JPH0649375B2 - サ−マルヘツド及びその製造方法 - Google Patents
サ−マルヘツド及びその製造方法Info
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- JPH0649375B2 JPH0649375B2 JP60139158A JP13915885A JPH0649375B2 JP H0649375 B2 JPH0649375 B2 JP H0649375B2 JP 60139158 A JP60139158 A JP 60139158A JP 13915885 A JP13915885 A JP 13915885A JP H0649375 B2 JPH0649375 B2 JP H0649375B2
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- Japan
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- resistor
- glaze
- thermal head
- film
- 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
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-
- 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)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
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（感熱印字用発熱体素子）に関
し、特に発熱抵抗体の寿命が長く、高速印字を可能とす
る耐久性の優れたサーマルヘッドの提供に関するもので
ある。
し、特に発熱抵抗体の寿命が長く、高速印字を可能とす
る耐久性の優れたサーマルヘッドの提供に関するもので
ある。
（従来の技術） 従来のサーマルヘッドはその発熱部断面が第２図に示す
ごとく、アルミナ等のセラミック基板１表面上に、発熱
抵抗体２を形成し、その上に一定の間隔をおいて複数個
の電極３、３′を配設し、次に発熱抵抗体の酸化による
抵抗値劣化防止用の酸化防止膜４、更に印字用感熱紙接
触摺動による磨耗を阻止するための耐磨耗膜５を積層し
たもの、又は第３図に示すように、酸化防止膜と耐磨耗
膜の代わりに両者の性能を併有する保護膜７を形成した
ものなどが知られている。
ごとく、アルミナ等のセラミック基板１表面上に、発熱
抵抗体２を形成し、その上に一定の間隔をおいて複数個
の電極３、３′を配設し、次に発熱抵抗体の酸化による
抵抗値劣化防止用の酸化防止膜４、更に印字用感熱紙接
触摺動による磨耗を阻止するための耐磨耗膜５を積層し
たもの、又は第３図に示すように、酸化防止膜と耐磨耗
膜の代わりに両者の性能を併有する保護膜７を形成した
ものなどが知られている。
そして、セラミック基板１は通常その表面がガラスグレ
ーズ(釉)層１′で被覆されて平滑化された厚さ０．５〜
１．０mmのものであり、発熱抵抗体層には０．０１〜
０．１μｍ厚さのＮｉ−Ｃｒ、Ta2N等が、電極には導電
性の良いＡｕ、Ｃｕ、Ａｌ等が、酸化防止膜にはSiO2等
が、耐磨耗膜には炭化珪素、Ta2O5等が各々用いられ、
更に保護膜には窒化珪素が使用されている。
ーズ(釉)層１′で被覆されて平滑化された厚さ０．５〜
１．０mmのものであり、発熱抵抗体層には０．０１〜
０．１μｍ厚さのＮｉ−Ｃｒ、Ta2N等が、電極には導電
性の良いＡｕ、Ｃｕ、Ａｌ等が、酸化防止膜にはSiO2等
が、耐磨耗膜には炭化珪素、Ta2O5等が各々用いられ、
更に保護膜には窒化珪素が使用されている。
なお、印字は通電により電極３と３′との間隔の抵抗体
が発熱されたとき、その上方に密接状態で送給されくる
感熱紙がその間隔分だけ加熱されて、発色されることに
より行なわれる。
が発熱されたとき、その上方に密接状態で送給されくる
感熱紙がその間隔分だけ加熱されて、発色されることに
より行なわれる。
