JPS6082366A - サ−マルヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野〕 本発明は酸化アルミニウム耐摩耗層を有するサーマルヘ
ッドに関するものである。

し発明の技術的背景とその問題点］ 感熱シートに文字などのパターンを描出するプリンタに
おいて、感熱シートに接触して所定の熱印加を行うサー
マルヘッドはシートとの摺動に対して耐摩耗性であるこ
とが要求される。

サーマルヘッドは平板状または柱状の絶縁基体上に発熱
ドツト部を形成する複数の発熱抵抗体層を層を設け、こ
の層を耐摩耗層で被覆しＣ構成される。この耐摩耗層と
し−（広く酸化タンタルが利用されているが、耐摩耗の
点で酸化アルミニウムの方が優れており、酸化アルミニ
ウムの使用が実用化されることが望ましい。しかし、第
４図に示？ｌＪ：うに酸化アルミニウム層（ａ　）は酸
化タンタルに比べＣ脆いため発熱抵抗体層（ｂ　）との
接触面で微少なりレバス（Ｃ）を生じ、これがクラック
の１京囚となり層剥離を生じ易い欠点がある。−ぞの結
果、発熱抵抗体層が局部的に酸化破損し、ナーマルヘッ
ドの信頼性を低］・さＵる。発熱抵抗体層と酸化アルミ
ニウム層どの間に緩衝層どして酸化シリコンなどの）地
層を介在させ−（も酸化アルミニウムの耐クラツク性の
向上は望めなかった。

［発明の目的］ 木兄１１ＩＪは上述を考慮してなされたもので、信頼性
の１ｔ″ｔい非晶質酸化Ｉルミニウム耐摩耗層を右する
り一一ンルｌ＼ツドを１！するものである。

［発明の概要］ 本発明は平面や湾曲面をなＴｌ根状または柱状の単体上
に発熱抵抗体層を設置し、この発熱抵抗体り噂に電気的
に接続されて単体上を延在するリードによって発熱抵抗
体層を所定のタイミングＣ発熱さｌ、感熱紙や感熱リボ
ンのようなシー１−に文字（、−どを印字づるザーマル
ヘッドにおいて、発熱抵抗体層上を直接または一ト地を
介して非晶ｙ！Ｊ酸化）アルミニウム層を被覆する。。

この非晶質酸化アルミニウム層はシー１−との接触摺動
に対し耐摩耗層として作用する。非晶質酸化ノｌルミニ
ウム層は酸化ノｌルミニウムを主成分とし、層の少くと
も発熱抵抗体層か下地層に接触する側は化学ｈＪ論的組
成比からずれた酸化ノフルミニウムから成る。

望ましくは耐摩耗層部分は酸素不足の Δ（’２０３−ｘ　、　Ｏ＜ｘ　＜Ｑ、　４である。

この層は例えば７ｈ子ビームを用いた蒸着法にａ３い゛
（、蒸盾雰凹気を制御づることにＪ、って得ることがで
きる。

１光明の実施例」 以ｆζ第′１図を参照して本発明のザーンルヘッドの実
施例を説明する。

焼結アルミナでできた平板状の絶縁基体（１）上にある
グレーズ層（１１）に形成された耐エツチング土地股（
２）Ｊ−にタンタル・酸化シリコン（Ｔａ　−３ｉ−０
）からなる発熱抵抗体層〈３）が形成され−（いる。こ
の発熱抵抗体層（３）の一部を露出しクロムからなる第
・１のリード（４）層が積層形成され一〇、ｕ体上を延
在し−（いる。この時露出した部分の発熱抵抗体Ｂ（３
）は発熱部（６）どなる。この第１のり−ド（４）と発
熱部（６）との境界部（７）から数百μｍから約ｌ　’
ｍｍ位の部分（８）を除いて、第１のリード（４）上に
アルミニウムや金からなる第２のリード（５）が積層形
成され第゛１のリードと同様に丼体土に延在しくいる。

