JPH0647291B2 - サ−マルヘツド - Google Patents
サ−マルヘツドInfo
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- JPH0647291B2 JPH0647291B2 JP59172304A JP17230484A JPH0647291B2 JP H0647291 B2 JPH0647291 B2 JP H0647291B2 JP 59172304 A JP59172304 A JP 59172304A JP 17230484 A JP17230484 A JP 17230484A JP H0647291 B2 JPH0647291 B2 JP H0647291B2
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- JP
- Japan
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- heating resistor
- thermal head
- electric conductor
- substrate
- tixsiyoz
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N97/00—Electric solid-state thin-film or thick-film devices, not otherwise provided for
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明はサーマルヘッドに関し、特にサーマルヘッドの
発熱抵抗体に関する。
発熱抵抗体に関する。
＜従来の技術＞ 従来のサーマルヘッドは、例えば第２図に示すようにア
ルミナ等の電気絶縁性の材料から成る基板１上に、窒化
タンタル（Ta2N）等からな成発熱抵抗体２と、アルミニ
ウム（Al），金（Au），銅（Cu）等の金属から成る電気
導体３と、五酸化タンタル（Ta2O5）等から成る保護膜
４を順次積層した構造を有しており、電気導体３を介し
て発熱抵抗体２に一定電力を印加し、これにより該発熱
抵抗体２にジュール発熱を起こさせてサーマルヘッドと
して機能させるものである。
ルミナ等の電気絶縁性の材料から成る基板１上に、窒化
タンタル（Ta2N）等からな成発熱抵抗体２と、アルミニ
ウム（Al），金（Au），銅（Cu）等の金属から成る電気
導体３と、五酸化タンタル（Ta2O5）等から成る保護膜
４を順次積層した構造を有しており、電気導体３を介し
て発熱抵抗体２に一定電力を印加し、これにより該発熱
抵抗体２にジュール発熱を起こさせてサーマルヘッドと
して機能させるものである。
＜発明が解決しようとする問題点＞ しかし乍ら、この従来のサーマルヘッドでは、発熱抵抗
体２を構成する窒化タンタルの比抵抗が260μΩ．cmと
比較的小さく、発熱抵抗体２を瞬時（0.5〜２msec以
内）に所望温度と為すためには必然的に発熱抵抗体２に
大電流を流さなければならず、大電流用電源が必要であ
った。また、電気導体３の一方が共通導体（不図示）に
複数個共通に接続されているサーマルヘッドにおいて
は、電気導体３及び共通導体の抵抗による電力損によっ
て多数の発熱抵抗体２を同時発熱させる場合と少数の発
熱抵抗体２を発熱させる場合とで発熱抵抗体２に流れる
電流の大きさに差異を生じ、その結果印字濃度がばらつ
くという欠点を有していた。
体２を構成する窒化タンタルの比抵抗が260μΩ．cmと
比較的小さく、発熱抵抗体２を瞬時（0.5〜２msec以
内）に所望温度と為すためには必然的に発熱抵抗体２に
大電流を流さなければならず、大電流用電源が必要であ
った。また、電気導体３の一方が共通導体（不図示）に
複数個共通に接続されているサーマルヘッドにおいて
は、電気導体３及び共通導体の抵抗による電力損によっ
て多数の発熱抵抗体２を同時発熱させる場合と少数の発
熱抵抗体２を発熱させる場合とで発熱抵抗体２に流れる
電流の大きさに差異を生じ、その結果印字濃度がばらつ
くという欠点を有していた。
また、この従来のサーマルヘッドは発熱抵抗体２の材料
である窒化タンタルと電気導体３の材料であるアルミニ
ウム，金，銅等とがなじみが悪いため、発熱抵抗体２と
電気導体３の接合強度が極めて弱く、作動時等に外力が
印加されると電気導体３が発熱抵抗体２より容易に剥離
し、発熱抵抗体２に規定電圧を印加できなくなる。その
ため、このサーマルヘッドでは発熱抵抗体２を所望温度
にジュール発熱させることができずサーマルヘッドとし
て機能しなかったり、印字不良を発生したりするという
欠点も有していた。
である窒化タンタルと電気導体３の材料であるアルミニ
ウム，金，銅等とがなじみが悪いため、発熱抵抗体２と
電気導体３の接合強度が極めて弱く、作動時等に外力が
印加されると電気導体３が発熱抵抗体２より容易に剥離
し、発熱抵抗体２に規定電圧を印加できなくなる。その
ため、このサーマルヘッドでは発熱抵抗体２を所望温度
