JPS6266950A - サ−マルヘツド - Google Patents
サ−マルヘツドInfo
- Publication number
- JPS6266950A JPS6266950A JP60207085A JP20708585A JPS6266950A JP S6266950 A JPS6266950 A JP S6266950A JP 60207085 A JP60207085 A JP 60207085A JP 20708585 A JP20708585 A JP 20708585A JP S6266950 A JPS6266950 A JP S6266950A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wear
- thermal head
- thermal
- resistant protective
- protective film
- 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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-
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、感熱又は熱転写記録に用いられるサーマルヘ
ッド、特に薄膜型サーマルヘッドに関する。
ッド、特に薄膜型サーマルヘッドに関する。
本発明はサーマルヘッドにおいて、耐摩耗性保護膜を立
方晶窒化ホウ素と六方晶窒化ホウ素の混合体から形成す
ることにより、耐摩耗性、熱伝導性、耐クラツク性を向
上し、エネルギー密度を上げることができるため、ラフ
紙への印字を可能にしたものである。
方晶窒化ホウ素と六方晶窒化ホウ素の混合体から形成す
ることにより、耐摩耗性、熱伝導性、耐クラツク性を向
上し、エネルギー密度を上げることができるため、ラフ
紙への印字を可能にしたものである。
サーマルヘッドには、厚膜型と薄膜型があり、それぞれ
の特徴を生かして普及してきたが、近年印字品質の高度
化の要求から、後者が次第に主流となってきた。
の特徴を生かして普及してきたが、近年印字品質の高度
化の要求から、後者が次第に主流となってきた。
薄膜型サーマルヘッドは、一般的に第２図に示すように
グレーズドアルミナ基板１の上に発熱抵抗体２と、これ
に通′ｉルするための電極５、発熱抵抗体を酸化から防
止するための酸化防止膜４及び耐摩耗性保護膜５から形
成されている。
グレーズドアルミナ基板１の上に発熱抵抗体２と、これ
に通′ｉルするための電極５、発熱抵抗体を酸化から防
止するための酸化防止膜４及び耐摩耗性保護膜５から形
成されている。
発熱抵抗体は、パルス通電に耐え、感熱紙を発色させる
か転写紙のインクを浴融させるたけの熱鼠を発生しなく
てはならない。このような要求を満たす材料としては、
Ｔａ、Ｎ、Ｔａ−３ｉｎ。
か転写紙のインクを浴融させるたけの熱鼠を発生しなく
てはならない。このような要求を満たす材料としては、
Ｔａ、Ｎ、Ｔａ−３ｉｎ。
等の薄膜が用いられている。この発熱抵抗体に通電する
電極膜としては、０ｒ−Ａｕ膜、Ｗ膜などが用いられる
。酸化防止膜としては、Ｓｉｎ、が用いられることが多
い。また、耐摩耗性保護膜としては、Ｔａ２０５ 、
Ｓｉ（！ 、Ｓｉ３Ｎ４等の硬質薄膜が用いられている
。
電極膜としては、０ｒ−Ａｕ膜、Ｗ膜などが用いられる
。酸化防止膜としては、Ｓｉｎ、が用いられることが多
い。また、耐摩耗性保護膜としては、Ｔａ２０５ 、
Ｓｉ（！ 、Ｓｉ３Ｎ４等の硬質薄膜が用いられている
。
このように、サーマルヘッドは先人の種々の工夫によっ
て耐摩耗性、耐久性等を向上し印字装置としてその地位
を築いてきた。
て耐摩耗性、耐久性等を向上し印字装置としてその地位
を築いてきた。
しかしながら、サーマルプリンタはインパクトタイプの
プリンタと比べて、いわゆるラフ紙対応という点で決定
的に劣っているため、サーマルプリンタには低騒音性と
いう大きな利点があるにもかかわらず、インパクトタイ
プのプリンタを代替するまでには到っていない。
プリンタと比べて、いわゆるラフ紙対応という点で決定
