JP2910895B2 - サーマルヘッド - Google Patents
サーマルヘッドInfo
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- JP2910895B2 JP2910895B2 JP5051272A JP5127293A JP2910895B2 JP 2910895 B2 JP2910895 B2 JP 2910895B2 JP 5051272 A JP5051272 A JP 5051272A JP 5127293 A JP5127293 A JP 5127293A JP 2910895 B2 JP2910895 B2 JP 2910895B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、サーマルプリンタ等に
利用されるサーマルヘッドに関するものである。
利用されるサーマルヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、熱印字記録装置の形式として
は、感熱紙を使用するもの、インクリボンを用いて普通
紙にインクを熱転写するもの、昇華性染料を用いてイン
ク蒸気により記録するものなど種々の形式のものが存在
する。このような熱印字記録装置において、高速度化、
カラー化、多重記録化、階調記録化等が進んでいる。
は、感熱紙を使用するもの、インクリボンを用いて普通
紙にインクを熱転写するもの、昇華性染料を用いてイン
ク蒸気により記録するものなど種々の形式のものが存在
する。このような熱印字記録装置において、高速度化、
カラー化、多重記録化、階調記録化等が進んでいる。
【0003】このような高機能化を達成するためには、
サーマルヘッドの高性能化が必要となる。まずサーマル
ヘッドの高速化を実現するにはサーマルヘッドの発熱抵
抗体への通電時間を短縮し、さらに印加電力を増大して
発熱抵抗体層の発熱温度を向上させる必要がある。そこ
で、このような要請に応えるサーマルヘッドとしては、
発熱抵抗体層をTa−SiO2 系とし電極層をCr/P
b/Auとすることが特公昭56−37071号公報
に、発熱抵抗体層をZr−Al2 O3 系とし電極層をC
r/Au/Crとすることが特公昭63−7442号公
報に、発熱抵抗体層をCr−CrO−Si−SiO系と
し電極層をC/Alとすることが特公平1−47871
号公報に、発熱抵抗体層を酸化ルテニウムとし電極層を
Ti/Auとする特開昭60−157884号公報に、
発熱抵抗体層を酸化ルテニウムとし電極層をAuとする
ことが特開平2−177502号公報に各々示されてい
る。
サーマルヘッドの高性能化が必要となる。まずサーマル
ヘッドの高速化を実現するにはサーマルヘッドの発熱抵
抗体への通電時間を短縮し、さらに印加電力を増大して
発熱抵抗体層の発熱温度を向上させる必要がある。そこ
で、このような要請に応えるサーマルヘッドとしては、
発熱抵抗体層をTa−SiO2 系とし電極層をCr/P
b/Auとすることが特公昭56−37071号公報
に、発熱抵抗体層をZr−Al2 O3 系とし電極層をC
r/Au/Crとすることが特公昭63−7442号公
報に、発熱抵抗体層をCr−CrO−Si−SiO系と
し電極層をC/Alとすることが特公平1−47871
号公報に、発熱抵抗体層を酸化ルテニウムとし電極層を
Ti/Auとする特開昭60−157884号公報に、
発熱抵抗体層を酸化ルテニウムとし電極層をAuとする
ことが特開平2−177502号公報に各々示されてい
る。
【0004】またサーマルヘッドの長寿命化を達成させ
るには、一つにサーマルヘッドの腐食を防止させる必要
がある。そこでこのような要請に応えるサーマルヘッド
としては、発熱抵抗体をTa2 N系とし電極層をAl/
Moとすることが特開昭62−97391号公報に、発
熱抵抗体をTa2 N系とし電極層をAl/Niとするこ
とが特開昭62−158063号公報に各々提案されて
いる。
るには、一つにサーマルヘッドの腐食を防止させる必要
がある。そこでこのような要請に応えるサーマルヘッド
としては、発熱抵抗体をTa2 N系とし電極層をAl/
Moとすることが特開昭62−97391号公報に、発
熱抵抗体をTa2 N系とし電極層をAl/Niとするこ
とが特開昭62−158063号公報に各々提案されて
いる。
【0005】また他の従来例として本出願人が出願した
特開平01−728 62号公報に示したマルヘッドを
図3に示す。Aはアルミナ基板1の表面にガラスグレー
ズ層2と酸化ルテニウム(RuO2)等の発熱抵抗体層
3とが一様に順次積層されており、この発熱抵抗体層鵜
3の上にAl・Si層4及びAl層5の二重構造よりな
る対をなす電極層6が形成されている。そして、この電
極層6と発熱抵抗体層3とが図3に示すような所定断面
形状にパターニングされることで対をなす電極層6の両
極間に位置する部位の発熱抵抗体層3が発熱素子とな
り、さらにこのようにしてパターニングされた発熱抵抗
体層3ど電極層6との上に、Al2O3保護層7とSi
C保護層8とからなる複合保護層9が一様に積層されて
いる。
