JP2558500B2 - サーマルヘッド - Google Patents
サーマルヘッドInfo
- Publication number
- JP2558500B2 JP2558500B2 JP63116440A JP11644088A JP2558500B2 JP 2558500 B2 JP2558500 B2 JP 2558500B2 JP 63116440 A JP63116440 A JP 63116440A JP 11644088 A JP11644088 A JP 11644088A JP 2558500 B2 JP2558500 B2 JP 2558500B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- thermal head
- silicon nitride
- oxidation
- wear
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/315—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
- B41J2/32—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
- B41J2/335—Structure of thermal heads
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ 〈産業上の利用分野〉 本発明は、感熱プリンタ用ヘッドに関し、特にグレー
ズ層を有する基板と、発熱抵抗体膜と、電極膜と、酸化
防止膜と、耐摩耗膜とを、この順に積層してなる感熱プ
リンタ用サーマルヘッドに関する。
ズ層を有する基板と、発熱抵抗体膜と、電極膜と、酸化
防止膜と、耐摩耗膜とを、この順に積層してなる感熱プ
リンタ用サーマルヘッドに関する。
〈従来の技術〉 従来から、感熱プリンタ用サーマルヘッドとして、熱
絶縁用のグレーズ層を有する基板と、発熱用の抵抗体膜
と、この抵抗体膜を選択的に通電加熱するためにマトリ
ックス状に配列された電極膜と、抵抗体膜及び電極膜を
保護するための保護膜とを有するサーマルヘッドが知ら
れている。上記した保護膜は、抵抗体膜及び電極膜の酸
化を防止するための酸化防止膜と、酸化防止膜がリボン
或いは印字用紙に摺接し摩耗することを防止するべく該
膜の表面に設けられた五酸化タンタルや炭化珪素からな
る耐摩耗膜とを有するものがある。
絶縁用のグレーズ層を有する基板と、発熱用の抵抗体膜
と、この抵抗体膜を選択的に通電加熱するためにマトリ
ックス状に配列された電極膜と、抵抗体膜及び電極膜を
保護するための保護膜とを有するサーマルヘッドが知ら
れている。上記した保護膜は、抵抗体膜及び電極膜の酸
化を防止するための酸化防止膜と、酸化防止膜がリボン
或いは印字用紙に摺接し摩耗することを防止するべく該
膜の表面に設けられた五酸化タンタルや炭化珪素からな
る耐摩耗膜とを有するものがある。
しかるに、この耐摩耗膜に用いられる五酸化タンタル
は、比較的硬度が低く耐摩耗性に劣るため、膜厚を或る
程度厚くする必要があり、また炭化珪素膜は熱的にも化
学的にも不安定であるために加熱時等に変質し易い欠点
があり、サーマルヘッドの耐久性に対する制約となって
いた。
は、比較的硬度が低く耐摩耗性に劣るため、膜厚を或る
程度厚くする必要があり、また炭化珪素膜は熱的にも化
学的にも不安定であるために加熱時等に変質し易い欠点
があり、サーマルヘッドの耐久性に対する制約となって
いた。
そこで、耐摩耗膜に窒化珪素膜を用いることが考えら
れる。窒化珪素は、五酸化タンタルや炭化珪素に比較し
て硬度が高く、また熱的にも化学的にも安定であるた
め、耐摩耗膜として好適であるが、この窒化珪素膜のみ
を保護膜として用いると、膜の内部応力により剥離やク
ラックが生じ易いと云う問題がある。
れる。窒化珪素は、五酸化タンタルや炭化珪素に比較し
て硬度が高く、また熱的にも化学的にも安定であるた
め、耐摩耗膜として好適であるが、この窒化珪素膜のみ
を保護膜として用いると、膜の内部応力により剥離やク
ラックが生じ易いと云う問題がある。
このような不都合に対処する方策として、窒化珪素
（Si3Ｎ4）膜の下層に二酸化珪素（SiO2）膜を成膜する
ことが有効である。これは窒化珪素膜の内部応力が二酸
化珪素膜に吸収されてクラックの発生が緩和されるから
である。
（Si3Ｎ4）膜の下層に二酸化珪素（SiO2）膜を成膜する
