JPS61136201A - 薄膜型サ−マルヘツド - Google Patents
薄膜型サ−マルヘツドInfo
- Publication number
- JPS61136201A JPS61136201A JP59259480A JP25948084A JPS61136201A JP S61136201 A JPS61136201 A JP S61136201A JP 59259480 A JP59259480 A JP 59259480A JP 25948084 A JP25948084 A JP 25948084A JP S61136201 A JPS61136201 A JP S61136201A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- resistance
- heating resistor
- thermal head
- iron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- 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】
産業上の利用分野
本発明は、熱記録印字に用いる薄膜型サーマルヘッドの
薄膜発熱抵抗体に関するものである。
薄膜発熱抵抗体に関するものである。
従来の技術
一股に、熱印字記録に用いられるサーマルヘッドは、絶
縁性基板上に、複数個の発熱抵抗体および、該発熱抵抗
体に電力を供給するだめの電極を設け、個々の発熱抵抗
体に電力を供給することによシ、ジェール熱を発生させ
、これにより、印字記録を行なうものである。
縁性基板上に、複数個の発熱抵抗体および、該発熱抵抗
体に電力を供給するだめの電極を設け、個々の発熱抵抗
体に電力を供給することによシ、ジェール熱を発生させ
、これにより、印字記録を行なうものである。
これらに用いる発熱抵抗体としては、薄膜発熱抵抗体が
、熱応答性が良く、高解像度化でき、耐熱性にも優れ、
寿命が長く、信頼性か高い等の点で、最も優れている。
、熱応答性が良く、高解像度化でき、耐熱性にも優れ、
寿命が長く、信頼性か高い等の点で、最も優れている。
従来薄膜抵抗体としては、例えば、特開−６２−１４３
８４１にもある通り、Ｔａ−３ｉ合金等が、耐熱性に優
れている。
８４１にもある通り、Ｔａ−３ｉ合金等が、耐熱性に優
れている。
しかしながら、近年のサーマルヘッドの熱印字記録の高
速化を実現させるためには、数Ｓ ＋）秒の短い印字パ
ルスにより、記録を行なわなければならず、そのために
は、薄膜発熱抵抗体に大電力を投入し、４００−（以上
もの温度を発生させる必要がある。加えて、高電力化は
、薄膜発熱抵抗体の抵抗値を大きくしない限り、必然的
に電流が大きくなるため、次の２つの問題を生じる。１
つは、薄膜発熱抵抗体の抵抗値に対して、該薄膜発熱抵
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、該電極の長さの差異により、各薄膜発熱抵抗体の
発熱量が異なり、記録パターンに濃度差を生じたシ、ま
た特に、高解像度化した際に。
速化を実現させるためには、数Ｓ ＋）秒の短い印字パ
ルスにより、記録を行なわなければならず、そのために
は、薄膜発熱抵抗体に大電力を投入し、４００−（以上
もの温度を発生させる必要がある。加えて、高電力化は
、薄膜発熱抵抗体の抵抗値を大きくしない限り、必然的
に電流が大きくなるため、次の２つの問題を生じる。１
つは、薄膜発熱抵抗体の抵抗値に対して、該薄膜発熱抵
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、該電極の長さの差異により、各薄膜発熱抵抗体の
発熱量が異なり、記録パターンに濃度差を生じたシ、ま
た特に、高解像度化した際に。
該電極における電力消費が問題になる。これを避けるに
は、該電極の厚さを極端に大きくすることが考えられる
