JPH05345433A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高効率で、応答性が優れ、クラックの発生が
少ないサ−マルヘッドを提供すること。 【構成】 サ−マルヘッドを構成する下地膜３または保
護膜７の厚さを、保護膜７上のヌ−プ硬度が、荷重２０
ｇで測定した場合に、１２００ｋｇｆ／ｍｍ^２以上す
る。また、下地膜３および保護膜７を、ＮまたはＣのい
ずれかと、Ｓｉとを主成分とするセラミックス材料のス
パッタリングで形成し、かつ下地膜３および保護膜７の
各厚さの合計を６μｍ以上にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐熱樹脂層を持つ構造
のサ−マルヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】サ−マルヘッドは騒音が少なく、保守が
容易、ランニングコストが低いなどの利点があり、ファ
クシミリやワ−プロのプリンタ等、各種の記録装置に使
用されている。

【０００３】これらの記録装置は、小形、低電力、低価
格が要求される。したがってこのような記録装置に使用
されるサ−マルヘッドも、低価格、高効率が要求され
る。

【０００４】これらの要求に対し、サ−マルヘッドの保
温層をグレ−ズガラスに代え、例えばポリイミド樹脂や
エポキシ樹脂などの耐熱性樹脂を用いるものが提案され
ている（特開昭５２−１００２４５号公報）。

【０００５】耐熱性樹脂を用いるサ−マルヘッドは、グ
レ−ズガラスを用いたものに較べ熱効率が向上し、また
熱応答性も改善されるなど優れた特徴を持っている。

【０００６】このようなサ−マルヘッドを実用化する場
合、耐熱性樹脂層とこの上に形成される発熱抵抗体との
間に下地膜を設ける必要がある（特開昭６３−１８９２
５３）。この場合、下地膜の機能として例えば次の３つ
が挙げられる。

【０００７】１）熱に対する緩衝 発熱抵抗体と耐熱性樹脂層とが直接接触しないように
し、耐熱性樹脂層に加わる温度を低減する。

【０００８】２）硬度の強化 耐熱性樹脂層は、サ−マルヘッドの支持基板としての十
分な硬度を持たないので、この面から硬度を強化する。

【０００９】３）耐熱性樹脂層の密閉 サ−マルヘッドの動作時やその製造工程で耐熱性樹脂層
からガスが発生し、他の部分に影響を及ぼす。また水分
などが耐熱性樹脂層に侵入すると、樹脂の変質や新たな
ガス放出の原因になる。このような問題の防止や低減の
ために耐熱性樹脂層を密閉する。

【００１０】なお、上記したような下地膜は、グレ−ズ
基板を用いたサ−マルヘッドには、必ずしも必要とされ
ない。

【００１１】ところで、発熱抵抗体を覆う保護膜につい
ては、グレ−ズ基板を用いた場合でも、また耐熱性樹脂
層を用いた場合でも必要とされる。

【００１２】なお保護膜は発熱抵抗体を覆い、発熱抵抗
体が動作時に酸化したり、また周囲の環境により腐食す
ることを防止するものである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ポリイミド樹脂やエポ
キシ樹脂などの耐熱性樹脂層を用いるサ−マルヘッド
は、効率、応答性に優れた特長を持つ反面、動作中に異
物を巻き込んだ場合にクラックを発生する問題がある。

【００１４】例えば、印刷を行う感熱紙とサ−マルヘッ
ドとの間や、感熱紙とプラテンロ−ラとの間に異物が挟
まった場合に、感熱紙に接触している保護膜の部分に局
所的な力が加わりクラックが発生する。

【００１５】このようなクラックの発生は、耐熱性樹脂
層がその性質上変形しやすいため、保護膜に局所的な力
が加わったとき、保護膜の変形を抑止する働きがないこ
とによるものである。

【００１６】なおグレ−ズ基板を用いたサ−マルヘッド
の場合は、クラックの発生はそれほど問題にならない。

【００１７】本発明は、高効率で、応答性が優れ、クラ
ックの発生が少ないサ−マルヘッドを提供することを目
的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明のサ−マルヘッド
は、支持基板と、この支持基板の上に順に形成される耐
熱樹脂層、下地膜、発熱抵抗体、電極と、前記発熱抵抗
体を覆うように形成された保護膜とを具備するサ−マル
ヘッドにおいて、前記下地膜または保護膜の厚さを、前
記保護膜上のヌ−プ硬度が、荷重２０ｇで測定した場合
に、１２００ｋｇｆ／ｍｍ^２以上となるように設定して
いる。