特開平01−728 62号公報に示したマルヘッドを
図3に示す。Aはアルミナ基板1の表面にガラスグレー
ズ層2と酸化ルテニウム(RuO2)等の発熱抵抗体層
3とが一様に順次積層されており、この発熱抵抗体層鵜
3の上にAl・Si層4及びAl層5の二重構造よりな
る対をなす電極層6が形成されている。そして、この電
極層6と発熱抵抗体層3とが図3に示すような所定断面
形状にパターニングされることで対をなす電極層6の両
極間に位置する部位の発熱抵抗体層3が発熱素子とな
り、さらにこのようにしてパターニングされた発熱抵抗
体層3ど電極層6との上に、Al2O3保護層7とSi
C保護層8とからなる複合保護層9が一様に積層されて
いる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述の図3に示すよう
な構造のサーマルヘッドでは、対をなす電極層6の両極
間に位置する部位の発熱抵抗体層3を局所的に発熱させ
ることができるので、この発熱動作を制御することで感
熱紙などに画像印刷を行うことができる。ここで、前記
のようなサーマルヘッドの電極層6に対しては、十分に
低い電気抵抗率、発熱抵抗体層6等に対する密着性、耐
熱性及び耐蝕性等の条件が必要とされており、またサー
マルプリンタの画像印刷の高速化や高解像度化を実現す
るためにはサーマルヘッドの発熱温度を向上させる必要
があるため、現在ではサーマルヘッドの表面温度は35
0〜450(℃)とすることが要望されている。ここで
例えば、電気抵抗率が低い材料としては上述したアルミ
ニウムの他に銅や金なども利用されているが、これらの
銅や金は発熱抵抗体層3等に対する密着性が良好でな
く、特に銅は耐蝕性が十分でないので好ましくない。
な構造のサーマルヘッドでは、対をなす電極層6の両極
間に位置する部位の発熱抵抗体層3を局所的に発熱させ
ることができるので、この発熱動作を制御することで感
熱紙などに画像印刷を行うことができる。ここで、前記
のようなサーマルヘッドの電極層6に対しては、十分に
低い電気抵抗率、発熱抵抗体層6等に対する密着性、耐
熱性及び耐蝕性等の条件が必要とされており、またサー
マルプリンタの画像印刷の高速化や高解像度化を実現す
るためにはサーマルヘッドの発熱温度を向上させる必要
があるため、現在ではサーマルヘッドの表面温度は35
0〜450(℃)とすることが要望されている。ここで
例えば、電気抵抗率が低い材料としては上述したアルミ
ニウムの他に銅や金なども利用されているが、これらの
銅や金は発熱抵抗体層3等に対する密着性が良好でな
く、特に銅は耐蝕性が十分でないので好ましくない。
【0007】その点、図3に示すものではアルミニウム
やアルミ合金は、発熱抵抗体層3等に対する密着性が良
好でボンディングを可能とするので生産性が良好であ
る。しかし、その接合部に不安定な接触抵抗を生じ、ま
たアルミニウムはその融点が低く再結晶温度が200
(℃)前後と低いために耐熱性が十分でない。
やアルミ合金は、発熱抵抗体層3等に対する密着性が良
好でボンディングを可能とするので生産性が良好であ
る。しかし、その接合部に不安定な接触抵抗を生じ、ま
たアルミニウムはその融点が低く再結晶温度が200
(℃)前後と低いために耐熱性が十分でない。
【0008】さらに、上述のように電極層6の耐熱性が
十分でないと、この上に保護層7を形成する際の基材つ
まり、発熱抵抗体層3、電極層6等を形成したアルミナ
基板1の温度も低く維持する必要があるので、これは保
護層7の形成方法などの条件が限定されることになって
好ましくない。前記各公報に示されているサーマルヘッ
ドは発熱抵抗体層は発熱温度を高める材料が用いられて
いるものの、電極層はAu、Cr、Al等が用いられて
いるため、耐熱性、密着性等の問題がある。
十分でないと、この上に保護層7を形成する際の基材つ
まり、発熱抵抗体層3、電極層6等を形成したアルミナ
基板1の温度も低く維持する必要があるので、これは保
護層7の形成方法などの条件が限定されることになって
好ましくない。前記各公報に示されているサーマルヘッ
ドは発熱抵抗体層は発熱温度を高める材料が用いられて
いるものの、電極層はAu、Cr、Al等が用いられて
いるため、耐熱性、密着性等の問題がある。
【0009】本発明は、上記の電極層に用いる材料を選
択することにより問題点を解決し、耐熱性、密着性、耐
腐食性を向上させて高性能で信頼性や生産性も良好なサ
ーマルヘッドを提供するものである。
択することにより問題点を解決し、耐熱性、密着性、耐
腐食性を向上させて高性能で信頼性や生産性も良好なサ
ーマルヘッドを提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】基板上に少なくとも発熱
抵抗体層と電極層と保護層とを順次積層形成したサーマ
ルヘッドにおいて、前記発熱抵抗体層を酸化物を含有す
る材料で形成し、前記電極層の少なくとも前記発熱抵抗
体層に接合する部分を元素記号Ti、Zr、Hf、V、
Nb、Ta、Cr、Mo、Wで表される金属の少なくと
も1つを主成分として窒素を含有する材料で形成し、ま
た前記電極層の少なくとも前記保護層に接合する部分を
