JPH01150301A - 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、か一つ、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、簿いガラスグレーズＦ４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づ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（Ｔａ
ｚ　Ｎ）やタンタル−シリコン−酸素系（Ｔａ−８１−
０）の薄膜が広く用いられている。

この窒化タンタルＭＩＩ９やタンタル−シリコン−酸素
系膜は、発熱抵抗体と（）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−ｃｒｓ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Ｍくづる必要が
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）ｌ］　１１ＩＩの一１０％以
上に達する。これは、高温の′ト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ぎく
、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、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、高融点金属とイツトリヤと
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、高融
点金属、イツトリヤ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。例えばイツトリヤ（Ｙ２０３　）ター
ゲットの上面に高融点金属のチップを置き、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１２７ｍｍの円盤状のイツトリヤ（Ｙ
２０３）ターゲット１の上面に一辺が１０履の正方形で
厚さ１〜２　ｍｍのＷ、ＭＯ。

Ｃｒから選ばれた１つの高融点金属のチップ２を置く。

この場合、チップ２の数を変えることにより、成膜され
る発熱抵抗体薄膜中の高融点金属の含有層を調整するこ
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Ｒ「スパッタリングを
行なうことにより、高融点金属とイツトリヤとからなる
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 法に、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、発熱抵抗体のデメンジョン、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１
通り固定した。

第２表　Ｙ２Ｏ３の含有比率による 発熱抵抗体の抵抗値 第３表　−・定条件−覧 サーマルヘッドの作成においては、第１図に示づ゛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層１２を形成し、その上にイツト
リヤ（Ｙ２０３　）とＷ、ＭＯのいずれかからなりドツ
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１．５μ雇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Ａトエッ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２μ而の酸化シリ
コンからなる酸化防止保護膜１５と、厚さ５μｍの酸化
タンタルからなる耐摩耗用保護膜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、−ｒ、とは、サーマルヘッドの耐熱安定性を評
１ｉ１１＋する加速試験の−・つであり、発熱抵抗体に
過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ブ［１ツトしたもの“Ｃ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ｔよ、
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、Ｂは本発明のサーマルヘッドの特性
を示し、Ａは前記第２表におけるＮα３の抵抗体を用い
、Ｂは配６の抵抗体を用いた。

またＣは、従来のＴａ−８ｉ　−Ｏｎ膜カラナリ、シー
ト抵抗１，５にΩ、比抵抗２．０Ｘ１０−３０−、ＣＩ
ＲＮＳ！０ｚ５２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ｔｆＡＣに示すように、印加電力が約１８Ｗ　／　ｍ
ｍ’で、発熱部表面温度が約３７０℃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Δ、Ｂに示Ｊように、印加電力
が約４２Ｗ／ｕ’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一３％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“ナーマ
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ず平面図、
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はイツトリヤ（Ｙ２Ｏ２）ターゲット、２は高
融点金属のチップ、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、１
５は酸化防止保護膜、耐摩耗用保護膜ｉ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）高融点金属とイットリヤと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）前記高融点金属はＷ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，
   Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｈｆからなる群より選ばれた少なくと
   も１つであることを特徴とするサーマルヘッド。