JPS6295241A - サ−マルヘツド - Google Patents

サ−マルヘツド

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Publication number
JPS6295241A
JPS6295241A JP60237034A JP23703485A JPS6295241A JP S6295241 A JPS6295241 A JP S6295241A JP 60237034 A JP60237034 A JP 60237034A JP 23703485 A JP23703485 A JP 23703485A JP S6295241 A JPS6295241 A JP S6295241A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
protective film
heat generator
thermal head
silicon nitride
nitride layer
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
JP60237034A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomohiro Nakamori
仲森 智博
Taiji Tsuruoka
鶴岡 泰治
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.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP60237034A priority Critical patent/JPS6295241A/ja
Publication of JPS6295241A publication Critical patent/JPS6295241A/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

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)
  • Non-Adjustable Resistors (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) この出願にかかる第−及び第二の発明は、感熱印字に用
いるサーマルヘッドに関する。
(従来の技術) 従来より、感熱紙を発色させて感熱紙にドツトのモザイ
クを作ることにより絵、文字等の印字を行うため、種々
力サーマルヘッドが提案され、又、製造されている。こ
のようなサーマルヘッドは大別して厚膜型及び薄膜型の
2種に分けられるが、ここでは、代表的な薄膜型サーマ
ルヘッドにつき説明する。
第4図は従来の一般的な薄膜型サーマルヘッドの構成を
示す要部断面図であり、下地上しての絶縁基板上に多数
設けられた発熱抵抗体のうちの一つに着目して示した断
面図である。この図において、+1は下地上しての絶縁
基板であり、この絶縁基板11には通常、保温層13が
設けられている。保温層13土にはS膜抵抗体から成る
発熱抵抗体15が設けられ、ざらに、この発熱体15上
に給電体17及び18が離間した位晋にそれぞれ設けら
れると共に、これら給電体17及び18の間で発熱抵抗
体15の一部分15aが露出するように構成されている
。この発熱抵抗体15の一部分15aが発熱して感熱紙
に印字が行われる。また、給電体17及び19上、及び
、発熱抵抗体15の一部分15a hには発熱抵抗体保
護IQ23と#摩耗層25とが順次に設けられている。
感熱印字を行う場合の発熱抵抗体15の温度は印字速度
、保温層13に用いる材料その他の条件にもよるが、高
速印字の場合でおよそ500〜600°C1低速印字の
場合でおよそ400″Cに達する。このように高温とな
る発熱抵抗体15に通常用いられる材料例えば窒化タン
タル(置2N)その他の材料は、高温になると外気の酸
素の影響で酸化され、特に高速印字の場合に劣化しやす
い。
そのため従来のサーマルヘ−/ トにおいては、酸素遮
断効果を有する材料例えば二酸化ケイ素(Si02)か
ら成る発熱抵抗体保護膜23を発熱抵抗体15を覆うよ
うに設けて外気の酸素を遮断し、発熱体保護膜23によ
って高温の発熱体15が酸化により劣化するのを防止し
ていた。
発熱抵抗体保Xi II5! 23及び#摩耗層25の
形成に用いる材料としては炭化ケイ1(SiC)その他
の材料を用いることもあるが、文献(IEEE、マo1
.cHMT−7、no、3.(1984’?fL9月)
、9.294−298 )に開示されるように発熱抵抗
体保護[923に5i02.耐摩耗層25に5酸化タン
タル(Ta205)を用いるのが最も一般的であり、効
果的な組み合せである。
発熱抵抗体保護ばあいあ<02 を用いる理由としては
SiCその他の材料に比し5i02 の酸素遮断効果が
大きいこと、また、yj膨張係数が小さいことその他の
理由が考えられる。発熱抵抗体15は感熱印字の際の熱
衝撃によってひずみを生じ、これが発熱抵抗体15の破
壊につながる。しかし、発熱抵抗体保護膜23に線膨張
係数が小ざい5i02を用いると、膜厚が発熱抵抗体保
護膜23に比し非常に薄い発熱抵抗体15の9e膨張を
おさえるのでひすみによって発熱抵抗体15の破壊が起
こるのを緩和することが出来る。
尚、5i02I1%の成膜方法としては5i02のター
ゲアト材をArガス雰囲気中でスパッタするスパッタ法
が一般に行われている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら上述した従来構成のサーマルヘッドは、よ
り高速に、より良質に印字を行うため高パワーを用いて
より高温の状態で駆動させた場合、充分な寿命が得られ
ない。その原因は以下のように推測される。
既に説明したように、発熱抵抗体保護膜としてはSiO
2膜が最もa素遮断効果が太さいとされ広く一般的に用
いられてきた。しかし、いくら外気の酸素を遮断しても
高温になるとSiO2中の酸素(0)が発熱抵抗体とそ
の界面で反応を起こしやすくなり、これがため発熱抵抗
体を酸化しこれを劣化させると考えられる。
そのため、従来構成のサーマルヘッドは高速でしかも良
質な印字を行うためより高パワーで駆動すると充分な寿
命が得られず性能が不充分であった。
この出願の第−及び第二の発明の目的は、共に上述した
問題点を除去し、より高パワーでの使用に耐え、従来構
成より高速でしかもより良質の印字を行うことが出来る
高性能のサーマルヘッドを提供することにある。
(問題点を解決するための手段) この目的達成のためこの出願の第一の発明によれば、下
地りに発熱抵抗体(発熱体)と、給電体と、酸化物を含
む発熱抵抗体保護膜(発熱体保護膜)と、#摩耗層とを
具えるサーマルヘッドにおいて、発熱抵抗体と発熱抵抗
体保護膜との間に窒化ケイ素層を設けたことを特徴とす
る。
さらに、この発明の第二の発明によれば、下地上に発熱
抵抗体と、給電体と、#化物を含む発熱抵抗体保護膜と
、耐摩耗層とを具えるサーマルヘッドにおいて、下地層
表面に酸化物を含む保温層を具え、発熱抵抗体と発熱抵
抗体保護膜との間に窒化ケイ素層を具え、さらにこの下
地層の保温層と発熱抵抗体との間に別の窒化ケイ素層を
具えることを特徴とする特 尚、この出願の第−及び第二の発明において、窒化ケイ
素層は窒化ケイ素として5i3Nqのみを含む場合はも
とよりSiNその他の窒化ケイ素を含み形成した場合を
も意味する。
(作用) このように構成すれば、第一の発明においては窒化ケイ
素層を発熱体と発熱体保護膜との間に設けであるので、
この窒化ケイ素層が発熱体保護膜に含まれる酸化物の酸
素を遮断し、よって、サーマルヘッドを高パワーで駆動
して発熱体を高温にしても発熱体と発熱体保護膜との間
で反応が起こりにくくなると考えられる。その結果、高
温の発熱体の劣化をおさえサーマルへラドをより裔パワ
ーで使用することが出来る。
また第二の発明においては、窒化ケイ素層を発熱体と発
熱体保護膜との間に設け、さらに別の窒化ケイ素層を酸
化物を含む保温層と、発熱体との間に設けである。従っ
て、発熱体保護膜及び保温層に含まれる酸化物の酸素を
さらに遮断し高温の発熱体と発熱体保護膜との間の反応
がさらに起こりにくくなると考えられる。その結果、第
一の発明と同様或はそれ以とにサーマルヘッドをより高
パワーで駆動することが出来る。
(実施例) 以下、図面を参照してこの出願にかかる第−及び第二の
発明につぎ実施例の説明を行う。以下に説明する実施例
では、第−及び第二の発明の好ましい特定の数値的条件
、材料その他の条件の下で説明するが、これらは単なる
一例であるにすぎず、築−及び第二の発明はこれらの実
施例にのみ限定されるものではないことを理解されたい
第1図は、この出願の第一の発明における一実施例の構
成を示した線図であり、第4図と同様の要部断面図であ
る。この図において、31は下地上して通常用いられる
絶縁基板例えばグレーズドアルミナ基板である。この基
板31の基板とには二酸化ケイ素(SiO2)を主成分
とするガラス真のグレーズが保温層33として設けられ
ている。保温層33北には窒化タンタル(Ta2N)膜
から成る発熱体35が設けられ、さらに発熱体35トに
クロム(Cr)を下地上して或11qされた金(Au)
I漠から成る給電体37及び39が設けられている。
次いで、窒化ケイ素層41、酸化物(例えば5i02)
を含む発熱体保護115j43及び5酸化タンタル(T
a205)から成る#摩耗層45を順次に設ける。酸化
物を含むとは保護膜を酸化物のみで形成する場合はもと
より一部分として酸化物を含み形成する場合の両者を意
味する。ここで窒化ケイ素層41は、発熱体35と発熱
体保護膜との間に設けると共に発熱体35上、及び、給
電体37及び39上に発熱体35を覆うように窒化ケイ
素層41を形成する。
このように窒化ケイ素層41を設けることによって高温
の発熱体35の劣化をおさえて、より高パワーでサーマ
ルヘッドを駆動することが出来る。
この実施例のサーマルヘッドは従来ある一般的なサーマ
ルヘッドの製造方法に従い所定の寸法、形状に作成する
ことが容易に出来る。また、この実施例では窒化ケイ素
層4I、発熱体保護膜43及び#摩耗層45をそれぞれ
スパッタ法で形成したが成膜方法はこれに限定されるも
のではない。
第2図は、この実施例のサーマルヘッドと、比較のため
に用意した従来構成のサーマルヘッドとをステップスト
レス試験に供した結果を示す線図である。この図は縦軸
にサーマルヘッドの発熱抵抗体の抵抗変化率ΔR/R(
%)を取り横軸に印厘電力(W/ d o t )を取
って、印加電力に対して、初期抵抗値Rと各ステンプ終
了時の抵抗値との差ΔRから求める抵抗変化率ΔR/R
を、プロットして示しである。図中、Iはこの実施例の
サーマルヘッドの試験結果を、IIは従来構成のサーマ
ルヘッドの試験結果をそれぞれ示す。
ステップストレス試験に用いたこの実施例及び従来のサ
ーマルヘッドの構成は、従来構成のサーマルヘッドが窒
化ケイ素層を設けていないだけでその他の構成、作成条
件は同一である。また、この試験に供したサーマルヘッ
ドは初期抵抗値が平均で600〜700Ω、ドツト密度
が16dot/mm及び形状がミアング形状のサーマル
ヘッドを用いた。試験に供したサーマルヘッドの膜厚及
び材質を表1に示す。
表  1 注〕窒化ケイ素層は従来構成のサーマルヘッドには設け
られていない。
また、この試験では印加する初期電力を0.1W/do
t、ステップアップパワを0.OIW/dot、パルス
剛力■回数を1ステップ当り20000パルス、繰り返
し周期を5ms及びパルス幅を0.8msに設定した。
この試験条件でサーマルヘッドに印加する電力をステッ
プアップして徐々に電力[ITL力を変え、サーマルヘ
ッドが破壊するまで電力を玉げていき試験を行った。
第2図に示した試験結果から明らかなように、この試験
に用いたサーマルヘッドにおいて従来のサーマルヘッド
では、0.4W/dotより低いパワーで抵抗変化率が
大きくなってしまう、しかし第一の発明の実施例では、
劣化があまり進まない安定した領域はおよそ0.45W
/dot付近までの高印加電力領域にまで及んでいる。
すなわち、使用可能な最大印加電力は実施例のサーマル
ヘッドの万が従来のサーマルヘッドよりも大きい。従っ
て、第一の発明によればより高パワーでの駆動に耐える
サーマルヘッドを提供することが出来、その結果、より
高速により良質な印字を行うことが出来る。また、第一
の発明によれば従来のサーマルヘッドと同等のパワーで
駆動して寿命のより長いサーマルヘッドを提供できる。
第3図はこの出願の第二の発明における実施例の構成を
示した線図であり、第4図と同様の要部断面図である。
第3図に示すようにこの実施例は下地層としての基板3
1の表面に酸化物を含む保温層33を具え、発熱抵抗体
35と発熱抵抗体保護膜43との間に窒化ケイ素層41
を具え、さらに保温層33と発熱抵抗体35との間に別
の窒化ケイ素層47を具えている。このように発熱体3
5を窒化ケイ素層41及び47によって覆って発熱体保
護膜43及び保温層33に含まれる酸化物の酸素を遮断
した構成となっているので、第一の発明と同様或はそれ
以上の効果を期待出来る。
この出願の第−及び第二の発明は、発熱体保護膜に含ま
れる酸化物或は保温層に含まれる酸化物と、窒化ケイ素
層との組合せで、好適には二酸化ケイ素と窒化ケイ素層
との組合せで、用いるのが効果的である。
また、この出願の第−及び第二の発明は上述した実施例
で用いた材料に限定されるものではない。発熱体保護膜
/耐摩耗層の組合せも、実施例に述べたS i 02 
/T az Osに限定されるものではなく、酸化ハフ
ニウム(HfO2)/Ta205 、S io?/S 
tc等その他の組合せでも良い。
(発−明の効果) 上述した説明からも明らかなように、この出願の第一の
発明においては窒化ケイ素層を発熱体と発熱体保護膜と
の間に設けである。このため窒化ケイ素層が発熱体保護
膜に含まれる酸化物の酸素を遮断し、よって、サーマル
ヘッドを高パワーで駆動して発熱体を高温にしても発熱
体と発熱体保m IIQとの間で反応が起こりにくくな
ると考えられる。その結果、高温の発熱体の劣化をおさ
えサーマルヘッドをより高パワーで使用することが出来
、使用可能な最大印加電力を従来より大きく出来る。
従って、第一の発明によればより高パワーでの駆動に耐
えるサーマルヘッドを提供することが出来ると共に、よ
り高速により良質な印字を行うことが出来る。さらに、
第一の発明によれば従来のサーマルヘッドと同等のパワ
ーで駆動して寿命のより長いサーマルヘッドを提供でき
る。
また第二の発明においては、窒化ケイ素層を発熱体と発
熱体保護膜との間に設け、さらに別の窒化ケイ素層を酸
化物を含む保温層と、発熱体との間に設けである。従っ
て、発熱体保護膜及び保温層に含まれる酸化物のa素を
一層効果的に遮断出来、高温の発熱体と発熱体保護膜と
の間の反応がさらに起こりにくくなると考えられる。そ
の結果、第一の発明と同様或はそれ以上の効果が期特出
釆る。
また、この出願の第−及び第二の発明は、#化物として
二酸化ケイ素(SiO2)を含む発熱体保護膜或は保温
層と、窒化ケイ素層との組合せで用いるのが最も効果的
である。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの出願の第一の発明における一実施例の構成
を示す要部断面図。 帛2図は第一の発明の実施例のステップストレス試験結
果を示す線図、 第3図はこの出願の第二の発明における一実施例の構成
を示す要部断面図、 第4図は従来のサーマルヘッドの構成を示す要部断面図
である。 31・・・基板、     33・・・保温層35・・
・発熱抵抗体、  37.39・・・給電体41・・・
窒化ケイ素層、 43.49・・・発熱抵抗体保護膜4
5・・・耐摩耗層。 特許出願人   沖電気工業株式会社 Jr l Jb 手反           4f:g
a乙ケイ ′散層J3  イ六−シ1乙8層     
  43  発3剖)へ手創?ト・イ芽、11莫J5 
 苓艷仝些ギ6、濱ff4      45   N1
岸 十ε局J7 JQ : n; f う奎 1ζ −の 治さ1月の −文方芒イクi第1図 47姶塾低靭拝保盲1月臭 舅1の発明の一寂施イケj 第3図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)下地上に発熱抵抗体と、給電体と、酸化物を含む
    発熱抵抗体保護膜と、耐摩耗層とを具えるサーマルヘッ
    ドにおいて、 発熱抵抗体と、発熱抵抗体保護膜との間に窒化ケイ素層
    を設けたことを特徴とするサーマルヘッド。
  2. (2)下地上に発熱抵抗体と、給電体と、酸化物を含む
    発熱抵抗体保護膜と、耐摩耗層とを具えるサーマルヘッ
    ドにおいて、 下地層表面に酸化物を含む保温層を具え、 発熱抵抗体と、発熱抵抗体保護膜との間に窒化ケイ素層
    を具え、 さらに該下地層の保温層と発熱抵抗体との間に別の窒化
    ケイ素層を具えることを特徴とするサーマルヘッド。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07192904A (ja) * 1993-12-27 1995-07-28 Toshiba Corp ヒーターおよびサーマルヘッド

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07192904A (ja) * 1993-12-27 1995-07-28 Toshiba Corp ヒーターおよびサーマルヘッド
JP3089926B2 (ja) * 1993-12-27 2000-09-18 株式会社東芝 ヒーターおよびサーマルヘッド

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