JPH07297007A - Thermal head - Google Patents
Thermal headInfo
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- JPH07297007A JPH07297007A JP6087069A JP8706994A JPH07297007A JP H07297007 A JPH07297007 A JP H07297007A JP 6087069 A JP6087069 A JP 6087069A JP 8706994 A JP8706994 A JP 8706994A JP H07297007 A JPH07297007 A JP H07297007A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス基板を用いたサ
ーマルヘッドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal head using a glass substrate.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のサーマルヘッドの支持基板には、
例えばセラミックス基板が使用されている。そしてセラ
ミックス基板の表面をガラスグレーズ処理し、その上
に、さらに複数個の発熱抵抗体や発熱抵抗体に電力を供
給する電気導体などを設け、サーマルヘッドを構成して
いる。2. Description of the Related Art A conventional thermal head support substrate is
For example, a ceramic substrate is used. Then, the surface of the ceramic substrate is glass-glaze-processed, and a plurality of heating resistors and electric conductors for supplying electric power to the heating resistors are further provided thereon to form a thermal head.
【０００３】上記した構成において、複数個の発熱抵抗
体の中から必要な発熱抵抗体に対し、電気導体を通して
電流を流し発熱させ、印字する情報に応じた熱パターン
を発生させる。そして発熱した発熱抵抗体に記録媒体を
接触させ、文字や図形などの情報を印字している。In the above structure, a necessary heating resistor is made to flow through an electric conductor to generate heat from a plurality of heating resistors to generate a heat pattern according to information to be printed. Then, the recording medium is brought into contact with the heating resistor which has generated heat, and information such as characters and figures is printed.
【０００４】ところで、従来のサーマルヘッドでは、発
熱抵抗体は例えば次のような方法で製造されている。即
ち、ＲｕＯ2 とガラスを混合してペースト状にし、これ
を塗布した後、焼き付けるいわゆる厚膜方式である。し
かし、厚膜方式はスクリーン印刷を使用するために微細
な加工が困難で、解像度の高い印字ができない欠点があ
る。このような欠点を解消するために、発熱抵抗体とし
て、窒化タンタルやニクロム、Ｃｒ−ＳｉＯ2 系サーメ
ット、Ｔａ−Ｓｉ系サーメット、ＢａＲｕＯ3などの薄
膜を用いる方法もある。By the way, in the conventional thermal head, the heating resistor is manufactured, for example, by the following method. That is, this is a so-called thick film method in which RuO 2 and glass are mixed to form a paste, which is applied and then baked. However, since the thick film method uses screen printing, it is difficult to perform fine processing and has a drawback that high resolution printing cannot be performed. In order to eliminate such a defect, there is also a method of using a thin film of tantalum nitride, nichrome, Cr—SiO 2 cermet, Ta—Si cermet, BaRuO 3 or the like as a heating resistor.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、サーマルヘ
ッドの用途はますます拡大し、いろいろな方面の印字に
用いられるようになってきている。それらの中で、高精
細（１６ドット／ｍｍ）な印字や階調表現など一段と優
れた印字が必要とされるものがある。優れた印字が必要
とされる場合、表面をガラスグレーズ処理したセラミッ
クス基板では平坦度が悪いため、プラテンローラによっ
て記録媒体を発熱抵抗体に押し付けても、密着性にばら
つきがあり、密着が不十分な箇所が残る。この結果、発
熱抵抗体が正常に発熱していても、記録媒体に伝わる熱
量が異なったものとなり、高精細な印字や階調表現が十
分に行われなくなる。By the way, the use of the thermal head is expanding more and more, and it is being used for printing in various directions. Among them, there are some that require high-definition (16 dots / mm) printing and gradation printing that are even more excellent. When excellent printing is required, the flatness of the ceramic substrate with the glass glaze surface is poor, so even if the recording medium is pressed against the heating resistor by the platen roller, the adhesiveness will vary and the adhesiveness will not be sufficient. Remains. As a result, even if the heating resistor normally generates heat, the amount of heat transferred to the recording medium is different, and high-definition printing and gradation expression cannot be sufficiently performed.
【０００６】ところで、平坦度をよくするためにガラス
基板を用いることが知られている。しかし、ガラス基板
は熱伝導が悪いためサーマルヘッドに使用することには
問題がある。By the way, it is known to use a glass substrate to improve the flatness. However, since the glass substrate has poor heat conduction, there is a problem in using it in a thermal head.