的に劣っているため、サーマルプリンタには低騒音性と
いう大きな利点があるにもかかわらず、インパクトタイ
プのプリンタを代替するまでには到っていない。
いわゆるラフ紙対応ができない最大の理由は、耐久性を
保持したままでエネルギー密度を十分にとれないためで
あり、より具体的には耐摩耗性保護膜の耐摩耗性と熱伝
導性が不十分なためである耐摩耗性保護膜としての必要
性をあげると、（１）耐摩耗性に優れる。（硬度が大き
い）（２） 熱パルスに伴なう応力に対して耐クラツ
ク性に優れる。
保持したままでエネルギー密度を十分にとれないためで
あり、より具体的には耐摩耗性保護膜の耐摩耗性と熱伝
導性が不十分なためである耐摩耗性保護膜としての必要
性をあげると、（１）耐摩耗性に優れる。（硬度が大き
い）（２） 熱パルスに伴なう応力に対して耐クラツ
ク性に優れる。
（８） 熱伝導率が大きい。
（４）化学的に安定である。
（５）耐酸化性に優れる。
（６） ！気絶縁体である。
などがある。
〔発明が解決しようとする問題点及び目的〕一般に多く
用いられている耐摩耗性保護膜としてはＴａ、ｏ、があ
るが、硬度がマイクロビッカースで約５ｏｏｈ；、／−
と小さく、５〜１０μの厚みが必要となるため、熱伝導
が悪くなり、エネルギー密度を上げることができない。
用いられている耐摩耗性保護膜としてはＴａ、ｏ、があ
るが、硬度がマイクロビッカースで約５ｏｏｈ；、／−
と小さく、５〜１０μの厚みが必要となるため、熱伝導
が悪くなり、エネルギー密度を上げることができない。
また、Ｓｉｎ！＋８１３Ｎ４ は硬度がそれぞれ約２
５００ＫＰ／−，３０００に；Ｐ／−と大きく、耐摩耗
性に優れるが耐クラツク性に劣るという問題点があり、
必要特性を同時に満足することができなかった。
５００ＫＰ／−，３０００に；Ｐ／−と大きく、耐摩耗
性に優れるが耐クラツク性に劣るという問題点があり、
必要特性を同時に満足することができなかった。
本発明は、耐摩耗性保護膜に要求される上記の項目を同
時に満足し、エネルギー密度を高くしてラフ紙対応がで
きるサーマルヘッドを提供することを目的とする。
時に満足し、エネルギー密度を高くしてラフ紙対応がで
きるサーマルヘッドを提供することを目的とする。
本発明のサーマルヘッドは、耐摩耗性保護膜が立方晶窒
化ホウ素（以下ＯＢＮと略す）と大方晶窒化ホウ素（以
下ｈＢＮと略す）の混合体から形成されていることを特
徴とする。
化ホウ素（以下ＯＢＮと略す）と大方晶窒化ホウ素（以
下ｈＢＮと略す）の混合体から形成されていることを特
徴とする。
第１表に、Ｔａ、ＯＳ 、ＳｉＯ，Ｅｔｉ、Ｎ４．０（
ダイヤモンド）、（！ＢＮ 、ｈＢＮ 、Ａｔ、ｏ３、
ＡｔＮの硬度、熱伝導率、１を気抵抗率および熱膨張率
を示す。
ダイヤモンド）、（！ＢＮ 、ｈＢＮ 、Ａｔ、ｏ３、
ＡｔＮの硬度、熱伝導率、１を気抵抗率および熱膨張率
を示す。
第１表（各種物性値の比較）
ＯＢＮはダイヤモンドにつぐ高い硬度と熱伝導率を示す
非常に優れた電気絶縁体である。
非常に優れた電気絶縁体である。
サーマルヘッドの耐摩耗性保護膜としてはダイヤモンド
が第一に考えられるが、ダイヤモンドは耐酸化性がＯＢ
Ｎに比べかなり劣るため、本発明の高エネルギー密度用
という目的には適さない。
が第一に考えられるが、ダイヤモンドは耐酸化性がＯＢ
Ｎに比べかなり劣るため、本発明の高エネルギー密度用
という目的には適さない。
ＣＢＮはサーマルヘッドに要求される耐摩耗性。
耐クラック性、熱伝導性、化学的安定性、耐酸化性、電
気絶縁性いずれも優れており、ＣＢＮ単独でもサーマル
ヘッドの耐摩耗性保護膜として用いることは可能である
。しかし、前述のように、サーマルプリンターがより一
般的に使用されるためには２０式以下のいわゆるラフ紙
への印字が要求され、そのためにはより高いエネルギー
密度が必要とされ、急激な温度サイクルにさらされるご
とになる。この温度サイクルによる熱応力を緩和するた
めに、本発明者はＣＢＮの中にｈＢＮを混合、分散させ
ることが極めて良好な結果を生むことを見い出した。
気絶縁性いずれも優れており、ＣＢＮ単独でもサーマル
ヘッドの耐摩耗性保護膜として用いることは可能である
