JPH06143637A - Thermal head - Google Patents

Thermal head

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JPH06143637A
JPH06143637A JP29938192A JP29938192A JPH06143637A JP H06143637 A JPH06143637 A JP H06143637A JP 29938192 A JP29938192 A JP 29938192A JP 29938192 A JP29938192 A JP 29938192A JP H06143637 A JPH06143637 A JP H06143637A
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JP
Japan
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heating resistor
resistor layer
thermal head
layer
heating
Prior art date
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Application number
JP29938192A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tokuhito Mochizuki
徳人 望月
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Toshiba TEC Corp
Original Assignee
Tokyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06143637A publication Critical patent/JPH06143637A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a thermal head comprising a heating resistor layer, an electrode layer, and a protective layer formed on a substrate in which the power saving and high image quality are embodied by improving characteristics of the heating resistor layer. CONSTITUTION:A heating resistor layer 10 is formed of an oxide containing barium, ruthenium, and titanium, wherein resistance of heating element 15 is increased by increasing resistivity of the heating resistor layer 10 and variation of resistance is prevented at the time of heating by setting temperature coefficient of resistance of the heating resistor layer 10 close to + or -0.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、サーマルプリンタ等に
利用するサーマルヘッドに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal head used in a thermal printer or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、サーマルヘッドを利用したサーマ
ルプリンタ、カラープリンタ、バーコードプリンタ、フ
ァクシミリ、電子キャッシュレジスタのR/J(Receipt
/Journal)プリンタなどに利用している。そして、この
ようなサーマルプリンタには、省電力化、高速化、高画
質化、長寿命化等が必要であるが、これらを達成するた
めにはサーマルヘッドの発熱素子を形成する発熱抵抗体
層の特性を改善する必要がある。
2. Description of the Related Art Currently, R / J (Receipt) of thermal printers, color printers, bar code printers, facsimiles and electronic cash registers using a thermal head are used.
/ Journal) Used for printers. In addition, such a thermal printer requires power saving, high speed, high image quality, long life, and the like. To achieve these, a heating resistor layer forming a heating element of a thermal head. It is necessary to improve the characteristics of.

【0003】つまり、サーマルヘッドの省電力化を達成
するには、駆動電流を低減するために発熱素子を高抵抗
化する必要がある。また、サーマルヘッドの高速化を達
成するには、短時間で発熱素子の表面温度を上昇させる
ために発熱抵抗体層の耐熱性を向上させる必要がある。
さらに、サーマルヘッドの高画質化を達成するには、印
刷画像が一画素毎に明瞭であると共に連続印刷でも尾引
きを発生しないように、発熱抵抗体層のTCR(Tempera
ture Coefficient of Resistance)を適正値とする必要
がある。また、サーマルヘッドの長寿命化を達成するに
は、発熱抵抗体層を遮蔽する保護層の耐摩耗性なども必
要であるが、この場合は経時的な劣化を防止するために
発熱抵抗体層に耐蝕性が必要である。
That is, in order to reduce the power consumption of the thermal head, it is necessary to increase the resistance of the heating element in order to reduce the drive current. Further, in order to increase the speed of the thermal head, it is necessary to improve the heat resistance of the heating resistor layer in order to raise the surface temperature of the heating element in a short time.
Furthermore, in order to achieve high image quality of the thermal head, the TCR (Temperature) of the heating resistor layer is used so that the printed image is clear for each pixel and tailing does not occur even in continuous printing.
ture Coefficient of Resistance) is required to be an appropriate value. Further, in order to achieve a long life of the thermal head, it is necessary to have abrasion resistance of the protective layer that shields the heating resistor layer, but in this case, in order to prevent deterioration over time, the heating resistor layer Corrosion resistance is required.