【０００７】熱伝導の悪いガラス基板を支持基板として
使用した場合、例えば１つの発熱抵抗体に繰り返し電流
が流されて発熱すると、いわゆる蓄熱という現象が生じ
る。この結果、繰り返し電流が流れた発熱抵抗体の下部
に位置するガラス基板に熱が蓄積され温度が上昇する。
このように特定の部位のガラス基板の温度が上昇する
と、そのガラス基板の温度の影響によって発熱抵抗体の
温度が正常の値より高くなり温度制御がむづかしくな
る。また、記録媒体に対し正しい階調で印字ができなく
なる。When a glass substrate having poor heat conduction is used as the supporting substrate, for example, when a current is repeatedly applied to one heating resistor to generate heat, a so-called heat storage phenomenon occurs. As a result, heat is accumulated in the glass substrate located under the heat generating resistor to which the current repeatedly flows, and the temperature rises.
When the temperature of the glass substrate of a specific portion rises in this way, the temperature of the heating resistor becomes higher than a normal value due to the temperature of the glass substrate, and the temperature control becomes difficult. Further, it becomes impossible to print with a correct gradation on the recording medium.
【０００８】また、ガラス基板に蓄積する熱がさらに多
くなると、熱の影響を受ける領域が次第に横方向に広が
り、電流が流れていない発熱抵抗体の部分でも印字され
るようなことが起こる。このため高精細な印字が困難に
なる。When the amount of heat accumulated on the glass substrate further increases, the area affected by the heat gradually spreads in the lateral direction, and printing may occur even on the portion of the heating resistor where no current flows. Therefore, high-definition printing becomes difficult.
【０００９】上記した理由から、高精細な印字や階調表
現が十分なサーマルヘッドはこれまで実用化が困難であ
った。For the above-mentioned reasons, it has been difficult to put a thermal head, which is capable of high-definition printing and gradation expression, into practical use.
【００１０】本発明は、上記した欠点を解決するもの
で、高精細な印字や階調表現が良好なサーマルヘッドを
提供することを目的とする。The present invention solves the above-mentioned drawbacks, and an object of the present invention is to provide a thermal head which is excellent in high-definition printing and gradation expression.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明のサーマルヘッド
は、ＡｌＮ−Ａｌ2 Ｏ3 混合系薄膜がガラス基板上に形
成された絶縁基板と、この絶縁基板上に順に形成されて
いる発熱抵抗体層、電気導体層、保護層とを具備してい
る。Means for Solving the Problems] thermal head of the present invention, AlN-Al 2 O 3 mixed system and insulating substrate including a thin film on a glass substrate, a heating resistor formed in this order on the insulating substrate A layer, an electric conductor layer, and a protective layer.
【００１２】また、前記ＡｌＮ−Ａｌ2 Ｏ3 混合系薄膜
の厚みは０．５μｍ以上にしている。The thickness of the AlN-Al 2 O 3 mixed system thin film is 0.5 μm or more.
【００１３】また、前記ＡｌＮ−Ａｌ2 Ｏ3 混合系薄膜
の組成は、ＡｌＮがモル比で０．２〜０．７の範囲にし
ている。The composition of the AlN--Al 2 O 3 mixed thin film is such that AlN has a molar ratio of 0.2 to 0.7.
【００１４】[0014]
【作用】上記の構成によれば、熱伝導性に優れるＡｌＮ
−Ａｌ2 Ｏ3 混合系薄膜をガラス基板上に形成してい
る。ところで従来のサーマルヘッドは、ＡｌＮ−Ａｌ2
Ｏ3 混合系薄膜のような熱伝導性のよい層がガラス基板
上にないため、発熱抵抗体で発生した熱がガラス層に蓄
積される。そして、ガラス層に蓄積された熱が発熱抵抗
体の発熱条件に影響を与え、高精細な印字や階調表現を
困難にしている。According to the above structure, AlN having excellent thermal conductivity
-Al 2 O 3 mixed system thin film is formed on a glass substrate. By the way, the conventional thermal head uses AlN-Al 2
Since there is no layer having good thermal conductivity such as an O 3 mixed thin film on the glass substrate, the heat generated by the heating resistor is accumulated in the glass layer. The heat accumulated in the glass layer affects the heat generation conditions of the heat generating resistor, making it difficult to perform high-definition printing and gradation expression.
