JPS6237171A - サ−マルヘツド - Google Patents

サ−マルヘツド

Info

Publication number
JPS6237171A
JPS6237171A JP60178241A JP17824185A JPS6237171A JP S6237171 A JPS6237171 A JP S6237171A JP 60178241 A JP60178241 A JP 60178241A JP 17824185 A JP17824185 A JP 17824185A JP S6237171 A JPS6237171 A JP S6237171A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thermal head
heating resistor
protective layer
film
printing
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
JP60178241A
Other languages
English (en)
Inventor
Shiro Tsuji
史郎 辻
Eizo Naya
納谷 榮造
Takashi Yamanaka
隆司 山中
Yoshihiro Usui
臼井 義博
Hiroshi Ito
廣 伊藤
Noriyuki Hasebe
長谷部 紀之
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP60178241A priority Critical patent/JPS6237171A/ja
Priority to GB8618985A priority patent/GB2179007B/en
Priority to DE19863626420 priority patent/DE3626420A1/de
Publication of JPS6237171A publication Critical patent/JPS6237171A/ja
Priority to US07/212,060 priority patent/US4827289A/en
Priority to GB8924485A priority patent/GB2222803B/en
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • B41J2/33505Constructional details
    • B41J2/3353Protective layers
    • 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
    • B41J2/3355Structure of thermal heads characterised by materials
    • 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
    • B41J2/33555Structure of thermal heads characterised by type
    • B41J2/3357Surface type resistors

