JPS6013567A - Thermal head - Google Patents

Thermal head

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Publication number
JPS6013567A
JPS6013567A JP58121590A JP12159083A JPS6013567A JP S6013567 A JPS6013567 A JP S6013567A JP 58121590 A JP58121590 A JP 58121590A JP 12159083 A JP12159083 A JP 12159083A JP S6013567 A JPS6013567 A JP S6013567A
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JP
Japan
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film
thermal head
protective film
resistant protective
heating resistor
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Application number
JP58121590A
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Japanese (ja)
Inventor
Shozo Takeno
武野 尚三
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPS6013567A publication Critical patent/JPS6013567A/en
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/335Structure of thermal heads

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  • Electronic Switches (AREA)
  • Non-Adjustable Resistors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To attain to prolong the life of a thermal head, by laminating a chemical resistant protective film to the anti-wear protective film formed to aluminum oxide. CONSTITUTION:A heat generating resistor layer 3 and a first and a second conductors 4, 5 are covered with an anti-wear protective film 9 formed of aluminum oxide and this film 9 is further coated with a chemical resistant film 51 comprising metal oxide or metal nitride such as Ta2O5, SiO2 or Si3N4. By this constitution, the elongation of the life of a thermal head is achieved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はサーマルヘッドに係り、特にその発熱抵抗体及
び電気導体上に被着される耐摩耗保護膜に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a thermal head, and more particularly to a wear-resistant protective film deposited on a heating resistor and an electrical conductor thereof.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

一般に知られているように、絶縁基板上に複数の発熱抵
抗体とその配線を膜形成してなるサーマルヘッドは、入
力された電気信号を熱信号に変換し、その発熱ドツト部
に接する感熱紙を発色させる。その結果、感熱紙には電
気信号に基づく画像が構成されている。このようなサー
マルヘッドの発熱抵抗体からなる発熱部は、第1図にそ
の配線方向断面図を示す如く構成されている。
As is generally known, a thermal head, which is formed by forming a film of multiple heat generating resistors and their wiring on an insulating substrate, converts an input electrical signal into a thermal signal, and a thermal head that is in contact with the heat generating dots. to develop color. As a result, an image is formed on the thermal paper based on electrical signals. The heat generating portion of such a thermal head, which is made up of a heat generating resistor, is constructed as shown in FIG. 1, which is a cross-sectional view in the wiring direction.

第1図において、グレーズドアルミナ基板からなる絶縁
基板(1)上に形成された耐エツチング下地膜(以下下
地膜と称す)(2)に発熱抵抗体層(3)が形成されて
いる。この発熱抵抗体層(3)の一部を露出し、クロム
やチタン等からなる活性金属を蒸着することにより厚さ
略1000Xの第1の電気導体(4)が形成されている
。この時、露出した部分の発熱抵抗体層(3)は発熱部
(6)となる。この第1の電気導体(4)と発熱部(6
)との境界部(7)から数百ミクロンから約1關位の部
分(8)を除いて、第1の電気導体(4)上に例えば金
からなる第2の電気導体(5)が形成されている。さら
に、この第1の電気導体、第2の電気等体、及び発熱部
(6)を覆うように耐摩耗性保護膜(9)が被着されて
いる。
In FIG. 1, a heating resistor layer (3) is formed on an etching-resistant base film (hereinafter referred to as base film) (2) formed on an insulating substrate (1) made of a glazed alumina substrate. A first electrical conductor (4) having a thickness of about 1000X is formed by exposing a part of this heating resistor layer (3) and depositing an active metal such as chromium or titanium. At this time, the exposed portion of the heating resistor layer (3) becomes a heating section (6). This first electric conductor (4) and the heat generating part (6
) A second electrical conductor (5) made of, for example, gold is formed on the first electrical conductor (4) except for a portion (8) of several hundred microns to approximately one degree from the boundary (7) with the first electrical conductor (4). has been done. Further, a wear-resistant protective film (9) is applied to cover the first electric conductor, the second electric body, and the heat generating portion (6).

一般に耐摩耗性保護膜(9)の材質としてはBF21 
Generally, the material for the wear-resistant protective film (9) is BF21.
.

T a205 + S + Cr及び813 N4等が
用いられている。
Ta205 + S + Cr and 813 N4 are used.

BT’SiはCVD法(C11emC11e Vapo
rized Deposition )により膜形成が
なされる。しかしCVD法は基板への膜付着の際に基板
温度を高くしなければ良質な膜が付着せず、この為基板
温度を上げると他の発熱抵抗体層(3)、第1の電気導
体(4)、及び第2の電気導体(5)が熱拡散のため性
能が低減する危険がある。また、Ta205 、SIC
,5i3N、は高周波スパッタリングにより膜形成がな
される。しかしながら高周波スパッタリング法によるも
のは膜生成速度が遅く、生産性が極めて低いと言う一般
的な問題がある。
BT'Si was produced by CVD method (C11<em>C11e Vapo
The film is formed by raised deposition. However, in the CVD method, a high-quality film cannot be deposited unless the substrate temperature is raised when depositing a film on the substrate.For this reason, when the substrate temperature is raised, the other heating resistor layer (3), the first electrical conductor layer ( 4) and the second electrical conductor (5), there is a risk that the performance will be reduced due to heat diffusion. Also, Ta205, SIC
, 5i3N, are formed into films by high frequency sputtering. However, methods using high frequency sputtering have a general problem of slow film formation rate and extremely low productivity.

