JPH02158349A - 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ノ・−トコピーを得る方式
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
ており、サーマルヘッドはそれらの中心的デバイスとし
て使われている。

２ノ＼−／ 一般にサーマルヘッドは成膜プロセスによシ薄膜型と厚
膜型にわかれる。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、画質、消費電力、高速性に優れるが
、製造に真空装置が必要であるためコストが高くなる。

一方厚膜型は印刷・焼成を行うことによシ安価に製造で
きるが、抵抗体膜がＲｕＯ２粉末とガラスフリットの混
合物による厚膜であるため性能面で劣っている。本発明
者等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・焼成することによシ形成した薄膜抵抗体を
用いたサーマルヘッドを開発した。上記サーマルヘッド
は真空装置を用いずに薄膜型サーマルヘッドを作成でき
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の短パルスによシ記録を行わねばならない。そ
のためには抵抗体に大電力を加え４００°Ｃ程度の熱を
発生させる。その場合、抵抗体膜の抵抗値が小さいと印
字に必要な電流値が犬３＝−ｉ きくなり、以下の二つの問題点が生じる。１つは電極の
抵抗値が無視できなくなり、電極の長さの差異により抵
抗体膜の発熱量に差がでて印字むらになることである。

２つめ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糸薄膜抵抗体は酸
化ルテニウム単独では５００μΩ・ｍ程度の抵抗率しか
なく、高速記録に必要な１にΩ／口〜３にΩ／口のシー
ト抵抗値を得るためには膜厚を５ｏ八以下にしなければ
ならず、製造時の制御も困難で膜質も不安定になる。本
発明者等はアルカリ土類金属を構造中に有する有機物を
構造中にルテニウムを有する有機物を使った塗布液に添
加して焼成することによシ抵抗率を高めることを見出し
たのである。

しかしこの場合３つの問題点がある。第１の問題点はス
パッタ蒸着のように活性化した高エネルギーの粒子によ
り成膜されるわけではないので、密着性を増す要因であ
る相互拡散や中間化合物の生成が起こりにくく、密着性
が悪いことである。

第２の問題点は抵抗温度係数が大きすぎることで、アル
カリ土類金属を添加物として使った場合１にΩ２／［］
〜３にΩ／口のシート抵抗値を示す抵抗膜の抵抗温度係
数は±３００〜１１０００Ｉ）Ｉ）／’Ｃとなる。抵抗
温度係数が負に大きすぎると、抵抗体は定電圧で駆動さ
れているので電力が増大し、駆動回路が過負荷になり発
熱量が増大しすぎて抵抗体膜の破断が起きやすくなる。

まだ、正に大きすぎると逆に発熱量が不足してしまう。

高速型サーマルヘッドでは抵抗温度係数は一５００〜＋
１１０００ｐＩ）／°Ｃの範囲に納まっている必要があ
り、０に近いほど正確な印字ができる。

第３の問題点は塗布液を塗布した後の焼成工程で生じる
。一般に有機金属の熱分解は４００°Ｃ程度で終了し、
形成された膜は１００八程度の粒径を持つ微粒子による
焼結体構造を取る。焼成温度をさらに上げていくと、酸
化ルテニウム単独の場合、４００〜８００人にまで微粒
子が成長し、π℃５ヘー／ °Ｃ以上の焼成温度では酸化ルテニウムの気化も起こる
ため、空隙が多くなシ膜の均質性が損われる。

アルカリ土類金属を加えた場合さらにそれが顕著になシ
、４００〜６００’Ｃで多元系酸化物が形成されると、
特定温度で極端な粒成長が起こって粒径が１０００人程
度になシ、粒子どうしの接触も少ないため抵抗値が高く
なりすぎ抵抗値のバラツキも大きい。

