JPS6387255A - Thermal head - Google Patents

Thermal head

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JPS6387255A
JPS6387255A JP23293086A JP23293086A JPS6387255A JP S6387255 A JPS6387255 A JP S6387255A JP 23293086 A JP23293086 A JP 23293086A JP 23293086 A JP23293086 A JP 23293086A JP S6387255 A JPS6387255 A JP S6387255A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
thermal head
film
heat
thermal
Prior art date
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Pending
Application number
JP23293086A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masakazu Kato
雅一 加藤
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.)
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS6387255A publication Critical patent/JPS6387255A/en
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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

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a thermal head strong against heat shock and having good heat conductivity, by forming an abrasion resistant layer from an oxygen deficient film and a thermally oxidized film. CONSTITUTION:A glazed glass layer 2, a heat generating resistor layer 3, a current supply conductor layer 4 and an oxidation preventing layer 5 are formed on an insulating substrate 1 and an abrasion resistant layer 6 consisting of an oxygen deficient TaOx (x<2.5) film 6a and the thermally oxidized film 6b formed to the surface thereof is formed on the oxidation preventing layer 5. When voltage is repeatedly applied to a thermal head, the heat generating temp. of a heat generating dot part changes but, herein, a time td required for the temp. of the dot part to exceed peak temp. TA and fall by 30% is set as the basis of heat response. This thermal head is shortened by about 10% in td and enhanced in heat response as compared with a conventional one of which the abrasion resistant layer is constituted only of the oxygen deficient TaOx (x<2.5) film. Since td is kept almost constant regardless of the magnitude of the peak temp. TA, heat response is kept even when TA is changed in order to change the printing condition.

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な
どに用いられるサーマルへ・ンドに関し、特にその耐摩
耗層の改良に間する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a thermal binder used in a thermal printer or a thermal transfer printer, and is particularly concerned with improving the wear-resistant layer thereof.

「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り、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。
"Prior art and its problems" Thermal heads installed in thermal printers or thermal transfer printers, etc., have, for example, a plurality of heating resistive elements linearly arranged on the same substrate, and the heating resistive elements are heated with electricity according to information, and the thermal head is It is used for color recording on recording paper or for transfer recording on plain paper via an ink ribbon.

従来、一般的なサーマルヘッドは、例えば第3図に示す
ように、ガラスグレーズ層2そ部分的に形成したアルミ
ナ等の絶縁性基板1上に、Ta、N、Ta−W−Nなど
からなる発熱抵抗体層3 、AIなどからなる給電用導
体層4.5i02などからなる酸化防止層5 、Ta2
O,などからなる耐摩耗層6を順次積層して構成されて
いた。この場合、給電用導体層4は、複数の個別電極と
共通電極とにパターン化されで、それらの闇に発熱部A
を構成するようになっている。
Conventionally, a general thermal head is made of Ta, N, Ta-W-N, etc., on an insulating substrate 1 made of alumina or the like, on which a glass glaze layer 2 is partially formed, as shown in FIG. 3, for example. Heat generating resistor layer 3, power supply conductor layer 4 made of AI etc., oxidation prevention layer 5 made of 5i02 etc., Ta2
It was constructed by sequentially laminating wear-resistant layers 6 made of O, etc. In this case, the power supply conductor layer 4 is patterned into a plurality of individual electrodes and a common electrode, and the heat generating portion A
is configured.

このように、従来のサーマルヘッドにおいては、耐摩耗
層6としてTa205かよく用いられているが、Ta2
O,は、熱的衝撃に弱いので寿命がやや短くなる傾向が
あり、スパッタ成膜速度が遅いので生産効率が低下する
という問題点があった。
In this way, in conventional thermal heads, Ta205 is often used as the wear-resistant layer 6;
Since O, is susceptible to thermal shock, its life tends to be somewhat shortened, and its sputtering film formation rate is slow, resulting in a reduction in production efficiency.

一方、耐摩耗層6として、酸素欠乏性のTaOx(x<
2.5)を用いると、Ta205膜に比べて熱的衝撃に
強くなりサーマルヘッドの長寿命化に役立つこと、スパ
ッタ成膜速度がTa205 Hに比べて速いので土産効
率が向上することが知られている。
On the other hand, as the wear-resistant layer 6, oxygen-deficient TaOx (x<
It is known that using 2.5) is more resistant to thermal shock than Ta205 film and helps extend the life of the thermal head, and the sputtering film formation rate is faster than Ta205H, improving souvenir efficiency. ing.

