JPH02238956A - サーマルヘッド - Google Patents

サーマルヘッド

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JPH02238956A
JPH02238956A JP6030689A JP6030689A JPH02238956A JP H02238956 A JPH02238956 A JP H02238956A JP 6030689 A JP6030689 A JP 6030689A JP 6030689 A JP6030689 A JP 6030689A JP H02238956 A JPH02238956 A JP H02238956A
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JP
Japan
Prior art keywords
layer
protective film
thermal head
sialon
recording paper
Prior art date
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Pending
Application number
JP6030689A
Other languages
English (en)
Inventor
Seiji Kuwabara
誠治 桑原
Katsuaki Saida
齋田 克明
Yoshinori Sato
義則 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Publication date
Application filed by Seiko Instruments Inc filed Critical Seiko Instruments Inc
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Publication of JPH02238956A publication Critical patent/JPH02238956A/ja
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、感熱式ないしは熱転写式プリンターに使用さ
れているサーマルヘッドに関する。
〔発明の概要〕
本発明のサーマルヘッドは、従来のサイアロン保護膜が
、厚み方向に一様に、均質に形成されていたのに対し、
前記保護膜が発熱抵抗体と接する第一層と記録紙側表面
層(第二層)の少なくとも2つの層構造を成し、発熱抵
抗体と接する第一層を形成する際と比して保護膜の記録
紙側表面層を形成する際の窒素添加量を多くして前記記
録紙側表面層の窒素含有量を発熱抵抗体と接する第一層
より多くすることにより、S i −N, A I”−
N等のセラミックに近い組成で形成し、より緻密で、か
つ硬く、強く滑らかな層を配することにより、サーマル
ヘッドの耐スクラッチ性が飛躍的に伺上し、その寿命を
延ばすものである。また保護膜の記録紙側表層は、保護
膜の発熱耐側層と、同一の材料を元にして形成されてい
るのでこの二層間の相性、密着性等は優れており、保護
膜として要求されるほかの特性も、従来の均質保護膜と
なんら変わることなく形成できる。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
第2図は、従来のサーマルヘッドの断面図である。1は
アルミナ等の基板、2は蓄熱用のグレーズガラス、3は
Ta−N等の発熱抵抗体4、5はAl等の給伝体、6は
保護膜である。一般に保護膜6は、Si02−Ta2O
,、SiOxNy,SiC等が知られているが、サイア
ロン(Si−A I−0−N)もサーマルヘッドの保護
膜として有力な素材である。このサイアロン保護膜はほ
かの保護膜の素材と比して十分な硬度、強度、粘りがあ
り、熱伝導率も良く熱膨張係数もアルミナセラミックに
近い値をとり、通常の感熱紙を使用する点においては、
十分に薄膜保護膜足り得るのであるが、耐スクラッチ性
においては、他の保護膜素材と同等のレベルでしかなく
使用記録紙が、ラベル感熱紙、ラフ紙等の場合、ほかの
保護膜素材と同様に、耐スクラッチ性が不十分で、感熱
紙の製造プロセス時に感熱紙に硬い異物が混入してしま
っている場合やサーマルヘッドの使用環境が悪く、微少
な塵、金属粉がラベル紙等の表面に付着したまま、記録
を行うと、保護膜表面ないしは保護膜のかなり深いとこ
ろまで傷が入り、サーマルヘッドの寿命は、通常よりも
、1/10〜1/3程度まで短くなってしまう。
このように、サイアロンを含め従来のサーマルヘッドの
保護膜には、耐スクラッチ性に問題があった。本発明の
目的は、従来のサーマルヘッドにおけるこの様な問題を
解消し、保護膜の耐スクラッチ性を向上させ、サーマル
ヘッドの寿命を延ばし、普通感熱紙以外の記録紙でも十
分な耐久性が保証できるサーマルヘッドを実現すること
にある。
〔発明の実施例〕
本発明によるサーマルヘッドは、その保護膜に、サイア
ロンを、例えばRFスパッタ法、CVD法、蒸着法を用
いて膜形成することができ、その形成途中で、形成条件
を適切に変更することによって達成することができる。
実施例I 先ず、Arガス0.6Paの雰囲気のみでRFスパッタ
を開始し、下地パターンの段差を十分にカバーでき、か
