JPS62202753A - 薄膜型サ−マルヘツド - Google Patents

薄膜型サ−マルヘツド

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Publication number
JPS62202753A
JPS62202753A JP4425186A JP4425186A JPS62202753A JP S62202753 A JPS62202753 A JP S62202753A JP 4425186 A JP4425186 A JP 4425186A JP 4425186 A JP4425186 A JP 4425186A JP S62202753 A JPS62202753 A JP S62202753A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thermal head
resistance
thin film
heating resistor
heat
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.)
Pending
Application number
JP4425186A
Other languages
English (en)
Inventor
Naotoshi Yasuhara
安原 直俊
Michio Arai
三千男 荒井
Takeshi Nakada
剛 中田
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.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to JP4425186A priority Critical patent/JPS62202753A/ja
Publication of JPS62202753A publication Critical patent/JPS62202753A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315Typewriters 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
    • B41J2/32Typewriters 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
    • B41J2/335Structure of thermal heads

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】 [技術分野] 本発明は薄膜型サーマルヘッドに関し、特に改良された
薄膜発熱抵抗体を有する薄膜型サーマルヘッドに関する
[従来技術とその問題点] 薄膜発熱抵抗体を用いる薄膜型サーマルヘッドはコンピ
ュータ、ワードプロセッサ、ファクシミリ等における印
字ヘッドとして広く用いられている。サーマルヘッドは
抵抗発熱体のドツトを多数配列し、それらを選択的に通
電することにより所望のパターンないし文字の形に発熱
させ、印字リボンの色材を用紙面へ熱転写させるように
なっている。抵抗発熱体には種々のものが知られ、或い
は使用されているが、良く用いられる材料としてはNi
−Cr 、丁a2N 、丁a−3i02、Cr−3i等
がある。
これらはサーマルヘッド用抵抗発熱体としてすぐれた特
性を有するが、種々の欠点も有する。合金等の金属系の
発熱抵抗体は耐熱性及び耐酸化性に劣り、印字に必要な
エネルギーを繰返し印加した場合、発熱によって発熱抵
抗体に酸化現象が発生し、抵抗値の増大を招き、印字特
性の低下を招く。
また、これらの金属系の発熱抵抗体は繰返し通電による
熱パルスにより急激な熱サイクル下に置かれたとき大き
く熱膨張・収縮し、下地基板と表面耐摩耗性保護膜との
間に大きい応力を生じてクラックの原因となる。一方、
Ta5i02等の酸化物や窒化物等の場合には、熱伝導
率が小さいため発熱体内での均熱性に欠け、印字品質を
低下させた。
また、金属系の発熱抵抗体は固有抵抗率が小さく、また
上記の化合物系の発熱抵抗体でも固有抵抗が小さく(T
a2Nで200〜300μΩcm、 Ta−3i02で
も約2000μΩcm)、サーマルヘッドに必要な面積
抵抗’l/10/口前後を得ようとすると、数十への薄
膜の発熱抵抗体を実現しなければなら〜ず、安定して製
造することが困難である。典型的な製法はスパッタリン
グ、イオンブレーティング、CVD法などの周知の半導
体プロセス技術であるが、膜厚が1000人程度ないと
工程制御が困難である。また、これらの発熱体材料の抵
抗温度係数は成分比に対して比較的不感であり、所望値
に制御することが困難である。さらに、金属系では発熱
体と電力供給電極との間に反応が生じ、発熱抵抗体の抵
抗値変動や断線等の不良の発生の原因となる。
[発明の目的] 従って、本発明の目的は、耐熱性が高く、寿命が長く、
固有抵抗率が大きく、しかも温度係数が調整可能な薄膜
発熱抵抗体を用いた薄膜型サーマルヘッドを提供するこ
とにある。
[発明の概要] 本発明は、薄膜発熱抵抗体として、高融点金属と、アル
ミニウムと、酸素と、窒素とを主成分として含有させた
ことを特徴とする。すなわち、H−AN−0−N系発熱
抵抗体である。ここにHは高融点金属でTi、Mo、w
 1)If、 Ni1V 、 Zr、 La、 Ta、
 Fe。
Co及びCrより選ばれた少なくとも1種である。
高融点金属の存在により発熱体の抵抗率は繰返し熱パル
スによっても長期に変化せず、安定したサーマルヘッド
が得られる。また金属系の場合とちがい、酸−窒化物で
あるため熱膨張・収縮が小さく、上下層との熱膨張係数
の差による大きい内部応力の発生、ひいてはクラックの
発生がない。
金属やA(1!N −IV! 203の量比を増やせば
