JPH01286401A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はサーマルヘッドに係り、特に安価な設備で生産
性も高い上に均質なサーマルヘッドの構造に関する。

〔従来の技術〕

感熱記録方式のファクシミリ装置やプリンタ等の記録部
に用いられるサーマルヘッドには、その製造方法によっ
て、スクリーン印刷・焼成技術を用いる厚膜型サーマル
ヘッドと、真空技術を用いる薄膜型サーマルヘッドがあ
る。

厚膜型サーマルヘッドの一例を第７図によって示す。

第７図（ａ）は該サーマルヘッドの平面図、第７図（ｂ
’）はｂ−ｂ　’線に沿った断面図である。

第７図において、１はアルミナ基板、２はアンダーグレ
ーズ層、７３は個別電極、７３′は共通電極、７４は抵
抗体、７５はオーバーグレーズ層を示す。

従来のサーマルヘッドの抵抗体７４は、第７図に示す如
く、個別電極７３、共通電極７３′上に帯状に形成され
、断面形状は膜厚が例えば１５μｍと厚いため、山型に
なっている。これは例えば酸化ルテニウムとガラスフリ
フトの粉末混合物を、溶剤と樹脂を混合した有機ビヒク
ルに分散させた厚膜抵抗ブーストを、基板上にスクリー
ン印刷し、焼成して抵抗体を形成するためである。８ド
ツト／龍のサーマルヘッドの例をとると、通常、抵抗体
７４の膜厚は１０〜２０μｍ、幅は１５０〜２００μｍ
、電極７３．７３′の厚さは２〜５μｍ程度である。

また、レニウムまたはルテニウムを含む金属有機物を用
いて厚膜方式で薄膜抵抗体を得、これを用いたサーマル
ヘッドも提案されている（特開昭６２−２９２４５３号
公報参照）。

薄膜型サーマルヘッドに用いる抵抗体は真空技術を応用
するもので、例えばタンタル等の難溶性金属の薄膜をス
パツタリングにより基板上に蒸着し、ホトリソ技術によ
ってパターンを形成して薄Ｈ莫抵抗体を形成するもので
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、厚膜型サーマルヘッドに用いる抵抗体は安価
な設備で製造出来、生産性が高いが、次のような問題点
がある。

即ち、抵抗体の膜厚が厚いため、断面形状が山型になり
（第７図（ｂ）参照）、サーマルヘッドの隣接ドツトと
の熱分離が悪（、印字品質が劣る。

さらに、熱応答性も劣る。

また、抵抗体がμｍオーダーの粉末の焼結体であること
から、高密度化した場合に抵抗値のバラツキも大きい。

例えば、８ドツト／龍で２８８ドツトの抵抗体素子数の
場合、抵抗値のバラツキはｉ２０％にもなる。これは１
２ドツ）　／　＊＊の場合も同様である。

また、レニウム等の金属有機物を用いζ、薄膜抵抗体を
形成するものは、レニウムとケイ素あるいはバリウム等
のアルカリ土類金属のＮＪｔ　、；１７合わせで抵抗体
を形成しており、このような抵抗体では均一な′Ｆ！ｉ
膜が得られず、また耐電力強度が小さく、さらに抵抗値
のバラツキも改善されない。

さらに、薄膜型サーマルヘッドは、形成される抵抗体は
均質で熱応答性も高いが、生産設備が真空装置を用いる
など高価であり、メンテナンスも困難であり、生産性が
低いという問題点がある。

従って本発明の目的は、厚膜方式で、抵抗値のバラツキ
が小さく、熱応答性のよい抵抗体薄膜を形成し、この抵
抗体薄膜を利用してドツト間の熱分離のよい即ち画質の
よいサーマルヘッドを提供するものである。

〔課題を解決するための手段および作用〕前記目的を達
成するため、本発明では抵抗体としてイリジウム、ロジ
ウム又はオスニウムの少なくとも一つの金属を含み、且
つその膜厚が０．０５〜３μｍであるのちを用いる。

基板の抵抗体の膜厚を薄くすることにより、サーマルヘ
ッドのドツト間の熱分離がよくなるとともに、熱応答性
も改善され、低消費エネルギー化が実現できる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図について説明する。

