JP2003094707A - サーマルヘッド - Google Patents
サーマルヘッドInfo
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- JP2003094707A JP2003094707A JP2001295954A JP2001295954A JP2003094707A JP 2003094707 A JP2003094707 A JP 2003094707A JP 2001295954 A JP2001295954 A JP 2001295954A JP 2001295954 A JP2001295954 A JP 2001295954A JP 2003094707 A JP2003094707 A JP 2003094707A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】発熱抵抗体等の電気抵抗値を長期にわたって略
一定に保つことができる高信頼性のサーマルヘッドを提
供する。 【解決手段】ベースプレート１の上面に、ＴｉＳｉＯ系
抵抗材料から成る複数個の発熱抵抗体３を被着させると
ともに該発熱抵抗体３を保護層５で被覆してなるサーマ
ルヘッドにおいて、前記保護層５を、ＳｉＯ及び／又は
ＳｉＮを含む無機質材料から成る第一層６と、ペルヒド
ロポリシラザンの焼結体から成る第二層７と、ＳｉN及
び／又はＳｉＣを含む無機質材料から成る第三層８とを
順次積層して形成する。
一定に保つことができる高信頼性のサーマルヘッドを提
供する。 【解決手段】ベースプレート１の上面に、ＴｉＳｉＯ系
抵抗材料から成る複数個の発熱抵抗体３を被着させると
ともに該発熱抵抗体３を保護層５で被覆してなるサーマ
ルヘッドにおいて、前記保護層５を、ＳｉＯ及び／又は
ＳｉＮを含む無機質材料から成る第一層６と、ペルヒド
ロポリシラザンの焼結体から成る第二層７と、ＳｉN及
び／又はＳｉＣを含む無機質材料から成る第三層８とを
順次積層して形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ファクシミリやビ
デオプリンタ等の記録デバイスとして組み込まれるサー
マルヘッドに関するものである。
デオプリンタ等の記録デバイスとして組み込まれるサー
マルヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ファクシミリ等の記録デバイ
スとしてサーマルヘッドが幅広く用いられている。
スとしてサーマルヘッドが幅広く用いられている。
【０００３】かかるサーマルヘッドとしては、例えば図
３に示す如く、グレーズドアルミナセラミックス等から
成るベースプレート１１の上面に複数個の発熱抵抗体１
３と通電用の電極１４とを所定パターンに被着させると
ともに、これらをＳｉＮ（窒化珪素）等から成る保護層
１５で被覆した構造のものが知られており、感熱紙等の
記録媒体を保護層１５の表面に摺接させながら、発熱抵
抗体１３を外部からの画像データに基づいて個々に選択
的にジュール発熱させ、これらの熱を保護層１５を介し
て記録媒体に伝導させることによって所定の印画が形成
される。
３に示す如く、グレーズドアルミナセラミックス等から
成るベースプレート１１の上面に複数個の発熱抵抗体１
３と通電用の電極１４とを所定パターンに被着させると
ともに、これらをＳｉＮ（窒化珪素）等から成る保護層
１５で被覆した構造のものが知られており、感熱紙等の
記録媒体を保護層１５の表面に摺接させながら、発熱抵
抗体１３を外部からの画像データに基づいて個々に選択
的にジュール発熱させ、これらの熱を保護層１５を介し
て記録媒体に伝導させることによって所定の印画が形成
される。
【０００４】尚、前記保護層１５は、発熱抵抗体１３や
電極１４を記録媒体の摺接による磨耗から保護するため
のものであり、従来周知のスパッタリング法やＣＶＤ法
（Chemical Vapor Deposition）を採用し、ＳｉＮ等の
耐磨耗性に優れた無機質材料を発熱抵抗体１３等の上面
に４μm〜８μm程度被着させることにより形成されてい
た。
電極１４を記録媒体の摺接による磨耗から保護するため
のものであり、従来周知のスパッタリング法やＣＶＤ法
（Chemical Vapor Deposition）を採用し、ＳｉＮ等の
耐磨耗性に優れた無機質材料を発熱抵抗体１３等の上面
に４μm〜８μm程度被着させることにより形成されてい
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、サーマルヘ
ッドの保護層１５をスパッタリング法やＣＶＤ法により
形成した場合、保護層１５中にはピンホール等の微細な
膜欠陥が数多く形成される。
ッドの保護層１５をスパッタリング法やＣＶＤ法により
形成した場合、保護層１５中にはピンホール等の微細な
膜欠陥が数多く形成される。
【０００６】このため、印画に際して大気中に含まれて
いる水分や記録媒体に含まれているＮａ+，Ｋ+，Ｃｌ-
等のイオンが保護層１５の膜欠陥を介して発熱抵抗体１
３や電極１４に接触すると、発熱抵抗体１３等が腐食さ
れてしまい、発熱抵抗体１３等の電気抵抗値が大幅に変
動するという欠点を有していた。
いる水分や記録媒体に含まれているＮａ+，Ｋ+，Ｃｌ-
等のイオンが保護層１５の膜欠陥を介して発熱抵抗体１
