CN1090568C

CN1090568C - 热打印头

Info

Publication number: CN1090568C
Application number: CN95104945A
Authority: CN
Inventors: 对马登; 远藤俊哉; 佐佐木悟; 山村宪; 白川享志; 中谷寿文; 高桥昭范
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1994-05-12
Filing date: 1995-05-12
Publication date: 2002-09-11
Anticipated expiration: 2015-05-12
Also published as: CN1113468A; US5594488A

Abstract

热打印头包括设置在基片上的温度保持层，若干个形成于温度保持层上的发热元件，若干接至相应发热元件的单个下电极，一个依次接至发热元件的公共电极，和在单个电极和公共电极之间形成的发热元件的发热区；其特征在于：每一个单个电极和公共电极具有包括下电极和上电极的双层结构，下电极形成于温度保持层和发热元件之间，而上电极则形成于发热元件之上。很容易能制成高精度发热元件，从而对粗糙纸张的打印性能可以获得改善。

Description

热打印头

本发明涉及装在热印刷装置上的热打印头，该热印刷装置系用于按照印刷信息供给电流量的情况下以加热来进行所需的印刷的。

通常采用装在热印刷装置诸如热敏印刷装置或热转印印刷装置上的热打印头，例如将多个发热元件成直线排列地装在绝缘基片上，并且按照电的印刷信息供给电流量的情况下有选择地对各个加热元件加热，从而将颜色显影，并记录到热敏印刷装置中称之为“热纸”的热敏记录纸上，或是将色带上的油墨熔化并将其转印和记录到热转印印刷装置中的普通纸上。

图16所示为现有技术中此种类型的热打印头。釉层2由导热不良的耐热玻璃制成并起保温层的作用，该釉层的上表面平齐地叠压在由刚玉(氧化铝)或类似的材料作成的绝缘基片1的上表面上，结实地覆盖着绝缘基片1的全部表面。由发热的电阻材料(诸如Ta₂N或Ta-SiO₂)制成的许多发热元件3用汽相淀积或溅射法完全叠压在釉层2的上表面上，然后以光刻法刻蚀使其形成直线排列。公共电极4a和单个电极4b分别形成在各个发热元件3两侧的上表面上，用以对各个发热元件3供给电流。各个电极4a和4b由软金属(诸如Al，Cu和Au)制成，以气体淀积或溅射法形成约2μm厚度、并完全叠压，然后以光刻法刻蚀形成所需形状的图形。

然后，各个发热元件3以下述方式独立地和单个地形成，即一个发热区3A相当于一个小圆点而作为暴露在公共电极4a和单个电极4b之间的最小印刷单元。发热元件3的发热区3A由施加在各个电极4a和4b之间的电压而使之发热。

一层约7至10μm厚的保护层7叠压在绝缘基片1、釉层2、各个发热元件3和各个电极4a和4b的上表面上，以保护各个发热元件3和各个电极4a和4b。保护层7包含一个由SiO₂制成的约2μm厚的抗氧化层8(以防止发热元件3的氧化分解)和一个由叠压在抗氧化层8上的Ta₂O₅制成的约5至8μm厚的耐磨损层9(用以保护各个发热元件3和各个电极4a和4b，防止由于和热敏记录材料例如热敏记录纸和色带等的接触而引起的磨损)。保护层7覆盖着除了各个电极4a和4b的端头区以外的全部表面。保护层7的抗氧化层8和耐磨损层9依次用溅射法或其他方法形成。

然而，在上述的现有技术的热打印头中，因为各个电极4的厚度约为2μm，故发热元件3的发热区3a和相应的电极4的顶端之间就形成一个间距。于是加热区3A上部处在公共电极4a和单个电极4b之间所形成的凹形区，即使是在其上面覆盖了保护套7，也不能被除去，结果用热敏记录构件(如色带)进行印刷时就有问题了，在凹形区对于热敏构件的导热不良，因为在此区产生的空隙中使热打印头到热敏记录构件的导热大大降低了，并且得不到完整无缺的印刷，特别是对带有粗糙表面的所谓粗纸。此外，因为电极4通常是用软材料(例如铝)制成的，来自印字压板施加的压力对发热记录构件是一个回冲，而使组成电极4的Al或类似材料顶端上面的保护层7产生变形、损耗或剥落，引起发热元件3阻值的变化而使印刷变劣或降低热打印头的可靠性和工作寿命。

