JPS6119438B2 - - Google Patents
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- JPS6119438B2 JPS6119438B2 JP53001033A JP103378A JPS6119438B2 JP S6119438 B2 JPS6119438 B2 JP S6119438B2 JP 53001033 A JP53001033 A JP 53001033A JP 103378 A JP103378 A JP 103378A JP S6119438 B2 JPS6119438 B2 JP S6119438B2
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Description
本発明は発熱抵抗体が２種以上の金属硼化物か
らなるサーマルヘツドに関する。 熱印字記録に用いられるサーマルヘツドは例え
ばガラスのような電気的な絶縁性と平滑面とを有
する基板上に複数個の発熱抵抗体と、この発熱抵
抗体に電力を供給するための電気導体とを設け、
記録すべき情報に従つて必要な熱パターンが得ら
れるように、対応する発熱抵抗体に電気導体を介
し電流を流して発熱させ、記録媒体に接触するこ
とにより記録を行なうものである。そこに用いら
れる発熱抵抗体としては、従来窒化タンタル、ニ
クロム等の薄膜発熱抵抗体、銀―パラジウム等を
用いた厚膜発熱抵抗体、シリコン半導体を用いた
半導体発熱抵抗体がある。このうち薄膜発熱抵抗
体を用いたサーマルヘツドは厚膜発熱抵抗体、半
導体発熱抵抗体等と比較して熱応答性がよく耐熱
性、耐熱衝撃性に優れ、寿命が長く、信頼性が高
い等の特徴を有している。この薄膜発熱抵抗体と
しては、従来、窒化タンタルが比較的耐熱性に優
れ、信頼性も高く、又、固有抵抗値も250〜300μ
Ωcmと比較的高い値で製造の制御性もよいため、
特に多く用いられている。 しかるに窒化タンタルは約300℃以上の高温に
対しては急激に酸化されその抵抗値が急激に増加
し、記録紙に印字する場合、印字濃度を劣化させ
る欠点がある。一般にはこの欠点を補うために酸
化シリコン（SiO2）の耐酸化保護層を設け更にそ
の上に酸化タンタル（Ta2O5）の耐摩耗層を設け
てサーマルヘツドとして使用しているが、サーマ
ルヘツドを長時間駆動させた時に抵抗変化は少く
なく、なお十分満足できるものではなかつた。特
に近年高速サーマルヘツドの要求が増加しつつあ
るためヘツドの通電パルス巾を短かくして感熱紙
を発色させる必要があり、従つて電力は従来より
増加することになり、発熱抵抗体はさらに高温に
なるから寿命はより短かくなる。そのため、さら
に耐熱性のある発熱抵抗体が要求されている。 本発明は上記の点を改良して、酸化されにくく
抵抗値が安定な薄膜発熱抵抗体を有するサーマル
ヘツドを供給することを目的とし、その特徴とす
るところは、薄膜発熱抵抗体として２種類以上の
金属硼化物を使毛したサーマルヘツド、前記発熱
体を覆う保護膜との組合せ、さらには前記薄膜発
熱抵抗体の製造方法にある。この発熱抵抗体にい
ては、２種類以上の金属硼化物が原子的なスケー
ルで混在している。 以下、図面を参照しながら詳細に説明する。 第１図は本発明に適用するサーマルヘツドの形
状例の要部断面図である。同図中の１はセラミツ
クス、ガラスあるいは、グレーズドセラミツクス
のような電気的な絶縁物で形成された基板であ
る。 ２は２種以上の金属硼化物の薄膜発熱抵抗体で
ある。 ここで、２種以上の金属硼化物とは、硼化ジル
コニウム、硼化ハフニウム、硼化ランタン、硼化
クロム、硼化チタン、硼化タンタル、硼化ニオ
ブ、硼化タングステン、硼化モリブデン、硼化バ
ナジウムから選ばれた２種類以上の金属硼物を含
むものである。 ３は該薄膜発熱抵抗体に電力供給するための電
気導体で、アルミニユウム、金等の電気良導体で
形成されている。又、４は薄膜発熱抵抗体及び電
気導体の保護層で、例えば、電子ビーム蒸着、ス
パツター等によつて作製した酸化シリコン、酸化
マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル
等あるいはこれらを組合せた多層構成が用いら
れ、これによつてサーマルヘツドの寿命を一層長
くすることができる。 本発明の薄膜発熱抵抗体の製造は、電子ビーム
蒸着法、スパツタリング法いずれも可能であり、
電子ビーム蒸着法での製造は２種類以上の金属硼
化物の粉末を要求される組成比で均一に混合し約
100Kg／cm2以上の圧力でプレスしてタブレツトを
作り、１×10-4Torr以上の高真空度で、あらか
じめ一定温度に保つた基板上に蒸着させることが
できる。一方、スパツタリング法で製造するとき
は、例えば、石英皿等の上にあらかじめ金属硼化
物の粉末を一定組成比に混合した粉末の状態もし
くはプレスした状態でターゲツトとすることもで
きるが、あらかじめ1100℃以上の真空ホツトプレ
スにより、焼結されたターゲツトを使用する方が
スパツタリングの制御は行いやすい。また、金属
硼化物の円板の表面に部分的に他の金属硼化物を
配置したりして組成比を表面積の比としてターゲ
ツトとして行うこともできる。 いずれの場合も１×10-3Torr〜５×10-1Torr
のアルゴン雰囲気で行うのがよく、好ましくは、
１×10-2Torr〜１×10-1Torrがよい。また、ス
パツタリング中あるいは電子ビーム蒸着中に於い
て200℃〜500℃の基板加熱を行うことによつて基
板に対して金属硼化物の密着性が向上し、又、膜
の安定性に効果がある。さらにまたスパツタリン
グあるいは電子ビーム蒸着の後で200℃〜650℃の
温度で真空中、大気中又はアルゴンガス等の雰囲
気中で熱処理を行なうことにより、必要な抵抗値
にコントロールすることができ、しかも、サーマ
ルヘツドとして使用する場合の安定性も増加する
ため寿命に対して効果がある。熱処理温度は、
200℃以下では抵抗値変化は非常に少ないために
長時間の熱処理時間が要求され、一方、650℃以
上では抵抗値の変化が急激に起こつたり、又、ガ
ラス等の基板では使用できなくなるなど使用上の
制約或いは制御の困難さのため熱処理温度は200
℃〜650℃が望ましい。このようにして得られた
２種類以上の金属硼化物から成る発熱抵抗体は不
純物として酸素、窒素、炭素を含むが、このサー
マルヘツドは酸化されにくくて安定で、従来の窒
化タンタルを用いたサーマルヘツドの使用電力限
界が最大17〜18W／mm2であつたのに対して、最大
25〜25.5W／mm2の電力供給に対しても十分使用で
きる。このことは、発熱抵抗体に大きな電力を印
加して高温とする高速印字用のサーマルヘツドに
も好適である。さらにこの２種類以上の金属硼化
物の薄膜抵抗体の固有抵抗値は80μΩcm〜５×
103μΩcmと広い範囲の中から選択できるので高
抵抗値に設定すれば発熱させるための電流は少な
くてすみ、電極を薄く作製することができるので
製造工程が簡単になり、凹凸が少なくなるため摩
耗に対しても強くなる。また、電極部の抵抗の影
響による薄膜発熱抵抗体の発熱量も無視できる。 次に実施例に基いて説明する。 （実施例 １） あらかじめ十分に洗浄されたグレーズドセラミ
ツクス基板にZrB2（50wt％）−HfB2（50wt％）の
組成を1300℃でホツトプレスしたターゲツトとし
て、高周波２極スパツタで、アルゴンのトータル
圧力５×10-2Torr、基板加熱度200℃の条件にて
700Åの厚さの発熱体を作製した。この固有抵抗
値は約420μΩcmでこの時の面積抵抗は約600Ω／
□であつた。この上にチタンを10Åアルミニウム
を1.5μｍ電子ビームで蒸着した後、選択エツチ
ングで４本／mmの分解能をもつサーマルヘツド
A11を形成した。 次いで該サーマルヘツドA11に保護層として電
子ビーム蒸着により酸化タンタルを膜厚６μｍ蒸
着したサーマルヘツドA12、酸化アルミニウムを
膜厚８μｍ蒸着したサーマルヘツドA13、酸化マ
グネシウムを膜厚５μｍ蒸着したサーマルヘツド
A14、及び酸化シリコンを膜厚1.5μｍ次いで酸化
タンタルを膜厚６μｍの二層構成に蒸着したサー
マルヘツドA15を用意した。 比較のために、高周波２極の反応スパツタリン
グによつてタンタルをターゲツトとし、アルゴン
