JP3476939B2 - サーマルヘッド - Google Patents
サーマルヘッドInfo
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Description
ァクシミリ等のプリンタ機構として組み込まれるサーマ
ルヘッドの改良に関する。 【0002】 【従来の技術】従来、ワードプロセッサ等のプリンタ機
構として組み込まれるサーマルヘッドは、図2に示す如
く、アルミナセラミックス等からなる電気絶縁性基板1
1上に、窒化タンタル等からなる発熱抵抗体12と、ア
ルミニウム等からなる一対の導電層13と、焼成ガラス
からなる保護膜14とを順次、被着させた構造を有して
おり、前記一対の導電層13間に印字信号に基づいて所
定の電力を印加し、発熱抵抗体12を選択的にジュール
発熱させるとともに、該発熱した熱をプラテンローラ等
によって押圧される感熱紙等に伝導させ、感熱紙等に所
定の印字画像を形成することによってサーマルヘッドと
して機能する。 【0003】また前記保護膜14は、発熱抵抗体12や
一対の導電層13を、感熱紙等の摺接による摩耗や大気
中に含まれる水分等の接触による酸化腐食から保護する
ためのものであり、内部にアルミナ等から成る硬質の無
機物粒子を含有した低軟化点ガラスを厚膜手法によって
被着することにより形成されていた。尚、保護膜14を
形成するのに低軟化点ガラスを用いるのは、ガラスの焼
成温度が高すぎると、発熱抵抗体12等が熱によって変
形する危険性があるからである。また保護膜14を厚膜
手法によって形成するのは、発熱抵抗体12上に位置す
る保護膜14の表面に導電層13の厚みに応じた段差が
形成されないようになすことにより発熱抵抗体12の発
する熱を感熱紙等に良好に伝達させるためである。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のサーマルヘッドにおいては、保護膜14がガラスか
ら成っていることから、この保護膜14をスクリーン印
刷等の厚膜手法によって形成する際や、印字時などに熱
が印加されると、保護膜14を形成するガラス中の酸素
が発熱抵抗体12中に拡散し、その結果、発熱抵抗体1
2が極めて短時間で酸化腐食されてしまい、感熱紙等に
所定の印字画像を形成することが不可となる欠点を有し
ている。 【0005】そこで、上記欠点を解消するために、前記
発熱抵抗体12と保護膜14との間に、窒化珪素やサイ
アロン等から成る拡散防止層を介在させ、この拡散防止
層によって保護膜14中の酸素が発熱抵抗体12中に拡
散するのを遮断することが考えられる。 【0006】しかしながら、発熱抵抗体12と保護膜1
4との間に拡散防止層を介在させるだけでは、発熱抵抗
体12の酸化腐食を有効に防止するのに十分でなかっ
た。 【0007】即ち、拡散防止層が窒化珪素から成ってい
る場合、保護膜14を形成するガラスの焼成温度が60
0℃を超えたり、或いは、印字を繰り返すことによって
サーマルヘッドの温度が400℃を超えたりすると、拡
散防止層自体が保護膜14中の酸素によって酸化されて
緻密性が低下し、そのため、酸素の拡散を拡散防止層に
よって有効に遮断することができなくなり、拡散防止層
としての機能そのものが比較的短時間で喪失される欠点
を有していた。 【0008】また前記拡散防止層がサイアロンから成っ
ている場合、酸素の透過を遮断する機能は優れているも
のの、該サイアロンはそれ自体、酸素を含んでいること
から、このサイアロン中の酸素が発熱抵抗体12との界
面付近で拡散し、発熱抵抗体12の一部を酸化腐食す
る。この場合も発熱抵抗体12の電気抵抗値が変化し、
感熱紙等に印字画像の濃淡むら等が形成される欠点を有
していた。 【0009】 【発明の目的】本発明は、上記欠点に鑑み案出されたも
ので、その目的は、発熱抵抗体の抵抗値変化を有効に防
止し、長期間にわたり所定の印画を形成することが可能
な耐腐食性の高いサーマルヘッドを提供することにあ
る。 【0010】 【課題を解決するための手段】本発明のサーマルヘッド
は、[請求項1]電気絶縁性基板上に発熱抵抗体を設け
るとともに、該発熱抵抗体上に、Si3N4から成る拡散
防止層と、焼成ガラスから成る保護膜とを順次被着して
成るサーマルヘッドであって、前記拡散防止層と保護膜
との間に、MoOA(0<A<3)から成る捕獲層を
0.1μm〜2.0μmの厚みでもって介在させたこと
を特徴とするものである。 【0011】 【実施例】以下、本発明の実施例を、添付図面に基づい
て詳細に説明する。 【0012】図1は本発明のサーマルヘッドの一実施例
を示す断面図であり、1は電気絶縁性基板、1aはグレ
ーズ層、2は発熱抵抗体、3は一対の導電層、4は拡散
防止層、5は捕獲層、6は保護層である。 【0013】前記電気絶縁性基板1はアルミナセラミッ
クス等の電気絶縁性材料から成り、その上面で発熱抵抗
体2等を支持する作用を為す。 【0014】前記電気絶縁性基板1は、アルミナ、シリ