例えばTa、O,膜を形成する場合で説明すると、24
0mtnX4 Q+n+aの大きさの基板を20枚装着
できる高周波スパッタリング装置では、均一なTa20
B膜を形成するためにプラネタリ−で回転する方式をと
る。すると、この高周波スパッタリング装置自体がかな
り大型となりターゲツトと基板との距離が大となるので
、高周波マグネトロンスパッタリング装置を用いた場合
でも、Ta2O,膜の膜厚は最大限100 X/ mi
nにしかならない。したがって耐摩耗性保護膜(9)の
膜厚は一般に3μm以上は必要であるので、Ta、05
膜形成時間は5時間以上を必要とし、非常に生産性が低
い。
For example, when forming a Ta, O film, 24
A high frequency sputtering device that can mount 20 substrates of size 0mtn
To form the B film, a planetary rotation method is used. Then, this high-frequency sputtering equipment itself becomes quite large and the distance between the target and the substrate becomes large, so even when using a high-frequency magnetron sputtering equipment, the maximum thickness of the Ta2O film is 100×/mi.
It can only be n. Therefore, the thickness of the wear-resistant protective film (9) is generally required to be 3 μm or more, so Ta, 05
The film formation time requires 5 hours or more, resulting in very low productivity.

次に第2図を参照して耐摩耗性保護膜がTa20Lから
なるサーマルヘッドにステンプストレステストを行なっ
た場合の印加パワーと抵抗値の変化との関係を説明する
。なお縦軸)ま発熱抵抗体の抵抗値Rの変化率へ炒を表
わし、横軸は1ドツトあたりの発熱抵抗体への印加バ賞
表わす。特性曲線(L])は膜厚28μmのTa 20
 s膜の耐摩耗性保護膜の特性を示し、特性曲線(12
は膜厚が1500XのS;02膜上に28μmnのTa
205膜を積層した耐摩耗性保護膜の特性を示肱特性曲
線(131は膜厚が0.5μmのStO,膜上に3μm
 Q)Ta20B膜を積層した耐摩耗性保護膜の特性を
示している。
Next, with reference to FIG. 2, the relationship between the applied power and the change in resistance value will be explained when a Stemp stress test is performed on a thermal head whose wear-resistant protective film is made of Ta20L. The vertical axis represents the rate of change in the resistance value R of the heating resistor, and the horizontal axis represents the rate of change applied to the heating resistor per dot. The characteristic curve (L]) is for Ta 20 with a film thickness of 28 μm.
The characteristics of the wear-resistant protective film of S film are shown, and the characteristic curve (12
The film thickness is 1500× S; 28 μmn Ta on the 02 film.
Characteristic curve showing the characteristics of the wear-resistant protective film laminated with 205 film (131 is StO with a film thickness of 0.5 μm, 3 μm thick on the film)
Q) It shows the characteristics of a wear-resistant protective film laminated with Ta20B film.

特性曲線(1])よりTa2O,膜のみでは印加パワー
が増加すると、発熱抵抗体の抵抗値の変化率は途中から
増加に転じている。これは、Ta 10 B膜は酸素を
遮断する性質がないので、発熱抵抗体が酸化したためで
ある。したがってTa205膜のみでは発熱抵抗体が酸
化し、発熱抵抗体に高電力を印加することが困難である
The characteristic curve (1) shows that when the applied power increases with only the Ta2O film, the rate of change in the resistance value of the heating resistor starts to increase halfway through. This is because the heating resistor was oxidized since the Ta 10 B film did not have the property of blocking oxygen. Therefore, with only the Ta205 film, the heating resistor is oxidized and it is difficult to apply high power to the heating resistor.

また特性曲線((η及び特性曲線側より明らかなように
、810□膜をTa1O1膜と発熱抵抗体との間ζ二介
在させ、810.膜をしだいに増加させるに従い発熱抵
抗体の酸化防、im能が向上し、高電力を印加すること
が可能となる、実用的には、膜厚が2μmの8i0.’
上に膜厚が3μmのTa205膜を形成するのが良いが
In addition, as is clear from the characteristic curve ((η) and the characteristic curve side, the 810□ film is interposed between the Ta1O1 film and the heating resistor, and as the number of 810. films is gradually increased, the oxidation prevention of the heating resistor In practical use, 8i0.' with a film thickness of 2 μm improves the im capacity and makes it possible to apply high power.
It is preferable to form a Ta205 film with a thickness of 3 μm on top.

8i0.膜を2μm形成する分だけ膜形成時間が長くな
ることは避けられず、膜厚2μmのSiO2膜と膜厚3
μmのTa205膜との膜形成時間は10時間以上とな
り、基板の生産性が低い大きな原因となっている。
8i0. It is unavoidable that the film forming time will be longer due to the fact that the film is formed with a thickness of 2 μm.
The film formation time with the μm Ta205 film is more than 10 hours, which is a major reason for the low productivity of the substrate.

また、Ta206膜は高速熱サイクルによりクラックが
生じt〔い長所を有するが、Ta2O,膜の摩耗率は0
.05μm乃至0.1 μm / kmと大きく、膜厚
が3μmあるにしても30 km乃至60 kmザーマ
ルヘッドが感熱紙に走行すれば発熱抵抗体が露出して、
発熱抵抗体の酸化が生じる問題がある。これは通常10
0 km乃至200 km走行することが要求されてい
るサーマルヘッドにとっては致命的な欠点である。
In addition, the Ta206 film has the advantage that it does not crack due to high-speed thermal cycles, but the wear rate of the Ta2O film is 0.
.. Even if the film thickness is as large as 0.05 μm to 0.1 μm/km and the film thickness is 3 μm, if a 30 km to 60 km thermal head runs on the thermal paper, the heating resistor will be exposed.
There is a problem that oxidation of the heating resistor occurs. This is usually 10
This is a fatal drawback for thermal heads that are required to travel from 0 km to 200 km.