３や電極１４に接触すると、発熱抵抗体１３等が腐食さ
れてしまい、発熱抵抗体１３等の電気抵抗値が大幅に変
動するという欠点を有していた。
【０００７】また上記欠点を解消するために、保護層１
５の上面にエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等から成る封
止材を被着させ、この封止材でもって保護層１５の膜欠
陥を塞ぐことが提案されている。
５の上面にエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等から成る封
止材を被着させ、この封止材でもって保護層１５の膜欠
陥を塞ぐことが提案されている。
【０００８】しかしながら、サーマルヘッドの保護層１
５上に前述の封止材を被着させた場合、封止材を形成す
るエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等が比較的軟質である
ことから、印画に際して記録媒体が保護層１５上の封止
材に摺接されると、封止材が著しく磨耗して封止材の一
部が短時間で保護層１５上より消失してしまい、先に述
べた保護膜１５の膜欠陥が比較的早期に開口するという
不都合があった。
５上に前述の封止材を被着させた場合、封止材を形成す
るエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等が比較的軟質である
ことから、印画に際して記録媒体が保護層１５上の封止
材に摺接されると、封止材が著しく磨耗して封止材の一
部が短時間で保護層１５上より消失してしまい、先に述
べた保護膜１５の膜欠陥が比較的早期に開口するという
不都合があった。
【０００９】また前記封止材を形成するエポキシ樹脂や
ポリイミド樹脂等の線膨張係数は比較的大きく（２０×
１０-6〜９０×１０-6℃-1）、ＳｉＮ等から成る保護層
１５の線膨張係数（３×１０-6℃-1）と大きく相違して
いること、並びに、保護層１５と封止材との馴染みがあ
まり良好でないことから、発熱抵抗体１３の発した熱等
によってサーマルヘッド全体の温度が上昇すると、保護
層１５−封止材間に発生する大きな熱応力によって封止
材が保護層１５上より剥離してしまうことがあり、これ
によっても保護層１５の膜欠陥が開口する恐れがあっ
た。
ポリイミド樹脂等の線膨張係数は比較的大きく（２０×
１０-6〜９０×１０-6℃-1）、ＳｉＮ等から成る保護層
１５の線膨張係数（３×１０-6℃-1）と大きく相違して
いること、並びに、保護層１５と封止材との馴染みがあ
まり良好でないことから、発熱抵抗体１３の発した熱等
によってサーマルヘッド全体の温度が上昇すると、保護
層１５−封止材間に発生する大きな熱応力によって封止
材が保護層１５上より剥離してしまうことがあり、これ
によっても保護層１５の膜欠陥が開口する恐れがあっ
た。
【００１０】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は、発熱抵抗体等の電気抵抗値を長期にわ
たって略一定に保つことができる高信頼性のサーマルヘ
ッドを提供することにある。
で、その目的は、発熱抵抗体等の電気抵抗値を長期にわ
たって略一定に保つことができる高信頼性のサーマルヘ
ッドを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のサーマルヘッド
は、ベースプレートの上面に、ＴｉＳｉＯ系抵抗材料か
ら成る複数個の発熱抵抗体を被着させるとともに該発熱
抵抗体を保護層で被覆してなるサーマルヘッドであっ
て、前記保護層は、ＳｉＯ及び／又はＳｉＮを含む無機
質材料から成る第一層と、ペルヒドロポリシラザンの焼
結体から成る第二層と、ＳｉN及び／又はＳｉＣを含む
無機質材料から成る第三層とを順次積層して形成されて
いることを特徴とするものである。
は、ベースプレートの上面に、ＴｉＳｉＯ系抵抗材料か
ら成る複数個の発熱抵抗体を被着させるとともに該発熱
抵抗体を保護層で被覆してなるサーマルヘッドであっ
て、前記保護層は、ＳｉＯ及び／又はＳｉＮを含む無機
質材料から成る第一層と、ペルヒドロポリシラザンの焼
結体から成る第二層と、ＳｉN及び／又はＳｉＣを含む
無機質材料から成る第三層とを順次積層して形成されて
いることを特徴とするものである。
【００１２】また本発明のサーマルヘッドは、前記保護
層の第一層及び第三層がスパッタリング法またはＣＶＤ
法にて成膜された薄膜から成ることを特徴とするもので
ある。
層の第一層及び第三層がスパッタリング法またはＣＶＤ
法にて成膜された薄膜から成ることを特徴とするもので
ある。
【００１３】更に本発明のサーマルヘッドは、前記発熱
抵抗体を形成するＴｉＳｉＯ系抵抗材料の組成比率がＴ
ｉxＳｉＯy（０．６３≦ｘ≦１．２５、０．６３≦ｙ≦
２．１３）であり、且つ前記発熱抵抗体及び前記保護層
の各層に含まれているＳｉの含有率が２３原子％〜４４
原子％に設定されていることを特徴とするものである。
抵抗体を形成するＴｉＳｉＯ系抵抗材料の組成比率がＴ
ｉxＳｉＯy（０．６３≦ｘ≦１．２５、０．６３≦ｙ≦
２．１３）であり、且つ前記発熱抵抗体及び前記保護層
の各層に含まれているＳｉの含有率が２３原子％〜４４
原子％に設定されていることを特徴とするものである。
【００１４】また更に本発明のサーマルヘッドは、前記