元素記号Ti、Zr、Hfで表される金属の少なくとも
1つを主成分とし窒素を含有する材料で形成した
抵抗体層と電極層と保護層とを順次積層形成したサーマ
ルヘッドにおいて、前記発熱抵抗体層を酸化物を含有す
る材料で形成し、前記電極層の少なくとも前記発熱抵抗
体層に接合する部分を元素記号Ti、Zr、Hf、V、
Nb、Ta、Cr、Mo、Wで表される金属の少なくと
も1つを主成分として窒素を含有する材料で形成し、ま
た前記電極層の少なくとも前記保護層に接合する部分を
元素記号Ti、Zr、Hfで表される金属の少なくとも
1つを主成分とし窒素を含有する材料で形成した
【0011】
【作用】電極層の耐熱性と発熱抵抗体層に対する密着性
とを共に良好にすることができるので、サーマルヘッド
の発熱温度を向上させて画像印刷の高速化や高解像度化
に寄与することができ、さらに、保護層を形成する際の
基材温度を高温にしてサーマルヘッドの生産性向上に寄
与することもでき、また、保護層のピンホール、クラッ
ク部などから進入するイオン等による電極の腐食を防止
することもできるため、高性能で信頼性や生産性も良好
なサーマルヘッドを得ることができる。
とを共に良好にすることができるので、サーマルヘッド
の発熱温度を向上させて画像印刷の高速化や高解像度化
に寄与することができ、さらに、保護層を形成する際の
基材温度を高温にしてサーマルヘッドの生産性向上に寄
与することもでき、また、保護層のピンホール、クラッ
ク部などから進入するイオン等による電極の腐食を防止
することもできるため、高性能で信頼性や生産性も良好
なサーマルヘッドを得ることができる。
【0012】
【実施例】本発明の実施例を図1乃至図2に基づいて説
明する。まず、このサーマルヘッド10は、図1に例示
するように、アルミナ等のセラミック基板11上にグレ
ーズ層12が一様に形成されており、この上に酸化ルテ
ニウム等の酸化物を含有した発熱抵抗体層13が積層形
成されている。そして、この発熱抵抗体層13の上に積
層形成された電極層14は、所謂耐火金属であるニオブ
等を主成分として窒素を含有した材料からなる第一電極
層15とアルミニウム等からなる第二電極層16とを積
層形成した二層構造となっており、この上に形成された
保護層17も、Si−O−N等からなる第一保護層18
とSiC等からなる第二保護層19とを積層形成した二
層構造となっている。
明する。まず、このサーマルヘッド10は、図1に例示
するように、アルミナ等のセラミック基板11上にグレ
ーズ層12が一様に形成されており、この上に酸化ルテ
ニウム等の酸化物を含有した発熱抵抗体層13が積層形
成されている。そして、この発熱抵抗体層13の上に積
層形成された電極層14は、所謂耐火金属であるニオブ
等を主成分として窒素を含有した材料からなる第一電極
層15とアルミニウム等からなる第二電極層16とを積
層形成した二層構造となっており、この上に形成された
保護層17も、Si−O−N等からなる第一保護層18
とSiC等からなる第二保護層19とを積層形成した二
層構造となっている。
【0013】なお、このサーマルヘッド10では、所定
形状にパターニングした電極層14,14の両極間に位
置する発熱抵抗体層13で発熱素子20を形成できるの
で、このような発熱素子20を副走査方向や主走査方向
に連設することでシリアル形式やライン形式のサーマル
ヘッド10を実現できるようになっている。
形状にパターニングした電極層14,14の両極間に位
置する発熱抵抗体層13で発熱素子20を形成できるの
で、このような発熱素子20を副走査方向や主走査方向
に連設することでシリアル形式やライン形式のサーマル
ヘッド10を実現できるようになっている。
【0014】このような構成において、このサーマルヘ
ッド10では、電極層14,14の両極間に印加する電
圧を制御して所望の発熱素子20を発熱させることで感
熱紙などにドットマトリクス形式の画像印刷を行うよう
になっている。
ッド10では、電極層14,14の両極間に印加する電
圧を制御して所望の発熱素子20を発熱させることで感
熱紙などにドットマトリクス形式の画像印刷を行うよう
になっている。
【0015】ここで、このようなサーマルヘッド10の
製作方法の具体例を以下に説明する。まず、このサーマ
ルヘッド10の発熱抵抗体層13は、例えば酸化バリウ
ム・ルテニウム(BaRuO3 )ターゲット、酸化バリ
ウム・ルテニウム(BaRuO3 )とチタン酸バリウム
(BaTiO3 )との混合ターゲット、酸化チタンと酸
化ルテニウムとの混合ターゲット、タンタルと酸化シリ
コンとの混合ターゲット、またはニオブと酸化シリコン
との混合ターゲット等のように酸化物を含有する材料
を、RF(Radio-Frequency )スパッタリングで膜厚5
00〜3000(Å)に成膜することなどで形成され
る。
製作方法の具体例を以下に説明する。まず、このサーマ
ルヘッド10の発熱抵抗体層13は、例えば酸化バリウ
ム・ルテニウム(BaRuO3 )ターゲット、酸化バリ
ウム・ルテニウム(BaRuO3 )とチタン酸バリウム
(BaTiO3 )との混合ターゲット、酸化チタンと酸
化ルテニウムとの混合ターゲット、タンタルと酸化シリ
