JPH0667633B2 - Thermal head - Google Patents
Thermal headInfo
- Publication number
- JPH0667633B2 JPH0667633B2 JP23168087A JP23168087A JPH0667633B2 JP H0667633 B2 JPH0667633 B2 JP H0667633B2 JP 23168087 A JP23168087 A JP 23168087A JP 23168087 A JP23168087 A JP 23168087A JP H0667633 B2 JPH0667633 B2 JP H0667633B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- protective layer
- thermal head
- heating resistor
- resistance
- layer
- Prior art date
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、サーマルヘツドに関する。FIELD OF THE INVENTION This invention relates to thermal heads.
従来の技術 第２図に示すように、アルミナ等の基板１の一面に形成
されたガラスグレーズ層２の上に、発熱抵抗体層３と、
この発熱抵抗体層３の両端に接触する電極層４と、これ
らの発熱抵抗体層３及び電極層４を覆う保護層６とを順
次形成したサーマルヘツドにおいて、従来の保護層６
は、Si3N4、SiC、Al2O、SiO2／Ta2O5の積層膜等により
形成されている。2. Description of the Related Art As shown in FIG. 2, a heating resistor layer 3 and a heating resistor layer 3 are formed on a glass glaze layer 2 formed on one surface of a substrate 1 made of alumina or the like.
In the thermal head in which the electrode layer 4 contacting both ends of the heating resistor layer 3 and the protective layer 6 covering the heating resistor layer 3 and the electrode layer 4 are sequentially formed, the conventional protective layer 6 is used.
Is formed of a laminated film of Si 3 N 4 , SiC, Al 2 O, SiO 2 / Ta 2 O 5 , or the like.
また、サーマルプリンタは高密度化、カラー化、昇華性
染料を用いた階調記録の実施等のために装置の高機能化
が促進されているが、その何れもサーマルヘツドの高速
駆動が必要である。Further, thermal printers are being promoted to have higher functions because of higher density, colorization, gradation recording using sublimable dyes, etc., but all of them require high-speed driving of the thermal head. is there.
一方、熱に対する感度が悪い感熱紙、平滑度が低い感熱
紙、厚紙に白色剤や発色剤が塗布された感熱紙等の特殊
な感熱紙を使用することがある。このような場合には、
サーマルヘツドの通電時間を短縮し、印加電圧を高め、
発熱温度を高めなければならずまた、熱効率を向上させ
るためにプラテンに対するサーマルヘツドの圧接力も高
めなければならない。On the other hand, a special thermal paper such as a thermal paper having a low sensitivity to heat, a thermal paper having a low smoothness, a thermal paper in which a white agent or a coloring agent is applied to a thick paper may be used. In such cases,
The energization time of the thermal head is shortened, the applied voltage is increased,
The exothermic temperature must be increased and the pressure of the thermal head against the platen must be increased to improve thermal efficiency.
したがつて、保護層６は、耐摩耗性、耐クラツク性、化
学安定性等が要求される。Therefore, the protective layer 6 is required to have abrasion resistance, crack resistance, chemical stability and the like.
発明が解決しようとする問題点 しかし、SiO2／Ta2O5の積層膜により形成された保護層
６は硬度が低く耐摩耗性が劣る。Si3N4により形成され
た保護層６は内部応力が大きくクラツクによる剥離が問
題となる。SiCにより形成された保護層６は硬度が高い
ため耐摩耗性は優れているか耐クラツク性が劣り、ま
た、化学安定性が低いので感熱紙の発色剤に反応し異常
摩耗を起こす場合が有る。Al2O3により形成された保護
層６は、感熱紙に含まれる硬質粒子や大気中のゴミや砂
等の異物との接触によつてクラツクが発生し、また、耐
薬品性、耐湿性が劣るため、電極層４に安価なAl材やAl
合金を使用した場合に、感熱紙に含まれた水分が蒸発す
ることによる湿気やイオンが保護膜６を通して電極層４
に触れ、この電極層４が電解腐食して早期に抵抗値が上
昇する問題がある。Problems to be Solved by the Invention However, the protective layer 6 formed of a laminated film of SiO 2 / Ta 2 O 5 has low hardness and poor wear resistance. The protective layer 6 formed of Si 3 N 4 has a large internal stress, and peeling due to cracks becomes a problem. Since the protective layer 6 made of SiC has high hardness, it is excellent in abrasion resistance or inferior in crack resistance, and has low chemical stability, which may cause abnormal abrasion due to reaction with the color former of the thermal paper. The protective layer 6 formed of Al 2 O 3 causes cracking due to contact with hard particles contained in the thermal paper and foreign matter such as dust and sand in the atmosphere, and also has chemical resistance and moisture resistance. Since it is inferior, inexpensive Al material or Al for the electrode layer 4
When an alloy is used, moisture and ions resulting from evaporation of moisture contained in the thermal paper pass through the protective film 6 and pass through the electrode layer 4
There is a problem in that the electrode layer 4 is electrolytically corroded and the resistance value rises early.
