JPH0890809A - サーマルヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
サーマルヘッドおよびその製造方法Info
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- JPH0890809A JPH0890809A JP23316894A JP23316894A JPH0890809A JP H0890809 A JPH0890809 A JP H0890809A JP 23316894 A JP23316894 A JP 23316894A JP 23316894 A JP23316894 A JP 23316894A JP H0890809 A JPH0890809 A JP H0890809A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 十分な耐摩耗性を維持しながら、熱応答性の
高いサーマルヘッドを提供すること。 【構成】 保護層7を、耐酸化層5と、この耐酸化層5
上に積層された耐摩耗層6と、この耐摩耗層6上に積層
され前記耐酸化層5と同じ材料を主成分とする犠牲摩耗
層8とにより構成したことを特徴とする。
高いサーマルヘッドを提供すること。 【構成】 保護層7を、耐酸化層5と、この耐酸化層5
上に積層された耐摩耗層6と、この耐摩耗層6上に積層
され前記耐酸化層5と同じ材料を主成分とする犠牲摩耗
層8とにより構成したことを特徴とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、サーマルプリンタに使
用されるサーマルヘッドおよびその製造方法に係り、特
に、その保護層の改良に関する。
用されるサーマルヘッドおよびその製造方法に係り、特
に、その保護層の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、サーマルプリンタに使用される
サーマルヘッドは、例えば、絶縁性基板1上に複数の発
熱素子を直線的に整列配置し、記録情報に従って前記各
発熱素子を選択的に通電加熱させて、感熱記録紙を発色
記録させるか、あるいは、インクリボンのインクを溶融
して普通紙に転写・記録するために用いられる。
サーマルヘッドは、例えば、絶縁性基板1上に複数の発
熱素子を直線的に整列配置し、記録情報に従って前記各
発熱素子を選択的に通電加熱させて、感熱記録紙を発色
記録させるか、あるいは、インクリボンのインクを溶融
して普通紙に転写・記録するために用いられる。
【0003】図5は、一般的なサーマルヘッドの断面構
造を示すものである。図示したように、Al2 O3 等の
絶縁性基板1の表面上に保温層として機能するガラスか
らなるグレーズ層2が形成され、このグレーズ層2の上
面には、Ta2 Nなどからなる発熱素子3が、スパッタ
リングあるいは蒸着などにより被膜形成され、その後エ
ッチングによりパターニングされる。
造を示すものである。図示したように、Al2 O3 等の
絶縁性基板1の表面上に保温層として機能するガラスか
らなるグレーズ層2が形成され、このグレーズ層2の上
面には、Ta2 Nなどからなる発熱素子3が、スパッタ
リングあるいは蒸着などにより被膜形成され、その後エ
ッチングによりパターニングされる。
【0004】このパターニングされた発熱素子3の両側
上面には、各発熱素子3に給電するための共通電極4a
及び個別電極4bがそれぞれ形成されている。なお、こ
れらの各電極4は、例えば、Al、Cu、Au等の金属
からなり、スパッタリングあるいは蒸着などにより被膜
形成され、その後、エッチングによりパターニングされ
る。
上面には、各発熱素子3に給電するための共通電極4a
及び個別電極4bがそれぞれ形成されている。なお、こ
れらの各電極4は、例えば、Al、Cu、Au等の金属
からなり、スパッタリングあるいは蒸着などにより被膜
形成され、その後、エッチングによりパターニングされ
る。
【0005】また、前記グレーズ層2、発熱素子3及び
電極4の上には、これらの発熱素子3及び電極4を保護
するほぼ7〜10μmの膜厚の保護層7が形成されてお
り、この保護層7は、発熱素子3を酸化による劣化から
保護するSiO2 等からなる厚膜がほぼ2μmの耐酸化
層5と、この耐酸化層5上に積層されインクリボン等と
の接触による摩耗から発熱素子3及び電極4を保護する
Ta2 O5 等からなる膜厚がほぼ5〜8μmの耐摩耗層
6とから構成されている。
電極4の上には、これらの発熱素子3及び電極4を保護
するほぼ7〜10μmの膜厚の保護層7が形成されてお
り、この保護層7は、発熱素子3を酸化による劣化から
保護するSiO2 等からなる厚膜がほぼ2μmの耐酸化
層5と、この耐酸化層5上に積層されインクリボン等と