と窒素の全圧力が８×10-2Torr、窒素分圧が１
×10-4Torrの条件で700Åの厚さの窒化タンタル
発熱抵抗体のサーマルヘツドB11を作製した。こ
の薄膜をＸ線回折で分析したところTa2Nであつ
た。また、固有抵抗値は約245μΩcmでこの時の
面積抵抗値は約35Ω／□であつた。次いで該サー
マルヘツドB11にスパツタリングによつて６μｍ
厚の酸化タンタル保護層を設けたものB12と、酸
化シリコン膜を1.5μｍ設け更にその上に６μｍ
厚の酸化タンタル膜を設けた２層構成の保護層を
有するものB13を用意した。 用意されたこれらのサーマルヘツドに対して、
パルス幅6ms，50Hzの繰り返し電圧を印加し、そ
の供給電力を30分に1Watt／mm2ずつ増加させて加
速テストを行つたときの抵抗変化率△Ｒ／Ｒ×100 （％）の測定結果を第２図に示す。ここでＲはテ
スト前の抵抗値、△Ｒは抵抗値の変化分である。 スパツターにより作製した硼化ジルコニウムと
硼化ハフニウムの混合した薄膜発熱抵抗体A11は
窒化タンタル薄膜発熱抵抗体B11と比べて、単位
面積当り約1.8倍の電力を供給できる。又、保護
層を設けることにより、単位面積当りに供給でき
る電力は大巾に改善されるが、硼化ジルコニウム
と硼化ハフフニウムの混合した薄膜発熱抵抗体は
電子ビーム蒸着によつて作製した酸化タンタル
（A12）、酸化アルミニウム（A13）、酸化マグネシ
ユウム（A14）の保護層を一層だけ使用した場合
でも、二層の保護層をもつ窒化タンタル薄膜発熱
抵抗体のサーマルヘツドB13より優れており、一
層の保護層を有する窒化タンタル薄膜発熱抵抗体
のサーマルヘツドB12よりもはるかに優れてい
た。又、硼化タンタル上に酸化シリコンと酸化タ
ンタルの二層の保護層を設けたサーマルヘツド
A15はさらに大巾に改善された。この最大供給電
力の増大は定電力駆動の場合、発熱現象にともな
う発熱抵抗体の劣化が軽減されることを意味す
る。通常、感熱記録紙への熱エネルギー伝達に際
しての供給電力は接触圧により異なるが大体11〜
14W／mm2で十分であるから窒化タンタル薄膜発熱
抵抗体の場合は、酸化シリコンと酸化タンタルの
組合せ等の二層構成の保護層が必須のものである
のに対し、硼化ジルコニウムと硼化ハフニウムを
混合した薄膜発熱抵抗体の場合は、酸化タンタ
ル、酸化アルミニウム、酸化マグネシユウム等の
一層の保護層のみで十分印字でき、二層の保護層
があると更に寿命がのびることがわかる。 （実施例 ２） 硼化ジルコニウムZrB2（70wt％）と硼化チタ
ンTiB2（30wt％）を十分に混合した粉末を100
Kg／cm2以上でプレスしたタブレツトを作製しあら
かじめ充分に洗浄されたグレーズドセラミツクス
基板上に基板加熱300℃、真空度５×10-6Torrで
1000Åの厚さに電子ビームで蒸着した。この固有
抵抗値は約800μΩcmでこの時の面積抵抗は約80
Ω／□であつた。 次にこの上にチタンを10Å、アルミニウムを
1.5μｍ電子ビームにより蒸着した後、選択エツ
チングにより４本／mmの分解能をもつたパターン
を形成してサーマルヘツドC11とした。 このサーマルヘツドC11に対して保護層をスパ
ツターにより形成し、酸化タンタル６μｍのサー
マルヘツドC12、酸化アルミニウム８μｍのサー
マルヘツドC13、酸化マグネシユウム５μｍのサ
ーマルヘツドC14、酸化シリコン1.5μｍ次いで酸
化タンタル６μｍの二層構成としたサーマルヘツ
ドC15を用意した。 これらのサーマルヘツドに対して実施例１と同
じテストを行い抵抗変化率を測定した。その結
果、抵抗変化率が急激に増加する単位面積当りの
電力限界値はそれぞれ、C11では13W／mm2、C12で
は18.5W／mm2、C13では18.5W／mm2、C14では
18.5W／mm2、C15では20W／mm2であつた。 （実施例 ３） 金属硼化物として、硼化ジルコニウム
（ZrB2）、硼化ハフニウム（HfB2）、硼化チタン
（TiB2）、硼化クロム（CrB2）、硼化ニオブ
（NbB2）、硼化バナジウム（VB2）、硼化モリブデ
ン（MoB）、硼化タングステン（WB）、硼化タン
タル（TaB2）、硼化ランタン（LaB2）の中から表