コンとの混合ターゲット、またはニオブと酸化シリコン
との混合ターゲット等のように酸化物を含有する材料
を、RF(Radio-Frequency )スパッタリングで膜厚5
00〜3000(Å)に成膜することなどで形成され
る。
【0016】そして、上述のようにして形成した発熱抵
抗体層13上に位置する第一電極層15は、例えば、ニ
オブターゲットやニオブとチタンとの混合ターゲット
(Nb:Ti=9:1(wt%))等のように所謂耐火
金属を主成分とする材料を、全圧(アルゴン+窒素)
4.0〜20.0(mTorr)で窒素/全ガス(アルゴン
+窒素)流量が0〜50(%)の混合ガス中で、電力2
00〜1500(W)の反応性RFスパッタリングで膜
厚200〜2000(Å)に成膜することなどで形成さ
れる。
抗体層13上に位置する第一電極層15は、例えば、ニ
オブターゲットやニオブとチタンとの混合ターゲット
(Nb:Ti=9:1(wt%))等のように所謂耐火
金属を主成分とする材料を、全圧(アルゴン+窒素)
4.0〜20.0(mTorr)で窒素/全ガス(アルゴン
+窒素)流量が0〜50(%)の混合ガス中で、電力2
00〜1500(W)の反応性RFスパッタリングで膜
厚200〜2000(Å)に成膜することなどで形成さ
れる。
【0017】ついで、上述のようにして形成した第一電
極層15上に位置する第二電極層16は、アルミニウム
をスパッタリングで膜厚1.0〜2.0(μm)に成膜
することなどで形成し、これら第一・第二電極層15、
16をフォトリソグラフィーで所定形状にパターニング
することで電極層14が形成される。
極層15上に位置する第二電極層16は、アルミニウム
をスパッタリングで膜厚1.0〜2.0(μm)に成膜
することなどで形成し、これら第一・第二電極層15、
16をフォトリソグラフィーで所定形状にパターニング
することで電極層14が形成される。
【0018】そして、上述のようにして形成した発熱抵
抗体13と電極層14の上に位置する第一・第二保護層
18、19は、Si−O−NとSiCとをRFスパッタ
リングでそれぞれ膜厚2(μm)に成膜することなどで
形成され、その際の基材温度は150(℃)程度とされ
る。また、このような保護層17のSi−O−Nは、プ
ラズマCVD法(Chemical Vapor Deposition )で形成
することも可能であり、このプラズマCVD法による保
護層17の成膜にはSiH4 、N2 O、NH3、N2 ガ
スが利用され、その際の基材温度は300〜400
(℃)程度が要求される。
抗体13と電極層14の上に位置する第一・第二保護層
18、19は、Si−O−NとSiCとをRFスパッタ
リングでそれぞれ膜厚2(μm)に成膜することなどで
形成され、その際の基材温度は150(℃)程度とされ
る。また、このような保護層17のSi−O−Nは、プ
ラズマCVD法(Chemical Vapor Deposition )で形成
することも可能であり、このプラズマCVD法による保
護層17の成膜にはSiH4 、N2 O、NH3、N2 ガ
スが利用され、その際の基材温度は300〜400
(℃)程度が要求される。
【0019】また、上述のような保護層17としては、
第一保護層18にアルミナと酸化珪素との混合膜(Al
2 O3 ・SiO2 )を使用して第二保護層19に炭化珪
素(SiC)を使用することも可能である。さらに、第
一保護層にSi−O−Nを使用して第二保護層19にア
ルミナと酸化珪素との混合膜(Al2 O3 ・SiO2)
を使用し、第三保護層に炭化珪素(SiC)を使用した
三層構造の保護層(図示せず)も実施可能である。な
お、このような三層構造の保護層の各層の膜厚は、 (Si-O-N)/(Al2O3 ・SiO2)/(SiC)=2.0(μm)/5000(Å)/2.
0(μm) 程度とすることが望ましい。同様に、四層構造の保護層
(図示せず)を、 (Si-O-N)/(SiC)/(Si-O-N)/(SiC)=2.0(μm)/5000(Å)/50
00( Å)/2.0(μm) (Si-O-N)/(SiC)/(Al2O3 ・SiO2)/(SiC)=2.0( μm)/5000
(Å)/5000( Å)/2.0(μm) として形成することも実施可能であり、五層構造の保護
層(図示せず)を、 (Si-O-N)/(Al2O3 ・SiO2)/(SiC)/(Al2O3・SiO2)/(SiC)=
2.0( μm)/5000(Å)/5000( Å)/5000( Å)/2.0(μm) として形成することも実施可能である。
第一保護層18にアルミナと酸化珪素との混合膜(Al
2 O3 ・SiO2 )を使用して第二保護層19に炭化珪
素(SiC)を使用することも可能である。さらに、第
一保護層にSi−O−Nを使用して第二保護層19にア
ルミナと酸化珪素との混合膜(Al2 O3 ・SiO2)
を使用し、第三保護層に炭化珪素(SiC)を使用した
三層構造の保護層(図示せず)も実施可能である。な
お、このような三層構造の保護層の各層の膜厚は、 (Si-O-N)/(Al2O3 ・SiO2)/(SiC)=2.0(μm)/5000(Å)/2.
