JPS6271665A - Thermal head - Google Patents

Thermal head

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Publication number
JPS6271665A
JPS6271665A JP60211771A JP21177185A JPS6271665A JP S6271665 A JPS6271665 A JP S6271665A JP 60211771 A JP60211771 A JP 60211771A JP 21177185 A JP21177185 A JP 21177185A JP S6271665 A JPS6271665 A JP S6271665A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
thermal head
protective film
glaze layer
silicon
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
JP60211771A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Ebihara
隆 海老原
Takeshi Yokoo
横尾 毅
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.)
NHK Spring Co Ltd
Original Assignee
NHK Spring Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NHK Spring Co Ltd filed Critical NHK Spring Co Ltd
Priority to JP60211771A priority Critical patent/JPS6271665A/en
Publication of JPS6271665A publication Critical patent/JPS6271665A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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

PURPOSE:To provide a thermal head for a thermal printer having excellent durability, by constituting a protective film of an ion-plated film of silicon monoxide, in a thermal head comprising a substrate provided with a glaze layer thereon, a heating resistor film, an electrode film and a protective film. CONSTITUTION:A thermal head comprises an insulating substrate 1 consisting of alumina or the like, a vitreous glaze layer 2, a heating resistor film 3 formed of Ta2N or the like, and electrode film 4 consisting of a Cr-Au film and a protective film 7, laminated in this order. The protective film 7 is a layer obtained by ion plating of silicon monoxide in a high vacuum. The protective film does not contain silicon dioxide or silicon nitride mixed therein, and has such a high hardness that it has a practically sufficient abrasion resistance without any abrasion-resistant layer. In addition, the protective film 7 has an excellent oxygen-shielding capability due to the sufficiently dense structure thereof, and since it has favorable adhesion to the substrate on which it is provided, there is no need to provide a vapor-deposited film of a metal fluoride compound or the like therebetween.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、感熱プリンタ用ヘッドに関し、特に保護膜と
して一酸化硅素のイオンプレーティング膜を用いる形式
のナーマルヘッドに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a head for a thermal printer, and particularly to a type of thermal head using an ion plating film of silicon monoxide as a protective film.

〈従来の技術〉 従来、感熱プリンタ用サーマルヘッドとしては、第1図
に示されたように、熱絶縁用のグレーズ層2を有する基
板1と、発熱用の抵抗体膜3と、前記抵抗体膜を選択的
゛に通電加熱するためにマトリックス状に配列された電
極膜4と、前記抵抗体膜3或いは電極膜4の酸化を防止
するための二酸化硅素からなる保護膜5とを有するサー
マルヘッドが知られている。また、保護膜5の表面がリ
ボン或いは印字用紙に固接することから、保護膜の表面
に五酸化タンタルなどからなる耐摩耗膜6が設けられる
場合がある。
<Prior Art> Conventionally, as shown in FIG. 1, a thermal head for a thermal printer includes a substrate 1 having a glaze layer 2 for heat insulation, a resistor film 3 for heat generation, and the resistor. A thermal head having electrode films 4 arranged in a matrix for selectively heating the films with electricity, and a protective film 5 made of silicon dioxide for preventing oxidation of the resistor film 3 or the electrode film 4. It has been known. Further, since the surface of the protective film 5 is firmly attached to the ribbon or printing paper, a wear-resistant film 6 made of tantalum pentoxide or the like may be provided on the surface of the protective film.

しかるに、印字時には抵抗体が瞬間的には250〜40
0°C程度まで胃温するために、各膜には熱応力が加わ
り、また大気中或いは保護膜、グレーズ層などの酸素が
拡散し、抵抗体膜を酸化する傾向があり、サーマルヘッ
ドの耐久性に対する制約となっていた。
However, during printing, the resistance of the resistor is momentarily 250 to 40
In order to heat the stomach to about 0°C, thermal stress is applied to each film, and oxygen in the atmosphere or in the protective film, glaze layer, etc. tends to diffuse and oxidize the resistor film, reducing the durability of the thermal head. It was a restriction on sexuality.

そこで、特開昭52−89336号公報には、二酸化硅
素よりも緻密であって硬度の優れた一酸化硅素の蒸着膜
を用いることが提案されている。
Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-89336 proposes the use of a vapor-deposited film of silicon monoxide, which is denser and has better hardness than silicon dioxide.

しかしながら、−酸化硅素蒸着膜は、比較的脆く、クラ
ックの発生等により大気遮断能力の点で問題があること
から、−酸化硅素蒸着膜に二酸化硅素或いは窒化硅素を
混入して大気遮断能力を改善するようにしている。従っ
て、保護膜の緻密性或いは硬度が損われるという問題が
あった。
However, - the silicon oxide vapor deposited film is relatively brittle and has problems in terms of its ability to block the atmosphere due to the occurrence of cracks, etc. Therefore, - silicon dioxide or silicon nitride is mixed into the silicon oxide vapor deposited film to improve the air blocking ability. I try to do that. Therefore, there is a problem that the denseness or hardness of the protective film is impaired.