つ下地表面との密着層としての役割を果たし、記録紙側
表層と下地とのジャンクションを十分に行えるだけの厚
みを着膜した後、スパッタガスにN2を加え、Arガス
圧の1/10に当たる0.06Pa分圧分まで加える。
(ここで、+N,単層の保護膜、すなわちN2を始めか
ら混入させた保護膜では、膜の応力が強くなりすぎて耐
環境信頼性で電極膜と保護膜の境で剥がれてしまいよい
結果が得られない事が、すでに実験でわかっている。)
N2ガスを加え始めてからの膜の厚みは2μml〜3μ
m1だけ形成し(実施例I−aは2 u m lで、実
施例1−bは3 u m 1で十N2ガス層を形成)総
厚5μm′のサイアロン保護膜を形成した。スバッタの
その他の条件は、N,混入の前後で一定で、次に示す通
りである。
(また、バイアスをかけることにより、膜の緻密さを増
すことができ、結果として耐環境信頼性や耐スクラッチ
性も強くなることわかっている。)スパッタパワー  
       2.OKw基板温度         
  300℃ターゲット一一基板間距離   70mm
プレスバッタ時間       30min上記のよう
にして、サイアロン保護膜を形成したサーマルヘッドに
ついて種々の評価を行った結果を以下に示す。
I一■.ステップストレステスト 第3図に示したように本実施例のサイアロン保護膜を形
成したサーマルヘッドでは、サイアロンを含む従来用い
られていた保護膜に比して抵抗値変化の様子が小さく、
耐電圧、耐パルス性に優れていた。
■一■.耐摩耗テスト 従来、Ta.O,系の保護膜を評価していたのと同一の
方法で評価を行った。#2O00の耐水性エメリーペー
パー(長さ50mm)を硬度50度のプラテンでIKg
の荷重で押えながら、毎秒50mmのスピードで保護膜
表面を走らせる。これを数回繰り返し、一定厚の保護膜
が、何回のエメリペーパーの走行で無くなるかを耐摩耗
の目安とすると、表1.に示すような結果が得られた。
表.1 各種テストの結果 I−■.耐スクラッチテスト 種々の下地の上に着膜した、Ta,O,系の保護膜とサ
イアロン保護膜を、市販されているスクラッチ試験器(
■レスカ製)を用いて臨界剥離荷重を測定した結果を表
1.に示す。
■−■.印字耐久テスト 同一の記録条件にて、Ta2Os系の保護膜とサイアロ
ン保護膜のサーマルヘッドの印字耐久テストを行った結
果を表1.に示す。記録紙には、市販のラベル感熱紙を
用いた。
上記のように、本実施例Iの保護膜は各評価において単
層のサイアロンを含め従来の保護膜よりも外的な要因に
よる傷に強い事が判った。特に記録紙側表面層(第二層
)厚くした実施例1−bは外的な要因による傷により強
い事が判った。
実施例■ 先ず、A『ガス0,6Paの雰囲気のみでRFスパッタ
を開始し、一定厚分(実施例では3μml )を着膜し
た後、スパッタガスにN2を0,06Pa 〜0.03
 (実施例■−aは0.03Paで、実施例n−bは0
.06Paで十N2ガス層を形成)分圧分まで加える(
実施例n−bは実施例I−bと同一)。N2ガスを加え
始めてからの膜の厚みは2μm’だけ形成し総厚5 a
 m Iのサイアロン保護膜を形成した。スバツタのそ
の他の条件は、N2混入の前後で一定で、次に示す通り
である。
スパッタパワー         2.OKw基板温度
           300℃ターゲット一一基板間
距離   70mmプレスバッタ時間       3
0min上記のようにして、サイアロン保護膜を形成し
たサーマルヘッドについて種々の評価を行った結果を表
.1に示す。
また、実施例II−aにおける、保護膜が発熱抵抗体と
接する第一層と記録紙側表面層(第二層)の組成分析の
結果を表.2に示す。
表.2 各条件による形成膜の組成(a t.%)■−
■.ステップストレステスト 第3図に示したように本実施例のサイアロン保護膜を形
成したサーマルヘッドでは、サイアロンを含む従来用い
られていた保護膜に比して抵抗値変化の様子が小さく、
耐電圧、耐パルス性に優゛れていた。
上記のように、本実施例■の保護膜は各評価において単
層のサイアロンを含め従来の保護膜よりも外的な要因に
よる傷に強い事が判った。さらに記録紙側表面層(第二
層)を形成する際のガス圧が0.3Pa〜0.6Paの
間では外的な要因による傷に対しては差が無い事が確認
できた。
実施例■ 先ず、Arガス0.6Paの雰囲気のみでRFスパッタ
を開始し、一定厚分(実施例では3μml )を着膜し
た後、スパッタガスにN2を徐々に少しずつ加えて行き
、Arガス圧の1/10に当たる0.06Pa分圧分ま
で加える。この間は実施例では約30分を要してN2ガ
ス量を変化させ、N2ガスを加え始めてからの膜の厚み
は2μm’だけ形成し、総厚5μm’のサイアロン保護
膜を形成した。スパッタのその他の条件は、N2混入の
前後で一定で、次に示す通りである。
スパッタパワー         2.OKw基板温度
           300℃ターゲット一一基板間
距離   70mmプレスバッタ時間       3
0min上記のようにして、サイアロン保護膜を形成し
たサーマルヘッドについて種々の評価を行った結果を表
.1に示す。
■一■.ステップストレステスト 第3図に示したように本実施例のサイアロン保護膜を形
成したサーマルヘッドでは、サイアロンを含む従来用い
られていた保護膜に比して抵抗値変化の様子が小さく、
耐電圧、耐パルス性に優れていた。