保護層の第三層を形成する無機質材料の比抵抗が１×１
０7Ω・ｃｍ〜１×１０11Ω・ｃｍに設定されているこ
とを特徴とするものである。
保護層の第三層を形成する無機質材料の比抵抗が１×１
０7Ω・ｃｍ〜１×１０11Ω・ｃｍに設定されているこ
とを特徴とするものである。
【００１５】本発明のサーマルヘッドによれば、保護層
を構成する３つの層のうち、最下層となる第一層の膜欠
陥はペルヒドロポリシラザンの焼結体から成る第二層に
よって封止されることから、発熱抵抗体等を大気中に含
まれている水分や記録媒体に含まれているイオン等の接
触による腐食から良好に保護することができ、しかもこ
の第二層上には硬質のＳｉNやＳｉＣ等から成る第三層
が最上層として設けられており、保護層全体の磨耗も有
効に抑えられるため、第二層の一部が早期に消失するこ
とはなく、発熱抵抗体等を第二層によって大気より確実
に遮断し続けることで、発熱抵抗体等の電気抵抗値を長
期にわたり略一定に保つことが可能となる。
を構成する３つの層のうち、最下層となる第一層の膜欠
陥はペルヒドロポリシラザンの焼結体から成る第二層に
よって封止されることから、発熱抵抗体等を大気中に含
まれている水分や記録媒体に含まれているイオン等の接
触による腐食から良好に保護することができ、しかもこ
の第二層上には硬質のＳｉNやＳｉＣ等から成る第三層
が最上層として設けられており、保護層全体の磨耗も有
効に抑えられるため、第二層の一部が早期に消失するこ
とはなく、発熱抵抗体等を第二層によって大気より確実
に遮断し続けることで、発熱抵抗体等の電気抵抗値を長
期にわたり略一定に保つことが可能となる。
【００１６】また本発明のサーマルヘッドによれば、発
熱抵抗体を形成するＴｉＳｉＯ系抵抗材料の組成比率を
ＴｉxＳｉＯy（０．６３≦ｘ≦１．２５、０．６３≦ｙ
≦２．１３）とし、発熱抵抗体及び前記保護層の各層に
含まれているＳｉの含有率を２３原子％〜４４原子％に
設定することにより、発熱抵抗体−保護層間、及び、保
護層の各層間で馴染みを良好として、発熱抵抗体及び保
護層各層の線膨張係数を比較的近い値に調整することが
できるため、印画に際して発熱抵抗体の発する熱等によ
ってサーマルヘッドの温度が上昇しても、これらの各層
間に大きな熱応力が発生するのを有効に防止することが
でき、保護層の各層を下地に対して強固に被着させてお
くことが可能となる。これにより、サーマルヘッドの信
頼性が向上される。
熱抵抗体を形成するＴｉＳｉＯ系抵抗材料の組成比率を
ＴｉxＳｉＯy（０．６３≦ｘ≦１．２５、０．６３≦ｙ
≦２．１３）とし、発熱抵抗体及び前記保護層の各層に
含まれているＳｉの含有率を２３原子％〜４４原子％に
設定することにより、発熱抵抗体−保護層間、及び、保
護層の各層間で馴染みを良好として、発熱抵抗体及び保
護層各層の線膨張係数を比較的近い値に調整することが
できるため、印画に際して発熱抵抗体の発する熱等によ
ってサーマルヘッドの温度が上昇しても、これらの各層
間に大きな熱応力が発生するのを有効に防止することが
でき、保護層の各層を下地に対して強固に被着させてお
くことが可能となる。これにより、サーマルヘッドの信
頼性が向上される。
【００１７】更に本発明のサーマルヘッドによれば、前
記保護層の最上層となる第三層の比抵抗を１×１０7Ω
・ｃｍ〜１×１０11Ω・ｃｍに設定して適度な導電性を
付与しておけば、保護層の表面に記録媒体を摺接させて
印画を行う際に、記録媒体の表面に帯電した静電気の一
部がサーマルヘッドに印加されても、これらの電荷は保
護層上で一箇所に留まることはなく、保護層全体にわた
って良好に拡散されるため、保護層に局部的な大電圧が
印加されて保護層が静電破壊されるのを有効に防止する
ことができ、これによってもサーマルヘッドの信頼性を
向上させることが可能となる。
記保護層の最上層となる第三層の比抵抗を１×１０7Ω
・ｃｍ〜１×１０11Ω・ｃｍに設定して適度な導電性を
付与しておけば、保護層の表面に記録媒体を摺接させて
印画を行う際に、記録媒体の表面に帯電した静電気の一
部がサーマルヘッドに印加されても、これらの電荷は保
護層上で一箇所に留まることはなく、保護層全体にわた
って良好に拡散されるため、保護層に局部的な大電圧が
印加されて保護層が静電破壊されるのを有効に防止する
ことができ、これによってもサーマルヘッドの信頼性を
向上させることが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係るサ
ーマルヘッドの斜視図、図２は図１のサーマルヘッドの
断面図であり、１はベースプレート、３は発熱抵抗体、
４は電極、５は保護層である。
て詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係るサ
ーマルヘッドの斜視図、図２は図１のサーマルヘッドの
断面図であり、１はベースプレート、３は発熱抵抗体、
４は電極、５は保護層である。
【００１９】前記ベースプレート１は、矩形状をなすよ
うに外形加工されたグレーズドアルミナセラミックスや
表面を酸化膜で被覆した単結晶シリコン、多結晶シリコ
ン等から成り、その上面には、複数個の発熱抵抗体３や
通電用の電極４，保護層５等が被着され、これらを支持
する支持母材として機能する。
うに外形加工されたグレーズドアルミナセラミックスや
表面を酸化膜で被覆した単結晶シリコン、多結晶シリコ