0(μm) 程度とすることが望ましい。同様に、四層構造の保護層
(図示せず)を、 (Si-O-N)/(SiC)/(Si-O-N)/(SiC)=2.0(μm)/5000(Å)/50
00( Å)/2.0(μm) (Si-O-N)/(SiC)/(Al2O3 ・SiO2)/(SiC)=2.0( μm)/5000
(Å)/5000( Å)/2.0(μm) として形成することも実施可能であり、五層構造の保護
層(図示せず)を、 (Si-O-N)/(Al2O3 ・SiO2)/(SiC)/(Al2O3・SiO2)/(SiC)=
2.0( μm)/5000(Å)/5000( Å)/5000( Å)/2.0(μm) として形成することも実施可能である。
【0020】そこで、本出願人は上述のような製作方法
により、第二電極層の材料としてアルミニウムを使用し
第一電極層と発熱抵抗体層の材料がそれぞれ異なる各種
のサーマルヘッドを試作し、これらの試作サーマルヘッ
ドを設定温度下に一時間放置してから設定温度を経時的
に上昇させて抵抗変化率を測定した。そこで、この実験
の結果を各種条件と評価基準と共に以下に説明する。
により、第二電極層の材料としてアルミニウムを使用し
第一電極層と発熱抵抗体層の材料がそれぞれ異なる各種
のサーマルヘッドを試作し、これらの試作サーマルヘッ
ドを設定温度下に一時間放置してから設定温度を経時的
に上昇させて抵抗変化率を測定した。そこで、この実験
の結果を各種条件と評価基準と共に以下に説明する。
【0021】1.発熱抵抗体層の組成 材料(α)…Ba−Ru−O (膜組成比、Ba:Ru=1:1
) 材料(β)…Ti−Ru−O (膜組成比、Ti:Ru=2:3
) 材料(γ)…Ta−Si−O (ターゲット組成比、T
a:SiO2=53:47(mol%) ) 材料(δ)…Nb−Si−O (ターゲット組成比、N
b:SiO2=50:50(mol%) ) 2.第一電極層の組成 材料(1)…なし 材料(2)…Al−Si 材料(3)…Nb 材料(4)…Nb−Ti 材料(5)…Nb−N 材料(6)…Nb−Ti−N 3.抵抗変化率の定義 (熱処理前後の抵抗値の差/熱処理前の抵抗値)×10
0(%) 4.耐熱温度の定義 抵抗変化率≧5(%)となった温度 5.耐熱温度の評価基準 A…500(℃)以上 B…400〜500(℃) C…300〜400(℃) D…300(℃)以下
) 材料(β)…Ti−Ru−O (膜組成比、Ti:Ru=2:3
) 材料(γ)…Ta−Si−O (ターゲット組成比、T
a:SiO2=53:47(mol%) ) 材料(δ)…Nb−Si−O (ターゲット組成比、N
b:SiO2=50:50(mol%) ) 2.第一電極層の組成 材料(1)…なし 材料(2)…Al−Si 材料(3)…Nb 材料(4)…Nb−Ti 材料(5)…Nb−N 材料(6)…Nb−Ti−N 3.抵抗変化率の定義 (熱処理前後の抵抗値の差/熱処理前の抵抗値)×10
0(%) 4.耐熱温度の定義 抵抗変化率≧5(%)となった温度 5.耐熱温度の評価基準 A…500(℃)以上 B…400〜500(℃) C…300〜400(℃) D…300(℃)以下
【0022】
【表1】
【0023】上記した表1から明らかであるように、ニ
オブを主成分として窒素を含有する材料で形成した第一
電極層(5)、(6)は、高温の熱処理を行っても電気
抵抗の変化が微小に維持されることが判明した。
オブを主成分として窒素を含有する材料で形成した第一
電極層(5)、(6)は、高温の熱処理を行っても電気
抵抗の変化が微小に維持されることが判明した。
【0024】つぎに、本出願人は発熱抵抗体層と第一電
極層との密着性を調査するため、発熱抵抗体層として上
記した材料(α)のBa−Ru−Oを用いたものの上に
積層形成する第一電極層の材料を変更した試作品をIP
A(isopropyl alchol) に浸漬して20分間の超音波洗
浄テストを行い、この第一電極層の剥離の有無を確認し
た。ここで、この実験結果を表2に例示する。
極層との密着性を調査するため、発熱抵抗体層として上
記した材料(α)のBa−Ru−Oを用いたものの上に
積層形成する第一電極層の材料を変更した試作品をIP
A(isopropyl alchol) に浸漬して20分間の超音波洗
浄テストを行い、この第一電極層の剥離の有無を確認し
た。ここで、この実験結果を表2に例示する。
【0025】
【表2】
【0026】上記した表2から明らかであるように、A
l−SiやNb−NやNb−Ti−Nからなる第一電極
層(2)、(5)、(6)は、Ba−Ru−Oからなる
発熱抵抗体層(α)との密着性が良好であることが判明
した。なお、このような第一電極層(2)、(5)、
(6)と他の発熱抵抗体層(β)、(γ)、(δ)との
密着性も同様に実験したところ、これらの場合も剥離が
発生せず密着性が良好であることが確認された。つま
り、酸化物を含有する発熱抵抗体層上に、ニオブを主成
分として窒素を含有する第一電極層を積層形成すること
で、この第一電極層は耐熱性と発熱抵抗体層に対する密
着性とが共に良好であることが判明した。
l−SiやNb−NやNb−Ti−Nからなる第一電極
層(2)、(5)、(6)は、Ba−Ru−Oからなる
発熱抵抗体層(α)との密着性が良好であることが判明
した。なお、このような第一電極層(2)、(5)、
(6)と他の発熱抵抗体層(β)、(γ)、(δ)との
密着性も同様に実験したところ、これらの場合も剥離が