カ、マグネシア等のセラミックス原料粉末に適当な有機
溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状と成すとともにこれを
従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等
を採用することによってセラミックグリーンシートを形
成し、しかる後、前記セラミックグリーンシートを所定
形状に打ち抜き加工するとともに高温で焼成することに
よって製作される。 【0015】また前記電気絶縁性基板1の上面には、ガ
ラス等から成るグレーズ層1aが15μm〜60μmの
厚みに被着形成されており、該グレーズ層1aは発熱抵
抗体2の発する熱を適当な温度となるように蓄積し、サ
ーマルヘッドの熱応答特性を良好に保つ作用を為す。 【0016】前記グレーズ層1aは、例えば、高軟化点
ガラスの粉末に適当な有機溶剤、有機樹脂を添加混合し
て得たガラスペーストを電気絶縁性基板1の上面にスク
リーン印刷等によって印刷塗布し、しかる後、これを約
1000℃〜1200℃の高温で焼成することによって
電気絶縁性基板1の上面に被着形成される。 【0017】また前記グレーズ層1aの上面には、窒化
タンタル等から成る複数個の発熱抵抗体2が被着配列さ
れており、該各発熱抵抗体2の両端には一対の導電層3
が接続されている。 【0018】前記発熱抵抗体2は例えば窒化タンタル等
から成っており、それ自体が所定の電気抵抗率を有して
いるため、一対の導電層3を介して電力が印加されると
ジュール発熱を起こし、感熱紙等に印字画像を形成する
のに必要な所定温度、例えば200℃乃至350℃の温
度に発熱する。 【0019】また前記発熱抵抗体2の両端に接続される
一対の導電層3はアルミニウム等の金属材料から成って
おり、該一対の導電層3は発熱抵抗体2にジュール発熱
を起こさせるために必要な所定の電力を印加する作用を
為す。 【0020】前記複数個の発熱抵抗体2及び一対の導電
層3は、従来周知のスパッタリング法及びフォトリソグ
ラフィー技術を採用することによってグレーズ層1aの
上面に所定パターン、所定厚み(発熱抵抗体2は0.0
1μm乃至0.5μmの厚み、一対の導電層3は0.5
μm乃至2.0μmの厚み)をもって被着される。 【0021】前記発熱抵抗体2及び一対の導電層3の上
面にはまた、拡散防止層4と、捕獲層5と、保護層6と
が順次被着されており、前記発熱抵抗体2等はこれらの
層によって大気と遮断されている。 【0022】前記拡散防止層4は、Si3 N4 (窒化珪
素)から成っており、緻密な膜質を有しているため、捕
獲層5を構成する酸素が発熱抵抗体2中に拡散するのを
有効に防止することができる。 【0023】またこの拡散防止層4はSi3 N4 により
形成されており、酸素を一切含んでいないため、発熱抵
抗体2が拡散防止層4中の成分により酸化されることは
ない。 【0024】尚、前記拡散防止層4は従来周知のスパッ
タリング法等の薄膜手法を採用することによって発熱抵
抗体2及び一対の導電層3の上面に0.2〜2.0μm
の厚みをもって被着される。 【0025】また前記拡散防止層4上の捕獲層5は、M
oOA(0<A<3)から成っており、金属原子が未結
合手を有した低級酸化物であるため、この捕獲層5を介
して発熱抵抗体2側に透過しようとする酸素は、化学的
に安定化しようとする低級酸化物によって捕獲され、捕
獲層5内で強固に取り込まれる。よって酸素が捕獲層5
を介して発熱抵抗体2側に透過することはなく、発熱抵
抗体2の酸化腐食が有効に防止される。 【0026】またこの捕獲層5中に含まれている酸素は
拡散防止層4側に拡散することが殆どないため、拡散防
止層4そのものが酸化され緻密性を低下することはな
く、拡散防止層4の機能は長期にわたり良好に維持され
る。 【0027】尚、前記捕獲層5は、例えば、MoO
A (0<A<3)から成っている場合、MoO3 から成
るスパッタリング用ターゲット材を例えば、アルゴンガ
ス雰囲気中、5mTorrの圧力下でスパッタリング
し、0.1〜2.0μmの厚みをもって被着させること
によって形成される。このようにして得られるスパッタ
膜は、MoO3 中の酸素のうち、いくつかのものがMo
原子とのスパッタ率の違いから欠落し分離するため、多
数の未結合手が発生する。 【0028】また前記捕獲層5上の保護層6は厚膜手法
によって形成され、低軟化点ガラスを主成分とし、か
つ、その内部に前記低軟化点ガラスより高い硬度を有し
た無機物粒子が所定の割合で含有されている。 【0029】前記保護層6は、発熱抵抗体2及び一対の
導電層3を感熱紙等の摺接による摩耗や大気中の水分等
の接触による腐食から保護する作用を為す。 【0030】また前記保護層6中の無機物粒子は、アル
ミナ等の硬質の無機材料から成っており、保護層6の高
硬度となすことによってサーマルヘッドの耐摩耗性を向
上させる作用を為す。 【0031】また更に前記無機物粒子の熱伝導率を、保
護層6の主成分である低融点ガラスと略等しいか、もし
