JPS6295242A - 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】 （産業上の利用分野） この出願にかかる第−及び第二の発明は、感熱印字に用
いるサーマルヘッドに関する。

（従来の技術） 従来より、感熱紙を発色させて感熱紙にドツトのモザイ
クを作ることにより絵、文字等の印字を行うため、種々
のサーマルヘッドが提案され、又、製ａされている。こ
のようなサーマルヘッドは大別して厚膜型及び薄膜型の
２種に分けられるが、ここでは、代表的な薄膜型サーマ
ルヘッドにつき説明する。

四４図は従来の一般的な薄膜型サーマルヘッドの構成を
示す要部断面図であり、下地としての絶縁基板上に多数
設けられた発熱抵抗体のうちの一つに着目して示した断
面図である。この図においで、１１は下地としての絶縁
基板であり、この絶縁基板１１には通常、保温層１３が
設けられている。保温層１３に、には薄膜抵抗体から成
る発熱抵抗体１５が設けられ、ざらに、この発熱体１５
上に給電体１７及び１９が離間した位置にそれぞれ設け
られると共に、これら給電体１７及び１９の間で発熱抵
抗体１５の一部分１５ａが露出するように構成されてい
る。この発熱抵抗体１５の一部分１５ａが発熱して感熱
紙に印字が行われる。また、給電体１７及び１９上、及
び、発熱抵抗体１５の一部分１５ａ上には発熱抵抗体保
護膜２３と耐摩耗層２５とが順次に設けられている。

感熱印字を行う場合の発熱抵抗体１５の温度は印字速度
、保温層１３に用いる材料その他の条件にもよるが、高
速印字の場合でおよそ５００〜６００″′Ｃ１低速印字
の場合でおよそ４００’Ｃに達する。このように高温と
なる発熱抵抗体１５に通常用いられる材料例えば窒化タ
ンタル（Ｔａ２Ｎ）その他の材料は、高温になると外気
の酸素の影響で酸化され、特に高速印字の場合に劣化し
やすい。

そのため従来のサーマルヘッドにおいては、酸素遮断効
果を有する材料例えば二酸化ケイ素（ＳｉＣ２）から成
る発熱抵抗体保護膜２３を発熱抵抗体１５を覆うように
設けて外気の酸素を遮断し、発熱体保護膜２３によって
高温の発熱体１５が酸化により劣化するのを防止してい
た。

発熱抵抗体保護膜２３及び耐摩耗層２５の形成に用いる
材料としては炭化ケイ素（ＳｉＣ）その他の材料を用い
ることもあるが、文献（ＩＥＥＥ、マｏ１．ｃＨＭＴ−
７，ｎｏ、３．　（１９８４年９月）、ｐ、２９４−２
９８　）に開示されるように発熱抵抗体保護膜２３にＳ
ｉＯ２，耐摩耗層２５に５＃化タンタル（Ｔａ２０５　
）を用いるのが最も一般的であり、効果的な組み合せで
ある。

発熱抵抗体保護膜２３に５ｉ０２　を用いる理由として
はＳｉＣその他の材料に比しＳｉＯ２の＃素遮断効果が
大きいこと、また、線膨張係数が小ざいことその他の理
由が考えられる。発熱抵抗体１５は感熱印字の際の熱衝
撃によってひずみを生じ、これが発熱抵抗体１５の破壊
につながる。しかし、発熱抵抗体保護膜２３に線膨張係
数が小さい５ｉ０２を用いると、膜厚が発熱抵抗体保護
膜２３に比し非常に薄い発熱抵抗体１５の熱膨張をおさ
えるのでひずみによって発熱抵抗体１５の破壊が起こる
のを緩和することが出来る。

尚、５ｉ０２膜の成膜方法としては５ｉ０２　のグーゲ
ット材をＡｒガス雰囲気中でスパッタするスパッタ法が
一般に行われている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上述した従来構成のサーマルヘッドは、よ
り高速に、より良質に印字を行うため高パワーを用いて
より高温の状態で駆動させた場合、充分な寿命が得られ
ない。その原因は以下のように推°測される。