発生せず密着性が良好であることが確認された。つま
り、酸化物を含有する発熱抵抗体層上に、ニオブを主成
分として窒素を含有する第一電極層を積層形成すること
で、この第一電極層は耐熱性と発熱抵抗体層に対する密
着性とが共に良好であることが判明した。
【0027】次に、本出願人は実際にドライバIC等の
回路部品を実装したサーマルヘッドを試作し、これに印
加する駆動パルスを変更して装置寿命を調査した。な
お、ここではBa−Ru−Oからなる発熱抵抗体層上に
Al−Siからなる第一電極層(2)とを形成したサー
マルヘッド(図示せず)を比較対象としての従来例とし
て同様に実験を行った。また、この実験では感熱紙を使
用しない空印刷の状態でサーマルヘッドを駆動し、その
駆動パルスは、パルス幅を0.65(msec )としてパ
ルス周期を2(msec )とした。そこで、このような実
験のサンプルの内容を表3として以下に例示すると共に
結果を図2に例示する。
回路部品を実装したサーマルヘッドを試作し、これに印
加する駆動パルスを変更して装置寿命を調査した。な
お、ここではBa−Ru−Oからなる発熱抵抗体層上に
Al−Siからなる第一電極層(2)とを形成したサー
マルヘッド(図示せず)を比較対象としての従来例とし
て同様に実験を行った。また、この実験では感熱紙を使
用しない空印刷の状態でサーマルヘッドを駆動し、その
駆動パルスは、パルス幅を0.65(msec )としてパ
ルス周期を2(msec )とした。そこで、このような実
験のサンプルの内容を表3として以下に例示すると共に
結果を図2に例示する。
【0028】
【表3】
【0029】そこで、図2のグラフから明らかであるよ
うに、従来例として製作したサンプルeのサーマルヘッ
ドは、印加したパルス数が“1×108 ”の時点で抵抗
変化率が約+6%と上昇しているが、本実施例として製
作したサンプルa〜dのサーマルヘッドでは印加したパ
ルス数が“4×108 ”の時点でも抵抗変化率はマイナ
スとなっており、長時間の駆動時でも特性が安定してい
ることが確認された。
うに、従来例として製作したサンプルeのサーマルヘッ
ドは、印加したパルス数が“1×108 ”の時点で抵抗
変化率が約+6%と上昇しているが、本実施例として製
作したサンプルa〜dのサーマルヘッドでは印加したパ
ルス数が“4×108 ”の時点でも抵抗変化率はマイナ
スとなっており、長時間の駆動時でも特性が安定してい
ることが確認された。
【0030】なお、本出願人は酸化物を含有する材料か
らなる発熱抵抗体層の優位性を確認するため、以下に例
示するような混合ターゲットによるRFスパッタリング
で発熱抵抗体層を製作して前述したような駆動実験を行
ったところ、いずれも上記表3におけるサンプルa〜d
の場合と同様に抵抗変化率がマイナスに維持されること
が確認された。 1.酸化カルシウム・ルテニウム(CaRuO3 ) 2.酸化ストロンチウム・ルテニウム(SrRuO3 ) 3.酸化シリコン−酸化ルテニウム 4.酸化チタン−酸化ルテニウム 5.酸化タングステン−酸化ルテニウム 6.酸化ジルコニウム−酸化ルテニウム 7.クロム−酸化シリコン 8.チタン−酸化シリコン 9.ジルコニウム−酸化アルミニウム
らなる発熱抵抗体層の優位性を確認するため、以下に例
示するような混合ターゲットによるRFスパッタリング
で発熱抵抗体層を製作して前述したような駆動実験を行
ったところ、いずれも上記表3におけるサンプルa〜d
の場合と同様に抵抗変化率がマイナスに維持されること
が確認された。 1.酸化カルシウム・ルテニウム(CaRuO3 ) 2.酸化ストロンチウム・ルテニウム(SrRuO3 ) 3.酸化シリコン−酸化ルテニウム 4.酸化チタン−酸化ルテニウム 5.酸化タングステン−酸化ルテニウム 6.酸化ジルコニウム−酸化ルテニウム 7.クロム−酸化シリコン 8.チタン−酸化シリコン 9.ジルコニウム−酸化アルミニウム
【0031】さらに、本出願人はニオブを主成分として
窒素を含有した電極層の優位性を確認するため、アルゴ
ンとの混合気内で以下に例示するような混合ターゲット
による反応性RFスパッタリングで電極層を製作して前
述したような駆動実験を行ったところ、これも同様な結
果が得られることが確認された。 1.ニオブ−クロム (Nb:Cr=9:1
(wt%)) 2.ニオブ−モリブデン (Nb:Mo=9:1
(wt%)) 3.ニオブ−タンタル (Nb:Ta=9:1
(wt%)) 4.ニオブ−ジルコニウム (Nb:Zr=9:1
(wt%)) 5.ニオブ−バナジウム (Nb:V =9:1
(wt%)) 6.ニオブ−タングステン (Nb:W =9:1
(wt%)) 7.ニオブ−ハフニウム (Nb:Hf=9:1
(wt%))
窒素を含有した電極層の優位性を確認するため、アルゴ
ンとの混合気内で以下に例示するような混合ターゲット
による反応性RFスパッタリングで電極層を製作して前
述したような駆動実験を行ったところ、これも同様な結
果が得られることが確認された。 1.ニオブ−クロム (Nb:Cr=9:1
(wt%)) 2.ニオブ−モリブデン (Nb:Mo=9:1
(wt%)) 3.ニオブ−タンタル (Nb:Ta=9:1
(wt%)) 4.ニオブ−ジルコニウム (Nb:Zr=9:1
(wt%)) 5.ニオブ−バナジウム (Nb:V =9:1
(wt%)) 6.ニオブ−タングステン (Nb:W =9:1
(wt%)) 7.ニオブ−ハフニウム (Nb:Hf=9:1