か、このとき講造上、大きな不都合を生じる。もう１つ
は、加熱用電源、スイッチング回路等の駆動系の容量を
大きくしなければならない等の問題が生じる。
は、該電極の厚さを極端に大きくすることが考えられる
か、このとき講造上、大きな不都合を生じる。もう１つ
は、加熱用電源、スイッチング回路等の駆動系の容量を
大きくしなければならない等の問題が生じる。
以上の点から、薄膜発熱抵抗体としては、高温安定性と
、高抵抗値の実現が可能であることの２２−牟最低限必
要である。
、高抵抗値の実現が可能であることの２２−牟最低限必
要である。
これらの点から、前記Ｔａ−８ｉ合金を考えると、該Ｔ
ａ−３工合金は、耐熱性が比較的安定な領域が、比抵抗
２００〜２ε０μΩ−１程度と小さく、従って、大きな
抵抗値を得ようとすれば、例えば。
ａ−３工合金は、耐熱性が比較的安定な領域が、比抵抗
２００〜２ε０μΩ−１程度と小さく、従って、大きな
抵抗値を得ようとすれば、例えば。
Ｌ／Ｗ＝２（Ｌは、薄膜発熱抵抗体のドツト長、Ｗは、
ドツト中）で、５００Ωの抵抗値を得るため（最近の技
術の流れでは、これ以上の抵抗値も要求される）には、
膜厚が、１００Ａ程度と非常に薄く、製造時の制御か極
めて難しく、また膜質としても不安定となる。これを避
けるためには、接置−８ｉ合金の厚みを大きくし、蛇行
形状等にパターン形成し、前記り長を増すことにより、
抵抗値を上げることも可能であるが、高解像度化する際
、この方法は、製造上他めて難しい。
ドツト中）で、５００Ωの抵抗値を得るため（最近の技
術の流れでは、これ以上の抵抗値も要求される）には、
膜厚が、１００Ａ程度と非常に薄く、製造時の制御か極
めて難しく、また膜質としても不安定となる。これを避
けるためには、接置−８ｉ合金の厚みを大きくし、蛇行
形状等にパターン形成し、前記り長を増すことにより、
抵抗値を上げることも可能であるが、高解像度化する際
、この方法は、製造上他めて難しい。
また、該Ｔａ−３ｉ合金は、短パルス巾駆動時の耐熱性
か尚十分でなく、従って該Ｔａ−８ｉ合金は。
か尚十分でなく、従って該Ｔａ−８ｉ合金は。
サーマルヘッドに要求される高速化、高耐熱化の点で十
分なものではなかった。
分なものではなかった。
発明が解決しようとする問題点
上述した様に、従来のサーマルヘッドの薄膜発熱抵抗体
の材料であるＴａ−８ｉ合金は、サーマルヘッドの高速
化、高耐熱化のためには、尚、十分な特性を鳴していな
い。かかる点から、本発明は、サーマルヘッドの高速化
、高耐熱化のために必要な、高抵抗値従って高比抵抗で
、高温安定性に優れ、高耐熱性を有する薄膜発熱抵抗体
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。
の材料であるＴａ−８ｉ合金は、サーマルヘッドの高速
化、高耐熱化のためには、尚、十分な特性を鳴していな
い。かかる点から、本発明は、サーマルヘッドの高速化
、高耐熱化のために必要な、高抵抗値従って高比抵抗で
、高温安定性に優れ、高耐熱性を有する薄膜発熱抵抗体
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。
問題点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
体として、鉄、珪素、酸素でなるものを用いた薄膜型サ
ーマルヘッドを構成したものである。
体として、鉄、珪素、酸素でなるものを用いた薄膜型サ
ーマルヘッドを構成したものである。
作用
上述した構成における前記鉄、珪素、酸素でなる薄膜発
熱抵抗体は、例えば、鉄−珪素合金が高耐熱珪素合金で
、金桐−珪素合金糸いわゆる金属シリサイド系で液も比
抵抗か大きく、１０００μΩギーの点で、珪素は、鉄よ
シも酸化しやすく、従って、前記鉄、珪素、酸素を混合
すると、鉄−珪素合金、珪素酸化物等の高耐熱性を有す
る化合物か形成されることにより、高比抵抗で、高温安
