JPS62202755A - 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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- JPS62202755A JPS62202755A JP61044253A JP4425386A JPS62202755A JP S62202755 A JPS62202755 A JP S62202755A JP 61044253 A JP61044253 A JP 61044253A JP 4425386 A JP4425386 A JP 4425386A JP S62202755 A JPS62202755 A JP S62202755A
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Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N97/00—Electric solid-state thin-film or thick-film devices, not otherwise provided for
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
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 、 Ｔａ−３ｉ０２ 、Ｃｒ−３
ｉ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 、 Ｔａ−３ｉ０２ 、Ｃｒ−３
ｉ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、
丁ａＳｉ０２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、
丁ａＳｉ０２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ｔ
こ上記の化合物系の発熱抵抗体でも固有抵抗が小さく（
Ｔａ２Ｎで２００〜３００μΩｃｍ、丁ａ−３ｉ０２で
も約２０００μΩｃｍ）、サーマルヘッドに必要な面積
抵抗１（７口前後を得ようとすると、数＋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。曲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
セス技術でおるが、膜厚が１０００人程度４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。
こ上記の化合物系の発熱抵抗体でも固有抵抗が小さく（
Ｔａ２Ｎで２００〜３００μΩｃｍ、丁ａ−３ｉ０２で
も約２０００μΩｃｍ）、サーマルヘッドに必要な面積
抵抗１（７口前後を得ようとすると、数＋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。曲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
セス技術でおるが、膜厚が１０００人程度４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、硅素
と、ホウ素と、酸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、Ｍ−３ｉ−８−０系発熱抵抗体
でおる。ここにＨは高融点金属でＴｉ、Ｍｏ、 ｗ 、
Ｈｆ、 Ｎｉ、 Ｖ １Ｚｒ、 Ｌａ、 Ｔａ、 Ｆ
ｅ、 Ｃｏ及びＣｒより選ばれた少なくとも１種である
。
と、ホウ素と、酸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、Ｍ−３ｉ−８−０系発熱抵抗体
でおる。ここにＨは高融点金属でＴｉ、Ｍｏ、 ｗ 、
Ｈｆ、 Ｎｉ、 Ｖ １Ｚｒ、 Ｌａ、 Ｔａ、 Ｆ
ｅ、 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。
金属がＳｉ０２−８２０３の間化を越えれば熱伝導性が
良くなり均熱性が向上する。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
温度係数が大ぎく変化するので、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大きくなり、
例えば１０４μΩｃｍのような発熱体抵抗の設計も容易
になし得る。
良くなり均熱性が向上する。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
温度係数が大ぎく変化するので、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大きくなり、
例えば１０４μΩｃｍ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、成膜力積易となる。
後が好適となり、成膜力積易となる。
［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おり、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ざら
に発熱抵抗体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、ざらに電力供給
用電極（Ｎｉ、 Ｃｒ、 Ａβ等、特に＾４２）４か
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ＢＰ系、５ｉ−０系、Ａｊ −３
ｉ−０系等）６がスパッタ法等で成膜される。
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おり、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ざら
に発熱抵抗体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、ざらに電力供給
用電極（Ｎｉ、 Ｃｒ、 Ａβ等、特に＾４２）４か
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ＢＰ系、５ｉ−０系、Ａｊ −３
ｉ−０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（丁１、ＭＯｌＷ 、Ｈｆ、 Ｎｉ、 Ｖ
、Ｚｒ１Ｌａ、 Ｃｒ、丁ａ、 Ｆｅ１Ｃｏの少なくと
も１種）とを含む酸化物である。本発明で特に重要なの
はホウ素を含むことでおる。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と抵抗温度係数とは
それぞれ１０７〜１０２μΩｃｍ及び−１５ＯＯ〜＋５
００ｐｐｍ ／’Ｃの範囲で大きく変動する。従って特
定の高融点金属含有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１
０００Å以上となしうる。一般に高融点金属は１０〜６
０ｗｔ％の範囲で選択しつる。この点については実施例
により具体的に示す。
高融点金属Ｍ（丁１、ＭＯｌＷ 、Ｈｆ、 Ｎｉ、 Ｖ
、Ｚｒ１Ｌａ、 Ｃｒ、丁ａ、 Ｆｅ１Ｃｏの少なくと
も１種）とを含む酸化物である。本発明で特に重要なの
はホウ素を含むことでおる。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と抵抗温度係数とは
それぞれ１０７〜１０２μΩｃｍ及び−１５ＯＯ〜＋５
００ｐｐｍ ／’Ｃの範囲で大きく変動する。従って特
定の高融点金属含有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１
０００Å以上となしうる。一般に高融点金属は１０〜６
０ｗｔ％の範囲で選択しつる。この点については実施例
により具体的に示す。
Ｂ 、 Ｓｉ、Ｏは耐熱性、耐酸化性の酸化物を形成し
うるちのであり、そ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。
うるちのであり、そ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Ｓ’ ０．３８ Ｂｏ、１ ００．３７は抵抗
率＞＞１０７μΩＣｍｚ７Ｆｊｒ度係数 ＜ −１５０
０ｐｐｍ／ ’Ｃであるが、高融点金属Ｍの含有率が１
０ｗｔ％以上で１０７μΩｃｍ以下、−１１００１）ｌ
）／ ’Ｃ以上を得ることができる。
率＞＞１０７μΩＣｍｚ７Ｆｊｒ度係数 ＜ −１５０
０ｐｐｍ／ ’Ｃであるが、高融点金属Ｍの含有率が１
０ｗｔ％以上で１０７μΩｃｍ以下、−１１００１）ｌ
）／ ’Ｃ以上を得ることができる。
）１ 、 Ｓｉ、８．０の少なくとも２種を含有するグ
レーズ層２を選択すれば、本発明の発熱抵抗体は下地基
板の面に良くなじみ、また熱膨張係数の差が少なくなり
好ましい。また耐摩耗保護層６に対しても同様とすれば
ざらに好都合である。
レーズ層２を選択すれば、本発明の発熱抵抗体は下地基
板の面に良くなじみ、また熱膨張係数の差が少なくなり
好ましい。また耐摩耗保護層６に対しても同様とすれば
ざらに好都合である。
本発明の発熱抵抗体は特にスパッタ法で製造することか
