JPS5863476A - サ−マルプリントヘツド - Google Patents
サ−マルプリントヘツドInfo
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- JPS5863476A JPS5863476A JP56163165A JP16316581A JPS5863476A JP S5863476 A JPS5863476 A JP S5863476A JP 56163165 A JP56163165 A JP 56163165A JP 16316581 A JP16316581 A JP 16316581A JP S5863476 A JPS5863476 A JP S5863476A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N97/00—Electric solid-state thin-film or thick-film devices, not otherwise provided for
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はサーマルプリントヘッドに関し、より特定的
には改良された耐摩耗−を有するサーマルプリントヘッ
ドに関する。
には改良された耐摩耗−を有するサーマルプリントヘッ
ドに関する。
感熱記録方式がすでに実用に供されているが、そのよう
な感熱記録方式において、印字速度をあげるためには（
１）発熱抵抗体に加える電流のパルス幅を短くする方法
、（２）パルス周期を短くする方法および（３）多数の
ドツトを同時に駆動する方法、がある。上記（１）のア
プローチでは、発熱体濃度を幽くする必要があり、した
がってヘッドに加わる熱衝撃が増大する。また、上記（
２）のアプローチでは、発熱体の熱の蓄積に起因するい
わゆる印字の尾引き現象が生じる。また、上記（３）の
アプローチによれば、その機械的構成が複雑になるばか
りでなく、その制御も才た複雑となる。したがって、論
単な構成によって印字速度をあげるためには、サーマル
プリントヘッドの構成材料特に耐摩耗層として、熱衝撃
に強く熱伝導串が大きい、かつ高温で冑定な（たとえば
抵抗値等が一定の）物質が望まれていた。従来のサーマ
ルプリントヘッドにおいては、プラテンと接触する耐摩
耗保■躾として、酸化タンタル７ ａ ｚ Ｏｙが用い
られている。この酸化タンタルは、タンタル７ａを酸素
あるいは酸ＩＩＩＩ／アルゴンの雰囲気で反応性スパッ
タリングを用いて形成している。従来のサーマルプリン
トヘッドの最大の欠点は、タンタルが非常に高価な物質
であるということである。すなわち、耐摩耗層として高
価なタンタルを用いなければならず、したがうてサーマ
ルプリントヘッドそれ自体が高価でありた。
な感熱記録方式において、印字速度をあげるためには（
１）発熱抵抗体に加える電流のパルス幅を短くする方法
、（２）パルス周期を短くする方法および（３）多数の
ドツトを同時に駆動する方法、がある。上記（１）のア
プローチでは、発熱体濃度を幽くする必要があり、した
がってヘッドに加わる熱衝撃が増大する。また、上記（
２）のアプローチでは、発熱体の熱の蓄積に起因するい
わゆる印字の尾引き現象が生じる。また、上記（３）の
アプローチによれば、その機械的構成が複雑になるばか
りでなく、その制御も才た複雑となる。したがって、論
単な構成によって印字速度をあげるためには、サーマル
プリントヘッドの構成材料特に耐摩耗層として、熱衝撃
に強く熱伝導串が大きい、かつ高温で冑定な（たとえば
抵抗値等が一定の）物質が望まれていた。従来のサーマ
ルプリントヘッドにおいては、プラテンと接触する耐摩
耗保■躾として、酸化タンタル７ ａ ｚ Ｏｙが用い
られている。この酸化タンタルは、タンタル７ａを酸素
あるいは酸ＩＩＩＩ／アルゴンの雰囲気で反応性スパッ
タリングを用いて形成している。従来のサーマルプリン