ことが有効である。これは窒化珪素膜の内部応力が二酸
化珪素膜に吸収されてクラックの発生が緩和されるから
である。
ところで、二酸化珪素膜を相対的に厚くする、つまり
二酸化珪素膜÷窒化珪素膜の値（膜厚比）を大きくする
と、窒化珪素膜のクラック抑止性が高まるものと考えら
れる。ところがその反面、これは窒化珪素膜が相対的に
薄くなることを意味しており、上記膜厚比を過度に高め
ると、耐パルス数（パルス的な通電・発熱に耐え得る回
数、電気的な寿命を意味する）の低下、つまり耐久性の
低下を招く。このように、二酸化珪素膜と窒化珪素膜と
の膜厚比は、耐クラック性と耐久性との両者に相反する
影響を及ぼす。
二酸化珪素膜÷窒化珪素膜の値（膜厚比）を大きくする
と、窒化珪素膜のクラック抑止性が高まるものと考えら
れる。ところがその反面、これは窒化珪素膜が相対的に
薄くなることを意味しており、上記膜厚比を過度に高め
ると、耐パルス数（パルス的な通電・発熱に耐え得る回
数、電気的な寿命を意味する）の低下、つまり耐久性の
低下を招く。このように、二酸化珪素膜と窒化珪素膜と
の膜厚比は、耐クラック性と耐久性との両者に相反する
影響を及ぼす。
〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべ
く案出されたものであり、その主な目的は、耐クラック
性と耐久性とをより一層高いレベルで両立し得るように
改良された感熱プリンタ用サーマルヘッドを提供するこ
とにある。
く案出されたものであり、その主な目的は、耐クラック
性と耐久性とをより一層高いレベルで両立し得るように
改良された感熱プリンタ用サーマルヘッドを提供するこ
とにある。
〈課題を解決するための手段〉 このような目的は、本発明によれば、グレーズ層を有
する基板と、発熱抵抗体膜と、電極膜と、保護膜とが、
この順に積層された感熱プリンタに用いるサーマルヘッ
ドであって、前記保護膜は、それぞれスパッタリングに
より形成された二酸化珪素からなる酸化防止膜及びその
表面に積層された窒化珪素からなる耐摩耗膜であり、か
つ前記酸化防止膜の膜厚が、前記耐摩耗膜の膜厚に対し
て２倍から８倍とされることを特徴とするサーマルヘッ
ドを提供することにより達成される。
する基板と、発熱抵抗体膜と、電極膜と、保護膜とが、
この順に積層された感熱プリンタに用いるサーマルヘッ
ドであって、前記保護膜は、それぞれスパッタリングに
より形成された二酸化珪素からなる酸化防止膜及びその
表面に積層された窒化珪素からなる耐摩耗膜であり、か
つ前記酸化防止膜の膜厚が、前記耐摩耗膜の膜厚に対し
て２倍から８倍とされることを特徴とするサーマルヘッ
ドを提供することにより達成される。
〈作用〉 このようにすれば、窒化珪素からなる耐摩耗膜の内部
応力の上限値と耐パルス数の下限値とを適切に設定する
ことにより、耐摩耗膜の耐クラック性と耐久性とをより
高いレベルで両立することが可能となる。
応力の上限値と耐パルス数の下限値とを適切に設定する
ことにより、耐摩耗膜の耐クラック性と耐久性とをより
高いレベルで両立することが可能となる。
〈実施例〉 以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳し
く説明する。
く説明する。
第１図は、本発明に基づくサーマルヘッドの一実施例
の要部を示す断面図である。このサーマルヘッドはアル
ミナなどの材料からなる絶縁性基板１と、ガラス質から
なるグレーズ層２と、一酸化珪素等からなるアンダーコ
ート層３と、Ta2Ｎ等からなる発熱抵抗体膜４と、Cr-Au
等膜からなる電極膜５と、酸化防止膜６及び該酸化防止
膜の表面に設けられた耐摩耗膜７からなる保護膜８とを
この順に積層してなる。発熱抵抗体膜３とグレーズ層２
との間に設けられたアンダーコート膜３は、グレーズ層
２からの酸素の拡散による抵抗体膜４の酸化を防止し、
かつ抵抗体膜４及び電極膜５をエッチングにより形成す
る際に、グレーズ層２の表面に凹凸が形成されるのを回
避するための膜である。
の要部を示す断面図である。このサーマルヘッドはアル
ミナなどの材料からなる絶縁性基板１と、ガラス質から
なるグレーズ層２と、一酸化珪素等からなるアンダーコ
ート層３と、Ta2Ｎ等からなる発熱抵抗体膜４と、Cr-Au
等膜からなる電極膜５と、酸化防止膜６及び該酸化防止
膜の表面に設けられた耐摩耗膜７からなる保護膜８とを
この順に積層してなる。発熱抵抗体膜３とグレーズ層２
との間に設けられたアンダーコート膜３は、グレーズ層
２からの酸素の拡散による抵抗体膜４の酸化を防止し、