【００１５】本発明は、熱伝導性に優れたＡｌＮ−Ａｌ
2 Ｏ3 混合系薄膜をガラス基板上に形成している。この
ため、発熱抵抗体で発生した熱はＡｌＮ−Ａｌ2 Ｏ3 混
合系薄膜を伝わって横方向に伝搬し拡散する。したがっ
て、ある発熱抵抗体に例えば発熱が集中してもその下部
に位置するガラス層に熱が蓄積されるようなことがなく
なる。この結果、特定の部位のガラス層の温度が上昇す
ることがなく、高精細な印字や階調表現の印字が行え
る。The present invention is based on AlN--Al excellent in thermal conductivity.
A 2 O 3 mixed system thin film is formed on a glass substrate. Therefore, the heat generated by the heating resistor propagates in the AlN—Al 2 O 3 mixed system thin film in the lateral direction and diffuses. Therefore, even if, for example, heat is concentrated on a certain heating resistor, the heat will not be accumulated in the glass layer located therebelow. As a result, the temperature of the glass layer at a specific portion does not rise, and high-definition printing and gradation expression printing can be performed.
【００１６】なお、熱が伝搬したり拡散したりする量
は、ＡｌＮ−Ａｌ2 Ｏ3 混合系薄膜の膜厚や組成などに
依存する。本発明では、ＡｌＮ−Ａｌ2 Ｏ3 混合系薄膜
の膜厚を０．５μｍ以上にして、発熱抵抗体部で発熱し
た熱の横方向への拡散を良好にしている。なお、膜厚は
あまり厚くすると、ＡｌＮ−Ａｌ2 Ｏ3 混合系薄膜を通
して拡散する熱の割合が多くなり、記録媒体に伝搬する
熱量が減少することがある。この場合でも、高精細な印
字は可能であるが印字効率は悪くなる。したがって、Ａ
ｌＮ−Ａｌ2 Ｏ3 混合系薄膜の膜厚の上限はサーマルヘ
ッドの用途などを考慮して決定される。The amount of heat transmitted and diffused depends on the film thickness and composition of the AlN-Al 2 O 3 mixed thin film. In the present invention, the film thickness of the AlN—Al 2 O 3 mixed system thin film is set to 0.5 μm or more so that the heat generated in the heating resistor portion can be diffused in the horizontal direction. If the film thickness is too large, the proportion of heat diffused through the AlN—Al 2 O 3 mixed thin film increases, and the amount of heat that propagates to the recording medium may decrease. Even in this case, high-definition printing is possible, but the printing efficiency becomes poor. Therefore, A
The upper limit of the film thickness of the 1N—Al 2 O 3 mixed thin film is determined in consideration of the application of the thermal head.
【００１７】また、ＡｌＮ−Ａｌ2 Ｏ3 混合系薄膜の組
成は、ＡｌＮをモル比で０．２〜０．７の範囲にしてい
る。なお、ＡｌＮの方がＡｌ2 Ｏ3 より熱伝導性が優れ
ているので、ＡｌＮの組成をＡｌ2 Ｏ3 より多くした方
が膜厚が薄くても熱拡散がよい。したがって膜厚を薄く
でき、また、膜を形成する時間も短縮できる。しかし、
ＡｌＮの割合が多くなると、ガラス基板や薄膜発熱抵抗
体層との密着性に問題が出てくる。したがって、ＡｌＮ
を多くすることは実用的に限界がある。The composition of the AlN-Al 2 O 3 mixed thin film is such that the molar ratio of AlN is 0.2 to 0.7. Since towards the AlN is superior thermal conductivity than Al 2 O 3, a good thermal diffusion even thinner film thickness direction which the composition of AlN was more than Al 2 O 3. Therefore, the film thickness can be reduced, and the time for forming the film can be shortened. But,
When the proportion of AlN is large, there arises a problem in the adhesiveness with the glass substrate and the thin film heating resistor layer. Therefore, AlN
There is a practical limit to increasing the number.
