JP2932661B2 - Manufacturing method of thermal head - Google Patents

Manufacturing method of thermal head

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JP2932661B2 JP27535790A JP27535790A JP2932661B2 JP 2932661 B2 JP2932661 B2 JP 2932661B2 JP 27535790 A JP27535790 A JP 27535790A JP 27535790 A JP27535790 A JP 27535790A JP 2932661 B2 JP2932661 B2 JP 2932661B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ワードプロセッサ,パーソナルコンピュー
タ等の出力装置としてのプリンタや、ファクシミリの記
録部等に使用されるサーマルヘッドの製造方法に関す
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a printer as an output device such as a word processor or a personal computer, and a method of manufacturing a thermal head used in a facsimile recording unit or the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

最近、ワードプロセッサ,パーソナルコンピュータ等
の出力装置としてのプリンタや、ファクシミリの記録部
を構成するヘッドに、サーマルヘッドが広く採用される
ようになった。
Recently, a thermal head has been widely used for a printer as an output device of a word processor, a personal computer or the like, or a head constituting a recording unit of a facsimile.

サーマルヘッドは、少なくとも1対の電極と、この電
極対を橋絡する如く設けられた発熱抵抗体とで発熱部を
形成し、前記電極対に電流を印加することで発熱抵抗体
を発熱させ、感熱記録紙を発色させ,あるいはインクド
ナーフィルムを昇華させて記録媒体に文字あるいは図形
等を形成するものである。
The thermal head forms a heat-generating portion with at least one pair of electrodes and a heat-generating resistor provided so as to bridge the electrode pair, and heats the heat-generating resistor by applying a current to the electrode pair, This is to form characters or figures on the recording medium by coloring the heat-sensitive recording paper or sublimating the ink donor film.

この種のサーマルヘッドは、製造方法の違いにより、
厚膜型と薄膜型とに大別される。
This type of thermal head, due to differences in manufacturing method,
It is roughly classified into a thick film type and a thin film type.

厚膜型サーマルヘッドは、大規模な成膜装置を必要と
する薄膜型サーマルヘッドに対して、製造が簡単で量産
性に優れるが、その反面、発熱部の抵抗値のばらつきが
大きいことから薄膜型サーマルヘッドに比べて印字品質
が劣るという欠点があった。
Thick-film thermal heads are easier to manufacture and have better mass productivity than thin-film thermal heads, which require large-scale deposition equipment. There is a disadvantage that the printing quality is inferior to that of the thermal head.

これを解決する手段としては例えばリフトオフ法やMO
D法が知られている。
To solve this, for example, lift-off method or MO
The D method is known.

なお、この種のサーマルヘッドの発熱抵抗体とその製
造方法に関する従来技術を開示したものとしては、例え
ば特開昭63−164301号公報に開示のものを挙げることが
できる。
The prior art relating to the heating resistor of this type of thermal head and its manufacturing method is disclosed in, for example, JP-A-63-164301.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、厚膜型サーマルヘッドも薄膜型のサー
マルヘッドも、発熱抵抗体に固有の抵抗値ばらつきを持
っている。
However, both the thick-film type thermal head and the thin-film type thermal head have a resistance value variation inherent to the heating resistor.

この抵抗値ばらつきは抵抗体の印字面における発熱温
度にむらをもたらし、印字濃度のむらとして現れる。
This resistance value variation causes uneven heating temperature on the printing surface of the resistor, and appears as uneven printing density.

従来のサーマルヘッドでは、厚膜型では隣接発熱抵抗
体間の抵抗値ばらつきをパルストリミングによって調整
している。
In a conventional thermal head, in a thick-film type, a resistance value variation between adjacent heating resistors is adjusted by pulse trimming.

一方、薄膜型では隣接発熱抵抗体間の抵抗値ばらつき
は小さいが、抵抗値の分布に大きなうねりをもってお
り、厚膜型のような局所的な抵抗値の調整を行うパルス
トリミングを適用することはできない。
On the other hand, in the thin film type, the resistance value variation between adjacent heating resistors is small, but the distribution of the resistance value has a large undulation, so that pulse trimming for locally adjusting the resistance value like the thick film type cannot be applied. Can not.

また、発熱抵抗体の発熱温度分布は、発熱抵抗体の中
央部にピークをもつ山形の温度分布であるため、印字さ
れたドットの形状が丸くなってしまう欠点がある。
In addition, since the heating temperature distribution of the heating resistor is a mountain-shaped temperature distribution having a peak at the center of the heating resistor, there is a disadvantage that the shape of the printed dot becomes round.