さらにこの第′１のリード（４）、第２のリード（５）
、及び発熱部分を覆うように膜厚が略′１μｍ乃至略５
μｍ例えば３μｍの酸化ノｌルミニウムからなる耐摩耗
層（９）が被着され−（いる。

この耐摩耗層の成分は酸化アルミニウムを主成分どづる
が、少くとも発熱抵抗体の発熱部（６）や第１のリード
（４）に接づる側の部分は化学ｆ１１論的組成比から外
ずれた成分で構成される。発明者等によれば非晶質酸化
アルミニウムの組成範囲は、△ｌ　２０　ｓ−Ｘにおい
て、Ｏ＜Ｘ　＜０．４にある。また、気孔率Ｃは、Ｏ＜
Ｃ＜３％の範囲にリ−ることが耐クランク性の向上に対
して望ましいことを確かめた。

このようなｉ４摩耗層は電子ビームを用いた蒸着法（イ
オンブレーティングを含む）により、比較的容易に被着
することができる。

ベルジＶを用意し、この中に、第２のリードまで形成し
た酸化ノｌルミニウムを被着すべぎ→ノーマルヘッド用
基体を自公転可能な支持具で保持する。

この支持具に対向して電子衝撃用のエレン１〜ロン・ガ
ンと酸化アルミニウムペレットを配置覆る。

ベルジャ内を先ず例えば８ｘ１０″６トールまで排気し
、その後、アルゴンと酸素を導入して酸化アルミニウム
の蒸着雰囲気を１ｘ１０−’１〜−ルとりる。この場合
、例えばアルゴンに対する酸素分辻をＯ〜１０／１まで
変化さぼることができるようにしくおく。基体の温度を
２５０℃、基体とペレツ１−間の距Ｎ１を例えば８００
＋ｎｍどし、ガンを動作さｕ１ペレッ１−を電子ビーム
衝撃すると、ベレツｌ−の一部が蒸発し、基体の所定面
に蒸着覆る。雰囲気の酸系の藷に応じて蒸着した酸化／
ルミニウムは層全体として酸素の過不足を生じる。尚、
イオン・ブレーティング法では高周波の放電雰囲気中−
Ｃ上述の蒸名を行なう。

蒸着工程を２段階に分け、第１段階を酸系Ｉｄの多い雰
囲気で蒸盾し、第２段階を酸素量の少ない雰囲気′Ｃ蒸
着りる〆。

第゛１段階の蒸着（・多孔質な非晶質酸化アルミニウム
層が発熱抵抗体層上に形成されるが、層被稲界面に生じ
る微少フレバス数は３／４以下に減少づることが見出さ
れた。これは多孔質な非晶質酸化））ルミニウム層の粘
着性・柔軟性が緻密な非晶質酸化ｊノルミーラム層より
−ｂ高いためと考えられる。この層上に第２段階の緻密
な非晶質酸化ノｌルミニウム層を形成し、耐摩耗層を完
成覆る。

なお、耐摩耗層の形成は第１段階だ【ノで終ｆ　−Ｕる
こともできる。

非晶質酸化アルミニウム膜を形成後は、熱処理を施こし
てもよい。熱処理を通常の条件で行なっても、酸化アル
ミニウムの融点が高温のため、非晶質のままである。例
えば、蒸着工程で雰囲気の耐＃ｉ足を少ない条件で形成
した、やや褐色に着色した緻密な非晶質酸化アルミニウ
ム膜を大気中、２５０℃、３０分の条件で熱処理を施こ
しても、酸素が膜中に入り、やや透明になるが、結晶解
析の結果は非晶質である。尚、蒸着時の導入酸素量をさ
らに多くして、酸素を過剰にしてもよい。この蒸着条件
により形成される非晶質酸化アルミニウム膜のアルミニ
ウムと酸素の化学量論的組成比較が、Δ（’２０３−ｘ
に於て、Ｏ＜ｘ、＜Ｑ、　４ｔｌ）Ｅ囲あれば良い。