くは、それよりも大きくなしておけば、発熱抵抗体2か
ら感熱紙等に伝導しようとする熱が無機物粒子によって
遮断されることはなく、サーマルヘッドの熱効率を向上
させることができる。従って無機物粒子の熱伝導率を、
保護層6の主成分である低融点ガラスと略等しいか、も
しくは、それよりも大きくなしておくことが好ましい。 【0032】尚、前記保護層6は、先ず酸化鉛を5〜6
0重量%含有する低軟化点ガラス(軟化点:450℃〜
880℃)の粉末に適当な有機溶媒、溶剤を添加混合し
てガラスペーストを作製するとともに、これに所定量の
アルミナ粒子(粒径:約1μm)を添加したものを発熱
抵抗体2及び一対の導電層3が被着された電気絶縁性基
板1上にスクリーン印刷法等の厚膜手法を採用し、例え
ば、約4μmの厚みに塗布するとともに、これを約50
0℃の温度で焼成することによって形成される。 【0033】かくして上述したサーマルヘッドは、一対
の導電層3間に印字信号に基づいて所定の電力を印加
し、発熱抵抗体2を選択的にジュール発熱させるととも
に、該発熱した熱をプラテンローラ等によって押圧され
る感熱紙等に伝導させ、感熱紙等に所定の印字画像を形
成することによってサーマルヘッドとして機能する。 【0034】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の変更、改良等が可能であり、例えば上記実施例のサー
マルヘッドにおいて、保護層6上にビッカース硬度が1
000kg/mm2 以上の硬質材料、例えば、窒化珪
素、炭化珪素、サイアロン等からなる耐摩耗層を例え
ば、3μmの厚みに被着させておいても良く、この場
合、上記実施例と同様の効果を奏するのに加え、サーマ
ルヘッドの耐摩耗性がより一層向上する。 【0035】 【発明の効果】本発明によれば、捕獲層中に拡散してく
る酸素は捕獲層を構成する金属原子の未結合手によって
捕獲され、発熱抵抗体側に向かうことはなく、またこの
捕獲層中に含まれている酸素は拡散防止層側に拡散する
ことが殆どないので拡散防止層の緻密性を低下すること
もない。従って拡散防止層の機能は長期にわたり良好に
維持され、発熱抵抗体の抵抗値変化を有効に防止すると
ともに、長期間にわたり所定の印画を形成することが可
能な耐腐食性に優れたサーマルヘッドが得られる。
図である。 【図2】従来のサーマルヘッドの断面図である。 【符号の説明】 1・・・電気絶縁性基板 2・・・発熱抵抗体 3・・・一対の導電層 4・・・拡散防止層 5・・・捕獲層 6・・・保護層
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】電気絶縁性基板上に発熱抵抗体を設けると
ともに、該発熱抵抗体上に、Si3N4から成る拡散防止
層と、焼成ガラスから成る保護膜とを順次被着して成る
サーマルヘッドであって、 前記拡散防止層と保護膜との間に、MoO A (0<A<
3)から成る捕獲層を0.1μm〜2.0μmの厚みで
もって介在させたことを特徴とするサーマルヘッド。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32476994A JP3476939B2 (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | サーマルヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32476994A JP3476939B2 (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | サーマルヘッド |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08174887A JPH08174887A (ja) | 1996-07-09 |
JP3476939B2 true JP3476939B2 (ja) | 2003-12-10 |
Family
ID=18169475
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32476994A Expired - Fee Related JP3476939B2 (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | サーマルヘッド |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3476939B2 (ja) |
-
1994
- 1994-12-27 JP JP32476994A patent/JP3476939B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH08174887A (ja) | 1996-07-09 |
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