JP2003127450A - Thermal head - Google Patents

Thermal head

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JP2003127450A
JP2003127450A JP2001330397A JP2001330397A JP2003127450A JP 2003127450 A JP2003127450 A JP 2003127450A JP 2001330397 A JP2001330397 A JP 2001330397A JP 2001330397 A JP2001330397 A JP 2001330397A JP 2003127450 A JP2003127450 A JP 2003127450A
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JP
Japan
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layer
protective layer
thermal head
heating resistor
inorganic material
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001330397A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Michihiro
利昭 道廣
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
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Publication of JP2003127450A publication Critical patent/JP2003127450A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly reliable thermal head which can maintain an electric resistance value of heating resistors or the like to be nearly constant for a long term. SOLUTION: In the thermal head, a plurality of heating resistors 3 comprising a CrSiO based resistance material are applied on an upper face of a base plate 1 and moreover, the heating resistors 3 are coated with a protecting layer 5. The protecting layer 5 is formed by sequentially laminating a first layer 6 comprised of an inorganic material containing an oxide and/or a nitride of Si, a second layer 7 comprised of a sintered body of perhydropolysilazane and a third layer 8 comprised of an inorganic material containing a nitride and/or a carbide of Si.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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幅広く用いられて
いるサーマルヘッドに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal head widely used as a recording device such as a facsimile and a video printer.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art Conventionally, thermal heads have been widely used as recording devices for facsimiles and the like.

【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。
As such a thermal head, for example, as shown in FIG. 3, a plurality of heating resistors 1 are provided on the upper surface of a base plate 11 made of glaze alumina ceramics or the like.
There is known a structure in which 3 and an electrode 14 for energization are adhered in a predetermined pattern, and these are covered with a protective layer 15 made of SiN (silicon nitride) or the like to protect a recording medium such as thermal paper. While slidingly contacting the surface of the layer 15, the heating resistors 13 are selectively and selectively heated by Joules based on image data from the outside, and these heats are conducted to the recording medium through the protective layer 15 to a predetermined level. Print is formed.

【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
(Chemical Vapor Deposition)法を採用し、窒化珪素
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。
The protective layer 15 protects the heating resistor 13 and the electrode 14 from abrasion due to sliding contact with the recording medium, and is well known in the prior art such as sputtering and CVD.
(Chemical Vapor Deposition) method is adopted, and an inorganic material having excellent abrasion resistance such as silicon nitride is deposited on the upper surface of the heating resistor 13 or the like by about 4 μm to 8 μm.

【0005】[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。
By the way, when the protective layer 15 of the thermal head is formed by the sputtering method or the CVD method, many fine film defects such as pinholes are formed in the protective layer 15.

【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。
Therefore, upon printing, water contained in the atmosphere and Na + , K + , Cl contained in the recording medium.
Through the film defects of the protective layer 15
3 has a drawback that the heating resistor 13 and the like are corroded when they come into contact with the electrode 3 and the electrode 14 and the electric resistance value of the heating resistor 13 and the like fluctuates significantly.

【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。
Further, in order to solve the above-mentioned drawbacks, the protective layer 1
It has been proposed that a sealing material made of an epoxy resin, a polyimide resin or the like be applied to the upper surface of 5 to close the film defect of the protective layer 15 with this sealing material.

【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。
However, the protective layer 1 of the thermal head
When the above-mentioned encapsulant is applied on the recording medium 5, since the epoxy resin, polyimide resin, etc. forming the encapsulant are relatively soft, the recording medium becomes the encapsulant on the protective layer 15 during printing. When the sliding contact is made, the sealing material is significantly worn and a part of the sealing material disappears from the protective layer 15 in a short time, and the film defect of the protective film 15 described above is opened relatively early. There was an inconvenience to do.