しかしながら、酸素欠乏性のTaOxは、Ta205に
比べて熱伝導率がよくないので、熱応答性が劣ること、
および発熱部の温度分布が大きいことが短所となってい
た。このため、耐摩耗層6として酸素欠乏性のTaOx
を用いた場合は、高速印字、印字品位に問題かあった。
However, oxygen-deficient TaOx has poor thermal conductivity compared to Ta205, so it has poor thermal response.
Another disadvantage is that the temperature distribution in the heat generating part is wide. Therefore, the wear-resistant layer 6 is made of oxygen-deficient TaOx.
When using , there were problems with high-speed printing and print quality.

「発明の目的」 本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、熱的
衝撃に強く、かつ、熱伝導率が良好なサーマルヘッドを
提供することにある。
OBJECT OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the problems of the prior art described above and to provide a thermal head that is resistant to thermal shock and has good thermal conductivity.

「発明の構成」 本発明のサーマルヘッドは、絶縁性基板上に、少なくと
も発熱抵抗体層と給電用導体層と酸化防止層と耐摩耗層
とを備え、前記耐摩耗層が、酸素欠乏性のTaOx(x
<2.5)膜と、その表層に形成された熱酸化膜とから
なることを特徴とする。
"Structure of the Invention" The thermal head of the present invention includes at least a heating resistor layer, a power supply conductor layer, an oxidation prevention layer, and an abrasion resistant layer on an insulating substrate, and the abrasion resistant layer is an oxygen deficient layer. TaOx(x
<2.5) It is characterized by consisting of a film and a thermal oxide film formed on its surface layer.

このように、本発明では、耐摩耗層を、酸素欠乏性のT
aOx(x<2.5)膜と、熱酸化膜とて構成したので
、熱的衝撃に強くなると共に、熱伝導率も良好となる。
In this way, in the present invention, the wear-resistant layer is made of oxygen-deficient T.
Since it is composed of an aOx (x<2.5) film and a thermal oxide film, it is strong against thermal shock and has good thermal conductivity.

したがって、寿命が長く、熱応答性に優れたサーマルヘ
ッドを得ることができる。
Therefore, a thermal head with a long life and excellent thermal responsiveness can be obtained.

本発明においで、上記の耐摩耗層は、スパッタリングに
より酸素欠乏性のTaOx膜を形成し、これを熱処理し
てその表層をさらに酸化することにより、形成すること
ができる。この場合、熱処理は、例えば、大気中で50
0℃、1時間程度加熱することによって行なうこともで
き、発熱ドツト部に通電加熱して行なうこともできる。
In the present invention, the above-mentioned wear-resistant layer can be formed by forming an oxygen-deficient TaOx film by sputtering, and then heat-treating the film to further oxidize its surface layer. In this case, the heat treatment is performed, for example, for 50 minutes in air.
This can be done by heating at 0° C. for about 1 hour, or by heating the heating dots by applying electricity.

なお、従来のサーマルヘッドにおいても、その使用時に
は発熱ドツト部に通電加熱することになるが、この場合
、感熱記録紙やインクリボンに接触することになるので
、耐摩耗層の表層にそれらの材料が付着し、熱酸化が充
分になされず、本発明の効果を得ることはできなかった
In addition, when using a conventional thermal head, the heating dot part is heated by electricity, but in this case, it comes into contact with thermal recording paper or ink ribbon, so the surface layer of the wear-resistant layer is coated with those materials. was deposited, and thermal oxidation was not performed sufficiently, making it impossible to obtain the effects of the present invention.

「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実施例が
示されている。
"Embodiment of the Invention" FIG. 1 shows an embodiment of a thermal head according to the present invention.

このサーマルヘッドは、0.635 mm厚のアルミナ
からなる絶縁性基板1上に、ガラスグレーズ層2が約4
0umの厚さで部分的に突出するように形成されでいる
。絶縁性基板1およびガラスグレーズ層2の上には、T
a−W−Nからなる発熱抵抗体層3が厚さ約0.05u
mで形成されている。なあ、ガラスグレーズ層がフッ酸
系のエツチング液に侵食されないようにするため、ガラ
スグレーズ層2と発熱抵抗体層3との間に図示しないア
ンダーコート層を設(プでもよい0発熱抵抗体層3上に
は、AI膜からなる厚さ1.5 umの給電用導体層4
が形成されている。給電用導体層4は、個別電極と共通
電極とにパターニングされ、それらの間隙に発熱抵抗体
層3のみからなる発熱部Aが形成されている。
This thermal head has a glass glaze layer 2 of approximately 4 mm on an insulating substrate 1 made of alumina with a thickness of 0.635 mm.
It is formed to have a thickness of 0 um and to partially protrude. On the insulating substrate 1 and glass glaze layer 2, T
The heating resistor layer 3 made of a-W-N has a thickness of about 0.05u.
It is formed by m. In order to prevent the glass glaze layer from being corroded by the hydrofluoric acid etching solution, an undercoat layer (not shown) is provided between the glass glaze layer 2 and the heating resistor layer 3. 3, there is a power supply conductor layer 4 made of an AI film with a thickness of 1.5 um.
is formed. The power feeding conductor layer 4 is patterned into individual electrodes and a common electrode, and a heat generating portion A consisting only of the heat generating resistor layer 3 is formed in the gap between the individual electrodes and the common electrode.

給電用導体層4上には、SiO□からなる厚さ2umの
酸化防止層5が形成されている。これらの各層は、いず
れもスパッタリングや真空蒸着によって形成されている
。そして、酸化防止層5上には、酸素欠乏性のTaOx
(x<2.5)膜6aと、その表層に形成された熱酸化
膜6bとからなる耐摩耗層6が形成されている。この耐
摩耗層6は、酸素欠乏性のTaOx(x<2.5)膜を
厚ざ5 umでスパッタ成膜した後、サーマルヘッド全
体! 500℃、1時間、大気中で熱処理することによ
り、表層に熱酸化膜を形成したものである。
On the power supply conductor layer 4, an anti-oxidation layer 5 made of SiO□ and having a thickness of 2 um is formed. Each of these layers is formed by sputtering or vacuum deposition. Then, on the antioxidant layer 5, oxygen-deficient TaOx
A wear-resistant layer 6 is formed of a (x<2.5) film 6a and a thermal oxide film 6b formed on its surface. This wear-resistant layer 6 was formed on the entire thermal head after sputtering an oxygen-deficient TaOx (x<2.5) film with a thickness of 5 um. A thermal oxide film was formed on the surface layer by heat treatment at 500° C. for 1 hour in the atmosphere.

第2図には、本発明によるサーマルヘッドの他の実施例
が示されている。なお、図中、第1図と実質的に同一部
分には同符合を付してその説明を省略することにする。
FIG. 2 shows another embodiment of the thermal head according to the invention. Note that in the drawings, parts that are substantially the same as those in FIG.

このサーマルヘッドでは、耐摩耗層6の熱酸化膜6bが
発熱部Aの部分のみに形成されている。すなわち、酸素
欠乏性のTaOx(x<2.5)膜を厚ざ5umでスパ
ック成膜した復、給電用導体層4に電圧を印加し、発熱
ドツト部を通電加熱し、発熱部Aにのみ熱酸化膜61形
成したものである。
In this thermal head, the thermal oxide film 6b of the wear-resistant layer 6 is formed only on the heat generating portion A. That is, after forming an oxygen-deficient TaOx (x<2.5) film with a thickness of 5 um, a voltage is applied to the power supply conductor layer 4, and the heat-generating dots are heated by electricity, and only the heat-generating part A is heated. A thermal oxide film 61 is formed.

第4図には、一般的なサーマルヘッドにおいて、パルス
電圧を繰り返し印加したときの発熱ドツト部の発熱温度
の変化が示されている。ここで、ピーク温度■Aを過ぎ
、30%だけ温度が下降する(すなわち、0.7XTA
の温度になるまでの)時闇tdを30%降温時間と呼び
、熱応答性の目安としている。
FIG. 4 shows the change in the heat generation temperature of the heating dot portion when a pulse voltage is repeatedly applied in a general thermal head. Here, the peak temperature ■A is passed and the temperature decreases by 30% (i.e., 0.7XTA
The time (td) until the temperature reaches 30% is called the 30% cooling time and is used as a measure of thermal response.

第5図には、第1図に示した実施例のサーマルヘッドと
、耐摩耗層を酸素欠乏性のTaOx(x<2.5)膜だ
けて構成した従来例のサーマルヘッドにおいて、それら
の熱応答性を示した第4図と同様な図である。第5図中
、aは実施例のサーマルヘッド、5は従来例のサーマル
ヘッドを示しでいる。
FIG. 5 shows the thermal head of the embodiment shown in FIG. FIG. 4 is a diagram similar to FIG. 4 showing responsiveness. In FIG. 5, a indicates the thermal head of the embodiment, and 5 indicates the conventional thermal head.

このように、実施例のサーマルヘッドは、従来例のサー
マルヘッドに比べると特に降温が速いことがわかる。
As described above, it can be seen that the temperature of the thermal head of the example is particularly faster than that of the conventional thermal head.

第6図には、第1図に示した実施例のサーマルヘッドと
、耐摩耗層を酸素欠乏性のTaOx(x<2.5)膜だ
けて構成した従来例のサーマルヘッドにおいで、ど−ク
温度TAを変えて30%降温時闇tdを実測したデータ
が示されている。このように、実施例のサーマルヘッド
は、従来例のサーマルヘッドに比べると、tdが約10
%短縮され、熱応答性が向上することがわかる。また、
tdはピーク温度■^の大きざによらず、はぼ一定に保
たれるので、印字条件を変えるためTAを変えても熱応
答性は保持されることがわかる。
FIG. 6 shows how the thermal head of the embodiment shown in FIG. The data shows the actual measurement of darkness td when the temperature drops by 30% by changing the temperature TA. As described above, the thermal head of the embodiment has a td of about 10 compared to the conventional thermal head.
It can be seen that the thermal response is improved. Also,
Since td is kept approximately constant regardless of the size of the peak temperature ■^, it can be seen that the thermal responsiveness is maintained even if TA is changed to change the printing conditions.

なお、第2図に示した実施例のサーマルヘッドにおいて
も、その熱応答性は第1図に示した実施例のサーマルヘ
ッドと同様な結果が得られた。
Note that the thermal response of the thermal head of the example shown in FIG. 2 was similar to that of the thermal head of the example shown in FIG.

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、耐摩耗層を、酸
素欠乏性のTaOx(x<2.5)膜と、その表層に形
成された熱酸化膜とで構成したので、熱的衝撃に強くな
り寿命か向上すると共に、熱伝導率も改善されて熱応答
性も良好となる。また、発熱部の温度分布もよくなるの
で、高速印字および高印字品位を寅現することができる
。ざらに、比較的簡単な熱処理を行なうだけで上記効果
が得られる利点もある。
"Effects of the Invention" As explained above, according to the present invention, the wear-resistant layer is composed of an oxygen-deficient TaOx (x<2.5) film and a thermal oxide film formed on the surface layer. Therefore, it becomes resistant to thermal shock and has a longer lifespan, and also has improved thermal conductivity and good thermal response. Furthermore, since the temperature distribution of the heat generating portion is improved, high-speed printing and high printing quality can be achieved. Another advantage is that the above effects can be obtained simply by performing a relatively simple heat treatment.

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

第1図は本発明によるサーマルヘッドの一実施例を示す
断面図、菌2図は本発明によるサーマルヘッドの他の実
施例を示す断面図、第3図は従来のサーマルヘッドの一
例を示す断面図、第4図は一般的なサーマルヘッドにお
いてパルス電圧を繰り返し印加したときの発熱ドツト部
の発熱温度の変化を示す図表、第5図は実施例のサーマ
ルヘッドと従来例のサーマルヘッドとの熱応答性を比較
して示す第4図と同様な図表、第6図は実施例のサーマ
ルヘッドと従来例のサーマルへ・ンドについてピーク温
度TAを変えて30%降温時間tdを実測した結果を示
す図表である。 図中、1は絶緯姓基板、2はガラスグレーズ層、3は発
熱抵抗体層、4は給電用導体層、5は酸化防止層、6は
耐摩耗層、6aは酸素欠乏性のTaOx(x<2.5)
膜、6bは熱酸化膜である。
Fig. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of the thermal head according to the present invention, Fig. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the thermal head according to the present invention, and Fig. 3 is a cross-sectional view showing an example of a conventional thermal head. Figure 4 is a chart showing the change in heat generation temperature of the heating dot part when a pulse voltage is repeatedly applied in a general thermal head, and Figure 5 is a graph showing the temperature difference between the thermal head of the embodiment and the conventional thermal head. A chart similar to Fig. 4 showing a comparison of responsiveness, and Fig. 6 shows the results of actually measuring the 30% cooling time td by changing the peak temperature TA for the thermal head of the embodiment and the thermal head of the conventional example. This is a diagram. In the figure, 1 is an isolated substrate, 2 is a glass glaze layer, 3 is a heating resistor layer, 4 is a power supply conductor layer, 5 is an antioxidant layer, 6 is a wear-resistant layer, 6a is an oxygen-deficient TaOx ( x<2.5)
The film 6b is a thermal oxide film.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 絶縁性基板上に、少なくとも発熱抵抗体層と給電用導体
層と酸化防止層と耐摩耗層とを備えたサーマルヘッドに
おいて、前記耐摩耗層が、酸素欠乏性のTaO_x(x
<2.5)膜と、その表層に形成された熱酸化膜とから
なることを特徴とするサーマルヘッド。
In a thermal head comprising at least a heating resistor layer, a power supply conductor layer, an antioxidant layer, and an abrasion resistant layer on an insulating substrate, the abrasion resistant layer is made of oxygen-deficient TaO_x(x
<2.5) A thermal head comprising a film and a thermal oxide film formed on the surface layer of the film.
JP23293086A 1986-09-30 1986-09-30 Thermal head Pending JPS6387255A (en)

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