１に示すような組成を選び、これらの金属硼化物
の粉末を均一に混合したものを５インチ径の石英
皿の上に置きターゲツトとした。これらのターゲ
ツトを用いて実施例１と同じ条件にてスパツタリ
ングを行ない膜厚1000Åの発熱体を作成した。 この上にチタンを30Å、アルミニウムを約1.5
μｍ電子ビームで蒸着した後、選択エツチングで
４本／mmの分解能をもつサーマルヘツドを形成し
た。 さらに、該サーマルヘツドに保護層としてスパ
ツタリングにより酸化シリコンを膜厚約1.5μ
ｍ、次いで、酸化タンタルを膜厚６μｍのの二層
構成に蒸着したサーマルヘツドを用意した。これ
らの保護膜の設けないサーマルヘツドと保護膜を
設けたサーマルヘツドに対して実施例１と同じテ
ストを行ない、抵抗変化率を測定した。
らなるサーマルヘツドに関する。 熱印字記録に用いられるサーマルヘツドは例え
ばガラスのような電気的な絶縁性と平滑面とを有
する基板上に複数個の発熱抵抗体と、この発熱抵
抗体に電力を供給するための電気導体とを設け、
記録すべき情報に従つて必要な熱パターンが得ら
れるように、対応する発熱抵抗体に電気導体を介
し電流を流して発熱させ、記録媒体に接触するこ
とにより記録を行なうものである。そこに用いら
れる発熱抵抗体としては、従来窒化タンタル、ニ
クロム等の薄膜発熱抵抗体、銀―パラジウム等を
用いた厚膜発熱抵抗体、シリコン半導体を用いた
半導体発熱抵抗体がある。このうち薄膜発熱抵抗
体を用いたサーマルヘツドは厚膜発熱抵抗体、半
導体発熱抵抗体等と比較して熱応答性がよく耐熱
性、耐熱衝撃性に優れ、寿命が長く、信頼性が高
い等の特徴を有している。この薄膜発熱抵抗体と
しては、従来、窒化タンタルが比較的耐熱性に優
れ、信頼性も高く、又、固有抵抗値も250〜300μ
Ωcmと比較的高い値で製造の制御性もよいため、
特に多く用いられている。 しかるに窒化タンタルは約300℃以上の高温に
対しては急激に酸化されその抵抗値が急激に増加
し、記録紙に印字する場合、印字濃度を劣化させ
る欠点がある。一般にはこの欠点を補うために酸
化シリコン（SiO2）の耐酸化保護層を設け更にそ
の上に酸化タンタル（Ta2O5）の耐摩耗層を設け
てサーマルヘツドとして使用しているが、サーマ
ルヘツドを長時間駆動させた時に抵抗変化は少く
なく、なお十分満足できるものではなかつた。特
に近年高速サーマルヘツドの要求が増加しつつあ
るためヘツドの通電パルス巾を短かくして感熱紙
を発色させる必要があり、従つて電力は従来より
増加することになり、発熱抵抗体はさらに高温に
なるから寿命はより短かくなる。そのため、さら
に耐熱性のある発熱抵抗体が要求されている。 本発明は上記の点を改良して、酸化されにくく
抵抗値が安定な薄膜発熱抵抗体を有するサーマル
ヘツドを供給することを目的とし、その特徴とす
るところは、薄膜発熱抵抗体として２種類以上の
金属硼化物を使毛したサーマルヘツド、前記発熱
体を覆う保護膜との組合せ、さらには前記薄膜発
熱抵抗体の製造方法にある。この発熱抵抗体にい
ては、２種類以上の金属硼化物が原子的なスケー
ルで混在している。 以下、図面を参照しながら詳細に説明する。 第１図は本発明に適用するサーマルヘツドの形
状例の要部断面図である。同図中の１はセラミツ
クス、ガラスあるいは、グレーズドセラミツクス
のような電気的な絶縁物で形成された基板であ
る。 ２は２種以上の金属硼化物の薄膜発熱抵抗体で
ある。 ここで、２種以上の金属硼化物とは、硼化ジル
コニウム、硼化ハフニウム、硼化ランタン、硼化
クロム、硼化チタン、硼化タンタル、硼化ニオ
ブ、硼化タングステン、硼化モリブデン、硼化バ
ナジウムから選ばれた２種類以上の金属硼物を含
むものである。 ３は該薄膜発熱抵抗体に電力供給するための電
気導体で、アルミニユウム、金等の電気良導体で
形成されている。又、４は薄膜発熱抵抗体及び電
気導体の保護層で、例えば、電子ビーム蒸着、ス
パツター等によつて作製した酸化シリコン、酸化
マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル
等あるいはこれらを組合せた多層構成が用いら