【0004】そして、前述のようにサーマルヘッドの省
電力化のために発熱素子を高抵抗化するには、この発熱
素子を形成する発熱抵抗体層の材料の比抵抗を上昇させ
る必要がある。例えば、材料の比抵抗が低い発熱抵抗体
層で高抵抗の発熱素子を形成するためには、発熱抵抗体
層の膜厚を薄型化する必要があるので、これは部分的な
抵抗値の誤差が増大することになると共に生産性や耐久
性を阻害することになる。そこで、このような課題を有
することなく発熱素子を高抵抗化するには、上述のよう
に比抵抗が高い材料で発熱抵抗体層を形成する必要があ
る。
As described above, in order to increase the resistance of the heating element in order to save the power of the thermal head, it is necessary to increase the specific resistance of the material of the heating resistor layer forming the heating element. For example, in order to form a high resistance heating element with a heating resistor layer having a low specific resistance of the material, it is necessary to reduce the thickness of the heating resistor layer. Will increase, and productivity and durability will be impaired. Therefore, in order to increase the resistance of the heating element without having such a problem, it is necessary to form the heating resistor layer with a material having a high specific resistance as described above.

【0005】そして、このようなサーマルヘッドとして
は、酸化ルテニウムを主成分とする材料で発熱抵抗体層
を形成したサーマルヘッドが特開昭60-157884 号公報に
提案されている。そこで、ここでは上記公報に開示され
たサーマルヘッドを従来例として図6に基づいて説明す
る。まず、このサーマルヘッド1では、セラミック基板
2の表面の略全域にガラスグレーズ層3を一様に積層形
成し、このガラスグレーズ層3上に所定形状の発熱抵抗
体層4を部分的に形成している。そして、この発熱抵抗
体層4の両側部上から前記ガラスグレーズ層3上に至る
位置にTi-Au等からなる所定形状の電極層5,6を形
成することで、これらの電極層5,6間に位置する前記
発熱抵抗体層4で発熱素子7を形成している。なお、こ
のようなサーマルヘッド1は、実際には上述のような発
熱素子7と電極層5,6との表面上に、耐蝕性や耐摩耗
性を向上させる保護層(図示せず)を形成することにな
る。
As such a thermal head, a thermal head having a heating resistor layer formed of a material containing ruthenium oxide as a main component is proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-157884. Therefore, here, the thermal head disclosed in the above publication will be described as a conventional example with reference to FIG. First, in the thermal head 1, the glass glaze layer 3 is uniformly laminated and formed on substantially the entire surface of the ceramic substrate 2, and the heating resistor layer 4 having a predetermined shape is partially formed on the glass glaze layer 3. ing. Then, by forming electrode layers 5 and 6 having a predetermined shape made of Ti-Au or the like at positions from both sides of the heating resistor layer 4 to the glass glaze layer 3, these electrode layers 5 and 6 are formed. A heating element 7 is formed by the heating resistor layer 4 located between them. In addition, in such a thermal head 1, a protective layer (not shown) for improving corrosion resistance and wear resistance is actually formed on the surfaces of the heating element 7 and the electrode layers 5 and 6 as described above. Will be done.

【0006】そして、このサーマルヘッド1では、酸化
ルテニウム(RuO2)を主成分とし、M(このMはCa,
Sr,Ba,Pb,Bi,Tl から選定した少なくとも一つ)の
酸化物を、M/Ru=0.6 〜2.0(at%)だけ含有した金
属酸化物で前記発熱抵抗体層4を形成している。そこ
で、ここではサーマルヘッド1の発熱抵抗体層4のMと
してBaを選定し、このBa/Ruが1.0(at%)となる
BaRuO3 で発熱抵抗体層4を形成した場合に付いて
以下に詳述する。
In this thermal head 1, ruthenium oxide (RuO 2 ) is the main component, and M (where M is Ca,
The heating resistor layer 4 is formed of a metal oxide containing at least one oxide selected from Sr, Ba, Pb, Bi, and Tl) in an amount of M / Ru = 0.6 to 2.0 (at%). . Therefore, here, Ba is selected as M of the heating resistor layer 4 of the thermal head 1 and the heating resistor layer 4 is formed of BaRuO 3 having a Ba / Ru of 1.0 (at%). Detailed description.

