JP2005212201A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 保護膜を薄膜化することなく、熱効率を向上させ、省電力化を図ることのできるサーマルヘッドを提供すること。
【解決手段】 ２層からなる保護膜９のうち、下層の保護膜１０を膜厚方向の熱伝導率を高くするように熱伝導的に異方性を持たせる。
【選択図】 図１

Description

本発明はサーマルヘッドに係り、特に、保護膜を薄膜化することなく、熱効率を向上させることのできるサーマルヘッドに関する。

従来から、サーマルヘッドの表面の酸化および摩耗を防止するため、サーマルヘッドの表面に保護膜を形成したものが使用されている。

このような従来のサーマルヘッドの一例としては、絶縁性材料からなる基板の表面に、蓄熱層としてのグレーズ層が形成されている。

前記グレーズ層の表面には、絶縁性の厚さ０．２μｍ程度の薄膜のアンダーコート層が蒸着、スパッタリング等により形成されている。

さらに、前記アンダーコート層の表面には、発熱抵抗体材料からなる発熱素子が、蒸着、スパッタリング等により被着された後に、エッチング等により所望の分解能に対応するドットの数に応じて整列配置されて発熱部が形成されている。

前記発熱部の表面の一側方には、前記発熱素子に接続される共通電極が形成されており、前記発熱部の表面の他の側方には、前記発熱素子に独立して通電を行う個別電極が形成されている。

また、前記アンダーコート層、前記発熱素子、前記共通電極および前記個別電極の表面には、前記発熱素子、前記共通電極および前記個別電極を保護するために、５μｍ程度の膜厚とされた保護膜が形成されている。

前記保護膜は、前記発熱素子、前記共通電極および前記個別電極を酸化による劣化から保護するための１μｍ程度の膜厚とされた非晶質の酸化アルミニウムからなる下層保護膜としての耐酸化層と、この耐酸化層の表面に形成されサーマルヘッドを記録媒体あるいはインクリボンとの摺動による摩耗から保護するための４μｍ程度の膜厚とされたＣｒ−Ｏ−Ｎ系材料からなる上層保護膜としての耐摩耗層とから形成されており、この保護膜の耐酸化層は、前記共通電極および前記個別電極の端子部以外のすべてを被覆するようにして前記アンダーコート層の表面に形成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−１１２９２２号公報

しかしながら、近年、サーマルヘッドの効率化（熱効率の向上）、つまり省電力化が求められているが、これに対して発熱素子の表面に形成された保護膜を薄膜化した場合、熱効率を向上させることはできるが耐異物通過性が劣化してしまうという問題が生じてしまう。

そこで、本発明は、保護膜を薄膜化することなく、熱効率を向上させ、省電力化を図ることのできるサーマルヘッドを提供することを目的とするものである。

前述した目的を達成するため本発明に係るサーマルヘッドの特徴は、２層からなる保護膜のうち、下層の保護膜を膜厚方向の熱伝導率を高くするように熱伝導的に異方性を持たせた点にある。

また、本発明に係るサーマルヘッドの他の特徴は、下層の保護膜を柱状構造に形成した点にある。

また、本発明に係るサーマルヘッドの他の特徴は、下層の保護膜の膜厚を、上層の保護膜の膜厚よりも厚く形成した点にある。

本発明のサーマルヘッドによれば、下層の保護膜にサーマルヘッドの表面方向に熱伝導の異方性を持たせることにより、サーマルヘッドの熱効率を向上させることができる。

そして、この２層の保護膜の構造から、２層の保護膜からなる保護膜全体の膜厚を薄膜化することなく、サーマルヘッドの耐異物通過性を損なうことなく熱効率を確実に向上させることができ、省電力化を図ることができる。

以下、図面を用いて本発明のサーマルヘッドの実施形態について説明する。

図１は本発明のサーマルヘッドの実施形態の要部を示す概略断面図である。

本実施形態のサーマルヘッド１は、アルミナ等の絶縁性を有する基板２の表面に、蓄熱層としてグレーズ層３が形成されている。

前記グレーズ層３は、アルミニウム、バリウム等を配合した高融点ガラスを主成分とする素材を焼成することにより形成されており、このグレーズ層３の表面には、電気絶縁性を有する非単結晶質の酸化アルミニウムからなる厚さ０．２μｍ程度の薄膜のアンダーコート層４が蒸着、スパッタリング等により形成されている。

さらに、前記アンダーコート層４の表面には、Ｔａ_２Ｎ等の発熱抵抗体材料からなる発熱素子５が、蒸着、スパッタリング等により被着された後に、エッチング等により所望の分解能に対応するドットの数に応じて整列配置されて発熱部６が形成されている。

前記発熱部６の表面の一側方には、前記発熱素子５に接続される共通電極７が形成されており、前記発熱部６の他の側方には、前記発熱素子５に独立して通電を行う個別電極８が形成されている。

前記共通電極７および前記個別電極８は、例えば、アルミニウム、銅、金等を素材とし、蒸着、スパッタリング等により前記アンダーコート層４および前記発熱素子５の表面に被着した後、エッチング等により所定のパターンに形成されている。また、前記発熱素子５の発熱部６は、前記共通電極７および前記個別電極８の間に給電することにより選択的に発熱可能にされている。