また8iCおよびSt、N、からなる耐摩耗性保護膜は
高速熱サイクルによりクラックが発生する傾向が顕著で
ある。この為、クラックが発生したサーマルヘッドでは
、クラックから酸素が侵入し発熱抵抗体な酸化させて、
サーマルヘッドが記録不能となる問題がある。
Furthermore, the wear-resistant protective film made of 8iC, St, and N has a remarkable tendency to crack due to high-speed thermal cycling. For this reason, in a thermal head with a crack, oxygen enters through the crack and oxidizes the heating resistor.
There is a problem that the thermal head cannot record.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、長
寿命のサーマルヘッドを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a thermal head with a long life.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上述の目的を達成するため、本発明は耐摩耗性保護膜が
酸化アルミニウム膜からなるので、耐摩耗性保護膜が酸
化防止機能と耐摩耗性とを併せ持つことができる。
In order to achieve the above object, the wear-resistant protective film of the present invention is made of an aluminum oxide film, so that the wear-resistant protective film can have both anti-oxidation function and wear resistance.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下′@3図を参照して本発明のサーマルヘッドの実施
例を説明する。なお、第1図と同等部分には同一符号を
用いる。
Embodiments of the thermal head of the present invention will be described below with reference to FIG. Note that the same reference numerals are used for parts equivalent to those in FIG.

第3図においてアルミナ基板(1)上にあるグレーズ層
(20上に形成された耐エツチング下地膜(2)上にT
a−8!02等からなる発熱抵抗体層(3)が形成され
ている。この発熱抵抗体層(3)の一部を露出しクロム
等からなる第1の電気導体(4)が形成されている。
In Fig. 3, T
A heating resistor layer (3) made of a-8!02 or the like is formed. A first electrical conductor (4) made of chromium or the like is formed by exposing a portion of this heating resistor layer (3).

この時、露出した部分の発熱抵抗体層(3)は発熱部(
6)となる。このN& 1の電気導体(4)と発熱部(
6)との境界部(力から数百ミクロンから約1 mrn
位の部分(8)を除いて、第1の電気導体(4)上にア
ルミニウム等からなる第2の電気導体(5)が形成され
ている。さらにこの第1の電気導体(4)、第2の電気
導体(5)、及び発熱部(6)を覆うように膜厚が略1
μm乃至略5μmの酸化アルミニウム(以下kl 、0
 、と称す)からなる耐摩耗性保護膜(9)が被着され
ている。
At this time, the exposed portion of the heating resistor layer (3) is replaced by the heating section (
6). This N & 1 electric conductor (4) and the heating part (
6) at the boundary with the force (from several hundred microns to approximately 1 mrn
A second electrical conductor (5) made of aluminum or the like is formed on the first electrical conductor (4) except for the second electrical conductor (8). Further, the film thickness is approximately 1 mm so as to cover the first electric conductor (4), the second electric conductor (5), and the heat generating part (6).
Aluminum oxide (hereinafter referred to as kl, 0
, a wear-resistant protective coating (9) is applied.

次に第4図を参照して、Al、O,膜の酸化防止機能を
説明する。
Next, with reference to FIG. 4, the oxidation prevention function of Al, O, and films will be explained.

第4図において、これは膜厚0.5μmのAl2O,膜
を耐摩耗性保護膜としたサーマルヘッドのステップスト
レステストの結果を示している。さらに、縦軸の正方向
は感熱紙の発色濃度を示し、縦軸の負方向は発熱抵抗体
の抵抗値Rの変化率△几/Rを示し、横軸は1ドツトあ
たりの発熱抵抗体への印加パワーを示す。特性曲線t3
1)は膜厚0.5μm hll @ O@膜を耐摩耗性
保護膜としたサーマルヘッドの1ドツトあたりの発熱抵
抗体への印加パワーによる発色濃度を示す。すると、約
0.9 W/ Do を以上の印加パワーにて、昇1色
濃度は一定値を示すことになる。
FIG. 4 shows the results of a step stress test of a thermal head using an Al2O film with a thickness of 0.5 μm as a wear-resistant protective film. Furthermore, the positive direction of the vertical axis indicates the coloring density of the thermal paper, the negative direction of the vertical axis indicates the rate of change △几/R of the resistance value R of the heating resistor, and the horizontal axis indicates the change in the heating resistor per dot. Indicates the applied power of Characteristic curve t3
1) shows the color density depending on the power applied to the heating resistor per one dot of a thermal head using a 0.5 μm thick hll@O@ film as an abrasion-resistant protective film. Then, when the applied power is about 0.9 W/Do or more, the increased color density shows a constant value.