その対策として、発熱ピーク温度を高くするように大
電流駆動して印字ドット形状を発熱抵抗体形状の正確な
再現となるようにすることもできるが、温度を高くする
と発熱抵抗体の劣化を早め、また発熱抵抗体の破壊をも
たらすという問題がある。
As a countermeasure, it is possible to drive the large current to increase the peak heating temperature so that the print dot shape can accurately reproduce the heating resistor shape.However, if the temperature is increased, the deterioration of the heating resistor is accelerated. In addition, there is a problem that the heating resistor is destroyed.

発熱抵抗体の劣化および破壊は発熱抵抗体自らの発熱
温度によって起こる。
Deterioration and destruction of the heating resistor occur due to the heating temperature of the heating resistor itself.

そのため、従来のサーマルヘッドは、最大定格エネル
ギー(約0.43mJ)で108パルス(A4判で約10万枚)を寿
命の仕様として定めているのが一般的である。
Therefore, the conventional thermal head, the maximum rated energy (approximately 100,000 sheets of A4-size) at 10 8 pulses (about 0.43MJ) defines a specification of life is common.

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、 (1)発熱抵抗体の発熱温度を自己制御して定温発熱さ
せる (2)発熱抵抗体の発熱温度分布を均一としてドット再
現性をよくする (3)発熱抵抗体の熱破壊を自己防止する ことを可能としたサーマルヘッドおよびその製造方法を
提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art. (1) Self-controlling the heating temperature of a heating resistor to generate heat at a constant temperature. (2) Making the heating temperature distribution of the heating resistor uniform and improving dot reproducibility. (3) An object of the present invention is to provide a thermal head and a method of manufacturing the same, which can prevent the thermal destruction of the heating resistor by itself.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するために、本発明は、 絶縁基板上に共通電極、前記共通電極に対向して配置
された複数のドライブ電極、および前記共通電極および
複数のドライブ電極間を接続する発熱抵抗体が形成さ
れ、前記発熱抵抗体としてBaTiO3系原子価制御半導体を
使用したサーマルヘッドの製造方法において、 絶縁基板上に、Ba,Tiを少なくとも含む金属有機材料
の混合溶液の塗布および焼成を複数回繰り返して膜厚4
〜8μmの積層抵抗膜を形成してから、アニール処理し
て粒成長させることによりBaTiO3系原子価制御半導体の
多結晶を作り、これを発熱抵抗体とする工程を含むこと
を特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a common electrode on an insulating substrate, a plurality of drive electrodes arranged opposite to the common electrode, and a heating resistor for connecting the common electrode and the plurality of drive electrodes. Is formed, and in the method of manufacturing a thermal head using a BaTiO 3 -based valence control semiconductor as the heating resistor, the application and firing of a mixed solution of a metal organic material containing at least Ba and Ti on an insulating substrate is performed a plurality of times. Repeat thickness 4
After forming a multilayer resistive film having a thickness of about 8 μm, annealing is performed to grow grains to form a polycrystal of a BaTiO 3 -based valence control semiconductor, and this is used as a heating resistor.

〔作用〕[Action]

BaTiO3の系原子価制御半導体磁器は一般にPTC(Posit
ive Temperature Coefficient)サーミスタ(正特性サ
ーミスタ)と呼ばれるもので、自己温度制御機能付きヒ
ータとして広く利用され、電子あんか、電子ジャー、温
風機などの応用製品が知られている。
BaTiO 3 based valence controlled semiconductor porcelain is generally PTC (Posit
ive Temperature Coefficient) Thermistor (positive characteristic thermistor) is widely used as a heater with a self-temperature control function, and applied products such as electronic appliances, electronic jars, and hot air heaters are known.

BaTiO3のBa2+の一部を、Ba2+にイオン半径が近く、か
つBa2+より原子価の大きい金属(Y3+、La3+、Ce3+、Sd
3+、Sb3+、Th4+など)で置換するか、Ti4+の一部を、Ti
4+にイオン半径が近く、かつTi4+より原子価の大きい金
属(Nb5+、Ta5+、W6+など)の所謂不純物で置換するこ
とにより原子価制御半導体を形成する。
A part of Ba 2+ of BaTiO 3, the ion radius is close to Ba 2+, and large metal valence than Ba 2+ (Y 3+, La 3+ , Ce 3+, Sd
3+ , Sb 3+ , Th 4+, etc.) or replace part of Ti 4+ with Ti
A valence control semiconductor is formed by substituting so-called impurities of a metal (Nb 5+ , Ta 5+ , W 6+, etc.) whose ionic radius is close to 4+ and whose valence is higher than that of Ti 4+ .

半導体化に必要な上記不純物の添加量は0.1〜0.5at%
程度である。
Addition amount of the above impurities necessary for semiconductor conversion is 0.1-0.5at%
It is about.