。しかし、前述のように、サーマルプリンターがより一
般的に使用されるためには２０式以下のいわゆるラフ紙
への印字が要求され、そのためにはより高いエネルギー
密度が必要とされ、急激な温度サイクルにさらされるご
とになる。この温度サイクルによる熱応力を緩和するた
めに、本発明者はＣＢＮの中にｈＢＮを混合、分散させ
ることが極めて良好な結果を生むことを見い出した。
ｈＢＮは、大方晶系に属し、グラファイト構造をとるた
め良好な潤滑剤として多用されている。
め良好な潤滑剤として多用されている。
硬度は２０〜５０Ｋｐ／−と低いが、Ａｔ２０．よりも
優れた熱伝導性をもち、耐熱衝撃性にも優れた電気絶縁
体である。
優れた熱伝導性をもち、耐熱衝撃性にも優れた電気絶縁
体である。
ＣＢＮ
ＣＢＮとｈＢＮのモル比は ／ｈＢＮ＝０．１〜１
．０である。α１より小さいと耐摩耗性が著しく低下し
、１０より大きいと熱衝撃の吸収能力が低下しエネルギ
ー密度を上げられないため好ましくない。
．０である。α１より小さいと耐摩耗性が著しく低下し
、１０より大きいと熱衝撃の吸収能力が低下しエネルギ
ー密度を上げられないため好ましくない。
ＣＢＮは、従来はダイヤモンドと同じく高温超高圧下で
しか合成できなかったが、最近そのような高温高圧装置
を用いなくても薄膜の合成が可能になってきた。
しか合成できなかったが、最近そのような高温高圧装置
を用いなくても薄膜の合成が可能になってきた。
以下、実施例に従って本発明の詳細な説明する〔実施例
〕 第１図は本発明の一実施例によるサーマルヘッドの発熱
体部を示しており、１はグレーズ４ｅ設けたアルミナ基
板、２はＱ、２μｍ厚のＴ ａ２Ｎ の薄膜抵抗層、
３は２μｍ厚のＯｒ ／ Ａ ｕ １１ｉ極、６ハＣＢ
ＮとｈＢＮの混合体からなる５μ厚の耐摩耗性保護膜
である。ＣＢＮとｈＢＮのモル比は約＆０である。
〕 第１図は本発明の一実施例によるサーマルヘッドの発熱
体部を示しており、１はグレーズ４ｅ設けたアルミナ基
板、２はＱ、２μｍ厚のＴ ａ２Ｎ の薄膜抵抗層、
３は２μｍ厚のＯｒ ／ Ａ ｕ １１ｉ極、６ハＣＢ
ＮとｈＢＮの混合体からなる５μ厚の耐摩耗性保護膜
である。ＣＢＮとｈＢＮのモル比は約＆０である。
薄膜抵抗層はスパッタ法で、Ｏｒ ／ Ａ ｕは０ｒ１
ｏｏｏＸ Ａｕ１．９μを蒸着法で形成した。次に、
フォトリングラフ技術を用い、配線パターンおよび発熱
体形状を形成した。なお、Ｃｒのエツチングには硝酸第
二七リウムアンモン溶液、Ａｕのエツチングにはヨウ素
とヨウ化カリ溶液な用い、Ｔａ２Ｎ のエツチングには
ＯＦ、によるプラズマエツチングを用いた。次に、ＣＢ
ＮとｈＢＮの混合体を電子ビーム蒸着とイオン蒸着法を
組合わせて形成した。具体的には、ホウ素を電子ビーム
で加熱、蒸発させ、そこにＮ、ガスを導入してイオン化
し、両者を電気的に加速して基板上に堆積させる。
ｏｏｏＸ Ａｕ１．９μを蒸着法で形成した。次に、
フォトリングラフ技術を用い、配線パターンおよび発熱
体形状を形成した。なお、Ｃｒのエツチングには硝酸第
二七リウムアンモン溶液、Ａｕのエツチングにはヨウ素
とヨウ化カリ溶液な用い、Ｔａ２Ｎ のエツチングには
ＯＦ、によるプラズマエツチングを用いた。次に、ＣＢ
ＮとｈＢＮの混合体を電子ビーム蒸着とイオン蒸着法を
組合わせて形成した。具体的には、ホウ素を電子ビーム
で加熱、蒸発させ、そこにＮ、ガスを導入してイオン化
し、両者を電気的に加速して基板上に堆積させる。
基板温度とホウ素とＮ、の混合比および加速電圧を適当
に選ぶことによってＯＢＮとｈＢＮの比を自由に制御す
ることができる。本実施例では、基板温度５８０℃、ホ
ウ素とＮ、の混合比Ｂ／Ｎ＝１．０５ ｅＪ［４ＪｔＥ
Ｅｓ １ｏｖテ、５ｏｏＸ／分の堆積速度が得られた。
に選ぶことによってＯＢＮとｈＢＮの比を自由に制御す
ることができる。本実施例では、基板温度５８０℃、ホ
ウ素とＮ、の混合比Ｂ／Ｎ＝１．０５ ｅＪ［４ＪｔＥ
Ｅｓ １ｏｖテ、５ｏｏＸ／分の堆積速度が得られた。
ＯＢＮとｈＢＮの混合比はｘＩＭ回折のピーク強度ＢＮ
を用いた方法で ／ 十ａＯであった。
ＣＢＮ
本実施例によるサーマルヘッドの特性を比較する例とし