熱伝導性が良くなり均熱性が向上し、サーマルヘッドと
しての電力効率の向上が計られる。また、十分な酸素、
窒素の存在により経時酸化のおそれもなく特性が安定す
る。さらに、高融点金属の含有率に対して固有抵抗率及
び抵抗温度係数が大きく変化するので、その含有量を制
御することでサーマルヘッドの特性の制御範囲が広くな
り、例えば104μΩcm抵抗温度係数±11001)
D/ ’Cのような発熱体抵抗の設計も容易になし得る
。このような高抵抗−率では、発熱体の薄膜は1000
人前後が好適となり、成膜が容易となる。
[発明の詳細な説明] 本発明の薄膜型サーマルヘッドの構成の概要は第1図に
示されている。図中1はグレーズドセラミック基板であ
り、その表面にグレーズ層2が形成される。グレーズ層
2は磁器のうわぐすりに相当する酸化物であり、硅素及
びアルミニウムの酸化物を含み、またより好ましくはさ
らに発熱抵抗体層に用いられる高融点金属と同じものを
含む。
グレーズ層2の上には例えば公知のスパッタ法により本
発明の薄膜抵抗発熱体3が成膜され、さらに電力供給用
電極(Ni、 Cr、  Al等、特に八l)4が蒸着
またはスパッタなどで成膜され、最後に公知の耐摩耗性
保護膜(例えばAN −0系、Al−〇−N系、Al−
5r−o系等)6がスパッタ法等で成膜される。
発熱抵抗体3は本発明に従って、硅素とアルミニウムと
高融点金属M(Ti、 )lolW 、1−1f、 N
i1V 1Zr、 La、 Cr、 Ta、 Fe、 
Coの少なくとも1種)とを含む酸化窒化物(Al22
03.  A6N )である。
この高融点金属は種類によって作用上のちがいがあるが
、しかし単独またはどの組合せを用いても発熱抵抗体の
抵抗率107〜102μΩcm及び−1500〜+50
0ppm10℃の範囲で大きく変動する。従って特定の
高融点金属以外の成分の構成比率を選択することにより
、所望の抵抗率に於いて所望の温度係数の発熱体を設計
しうる。例えば抵抗率104μΩcmのものを選択すれ
ば膜厚は1000Å以上となしうる。一般に高融点金属
は20〜60wt%の範囲で選択しうる。この点につい
ては実施例により具体的に示す。
AI!は耐熱性、耐酸性の窒化物及び酸化物を形成しう
るちのであり、それらの比率を変えることにより耐熱性
を保ちながら抵抗率を変えることができる。例えばAで
 。、26 0.29 0.22は抵抗N 率>>107μΩcm、温度係数 <−isooppm
/℃であるが、高融点金属Mの含有率が10wt%以上
で107μΩcm以下、−100pl)m/ ’C以上
を得ルコトカできる。
H,Al、0、Nのうち少なくとも2種を含有する耐摩
耗保護層6を選択すれば、本発明の発熱抵抗体は耐摩耗
保護層に良くなじみ、また熱膨張係数の差が少なくなり
好ましい。さらに、電極4゜5としてAIを用いれば、
同様に電極と発熱抵抗体とのなじみが良くなり好ましい
本発明の発熱抵抗体は特にスパッタ法で製造することが
できる。例えば所望の組成比を有する固形物粉末を予め
製造し、それを圧縮成形してペレット化し、これをター
ゲットとしてArをスパッタガスとして用い、その他必
要に応じて02、N2ガス等を共存させ、Arイオンを
ターゲットに衝撃させ、放出されたイオンないし原子を
基板上に付着させる。膜組成はペレツ1〜の組成及びス
パッタ条件を変えることにより調整しうる。
X圧貝 組成HOAeO,260,29NO,22のペレットO をターゲットとして1〜6mTorrのArをスパッタ
ガスとして用い、ターゲット−基板距離60s、 RF
電力1〜10W/cm−基板温度200〜400°Cの
条件を調整して、上記組成の発熱抵抗体を製作し、さら
に八で電極、保護膜を順に成膜してサーマルヘッドを作
成した。なお、基板表面層及び保護層には  Afi及
びSiの他にMOを少量含有させた。得られたサーマル
ヘッドに対して、次ぎのテストを行った。
X= 0.23のサンプルに対してパルス幅0.3m秒
、周期2m秒の熱パルスを加えたときの抵抗値変化率を
第2図に示した。またNoの含有率による抵抗率及び抵
抗温度係数を第3図に示した。なお対照サンプルとして
従来のTa2N発熱抵抗体Aと、Zr−8i発熱抵抗体
Cに対する耐熱パルステストの結果を第2図に併記した
。第2図のBは本発明による発熱抵抗体を用いたサーマ
ルヘッドを示す。
[作用効果] 第2図から分るように、本発明の)IO−AI2−0−
N未発熱抵抗体Bを用いたサーマルヘッドは熱パルスを
多数加えても抵抗値が変らず、耐熱性が良い。
従来の発熱抵抗体A(Ta2N)やC(Zr−3i)で
は成る一定数の熱パルスを越えると抵抗の変化が大きく
なる。
第3図から分るように、本発明の発熱抵抗体は高融点金
属の含有量に応じてその抵抗率及び抵抗温度係数が大き
く変動する。従って高融点金属の含有率を調整すること
によってこれらの値を所望の値に設計することができる
発熱体中にANを含むために耐熱性の向上には発熱体面
内の温度分布の均一化、及び熱膨張係数の減少によるも
のと思われる。またAI電極を用いてもそれが発熱体中
へ拡散するおそれがなく、従って安価なAρ電極を給電
用に用いることができる。また、耐摩耗保護膜に)fo
、Al、Nを含有した材料を用いれば、相互間のなじみ
が良くなって密着性が向上し、熱衝撃等に強くなり、ク
ラック・剥離等の発生が抑制される。また、本発明の発
熱抵抗体は耐薬品性に優れ、アルカリや湿気の影響を受
は難い。
【図面の簡単な説明】
第1図はサーマルヘッドの構造を示す断面図、第2図は
本発明の発熱抵抗体を用いたサーマルヘッド及び従来例
の耐熱テストを示すグラフ、及び第3図は本発明のサー
マルヘッドにおいて発熱抵抗体中に含有される高融点金
属と抵抗率及び抵抗温度係数との関係を示すグラフであ
る。 ・、″“下] 代理人の氏名 倉 内 基 K ;、;掛、=jギ憾州
招ざ¥a