【００１８】[0018]
【実施例】以下、本発明の一実施例について、主要部を
断面した図１を参照して説明する。１１はガラス基板
で、例えばコーニング７０５９（商標）が使用される。
そして、ガラス基板１１上に、ＡｌＮ−Ａｌ2 Ｏ3 混合
系薄膜層１２を形成する。なお、薄膜層１２はスパッタ
装置を用いて形成される。このとき、ターゲットとして
はＡｌＮおよびＡｌ2 Ｏ3 粉末をいろいろの割合で混合
したものを用いた。ここで、薄膜層１２を形成したＡｌ
Ｎ−Ａｌ2 Ｏ3 混合系薄膜の組成や膜厚の一覧表を表１
に示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 11 is a glass substrate, for example, Corning 7059 (trademark) is used.
Then, the AlN—Al 2 O 3 mixed system thin film layer 12 is formed on the glass substrate 11. The thin film layer 12 is formed using a sputtering device. At this time, the target used was a mixture of AlN and Al 2 O 3 powders at various ratios. Here, the Al on which the thin film layer 12 is formed
Table 1 shows the composition and film thickness of N-Al 2 O 3 mixed thin film.
Shown in.
【００１９】[0019]
【表１】 表１には、ＡｌＮ−Ａｌ2 Ｏ3 混合系薄膜の試料Ｎｏ、
そして、その試料Ｎｏに対応する膜厚（μｍ）やＡｌＮ
／Ａｌ2 Ｏ3 の組成（モル％）が示されている。また、
薄膜層１２が形成された絶縁基板上に、薄膜の発熱抵抗
体層１３、電気導体層１４、保護層１５を順に形成して
いる。[Table 1] In Table 1, sample No. of AlN-Al 2 O 3 mixed system thin film,
Then, the film thickness (μm) or AlN corresponding to the sample No.
The composition (mol%) of / Al 2 O 3 is shown. Also,
On the insulating substrate on which the thin film layer 12 is formed, a thin film heating resistor layer 13, an electric conductor layer 14, and a protective layer 15 are sequentially formed.
【００２０】なお、薄膜発熱抵抗体層１３の組成はＴａ
−ＳｉＯ2 系サーメットとし、ＴａとＳｉＯ2 を混合し
焼結したターゲットを用いスパッタ法で生成した。また
発熱抵抗体層の膜厚は０．１μｍにしている。The composition of the thin-film heating resistor layer 13 is Ta.
And -SiO 2 based cermet was produced by sputtering using a target obtained by sintering a mixture of Ta and SiO 2. The thickness of the heating resistor layer is 0.1 μm.
【００２１】また、電気導体層１４は、スパッタ法を用
いてＡｌを０．８μｍの厚さに堆積し、そして電気導体
層４を形成した後、ホトリソグラフィ法を用いて不要な
部分の発熱抵抗体層３や電気導体層４を除去し、微小な
複数の発熱抵抗体からなるアレイや、これら発熱抵抗体
アレイに電流を供給する個別リードなどを形成した。な
お、発熱抵抗体アレイの配列密度は１６ドット／ｍｍと
し、１つの発熱抵抗体のサイズは印字する際の主走査方
向の幅を３０μｍ、また副走査方向の長さを４０μｍに
している。その後、保護膜１５として、ＳｉＯ2 −Ｓｉ
3 Ｎ4 混合系保護膜をスパッタ法を用い４μｍの厚さに
形成した。As the electric conductor layer 14, Al is deposited to a thickness of 0.8 μm by the sputtering method, and after forming the electric conductor layer 4, the heat resistance of unnecessary portions is formed by the photolithography method. By removing the body layer 3 and the electric conductor layer 4, an array of minute heating resistors, individual leads for supplying current to these heating resistor arrays, and the like were formed. The array density of the heating resistor array is 16 dots / mm, and the size of one heating resistor is 30 μm in width in the main scanning direction and 40 μm in length in the sub scanning direction when printing. After that, as the protective film 15, SiO 2 —Si
A 3 N 4 mixed system protective film was formed to a thickness of 4 μm by the sputtering method.
【００２２】そして、上記した構成のサーマルヘッドに
ついて、印字試験を行った結果を表２に示す。Table 2 shows the result of a printing test conducted on the thermal head having the above-mentioned structure.