定性に優れ、高耐熱性に富んだ薄膜発熱抵抗体を有する
薄膜型サーマルヘッドが構成できる。
熱抵抗体は、例えば、鉄−珪素合金が高耐熱珪素合金で
、金桐−珪素合金糸いわゆる金属シリサイド系で液も比
抵抗か大きく、１０００μΩギーの点で、珪素は、鉄よ
シも酸化しやすく、従って、前記鉄、珪素、酸素を混合
すると、鉄−珪素合金、珪素酸化物等の高耐熱性を有す
る化合物か形成されることにより、高比抵抗で、高温安
定性に優れ、高耐熱性に富んだ薄膜発熱抵抗体を有する
薄膜型サーマルヘッドが構成できる。
実施例
第１図に本発明における薄膜型サーマルヘッドの基本構
成を示す。電気的絶縁性基板１上にスパッタリング等の
薄膜形成技術によシ、鉄、珪素。
成を示す。電気的絶縁性基板１上にスパッタリング等の
薄膜形成技術によシ、鉄、珪素。
酸素でなる薄膜発熱抵抗体２を形成し、この上に前記薄
膜発熱体２に通電するための電＆３を形成した後、フォ
トリソグラフィー技術によシ、パターン形成し、この上
に絶縁物、半専体等でなる保護層４（保り層４は、通常
薄膜発熱抵抗体２の酸化防止と、紙に印字する際の接触
摩耗を防ぐために存在すＺ）を形成した構成をとる。前
記鉄、珪素、酸素でなる薄膜発熱抵抗体２は、例えば、
従来のスパーツタリング技術を用いて容易に形成するこ
とができる。第２図には、スパッタリングターゲットの
一例として、本実施例で用いたスパッタリングターゲッ
トを示す。１６０φＳｉターゲツト６上に、Ｆｅ板６を
面積比として３０％とし、ムｒと酸素の混合ガスのトー
タル圧力１，５ Ｘ １０ ’ＴＱｒｒ（一定）で、酸
素分圧を変え、ＰＩＦパワー４００Ｗ 。
膜発熱体２に通電するための電＆３を形成した後、フォ
トリソグラフィー技術によシ、パターン形成し、この上
に絶縁物、半専体等でなる保護層４（保り層４は、通常
薄膜発熱抵抗体２の酸化防止と、紙に印字する際の接触
摩耗を防ぐために存在すＺ）を形成した構成をとる。前
記鉄、珪素、酸素でなる薄膜発熱抵抗体２は、例えば、
従来のスパーツタリング技術を用いて容易に形成するこ
とができる。第２図には、スパッタリングターゲットの
一例として、本実施例で用いたスパッタリングターゲッ
トを示す。１６０φＳｉターゲツト６上に、Ｆｅ板６を
面積比として３０％とし、ムｒと酸素の混合ガスのトー
タル圧力１，５ Ｘ １０ ’ＴＱｒｒ（一定）で、酸
素分圧を変え、ＰＩＦパワー４００Ｗ 。
基板温度４ Ｑ Ｏ’（：で、高周波スパッタリングを
行ない、電気的絶縁性基板１上に、前記薄膜発熱抵抗体
２を形成した。第３図にこのときの酸素分圧比（ＰＯ２
／ＰＡｒ＋ｏ２）（％）を横軸とし、比抵抗、抵抗温度
係数を縦軸とし、これらの関係を示す。同図で曲線９１
曲線８は、各々、基板温度４００ ’Ｃでスパッタリン
グした直後の膜（＝ ａｓ、 ５ｐｕｔｔｅｒ膜）の比
抵抗と抵抗温度係数であシ、曲線９１曲線１０は、スパ
ッタリング後に、６５０で（２時間）の真空熱処理を施
した後の膜（＝＝ａｎｎｅａｌ膜）の比抵抗と抵抗温度
係数である。これらからほぼａｓ ５ｐｕｔｔｅｒ膜で
の比抵抗（２Ｘ１０’μΩ１程度の領域では、熱処理に
より比抵抗は減少し、抵抗温度係数は、改善されている
。これ以上の比抵抗領域では、逆に熱処理により、比抵
抗は増大し、抵抗温度係数は、劣化する。第３図より、
が）処理後の比抵抗く１ｏ００μΩ−１では、プラトー
領域か存在し、この領域は、スパッタリング時の制御が
容易である。
行ない、電気的絶縁性基板１上に、前記薄膜発熱抵抗体
２を形成した。第３図にこのときの酸素分圧比（ＰＯ２
／ＰＡｒ＋ｏ２）（％）を横軸とし、比抵抗、抵抗温度
係数を縦軸とし、これらの関係を示す。同図で曲線９１
曲線８は、各々、基板温度４００ ’Ｃでスパッタリン
グした直後の膜（＝ ａｓ、 ５ｐｕｔｔｅｒ膜）の比
抵抗と抵抗温度係数であシ、曲線９１曲線１０は、スパ
ッタリング後に、６５０で（２時間）の真空熱処理を施