の接触による摩耗から発熱素子3及び電極4を保護する
Ta2 O5 等からなる膜厚がほぼ5〜8μmの耐摩耗層
6とから構成されている。
【0006】しかし、このような耐摩耗層6にTa2 O
5 系の材料を用いた構成のサーマルヘッドにおいては、
耐摩耗性が十分ではなく、たとえばインクリボンを用い
ない感熱記録紙への印字の場合、感熱記録紙表面のコー
ト層の影響によりサーマルヘッドの耐摩耗層6が著しく
摩耗してしまい、寿命が極端に短くなってしまうという
不具合がある。
5 系の材料を用いた構成のサーマルヘッドにおいては、
耐摩耗性が十分ではなく、たとえばインクリボンを用い
ない感熱記録紙への印字の場合、感熱記録紙表面のコー
ト層の影響によりサーマルヘッドの耐摩耗層6が著しく
摩耗してしまい、寿命が極端に短くなってしまうという
不具合がある。
【0007】この問題点を解決するために、耐摩耗層6
の材料としてT2 aO5 等の材料より耐摩耗性の優れて
いるCr−Y−O−N系(以下CrONYと略す)を使
用するものが開発され、耐摩耗層6としてCrONYを
4μmの膜厚、耐酸化層5としてSiO2 系材料を3μ
mの膜厚とすることにより十分な信頼性が得られてい
る。
の材料としてT2 aO5 等の材料より耐摩耗性の優れて
いるCr−Y−O−N系(以下CrONYと略す)を使
用するものが開発され、耐摩耗層6としてCrONYを
4μmの膜厚、耐酸化層5としてSiO2 系材料を3μ
mの膜厚とすることにより十分な信頼性が得られてい
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】一方、最近のサーマル
プリンタにおいては印字速度の高速化、印字品質の高品
位化が要求されており、このためにはサーマルヘッドの
熱応答性を高めることが必要とされており、したがっ
て、保護層7の膜厚をできるだけ薄くしなければならな
い。
プリンタにおいては印字速度の高速化、印字品質の高品
位化が要求されており、このためにはサーマルヘッドの
熱応答性を高めることが必要とされており、したがっ
て、保護層7の膜厚をできるだけ薄くしなければならな
い。
【0009】ここで、耐摩耗性を維持しながら保護層7
を薄くするためには、耐摩耗層6の膜厚は変えずに耐酸
化層5の膜厚を薄くすることが考えられる。たとえば、
耐酸化層5を1μmとし、その上面にCrONYからな
る耐摩耗層を4μmの厚膜に形成すれば、保護層7の膜
厚を薄くしても十分な耐摩耗性をもったサーマルヘッド
が得られることが期待される。しかし、このような構成
のサーマルヘッドを作成し試験を行なった結果、短時間
で保護層7にクラック、剥離等が発生し、ごく早期に発
熱素子3が酸化してしまうことがわかった。この早期破
壊の原因としては、耐摩耗層としてのCrONYが弾性
的に変形しずらく脆い材料であるため、感熱記録紙とサ
ーマルヘッドとが摺動することにより発生した局部応力
を保護層7内部で吸収することができないことによるも
のと考えられる。すなわち、前述の3μmの膜厚に形成
された耐酸化層5が酸化防止機能の他に、応力を緩和す
る働きを担っていると考えられる。
を薄くするためには、耐摩耗層6の膜厚は変えずに耐酸
化層5の膜厚を薄くすることが考えられる。たとえば、
耐酸化層5を1μmとし、その上面にCrONYからな
る耐摩耗層を4μmの厚膜に形成すれば、保護層7の膜
厚を薄くしても十分な耐摩耗性をもったサーマルヘッド
が得られることが期待される。しかし、このような構成
のサーマルヘッドを作成し試験を行なった結果、短時間
で保護層7にクラック、剥離等が発生し、ごく早期に発
熱素子3が酸化してしまうことがわかった。この早期破
壊の原因としては、耐摩耗層としてのCrONYが弾性
的に変形しずらく脆い材料であるため、感熱記録紙とサ
ーマルヘッドとが摺動することにより発生した局部応力
を保護層7内部で吸収することができないことによるも
のと考えられる。すなわち、前述の3μmの膜厚に形成
された耐酸化層5が酸化防止機能の他に、応力を緩和す
る働きを担っていると考えられる。
【0010】本発明は、上述の問題点を解決するために
なされたものであり、十分な耐摩耗性を維持しながら、
熱応答性の高いサーマルヘッドを提供することを目的と
している。
なされたものであり、十分な耐摩耗性を維持しながら、
熱応答性の高いサーマルヘッドを提供することを目的と
している。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1に記載の本発明のサーマルヘッドは、基板
の表面に形成された保温層と、この保温層上に形成され
た複数の発熱素子と、これらの各発熱素子に電力を供給
する個別電極および共通電極と、前記保温層、各発熱素
子および各電極上に積層された保護層とを有するサーマ
ルヘッドであって、前記保護層を、耐酸化層と、この耐