（発明が解決しようとする問題点） ところで、印字速度を増すために高電力パルスを印加し
て低抗体の発熱温度を高めることが一般に行なわれる
が、そうすると短期間の内にサーマルヘッドの抵抗体の
抵抗値が劣化して使用に耐えなくなってしまうと言う問
題がある。
て低抗体の発熱温度を高めることが一般に行なわれる
が、そうすると短期間の内にサーマルヘッドの抵抗体の
抵抗値が劣化して使用に耐えなくなってしまうと言う問
題がある。
この理由は、ガラスグレーズのガラス転移点（軟化点）
が６００℃前後、融点が８００℃前後であるため、サー
マルヘッドの表面温度が６００℃程度になるよう発熱抵
抗体にパルス電力を印加すると、１０6〜5×106Pulse印
加後に、抵抗体の下層のグレーズ層が高温加熱により軟
化ないし融解して変形し発熱抵抗体を断線するに至るこ
とと、また通常ガラス中に含有されるＮａ+やＫ+などの
アルカリイオン不純物が高温時に移動して負電極側抵抗
体へ拡散し抵抗体負電極側を腐食、変色させ、結果とし
て発熱抵抗体の抵抗値を急激に上昇させてしまうためで
ある。
が６００℃前後、融点が８００℃前後であるため、サー
マルヘッドの表面温度が６００℃程度になるよう発熱抵
抗体にパルス電力を印加すると、１０6〜5×106Pulse印
加後に、抵抗体の下層のグレーズ層が高温加熱により軟
化ないし融解して変形し発熱抵抗体を断線するに至るこ
とと、また通常ガラス中に含有されるＮａ+やＫ+などの
アルカリイオン不純物が高温時に移動して負電極側抵抗
体へ拡散し抵抗体負電極側を腐食、変色させ、結果とし
て発熱抵抗体の抵抗値を急激に上昇させてしまうためで
ある。
この情況は第６図のＤ線のグラフから、理解できるとこ
ろである。
ろである。
（問題点を解決するための手段） 本発明者は以上の点に鑑み鋭意研究の結果、グレーズ層
と発熱抵抗体膜との間にアルカリイオン不純物の拡散防
止兼グレーズ層融解防止材として窒化珪素に一定量の酸
素をドープしたものを新設することにより上記従来技術
の欠点を解消することに成功した。
と発熱抵抗体膜との間にアルカリイオン不純物の拡散防
止兼グレーズ層融解防止材として窒化珪素に一定量の酸
素をドープしたものを新設することにより上記従来技術
の欠点を解消することに成功した。
本発明はすなわち、 (1)サーマルヘッドのセラミック基
板のグレーズ層と発熱抵抗体層との間に、SiNxOy（ただ
し、０．２＜ｘ＜１．１、０．２＜ｙ＜１．８）層を介
在、形成させたことを特徴とするサーマルヘッド、及び
(2)サーマルヘッドのセラミック基板のグレーズ層と発
熱抵抗体層の間に、Si3N4を着層し、これに酸素をドー
プしてSiNxOy（ただし、０．２＜ｘ＜１．１、０．２＜
ｙ＜１．８）を形成することにより、セラミック基板グ
レーズ層から発熱抵抗体層への不純物拡散が防止され、
かつグレーズ層の融解が防止されたサーマルヘッドを得
ることを特徴とするサーマルヘッドの製造方法、であ
る。
板のグレーズ層と発熱抵抗体層との間に、SiNxOy（ただ
し、０．２＜ｘ＜１．１、０．２＜ｙ＜１．８）層を介
在、形成させたことを特徴とするサーマルヘッド、及び
(2)サーマルヘッドのセラミック基板のグレーズ層と発
熱抵抗体層の間に、Si3N4を着層し、これに酸素をドー
プしてSiNxOy（ただし、０．２＜ｘ＜１．１、０．２＜
ｙ＜１．８）を形成することにより、セラミック基板グ
レーズ層から発熱抵抗体層への不純物拡散が防止され、
かつグレーズ層の融解が防止されたサーマルヘッドを得
ることを特徴とするサーマルヘッドの製造方法、であ
る。
本発明実施例品の断面は第１図に示すごときもので、ア
ルミナセラミック基板１のグレーズ層１′上にSiNxOy
（ただし、０．２＜ｘ＜１．１、０．２＜ｙ＜１．８）
層６が新設され、その上に発熱抵抗体層２が形成されて
いる。
ルミナセラミック基板１のグレーズ層１′上にSiNxOy
（ただし、０．２＜ｘ＜１．１、０．２＜ｙ＜１．８）
層６が新設され、その上に発熱抵抗体層２が形成されて
いる。
そしてその製造方法は、ガラスグレーズ層上に、Si3N4
をスパッタリングあるいは気相成長法等通常のドライプ
ロセスを採用して行うことができるが、その際同時に反