【0007】まず、このようなBaRuO3 で発熱抵抗
体層4を形成する場合は、その原材料をスパッタリング
法でガラスグレーズ層3上に成膜し、この後に600 〜70
0(℃)の雰囲気中でアニールを行なって結晶化させる。
このようにすることで、この発熱抵抗体層4の抵抗値は
所定値となるので、このアニールの温度以下で使用する
限りは発熱抵抗体層4の劣化は微少である。さらに、こ
の発熱抵抗体層4は、元々が酸化物であるので耐蝕性は
良好で経時的な劣化も微少である。
First, when the heating resistor layer 4 is formed of such BaRuO 3 , the raw material thereof is deposited on the glass glaze layer 3 by the sputtering method, and then 600-70.
Crystallize by annealing in an atmosphere of 0 (° C).
By doing so, the resistance value of the heating resistor layer 4 becomes a predetermined value, so that the heating resistor layer 4 is slightly deteriorated as long as it is used at a temperature not higher than the annealing temperature. Further, since the heat generating resistor layer 4 is originally an oxide, it has good corrosion resistance and little deterioration over time.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述のようにBaRu
3 で発熱抵抗体層4を形成したサーマルヘッド1は、
高速化や長寿命化に有効である。
As described above, BaRu is used.
The thermal head 1 having the heating resistor layer 4 formed of O 3 is
It is effective for speeding up and extending the life.

【0009】しかし、このようなサーマルヘッド1は、
実際には高画質化や省電力化には劣性である。つまり、
上述したBaRuO3 等からなる発熱抵抗体層4は、T
CRが800(ppm/K)程度と極めて高いため、発熱温度が上
昇すると抵抗値が増加して駆動電力が減少することにな
り、印刷濃度の立上がりの応答性が低下して画像品質を
阻害している。特に、このようなサーマルヘッド1で
は、連続的な画像印刷で印刷濃度が所定値となる駆動電
力で一画素だけを印刷するような場合、極短時間だけ駆
動する発熱素子7の発熱温度が画像印刷に必要な温度ま
で到達しにくいので印刷不良が発生しやすい。
However, such a thermal head 1 is
Actually, it is inferior to high image quality and power saving. That is,
The heating resistor layer 4 made of BaRuO 3 or the like is
Since the CR is extremely high at about 800 (ppm / K), the resistance value increases and the driving power decreases when the heat generation temperature rises, and the responsiveness at the rise of the print density decreases and the image quality is impaired. ing. In particular, in such a thermal head 1, when only one pixel is printed by the driving power such that the printing density becomes a predetermined value in continuous image printing, the heating temperature of the heating element 7 driven for an extremely short time is Since it is difficult to reach the temperature required for printing, printing defects easily occur.

【0010】また、上述したBaRuO3 等からなる発
熱抵抗体層4は、比抵抗が2500(μΩcm)程度と極めて
低いため、発熱素子7の抵抗値を増加させることが困難
でサーマルヘッド1の消費電力が増大することになる。
つまり、このような発熱抵抗体層4で平面形状が正方形
の発熱素子7を形成する場合、その抵抗値を1.0(KΩ)
とするためには膜厚を250(Å)程度まで薄型化する必要
があるが、このような膜厚の薄膜層はスパッタリング法
等の既存の薄膜技術では実施困難である。
Further, since the specific resistance of the heating resistor layer 4 made of BaRuO 3 or the like is as low as 2500 (μΩcm), it is difficult to increase the resistance value of the heating element 7 and the thermal head 1 consumes less. The power will increase.
That is, when the heating element 7 having a square planar shape is formed by such a heating resistor layer 4, its resistance value is 1.0 (KΩ).
In order to achieve this, it is necessary to reduce the film thickness to about 250 (Å), but it is difficult to implement a thin film layer having such a film thickness with existing thin film technology such as sputtering.

【0011】本発明は、省電力化と高画質化とが可能な
サーマルヘッドを得るものである。
The present invention provides a thermal head capable of saving power and improving image quality.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】基板上に発熱抵抗体層と
電極層と保護層とを形成したサーマルヘッドにおいて、
バリウムとルテニウムとチタンとを含有した酸化物で前
記発熱抵抗体層を形成した。
In a thermal head having a heating resistor layer, an electrode layer and a protective layer formed on a substrate,
The heating resistor layer was formed of an oxide containing barium, ruthenium and titanium.

【0013】[0013]

【作用】発熱抵抗体層の比抵抗を上昇させて発熱素子の
抵抗値を増加させることができ、さらに、発熱抵抗体層
のTCRを±0に近接させて発熱時の抵抗値の変化を防
止することができるので、省電力化と高画質化とが可能
なサーマルヘッドを得ることができる。
The function of the heating resistor layer can be increased by increasing the specific resistance of the heating resistor layer, and the TCR of the heating resistor layer can be made closer to ± 0 to prevent the resistance value from changing during heating. Therefore, it is possible to obtain a thermal head capable of saving power and improving image quality.