問題点を解決するための手段 複数の発熱抵抗体層と、これらの発熱抵抗体層の両端に
接触する電極層と、前記発熱抵抗体層及び前記電極層を
覆う保護層とを順次基板に形成したサーマルヘツドにお
いて、Al2O3とSiO2とを主成分とする混合膜であつて表
面側に窒素を含む混合膜により前記保護層を形成する。Means for Solving the Problems A plurality of heating resistor layers, electrode layers contacting both ends of these heating resistor layers, and a protective layer covering the heating resistor layers and the electrode layers are sequentially formed on a substrate. In the above thermal head, the protective layer is formed of a mixed film containing Al 2 O 3 and SiO 2 as main components and containing nitrogen on the surface side.
作用 したがつて、保護層の耐熱性、耐湿性、耐酸化性、耐ク
ラツク性が向上し、さらに、窒素を含む混合膜により耐
摩耗性が高められる。As a result, the heat resistance, moisture resistance, oxidation resistance and crack resistance of the protective layer are improved, and further the wear resistance is increased by the mixed film containing nitrogen.
実施例 この発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。第２
図において説明した部分と同一部分は同一符合を用いて
説明する。１はAl2O3により形成された基板で、この基
板１の一面に形成されたガラスグレーズ層２には、洗浄
後にBaRuO3を材料とする発熱抵抗体層３がRFスパツタリ
ング法により1000Åの膜厚をもつて形成され、この上に
Alを材料とする電極層４がDCスパツタリング法により１
μｍの膜厚をもつて形成されている。この時点で、発熱
抵抗体層３が微細加工技術により100μｍ×120μｍ（8d
ot／mm）サイズにパターニングされている。さらに、発
熱抵抗体層３と電極層４とを覆う保護層５が形成されて
いる。この保護層５は、先ず、Al2O365モル％SiO235モ
ル％の混合ターゲツトを用い、アルゴンガスのみでRFス
パツタリング法により２μｍの膜厚をもつて形成され、
続いて、アルゴンガスに窒素をプラスしたガスでAl2O3
とSiO2との混合膜を３μｍの膜厚をもつて形成したもの
である。Embodiment An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Second
The same parts as those described in the figure will be described using the same reference numerals. Reference numeral 1 is a substrate formed of Al 2 O 3, and on the glass glaze layer 2 formed on one surface of the substrate 1, a heating resistor layer 3 made of BaRuO 3 as a material after cleaning is formed into a 1000 Å film by the RF sputtering method. Formed with a thickness, on this
The electrode layer 4 made of Al is 1 by the DC sputtering method.
It is formed to have a film thickness of μm. At this point, the heating resistor layer 3 is 100 μm × 120 μm (8d
ot / mm) size is patterned. Further, a protective layer 5 that covers the heating resistor layer 3 and the electrode layer 4 is formed. The protective layer 5 is first formed by using a mixed target of Al 2 O 3 65 mol% SiO 2 35 mol% and a thickness of 2 μm by the RF sputtering method using only argon gas.
Then, a gas obtained by adding nitrogen to argon gas is used to produce Al 2 O 3
A mixed film of SiO 2 and SiO 2 is formed to have a film thickness of 3 μm.
このような構成において、理論上、また、試験の結果、
従来の保護層６よりこの発明の保護層５が優れているこ
とが実証された。先ず、耐摩耗性を示すビツカース硬度
（単位kg／mm2）の値を表１に示す。In such a configuration, theoretically, as a result of the test,
It was demonstrated that the protective layer 5 of the present invention is superior to the conventional protective layer 6. First, Table 1 shows the values of Vickers hardness (unit: kg / mm 2 ) showing wear resistance.
なお、表１中にAl2O3／SiO2の混合膜は表面が窒素を含
む混合膜により形成されているものである。 In Table 1, the Al 2 O 3 / SiO 2 mixed film has a surface formed of a mixed film containing nitrogen.