【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)、窒化珪素等から成る保護
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。
Further, the linear expansion coefficient of epoxy resin, polyimide resin or the like forming the sealing material is relatively large (20 ×
10 −6 to 90 × 10 −6 ° C. −1 ), which is largely different from the linear expansion coefficient (3 × 10 −6 ° C. −1 ) of the protective layer 15 made of silicon nitride or the like, and When the temperature of the entire thermal head rises due to the heat generated by the heat-generating resistor 13 or the like because of poor compatibility with the sealing material, a large thermal stress generated between the protective layer 15 and the sealing material causes the sealing material. May be peeled off from the protective layer 15, which may also open the film defect of the protective layer 15.

【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。
The present invention has been devised in view of the above drawbacks, and an object thereof is to provide a highly reliable thermal head capable of keeping the electric resistance value of a heating resistor or the like substantially constant for a long period of time. is there.

【0011】[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、CrSiO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、Siの酸化物及び/又は窒化物を含
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、Siの窒化物及び/又は
炭化物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。
In the thermal head of the present invention, a plurality of heating resistors made of CrSiO-based resistance material are attached to the upper surface of a base plate and the heating resistors are covered with a protective layer. In the thermal head, the protective layer includes a first layer made of an inorganic material containing Si oxide and / or a nitride, a second layer made of a sintered body of perhydropolysilazane, a Si nitride and And / or a third layer made of an inorganic material containing carbide is sequentially laminated.

【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。
In the thermal head of the present invention, the first and third layers of the protective layer are formed by sputtering or CVD.
It is characterized by comprising a thin film formed by the method.

【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CrSiO系抵抗材料の組成比率がC
xSiOy(0.7≦x≦5.1、1.8≦y≦2.
4)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10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。
Further, in the thermal head of the present invention, the composition ratio of the CrSiO-based resistance material forming the heating resistor is C.
r x SiO y (0.7 ≦ x ≦ 5.1, 1.8 ≦ y ≦ 2.
4) and the content ratio of Si contained in each of the heating resistor and the protective layer is 10 at% to 44 at%.
It is characterized by being set to.

【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
7Ω・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。
Further, in the thermal head of the present invention, the inorganic material forming the third layer of the protective layer has a specific resistance of 1 × 1.
It is characterized by being set to 0 7 Ω · cm to 1 × 10 11 Ω · cm.

【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窒化珪素や炭化珪素等から成る第
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。
According to the thermal head of the present invention, among the three layers constituting the protective layer, the film defect of the first layer which is the lowermost layer is sealed by the second layer which is a sintered body of perhydropolysilazane. Therefore, it is possible to satisfactorily protect the heat generating resistor and the like from corrosion due to contact with water contained in the atmosphere and ions contained in the recording medium, and moreover, the second layer is made of a hard material. Since the third layer made of silicon nitride, silicon carbide, etc. is provided as the uppermost layer and wear of the entire protective layer is effectively suppressed, part of the second layer does not disappear early and the heating resistor It is possible to keep the electric resistance value of the heat generating resistor or the like substantially constant for a long period of time by keeping the second layer reliably blocked from the atmosphere by the second layer.

【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CrSiO系抵抗材料の組成比率を
CrxSiOy(0.7≦x≦5.1、1.8≦y≦2.
4)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10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。
According to the thermal head of the present invention, the composition ratio of the CrSiO-based resistance material forming the heating resistor is Cr x SiO y (0.7≤x≤5.1, 1.8≤y≤2.
4) and by setting the content ratio of Si contained in each layer of the heating resistor and the protective layer to 10 at% to 44 at%, the heating resistor-the protective layer and the interlayers of the protective layer are set. With good familiarity with, since it is possible to adjust the linear expansion coefficient of the heating resistor and each layer of the protective layer to a relatively close value, even if the temperature of the thermal head rises due to heat generated by the heating resistor during printing, It is possible to effectively prevent generation of a large thermal stress between each of these layers, and it becomes possible to firmly adhere each layer of the protective layer to the underlayer. This improves the reliability of the thermal head.