图17示出了解决此问题的措施，突起物2A具有隆起的垂直剖面并形成直线延伸至釉层2，然后有二个大体为梯形垂直剖面的小突起物2B在突起物2A的顶部形成约几个μm的厚度。公共电极4a和单个电极4b的顶端排列在小突起物2B的下面，以防止在发热区3A中形成凹形区。

这种构造，能保证满意的印刷质量而不需再增加那么多的电压。然而，当安排了梯形剖面的小突起物2B，并且各个电极的顶端排列的位置低于小突起物2B的顶面时，因为在小突起物2B的两边出现间距，故而当用光刻法形成热元件3时，光刻胶的厚度变化甚大，又因为爆光量的精度是随着对光刻掩模出现的间隙而降低，在釉层2的小突起物2B上不能高精度地形成图形而造成引起刻蚀不足或刻蚀过度的问题，因此常使阻值变化。

鉴于上述的情况为了克服上述现有技术中的问题已建议如图18中所示，电极4由比层结构组成，其中下层的薄的单个下电极5b和一公共下电级5a形成在靠近釉层2的顶部，而上电极的主要单个上电极6b和公共上电极6a则形成在从顶部缩进去的位置，这样就减小了发热区3A和二侧电极之间的间距。

然而，在该结构中，当形成下电极5的图形时，必需用这种不损坏下面形成的发热元件3的刻蚀方法，这就带来了对热敏器件材料和电极材料选择范围窄的问题特别是为了改进图形的精确度，如要求图形用有效的干式刻蚀法来形成时，因为Ta-Si-O或Nb-Si-O系统作为高比电阻率材料及一低电阻高熔点金属诸如Mo和W作为下电极的有效材料，通常在氟系列的刻蚀气体中共同刻蚀，使用CF₄系列气体作干式刻蚀是可能的，从相制版观点看这是简单的并在使用中已有许多满意的结果。此外，假如按现有技术方法发热元件3的图形和电极的刻蚀是分别进行的，图形按发热区3A在作电源的下电极和发热元件3的图形之间的排列方向上往往会引起偏离。如图形偏离，则使相邻的发热区3A间形成短路或改变阻值而降低产量。

此外，在粗糙纸张上高速印刷时，进行所谓的热剥落是不可避免的，在加热的色层还未完全冷却时转印色带上的色层。如此，要求尽可能的缩小从发热区30至公共电极一侧的打印头边缘间的距离，但在现有结构上要很精确的在边上形成公共电极是不可能的。

此外，在现有技术的热打印头中如图19所示，有一层以导热率低的材料做成的釉层52，诸如耐热玻璃，其功能是作为保温层叠压在由绝缘材料诸如氧化铝做成的基片51的上表面上，并完全覆盖在整个基片51上，使突出部分向上。多个发热电阻体3由材料诸如Ta₂N或Ta-SiO₂制成，运用气相淀积，溅射或类似方法在釉层52突出的部分上表面上形成直线状，然后用光刻法刻蚀成予定的图形，再在各个发热电阻器53二侧的上表面相应的形成分别与发热电阻器53连接的单个电极54a和与所有发热电阻器53连接的公共电极54b，各个54a和54b电极是用诸如Al，Cu，和Au的软金属做成的，用汽相淀积，溅射或类似方法叠层而成，然后用光刻形成所要求的图形。各个发热电阻体53独立的和单个的形成露出发热区53a，相当于在公共电极54和单个电极54a之间作为最小印刷单元的一个小圆点。

然后，在基片51，釉层52，各个发热电阻体53和各个电极54a和54b的上表面，叠置一层保护层55，用以保护各个发热电阻器53和各个电极54a和54b。保护层55包括一层SiO₂做成的耐氧化层56以保护保处发热电阻体53防止氧化变坏，以及一层由Ta₂O₅做成的耐磨损层57，叠置于耐氧化层56上以保护各个发热电阻器53和各个电极54a和54b，防止由于与热敏记录材料(诸如热敏记录纸和色带)的接触而形成磨损。保护层55覆盖住所有表面，除了各个电极54a，54b的端头部分。保护膜55的耐氧化层56和耐磨损层57是使用溅射或类似方法依次形成的。

在该型现有的热打印头中，电流是根据予定的印刷信息有选择的供给各个电极54a，这样使相应的发热电阻体53的发热区发热并引导颜料在一热敏记录纸上显像或融化色带上的油墨由此转印形成所要求的印相。