既に説明したように、発熱抵抗体保護膜としては５ｉ０
２膜が最も＃素遮断効果が大きいとされ広く一般的に用
いられてきた。しかし、いくら外気の酸素を遮断しても
高温になると５ｉ０２中の酸素（０）が発熱抵抗体とそ
の界面で反応を起こしやすくなり、これがため発熱抵抗
体を酸化しこれを劣化させると考えられる。

そのため、従来構成のサーマルヘッドは高速でしかも良
質な印字を行なうため、より高パワーで駆動すると、充
分な寿命が得られず性能が不充分であった。

この出願の第−及び第二の発明の目的は、共に上述した
問題点を除去し、より高パワーでの使用に耐え、その結
果、より高速でしかもより良質の印字を行うことが出来
る高性能のサーマルヘッドを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この目的達成のためこの出願の第一の発明によれば、下
地上に発熱抵抗体（発熱体）と、給電体と、酸化物を含
む発熱抵抗体保護１＆！（発熱体保護Ｉｔりと、耐摩耗
層とを具えるサーマルヘッドにおいて１発熱抵抗体と発
熱抵抗体保護膜との間に窒化ホウ素層を設けたことを特
徴とする。

さらに、この発明の第二の発明によれば、下地上に発熱
抵抗体と、給電体と、酸化物を含む発熱抵抗体保護膜と
、耐摩耗層とを具えるサーマルヘッドにおいて、下地層
表面に酸化物を含む保温層を具え、発熱抵抗体と発熱抵
抗体保護膜との間に窒化ホウ素層を具え、さらにこの下
地層の保温層と発熱抵抗体との間に別の窒化ホウ素層を
具えることを特徴とする特 （作用〕 このように構成すれば、第一の発明においては窒化ホウ
素層を発熱体と発熱体保護膜との間に設けであるので、
この窒化ホウ素層が発熱体保護膜に含まれる酸化物の酸
素を遮断し、よって、す〜マルヘッドを高パワーで駆動
して発熱体を高温にしても発熱体と発熱体保護膜との間
で反応が起こりにくくなると考えられる。その結果、高
温の発熱体の劣化をおさえサーマルヘッドをより高パワ
ーで使用することが出来る。

また第二の発明においては、窒化ホウ素層を発熱体と発
熱体保護膜との間に設け、さらに別の窒化ホウ素層を酸
化物を含む保温層と、発熱体との間に設けである。従っ
て、発熱体保護膜及び保温層に含まれる酸化物の酸素を
一層遮断し高温の発熱体と発熱体保護膜との間の反応が
ざらに起こりにくくなると考えられる。七の結果、第一
の発明と同様或はそれ以上にサーマルヘッドをより高パ
ワーで駆動することが出来る。

（実施例） 以下、図面を参照してこの出願にかかる第−及び第二の
発明につき実施例の説明を行う。以下に説明する実施例
では、第−及び第二の発明の好ましい特定の数値的条件
、材料その他の条件の下で説明するが、これらは単なる
一例であるにすぎず、第一・及び第二の発明はこれらの
実施例にのみ限定されるものではないことを理解された
い。

第１図は、この出願の第一の発明における一実施例の構
成を示した線図であり、第４図と同様の要部断面図であ
る。この図において、３１は下地として通常用いられる
絶縁基板例えばグレーズドアルミナ基板である。この基
板３１の基板上には二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を主成分
とするガラス質のグレーズが保温層３３として設けられ
ている。保温層３３上には窒化タンタル（Ｔａ２Ｎ）膜
から成る発熱体３５が設けられ、さらに発熱体３５上に
クロム（Ｃｒ）を下地として成膜された金（Ａｕ）膜か
ら成る給電体３７及び３８が設けられている。

次いで、窒化ホウ素層４１、酸化物（例えば５ｉ０２　
）を含む発熱体保護膜４３及び５酸化タンタル（Ｔａ２
０５　）から成る耐摩耗層４５を順次に設ける。酸化物
を含むとは保護膜を酸化物のみで形成する場合はもとよ
り一部分として酸化物を含み形成する場合の両者を意味
する。ここで窒化ホウ素層４１は、発熱体３５と発熱体
保護膜との間に設けると共に発熱体３５Ｊ：、及び、給
電体３７及び３８上に発熱体３５を覆うように窒化ホウ
素層４１を形成する。′このように窒化ホウ素層４１を
設けることによって高温の発熱体３５の劣化をおさえて
より高パワーでサーマルヘッドを駆動することが出来る
。