【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。
Further, according to the thermal head of the present invention, the resistivity of the third layer, which is the uppermost layer of the protective layer, is 1 × 10 7 Ω.
-If a suitable conductivity is imparted by setting to cm to 1 x 10 11 Ω-cm, the surface of the recording medium is charged when the recording medium is brought into sliding contact with the surface of the recording medium for printing. Even if part of the static electricity is applied to the thermal head, these charges do not stay in one place on the protective layer and are well diffused throughout the protective layer, so a large local voltage is applied to the protective layer. It is possible to effectively prevent the protective layer from being electrostatically destroyed due to this, and this also makes it possible to improve the reliability of the thermal head.

【0018】[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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a perspective view of a thermal head according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the thermal head of FIG. 1, 1 is a base plate, 3 is a heating resistor,
Reference numeral 4 is an electrode, and 5 is a protective layer.

【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。
The base plate 1 is made of glazed alumina ceramics which is externally processed to have a rectangular shape, single crystal silicon whose surface is covered with an oxide film, polycrystal silicon, or the like. The body 3, the electrodes 4 for energization, the protective layer 5 and the like are adhered and function as a support base material for supporting them.

【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。
When the base plate 1 is made of glazed alumina ceramics, first, a ceramic green sheet is formed by adding and mixing an appropriate organic solvent to ceramic raw material powder such as alumina, silica, magnesia, etc. Form an alumina substrate by punching into a predetermined shape and sintering at high temperature,
It is manufactured by printing and applying a glass paste on the upper surface of the obtained alumina substrate by a conventionally well-known screen printing or the like, and baking this at a high temperature to form a glaze layer.

【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。
The glaze layer of the above-mentioned glaze alumina ceramics substrate accumulates a part of heat generated by the heating resistor 3 which will be described later at the time of printing, and the temperature of the heating resistor 3 is set to a predetermined value required for printing in a short time. It functions as a heat storage layer for raising the temperature.

【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。
The plurality of heating resistors 3 provided on the upper surface of the base plate 1 are, for example, 600 dpi (do
They are arranged linearly in the main scanning direction (longitudinal direction of the base plate 1) at a density of t per inch.

【0023】前記発熱抵抗体3は、その各々がCrSi
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。
Each of the heating resistors 3 is made of CrSi.
Depending on the O-based resistance material, for example, 0.01 μm to 0.2 μm
When the power supply is supplied through the electrodes 4 and the like, Joule heat is generated to reach a predetermined temperature necessary for printing.

【0024】このような発熱抵抗体3を形成するCrS
iO系抵抗材料としては、組成比率がCrxSiO
y(0.7≦x≦5.1、1.8≦y≦2.4)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10原子%〜44原子%に設定され
る。
CrS forming such a heating resistor 3
As the io-based resistance material, the composition ratio is Cr x SiO 2.
Those represented by y (0.7 ≦ x ≦ 5.1, 1.8 ≦ y ≦ 2.4) are preferably used, and the content ratio of Si contained in the heating resistor 3 is 10 atoms. % To 44 atomic%.

【0025】かかる組成比率を有したCrSiO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い
るため、高速での記録動作が求められている産業用のラ
ベル印刷やバーコード印刷の用途に適した発熱抵抗体3
が得られる。
A CrSiO-based resistance material having such a composition ratio can easily adjust the amount of heat generation per unit time to a size suitable for printing, and has excellent pulse resistance, so that high-speed recording is possible. Heating resistor 3 suitable for industrial label printing and bar code printing where operation is required
Is obtained.

【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。
A pair of electrodes 4 made of a metal material such as aluminum is connected to both ends of the heating resistor 3.

【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。
The pair of electrodes 4 are commonly connected to all the heating resistors 3 on one end side of the heating resistor 3 and individually connected to each heating resistor 3 on the other end side thereof, and are not shown. Power supply power is applied to the heating resistor 3 based on the turning on / off of the driver IC.

【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CrSiO系抵抗材料とアルミニ
ウム等の金属材料とを従来周知の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。
The heating resistor 3 and the pair of electrodes 4 are
A conventionally known thin film method, specifically, the above-described CrSiO-based resistance material and a metal material such as aluminum are sequentially deposited on the entire upper surface of the base plate 1 by a conventionally known sputtering method or the like, which is conventionally well known. It is formed by adopting photolithography and etching techniques and processing into a predetermined pattern.