特性曲線(ηは1(・:γ厚0.5μmのAらO8膜を
耐摩耗性保護膜としたサーマルヘッドの1ドツトあたり
の発熱抵抗体への印加パワーによる発熱抵抗体の抵抗値
凡の変化率へR,/Rを示す。即ち特性曲線イクより明
らかなように、Al2O5膜は印加パワーが増加するに
従い発熱抵抗体の抵抗値の変化率も同じ様(二変化をす
る。膜厚が05μmのAl、0.を耐摩耗性保護膜とず
れは、1.7 W/ Do を以下の印加パワーにおい
て発熱抵抗体に配化されず極めて安定した発色濃度を得
ることが可能である。
Characteristic curve (η is 1 (・: γ The resistance value of the heating resistor depending on the power applied to the heating resistor per dot of the thermal head with a 0.5 μm thick A08 film as a wear-resistant protective film) R and /R are shown for the rate of change.In other words, as is clear from the characteristic curve, as the applied power increases, the rate of change of the resistance value of the heating resistor of the Al2O5 film also changes in the same way (two changes. With an Al thickness of 0.5 μm and a wear-resistant protective film of 0.0 μm, it is possible to obtain extremely stable coloring density without being placed on the heating resistor at an applied power of 1.7 W/Do or less.

一 次に第1表を参照して、人1tOsからなる耐摩耗性保
護膜を用いたサーマルヘッドの耐摩耗率を説明する。な
お、Al2O,膜の膜厚は、3μmであり印加パワーは
0.9〜V/I)otで従来技術と同じ記録条件にて、
感熱紙を35 I(m走行記録した。
First, with reference to Table 1, the wear resistance rate of a thermal head using a wear-resistant protective film made of 1 tOs will be explained. The film thickness of the Al2O film was 3 μm, and the applied power was 0.9 to V/I)ot under the same recording conditions as the conventional technology.
The thermal paper was run for 35 I (m) and recorded.

(バ丁4f、白) 第1表 即ち、第1表より明らかな如く、Al2O3膜の摩摩率
は0.014 μrn/kmであり、Ta205膜の摩
耗率0.05μm11乃至01μrm/kmよtす□も
l]11さ い。故にA、7 、03膜は硬く、耐摩耗
性にすぐれている。
(Batch 4f, white) As is clear from Table 1, the wear rate of the Al2O3 film is 0.014 μrn/km, and the wear rate of the Ta205 film is 0.05 μm11 to 01 μrm/km. I'm 11. Therefore, the A, 7, 03 films are hard and have excellent wear resistance.

次に第5図を参照して、耐摩耗性保護膜の耐クラツク性
を説明する。この時、高速熱ストレスによってクラック
が発生することに耐える性質を耐クラツク性と定義する
。第5図において、直線の傾きがゆるやかな程、耐クラ
ツク性がすぐれている。J 、 O、を他の材料と比較
すると、BP8i*’l°a、0゜≧k120.) S
iC) Si、N4の順になり、Alt o 3もすぐ
れていることは明らかである。即ちAl、0.からなる
耐摩耗性保護膜は、耐クラツク性にすぐれ高速熱ストレ
スに充分耐えることができる。
Next, the crack resistance of the wear-resistant protective film will be explained with reference to FIG. At this time, the property of resisting cracks caused by high-speed thermal stress is defined as crack resistance. In FIG. 5, the gentler the slope of the straight line, the better the crack resistance. Comparing J, O, with other materials, BP8i*'l°a, 0°≧k120. ) S
iC) Si and then N4, and it is clear that Alto 3 is also superior. That is, Al, 0. The abrasion-resistant protective film made of this material has excellent crack resistance and can sufficiently withstand high-speed thermal stress.

しかしながらAl2O,、膜はサーマルヘッドの耐摩耗
膜としてはすぐれている反面、耐薬品性には劣っている
。即ち、Al2O,は陽酸、ふつ酸、水酸化ナトリウム
等に犯される為、サーマルヘッドの製造工程上に制限が
加わる。特にサーマルヘッドの電気導体材料がアルミニ
ウムの時、アルミニウムのエツチング容液が陽酸系のた
め致命的な欠点を呈す場合がある。
However, although the Al2O film is excellent as a wear-resistant film for a thermal head, it is inferior in chemical resistance. That is, since Al2O is attacked by anodic acid, hydrofluoric acid, sodium hydroxide, etc., restrictions are placed on the manufacturing process of the thermal head. In particular, when the electrical conductor material of the thermal head is aluminum, the etching solution for aluminum is based on positive acid, which may present a fatal drawback.

この欠点を回避したサーマルヘッドの他の実施例を第6
図を参照して説明する。
Another embodiment of the thermal head that avoids this drawback is shown in the sixth example.
This will be explained with reference to the figures.

第6図に示したサーマルヘッドは、第3図に示したサー
マルヘッドの耐摩耗性保護膜(9)上に膜厚が1μmの
Ta2O+3等からなる耐摩耗性保護膜(51)が形成
されている。この耐薬品性保護膜(51)は化学的には
安定で薬品(′−,対しての耐性がすぐれている。
The thermal head shown in FIG. 6 has a wear-resistant protective film (51) made of Ta2O+3 or the like with a film thickness of 1 μm formed on the wear-resistant protective film (9) of the thermal head shown in FIG. There is. This chemical-resistant protective film (51) is chemically stable and has excellent resistance to chemicals ('-,).