この実施例のサーマルヘッドは従来ある一般的なサーマ
ルヘッドの製造方法に従い所定の寸法。

形状に作成することが容易に出来る。また、この実施例
では窒化ホウ素層４１、発熱体保護膜４３及び耐摩耗層
４５をそれぞれスパッタ法で形成したが成膜方法はこれ
に限定されるものではない。

第２図は、この実施例のサーマルヘッドと比較のために
用意した従来構成のサーマルヘッドとをステップストレ
ス試験に供した結果を示す線図である。この図は縦軸に
サーマルヘッドの発熱抵抗体の抵抗変化率ΔＲ／Ｒ（％
）を取り横軸に印加電力（Ｗ／ｄ　Ｏｔ）を取って、電
力Ｕ電力に対して、初期抵抗値Ｒと各ステップ終了時の
抵抗値との差ΔＲから求める抵抗変化率ΔＲ／Ｒを、プ
ロットして示しである。図中、１はこの実施例のサーマ
ルヘッドの試験結果を、■は従来構成のサーマルヘッド
の試験結果をそれぞれ示す。

ステップストレス試験に用いたこの実施例及び従来のサ
ーマルヘッドの構成は、従来構成のサーマルヘッドが窒
化ホウ素層を設けていないだけでその他の構成、作成条
件は同一である。また、この試験に供したサーマルヘッ
ドは初期抵抗値が平均で６００〜７００Ω、ドツト密度
が１６ｄａｔ／　ｍ　ｍ及び形状がミアング形状のサー
マルヘッドを用いた。試験に供したサーマルヘッドの膜
厚及び材質を表１に示す。

表−−１ 注）窒化ホウ素層は従来構成のサーマルヘッドには設け
られていない。

また、この試験では印加する初期電力を０．ＩＷ　／　
ｄ　ｏ　ｔ　、　ステップアップパワを０．０１Ｗ／ｄ
ｏｔ、パルス印加回数を１ステップ当り２００００パル
ス、繰り返し周期を５ｍｓ及びパルス幅を０．８ｍｓに
設定した。この試験条件でサーマルヘッドに印加する電
力をステップアップして徐々に印加電力を変え、サーマ
ルヘッドが破壊するまで電力を上げていき試験を行った
。

第２図に示した試験結果から明らかなように、この試験
に用いたサーマルヘ−／　Ｈにおいて従来のサーマルヘ
ッドでは、０．４Ｗ／ｄｃ＋ｔより低いパワーで抵抗変
化率が大きくなってしまう。しかし第一の発明の実施例
では、劣化があまり進まない安定した領域はおよそ０．
４６Ｗ／ｄｏｔ付近までの高印加電力領域にまで及んで
いる。すなわち、使用可能な最大印加電力は実施例のサ
ーマルヘッドの方が従来のサーマルヘッドよりも大きい
。従って、第一の発明によればより高パワーでの駆動に
耐えるサーマルヘッドを提供することが出来、その結果
、より高速により良質な印字を行うことが出来る。また
、第一の発明によれば従来のサーマルヘッドと同等のパ
ワーで駆動して寿命のより長いサーマルヘ−／　トを提
供できる。

第３図はこの出願の第二の発明における実施例の構成を
示した線図であり、第４図と同様の要部断面図である。

第３図に示すようにこの実施例は下地層としての基板３
１の表面に酸化物を含む保温層３３を具え、発熱抵抗体
３５と発熱抵抗体保護膜４３との間に窒化ホウ素層４１
を具え、ざらに保温層３３と発熱抵抗体３５との間に別
の窒化ホウ素層４７を具えている。このように発熱体３
５を窒化ホウ素層４１及び４７によって覆って発熱体保
護膜４３及び保温層３３に含まれる酸化物の酸素を遮断
した構成となっているので、第一の発明と同様或はそれ
以上の効果を期待出来る。

