JPH08108555A - サーマルヘッド - Google Patents
サーマルヘッドInfo
- Publication number
- JPH08108555A JPH08108555A JP24521994A JP24521994A JPH08108555A JP H08108555 A JPH08108555 A JP H08108555A JP 24521994 A JP24521994 A JP 24521994A JP 24521994 A JP24521994 A JP 24521994A JP H08108555 A JPH08108555 A JP H08108555A
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- thermal head
- common electrode
- electrode
- heating element
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高印字品質と高信頼性を得ることのできるサ
ーマルヘッドを提供する。 【構成】 基板１の表面に形成されたグレーズ層２と、
このグレーズ層２上に形成された複数の発熱素子３と、
これらの発熱素子３に電力を供給する個別電極４ｂおよ
び共通電極４ａからなる電極と、前記グレーズ層２、発
熱素子３および電極上に積層された保護層５とを有して
なり、前記個別電極４ｂおよび共通電極４ａの少なくと
も一方を、Ａｌを主成分としＳｃを微量添加した合金に
より形成する。
ーマルヘッドを提供する。 【構成】 基板１の表面に形成されたグレーズ層２と、
このグレーズ層２上に形成された複数の発熱素子３と、
これらの発熱素子３に電力を供給する個別電極４ｂおよ
び共通電極４ａからなる電極と、前記グレーズ層２、発
熱素子３および電極上に積層された保護層５とを有して
なり、前記個別電極４ｂおよび共通電極４ａの少なくと
も一方を、Ａｌを主成分としＳｃを微量添加した合金に
より形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、サーマルプリンタに使
用されるサーマルヘッドに関する。
用されるサーマルヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、サーマルプリンタに使用される
サーマルヘッドは、例えば、絶縁性基板上に複数個の発
熱素子を直線的に整列配置し、記録情報に従って前記各
発熱素子に選択的に通電して通電された発熱素子を加熱
させて、感熱プリンタにおいては感熱記録紙を発色記録
させるか、あるいは、熱転写プリンタにおいてはインク
リボンのインクを部分的に溶融して普通紙に転写・記録
するために用いられる。
サーマルヘッドは、例えば、絶縁性基板上に複数個の発
熱素子を直線的に整列配置し、記録情報に従って前記各
発熱素子に選択的に通電して通電された発熱素子を加熱
させて、感熱プリンタにおいては感熱記録紙を発色記録
させるか、あるいは、熱転写プリンタにおいてはインク
リボンのインクを部分的に溶融して普通紙に転写・記録
するために用いられる。
【０００３】図４は従来の一般的なサーマルヘッドの断
面構造を示すものである。図示したように、アルミナ等
の絶縁性基板１の上面には、保温層として機能する断面
形状が略円弧状のガラスからなるグレーズ層２が形成さ
れており、このグレーズ層２の上面には、Ｔａ2 Ｎ、Ｔ
ａ−ＳｉＯ2 等からなる複数の発熱素子３が直線状に整
列して形成されている。これらの各発熱素子３の両側上
面には、各発熱素子３に電力を供給するための共通電極
４ａ及び個別電極４ｂがそれぞれ形成されている。これ
らの各電極４ａ，４ｂは、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ等
の軟質金属からなっている。そして、前記各発熱素子３
は、前記共通電極４ａおよび個別電極４ｂ間に最小印字