特に、Ta、O,からなる耐薬品性保護膜は化学的に安
定であり、陽酸、ふつ酸、及び水酸化ナトリウム等の薬
品に対しての耐性がすぐれている。即ちこのhl、o、
膜上に膜厚が略1μm以下のTa10B膜を形成すると
、その後のサーマルヘッドの製造工程において、陽酸系
の薬品をエンチング溶液として用いてもkl 、 O、
膜は犯されることはなく、例えばアルミニウムからなる
電気導体の形成を支障なく行なえ良質なサーマルヘッド
を完成することができる。
In particular, the chemical-resistant protective film made of Ta and O is chemically stable and has excellent resistance to chemicals such as anodic acid, hydrofluoric acid, and sodium hydroxide. That is, this hl, o,
When a Ta10B film with a film thickness of approximately 1 μm or less is formed on the film, in the subsequent thermal head manufacturing process, even if anodic acid-based chemicals are used as an etching solution, Kl, O,
The film is not damaged, and electrical conductors made of aluminum, for example, can be formed without any problem, and a high-quality thermal head can be completed.

次に第7図(a)及び第7図(b)を参照して、耐薬品
性保護膜の効果を述べる。
Next, the effects of the chemical-resistant protective film will be described with reference to FIGS. 7(a) and 7(b).

第7図(a)に示す発熱部中心のサーマルヘッドの拡大
図では、膜厚が3μmのAI、0.からなる耐摩耗性保
護膜のみを有しているサーマルへ゛ラドを、陽酸に10
分間侵潰したのち、発熱抵抗体(61)と電気導体(6
2)上に荷重5Iでダイヤモンド針を用いて方向(66
)へひつかき線(63)を入れたものである。
In the enlarged view of the thermal head at the center of the heat generating part shown in FIG. Thermal heat rad, which has only an abrasion-resistant protective film consisting of
After being crushed for a minute, the heating resistor (61) and the electrical conductor (6
2) Direction (66
) with a hitsuki line (63) added.

すると、 A2,0.膜(62)はぼろぼろにくずれお
ち、下層の薄膜に悪影響が出ている。なお、(65)は
、AI 、 0 、膜(62)がくずれ落ちたあとであ
る。
Then, A2,0. The membrane (62) has crumbled to pieces, and the underlying thin film is adversely affected. Note that (65) is after AI, 0 and the film (62) have collapsed.

第7図(b)に示す発熱部中心のサーマルヘッドの拡大
図では、膜厚が3μmのAll、O8膜上に膜厚が1μ
mノTa20B膜を耐薬品性保護膜としたサーマルヘッ
ドな陽酸に10分間侵潰したのち、発熱抵抗体(71)
と電気導体(72)上に荷重5gでダイヤモンド針を用
いて方向(73)へひつかき線(74)を入れたもので
ある。@7図(b)から明らかなようにu、Ogからな
る耐摩耗性保護膜が完全な形で残存し、その後のサーマ
ルヘッド使用時においてはAI、o、膜の有する機能は
充分に発揮された。
In the enlarged view of the thermal head at the center of the heat generating part shown in FIG.
The heating resistor (71) was eroded for 10 minutes by a thermal head of anodic acid using the mno Ta20B film as a chemical-resistant protective film.
A wire (74) is inserted onto the electric conductor (72) using a diamond needle in the direction (73) with a load of 5 g. @7 As is clear from Figure (b), the abrasion-resistant protective film made of u and Og remains intact, and the functions of the AI, o, and film are fully exerted when the thermal head is used thereafter. Ta.

したがって、Al、03膜からなる耐摩耗性保護膜上に
、T a ! Os等からなる耐薬品性保護膜を設けた
第6図に示すサーマルヘッドはAI、03膜が薬品によ
り腐食することがないので製造工程上に制限を受けるこ
とがなくなる。また、このTa2O,等からなる耐薬品
性保護膜を用いると、電気導体の主成分がアルミニウム
の時、薬品の腐食から電気導体を保護するので、従来の
様に電気導体に貴金属を用いる必要がなくなり、サーマ
ルヘッドの単価が低減する効果を奏する。
Therefore, on the wear-resistant protective film made of Al, 03 film, T a! In the thermal head shown in FIG. 6 provided with a chemical-resistant protective film made of Os or the like, the AI and 03 films are not corroded by chemicals, so there are no restrictions on the manufacturing process. In addition, by using this chemical-resistant protective film made of Ta2O, etc., when the main component of the electrical conductor is aluminum, it protects the electrical conductor from chemical corrosion, so there is no need to use noble metals for the electrical conductor as in the past. This has the effect of reducing the unit cost of the thermal head.

なお、第6図に示したサーマルヘッドの使用に際しては
、Ta20B膜は薄いため比較的短期間に摩耗するが、
Ta205膜の下のAl、O,膜が耐摩耗膜及び酸化防
止膜としての機能を果たすので、従来のサーマルヘッド
に比べて第6図に示したサーマルへラドは長寿命のサー
マルヘッドとなる。
Note that when using the thermal head shown in Figure 6, the Ta20B film is thin and will wear out in a relatively short period of time;
Since the Al, O, and films under the Ta205 film function as wear-resistant films and anti-oxidation films, the thermal head shown in FIG. 6 has a longer lifespan than conventional thermal heads.

次に本発明のサーマルヘッドの製造方法の実施例を簡単
に説明する。
Next, an embodiment of the method for manufacturing a thermal head of the present invention will be briefly described.