れ、これによつてサーマルヘツドの寿命を一層長
くすることができる。 本発明の薄膜発熱抵抗体の製造は、電子ビーム
蒸着法、スパツタリング法いずれも可能であり、
電子ビーム蒸着法での製造は２種類以上の金属硼
化物の粉末を要求される組成比で均一に混合し約
100Kg／cm2以上の圧力でプレスしてタブレツトを
作り、１×10-4Torr以上の高真空度で、あらか
じめ一定温度に保つた基板上に蒸着させることが
できる。一方、スパツタリング法で製造するとき
は、例えば、石英皿等の上にあらかじめ金属硼化
物の粉末を一定組成比に混合した粉末の状態もし
くはプレスした状態でターゲツトとすることもで
きるが、あらかじめ1100℃以上の真空ホツトプレ
スにより、焼結されたターゲツトを使用する方が
スパツタリングの制御は行いやすい。また、金属
硼化物の円板の表面に部分的に他の金属硼化物を
配置したりして組成比を表面積の比としてターゲ
ツトとして行うこともできる。 いずれの場合も１×10-3Torr〜５×10-1Torr
のアルゴン雰囲気で行うのがよく、好ましくは、
１×10-2Torr〜１×10-1Torrがよい。また、ス
パツタリング中あるいは電子ビーム蒸着中に於い
て200℃〜500℃の基板加熱を行うことによつて基
板に対して金属硼化物の密着性が向上し、又、膜
の安定性に効果がある。さらにまたスパツタリン
グあるいは電子ビーム蒸着の後で200℃〜650℃の
温度で真空中、大気中又はアルゴンガス等の雰囲
気中で熱処理を行なうことにより、必要な抵抗値
にコントロールすることができ、しかも、サーマ
ルヘツドとして使用する場合の安定性も増加する
ため寿命に対して効果がある。熱処理温度は、
200℃以下では抵抗値変化は非常に少ないために
長時間の熱処理時間が要求され、一方、650℃以
上では抵抗値の変化が急激に起こつたり、又、ガ
ラス等の基板では使用できなくなるなど使用上の
制約或いは制御の困難さのため熱処理温度は200
℃〜650℃が望ましい。このようにして得られた
２種類以上の金属硼化物から成る発熱抵抗体は不
純物として酸素、窒素、炭素を含むが、このサー
マルヘツドは酸化されにくくて安定で、従来の窒
化タンタルを用いたサーマルヘツドの使用電力限
界が最大17〜18W／mm2であつたのに対して、最大
25〜25.5W／mm2の電力供給に対しても十分使用で
きる。このことは、発熱抵抗体に大きな電力を印
加して高温とする高速印字用のサーマルヘツドに
も好適である。さらにこの２種類以上の金属硼化
物の薄膜抵抗体の固有抵抗値は80μΩcm〜５×
103μΩcmと広い範囲の中から選択できるので高
抵抗値に設定すれば発熱させるための電流は少な
くてすみ、電極を薄く作製することができるので
製造工程が簡単になり、凹凸が少なくなるため摩
耗に対しても強くなる。また、電極部の抵抗の影
響による薄膜発熱抵抗体の発熱量も無視できる。 次に実施例に基いて説明する。 （実施例 １） あらかじめ十分に洗浄されたグレーズドセラミ
ツクス基板にZrB2（50wt％）−HfB2（50wt％）の
組成を1300℃でホツトプレスしたターゲツトとし
て、高周波２極スパツタで、アルゴンのトータル
圧力５×10-2Torr、基板加熱度200℃の条件にて
700Åの厚さの発熱体を作製した。この固有抵抗
値は約420μΩcmでこの時の面積抵抗は約600Ω／
□であつた。この上にチタンを10Åアルミニウム
を1.5μｍ電子ビームで蒸着した後、選択エツチ
ングで４本／mmの分解能をもつサーマルヘツド
A11を形成した。 次いで該サーマルヘツドA11に保護層として電
子ビーム蒸着により酸化タンタルを膜厚６μｍ蒸
着したサーマルヘツドA12、酸化アルミニウムを
膜厚８μｍ蒸着したサーマルヘツドA13、酸化マ
グネシウムを膜厚５μｍ蒸着したサーマルヘツド
A14、及び酸化シリコンを膜厚1.5μｍ次いで酸化
タンタルを膜厚６μｍの二層構成に蒸着したサー
マルヘツドA15を用意した。 比較のために、高周波２極の反応スパツタリン
グによつてタンタルをターゲツトとし、アルゴン
と窒素の全圧力が８×10-2Torr、窒素分圧が１
×10-4Torrの条件で700Åの厚さの窒化タンタル