それゆえに本発明の目的は上記酸化ルテニウム系薄膜抵
抗体の問題点を解決した高性能で安価々サーマルヘッド
を提供しようとするものである。

課題を解決するだめの手段 上記課題を解決するために、本発明は、ルテニウムの有
機酸塩と構造中にチタンを有する有機物を含む塗布液を
、スピンコート，ディップ，、印刷等の方法を用いて塗
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 上記構成にすることによシ、抵抗温度係数が小さく、緻
密で均一な構造となるので印字性能、耐６へ一ノ 人件にすぐれ、しかも真空装置を用いないので安価なサ
ーマルヘッドを提供することができる。

実施例 以下本発明の実施例について説明する。

すなわち本発明は、ルテニウムの有機酸塩と構造中にチ
タンを有する有機物を含む塗布液を、スピンコート，デ
ィップ，、印刷等の方法を用いて塗布・焼成して抵抗体
膜を形成することを特徴とする。

２エチルへキサン酸ルテニウムとチタン酸テトラｎブチ
ルをケトン系の溶媒に溶かして作成した塗布液を、アル
ミナ上にγ３０°Ｃ以上の軟化点を有するガラスグレー
ズを形成したいわゆるグレーズドアルミナ基板上に塗布
し、４０ｏ°Ｃで焼成して作成した薄膜を走査型電子顕
微鏡で観察したところ、緻密な焼結体構造をしておシ微
粒子の粒径は１００八程度であった。焼成温度が５００
〜１０００’Ｃである場合も粒径は２０○〜４００八ま
でおおきくなるものの緻密な焼結体構造はその寸まであ
った。Ｘ線回折パターンを測定したところルチル型の結
晶構造を持つ固溶体に々っでいることがわかった。Ｒｕ
Ｏ２とＴｉＯ２は共にルチノト型の結晶構造を持ちイオ
ン半径も同程度であるためこのように固溶体を形成しや
すいと考えられ、これが膜の気化や異常粒成長が起こら
ず緻密な構造が保たれている原因と考えられる。

また、抵抗膜の密着性は焼成温度（４Ｏ０〜１０００’
Ｃ）を問わず良好で、２エチル−・キサン酸ルテニウム
のみを用いて作成したＲｕＯ２膜とＬヒ較すると、Ｒｕ
Ｏ２膜はベンコツトや黄銅針でこ甘ると簡単に取れるが
、本発明によるＲｕ−Ｔ１−０膜はこれらでこすっても
取れることはなか−・だ。

了５０°Ｃで焼成した膜について深さ方向の組成分析を
オージェ電子分光分析により調べたところ、基板のガラ
ス成分の拡散は両者とも同程度であった。

よって、Ｒｕ−Ｔｉ−Ｑ膜のほうが密着性が良い原因は
Ｔｉが界面で基板成分との中間化合物を形成しているこ
とであると考えられる。

抵抗温度係数については、シート抵抗値が１にΩ／口〜
６にΩ／口（膜厚１０００人）である膜については±２
００１）Ｉ）ｍ／°Ｃ以内であった。

以上の実施例においては２エチルへキサン酸ルテニウム
及びチタン酸テトラｎブチルを用いているが、チタンを
構造中に有する有機物としてチタニウム（ＩＶ）オキシ
オクチレートあるいはチタニウムＮＶ）オキシアセチル
アセトナート、ルテニウムの有機酸塩としてナフテン酸
ルテニウム、を用いても同様の効果及び数値が得られた
。

これらのことから、本発明による塗布液を用いて焼成す
ると、膜質、密着性にすぐれ、抵抗温度係数が小さく適
度な抵抗値を持つ抵抗体膜を作成することができる。そ
してこれを使うことによって安価で高性能の薄膜型サー
マルヘッドを作成することができる。

サーマルヘッドの作成例について以下具体的に説明する
。

第１図は本実施例により作成したサーマルヘッドの発熱
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、ｓｂ９ベー／ は配線用導体膜でちゃ、３２Ｌ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は本発明による塗布液を印刷焼成して得
られた抵抗体膜、５は耐摩耗保護膜である。次に抵抗体
膜４について詳述する。

