JPS62201266A - 薄膜型サ−マルヘツド - 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】 ［技術分野］ 本発明は薄膜型サーマルヘッドに関し、特に改良された
薄膜発熱抵抗体を有する薄膜型サーマルヘッドに関する
。

［従来技術とその問題点］ 薄膜発熱抵抗体を用いる薄膜型サーマルヘッドはコンピ
ュータ、ワードプロセッザ、ファクシミリ等における印
字ヘッドとして広く用いられている。サーマルヘッドは
抵抗発熱体のドツトを多数配列し、それらを選択的に通
電することにより所望のパターンないし文字の形に発熱
させ、印字リボンの色材を用紙面へ熱転写させるように
なっている。抵抗発熱体には種々のものが知られ、或い
は使用されているが、良く用いられる材料としてはＮｉ
−Ｃｒ　、　Ｔａ２Ｎ　、　Ｔａ−８ｉ０２、Ｃｒ−３
ｉ等がある。

これらはサーマルヘッド用抵抗発熱体としてすぐれた特
性を有するが、種々の欠点も有する。合金等の金属系の
発熱抵抗体は耐熱性及び耐酸化性に劣り、印字に必要な
エネルギーを繰返し印加した場合、発熱によって発熱抵
抗体に酸化現象か発生し、抵抗値の増大を招き、印字時
・１４の低下を招く。

また、これらの金属系の発熱抵抗体は繰返し通電による
熱パルスにより急激な熱ザイクル下に置かれたとき大き
く熱膨張・収縮し、下地基板と表面耐摩耗性保護膜との
間に大きい応力を生じてクラックの原因となる。一方、
Ｔａ５ｉ０２等の酸化物や窒化物等の場合には、熱伝導
率が小さいため発熱体内での均熱性に欠け、印字品質を
低下させた。

また、金属系の発熱抵抗体は固有抵抗率が小さく、また
上記の化合物系の発熱抵抗体でも固有抵抗が小さく（丁
ａ２Ｎで２００〜３００μΩｃｍ、　Ｔａ−８ｉ０２で
も約２０００μΩｃｍ＞、サーマルヘッドに必要な面積
抵抗１罰／口前後を得ようとすると、数十への薄膜の発
熱抵抗体を実現しなＣブればなら＼ず、安定して製造す
ることが困難である。曲型的な製法はスパッタリング、
イオンブレーティング、ＣＶＤ法などの周知の半導体プ
ロセス技術であるが、膜厚が１０００人稈度ないと工程
制御が困難である。また、これらの発熱体材料の抵抗温
度係数は成分比に対して比較的不感であり、所望値に制
御することが困難である。さらに、金属系では発熱体と
電力供給電極との間に反応が生じ、発熱抵抗体の抵抗値
変動や断線等の不良の発生の原因となる。

１発明の目的コ 従って、本発明の目的は、耐熱性が高く、寿命が長く、
固有抵抗率が大きく、しかも温度係数が調整可能な薄膜
発熱抵抗体を用いた薄膜型サーマルヘッドを提供するこ
とにある。

「発明の概要］ 本発明は、薄膜発熱抵抗体として、高融点金属と、アル
ミニウムと、酸素とを主成分として含有させたことを特
徴とする。すなわち、Ｈ−Ａｌ　−０系発熱抵抗体であ
る。ここに■は高融点金属でＴｉ、Ｎｏ、　ｗ　１１ｆ
ｆ、　Ｎｉ１Ｖ　、　１ａ１Ｔａ、　Ｆｅ及びＣｏより
選ばれた少なくとも１種である。