応ガス中にＯ２を適当量含有させておき、酸素を膜中に
SiNxOy（ただし、０．２＜ｘ＜１．１、０．２＜ｙ＜
１．８）を生成するごとくして、ドープして取り込ませ
ながら成膜することによって行なわれる。
をスパッタリングあるいは気相成長法等通常のドライプ
ロセスを採用して行うことができるが、その際同時に反
応ガス中にＯ２を適当量含有させておき、酸素を膜中に
SiNxOy（ただし、０．２＜ｘ＜１．１、０．２＜ｙ＜
１．８）を生成するごとくして、ドープして取り込ませ
ながら成膜することによって行なわれる。
次に本発明の実施例品、比較例品及び従来例品の各種試
験結果について説明する。
験結果について説明する。
第１図及び第２図に示す断面をもつサーマルヘッドに１
００μｍ×200μｍのヒーターを形成し、評価を行っ
た。
００μｍ×200μｍのヒーターを形成し、評価を行っ
た。
まず下記表−１に示すごとく組成の異なるＡ〜Ｄの試料
を製造した。Ａ、Ｂ及びＣヘッドはグレーズ層と抵抗体
層との間に酸素ドープ量の異なるSi3N4層膜を膜厚1,000
Å（０．１μｍ）に形成したものであり、Ｄヘッドはガ
ラスグレーズの上に直接抵抗体を設けた従来品ヘッドで
ある。
を製造した。Ａ、Ｂ及びＣヘッドはグレーズ層と抵抗体
層との間に酸素ドープ量の異なるSi3N4層膜を膜厚1,000
Å（０．１μｍ）に形成したものであり、Ｄヘッドはガ
ラスグレーズの上に直接抵抗体を設けた従来品ヘッドで
ある。
これら試料について、パルス巾１．０ms、パルス周期10
msでステップストレステストを行ったが、その結果を第
４図に示す。
msでステップストレステストを行ったが、その結果を第
４図に示す。
この結果から、窒化珪素（Si3N4）又は酸窒化珪素（SiN
xOy）をグレース層上に設けたものの方が耐電力性は向
上していることが分かる。
xOy）をグレース層上に設けたものの方が耐電力性は向
上していることが分かる。
この時の表面温度は第５図に示す通りで、グレーズ上に
1,000Åの膜を設けても熱効率にほとんど差が無い。
1,000Åの膜を設けても熱効率にほとんど差が無い。
また、表面温度600℃が得られるよう1.2[W/dot]の電力
を印加して無給紙通電テストを行ったところ、第６図に
示すとおり、グレーズ層上に皮膜のないＤヘッドでは10
6Pules負荷後、抵抗値が急激に上昇し、負極側抵抗体は
変色して、抵抗体下層のグレーズ層は軟化、変形するに
至っている。
を印加して無給紙通電テストを行ったところ、第６図に
示すとおり、グレーズ層上に皮膜のないＤヘッドでは10
6Pules負荷後、抵抗値が急激に上昇し、負極側抵抗体は
変色して、抵抗体下層のグレーズ層は軟化、変形するに
至っている。
一方、グレーズと抵抗体間に窒化珪素又は酸窒化珪素を
設けたA、B、Cヘッドは、1.2[W/dot]の電力を105回以上印
加後も抵抗値変化率は２％以内で、アルカリイオン拡散
による負極側抵抗体の腐食、変色や抵抗体下層のグレー
ズ層変形は起こらず、窒化珪素又は酸窒化珪素層が不純
物拡散防止、グレーズ融解防止膜層として有効に働いて
いることが分かる。
設けたA、B、Cヘッドは、1.2[W/dot]の電力を105回以上印
加後も抵抗値変化率は２％以内で、アルカリイオン拡散
による負極側抵抗体の腐食、変色や抵抗体下層のグレー
ズ層変形は起こらず、窒化珪素又は酸窒化珪素層が不純
物拡散防止、グレーズ融解防止膜層として有効に働いて
いることが分かる。
次にA、B、Cヘッドをパルス巾1.0ms、パルス周期10msで、
感熱紙への実印字寿命試験を行った結果を第７図に示
す。窒化珪素をグレーズ層と抵抗体層間に設けたＣヘッ
ドではグレーズ層−窒化珪素層間や抵抗体層−窒化珪素
層間で剥離を起こし、30km連続走行給紙による印字後に
はほとんど剥離してしまうが、本発明組成範囲の酸窒化
珪素をグレーズ層、抵抗体層間に設けたA、Bヘッドでは1
00km印字後も抵抗値変化が率２％以内であって、非常に
安定した印字を可能としている。
感熱紙への実印字寿命試験を行った結果を第７図に示
す。窒化珪素をグレーズ層と抵抗体層間に設けたＣヘッ
ドではグレーズ層−窒化珪素層間や抵抗体層−窒化珪素
