JPH01112701A - サーマルヘッド - 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、高比抵抗で、かつ、耐熱安定性に優れた発熱
抵抗体を備えたサーマルヘッドに関する。

〔従来の技術〕

一般に、サーマルヘッドは、薄いガラスグレーズ層で表
面を覆ったセラミックなどの電気絶縁性基板の上に、ド
ツト状の発熱抵抗体を形成するための発熱抵抗体層と、
この発熱抵抗体層に電流を供給するための給電用導体層
と、これらの層を酸化ならびに摩耗から保護するための
保ｍｍとが積層されてできている。

従来、前記発熱抵抗体層としては、窒化タンタル（１−
ａｚＮ）やタンタル−シリコン−酸素系（Ｔａ−８ｉ−
０）の３ｔ［が広く用いられている。

この窒化タンタル薄膜やタンタル−シリコン−酸素系膜
は、発熱抵抗体として安定性、信頼性の点で優れた特性
を備えている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前記窒化タンタル薄膜は、比抵抗が約２４０μ
Ω−１であるため、５０Ω／口以上の高い面積抵抗値が
要求される場合には、膜厚を非常に薄くする必要がある
ために寿命特性が著しく損われ、使用に適していない。

また、窒化タンタル薄膜を発熱抵抗体層として用いたサ
ーマルヘッドは、発熱部表面温度が４００℃以上になる
と、抵抗値の減少が生じ、さらに５００℃以上になると
、抵抗値の減少は初期値の一１０％以上に達する。これ
は、Ｂ温の下で窒化タンタルの再結晶化が進むために生
じる抵抗値の減少であり、窒化タンタルを高温で用いる
場合の大きな問題の一つとなっている。

また、前記タンタル−シリコン−酸素系１１１１は比抵
抗が大きいため発熱ドツトの熱効率が大きくなって高品
位の印字をもたらすが、４００℃以上の抵抗値変化が大
きく、高速印字やラフ紙への印字等の様な比較的高湿度
における印字において、抵抗体が劣化しやすく良好な印
字品位を長く維持することが困Ｉｌ？あった。

本発明の目的は、従来の窒化タンタルからなる発熱抵抗
体に比べて、高比抵抗で、かつ、高温度における耐熱安
定性に優れた発熱抵抗体を備えた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〕 本発明のサーマルヘッドは、タンタルとアルミニウムと
酸素とを含有する発熱抵抗体を備えていることを特徴と
する。

本発明のサーマルヘッドの発熱抵抗体の比抵抗ム、タン
タル、アルミニウム、酸素の含有率を調整することによ
って、所望とする比抵抗を得ることができる。

上記の発熱抵抗体は、スパッタリング法によって形成す
ることができる。例えばアルミナ（Ａ４２０３　）ター
ゲットの上面にタンタルのチップを行き、アルゴンガス
雰囲気中で高周波マグネトロン・スパッタリングを行な
えばよい。

本発明のサーマルヘッドの構成は、特に限定されないが
、例えばガラスグレーズ層を施したセラミック製の絶縁
基板の上に、前記の組成からなる発熱抵抗体層と、アル
ミニウム等の金属薄膜からなる給電用導体層と、酸化シ
リコンと酸化タンタル等からなる保：！層とを順次積層
したものが採用　。

される。

〔実施例〕

グレーズド・アルミナ基板上に、スパッタリング法によ
って発熱抵抗体の薄膜を形成した。すなわち、第２図に
示すように、直径１２７ｍの円盤状のアルミナ（Ａ４２
０！　）ターゲット１の上面に一辺が１０厘の正方形で
厚さ１〜２ｍのタンタルのチップ２を置く。この場合、
タンタルのチップ２の数を変えることにより、成膜され
る発熱抵抗体１ｇｌ中のタンタルの含有量を調整するこ
とができる。この複合ターゲットを用いて、グレーズド
・アルミナ基板を２００℃に加熱しながら、アルゴンガ
ス雰囲気中で第１表に示す条件のＩ（Ｆスパッタリング
を行なうことにより、タンタルとアルミニウムと酸素と
からなる発熱抵抗体の薄膜を形成することができる。

第１表　ＲＦスパッタリング条件 次に、この１＜Ｅニスバッタリング条件で作成したサー
マルヘッドの抵抗仕様を第２表にまとめる。

この際、発熱抵抗体のデメンジ５ン、印加パルス条件、
感熱紙の発色感度、紙移動速度をそれぞれ第３表に示す
通り固定した。

第２表　ＭｚＯｚの含有比率による 発熱抵抗体の抵抗値 第３表　一定条件一覧 第２表より、発熱抵抗体の抵抗値は、それぞれ比抵抗に
依存することが明らかとなる。また、この比抵抗は定量
化学分析の結果、ＴａとＭ２Ｏ３との含有比に依存する
。換言するならば、発熱抵抗体に含有されるＡ１２’ｓ
が増えるにしたがい、その発熱抵抗体の抵抗値は高抵抗
化する。この場合、発熱抵抗体中にＡｌ２Ｏ２が３５モ
ル％よりも大きい方が、サーマルヘッドのリード線の抵
抗の影響を受けず、サーマルヘッドを用いて感熱紙に記
録を行った場合に、印字された記録情報の濃度むらがな
くなることが確認された。

サーマル△、ラドの作成においては、第１図に示すよう
に、セラミック製の絶縁基板１１」―に、厚さ約４０μ
ｍの薄いガラスグレーズ層１２を形成し、その上にアル
ミ尤に対するタンタルの面積比率を２９％、ドツト抵抗
１２００Ωとした前記複合ターゲットを用いて発熱抵抗
体層１３を約０．１５μｍの膜厚で形成する。続いて厚
さ約１．５μｍのアルミニウム薄膜からなる給電用導体
層１４を形成し、発熱抵抗体層１３および給電用導体層
１４を順次フォトエツチングしてサーマルヘッドのパタ
ーンを形成する。さらに、厚さ２μｍの酸化シリコンか
らなる酸化防止保護膜１５と、厚さ５μ瓦の酸化タンタ
ルからなる耐摩耗用保護膜！膜１６とを順次積層してサ
ーマルヘッドを作成した。

こうして作成したサーマルヘッドのステップ・ストレス
・テスト（Ｓ、Ｓ、Ｔ、）を行なった。

Ｓ、Ｓ、Ｔ、とは、サーマルヘッドの耐熱安定性を評価
する加速試験の一つであり、発熱抵抗体に適当なパルス
電圧を一定時間印加して初期の抵抗値に封する変化を測
定し、発熱抵抗体が焼き切れるまで印加電圧を徐々に高
め又いきながら、それぞれのステップにおける抵抗値の
変化率をプロットしたものである。この場合、Ｓ、Ｓ、
Ｔ、の条件はパルス幅を１ミリ秒、周期を２０ミリ秒と
し、電圧をＯ，ＳＶきざみで１０分ずつ印加し、抵抗値
変化が＋１０％を超えるまで行なった。その結果を第３
図に示す。第３図の上部横軸には、それぞれの印加電圧
における発熱部の表面温度が示されている。また、温度
測定には赤外線スポット温度計を使用した。図中、Ａは
本発明のサーマルヘッドの特性を示し、前記第２表にお
けるＮα４の抵抗体を用いた。Ｂは従来の−１−ａ−ｓ
ｉ　−０３ｔ！！膜からなり、シート抵抗１．５にΩ、
比抵抗２．ＯＸ　１０″３Ω−α、５ｉＯｚ５２モル％
の発熱抵抗体を用いたり゛−マルヘッドの特性を示す。

第３図から明らかなように、従来のサーマルヘッドは、
曲線Ｂに示すように、印加電力が約２２Ｗ／ｍで、発熱
部表面温度が約４００℃の点から抵抗（ｎの減少が始ま
る。ところが、本発明の発熱抵抗体を用いたサーマルヘ
ッドは、曲線へに示すように、印加電力が約４２Ｗ／ａ
ｆで、発熱部の表面温度が約７００℃を超えてもその抵
抗値変化率は一２％程度であり、耐熱安定性に大変優れ
ている。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、高比抵抗で、か
つ、耐熱安定性に優れた発熱抵抗体層を備えたサーマル
ヘッドを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるサーマルヘッドの実施例を示す要
部所面図、第２図は本発明による発熱抵抗体層をスパッ
タリング法で形成するためのターゲットを示Ｊ平面図、
第３図は上記実施例による号−マルヘッドのステップ・
ストレス・テスト（Ｓ、Ｓ、Ｔ、）の結果を示す図表で
ある。 図中、１はアルミナ（Ａｊｚ　Ｏｘ　）ターゲット、２
はタンタルのチップ、１１は絶縁基板、１２はガラスグ
レーズ層、１３は発熱抵抗体層、１４は給電用導体層、
１５は酸化防止保護膜、耐摩耗用保護膜である。 出願人　　アルプス電気株式会社 代表者　片　岡　勝太部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）タンタルとアルミニウムと酸素から成る発熱抵抗
   体を備えていることを特徴とするサーマルヘッド。
2. （２）前記発熱抵抗体はＡｌ＿２Ｏ＿３換算されたアル
   ミニウム酸化物を３５モル％よりも大きく７０モル％以
   下の範囲を含有した組成であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のサーマルヘッド。