JPS62202753A - 薄膜型サ−マルヘツド - Google Patents
薄膜型サ−マルヘツドInfo
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- 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
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- thermal head
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- heating resistor
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Links
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/315—Typewriters 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
- B41J2/32—Typewriters 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
- B41J2/335—Structure 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。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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
。
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。
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。
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。
、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。
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。
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
。
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。
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。
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
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)
- 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4425186A JPS62202753A (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | 薄膜型サ−マルヘツド |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4425186A JPS62202753A (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | 薄膜型サ−マルヘツド |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62202753A true JPS62202753A (ja) | 1987-09-07 |
Family
ID=12686307
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4425186A Pending JPS62202753A (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | 薄膜型サ−マルヘツド |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62202753A (ja) |
Cited By (3)
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 |
-
1986
- 1986-03-03 JP JP4425186A patent/JPS62202753A/ja active Pending
Cited By (5)
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 |
US6299294B1 (en) | 1999-07-29 | 2001-10-09 | Hewlett-Packard Company | High efficiency printhead containing a novel 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 |
US8810618B2 (en) * | 2010-12-25 | 2014-08-19 | Kyocera Corporation | Thermal head and thermal printer including the same |
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