【0014】[0014]

【実施例】本発明の実施例を図1ないし図5に基づいて
説明する。まず、このサーマルヘッド8では、図1に例
示するように、グレーズドアルミナ基板9の表面上の略
全域に、バリウムとルテニウムとチタンとを含有した酸
化物で発熱抵抗体層10を積層形成している。そして、
この発熱抵抗体層10上にチタン等からなる第一電極層
11とアルミニウム等からなる第二電極層12とを順次
積層してパターニングすることで、前記発熱抵抗体層1
0上に所定形状の個別電極層13と共通電極層14とを
形成している。そこで、これらの電極層13,14間に
位置する前記発熱抵抗体層10が発熱素子15を形成し
ている。さらに、このサーマルヘッド8では、前記発熱
素子15や前記電極層13,14の表面の略全域に、ム
ライト等からなる第一保護層16と炭化珪素等からなる
第二保護層17とを順次積層している。
Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. First, in this thermal head 8, as illustrated in FIG. 1, a heating resistor layer 10 is formed by laminating an oxide containing barium, ruthenium, and titanium on almost the entire surface of a glaze alumina substrate 9. There is. And
On the heating resistor layer 10, a first electrode layer 11 made of titanium or the like and a second electrode layer 12 made of aluminum or the like are sequentially laminated and patterned, whereby the heating resistor layer 1 is formed.
An individual electrode layer 13 and a common electrode layer 14 each having a predetermined shape are formed on the substrate 0. Therefore, the heating resistor layer 10 located between the electrode layers 13 and 14 forms the heating element 15. Further, in this thermal head 8, a first protective layer 16 made of mullite and the like and a second protective layer 17 made of silicon carbide and the like are sequentially laminated on substantially the entire surfaces of the heating elements 15 and the electrode layers 13 and 14. is doing.

【0015】なお、このサーマルヘッド8では、実際に
は多数の発熱素子15を副走査方向や主走査方向にライ
ン状に連設することで、シリアル形式やライン形式のサ
ーマルヘッド8となっている。
In this thermal head 8, a large number of heating elements 15 are actually arranged in a line in the sub-scanning direction or the main scanning direction to form a serial type or line type thermal head 8. .

【0016】このような構成において、このサーマルヘ
ッド8では、電極層13,14間に所定の駆動電圧を印
加して所望の発熱素子15を選択的に発熱駆動すること
で、感熱紙(図示せず)などにドットマトリクス形式の
画像印刷を行なうようになっている。
In such a structure, in the thermal head 8, a predetermined driving voltage is applied between the electrode layers 13 and 14 to selectively heat the desired heating element 15 so as to drive the heating paper (not shown). Image) in a dot matrix format.

【0017】ここで、本出願人が実際に試作したサーマ
ルヘッド8の製作方法を以下に説明する。まず、グレー
ズドアルミナ基板9の表面に発熱抵抗体層10をRF
(Radio−Frequency)スパッタリングで成膜する。この
時、このRFスパッタリングで使用するターゲット18
は、図2に例示するように、BaRuO3 からなる円盤
状の焼結体19上にTiからなる10×10×2.0(mm)の複
数個のチップ20を、磁界が集中する円周上に配列した
形態となっている。そこで、上述のようなターゲット1
8を使用して1.0(Pa)のArガス-50(%)O2 ガス内で
グレーズドアルミナ基板9上に発熱抵抗体層10をRF
スパッタリングで成膜し、この発熱抵抗体層10を700
(℃)で1.0(H)の熱処理で安定させた。
Here, a method of manufacturing the thermal head 8 actually manufactured by the applicant will be described below. First, the heating resistor layer 10 is formed on the surface of the glaze alumina substrate 9 by RF.
(Radio-Frequency) Sputtering is used to form a film. At this time, the target 18 used in this RF sputtering
As illustrated in FIG. 2, a plurality of 10 × 10 × 2.0 (mm) chips 20 made of Ti are provided on a disc-shaped sintered body 19 made of BaRuO 3 on the circumference where a magnetic field is concentrated. It is in the form of arrangement. Therefore, the target 1 as described above
8 is used to RF the heating resistor layer 10 on the glazed alumina substrate 9 in 1.0 (Pa) Ar gas-50 (%) O 2 gas.
The heating resistor layer 10 is formed by sputtering to 700
Stabilized by a heat treatment of 1.0 (H) at (° C).