Landscapes

  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はサーマルヘッドに係り、発熱抵抗体の寿命が長
く、保護膜の寿命も長く、かつ高速印字が出来るサーマ
ルヘッドに関するものである。
〔従来の技術〕
印字記録の方式としては、従来よりインパクトタイプ、
感熱記録タイプやインクジェットタイプ等があり、これ
まではインパクトタイプのプリンターが主流を占めてい
た。しかしインパクトタイブはその印字方式の故に、単
位面債当りのドツト数及びドツトの径に限界があり、微
細な印字が困qである。又、機械的に印字するため、印
字の際に音を発生するという欠点も持ち合せている。一
方、サーマルヘッドは、その製造法がICで用いられる
製造法とほとんど同一であるため、発熱抵抗体を構成す
る1素子は非常に小さくすることが出来、非常に微細な
印字が可能であり、かつ感熱方式であるため、騒音を発
生しないという長所を有している。こういった長所を活
がし、感熱記録タイプのサーマルヘッドの需要が急速に
増加している一方で、サーマルヘッドの長寿命化、高速
印字性能向上といった要求が一段と厳しくなってきてい
る。
一方、サーマルヘッドの性能を決定づけるものは発熱抵
抗体材料と保護膜材料であり、如何に優れた発熱抵抗体
材料と保護膜材料を開発するかとイウことが、優れた性
能を持つサーマルヘッドを開発出来るかということを左
右するといっても過言ではない。
従来のサーマルヘッドに用いられていた材料としては、
例えば特公昭59−8234号公報に示されているよう
に耐摩耗層としてTa2O5を用い、発熱抵抗体のyヤ
化ル防ぐための抵抗体保護層としてSiO□を用いる旨
が記載されており、発熱抵抗体としてはTaN、Ta−
9i02等が挙げられていた。サーマルヘッドの構造を
理解するために第6図に従来のサーマルヘッドの断面図
を示す、サーマルヘッドの印字動作については図中(7
)のリード線間に雷力が給雫されリード線(7)闇に形
成された発熱抵抗体(8)が発熱し、発熱抵抗体のや化
を防止する抵抗体膜N 743 I6)、感熱紙もしく
はインクリボン等(図示せず)とのり擦lとよる摩耗を
防止する耐摩耗層(5)、を通してプラテン(図示せず
)との間に挾まれた感熱紙、転写紙等を印写するもので
ある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のサーマルヘッドは以上のように発熱抵抗体(8)
および返戻の導体リード線(7)、S i 02 等の
抵抗体保護層(6I及びTaxes等の@摩耗1(5)
で形成される必要があったため、成膜材料を複数個揃え
る必要があると共に、成膜仕様の切換、成膜の長時間等
の問題があった。またSiO2 抵抗体保護層(6)と
Ta2O5耐曜耗fJ (5)の組合せはかなり良い長
寿命を示していたが、より長寿命化、省電力化、高速印
字化等の要求を充分満足させることが困難になって来て
いる。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、抵抗体保護層と耐摩耗層を1層の保護層で形
成し、かつ長寿命のサーマルヘッドを得ることを目的と
する。
〔問題点ち解決するための手段〕
発明者らは挿々の金属、合金、金属間化合物、酸化物を
組合せて、サーマルヘッドを試作し、実験を行った、こ
の結果金属、合金、金属間化合物とこれら混合物及びS
 i 02  から成る発熱抵抗体と一層から成る金属
酸化物の保護層を有するサーマルヘッドは非常に優れた
性能を示すことが判った。
〔作用〕
本発明におけるサーマルヘッドは金P1、合金、金属間
化合物とこれら混合物及びSiO2  から成る発熱抵
抗体を一層から成る金属酸化物の保N層で覆っているた
め、成膜の材料が−1でよく、成膜の仕様カ;1通りで
あると共に、成膜時間も短縮で −き、長寿命、省電力
、高速印字可能なサーマルヘッドを得ることができる。
〔発明の実施例〕 以下、この発明の実施例について従来例と比較しながら
説明する。
(従来例) 充分に洗滌されたガラス厚40〜50 pm のグレー
ズドアルミナ基板上に圧力4X 10  Pa  ノA
r雰囲気中で高周波2極スパッタリングによりTa−8
iO□発熱抵抗体膜を3000〜4000人の厚みで形
成した。入力は2KWで80分間スパッタリングを行っ
た。得られた抵抗体膜の面積抵抗は170Ω/口であっ
た。この抵抗体膜の上にAl  を1〜2μmスパッタ
リングで付着させ、選択エツチングを行い16本/mm
 のサーマルヘッドパターンを形成させ、この上に抵抗
体保護層としてSiO2  を2旭スパツタリングし、
引続き耐摩耗層としてのTa2Osを5μm スパッタ
リングを積層し従来例としてのサーマルヘッドとした。
(実施例1) 充分に洗滌されたガラス厚40〜50μmのグレーズド
アルミナ基板上に圧力4X10Pa のAr雰囲気中で
高周波2極スパツタリングによりTa−8i02発熱抵
抗体膜を3000〜4000人の厚みで形成した。入力
は2KWで80分間スパッタリングを行った。得られた
抵抗体膜の面積抵抗は170Ω/口であった。この抵抗
体膜の上にAl  を1〜217mスパッタリングで付
着させ、選択エツチングを行い16本/ffのサーマル
ヘッドパターンを形成させ、この上に保護層としてNb
2O5を5岬 スパッタリングし、サーマルヘッドとし
た、Nb2O5保pHは圧力4xlOPa  のAr雰
囲気で2KW、10時間スパッタリングすることで得た
(比較例) サーマルヘッドパターン形成までの製造工程は従来例及
び実施例1と同一でSiO2 の抵抗体保護1ル設けず
に、Ta2O5  耐摩耗層だけを5− スパッタリン
グで形成したサーマルヘッドを比較用に作成した。
これらのサーマルヘッドに対しステップストレステスト
、印字走行テスト等の実験を行った。第1図はステップ
ストレステストの結果を表わしたもので、横軸は従来例