酸化層上に積層された耐摩耗層と、この耐摩耗層上に積
層され前記耐酸化層と同じ材料を主成分とする犠牲摩耗
層とにより構成したことを特徴としている。
に、請求項1に記載の本発明のサーマルヘッドは、基板
の表面に形成された保温層と、この保温層上に形成され
た複数の発熱素子と、これらの各発熱素子に電力を供給
する個別電極および共通電極と、前記保温層、各発熱素
子および各電極上に積層された保護層とを有するサーマ
ルヘッドであって、前記保護層を、耐酸化層と、この耐
酸化層上に積層された耐摩耗層と、この耐摩耗層上に積
層され前記耐酸化層と同じ材料を主成分とする犠牲摩耗
層とにより構成したことを特徴としている。
【0012】また、請求項2に記載の本発明のサーマル
ヘッドは、基板の表面に形成された保温層と、この保温
層上に形成された複数の発熱素子と、これらの各発熱素
子に電力を供給する個別電極および共通電極と、前記保
温層、各発熱素子および各電極上に積層された保護層と
を有するサーマルヘッドであって、前記保護層を、耐酸
化層および耐摩耗層を交互に複数回積層して構成したこ
とを特徴としている。
ヘッドは、基板の表面に形成された保温層と、この保温
層上に形成された複数の発熱素子と、これらの各発熱素
子に電力を供給する個別電極および共通電極と、前記保
温層、各発熱素子および各電極上に積層された保護層と
を有するサーマルヘッドであって、前記保護層を、耐酸
化層および耐摩耗層を交互に複数回積層して構成したこ
とを特徴としている。
【0013】また、請求項3に記載の本発明のサーマル
ヘッドは、基板の表面に形成された保温層と、この保温
層上に形成された複数の発熱素子と、これらの各発熱素
子に電力を供給する個別電極および共通電極と、前記保
温層、各発熱素子および各電極上に積層された保護層と
を有するサーマルヘッドであって、前記保護層を、最下
部の耐酸化層および最上部の耐摩耗層と、これらの耐酸
化層および耐摩耗層の間に形成され、これらの耐酸化層
および耐摩耗層と同じ材料からなり、これらの耐酸化層
および耐摩耗層より薄い膜厚の被膜層を交互に複数回積
層してなる中間層とにより構成したことを特徴としてい
る。
ヘッドは、基板の表面に形成された保温層と、この保温
層上に形成された複数の発熱素子と、これらの各発熱素
子に電力を供給する個別電極および共通電極と、前記保
温層、各発熱素子および各電極上に積層された保護層と
を有するサーマルヘッドであって、前記保護層を、最下
部の耐酸化層および最上部の耐摩耗層と、これらの耐酸
化層および耐摩耗層の間に形成され、これらの耐酸化層
および耐摩耗層と同じ材料からなり、これらの耐酸化層
および耐摩耗層より薄い膜厚の被膜層を交互に複数回積
層してなる中間層とにより構成したことを特徴としてい
る。
【0014】また、請求項4に記載の本発明のサーマル
ヘッドは、請求項1乃至請求項3のいずれか1項におい
て、耐摩耗層を、Cr、Ti、B、Zr、Yのうち少な
くとも1種の金属の窒化物あるいは酸化物もしくはこれ
らの窒化物および酸化物の少なくとも一方の混合物によ
り構成したことを特徴としている。
ヘッドは、請求項1乃至請求項3のいずれか1項におい
て、耐摩耗層を、Cr、Ti、B、Zr、Yのうち少な
くとも1種の金属の窒化物あるいは酸化物もしくはこれ
らの窒化物および酸化物の少なくとも一方の混合物によ
り構成したことを特徴としている。
【0015】また、請求項5に記載の本発明のサーマル
ヘッドは、請求項1乃至請求項3のいずれか1項におい
て、耐酸化層を、Si、Alの少なくとも1種の金属の
窒化物あるいは酸化物、もしくはこれらの窒化物および
酸化物の少なくとも一方の混合物により構成したことを
特徴としている。
ヘッドは、請求項1乃至請求項3のいずれか1項におい
て、耐酸化層を、Si、Alの少なくとも1種の金属の
窒化物あるいは酸化物、もしくはこれらの窒化物および
酸化物の少なくとも一方の混合物により構成したことを
特徴としている。
【0016】また、請求項6に記載の本発明のサーマル
ヘッドの製造方法は、請求項1乃至請求項3のいずれか
1項において、耐酸化層を、Arガスに2〜15%のO
2 ガスを加えて成膜したことを特徴としている。
ヘッドの製造方法は、請求項1乃至請求項3のいずれか
1項において、耐酸化層を、Arガスに2〜15%のO
2 ガスを加えて成膜したことを特徴としている。
【0017】
【作用】前述した構成からなる本発明のサーマルヘッド
によれば、感熱記録紙に印字する場合、初期の段階で最
上層部に形成した犠牲摩耗層としての被膜が摩耗し、こ
れにより局部的な圧力を受けていた発熱素子上の個別電
極側の保護層の上面が感熱記録紙と全体的に接触するよ
うな形状に摩耗変形する。これにより、更に前記被膜が
摩耗し耐摩耗層が露出したときに、耐摩耗層に加わる局
部的な応力が緩和でき、耐摩耗層自身でその応力を十分