第8図はBaの一部をPbで置換したPTCサーミスタの温
度特性図である。
FIG. 8 is a temperature characteristic diagram of a PTC thermistor in which a part of Ba is replaced by Pb.

BaTiO3は120℃付近にCurie(キュリー)温度(Tc)が
あり、このTcから抵抗率が急に高くなる。
BaTiO 3 has a Curie temperature (Tc) at around 120 ° C., and the resistivity rapidly increases from this Tc.

同図に示されたように、このCurie温度は、BaをPbに
置換することによって高温側にシフトすることができ
る。温度の割合は4℃/at%Pbである。
As shown in the figure, the Curie temperature can be shifted to a higher temperature side by replacing Ba with Pb. The temperature ratio is 4 ° C / at% Pb.

このBaTiO3系原子価制御半導体に電圧をかけると、自
己発熱によって温度が上昇しはじめるが、Curie温度に
達すると抵抗値が急増し、電流が抑制されて温度上昇が
とまる。
When a voltage is applied to the BaTiO 3 -based valence controlling semiconductor, the temperature starts to rise due to self-heating, but when the Curie temperature is reached, the resistance value sharply increases, the current is suppressed, and the temperature rise stops.

一方、発熱抵抗体の周囲への熱流出によって発熱体の
温度が下がると抵抗値が下がり、電流が増加して再び温
度を上げようとする。
On the other hand, when the temperature of the heating element drops due to heat flowing out to the surroundings of the heating resistor, the resistance value decreases, the current increases, and an attempt is made to increase the temperature again.

この動作を繰り返して平衡状態に達すると、発熱体は
定温を維持し続ける。
When this operation is repeated to reach an equilibrium state, the heating element continues to maintain a constant temperature.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明
する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明によるサーマルヘッドの製造方法の第
1実施例により製造したサーマルヘッドを説明する要部
斜視図であって、1は発熱抵抗体、2は共通電極、3は
ドライブ電極、4は耐摩耗層、5はアンダーグレーズ
層、6はセラミツク基板等の絶縁基板である。
FIG. 1 is a perspective view showing a main part of a thermal head manufactured by a first embodiment of a method of manufacturing a thermal head according to the present invention, wherein 1 is a heating resistor, 2 is a common electrode, 3 is a drive electrode, Is an abrasion-resistant layer, 5 is an underglaze layer, and 6 is an insulating substrate such as a ceramic substrate.

第2図は第1図のA−A線で切断した断面図である。 FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.

第1図,第2図において、セラミツク基板6の表面に
アンダーグレーズ層5が被着され、この上に発熱抵抗体
1が形成されている。
1 and 2, an underglaze layer 5 is applied to the surface of a ceramic substrate 6 and the heating resistor 1 is formed thereon.

発熱抵抗体1は、主走査方向Xの方向に不連続に形成
され、個別の発熱部を形成するように共通電極2とドラ
イブ電極3とが、発熱抵抗体1上で副走査方向に間隔を
もって対向配置されている。
The heating resistor 1 is formed discontinuously in the main scanning direction X, and the common electrode 2 and the drive electrode 3 are spaced apart in the sub-scanning direction on the heating resistor 1 so as to form individual heating portions. They are arranged facing each other.

そして、共通電極2とドライブ電極3と、各電極に橋
絡する発熱抵抗体1の部分で1ドットに対応する発熱部
が形成される。
Then, a heating portion corresponding to one dot is formed by the common electrode 2, the drive electrode 3, and the portion of the heating resistor 1 that bridges each electrode.

前記各電極3,3と発熱抵抗体1の露出部分を覆って耐
摩耗層4が形成され、記録媒体との接触摺動を滑らかに
し、発熱抵抗体1と各電極を保護し、発熱抵抗体1の酸
化を防止している。
An abrasion-resistant layer 4 is formed to cover the electrodes 3, 3 and the exposed portions of the heating resistor 1, to smooth the sliding contact with the recording medium, to protect the heating resistor 1 and each electrode, 1 is prevented from being oxidized.

本実施例では、前記発熱抵抗体1としてBaTiO3系原子
価制御半導体磁器を用いている。
In this embodiment, a BaTiO 3 -based valence controlling semiconductor ceramic is used as the heating resistor 1.

従来のサーマルヘッドは厚膜型なら隣接間の抵抗値ば
らつきが大きく、パルストリミングによって抵抗値をあ
わせていた。薄膜型では隣接間の抵抗値ばらつきは小さ
いが抵抗値の分布に大きなうねりをもっており、厚膜型
のようにパルストリミングはできない。
In a conventional thermal head, if it is a thick-film type, there is a large variation in the resistance value between adjacent layers, and the resistance value is adjusted by pulse trimming. The thin-film type has a small variation in the resistance value between adjacent layers, but has a large undulation in the distribution of the resistance values, and cannot perform pulse trimming like the thick-film type.