で示したサーマ・ルヘッドの入力値を基準として表わし
た入力値小本し、縦軸は抵抗値の変化を表わしている。
図中(1]が実施例1で示した本発明サーマルヘッドの
実験結果を表わすデータで図中(2)が従来例で示した
サーマルヘッドの実験結果、図中(3)が比較停!で示
したサーマルヘッドの実験結唄を表わしている、実験方
法は電圧印加時間3分間、内10〇七の周期でパルス背
圧を印加し、休止時間1分間、この後!力を0.05W
上昇させ再度電圧印加というサイクルで加速度試験を行
った。又、この実験に於ける抵抗変化率の限界<aとし
ては+1%とした。
第1図より本発明品(1)力I従来品(2)より優れて
おり、従来品に比べ30%、高入力になっていることが
判る。又、S i 02 の抵抗保護層無し品(比較例
(3))に比べ、約2倍にな。ていることが判る。また
第2図は実際にプリンターに組込み、走行印字テストを
行った結果を示すものマ、縦軸は抵抗変化率か示し、f
・室軸は従来品を基準とした際の印字走行距離を示して
いる。図中(2)は実施例1で示した本発明サーマルヘ
ッドの実験結果を表わすデータで図中(2)は従来例で
示したサーマルヘッドの結果、図中(3)が比較例で示
したサーマルヘッドの実験結果を表わしている。実験は
実際にプリンターに組込み、1ドツト当り0.55  
Wの入力で30文字/秒で連続印字させた。判定方法は
初期抵抗値比10%の抵抗変化時までとした。第2ワよ
り、本発明品は従来品に比べ非常に優れた性能を示し、
従来品比で約2倍の印字走行が可能であった。本発明品
の印字走行距離が従来品に比べ大巾に向上した理由とし
ては、第1に3つのサンプルに於て、同一の入力値とし
たことが考えられる。つまり、本発明品の印加入力の限
界値が第1図のステップストレステストに示されるよう
Iζ、従来例、比較例に比べ太きいという点であり、同
一人力値に対し、本発明品は充分大きな印加入力限界値
を持ち、比較例では印加入力限界値を越えていたものと
考えられる。また第2の理由としては耐摩耗層の消耗が
少なかったことが考えられる。
(実施例2) 充分に洗滌されたガラスI’1ir40〜50Itrn
 のグレーズドアルミナ基板上に圧力4X10Pa  
のAr雰囲気中で高周波2極スパツタリングによりMn
−8i02発熱抵抗体Tを3000〜4000人の厚み
で形成した、入力は2KWで60分間スパッタリングを
行った。得られた抵抗体膜の面積抵抗は22OΩ/口で
あった。この抵抗体膜の上にAIを1〜2μmスパッタ
リングで付着させ、この上にNb2O5を圧力4xlQ
PaのAr雰囲気中でスパッタリングし、5μmの保護
層を付け、サーマルヘッドとした。
このサーマルヘッドも先の例と同一のステップストレス
テストと印字走行テストを行った。
第3図はステップストレステストの結果を示したもので
、第1図と同じく縦軸は抵抗値変化率を表わし、横軸は
印加入力を表わしている。図中(4)は本発明品である
実施例2で示したサーマルヘッドの実験結果を示してい
る。第3図より本発明品(4)が従来品(2)より優れ
ており、従来品に比べ45%、高入力になっていること
が判る。
又、第4図は印字走行テストの結果を示したもので、第
2図と同じく、縦軸は抵抗値変化率を表わし、横軸は印
字走行距離を表わしている。図中(4)は本発明品であ
る実施例2で示したサーマルヘッドの実験結果を示して
おり、本図より本発明品(4)が従来品(2)より優れ
ており、従来品に比べ2.5倍以上の印字走行が可能で
あることがわかる。
(他の実施例) 発明者らは上記実施例以外にも種々の材料を用いてサー
マルヘッドを試作し、実験を行った。その結果を表に示
す。
発熱抵抗体膜形成用のスパッタリングターゲットは、真
空ホットプレス装置を用いて作成した。
その−例を以下に示す。
350 mesh  のλ1n  粉末とSiO2 粉
末を所定量秤量し、エチルアルコールを用い、らいかい
器で2時間湿式混合を行った。混合後、乾燥させ真空ホ
ットプレス装置にセットし、真空中1500  ℃で1
時間保持した。その間400−の荷重を加えることで緻
密なMn SiO2  スパッタリングターゲットを得
た。先に述べたTa−8i02  スパッタリングター
ゲットも同一方法で作成しており、Taは325 me
shの粉末を用いた。他のターゲットも同様に真空ホッ
トプレス装置を用いて作成しtこ。
表の見方は、縦に発熱抵抗体膜材料、横に保護膜材料を
取り、例えば実施例1で示したサーマルヘッドは、抵抗
体膜がTa−8i02  で、保護膜がNb2O6、つ
まり左上角に示されている。又、1つのマス内の数字は
、上段が抵抗値(Q/口)、中段がステップストレステ
スト(従来品比%)、下段が印字走行距離(従来品比%
)を各々示している。
又、マス目の中で空欄があるものは実験を行っていない
ものであり、抵抗値は発熱抵抗体膜スパッタ後に測定し
ているため、Nb2O5保護膜の列にのみ記入した。
この表に於て、Nb2O5保護膜の列を見ると、ステッ
プストレステストの結果と印字走行テストの結果には相
関関係があることが判る、又、印字走行テストでは実際
の印字距離が100 km近くになるため、全試料のテ
ストは行えなかった。この表より、本発明サーマルヘッ
ドが従来品に比べ優れた性能を有していることが判り、
特に優れた発熱抵抗体と保護膜の組合せとしてTa−8
i02とNb2O5、Ta−8i02とTh 02 、
Ta S i 02とHf 02 、Ta −8i 0
2とY2O5、Mn−8iO2とN bz 05、Mn
 SiO2とCoo。
Mn−8i02とGeO2、Mn−SiO2とHf 0
2、Mn−8i02とMnO2、Mn−8i02とNi
p、  Mn−8i02  とT i 02、M n 
S i 02とY2O5 、Ti−8iO2とNb2O
s−Ti−8i02とThO2、Ti−8i02とCo
O、Ti−8i02とG e 02、Ti  SiO2