第１図は本実施例のサーマルヘッドの構成図である。第
１図（ａ）は平面図、第１図（ｂ）はａ−ａ線に沿った
断面図である。

第１図において、１はアルミナ基板、２はアンダーグレ
ーズ層、３は個別電極、３′は共通電極、４は抵抗体、
５はオーバーグレーズ層を示す。

第１図に示す如く、本発明のサーマルヘッドは、アルミ
ナ基板１上にガラス蓄熱層であるアンダーグレーズ層２
を有する基板上に、イリジウムの酸化物を含む抵抗体４
が、例えば幅１５０〜２００μｍ程度、膜厚が０．０５
〜３μｍの範囲で形成されている。さらに抵抗体４の上
を含むアンダーグレーズ層２上に金膜から成る個別電極
３、共１ＩＴ１電極３′が設けられている。個別電極３
の幅は、共通電極３′の幅（通常８ドツト／鰭のサーマ
ルヘッドで３０μｍ幅）よりも細く形成されている。こ
れは熱分離改良のためである。これら抵抗体４と個別電
極３、共通電極３′上にオーバーグレーズ層５が保護膜
として設けられている。ただし第１図（ａ）ではオーバ
ーグレーズ層５は図示省略しである。

次に第１図のサーマルヘッドの製造方法を説明する。

まず、アルミナ基板１上に４０〜８０μｍの厚さに形成
したアンダーグレーズ層２を有する基板上に、例えばイ
リジウムを含む金属有機物の混合溶液をスクリーン印刷
により塗布し、乾燥後焼成して、膜厚０．０５〜３μｍ
１幅約１５０〜２００μｍの薄膜抵抗体４を帯状に形成
する。

この抵抗体の膜厚は、後述する理由により決められ、必
要とする抵抗値に合わせ込むために、スクリーンメツシ
ュ数、エマルジョン厚、印刷回数によって調整する。

その後、金有機物くメタロオーガニック金）ペーストを
基板全面に印刷・焼成して、膜厚が例えば０．３〜１μ
ｍの金膜を形成する。これをフォトリソエツチングして
所望の個別電極３と共通電極３′を形成する。ここで個
別電極３の少なくとも抵抗体４上での幅は、共通電極３
′のそれよりも細（なるよう形成することがよい。これ
は熱分離改良のためである。

これらの抵抗体４、個別電極３、共通電極３′を含む基
板上に保護のためオーバーグレーズ層５を、抵抗体４上
で膜厚３〜５μｍとなるように、ガラスペーストの印刷
・焼成により積層形成し、サーマルヘッドを得る。

第２図は本発明の組成の抵抗体の膜厚とベタ黒濃度１．
２にするための消費エネルギーの関係を示すグラフであ
る。第２図における抵抗体の組成はイリジウム：ケイ素
：ビスマス＝１：０．５：０．５である。第２図によれ
ば抵抗体の膜厚を３μｍ以下にすると消費エネルギーは
ほぼ一定となり、３μｍ以上では消費エネルギーが増加
することがわかる。一般に抵抗体の膜厚を薄（すれば、
消費エネルギーは小さくなるが、従来の厚膜型サーマル
ヘッドに用いる抵抗体では、膜厚を薄くすると電力に対
する強度が弱くなり、熱で抵抗体が破壊されるため、膜
厚を５μｍ以下にすることは、はとんど不可能であった
。

本発明の抵抗体では３μｍ以下の膜厚でも電力に対する
強度を保つことができる。

第３図（ま、イリジウム：ケイ素：ビスマス：ジルコニ
ウム−ｔ：ｉ：ｔ：ｏ、３の抵抗体の膜厚を変化させた
時のＳ　Ｓ　Ｔ　（Ｓｔｅｐ　５ｔｒｅｓｓ　Ｔｅ５ｔ
）による電力強度試験の結果を示す。ＳＳＴ電力強度試
験は、周知の如く、電力量を変化させて、抵抗体の抵抗
値変化率を調べるものであり、抵抗値変化の少ないもの
程、耐電力強度が高くなり、信頬性の高いサーマルヘッ
ドを得ることができる。

第３図から明らかな如く、膜厚が０．０５μｍ以上にな
ると、従来の厚膜型抵抗体と同等以上の耐電力強度が得
られるが、薄くなりすぎると、抵抗体４とアンダーグレ
ーズ層２表面への密着性が悪くなり、安定に出来ない。

従って、本発明のサーマルヘッドに用いられる抵抗体の
膜厚は０．０５μｍ〜３μｍの範囲で選択することが好
ましい。

なお上記実施例の構成において、抵抗体４と電極３．３
′の位置を逆にしても、つまり電極３．３′の上に抵抗
体を形成しても同様の効果が得られる。

次に本発明により構成されるサーマルヘッドの特性につ
いて説明する。

第４図は超々高感度紙を使用して８ドツト／■ｌのサー
マルヘッドで印字する場合のドツト当たりの消費エネル
ギーとベタ黒濃度の関係を示すグラフである。

第４図において、曲線■はイリジウム：ケイ素：ビスマ
ス−１：　０．５　：　０．５の組成で０．３　ｐ　ｍ
の膜厚の抵抗体を用いたサーマルヘッドに対する特性を
示し、曲線■は従来の厚膜型抵抗体（膜厚約１２μｍ）
を用いたサーマルヘッドの特性を示す。

