JPH01112702A - 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
保護層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）の薄膜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、イ５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、前記窒化タンタル簿膜は、比抵抗が約２４０μ
Ω−α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’Ｃ以上にな
ると、抵抗値の減少が生じ、さらに５００’Ｃ以上にな
るど、抵抗値の減少は初期値の一１０％以上に達する。

これは、ｉｎの下で窒化タンタルの再結易化が進むため
に生じる抵抗値の減少であり、窒化タンタルをｉＦ’ｌ
ｉＵ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−酸素系薄膜は比抵抗が
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温度にお
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難であった。

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、＾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。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明のサーマルヘッドは、タンタルとアルミニウムと
アルミニウム酸化物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は、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（Ａｌ２Ｏ２）ターゲ
ットの上面にタンタルとタンタル−アルミニウム合金の
チップを惹き、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護層とを順次積層し
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。、１なわち、第２図
に示すように、直径１２７ｓの円盤状のアルミナ（Ａｌ
２Ｏ２）ターゲット１の上面に一辺が１０１ｍの正方形
で厚さ１〜２ａｍのタンタルのチップ２とアルミニウム
ータンタル（Ｔａ５ａｔ％）合金のチップ３とを交互に
置く。この場合、タンタルのチップ２およびアルミニウ
ムータンタル合金のチップ３の数を変えることにより、
成膜される発熱抵抗体薄膜中のタンタルとアルミニウム
の含有８１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ＲＦスパッタリングを行なうことにより、タンタルと
アルミニウムとアルミニウム酸化物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ＲＦスパ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１メンジヨン、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　Ｍ２０ｇ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ｍ
化学分析の結果、ＴａとＮ２Ｏ３ど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ＡＪｚ　Ｏ
ｘ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ＡｊｚＣｈ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。

サーマルヘッ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上に、厚さ約４０μｍの
薄いガラスグレーズ！１１２を形成し、その上にアルミ
ナに対するタンタルの面積比率を２４％とし、９５１ｉ
ｉ子％のアルミニウムを含むアルミニウムータンタル合
金の面積比率を３％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！ｊ１４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ナーマルヘ
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、厚さ数μｍの
酸化タンタルからなる耐摩耗用保ｌｌ１１６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対する変化を測
定し、発熱抵抗体が焼き切れるまで印加電圧を徐々に高
めていきながら、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ちのである。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０．５ｖ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
ける順３の抵抗体を用いた。Ｂは従来のＴａ−８ｉ　−
０薄賎からなり、シート抵抗１．５にΩ、比抵抗２．０
Ｘ１Ｑ’３Ω−α、５ｉＯｚ５２モル％の発熱抵抗体を
用いたサー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℃の点から抵抗値の減少が始ま
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Ａに示すように、印加電力が約４２Ｗ／ｍ
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
部断面図、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す平面図、
第３図は上記実施例によるサー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（Ａｌ１０３　）ターゲット、２は
タンタルのチップ、３はアルミニウムータンタル合金の
チップ、１１は絶縁基板、１２はガラスグレーズ層、１
３は発熱抵抗体層、１４は給電用導体層、１５は酸化防
止保護膜、耐摩耗用保護股である。 出願人　　アルプス電気株式会社 代表質　片　岡　勝太部 第１図　　　　　　第２図 第３図 卯力０電力　（Ｗ／ｍ酌ワ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　タンタルとアルミニウムとアルミニウム酸化物から成
   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。