【0018】つぎに、上述のようにして形成した発熱抵
抗体層10上にスパッタリングで膜厚1000(Å)のTi
(チタン)層と膜厚9000(Å)のAl(アルミニウム)層
とを順次成膜し、これをフォトリソグラフィーでパター
ニングすることで電極層13,14と発熱素子15とを
形成した。この時、本出願人が試作したサーマルヘッド
8では、形状が132 ×120(μm)の矩形の発熱素子15を
7.6(Dot/mm)の密度で配列した。さらに、この上に3A
l23・2SiO2(ムライト)からなる膜厚3.0(μm)の第
一保護層16と、SiC(炭化珪素)からなる膜厚2.0
(μm)の第二保護層17とを、RFスパッタリングで順
次成膜することでサーマルヘッド8を製作した。
Next, a Ti film having a thickness of 1000 (Å) is sputtered on the heating resistor layer 10 formed as described above.
A (titanium) layer and an Al (aluminum) layer having a film thickness of 9000 (Å) were sequentially formed and patterned by photolithography to form the electrode layers 13 and 14 and the heating element 15. At this time, in the thermal head 8 prototyped by the applicant, a rectangular heating element 15 having a shape of 132 × 120 (μm) is used.
It was arranged at a density of 7.6 (Dot / mm). Furthermore, 3A on this
The first protective layer 16 made of l 2 O 3 .2SiO 2 (mullite) and having a thickness of 3.0 (μm), and the film thickness made of SiC (silicon carbide) and having a thickness of 2.0.
The thermal head 8 was manufactured by sequentially depositing the second protective layer 17 (of μm) by RF sputtering.

【0019】上述のようにすることで、このサーマルヘ
ッド8では、バリウムとルテニウムとチタンとを含有し
た酸化物で発熱抵抗体層10を形成することになるの
で、これはバリウムとルテニウムとを含有した酸化物か
らなる従来のサーマルヘッド1の発熱抵抗体層4とは異
なる特性を有する。そこで、本出願人は上述のようなR
Fスパッタリングのターゲット18のチップ20の個数
を増減することなどで発熱抵抗体層4の組成を可変させ
て特性を評価した。なお、このような評価においては、
実際にはグレーズドアルミナ基板9上に発熱抵抗体層1
0のみを成膜したものや、保護層16,17を成膜しな
いものなどもサンプルとした。
As described above, in the thermal head 8, the heating resistor layer 10 is formed of the oxide containing barium, ruthenium and titanium. Therefore, the heating resistor layer 10 contains barium and ruthenium. It has characteristics different from the heating resistor layer 4 of the conventional thermal head 1 made of the above oxide. Therefore, the present applicant has adopted the above-mentioned R
Characteristics were evaluated by changing the composition of the heating resistor layer 4 by increasing or decreasing the number of chips 20 of the F sputtering target 18. In addition, in such evaluation,
Actually, the heating resistor layer 1 is formed on the glaze alumina substrate 9.
Samples were prepared by forming only 0, or not forming the protective layers 16 and 17.

【0020】まず、本出願人はBaRuO3 の焼結体1
9上に積載するTiのチップ20の個数を6個、12
個、18個としてグレーズドアルミナ基板9上に本案の
発熱抵抗体層10を成膜すると共に、チップ20の個数
を0個として従来例に相当する発熱抵抗体層4も成膜し
た。そして、このようにして成膜した発熱抵抗体層4,
10の比抵抗とTCRとを測定したところ、図3に例示
するように、チップ20の個数を増加する毎に比抵抗が
上昇してTCRは低下することが判明した。
First, the applicant of the present invention has made BaRuO 3 sintered body 1
The number of Ti chips 20 loaded on 9 is 6, 12
The heat generating resistor layer 10 of the present invention was formed on the glaze alumina substrate 9 as 18 and the heat generating resistor layer 4 corresponding to the conventional example was formed with the number of chips 20 being 0. Then, the heating resistor layers 4 thus formed
When the specific resistance and TCR of 10 were measured, it was found that the specific resistance increased and the TCR decreased as the number of chips 20 was increased, as illustrated in FIG.