即ち、あＪ：り導入酸素量が少なく、Ｘの値が人さくな
ると、膜中の内部応力のため、非晶質酸化ノ′ルミニウ
ム膜が剥離するという現象が起こる。

Ｊ、た非晶質酸化アルミニウム膜中に適度の気孔がａま
れると、膜は柔軟性に富み、耐クラツク性が向上づる。

気孔率Ｃの範囲はＯ＜Ｃ＜３％が良い。

導入酸素ｍを多くし、多孔質にすると耐摩耗層としての
強度は低下づ−る。

第２図は伯の実施例を示すもので、平板状の焼結酸化ア
ルミニラ基体（２１〉上にグレーズ層（２２）を設番プ
、その層上に耐エツチング下地層（２３）を形成ブる。

この層上にタンタル−酸化シリコン（Ｔａ　−３ｉ−０
）からなる発熱抵抗体層（２４）を形成する。この発熱
抵抗体層（２４）にクロムからなる第１のリード層（２
５）を被着し、層分離部分く２Ｇ）を段ける。この部分
が実質的な発熱抵抗部分を形成覆る。発熱抵抗部分く２
６）からさらに間隔を置い−ｃ金で形成した第２のリー
ド層（２７）を第１のリードＦｊ（２５）上に積層し、
基体上に延在さＵる。

さらに、発熱抵抗部分（２Ｇ）　、第１のリード層（２
５）および第２のり一部Ｂ（２７）上に下地絶縁ｈ′・
フ（２８）を０．５ｕｍから２μｍ厚に形成する。この
層は酸化シリコンでＪこり、異なる層（２５）　（２Ｇ
）（２７）に対してそれぞれに被着特性が変りゃすい非
晶質酸化アルミニウムの耐摩耗層（２９）に対し−（、
全面に酸化シリコンとの界面が形成されるようにブる。

丈なわち、−１・地絶縁層は被着面の性質にＪζつで微
少フレバスの発生が大きく変る非晶質酸化アルミニウム
耐摩耗層（２９）対して、被着面全面にわたって均一な
特性を与えることができ、品質のばらうきを最小限に抑
えるのに都合がよい。

耐摩耗層として最上層に形成する非晶質酸化アルミニウ
ムの層（２９）は電子ビーム蒸着あるいは電子ビームを
用いた薄膜形成法、例えばイオン・ブレーティング法に
よって形成される。結晶性酸化アルミニウムは硬く脆い
ため、膜層形成時に酸化シリコン層（２８）どの接触面
に微少なりレバスが生じる。このフレバスから熱的なま
た機械的な衝撃を受けてクラックが成長し、酸化アルミ
ニウム層の一部が剥ｍｉるなどの原因をつくる。しかし
て本実施例においては、酸化アルミニウム層全体または
酸化シリコン層と接覆る部分を非晶質の酸化アルミニウ
ムから成るように形成する。この結果、微少フレバスの
発生が結晶性のＡ１２ｏｓ股を被着する場合に比べて減
少し、しがも破損につながるクラックの成長が抑えられ
る層が得られる、。

本発明による非晶′ｊ１酸化アルミニウムの硬度は、結
晶性酸化アルミニウム（Ａで２０．）膜の硬１良と大差
なく、従来の五酸化タンタル（Ｔａ　２０ｓ　）膜に比
べ高い耐摩耗率を示す。

・　すなわち第１表により、本発明による非晶質酸化ア
ルミニウム（△ｅ　２０’ｓ−ｘ　）耐ＩＹ耗層を用い
たサーマルヘッドの耐摩耗率を説明する。なお、非晶質
酸化／／ルミニウム膜の膜厚は、３μｍであり印加電力
は０．９　Ｗ／ドツ１〜で感熱紙を４０Ｋｍ走行記録し
た。