在现有的热打印头中，由于电极54a和53b的顶端是在釉层52的突出部分的二侧形成的，在电极54a和54b的顶端形成了间距，间距在用光刻法剂蚀各个电极54a和54b时增加了光刻胶厚度的变化。这间距相对于掩模成为一间隙而降低了爆光精度，这样使图形不能高精度的成像，引起刻蚀不足或刻蚀过度而使阻值经常变动。

为了解决在现有技术上的上述问题，本申请人及其他人等已发明了一种热打印头，各个电极为复式薄层形成的，其中下层的单个下电极和公共下电极用材料例如Mo在发热电阻体的下表面上形成，上层的单个上电极和公共上电极用材料例如Al在从釉层突出部分的顶端缩进去的位置上的发热电阻体的上表面上形成，因此减小了发热区和二侧电极间的间距。

在这样一种热打印头中，由于发热电阻体的发热区和二侧的电极之间的间距可以减小，故而光刻胶厚度的变化可以显著的减小，除此以外，图像可以高精度地成像，因此能阻止刻蚀不足或刻蚀过度的出现，而防止了阻值变化。

可是，如上述的热打印头内，由于发热电阻体的发热区是用例如Ta-SiO₂材料在釉层的上表面上形成的，而下电极是用诸如Mo材料淀积在发热区的二侧。那末，由于形成发热电阻的材料和下电极的材料在膜中应力的不同，而使下电极和釉层间附着力显著恶化，结果使下电极剥离而出现热打印头质量下降的问题。

本发明的目的在于克服上述问题而提供一热打印头，它能容易的形成高精度的发热元件的发热区，并能改进在粗糙纸张上印刷能力及使印刷量稳定。

本发明的另一个目的是提供一热打印头，它能改进下电极和釉层间的附着力，而能显著的改进热打印头的质量。

附图简要说明

图1是一垂直剖面图，说明本发明的热打印头的第一个实施例。

图2(a)是平面图，图2(b)是垂直剖面图，是图1所示的在制造过程中形成下电极的图解说明。

图3(a)是平面图，图3(b)是垂直剖面图，是图1所示的在制造过程中形成发热元件的图解说明。

图4(a)是平面图，图4(b)是垂直剖面图，是图1所示的在制造过程中形成上电极的图解说明。

图5是垂直剖面图，是本发明的热打印头第二个实施例的图解说明。

图6(a)是平面图，图6(b)是垂直剖面图，是图5所示的在制造过程中，形成下电极的图解说明。

图7(a)是平面图，图7(b)是垂直剖面图，是图5所示的制造过程中形成发热元件的图解说明。

图8(a)是平面图，图8(b)是垂直剖面图，是图5所示的在制造过程中形成上电极的图解说明。

图9(a)至(e)是本发明热打印头制造方法的第三个实施例的图解说明。

图10是平面图，是本发明热打印头的第4个实施例中形成下电极的图解说明。

图11(a)是平面图，图11(b)是一主要部分的垂直剖面图，是本发明热打印头的第4个元件中形成发热元件作的图解说明。

图12是本发明热打印头的第4个实施例的垂直剖面图图解。

图13是个概念图，为第4个实施例的热打印头内单个下电极和一发热元件之间关系的图解说明。

图14是个概念图，为第5个实施例的热打印头内单个下电极和发热元件之间关系的图解说明。

图15是本发明热打印头的第6个实施例的垂直剖面图图解说明。

图16是现有技术热打印头的垂直剖面图图解说明。

图17是现有技术热打印头的垂直剖面图图解说明。

图18是现有技术热打印头的垂直剖面图图解说明。

图19是现有技术热打印头的垂直剖面图图解说明。

本发明现根据图示的最佳实施例进行解释。在前已描述的现有技术中同一个元件和部分取同一个参考编号，以省去重复注释。

图1表示根据本发明的热打印头的最佳实施例。在图1中该实施例的热打印头由下列各部分组成：一电绝缘的基片1，以氧化铝瓷制成；一釉层2，作为导热不良的温度保持层，釉层形成突起，因而有一个小的突起物2B；一个下电极5，包括单个下电极5b和一公共下电极5a，由金属材料诸如Mo，Ti，W，Nb，Ta或Zr或所含主要成分相同的合金制成，并延伸到小突起物2B的顶端为止；一发热元件3，每个由诸如Ta-SiO₂或Nb-SiO₂混合物制成，并有一发热区3A作为发热部位；一上电极6，每个由诸如Al材料制成，并包括一单个上电极6b和一公共上电极6a，置于离开下电极5和发热元件3的边界一定距离处，并在低于小的突起物2B顶端位置上的发热元件3上形成；一保护层7，一直覆盖至各包括单个电极6b和公共上电极6a的上电极6及发热元件3以保护它们。到小突起物2B顶端的高度约10至30μm，下电极5的厚度约20-300nm，最好为约50-200nm，更好为约100nm，此外，发热元件3的厚度要大于下电极5的厚度，发热元件3所需的厚度不得少于下电极5的1.5倍。