曲線Ｉにより明らかなように、本発明によれば通常のベ
タ黒濃度として適した１、２の濃度を得るために必要な
ドツト当たりの消費エネルギーは０゜２０ｍＪであるが
、従来の厚膜型抵抗体では曲線Ｈによりあきらかなよう
に、０．２４ｍＪを必要としている。即ち、本発明のサ
ーマルヘッドの消費エネルギーは約２割も低減されてい
ることになる。

第５図はイリジウム：ケイ素：鉛＝１：０．５：０．５
の抵抗体の熱応答特性を示すグラフであって、１５０μ
ｍ　Ｘ１２５μｍのドツトサイズのサーマルヘッドに印
加エネルギー０．３ｍＪ／ドツトのパルスを０．５ｍ５
ｅｃ印加した場合の温度変化を示し、熱応答曲線Ｉは抵
抗体の膜厚が０．３μｍの本発明のものを示し、熱応答
曲線Ｈは膜厚が１２μｍの従来の厚膜型サーマルヘッド
のものを示す。

第５図によれば、本発明のサーマルヘッドの熱応答曲線
Ｉは従来の厚膜型サーマルヘッドの熱応答曲線Ｈに比べ
て、発熱性もよく、ピーク温度に達した後の冷却速度も
早く、熱応答性にすぐれていることが明らかである。

第６図は１２ドツト／龍、２８８ドツトで膜厚が０．２
５μｍ程度の本発明のサーマルヘッドのドツトによる抵
抗値のバラツキを示す図である。

このサーマルヘッドに用いた抵抗体の組成は、イリジウ
ム：ケイ素：ビスマス：ジルコニウム＝１：１：　１：
０．３である。

第６図によれば本発明のサーマルヘッドの抵抗値のバラ
フキは±７％以内であり、従来の同様規模の厚膜型サー
マルヘッドの±２０％に比ベテ大幅に低減されている。

さらに隣接ドツト間のバラツキも、従来のサーマルヘッ
ドでは±１０％以上のバラツキがあるのに対し、本発明
のサーマルヘッドでは１％以内に低減している。

なお、前記実施例、特性図において、イリジウムを含む
抵抗体を用いたサーマルヘッドについて述べたが、本発
明はごれに限られず、イリジウムの代わりにルテニウム
、ロジウムまたはオスミウムを含む抵抗体を用いても、
はぼ同様の効果・特性を得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明のサーマルヘッドは、従来の厚膜型サーマルヘッ
ドと同一の設備と類似の工程により、安価で生産性がよ
く、特性の優れたサーマルヘッドである。

特に、従来の厚膜型サーマルヘッドに比べて、低消費エ
ネルギー化が図れる（第４図参照）。

また、従来の厚膜型サーマルヘッドに比べて熱応答性が
高いため、高速印字が可能である（第５図参照）。

さらにドツト間の熱分離がよいので、主走査方向のドツ
ト間の熱の流入出が低減し、孤立印字ドツトの１度低下
が少なく、画質が向上する。

本発明のサーマルヘッドに用いる抵抗体は均質な酸化物
薄膜抵抗体であり、従来の厚膜抵抗体に比べて、耐電力
強度が大きく、昇華型などの電力量の大きい感熱記録、
高負荷の印字においても商い信頼性を有して応用できる
。

また本発明のサーマルヘッドはドツト毎の抵抗値のバラ
ツキが少なく、印字の際の濃度むらが大幅に改善される
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のサーマルヘッドの構造説明図、第２図
は抵抗体膜厚と消費エネルギーの関係図、第３図はＳＳ
Ｔによる電力強度試験の結果図、第４図は消費エネルギ
ーと印字濃度曲線図、第５図はサーマルヘッドの熱応答
曲線図、第６図は抵抗値のバラツキを示す図、 第７図は従来例の構造説明図である。 １・・・アルミナ基板、　　２−アンダーグレーズ層３
−個別電極、　　　　３′〜共通電極、４−４ｆｆ；抗
体、　　　　　５・・−オーバーグレーズ層。 特許出願人　富士ゼロックス株式会社 代理人弁理士　　山　谷　晧　榮 第３図 消電エネルへ− 時間　　　　（尻５ｅｃ） 第５図 ドラＦ紋 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電極間を抵抗体で接続したサーマルヘッドにおい
   て、前記抵抗体はイリジウム、ロジウム又はオスニウム
   の少なくとも１つの金属を含み、且つその厚さが０．０
   ５〜３μｍであることを特徴とするサーマルヘッド。