した後の膜（＝＝ａｎｎｅａｌ膜）の比抵抗と抵抗温度
係数である。これらからほぼａｓ ５ｐｕｔｔｅｒ膜で
の比抵抗（２Ｘ１０’μΩ１程度の領域では、熱処理に
より比抵抗は減少し、抵抗温度係数は、改善されている
。これ以上の比抵抗領域では、逆に熱処理により、比抵
抗は増大し、抵抗温度係数は、劣化する。第３図より、
が）処理後の比抵抗く１ｏ００μΩ−１では、プラトー
領域か存在し、この領域は、スパッタリング時の制御が
容易である。
比抵抗１ｏ００μΩ−備で、抵抗温度係数十４００１）
ｐｉ１１４６、は、従来のＴａ−８ｉ合金に比して、比
抵抗で、６倍程度の増加であり、抵抗＠度係数は、負よ
りも正の方が好ましく、この値は、サーマルヘッドの薄
膜発熱抵抗体としては、実用上問題ない。ちなみに、第
１図に示す構造として、サーマルヘッドとした後、これ
にパルス巾ｉ ｍ５ｅｅ 、パルス周期ｉｏｍｓｅｃで
連続パルス印加を行ない、６Ｘ１０’回パルスを印加し
た際に抵抗値変動上１０％ を与える印加電力（Ｗ／ｄ
）（＝破断電力と呼ぶ）を該鉄。
ｐｉ１１４６、は、従来のＴａ−８ｉ合金に比して、比
抵抗で、６倍程度の増加であり、抵抗＠度係数は、負よ
りも正の方が好ましく、この値は、サーマルヘッドの薄
膜発熱抵抗体としては、実用上問題ない。ちなみに、第
１図に示す構造として、サーマルヘッドとした後、これ
にパルス巾ｉ ｍ５ｅｅ 、パルス周期ｉｏｍｓｅｃで
連続パルス印加を行ない、６Ｘ１０’回パルスを印加し
た際に抵抗値変動上１０％ を与える印加電力（Ｗ／ｄ
）（＝破断電力と呼ぶ）を該鉄。
珪素、酸素でなる薄膜発熱抵抗体（６ｓｏ’ｃ熱処理後
）およびＴａ−３ｉ合金薄膜発熱抵抗体について示すと
表１の通りとなる。
）およびＴａ−３ｉ合金薄膜発熱抵抗体について示すと
表１の通りとなる。
表１Ｆθ−３ｉ−０とＴ１１−３ｉ合金の耐熱性表より
、耐熱性の面でも該鉄、珪素、酸素でなる薄膜発熱抵抗
体は、Ｔａ−８土合金薄膜発熱抵抗体に比して、格段に
改善されていることは、明らかである。また、第４図に
、抵抗変化特性の一例トシて、パルス巾Ｉ ｔＢ式、パ
ルス周期２０ｍＣＭ、。
、耐熱性の面でも該鉄、珪素、酸素でなる薄膜発熱抵抗
体は、Ｔａ−８土合金薄膜発熱抵抗体に比して、格段に
改善されていることは、明らかである。また、第４図に
、抵抗変化特性の一例トシて、パルス巾Ｉ ｔＢ式、パ
ルス周期２０ｍＣＭ、。
印加電力６４Ｗ／−で連続パルス印加した際の抵抗変化
率を示す。横軸は、パルス印加回数を表わし、縦軸は、
抵抗変化率を表わす。曲線１１は、Ｔａ−８ｉ合金薄膜
発熱抵抗体（比抵抗２００μΩ−ｃＭ）。
率を示す。横軸は、パルス印加回数を表わし、縦軸は、
抵抗変化率を表わす。曲線１１は、Ｔａ−８ｉ合金薄膜
発熱抵抗体（比抵抗２００μΩ−ｃＭ）。
曲線１２．１３は、該鉄、珪素、酸素でなる薄膜発熱抵
抗体（ｅｓｏ℃熱処理後比抵抗１０００μΩ−ｃｍ）の
各々抵抗変化特性を示す０同図より、該鉄珪素、酸素で
なる薄膜発熱抵抗体は、Ｔａ−３ｉ合金薄膜発熱抵抗体
に比して抵抗変化特性は、格段に改善されている０また
、曲線１２は、まだ若干の負方向変位（グレイン成長等
による）は存在し、従って、６５０℃以上で形成すれば
、より抵抗変化特性が改善されることは明らかで、この
とき、より発熱体寿命は伸びる。
抗体（ｅｓｏ℃熱処理後比抵抗１０００μΩ−ｃｍ）の
各々抵抗変化特性を示す０同図より、該鉄珪素、酸素で
なる薄膜発熱抵抗体は、Ｔａ−３ｉ合金薄膜発熱抵抗体
に比して抵抗変化特性は、格段に改善されている０また
、曲線１２は、まだ若干の負方向変位（グレイン成長等
による）は存在し、従って、６５０℃以上で形成すれば
、より抵抗変化特性が改善されることは明らかで、この
とき、より発熱体寿命は伸びる。
尚、本実施例では、Ｆｅ／５ｉ＝３０／７ｏ（面積比）
を用いたが、鉄の面積比を上げる０従って鉄組成比を増
せば、第３図の比抵抗のプラトー領域の絶対値が下がり