【００２３】[0023]
【表２】 表２の試料Ｎｏは、表１の試料Ｎｏに対応し、印字性能
などを併せて表示している。[Table 2] The sample Nos. In Table 2 correspond to the sample Nos. In Table 1, and the printing performance and the like are also displayed.
【００２４】印字性能は、試料Ｎｏ２、３、４、６、
７、８のものが優れていた。しかし、試料Ｎｏ８は、発
熱抵抗体の抵抗値が時間の経過で大きく変化した。The printing performances of Sample Nos. 2, 3, 4, 6,
7 and 8 were excellent. However, in the sample No. 8, the resistance value of the heating resistor changed greatly with the passage of time.
【００２５】本発明のサーマルヘッドによれば、発熱抵
抗体で発熱した熱がガラス基板に蓄積されるようなこと
がなく高精細な印字ができる。ところで、薄膜層１２の
膜厚が薄いもの（試料Ｎｏ１）はぼやけた印字になり高
精細な印字ができなかった。これは、膜厚が薄いことに
より熱の伝導度が小さくなり、熱の拡散量が少なかった
ためと考えられる。また、Ａｌ2 Ｏ3 組成の割合が多い
もの（試料Ｎｏ５）もぼやけた印字となった。これは、
Ａｌ2 Ｏ3 組成が多いため熱伝導度が小さくなり熱の拡
散量が少なかったためと考えられる。さらに、ＡｌＮ量
が多いもの（試料Ｎｏ８）は試験を開始した後、短時間
で抵抗値が上昇し使用できなくなった。これは密着性が
不十分なためと考えられる。According to the thermal head of the present invention, high-definition printing can be performed without the heat generated by the heating resistor being accumulated on the glass substrate. By the way, in the case where the thin film layer 12 has a small film thickness (Sample No. 1), the printing was blurred and high-definition printing could not be performed. It is considered that this is because the heat conductivity was small due to the thin film thickness, and the amount of heat diffusion was small. In addition, a print with a large proportion of Al 2 O 3 composition (Sample No. 5) also produced blurred printing. this is,
It is considered that the large amount of Al 2 O 3 composition reduces the thermal conductivity and the amount of heat diffusion is small. Further, the sample having a large amount of AlN (Sample No. 8) became unusable because the resistance value increased in a short time after starting the test. This is considered to be due to insufficient adhesion.
【００２６】[0026]
【発明の効果】本発明によれば、ガラス基板を使用し、
高精細な印字ができるサーマルヘッドを実現できる。According to the present invention, a glass substrate is used,
A thermal head capable of high-definition printing can be realized.
【図１】本発明の一実施例を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the present invention.
１１…ガラス基板 １２…薄膜層 １３…薄膜抵抗体 １４…電気導体層 １５…保護層 11 ... Glass substrate 12 ... Thin film layer 13 ... Thin film resistor 14 ... Electrical conductor layer 15 ... Protective layer
Claims (3)
基板上に形成された絶縁基板と、この絶縁基板上に順に
形成されている発熱抵抗体層、電気導体層、保護層とを
具備したサーマルヘッド。1. An insulating substrate in which an AlN—Al 2 O 3 mixed thin film is formed on a glass substrate, and a heating resistor layer, an electric conductor layer, and a protective layer which are sequentially formed on the insulating substrate. Thermal head.
みが０．５μｍ以上であることを特徴とする請求項１記
載のサーマルヘッド。2. The thermal head according to claim 1, wherein the thickness of the AlN—Al 2 O 3 mixed system thin film is 0.5 μm or more.
成は、ＡｌＮがモル比で０．２〜０．７の範囲にあるこ
とを特徴とする請求項１または請求項２記載のサーマル
ヘッド。3. The thermal composition according to claim 1, wherein the composition of the AlN—Al 2 O 3 mixed thin film is such that AlN has a molar ratio in the range of 0.2 to 0.7. head.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6087069A JPH07297007A (en) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | Thermal head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6087069A JPH07297007A (en) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | Thermal head |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07297007A true JPH07297007A (en) | 1995-11-10 |
Family
ID=13904662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6087069A Pending JPH07297007A (en) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | Thermal head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07297007A (en) |
-
1994
- 1994-04-26 JP JP6087069A patent/JPH07297007A/en active Pending
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