JPS63303766A - サ−マルヘツド - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、感熱式プリンター、熱転写プリンター等に用
いられるサーマルヘッドに関する。

〔従来の技術〕

第１図はサーマルヘッドの一例を示すものである。この
例のサーマルヘッドはアルミプ等からなる絶縁性基板１
上に部分的にガラスグレーズ層２が形成され、その上に
アンダーコート層３を介して発熱抵抗体層４と、給電用
導体層５が順次積層されたもので、給電用褥体１ｉ５は
個別電極５ａと共通電極５ｂとにパターニングされてい
る。個別ｌＨｆ１５ａと共通電４ｆｉ５ｂとのｌＩ！隙
には発熱抵抗体１１４が露出して発熱部Ａが形成されて
いる。このサーマルヘッドの表面はオーバーコート層６
によって保護されている。

オーバーコート層６は発熱抵抗体［１４の酸化を防止す
ると共に、発熱部Ａの１１粍を防止するものである。

従来、このオーバーコート１１６を形成する材料として
珪素−アルミニウム−ｍ＋ｃ−窒累系化合物（以下、こ
れをサイアロンと記す）を用いることが提案されている
。

サイフロンはモース％ｉ！度が９〜１０と高く耐摩耗性
に優れているうえ、サイアロンによって形成される膜は
酸化防止性を有しているので、サイア［１ン躾のみでオ
ーバーコート層６を形成することができオーバーコート
８６を薄くできる。そのうえ、サイアロンは熱伝１’ｌ
に優れている。このため、オーバーコート層６がサイア
ロン膜によって形成された係るサーマルヘッドは、熱応
答性が良いものとなる。しかも、サイアロン膜は耐熱衝
撃性に浸れているので、係るサーマルヘッドは高速印字
に対応し得るものとなる利点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、係るサーマルヘッドにあってはりイアロ
ンの有する耐溶着性のために、発熱部へにおける発熱抵
抗体！！！４とオーバーコート層６との密戦性が悪く、
印字の際に硬い異物をかみ込みオーバーコート層６にク
ラックが入ると、そのクラック部分からオーバーコート
層６が剥離し、この部分から発熱抵抗体１！１４の酸化
が急速に進行して抵抗値が増大し、その結果、発熱屋が
激減して印字不能になるという事故が起きやすい。この
ため、係るサーマルヘッドにあっては印７寿命を十分向
上できないうえ、印字寿命のバラツキが大きい問題があ
った。

また、係るサーマルヘッドにあっては熱応答性が良く、
高速印字に適したものとなる反面、印字に要する電力が
増大するため、このサーマルヘッドを用いたプリンター
はランニングコストが増加するという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、高速印字が
可能で、印字寿命が長くしかも安定しており、そのうえ
、低電力で印字可能なサーマルヘッドを提供することを
目的とする。

（ＩＦＩＩ題点を解決するための手段〕本発明のサーマ
ルヘッドはサイア０ンにタングステンが添加された材料
によってオーバーコート層が形成されたものである。

ここでＶイア［１ンとは、珪Ｍ　（Ｓ　ｉ　）−アルミ
ニウム（ＡＩ）−鱗東（０）−窒素（Ｎ）系化合物を指
す。サイアロンにタングステン（Ｗ）が添加された材料
によって形成されたオーバーコート層は、サーマルヘッ
ドの発熱低抗体層に対する密着性が良いので、印字時の
異物かみ込みによりクラックが入っても剥離しにくいも
のになる。さらに、高速応答性をほとんど損なうことな
く熱効率を向上したもの％Ｓなる。

タングステンの添加量は、タングステンが添加されたサ
イア【１ン仝体に対して０．１〜２０原子％であること
が望ましい。タングステンの添加量が前記範囲未満であ
ると、オーバーコート層の密着性および熱効率を十分向
上できない。また、添加量が前記範囲を越えると、オー
バーコート・層の硬度が低下してサーマルヘッドの耐久
性が低下する。

本発明のサーマルヘッドは、オーバーコート層をスパッ
タ法、蒸着法等で形成することにより製造できる。

スパッタ法によるオーバーコート層の形成は、サイア［
１ン製ターゲツト上にタングステンの小片を必ｔ！ｆｆ
１４を堕した複合ターゲットを用いることによって行う
ことができる。

また、スパッタ法によるオーバーコート層の形成は、タ
ングステンからなるターゲットと、勺イアＯンからなる
ターゲットとを同時にスパッタすることによっても行う
ことができる。

スパッタ法によってオーバーコート層を形成する際には
、導入ガスとしてアルゴンガス、アルゴンと酸素の混合
ガス、あるいはアルゴンと窒素の混合ガスなどが好適に
用いられる。

蒸着法によってオーバーコート層を形成するには、抵抗
加熱蒸着法、高周波加熱蓋η法等各種の方式を利用でき
るが、るつぼ材が混入する恐れのない電子ビーヘム蒸着
法が好適である。

蒸着法によるオーバーコート層の形成は、タングステン
の粉末とサイアロンの粉末とを均一に混合した蒸着材を
用いて行うことができる。この蒸着材には所望するオー
バーコート−の組成に合せて、タングステン粉末とサイ
アロン粉末とを適宜な比率で配合する。この蒸着材はタ
ブレット状にして用いると取扱いに便利である。

また、タングステンからなる蒸着材およびサイア［］ン
からなる＠肴材をそれぞれ別々のるつぼに収容して、同
一真空槽内で同時にｍ５１させる方法によっても、本発
明のサーマルヘッドをマＪ３ｆｉすることができる。

（実施例） この例のサーマルヘッドはアルミナ製の絶縁性葛根１上
に厚さ約４０趨のガラスグレーズ層２が形成されたもの
で、アンダーコート層３は厚さ約０．３趨の窒化アルミ
ニウム膜によって形成されている。アンダーコート層３
上にはタンタル−クロム−窒木系化合物からなる厚さ約
０．０５ｍの発熱抵抗体層４およびアルミニウムからな
る厚さ約１．５鳩の給電用導体層５が形成され、オーバ
ーコート層６は厚さ約４趨に形成されている。

このオーバーコート層６は勺イアロンにタングステンが
添加された材料で形成されている。この例にあってもよ
タングステンの添加品は１〜５原子％である。

次に、このサーマルヘッドの製造方法を説明（る。この
サーマルヘッドを製造するには＾周波マグネト［］ンス
パッタＲ１１ｆｆが好適に用いられる。

サーマルヘッドの製造に際しては、まず、サイアロン製
ターゲット上にタングステンのベレットを載置した複合
ターゲットを高周波マグネトロンスパッタ装置内にセッ
トした。そして、このスパッタ装置内に給電用導体層５
が形成された絶縁性基板１を送り込み、ついで、一旦排
気して装置内を高真空にする。その後、スパッタ装置内
にアルゴンガスを流１ｆｉ　２５５ＣＣＨで供給し、基
板潟麿を２５０℃とし、８　Ｗ／ｃｗｔの高周波電力を
印加してスパッタしたところ、サイアロンとタングステ
ンとからなるオーバーコート３１６が形成された。

し評ｆｉＪ１］ この実施例のナーマルヘッドを印字耐久試験に供した。

印字耐久試験は２台について行った（以下、これらを実
施例Ａ、実施例Ｂと記す）。比較のために、オーバーコ
ート１４６がサイア０ンのみからなるサーマルヘッド２
台を同様の試験に供した（以下、これらを従来例Ａ、従
来例Ｂと配す）。

従来例Ａ、Ｂのオーバーコートｆｆ６の厚さは実施例と
同じく約４趨であった。また、従来例のものと実施例の
ものとは、オーバーコート１１６以外の部分については
同一構造であった。