トヘッドの最大の欠点は、タンタルが非常に高価な物質
であるということである。すなわち、耐摩耗層として高
価なタンタルを用いなければならず、したがうてサーマ
ルプリントヘッドそれ自体が高価でありた。
そこで、この発明の主たる目的は、実用可能であつてか
つより安価なサーマルプリントヘッドを提供することで
ある。
つより安価なサーマルプリントヘッドを提供することで
ある。
この発明は、要約すれば、プラテンと接触する耐摩耗−
を、従来の酸化タンタルに代えて、窒化アルミニウムＡ
ｉＮで構成した、サーマルプリントヘッドである。
を、従来の酸化タンタルに代えて、窒化アルミニウムＡ
ｉＮで構成した、サーマルプリントヘッドである。
この発明の上述の目的およびその他の目的と特徴は図面
を参照して行なう以下の詳細な説明から一一明らかとな
ろう。
を参照して行なう以下の詳細な説明から一一明らかとな
ろう。
第１図はこの発明の一実施例を示す断面図解図である。
構成において、放熱基板１は、たとえばアルミナのよう
なセラミック材料で構成され、この放熱基板１上には、
たとえばガラスからなる熱抵抗層２が形成される。熱抵
抗■２上には、たとえば窒化タンタルからなる発熱抵抗
体３が形成される。この発熱抵抗体ａ上には、この発熱
抵抗体に給電するための給電導体４が形成される。この
給電導体４上には、たとえば二酸化シリコンＳ１０□か
らなり、発熱抵抗体３を保護するための抵抗体保護■５
が形成される。抵抗体保護層５上には、プラテン（図示
せず）と接触する耐摩耗層６が形成される。このような
構造のものは、薄膜ヘッドとしてよく知られているとこ
ろである。
なセラミック材料で構成され、この放熱基板１上には、
たとえばガラスからなる熱抵抗層２が形成される。熱抵
抗■２上には、たとえば窒化タンタルからなる発熱抵抗
体３が形成される。この発熱抵抗体ａ上には、この発熱
抵抗体に給電するための給電導体４が形成される。この
給電導体４上には、たとえば二酸化シリコンＳ１０□か
らなり、発熱抵抗体３を保護するための抵抗体保護■５
が形成される。抵抗体保護層５上には、プラテン（図示
せず）と接触する耐摩耗層６が形成される。このような
構造のものは、薄膜ヘッドとしてよく知られているとこ
ろである。
従来の薄膜ヘッドやその他のサーマルプリントヘッドに
おいては、上述の耐摩耗１ｌＩ６として、酸化タンタル
Ｔａ２０５ を用いていた。これに対して、この発明で
は、耐摩耗層６として、より安価な窒化アルミニウムＡ
ｉＮを用いる。
おいては、上述の耐摩耗１ｌＩ６として、酸化タンタル
Ｔａ２０５ を用いていた。これに対して、この発明で
は、耐摩耗層６として、より安価な窒化アルミニウムＡ
ｉＮを用いる。
耐摩耗層として利用するためには、（１）熱衝撃に強い
こと、（２）熱伝導率が良いこと、（３）抵抗体保護層
５との接着力が良いことおよび（４）化学的に安定であ
ることが要求される。以下には、第２図、第３図および
第４八図ないし第４Ｃ図を＊照して、窒化アルミニウム
ＡＩＩＮの上記諸特性について考察を加え、それによっ
て窒化アルミニウムがサーマルプリントヘッドの耐摩耗
−として有効に利用できるかどうかを説明する。
こと、（２）熱伝導率が良いこと、（３）抵抗体保護層
５との接着力が良いことおよび（４）化学的に安定であ
ることが要求される。以下には、第２図、第３図および
第４八図ないし第４Ｃ図を＊照して、窒化アルミニウム
ＡＩＩＮの上記諸特性について考察を加え、それによっ
て窒化アルミニウムがサーマルプリントヘッドの耐摩耗
−として有効に利用できるかどうかを説明する。
（１）熱衝撃性について
ａｍ撃性の測定法の１つとして、熱衝撃応力抵抗法があ
り、その方法では、微小クラックが生じ始める最小衝撃
量を温度差（ΔＴｃ）で与える。
り、その方法では、微小クラックが生じ始める最小衝撃
量を温度差（ΔＴｃ）で与える。
一般的には、次式く１）で示す熱応力σ工が材料の固有
強度を越えるとき微小クラックが生ずるものと考えられ
ている。
