JPH02155201A - 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 本発明は感熱記録用の端末記録装置やファクシミリなど
に利用されるサーマルヘッドに関する。

従来の技術 感熱記録方式は保守の容易なハードコピーを得る方式と
して、各種の端末記録装置やファクシミリ等に利用され
ている。特に近年は熱転写記録方式の開発も活発で、多
色記録やフルカラー記録の可能なカラープリンタへの応
用開発がなされており、事務機器分野のみならず家庭用
としても期待されている。

一般にサーマルヘッドは放膜プロセスにより薄膜型と厚
膜型に分かれる。薄膜型は、半導体プロセスと同様の方
法で作成するもので、高解像度。

低消費電力、高速性に優れるが、製造設備が高価である
点に問題がある。一方厚膜型は印刷焼成を行うことによ
シ抵抗体膜を形成する方法であり、製造設備が安価であ
ると同時に製造工程が簡単であることから低価格のサー
マルヘッドを製作できるが、高解像度化や低消費電力化
、高速化に問題がある。本発明者らは上記問題点を解決
するために、有機金属を含む塗布液を、塗布、焼成する
ことにより形成した薄膜抵抗体を用いたサーマルヘッド
について開発した。上記サーマルヘッドは真空系を用い
ずに薄膜型サーマルヘッドを製造でき、コストと性能を
両立している。

発明が解決しようとする課題 サーマルヘッドによる感熱記録を高速化するためには数
ｍ５ｅｃの短パルスにより記録を行わなければならない
。そのためには薄膜抵抗体に大電力を加え４００’Ｃ程
度の温度を発生させる。その場合薄膜抵抗体の抵抗値が
小さいと電流値が大きくなり、以下の２つの問題が生じ
る。１つは、薄膜抵抗体の抵抗値に比べて電極の抵抗値
が無視できなくなり、電極の長さの差異により、各抵抗
体の発熱量にバラ付きが出て印字ムラとなることである
。もう一つは駆動回路の電流容量を大きくしなければな
らないことである。

以上の点からサーマルヘッド用薄膜抵抗体は高温におけ
る安定性と高抵抗値を持つ必要がある。

本発明で使用している酸化ルテニウム系抵抗体は・酸化
ルテニウム単独では抵抗率が６００μΩ・備程度でしか
なく−Ｌ／Ｗ＝２（Ｌは薄膜抵抗体のドツト長、Ｗはド
ツト幅）で２にΩ以上の抵抗値（高速記録に必要な抵抗
値）を得るためには膜厚を６０人程度にしなければなら
ず、製造時の制御が困難で膜質も不安定になる。本発明
者らはアルカリ土類金属を構造中に含む有機物をルテニ
ウムを構造中に含む有機物を使った塗布液に添加して焼
成することにより抵抗率を高めることを見いだした。

しかし、この場合、抵抗塗布液を塗布したのちの焼成工
程で問題点化じる。膜の密着力を十分なものにするため
に、焼成はＳＯＯ″Ｃ以上で行う。

一般的に熱分解は４００　”Ｃ程度の温度で終了し、形
成された薄膜は１００人程大の粒径を持つグレインに依
る焼結体構造を取る。焼成温度を更に上げてゆくと、酸
化ルテニウム単独の場合は８００°Ｃで４００−８００
人にまでグレインが成長し、同時に酸化ルテニウムの気
化も起こるため空隙が多くなり膜の均質性が損なわれる
。アルカリ土類金属等を加えた場合更にそれが顕著で４
００−６００°Ｃで多元系酸化物が形成されると特定温
度で極端なグレイン成長が起こり粒径は１０００人程度
大々り、密着力が弱くなる。また、抵抗率も１００−８
００ｍΩ・αと増大しサーマルヘッドに使用するのは困
難になる。

それ故に本発明の目的は上記酸化ルテニウム系薄膜抵抗
体を使用したサーマルヘッドの問題点を解決した、充分
な密着性を持ち、膜質に優れ適度な抵抗値の薄膜抵抗体
を備えたサーマルヘッドを提供しようとするものである
。

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明は、抵抗体膜として
ルテニウムまたはレニウムのアルコキシドあるいは有機
酸と、ビスマス、バナジウムより選ばれた１種類または
複数種類の有機酸あるいはアルコキシドを混合した塗布
液を、塗布、焼成して抵抗体膜を形成する構成としたも
のである。

作用 上記構成とすることにより、耐久性、安定性。

印字精度に優れた安価なサーマルヘッドを提供すること
ができる。即ち本発明はルテニウムまたはレニウムのア
ルコキシドあるいは有機酸と、ビスマス、バナジウムよ
り選ばれた１種類または複数種類のアルコキシドあるい
は有機酸を含む塗布液を用いて抵抗体膜を形成すること
を特徴とするものである。この本発明による塗布ｇ！を
用いて４００°Ｃで焼成した薄膜を走査型電子顕微鏡で
観察したところち密な焼結体構造を持っておりグレイン
の粒径は１００人程大のあった。焼成温度が６０ｏ゛°
ＣからＳＯＯ″Ｃに゛なった場合もグレインは２００４
００人まで成長するもののち密な焼結体構造はそのまま
であった。また、焼成温度が８００”Ｃ未満でも密着力
は充分で黄銀針でこすっても取れることはない。

Ｘ線回折により結晶構造を調べた結果、抵抗体膜は酸化
ルテニウムと酸化ビスマスの混晶系で形成されていた。

酸化ビスマスは、酸化ルテニウムに比べて融点が低いの
で酸化ルテニウムの粒界に拡散し、それが密着力を高め
ると同時に酸化ルテニウムの粒成長と気化を防いでいる
と考えられる。