本発明による発熱抵抗体の場合、発熱温度はBaTiO3
原子価制御半導体のもつCurie温度の定温発熱であるの
で、BaTiO3の多結晶内部の添加元素の分散状態が均一で
あれば、各々の抵抗体の形状や厚みによる抵抗値のばら
つきがあっても抵抗値の発熱温度に影響しないので印字
濃度のばらつきはない。
In the case of the heating resistor according to the present invention, since the heating temperature is a constant-temperature heating of the Curie temperature of the BaTiO 3 based valence control semiconductor, if the dispersion state of the additive element inside the polycrystal of BaTiO 3 is uniform, each Even if there is variation in the resistance value due to the shape and thickness of the resistor, it does not affect the heating temperature of the resistance value, so there is no variation in print density.

第3図はサーマルヘッドの発熱温度の過渡応答および
蓄熱特性の説明図であって、発熱温度の過渡応答は同図
(a)に示したように、従来の発熱抵抗体は(a−1)
にように時間と共に温度が高くなるが、本実施例の発熱
抵抗体では(a−2)に示したようにキュリー温度(T
c)でフラットになる。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the transient response of the heat generation temperature of the thermal head and the heat storage characteristics. The transient response of the heat generation temperature is, as shown in FIG.
As shown in (a-2), the temperature of the heating resistor of this embodiment increases as time elapses.
It becomes flat in c).

そして、同図(b)に示すような方型波電圧(b−
1)をを与えると、従来の発熱抵抗体は(b−2)のよ
うに、発熱ピーク温度が高いために、次のサイクルまで
に熱が下がりきらないで蓄熱し、Ptで示したようにピー
ク温度が上昇し、これが次の発熱温度を高めることにな
る。
Then, a square wave voltage (b−b) as shown in FIG.
When (1) is given, the conventional heating resistor has a high heat generation peak temperature as shown in (b-2), so that the heat is not completely reduced until the next cycle, and the heat is stored as shown in Pt. The peak temperature increases, which will increase the next exothermic temperature.

そのうえ、隣接ドットの発熱もこのピーク温度を高め
る作用を及ぼすので、何らかの手段により蓄熱を制御す
る必要があった。
In addition, since the heat generation of the adjacent dots also has the effect of increasing the peak temperature, it is necessary to control the heat storage by some means.

一方、本実施例による発熱抵抗体は定温発熱であるの
で、キュリー温度Tcでフラットになり、連続印字による
蓄熱層熱の影響も隣接ビットの影響も全くなく、蓄熱制
御も不要であり、同図(b−3)に示したように、発熱
の過渡応答は印加電圧を大きくすることで、より方型波
に近い発熱特性とすることができる。
On the other hand, since the heating resistor according to the present embodiment generates heat at a constant temperature, it becomes flat at the Curie temperature Tc, there is no influence of the heat storage layer heat due to continuous printing nor the influence of the adjacent bit, and heat storage control is unnecessary. As shown in (b-3), the transient response of heat generation can be made to have a heat generation characteristic closer to a square wave by increasing the applied voltage.

第4図はサーマルヘッドの発熱温度分布と印字ドット
の形状説明図で、(a)は従来のサーマルヘッドによる
発熱温度分布、(b)は本発明のサーマルヘッドによる
発熱温度分布、(c)は従来のサーマルヘッドによる印
字ドット形状、(d)は本発明のサーマルヘッドによる
印字ドット形状を、それぞれ示す。
4A and 4B are explanatory diagrams of the heat generation temperature distribution of the thermal head and the shape of the printed dots, wherein FIG. 4A shows the heat generation temperature distribution of the conventional thermal head, FIG. 4B shows the heat generation temperature distribution of the thermal head of the present invention, and FIG. (D) shows the print dot shape by the conventional thermal head, and (d) shows the print dot shape by the thermal head of the present invention.

前記第1図,第2図で説明した構成のサーマルヘッド
のように、発熱抵抗体の形状が矩形となっていると、従
来の発熱抵抗体の場合は発熱温度分布が(a)に示すよ
うに、発熱抵抗体の中心にピークをもつ山形の分布とな
っている。
If the shape of the heating resistor is rectangular as in the thermal head having the configuration described in FIGS. 1 and 2, the heating temperature distribution of the conventional heating resistor is as shown in FIG. Further, the distribution has a mountain shape having a peak at the center of the heating resistor.