強度を越えるとき微小クラックが生ずるものと考えられ
ている。
ＡＥα・ΔＴＣ
σＴ−・・・（１）
（１−ｖ）
ただし、Ｖはポアッソン比、Ａ＆を定数、Ｅはヤング率
、αは熱膨張係数を示す。上記温度差（ΔＴＣ）は、窒
化アルミニウムの場合、約２５０℃である。このことは
、各種材料の濃度差（ΔＴｃ ）は、酸化アルミニウム
Ａ Ｊｌ ２０３ が１７０−；２３０、酸化ベレリ
ウムＢｅＯが２２０〜２５０．自己焼結炭化シリコンＳ
ｉＣが２５０、反応詭帖璽化シリコンが３４０、溶融石
英が１０００以上であることからみて、充分な耐熱衝撃
性を有すると言える。また、試料を高温に加熱した状態
から水中などの冷却媒体中に投入して急冷する、急冷法
によるデータが第２図に示されるが、この第２１！ｌｌ
から、窒化アルミニウムＡＩＨの上記濃度差が（ΔＴｃ
）が約２５０℃であることがわかる。
、αは熱膨張係数を示す。上記温度差（ΔＴＣ）は、窒
化アルミニウムの場合、約２５０℃である。このことは
、各種材料の濃度差（ΔＴｃ ）は、酸化アルミニウム
Ａ Ｊｌ ２０３ が１７０−；２３０、酸化ベレリ
ウムＢｅＯが２２０〜２５０．自己焼結炭化シリコンＳ
ｉＣが２５０、反応詭帖璽化シリコンが３４０、溶融石
英が１０００以上であることからみて、充分な耐熱衝撃
性を有すると言える。また、試料を高温に加熱した状態
から水中などの冷却媒体中に投入して急冷する、急冷法
によるデータが第２図に示されるが、この第２１！ｌｌ
から、窒化アルミニウムＡＩＨの上記濃度差が（ΔＴｃ
）が約２５０℃であることがわかる。
（２）熱伝導率について
サーマルプリントヘッドの印字速度を制限するａｍの１
つとして、耐摩耗■６の熱伝導率は重要である。各種の
熱伝導率が第３図に示される。この第３図かられかるよ
うに、窒化アルミニウムＡＩＮの熱伝導率は、酸化ベレ
リウム８６０や炭化シリコン８１Ｇと同等であり、サー
マルプリントヘッドの耐摩耗層６として窒化アルミニウ
ムＡＩＮが利用可能なことがわかる。
つとして、耐摩耗■６の熱伝導率は重要である。各種の
熱伝導率が第３図に示される。この第３図かられかるよ
うに、窒化アルミニウムＡＩＮの熱伝導率は、酸化ベレ
リウム８６０や炭化シリコン８１Ｇと同等であり、サー
マルプリントヘッドの耐摩耗層６として窒化アルミニウ
ムＡＩＮが利用可能なことがわかる。
（３）接着強直について
実験は、熱酸化膜付きシリコンのウェハ上に反応性スパ
ッタリングにて窒素化アルミニウムＡｌ１Ｎを形成し、
引っかき試験法により膜付着力の測定を行なった。第４
Ａ図、第４Ｂ図および第４Ｃ図は、それぞれ、荷重が３
０ｏ 、６０ｏおよび９０ｇの場合の断面構造を示す。
ッタリングにて窒素化アルミニウムＡｌ１Ｎを形成し、
引っかき試験法により膜付着力の測定を行なった。第４
Ａ図、第４Ｂ図および第４Ｃ図は、それぞれ、荷重が３
０ｏ 、６０ｏおよび９０ｇの場合の断面構造を示す。
この第４八図ないし第４Ｃ図かられかるように、荷重が
９００でも、ｌ１ＩＩｌｌＩ象は観測されず、したがっ
て窒化アルミニウムＡｔＮが耐摩耗１１６として利用可
能なことがわかる。
９００でも、ｌ１ＩＩｌｌＩ象は観測されず、したがっ
て窒化アルミニウムＡｔＮが耐摩耗１１６として利用可
能なことがわかる。
（４）化学的安定性について
各種エツチング液たとえば硫ＩＩ Ｈ２Ｓ ０４ 、硝
酸ＨＮＯ３，塩酸ＨＣｉ、王水あるいは水酸ナトリウム
Ｎａ ＯＨなどによって実験したが、窒化アルミニウム
ＡＱＮは、はとんどエツチングされず、窒化アルミニウ
ムＡｉＮの化学的安定性が極めて良いことが確認された
。Ｐ−ＥＤ液（エチレンジアミン：ピロカテロール：鋭
イオン水）によって、わずかにエツチングされるだけで
ある。
酸ＨＮＯ３，塩酸ＨＣｉ、王水あるいは水酸ナトリウム
Ｎａ ＯＨなどによって実験したが、窒化アルミニウム
ＡＱＮは、はとんどエツチングされず、窒化アルミニウ
ムＡｉＮの化学的安定性が極めて良いことが確認された
。Ｐ−ＥＤ液（エチレンジアミン：ピロカテロール：鋭