【0021】より具体的には、ターゲット18内のTi
のチップ20の個数を0個としてチタンを含有しない従
来の発熱抵抗体層4では、比抵抗は2300(μΩcm)程度
と極めて低くなり、TCRは+800(ppm/K)程度と極
めて高くなった。しかし、チップ20の個数を増加する
毎に比抵抗は上昇してTCRは低下し、例えば、Tiの
チップ20の個数を18個としてチタンを含有した本案
の発熱抵抗体層10では、比抵抗は10000(μΩcm)程度
と極めて高く、TCRは−100( ppm/K)程度と極めて
±0に近接している。
More specifically, Ti in the target 18 is
In the conventional heating resistor layer 4 containing 0 chips and having no titanium, the specific resistance was extremely low at about 2300 (μΩcm) and the TCR was extremely high at around +800 (ppm / K). However, as the number of chips 20 increases, the specific resistance increases and the TCR decreases. For example, in the case of the heating resistor layer 10 of the present invention containing titanium with the number of Ti chips 20 being 18, the specific resistance is It is extremely high at about 10,000 (μΩcm), and the TCR is very close to ± 0 at about -100 (ppm / K).

【0022】特に、このTCRに関しては、上述のよう
にTiのチップ20の個数が18個の発熱抵抗体層10
では−100(ppm/K)程度で、Tiのチップ20の個数
が12個の発熱抵抗体層10では+350(ppm /K)程度
となったので、例えば、Tiのチップ20の個数を16
〜17個などとすることでTCRを略±0にできること
が類推できる。
Particularly, regarding this TCR, as described above, the heating resistor layer 10 having 18 Ti chips 20 is used.
Is about -100 (ppm / K), and the number of Ti chips 20 is about +350 (ppm / K) in the 12 heating resistor layers 10, therefore, for example, the number of Ti chips 20 is 16
It can be inferred that the TCR can be set to approximately ± 0 by setting the number to be 17, or the like.

【0023】つまり、上述のようにターゲット18中に
所定数のTiのチップ20を配列してチタンを含有した
発熱抵抗体層10を成膜することで、発熱抵抗体層10
の比抵抗を上昇させて発熱素子15の抵抗値を増加させ
ることができるので、サーマルヘッド8の省電力化に寄
与することができる。さらに、上述のように発熱抵抗体
層10のTCRを±0に近接させることで、発熱温度の
上昇時の抵抗値の変化による駆動電力の変動を防止する
ことができるので、作動中のサーマルヘッド8の印刷濃
度の変化を防止して高画質化に寄与することができる。
That is, as described above, by arranging a predetermined number of Ti chips 20 in the target 18 to form the heating resistor layer 10 containing titanium, the heating resistor layer 10 is formed.
Since it is possible to increase the specific resistance of the heating element 15 to increase the resistance value of the heating element 15, it is possible to contribute to the power saving of the thermal head 8. Furthermore, by bringing the TCR of the heating resistor layer 10 close to ± 0 as described above, it is possible to prevent the drive power from varying due to the change in the resistance value when the heating temperature rises. It is possible to prevent a change in print density of No. 8 and contribute to high image quality.

【0024】また、本出願人は上述のようにして試作し
た四種類の発熱抵抗体層4,10の組成をRBS(Ruthe
rford Back Scattering)法で調査したところ、下記の表
1に例示するように、ターゲット18のチップ20の個
数を増加させると、発熱抵抗体層10内のTi(チタン)
の含有率が増大すると共にRu(ルテニウム)の含有率が
低下することが判明した。
Further, the present applicant has made the composition of the four kinds of heating resistor layers 4 and 10 produced as trials as described above into RBS (Ruthe
When the number of chips 20 of the target 18 is increased, Ti (titanium) in the heating resistor layer 10 is investigated as shown in Table 1 below.
It was found that the content of Ru (ruthenium) decreased as the content of Ru increased.

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】なお、ここではターゲット18のチップ2
0の個数を0個〜18個として発熱抵抗体層10を成膜
した四種類のサンプルを〜として表記している。
Here, the chip 2 of the target 18 is used.
The four types of samples in which the heating resistor layer 10 is formed with the number of 0s set to 0 to 18 are denoted by.