用这种结构，由于该实施例的热打印头其结构是发热元件3在下电极5的上面形成的，单个上电极6b与之隔开得足够远，具有一真正边缘的发热元件，用高精度可以形成。据此文字和图像的印刷可以保证较高的质量。

对上述实施例的制造方法将作解释。

图2至图4概要的图示了制造方法。为了解释起见，这里采取的釉层2不是凸形，形成的小突起物2B是一平面状的。此外，在各个附图内，(a)是平面图，(b)是垂直剖面图。首先在图2，下电极用Mo或类似材料制成，用汽相淀积，溅射或类似的方法在釉层2上形成薄膜。然后用光刻法形成图形以确定发热元件3发热区电极间的距离，即发热区3A的圆点尺寸。在该情况下使用CF₄型气体作干式刻蚀并精确地刻蚀清除作为发热区3A的部位是适宜的。

然后在图3，发热元件3诸如用Ta-SiO₂制成用汽相淀积，溅射或类似方法形成一层薄膜覆盖在下电极5上。然后用光刻法在排列方向上形成梳状槽10以确定发热区3A的尺寸。由于Mo，Ti，W，Nb，Ta，Zr或类似材料都作为下电极5的材料，Ta-SiO₂，Nb-SiO₂或类似的材料都作为发热元件3的材料，可以用CF₄系列气体作干式刻蚀，使用相同的耐蚀图模可以作连续的干式刻蚀。于是，发热元件3和供电流的下电极之间没有图形位移，在排列方向上的发热区3A和槽10可以高精度的形成。

然后如图4所示，用Al或类似材料以汽相淀积，溅射或类似方法在发热元件3上形成上电极6薄膜后，在下电极5和发热元件3之间从边界向外一段距离的位置上用光刻法形成图形而对单个发热区3A相应的供给电流。在这种情况下，由于上电极和发热元件3之间的边界与发热区3A是分开的，如果图形形成时稍有位移，则在发热或类似情况不会出现不理想的效果。

如上所述，在该实施例中由于下电极5是在发热元件3以前成膜，然后干式刻蚀，故不用害怕伤害发热元件3。此外，当发热元件3成膜时及用以确定排列方向上的发热区3a尺寸的槽10形成时，由于下电极5和发热元件3可用同一的气体进行连续刻蚀，则可予期生产批次减少，并可高精度的形成阻值很少变化的发热区3A。

此外，由于靠近发热区3A的电极是用薄的和高耐热的硬质合金制成，故可得到长寿命的热打印头。

于是，高质量的文字和图形印刷可以用本实施例中的热打印头实施。

然后根据本发明的热打印头的第2个实施例示于图5至图8。

在图5中，实施例的热打印头包括：一个电气绝缘的基片1；一层带小、突起物2B的釉层2；一公共下电极5a和单个下电极5b，形成时一直延伸到小突起物2B的顶端为止；一带有发热区3A的发热元件3；单个上电极6b各个置于离开小突起物2B一段距离并在低于小突起物2B顶端的位置处形成；一公共上电极在发热元件3上面形成，并一直延伸至小突起物2B斜坡的中点处；一保护层7形成得足以覆盖发热元件3和上电极6。

图6至图8图示说明本实施例中热打印头的制造方法由于本实施例的制造步骤和上述实施例的制造步骤相似，仅对二者间不同点予以说明而删去重复的说明。故在这些图中为说明起见采取釉层2不是凸形，形成的小突起物2B是一平面形状。在各个图中，(a)是一平面图，(b)是垂直剖面图。

在本实施例中如图6至图8所示，形成的下电极5和上电极6二者在公共电极一侧的都比在单个电极一侧的要短，公共电极6a用光刻法形成得足以使其沿着小突起物2B的凸出部分延伸。

然后，以这种的结构，下电极5一直形成到小突起物2B的顶部，而发热区3A则在顶部位置处形成。单个上电极则在离开发热区3A所处的顶部一段距离处并在较低的位置处形成。另一方面，由于公共上电极6a是在靠近发热区3A处形成的，则从发热区3A至公共电极一侧的热打印头边缘的距离可以减小，于是在粗糙纸张上或类似必然有剥落的印刷时可以改善印刷质量。