【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。
A protective layer 5 having a thickness of, for example, 3 μm to 15 μm is deposited on the heating resistor 3 and the pair of electrodes 4 described above. With the protective layer 5, the heating resistor 3 and the electrode 4 are formed.
Are commonly coated.

【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、10原子%〜44原子%に設定される。
The protective layer 5 is abraded by the sliding contact of the recording medium, and is in contact with moisture contained in the atmosphere and ions (Na + , K + , Cl −, etc.) contained in the recording medium. It is for protecting the heating resistor 3 and the electrode 4 from corrosion, and has a three-layer structure in which three layers of the first layer 6, the second layer 7 and the third layer 8 are sequentially laminated from the heating resistor 3 side. The content ratio of Si contained in each of these layers is set to 10 atom% to 44 atom% similarly to the heating resistor 3 described above.

【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10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。
Here, S contained in each layer of the protective layer 5
The content rate of i is set to 10 atom% to 44 atom% which is the same as that of the heat generating resistor 3 between the heat generating resistor 3 and the protective layer 5, and
This is because the layers of the protective layer 5 are made to have a good familiarity with each other and the linear expansion coefficients of these layers 3, 6, 7, and 8 are set to relatively close values. Even if the temperature of the thermal head rises due to the heat generated or the like, it is possible to effectively prevent a large thermal stress from being generated between the respective layers and firmly adhere the respective layers of the protective layer 5 to the base. ..

【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、Siの酸化物(酸化珪
素)及び/又は窒化物(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。
Each of the first layer 6 to the third layer 8 constituting the protective layer 5 will be individually described below. The first layer 6 provided as the lowermost layer of the protective layer 5 is formed of an inorganic material containing an oxide of Si (silicon oxide) and / or a nitride (silicon nitride) to have a thickness of, for example, 0.1 μm to 2.0 μm. It

【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。
When the second layer 7 disposed on the first layer 6 is formed through a heat treatment process, the organic solvent in the perhydropolysilazane solution, which will be described later, is used as the heating resistor 3
This is to effectively prevent the contact with the electrodes 4 and the like to try to oxidize them, so that the variation of the resistance value of the heating resistor 3 in the manufacturing process of the thermal head can be suppressed very effectively.

【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、酸化珪素や窒化珪素、或いは、これらの混合材料
(Si-O-N)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。
The first layer 6 is formed by a conventionally known thin film method, specifically, a sputtering method, a CVD method, or the like, and is made of silicon oxide, silicon nitride, or a mixed material thereof (Si-O-N). ) Is deposited to a predetermined thickness, and many fine film defects such as pinholes are formed in the first layer 6 thus obtained.

【0035】また保護層5の中間層として設けられる第
二層7は、酸化珪素、窒化珪素、Si-O-N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。
The second layer 7 provided as an intermediate layer of the protective layer 5 is formed of an inorganic material such as silicon oxide, silicon nitride or Si--O--N to a thickness of 0.03 μm to 0.15 μm. It is formed by a sintered body obtained by sintering the perhydropolysilazane shown in.

【0036】[0036]

【化1】 [Chemical 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。
This perhydropolysilazane is, for example, 1
A ceramic precursor polymer that polymerizes at a temperature of 50 ° C to 220 ° C, and is a perhydropolysilazane solution (viscosity: 0.5 cps to 1.0 cps) prepared by dissolving perhydropolysilazane in an organic solvent such as xylene or cyclohexene.
cps) is thinly applied to the upper surface of the first layer 6 by a conventionally known thick film method such as a dipping method, a spin coating method, or a bar coater method, and this is first applied in a temperature range of 150 ° C. to 220 ° C. for about 1 hour, then About 1 to 400 ℃ ~ 500 ℃
The second layer 7 is formed by heat-treating for a time and ceramming the perhydropolysilazane.