層間で剥離を起こし、30km連続走行給紙による印字後に
はほとんど剥離してしまうが、本発明組成範囲の酸窒化
珪素をグレーズ層、抵抗体層間に設けたA、Bヘッドでは1
00km印字後も抵抗値変化が率２％以内であって、非常に
安定した印字を可能としている。
以上のことから、酸窒化珪素は抵抗体への不純物拡散防
止層、抵抗体下層のグレーズ融解防止層として有効に働
きかつ、グレーズ層及び、抵抗体層の十分な密着性をも
有するということが理解される。
止層、抵抗体下層のグレーズ融解防止層として有効に働
きかつ、グレーズ層及び、抵抗体層の十分な密着性をも
有するということが理解される。
本発明者の実験によると、標記特性を満足する酸窒化珪
素（SiNxOy）は、特に０．２＜ｘ＜１．１、０．２＜ｙ
＜１．８の組成のものであることが確認された。なお０
≦ｘ≦０．２、１．８≦ｙ≦２．０では、グレーズ層及
び、抵抗体層との密着性は十分であるものの、抵抗体層
への不純物拡散防止及び抵抗体下層のグレーズ融解防止
作用が発揮されない。また、１．１≦ｘ≦１．３３、０
≦ｙ≦０．２では、不純物拡散防止、グレーズ溶融防止
層としては有効に働くが、グレーズ層、抵抗体層との密
着性が悪く、感熱紙との接触摺動により容易に剥離して
しまう。
素（SiNxOy）は、特に０．２＜ｘ＜１．１、０．２＜ｙ
＜１．８の組成のものであることが確認された。なお０
≦ｘ≦０．２、１．８≦ｙ≦２．０では、グレーズ層及
び、抵抗体層との密着性は十分であるものの、抵抗体層
への不純物拡散防止及び抵抗体下層のグレーズ融解防止
作用が発揮されない。また、１．１≦ｘ≦１．３３、０
≦ｙ≦０．２では、不純物拡散防止、グレーズ溶融防止
層としては有効に働くが、グレーズ層、抵抗体層との密
着性が悪く、感熱紙との接触摺動により容易に剥離して
しまう。
酸窒化珪素（SiNxOy、０．２＜ｘ＜１．１、０．２＜ｙ
＜１．８）の厚みについては、特に限定されるものでは
ないが、０．０５〜１０μｍの膜厚において十分その役
割を果たし得るものである。
＜１．８）の厚みについては、特に限定されるものでは
ないが、０．０５〜１０μｍの膜厚において十分その役
割を果たし得るものである。
（発明の効果） 以上記載したとおり、本発明において、新設したSiNxOy
（ただし、０．２＜ｘ＜１．０、０．２＜ｙ＜１．８）
層は、抵抗体下層のグレーズ層中のＮａ+、Ｋ+等アル
カリイオン不純物が、パルス電力印加中に負極側抵抗体
に拡散し発熱抵抗体を劣化させるのを防止し、当該新
設層が高融点物質であるため、抵抗体表面温度が高温に
なっても、抵抗体下層のグレーズが融解により変形する
ことを防止し、そしてグレーズ、抵抗体との密着性が
極めて良好であることから、発熱抵抗体の寿命を極めて
長くする効果を発揮する。
（ただし、０．２＜ｘ＜１．０、０．２＜ｙ＜１．８）
層は、抵抗体下層のグレーズ層中のＮａ+、Ｋ+等アル
カリイオン不純物が、パルス電力印加中に負極側抵抗体
に拡散し発熱抵抗体を劣化させるのを防止し、当該新
設層が高融点物質であるため、抵抗体表面温度が高温に
なっても、抵抗体下層のグレーズが融解により変形する
ことを防止し、そしてグレーズ、抵抗体との密着性が
極めて良好であることから、発熱抵抗体の寿命を極めて
長くする効果を発揮する。
その結果、本発明のサーマルヘッドは、発熱抵抗体表面
温度を安定的に上昇することができ、長期間にわたる感
熱紙への高速印字を可能とする優れた作用効果を奏する
ものである。
温度を安定的に上昇することができ、長期間にわたる感
熱紙への高速印字を可能とする優れた作用効果を奏する
ものである。
第１図は本発明実施例品の断面図、第２、第３図は従来
品の断面図であり、第４、第５、第６、及び第７図の各
々は本発明実施例及び他例の、ステップストレステスト
結果、印加パワーと表面温度の関係図、無給紙通電テス
ト結果、及び実印字寿命テスト結果を示す。 １：セラミック基板、１′：グレーズ層、 ２：発熱抵抗体層、３：電極、 ４：酸化防止膜層、５：耐磨耗膜層、 ６：酸窒化珪素膜層、７：保護膜
品の断面図であり、第４、第５、第６、及び第７図の各
々は本発明実施例及び他例の、ステップストレステスト
結果、印加パワーと表面温度の関係図、無給紙通電テス