第3図において、熱伝導性と平坦性とが共に良好であり
且つ機械的強度が強い基板例えばアルミナ基板(1)上
にあるグレーズ層(財)上に耐エツチング下地膜(2)
としてTa1O1膜を例えば電子ビーム蒸着により付着
させる。この耐エツチング下地膜(2)の表り 面にfly−8i02等の発熱抵抗層(3)をスパッタ
リングにより付着させる。次に例えばクロム、アルミニ
ウムをそれぞれ2000X、2〜3 ttmの厚さに真
空蒸着あるいは、スパッタリング等により積層付着する
。次にPEP等の方法によりアルミニウムからなる第2
の電気導体(5)、クロムからなる第1の電気導体(4
)、及び発熱抵抗体層(3)を電気導体のパターンによ
りストライプ状に分割エツチングする。
In Fig. 3, an etching-resistant base film (2) is formed on a glaze layer (2) on a substrate with good thermal conductivity and flatness and strong mechanical strength, such as an alumina substrate (1).
A Ta1O1 film is then deposited, for example, by electron beam evaporation. A heat generating resistor layer (3) made of fly-8i02 or the like is deposited on the surface of this etching-resistant base film (2) by sputtering. Next, for example, chromium and aluminum are laminated and deposited to a thickness of 2000× and 2 to 3 ttm, respectively, by vacuum evaporation or sputtering. Next, a second plate made of aluminum is formed using a method such as PEP.
electrical conductor (5), a first electrical conductor (4) made of chromium
), and the heat generating resistor layer (3) are etched into stripes according to an electrical conductor pattern.

次にPBP等の方法により、発熱部(6)となる部分と
その境界から一定距離離れる様にアルミニウムを除去し
、クロムを露出させる。次に発熱部(6)の部分のクロ
ムなPEP@の方法により除去すれば、発熱部(6)が
露出する。レジストを除去し、第1の電気導体(4)、
第2の電気導体(5)、及び発熱部(6)を覆うように
膜厚が略1μm乃至略5μmのAI、08膜を電子ビー
ム蒸着により付着させて耐摩耗性保護膜(9)を形成す
る。このようにして第3図に示した形状のサーマルヘッ
ドが完成する。
Next, by a method such as PBP, the aluminum is removed at a certain distance from the part that will become the heat generating part (6) and its boundary to expose the chromium. Next, the heat generating part (6) is removed by the chromium PEP@ method to expose the heat generating part (6). removing the resist, a first electrical conductor (4);
A wear-resistant protective film (9) is formed by depositing an AI, 08 film with a film thickness of approximately 1 μm to approximately 5 μm by electron beam evaporation so as to cover the second electrical conductor (5) and the heat generating portion (6). do. In this way, a thermal head having the shape shown in FIG. 3 is completed.

さらに耐摩耗性保護膜(9)上に膜厚が略1μm以下の
Ta205膜等の耐薬品性保護膜(51)を形成すれば
第6図に示した形状のサーマルヘッドが完成する。
Furthermore, by forming a chemical-resistant protective film (51) such as a Ta205 film having a film thickness of approximately 1 μm or less on the wear-resistant protective film (9), a thermal head having the shape shown in FIG. 6 is completed.

なお、耐薬品性保護膜(51)はサーマルヘッドの製造
工程時のみに存在していれば良いので、膜厚は略1μm
J2を下であれば膜形成時間から鑑みて充分である。
Note that the chemical-resistant protective film (51) only needs to be present during the manufacturing process of the thermal head, so the film thickness is approximately 1 μm.
If J2 is below, it is sufficient in view of the film formation time.

