JPH05193171A - サーマルヘッド - Google Patents
サーマルヘッドInfo
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- JPH05193171A JPH05193171A JP22217992A JP22217992A JPH05193171A JP H05193171 A JPH05193171 A JP H05193171A JP 22217992 A JP22217992 A JP 22217992A JP 22217992 A JP22217992 A JP 22217992A JP H05193171 A JPH05193171 A JP H05193171A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】従来よりも耐摩耗性および耐クラック性を向上
させた耐摩耗層を有するサーマルヘッドを提供する。 【構成】Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎを主たる元素として構成さ
れる非晶質構造の耐摩耗層を有し、前記耐摩耗層を形成
する物質がＳｉＡｌxＯyＮzで表わされ、かつｘ＝０．
１〜４．０、ｙ＝０．２〜６．０、ｚ＝１．２〜３．０
とする。
させた耐摩耗層を有するサーマルヘッドを提供する。 【構成】Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎを主たる元素として構成さ
れる非晶質構造の耐摩耗層を有し、前記耐摩耗層を形成
する物質がＳｉＡｌxＯyＮzで表わされ、かつｘ＝０．
１〜４．０、ｙ＝０．２〜６．０、ｚ＝１．２〜３．０
とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種の感熱記録あるい
は熱転写記録に使用されるサーマルヘッドに係り、特に
耐摩耗層の耐クラック性および耐摩耗性の向上に関す
る。
は熱転写記録に使用されるサーマルヘッドに係り、特に
耐摩耗層の耐クラック性および耐摩耗性の向上に関す
る。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】サー
マルヘッドは、基板上に複数個の発熱体層を形成し、そ
の上に各発熱体層に対応する導電体層を形成し、さらに
その上に記録紙の接触摺動によって前記導電体層や発熱
体層が摩耗することを防止する耐摩耗層が形成される。
マルヘッドは、基板上に複数個の発熱体層を形成し、そ
の上に各発熱体層に対応する導電体層を形成し、さらに
その上に記録紙の接触摺動によって前記導電体層や発熱
体層が摩耗することを防止する耐摩耗層が形成される。
【０００３】従来この耐摩耗層として一般的には酸化タ
ンタル（Ｔａ2Ｏ5）あるいは炭化珪素（ＳｉＣ）が用い
られて来た。しかしながら、Ｔａ2Ｏ5は、ビッカース硬
度が６００〜８００kg／mm2と低いため、耐摩耗性に問
題があり、また比較的低温で部分的な再結晶化が起こ
り、応力に変化を生じてクラックが発生する場合がある
という欠点がある。また、Ｔａ2Ｏ5は、窒化タンタル等
でなる発熱体を酸化する性質があるので、発熱体層と耐
摩耗層との間に、酸化防止膜として二酸化珪素（ＳｉＯ
2）層等を形成する必要があり、製造工程の増加が避け
られないという欠点がある。一方、前記ＳｉＣは、感熱
記録紙のインクと化学的に反応し、膜べりを起こすとい
う欠点がある。
ンタル（Ｔａ2Ｏ5）あるいは炭化珪素（ＳｉＣ）が用い
られて来た。しかしながら、Ｔａ2Ｏ5は、ビッカース硬
度が６００〜８００kg／mm2と低いため、耐摩耗性に問
題があり、また比較的低温で部分的な再結晶化が起こ
り、応力に変化を生じてクラックが発生する場合がある
という欠点がある。また、Ｔａ2Ｏ5は、窒化タンタル等
でなる発熱体を酸化する性質があるので、発熱体層と耐
摩耗層との間に、酸化防止膜として二酸化珪素（ＳｉＯ
2）層等を形成する必要があり、製造工程の増加が避け
られないという欠点がある。一方、前記ＳｉＣは、感熱
記録紙のインクと化学的に反応し、膜べりを起こすとい
う欠点がある。
【０００４】本発明は、上記した諸点に鑑み、従来より
も耐摩耗性および耐クラック性を向上させた耐摩耗層を
有するサーマルヘッドを提供しようとするものである。
も耐摩耗性および耐クラック性を向上させた耐摩耗層を
有するサーマルヘッドを提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎを主たる元素として構
成される非晶質構造の耐摩耗層を有し、前記耐摩耗層を
形成する物質がＳｉＡｌxＯyＮzで表わされ、かつｘ＝