根据本发明的热打印头制造方法的第三个实施例示于图9(a)-(e)。图9(a)-(e)概要图示说明制造步骤。故在本实施例中，为了方便解释，采取釉层2的形状不是凸形而形成的小突起物2B是平面的。在各个图中(a)，(c)，(e)是平面图，而(b)和(d)是垂直剖面图。

首先在图9(a)和(b)中，以汽相淀积，溅射或类似方法在釉层2上形成一层Mo，Ti，W，Nb，Ta或Zr作为下电极5的薄膜，然后形成发热元件3的发热部位的电极间距离，即用光刻法形成规定发热区3A的圆点尺寸的图形。在这种情况下，使用CF₄系列气体干式刻蚀法作高精度刻蚀以去除作为发热区3A部位的刻蚀是适宜的。

然后在图9(c)和(d)中，作为发热元件3的薄膜以诸如Ta-SiO₂或Nb-SiO₂以汽相淀积，溅射或类似方法连续形成，覆盖在下电极5上，上电极6的薄膜以Al或类似材料用汽相淀积，溅射或类似方法形成。然后，上电极连线图形用光刻法在下电极和发热元件3之间从边界向外一段距离的位置处(该处只有上电极6)首先形成。在这种情况下，如前所述，由于上电极6和发热元件3之间的边界与发热区3A是分开的，甚至如图形形成时稍有位移时则在发热或类似情况下不会出现不理想的效果。

其次，在图9(e)中，通过光刻形成的梳状槽10，用以限定发热区3A在排列方向上的尺寸，同时使单个电极布线彼此相互分开。在这种情况下，由于作为下电极5用的材料Mo、Ti、W、Nb、Ta和Zr，和作为发热元件3用的材料Ta-SiO₂或Nb-SiO₂，二者均可通过CF₄系列气体进行干式刻蚀，故可通过使用同一种抗蚀图形实施连续干式刻蚀。

如上所述这个实施例中的制造方法，由于下电极5和发热元件3可以在与上述制造方法相同的状态下采用同一种气体进行连续刻蚀，因此可以预期生产成本将会降低，不必担心会对具有很小阻值变化并可形成高精度的发热元件3和发热区3A的损坏。

另外，由于靠近发热区3A的电极是用薄的、高耐热硬质合金制成，因此可以获得长寿命的热打印头。

从而，打印高质量的文字和图片可以采用按照这个实施例的热打印头进行。

此外，由于生产过程包括：在下电极5之上通过溅射或类似方法形成发热元件膜，接着是上电极6膜的形成，然后再通过刻蚀，只对上电极6形成上电极布线图形，而通过连续刻蚀形成发热元件3和下电极5的图形，因此，可以依次实施诸如溅射和刻蚀等薄膜形成工艺，从而简化过程控制。

按照本发明的另一种热打印头的实施例及其制造方法，将图片表示为第四实施例。在这个实施例中，只对不同于第一实施例的部分作说明，而略去对别的相似于前面实施例中的部分所作的重复说明。

在这个实施例的热打印头中，单个下电极5b在第一实施例中发热区排列方向上的图形的横向尺寸制作得比发热元件3的图形在发热区排列方向上的横向尺寸要小，而单个下电极5b完全被复盖，以致单个下电极5b不外露于加热元件3。

这个实施例的制造方法为；

图10和图11为发热元件的制作步骤示意图，这里为叙述方便，假定釉层2不是形成小的突起部分的凸形，而是平面形。图11(b)为主要部分的剖面图，而图13则是表明在这个实施例的热打印头中，单个下电极5b和发热元件3之间关系的概念性视图。

首先，如图10所示，下电极5在釉层2上形成。此下电极5包括单个下电极5b和公共下电极5a，其情况与第一种由Mo制成的实施例相同，并具有大约0.1μm的厚度。其次，在这个实施例中，如图13所示，单个下电极5b的横向尺寸小于发热元件3的横向尺寸，而其图形实质上是方形，发热区3a的尺寸，在排列方向上被限定，并在相邻的单个下电极5b之间形成槽11，将其完全隔开(图中横向尺寸标注为L1)。