単位である１ドット相当分の発熱領域３Ａを形成するよ
うに各個独立に形成され、前記各発熱素子３の前記発熱
領域３Ａは、前記各電極４ａ，４ｂ間に電力を供給する
ことにより発熱されるようになされている。
面構造を示すものである。図示したように、アルミナ等
の絶縁性基板１の上面には、保温層として機能する断面
形状が略円弧状のガラスからなるグレーズ層２が形成さ
れており、このグレーズ層２の上面には、Ｔａ2 Ｎ、Ｔ
ａ−ＳｉＯ2 等からなる複数の発熱素子３が直線状に整
列して形成されている。これらの各発熱素子３の両側上
面には、各発熱素子３に電力を供給するための共通電極
４ａ及び個別電極４ｂがそれぞれ形成されている。これ
らの各電極４ａ，４ｂは、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ等
の軟質金属からなっている。そして、前記各発熱素子３
は、前記共通電極４ａおよび個別電極４ｂ間に最小印字
単位である１ドット相当分の発熱領域３Ａを形成するよ
うに各個独立に形成され、前記各発熱素子３の前記発熱
領域３Ａは、前記各電極４ａ，４ｂ間に電力を供給する
ことにより発熱されるようになされている。
【０００４】さらに、前記グレーズ層２、発熱素子３お
よび各電極４ａ，４ｂの上面には、これらの各発熱素子
３および各電極４ａ，４ｂを保護するためのほぼ７〜１
０μｍの膜厚の保護層５が形成されている。この保護層
５は、発熱素子３を酸化による劣化から保護するＳｉＯ
２等からなるほぼ２μｍの膜厚の耐酸化層６と、この耐
酸化層６上に積層され、インクリボン等との接触による
摩耗から発熱素子３及び各電極４ａ，４ｂを保護するＴ
ａ2 Ｏ5 等からなるほぼ５〜８μｍの膜厚の耐摩耗層７
とにより構成されている。なお、この保護層５は、前記
各電極４ａ，４ｂの端子部以外の全てを被覆するように
なっている。
よび各電極４ａ，４ｂの上面には、これらの各発熱素子
３および各電極４ａ，４ｂを保護するためのほぼ７〜１
０μｍの膜厚の保護層５が形成されている。この保護層
５は、発熱素子３を酸化による劣化から保護するＳｉＯ
２等からなるほぼ２μｍの膜厚の耐酸化層６と、この耐
酸化層６上に積層され、インクリボン等との接触による
摩耗から発熱素子３及び各電極４ａ，４ｂを保護するＴ
ａ2 Ｏ5 等からなるほぼ５〜８μｍの膜厚の耐摩耗層７
とにより構成されている。なお、この保護層５は、前記
各電極４ａ，４ｂの端子部以外の全てを被覆するように
なっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近のサー
マルプリンタにあっては、印字品質を向上させるため
に、個々の発熱素子３の温度制御を良好にして個々の発
熱素子３における解像度を高くするとともに、発熱素子
３の数を増やす傾向にあるばかりでなく、インクリボン
のインク材料を冷時剥離用のワックス系から、熱時剥離
用の樹脂系のインクリボンを使用するように転換されて
いる。このようなインクリボンを使用する場合、発熱素
子３の発熱領域３Ａとの圧接により加熱溶融されたイン
クリボンのインクが半溶融状態にあるときに、インクリ
ボンを記録紙から引き剥がす必要があるため、サーマル
ヘッドは、発熱素子３の発熱領域３Ａの位置とインクリ
ボンの引き剥がし位置である基板１のエッジ部との距離
をなるべく短く（例えば、１００〜１５０μｍ）するこ
とが要求されており、そのため、前記共通電極４ａの幅
も３０〜５０μｍと狭くなる傾向にある。
マルプリンタにあっては、印字品質を向上させるため
に、個々の発熱素子３の温度制御を良好にして個々の発
熱素子３における解像度を高くするとともに、発熱素子
３の数を増やす傾向にあるばかりでなく、インクリボン
のインク材料を冷時剥離用のワックス系から、熱時剥離
用の樹脂系のインクリボンを使用するように転換されて
いる。このようなインクリボンを使用する場合、発熱素
子３の発熱領域３Ａとの圧接により加熱溶融されたイン
クリボンのインクが半溶融状態にあるときに、インクリ