【0027】つぎに、本出願人は上述のように試作した
サンプルの電極層13,14にドライバIC(Integrate
d Circuit)等の回路部品(図示せず)を接続し、発熱抵
抗体層10に駆動電力を印加して印刷濃度の変化をOD
(Optical Density)法で測定した。なお、この実験で
は、パルス幅が0.7(ms)で周期が2.0(ms)の駆動電力を
連続する32ドットに5000パルスずつ印加し、このように
印加する駆動電力を0.3(W)から0.1(W)ずつ上昇させ
た。そして、このようにして印刷した濃度を、印刷の開
始位置から10(mm)の位置でマクベス濃度計で測定した。
Next, the present applicant applied a driver IC (Integrate) to the electrode layers 13 and 14 of the sample prototyped as described above.
d circuit) and other circuit components (not shown) are connected, and drive power is applied to the heating resistor layer 10 to change the print density.
(Optical Density) method. In this experiment, a driving power with a pulse width of 0.7 (ms) and a period of 2.0 (ms) was applied to continuous 32 dots by 5000 pulses, and the driving power applied in this way was 0.3 (W) to 0.1 (ms). W) increased by one. Then, the density printed in this way was measured with a Macbeth densitometer at a position 10 (mm) from the printing start position.

【0028】すると、図4に例示するように、発熱抵抗
体層10の成膜時のチップ20の個数が多いサーマルヘ
ッド8ほど、小さな駆動電力でも所定の印刷濃度が得ら
れることが判明した。例えば、チップ20の個数を0個
としてチタンを含有しない従来の発熱抵抗体層4では、
印刷濃度が飽和する駆動電力は0.6(W)程度と極めて高
いが、チップ20の個数を18個として多量のチタンを
含有した本案の発熱抵抗体層10では、印刷濃度が飽和
する駆動電力は0.4(W)程度と極めて低くなっている。
つまり、発熱抵抗体層10のTCRが低いサーマルヘッ
ド8ほど発熱温度の立上がりが良好で駆動電力を低減で
き、サーマルヘッド8の省電力化に寄与することができ
る。
Then, as illustrated in FIG. 4, it has been found that the thermal head 8 having a large number of chips 20 when the heating resistor layer 10 is formed, can obtain a predetermined print density even with a small driving power. For example, in the conventional heating resistor layer 4 that does not contain titanium when the number of chips 20 is 0,
The drive power at which the print density is saturated is as high as about 0.6 (W), but the drive resistance at which the print density is saturated is 0.4 in the heating resistor layer 10 of the present invention in which the number of chips 20 is 18 and a large amount of titanium is contained. (W), which is extremely low.
That is, the thermal head 8 having a lower TCR of the heating resistor layer 10 has a better rise of the heating temperature and can reduce the driving power, which can contribute to the power saving of the thermal head 8.

【0029】さらに、本出願人は実際に試作した〜
のサーマルヘッド1,8の一つの発熱素子7,15に同
一の駆動電力を印加して1ドット分の幅の罫線を印刷
し、これを目視して印刷品質を評価した。すると、発熱
抵抗体層4のTCRが高い従来のサーマルヘッド1では
印刷不良が発生し、発熱抵抗体層10のTCRが低い本
案のサーマルヘッド8では印刷品質が良好であることを
確認できた。
Further, the present applicant actually made a prototype.
The same driving power was applied to one of the heating elements 7 and 15 of the thermal heads 1 and 8 to print a ruled line having a width of 1 dot, and this was visually observed to evaluate the print quality. Then, it was confirmed that the conventional thermal head 1 having a high TCR of the heating resistor layer 4 caused printing failure, and the thermal head 8 of the present invention having a low TCR of the heating resistor layer 10 had good printing quality.