また、−酸化硅素蒸着膜は、下地との密着性が良くない
ために、密着力を改善するためのフッ化マグネシウムな
どからなるフッ化金属化合物の蒸着膜を一酸化硅素膜の
蒸着に先立って形成するようにしているが、フッ化金属
化合物の融点は一酸化硅素よりも劣り、サーマルヘッド
の耐熱性を損うという問題があった。
In addition, since the silicon oxide vapor deposited film does not have good adhesion to the base, a vapor deposited film of a metal fluoride compound such as magnesium fluoride is applied prior to the silicon monoxide film to improve the adhesion. However, the melting point of the metal fluoride compound is lower than that of silicon monoxide, and there is a problem in that the heat resistance of the thermal head is impaired.

〈発明が解決しようとする問題点〉 このような従来技術の欠点に鑑み、本発明の主な目的は
、耐久性に優れた感熱プリンタ用サーマルヘッドを提供
することにある。
<Problems to be Solved by the Invention> In view of these drawbacks of the prior art, the main object of the present invention is to provide a thermal head for a thermal printer with excellent durability.

〈問題点を解決するための手段〉 このような目的は、本発明によれば、グレーズ層を有す
る基板と、発熱抵抗体膜と、電極膜と、保護膜とを有す
る感熱プリンタ用り一−マルヘッドに於て、前記保護膜
か、−酸化硅素のイオンプレーティング膜からなること
を特徴とするサーマルヘッドを提供することにより達成
される。
<Means for Solving the Problems> According to the present invention, such an objective is to provide a thermal printer having a substrate having a glaze layer, a heating resistor film, an electrode film, and a protective film. This can be achieved by providing a thermal head characterized in that it is made of the above-mentioned protective film or a silicon oxide ion plating film.

〈作用〉 一酸化硅素のイオンプレーティング膜は、二酸化硅素の
蒸@膜或いは一酸化硅素蒸着膜に比較して、硬度及び緻
密性に於て優れているため、またフッ化金属化合物など
の低融点物質を用いる必要がないことから、サーマルヘ
ッドの耐久性を大幅に改善することができる。
<Function> Silicon monoxide ion plating film has superior hardness and density compared to silicon dioxide evaporation film or silicon monoxide evaporation film. Since there is no need to use a melting point substance, the durability of the thermal head can be significantly improved.

〈実施例〉 第2図は、本発明に基づくサーマルヘッドの一実施例の
要部を示す断面図である。このサーマルヘッドは、アル
ミナなどの材料からなる絶縁性基板1と、ガラス質から
なるグレーズ層2と、Ta2Nなどからなる発熱抵抗体
膜3と、Cr−AL、1膜からなる電極膜4と、保護膜
7とを、この順序で積層してなる。
<Embodiment> FIG. 2 is a sectional view showing a main part of an embodiment of a thermal head based on the present invention. This thermal head includes an insulating substrate 1 made of a material such as alumina, a glaze layer 2 made of glass, a heating resistor film 3 made of Ta2N, etc., and an electrode film 4 made of Cr-AL. The protective film 7 is laminated in this order.

保護膜7は、高真空中で一酸化硅素をイオンプレーティ
ングしてなる層であって、二酸化硅素或いは窒化硅素な
どが混入することかなく、硬度が高いため、耐摩耗層を
設けなくとも実用的には充分な耐摩耗性を有し、組織が
十分緻密であるために酸素遮断能力に優れ、下地との密
着性が良いため、フッ化金属化合物の蒸着膜等を介在さ
せる必要がない。
The protective film 7 is a layer formed by ion-plating silicon monoxide in a high vacuum, and since it is free of silicon dioxide or silicon nitride and has high hardness, it can be put to practical use even without a wear-resistant layer. Specifically, it has sufficient wear resistance, has a sufficiently dense structure, has excellent oxygen blocking ability, and has good adhesion to the base, so there is no need to interpose a vapor-deposited film of a metal fluoride compound.

第3図は、発熱抵抗体膜3とグレーズ層2との間に、−
酸化硅素をイオンプレーティングしてなるアンダーコー
ト膜8が設けられている。このようなアンダーコート膜
8を設けることにより、グレーズ層2からの酸素の拡散
による抵抗体膜3の酸化が防止され、また、−M化硅索
が二酸化硅素よりも耐フツ酸性に優れているため、(氏
抗対膜3をエツチングにより形成する際に、グレーズ層
2の表面に凹凸が形成されるのが回避される。
FIG. 3 shows that between the heating resistor film 3 and the glaze layer 2, -
An undercoat film 8 formed by ion plating silicon oxide is provided. By providing such an undercoat film 8, oxidation of the resistor film 3 due to the diffusion of oxygen from the glaze layer 2 is prevented, and -M silica cable has better hydrofluoric acid resistance than silicon dioxide. Therefore, the formation of unevenness on the surface of the glaze layer 2 is avoided when forming the anti-reflection film 3 by etching.

第4図は、種々の構造を有するサーマルヘッドに対して
、パルス周期3m5ec、パルス幅1.5m5ecによ
り、印加電力を10分毎に1W/#2づつ増加させて加
速テストを行った時の抵抗変化率ΔR/RX100 (
%)の測定結果を示す。但し、Rはテスト前の抵抗値を
示し、ΔRは抵抗値の変化量である。
Figure 4 shows the resistance of thermal heads with various structures when accelerated tests were performed with a pulse period of 3 m5 ec and a pulse width of 1.5 m5 ec, with the applied power increasing by 1 W/#2 every 10 minutes. Rate of change ΔR/RX100 (
%) measurement results are shown. However, R represents the resistance value before the test, and ΔR represents the amount of change in the resistance value.

サーマルヘッドAは、グレーズ層の上に抵抗体膜と電極
膜とのみを積層し、保護膜を有ざない構造を有する。サ
ーマルヘッドBは、上記ナーマルヘッドAに対し、酸素
雰囲気中にあって5X10−5Torrの圧力下に於い
て、−酸化硅素をイオンプレーティングしてなる保護膜
を有する。サーマルヘッドCは、サーマルヘッドAに対
して、−M化硅素を蒸発源として抵抗加熱により、5X
10−Torrの圧力下でイオンプレーティングしてな
る構造を有している。更に、比較のために用意されたサ
ーマルヘッドDは、上記サーマルヘッドAに対して、二
酸化硅素を蒸発源として電子ビーム加熱ににす、5 X
 10−5Torrの圧力下−で、9着により形成され
た2ミクロンの厚さの保護膜を有する構造を有し、サー
マルヘッドEは、上記ナーマルヘッドAに対して、二酸
化硅素をターゲットとし、圧力3 X 10’Torr
のアルゴン雰囲気内で、高周波マグネトロンスパッタに
より2ミクロンの厚さの保護膜を形成してなるものであ
る。
Thermal head A has a structure in which only a resistor film and an electrode film are laminated on a glaze layer, and there is no protective film. Thermal head B, in contrast to the above-mentioned thermal head A, has a protective film formed by ion plating -silicon oxide under a pressure of 5.times.10@-5 Torr in an oxygen atmosphere. Thermal head C is 5
It has a structure formed by ion plating under a pressure of 10-Torr. Furthermore, the thermal head D prepared for comparison is different from the above thermal head A in that it uses electron beam heating using silicon dioxide as an evaporation source.
Thermal head E has a structure with a 2-micron thick protective film formed by 9 deposition under a pressure of 10-5 Torr. X 10'Torr
A protective film with a thickness of 2 microns is formed by high-frequency magnetron sputtering in an argon atmosphere.

第4図のグラフから、本発明に基づくり一マルヘッド、
特に高真空下で一酸化硅素をイオンプレーティングして
なる一す゛−マルヘッドCの耐久性が優れており、微量
の酸素を導入することにより、−酸化硅素に二酸化硅素
が混入した場合、すなわらサーマルヘッドBの場合には
、やや耐久性に劣ることが解る。
From the graph of FIG. 4, it can be seen that the linear head based on the present invention,
In particular, the durability of one-dimensional head C, which is made by ion plating silicon monoxide under high vacuum, is excellent, and by introducing a small amount of oxygen, if silicon dioxide is mixed into silicon oxide, it can be easily removed. It can be seen that in the case of straw thermal head B, the durability is slightly inferior.

第5図は、2種類のサーマルヘッドF及びGに対して、
パルス周期3m5eC,パルス幅1.5m5ecにて、
10分毎に5W/m2ずつ増加させて加速テストを行っ
た時の発熱抵抗体のピーク温度に対する抵抗変化率の結
果を示す。ここで、9−マルヘット下は、上記サーマル
ヘッドAに対して、保護膜として一酸化硅素をイオンプ
レーティングにより5ミクロンの厚さにて積層してなる
もので、リーーマルヘッドGは、上記サーマルヘッドF
と同様の構造を有し、かつ発熱抵抗体膜3とグレーズ層
2どの1旧こ、約1ミクロンの厚さの一酸化硅素を、ア
ンダーコート膜8としてイオンプレーティングしてなる
ものでめる。
Figure 5 shows two types of thermal heads F and G.
At a pulse period of 3m5eC and a pulse width of 1.5m5eC,
The results of the resistance change rate with respect to the peak temperature of the heat generating resistor when an accelerated test was performed by increasing the temperature by 5 W/m2 every 10 minutes are shown. Here, the lower 9-maru head is made by laminating silicon monoxide as a protective film to the thermal head A with a thickness of 5 microns by ion plating, and the thermal head G is made by laminating the thermal head A with a thickness of 5 microns. Head F
It has a structure similar to that of the undercoat film 8, and is made by ion plating silicon monoxide with a thickness of about 1 micron on both the heating resistor film 3 and the glaze layer 2. .