ボンを記録紙から引き剥がす必要があるため、サーマル
ヘッドは、発熱素子３の発熱領域３Ａの位置とインクリ
ボンの引き剥がし位置である基板１のエッジ部との距離
をなるべく短く（例えば、１００〜１５０μｍ）するこ
とが要求されており、そのため、前記共通電極４ａの幅
も３０〜５０μｍと狭くなる傾向にある。
【０００６】しかし、共通電極４ａの幅を短くすること
により、記録時の共通電極４ａの電流密度が増大し、結
果として共通電極４ａ自体の温度がジュール熱により上
昇し、電極材料がＡｌの場合には、Ａｌ原子の移動（マ
イグレーション）が生じ易く、結果的にコモン抵抗値の
増大、断線が発生し、印字濃度ムラ等の印字品質の低下
を生じるとともに、印字寿命が低下するという不具合が
生じている。
により、記録時の共通電極４ａの電流密度が増大し、結
果として共通電極４ａ自体の温度がジュール熱により上
昇し、電極材料がＡｌの場合には、Ａｌ原子の移動（マ
イグレーション）が生じ易く、結果的にコモン抵抗値の
増大、断線が発生し、印字濃度ムラ等の印字品質の低下
を生じるとともに、印字寿命が低下するという不具合が
生じている。
【０００７】本発明はこれらの点に鑑みてなされたもの
であり、高印字品質と高信頼性を得ることのできるサー
マルヘッドを提供することを目的とする。
であり、高印字品質と高信頼性を得ることのできるサー
マルヘッドを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のサーマルヘッドは、基板の表面に形成され
た保温層と、この保温層上に形成された複数の発熱素子
と、これらの発熱素子に電力を供給する個別電極および
共通電極からなる電極と、前記保温層、発熱素子および
電極上に積層された保護層とを有するサーマルヘッドで
あって、前記個別電極および共通電極の少なくとも一方
を、Ａｌを主成分としＳｃを微量添加した合金により形
成したことを特徴とする。
に、本発明のサーマルヘッドは、基板の表面に形成され
た保温層と、この保温層上に形成された複数の発熱素子
と、これらの発熱素子に電力を供給する個別電極および
共通電極からなる電極と、前記保温層、発熱素子および
電極上に積層された保護層とを有するサーマルヘッドで
あって、前記個別電極および共通電極の少なくとも一方
を、Ａｌを主成分としＳｃを微量添加した合金により形
成したことを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明においては、共通電極をＡｌに微量のＳ
ｃが添加されたＡｌ−Ｓｃ合金により形成することによ
り、Ａｌのみを材料にして共通電極を形成した場合より
もＡｌの原子の移動を抑制することができる。すなわ
ち、Ｓｃを微量添加することによりＡｌの結晶粒界にＡ
ｌ−Ｓｃ化合物（Ａｌ3 Ｓｃ）が析出し、これにより、
Ａｌ原子の移動（マイグレーション）が抑制されると考
えられる。その為、電流密度が増加しても短時間で抵抗
値が増大することを防止することができる。
ｃが添加されたＡｌ−Ｓｃ合金により形成することによ
り、Ａｌのみを材料にして共通電極を形成した場合より
もＡｌの原子の移動を抑制することができる。すなわ
ち、Ｓｃを微量添加することによりＡｌの結晶粒界にＡ
ｌ−Ｓｃ化合物（Ａｌ3 Ｓｃ）が析出し、これにより、
Ａｌ原子の移動（マイグレーション）が抑制されると考
えられる。その為、電流密度が増加しても短時間で抵抗
値が増大することを防止することができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を図１から図３に示す実施例に
より説明する。
より説明する。
【００１１】図１は、本発明に係るサーマルヘッドの断
面構造を示したものであり、図２は図１のサーマルヘッ
ドの平面図を示したものである。なお、本実施例におい
ては、その効果がより顕著に現れるリアルエッジタイプ
のサーマルヘッドをもって本発明を説明する。
面構造を示したものであり、図２は図１のサーマルヘッ