其次，如图11所示，通过汽相淀积，溅射或类似方法形成例如Ti-SiO₂制成的发热元件3的膜层，使其复盖下电极5。然后，形成梳状槽10(其横向尺寸在图中表示为L2)，以限定发热元件3A在排列方向上的尺寸。在这种情况下，如图11和图13所示，槽11的横向尺寸L1制作得比槽10的横向尺寸L2大，而发热元件3这样形成；使下电极5的单个下电极5b完全被发热元件3所复盖。也就是单个下电极5b位于发热元件3的图形之内。在下电极5的排列方向上，从单个下电极5b的边至相应的复盖该单个下电极的发热元件3的边，其间的尺寸规定小于5μm。

如图12的概念性视图所示，在与第一实施例相同的情况下，形成由Al或类似材料制成的上电极膜，并在整个表面上淀积一保护层7。

下电极5用的材料不仅限于Mo，而且与电极也可由诸如Ti、W、Nb、Ta、Zr等金属材料，或包含这些相同元素作为主要组份的合金制成，与第一实施例的情况相同。而关于发热元件3的材料，可以在相同情况下使用诸如Ta-SiO₂的混合物。从而，当下电极和发热元件3可以通过CF₄类型的气体进行干式刻蚀时，下电极5的刻蚀和发热元件3的刻蚀采用的是完全不同的操作步骤，而单个下电极5b被发热元件3复盖，并在发热元件3的刻蚀过程中位于其图形之内，这样，最佳刻蚀气体可以依据发热元件3的刻蚀来选择，而只要考虑组成发热元件3的材料。如上所述，在这个实施例中，由于是在分开的步骤中实施刻蚀，所以在发热元件3和单个下电极5b之间不同的刻蚀速率不会成为问题。此外，在下电极和发热元件3之间的图形偏移问题(这由于在分开步骤中进行刻蚀，是很容易发生的)，可以通过使单个下电极制成刚好被发热元件复盖住的尺寸而得到克服。

如上所述，在这个实施例中，由于下电极5的膜层是在发热元件3之前形成和干刻蚀的，它在刻蚀发热元件3之际完全被发热元件3所复盖，所以不必担心下电极5受到损坏，而对发热区3a点的精确形成，可以提高阻值的稳定性。

此外，由于下电极5在这个实施例中显示大约0.1μm，其周边减小，从而，可稳定地获得所需要的电阻，同时，由于它是由高耐热的硬质全金制成，故可以获得长寿命的热打印头。

以下将对按照本发明的另一种热打印头的实施例和第五实施例的制造方法作说明。

这个实施例是对在第四实施例中所示的热打印头作进一步改进的实施例。因此，对这个实施例只就其与第四实施例不同的部分作说明，而略去对与先前的实施例相似的其它部分的重复说明。

在这个实施例中的热打印头，单个下电极5b在发热区3A的排列方向上，其图形的横向尺寸大于在发热区3A的排列方向上发热元件3图形的横向尺寸，这样，在相邻单个下电极5b和5b之间的槽11制作得窄于发热元件3之间的间距。

以下说明该实施例的制作方法。

图14系为表明这个实施例中热打印头的单个下电极5b和发热元件3之间关系的概念性视图。为叙述方便，假定釉层2不是形成小突起部分的凸形，而是平面形。

首先，在釉层2上形成下电极5。以下电极5包括单个下电极5b和公用下电极5a，与上述实施例的情况相同。在这个实施例中，图形这样形成：使单个下电极5b在发热区3A排列方向上的横向尺寸大于发热元件3在发热区3A排列方向上的横向尺寸，以限定发热区3A在排列方向上的尺寸，而在相邻单个下电极5b和5b之间形成槽11，使其完全隔开。

其次，在下电极5上，通过汽相淀积，溅射或类似方法形成发热元件膜，同时形成梳状槽10，用以限定发热区3A在排列方向上的尺寸。在这个实施例中，槽10的横向尺寸L2制作得大于槽11的横向尺寸L1。在这种情况下，对形成于单个下电极5b之上的发热元件3膜层部分的刻蚀只适用于发热元件3，而单个下电极5b在发热区3A排列方向上的横向尺寸制作得大于发热元件3的横向尺寸，这样，单个下电极5b的超出部分将在发热区3A排列方向上伸出到发热元件3的横向尺寸之外(图14中阴影部分所示)。然而，即使当超出部分留于釉层2上不管，由于相邻的单个下电极5b彼此间被刻蚀形成的槽隔开，加电时不会造成短路。