０．１〜４．０、ｙ＝０．２〜６．０、ｚ＝１．２〜
３．０であることを特徴とする。
成するため、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎを主たる元素として構
成される非晶質構造の耐摩耗層を有し、前記耐摩耗層を
形成する物質がＳｉＡｌxＯyＮzで表わされ、かつｘ＝
０．１〜４．０、ｙ＝０．２〜６．０、ｚ＝１．２〜
３．０であることを特徴とする。
【０００６】
【作用】前記Ａｌ、Ｏ、Ｎの量は、硬度と熱応答性に関
係のある熱伝導率に関連し、これらの値を前記範囲に設
定することにより、熱伝導率、硬度を適正に保持でき
る。また、ＡｌあるいはＡｌ2Ｏ3の量の調整により、熱
伝導率や熱膨張率を制御することができる。
係のある熱伝導率に関連し、これらの値を前記範囲に設
定することにより、熱伝導率、硬度を適正に保持でき
る。また、ＡｌあるいはＡｌ2Ｏ3の量の調整により、熱
伝導率や熱膨張率を制御することができる。
【０００７】
【実施例】図１は本発明によるサーマルヘッドの一実施
例であり、サーマルヘッドの一部の断面を示しており、
図中、１はアルミナ等でなる基板、２は保温と表面の平
滑化を計るために該基板１上に形成されたガラス層、３
は該ガラス層２上に例えば窒化タンタル（ＴａＮ）等の
窒化物、珪素、金属サーメット、あるいは金属により形
成される発熱体層、４は発熱体層３に通電し発熱させる
給電子となるアルミニューム（Ａｌ）等の金属膜でなる
電極、５は前記発熱体層３と電極４を保護する耐摩耗層
であり、本発明においては、該耐摩耗層５を、薄膜形成
技術により、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎを主たる元素として構
成される膜によって形成する。
例であり、サーマルヘッドの一部の断面を示しており、
図中、１はアルミナ等でなる基板、２は保温と表面の平
滑化を計るために該基板１上に形成されたガラス層、３
は該ガラス層２上に例えば窒化タンタル（ＴａＮ）等の
窒化物、珪素、金属サーメット、あるいは金属により形
成される発熱体層、４は発熱体層３に通電し発熱させる
給電子となるアルミニューム（Ａｌ）等の金属膜でなる
電極、５は前記発熱体層３と電極４を保護する耐摩耗層
であり、本発明においては、該耐摩耗層５を、薄膜形成
技術により、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎを主たる元素として構
成される膜によって形成する。
【０００８】本発明により形成される耐摩耗層５が従来
のＴａ2Ｏ5よりも耐摩耗性および耐クラック性に優れて
いることを確認するため、比較試験を行なった結果につ
いて述べる。供試試料は、耐摩耗層５をＲＦスパッタリ
ングにより形成したものであって、ターゲットをＳｉＯ
2＋Ａｌ2Ｏ3＋Ｓｉ3Ｎ4（これは、各粉末を９：７：８
のモル比で混合し、固形に硬めたものである）とし、基
板温度３５０℃、アルゴン圧力を４０mTorr、投入電力
を１．５ｋｗとした。これにより、ＳｉＡｌxＯyＮzで
表わした場合、ｘ＝０．８２、ｙ＝２．１、ｚ＝１．８
となる耐摩耗層を５μmの厚さに形成して供試試料とし
た。この本発明による前記試料は、ビッカース硬度が２
０００kg/mm2以上であった。
のＴａ2Ｏ5よりも耐摩耗性および耐クラック性に優れて
いることを確認するため、比較試験を行なった結果につ
いて述べる。供試試料は、耐摩耗層５をＲＦスパッタリ
ングにより形成したものであって、ターゲットをＳｉＯ
2＋Ａｌ2Ｏ3＋Ｓｉ3Ｎ4（これは、各粉末を９：７：８
のモル比で混合し、固形に硬めたものである）とし、基
板温度３５０℃、アルゴン圧力を４０mTorr、投入電力
を１．５ｋｗとした。これにより、ＳｉＡｌxＯyＮzで
表わした場合、ｘ＝０．８２、ｙ＝２．１、ｚ＝１．８
となる耐摩耗層を５μmの厚さに形成して供試試料とし
た。この本発明による前記試料は、ビッカース硬度が２
０００kg/mm2以上であった。
【０００９】耐摩耗試験は、球径１２mmの鋼球の表面に
粒径５〜１０μｍのダイヤモンド粒を付着したスフェリ
カルドリルを、試料に対して１５０ｇの荷重（回転数８
００rpm）をかけながら接触させた際の膜厚の変化を調
べることにより行なった。図２に示すように、本発明に
よる試料の場合には、従来のＴａ2Ｏ5に比較して、摩耗
の進行が遅く、約８倍の高い耐摩耗性を示した。
粒径５〜１０μｍのダイヤモンド粒を付着したスフェリ
カルドリルを、試料に対して１５０ｇの荷重（回転数８
００rpm）をかけながら接触させた際の膜厚の変化を調
べることにより行なった。図２に示すように、本発明に