ドの平面図を示したものである。なお、本実施例におい
ては、その効果がより顕著に現れるリアルエッジタイプ
のサーマルヘッドをもって本発明を説明する。
【００１２】まず、アルミナセラミック等からなる所望
の絶縁性基板１の上面でサーマルヘッドの走行方向上流
側端部（図中右側）にガラス等からなる略円弧状のグレ
ーズ層２が形成されており、前記グレーズ層２の上面に
は、Ｔａ2 ＮまたはＴａ−ＳｉＯ2 等からなる所望の発
熱素子３が蒸着、スパッタリングなどの適宜な方法によ
り被着されている。そして、前記発熱素子３上には、グ
レーズ層２の頂部上となる各発熱素子３の発熱領域３Ａ
の両側に各発熱素子３に対して通電するための共通電極
４ａおよび個別電極４ｂがそれぞれ形成されている。
の絶縁性基板１の上面でサーマルヘッドの走行方向上流
側端部（図中右側）にガラス等からなる略円弧状のグレ
ーズ層２が形成されており、前記グレーズ層２の上面に
は、Ｔａ2 ＮまたはＴａ−ＳｉＯ2 等からなる所望の発
熱素子３が蒸着、スパッタリングなどの適宜な方法によ
り被着されている。そして、前記発熱素子３上には、グ
レーズ層２の頂部上となる各発熱素子３の発熱領域３Ａ
の両側に各発熱素子３に対して通電するための共通電極
４ａおよび個別電極４ｂがそれぞれ形成されている。
【００１３】そして、本実施例における共通電極４ａの
形成は、図３のフローチャートに示す工程により、Ａｌ
−Ｓｃからなるターゲット（組成比 Ａｌ：９９．９
％、Ｓｃ：０．１％）を用いたスパッタリングにより形
成される。以下、この共通電極４ａの形成を図３のフロ
ーチャートに従い説明する。
形成は、図３のフローチャートに示す工程により、Ａｌ
−Ｓｃからなるターゲット（組成比 Ａｌ：９９．９
％、Ｓｃ：０．１％）を用いたスパッタリングにより形
成される。以下、この共通電極４ａの形成を図３のフロ
ーチャートに従い説明する。
【００１４】まず、表面に前記発熱素子３が被着された
絶縁性基板１を所定の位置にセッティングした後、チャ
ンバー内の空気を吸引して真空に引く（ＳＴＥＰ
１）。
絶縁性基板１を所定の位置にセッティングした後、チャ
ンバー内の空気を吸引して真空に引く（ＳＴＥＰ
１）。
【００１５】次に、ヒータ（図示せず）をＯＮ状態にし
（ＳＴＥＰ ２）、前記絶縁性基板１の温度が約１５０
℃、真空度が７×１０-4Ｐａ以下になったら（ＳＴＥＰ
３）、ヒータをＯＦＦにする（ＳＴＥＰ ４）。
（ＳＴＥＰ ２）、前記絶縁性基板１の温度が約１５０
℃、真空度が７×１０-4Ｐａ以下になったら（ＳＴＥＰ
３）、ヒータをＯＦＦにする（ＳＴＥＰ ４）。
【００１６】そして、前記絶縁性基板１の温度が１００
℃に下がったら（ＳＴＥＰ ５）、プリスパッタを数分
間行ない（ＳＴＥＰ ６）、その後、所定時間のスパッ
タエッチングを行なう（ＳＴＥＰ ７）。
℃に下がったら（ＳＴＥＰ ５）、プリスパッタを数分
間行ない（ＳＴＥＰ ６）、その後、所定時間のスパッ
タエッチングを行なう（ＳＴＥＰ ７）。
【００１７】そして、次に真空度が４×１０-4Ｐａとな
ったならば（ＳＴＥＰ ８）、メインスパッタリングを
所定時間行なうことにより所定の厚さの電極層を形成す
る（ＳＴＥＰ ９）。
ったならば（ＳＴＥＰ ８）、メインスパッタリングを
所定時間行なうことにより所定の厚さの電極層を形成す
る（ＳＴＥＰ ９）。
【００１８】こうして形成された２μｍの薄膜に従来例
と同様のエッチングを行ない、共通電極４ａおよび個別
電極４ｂの間に発熱素子３の発熱領域３Ａが露出してい
る所望の電極パターンが形成される。
と同様のエッチングを行ない、共通電極４ａおよび個別
電極４ｂの間に発熱素子３の発熱領域３Ａが露出してい
る所望の電極パターンが形成される。
【００１９】そして、前記グレーズ層２、発熱素子３、
共通電極４ａおよび個別電極４ｂの表面には、発熱素子
３を酸化による劣化から保護するＳｉＯ2 等からなるほ
ぼ２μｍの膜厚の耐酸化層６と、この耐酸化層６上に積
層され、インクリボン等との接触による摩耗から発熱素