２エチルヘキサン酸ルテニウムとチタン酸テトラｎブチ
ルをチタンとルテニウムが２：３になるようにニトロセ
ルロースと供にケトン系の溶剤に溶かしてこれを抵抗塗
布液とした。この抵抗塗布液を７３０’Ｃ以上の軟化点
を持つグレーズ層２を形成したアルミナ基板１上の全面
に印刷して、７５０°Ｃ２大気中で焼成した。抵抗体膜
４の焼成は、抵抗体としての熱的安定性や金レジネート
を使って形成する金電極との密着性を得るために、７０
０〜８００°Ｃで行う必要がある。焼成した抵抗体膜４
はシート抵抗値が１．５にΩ／口、膜厚が１Ｑ○〇八で
あった。薄膜型サーマルヘッドの薄膜抵抗体に必要とさ
れるシート抵抗値は、仕様により異なるが、１００〜３
にΩ／口である。本発明による抵抗体膜４　（Ｆｔｕｊ
ＯＯ、ＴｉｘＯｙ　）は組成をＸ　＝２０１０ヘーノ 〜６０ａｔ％とすることによシ上記範囲の抵抗値を得る
ことができる。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、７５０°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
して不要部分をエンチング除去することで図面に示すパ
ターンを形成した（図面の耐摩耗保護膜５の無い部分）
。さらに、紙と接触する部分に硬質ガラスを主成分とす
る印刷ペーストを印刷し、７５０°Ｃで焼成して耐摩耗
保護膜５を形成し、図面に示すサーマルヘッドを作成し
た。なお図面では、説明の都合上耐摩耗保護膜５を一部
形成していない図としている。

このようにして作成した本実施例のサーマルヘッドの抵
抗温度係数は一１３０ｐｐｍ／°Ｃであった。

２エチルヘキサン酸バリウムをチタン酸テトラｎブチル
の代わシに加えて同様の抵抗値を持つサーマルヘッドを
作成した場合、抵抗温度係数は一３６０ｐｐｍ／°Ｃで
ある。両者をパルス幅１ｍ５ｅｃ　、パルス周期１０ｍ
５ｅｃで連続パルス印加を行い耐久性を比較してみた。

６Ｘ１０’回パルスを印加した１１△ さい抵抗値変動１０％与える抵抗体膜の単位面積当たり
の電力（破断電力、単位Ｗ／ｍｙ２）をくらべると、Ｒ
ｕ−Ｂａ　−０系が４０Ｗ／ｍｙ２、Ｒｕ−Ｔｉ−０系
が６３　Ｗ　／ｍｙ２　となり耐久性が大きく向上した
１、又、抵抗値のバラツキもＢ４サイズ、８本／馴で比
べるとＲｕ　−Ｂａ−０系が±１０係以内、Ｒｕ−Ｔｉ
−０系が±３チ以内となり、本発明によるサーマルヘッ
ドのほうが優れていた。とれは抵抗温度係数が小さく緻
密で均一な構造をＲｕ　−Ｔｉ　−０係の抵抗体膜がも
っているためと考えられる。以上のようなことから印字
画質もＲｕ−Ｔｉ　−０系の方が優れていた。

発明の効果 以上のように本発明によるサーマルヘッドは印字画質、
耐久性、高速性に優れ、真空装置を用いて作成された他
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
徴を持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一実施例を示す
斜視図である。 １　・・・アルミナ基板、２・・・・クレーズ層、３１
Ｌ。 ３ｂ　・・・配線用導体膜、４　・・抵抗体膜、５　・
・耐摩耗性保護膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも表面が絶縁性を有する基板上に、ルテニウム
   の有機酸塩と構造中にチタンを有する有機物を含む塗布
   液を、スピンコート，ディップ，印刷等の方法を用いて
   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
   導体膜を被膜した耐摩耗保護膜よりなるサーマルヘッド
   。