【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、窒化珪素を主成分とするセ
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、酸化珪素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。
At this time, if the heat treatment of perhydropolysilazane is carried out in a nitrogen atmosphere, the ceramic sintered body containing silicon nitride as a main component is produced, and if it is carried out in a high humidity atmosphere (humidity of 50% or more), silicon oxide is mainly contained. A ceramic sintered body as a component will be formed.

【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。
Since the second layer 7 formed by the thick film process as described above has almost no film defects such as pinholes, the film defects of the first layer 6 are satisfactorily closed by the second layer 7. be able to. Therefore, the heating resistor 3 and the electrode 4 are favorably sealed by the protective layer 5, and the heating resistor 3 and the electrode 4 are corroded by the contact of moisture contained in the atmosphere or ions contained in the recording medium. It becomes possible to satisfactorily be protected.

【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、Siの窒化物及び/又は炭化物を含む硬質
の無機質材料により2.0μm〜5.0μmの厚みに形
成される。
The third layer 8 provided as the uppermost layer of the protective layer 5 is formed of a hard inorganic material containing Si nitride and / or carbide to a thickness of 2.0 μm to 5.0 μm.

【0041】前記第三層8は、ビッカース硬度Hvが1
500〜4000の硬質材料から成り、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。
The third layer 8 has a Vickers hardness Hv of 1
Since it is made of a hard material of 500 to 4000 and has excellent abrasion resistance, it is possible to suppress the abrasion amount due to the sliding contact of the recording medium during printing, and the second layer 7 is exposed early by repeating the printing operation. Can be effectively prevented. Therefore, the heating resistor 3 and the electrode 4 can be surely kept shielded from the atmosphere by the second layer 7, and the electric resistance values of the heating resistor 3 and the electrode 4 can be kept substantially constant for a long period of time.

【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
11Ω・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。
In this case, carbon (C), TiC, HfC, VC or the like is added in a predetermined amount to the inorganic material forming the third layer 8 and the specific resistance thereof is 1 × 10 7 Ω · cm to 1 × 1.
If it is set to 0 11 Ω · cm, the third layer 8 will be provided with appropriate conductivity, so that when the recording medium is brought into sliding contact with the surface of the protective layer 5 for printing. Even if some of the static electricity charged on the surface of the recording medium is applied to the thermal head, these charges do not remain in one place on the protective layer 5 and are well diffused over the entire protective layer 5,
It is possible to effectively prevent the protective layer 5 from being electrostatically destroyed by applying a large local voltage to the protective layer 5, which also makes it possible to improve the reliability of the thermal head. Therefore, the specific resistance of the third layer 8 is 1 × 10 7 Ω · cm
It is preferably set to 1 × 10 11 Ω · cm.

【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、炭化珪素や
窒化珪素、或いは、これらの混合材料(Si-C-N)
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。
The third layer 8 is the first layer 6 described above.
It is formed by the same forming method as. For example, silicon carbide, silicon nitride, or a mixed material of these (Si-C-N)
The third layer 8 is formed by using a well-known thin film method, specifically, a sputtering method, a CVD method, or the like, and depositing it to a predetermined thickness on the upper surface of the second layer 7.

【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。
Thus, in the above-mentioned thermal head, a recording medium such as thermal paper is provided on the surface of the protective layer 5, specifically, the third layer 8.
While slidingly contacting the surface of the heating resistor, electric power is selectively applied to the plurality of heating resistors 3 based on the image data from the outside, and the heating resistors 3 are individually and selectively heated by Joule heat. Heat is conducted to the recording medium through the protective layer 15 to form a print, thereby functioning as a thermal head.

【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。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and improvements can be made without departing from the gist of the present invention.

【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。
For example, in the above embodiment, the electrode 4
However, instead of this, the electrode 4 may be formed of a conductive material containing Si such as Al—Si and Al—Si—Cu. In this case, the electrode 4 is protected. There is an advantage that the adhesion between the layers 5 is also improved.