にジュール発熱させることができずサーマルヘッドとし
て機能しなかったり、印字不良を発生したりするという
欠点も有していた。
＜発明の目的＞ 本発明者等は上述の諸欠点に鑑み種々実験した結果、発
熱抵抗体としてTixSiyOz（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１ ｘ
＝0.1〜0.3 ｙ＋ｚ＝0.7〜0.9 ｙ≠０，ｚ≠０）を用
いることにより極めて比抵抗の高い発熱抵抗体を得るこ
とができるとともに電気導体の材料であるアルミニウ
ム，金，銅等となじみがよく強固に接合し得ることを知
見するに至った。したがって、本発明の目的は発熱抵抗
体の材料として、比抵抗が大きくかつ電気導体となじみ
のよい材料を用いることによって、印字ムラを解消する
とともに長期間にわたって安定した印字が得られる信頼
性の高いサーマルヘッドを提供することにある。
熱抵抗体としてTixSiyOz（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１ ｘ
＝0.1〜0.3 ｙ＋ｚ＝0.7〜0.9 ｙ≠０，ｚ≠０）を用
いることにより極めて比抵抗の高い発熱抵抗体を得るこ
とができるとともに電気導体の材料であるアルミニウ
ム，金，銅等となじみがよく強固に接合し得ることを知
見するに至った。したがって、本発明の目的は発熱抵抗
体の材料として、比抵抗が大きくかつ電気導体となじみ
のよい材料を用いることによって、印字ムラを解消する
とともに長期間にわたって安定した印字が得られる信頼
性の高いサーマルヘッドを提供することにある。
＜問題点を解決するための手段＞ 本発明のサーマルヘッドは、基板と、該基板上に形成さ
れた発熱抵抗体と該発熱抵抗体に電力を供給する電気導
体、とを有するサーマルヘッドにおいて、前記発熱抵抗
体がTixSiyOz（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１，ｘ＝0.1〜0.
3，ｙ＋ｚ＝0.7〜0.9，ｙ≠０，ｚ≠０）から成ること
を特徴とする。
れた発熱抵抗体と該発熱抵抗体に電力を供給する電気導
体、とを有するサーマルヘッドにおいて、前記発熱抵抗
体がTixSiyOz（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１，ｘ＝0.1〜0.
3，ｙ＋ｚ＝0.7〜0.9，ｙ≠０，ｚ≠０）から成ること
を特徴とする。
本発明のサーマルヘッドの発熱抵抗体に使用されるTiは
発熱抵抗体に導電性を付与するための成分であり、含有
量が0.1原子比未満であると所望の前記性質は付与され
ず、また0.3原子比以上であると発熱抵抗体の比抵抗が
小となり、発熱抵抗体を所望の温度に発熱させることが
できない。またSi及び０は発熱抵抗体の比抵抗を大とす
るための成分であり、含有量が合量で0.7原子％未満で
あると所望の前記性質は付与されず、また0.9原子比以
上であると発熱抵抗体が絶縁体となり所望の温度にジュ
ール発熱させることができない。したがってTixSiyOzは
そのｘ値が0.1〜0.3原子比に、ｙ値とｚ値はその合量が
0.7〜0.9原子比の範囲に特定される。尚、前記SiはTiと
０の化合物の比抵抗が高温時にばらつきを生じ、発熱抵
抗体の発熱温度が不安定となるのを防止する作用も為し
ている。
発熱抵抗体に導電性を付与するための成分であり、含有
量が0.1原子比未満であると所望の前記性質は付与され
ず、また0.3原子比以上であると発熱抵抗体の比抵抗が
小となり、発熱抵抗体を所望の温度に発熱させることが
できない。またSi及び０は発熱抵抗体の比抵抗を大とす
るための成分であり、含有量が合量で0.7原子％未満で
あると所望の前記性質は付与されず、また0.9原子比以
上であると発熱抵抗体が絶縁体となり所望の温度にジュ
ール発熱させることができない。したがってTixSiyOzは
そのｘ値が0.1〜0.3原子比に、ｙ値とｚ値はその合量が
0.7〜0.9原子比の範囲に特定される。尚、前記SiはTiと
０の化合物の比抵抗が高温時にばらつきを生じ、発熱抵
抗体の発熱温度が不安定となるのを防止する作用も為し
ている。
＜実施例＞ 以下、本発明を添付図面を示す実施例に基づき詳細に説
明する。
明する。
第１図は本発明のサーマルヘッドの一実施例を示し、11
はアルミナ等の電気絶縁性材料から成る基板である。前
記基板11上には発熱抵抗体12が取着されており、該発熱
抵抗体12上には電気導体13が取着されている。
はアルミナ等の電気絶縁性材料から成る基板である。前
記基板11上には発熱抵抗体12が取着されており、該発熱
抵抗体12上には電気導体13が取着されている。
前記発熱抵抗体12は、TixSiyOz（ｘ＝0.1〜0.3、ｙ＋ｚ
＝0.7〜0.9）から成り、該発熱抵抗体12はチタン(x)に
対するシリコン(y)と酸素(z)の原子比を変更することに
よって、発熱抵抗体12の比抵抗を300 〜5000μΩ・cmと
為すことができる。