て、第２図に示すような構成でサーマルヘッドを製造し
た。１はグレーズ層を設ケたアルミナ基板、２はｏ、２
μｍ厚のＴａ１Ｎ の薄膜抵抗層、３は２μｍ厚のＯｒ
／ Ａ ｕ電極、４は１μｍ厚の８１０．酸化防止膜
、５は１０μ厚のＴａ、０５耐摩耗性保護膜である。
て、第２図に示すような構成でサーマルヘッドを製造し
た。１はグレーズ層を設ケたアルミナ基板、２はｏ、２
μｍ厚のＴａ１Ｎ の薄膜抵抗層、３は２μｍ厚のＯｒ
／ Ａ ｕ電極、４は１μｍ厚の８１０．酸化防止膜
、５は１０μ厚のＴａ、０５耐摩耗性保護膜である。
実施例と比較例のサーマルヘッドについて熱転写方式で
平滑度５秒のラフ紙への印字テストを行なった。
平滑度５秒のラフ紙への印字テストを行なった。
第２表にテスト条件を、第３表に印字できるまでの印加
電力とその条件で駆動した時の耐摩耗性保護膜のクラッ
ク発生までのパルス数の結果を示す第２表（印字テスト
条件） 第３表（印７ＪＯ電力とクラック発生状況）上の結果か
ら、本発明によるサーマルヘッドは平滑度５秒のラフ紙
に印字しても耐久性が十分あるのに対し、比較例に示し
た従来のサーマルヘッドは５秒のラフ紙に印字するため
の印加電力が１．５Ｗ／ドツトと高くなりすぎてクラッ
クが容易に発生しまた放熱が悪いため印字の際、いわゆ
る尾引きが生ずるので実質的にはラフ紙への印字は不可
能である。
電力とその条件で駆動した時の耐摩耗性保護膜のクラッ
ク発生までのパルス数の結果を示す第２表（印字テスト
条件） 第３表（印７ＪＯ電力とクラック発生状況）上の結果か
ら、本発明によるサーマルヘッドは平滑度５秒のラフ紙
に印字しても耐久性が十分あるのに対し、比較例に示し
た従来のサーマルヘッドは５秒のラフ紙に印字するため
の印加電力が１．５Ｗ／ドツトと高くなりすぎてクラッ
クが容易に発生しまた放熱が悪いため印字の際、いわゆ
る尾引きが生ずるので実質的にはラフ紙への印字は不可
能である。
次に、上記の２種類のヘッドについて摩耗試験を行なっ
た。結果を第３図に示す。
た。結果を第３図に示す。
この結果から、ＯＢＮの耐摩耗性は従来のＴａ！０５に
比べて著しく向上する。
比べて著しく向上する。
また、平滑度２００秒の印字用紙に熱転写方式で漢字を
印字した時の最高印字速度を第４表に示す第４表（最高
印字速度） 以上に示したように、本発明による実施例はラフ紙にも
容易に印字でき、また優れた耐摩耗性。
印字した時の最高印字速度を第４表に示す第４表（最高
印字速度） 以上に示したように、本発明による実施例はラフ紙にも
容易に印字でき、また優れた耐摩耗性。
耐久性を示す。
以下に本発明による効果な列挙する。
（１）耐摩耗性が良い。
耐摩耗性保護膜として最も多用されているＴａ、０５
に比べ耐摩耗性が５倍以上優れている（２）平滑度５
秒程度のラフ紙に印字できる。
に比べ耐摩耗性が５倍以上優れている（２）平滑度５
秒程度のラフ紙に印字できる。
ＯＢＮ＋ｈＢＮの熱伝導性がよく、シかも耐摩耗性が良
いため薄膜化できるのでさらに熱伝導が良くなり、低印
加電力で高い熱量が紙へ効率よく伝わり、５秒程度のラ
フ紙にも低パワーで印字できる。
いため薄膜化できるのでさらに熱伝導が良くなり、低印
加電力で高い熱量が紙へ効率よく伝わり、５秒程度のラ
フ紙にも低パワーで印字できる。
（３）耐クラツク性に侵れる。
ＯＢＮの中に熱応力級和層としてｈＢＮがあるため耐ク
ラツク性に優れている。
ラツク性に優れている。
（４）酸化防止層が不要である。
耐摩耗性保護膜がＯＢＮとｈＢＮであるため、発熱抵抗
体への酸素の拡散による酸化が皆無となり、酸化防止層
が不要になった。また、従来酸化防止層として用いられ
ているＳ１０．は熱伝導性が悪い。従って、５１０ｔが
なくなることによって熱効率がさらに改善される。
体への酸素の拡散による酸化が皆無となり、酸化防止層
が不要になった。また、従来酸化防止層として用いられ
ているＳ１０．は熱伝導性が悪い。従って、５１０ｔが
なくなることによって熱効率がさらに改善される。
（５）高速印字ができる。
耐摩耗性保護膜が薄く、熱伝導性が良いため印加パルス
巾、周期ともに短くでき、従来のサーマルヘッドでは達
成できなかった高速印字ができる。