発熱抵抗体のサーマルヘツドB11を作製した。こ
の薄膜をＸ線回折で分析したところTa2Nであつ
た。また、固有抵抗値は約245μΩcmでこの時の
面積抵抗値は約35Ω／□であつた。次いで該サー
マルヘツドB11にスパツタリングによつて６μｍ
厚の酸化タンタル保護層を設けたものB12と、酸
化シリコン膜を1.5μｍ設け更にその上に６μｍ
厚の酸化タンタル膜を設けた２層構成の保護層を
有するものB13を用意した。 用意されたこれらのサーマルヘツドに対して、
パルス幅6ms，50Hzの繰り返し電圧を印加し、そ
の供給電力を30分に1Watt／mm2ずつ増加させて加
速テストを行つたときの抵抗変化率△Ｒ／Ｒ×100 （％）の測定結果を第２図に示す。ここでＲはテ
スト前の抵抗値、△Ｒは抵抗値の変化分である。 スパツターにより作製した硼化ジルコニウムと
硼化ハフニウムの混合した薄膜発熱抵抗体A11は
窒化タンタル薄膜発熱抵抗体B11と比べて、単位
面積当り約1.8倍の電力を供給できる。又、保護
層を設けることにより、単位面積当りに供給でき
る電力は大巾に改善されるが、硼化ジルコニウム
と硼化ハフフニウムの混合した薄膜発熱抵抗体は
電子ビーム蒸着によつて作製した酸化タンタル
（A12）、酸化アルミニウム（A13）、酸化マグネシ
ユウム（A14）の保護層を一層だけ使用した場合
でも、二層の保護層をもつ窒化タンタル薄膜発熱
抵抗体のサーマルヘツドB13より優れており、一
層の保護層を有する窒化タンタル薄膜発熱抵抗体
のサーマルヘツドB12よりもはるかに優れてい
た。又、硼化タンタル上に酸化シリコンと酸化タ
ンタルの二層の保護層を設けたサーマルヘツド
A15はさらに大巾に改善された。この最大供給電
力の増大は定電力駆動の場合、発熱現象にともな
う発熱抵抗体の劣化が軽減されることを意味す
る。通常、感熱記録紙への熱エネルギー伝達に際
しての供給電力は接触圧により異なるが大体11〜
14W／mm2で十分であるから窒化タンタル薄膜発熱
抵抗体の場合は、酸化シリコンと酸化タンタルの
組合せ等の二層構成の保護層が必須のものである
のに対し、硼化ジルコニウムと硼化ハフニウムを
混合した薄膜発熱抵抗体の場合は、酸化タンタ
ル、酸化アルミニウム、酸化マグネシユウム等の
一層の保護層のみで十分印字でき、二層の保護層
があると更に寿命がのびることがわかる。 （実施例 ２） 硼化ジルコニウムZrB2（70wt％）と硼化チタ
ンTiB2（30wt％）を十分に混合した粉末を100
Kg／cm2以上でプレスしたタブレツトを作製しあら
かじめ充分に洗浄されたグレーズドセラミツクス
基板上に基板加熱300℃、真空度５×10-6Torrで
1000Åの厚さに電子ビームで蒸着した。この固有
抵抗値は約800μΩcmでこの時の面積抵抗は約80
Ω／□であつた。 次にこの上にチタンを10Å、アルミニウムを
1.5μｍ電子ビームにより蒸着した後、選択エツ
チングにより４本／mmの分解能をもつたパターン
を形成してサーマルヘツドC11とした。 このサーマルヘツドC11に対して保護層をスパ
ツターにより形成し、酸化タンタル６μｍのサー
マルヘツドC12、酸化アルミニウム８μｍのサー
マルヘツドC13、酸化マグネシユウム５μｍのサ
ーマルヘツドC14、酸化シリコン1.5μｍ次いで酸
化タンタル６μｍの二層構成としたサーマルヘツ
ドC15を用意した。 これらのサーマルヘツドに対して実施例１と同
じテストを行い抵抗変化率を測定した。その結
果、抵抗変化率が急激に増加する単位面積当りの
電力限界値はそれぞれ、C11では13W／mm2、C12で
は18.5W／mm2、C13では18.5W／mm2、C14では
18.5W／mm2、C15では20W／mm2であつた。 （実施例 ３） 金属硼化物として、硼化ジルコニウム
（ZrB2）、硼化ハフニウム（HfB2）、硼化チタン
（TiB2）、硼化クロム（CrB2）、硼化ニオブ
（NbB2）、硼化バナジウム（VB2）、硼化モリブデ
ン（MoB）、硼化タングステン（WB）、硼化タン
タル（TaB2）、硼化ランタン（LaB2）の中から表
１に示すような組成を選び、これらの金属硼化物