＝0.7〜0.9）から成り、該発熱抵抗体12はチタン(x)に
対するシリコン(y)と酸素(z)の原子比を変更することに
よって、発熱抵抗体12の比抵抗を300 〜5000μΩ・cmと
為すことができる。
前記発熱抵抗体12は所定の電気抵抗率を有しているため
一定の電圧が印加された場合、ジュール発熱を起こし、
印字に必要な温度、例えば300 〜450 ℃の温度に発熱す
る。
一定の電圧が印加された場合、ジュール発熱を起こし、
印字に必要な温度、例えば300 〜450 ℃の温度に発熱す
る。
尚、前記発熱抵抗体12の比抵抗はTixSiyOzのｙ値とＺ値
を変えることによって任意の値に調整することができる
ため発熱抵抗体12の発熱温度を所望に調整できサーマル
ヘッドの適用範囲を広くすることが可能となる。
を変えることによって任意の値に調整することができる
ため発熱抵抗体12の発熱温度を所望に調整できサーマル
ヘッドの適用範囲を広くすることが可能となる。
前記発熱抵抗体12上の電気導体13はアルミニウム（A
l），金（Au），銅（Cu）等から成り、該電気導体13は
発熱抵抗体12にジュール発熱を起させるための電圧を印
加する。
l），金（Au），銅（Cu）等から成り、該電気導体13は
発熱抵抗体12にジュール発熱を起させるための電圧を印
加する。
前記発熱抵抗体12の材料であるTixSiyOz（ｘ＝0.1〜0.
3，ｙ＋ｚ＝0.7〜0.9）は電気導体13の材料であるアル
ミニウム，金，銅等と極めてなじみが良く、発熱抵抗体
12と電気導体13は作動時等に外力が印加されたとしても
発熱抵抗体12から剥離することはない。
3，ｙ＋ｚ＝0.7〜0.9）は電気導体13の材料であるアル
ミニウム，金，銅等と極めてなじみが良く、発熱抵抗体
12と電気導体13は作動時等に外力が印加されたとしても
発熱抵抗体12から剥離することはない。
尚、前記TixSiyOzから成る発熱抵抗体12はｘ値を0.2〜
0.25，ｙ＋ｚ値を0.75〜0.8とすると発熱抵抗体のジュ
ール発熱温度が約400 ℃となり、印字品質が極めて良好
となるとともに電気導体との接合強度も極めて大となる
ことからｘ値を０．２〜0.5に、ｙ＋ｚ値を0.75〜0.8に
することが好ましい。
0.25，ｙ＋ｚ値を0.75〜0.8とすると発熱抵抗体のジュ
ール発熱温度が約400 ℃となり、印字品質が極めて良好
となるとともに電気導体との接合強度も極めて大となる
ことからｘ値を０．２〜0.5に、ｙ＋ｚ値を0.75〜0.8に
することが好ましい。
また前記発熱抵抗体12及び電気導体13上には該発熱抵抗
体12等が感熱紙との接触により摩耗するのを防止するた
めに耐摩耗性に優れた五酸化タンタル（Ta2O5）等から
成る保護膜14が形成されている。
体12等が感熱紙との接触により摩耗するのを防止するた
めに耐摩耗性に優れた五酸化タンタル（Ta2O5）等から
成る保護膜14が形成されている。
前記発熱抵抗体12は後述するスパッタリング法あるいは
電子ビーム蒸着法によって形成され、また電気導体13及
び保護膜14は従来周知の真空蒸着法あるいはスパッタリ
ング法によって形成される。
電子ビーム蒸着法によって形成され、また電気導体13及
び保護膜14は従来周知の真空蒸着法あるいはスパッタリ
ング法によって形成される。
次に、本発明のサーマルヘッドにおける発熱抵抗体の形
成方法について詳述する。本発明の発熱抵抗体12は従来
周知のスパッタリング法あるいは電子ビーム蒸着法を採
用することにより形成される。
成方法について詳述する。本発明の発熱抵抗体12は従来
周知のスパッタリング法あるいは電子ビーム蒸着法を採
用することにより形成される。
発熱抵抗体をスパッタリング法によって形成する場合に
は、まず真空度１×10-3〜５×10-3Torrの低圧容器を準
備するとともに該容器内にアルゴンと酸素を注入し、ア
ルゴンと酸素の混合雰囲気を作る。次に前記容器内に金
属チタン（Ti），及び金属シリコン（Si）から成る２つ
のターゲットあるいは珪化チタン（TiSi）から成る１つ
のターゲットを配し、珪化チタン（TiSi）を飛散させる
とともにその一部を雰囲気中の酸素(0)と反応させTixSi
yOzを作成する。そして最後に前記TixSiyOzをアルミナ
等の基板表面に被着させることによって基板上に発熱抵
抗体が形成される。その他のスパッタリング法としてま
ず真空度１Ｘ１０-3〜５Ｘ１０-3Ｔｏｒｒの低圧容器を
準備するとともに該容器内にアルゴンガスの雰囲気を作
り，次に金属チタン（Ｔｉ）及び酸化珪素（ＳｉＯ２）
の粉末を混合して１００ｋｇ／ｃｍ以上の圧力でプレス
して得られたターゲットを配し，同様に基板上に発熱抵
抗体が形成される。
は、まず真空度１×10-3〜５×10-3Torrの低圧容器を準
備するとともに該容器内にアルゴンと酸素を注入し、ア
ルゴンと酸素の混合雰囲気を作る。次に前記容器内に金
属チタン（Ti），及び金属シリコン（Si）から成る２つ
のターゲットあるいは珪化チタン（TiSi）から成る１つ