ン等から成り、その上面には、複数個の発熱抵抗体３や
通電用の電極４，保護層５等が被着され、これらを支持
する支持母材として機能する。
【００２０】前記ベースプレート１は、グレーズドアル
ミナセラミックスから成る場合、まずアルミナ、シリ
カ、マグネシア等のセラミックス原料粉末に適当な有機
溶剤を添加・混合する等してセラミックグリーンシート
を形成するとともに、該シートを所定形状に打ち抜いて
高温で焼結させることによってアルミナ基板を形成し、
得られたアルミナ基板の上面に従来周知のスクリーン印
刷等によってガラスペーストを印刷・塗布し、これを高
温で焼き付けグレーズ層を形成することによって製作さ
れる。
ミナセラミックスから成る場合、まずアルミナ、シリ
カ、マグネシア等のセラミックス原料粉末に適当な有機
溶剤を添加・混合する等してセラミックグリーンシート
を形成するとともに、該シートを所定形状に打ち抜いて
高温で焼結させることによってアルミナ基板を形成し、
得られたアルミナ基板の上面に従来周知のスクリーン印
刷等によってガラスペーストを印刷・塗布し、これを高
温で焼き付けグレーズ層を形成することによって製作さ
れる。
【００２１】尚、上述したグレーズドアルミナセラミッ
クス基板のグレーズ層は、印画に際して後述する発熱抵
抗体３の発する熱の一部を蓄積し、発熱抵抗体３の温度
を短時間で印画に必要な所定の温度まで上昇させるため
の蓄熱層として機能するものである。
クス基板のグレーズ層は、印画に際して後述する発熱抵
抗体３の発する熱の一部を蓄積し、発熱抵抗体３の温度
を短時間で印画に必要な所定の温度まで上昇させるため
の蓄熱層として機能するものである。
【００２２】また前記ベースプレート１の上面に設けら
れる複数個の発熱抵抗体３は、例えば６００ｄｐｉ（do
t per inch）の密度で主走査方向（ベースプレート１の
長手方向）に直線状に配列されている。
れる複数個の発熱抵抗体３は、例えば６００ｄｐｉ（do
t per inch）の密度で主走査方向（ベースプレート１の
長手方向）に直線状に配列されている。
【００２３】前記発熱抵抗体３は、その各々がＴｉＳｉ
Ｏ系抵抗材料によって例えば０．０１μｍ〜０．２μｍ
の厚みに形成されており、電極４等を介して電源電力が
供給されるとジュール発熱を起こし、印画に必要な所定
の温度となる。
Ｏ系抵抗材料によって例えば０．０１μｍ〜０．２μｍ
の厚みに形成されており、電極４等を介して電源電力が
供給されるとジュール発熱を起こし、印画に必要な所定
の温度となる。
【００２４】このような発熱抵抗体３を形成するＴｉＳ
ｉＯ系抵抗材料としては、組成比率がＴｉxＳｉＯ
y（０．６３≦ｘ≦１．２５、０．６３≦ｙ≦２．１
３）で表されるものが好適に用いられ、発熱抵抗体３中
に含まれているＳｉの含有率は２３原子％〜４４原子％
に設定される。
ｉＯ系抵抗材料としては、組成比率がＴｉxＳｉＯ
y（０．６３≦ｘ≦１．２５、０．６３≦ｙ≦２．１
３）で表されるものが好適に用いられ、発熱抵抗体３中
に含まれているＳｉの含有率は２３原子％〜４４原子％
に設定される。
【００２５】かかる組成比率を有したＴｉＳｉＯ系抵抗
材料は、単位時間当たりの発熱量を印画に適した大きさ
に調整することが容易で、しかも耐パルス性に優れてお
り、特に階調表現が必要な写真印画等の用途に適した発
熱抵抗体３が得られる。
材料は、単位時間当たりの発熱量を印画に適した大きさ
に調整することが容易で、しかも耐パルス性に優れてお
り、特に階調表現が必要な写真印画等の用途に適した発
熱抵抗体３が得られる。
【００２６】また前記発熱抵抗体３の両端には、アルミ
ニウム等の金属材料から成る一対の電極４が接続されて
いる。
ニウム等の金属材料から成る一対の電極４が接続されて
いる。
【００２７】前記一対の電極４は、発熱抵抗体３の一端
側で全ての発熱抵抗体３と共通接続されるとともに、他
端側で各発熱抵抗体３と個別に接続されており、図示し
ないドライバーＩＣのオン・オフに基づいて発熱抵抗体
３に電源電力を印加する。
側で全ての発熱抵抗体３と共通接続されるとともに、他
端側で各発熱抵抗体３と個別に接続されており、図示し
ないドライバーＩＣのオン・オフに基づいて発熱抵抗体
３に電源電力を印加する。
【００２８】尚、前記発熱抵抗体３や一対の電極４は、
従来周知の薄膜手法、具体的には、ベースプレート１の
上面全体に、上述したＴｉＳｉＯ系抵抗材料とアルミニ
ウム等の金属材料とをスパッタリング法等によって順
次、被着させ、これを従来周知のフォトリソグラフィー
及びエッチング技術を採用し、所定パターンに加工する
ことにより形成される。
従来周知の薄膜手法、具体的には、ベースプレート１の
上面全体に、上述したＴｉＳｉＯ系抵抗材料とアルミニ
ウム等の金属材料とをスパッタリング法等によって順
次、被着させ、これを従来周知のフォトリソグラフィー
及びエッチング技術を採用し、所定パターンに加工する
ことにより形成される。
【００２９】そして上述した発熱抵抗体３や一対の電極
４上には保護層５が例えば３μｍ〜１５μｍの厚みに被
着され、かかる保護層５でもって発熱抵抗体３や電極４
が共通に被覆されている。
４上には保護層５が例えば３μｍ〜１５μｍの厚みに被
着され、かかる保護層５でもって発熱抵抗体３や電極４
が共通に被覆されている。