本発明のA7,0.膜は電子ビーム蒸着法により膜形成
を行なうと、膜生成速度が従来のスパッタリング比較し
て実質的に1桁も大となるので、生産性が向上し、それ
に加えてhl、o、膜が再現性が良くなる効果が生じる
。また、電子ビーム蒸着法を用いると耐薬品性保護膜(
51)もkl 、 O、膜と同じに生産性良く付着する
ことが出来る。なお、本発明のサーマルヘッド製造法は
、電子ビーム蒸着法により形成する方法を説明したが、
イオンブレーティング法によっても同程度の効果がでる
のは言うまでもない。
A7,0 of the present invention. When the film is formed by electron beam evaporation, the film formation rate is substantially an order of magnitude higher than that of conventional sputtering, which improves productivity. It has the effect of improving sex. Additionally, if electron beam evaporation is used, a chemical-resistant protective film (
51) can also be deposited with good productivity in the same way as kl, O, and films. In addition, although the thermal head manufacturing method of the present invention has been described as a method of forming by electron beam evaporation method,
Needless to say, the same effect can be obtained by the ion blating method.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述したように本発明のサーマルヘッドによれば、
AA203からなる耐摩耗性保護膜が酸化防止機能を耐
摩耗性機能とを併せ持つので極めて安定した印字動作を
行なうことができる。
As detailed above, according to the thermal head of the present invention,
Since the abrasion-resistant protective film made of AA203 has both an anti-oxidation function and an abrasion-resistant function, extremely stable printing operation can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来のサーマルヘッドを示す要部断面図、第2
図は$1図に示したサーマルヘッドを用いたステップス
トレステストの結果を示す特性図、第3図は本発明のサ
ーマルヘッドの一実施例を示す要部断面図、第4図は第
3図に示したサーマルヘッドを用いたステップストレス
テストの結果を示す特性図、第5図は$3図に示したサ
ーマルヘッドの耐摩耗性保護膜の耐クランク性を説明す
る説明図、第6図は本発明のサーマルヘッドの他の実施
例を示す要部断面図、第7図(a)及び第7図(b)は
耐薬品性保護膜の効果を説明する説明図である。 (1)・・・アルミナ基板、 (3)、(61)、(7
1)・・・発熱抵抗体層(4)・・・第1の電気導体、
(5)・・・第2の電気導体(9)・・・1IiFl摩
耗性保護膜、 (51)・・・耐薬品性保護膜式J″l
!人 弁理士 則 近 憲 佑(ばか1名)第 5 図 第 θ 図 第 7 図 (1ど:、ン 手続補正書(自発) 115毘7.艮OB 特許庁長官 殿 2、発明の名相、 チーマルヘッド 3、補正をする者 事件との関係 髄訂出願人 (307)東京芝浦電気株式会社 4、代理人 〒100 東宛都千代田区内幸町l−1−6 (1)明細書の特許請求の範囲の欄 6、補正の内容 (1) 明細書の特許請求の範囲の欄を別紙の通り補正
する。 (2) 明細書の発明の詳細な説明の4I!lt以下の
通り補正する。 (1)明細書第16頁第5行目乃至第6行目[でもない
。 〔発明の効果〕」とあるを、 「でもない、。 また、上記耐摩耗性保護膜(51)はTa、O。 膜に限ることなく、メタルの酸化物や菫化物からなる膜
を用いても良い。例えばS io、膜を用いる場合は耐
える薬品の制限を受け、ふつ酸やぶつ硝酸等に犯される
ので、これらの薬品を使用するのは適当でない。しかし
耐酸に対してはSin、膜は耐えられるので、Sin。 膜を使用すると電気導体の材料にアルミニウムを採用す
ることができる。テーマルヘッドの製造(端光ってはA
i!’sからなる耐摩耗性保護膜(9)を付着し、第3
図の形状のチーマルヘラドを完成するまでは全く同じで
ある。この耐摩耗性保護膜(9)上に膜厚が実質的に1
μm以下のSin、膜ン付着し耐薬品性保護膜(9)と
する。またメタルの窒化物の例左してはSi、N。 等がある。 さらに他の方法として有機コーテング族例えば有機フィ
ルムを耐薬品性保護膜に用いることができる。この製造
方法としては、溶剤に溶けた有機材料をサーマルヘッド
に塗布して、硬化させて有機フィルムを形成する。この
有機フィルムとしては例えばホトレジスト(ポジティブ
、ネガティブ共に有効)、ポリイミド、エポキシ、テフ
ロン、およびシリコンレジン等が使用できる。この場合
も薬品プロセスを通過するのに耐えれば耐薬品保護膜と
しての役目は終了し、記録時における耐摩耗保護膜とし
ての機能はAJI03膜が果たす。 〔発明の効果〕」と訂正する。 以 上 特許請求の範囲 (1) 絶縁基板と、この絶縁基板の選ばれた面上に選
択的に配置された発熱抵抗体と、この発熱抵抗体に接続
された電気導体と、前記発熱抵抗体及び前記電気導体の
一部若しくは全部に亘って覆う様に被着された耐摩耗性
保護膜とン備えたサーマルヘッドにおいて、前記耐摩耗
性保護膜は酸化アルミニウム膜からなることを特徴とす
るサーマルヘッド。 (2)前記酸化アルミニウム膜上には耐薬品性保護膜が
積層付着されてい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。 (3) 前記酸化アルミニウム膜は電子ビーム蒸着法ま
たはイオンブレーティング法にて作成したことを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載のサーマルヘッド。 (4) 前記耐薬品性保護膜はTame、 、 8i0
2.Si/J。 ることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載のサーマ
ルヘッド。 (6)前記電気導体の主材料はアルミニウムであること
を特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第5項のいず
れかに記載のサーマルヘッド。 手続補正書(自発) 昭和 5毘8.92 日 特許庁長官 殿 2、発明の名称 サーマルヘッド 3、 補正をする者 事件との関係 特許出願人 (307)東京芝浦電気株式会社 4、代理人 〒100 東京都千代田区内幸町1−1−6 明細書の発明の詳細な説明の欄 6、 補正の内容 明細書の発明の詳細な説明の欄を以下の通り補正する。 (1)明細書第15頁第10行目、 1・・・・・・サーマルヘッドが完成する。」とあるを
[・・・・・・サーマルヘッドが完成する。この時、 
Ad、OB膜からなる耐摩耗性保護膜(9)を電子ビー
ム蒸着法またはイオンブレーティング法により付着した
後、耐薬品性保護膜(51)も同様に電子ビーム蒸着法
、イオンブレーティング法、またはスパッタリング法等
で形成することができる。」と訂正する。 以上
Figure 1 is a sectional view of the main parts of a conventional thermal head;
The figure is a characteristic diagram showing the results of a step stress test using the thermal head shown in Figure 1, Figure 3 is a cross-sectional view of essential parts showing an embodiment of the thermal head of the present invention, and Figure 4 is Figure 3. Figure 5 is an explanatory diagram illustrating the crank resistance of the wear-resistant protective film of the thermal head shown in Figure 3, Figure 6 is a characteristic diagram showing the results of a step stress test using the thermal head shown in Figure 3. FIGS. 7(a) and 7(b), which are sectional views of main parts showing other embodiments of the thermal head of the present invention, are explanatory diagrams illustrating the effect of the chemical-resistant protective film. (1)...Alumina substrate, (3), (61), (7
1)...heating resistor layer (4)...first electric conductor,
(5)...Second electrical conductor (9)...1IiFl abrasive protective film, (51)...Chemical resistant protective film type J″l
! Person Patent Attorney Noriyuki Chika (one idiot) Figure 5 Figure θ Figure 7 (1st:, N procedural amendment (voluntary) 115 7. Alumnus Commissioner of the Patent Office Mr. 2, Famous appearance of the invention, Relationship with Teamal Head 3 and the amended case Applicant (307) Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd. 4, Agent 1-1-6 Uchisaiwai-cho, Chiyoda-ku, Higashi 100 (1) Scope of claims in the specification Column 6, Contents of amendment (1) The scope of claims column of the specification is amended as shown in the attached sheet. (2) The detailed description of the invention in the specification is amended as follows in 4I!lt. (1) On page 16 of the specification, lines 5 and 6, the phrase "Not. [Effects of the invention]" is replaced with "Not." Further, the wear-resistant protective film (51) is a Ta, O. film. However, films made of metal oxides or sulfides may also be used.For example, when using a Sio film, there are restrictions on the chemicals it can withstand, and it is attacked by diluted acids and diluted nitric acids. It is not appropriate to use chemicals. However, since the film is resistant to acids, it is possible to use aluminum as the material for the electrical conductor. Teha A
i! 's abrasion-resistant protective film (9) is applied, and the third
It is exactly the same until you complete the Cheemal Helad in the shape shown in the figure. On this wear-resistant protective film (9), the film thickness is substantially 1.
A chemical-resistant protective film (9) is formed by adhering a film of sin of less than μm. Examples of metal nitrides are Si and N. etc. Alternatively, organic coatings, such as organic films, can be used as chemically resistant overcoats. In this manufacturing method, an organic material dissolved in a solvent is applied to a thermal head and cured to form an organic film. As this organic film, for example, photoresist (both positive and negative are effective), polyimide, epoxy, Teflon, silicone resin, etc. can be used. In this case as well, if it can withstand the chemical process, its role as a chemical-resistant protective film is completed, and the AJI03 film fulfills its function as an abrasion-resistant protective film during recording. [Effects of the invention]”. Claims (1) An insulating substrate, a heating resistor selectively disposed on a selected surface of the insulating substrate, an electrical conductor connected to the heating resistor, and the heating resistor. and a thermal head comprising an abrasion-resistant protective film deposited to cover part or all of the electrical conductor, wherein the abrasion-resistant protective film is made of an aluminum oxide film. head. (2) The thermal head according to claim 1, wherein a chemical-resistant protective film is laminated and adhered on the aluminum oxide film. (3) The thermal head according to claim 1, wherein the aluminum oxide film is formed by an electron beam evaporation method or an ion blating method. (4) The chemical-resistant protective film is Tame, , 8i0
2. Si/J. The thermal head according to claim 2, characterized in that: (6) The thermal head according to any one of claims 1 to 5, wherein the main material of the electric conductor is aluminum. Procedural amendment (voluntary) 8/92/1932 Commissioner of the Japan Patent Office 2 Name of the invention Thermal head 3 Relationship to the case of the person making the amendment Patent applicant (307) Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd. 4 Agent 〒 100 1-1-6 Uchisaiwai-cho, Chiyoda-ku, Tokyo Column 6 of the detailed explanation of the invention in the specification, Contents of the amendment The column of the detailed explanation of the invention in the specification is amended as follows. (1) Specification, page 15, line 10, 1...Thermal head is completed. "...Thermal head is completed. At this time,
After the wear-resistant protective film (9) made of Ad, OB film is deposited by electron beam evaporation or ion blating, the chemical-resistant protective film (51) is also deposited by electron beam evaporation, ion blating, or Alternatively, it can be formed by a sputtering method or the like. ” he corrected. that's all