【００１９】また、前記下地膜および前記保護膜を、Ｎ
またはＣと、Ｓｉを主成分とするセラミックス材料のス
パッタリングで形成し、かつ前記下地膜および前記保護
膜の各厚さの合計を６μｍ以上にしている。

【００２０】

【作用】耐熱樹脂層を有するサ−マルヘッドにおいて
は、その耐クラック性は、発熱抵抗体を覆う保護膜上か
ら測定した硬度と相関があることが、本発明者によって
見出だされた。なお保護膜上から測定した硬度は、下地
膜と保護膜とを積層した状態の膜硬度に概ね相当してい
る。

【００２１】そして、保護膜上のヌ−プ硬度が、荷重２
０ｇで測定した場合に１２００ｋｇｆ／ｍｍ^２以上とな
るように、下地膜または保護膜の厚さを設定し、また、
下地膜および保護膜を、ＮまたはＣのいずれかと、Ｓｉ
とを主成分とするセラミックス材料のスパッタリングで
形成し、かつ下地膜および保護膜の各厚さの合計を６μ
ｍ以上にすることにより、クラックの発生を防止してい
る。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１を参照して説
明する。

【００２３】１は、Ｆｅ−Ｃｒ合金からなる支持基板
で、この支持基板１の上に芳香族ポリイミド樹脂の耐熱
樹脂層２が、約２０μｍの厚さで形成される。

【００２４】耐熱樹脂層２の形成は、例えばポリアミッ
ク酸ワニスを、支持基板１に塗布し、焼き付けることで
行う。

【００２５】そして耐熱樹脂層２の上に、ＮまたはＣの
いずれかと、Ｓｉとを主成分とする下地膜３を、スパッ
タリング法で形成する。

【００２６】なおこの場合のタ−ゲットとしては、Ｓｉ
_３Ｎ_４、ＳｉＯ_２の粉末を１：１のモル比で混合し、ホ
ットプレスで固めた後、焼結したものを用いている。

【００２７】また下地膜３としては図２に示すように複
数の条件、例えば供給電力（Ｗ／ｃｍ^２）、膜形成時の
タ−ゲット温度（℃）、雰囲気ガス（Ｏ_２、Ａｒ）の容
積比（％）、膜厚（μｍ）を変えて形成している。

【００２８】また、下地膜３の上にＮｂ−ＳｉＯ_２系の
発熱抵抗体４、Ａｌよりなる個別電極５および共通電極
６をそれぞれ形成する。なお、発熱抵抗体４にはＴａ−
ＳｉＯ_２を用いることもできる。

【００２９】そして電極５、６の大部分および発熱抵抗
体４を覆うように保護膜７を形成する。

【００３０】なお保護膜７の形成は、下地膜３と同様に
スパッタリング法で行い、またタ−ゲットも下地膜３を
形成したときと同じものを用いた。

【００３１】また保護膜７も、下地膜３と同様の複数の
条件で形成している（図２）。

【００３２】上記した構成のサ−マルヘッドの耐クラッ
ク性能を試験するため、複数の条件で形成した下地膜３
や保護膜７でサ−マルヘッド試作し、これを記録装置に
組み込み、実機走行試験を行った。

【００３３】実機走行試験の条件は、プラテン圧１６０
ｇ／ｃｍ、感熱紙の送り速度３０ｍｍ／ｓｅｃ、印加エ
ネルギ−０．２３ｍｊ／ｄｏｔ、印加パルス周期５ｍｓ
ｅｃである。

【００３４】そして同一の環境下で３０ｋｍの走行試験
を行った後に、サ−マルヘッドの１ラインに発生したク
ラックの数（サ−マルヘッドを構成する全ｂｉｔ、１７
２８個中にクラックが発生したｂｉｔ数）を、図２に示
している。

【００３５】なお図２の最下欄には、比較用デ−タとし
てグレ−ズ基板を用いたサ−マルヘッドの試験結果を示
してある。

【００３６】また、各試作品につき、薄膜用微小ヌ−プ
硬度計により、発熱抵抗体の保護膜上から測定した硬度
（ｋｇｆ／ｍｍ^２）についても、図２に示してある。こ
の場合の荷重は２０ｇである。