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、熱絶縁層を有する下地基板に、高融点金属とアルミ
    ニウムと酸素と窒素とを主成分とする発熱抵抗体薄膜を
    設け、その表面に耐摩耗性保護膜を形成し、さらに前記
    抵抗体に電力供給用電極を接続した、薄膜型サーマルヘ
    ッド。 2、高融点金属がTi、Mo、W、Hf、Ni、V、Z
    r、La、Cr、Ta、Fe、Coよりなる群から選ば
    れる前記第1項記載のサーマルヘッド。 3、耐摩耗性保護膜がOとNとアルミニウムと、高融点
    金属のうち少なくとも2種の元素を含んでいる前記第1
    項記載のサーマルヘッド。 4、電力供給用電極がAl単層である前記第1項ないし
    第3項のいずれかに記載のサーマルヘッド。
JP4425186A 1986-03-03 1986-03-03 薄膜型サ−マルヘツド Pending JPS62202753A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1072417A1 (en) * 1999-07-29 2001-01-31 Hewlett-Packard Company Printhead containing an oxynitride-based resistor system
US8100511B2 (en) 2008-06-17 2012-01-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Heater of an inkjet printhead and method of manufacturing the heater
US20130286137A1 (en) * 2010-12-25 2013-10-31 Kyocera Corporation Thermal head and thermal printer including the same

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