の粉末を均一に混合したものを５インチ径の石英
皿の上に置きターゲツトとした。これらのターゲ
ツトを用いて実施例１と同じ条件にてスパツタリ
ングを行ない膜厚1000Åの発熱体を作成した。 この上にチタンを30Å、アルミニウムを約1.5
μｍ電子ビームで蒸着した後、選択エツチングで
４本／mmの分解能をもつサーマルヘツドを形成し
た。 さらに、該サーマルヘツドに保護層としてスパ
ツタリングにより酸化シリコンを膜厚約1.5μ
ｍ、次いで、酸化タンタルを膜厚６μｍのの二層
構成に蒸着したサーマルヘツドを用意した。これ
らの保護膜の設けないサーマルヘツドと保護膜を
設けたサーマルヘツドに対して実施例１と同じテ
ストを行ない、抵抗変化率を測定した。
【表】
【表】
【表】
この時の抵抗変化率が急激に増加する単位面積
当りの電力限界値を表２に示す。 表２から明かなごとく、前記比較例の窒化タン
タルを用いたサーマルヘツドより非常に良好な結
果が得られた。 （実施例 ４） ５インチ径の石英皿に硼化ハフニウム（80wt
％）と硼化ランタン（20wt％）の粉末を十分に
混合したものを置いてターゲツトとした。十分に
洗浄されたグレーズドセラミツクス基板を、基板
加熱200℃、アルゴン分圧５×10-2Torrで高周波
２極スパツタを行つた。スパツタ率を100Å／
minで10分間スパツタしたところ約400Ω／□の
薄膜発熱抵抗体が得られた。この上にチタンを
100Å、金を１μｍ電子ビームで蒸着した後、選
択エツチングで４本／mm分解能をもつサーマルヘ
ツドパターンを形成した。次に、550℃で10時間
空気中で熱処理したところ、発熱抵抗体の抵抗値
は40Ω／□から75Ω／□に増大した。この発熱抵
抗体上に保護膜としてて酸化タンタル（Ta2O5）
を６μｍの厚さにスパツタしてサーマルヘツド
D12を得た。また、比較の為に上記工程から熱処
理を除いて得たサーマルヘツドD11も用意した。 これらのサーマルヘツドに50Hzで6ms、
1Watt／mm2の矩形波を継続して印加した時の抵抗
変化率測定結果を第３図に示す。５×108回の印
加パルス回数でD11の抵抗変化率が10％以上であ
るのに対してD12は８％であり熱処理により抵抗
変化が少なくなり安定化した。 （実施例 ５） 実施例４の熱処理を、Ar中650℃で２時間に変
えたところ抵抗は40Ω／□から38Ω／□に変化し
た。ここで保護膜として酸化タンタル（Ta2O5）
６μｍをスパツタしてサーマルヘツドD13を得
た。 ここで実施例４と同じ耐久テストを行つた。そ
の結果を第３図中に示すが、実施例４の例よりも
良好な結果が得られ、５×108回のパルス印加回
数に於いても抵抗変化率は約３％だつた。
当りの電力限界値を表２に示す。 表２から明かなごとく、前記比較例の窒化タン
タルを用いたサーマルヘツドより非常に良好な結
果が得られた。 （実施例 ４） ５インチ径の石英皿に硼化ハフニウム（80wt
％）と硼化ランタン（20wt％）の粉末を十分に
混合したものを置いてターゲツトとした。十分に
洗浄されたグレーズドセラミツクス基板を、基板
加熱200℃、アルゴン分圧５×10-2Torrで高周波
２極スパツタを行つた。スパツタ率を100Å／
minで10分間スパツタしたところ約400Ω／□の
薄膜発熱抵抗体が得られた。この上にチタンを
100Å、金を１μｍ電子ビームで蒸着した後、選
択エツチングで４本／mm分解能をもつサーマルヘ
ツドパターンを形成した。次に、550℃で10時間
空気中で熱処理したところ、発熱抵抗体の抵抗値
は40Ω／□から75Ω／□に増大した。この発熱抵
抗体上に保護膜としてて酸化タンタル（Ta2O5）
を６μｍの厚さにスパツタしてサーマルヘツド
D12を得た。また、比較の為に上記工程から熱処
理を除いて得たサーマルヘツドD11も用意した。 これらのサーマルヘツドに50Hzで6ms、
1Watt／mm2の矩形波を継続して印加した時の抵抗
変化率測定結果を第３図に示す。５×108回の印
加パルス回数でD11の抵抗変化率が10％以上であ
るのに対してD12は８％であり熱処理により抵抗
変化が少なくなり安定化した。 （実施例 ５） 実施例４の熱処理を、Ar中650℃で２時間に変