子３及び各電極４ａ，４ｂを保護するＴａ2 Ｏ5 等から
なるほぼ５〜８μｍの膜厚の耐摩耗層７とにより構成さ
れた７〜１０μｍ程度の膜厚の保護層５が形成される。
共通電極４ａおよび個別電極４ｂの表面には、発熱素子
３を酸化による劣化から保護するＳｉＯ2 等からなるほ
ぼ２μｍの膜厚の耐酸化層６と、この耐酸化層６上に積
層され、インクリボン等との接触による摩耗から発熱素
子３及び各電極４ａ，４ｂを保護するＴａ2 Ｏ5 等から
なるほぼ５〜８μｍの膜厚の耐摩耗層７とにより構成さ
れた７〜１０μｍ程度の膜厚の保護層５が形成される。
【００２０】つぎに、前述した構成からなる本実施例の
作用について説明する。
作用について説明する。
【００２１】本実施例の共通電極４ａの物性を測定した
結果、比抵抗は２．９μΩ・ｃｍであり、従来のスパッ
タリングにより形成したＡｌ膜と同等であった。
結果、比抵抗は２．９μΩ・ｃｍであり、従来のスパッ
タリングにより形成したＡｌ膜と同等であった。
【００２２】また、この共通電極４ａの組成を測定した
結果、Ａｌが９９．５〜９９．９％、Ｓｃが０．１〜
０．５％であった。
結果、Ａｌが９９．５〜９９．９％、Ｓｃが０．１〜
０．５％であった。
【００２３】また、前述のサーマルヘッドを使用して熱
転写プリンタによる実印字時での耐久試験を行なった結
果、従来のサーマルヘッドが７００〜８００万字の印字
で共通電極の抵抗値が増大して破壊するのに対して、本
実施例のサーマルヘッドにおいては、約１３００万字ま
で印字可能であった。そして、本実施例のサーマルヘッ
ドのうち印字不可能となったものでも、懸案事項であっ
た共通電極４ａの抵抗値は増大しておらず、サーマルヘ
ッド自体の機械的強度の限界を越えたことによる破壊
（例えば、保護層５の摩耗・破壊等）であることがわか
った。
転写プリンタによる実印字時での耐久試験を行なった結
果、従来のサーマルヘッドが７００〜８００万字の印字
で共通電極の抵抗値が増大して破壊するのに対して、本
実施例のサーマルヘッドにおいては、約１３００万字ま
で印字可能であった。そして、本実施例のサーマルヘッ
ドのうち印字不可能となったものでも、懸案事項であっ
た共通電極４ａの抵抗値は増大しておらず、サーマルヘ
ッド自体の機械的強度の限界を越えたことによる破壊
（例えば、保護層５の摩耗・破壊等）であることがわか
った。
【００２４】Ａｌ−Ｓｃ合金により形成された共通電極
は、通電加熱によってＡｌの原子が移動することをＡｌ
−Ｓｃの結合体が防ぐ様に作用するものである。よっ
て、Ａｌのみを材料にして共通電極を形成した場合より
もＡｌの原子の移動を抑制することができ、共通電極の
抵抗値上昇や断線を防ぐことができるものである。
は、通電加熱によってＡｌの原子が移動することをＡｌ
−Ｓｃの結合体が防ぐ様に作用するものである。よっ
て、Ａｌのみを材料にして共通電極を形成した場合より
もＡｌの原子の移動を抑制することができ、共通電極の
抵抗値上昇や断線を防ぐことができるものである。
【００２５】このように、本実施例によれば、電流密度
が増加しても共通電極４ａの電気抵抗値が短時間で増大
することを防止することができ、よって、電圧降下や断
線も起こりにくくなり、共通電極４ａの耐久性を向上さ
せることができる。
が増加しても共通電極４ａの電気抵抗値が短時間で増大
することを防止することができ、よって、電圧降下や断
線も起こりにくくなり、共通電極４ａの耐久性を向上さ
せることができる。
【００２６】なお、従来のＡｌのスパッタリングにより
成膜された薄膜表面には、スパッタ直後にヒロックと言
われる隆起が存在するが、Ａｌ−Ｓｃ合金のスパッタ成
膜にはヒロックが少なく、非常に平滑な面を得ることが
できる。
成膜された薄膜表面には、スパッタ直後にヒロックと言
われる隆起が存在するが、Ａｌ−Ｓｃ合金のスパッタ成
膜にはヒロックが少なく、非常に平滑な面を得ることが
できる。
【００２７】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、必要に応じて変更することができる。例え