この出願の第−及び第二の発明は、発熱体保護膜に含ま
れる酸化物或は保温層に含まれる酸化物と、窒化ホウ素
層との組合せで、好適には二酸化ケイ素と窒化ホウ素層
との組合せで、用いるのが効果的である。

また、この出願の第−及び第二の発明は上述した実施例
で用いた材料に限定されるものではない０発熱体保護膜
／耐摩耗層の組合せも、実施例に述べたＳ　ｉ０２　／
Ｔａ２０５に限定されるものではなく、酸化ハフニウム
（ＨｆＯ２）／Ｔａ２０５　、Ｓ　ｔ０２　／Ｓ　ｉｃ
等その他の組合せでも良い。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この出願の第一の
発明においては窒化ホウ素層を発熱体と発熱体保護膜と
の間に設けである。このため窒化ホウ素層が発熱体保護
膜に含まれる酸化物の酸素を遮断し、よって、サーマル
ヘッドを高パワーで駆動して発熱体を高温にしても発熱
体と発熱体保護膜との間で反応が起こりにくくなると考
えられる。その結果、高温の発熱体の劣化をおさえサー
マルヘッドをより高パワーで使用することが出来、使用
可能な最大印加電力を従来より大きく出来る。

従って、第一の発明によればより高パワーでの駆動に耐
えるサーマルヘッドを提供することが出来ると共に、よ
り高速により良質な印字を行うことが出来る。さらに、
第一の発明によれば従来のサーマルヘッドと同等のパワ
ーで駆動して寿命のより長いサーマルヘッドを提供でき
る。

また第二の発明においては、窒化ホウ素層を発熱体と発
熱体保護膜との間に設け、さらに別の窒化ホウ素層を酸
化物を含む保温層と、発熱体との間に設けである。従っ
て１発熱体保護膜及び保温層に含まれる酸化物の酸素を
一層効果的に遮ｌｆｒ出来、高温の発熱体と発熱体保護
膜との間の反応がさらに起こりにくくなると考えられる
。その結果、第一の発明と同様或はそれ以上の効果が期
待出来る。

また、この出願の第−及び第二の発明は、酸化物として
二酸化ケイ素（Ｓｉ０２）を含む発熱体保護膜或は保温
層と、窒化ホウ素層との組合せで用いるのが最も効果的
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの出願の第一の発明における一実施例の構成
を示す要部断面図、 第２図は第一の発明の実施例のステップストレス試験結
果を示す線図、 第３図はこの出願の第二の発明における一実施例の構成
を示す要部断面図、 第４図は従来のサーマルヘッドの構成を示す要部断面１
渇である。 ３１・・・基板、３３・・・保温層 ３５・・・発熱抵抗体、　　３７．３９・・・給電体４
１・・・窒化ホウ素層、　４３，４！３・・・発熱抵抗
体保護膜４５・・・耐摩耗層。 特許出願人　　　注型ふ工業株式会社 ３ｆ　　基才及　　　　　　　　　　４ｆ　窒４乙が、
つ素層３３　　イ糸　７１ｂ１層　　　　　　　　　　
　４３　４餡？！：４鷲さ、王４う手司茅、盲看月臭ｊ
５を芒柩梢伴　　４５　耐摩耗層 Ｊ７　ＪＱ　　作９俸 第−の発明の一臭洗イ７１」 第１図 ４７姶熱抵′ＦＩＬ拝保１順 舅；の発明の一支流イケｊ 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）下地上に発熱抵抗体と、給電体と、酸化物を含む
   発熱抵抗体保護膜と、耐摩耗層とを具えるサーマルヘッ
   ドにおいて、 発熱抵抗体と、発熱抵抗体保護膜との間に窒化ホウ素層
   を設けたことを特徴とするサーマルヘッド。
2. （２）下地上に発熱抵抗体と、給電体と、酸化物を含む
   発熱抵抗体保護膜と、耐摩耗層とを具えるサーマルヘッ
   ドにおいて、 下地層表面に酸化物を含む保温層を具え、 発熱抵抗体と、発熱抵抗体保護膜との間に窒化ホウ素層
   を具え、 さらに該下地層の保温層と発熱抵抗体との間に別の窒化
   ホウ素層を具えることを特徴とするサーマルヘッド。