吸収できる。
によれば、感熱記録紙に印字する場合、初期の段階で最
上層部に形成した犠牲摩耗層としての被膜が摩耗し、こ
れにより局部的な圧力を受けていた発熱素子上の個別電
極側の保護層の上面が感熱記録紙と全体的に接触するよ
うな形状に摩耗変形する。これにより、更に前記被膜が
摩耗し耐摩耗層が露出したときに、耐摩耗層に加わる局
部的な応力が緩和でき、耐摩耗層自身でその応力を十分
吸収できる。
【0018】また、保護層の構成が耐酸化層と耐摩耗層
とを複数回交互に積層したサーマルヘッドの場合には、
このサーマルヘッドが感熱記録紙と摺動することにより
生じた応力を前記耐摩耗層に挟まれた前記耐酸化層にて
吸収し、クラック、剥離等の初期破壊は発生しない。た
とえ耐摩耗層の剥離が発生したとしても、積層が1層ず
つのみ剥がれるため、保護層全体がクラック、剥離を生
じることは稀である。さらに、耐酸化層をArガスに2
〜15%のO2 ガスを加えて成膜するため、この耐酸化
層は高靭性を有することとなり、サーマルヘッドは初期
破壊を生じることなく、寿命を延ばすことができる。
とを複数回交互に積層したサーマルヘッドの場合には、
このサーマルヘッドが感熱記録紙と摺動することにより
生じた応力を前記耐摩耗層に挟まれた前記耐酸化層にて
吸収し、クラック、剥離等の初期破壊は発生しない。た
とえ耐摩耗層の剥離が発生したとしても、積層が1層ず
つのみ剥がれるため、保護層全体がクラック、剥離を生
じることは稀である。さらに、耐酸化層をArガスに2
〜15%のO2 ガスを加えて成膜するため、この耐酸化
層は高靭性を有することとなり、サーマルヘッドは初期
破壊を生じることなく、寿命を延ばすことができる。
【0019】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1から図4につい
て説明する。なお、前述した従来のものと同一の構成に
ついては、図面中に同一の符号を付し、その説明は省略
する。
て説明する。なお、前述した従来のものと同一の構成に
ついては、図面中に同一の符号を付し、その説明は省略
する。
【0020】また、後述する第2実施例乃至第4実施例
の説明に対応する図2乃至図4は、作図の便宜上、保温
層2の断面形状を平面形状に描かれているが、実際には
図1に示すように、中央部に凸部を有する形状に形成さ
れているものである。
の説明に対応する図2乃至図4は、作図の便宜上、保温
層2の断面形状を平面形状に描かれているが、実際には
図1に示すように、中央部に凸部を有する形状に形成さ
れているものである。
【0021】図1は本発明の第1実施例を示したもので
あり、Al2 O3 等の絶縁性基板1の表面上に保温層2
として機能するグレーズ層2が形成され、このグレーズ
層2の上面には、Ta2 Nなどからなる発熱素子3がス
パッタリングあるいは蒸着などにより被膜形成され、そ
の後エッチングによりパターニングされる。このパター
ニングされた発熱素子3の両側上面には、各発熱素子3
に給電するための共通電極4a及び個別電極4bがそれ
ぞれ形成されている。
あり、Al2 O3 等の絶縁性基板1の表面上に保温層2
として機能するグレーズ層2が形成され、このグレーズ
層2の上面には、Ta2 Nなどからなる発熱素子3がス
パッタリングあるいは蒸着などにより被膜形成され、そ
の後エッチングによりパターニングされる。このパター
ニングされた発熱素子3の両側上面には、各発熱素子3
に給電するための共通電極4a及び個別電極4bがそれ
ぞれ形成されている。
【0022】そして、前記発熱素子3および電極4の上
面には、これを覆うようにしてSi−Al−O−N(以
下、SiAlONと略す)系の材料からなる耐酸化層5
が1μm、その上にCrONY系の材料からなる耐摩耗
層6が3μm、さらにSiAlONからなる犠牲摩耗層
8が1μmと順次積層されて全体として保護層7に形成
されている。
面には、これを覆うようにしてSi−Al−O−N(以
下、SiAlONと略す)系の材料からなる耐酸化層5
が1μm、その上にCrONY系の材料からなる耐摩耗
層6が3μm、さらにSiAlONからなる犠牲摩耗層
8が1μmと順次積層されて全体として保護層7に形成
されている。
【0023】このような第1実施例のサーマルヘッドに
よれば、感熱記録紙に印字する場合、まず、最上層部に
形成された犠牲摩耗層8としてのSiAlONが摩耗さ
れて、これにより局部的な圧力を受けていた発熱素子3
上の個別電極側の保護層7の上面が感熱記録紙と全体的
に接触するような形状に摩耗変形される。そして、前記
犠牲摩耗層8が摩耗し耐摩耗層6が露出したときに、耐
摩耗層6に加わる局部的な応力が緩和でき、耐摩耗層6
自体でその応力を十分吸収できることとなる。
よれば、感熱記録紙に印字する場合、まず、最上層部に
