JPH08112923A - サーマルヘッド - Google Patents

サーマルヘッド

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JPH08112923A
JPH08112923A JP25230094A JP25230094A JPH08112923A JP H08112923 A JPH08112923 A JP H08112923A JP 25230094 A JP25230094 A JP 25230094A JP 25230094 A JP25230094 A JP 25230094A JP H08112923 A JPH08112923 A JP H08112923A
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JP
Japan
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layer
oxide film
thermal head
single crystalline
protective layer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP25230094A
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English (en)
Inventor
Toshiya Endo
俊哉 遠藤
Ken Yamamura
憲 山村
Osamu Ogiyama
理 荻山
Noboru Tsushima
登 対馬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 十分な耐摩耗性を維持しながら従来よりも薄
い保護層を形成し、熱応答性の高いサーマルヘッドを提
供すること。 【構成】 基板の表面に形成されたグレーズ層1と、こ
のグレーズ層1上に形成された複数の発熱素子2と、こ
れらの各発熱素子2に電力を供給する個別電極4bおよ
び共通電極4aと、前記グレーズ層1、各発熱素子2お
よび各電極4a,4b上に形成された保護層7とを有す
るサーマルヘッドであって、前記グレーズ層1と前記発
熱素子2との間にアンダーコート層として非単結晶質の
酸化膜3を形成するようにしたもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、サーマルプリンタに搭
載されるサーマルヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】まず、従来のサーマルヘッドの一般的な
構成を説明する。絶縁性を有するアルミナ基板上に高融
点ガラスを焼成した、いわゆるグレーズドアルミナ基板
上に、ジュール熱を発生させる複数の発熱素子が形成さ
れ、これらの発熱素子に電力を供給するための共通電
極、および個別電極が接続されている。そして、これら
の発熱素子、電極などの上に前記発熱素子が印画時の発
熱により酸化することを防止するための耐酸化層とし
て、たとえばSiO2 膜が3μm成膜され、さらにこの
SiO2 膜上には、インクリボンあるいは感熱記録紙と
の摺動による摩耗からヘッドを保護するための耐摩耗層
として、たとえばTa2 5 膜が4μm成膜されてい
る。
【0003】しかしながら、前述の感熱記録紙には多種
多様なものが使用されており、これらの中にはサーマル
ヘッドの耐摩耗層を著しく摩耗させるものがあり、前述
したTa2 5 系の耐摩耗層では十分な耐摩耗性を得る
ことが難しくなった。
【0004】そこで、この問題を解決するために、耐摩
耗性の高いCr−O−N系耐摩耗層が開発されている。
この耐摩耗層を用いたサーマルヘッドの具体例として4
μmのCr−O−N系耐摩耗層と3μmのSiO2 系耐
酸化層とから構成された保護層を有するサーマルヘッド
は、耐摩耗性の面で十分な信頼性を有するものである。
【0005】一方、近年のプリンタには、より高速化よ
り高精細化されることが要求されている。これに対応す
るためにはサーマルヘッドの熱応答性を高めることが必
要であり、前記保護層の厚さはできるだけ薄くすること
が望ましい。
【0006】耐摩耗性を維持しながら前記保護層を薄く
する方法としては、前記耐摩耗層の厚さを変えずに耐酸
化層を薄くすることが考えられる。たとえば、SiO2