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)絶縁基板と、この絶縁基板の選ばれた面上に選択
的に配置された発熱抵抗体と、この発熱抵抗体に接続さ
れた電気導体と、前記発熱抵抗体及び前記電気導体の一
部若しくは全部に亘って覆う様に被着された耐摩耗性保
護膜とを備えたサーマルヘッドにおいて、前記耐摩耗性
保護膜は酸化アルミニウム膜からなることを特徴とする
サーマルヘッド。
(1) An insulating substrate, a heating resistor selectively disposed on a selected surface of the insulating substrate, an electrical conductor connected to the heating resistor, and a portion of the heating resistor and the electrical conductor. 1. A thermal head comprising an abrasion-resistant protective film deposited to cover part or all of the thermal head, wherein the abrasion-resistant protective film is made of an aluminum oxide film.
(2)前記酸化アルミニウム膜上には耐薬性保護膜が積
層付着されてい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。
(2) Claim 1, characterized in that a chemical-resistant protective film is laminated and adhered on the aluminum oxide film.
Thermal head described in section.
(3)前記酸化アルミニウム膜は電子ビーム蒸着法また
はイオンブレーティング法にて作成したことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のサーマルヘッド。
(3) The thermal head according to claim 1, wherein the aluminum oxide film is formed by an electron beam evaporation method or an ion blating method.
(4)前記耐薬品性保護膜はTa10B膜であることを
特徴とする特許請求の範囲第2項記載のサーマルヘッド
(4) The thermal head according to claim 2, wherein the chemical-resistant protective film is a Ta10B film.
(5)前記電気導体の主材料はアルミニウムであること
を特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第4項のいず
れかに記載のサーマルヘッド。
(5) The thermal head according to any one of claims 1 to 4, wherein the main material of the electric conductor is aluminum.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51103440A (en) * 1975-03-10 1976-09-13 Oki Electric Ind Co Ltd
JPS57205177A (en) * 1981-06-12 1982-12-16 Mitsubishi Electric Corp Thermal recording head

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