えたところ抵抗は40Ω／□から38Ω／□に変化し
た。ここで保護膜として酸化タンタル（Ta2O5）
６μｍをスパツタしてサーマルヘツドD13を得
た。 ここで実施例４と同じ耐久テストを行つた。そ
の結果を第３図中に示すが、実施例４の例よりも
良好な結果が得られ、５×108回のパルス印加回
数に於いても抵抗変化率は約３％だつた。
第１図は本発明に係るサーマルヘツドの形状例
の要部断面図。第２図、第３図は本発明の効果を
示す特性図。 １…基板、２…薄膜発熱抵抗体、３…電気導
体、４…保護層。
の要部断面図。第２図、第３図は本発明の効果を
示す特性図。 １…基板、２…薄膜発熱抵抗体、３…電気導
体、４…保護層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基板と、該基板上に形成された発熱抵抗体
と、該発熱抵抗体に電力を供給する電気導体とを
有するサーマルヘツドにおいて、発熱抵抗体が硼
化ジルコニウム、硼化ハフニウム、硼化ランタ
ン、硼化チタン、硼化タンタル、硼化ニオブ、硼
化タングステン、硼化モリブデン、硼化クロム、
硼化バナジウムから選ばれた２種以上の金属硼化
物からなることを特徴とするサーマルヘツド。 ２ 発熱抵抗体が酸化シリコン薄膜で覆われてい
る特許請求の範囲第１項記載のサーマルヘツド。 ３ 酸化タンタルの保護膜を有する特許請求の範
囲第１項ないし第２項記載のサーマルヘツド。 ４ 酸化アルミニウムの保護膜を有する特許請求
の範囲第１項ないし第２項記載のサーマルヘツ
ド。 ５ 酸化マグネシウムの保護膜を有する特許請求
の範囲第１項ないし第２項記載のサーマルヘツ
ド。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP103378A JPS5494342A (en) | 1978-01-09 | 1978-01-09 | Thermal head |
| US05/906,359 US4296309A (en) | 1977-05-19 | 1978-05-15 | Thermal head |
| US06/552,013 US4545881A (en) | 1977-05-19 | 1983-11-16 | Method for producing electro-thermal transducer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP103378A JPS5494342A (en) | 1978-01-09 | 1978-01-09 | Thermal head |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5494342A JPS5494342A (en) | 1979-07-26 |
| JPS6119438B2 true JPS6119438B2 (ja) | 1986-05-17 |
Family
ID=11490246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP103378A Granted JPS5494342A (en) | 1977-05-19 | 1978-01-09 | Thermal head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5494342A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS598231B2 (ja) * | 1976-03-11 | 1984-02-23 | 松下電器産業株式会社 | 感熱記録用サ−マルヘッド |
-
1978
- 1978-01-09 JP JP103378A patent/JPS5494342A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5494342A (en) | 1979-07-26 |
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