のターゲットを配し、珪化チタン（TiSi）を飛散させる
とともにその一部を雰囲気中の酸素(0)と反応させTixSi
yOzを作成する。そして最後に前記TixSiyOzをアルミナ
等の基板表面に被着させることによって基板上に発熱抵
抗体が形成される。その他のスパッタリング法としてま
ず真空度１Ｘ１０-3〜５Ｘ１０-3Ｔｏｒｒの低圧容器を
準備するとともに該容器内にアルゴンガスの雰囲気を作
り，次に金属チタン（Ｔｉ）及び酸化珪素（ＳｉＯ２）
の粉末を混合して１００ｋｇ／ｃｍ以上の圧力でプレス
して得られたターゲットを配し，同様に基板上に発熱抵
抗体が形成される。
また、発熱抵抗体を電子ビーム蒸着法で形成する場合に
は、まず珪化チタン（TiSi）の粉末を100 kg／cm2の圧
力でプレスしてタブレットを作り該タブレットを１×10
-6Torr以上の高真空の容器内に配する。次に前記タブレ
ットに電子ビームを照射しタブレット（TiSi）を溶融蒸
発させるとともに真空容器内に酸素を含むガスを注入
し、TiSiの蒸気に酸素を反応させTixSiyOzを作成する。
そして最後に前記TixSiyOzをアルミナ等の基板11表面に
蒸着させることによって基板上に発熱抵抗体が形成され
る。
は、まず珪化チタン（TiSi）の粉末を100 kg／cm2の圧
力でプレスしてタブレットを作り該タブレットを１×10
-6Torr以上の高真空の容器内に配する。次に前記タブレ
ットに電子ビームを照射しタブレット（TiSi）を溶融蒸
発させるとともに真空容器内に酸素を含むガスを注入
し、TiSiの蒸気に酸素を反応させTixSiyOzを作成する。
そして最後に前記TixSiyOzをアルミナ等の基板11表面に
蒸着させることによって基板上に発熱抵抗体が形成され
る。
尚、前記スパッタリング法あるいは電子ビーム蒸着法に
より発熱抵抗体を基板表面に形成する場合、基板の温度
を200 ℃〜500 ℃の温度となるように加熱しておくと基
板と発熱抵抗体との密着性を向上せしめることが可能と
なり基板を200 〜500 ℃に加熱しておくことが望まし
い。また発熱抵抗体の成膜速度は通常100 Å／min程度
で行なわれる。
より発熱抵抗体を基板表面に形成する場合、基板の温度
を200 ℃〜500 ℃の温度となるように加熱しておくと基
板と発熱抵抗体との密着性を向上せしめることが可能と
なり基板を200 〜500 ℃に加熱しておくことが望まし
い。また発熱抵抗体の成膜速度は通常100 Å／min程度
で行なわれる。
＜発明の効果＞ かくして本発明のサーマルヘッドによれば発熱抵抗体の
材料として比抵抗の高いTixSiyOz（ｘ＝0.1〜0.3，ｙ＋
ｚ＝0.7〜0.9）を用いたことにより、小さな電流でも所
望温度に発熱させることができ、また電気導体や共通導
体の抵抗による電力損も発熱抵抗体が小電流で発熱する
ことから無視することが可能となり、印字濃度にばらつ
きのない極めて高印字品質のサーマルヘッドが得られ
る。
材料として比抵抗の高いTixSiyOz（ｘ＝0.1〜0.3，ｙ＋
ｚ＝0.7〜0.9）を用いたことにより、小さな電流でも所
望温度に発熱させることができ、また電気導体や共通導
体の抵抗による電力損も発熱抵抗体が小電流で発熱する
ことから無視することが可能となり、印字濃度にばらつ
きのない極めて高印字品質のサーマルヘッドが得られ
る。
また、本発明のサーマルヘッドによれば、発熱抵抗体の
材料として電気導体となじみよいTixSiyOzを用いたこと
から発熱抵抗体と電気導体を強固に接合させることがで
きる。そのため作動時等に外力が印加されても電気導体
は発熱抵抗体から剥離することが一切なく、常に発熱抵
抗体に規定電圧を印加し、所望温度にジュール発熱させ
ることができる。よって長期間にわたり安定した印字が
可能となる。
材料として電気導体となじみよいTixSiyOzを用いたこと
から発熱抵抗体と電気導体を強固に接合させることがで
きる。そのため作動時等に外力が印加されても電気導体
は発熱抵抗体から剥離することが一切なく、常に発熱抵
抗体に規定電圧を印加し、所望温度にジュール発熱させ
ることができる。よって長期間にわたり安定した印字が
可能となる。
尚、本発明は上述の実施例にのみ限定されるものではな
く本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は
可能である。
く本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は
可能である。
第１図は本発明のサーマルヘッドの要部断面図を示し、
第２図は従来のサーマルヘッドの要部断面図を示す。 １，11……基板 ２，12……発熱抵抗体 ３，13……電気導体 ４，14……保護膜
第２図は従来のサーマルヘッドの要部断面図を示す。 １，11……基板 ２，12……発熱抵抗体 ３，13……電気導体 ４，14……保護膜
Claims (1)
- 【請求項１】基板と、該基板上に形成された発熱抵抗体
と、該発熱抵抗体に電力を供給する電気導体とを有する