巾、周期ともに短くでき、従来のサーマルヘッドでは達
成できなかった高速印字ができる。
（６）コストが安くなる。
サーマルヘッドの構成が単純化されるため、コストが低
減される。また、ヘッドとしての耐久性が良いため、プ
リンターとしてのランニングコストも低くなる。
減される。また、ヘッドとしての耐久性が良いため、プ
リンターとしてのランニングコストも低くなる。
以上に述べたように、本姥明によれば耐摩耗性保護膜を
ＣＢＮとｈＢＮの混合体としたので、耐摩耗性１．耐ク
ラツク性等の諸性能に優れ、従来不可能であった平滑度
５秒クラスの紙への印字を可能にすることができるため
、実用上極めて有用な発明である。
ＣＢＮとｈＢＮの混合体としたので、耐摩耗性１．耐ク
ラツク性等の諸性能に優れ、従来不可能であった平滑度
５秒クラスの紙への印字を可能にすることができるため
、実用上極めて有用な発明である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるサーマルヘッド°の発熱部の断面
図、第２図は従来のサーマルヘッドの断面図を、第３図
は本発明と従来のサーマルヘッド°の摩耗試験結果を示
すグラフ。 １・・・・・・グレーズドアルミナ基板２・・・・・・
発熱抵抗体 ３・・・・・・電極 ４、・・・・・・酸化防止膜 ５．６・・・・・・耐摩耗性保ｄ膜 以 上
図、第２図は従来のサーマルヘッドの断面図を、第３図
は本発明と従来のサーマルヘッド°の摩耗試験結果を示
すグラフ。 １・・・・・・グレーズドアルミナ基板２・・・・・・
発熱抵抗体 ３・・・・・・電極 ４、・・・・・・酸化防止膜 ５．６・・・・・・耐摩耗性保ｄ膜 以 上
Claims (2)
- （１）絶縁性基板上に発熱抵抗体層とこれに通電する電
極膜を有し、さらにその上に耐摩耗性保護膜を形成して
なるサーマルヘッドにおいて、前記耐摩耗性保護膜が、
立方晶窒化ホウ素と六方晶窒化ホウ素の混合体から形成
されていることを特徴とするサーマルヘッド。 - （２）立方晶窒化ホウ素と六方晶窒化ホウ素のモル比が
０．１〜１０であ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60207085A JPS6266950A (ja) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | サ−マルヘツド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60207085A JPS6266950A (ja) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | サ−マルヘツド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6266950A true JPS6266950A (ja) | 1987-03-26 |
Family
ID=16533946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60207085A Pending JPS6266950A (ja) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | サ−マルヘツド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6266950A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63116342U (ja) * | 1987-01-22 | 1988-07-27 |
-
1985
- 1985-09-19 JP JP60207085A patent/JPS6266950A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63116342U (ja) * | 1987-01-22 | 1988-07-27 |
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