印字耐久試験では、ヘッドの抵抗値が走行距離が延びる
にしたがい、どのように変化するかを調べた。結果を第
２図に示す。第２図中横軸の走行距離は相対檄である。

第２図の結果から、従来例Ａ、Ｂのサーマルヘッドは寿
命が短く、寿命の差も大きいが、実施例Ａ１Ｂのサーマ
ルヘッドはいずれも寿命が長く、しかもほぼ等しい寿命
であった。

［評ｌｌ１２］ 実施例のサーマルヘッドについてオーバーコート層６０
密着性とモース硬度を調べた。！？肴性は次のように評
価した。まず、号−マルヘッドの発熱部Ａ上にあるオー
バーコート１１５６にマイクロビッカース硬麿５１のダ
イヤモンド圧子を１υ荷遣で押し込む。この操作を多数
の発熱部へ・・・について行った。ついで、各発熱部Ａ
・・・におけるオーバーコート層６の剥離のも無を観察
し、その割合いを調べ剥離率とした。

比較のために、タングステンが添加されないサイアロン
によりオーバーコート層６が形成された従来例のサーマ
ルヘッドについても同様の試験を？１つだ。結果を第１
表に示す。

第１表 第１表に示すように、従来例のサーマルヘッドは剥離率
が２０％と＾率でオーバーコート層６の密着性が悪い。

これに対して、実施例のサーマルヘッドはオーバーコー
ト層６の剥離が全く無く、オーバーコート層６の密着性
が良好であることが１１認された。また、タングステン
の添加によって膜の硬度が低下するこ、とはなかった。

［評１ｉｆｆｉ３］ 実施例のサーマルヘッドについて発熱温度の測定を行っ
た。測定は赤外線スポット温度Ｊ１を使用し、発熱部Ａ
のオーバーコート層６の表面ＩＩＩを測定した。

第３図はこのように測定した発熱部表面′ａ度とサーマ
ルヘッドの端子に印加した電ツノとの関係を示すグラフ
である。この図から明らかなように、同じ電力を印加し
ても実施例のサーマルヘッドは従来例のものに比べ′Ｉ
Ｓ温になっている。すなわら、実施例のサーマルヘッド
は熱効率の高いものとなっていることが判明した。また
、見方を換えれば、発熱部の表面を同じ温度にするのに
、実施例のサーマルヘッドは従来例のものに比べ低い電
力で足りる。すなわち、実施例の９−マルヘッドを用い
れば低電力で印字可ｉなプリンターが実現できる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明のサーマルヘッドは、リイア
ロンにタングステンが添加された材料によってオーバー
コート層が形成されているので、オーバーコート層が発
熱抵抗体層に強固に！９？肴したものとなる。従って、
本発明のサーマルヘッドは印字の際に異物をかみ込みオ
ーバーコート層にクラックが生じるようなことがあって
も、オーバーコート層が剥離することがなく発熱抵抗体
層が外気から確実に保護される。

また、本発明のサーマルヘッドは熱効率が高いので、低
電力で所定の発熱温度にｉ′？する９、従って、このサ
ーマルヘッドを搭載したプリンターは消費電力を低減す
ることができる。

そのうえ、本発明の＋ｊ　　−、／ルヘッドのオーバー
コート層は、耐酸化性、耐熱衝撃性および熱伝導性のい
ずれにも優れかつ高硬度であるといった勺イアロン製オ
ーバー＝１−ト層の長所を兼備している。

従って、本発明はサーマルヘッドは、低電力で駆動でき
、かつａｉ印字が可能ありしかも印？寿命が良くかつ印
′７′ｒＩ命の安定したものになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はサーマルヘッドの一例の要部を示す断面図、第
２図は実施例において調べたヘッド走行距離と抵抗値変
化率とのＩＭ係を示すグラフ、第３図は実施例において
調べた印加型りと発熱部表面温度との関係を示すグラフ
である。 ６・・・オーバーコート層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. オーバーコート層が、サイアロンにタングステンが添加
   された材料によって形成されていることを特徴とするサ
   ーマルヘッド。