ば、Ｓｃ添加量は０．０１〜０．５ｗｔ％の間であれば
よく、本実施例に示した数値に限らない。
のではなく、必要に応じて変更することができる。例え
ば、Ｓｃ添加量は０．０１〜０．５ｗｔ％の間であれば
よく、本実施例に示した数値に限らない。
【００２８】
【発明の効果】このように本発明は構成され作用するも
のであるから、本発明のサーマルヘッドにおいては、共
通電極としてＡｌに微量のＳｃを添加した合金を使用し
たことにより、印字品質を高めるために共通電極の幅を
狭くしても共通電極の抵抗値の増大がないため電圧低下
も生じず、記録媒体に対するインクの良好な定着性を保
持するとともに、耐久性に優れたサーマルヘッドを提供
することができる等の効果を奏する。
のであるから、本発明のサーマルヘッドにおいては、共
通電極としてＡｌに微量のＳｃを添加した合金を使用し
たことにより、印字品質を高めるために共通電極の幅を
狭くしても共通電極の抵抗値の増大がないため電圧低下
も生じず、記録媒体に対するインクの良好な定着性を保
持するとともに、耐久性に優れたサーマルヘッドを提供
することができる等の効果を奏する。
【図１】本発明の一実施例に係るサーマルヘッドの断面
図
図
【図２】本発明の一実施例に係るサーマルヘッドの平面
図
図
【図３】本発明のサーマルヘッドの共通電極を形成する
ためのスパッタリングの工程を説明するフローチャート
ためのスパッタリングの工程を説明するフローチャート
【図４】従来のサーマルヘッドの断面図
１ 絶縁性基板 ２ グレーズ層 ３ 発熱素子 ３Ａ 発熱領域 ４ａ 共通電極 ４ｂ 個別電極 ５ 保護層 ６ 耐酸化層 ７ 耐摩耗層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 俊哉 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ ス電気株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 基板の表面に形成された保温層と、この
保温層上に形成された複数の発熱素子と、これらの発熱
素子に電力を供給する個別電極および共通電極からなる
電極と、前記保温層、発熱素子および電極上に積層され
た保護層とを有するサーマルヘッドであって、前記個別
電極および共通電極の少なくとも一方を、Ａｌを主成分
としＳｃを微量添加した合金により形成したことを特徴
とするサーマルヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24521994A JPH08108555A (ja) | 1994-10-11 | 1994-10-11 | サーマルヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24521994A JPH08108555A (ja) | 1994-10-11 | 1994-10-11 | サーマルヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08108555A true JPH08108555A (ja) | 1996-04-30 |
Family
ID=17130414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24521994A Pending JPH08108555A (ja) | 1994-10-11 | 1994-10-11 | サーマルヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08108555A (ja) |
-
1994
- 1994-10-11 JP JP24521994A patent/JPH08108555A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010904 |