なお、比較のため、同条イ！１の従来のＩＬＢ化タンタ
ル層を有するサーマルヘッドの結果をイ」記する。

以下余白 第１表 ン１１表から明らかな如く、本実施例の非晶質酸化ノ′
ルミニウム層の摩耗率は０．０１５ｕ川／ｋｍであり、
１−ａ２０ｓ膜の摩耗率の０．０５μｍ乃至０．１　μ
ｌｌｌ　／ｋｍよりも小さく一般の結晶性Ａ６２０３　
層間様に耐摩耗性に優れている。

なお、非晶質酸化アルミニウム層は純粋なアルミニウム
と酸素で構成す６必要はなく、酸化アルミニウムの性質
を大幅に変更しない範囲で、酸化ジルコニウム（、Ｚｒ
０２）などの物質を添加Ｊることができる。

第３図は本発明の他の実施例で、第２図と同符号の部分
は同様部分を示している。本実施例では、非晶質酸化ア
ルミニウム層（２９）を、直接、発熱抵抗体層（２４）
、、第′Ｉおよび第２のリード層（２５）、（２７）上
に被着し、ぞの上に防水効果をもっ進水絶縁層（３０）
を４ｉ１　Ｆｊし−（いる。非晶質ノフルミニウム層は
５μｍ以上例えば３μｍ等薄く形成した場合に、僅かで
はあるが通水性をもつことが確認された。これが原因で
酸化アルミニウム層と下地との接触面に局部的な剥離を
生じることがある。

このため、進水絶縁層（３０）は酸化アルミニ：クムＦ
Ｉ（２９）への水分の接触を遮ぎるもので、例えば酸化
シリコン膜で形成Ｊる。脱却は耐摩耗層（２９）より薄
い°１μｍから数μｍの範囲が実用的であり、本実施例
は２μｍの即さに形成している。

なお、本実施例において、第２図実施例のト地絶縁層（
２７）を付加した構造とすることも本発明の変形例であ
ることはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上実施例で述べたように本発明によれば、耐クラツク
性の向上した強固な非晶質酸化アルミニウム耐摩耗層を
もつサーマルヘッドを得ることができ、品質の安定化、
長スｒ命化に人きな効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のサーマルヘッドの要部を示
゛リー断面略図、第２図は本発明の他の実施例のサーマ
ルヘッドの要部を示す断面略図、第３図は本発明のさら
に他の実施例のサーマルヘッドの要部を示す断面略図、
第４図は従来の酸化ノｌルミニウム層の被着状態を示づ
一部断面図である。 （１）　＜２１）・・絶縁基体、（３）（２４）・・発
熱抵抗体層　（４）（２５）・・第′１のリード層、（
５）（２７）・・第２のリード層（９）　（２９）・・
耐Ｉ馴耗層、（２８）　・・ド地絶縁層、（３０）・・
進水絶縁層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）基体と、この基体上に設置された発熱抵抗”体層
   と、この発熱抵抗体接続されて前記基板上に延在づるリ
   ードと、少くども前記発熱抵抗体層を直接、またはト地
   絶縁店を介して被覆する耐摩耗層とを具備し、前記耐摩
   耗層は主成分が酸化アルミニウムからなり、少くとも前
   記発熱抵抗体層または土地絶縁層に接する部分が非晶質
   酸化アルミニウムにより形成されていることを特徴とダ
   るサーマルヘッド。
2. （２）耐摩耗層が化学量論的組成比にから外ずれた非晶
   質酸化ノフルミニウムにより形成されており、化学結合
   に関与したアルミニウムと酸素の化学量論理的組成比が
   Ａ　Ｒ２０３−ｘに於て、０＜Ｘ　＜０．４の範囲にあ
   ることを特徴とする特ｖ１請求の範囲第１項記載のサー
   マルヘッド。
3. （３）耐摩耗層中の気孔率ＣがＱ＜Ｃ＜３％の範囲にあ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   記載のサーマルヘッド。
4. （４）耐摩耗層上に遣水絶縁層が積層されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載のサ
   ーマルヘッド。