系耐酸化層を1μm形成し、その上にCr−O−N系耐
摩耗層を4μm形成すれば、保護層の総厚としては2μ
m程度薄くしても十分な耐摩耗性が得られることが期待
された。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
サーマルヘッドを作製して耐久試験を行なった結果、こ
の構成からなるサーマルヘッドでは保護層のクラック、
剥離等が発生し、ごく早期に発熱素子が酸化してしまう
のがわかった。この早期破壊の生じた原因は、Cr−O
−N膜のような耐摩耗性に優れる材料は一般的に弾性的
に変形しずらく脆い材料であるために、前記感熱記録紙
とサーマルヘッドとの摺動により発生した応力を保護層
内部で吸収することができないことによるものと考えら
れる。つまり、前述の3μmに形成されたSiO2 系の
耐酸化層は酸化防止機能の他に、応力緩和の機能を果た
しているのである。
【0008】そこで、本発明は前述した従来のものにお
ける問題点を克服し、十分な耐摩耗性を維持しながら従
来よりも薄い保護層を形成し、熱応答性の高いサーマル
ヘッドを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明の請求項1に記載のサーマルヘッドは、
基板の表面に形成されたグレーズ層と、このグレーズ層
上に形成された複数の発熱素子と、これらの各発熱素子
に電力を供給する個別電極および共通電極と、前記グレ
ーズ層、各発熱素子および各電極上に形成された保護層
とを有するサーマルヘッドであって、前記グレーズ層と
前記発熱素子との間にアンダーコート層として非単結晶
質の酸化膜を形成したことを特徴としている。
【0010】また、請求項2に記載の本発明のサーマル
ヘッドは、基板の表面に形成されたグレーズ層と、この
グレーズ層上に形成された複数の発熱素子と、これらの
各発熱素子に電力を供給する個別電極および共通電極
と、前記グレーズ層、各発熱素子および各電極上に形成
された保護層とを有するサーマルヘッドであって、前記
保護層を2層構造とし、下層を耐酸化層として非単結晶
質の酸化膜により形成し、上層を耐摩耗層としたことを
特徴としている。
【0011】また、請求項3に記載の本発明のサーマル
ヘッドは、請求項1または請求項2において、非単結晶
質の酸化膜を非単結晶質の酸化アルミニウム膜により形
成したことを特徴としている。
【0012】また、請求項4に記載の本発明のサーマル
ヘッドは、請求項1または請求項2において、非単結晶
質の酸化膜を非単結晶質の酸化ジルコニウム膜により形
成したことを特徴としている。
【0013】また、請求項5に記載の本発明のサーマル
ヘッドは、請求項1または請求項2において、非単結晶
質の酸化膜を非単結晶質の酸化イットリウム膜により形
成したことを特徴としている。
【0014】
【作用】 前述した構成からなる請求項1に記載のサー
マルヘッドによれば、グレーズ層上にアンダーコート層
として降伏強さや弾性限が高くクラックが発生しにくい
非単結晶質の酸化膜を形成するため、感熱記録紙との摺
動により発生した応力の一部はアンダーコート層で吸収
され、保護層に作用する応力を軽減することができると
ともに、グレーズ層を脆性破壊から保護する役割を有す
る。
【0015】また、請求項2に記載のサーマルヘッドに
よれば、保護層の下層が耐酸化層として弾性変形しやす
く、クラックの発生しにくい非単結晶質の酸化膜により
形成しているので感熱記録紙との摺動により発生した応
力は主にこの非単結晶質の酸化膜で吸収され、クラッ
ク、剥離等の早期破壊を防止できる。
【0016】
【実施例】以下、本発明を図1乃至図2に示す実施例に
より説明する。これらの図面は作図の便宜上、グレーズ
層1の断面形状を平面形状に描かれているが、実際には
中央部に凸部を有する形状に形成されているものであ
る。
【0017】図1は本発明の第1実施例としてのサーマ
ルヘッドの部分断面構成図を示しており、Al2 3
の絶縁性基板(図示せず)の表面上に保温層として機能
するグレーズ層1が形成されている。そして、従来のサ
ーマルヘッドであれば、このグレーズ層1の上面に直接
発熱素子2が形成されるが、第1実施例では、前記発熱
素子2の形成前に、非単結晶質の酸化膜である非晶質酸
化アルミニウム膜や非晶質酸化ジルコニウム膜、もしく
は非晶質酸化イットリウム膜等の弾性限の高い非晶質酸
化膜3が、グレーズ層1の全面に約0.2μm成膜さ