上記のように、本実施例■の保護膜は各評価において単
層のサイアロンを含め従来の保護膜よりも外的な要因に
よる傷に強い事が判った。さらに、本実施例■の保護膜
は耐スクラッチ性においては、実施例■、実施例■より
も強い事が確認できた。
実施例■ 先ず、A『ガス0.6Paの雰囲気のみでRFスバッタ
を開始し、下地パターンの段差を十分にカバーでき、か
つ下地表面との密着層としての役割を果たし、記録紙側
表層と下地とのジャンクションを十分に行えるだけの厚
み(実施例では1μml)を着膜した後、スパッタガス
にN2を徐々に少しずつ加えて行き、Arガス圧の1/
10に当たる0.06Pa分圧分まで加える。この間は
実施例では約30分を要してN2ガス量を変化させ、N
2ガスを加え始めてからの膜の厚みは2μm’だけ形成
し、総厚3μmlのサイアロン保護膜を形成した。スパ
ッタのその他の条件は、N2混入の前後で一定で、次に
示す通りである。
スパッタバワー         2.OKw基板温度
           300℃ターゲット一一基板間
距離   70mmプレスバッタ時間       3
0min上記のようにして、サイアロン保護膜を形成し
たサーマルヘッドについて種々の評価を行った結果を表
.1に示す。
■一■.ステップストレステスト 第3図に示したように本実施例のサイアロン保護膜を形
成したサーマルヘッドでは、サイアロンを含む従来用い
られていた保護膜に比して抵抗値変化の様子が小さく、
耐電圧、耐パルス性に優れていた。
上記のように、本実施例■の保護膜は、その膜圧が従来
に比べて薄く形成されても各評価において単層のサイア
ロンを含め従来の保護膜より強いレベルであることが確
認できた。このことは、対照となる記録紙が普通感熱紙
である場合、サーマルヘッドの保護膜を形成する際の時
間が約1/2に短縮でき、さらにはその耐摩耗性、耐ス
クラッチ性、印字耐久性も向上することを示している。
〔発明の効果〕
以上のように、サイアロンを含む従来の保護膜に比して
、本発明の保護膜が非常に強いことが確認できた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す断面図、第2図は従来の
サーマルヘッドの断面図、第3図は、本発明のサイアロ
ン保護膜を有するサーマルヘッドのステップストレステ
ストの結果を示す説明図である。 1・・・・・アルミナ基板 2・・・・・グレーズガラス 3・・・・・抵抗体 4、5・・・給電体 6・・・・・Ta2O,等の従来の保護膜7−a,7−
b ・・・サイアロン(Si−AI−0− N)から成る保護膜 7−b・・争スバッタ時にN2ガスを添加した保護膜 以上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. セラミック等の基板上に、ガラスグレーズ層及び発熱抵
    抗体と、前記発熱抵抗体に電力を供給する給電体と、前
    記発熱抵抗体の損傷及び劣化を防ぐ保護膜とを具備する
    サーマルヘッドにおいて、前記保護膜が、Si、Al、
    O、Nの系から成る化合物であるサイアロン=Si_(
    _6_−_Z_)Al_2O_2N_(_8_−_Z_
    )_(_0_<_Z_<_4_._2_)で構成され、
    しかも前記保護膜が前記発熱抵抗体と接する第一層と記
    録紙側表面層(第二層)の少なくとも2つの層構造を成
    し、前記発熱抵抗体と接する第一層を形成する際と比し
    て前記保護膜の記録紙側表面層を形成する際の窒素添加
    量を多くして、前記記録紙側表面層の窒素含有量を前記
    発熱抵抗体と接する第一層より多くすることにより、S
    i−N、Al−N等のセラミックに近い組成で形成され
    たサイアロン膜を具備することを特徴とするサーマルヘ
    ッド。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999004980A1 (fr) * 1997-07-22 1999-02-04 Rohm Co., Ltd. Fabrication de tete d'impression thermique et procede de formation d'un revetement protecteur
JP2011083923A (ja) * 2009-10-14 2011-04-28 Aoi Electronics Co Ltd サーマルヘッド

Cited By (3)

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WO1999004980A1 (fr) * 1997-07-22 1999-02-04 Rohm Co., Ltd. Fabrication de tete d'impression thermique et procede de formation d'un revetement protecteur
US6448993B1 (en) 1997-07-22 2002-09-10 Rohm Co., Ltd. Construction of thermal print head and method of forming protective coating
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