高融点金属の存在により発熱体の抵抗率は繰返し熱パル
スによっても長期に変化せず、安定したサーマルヘッド
が得られる。また金属系の場合とちがい、酸化物である
ため熱膨張・収縮が小さく、上下層との熱膨張係数の差
による大きい内部応力の発生、ひいてはクラックの発生
がない。金属やＡｌ　２０３の量比を増や−けば熱伝導
性が良くなり均熱性が向上し、サーマルヘッドとしての
電力効率の向上が計られる。また、十分な酸素の存在に
より経時酸化のおそれもなく特性が安定する。さらに、
高融点金属の含有率に対して固有抵抗率及び抵抗温度係
数が大きく変化するので、その含有量を制御することで
サーマルヘッドの特性の制御範囲が大きくなり、例えば
１０４μΩｃｍ抵抗温度係数±１１００１）ｌ）／　℃
のような発熱体抵抗の設計も容易になし得る。このよう
な高抵抗率では、発熱体の薄膜は１０００八前後が好適
となり、成膜が容易となる。

［発明の詳細な説明］ 本発明の薄膜型サーマルヘッドの構成の概要は第１図に
示されている。図中１はグレーズドセラミック基板であ
り、その表面にグレーズ層２が形成される。グレーズ＠
２は磁器のうわぐすりに相当する酸化物でおり、硅素及
びアルミニウムの酸化物を含み、またＪ：り好ましくは
さらに発熱抵抗体筒に用いられる高融点金属と同じもの
を含む。

グレーズＮ２の上には例えば公知のスパッタ法により本
発明の薄膜抵抗発熱体３が成膜され、さらに電力供給用
電極（Ｎｉ、　Ｃｒ、　　ＡＰ等、特にＡｌ）４か蒸着
またはスパッタなどで成膜され、最後に公知の耐摩耗性
保護膜（例えば八で一〇系、Ａに一８ｉ−０系等）６が
スパッタ法等で成膜される。

発熱抵抗体３は本発明に従って、アルミニウムと高融点
金属Ｍ　（Ｔｉ、　Ｎｏ１Ｗ　、Ｈｆ、　Ｎｉ、　Ｖ　
、　ｌ−ａ。

Ｔａ、ｒｅ、　Ｃｏの少なくとも１種）とを含む酸化物
である。この高融点金属は種類によって作用上のちがい
があるが、しかし単独またはどの組合せを用いても発熱
抵抗体の抵抗率１０７〜１０２μΩｃｍの範囲で大きく
変動する。従って特定の高融点金属含有率を選択するこ
とにより、所望の抵抗率及び温度係数の発熱体を設計し
うる。例えば抵抗率１０４μΩｃｍのものを選択すれば
膜厚は１０００人以−トとなしうる。一般に高融点金属
は２０〜６０ｗｔ％の範囲で選択しうる。この点につい
ては実施例により具体的に示す。

ＡＩは耐熱・［（１、耐酸・ｌ’ｌの酸化物を形成しう
る乙のであり、その比率を変えることにより耐熱＋１を
保ちイ【がら抵抗率を変えることかできる。例えばＡｌ
２Ｏ２は抵抗率＞＞１０７μΩｃｍ、温度係数く一１５
００ｐｐｍ／　’Ｃであるが、高融点金属Ｍの含有率か
１０ｗｔ％以上で１０７μΩｃｍ以下、−１００ｐｐｍ
／　°Ｃ以」二を得ることかできる。

１４、八ρ、０のうち少なくとも２種を含有するグレー
ズ層２を選択すれば、本発明の発熱抵抗体は下地基板の
而に良くなじみ、また熱膨張係数の差が少なくなり好ま
しい。また耐摩耗保護層６に対しても同様とすればさら
に好都合である。さらに、電極４，５としてＡｅを用い
れば、同様に電極と発熱抵抗体とのなじみが良くなり好
ましい。

本発明の発熱抵抗体は特にスパッタ法で製造することが
できる。例えば所望の組成比を有する固形物粉末を予め
製造し、ぞれを圧縮成形してペレット化し、これをター
ゲラ１〜としてＡｒをスパッタガスどして用い、静イオ
ンをターゲラｌ〜に衝撃させ、放出されたイオンないし
原子を基板上に付着させる。膜組成はペレットの組成及
びスパッタ条件を変えることにより調整しうる。