然后，在由Al或类似材料制成的上电极6的膜层形成之后，在整个表面之上淀积一层保护层7。

下电极5可以用诸如Mo、Ti、W、Nb、Ta和Zr等金属材料，或者用包含这些相同元素，用于上述下电极5的材料作为主要组份的合金制成。作为发热元件3的材料，可以使用Ti-SiO₂、Nb-SiO₂或类似材料。从而，下电极5和发热元件3可以通过CF₄一类的气体进行干式刻蚀。然而，在这个实施例的加工操作步骤中，由于对下电极5的刻蚀和对发热元件3的刻蚀，是在分开的步骤中逐个地依次地施加的，因此，最佳刻蚀气体可以依据发热元件3所用的刻蚀、而只考虑构成发热元件3的材料的刻蚀速率来选择。

此外，在这个实施例中，下电极5和发热元件3二者均可通过CF₄一类气体进行干式刻蚀，这意味着，单个下电极5b和发热元件3可以依据槽10的形成用同一种气体刻蚀，槽10限定发热元件3在发热区3A的排列方向上的尺寸，并因此当刻蚀发热元件3时，单个下电极5b的超出部分可能发生移动。

如上所述，在这个实施例中，由于对下电极5的刻蚀是在发热元件3形成之前实施的，同时，当单个下电极5b和发热元件3系连续刻蚀时，在发热区3A的排列方向上每一个单个下电极之间形成槽11，使它们完全隔开，同时，假如因单个下电极5b和发热元件3之间刻蚀速率的不同而使下电极5的刻蚀不充分，完全可以防止当加电时在相邻单个下电极5b之间造成短路，因此，有可能实施高质量的文字或图片的打印。

在图15所示的热打印头的实施例中，釉层52是由导热性差的材料，例如耐热玻璃制成，其功能为温度保持层，具有一向上突起的部分，它叠加在诸如氧化铝等绝缘材料制成的基片51的上表面之上，同时，下电极58(它包括单个下电极58a和公共下电极58b，它们由Mo制成，并在对应于形成每个发热电阻体53的位置上形成)形成于釉层52凸起部分的上表面。

此外，在这一实施例中，由诸如Ta-SiO₂或SiO₂等材料制成的键合层60，形成于釉层52和下电极58之间，而键合层60形成的厚度大约为3-20μm。键合层60明显地提高了下电极58和釉层52之间的附着力。

另外，若干个由诸如Ta-SiO₂等材料制成的发热电阻体53，在下电极的上表面排成直线，同时上电极59(它由诸如Al等材料制成，并包括逐个对应地接至发热电阻体53的单个上电极59a和接至所有发热电阻体的公共上电极59b)在发热电阻体上表面上、与下电极58和发热电阻体53之间的边界相隔开的位置上形成。然后，在基片51、釉层52、每一个发热电阻体53和每一个电极58、59的上表面叠加一层保持层55，以保护每一个发热电阻体53和每一个电极58和59。

上电极59可以根据要求省略。

这个实施例的制作说明如下：

上述结构的热打印头，在这个实施例中是这样制作的；首先通过汽相淀积、溅射或类似方法在釉层52的上表面形成一种诸如Ta-SiO₂或SiO₂等材料的膜，作为键合层60；再通过汽相淀积、溅射或类似方法在键合层60的上表面形成Mo材料的膜，作为下电极58；然后再刻蚀键合层60和下电极58，使它们形成图形，限定发热电阻体53发热区的电极间的距离。

然后，在通过汽相淀积，溅射或类似方法形成诸如Ta-SiO₂等材料的发热电阻体53(它刚好复盖下电极58)的膜层之后，采用光刻刻蚀成发热区排列的图形。在这种情况下，假如发热阻体53是用与形成键合层60相同的材料Ta-SiO₂形成的话，则没有必要改变例如溅射用的靶标，从而可以高效率地形成发热电阻体3的膜层。

然后，在发热电阻体53之上形成由Al或类似材料制成的上电极59的膜层之后，通过光刻在预先确定的图形之内进行刻蚀，而上电极59则形成于外表与下电极58和发热电阻体之间的边界相隔开的位置上。接下去在基片51、釉层52、每一个发热电阻体53和每一个电极58和59的上表面，叠加一层保护层55。

在这个实施例中，由于下电极58是经过键合层60至釉层52而形成的，而膜层中的应力与形成键合层60的材料和形成发热体53的材料之间的应力相似，所以在键合层60和发热体53之间的应力可以达到平衡，从面明显地提高下电极58与釉层52之间的附着力。

因此，在这个实施例中，由于下电极58经过键合层60形成于釉层52，键合层60与发热电阻体53之间可以达到应力平衡，下电极58对釉层52的附着力可以明显改善，从而切实地防止下电极58的剥落，并明显改进打印头的质量。