ト結果、及び実印字寿命テスト結果を示す。 １：セラミック基板、１′：グレーズ層、 ２：発熱抵抗体層、３：電極、 ４：酸化防止膜層、５：耐磨耗膜層、 ６：酸窒化珪素膜層、７：保護膜
Claims (2)
- 【請求項１】サーマルヘッドのセラミック基板のグレー
ズ層と発熱抵抗体層との間に、ＳｉＮｘＯｙ（ただし、
０．２＜ｘ＜１．１、０．２＜ｙ＜１．８）層を介在、
形成させたことを特徴とするサーマルヘッド。 - 【請求項２】サーマルヘッドのセラミック基板のグレー
ズ層と発熱抵抗体層の間に、Ｓｉ3Ｎ4を着層し、これに
酸素をドープしてSiNxOy（ただし、０．２＜ｘ＜１．
１、０．２＜ｙ＜１．８）を形成することにより、セラ
ミック基板グレーズ層から発熱抵抗体層への不純物拡散
が防止され、かつグレーズ層の融解が防止されたサーマ
ルヘッドを得ることを特徴とするサーマルヘッドの製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60139158A JPH0649375B2 (ja) | 1985-06-27 | 1985-06-27 | サ−マルヘツド及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60139158A JPH0649375B2 (ja) | 1985-06-27 | 1985-06-27 | サ−マルヘツド及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61297159A JPS61297159A (ja) | 1986-12-27 |
| JPH0649375B2 true JPH0649375B2 (ja) | 1994-06-29 |
Family
ID=15238926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60139158A Expired - Lifetime JPH0649375B2 (ja) | 1985-06-27 | 1985-06-27 | サ−マルヘツド及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0649375B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5995127A (en) * | 1994-09-13 | 1999-11-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Thermal print head and manufacturing method thereof |
| EP1226951A3 (en) * | 2001-01-29 | 2003-03-12 | Alps Electric Co., Ltd. | Power-saving thermal head |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5365066A (en) * | 1976-11-22 | 1978-06-10 | Nec Corp | Semiconductor device |
| JPS6016355B2 (ja) * | 1977-05-07 | 1985-04-25 | 松下電器産業株式会社 | 薄膜型サ−マルヘツド |
| JPS5521276A (en) * | 1978-08-02 | 1980-02-15 | Tdk Corp | Thermal head |
| JPS58118273A (ja) * | 1982-01-06 | 1983-07-14 | Hitachi Ltd | 感熱記録ヘツド |
-
1985
- 1985-06-27 JP JP60139158A patent/JPH0649375B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61297159A (ja) | 1986-12-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |