JPS63144058A - サ−マルヘツドおよびその製造方法 - Google Patents

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】 「技術分野」 本発明は、感熱プリンターあるいは熱転写プリンター等
に用いられるサーマルヘッドに関し、特にそのアンダー
コート層の改良に関する。

「従来技術およびその問題点」 感熱プリンターあるいは熱転写プリンター等に搭載する
サーマルヘッドは、例えば複数の発熱抵抗素子を同一基
板上に直゛線的に配列し、情報に従ってこの発熱抵抗素
子を通電加熱させ、感熱記録紙に発色記録させたつ、あ
るいはインクリボンを介して普通紙に転写記録するため
に用いられでいる。

従来、一般的なサーマルヘッドは、例えば第４図に示す
ように、ガラスグレーズ層２を部分的に形成したアルミ
ナ等の電気絶縁′ｉ基板１上に、Ｔａ２Ｏう等からなる
アンダーコート層３　、　Ｔａ２Ｎ、Ｔａ−Ｗ−Ｎ等か
らなる発熱抵抗体層４　、Ａｔ等からなる給電用導体層
５、下層ＳｉＯ□と上層Ｔａ２０５の二層膜等からなる
保護層６を順次積層しで構成されでいた。この場合、給
電用導体層５は、複数の個別電極と共通電極とにパター
ン形状グされて、それらの間に発熱部Ａを構成するよう
になっている。そして、前記のアンダーコート層３は、
パターン形成のために発熱抵抗体層４の一部をフッ酸系
のエツチング液でエツチングする際に、このエツチング
液がガラスグレーズ層２を侵食して発熱抵抗体層４のパ
ターン形状に支障を与えるのを防ぐ、いわゆる耐エツチ
ヤント層としての機能を有する。

一方、近年、感熱印字あるいは熱転写印字の高速化が求
められている。この高速化を実現するためには、サーマ
ルヘッドの耐熱衝撃性を向上させることが一つの重要な
課題である。というのは、高速印字においでは、必然的
にサーマルヘッドの発熱パルスの周期が短くなる。した
がって、印字に必要な熱エネルギーを与えるためには、
発熱時間が短くなった分だけ、発熱温度を上げてやらな
ければならない、こうしで、高温高速のヒートサイクル
に耐える、すなわち耐熱衝撃性の良好なサーマルヘッド
が要求されるのである。

しかしながら、このような高速印字のサーマルヘラｉ−
′を構成するには、前記ガラスグレーズ層２の耐熱性が
不足している。サーマルヘッド用として用いられている
耐熱性の高いガラスでさえ、そのガラス転移点は７００
℃前後、屈伏点（変形温度）は７５０℃前後である。こ
のため、従来のサーマルヘッドは、発熱のピーク温度が
上記の温度に達したあたりで発熱部Ａに破壊を生じでい
た。高速印字が可能で、しかも耐久寿命の高いサーマル
ヘッドを得るには、上記の発熱部破壊温度が７５０℃以
上になる条件を満たす必要がある。

「発明の目的」 本発明の目的は、アンダーコート層を改善することによ
り、ガラスグレーズ層の耐熱性を補填し、高速印字が可
能で、しかも耐久寿命が長いサーマルヘッドおよびその
製造方法を提供することにある。

「発明の構成」 本発明のサーマルヘッドは、電気ｅｍ基板上に、少なく
ともガラスグレーズ層と、アンダーコート層と、発熱抵
抗体層と、給電用導体層と保護層とを備え、前記アンダ
ーコート層が、窒化シリコン薄膜、またはサイフロン薄
膜からなることを特徴とする。

富化シリコン薄膜やサイアロン薄膜は、高い耐熱性を持
ち、膜厚を厚くしても耐熱衝撃性が劣化しなことが実験
によって知見された。したがって、このような薄膜をア
ンダーコート層に用いることで、ガラスグレーズ層の耐
熱性が補填され、発熱部の耐熱衝撃゛ｉか向上する。こ
れによって、高速印字の際に要求される高温高速の熱パ
ルスを繰り返し発生させても、サーマルヘッドの耐久寿
命が長く保持される。

また、本発明によるサーマルヘッドの製造方法では、ア
ンダーコート層を、Ａｒと少量のＮ２ガスとの混合ガス
により、窒化シリコンまたはサイアロンのターゲットを
スパッタリングし、窒化シリコン薄膜またはサイアロン
薄膜として形成することを特徴とする。

このように、上記ターゲットのスバ・ンタリングを、Ａ
ｒガスに少量のＮ２ガスを添加した混合ガスに　、より
行なうと、＾ｒガス単体を用いたときに比べ、成層され
た上記薄膜の耐食性が極めて向上することが新たに知見
された。本発明方法は、この知見に基いてなされたもの
である。

本発明の好ましい態様によれば、窒化シリコン薄膜また
はサイアロン薄膜は、膜厚０．５μｍ以上、１０μｍ以
下に形成される。膜厚が０．５μｍ未溝だ゛と、発熱部
破壊温度が７５０°Ｃに達しない。また、この破壊温度
は、膜厚か１０μｍあたっては１よ一定となるので、こ
れ以上の膜厚にする必要性に乏しい。

「発明の実施例」 第１図には、本発明によるサーマルヘッドの一例が断面
図により示されている。このサーマルヘラＦ：１１の製
造方法を以下に示すと、まず、アルミナからなる電気絶
縁性基板１２上に、ガラスグレーズ層＋３ｖ！膜厚約４
０μｍで部分的に突出するように形成する。

このガラスグレーズ層１３上には、次に、アンダーコー
ト層１４を形成するが、本発明では、このアンダーコー
ト層１４を、シリコンと窒素からなる窒化シ１ノコン薄
膜、またはシリコン、アルミニウム、酸素および窒素よ
りなるサイアロン薄膜で形成する。この窒化シリコン薄
膜またはサイアロン薄膜は、耐エツチャント性や耐熱性
のみならず、耐熱衝撃性にも優れでいる。これらの薄膜
は、Ａｒガスと少量のＮ２ガスとの混合ガスを用いて、
窒化シリコンまたはサイアロンのクーゲットを、スパッ
タリングすることにより形成される。ここで注目すべき
は、上記膜形成１こ用いるガスが、Ａｒ単体ではなく、
少量のＮ２ガスヲ添加している点であるｍ　Ｎ２ガスを
少量添加することで、Ａｒガス単体を用いたときに比べ
、成膜された窒化シリコン薄膜またはサイアロン薄膜の
耐食性が極めて向上する。このような薄膜の膜厚は、発
熱部Ａの破壊温度との関係から、０．５μｍ以上、１０
μｍ以下とすることが好ましい。

次に、アンダーコート層１４上に、Ｔａ−Ｗ−Ｎかうな
る発熱抵抗体層１５を膜厚的０．０５μｍで形成し、こ
の発熱抵抗体層１５上にＡＩからなる給電用導体層１６
を膜厚的１．５μｍで形成する。給電用導体層１６は、
個別電極と共通電極とにパターニングし、それらの間隙
に発熱抵抗体層１５を露出させて発熱部Ａを形成する。

そして最後に、給電用導体Ｎ１６上に、膜厚的２μｍの
５ｉ（ｈ膜と、膜厚的５μｍのＴａＯｘ膜（ｘ＜２．５
）の二層膜からなる保護膜１７を形成し、サーマルヘッ
ド１１を得る。

実施例１゜ 基板温度を２５０℃とし、流量５０ＳＣＣＭのＡｒガス
と流量５ＳＣＣＭのＮ２ガスとの混合ガスを用い、旺電
力８Ｗ／ｃｒｒｉでサイアロンターゲットそ膜厚２ＬＩ
ＩＴ＋でスパッタリングした。スパッタリング方式はＲ
Ｆマグネト０ン方式を採用した。

こうして得られたサーマルヘッド１１ヲ、ステップ・ス
トレス・テスト（５ＳＴ）で評価し、その結果を第２図
に示す。同図において、曲線ａは、上記により形成した
サイアロン薄膜をアンダーコート層１４に用いた本発明
によるサーマルヘッドのもの、曲線すはＴａ２０５を膜
厚０．３μｍで形成したものをアンダーコート層３に用
いた従来のサーマルヘッドのもので、いずれも印加電力
に対する抵抗値変化率の変化を示したものである。この
図から明らかなように、本発明によるサーマルヘッドは
、従来のサーマルヘッドに比べ、破壊電力が約２０％上
昇してあつ、破壊されにくいサーマルへ・ンドとなって
いる。