【００３０】この保護層５は、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、記録媒体に含
まれているイオン（Ｎａ+，Ｋ+，Ｃｌ-等）の接触によ
る腐食から発熱抵抗体３や電極４を保護するためのもの
であり、発熱抵抗体３側より、第一層６、第ニ層７及び
第三層８の３層を順次積層した３層構造を有し、これら
の各層に含まれるＳｉの含有率は、先に述べた発熱抵抗
体３と同様に、２３原子％〜４４原子％に設定される。
耗、並びに、大気中に含まれている水分、記録媒体に含
まれているイオン（Ｎａ+，Ｋ+，Ｃｌ-等）の接触によ
る腐食から発熱抵抗体３や電極４を保護するためのもの
であり、発熱抵抗体３側より、第一層６、第ニ層７及び
第三層８の３層を順次積層した３層構造を有し、これら
の各層に含まれるＳｉの含有率は、先に述べた発熱抵抗
体３と同様に、２３原子％〜４４原子％に設定される。
【００３１】尚、ここで、保護層５の各層に含まれるＳ
ｉの含有率を発熱抵抗体３と同じ２３原子％〜４４原子
％に設定するのは、発熱抵抗体３−保護層５間、及び、
保護層５の各層間で馴染みを良好になすとともに、これ
らの層３，６，７，８の線膨張係数を比較的近い値に設
定するためであり、これによって、印画に際し発熱抵抗
体３の発する熱等によってサーマルヘッドの温度が上昇
しても、各層間に大きな熱応力が発生するのを有効に防
止し、保護層５の各層を下地に対して強固に被着させて
おくことができる。
ｉの含有率を発熱抵抗体３と同じ２３原子％〜４４原子
％に設定するのは、発熱抵抗体３−保護層５間、及び、
保護層５の各層間で馴染みを良好になすとともに、これ
らの層３，６，７，８の線膨張係数を比較的近い値に設
定するためであり、これによって、印画に際し発熱抵抗
体３の発する熱等によってサーマルヘッドの温度が上昇
しても、各層間に大きな熱応力が発生するのを有効に防
止し、保護層５の各層を下地に対して強固に被着させて
おくことができる。
【００３２】以下、保護層５を構成する第一層６〜第三
層８の各層について個別に説明する。保護層５の最下層
として設けられる第一層６は、ＳｉＯ（酸化珪素）及び
／又はＳｉＮ（窒化珪素）を含む無機質材料により、例
えば０．１μｍ〜２．０μｍの厚みに形成される。
層８の各層について個別に説明する。保護層５の最下層
として設けられる第一層６は、ＳｉＯ（酸化珪素）及び
／又はＳｉＮ（窒化珪素）を含む無機質材料により、例
えば０．１μｍ〜２．０μｍの厚みに形成される。
【００３３】この第一層６は、その上に配される第二層
７を熱処理のプロセスを経て形成する際に、後述するペ
ルヒドロポリシラザン溶液中の有機溶剤が発熱抵抗体３
や電極４等と接触してこれらを酸化しようとするのを有
効に防止するためのものであり、これによってサーマル
ヘッドの製造プロセスにおける発熱抵抗体３の抵抗値変
動が極めて有効に抑えられる。
７を熱処理のプロセスを経て形成する際に、後述するペ
ルヒドロポリシラザン溶液中の有機溶剤が発熱抵抗体３
や電極４等と接触してこれらを酸化しようとするのを有
効に防止するためのものであり、これによってサーマル
ヘッドの製造プロセスにおける発熱抵抗体３の抵抗値変
動が極めて有効に抑えられる。
【００３４】尚、前記第一層６は、従来周知の薄膜手
法、具体的にはスパッタリング法やＣＶＤ法等を採用
し、ＳｉＯやＳｉＮ、或いは、これらの混合材料（Ｓｉ
ＯＮ）を所定厚みに堆積させることによって形成され、
このようにして得られた第一層６にはピンホール等の微
細な膜欠陥が数多く形成されることとなる。
法、具体的にはスパッタリング法やＣＶＤ法等を採用
し、ＳｉＯやＳｉＮ、或いは、これらの混合材料（Ｓｉ
ＯＮ）を所定厚みに堆積させることによって形成され、
このようにして得られた第一層６にはピンホール等の微
細な膜欠陥が数多く形成されることとなる。
【００３５】また保護層５の中間層として設けられる第
二層７は、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等の無機質材料に
よって０．０３μｍ〜０．１５μｍの厚みに形成され、
化１に示すペルヒドロポリシラザンを焼結させてなる焼
結体により形成される。
二層７は、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等の無機質材料に
よって０．０３μｍ〜０．１５μｍの厚みに形成され、
化１に示すペルヒドロポリシラザンを焼結させてなる焼
結体により形成される。
【００３６】
【化１】
【００３７】このペルヒドロポリシラザンは、例えば１
５０℃〜２２０℃の温度で重合を起こすセラミック前駆
体ポリマーであり、ペルヒドロポリシラザンをキシレン
やシクロヘキセン等の有機溶剤に溶かして作製したペル
ヒドロポリシラザン溶液（粘度：０．５ｃｐｓ〜１．０
ｃｐｓ）を従来周知のディッピング法、スピンコート
法、バーコーター法等の厚膜手法によって第一層６の上
面に薄く塗布し、これをまず１５０℃〜２２０℃の温度
領域で約１時間、次に４００℃〜５００℃の温度で約１
時間、熱処理し、ペルヒドロポリシラザンをセラミック
化することにより第二層７が形成される。
５０℃〜２２０℃の温度で重合を起こすセラミック前駆
体ポリマーであり、ペルヒドロポリシラザンをキシレン
やシクロヘキセン等の有機溶剤に溶かして作製したペル
ヒドロポリシラザン溶液（粘度：０．５ｃｐｓ〜１．０
