記発熱体上に記録媒体を押圧するプラテンローラとを備えることを特徴とするサーマルプリンタ。
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