【0030】また、本出願人は本案のサーマルヘッド8
の耐熱性と耐蝕性とを評価するため、保護層16,17
を成膜せずに発熱素子7,15を露出させた,のサ
ーマルヘッド1,8を試作してランニングテストを実行
した。なお、この実験では、各サーマルヘッド1,8の
駆動電力を、印刷濃度が各々飽和する0.60(W)と0.42
(W)とし、そのパルス幅は0.7(ms)で周期は2.0(ms)
とした。そして、このようにして印加した駆動電力のパ
ルス数をカウントし、発熱素子7,15の抵抗値の変化
率を経時的に測定した。
The applicant of the present invention has also proposed the thermal head 8 of the present invention.
In order to evaluate the heat resistance and corrosion resistance of the protective layers 16 and 17
The thermal heads 1 and 8 in which the heating elements 7 and 15 were exposed without forming a film were prepared and a running test was performed. In this experiment, the drive power of each thermal head 1 and 8 was set to 0.60 (W) and 0.42 at which the print density saturates.
(W) with a pulse width of 0.7 (ms) and a cycle of 2.0 (ms)
And Then, the number of pulses of the driving power applied in this way was counted, and the rate of change in the resistance value of the heating elements 7 and 15 was measured over time.

【0031】すると、図5に例示するように、従来と本
案とのサーマルヘッド1,8は、何れも発熱素子7,1
5の中心部の発熱温度は約400(℃)となるが、駆動電力
のパルス数が108 回に到達しても抵抗変化率はマイナス
値を安定的に維持していた。特に、本案のサーマルヘッ
ド8は、従来のサーマルヘッド1と比較して抵抗変化率
が微少で、耐熱性と耐蝕性とを極めて良好に維持するこ
とが確認できた。
Then, as illustrated in FIG. 5, the thermal heads 1 and 8 of the related art and the present invention are both heating elements 7 and 1.
Although the heat generation temperature in the central portion of No. 5 was about 400 (° C.), the rate of resistance change remained stable at a negative value even when the number of driving power pulses reached 10 8 . In particular, it was confirmed that the thermal head 8 of the present invention has a minute rate of change in resistance as compared with the conventional thermal head 1 and maintains excellent heat resistance and corrosion resistance.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明は上述のように、バリウムとルテ
ニウムとチタンとを含有した酸化物で発熱抵抗体層を形
成したことにより、発熱抵抗体層の比抵抗を上昇させて
発熱素子の抵抗値を増加させることができ、さらに、発
熱抵抗体層のTCRを±0に近接させて発熱時の抵抗値
の変化を防止することができるので、省電力化と高画質
化とが可能なサーマルヘッドを得ることができる等の効
果を有するものである。
As described above, according to the present invention, since the heating resistor layer is formed of the oxide containing barium, ruthenium and titanium, the resistivity of the heating resistor layer is increased and the resistance of the heating element is increased. Since the value can be increased and the TCR of the heating resistor layer can be brought close to ± 0 to prevent the resistance value from changing during heat generation, thermal power saving and high image quality can be achieved. This has the effect of obtaining a head.

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

【図1】本発明の実施例を示す縦断正面図である。FIG. 1 is a vertical sectional front view showing an embodiment of the present invention.

【図2】製作過程を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a manufacturing process.

【図3】スパッタリング時のチタンチップの個数と発熱
抵抗体層の比抵抗との関係を示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the number of titanium chips during sputtering and the specific resistance of the heating resistor layer.

【図4】画像印刷時の駆動電力と印刷濃度との関係を示
す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between drive power and print density during image printing.

【図5】駆動電力のパルス数と発熱抵抗体層の抵抗変化
率との関係を示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the number of pulses of drive power and the resistance change rate of the heating resistor layer.

【図6】従来例を示す縦断正面図である。FIG. 6 is a vertical sectional front view showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

8 サーマルヘッド 9 基板 10 発熱抵抗体層 13,14 電極層 16,17 保護層 8 Thermal Head 9 Substrate 10 Heating Resistor Layer 13, 14 Electrode Layer 16, 17 Protective Layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に発熱抵抗体層と電極層と保護層
とを形成したサーマルヘッドにおいて、バリウムとルテ
ニウムとチタンとを含有した酸化物で前記発熱抵抗体層
を形成したことを特徴とするサーマルヘッド。
1. A thermal head having a heating resistor layer, an electrode layer and a protective layer formed on a substrate, wherein the heating resistor layer is formed of an oxide containing barium, ruthenium and titanium. Thermal head.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61271801A (en) * 1985-05-27 1986-12-02 株式会社村田製作所 Resistance paste
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