イオン水）によって、わずかにエツチングされるだけで
ある。
以上の実験（１）ないしく４）から明らかに、窒化アル
ニミウムＡＩＮが、サーマルプリントヘッドの耐摩耗■
６（第１図）として利用可能な諸特性を有することが確
認された。
ニミウムＡＩＮが、サーマルプリントヘッドの耐摩耗■
６（第１図）として利用可能な諸特性を有することが確
認された。
なお、窒化アルミニウムＡＩＩＮの耐摩耗層６は、反応
性スパッタリングを用いて形成した。−例として、ＲＦ
−プレーナ・マグネトロンを用い、純度９９．９％の金
属アルミニウムを、窒素あるいは窒素／アルゴン雰囲気
で、反応性スパッタリングで形成した。室温（基板濃度
）においても、窒化アルミニウムＡｇＬＮの形成が可能
である。形成された窒化アルミニウムＡＩＮの薄膜は、
基板に対してＣ軸が垂直に配向し、そのＣ軸の配向度は
２〜３度である。サーマルプリントヘッドの耐−軽層と
して圧電性が障害になる場合には、窒素あるいは窒素／
アルゴン雰囲気の中に水素ガスを３０％程度混入してス
パッタリングを行なえば、そのような圧電性すなわちＣ
軸配向性をなくすことが可能である。このＣ軸配向性は
、第５図かられかるように、基板温度に依存する。
性スパッタリングを用いて形成した。−例として、ＲＦ
−プレーナ・マグネトロンを用い、純度９９．９％の金
属アルミニウムを、窒素あるいは窒素／アルゴン雰囲気
で、反応性スパッタリングで形成した。室温（基板濃度
）においても、窒化アルミニウムＡｇＬＮの形成が可能
である。形成された窒化アルミニウムＡＩＮの薄膜は、
基板に対してＣ軸が垂直に配向し、そのＣ軸の配向度は
２〜３度である。サーマルプリントヘッドの耐−軽層と
して圧電性が障害になる場合には、窒素あるいは窒素／
アルゴン雰囲気の中に水素ガスを３０％程度混入してス
パッタリングを行なえば、そのような圧電性すなわちＣ
軸配向性をなくすことが可能である。このＣ軸配向性は
、第５図かられかるように、基板温度に依存する。
さらに、この発明の利点について、コスト面から考える
と、従来の金属タンタルに比べて金属アルミニウムは、
約１７５程度であることがｉｉｍされている。したがっ
て、サーマルプリントヘッド自体を考えてみても、耐摩
耗層６（第１図）のコストの大幅な低減によって、より
安価に製造し得ることは明らかである。
と、従来の金属タンタルに比べて金属アルミニウムは、
約１７５程度であることがｉｉｍされている。したがっ
て、サーマルプリントヘッド自体を考えてみても、耐摩
耗層６（第１図）のコストの大幅な低減によって、より
安価に製造し得ることは明らかである。
なお、上述の実施例は、薄膜ヘッドを例に挙げて説明し
た。しかしながら、プラテンに接触する耐摩耗層ないし
保護膜として、酸化タンタルを用いていた従来のサーマ
ルプリントヘッドのすべてについて利用可能なことは言
うまでもない。
た。しかしながら、プラテンに接触する耐摩耗層ないし
保護膜として、酸化タンタルを用いていた従来のサーマ
ルプリントヘッドのすべてについて利用可能なことは言
うまでもない。
以上のように、この発明によれば、耐摩耗層ないし保護
■として窒化アルミニウムＡｔＮを用い、その窒化アル
ミニウムが耐摩耗層ないし保護層として必要な諸特性を
備えることが確認されたので、従来の酸化タンタルＴａ
２０ｒ（またはＴ ８２０７）を用いるものに比べて、
より安価なサーマルプリントヘッドが得られる。
■として窒化アルミニウムＡｔＮを用い、その窒化アル
ミニウムが耐摩耗層ないし保護層として必要な諸特性を
備えることが確認されたので、従来の酸化タンタルＴａ
２０ｒ（またはＴ ８２０７）を用いるものに比べて、
より安価なサーマルプリントヘッドが得られる。
第１図はこの発明の背景となりかつこの発明を実施し得
る薄膜サーマルプリントヘッドの一例を示す断面図解図
である。第２図は急冷法による耐熱衝撃性を示すグラフ
である。第３図は窒化アルミニウムＡＩＩＮを含む各種