とHf o2、Ti−SiO2とNi01Ti−8i0
2とT i 02、Ti−8iOzとY2O5、Zr−
8i02とNb2O5、Zr−9iOzとThO2、N
b−8i02とNb2O5、Nb 5iOzとTh0z
 、Nb−8i02とGeO2、Nb SiO2とHf
O2、Nb SiO2とNi01Nb−8i02とY2
O5、Ta −Mo−8i02とThO2、Ta−Mo
−8i02とY2OS 、Nb −Mo −8i 02
とNb2O5、Nb Mo sio2とThO2、Nb
−Mo  SiO2と GeO2、Nb −Mo−Si
O2とY2O5,W−Mo−8i02とNb2O,、W
−Mo−8i02とThO2、W−No−8i02とY
2O5 、Ta−Cr−8i02とY2O5、Nb−C
r SiO2とThO2、Ta−Cr2Ta−SiO2
とThO2、Ta−Cr2Ta−8in2とY2O5等
があり、これらについては従来品の印字走行距離の2倍
以上のデータを得た。
以上の実験結果より、発明台らは保護膜の厚さをさらに
薄くシたサーマルヘッドを試作し実験を行ってみた。発
熱抵抗体としては実施例2で示したへ4n −8i 0
2  を用い、保護膜も同じくNb2o5を用いた。但
し、Nb2O5保護欣の厚さは3μmとした。
結果はステップストレステストが135%、印字走行テ
ストが170%で、従来品よりまだ優れていることが判
。た。一方、保護膜の厚みを薄くしたため、保護膜の熱
容量が減少し、入力値も10%程減少した。
又、従来のものと比較して発熱抵抗体及保護膜材料の原
料費がかなり安価なものを選択出来るようになったこと
もつけ加えておく。
第5図は本発明のサーマルヘッド構造を示す断面図であ
る。αOは保護膜であって、その組成は、前述の実施例
、実験例で示したものである。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明によれば金、q及S i 02 
からなる発熱抵抗体及その返戻の導体リードを一層の金
属酵化物で覆ったので、長寿命、省電力、高速印字可能
で、かつ製造時間が短縮され、安価なサーマルヘッドが
得ら第1る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるサーマルヘッドのス
テップストレステストの実験結果を示す図、第2図は同
じく印字走行テストの実験結果を示す図、第3図はこの
発明の他の実施例によるステップストレステストの実験
結果を示すI”l、ff14図は同じく他の実施例の印
字走行テストの実験結果を示す図、第5図は本発明のサ
ーマルヘッドの構造を示す断面図、第6図は従来のサー
マルヘッドの構造を示す断面図である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板Iに形成された発熱抵抗体と、該発熱抵抗体
    に電力を供給するリード線と、前記発熱抵抗体およびそ
    の近くの前記リード線を保護する保護層を有するサーマ
    ルヘッドにおいて保護層が一層の酸化物で構成されてい
    ることを特徴とするサーマルヘッド。
  2. (2)保護層の酸化物の元素がTi、Zr、Hf、V、
    Nb、Cr、Mo、W、B、Mn、Fe、Ni、Co、
    Th、GeおよびYのうちから選ばれた1種以上である
    特許請求の範囲第1項に記載のサーマルヘッド。
  3. (3)保護層の酸化物がNb_2O_5、ThO_2、
    B_2O_3、CoO、Cr_2O_3、Fe_3O_
    4、GeO_2、HfO_2、MoO_3、MnO_2
    、Mn_3O_4NiO、TiO_2、V_2O_5、
    WO_2、Y_2O_3およびZrO_2のうちから選
    ばれた1種以上である特許請求の範囲第1項に記載のサ
    ーマルヘッド。
  4. (4)発熱抵抗体が金属およびSiO_2から成り、発
    熱抵抗体およびその近傍のリード線を保護する保護層が
    一層の酸化物で構成されている特許請求の範囲第1項に
    記載のサーマルヘッド。
  5. (5)発熱抵抗体の金属がTi、Zr、Hf、V、Nb
    、Ta、La、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Niおよ
    びCoのうちから選ばれた1種以上の単体金属もしくは
    2種以上から成る合金もしくは2種以上から成る金属間
    化合物またはこれら単体金属、合金、金属間化合物のな
    かの2種以上の混合物から成る特許請求の範囲第1項に
    記載のサーマルヘッド。
JP60178241A 1985-08-12 1985-08-12 サ−マルヘツド Pending JPS6237171A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60178241A JPS6237171A (ja) 1985-08-12 1985-08-12 サ−マルヘツド
GB8618985A GB2179007B (en) 1985-08-12 1986-08-04 Thermal head for printer
DE19863626420 DE3626420A1 (de) 1985-08-12 1986-08-05 Thermokopf fuer einen drucker
US07/212,060 US4827289A (en) 1985-08-12 1988-06-23 Thermal head
GB8924485A GB2222803B (en) 1985-08-12 1989-10-31 Thermal head for printer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60178241A JPS6237171A (ja) 1985-08-12 1985-08-12 サ−マルヘツド