ｃｐｓ）を従来周知のディッピング法、スピンコート
法、バーコーター法等の厚膜手法によって第一層６の上
面に薄く塗布し、これをまず１５０℃〜２２０℃の温度
領域で約１時間、次に４００℃〜５００℃の温度で約１
時間、熱処理し、ペルヒドロポリシラザンをセラミック
化することにより第二層７が形成される。
【００３８】このとき、ペルヒドロポリシラザンの熱処
理を窒素雰囲気中で行うと、ＳｉＮを主成分とするセラ
ミック焼結体が、また高湿度雰囲気（湿度５０％以上）
で行うと、ＳｉＯを主成分とするセラミック焼結体が形
成されることとなる。
理を窒素雰囲気中で行うと、ＳｉＮを主成分とするセラ
ミック焼結体が、また高湿度雰囲気（湿度５０％以上）
で行うと、ＳｉＯを主成分とするセラミック焼結体が形
成されることとなる。
【００３９】以上のような厚膜プロセスによって形成さ
れる第二層７には、ピンホール等の膜欠陥が殆ど存在し
ないことから、第一層６の膜欠陥を第二層７で良好に塞
ぐことができる。従って、発熱抵抗体３や電極４を保護
層５で良好に封止し、発熱抵抗体３や電極４を大気中に
含まれている水分や記録媒体に含まれているイオン等の
接触による腐食から良好に保護することが可能となる。
れる第二層７には、ピンホール等の膜欠陥が殆ど存在し
ないことから、第一層６の膜欠陥を第二層７で良好に塞
ぐことができる。従って、発熱抵抗体３や電極４を保護
層５で良好に封止し、発熱抵抗体３や電極４を大気中に
含まれている水分や記録媒体に含まれているイオン等の
接触による腐食から良好に保護することが可能となる。
【００４０】そして保護層５の最上層として設けられる
第三層８は、ＳｉN及び／又はＳｉＣ（炭化珪素）を含
む硬質の無機質材料により２．０μｍ〜５．０μｍの厚
みに形成される。
第三層８は、ＳｉN及び／又はＳｉＣ（炭化珪素）を含
む硬質の無機質材料により２．０μｍ〜５．０μｍの厚
みに形成される。
【００４１】前記第三層８を形成するＳｉNやＳｉＣ
は、ビッカース硬度Ｈｖが１５００〜４０００の硬質材
料であり、耐磨耗性に優れているため、印画に際して記
録媒体の摺接による磨耗量を小さく抑えることができ、
印画動作の繰り返しによって第二層７が早期に露出する
のを有効に防止することができる。従って、発熱抵抗体
３や電極４を第二層７によって大気より確実に遮断し続
けることができ、発熱抵抗体３や電極４の電気抵抗値を
長期にわたり略一定に保つことが可能となる。
は、ビッカース硬度Ｈｖが１５００〜４０００の硬質材
料であり、耐磨耗性に優れているため、印画に際して記
録媒体の摺接による磨耗量を小さく抑えることができ、
印画動作の繰り返しによって第二層７が早期に露出する
のを有効に防止することができる。従って、発熱抵抗体
３や電極４を第二層７によって大気より確実に遮断し続
けることができ、発熱抵抗体３や電極４の電気抵抗値を
長期にわたり略一定に保つことが可能となる。
【００４２】またこの場合、第三層８を形成する無機質
材料にカーボン（Ｃ）やＴｉＣ，ＨｆＣ，ＶＣ等を所定
量添加して、その比抵抗を１×１０7Ω・ｃｍ〜１×１
０11Ω・ｃｍに設定しておけば、第三層８には適度な導
電性が付与されることとなるため、保護層５の表面に記
録媒体を摺接させて印画を行う際に、記録媒体の表面に
帯電した静電気の一部がサーマルヘッドに印加されて
も、これらの電荷は保護層５上で一箇所に留まることは
なく、保護層５全体にわたって良好に拡散されるため、
保護層５に局部的な大電圧が印加されて保護層５が静電
破壊されるのを有効に防止することができ、これによっ
てもサーマルヘッドの信頼性を向上させることが可能と
なる。従って第三層８の比抵抗は１×１０7Ω・ｃｍ〜
１×１０11Ω・ｃｍに設定しておくことが好ましい。
材料にカーボン（Ｃ）やＴｉＣ，ＨｆＣ，ＶＣ等を所定
量添加して、その比抵抗を１×１０7Ω・ｃｍ〜１×１
０11Ω・ｃｍに設定しておけば、第三層８には適度な導
電性が付与されることとなるため、保護層５の表面に記
録媒体を摺接させて印画を行う際に、記録媒体の表面に
帯電した静電気の一部がサーマルヘッドに印加されて
も、これらの電荷は保護層５上で一箇所に留まることは
なく、保護層５全体にわたって良好に拡散されるため、
保護層５に局部的な大電圧が印加されて保護層５が静電
破壊されるのを有効に防止することができ、これによっ
てもサーマルヘッドの信頼性を向上させることが可能と
なる。従って第三層８の比抵抗は１×１０7Ω・ｃｍ〜
１×１０11Ω・ｃｍに設定しておくことが好ましい。
【００４３】尚、前記第三層８は、先に述べた第一層６
と同様の形成法により形成される。例えば、ＳｉＣやＳ
ｉＮ、或いは、これらの混合材料（ＳｉＣＮ）を、従来
周知の薄膜手法、具体的にはスパッタリング法やＣＶＤ
法等を採用し、第二層７の上面に所定厚みに堆積させる
ことによって第三層８が形成される。
と同様の形成法により形成される。例えば、ＳｉＣやＳ
ｉＮ、或いは、これらの混合材料（ＳｉＣＮ）を、従来
周知の薄膜手法、具体的にはスパッタリング法やＣＶＤ
法等を採用し、第二層７の上面に所定厚みに堆積させる
ことによって第三層８が形成される。
【００４４】かくして上述したサーマルヘッドは、感熱
紙等の記録媒体を保護層５の表面、具体的には第三層８
の表面に摺接させながら、外部からの画像データに基づ
いて複数個の発熱抵抗体３に選択的に電力を印加し、発