第5図から、アンダーコート膜8を設けることにより、
サーマルヘッドの耐久性が改善されることが解る。しか
も、このようなアンダーコート膜を設けることにより、
抵抗発熱体をフッ酸によりエツチングする際に、グレー
ズ層までエツチングされるのを効果的に防止することが
できる。更に、このようなアンダーコート膜は、グレー
ズ層の酸素が発熱抵抗体に向けて拡散するのを防止する
作用があるため、一層発熱体の劣化を防止する作用が得
られる。
From FIG. 5, by providing the undercoat film 8,
It can be seen that the durability of the thermal head is improved. Moreover, by providing such an undercoat film,
When etching the resistance heating element with hydrofluoric acid, it is possible to effectively prevent the glaze layer from being etched. Furthermore, such an undercoat film has the effect of preventing oxygen in the glaze layer from diffusing toward the heating resistor, so that it can further prevent deterioration of the heating element.

〈発明の効果〉 このように本発明によれば、極めて単純な構造により、
サーマルヘッドの耐久性を向上することができ、イオン
プレーティングが比較的大量生産に適する方法であり、
また表面の耐摩耗膜、或いは保護膜の密着力を改善する
ための膜などを省略し得るため、その効果は極めて大で
ある。
<Effects of the Invention> As described above, according to the present invention, with the extremely simple structure,
Ion plating is a method that can improve the durability of the thermal head and is relatively suitable for mass production.
Further, since a wear-resistant film on the surface or a film for improving the adhesion of the protective film can be omitted, the effect is extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来技術に基づくサーマルヘッドの構造を示す
縦断面図である。 第2図は本発明の第1の実施例に基づくサーマルヘッド
の構造を示す縦断面図である。 第3図は本発明に基づくサーマルヘッドの第2の実施例
の構造を示す縦断面図である。 第4図は、種々のサーマルヘッドの耐久性を評価覆るた
めに、印加電力に対する抵抗変化率を示すグラフである
。 第5図は本発明の第2の実施例の効果を評価するために
本発明に基づく2種のサーマルヘッドについて測定した
、温度に対する抵抗変化率を示すグラフである。 1・・・基板      2・・・グレーズ層3・・・
発熱抵抗体膜  4・・・電極膜5・・・二酸化硅素の
蒸着膜 6・・・五酸化タンタルの@着膜 7・・・−酸化硅素のイオンプレーティング膜8・・・
アンダーコート膜
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the structure of a thermal head based on the prior art. FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the structure of a thermal head based on the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the structure of a second embodiment of the thermal head according to the present invention. FIG. 4 is a graph showing the rate of change in resistance with respect to applied power in order to evaluate the durability of various thermal heads. FIG. 5 is a graph showing the rate of change in resistance with respect to temperature, which was measured for two types of thermal heads based on the present invention in order to evaluate the effects of the second embodiment of the present invention. 1...Substrate 2...Glaze layer 3...
Heating resistor film 4... Electrode film 5... Vapor deposited film of silicon dioxide 6... @ deposited film of tantalum pentoxide 7... - Ion plating film of silicon oxide 8...
undercoat film

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)グレーズ層を有する基板と、発熱抵抗体膜と、電
極膜と、保護膜とを有する感熱プリンタ用サーマルヘッ
ドに於て、 前記保護膜が、一酸化硅素のイオンプレーティング膜か
らなることを特徴とするサーマルヘッド。
(1) In a thermal head for a thermal printer having a substrate having a glaze layer, a heating resistor film, an electrode film, and a protective film, the protective film is made of an ion plating film of silicon monoxide. A thermal head featuring
(2)前記グレーズ層と前記発熱抵抗体膜との間に一酸
化硅素からなるアンダーコート膜が形成されていること
を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のサーマルヘ
ッド。
(2) The thermal head according to claim 1, wherein an undercoat film made of silicon monoxide is formed between the glaze layer and the heating resistor film.
JP60211771A 1985-09-25 1985-09-25 Thermal head Pending JPS6271665A (en)

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Citations (4)

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