形成された犠牲摩耗層8としてのSiAlONが摩耗さ
れて、これにより局部的な圧力を受けていた発熱素子3
上の個別電極側の保護層7の上面が感熱記録紙と全体的
に接触するような形状に摩耗変形される。そして、前記
犠牲摩耗層8が摩耗し耐摩耗層6が露出したときに、耐
摩耗層6に加わる局部的な応力が緩和でき、耐摩耗層6
自体でその応力を十分吸収できることとなる。
【0024】以上のような第1実施例のサーマルヘッド
によれば、保護層7の厚さは5μm程度とされ、従来の
保護層7と比較して2μm程度薄くなっているにもかか
わらず、耐久試験における結果はクラック・剥離等の初
期破壊を発生せず、実用上十分な耐久性が得られること
がわかった。
によれば、保護層7の厚さは5μm程度とされ、従来の
保護層7と比較して2μm程度薄くなっているにもかか
わらず、耐久試験における結果はクラック・剥離等の初
期破壊を発生せず、実用上十分な耐久性が得られること
がわかった。
【0025】したがって、印字の際におけるサーマルヘ
ッドの熱応答性を高めることができ、印字速度および印
字品質についても向上させることができる。
ッドの熱応答性を高めることができ、印字速度および印
字品質についても向上させることができる。
【0026】なお、この第1実施例におけるサーマルヘ
ッドの構成と以下に説明する他の実施例におけるサーマ
ルヘッドの構成とは、前記保護層7に関する構成以外に
ついて同一の構成であるため、それらの構成についての
説明は省略する。
ッドの構成と以下に説明する他の実施例におけるサーマ
ルヘッドの構成とは、前記保護層7に関する構成以外に
ついて同一の構成であるため、それらの構成についての
説明は省略する。
【0027】つぎに、本発明の第2実施例を図2に示
す。第2実施例における保護層7は、SiAlONによ
る0.2μmの膜厚の耐酸化層5と、CrONYによる
0.8μmの膜厚の耐摩耗層6とを交互に計5回繰り返
し積層された構成となっている。つまり、計10層に積
層された保護層7に形成されている。
す。第2実施例における保護層7は、SiAlONによ
る0.2μmの膜厚の耐酸化層5と、CrONYによる
0.8μmの膜厚の耐摩耗層6とを交互に計5回繰り返
し積層された構成となっている。つまり、計10層に積
層された保護層7に形成されている。
【0028】このような構成の保護層7を有するサーマ
ルヘッドによれば、感熱記録紙と摺動することにより生
じた応力を前記耐摩耗層6に挟まれた前記耐酸化層5に
て吸収し、クラック、剥離等の発生を抑制する。また、
たとえ耐摩耗層6の剥離が発生したとしても、積層の1
層ずつのみが剥がれるため、保護層7全体としてはクラ
ック、剥離を防止できる。
ルヘッドによれば、感熱記録紙と摺動することにより生
じた応力を前記耐摩耗層6に挟まれた前記耐酸化層5に
て吸収し、クラック、剥離等の発生を抑制する。また、
たとえ耐摩耗層6の剥離が発生したとしても、積層の1
層ずつのみが剥がれるため、保護層7全体としてはクラ
ック、剥離を防止できる。
【0029】さらに、前記保護層7の膜厚は5μmとな
り、前述の従来例に比較して2μm薄くなっているが、
耐久試験を行なった結果、前述の第1実施例の場合と同
様にクラック・剥離等の初期破壊は発生せず、実用上十
分な耐久性が得られた。
り、前述の従来例に比較して2μm薄くなっているが、
耐久試験を行なった結果、前述の第1実施例の場合と同
様にクラック・剥離等の初期破壊は発生せず、実用上十
分な耐久性が得られた。
【0030】したがって、印字時におけるサーマルヘッ
ドの熱応答性を高められるとともに、印字速度および高
印字品質を確保することができる。
ドの熱応答性を高められるとともに、印字速度および高
印字品質を確保することができる。
【0031】つぎに、図3に本発明の第3実施例を示
す。本実施例における保護層7は、耐酸化層5としての
SiAlONを発熱素子3上に1μmに形成した後、そ
の上面にCr−O−N(以下CrONと略す)を材料と
する耐摩耗層6を0.8μm積層し、さらにこの上面
に、応力緩和層としてのSiAlONを0.2μm、耐
摩耗層6としてのCrONを0.8μmで交互に計3回
繰り返して積層された構成となっている。
す。本実施例における保護層7は、耐酸化層5としての
SiAlONを発熱素子3上に1μmに形成した後、そ
の上面にCr−O−N(以下CrONと略す)を材料と
する耐摩耗層6を0.8μm積層し、さらにこの上面
に、応力緩和層としてのSiAlONを0.2μm、耐
摩耗層6としてのCrONを0.8μmで交互に計3回
繰り返して積層された構成となっている。
【0032】このようにして構成された第3実施例の保
護層7の膜厚は4.8μmと前述の従来例に比較してほ
ぼ2μm以上薄くなっている。このような構成の第3実
施例のサーマルヘッドを用いて耐久試験を行なった結