よる試料の場合には、従来のＴａ2Ｏ5に比較して、摩耗
の進行が遅く、約８倍の高い耐摩耗性を示した。
【００１０】また、耐クラック性の試験は、発熱体サイ
ズを０．１×０．２mm、パルス周期７msec、パルス幅４
msec、印加電力を１．２W/１発熱体とし、パルス数を増
加させていった場合の２０００ドット当たりのクラック
の総長（μｍ）を調べることにより行なった。その結果
を図３に示す。図３から、例えばクラック発生量が１０
０μｍに達するまでのパルス数は、Ｔａ2Ｏ5の場合に約
１０7個である一方、本発明による場合には３×１０7個
でもほとんどクラックの発生は無く、本発明による場合
には耐クラック性が大幅に向上した。電子線回折による
両者の比較では、Ｔａ2Ｏ5の場合はクラック部分に多結
晶の回折パターンが認められたが、本発明によるＳｉＡ
ｌ0.82Ｏ2.1Ｎ1.8では回折パターンが見られず、結晶化
は進行していなかった。
ズを０．１×０．２mm、パルス周期７msec、パルス幅４
msec、印加電力を１．２W/１発熱体とし、パルス数を増
加させていった場合の２０００ドット当たりのクラック
の総長（μｍ）を調べることにより行なった。その結果
を図３に示す。図３から、例えばクラック発生量が１０
０μｍに達するまでのパルス数は、Ｔａ2Ｏ5の場合に約
１０7個である一方、本発明による場合には３×１０7個
でもほとんどクラックの発生は無く、本発明による場合
には耐クラック性が大幅に向上した。電子線回折による
両者の比較では、Ｔａ2Ｏ5の場合はクラック部分に多結
晶の回折パターンが認められたが、本発明によるＳｉＡ
ｌ0.82Ｏ2.1Ｎ1.8では回折パターンが見られず、結晶化
は進行していなかった。
【００１１】本発明において用いられるＳｉＡｌxＯyＮ
zは、酸化珪素が代表的な非晶質であり、さらに、Ａｌ
を添加することにより結晶化を防止することができ、Ｔ
ａ2Ｏ5の場合のような再結晶化を防止でき、耐クラック
性を向上させることができるのである。
zは、酸化珪素が代表的な非晶質であり、さらに、Ａｌ
を添加することにより結晶化を防止することができ、Ｔ
ａ2Ｏ5の場合のような再結晶化を防止でき、耐クラック
性を向上させることができるのである。
【００１２】なお本発明において用いられる耐摩耗層を
ＳｉＡｌxＯyＮzで表わした場合、ｘ＝０．１〜４．
０、ｙ＝０．２〜６．０、ｚ＝１．２〜３．０であるこ
とが望ましい。なぜならば、ｘ＝０．１以下であれば、
熱応答性に関係のある熱伝導率が悪くなり、ｘ＝４．０
以上になると硬度が低下し、また、ｙ、ｚは硬度に関連
し、これらの値がそれぞれｙ＝０．２、ｚ＝１．２以下
になると硬度が低下し、また、それぞれｙ＝６．０、ｚ
＝３．０以上になると熱伝導率が低下するからである。
また、ＡｌあるいはＡｌ2Ｏ3の量の調整により、熱伝導
率や熱膨張率を制御することができる。
ＳｉＡｌxＯyＮzで表わした場合、ｘ＝０．１〜４．
０、ｙ＝０．２〜６．０、ｚ＝１．２〜３．０であるこ
とが望ましい。なぜならば、ｘ＝０．１以下であれば、
熱応答性に関係のある熱伝導率が悪くなり、ｘ＝４．０
以上になると硬度が低下し、また、ｙ、ｚは硬度に関連
し、これらの値がそれぞれｙ＝０．２、ｚ＝１．２以下
になると硬度が低下し、また、それぞれｙ＝６．０、ｚ
＝３．０以上になると熱伝導率が低下するからである。
また、ＡｌあるいはＡｌ2Ｏ3の量の調整により、熱伝導
率や熱膨張率を制御することができる。
【００１３】
【発明の効果】本発明のサーマルヘッドは、耐摩耗層
を、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎを主たる元素とする非晶質構造
のもので構成したので、耐摩耗性および耐クラック性を
大幅に向上させることができ、かつ本発明の耐摩耗層を
構成する物質は、感熱紙のインクと反応することはな
い。従って本発明によれば、サーマルヘッドの長寿命化
が達成できる。また、Ａｌ、Ｏ、Ｎを前記範囲に設定す
ることにより、熱応答性を良好とし、かつ硬度を高く保
持できる。
を、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎを主たる元素とする非晶質構造
のもので構成したので、耐摩耗性および耐クラック性を
大幅に向上させることができ、かつ本発明の耐摩耗層を
構成する物質は、感熱紙のインクと反応することはな
い。従って本発明によれば、サーマルヘッドの長寿命化
が達成できる。また、Ａｌ、Ｏ、Ｎを前記範囲に設定す
ることにより、熱応答性を良好とし、かつ硬度を高く保
持できる。
【図１】本発明によるサーマルヘッドの一実施例を示す
部分断面図である。
部分断面図である。
【図２】本発明と従来例の耐摩耗層の耐摩耗試験の結果