実際には、抵抗体中央部と周辺部とで発熱ピークに対
し25〜30%の温度差をもっている。
Actually, there is a temperature difference of 25 to 30% with respect to the heat generation peak between the central part and the peripheral part of the resistor.

したがって、従来のサーマルヘッドの発熱抵抗体は印
加電力が足りないと印字ドット形状が(c)に示したよ
うに丸型になる。
Therefore, the heating resistor of the conventional thermal head has a round print dot shape as shown in FIG.

そのため、従来は、十分な印字電力を与えて発熱温度
を高くして印字ドット形状を矩形としてきたが、そのこ
とは抵抗体の周辺部に比べ抵抗体の中央部に過剰の熱ス
トレスをかけることになり、抵抗体中央部が劣化しやす
くなっていた。
For this reason, conventionally, the printing dot shape was made rectangular by giving sufficient printing power and increasing the heat generation temperature, but this meant that excessive thermal stress was applied to the center of the resistor compared to the periphery of the resistor. And the central portion of the resistor was easily deteriorated.

これに対し、本実施例のサーマルヘッドの発熱抵抗体
は、Curie温度に達すると抵抗値が急増して温度の上昇
をおさえる働きがあるので、局所的に熱集中がおこりに
くい。
On the other hand, the heating resistor of the thermal head according to the present embodiment has a function of suppressing the temperature rise by rapidly increasing the resistance value when the Curie temperature is reached, so that heat concentration hardly occurs locally.

例えば、抵抗体の中央部から発熱が始まるピークに達
したとすると、抵抗体中央部の抵抗値が大きくなり、電
流は抵抗値の低い抵抗体の両側を流れるようになる。
For example, when a peak at which heat generation starts from the central portion of the resistor is reached, the resistance value at the central portion of the resistor increases, and current flows on both sides of the resistor having a low resistance value.

抵抗体の両側は中央部に比べ熱量の放出が多いが、こ
の発熱抵抗体は熱量放出による温度の低下を補って沢山
の電流を流そうとする。そして抵抗体の両側の発熱温度
が抵抗体中央部と同じになるまで優先的に電流を流し続
ける。
Although both sides of the resistor release more heat than the central portion, this heating resistor tends to supply a large amount of current to compensate for the temperature drop due to the release of heat. Then, current is preferentially continued to flow until the heat generation temperature on both sides of the resistor becomes equal to that of the center of the resistor.

このようにして過渡状態に達すると、発熱抵抗体は均
一な温度分布となる(b)。
When the transient state is reached in this way, the heating resistor has a uniform temperature distribution (b).

したがって、印字ドット形状は、同図(d)に示した
ように抵抗体形状である矩形を忠実に再現する。
Therefore, the print dot shape faithfully reproduces the resistor shape rectangle as shown in FIG.

ただし、電圧は発熱温度がCurie温度に達するだけ十
分に与える必要がある。
However, it is necessary to apply a voltage sufficiently so that the heat generation temperature reaches the Curie temperature.

そしてBaTiO3系原子価制御半導体はCurie温度以上に
ならないので、誤って大きな電圧をかけても熱破壊をお
こさない。
Since the BaTiO 3 -based valence controlling semiconductor does not reach the Curie temperature or higher, it does not cause thermal breakdown even if a large voltage is applied by mistake.

したがって熱破壊を自己防止する機能を持っている。 Therefore, it has a function to prevent thermal destruction by itself.

次に、本発明のサーマルヘッドの製造方法について説
明する。
Next, a method for manufacturing the thermal head of the present invention will be described.

第5図は本発明によるサーマルヘッドの製造方法の説
明図で、(a)〜(f)の工程順で製造される。
FIG. 5 is an explanatory view of a method of manufacturing a thermal head according to the present invention, which is manufactured in the order of steps (a) to (f).

発熱抵抗体であるBaTiO3系原子価制御半導体の作り方
は、金属有機物の混合物を印刷・焼成して金属酸化物の
薄膜を得る方法、いわゆるMOD法(Meiallo Oreganic De
position)を繰り返し行うことにより所定の膜厚の金属
酸化物の膜を形成した後、アニールによりBaTiO3の結晶
粒を成長させて作ることができる。
BaTiO 3 -based valence controlling semiconductors, which are heating resistors, are manufactured by printing and firing a mixture of metal organic materials to obtain a metal oxide thin film, the so-called MOD method (Meiallo Oreganic Deposition).
After a metal oxide film having a predetermined thickness is formed by repeatedly performing position), BaTiO 3 crystal grains can be grown by annealing.