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、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。膜組成はペレットの組成及び
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、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。膜組成はペレットの組成及び
スパッタ条件を変えることにより調整しうる。
実施例
組成”ｘ ”’ ０．３８ Ｂｏ、１ ００．３７の
ペレットをターゲットとして１〜６ｍ丁ｏｒｒのＡｒを
スパッタガスとして用い、ターゲット−基板距離６０Ｍ
、ＲＦ電力１〜ＩＯＷ／ｃｍ”、基板温度２００〜４０
０′Ｃの条件を調整して、上記組成の発熱抵抗体を製作
し、ざらにＡｆｆｉ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
Ｓｉ、 Ｂの他に）ｔｏ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。
ペレットをターゲットとして１〜６ｍ丁ｏｒｒのＡｒを
スパッタガスとして用い、ターゲット−基板距離６０Ｍ
、ＲＦ電力１〜ＩＯＷ／ｃｍ”、基板温度２００〜４０
０′Ｃの条件を調整して、上記組成の発熱抵抗体を製作
し、ざらにＡｆｆｉ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
Ｓｉ、 Ｂの他に）ｔｏ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＝ ０．１５のサンプルに対してパルス幅０．３ｍ秒
、周期１ｍ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）ｌｏ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
て従来の丁ａ２Ｎ発熱抵抗体Ａと、Ｚｒ−３ｉ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８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１ｍ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）ｌｏ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
て従来の丁ａ２Ｎ発熱抵抗体Ａと、Ｚｒ−３ｉ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８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）ｔｏ−３ｉ−８−０
系発熱抵抗体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。
系発熱抵抗体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
。
耐熱性の向上は、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。
熱膨張係数の減少によるものと思われる。
また下地基板の表面層及び／または耐摩耗保護膜にＭｏ
、 Ｓｉ、 Ｂ 、 Ｏ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。
、 Ｓｉ、 Ｂ 、 Ｏ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。 ５擾 特憾咽招き￥ａ 口袢背―子 Ｙ 嘱
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。 ５擾 特憾咽招き￥ａ 口袢背―子 Ｙ 嘱
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、熱絶縁層を有する下地基板に、高融点金属と硅素と
ホウ素と酸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、下地基板の表面層が硅素と、ホウ素と、Ｏと高融点
金属のうち少なくとも３種とを含んでいるグレーズであ
る前記第１項または第２項記載のサーマルヘッド。 ４、耐摩耗性保護膜が酸素と硅素とホウ素と高融点金属
のうち少なくとも２種を含んでいる前記第１項ないし第
３項のいずれかに記載のサーマルヘッド。 ５、電力供給用電極がＡｌ単層である前記第１項ないし
第４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 |
|---|---|---|---|
| JP61044253A JPH0712691B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP61044253A JPH0712691B2 (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | 薄膜型サ−マルヘツド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62202755A true JPS62202755A (ja) | 1987-09-07 |
| JPH0712691B2 JPH0712691B2 (ja) | 1995-02-15 |
Family
ID=12686363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61044253A Expired - Fee Related JPH0712691B2 (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | 薄膜型サ−マルヘツド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0712691B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0393976A2 (en) * | 1989-04-18 | 1990-10-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Substrate for ink jet head, ink jet head formed by use of said substrate, and ink jet apparatus equipped with said head |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5311037A (en) * | 1976-07-19 | 1978-02-01 | Toshiba Corp | Thin film thermal head |
| JPS5325442A (en) * | 1976-08-20 | 1978-03-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Thermal print head |
| JPS5492276A (en) * | 1977-12-28 | 1979-07-21 | Canon Inc | Thermal head |
-
1986
- 1986-03-03 JP JP61044253A patent/JPH0712691B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5311037A (en) * | 1976-07-19 | 1978-02-01 | Toshiba Corp | Thin film thermal head |
| JPS5325442A (en) * | 1976-08-20 | 1978-03-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Thermal print head |
| JPS5492276A (en) * | 1977-12-28 | 1979-07-21 | Canon Inc | Thermal head |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0393976A2 (en) * | 1989-04-18 | 1990-10-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Substrate for ink jet head, ink jet head formed by use of said substrate, and ink jet apparatus equipped with said head |
| US5066963A (en) * | 1989-04-18 | 1991-11-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink jet head having heat-generating resistor comprised of a complex compound |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0712691B2 (ja) | 1995-02-15 |
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