次に、表１の材料により形成された保護層を有するサー
マルヘツドをサーマルプリンタに実装して印字動作を繰
返した試験結果を示す。試験結果の優劣差を顕著に表す
ために、プラテンに対するサーマルヘツドの圧接力は通
常の２倍の900〜1000g／cm2とした。また、印加エネル
ギーは50mJ／mm2、用紙送り速度は75mm／msとした。こ
の結果を次に記載する。Next, the test results of repeating the printing operation by mounting the thermal head having the protective layer formed of the materials in Table 1 on the thermal printer will be shown. In order to clearly show the difference in the test results, the pressure contact force of the thermal head with respect to the platen was set to 900 to 1000 g / cm 2, which is twice the normal pressure. The applied energy was 50 mJ / mm 2 and the paper feed rate was 75 mm / ms. The results are described below.
SiO2／Ta2O5の積層膜により５μｍの膜厚で形成された
保護層６を有するサーマルヘツドは、発熱抵抗体３にク
ラツクやふくれが発生することはないが、感熱紙に含ま
れる硬質粒子や大気中のゴミや砂糖の異物との接触によ
るものと思われる大きな傷が保護層６に無数に発生し、
これらの傷は18km走行後に発熱抵抗体層３に達し印字不
良を起こした。これは硬度が最も低いので理由が明確で
ある。The thermal head having the protective layer 6 formed by the laminated film of SiO 2 / Ta 2 O 5 with a thickness of 5 μm does not cause cracks or blisters on the heating resistor 3, but is hard to be contained in the thermal paper. Innumerable large scratches are generated on the protective layer 6, which are thought to be due to contact with particles, dust in the air, and foreign substances such as sugar,
These scratches reached the heating resistor layer 3 after traveling 18 km and caused defective printing. The reason for this is clear because it has the lowest hardness.
Si3N4により５μｍの膜厚で形成された保護層６を有す
るサーマルヘツドは、3km走行後に発熱抵抗体層３に熱
歪によるものと思われるふくれが発生し、5km走行後に
そのふくれが発生した部分が欠落して印字不良を起こし
た。これもSi3N4が耐クラツク性に劣ることが原因であ
る。The thermal head having the protective layer 6 formed with Si 3 N 4 to a film thickness of 5 μm causes blistering which is considered to be caused by thermal strain in the heating resistor layer 3 after traveling 3 km, and the blistering occurs after traveling 5 km. The missing part caused a printing failure. This is also because Si 3 N 4 has poor crack resistance.
SiCにより５μｍの膜厚で形成された保護層６を有する
サーマルヘツドは、3km走行後に保護層６にクラツクが
発生し、このクラツクが発熱抵抗体層３に達して印字不
良を起こした。これもSiCが耐クラツク性に劣ることが
原因である。In the thermal head having the protective layer 6 formed of SiC with a film thickness of 5 μm, a crack was generated in the protective layer 6 after traveling 3 km, and the crack reached the heating resistor layer 3 to cause defective printing. This is also because SiC has poor crack resistance.
Al2O3により５μｍの膜厚で形成された保護層６を有す
るサーマルヘツドは、10km走行後に抵抗値が数％上昇
し、16km走行後に抵抗値が10％以上或いは数10％上昇
し、ドツト抜けを起こした。これは、Al2O3の保護層６
が耐湿性に劣るため、感熱紙に含んで蒸発する水分やイ
オンが通りAl材料の電極層４に触れてこの電極層４を腐
食させたためである。このことから、表１に示す全ての
サンプルについ耐湿性試験（プレツシヤークラツカー）
を試みたが、Al2O3により５μｍの膜厚で形成された保
護層６だけが薬品に侵されたような縞模様のしみが発生
し、耐湿性が劣化していることが判明した。The thermal head having the protective layer 6 formed by Al 2 O 3 with a film thickness of 5 μm has a resistance value increased by several percent after 10 km traveling, and a resistance value increased by 10% or more or several tens% after 16 km traveling. I got out. This is a protective layer 6 of Al 2 O 3.
Is inferior in moisture resistance, so that moisture and ions contained in the thermal paper and evaporated pass through and touch the electrode layer 4 of Al material to corrode the electrode layer 4. From this, all samples shown in Table 1 were tested for moisture resistance (pressure cracker).
However, it was found that only the protective layer 6 formed of Al 2 O 3 with a film thickness of 5 μm had striped pattern stains as if it were corroded by chemicals, and the moisture resistance was deteriorated.