重要なことは、焼成温度が８００°Ｃ未満でも充分な密
着力を持つため、６００−６００°Ｃの焼成温度で成膜
できることである。これに依って、８００°Ｃ以上で成
膜する場合に比べ粒成長が小さくてすみ、よりち密な膜
ができるため抵抗値のバラ付きも小さくなる。また、焼
成に必要な電力１時間も少なくなるため低コスト化が可
能になる。

以上のことからビスマス、バナジウムの添加はダレイン
の成長を抑え酸化ルテニウムの気化を防ぐとともに密着
性をたかめる効果があるといえる。

また、抵抗率も６００／７ΩｊＯＭ　−５Ｑ　０１！Ｉ
Ω・口まで制御可能であった。

以上のことから、本発明による塗布液を用いて焼成する
と、膜質にすぐれ、適度な抵抗値を持つ密着性の良い抵
抗体薄膜を得ることができる。そして、これを使うこと
によって安価で性能の高いサーマルヘッドを作ることが
できる。

実施例 第１図は本発明の実施例により作成した丈−マルヘッド
の発熱体近傍の斜視図を示す。第１図において、１はア
ルミナ基板、２はグレーズ層、３ａ、３ｂは配線用導体
膜であり、３＆は発熱体の一端を共通して接続する共通
電極、３ｂは半導体素子と接続する個別電極である。、
４は本発明の塗布液を印刷、焼成して形成した発熱抵抗
体膜であり、６は耐摩耗保護膜である。尚第１図では説
明の都合上一部耐摩耗保護膜を形成していない。

本実施例について以下具体的に説明する。

本実施例においては、２エチルヘキサン酸ルテニウムと
２エチルヘキサン酸ビスマスをビスマスとルテニウムが
３ニアになるようにニトロセルロースとともにケトン系
溶剤に溶かしてこれを抵抗の塗布液とした。この抵抗の
塗布液を、３００°Ｃ以上の転移点をもつグレーズ層２
を形成したアルミナ基板１上の全面に印刷して、６００
″Ｃ・大気中で焼成した。焼成した発熱抵抗体膜４はシ
ート抵抗値が１６００Ω／口、膜厚は１０００人であっ
た。次に、金レジネート（エンゲルハルト社製→を同様
に全面に印刷し、６００”Ｃで焼成した。この後、フォ
トレジストを塗布して、所定のマスクで露光して不要部
分をエツチング除去することで第１図に示すパターンを
形成した。（第１図の耐摩耗保護膜６のない部分）更に
この次に、紙と接触する部分に硬質ガラスを主氏分とす
る耐摩耗保護膜６を印刷して６００°Ｃで焼成して第１
図に示すサーマルヘッドを作成した。なお第１図では、
説明の都合上耐摩耗保護膜６を一部形成してない図とし
ている。

このようにして作成した本実施例のサーマルへ７ドと２
エチルヘキサン酸バリウムを２エチルヘキサン酸ビスマ
スの代わりに加えて作製した同様の抵抗値を持つサーマ
ルヘッドをパルス幅１１！１ｓｅｏ。

パルス周期ＩＱＩＩＩＳ６Ｃで連続パルス印加を行い耐
久性を比較してみた。６×１０　凹ハルスを印加した際
抵抗値変動１０パーセントを与える薄膜抵抗体の単位面
積当りの電力（Ｗ／ｄ）（＝破断電力）をくらべるとＲ
ｕ−Ｂａ−Ｑ系が４０Ｗ／ｄ、Ｒｕ−Ｂ１−０系が６６
Ｗ／−となった。また、Ｒｕ−Ｂａ−０系ではアルミナ
基板１と発熱抵抗体膜４０間で剥離が起こっていたが、
Ｒｕ−Ｂ１−０系ではこの現象は起こらなかった。発熱
抵抗体膜４の抵抗値のバラ付きを調べた結果、Ｒｕ−Ｂ
ａ−０系がＢ４丈イズ８本／ｆｆで±４パーセント以内
、Ｒｕ−Ｂ１−０系が±３パーセント以内であった。こ
の様に、Ｒｕ−Ｂａ−０系の発熱抵抗体膜４を持つサー
マルヘッドに比べＲｕ−Ｂ１−０系の発熱抵抗体膜４を
持つサーマルヘッドは耐久性、安定性、印字精度が大き
く向上した。

尚、本実施例では２エチルヘキサン酸ビスマスを用いた
が、バナジウムの２エチルヘキサン酸塩を用いても同様
の効果が得られた。シート抵抗値を１６００Ω／口にし
た場合、抵抗値のバラつきは±３パーセント以内、破断
電力は６３Ｗ／−で発熱抵抗体膜４の剥離も起こらなか
った。

発明の効果 本発明によるサーマルヘッドは耐久性、安定性。

印字精度に優れ、真空系を用いた他の薄膜型サーマルヘ
ッドに比べてコストが安いという特徴をもち工業的利用
価値の極めて高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるサーマルヘッドの実施例を示す斜
視図である。 １・・・・・・アルミナ基板、２・・・・・・グレーズ
層、４・・・・・・発熱抵抗体膜、６・・・・・・耐摩
耗保護膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　少なくとも表面が電気的絶縁性を有する基板上に、ル
   テニウムまたはレニウムのアルコキシドあるいは有機酸
   と、ビスマス，バナジウムより選ばれた１種類または複
   数種類のアルコキシドあるいは有機酸を含む塗布液を、
   塗布，焼成して形成した抵抗体膜と、この抵抗体膜に通
   電するための配線用導体膜と、前記抵抗体膜及び配線用
   導体膜を保護する耐摩耗性保護膜を設けたサーマルヘッ
   ド。