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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