しかして、この発明のサンプル、すなわち、Al2O3とSiO
2とを主成分とする混合膜であつて表面側に窒素を含む
混合膜により形成された保護層５を有するサーマルヘツ
ドの実装試験結果は、保護層５の耐熱性、耐衝撃性が優
れ、また、Al2O3とSiO2とを主成分とする混合膜だけで
はビツカース硬度が1000kg／mm2程度であるが、表面に
向かうに従い窒素を含む混合膜の組成比率を高めたこと
により、ビツカース硬度も1400kg／mm2を越して耐摩耗
性を向上させることができ、したがつて、50km走行後に
おいてもクラツクやふくれの発生がなく、印字の異常は
全く見られない。So, the sample of this invention, namely Al 2 O 3 and SiO
The mounting test result of the thermal head having the protective layer 5 formed by the mixed film containing 2 and the main component and containing nitrogen on the surface side shows that the heat resistance and the impact resistance of the protective layer 5 are excellent. Moreover, the Vickers hardness is about 1000 kg / mm 2 only with the mixed film containing Al 2 O 3 and SiO 2 as the main components, but by increasing the composition ratio of the mixed film containing nitrogen toward the surface, The hardness exceeds 1400 kg / mm 2 and the abrasion resistance can be improved. Therefore, after running 50 km, there is no cracking or blistering, and no abnormal printing is observed.
発明の効果 この発明は上述のように、Al2O3とSiO2とを主成分とす
る混合膜であつて表面側に窒素を含む混合膜により保護
層を形成することにより、保護層の耐熱性、耐湿性、化
学安定性、耐クラツク性、耐摩耗性等の特性を向上させ
ることができ、したがつて、発熱温度やプラテンに対す
る圧接力を高めて高速で印字する場合でも、保護層にク
ラツクやふくれが発生することがなく、また、硬質粒子
が含まれた特殊な感熱紙を使用した場合でも保護層の摩
耗を防ぐことができ、これにより、長期にわたり信頼性
を維持することができる効果を有する。EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the present invention, the heat resistance of the protective layer is improved by forming the protective layer with a mixed film containing Al 2 O 3 and SiO 2 as main components and containing nitrogen on the surface side. Characteristics such as heat resistance, moisture resistance, chemical stability, crack resistance, and abrasion resistance can be improved.Therefore, even when printing at high speed by increasing the heat generation temperature and the pressure contact force to the platen, the protective layer No cracks or blisters occur, and even when special thermal paper containing hard particles is used, abrasion of the protective layer can be prevented, and thus reliability can be maintained for a long period of time. Have an effect.
第１図はこの発明の一実施例を示す縦断側面図、第２図
は従来例を示す縦断側面図である。 １……基板、３……発熱抵抗体層、４……電極層、５…
…保護層FIG. 1 is a vertical sectional side view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a vertical sectional side view showing a conventional example. 1 ... Substrate, 3 ... Heating resistor layer, 4 ... Electrode layer, 5 ...
… Protective layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−4077（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−121069（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−78760（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−216762（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−303766（ＪＰ，Ｕ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-60-4077 (JP, A) JP-A-62-121069 (JP, A) JP-A-63-78760 (JP, A) JP-A-63- 216762 (JP, A) Actually opened Sho 63-303766 (JP, U)
Claims (2)
体層の両端に接触する電極層と、前記発熱抵抗体層及び
前記電極層を覆う保護層とを順次基板に形成したサーマ
ルヘツドにおいて、Al2O3とSiO2とを主成分とする混合
膜であつて表面側に窒素を含む混合膜により前記保護層
を形成したことを特徴とするサーマルヘツド。1. A thermal head in which a plurality of heating resistor layers, electrode layers contacting both ends of these heating resistor layers, and a protective layer covering the heating resistor layers and the electrode layers are sequentially formed on a substrate. 2. The thermal head, wherein the protective layer is formed of a mixed film containing Al 2 O 3 and SiO 2 as main components, the mixed film containing nitrogen on the surface side.
組成比率を高くしたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のサーマルヘツド。2. The thermal head according to claim 1, wherein the composition ratio of nitrogen is gradually increased toward the surface of the protective layer.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23168087A JPH0667633B2 (en) | 1987-09-16 | 1987-09-16 | Thermal head |
| DE3885523T DE3885523T2 (en) | 1987-07-14 | 1988-07-13 | Thermal print head. |
| EP88306404A EP0299735B1 (en) | 1987-07-14 | 1988-07-13 | Thermal print head |
| US07/218,915 US4905020A (en) | 1987-07-14 | 1988-07-14 | Thermal print head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23168087A JPH0667633B2 (en) | 1987-09-16 | 1987-09-16 | Thermal head |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6472863A JPS6472863A (en) | 1989-03-17 |
| JPH0667633B2 true JPH0667633B2 (en) | 1994-08-31 |
Family
ID=16927304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23168087A Expired - Lifetime JPH0667633B2 (en) | 1987-07-14 | 1987-09-16 | Thermal head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0667633B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020071552A (en) * | 2001-03-07 | 2002-09-13 | 오태준 | Electric razor having trimmer |
-
1987
- 1987-09-16 JP JP23168087A patent/JPH0667633B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6472863A (en) | 1989-03-17 |
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