(wt%))
【0032】なお、上述した説明では、発熱抵抗体と接
合する第一電極層の主成分となる金属としてニオブ(N
b)を例示したが、本発明では前記元素の金属に限定さ
れるものではなく、この電極層の主成分となる金属とし
て他にチタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニ
ウム(Hf)、バナジウム(V)、タンタル(Ta)、
クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、タングステン
(W)のうちから1つ、或いはその相互に組み合わせた
ものを利用してもよく、上述と同様なプロセスにより窒
素を含有させることによって同様な結果が得られること
を本出願人は確認した。以下にその実験結果の表を示
す。
合する第一電極層の主成分となる金属としてニオブ(N
b)を例示したが、本発明では前記元素の金属に限定さ
れるものではなく、この電極層の主成分となる金属とし
て他にチタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニ
ウム(Hf)、バナジウム(V)、タンタル(Ta)、
クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、タングステン
(W)のうちから1つ、或いはその相互に組み合わせた
ものを利用してもよく、上述と同様なプロセスにより窒
素を含有させることによって同様な結果が得られること
を本出願人は確認した。以下にその実験結果の表を示
す。
【0033】
【表4】
【0034】
【表5】
【0035】
【表6】
【0036】
【表7】
【0037】
【表8】
【0038】
【表9】
【0039】さらに、本出願人は電極層を上記表の金属
を相互に主成分として窒素を含有した材料として、アル
ゴンとの混合気内で以下に例示するような混合ターゲッ
トによる反応性RFスパッタリングで電極層を製作して
前述したような駆動実験を行ったところ、これも同様な
結果が得られることが確認された。 1.チタン−クロム (Ti:Cr=9:1
(wt%)) 2.チタン−モリブデン (Ti:Mo=9:1
(wt%)) 3.チタン−タンタル (Ti:Ta=9:1
(wt%)) 4.チタン−ニオブ (Ti:Nb=9:1
(wt%)) 5.チタン−バナジウム (Ti:V =9:1
(wt%)) 6.チタン−ジルコニウム (Ti:Zr=9:1
(wt%)) 7.チタン−ハフニウム (Ti:Hf=9:1
(wt%)) 8.モリブデン−クロム (Mo:Cr=9:1
(wt%)) 9.モリブデン−ニオブ (Mo:Nb=9:1
(wt%)) 10.モリブデン−タンタル (Mo:Ta=9:
1 (wt%)) 11.モリブデン−ジルコニウム (Mo:Zr=9:
1 (wt%)) 12.モリブデン−バナジウム (Mo:V =9:
1 (wt%)) 13.モリブデン−タングステン (Mo:W =9:
1 (wt%)) 14.モリブデン−ハフニウム (Mo:Hf=9:
1 (wt%)) 以下同様。
を相互に主成分として窒素を含有した材料として、アル
ゴンとの混合気内で以下に例示するような混合ターゲッ
トによる反応性RFスパッタリングで電極層を製作して
前述したような駆動実験を行ったところ、これも同様な
結果が得られることが確認された。 1.チタン−クロム (Ti:Cr=9:1
(wt%)) 2.チタン−モリブデン (Ti:Mo=9:1
(wt%)) 3.チタン−タンタル (Ti:Ta=9:1
(wt%)) 4.チタン−ニオブ (Ti:Nb=9:1
(wt%)) 5.チタン−バナジウム (Ti:V =9:1
(wt%)) 6.チタン−ジルコニウム (Ti:Zr=9:1
(wt%)) 7.チタン−ハフニウム (Ti:Hf=9:1
(wt%)) 8.モリブデン−クロム (Mo:Cr=9:1
(wt%)) 9.モリブデン−ニオブ (Mo:Nb=9:1
(wt%)) 10.モリブデン−タンタル (Mo:Ta=9:
1 (wt%)) 11.モリブデン−ジルコニウム (Mo:Zr=9:
1 (wt%)) 12.モリブデン−バナジウム (Mo:V =9:
1 (wt%)) 13.モリブデン−タングステン (Mo:W =9:
1 (wt%)) 14.モリブデン−ハフニウム (Mo:Hf=9:
1 (wt%)) 以下同様。
【0040】
【0041】
【0042】
【0043】
【0044】
【0045】
【発明の効果】本発明は上述のように、基板上に少なく
とも発熱抵抗体層と電極層と保護層とを順次積層形成し
たサーマルヘッドにおいて、前記発熱抵抗体層を酸化物
を含有する材料で形成し、前記電極層の少なくとも前記
発熱抵抗体層に接合する第一電極層を元素記号Ti、Z
r、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Wで表される
金属の少なくとも1つを主成分とし窒素を含有する材料
で形成し、その上層に積層する第2電極層を元素記号A
lで表される金属で形成したことにより、電極の腐食を
防止できるとともに、電極層の耐熱性と発熱抵抗体層に
対する密着性とを共に良好にすることができるので、サ
ーマルヘツドの発熱温度を向上させて画像印刷の高速化
や高解像度化に寄与することができ、また、第2電極層
にアルミニウムを用いているために、駆動ICへ接続す