を示す図である。
を示す図である。
【図３】本発明と従来例の耐摩耗層の耐クラック試験の
結果を示す図である。
結果を示す図である。
１ コイル部品 ５ 磁性体層 ６ コイル導体層 ７ａ〜７ｄ 接続用導体層 ９ａ〜９ｄ 非磁性体層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年８月２８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】なお本発明において用いられる耐摩耗層を
ＳｉＡｌxＯyＮzで表わした場合、ｘ＝０．１〜４．
０、ｙ＝０．２〜６．０、ｚ＝１．２〜３．０であるこ
とが望ましい。なぜならば、ｘ＝０．１以下であれば、
熱応答性に関係のある熱伝導率が悪くなり、ｘ＝４．０
以上になると硬度が低下し、また、ｙ、ｚは硬度に関連
し、これらの値がそれぞれｙ＝０．２、ｚ＝１．２以下
になると硬度が低下し、また、それぞれｙ＝６．０、ｚ
＝３．０以上になると熱伝導率が低下するからである。
また、ＡｌあるいはＡｌ2Ｏ3の量の調整により、熱伝導
率や熱膨張率を制御することができる。図４は上記組成
範囲を証明するために行った試験装置等を説明する図で
あり、図４（Ａ）に示すように、電極（パッキングプレ
ート）１０上にＳｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3及びＳｉＯ2のター
ゲット１１を並べ、図４（Ｂ）に示すように、対向する
基板１２にＲＦスパッタリングにより耐摩耗層を形成し
た。スパッタ条件としては、基板温度３５０℃、ガス圧
力４０mTorr、投入電力を１．５kWとし、スパッタガス
としてアルゴンガスに若干の酸素と窒素を加えたものを
使用した。形成層の厚さはほぼ５ミクロンとした。そし
てこのように形成した耐摩耗層を、図４（Ｃ）に示すよ
うに、ａ方向、ｂ方向にそれぞれ５分割して２５の領域
に分け、それぞれについて評価試料組成、ビッカース硬
度、熱伝導率を測定した。表１〜表３はその結果を示
す。
ＳｉＡｌxＯyＮzで表わした場合、ｘ＝０．１〜４．
０、ｙ＝０．２〜６．０、ｚ＝１．２〜３．０であるこ
とが望ましい。なぜならば、ｘ＝０．１以下であれば、
熱応答性に関係のある熱伝導率が悪くなり、ｘ＝４．０
以上になると硬度が低下し、また、ｙ、ｚは硬度に関連
し、これらの値がそれぞれｙ＝０．２、ｚ＝１．２以下
になると硬度が低下し、また、それぞれｙ＝６．０、ｚ
＝３．０以上になると熱伝導率が低下するからである。
また、ＡｌあるいはＡｌ2Ｏ3の量の調整により、熱伝導
率や熱膨張率を制御することができる。図４は上記組成
範囲を証明するために行った試験装置等を説明する図で
あり、図４（Ａ）に示すように、電極（パッキングプレ
ート）１０上にＳｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3及びＳｉＯ2のター
ゲット１１を並べ、図４（Ｂ）に示すように、対向する
基板１２にＲＦスパッタリングにより耐摩耗層を形成し
た。スパッタ条件としては、基板温度３５０℃、ガス圧
力４０mTorr、投入電力を１．５kWとし、スパッタガス
としてアルゴンガスに若干の酸素と窒素を加えたものを
使用した。形成層の厚さはほぼ５ミクロンとした。そし
てこのように形成した耐摩耗層を、図４（Ｃ）に示すよ
うに、ａ方向、ｂ方向にそれぞれ５分割して２５の領域
に分け、それぞれについて評価試料組成、ビッカース硬
度、熱伝導率を測定した。表１〜表３はその結果を示
す。
【表１】評価試料組成一覧；ＳｉＡｌxＯyＮzで表示し
た場合の組成をｘ／ｙ／ｚで示す。
た場合の組成をｘ／ｙ／ｚで示す。
【表２】ビッカース硬度；単位（kg/mm2）
【表３】熱伝導率；単位（×１０-3cal/cm・sec・℃） 上記表２において、サーマルヘッドの耐摩耗層の用途に
使用するには、ビッカース硬度が１５００以上であるこ
とが望ましいが、この条件を満足するのは、ｘ＝０．０
９〜４．０、ｙ＝０．２〜７．２、ｚ＝１．２〜３．６
の組成範囲である。また表３において、熱伝導率は７以
上であることが望ましいが、この条件を満足するのは、
ｘ＝０．１〜４．１、ｙ＝０．１〜６．０、ｚ＝０．９
〜３．０の組成範囲である。これら硬度、熱伝導率の両
者を満足する組成範囲は、ｘ＝０．１〜４．０、ｙ＝
０．２〜６．０、ｚ＝１．２〜３．０である。
使用するには、ビッカース硬度が１５００以上であるこ
とが望ましいが、この条件を満足するのは、ｘ＝０．０
９〜４．０、ｙ＝０．２〜７．２、ｚ＝１．２〜３．６
の組成範囲である。また表３において、熱伝導率は７以
上であることが望ましいが、この条件を満足するのは、