、鉄の面積比を下げる、従って鉄組成比を減らせば、第
３図の比抵抗のプラｌ−−領域の絶対値が上がるが、い
ずれにしても鉄、珪素、酸素でなる薄膜発熱抵抗体は、
比抵抗のプラトー領域では、高温安定性に優れ、高耐熱
性に富んでおり、これを用いることで、薄膜型サーマル
ヘッドの高耐熱化が図れる。
を用いたが、鉄の面積比を上げる０従って鉄組成比を増
せば、第３図の比抵抗のプラトー領域の絶対値が下がり
、鉄の面積比を下げる、従って鉄組成比を減らせば、第
３図の比抵抗のプラｌ−−領域の絶対値が上がるが、い
ずれにしても鉄、珪素、酸素でなる薄膜発熱抵抗体は、
比抵抗のプラトー領域では、高温安定性に優れ、高耐熱
性に富んでおり、これを用いることで、薄膜型サーマル
ヘッドの高耐熱化が図れる。
発明の効果
以上述べてきた様に、本発明は、鉄、珪素、酸素でなる
高比抵抗でかつ熱安定度が高い薄膜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、高耐熱化に容易に対応でき、その工業的価
値は高い。
高比抵抗でかつ熱安定度が高い薄膜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、高耐熱化に容易に対応でき、その工業的価
値は高い。
第１図は、本発明における薄膜型サーマルヘッドの基本
構造図、第２図、第３図、第４図は、各々本発明の一実
施例の鉄、珪素、酸素からなる薄膜発熱抵抗体のスパッ
タリングターゲット形状図、比抵抗と抵抗温度係数特性
図、抵抗変化率の特性図である。 ２・・・・・・本発明における鉄、珪素、酸素からなる
薄膜発熱抵抗体。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名４１
．孫護濁 第２図 第３図
構造図、第２図、第３図、第４図は、各々本発明の一実
施例の鉄、珪素、酸素からなる薄膜発熱抵抗体のスパッ
タリングターゲット形状図、比抵抗と抵抗温度係数特性
図、抵抗変化率の特性図である。 ２・・・・・・本発明における鉄、珪素、酸素からなる
薄膜発熱抵抗体。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名４１
．孫護濁 第２図 第３図
Claims (1)
- 鉄、珪素、酸素からなる薄膜発熱抵抗体を備えたことを
特徴とする薄膜型サーマルヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59259480A JPS61136201A (ja) | 1984-12-07 | 1984-12-07 | 薄膜型サ−マルヘツド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59259480A JPS61136201A (ja) | 1984-12-07 | 1984-12-07 | 薄膜型サ−マルヘツド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61136201A true JPS61136201A (ja) | 1986-06-24 |
Family
ID=17334660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59259480A Pending JPS61136201A (ja) | 1984-12-07 | 1984-12-07 | 薄膜型サ−マルヘツド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61136201A (ja) |
-
1984
- 1984-12-07 JP JP59259480A patent/JPS61136201A/ja active Pending
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