此外，本发明不仅限于上述实施例，也可根据需要作各种可能的改进。例如，当然有可能将第四实施例和第五实施例所示的热打印头中单个下电极和发热元件的制造方法应用于第二实施例的热打印头中。另外，在上述实施例中，构成下电极的材料和构成上电极的材料是任意组合的，而本发明的目的可以用任何一种组合达到，但是，包含由Mo制成的下电极和由Al制成的上电极这种组合的热打印头，从对汽相淀积的附着力和对热或类似因素的稳定性的观点来看，则是最佳选择。

如上面已描述的那样，在按照本发明的热打印头中，由于发热元件形成于下电极之上，单个上电极可以充分地隔开，而发热元件可以其实际边界极其精确地形成，在此实际边界中，从发热区到打印头的边界，在公共电极一侧的距离减小，从而，例如对需要热剥落的粗糙纸的打印，其打印质量可以得到改善。

除此之外，在按本发明的热打印头的制造方法中，由于下电极和发热元件可以连续地用同一种气体刻蚀，可以预期生产成本将会降低，不必担心损坏发热元件，同时可以形成精度高、阻值变化很小的发热区。

另外，由于靠近发热区的电极是用薄的、耐热性好的硬质合金形成，因此可以获得寿命极佳的热打印头。

从而，可以获得能对文字和图片实施高质量打印的热打印头，即使在粗糙纸张或类似纸张上也是如此。

此外，由于在按照本发明的热打印头中，下电极经过键合层形成釉层，键合层与发热电阻体之间应力可以达到平衡，因此可以获得有利的效果，例如，下电极对釉层的附着力可以明显地改善，下电极的剥落可以切实防止，从而打印头的质量可以显著改进。

Claims

1.一种热打印头，包括设置在基片上的温度保持层，在温度保持层上形成的若干个发热元件，若干个连接到对应的发热元件上的单个电极，一个依次连接到上述发热元件的公共电极，以及在单个电极和公共电极之间形成的发热元件的发热区；其特征在于：每一个单个电极和公共电极具有包括下电极和上电极的双层结构，下电极形成于温度保持层和发热元件之间，而上电极形成于上述发热元件之上。

2.根据权利要求1所述的热打印头，其特征在于：在与下电极和发热元件之间的边界外表相隔开的位置上形成上电极的边界。

3.根据权利要求2所述的热打印头，其特征在于：上电极在公共电极一侧所处的位置，相对于发热区的距离比上电极在单个电极一侧所处的位置相对于发热区要近，而在公共电极一侧，从发热区到打印头边缘的距离制作得较小。

4.根据权利要求1～3中任何一项所述的热打印头，其特征在于：下电极在单个下电极一侧发热区排列方向上的横向尺寸制作得比发热元件在发热区排列方向上的横向尺寸要小，从而形成的发热元件刚好复盖下电极。

5.根据权利要求1～3中任何一项所述的热打印头，其特征在于：下电极在单个电极一侧发热区排列方向上的横向尺寸制作得比发热元件在发热区排列方向上的横向尺寸要大。

6.根据权利要求1～5中任何一项所述的热打印头，其特征在于：发热元件包含Ta和Nb材料中至少一种的混合物和Si-O系列的绝缘体，而下电极包含Mo、Nb、W、Ti、Ta和Zr等材料中至少一种，或包含这些相同元素作为主要组份的合金。

7.根据权利要求1～6中任何一项所述的热打印头，其特征在于：下电极的厚度在20nm和300nm之间。

8.根据权利要求1～7中任何一项所述的热打印头，其特征在于：下电极的厚度在20和300nm之间，而发热元件的厚度大于上述下电极的厚度。

9.一种热打印头，其制备方法是：在电绝缘基片上形成一层釉层，在釉层上形成若干个发热电阻体，形成若干单个电极，接至相应的发热电阻体，和一个公共电极，依次接至每一个上述发热电阻体，而每一个上述单个电极和上述公共电极，均由位于上述釉层和上述发热电阻体之间的下电极和位于发热电阻体之上的上电极构成，其特征在于：上述下电极由Mo材料形成，而在上述下电极和上述釉层之间形成一层键合层。

10.根据权利要求9中所述的热打印头，其特征在于：键合层的厚度为2～20nm。

11.根据权利要求9中所述的热打印头，其特征在于：键合层用与发热电阻体相同的材料形成。