実施例２゜ 実施例１．と同様の方法により、アンダーコート層１４
としで膜厚の異なる数種類のサイアロン膜を成膜したサ
ーマルヘッドをステップ・ストレス・テストで評価した
。サイアロン膜の膜厚は、それぞれ０．３、１．２．５
およびｌＯＬｌｍの５種類である。第３図は、上記テス
トにおいて、サーマルヘッドが破壊するときの発熱部Ａ
の表面温度が、サイアロン膜からなるアンダーコート層
１４の厚みに対してどのように変化するがを表したもの
である。この図から明らかなように、アンダーコート層
１４の厚みが増すに従い、発熱部への破壊温度が上昇し
ていくことが分かる。しかし、この破壊温度は、アンダ
ーコート層１４の膜厚１０μｍあたりで略一定となる。

したがって、アンダーコート層１４の膜厚は１０μｍ以
下で充分である。一方、薄い方は、膜厚０．５μｍで破
壊温度が約７５０°Ｃに達するので、この値以上の膜厚
は必要である。ざらに、成膜に要する時間と、サーマル
へ・ンドの耐久性を考慮すると、サイアロン薄膜による
アンダーコート層１４の膜厚はＩμｍ以上、５μｍ以下
がより好ましい。

上記実施例１．２は、いずれもアンダーコート層１４と
してサイアロン薄膜を用いた場合を示しているが、上記
条件下で成膜した富化シリコン薄膜をアンダーコート層
１４に用いた場合でも、上記実施例と同様な結果が得ら
れた。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、サーマルヘッド
におけるアンダーコート膜に、耐エツチャント性や耐熱
性のみならす、耐熱衝撃性にも優れた富化シリコン薄膜
またはサイアロン薄膜を用いたので、ガラスグレーズ層
の耐熱性を補填し、サーマルヘッドの破壊電力を向上さ
せることができる。よって、高速印字の際に要求される
高温高速の熱パルスを繰り返し発生させても、サーマル
ヘッドの耐久寿命を充分に長く保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるサーマルへ・ンドの一実施例を示
す断面図、第２図は本発明によるサーマルヘッドと従来
のサーマルヘッドの印加電力に対する抵抗値変化率の変
化の差を示す図、第３図は本発明によるサーマルヘッド
のアンダーコート層の膜厚に対する発熱部破壊温度の変
化を示す図、第４図は従来のサーマルヘッドの一例を示
す断面図である。 図中、１１はサーマルヘッド、１２は電気絶縁性基板、
１３はガラスグレーズ層、１４はアンダーコート層、１
５は発熱抵抗体層、１６は給電用導体層、１７は保護層
、Ａは発熱部である。 特許出願人　　　　アルプス電気株式会社同代理人　　
三浦邦夫 同　　　　松井　茂 ／、、、、ｑ′；２図 （”Ｃ） サイＴＯ；？−，？”−’：Ｉ−μ＠１．ｔＨ２（７”
ｍ）第３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気絶縁基板上に、少なくともガラスグレーズ層
   と、アンダーコート層と、発熱抵抗体層と、給電用導体
   層と保護層とを備えたサーマルヘッドにおいて、前記ア
   ンダーコート層が、窒化シリコン薄膜、またはサイアロ
   ン薄膜からなることを特徴とするサーマルヘッド。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、前記窒化シリコ
   ン薄膜またはサイアロン／薄膜は、膜厚０．５μｍ以上
   、１０μｍ以下とされているサーマルヘッド。
3. （３）電気絶縁基板上に、ガラスグレーズ層を形成し、
   このガラスグレーズ層および電気絶縁基板上に、少なく
   ともアンダーコート層と、発熱抵抗体層と、給電用導体
   層と保護層とを順次積層し、前記ガラスグレーズ層上に
   発熱部を形成するサーマルヘッドの製造方法において、
   前記アンダーコート層を、Ａｒと少量のＮ＿２ガスとの
   混合ガスにより、窒化シリコンまたはサイアロンのター
   ゲットをスパッタリングし、窒化シリコン薄膜またはサ
   イアロン薄膜として形成することを特徴とするサーマル
   ヘッドの製造方法。
4. （４）特許請求の範囲第３項において、前記窒化シリコ
   ン薄膜またはサイアロン薄膜は、膜厚０．５μｍ以上、
   １０μｍ以下で形成されるサーマルヘッドの製造方法。