サーマルヘッドにおいて、前記発熱抵抗体がTixSiyOz
（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１，ｘ＝0.1〜0.3，ｙ＋ｚ＝0.
7〜0.9，ｙ≠０，ｚ≠０）から成ることを特徴とするサ
ーマルヘッド。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59172304A JPH0647291B2 (ja) | 1984-08-17 | 1984-08-17 | サ−マルヘツド |
| US06/765,851 US4701769A (en) | 1984-08-17 | 1985-08-14 | Thermal head and method for fabrication thereof |
| US06/878,416 US4705697A (en) | 1984-08-17 | 1986-06-25 | Electron beam formation of a thermal head using titanium silicide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59172304A JPH0647291B2 (ja) | 1984-08-17 | 1984-08-17 | サ−マルヘツド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6149860A JPS6149860A (ja) | 1986-03-11 |
| JPH0647291B2 true JPH0647291B2 (ja) | 1994-06-22 |
Family
ID=15939436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59172304A Expired - Fee Related JPH0647291B2 (ja) | 1984-08-17 | 1984-08-17 | サ−マルヘツド |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US4701769A (ja) |
| JP (1) | JPH0647291B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| TW205596B (ja) * | 1991-05-16 | 1993-05-11 | Rohm Co Ltd | |
| US5119111A (en) * | 1991-05-22 | 1992-06-02 | Dynamics Research Corporation | Edge-type printhead with contact pads |
| JP3320825B2 (ja) * | 1992-05-29 | 2002-09-03 | 富士写真フイルム株式会社 | 記録装置 |
| US5831648A (en) * | 1992-05-29 | 1998-11-03 | Hitachi Koki Co., Ltd. | Ink jet recording head |
| US5557313A (en) * | 1992-11-12 | 1996-09-17 | Tdk Corporation | Wear-resistant protective film for thermal head and method of producing the same |
| WO1996008829A1 (fr) * | 1994-09-13 | 1996-03-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Tete thermique et sa fabrication |
| JP3194465B2 (ja) * | 1995-12-27 | 2001-07-30 | 富士写真フイルム株式会社 | インクジェット記録ヘッド |
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| US7214295B2 (en) | 2001-04-09 | 2007-05-08 | Vishay Dale Electronics, Inc. | Method for tantalum pentoxide moisture barrier in film resistors |
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| US3301707A (en) * | 1962-12-27 | 1967-01-31 | Union Carbide Corp | Thin film resistors and methods of making thereof |
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