果、前述の実施例の場合と同様にクラック・剥離等の初
期破壊は発生せず、実用上十分な耐久性が得られた。さ
らに、最上層のCrONの被膜が部分的に剥離しても発
熱素子3には影響がなく、良好な印字を行うことができ
るという結果が得られた。
護層7の膜厚は4.8μmと前述の従来例に比較してほ
ぼ2μm以上薄くなっている。このような構成の第3実
施例のサーマルヘッドを用いて耐久試験を行なった結
果、前述の実施例の場合と同様にクラック・剥離等の初
期破壊は発生せず、実用上十分な耐久性が得られた。さ
らに、最上層のCrONの被膜が部分的に剥離しても発
熱素子3には影響がなく、良好な印字を行うことができ
るという結果が得られた。
【0033】また、従来の保護層7の構成として耐摩耗
層6を3μm、耐酸化層5を2μmとしたサーマルヘッ
ドでは、印字が100万文字から200万文字に達する
と保護層7がクラック、剥離により破壊したが、第3実
施例のような構成を有する保護層7では1000万文字
まで印字が可能となった。
層6を3μm、耐酸化層5を2μmとしたサーマルヘッ
ドでは、印字が100万文字から200万文字に達する
と保護層7がクラック、剥離により破壊したが、第3実
施例のような構成を有する保護層7では1000万文字
まで印字が可能となった。
【0034】つぎに、図4に本発明の第4実施例を示
す。第4実施例における保護層7は、耐酸化層5として
のSiAlONを発熱素子3上に1μm形成した後、そ
の上面に0.1μmのCrONと0.1μmのSiAl
ONとをそれぞれ交互に計10回繰り返して計20層か
らなる中間層9を積層し、さらに、その上面に耐摩耗層
6としてのCrONからなる膜厚2μmの被膜を形成し
た構成となっている。このようにして構成された保護層
7の膜厚は5μmと前述の従来例に比較してほぼ2μm
薄くなっている。
す。第4実施例における保護層7は、耐酸化層5として
のSiAlONを発熱素子3上に1μm形成した後、そ
の上面に0.1μmのCrONと0.1μmのSiAl
ONとをそれぞれ交互に計10回繰り返して計20層か
らなる中間層9を積層し、さらに、その上面に耐摩耗層
6としてのCrONからなる膜厚2μmの被膜を形成し
た構成となっている。このようにして構成された保護層
7の膜厚は5μmと前述の従来例に比較してほぼ2μm
薄くなっている。
【0035】このような構成の第4実施例のサーマルヘ
ッドを用いて耐久試験を行なった結果、前述の実施例の
場合と同様にクラック・剥離等の初期破壊は発生せず、
実用上十分な耐久性が得られた。さらに、最上層のCr
ONの被膜が部分的に剥離しても発熱素子3には影響が
なく、良好な印字結果が得られた。
ッドを用いて耐久試験を行なった結果、前述の実施例の
場合と同様にクラック・剥離等の初期破壊は発生せず、
実用上十分な耐久性が得られた。さらに、最上層のCr
ONの被膜が部分的に剥離しても発熱素子3には影響が
なく、良好な印字結果が得られた。
【0036】また、従来の保護層7として3μmの耐摩
耗層6と2μmの耐酸化膜とを保護層7としたサーマル
ヘッドでは100万文字から200万文字の印字で保護
膜全体がクラック、剥離で破壊していたものが、第4実
施例の保護層7により形成されたサーマルヘッドでは1
000万文字まで印字が可能となった。
耗層6と2μmの耐酸化膜とを保護層7としたサーマル
ヘッドでは100万文字から200万文字の印字で保護
膜全体がクラック、剥離で破壊していたものが、第4実
施例の保護層7により形成されたサーマルヘッドでは1
000万文字まで印字が可能となった。
【0037】さらに、前記中間層9としてのCrONを
0.05μm、SiAlONを0.05μmとより薄い
層で計40層形成し耐久試験を行ったところ、更に耐ク
ラック性が向上し、寿命が延びることが確認された。
0.05μm、SiAlONを0.05μmとより薄い
層で計40層形成し耐久試験を行ったところ、更に耐ク
ラック性が向上し、寿命が延びることが確認された。
【0038】つぎに、前述の保護層7のうちSiAlO
Nからなる耐酸化層5の形成方法について説明する。従
来の耐酸化層5はArガスを使用するスパッタリング等
の方法により形成されている。
Nからなる耐酸化層5の形成方法について説明する。従
来の耐酸化層5はArガスを使用するスパッタリング等
の方法により形成されている。
【0039】しかし、この耐酸化層5の成膜の際に使用
するArガスにO2 ガスを2〜15%加えると、前記S
iAlONの耐酸化層5はより高い靭性を有し、CrO
NY等からなる耐摩耗層6の熱応力等を吸収する機能を
保持するようになる。
するArガスにO2 ガスを2〜15%加えると、前記S
iAlONの耐酸化層5はより高い靭性を有し、CrO
NY等からなる耐摩耗層6の熱応力等を吸収する機能を
保持するようになる。