れ、アンダーコート層を構成している。この非晶質酸化
アルミニウム膜等の非晶質酸化膜3は、アルミナのター
ゲットをAr雰囲気でスパッタリングすることにより成
膜されている。
【0018】その後、Ta2 Nなどからなる発熱素子2
がスパッタリングあるいは蒸着などにより成膜され、そ
の後エッチングによりパターニングされる。このパター
ニングされた発熱素子2の両側上面には、各発熱素子2
に給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。
【0019】そして、前記非晶質酸化膜3、発熱素子2
および電極の上面には、これらを覆うようにしてSi−
Al−O−N(以下、SiAlONと略す)系の材料に
よる0.2μmの膜厚の耐酸化層5と、Cr−O−N系
の材料による0.8μmの膜厚の耐摩耗層6とを交互に
計5回繰り返し積層された保護層7が形成されている。
つまり、計10層(5μm)に積層された保護層7とさ
れている。
【0020】つぎに、前述した第1実施例の作用を説明
する。
【0021】前記非晶質酸化アルミニウム膜等の非晶質
酸化膜は、弾性限が高く、かつ、高強度ゆえクラックが
発生しにくい特性を有しているため、これを発熱素子2
のアンダーコート層とすることにより、感熱記録紙との
摺動により発生した応力の一部はこのアンダーコート層
で吸収され前記保護層7に作用する応力を軽減するとと
もに、下層の比較的脆い材料であるグレーズ層1を保護
する役割を果たしている。
【0022】また、実際にこの構成からなるサーマルヘ
ッドについて、耐久試験を行なったところ、クラック、
剥離等の早期破壊は生じず、実用的にも十分な耐久性が
得られた。
【0023】以上のような第1実施例のサーマルヘッド
によれば、非晶質酸化アルミニウム膜等の非晶質酸化膜
をアンダーコート層として使用したことにより、保護層
7の内部応力が緩和されるとともにグレーズ層1も保護
される。したがって、前記保護層7は従来の保護層7よ
りも厚さを2μm薄く形成したにもかかわらず、十分な
耐摩耗性を維持することができるため、熱応答性の高い
サーマルヘッドを得ることができる。
【0024】つぎに、図2に本発明のサーマルヘッドの
第2実施例を示す。
【0025】第2実施例のサーマルヘッドは2層から構
成される保護層7のうちの下層を非晶質酸化膜3により
成膜したことを特徴としている。つまり、耐酸化層5と
耐摩耗層6からなる保護層7のうち、下層に形成される
耐酸化層5を前記非晶質酸化膜3により形成して、その
高弾性材料の特徴を活かそうとするものである。
【0026】まず、Al2 3 等の絶縁性基板(図示せ
ず)の表面上に保温層たる前記グレーズ層1が形成さ
れ、このグレーズ層1の上面には、Ta2 Nなどの発熱
素子2がスパッタリングあるいは蒸着などにより成膜さ
れ、その後エッチングによりパターニングされる。この
パターニングされた発熱素子2の両側上面には、各発熱
素子2に給電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。
【0027】そして、これらのグレーズ層1、発熱素子
2及び電極4を覆うようにして非晶質酸化アルミニウム
膜や非晶質酸化ジルコニウム膜もしくは非晶質酸化イッ
トリウム膜等の非晶質酸化膜が、たとえば非晶質酸化ア
ルミニウムの場合にはアルミナのターゲットをAr雰囲
気でスパッタリングする方法により1μmの厚さに成膜
され、耐酸化層5が形成される。さらに、この耐酸化層
5の上面にはCr−O−N膜が4μmの厚さに成膜され
耐摩耗層6が形成され、両者が発熱素子2等の保護層7
として機能する。
【0028】つぎに、第2実施例の作用について説明す
る。
【0029】前述した非晶質酸化アルミニウム膜等の非
晶質酸化膜3は、降伏強さが高く、さらに弾性変形しや
すいとともに、クラックが発生しにくいという材料特性
を有している。したがって、これらを保護層7の下層と
して成膜することにより、サーマルヘッドと感熱記録紙
との摺動により発生した応力は、主にこの非晶質酸化ア
ルミニウム膜で吸収され、クラック、剥離等の早期破壊
は起こらなくなる。
【0030】このように第2実施例のサーマルヘッドの
構成によれば、保護層7の下層を非晶質酸化アルミニウ
ム膜等の降伏強さや弾性限の高い非晶質酸化膜3により
形成したため、サーマルヘッドと感熱記録紙との摺動に
より発生した応力は、前記保護層7の下層で緩和され
る。
【0031】したがって、十分な耐摩耗性を維持しなが
ら保護層7を薄くすることができるため、熱応答性の高
いサーマルヘッドを得ることができる。
【0032】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。
【0033】たとえば、耐摩耗層6としてCr−O−N
系材料以外の硬質材を使用してもよいし、この場合で
も、非晶質アルミナ膜等の非晶質酸化膜3によるアンダ
ーコート層の効果は同様に期待できるものである。
【0034】また、本発明に用いられる非単結晶質の酸
化膜としては、上述した非晶質膜に限らず微結晶体の集
合である多結晶体、あるいは特に最近注目されているナ
ノ結晶体からなる酸化膜であっても同様な効果が得られ
るものである。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように本発明のサーマルヘ
ッドによれば、非晶質酸化アルミニウム膜等の降伏強さ
や弾性限の高い非単結晶質の酸化膜を発熱素子の下にア
ンダーコート層として使用するため、保護層内部の応力
が緩和されるとともにグレーズ層も保護される。
【0036】また、前記非単結晶質の酸化膜を保護層の
耐酸化層として使用することにより、感熱記録紙との摺
動により発生する応力を保護層の下層で緩和することが
できる。
【0037】したがって、十分な耐摩耗性を維持しなが
ら保護層を薄くすることができるため、熱応答性の高い
サーマルヘッドを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例のサーマルヘッドの縦断面
【図2】本発明の第2実施例のサーマルヘッドの縦断面
【符号の説明】
1 グレーズ層 2 発熱素子 3 非晶質酸化膜 4a 共通電極、4b 個別電極 5 耐酸化層 6 耐摩耗層 7 保護層
フロントページの続き (72)発明者 対馬 登 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 (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板の表面に形成されたグレーズ層と、
    このグレーズ層上に形成された複数の発熱素子と、これ
    らの各発熱素子に電力を供給する個別電極および共通電
    極と、前記グレーズ層、各発熱素子および各電極上に形
    成された保護層とを有するサーマルヘッドであって、前
    記グレーズ層と前記発熱素子との間にアンダーコート層
    として非単結晶質の酸化膜を形成したことを特徴とする
    サーマルヘッド。
  2. 【請求項2】 基板の表面に形成されたグレーズ層と、
    このグレーズ層上に形成された複数の発熱素子と、これ
    らの各発熱素子に電力を供給する個別電極および共通電
    極と、前記グレーズ層、各発熱素子および各電極上に形
    成された保護層とを有するサーマルヘッドであって、前
    記保護層を2層構造とし、下層を耐酸化層として非単結
    晶質の酸化膜により形成し、上層を耐摩耗層としたこと
    を特徴とするサーマルヘッド。
  3. 【請求項3】 前記非単結晶質の酸化膜を非単結晶質の
    酸化アルミニウム膜により形成したことを特徴とする前
    記請求項1または請求項2に記載のサーマルヘッド。
  4. 【請求項4】 前記非単結晶質の酸化膜を非単結晶質の
    酸化ジルコニウム膜により形成したことを特徴とする前
    記請求項1または請求項2に記載のサーマルヘッド。
  5. 【請求項5】 前記非単結晶質の酸化膜を非単結晶質の
    酸化イットリウム膜により形成したことを特徴とする前
    記請求項1または請求項2に記載のサーマルヘッド。
JP25230094A 1994-10-18 1994-10-18 サーマルヘッド Withdrawn JPH08112923A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009157269A1 (ja) * 2008-06-26 2009-12-30 京セラ株式会社 記録ヘッド、および該記録ヘッドを備える記録装置

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Effective date: 20020115