かつ抵抗体膜４及び電極膜５をエッチングにより形成す
る際に、グレーズ層２の表面に凹凸が形成されるのを回
避するための膜である。
保護膜８の酸化防止膜７は、ターゲットに二酸化珪素
（SiO2）を用い、アルゴンガス或いはアルゴンガスに別
のガスを混合してなるガス中にて、スパッタリングによ
り４μｍの厚さに成膜してなる。また耐摩耗膜７は、タ
ーゲットに窒化珪素（Si3Ｎ4）を用い、アルゴンガスに
窒素ガス等を混合してなるガス中にて、酸化防止膜７上
にスパッタリングにより1.5μｍの厚さに成膜してな
る。即ち酸化防止膜６の耐摩耗膜７に対する膜厚の比を
8:3として保護膜８を形成している。
（SiO2）を用い、アルゴンガス或いはアルゴンガスに別
のガスを混合してなるガス中にて、スパッタリングによ
り４μｍの厚さに成膜してなる。また耐摩耗膜７は、タ
ーゲットに窒化珪素（Si3Ｎ4）を用い、アルゴンガスに
窒素ガス等を混合してなるガス中にて、酸化防止膜７上
にスパッタリングにより1.5μｍの厚さに成膜してな
る。即ち酸化防止膜６の耐摩耗膜７に対する膜厚の比を
8:3として保護膜８を形成している。
ところで、二酸化珪素からなる酸化防止膜６と窒化珪
素からなる耐摩耗膜７との膜厚比（酸化防止膜／耐摩耗
膜）は、耐クラック性と耐久性との両者に相反する影響
を及ぼす。即ち、膜厚比が高い、つまりこの場合は酸化
防止膜６が相対的に厚いほど内部応力が低くなるが、そ
の反面、耐パルス数は減少する。そこで本発明に於て
は、内部応力の上限値並びに耐パルス数の下限値を設定
し、この両者を満足する膜厚比を検討したところ、酸化
防止膜６の膜厚が、耐摩耗膜７の膜厚に対して２倍〜８
倍の間になっていれば良いことが見いだされた。尚、実
際には、酸化防止膜６の膜厚を３μｍ〜５μｍの範囲に
すると良い。
素からなる耐摩耗膜７との膜厚比（酸化防止膜／耐摩耗
膜）は、耐クラック性と耐久性との両者に相反する影響
を及ぼす。即ち、膜厚比が高い、つまりこの場合は酸化
防止膜６が相対的に厚いほど内部応力が低くなるが、そ
の反面、耐パルス数は減少する。そこで本発明に於て
は、内部応力の上限値並びに耐パルス数の下限値を設定
し、この両者を満足する膜厚比を検討したところ、酸化
防止膜６の膜厚が、耐摩耗膜７の膜厚に対して２倍〜８
倍の間になっていれば良いことが見いだされた。尚、実
際には、酸化防止膜６の膜厚を３μｍ〜５μｍの範囲に
すると良い。
ここで、例えば五酸化タンタル（Ta2Ｏ5）からなる従
来の耐摩耗膜は、ビッカース硬度（Hv）が800〜1000kgf
/mm2であり、膜厚を３〜10μｍとする必要があるが、本
実施例の窒化珪素からなる耐摩耗膜７は、Hvが2000〜23
00kgf/mm2と高い硬度を有しているため、その膜厚が1.5
μｍであても充分な耐摩耗性を有している。また、酸化
防止膜６の膜厚は、発熱抵抗体膜３及び電極膜４の酸化
を防止するのみであれば２μｍ程度で良いが、窒化珪素
の耐摩耗膜７の内部応力を吸収し、該膜の剥離及びクラ
ックを防止するために本実施例では４μｍとしている。
来の耐摩耗膜は、ビッカース硬度（Hv）が800〜1000kgf
/mm2であり、膜厚を３〜10μｍとする必要があるが、本
実施例の窒化珪素からなる耐摩耗膜７は、Hvが2000〜23
00kgf/mm2と高い硬度を有しているため、その膜厚が1.5
μｍであても充分な耐摩耗性を有している。また、酸化
防止膜６の膜厚は、発熱抵抗体膜３及び電極膜４の酸化
を防止するのみであれば２μｍ程度で良いが、窒化珪素
の耐摩耗膜７の内部応力を吸収し、該膜の剥離及びクラ
ックを防止するために本実施例では４μｍとしている。
上記したように形成されたサーマルヘッドによりサー
マルヘッド用インクリボン及び普通紙を用い、印字速度
55文字／秒、投入電力1.2W/ドットとして、発熱抵抗体
膜３の抵抗値に応じて印加電圧を変化させながら印字試
験を行ったところ、80km印字した後も発熱抵抗体膜３の
抵抗変化率が３％以内と極めて小さいことが確認され
た。また、80km印字した後の耐摩耗膜７は、磨耗はして
いるものの発熱抵抗体膜３等に影響を及ぼすようなクラ
ック等の発生は見られなかった。
マルヘッド用インクリボン及び普通紙を用い、印字速度
55文字／秒、投入電力1.2W/ドットとして、発熱抵抗体
膜３の抵抗値に応じて印加電圧を変化させながら印字試
験を行ったところ、80km印字した後も発熱抵抗体膜３の
抵抗変化率が３％以内と極めて小さいことが確認され
た。また、80km印字した後の耐摩耗膜７は、磨耗はして