【0040】より具体的には、保護層7のみを前述のA
rガスにO2 ガスを2〜15%加えた成膜方法により成
膜し、その他の部分の形成は従来の方法により形成した
サーマルヘッドを熱転写プリンタに搭載して、感熱記録
紙に繰返し印字をさせて寿命試験を行なった。その結
果、従来の成膜方法により形成したサーマルヘッドの保
護層7は初期破壊を起こしてしまうのに対し、本方法で
成膜した保護層7は初期破壊を起こさず、最終的には寿
命故障により破壊することがわかった。
rガスにO2 ガスを2〜15%加えた成膜方法により成
膜し、その他の部分の形成は従来の方法により形成した
サーマルヘッドを熱転写プリンタに搭載して、感熱記録
紙に繰返し印字をさせて寿命試験を行なった。その結
果、従来の成膜方法により形成したサーマルヘッドの保
護層7は初期破壊を起こしてしまうのに対し、本方法で
成膜した保護層7は初期破壊を起こさず、最終的には寿
命故障により破壊することがわかった。
【0041】したがって、このような成膜方法によれ
ば、高靭性を有する耐酸化層5を形成することが可能と
なり、膜厚の薄い保護層7であっても高速印字における
衝撃に耐えられ、サーマルヘッドの寿命を延ばすことが
できる。
ば、高靭性を有する耐酸化層5を形成することが可能と
なり、膜厚の薄い保護層7であっても高速印字における
衝撃に耐えられ、サーマルヘッドの寿命を延ばすことが
できる。
【0042】また、もし、15%以上のO2 ガスをAr
ガスに加えてスパッタリング等により成膜した場合に
は、SiAlON系からなる層は耐酸化層5としての役
割を果たさなくなる。
ガスに加えてスパッタリング等により成膜した場合に
は、SiAlON系からなる層は耐酸化層5としての役
割を果たさなくなる。
【0043】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、必要に応じて変更することができる。
のではなく、必要に応じて変更することができる。
【0044】例えば、前記中間層9の形成における積層
数も本実施例の数に限定されるものではなく用途に応じ
て増減してもよい。
数も本実施例の数に限定されるものではなく用途に応じ
て増減してもよい。
【0045】
【発明の効果】以上のような本発明によれば、膜厚が薄
く、耐久性に優れた保護層を形成できるため、印字の際
におけるサーマルヘッドの熱応答性を高めることがで
き、印字速度および印字品質を向上させることができ
る。
く、耐久性に優れた保護層を形成できるため、印字の際
におけるサーマルヘッドの熱応答性を高めることがで
き、印字速度および印字品質を向上させることができ
る。
【0046】また、耐酸化層を、Arガスに2〜15%
のO2 ガスを加えて成膜することにより、高靭性の耐酸
化層が得られるためサーマルヘッドの寿命を延ばすこと
ができる。
のO2 ガスを加えて成膜することにより、高靭性の耐酸
化層が得られるためサーマルヘッドの寿命を延ばすこと
ができる。
【図1】本発明のサーマルヘッドの第1実施例を示す縦
断面図
断面図
【図2】本発明のサーマルヘッドの第2実施例を示す縦
断面図
断面図
【図3】本発明のサーマルヘッドの第3実施例を示す縦
断面図
断面図
【図4】本発明のサーマルヘッドの第4実施例を示す縦
断面図
断面図
【図5】従来のサーマルヘッドを示す縦断面図
1 絶縁性基板 2 保温層 3 発熱素子 4a 共通電極,4b 個別電極 5 耐酸化層 6 耐摩耗層 7 保護層 8 犠牲摩耗層 9 中間層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 対馬 登 東京都大田区雪谷大塚町1番7号 アルプ ス電気株式会社内
Claims (6)
- 【請求項1】 基板の表面に形成された保温層と、この
保温層上に形成された複数の発熱素子と、これらの各発
熱素子に電力を供給する個別電極および共通電極と、前
記保温層、各発熱素子および各電極上に積層された保護
層とを有するサーマルヘッドであって、前記保護層を、
耐酸化層と、この耐酸化層上に積層された耐摩耗層と、
この耐摩耗層上に積層され前記耐酸化層と同じ材料を主
成分とする犠牲摩耗層とにより構成したことを特徴とす
るサーマルヘッド。 - 【請求項2】 基板の表面に形成された保温層と、この
保温層上に形成された複数の発熱素子と、これらの各発
熱素子に電力を供給する個別電極および共通電極と、前
記保温層、各発熱素子および各電極上に積層された保護
層とを有するサーマルヘッドであって、前記保護層を、
耐酸化層および耐摩耗層を交互に複数回積層して構成し
たことを特徴とするサーマルヘッド。 - 【請求項3】 基板の表面に形成された保温層と、この
保温層上に形成された複数の発熱素子と、これらの各発
熱素子に電力を供給する個別電極および共通電極と、前