ｘ＝０．１〜４．１、ｙ＝０．１〜６．０、ｚ＝０．９
〜３．０の組成範囲である。これら硬度、熱伝導率の両
者を満足する組成範囲は、ｘ＝０．１〜４．０、ｙ＝
０．２〜６．０、ｚ＝１．２〜３．０である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図４
【補正方法】追加
【補正内容】
【図４】 （Ａ）は試験に供した装置を示す斜視図、
（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は基板上の領域分割の説明
図である。
（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は基板上の領域分割の説明
図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】追加
【補正内容】
【図４】
Claims (1)
- 【請求項１】Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎを主たる元素として構
成される非晶質構造の耐摩耗層を有し、前記耐摩耗層を
形成する物質がＳｉＡｌxＯyＮzで表わされ、かつｘ＝
０．１〜４．０、ｙ＝０．２〜６．０、ｚ＝１．２〜
３．０であ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 |
|---|---|---|---|
| JP22217992A JPH0673966B2 (ja) | 1992-07-29 | 1992-07-29 | サーマルヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22217992A JPH0673966B2 (ja) | 1992-07-29 | 1992-07-29 | サーマルヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05193171A true JPH05193171A (ja) | 1993-08-03 |
| JPH0673966B2 JPH0673966B2 (ja) | 1994-09-21 |
Family
ID=16778405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22217992A Expired - Fee Related JPH0673966B2 (ja) | 1992-07-29 | 1992-07-29 | サーマルヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0673966B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6091437A (en) * | 1996-10-25 | 2000-07-18 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Thermal recording system including thermal head and thermal recording material |
| CN100402294C (zh) * | 2002-12-30 | 2008-07-16 | 莱克斯马克国际公司 | 一种加热器芯片、加热器堆叠和打印头 |
-
1992
- 1992-07-29 JP JP22217992A patent/JPH0673966B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6091437A (en) * | 1996-10-25 | 2000-07-18 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Thermal recording system including thermal head and thermal recording material |
| CN100402294C (zh) * | 2002-12-30 | 2008-07-16 | 莱克斯马克国际公司 | 一种加热器芯片、加热器堆叠和打印头 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0673966B2 (ja) | 1994-09-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19950425 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |