JPH01256101A - 薄膜型サーマルヘッド - 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、熱記録印字に用いられる薄膜型サーマルヘッ
ドの薄膜発熱体に関するものである。

（従来の技術〕 −ｔａに熱記録印字に用いられるサーマルヘッドは、絶
Ｉ！基板上に複数個の発熱抵抗体および、発熱抵抗体に
電力を供給するための電極を設け、電極に電圧を印加す
る事により発熱抵抗体にジュール熱を発生させ、これに
より感熱記録紙上に数字、文字、記号など印字記録を行
うものである。

このようなサーマルヘッドは近年、高速印字、大型化、
高密度化による低消費電流、高信頼性などの緒特性が強
く要求されている。

高速印字としては数ミリ秒の短い印字パルスにより記録
を行わなければならず、そのためには発熱抵抗体に大電
流を投入し、瞬時に４００℃以上もの温度を発生させる
必要がある。また大型化により発熱抵抗体の抵抗値に対
して、発熱抵抗体に電力を供給する電極の抵抗値が無視
できなくなるため、電極パターンにより各発熱抵抗体の
発熱量が異なり、記録パターンに濃度差が生したり、高
密度化により一度に駆動させる発熱抵抗体数が増すため
、加熱用電源やスイッチング回路等の駆動系の電流容量
が大きくなってしまう問題がある。

これらを解決するために発熱抵抗体材料としては、高温
安定性と高抵抗化の実現が必要であるが、従来の発熱体
材料の主流であった窒化タンタル（Ｔａ−Ｎ）は、比抵
抗が２００〜３００μΩ・備前後と低く、最適な抵抗値
とするには膜厚が数　１００人程庶出非常に薄くなり、
製造時の制御が極めて難しく、また膜質としても不安定
となる。これを避けるためにＴａ−Ｎの厚みを大きくし
、蛇行形状にパターンを形成する事により発熱体長を増
し、抵抗値を上げることも可能であるが、高解像度化す
る際にこの方法では製造上極めて難しく、歩留りが悪く
なるという問題があった。

この為高抵抗が得られる、言い換えると高比抵抗の発熱
抵抗体材料としてＴａ−ＨのかわりにＴａ−５ｉＯ□が
考えられているが、Ｔａ−５ｉＪは比抵抗１〜１００μ
Ω・ｃ１１１程度の範囲においてそのＴＣＰが−５００
〜−１０００ｐｐ＋ｍとマイナス側に大きいため、高温
安定性に劣り、サーマルヘッドの薄膜発熱抵抗体材料と
しては不適当であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したように、サーマルへラドの発熱抵抗体材料とし
てＴａ−５ｉ０２は高速化、高温安定性に十分な特性を
有していない。

かかる点から本発明は、サーマルヘッドの高速化、高温
安定性のために必要な特性を有した薄膜発熱抵抗体を備
えた薄膜型サーマルヘッドを提供することを目的とする
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するために、薄膜発熱抵抗体
製造時の条件を制御して、薄膜発熱抵抗体としてのＴａ
−５ｉＯｚのＴＣＲをゼロに近くし、これを備えた薄膜
型サーマルヘッドを構成したものである。

〔作用〕

上述したようにＴａ−５ｉＯ□において高比抵抗の発熱
抵抗体を得ようとすると、ＴＣＰがマイナス側で大きく
なり、高温安定性が悪くなるという問題点がある為に、
製造時の条件を制御し高比抵抗でＴＣＰがゼロに近い薄
膜発熱抵抗体が得られ、高温安定性に優れた薄膜発熱抵
抗体を備えたサーマルヘッドを構成できる。

〔実施例〕

第１図は本発明における薄膜型サーマルヘッドの断面図
を示す。

第１図において電気的絶縁基板ｌ上にスパックリングに
よりＴａ−５ｉＪよりなる薄膜発熱抵抗体２を形成し、
この上に薄膜発熱抵抗体に電力を供給するための電極３
を形成した後、フォトリソグラフィー技術によりパター
ン形成し、この上にＦｊｌ）１ｊ４発熱抵抗体が発熱時
の酸化防止と、印字時怒熱記録紙との耐摩耗の為の保Ａ
Ｉ膜４を形成した構成となっている。

Ｔａ−３ｉＯ□のスパッタリングは、コンベンショナル
スパッタにより行い、ターゲットにはＴＴａ−５ｉｎ焼
結体を用いた。スパッタリング条件の内、ターゲット組
成比とアルゴンガス圧を制御して抵抗温度係数（ＴＣＲ
）を変化させた場合の関係を第２図、第３図に示す。

第２図はターゲラ１４１１成比以外のスパッタリング条
件を固定し、ターゲット組成比中の５ｉＯｚモル比に対
するＴＣＰの変化を示したものである。

５ｉＯｚモル比の減少と共に比抵抗は小さくなるものの
、図に示すようにＴＣＲはゼロに近づく。また第３図は
アルゴンガス圧以外のスパッタリング条件を固定して、
アルゴンガス圧に対するＴＣＰの変化を示したものであ
り、アルゴンガス圧の上昇と共にＴＣＰはゼロに近づき
、５　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒ付近よりＴＣＰはプラス側
に移る。この時比抵抗はアルゴンガス圧と共に上昇し、
１０−　ｔＴｏｒｒ台より急激に大きくなる。

次にＴＣＰが異なるＴａ−５ｉＯ□薄膜発熱抵抗体を備
えたサーマルヘッドを、用いて連続パルス印加試験を行
った。

スパッタリングには、ターゲット組成比中のＳｉＯ□モ
ル比が３０％のＴａ−３ｉＯ□焼結体ターゲットを用い
て、アルゴンガス圧を変化させＴＣＰが異なる薄膜発熱
抵抗体へ及び、薄膜発熱抵抗体Ｂを備えたサーマルヘッ
ドについて比較した。

薄膜発熱抵抗体Ａ、Ｂは下表ものである。

表Ｉ　　Ｆｊｌ膜発熱抵抗体 試験条件としてはパルス幅１ｍ５ｅｃ＋　パルス周期ｌ
Ｑ＋＋ｐｅｃ＋　印加電力４（Ｖ／　ｍｓ　”で行い、
初期抵抗値との変化率を第４図に示した。この結果より
ＴＣＲが０１１１１ｍに近い方が抵抗ｃｍの変化率が小
さく、耐久性が著しく良いことがわかる。

以上述べてきた通り、Ｔａ−５ｉＯ□スパツタリングに
おいてターゲットｍ酸比中の５ｉＯｚモル比が３０〜７
０％の範囲のターゲットを用い、アルゴンガス圧が１０
−”Ｔｏｒｒ台で行った場合、ＴＣＰがゼロに近く耐久
性が良いため、これを備えた薄膜型サーマルヘッドは極
めて信頼性が高く、容易に高速化、高温安定性に対応で
きる。

尚、本実施例ではスパッタリングターゲットにＴａ−５
ｉＪ焼結体を用いたが、Ｔａ及び５ｉ（ｈの複合ターゲ
ットを用いても同様の結果が得られ、また、マグネトロ
ンスパッタによっても同様の結果が得られる事は言うま
でもない。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明は、Ｔａ−５ｉｆｔ発熱抵抗体
材料においてスパッタリング条件を制御し、ＴＣＰが０
〜−５００ｐｐｍ程度の薄■り発熱抵抗体を備えた薄膜
型サーマルヘッドであり、これによりサーマルヘッドの
高速化、高温安定性、耐久性の向上が容易にでき、その
工業的価値は非常に高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における薄膜型サーマルヘッドの断面図
、第２図はターゲッＶｔ成比中のＳｉＯ□モル比に対す
るＴＣＰの関係図、第３図はアルゴンガス圧に対するＴ
ＣＰの関係図、第４図は本発明の一実施例として連続パ
ルス印加寿命を示した図である。 以上 出願人　セイコー電子工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）タンタル−酸化シリコン（Ｔａ−ＳｉＯ＿２）よ
   りなる薄膜発熱抵抗体を備え、該薄膜発熱抵抗体の抵抗
   温度係数が比抵抗１〜１００ｍΩ・ｃｍの範囲において
   、０〜−５００ｐｐｍである薄膜型サーマルヘッド。