また、前記アンダーコート層４、前記発熱素子５、前記共通電極７および前記個別電極８の表面（前記共通電極７および前記個別電極８の端子部の表面は除く）には、前記発熱素子５、前記共通電極７および前記個別電極８を保護するために、４〜８μｍ程度（本実施形態においては５μｍ程度）の膜厚の保護膜９が形成されており、この保護膜９は、下層の保護膜１０と上層の保護膜１１とからなる２層構造に形成されている。

前記下層の保護膜１０および前記上層の保護膜１１は、それぞれＳｉＣ（シリコンカーバイト）やＳｉＯ_２（シリコン酸化膜）等を、蒸着、スパッタリング等により形成されており、前記下層の保護膜１０は、前記アンダーコート層４、前記発熱素子５、前記共通電極７および前記個別電極８の表面に、３〜７μｍ程度（本実施形態においては４μｍ程度）の膜厚でサーマルヘッド１の表面方向へ熱伝導率に異方性を持たせるため、具体的には膜厚方向への熱伝導率を他の方向への熱伝導率より高くさせるため、スパッタリング時に柱状構造に形成されている。また、前記上層の保護膜１１は、前記下層の保護膜１０の表面に１μｍ程度の膜厚で、熱伝導的に等方性となるアモルファス構造で蓄熱層として形成されている。

つぎに、前述した構成からなる本実施形態のサーマルヘッド１の作用について、本実施形態と同材料からなり異方性を有さない保護膜を形成したサーマルヘッドと比較して説明する。

図２は３種類の異なる保護膜が形成されたサーマルヘッドの保護膜の膜厚と表面温度の関係を示した関係図である。

図２において、異方性を有さない保護膜Ａの熱伝導率（λ）は３．０［Ｗ／ｍＫ］、本実施形態の２層からなる保護膜Ｂ，Ｃの熱伝導率は、保護膜Ｂが電極方向の熱伝導率が１．０［Ｗ／ｍＫ］，表面方向の熱伝導率が３．０［Ｗ／ｍＫ］、保護膜Ｃが電極方向の熱伝導率が１．５［Ｗ／ｍＫ］，表面方向の熱伝導率が３．０［Ｗ／ｍＫ］である。

以上の条件において各保護膜Ａ，Ｂ，Ｃが形成されたサーマルヘッドにそれぞれ等しく通電を行なった場合、図２に示すように、保護膜Ｂの膜厚が８μｍの場合の表面温度と保護膜Ａの膜厚が３μｍの場合（図２において２〜４μｍの中間）の表面温度がほぼ等しくなり、保護膜Ｃの膜厚が８μｍの場合の表面温度と保護膜Ａの膜厚が４μｍの場合の表面温度がほぼ等しくなる。

すなわち、本実施形態の２層からなる保護膜Ｂ，Ｃは、膜厚を薄膜化することなくヘッドの表面温度を確保することができるため、保護膜の良好な耐異物通過性を確保することができる。

さらに、同じ厚さの保護膜（図２において保護膜厚４μｍ、６μｍあるいは８μｍ）で比較した場合、ヘッド表面温度はＡ＜Ｂ＜Ｃの順で高温となっていることがわかる。

このことから、本実施形態の２層からなる保護膜Ｂ，Ｃは異方性を有さない保護膜Ａよりも熱効率がよいということ、つまり、保護膜Ｂ，Ｃは異方性を有さない保護膜Ａよりも省電力化を図ることができる、ということが分かる。

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。例えば、本実施形態において、下層の保護層１０は、スパッタリング時に柱状構造に形成することによりサーマルヘッド１の表面方向に熱伝導的に異方性を持たせているが、下層の保護層１０をサーマルヘッド１の表面方向に熱伝導的に異方性を有する材料により形成しても同様の効果を奏することができる。

本発明のサーマルヘッドの実施形態の要部を示す概略断面図 ３種類の異なる保護膜が形成されたサーマルヘッドの保護膜の膜厚と表面温度の関係を示した関係図

符号の説明

１ サーマルヘッド
２ 基板
３ グレーズ層
４ アンダーコート層
５ 発熱素子
６ 発熱部
７ 共通電極
８ 個別電極
９ 保護膜
１０ 下層の保護膜
１１ 上層の保護膜

Claims (3)

1. 基板の表面にグレーズ層を形成し、さらに、前記グレーズ層の表面にアンダーコート層を形成し、このアンダーコート層の表面に複数の発熱素子と各発熱素子に接続される個別電極および共通電極を形成し、前記グレーズ層、発熱素子、個別電極および共通電極の表面に２層からなる保護膜を形成してなるサーマルヘッドであって、
   前記２層からなる保護膜のうち、下層の保護膜を膜厚方向の熱伝導率を高くするように熱伝導的に異方性を持たせたことを特徴とするサーマルヘッド。
2. 前記下層の保護膜を、柱状構造に形成したことを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド。
3. 前記下層の保護膜の膜厚を、上層の保護膜の膜厚よりも厚く形成した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。