【００３７】上記の試験結果のうち、クラック発生数と
ヌ−プ硬度との関係をグラフに示したものが図３であ
る。

【００３８】図３で、横軸は荷重２０ｇの場合のヌ−プ
硬度（ｋｇｆ／ｍｍ^２）で、縦軸はクラック発生数（サ
−マルヘッドを構成する全ｂｉｔ、１７２８個中にクラ
ックが発生したｂｉｔ数）である。図２および図３か
ら、サ−マルヘッドのヌ−プ硬度が概ね１２００ｋｇｆ
／ｍｍ^２以上であれば、グレ−ズ基板を用いたものと同
等以上の耐クラック性を有していることが分かる。

【００３９】なお、上記した実施例に限らず、下地膜や
保護膜をＴａ−Ｏ系のスパッタリングで形成した場合
も、またプラズマＣＶＤで形成したＳｉ−Ｏ−Ｎ系の場
合でも、ヌ−プ硬度が概ね１２００ｋｇｆ／ｍｍ^２以上
であれば、グレ−ズ基板を用いたものと同等以上の耐ク
ラック性を有するという同様の結果が得られた。

【００４０】また、下地膜や保護膜の材料として、Ｓｉ
−Ｎ系、Ｓｉ−Ｃ系、Ｓｉ−Ｃ−Ｎ系を使用した場合、
その成膜方法や成膜条件に関係なく、下地膜と保護膜と
を合わせた合計の膜厚が概ね６μｍ以上であれば、耐ク
ラック性は問題のないレベルであった。

【００４１】また試作したサ−マルヘッドについて熱効
率の評価を行った。その結果、下地膜や保護膜の膜厚が
厚くなると、若干の効率低下の傾向が見られた。しかし
耐熱性樹脂を用いたサ−マルヘッドの特長を損なうもの
ではなかった。

【００４２】上記したように本発明によれば、下地膜や
保護膜として特別に高硬度の材料（特開平１−２０２４
６５）を用いる必要がなく、材料選択の範囲が広がる。
例えば上記した基準を考慮することによって、大部分の
セラミックス材料が使用できる。

【００４３】なお上記の実施例では、支持基板としてＦ
ｅ−Ｃｒ合金の場合で説明したが、他の金属や非金属の
基板を用いることもできる。また、耐熱性樹脂としても
種々のものが利用でき、その厚さも通常１０μｍ〜４０
μｍの範囲で選ばれるが、この範囲には限られない。

【００４４】また、下地膜や保護膜は、その材料や成膜
方法が同じである必要はない。また硬度の条件を満たせ
ば、下地膜や保護膜は、同一または異なった材料や成膜
方法の複数の層を重ねた複合膜でもよい。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、クラックの発生を低減
したサ−マルヘッドが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部を示す分解斜視図であ
る。

【図２】本発明を説明する図である。

【図３】本発明を説明する図である。

【符号の説明】 １…支持基板 ２…耐熱樹脂層 ３…下地膜 ４…発熱抵抗体 ５…個別電極 ６…共通電極 ７…保護膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持基板と、この支持基板の上に順に形
   成される耐熱樹脂層、下地膜、発熱抵抗体、電極と、前
   記発熱抵抗体を覆うように形成された保護膜とを具備す
   るサ−マルヘッドにおいて、前記下地膜または保護膜の
   厚さを、前記保護膜上のヌ−プ硬度が、荷重２０ｇで測
   定した場合に、１２００ｋｇｆ／ｍｍ^２以上となるよう
   に設定したことを特徴とするサ−マルヘッド。
2. 【請求項２】 支持基板と、この支持基板の上に順に形
   成される耐熱樹脂層、下地膜、発熱抵抗体、電極と、前
   記発熱抵抗体を覆うように形成された保護膜とを具備す
   るサ−マルヘッドにおいて、前記下地膜および前記保護
   膜を、ＮまたはＣのいずれかと、Ｓｉとを主成分とする
   セラミックス材料のスパッタリングで形成し、かつ前記
   下地膜および前記保護膜の各厚さの合計が６μｍ以上で
   あることを特徴とするサ−マルヘッド。