実施例 組成■ｏＸ　　”　　０．３００．５７のペレットをタ
ーゲラ１〜として１〜６ｍＴｏｒｒのＡｒをスパッタガ
スとして用い、ターゲット−基板距離６０朧、Ｒ［電力
１〜ＩＯＷ／ｃｍ２、基板温度２００〜４００°Ｃの条
件を調整して、上記組成の発熱抵抗体を製作し、さらに
ＡＲ電極、保護膜を順に成膜してサーマルヘッドを作成
した。

なお、基板表面層及び保護層にはＡｌ及びＳｉの他にＮ
ｏを少量含有させた。得られた１ノーマルヘツドに対し
て、次ぎのテストを行った。

Ｘ＝０．１３のサンプルに対してパルス幅０．３ｍ秒、
周期２ｍ秒の熱パルスを加えたときの抵抗値変化率を第
２図に示した。またＮｏの含有率による抵抗率及び抵抗
温度係数を第３図に示した。なお対照サンプルとして従
来のＴ８２Ｎ発熱抵抗体八と、１ｒ−３ｉ発熱抵抗体Ｃ
に対する耐熱パルステストの結果を第２図に併記した。

第２図のＢは本発明による発熱抵抗体を用いたサーマル
ヘッドを示す。

［作用効果］ 第２図から分るように、本発明のＮｏ−Ａ２−０系発熱
抵抗体Ｂを用いたサーマルヘッドは熱パルスを多数加え
ても抵抗値が変らず、耐熱性が良い。従来の発熱抵抗体
Ａ（Ｔａ２Ｎ）ヤＣ（７ｒ−８ｉ）では成る一定数の熱
パルスを越えると抵抗の変化が大きくなる。

第３図から分るように、本発明の発熱抵抗体は高融点金
属の含有量に応じてその抵抗率及び抵抗温度係数が大き
く変動する。従って高融点金属の含有率を調整すること
によってこれらの値を所望の値に設則することができる
。

耐熱性の向上には発熱体面内の温度分布の均一化、及び
熱膨張係数の減少によるものと思われる。

また発熱体中にＡｌを含むためにＡＩ！電極を用いても
それが発熱体中へ拡散するおそれがなく、従って安価な
＾２電極を給電用に用いることができる。また、下地基
板の表面層及び／又は耐摩耗保護膜にＮｏ、Ａｌ、０を
含有した材料を用いれば、相互間のなじみが良くなって
密着性が向上し、熱衝撃等に強くなり、クラック・剥離
等の発生が抑制される。また、本発明の発熱抵抗体は耐
薬品性に優れ、アルカリや湿気の影響を受は難い。

【図面の簡単な説明】

第１図はサーマルヘッドの構造を示す断面図、第２図は
本発明の発熱抵抗体を用いたサーマルヘッド及び従来例
の耐熱テストを示ずグラフ、及び第３図は本発明のサー
マルヘッドにおいて発熱抵抗体中に含有される高融点金
属と抵抗率及び抵抗温度係数との関係を示すグラフであ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱絶縁層を有する下地基板に、高融点金属とアルミ
   ニウムと酸素とを主成分とする発熱抵抗体薄膜を設け、
   その表面に耐摩耗性保護膜を形成し、さらに前記抵抗体
   に電力供給用電極を接続した、薄膜型サーマルヘッド。 ２、高融点金属がＴｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｈｆ、Ｎｉ、Ｖ、Ｌ
   ａ、Ｔａ、Ｆｅ、Ｃｏよりなる群から選ばれる前記第１
   項記載のサーマルヘッド。 ３、耐摩耗性保護膜が酸素と、アルミニウムと、高融点
   金属のうち少なくとも２種の元素を含んでいる前記第１
   項記載のサーマルヘッド。 ４、電力供給用電極がＡｌ単層である前記第１項ないし
   第３項のいずれかに記載のサーマルヘッド。