MOD法は金属有機物の混合により、任意の組成の均一
な金属酸化物の化合物の成膜が容易にでき、これを繰り
返すことで膜厚を自由に制御できるという特徴をもつ。
The MOD method is characterized in that a uniform metal oxide compound having an arbitrary composition can be easily formed by mixing a metal organic substance, and the film thickness can be freely controlled by repeating this process.

以下、本発明による発熱抵抗体の形成方法を詳細に説
明する。
Hereinafter, a method of forming a heating resistor according to the present invention will be described in detail.

本実施例では、下記のように、主材料であるBa,Ti有
機物材料と添加材料であるPb,Taの有機物材料を用い
る。
In the present embodiment, as described below, organic materials of Ba and Ti as main materials and organic materials of Pb and Ta as additive materials are used.

まず、発熱抵抗体の発熱温度の仕様を決め、その仕様
により、BaとPbの混合比を決める。添加元素はTaを用い
る。
First, the specification of the heating temperature of the heating resistor is determined, and the mixing ratio of Ba and Pb is determined based on the specification. Ta is used as an additional element.

例えば、発熱抵抗体の発熱温度を200℃にしたとする
と、BaとPbの混合比は0.8:0.2で、Tiの一部をTaで0.3at
%(原子%)置換させて半動体化させてやるとすると、
化学式は(Ba0.8Pb0.2)(Ti0.997Ta0.003)O3となる。
For example, assuming that the heating temperature of the heating resistor is 200 ° C., the mixing ratio of Ba and Pb is 0.8: 0.2, and part of Ti is 0.3 at Ta.
% (Atomic%) and make it semi-moving,
The chemical formula is (Ba 0.8 Pb 0.2 ) (Ti 0.997 Ta 0.003 ) O 3 .

MODによる発熱抵抗体のための金属有機物材料として
は、例えばN.E.ケムキャット社のメタルレジネート(商
品名)の下記の番号の各溶液を混合して使用する。
As the metal organic material for the MOD heating resistor, for example, a mixture of the following solutions of metal resinate (trade name) of NE Chemcat Co. is used.

#137−C(Ba有機物材料) #207A (Pb有機物材料) #9428 (Ti有機物材料) #7522 (Ta有機物材料) すなわち、上記各溶液を焼成後の原子数比が、 Ba:Pb:Yi:Ta=0.8:0.2:0.997:0.003 となるような割合で混合し、さらに、αターピネオー
ル、ブチルカルビトールアセテート等の溶剤を使用して
適当な粘度に調整する。
# 137-C (Ba organic material) # 207A (Pb organic material) # 9428 (Ti organic material) # 7522 (Ta organic material) In other words, the atomic ratio after firing each of the above solutions is Ba: Pb: Yi: Mix at a ratio such that Ta = 0.8: 0.2: 0.997: 0.003, and further adjust to an appropriate viscosity using a solvent such as α-terpineol and butyl carbitol acetate.

このMOD発熱抵抗体のペーストを、第5図の(a)に
示したように、表面にアンダーグレーズ層を形成したグ
レーズド・セラミック基板6にスクリーン印刷またはス
ピンコートなどによって着膜する。
As shown in FIG. 5A, the MOD heating resistor paste is deposited on the glazed ceramic substrate 6 having an underglaze layer formed on its surface by screen printing or spin coating.

MOD発熱抵抗体のペーストを着膜した基板を乾燥させ
た後、赤外線ベルト焼成炉等で10〜200℃/minの昇温速
度で600℃まで温度を上げ、600℃で1時間保持した後に
冷却する。
After drying the substrate on which the MOD heating resistor paste has been deposited, raise the temperature to 600 ° C at a heating rate of 10 to 200 ° C / min in an infrared belt firing furnace, etc., hold at 600 ° C for 1 hour, and then cool. I do.

この1回の着膜プロセスで約350nmのMOD膜が得られ
る。このプロセスを繰り返して膜厚が4〜8μmの積層
抵抗膜を形成する。
A MOD film of about 350 nm can be obtained by this one deposition process. This process is repeated to form a laminated resistance film having a thickness of 4 to 8 μm.

最後に5℃/minの昇温速度で1200℃まで上げ、1200℃
で1時間アニールして冷却すると、平均粒径が約0.2μ
mのBaTiO3系原子価制御半導体の発熱抵抗体層10が得ら
れる。
Finally, the temperature is raised to 1200 ° C at a heating rate of 5 ° C / min.
Anneal for 1 hour and cool, average particle size is about 0.2μ
As a result, a heating resistor layer 10 of BaTiO 3 -based valence controlling semiconductor of m is obtained.