いるものの発熱抵抗体膜３等に影響を及ぼすようなクラ
ック等の発生は見られなかった。
〈発明の効果〉 このように本発明によれば、極めて単純な構造によ
り、サーマルヘッドの耐クラック性及び耐久性を向上す
ることができるため、その効果は極めて大である。
り、サーマルヘッドの耐クラック性及び耐久性を向上す
ることができるため、その効果は極めて大である。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に基づくサーマルヘッドの構造を示す縦
断面図である。 １……基板、２……グレーズ層 ３……アンダーコート膜、４……発熱抵抗体膜 ５……電極膜、６……酸化防止膜 ７……耐摩耗膜、８……保護膜
断面図である。 １……基板、２……グレーズ層 ３……アンダーコート膜、４……発熱抵抗体膜 ５……電極膜、６……酸化防止膜 ７……耐摩耗膜、８……保護膜
Claims (1)
- 【請求項１】グレーズ層を有する基板と、発熱抵抗体膜
と、電極膜と、保護膜とが、この順に積層された感熱プ
リンタに用いるサーマルヘッドであって、 前記保護膜は、それぞれスパッタリングにより形成され
た二酸化珪素（SiO2）からなる酸化防止膜及びその表面
に積層された窒化珪素（Si3Ｎ4）からなる耐摩耗膜であ
り、かつ前記酸化防止膜の膜厚が、前記耐摩耗膜の膜厚
に対して２倍から８倍とされることを特徴とするサーマ
ルヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63116440A JP2558500B2 (ja) | 1988-05-13 | 1988-05-13 | サーマルヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63116440A JP2558500B2 (ja) | 1988-05-13 | 1988-05-13 | サーマルヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01286863A JPH01286863A (ja) | 1989-11-17 |
| JP2558500B2 true JP2558500B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=14687160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63116440A Expired - Lifetime JP2558500B2 (ja) | 1988-05-13 | 1988-05-13 | サーマルヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2558500B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5944636B2 (ja) * | 2010-08-30 | 2016-07-05 | 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 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57152968A (en) * | 1981-03-19 | 1982-09-21 | Ricoh Co Ltd | Manufacture of thermal head |
| JPS59179365A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-11 | Oki Electric Ind Co Ltd | サ−マルヘツド発熱体上の保護膜の製造方法 |
| JPS59225973A (ja) * | 1983-06-08 | 1984-12-19 | Hitachi Ltd | サ−マルヘツド |
| JPS6266951A (ja) * | 1985-09-19 | 1987-03-26 | Seiko Epson Corp | サ−マルヘツド |
-
1988
- 1988-05-13 JP JP63116440A patent/JP2558500B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01286863A (ja) | 1989-11-17 |
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