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6237171A true JPS6237171A (ja) 1987-02-18

Family

ID=16045060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60178241A Pending JPS6237171A (ja) 1985-08-12 1985-08-12 サ−マルヘツド

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6237171A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS6237171A (ja) サ−マルヘツド
JP3411133B2 (ja) サーマルヘッド
JPS6256160A (ja) サ−マルヘツド
US4827289A (en) Thermal head
JP3548571B2 (ja) サーマルヘッド
US5473357A (en) Thermal head and manufacturing method
JPH0312551B2 (ja)
JPH03504699A (ja) 薄膜技術における電熱変換器用電気抵抗材料
JP2010195023A (ja) サーマルヘッド
JP2999909B2 (ja) サーマルヘッド及びその製造方法並びにこれを用いたサーマルプリンタ
JPS63202463A (ja) サ−マルヘツド
JP3133081B2 (ja) サーマルヘッド
JPH04288244A (ja) サーマルヘッド
JP2750125B2 (ja) サーマルヘッドの基板構造
JP3477194B2 (ja) サーマルヘッド
JP2571864B2 (ja) 厚膜型サーマルヘッド
JP2870692B2 (ja) 薄膜型サーマルヘッド
JPS6273601A (ja) サ−マルヘツド
JPS6140170A (ja) サ−マルヘツド
JP2542711B2 (ja) 厚膜型サ―マルヘッドの製造方法
JPS62202755A (ja) 薄膜型サ−マルヘツド
JPH10119336A (ja) サーマルヘッド及びその製造方法
JPH01272465A (ja) サーマルヘッド及びその製造方法
JP2731453B2 (ja) サーマルヘッド用基板およびその製造方法
JPS62202756A (ja) 薄膜型サ−マルヘツド