次に、(b)のように、前記発熱抵抗体10が形成され
た基体6の表面に、例えばノリタケ株式会社製のD27
(商品名)等のメタロオーガニック金ペーストをベタ印
刷して焼成し、金の電極膜20′を形成する。
Next, as shown in (b), for example, D27 manufactured by Noritake Co., Ltd.
Metallo organic gold paste such as (trade name) is solid printed and fired to form a gold electrode film 20 '.

そして、(c)に示したように、上記金の電極膜2の
表面にレジスト層を塗布,乾燥し、その上に露光用のフ
ォトマスクを重ねて露光,現象を行った後、ヨウ素ヨウ
化カリウム溶液を用いてエッチングを行いレジストを除
去するフォトリソエッチングを施し、Au電極膜20を得
る。
Then, as shown in (c), a resist layer is applied to the surface of the gold electrode film 2 and dried, and a photomask for exposure is superposed thereon to perform an exposure and a phenomenon. Photolitho etching for removing the resist by etching using a potassium solution is performed to obtain an Au electrode film 20.

次に、(d)のように、前記Au電極膜20をマスクと
し、フッ素硝酸を用いてMOD発熱抵抗体層10のエッチン
グを行う。
Next, as shown in (d), using the Au electrode film 20 as a mask, the MOD heating resistor layer 10 is etched using fluorinated nitric acid.

そして、再びAu電極膜20をフォトリソ・エッチングに
より発熱抵抗体露出部分を除去すると、(e)のように
主走査方向に分割された発熱抵抗体1を得ることができ
る。
When the exposed portion of the heating resistor is removed from the Au electrode film 20 again by photolithographic etching, the heating resistor 1 divided in the main scanning direction can be obtained as shown in FIG.

最後に、(f)に示したように、前記の処理を施した
基板の表面に耐摩耗層4を形成すると前記第1図に示し
たようなサーマルヘッドができ上がる。
Finally, as shown in (f), when a wear-resistant layer 4 is formed on the surface of the substrate subjected to the above-described processing, a thermal head as shown in FIG. 1 is completed.

このようにして製造したサーマルヘッドは、例えば副
走査方向の長さが120μmで、主走査方向の長さが100μ
mの抵抗体を形成すると、抵抗率が最少でも10Ω・cm程
度となるので、平均抵抗値15〜30kΩとなる。
The thermal head manufactured in this manner has, for example, a length of 120 μm in the sub-scanning direction and a length of 100 μm in the main scanning direction.
When a resistor of m is formed, the resistivity becomes at least about 10 Ω · cm, so that the average resistance becomes 15 to 30 kΩ.

したがって、このサーマルヘッドの駆動電圧は高くな
る。
Therefore, the driving voltage of the thermal head becomes high.

第6図は本発明によるサーマルヘッドの第2実施例の
構成図であって、前記第1図と同一符号は同一部分に相
当する。
FIG. 6 is a block diagram of a second embodiment of the thermal head according to the present invention, and the same reference numerals as those in FIG. 1 correspond to the same parts.

同図に示すサーマルヘッドは、共通電極2とドライブ
電極3を副走査方向に噛合させ、この噛合部分を主走査
方向に横断して発熱抵抗体1を形成した交互電極配線構
造のサーマルヘッドであり、発熱抵抗体1の副走査方向
の幅を130μm、交互電極の幅を20μmとしてやると、
抵抗率が10Ω・cmのとき平均抵抗値が2〜4kΩとなって
駆動電圧を低くすることが可能である。
The thermal head shown in FIG. 1 is a thermal head having an alternating electrode wiring structure in which a common electrode 2 and a drive electrode 3 are meshed in a sub-scanning direction, and a heating resistor 1 is formed so as to traverse the meshed portion in a main scanning direction. If the width of the heating resistor 1 in the sub-scanning direction is 130 μm and the width of the alternating electrodes is 20 μm,
When the resistivity is 10 Ω · cm, the average resistance value is 2 to 4 kΩ, and the driving voltage can be reduced.

また、第7図は本発明によるサーマルヘッドの第3実
施例の構成図であって、前記第1図,第6図と同一符号
は同一部分に相当する。
FIG. 7 is a block diagram of a third embodiment of the thermal head according to the present invention, and the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 6 correspond to the same parts.

同図のサーマルヘッドは、発熱抵抗体1を上下から四
角いパッチ型の共通電極2とドライブ電極3とでサンド
イッチした構造であり、このような構造にすると、上部
電極(ドライブ電極3)の形状を100μm×100μmの大
きさにすることで、発熱抵抗体1の抵抗率が10Ω・cmの
とき平均抵抗値が40〜80Ωと小さくすることができる。
The thermal head shown in FIG. 1 has a structure in which a heating resistor 1 is sandwiched between a rectangular patch-shaped common electrode 2 and a drive electrode 3 from above and below. With such a structure, the shape of the upper electrode (drive electrode 3) is changed. By setting the size to 100 μm × 100 μm, the average resistance value can be reduced to 40 to 80 Ω when the resistivity of the heating resistor 1 is 10 Ω · cm.