熱抵抗体３を個々に選択的にジュール発熱させるととも
に、該発熱した熱を保護層１５を介して記録媒体に伝導
させ、印画を形成することによってサーマルヘッドとし
て機能する。
紙等の記録媒体を保護層５の表面、具体的には第三層８
の表面に摺接させながら、外部からの画像データに基づ
いて複数個の発熱抵抗体３に選択的に電力を印加し、発
熱抵抗体３を個々に選択的にジュール発熱させるととも
に、該発熱した熱を保護層１５を介して記録媒体に伝導
させ、印画を形成することによってサーマルヘッドとし
て機能する。
【００４５】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て種々の変更、改良等が可能である。
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て種々の変更、改良等が可能である。
【００４６】例えば上述の実施形態においては、電極４
をアルミニウムにより形成するようにしたが、これに代
えて、電極４をＡｌ-Ｓｉ、Ａｌ-Ｓｉ-Ｃｕ等のＳｉを
含む導電材料により形成するようにしても良く、この場
合、電極４−保護層５間の密着性も向上される利点があ
る。
をアルミニウムにより形成するようにしたが、これに代
えて、電極４をＡｌ-Ｓｉ、Ａｌ-Ｓｉ-Ｃｕ等のＳｉを
含む導電材料により形成するようにしても良く、この場
合、電極４−保護層５間の密着性も向上される利点があ
る。
【００４７】
【発明の効果】本発明のサーマルヘッドによれば、保護
層を構成する３つの層のうち、最下層となる第一層の膜
欠陥はペルヒドロポリシラザンの焼結体から成る第二層
によって封止されることから、発熱抵抗体等を大気中に
含まれている水分や記録媒体に含まれているイオン等の
接触による腐食から良好に保護することができ、しかも
この第二層上には硬質のＳｉNやＳｉＣ等から成る第三
層が最上層として設けられており、保護層全体の磨耗も
有効に抑えられるため、第二層の一部が早期に消失する
ことはなく、発熱抵抗体等を第二層によって大気より確
実に遮断し続けることで、発熱抵抗体等の電気抵抗値を
長期にわたり略一定に保つことが可能となる。
層を構成する３つの層のうち、最下層となる第一層の膜
欠陥はペルヒドロポリシラザンの焼結体から成る第二層
によって封止されることから、発熱抵抗体等を大気中に
含まれている水分や記録媒体に含まれているイオン等の
接触による腐食から良好に保護することができ、しかも
この第二層上には硬質のＳｉNやＳｉＣ等から成る第三
層が最上層として設けられており、保護層全体の磨耗も
有効に抑えられるため、第二層の一部が早期に消失する
ことはなく、発熱抵抗体等を第二層によって大気より確
実に遮断し続けることで、発熱抵抗体等の電気抵抗値を
長期にわたり略一定に保つことが可能となる。
【００４８】また本発明のサーマルヘッドによれば、発
熱抵抗体を形成するＴｉＳｉＯ系抵抗材料の組成比率を
ＴｉxＳｉＯy（０．６３≦ｘ≦１．２５、０．６３≦ｙ
≦２．１３）とし、発熱抵抗体及び前記保護層の各層に
含まれているＳｉの含有率を２３原子％〜４４原子％に
設定することにより、発熱抵抗体−保護層間、及び、保
護層の各層間で馴染みを良好として、発熱抵抗体及び保
護層各層の線膨張係数を比較的近い値に調整することが
できるため、印画に際して発熱抵抗体の発する熱等によ
ってサーマルヘッドの温度が上昇しても、これらの各層
間に大きな熱応力が発生するのを有効に防止することが
でき、保護層の各層を下地に対して強固に被着させてお
くことが可能となる。これにより、サーマルヘッドの信
頼性が向上される。
熱抵抗体を形成するＴｉＳｉＯ系抵抗材料の組成比率を
ＴｉxＳｉＯy（０．６３≦ｘ≦１．２５、０．６３≦ｙ
≦２．１３）とし、発熱抵抗体及び前記保護層の各層に
含まれているＳｉの含有率を２３原子％〜４４原子％に
設定することにより、発熱抵抗体−保護層間、及び、保
護層の各層間で馴染みを良好として、発熱抵抗体及び保
護層各層の線膨張係数を比較的近い値に調整することが
できるため、印画に際して発熱抵抗体の発する熱等によ
ってサーマルヘッドの温度が上昇しても、これらの各層
間に大きな熱応力が発生するのを有効に防止することが
でき、保護層の各層を下地に対して強固に被着させてお
くことが可能となる。これにより、サーマルヘッドの信
頼性が向上される。
【００４９】更に本発明のサーマルヘッドによれば、前
記保護層の最上層となる第三層の比抵抗を１×１０7Ω
・ｃｍ〜１×１０11Ω・ｃｍに設定して適度な導電性を
付与しておけば、保護層の表面に記録媒体を摺接させて
印画を行う際に、記録媒体の表面に帯電した静電気の一
部がサーマルヘッドに印加されても、これらの電荷は保
護層上で一箇所に留まることはなく、保護層全体にわた
って良好に拡散されるため、保護層に局部的な大電圧が
印加されて保護層が静電破壊されるのを有効に防止する
ことができ、これによってもサーマルヘッドの信頼性を
向上させることが可能となる。
記保護層の最上層となる第三層の比抵抗を１×１０7Ω
・ｃｍ〜１×１０11Ω・ｃｍに設定して適度な導電性を
付与しておけば、保護層の表面に記録媒体を摺接させて
印画を行う際に、記録媒体の表面に帯電した静電気の一
部がサーマルヘッドに印加されても、これらの電荷は保
護層上で一箇所に留まることはなく、保護層全体にわた