記保温層、各発熱素子および各電極上に積層された保護
層とを有するサーマルヘッドであって、前記保護層を、
最下部の耐酸化層および最上部の耐摩耗層と、これらの
耐酸化層および耐摩耗層の間に形成され、これらの耐酸
化層および耐摩耗層と同じ材料からなり、これらの耐酸
化層および耐摩耗層より薄い膜厚の被膜層を交互に複数
回積層してなる中間層とにより構成したことを特徴とす
るサーマルヘッド。 - 【請求項4】 前記耐摩耗層を、Cr、Ti、B、Z
r、Yのうち少なくとも1種の金属の窒化物あるいは酸
化物もしくはこれらの窒化物および酸化物の少なくとも
一方の混合物により構成したことを特徴とする請求項1
乃至請求項3のいずれか1項に記載のサーマルヘッド。 - 【請求項5】 前記耐酸化層を、Si、Alの少なくと
も1種の金属の窒化物あるいは酸化物、もしくはこれら
の窒化物および酸化物の少なくとも一方の混合物により
構成したことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいず
れか1項に記載のサーマルヘッド。 - 【請求項6】 基板の表面に形成された保温層と、この
保温層上に形成された複数の発熱素子と、これらの各発
熱素子に電力を供給する個別電極および共通電極と、前
記保温層、各発熱素子および各電極上に積層された保護
層とを有するサーマルヘッドの製造方法であって、前記
耐酸化層を、Arガスに2〜15%のO2 ガスを加えて
成膜したことを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23316894A JPH0890809A (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | サーマルヘッドおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23316894A JPH0890809A (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | サーマルヘッドおよびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0890809A true JPH0890809A (ja) | 1996-04-09 |
Family
ID=16950796
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23316894A Pending JPH0890809A (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | サーマルヘッドおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0890809A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009126117A (ja) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Toshiba Hokuto Electronics Corp | サーマルプリントヘッドおよびその製造方法、並びに、サーマルプリンタ |
WO2011000188A1 (zh) * | 2009-06-30 | 2011-01-06 | 山东华菱电子有限公司 | 热敏打印头 |
JP2011201190A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Toshiba Hokuto Electronics Corp | サーマルプリントヘッドおよびその製造方法 |
-
1994
- 1994-09-28 JP JP23316894A patent/JPH0890809A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009126117A (ja) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Toshiba Hokuto Electronics Corp | サーマルプリントヘッドおよびその製造方法、並びに、サーマルプリンタ |
WO2011000188A1 (zh) * | 2009-06-30 | 2011-01-06 | 山东华菱电子有限公司 | 热敏打印头 |
JP2011201190A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Toshiba Hokuto Electronics Corp | サーマルプリントヘッドおよびその製造方法 |
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