JP2514240B2 - サ―マルヘッド - Google Patents

サ―マルヘッド

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JP2514240B2
JP2514240B2 JP63263324A JP26332488A JP2514240B2 JP 2514240 B2 JP2514240 B2 JP 2514240B2 JP 63263324 A JP63263324 A JP 63263324A JP 26332488 A JP26332488 A JP 26332488A JP 2514240 B2 JP2514240 B2 JP 2514240B2
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alumina
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徳人 望月
久夫 鈴木
陽三 小林
積 稲垣
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、酸化ルテニウム系の薄膜抵抗体を用いたサ
ーマルヘツドに関するものである。
従来の技術 一般に、熱印字記録装置の形式としては、感熱紙を用
いるもの、インクリボンを用いて普通紙にインクを熱転
写するもの、昇華性染料を用いてインク蒸気により記録
するものなど種々の形式のものが存する。このような熱
印字記録装置において、高密度化、カラー化、多重記録
化、階調記録化等が進んでいる。
このような高機能化を達成するためには、サーマルヘ
ツドの高速化が必要となる。このサーマルヘツドの高速
化のためには、ヘツドの発熱抵抗体への通電時間を短く
して印加電力を増大し、ヘツド温度を高温にしなければ
ならない。このような要請に応えるものとしては、耐酸
化性、耐熱性を有する酸化ルテニウム系の薄膜抵抗体が
あり、高温における高速駆動の可能性を有している。
ここで、酸化ルテニウム系の薄膜抵抗体を用いた従来
のサーマルヘツドの構造を第6図に基づいて説明する。
まず、アルミナ基板1の表面にガラスグレーズ層2が形
成され、このガラスグレーズ層2の上に発熱抵抗体層3
が形成されている。この発熱抵抗体層3の上にAl・Si層
4及びAl層5の2層構造よりなる電極層6が形成され、
この電極層6の上にはAl2O3層7とSiC層8の複合保護層
9が積層されている。
発明が解決しようとする課題 複合保護層9の第1層であるAl2O3層7は、酸化ルテ
ニウム系の薄膜抵抗体とは反応しない材料であるが、耐
熱性やじん性が比較的低い。このため、高速印字などの
ために急熱急冷を繰り返すと、この部分にクラツクが発
生し、複合保護層9に層間剥離が生じたり、抵抗値の増
大からヘツドの破壊が生じがちである。ここで、例え
ば、第1層であるAl2O3層7を薄く形成すれば、このク
ラツクは発生しにくいことが知られている。しかし、第
2層のSiC層8は半導体であり、第1層が薄いと、複合
保護層9の絶縁性が低くなり、電極層6から感熱紙にリ
ーク電流が流れる恐れがある。特に、券売機やバーコー
ドプリンタ等に使用されている感熱紙には、上記リーク
電流に反応し、SiC層8に電界腐食を生じさせるものが
存している。このため、一部機器などでSiC層8の損耗
が著しく、サーマルヘツドの寿命が短くなつている。
課題を解決するための手段 基板上に発熱抵抗体層と電極層と保護層とを順次積層
して形成したサーマルヘツドにおいて、酸化ルテニウム
を第一の主成分とする薄膜酸化物により前記発熱抵抗体
層を形成し、アルミナと酸化硅素との混合膜を第1層と
し炭化硅素を第2層とした複合保護層により前記保護層
を形成し、この保護層を二層以上積層するとともに表面
に近づくにしたがつて炭化硅素による第2層を厚くし
た。
また、基板上に発熱抵抗体層と電極層と保護層とを順
次積層して形成したサーマルヘツドにおいて、酸化ルテ
ニウムを第一の主成分とする薄膜酸化物により前記発熱
抵抗体層を形成し、アルミナと酸化硅素との厚さ2μm
以上の混合膜による第1層と炭化硅素を第2層とした複
合保護層により前記保護層を形成した。
作用 保護層の第1層のアルミナと酸化硅素の混合膜は耐熱
性、じん性に優れており、酸化ルテニウム系の発熱抵抗
体とも反応しないので、ヘツドにクラツクが入るような
ことがなく、アルミナと酸化硅素との混合膜を第1層と
し炭化硅素を第2層とした複合保護層を二層以上積層し
たことにより、熱応力を分散させ、熱歪みを緩和させる
ことができ、しかも、最上部に炭化硅素の層を設けるこ
とにより、耐摩耗性に優れたものとなり、かつ、複合保
護層の、アルミナと酸化硅素との混合膜による第1層を
厚さ2μm以上と厚く形成したことにより、絶縁性が高
い第1層のアルミナと酸化硅素との混合膜が厚いため、
この保護層の絶縁性が良好であり、電極層から第2層の
炭化硅素を介して感熱紙等までながれるリーク電流が生
じることがなく、それでいて、第1層のアルミナと酸化
硅素との混合膜は、耐熱性とじん性とに優れているた
め、これを厚く形成しても、サーマルヘツドにクラツク
が入ることもない。
実施例 まず、請求項1記載の発明の一実施例を第1図ないし
第3図に基づいて説明する。まず、Al2O3等のセラミツ
ク基板10上にグレーズ層11が形成され、このグレーズ層
11を洗浄してその上に酸化ルテニウム系(RuO2)の薄膜
抵抗体による発熱抵抗体層12が形成されている。この発
熱抵抗体層12の上には、Al・Siによるリード電極13とAl
によるリード層14しとの2層構造の電極層15が積層さ
れ、この電極層15の上に保護層16が形成されている。
この保護層16は、アルミナと酸化硅素の混合膜(Al2O
3・SiO2)による第1層17と炭化硅素(SiC)による第2
層18とを積層した複合保護層19を、ここでは二層重ねて
形成したものである。そして、各第1層17は表面に近づ
くにしたがつて薄くなり、各第2層18は表面に近づくに
したがつて厚くなるものである。
また、酸化ルテニウム系(RuO2)の薄膜抵抗体による
発熱抵抗体層12は、RuO2の他に多種の添加成分を加えて
もよい。RuO2は単独の場合に比べM(Ca,Sr,Baから選ば
れた少なくとも一種)の酸化物と併用することにより耐
熱性が増す。実質的にM/Ru=1であれば、CaRuO3、SrRu
O3、BaRuO3等の安定な構造となる。しかし、多少比率が
ずれても問題はないが、Mの酸化物がM/Ruの比率で0.6
より小さくなると析出するRuO2の影響で耐湿性が劣化
し、2より大きいM/Ruの比率となると、抵抗値が高くな
つて負の抵抗温度係数を有するようになり、また、M/Ru
の比率で4以上では絶縁体に近くなる。したがつて、M/
Ruは0.6〜2.0の範囲であることが望ましい。
しかして、前述の各層の作成は、次のようにして行な
われる。まず、発熱抵抗体層12は、MRuO3(M:Ca,Sr,B
a)をターゲツトとし、RFスパツタリングにより800Å成
膜した。
ついで、Al・Siによるリード電極13とAlによるリード
層14とを連続スパツタリングにより各々5000Å成膜し
た。その後、フオトエツチングによりパターニングを行
なつた。
さらに、保護層16としてアルミナと酸化硅素の混合膜
(Al2O3・SiO2)による第1層17を2μm、炭化硅素(S
iC)による第2層18を5000Å、アルミナと酸化硅素の混
合膜(Al2O3・SiO2)による第1層17を5000Å、炭化硅
素(SiC)による第2層18を2μmの厚さで、RFスパツ
タリングにより順次形成した。
このようにして形成したヘツドと、Al2O3の保護層7
を用いた従来のヘツドとを、ステツプストレス試験を行
つて抵抗変化率や破壊電力、印字濃度を測定した結果を
第2図に示す。
試験条件は、パルス幅0.95msec、パルス周期2.6msec
の繰返電圧を5000パルス印加し、印加電力を増加させて
いつた。発熱体形状は、115×220μmである。このよう
な条件において、濃度が飽和するには、0.6W/dotの電力
が必要であり、濃度の立上りと云う点では、保護層とし
てアルミナと酸化硅素の混合膜を用いたものとAl2O3
用いたものとの差異はみられない。しかし、破壊電力を
比べると、従来のヘツドでは、1.5W/dotであるのに対し
て、本実施例によるものは、1.7W/dotと伸びており、よ
り高速印字に対応できることが分かる。
ついで、長時間の安定性を調べるために、パルス幅0.
95msec、パルス周期2.6msecの繰返しパルスを0.5W/dot
で連続的に印加した結果を第3図に示す。この結果から
も明らかなように、本実施例のものは、より長時間にわ
たつて抵抗変化率が安定している。
つぎに、請求項2記載の発明の一実施例を第4図ない
し第5図に基づいて説明する。本実施例のサーマルヘツ
ドは、保護層16を一層とし、Al2O3・SiO2による第1層1
7を、厚さ2μmと厚く形成したものである。そして、
保護層の違いによるサーマルヘツドの耐摩耗性の差を調
べるため、本実施例のサーマルヘツドと同構造で第1層
17を1μm,3μmの厚さで形成した二種類の比較試験材
と、Al2O3層7とSiC層8との複合保護層9を用いた従来
のサーマルヘツドとを用意した。そこで、上記四種類の
サーマルヘツドで実行した50kmのランニングテストの結
果を第5図に示す。
試験条件としては、サーマルヘツドとプラテンとの圧
接力を900〜1000g/cm2、印加電力を0.5W/dot、感熱紙送
り速度を75m/secとし、感熱紙にはSiC層8,18と電気科学
反応を起こしやすいものを使用した。上述のような条件
において、50km走行後の印字部表面のSiC層8,18の摩耗
量は、従来のサーマルヘツドでは約1μm、一方、本実
施例のヘツドでは約0.5μmとなつた。さらに、第1層1
7の厚さが1μmの供試材の摩耗量は約0.7μm、厚さ3
μmの供試材の摩耗量は約0.5μmとなつた。すなわ
ち、Al2O3・SiO2による第1層17を厚く形成することに
より、複合保護層の耐摩耗性が高いサーマルヘツドを得
ることができることが分かる。しかも、Al2O3・SiO2
よる第1層17の厚さが2μmと3μmのヘツドの耐摩耗
性が略同一であることから、上述のような条件下でなら
ば、Al2O3・SiO2による第1層17の厚さは2μmが最適
値であることが予想される。つまり、ヘツドへの印加電
力、感熱紙の電気科学的反応の性質等に基づいて、アル
ミナ・酸化硅素(Al2O3・SiO2)の混合膜からなる第1
層17の厚さを決定することにより、絶縁性が高い保護層