って良好に拡散されるため、保護層に局部的な大電圧が
印加されて保護層が静電破壊されるのを有効に防止する
ことができ、これによってもサーマルヘッドの信頼性を
向上させることが可能となる。
【図１】本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドの斜
視図である。
視図である。
【図２】図１のサーマルヘッドの断面図である。
【図３】従来のサーマルヘッドの断面図である。
１・・・ベースプレート、３・・・発熱抵抗体、４・・
・通電用の電極、５・・・保護層、６・・・第一層、７
・・・第二層、８・・・第三層
・通電用の電極、５・・・保護層、６・・・第一層、７
・・・第二層、８・・・第三層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2C065 JA03 JA13 JF01 JF11 JF12
JF14 JF16 JH08 JH11
Claims (4)
- 【請求項１】ベースプレートの上面に、ＴｉＳｉＯ系抵
抗材料から成る複数個の発熱抵抗体を被着させるととも
に該発熱抵抗体を保護層で被覆してなるサーマルヘッド
であって、 前記保護層は、ＳｉＯ及び／又はＳｉＮを含む無機質材
料から成る第一層と、ペルヒドロポリシラザンの焼結体
から成る第二層と、ＳｉN及び／又はＳｉＣを含む無機
質材料から成る第三層とを順次積層して形成されている
ことを特徴とするサーマルヘッド。 - 【請求項２】前記保護層の第一層及び第三層がスパッタ
リング法またはＣＶＤ法にて成膜された薄膜から成るこ
とを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド。 - 【請求項３】前記発熱抵抗体を形成するＴｉＳｉＯ系抵
抗材料の組成比率がＴｉ xＳｉＯy（０．６３≦ｘ≦１．
２５、０．６３≦ｙ≦２．１３）であり、且つ前記発熱
抵抗体及び前記保護層の各層に含まれているＳｉの含有
率が２３原子％〜４４原子％に設定されていることを特
徴とする請求項１または請求項２に記載のサーマルヘッ
ド。 - 【請求項４】前記保護層の第三層を形成する無機質材料
の比抵抗が１×１０7Ω・ｃｍ〜１×１０11Ω・ｃｍに
設定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３
のいずれかに記載のサーマルヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001295954A JP2003094707A (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | サーマルヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001295954A JP2003094707A (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | サーマルヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003094707A true JP2003094707A (ja) | 2003-04-03 |
Family
ID=19117300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001295954A Pending JP2003094707A (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | サーマルヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003094707A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012157641A1 (ja) * | 2011-05-16 | 2012-11-22 | 京セラ株式会社 | サーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタ |
-
2001
- 2001-09-27 JP JP2001295954A patent/JP2003094707A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012157641A1 (ja) * | 2011-05-16 | 2012-11-22 | 京セラ株式会社 | サーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタ |
| US8885005B2 (en) | 2011-05-16 | 2014-11-11 | Kyocera Corporation | Thermal head and thermal printer provided with same |
| JP5669935B2 (ja) * | 2011-05-16 | 2015-02-18 | 京セラ株式会社 | サーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタ |
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