この抵抗値をもっと上げたい場合は、不純物の添加量
を減らすことにより、その抵抗率を上記の10〜100倍に
することができる。
If it is desired to further increase the resistance value, the resistivity can be increased by 10 to 100 times by reducing the amount of impurities added.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、発熱抵抗体を
BaTiO3系原子価制御半導体の多結晶とすることによっ
て、そのCurie温度を高温側にシフトすることができ、
発熱温度を自己制御して定温発熱させ、発熱部の温度分
布を均一として印字ドットの再現性を向上させ、かつ発
熱抵抗体の自己破壊を防止したサーマルヘッドを提供す
ることができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the heating resistor is
By using a polycrystalline BaTiO 3 based valence control semiconductor, its Curie temperature can be shifted to higher temperatures,
It is possible to provide a thermal head in which the heating temperature is self-controlled to generate a constant temperature, the temperature distribution of the heating section is made uniform, the reproducibility of print dots is improved, and the self-destruction of the heating resistor is prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明によるサーマルヘッドの製造方法の第1
実施例により製造したサーマルヘッドを説明する要部斜
視図、第2図は第1図のA−A線で切断した断面図、第
3図はサーマルヘッドの発熱温度の過渡応答および蓄熱
特性の説明図、第4図はサーマルヘッドの発熱温度分布
と印字ドットの形状説明図、第5図は本発明によるサー
マルヘッドの製造方法の説明図、第6図は本発明による
サーマルヘッドの第2実施例の構成図、第7図は本発明
によるサーマルヘッドの第3実施例の構成図、第8図は
Baの一部をPbで置換したPTCサーミスタの温度特性図で
ある。 1……発熱抵抗体、2……共通電極、3……ドライブ電
極、4……耐摩耗層、5……アンダーグレーズ層、6…
…セラミツク等の絶縁基板。
FIG. 1 shows a first method of manufacturing a thermal head according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is a description of a transient response of heat generation temperature and heat storage characteristics of the thermal head manufactured according to the embodiment. FIG. 4, FIG. 4 is an explanatory diagram of the heat generation temperature distribution of the thermal head and the shape of the printed dots, FIG. 5 is an explanatory diagram of the method of manufacturing the thermal head according to the present invention, and FIG. 6 is a second embodiment of the thermal head according to the present invention. FIG. 7 is a block diagram of a third embodiment of the thermal head according to the present invention, and FIG.
FIG. 4 is a temperature characteristic diagram of a PTC thermistor in which a part of Ba is substituted with Pb. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heating resistor, 2 ... Common electrode, 3 ... Drive electrode, 4 ... Wear-resistant layer, 5 ... Underglaze layer, 6 ...
... Insulating substrate such as ceramic.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−27962(JP,A) 特開 平2−34361(JP,A) 特開 昭62−181162(JP,A) 特開 昭61−254358(JP,A) 特開 昭60−244563(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/335 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-64-27962 (JP, A) JP-A-2-34361 (JP, A) JP-A-62-181162 (JP, A) JP-A-61-181 254358 (JP, A) JP-A-60-244563 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B41J 2/335

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】絶縁基板上に共通電極、前記共通電極に対
向して配置された複数のドライブ電極、および前記共通
電極および複数のドライブ電極間を接続する発熱抵抗体
が形成され、前記発熱抵抗体としてBaTiO3系原子価制御
半導体を使用したサーマルヘッドの製造方法において、 絶縁基板上に、Ba,Tiを少なくとも含む金属有機材料の
混合溶液の塗布および焼成を複数回繰り返して膜厚4〜
8μmの積層抵抗膜を形成してから、アニール処理して
粒成長させることによりBaTiO3系原子価制御半導体の多
結晶を作り、これを発熱抵抗体とする工程を含むことを
特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
A first electrode formed on the insulating substrate; a plurality of drive electrodes disposed opposite to the common electrode; and a heating resistor connecting the common electrode and the plurality of drive electrodes. In a method of manufacturing a thermal head using a BaTiO 3 -based valence controlling semiconductor as a body, a method of coating and firing a mixed solution of a metal organic material containing at least Ba and Ti on an insulating substrate by repeating a plurality of times a film thickness of 4 to
A thermal head comprising a step of forming a BaTiO 3 -based valence control semiconductor polycrystal by forming an 8 μm multilayer resistive film, and then performing an annealing treatment to grow a grain, and using this as a heating resistor. Manufacturing method.
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