16を求めることができ、電界腐食が生じにくく、極めて
耐摩耗性の高いサーマルヘツドが得られることが分か
る。
発明の効果 本発明は上述のように、基板上に発熱抵抗体層と電極
層と保護層とを順次積層して形成したサーマルヘツドに
おいて、酸化ルテニウムを第一の主成分とする薄膜酸化
物により前記発熱抵抗体層を形成し、アルミナと酸化硅
素との混合膜を第1層とし炭化硅素を第2層とした複合
保護層により前記保護層を形成し、この保護層を二層以
上積層するとともに表面に近づくにしたがつて炭化硅素
による第2層を厚くしたので、保護層の第1層のアルミ
ナと酸化硅素の混合膜は耐熱性、じん性に優れており、
酸化ルテニウム系の発熱抵抗体とも反応しないので、ヘ
ツドにクラツクが入るようなことがなく、アルミナと酸
化硅素との混合膜を第1層とし炭化硅素を第2層とした
複合保護層を二層以上積層したことにより、熱応力を分
散させ、熱歪みを緩和させることができ、しかも、最上
部に炭化硅素の層を設けることにより、耐摩耗性に優れ
たものとなり、また、基板上に発熱抵抗体層と電極層と
保護層とを順次積層して形成したサーマルヘツドにおい
て、酸化ルテニウムを第一の主成分とする薄膜酸化物に
より前記発熱抵抗体層を形成し、アルミナと酸化硅素と
の厚さ2μm以上の混合膜による第1層と炭化硅素を第
2層とした複合保護層により前記保護層を形成したの
で、この保護層の絶縁性が良好であり、電極層から第2
層の炭化硅素を介して感熱紙等までながれるリーク電流
が生じることがなく、それでいて、第1層のアルミナと
酸化硅素との混合膜は、耐熱性とじん性とに優れてお
り、これを厚く形成しても、サーマルヘツドにクラツク
が入ることもなく、これにより、サーマルヘツドを急熱
急冷することができて、サーマルプリンタの高速駆動が
可能であり、部品寿命が極めて長く高性能なサーマルプ
リンタを得ることができる等の効果を有するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は請求項1記載の発明の一実施例を示す縦断側面
図、第2図はステツプストレス試験の結果を示すグラ
フ、第3図は耐パルス試験の結果を示すグラフ、第4図
は請求項2記載の発明の一実施例を示す縦断側面図、第
5図は第1層の厚さが異なるヘツドによるランニングテ
ストの結果を示すグラフ、第6図は従来の一例を示す縦
断側面図である。 10…基板、12…発熱抵抗体層、15…電極層、16…保護
層、17…第1層、18…第2層、19…複合保護層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲垣 積 静岡県三島市南町6番78号 東京電気株 式会社技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−297160(JP,A) 特開 昭55−32672(JP,A) 特開 昭61−139455(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に発熱抵抗体層と電極層と保護層と
    を順次積層して形成したサーマルヘツドにおいて、酸化
    ルテニウムを第一の主成分とする薄膜酸化物により前記
    発熱抵抗体層を形成し、アルミナと酸化硅素との混合膜
    を第1層とし炭化硅素を第2層とした複合保護層により
    前記保護層を形成し、この保護層を二層以上積層すると
    ともに表面に近づくにしたがつて炭化硅素による第2層
    を厚くしたことを特徴とするサーマルヘツド。
  2. 【請求項2】基板上に発熱抵抗体層と電極層と保護層と
    を順次積層して形成したサーマルヘツドにおいて、酸化
    ルテニウムを第一の主成分とする薄膜酸化物により前記
    発熱抵抗体層を形成し、アルミナと酸化硅素との厚さ2
    μm以上の混合膜による第1層と炭化硅素を第2層とし
    た複合保護層により前記保護層を形成したことを特徴と
    するサーマルヘツド。
JP63263324A 1988-01-14 1988-10-19 サ―マルヘッド Expired - Lifetime JP2514240B2 (ja)

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JP639888 1988-01-14
JP63-6398 1988-01-14

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JP2570815Y2 (ja) * 1991-06-13 1998-05-13 コーア株式会社 多連型チツプ抵抗器
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EP2320114B1 (en) 2008-08-27 2017-05-03 Eagle Industry Co., Ltd. Solenoid valve

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JPH02536A (ja) 1990-01-05

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