【0047】[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。
According to the thermal head of the present invention, of the three layers constituting the protective layer, the film defect of the first layer which is the lowermost layer is sealed by the second layer which is a sintered body of perhydropolysilazane. Since it is stopped, the heating resistor can be well protected from corrosion due to contact with moisture contained in the atmosphere and ions contained in the recording medium. A third layer made of hard SiN, SiC, etc. is provided as the uppermost layer, and wear of the entire protective layer is effectively suppressed, so that part of the second layer does not disappear early and the heating resistor It is possible to keep the electric resistance value of the heat generating resistor or the like substantially constant for a long period of time by keeping the second layer reliably blocked from the atmosphere by the second layer.

【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CrSiO系抵抗材料の組成比率を
CrxSiOy(0.7≦x≦5.1、1.8≦y≦2.
4)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10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。
According to the thermal head of the present invention, the composition ratio of the CrSiO-based resistance material forming the heating resistor is Cr x SiO y (0.7≤x≤5.1, 1.8≤y≤2.
4) and by setting the content ratio of Si contained in each layer of the heating resistor and the protective layer to 10 at% to 44 at%, the heating resistor-the protective layer and the interlayers of the protective layer are set. With good familiarity with, since it is possible to adjust the linear expansion coefficient of the heating resistor and each layer of the protective layer to a relatively close value, even if the temperature of the thermal head rises due to heat generated by the heating resistor during printing, It is possible to effectively prevent generation of a large thermal stress between each of these layers, and it becomes possible to firmly adhere each layer of the protective layer to the underlayer. This improves the reliability of the thermal head.

【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。
Further, according to the thermal head of the present invention, the specific resistance of the third layer, which is the uppermost layer of the protective layer, is 1 × 10 7 Ω.
-If a suitable conductivity is imparted by setting to cm to 1 x 10 11 Ω-cm, the surface of the recording medium is charged when the recording medium is brought into sliding contact with the surface of the recording medium for printing. Even if part of the static electricity is applied to the thermal head, these charges do not stay in one place on the protective layer and are well diffused throughout the protective layer, so a large local voltage is applied to the protective layer. It is possible to effectively prevent the protective layer from being electrostatically destroyed due to this, and this also makes it possible to improve the reliability of the thermal head.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【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。
FIG. 1 is a perspective view of a thermal head according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のサーマルヘッドの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the thermal head shown in FIG.

【図3】従来のサーマルヘッドの断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a conventional thermal head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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
1 ... Base plate, 3 ... Heating resistor, 4 ...
・ Electrodes for energization, 5 ... Protective layer, 6 ... First layer, 7
... Second layer, 8 ... Third layer

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ベースプレートの上面に、CrSiO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、Siの酸化物及び/又は窒化物を含む無
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、Siの窒化物及び/又は炭化
物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。
1. A thermal head comprising a plurality of heating resistors made of a CrSiO-based resistance material deposited on the upper surface of a base plate, and the heating resistors being covered with a protective layer, wherein the protective layer comprises: A first layer made of an inorganic material containing Si oxide and / or nitride, a second layer made of a sintered body of perhydropolysilazane, and a third layer made of an inorganic material containing Si nitride and / or carbide. A thermal head, which is formed by sequentially laminating layers.
【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。
2. The thermal head according to claim 1, wherein the first layer and the third layer of the protective layer are thin films formed by a sputtering method or a CVD method.
【請求項3】前記発熱抵抗体を形成するCrSiO系抵
抗材料の組成比率がCr xSiOy(0.7≦x≦5.
1、1.8≦y≦2.4)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1
0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。
3. A CrSiO-based resistor forming the heating resistor.
The composition ratio of the anti-material is Cr xSiOy(0.7 ≦ x ≦ 5.
1, 1.8 ≦ y ≦ 2.4), and the heating resistor
And the content rate of Si contained in each layer of the protective layer is 1
It is characterized in that it is set to 0 atom% to 44 atom%.
The thermal head according to claim 1 or 2.
【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。
4. The specific resistance of the inorganic material forming the third layer of the protective layer is set to 1 × 10 7 Ω · cm to 1 × 10 11 Ω · cm. Claim 3
The thermal head according to any one of 1.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012071592A (en) * 2010-08-30 2012-04-12 Kyocera Corp Thermal head and thermal printer equipped with the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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