セラミックの熱伝導串を示すグラフである。第４八図な
いし第４Ｃ図は引っかき試験法による試験結果の一例を
示す断面図解図である。第５図はＣ軸配向性が基板濃度
に依存することを示すグラフである。 図において、１は放熱基板、２は熱抵抗層、３は発熱抵
抗体、４は給電導体、５は抵抗体保護層、６は耐−耗■
を示す。 特許出顧大 株式会社村田製作所 急々叫：ｇ （ｔ〕 亮′Ｓ５図 ０ ０ ６ 熟 □ ゛ 第５図 「 ２ ４１ｙ８１０ ２０ 匁
る薄膜サーマルプリントヘッドの一例を示す断面図解図
である。第２図は急冷法による耐熱衝撃性を示すグラフ
である。第３図は窒化アルミニウムＡＩＩＮを含む各種
セラミックの熱伝導串を示すグラフである。第４八図な
いし第４Ｃ図は引っかき試験法による試験結果の一例を
示す断面図解図である。第５図はＣ軸配向性が基板濃度
に依存することを示すグラフである。 図において、１は放熱基板、２は熱抵抗層、３は発熱抵
抗体、４は給電導体、５は抵抗体保護層、６は耐−耗■
を示す。 特許出顧大 株式会社村田製作所 急々叫：ｇ （ｔ〕 亮′Ｓ５図 ０ ０ ６ 熟 □ ゛ 第５図 「 ２ ４１ｙ８１０ ２０ 匁
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 プラテンと接触する耐摩耗−を有するサーマルプリント
ヘッドにおいて、 前記耐摩耗層を窒化アルミニウムで構成したことを特徴
とする、サーマルプリントヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56163165A JPS5863476A (ja) | 1981-10-12 | 1981-10-12 | サ−マルプリントヘツド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56163165A JPS5863476A (ja) | 1981-10-12 | 1981-10-12 | サ−マルプリントヘツド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5863476A true JPS5863476A (ja) | 1983-04-15 |
Family
ID=15768463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56163165A Pending JPS5863476A (ja) | 1981-10-12 | 1981-10-12 | サ−マルプリントヘツド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5863476A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63116342U (ja) * | 1987-01-22 | 1988-07-27 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5630875A (en) * | 1979-08-21 | 1981-03-28 | Toshiba Corp | Thermal head |
-
1981
- 1981-10-12 JP JP56163165A patent/JPS5863476A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5630875A (en) * | 1979-08-21 | 1981-03-28 | Toshiba Corp | Thermal head |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63116342U (ja) * | 1987-01-22 | 1988-07-27 |
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