るボンディングを可能とし、さらに、保護層を形成する
際の基材温度を高温にしてサーマルヘッドの生産性向上
に寄与することもでき、高性能で信頼性や生産性も良好
なサーマルヘッドを得ることができる等の効果を有する
ものである。
とも発熱抵抗体層と電極層と保護層とを順次積層形成し
たサーマルヘッドにおいて、前記発熱抵抗体層を酸化物
を含有する材料で形成し、前記電極層の少なくとも前記
発熱抵抗体層に接合する第一電極層を元素記号Ti、Z
r、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Wで表される
金属の少なくとも1つを主成分とし窒素を含有する材料
で形成し、その上層に積層する第2電極層を元素記号A
lで表される金属で形成したことにより、電極の腐食を
防止できるとともに、電極層の耐熱性と発熱抵抗体層に
対する密着性とを共に良好にすることができるので、サ
ーマルヘツドの発熱温度を向上させて画像印刷の高速化
や高解像度化に寄与することができ、また、第2電極層
にアルミニウムを用いているために、駆動ICへ接続す
るボンディングを可能とし、さらに、保護層を形成する
際の基材温度を高温にしてサーマルヘッドの生産性向上
に寄与することもでき、高性能で信頼性や生産性も良好
なサーマルヘッドを得ることができる等の効果を有する
ものである。
【図1】本発明の実施例を示す断面正面図である。
【図2】抵抗変化率の経時変化を示す特性図である。
【図3】従来例を示す縦断正面図である。
10 サーマルヘッド 11 基板 13 発熱抵抗体層 14 電極層 17 保護層
Claims (2)
- 【請求項1】 基板上に少なくとも発熱抵抗体層と電極
層と保護層とを順次積層形成したサーマルヘッドにおい
て、前記発熱抵抗体層を酸化物を含有する材料で形成
し、前記電極層の少なくとも前記発熱抵抗体層に接合す
る第一電極層を元素記号Ti、Zr、Hf、V、Nb、
Ta、Cr、Mo、Wで表される金属の少なくとも1つ
を主成分とし窒素を含有する材料で形成するとともに、
前記保護層側に積層する第2電極層を元素記号Alで表
される金属で形成したことを特徴とするサーマルヘッ
ド。 - 【請求項2】 基板上に少なくとも発熱抵抗体層と電極
層と保護層とを順次積層形成したサーマルヘッドにおい
て、前記発熱抵抗体層を酸化物を含有する材料で形成
し、前記電極層の少なくとも前記保護層に接合する部分
を元素記号Ti、Zr、Hfで表される金属の少なくと
も1つを主成分とし窒素を含有する材料で形成したこと
を特徴とする請求項1に記載のサーマルヘッド。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5051272A JP2910895B2 (ja) | 1992-05-08 | 1993-02-18 | サーマルヘッド |
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11595392 | 1992-05-08 | ||
JP28363192 | 1992-09-30 | ||
JP4-283631 | 1992-12-04 | ||
JP4-115953 | 1992-12-04 | ||
JP35019292 | 1992-12-04 | ||
JP4-350192 | 1992-12-04 | ||
JP5051272A JP2910895B2 (ja) | 1992-05-08 | 1993-02-18 | サーマルヘッド |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06218972A JPH06218972A (ja) | 1994-08-09 |
JP2910895B2 true JP2910895B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=27462612
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5051272A Expired - Fee Related JP2910895B2 (ja) | 1992-05-08 | 1993-02-18 | サーマルヘッド |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2910895B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110884261A (zh) * | 2019-12-28 | 2020-03-17 | 厦门芯瓷科技有限公司 | 一种薄膜热敏打印头及其制造方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01192569A (ja) * | 1988-01-28 | 1989-08-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | サーマルヘッド |
-
1993
- 1993-02-18 JP JP5051272A patent/JP2910895B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06218972A (ja) | 1994-08-09 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |