JPH0464863B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0464863B2 JPH0464863B2 JP59011851A JP1185184A JPH0464863B2 JP H0464863 B2 JPH0464863 B2 JP H0464863B2 JP 59011851 A JP59011851 A JP 59011851A JP 1185184 A JP1185184 A JP 1185184A JP H0464863 B2 JPH0464863 B2 JP H0464863B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resistance
- resistance value
- thermal head
- thin film
- power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
- H01C7/021—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient formed with two or more layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N97/00—Electric solid-state thin-film or thick-film devices, not otherwise provided for
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Description
［発明の分野］
本発明は熱印字記録に用いられるサーマルヘツ
ドに関する。 ［発明の技術的背景とその問題点］ サーマルヘツドは例えばガラスグレーズ処理し
たセラミツク基板上に複数個の発熱抵抗体と、こ
の発熱抵抗体に電力を供給するための電気導体と
を設け、記録すべき情報に従つて必要な熱パター
ンが得られるように、対応する発熱抵抗体に電気
導体を介して電流を流して発熱させ、記録媒体に
接触する事により記録を行うものである。 従来、RuO2とガラスとを混合し、ペースト状
にして、これを塗布、焼付けるという、いわゆる
厚膜式の発熱体がある。（例えば特開昭54−
44798）しかしながら、この抵抗値は原料の粒径
や、焼付時の温度、時間、によつて抵抗値のバラ
ツキが大きいという欠点を有していた。また、厚
膜式はスクリーン印刷方によるため本質的に微細
に加工できず、解像度が低下するという欠点を有
している。 一方薄膜の発熱抵抗体として窒化タンタル、ニ
クロムやCr−Si系サーメツト等の薄膜が用いら
れてきた。 しかしながらかかる抵抗体を用いた場合発熱さ
せて高温にした時酸化が激しく抵抗が増大すると
云う欠点を有していた。一般にはこれを防ぐため
SiO2の酸化防止膜を設けることが行なわれてい
るが、この場合においても酸化防止は充分でな
く、また工程が複雑になるという欠点を有してい
た。また、基板との膨張係数のちがいから長時間
の動作においてクラツク等により故障するという
欠点を有していた。 また、酸化による劣化を防ぐため発熱体を低温
にするので印字速度の高速化という点に対向でき
なかつた。 一方発熱体として、不純物がドープされた
SnO2があるが、この系はいわゆる酸化物半導体
であり、温度が上ると抵抗値が減少するという特
性を有する。かかる等性の場合、電力を供給する
半導体の電圧、電流容量の関係から、電力印字初
期値を低くしなければならず、従つて印字速度が
遅いという欠点を有している。 ［発明の目的］ 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、
印字の高速化に対応でき、しかも長時間の動作に
も安定に作動するサーマルヘツドを提供する事を
目的とする。 ［発明の概要］ 本発明は、基板と前記基板上に形成された発熱
抵抗体を有するサーマルヘツドにおいて、 前記発熱抵抗体として、酸化ルテニウムを主成
分とし、Ｍ（ＭはCa，Sr，Ba，Pb，Bi，Tlから
選ばれた少なくとも一種）の酸化物をＭ／Ru（原
子比）で0.6〜２含有する金属酸化物薄膜を用い
たことを特徴とするサーマルヘツドである。 このように金属酸化物薄膜を用いることにより
従来のような酸化による抵抗値の変化を考慮する
必要がなくなり、大きな電力を印加して高温にす
る事が可能となり、また長時間使用における安定
性が増す。また、この金属酸化物薄膜は比較的高
いシート抵抗値を有するため、高い発熱密度を得
るのに、比較的小さい電流ですむ。そのため、従
来のごとく発熱抵抗に接続される導電層に流れる
電流が少なくなり、この部分からの発熱を低減で
きる。よつて、印字の際に起るいわゆる印字ボケ
を低減できる。また、かかる薄膜は正の抵抗温度
系数を有するのでSnO2系材料が有している欠点
を改良でき、初期から大きな電力を印加する事が
でき、高速化に好適である。 RuO2は、単独では耐湿性に劣り、Ｍ（Ca，Sr，
Ba，Pb，Bi，Tlから選ばれた少なくとも一種）
の酸化物と併用することにより、耐湿性が増す。
実質的にＭ／Ru＝１であれば、例えばRuCaO3，
RuSrO3，RuBaO3，RuPbO3，RuBiO7/2，
RuTlO7/2等の安定な構造となる。多少比率がズ
レても問題はないが、Ｍの酸化物がＭ／Ruで0.6
より少なくなると、析出するRuO2の影響で耐湿
性が劣化し、Ｍ／Ruで２より多くなると抵抗値
が高くなり負の抵抗温度系数を有するようにな
り、また４（Ｍ／Ru）以上では絶縁体に近くな
る。ゆえに、Ｍ／Ruは、0.6〜２の範囲が望まし
い。 このような金属酸化物薄膜は、酸化物をターゲ
ツトとしたスパツタリング法、メタルをターゲツ
トとして後工程で酸化する反応性スパツタリング
法、蒸着法等の通常の方法が用いられる。この薄
膜は膜厚を変化させる事により所望の抵抗値を得
る事ができるが、あまり薄いと膜厚のわずかな変
化で抵抗値が大幅にかわり、所望の抵抗値を得る
のが困難であるため実用上は10nm以上であるこ
とが好ましい。また厚い場合は製造に時間がかか
りすぎ、抵抗値が低くなりすぎるため、1μｍ以
下、好ましくは300nm以下程度が良い。 一般に、発熱抵抗体上には耐摩耗層が設けられ
るが、前述のごとく酸化劣化の恐れがないため、
特にち密性は要求されない。この耐摩耗層として
はAl2O3，Ta2O5，SiC，Si3N4等が用いられる。 ［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、安定性に
優れた発熱抵抗体を用いるため、長寿命のサーマ
ルヘツドで得ることができる。 ［発明の実施例］ 以下に本発明の実施例を説明する。 第１図はサーマルヘツドの要部断面図である。
セラミツクス基板１上に、平滑性をもたせるため
のガラスグレーズ層２が形成されており、この上
に発熱抵抗体３が形成されている。４，４′は発
熱抵抗体３に電力を供給する例えばTi−Auから
なる電気導体である。 最初にターゲツト組成を変化させた時の比抵抗
値と抵抗温度係数を検討した。第１表にBaRuO3
を代表してターゲツト組成と膜の抵抗値、抵抗温
度係数を示した、成膜条件は高周波スパツタリン
グにより、Ar−50％O2混合ガス10mTorr中で電
力密度2watt／cm2、基板温度300℃で行なつた。
第１表のように発熱抵抗体としては原子比
（Ba／Ru）２以下が抵抗温度係数が正であるの
で望ましい。Ba／Ru0.5以下は耐湿性に劣る。ゆ
えにターゲツト組成はBa／Ruの比で0.6〜２が望
ましい。Baの代りにCa，Sr，Pb，Tl，Bi等を
用いた他の系についても同様な傾向であつた。
ドに関する。 ［発明の技術的背景とその問題点］ サーマルヘツドは例えばガラスグレーズ処理し
たセラミツク基板上に複数個の発熱抵抗体と、こ
の発熱抵抗体に電力を供給するための電気導体と
を設け、記録すべき情報に従つて必要な熱パター
ンが得られるように、対応する発熱抵抗体に電気
導体を介して電流を流して発熱させ、記録媒体に
接触する事により記録を行うものである。 従来、RuO2とガラスとを混合し、ペースト状
にして、これを塗布、焼付けるという、いわゆる
厚膜式の発熱体がある。（例えば特開昭54−
44798）しかしながら、この抵抗値は原料の粒径
や、焼付時の温度、時間、によつて抵抗値のバラ
ツキが大きいという欠点を有していた。また、厚
膜式はスクリーン印刷方によるため本質的に微細
に加工できず、解像度が低下するという欠点を有
している。 一方薄膜の発熱抵抗体として窒化タンタル、ニ
クロムやCr−Si系サーメツト等の薄膜が用いら
れてきた。 しかしながらかかる抵抗体を用いた場合発熱さ
せて高温にした時酸化が激しく抵抗が増大すると
云う欠点を有していた。一般にはこれを防ぐため
SiO2の酸化防止膜を設けることが行なわれてい
るが、この場合においても酸化防止は充分でな
く、また工程が複雑になるという欠点を有してい
た。また、基板との膨張係数のちがいから長時間
の動作においてクラツク等により故障するという
欠点を有していた。 また、酸化による劣化を防ぐため発熱体を低温
にするので印字速度の高速化という点に対向でき
なかつた。 一方発熱体として、不純物がドープされた
SnO2があるが、この系はいわゆる酸化物半導体
であり、温度が上ると抵抗値が減少するという特
性を有する。かかる等性の場合、電力を供給する
半導体の電圧、電流容量の関係から、電力印字初
期値を低くしなければならず、従つて印字速度が
遅いという欠点を有している。 ［発明の目的］ 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、
印字の高速化に対応でき、しかも長時間の動作に
も安定に作動するサーマルヘツドを提供する事を
目的とする。 ［発明の概要］ 本発明は、基板と前記基板上に形成された発熱
抵抗体を有するサーマルヘツドにおいて、 前記発熱抵抗体として、酸化ルテニウムを主成
分とし、Ｍ（ＭはCa，Sr，Ba，Pb，Bi，Tlから
選ばれた少なくとも一種）の酸化物をＭ／Ru（原
子比）で0.6〜２含有する金属酸化物薄膜を用い
たことを特徴とするサーマルヘツドである。 このように金属酸化物薄膜を用いることにより
従来のような酸化による抵抗値の変化を考慮する
必要がなくなり、大きな電力を印加して高温にす
る事が可能となり、また長時間使用における安定
性が増す。また、この金属酸化物薄膜は比較的高
いシート抵抗値を有するため、高い発熱密度を得
るのに、比較的小さい電流ですむ。そのため、従
来のごとく発熱抵抗に接続される導電層に流れる
電流が少なくなり、この部分からの発熱を低減で
きる。よつて、印字の際に起るいわゆる印字ボケ
を低減できる。また、かかる薄膜は正の抵抗温度
系数を有するのでSnO2系材料が有している欠点
を改良でき、初期から大きな電力を印加する事が
でき、高速化に好適である。 RuO2は、単独では耐湿性に劣り、Ｍ（Ca，Sr，
Ba，Pb，Bi，Tlから選ばれた少なくとも一種）
の酸化物と併用することにより、耐湿性が増す。
実質的にＭ／Ru＝１であれば、例えばRuCaO3，
RuSrO3，RuBaO3，RuPbO3，RuBiO7/2，
RuTlO7/2等の安定な構造となる。多少比率がズ
レても問題はないが、Ｍの酸化物がＭ／Ruで0.6
より少なくなると、析出するRuO2の影響で耐湿
性が劣化し、Ｍ／Ruで２より多くなると抵抗値
が高くなり負の抵抗温度系数を有するようにな
り、また４（Ｍ／Ru）以上では絶縁体に近くな
る。ゆえに、Ｍ／Ruは、0.6〜２の範囲が望まし
い。 このような金属酸化物薄膜は、酸化物をターゲ
ツトとしたスパツタリング法、メタルをターゲツ
トとして後工程で酸化する反応性スパツタリング
法、蒸着法等の通常の方法が用いられる。この薄
膜は膜厚を変化させる事により所望の抵抗値を得
る事ができるが、あまり薄いと膜厚のわずかな変
化で抵抗値が大幅にかわり、所望の抵抗値を得る
のが困難であるため実用上は10nm以上であるこ
とが好ましい。また厚い場合は製造に時間がかか
りすぎ、抵抗値が低くなりすぎるため、1μｍ以
下、好ましくは300nm以下程度が良い。 一般に、発熱抵抗体上には耐摩耗層が設けられ
るが、前述のごとく酸化劣化の恐れがないため、
特にち密性は要求されない。この耐摩耗層として
はAl2O3，Ta2O5，SiC，Si3N4等が用いられる。 ［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、安定性に
優れた発熱抵抗体を用いるため、長寿命のサーマ
ルヘツドで得ることができる。 ［発明の実施例］ 以下に本発明の実施例を説明する。 第１図はサーマルヘツドの要部断面図である。
セラミツクス基板１上に、平滑性をもたせるため
のガラスグレーズ層２が形成されており、この上
に発熱抵抗体３が形成されている。４，４′は発
熱抵抗体３に電力を供給する例えばTi−Auから
なる電気導体である。 最初にターゲツト組成を変化させた時の比抵抗
値と抵抗温度係数を検討した。第１表にBaRuO3
を代表してターゲツト組成と膜の抵抗値、抵抗温
度係数を示した、成膜条件は高周波スパツタリン
グにより、Ar−50％O2混合ガス10mTorr中で電
力密度2watt／cm2、基板温度300℃で行なつた。
第１表のように発熱抵抗体としては原子比
（Ba／Ru）２以下が抵抗温度係数が正であるの
で望ましい。Ba／Ru0.5以下は耐湿性に劣る。ゆ
えにターゲツト組成はBa／Ruの比で0.6〜２が望
ましい。Baの代りにCa，Sr，Pb，Tl，Bi等を
用いた他の系についても同様な傾向であつた。
【表】
次に第２表に示す組成のターゲツトを用い高周
波スパツタリング法により発熱抵抗体を形成し
た。スパツタリングは、（Ar＋50％O2）混合ガス
10mTorr、RF電力密度2watl／cm2、基板温度300
℃の条件で行なつた。発熱抵抗体は100×100μｍ
で膜厚50nmであつた。 比較のため、300Å厚のTa2Ｎ（スパツタによる
膜）を発熱抵抗体として用い、SiO23μｍ（酸化
防止膜）を形成した。 上記のようにして準備したサンプルに対し、初
めに、いわゆるステツプストレステストを実施
し、抵抗体がどの程度に印加電力に耐えるか検討
した。試験条件はパルス巾5msecで100サイクル
の繰り返し電圧を印加し、そして供給電力を30分
に1watt／mm2づつ増加させるという方法である。
その結果、従来例のTa2Ｎを用いたものは、
20w／mm2の印加電圧ですでに抵抗変化率、 （［印加後抵抗値］−［印加前抵抗値］／［印加前抵抗
値］×100） が10％を超えているのに対し、本発明による抵抗
体はいずれの場合も70watt／mm2を超えても抵抗
変化率は２％以下であつた。 この印加電力が高くまで抵抗変化が少ない事は
抵抗体に大きな電力を供給でき、従つて高速印字
に対応できるものである。 次いで長時間の安定性を検討した。すなわち、
50watt／mm2のパルス状電力を2msecの間印加し、
その時の抵抗変化率を検討した。結果を第２表に
示す。
波スパツタリング法により発熱抵抗体を形成し
た。スパツタリングは、（Ar＋50％O2）混合ガス
10mTorr、RF電力密度2watl／cm2、基板温度300
℃の条件で行なつた。発熱抵抗体は100×100μｍ
で膜厚50nmであつた。 比較のため、300Å厚のTa2Ｎ（スパツタによる
膜）を発熱抵抗体として用い、SiO23μｍ（酸化
防止膜）を形成した。 上記のようにして準備したサンプルに対し、初
めに、いわゆるステツプストレステストを実施
し、抵抗体がどの程度に印加電力に耐えるか検討
した。試験条件はパルス巾5msecで100サイクル
の繰り返し電圧を印加し、そして供給電力を30分
に1watt／mm2づつ増加させるという方法である。
その結果、従来例のTa2Ｎを用いたものは、
20w／mm2の印加電圧ですでに抵抗変化率、 （［印加後抵抗値］−［印加前抵抗値］／［印加前抵抗
値］×100） が10％を超えているのに対し、本発明による抵抗
体はいずれの場合も70watt／mm2を超えても抵抗
変化率は２％以下であつた。 この印加電力が高くまで抵抗変化が少ない事は
抵抗体に大きな電力を供給でき、従つて高速印字
に対応できるものである。 次いで長時間の安定性を検討した。すなわち、
50watt／mm2のパルス状電力を2msecの間印加し、
その時の抵抗変化率を検討した。結果を第２表に
示す。
【表】
〓パルス印加後の抵抗〓−
〓初期抵抗〓
○ 抵抗変化率；
〓初期抵抗〓
○ 抵抗変化率；
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基板と、前記基板上に形成された発熱抵抗体
を有するサーマルヘツドにおいて、 前記発熱抵抗体として、酸化ルテニウムを主成
分とし、Ｍ（ＭはCa，Sr，Ba，Pb，Bi，Tlから
選ばれた少なくとも一種）の酸化物をＭ／Ru（原
子比）で0.6〜２含有する金属酸化物薄膜を用い
たことを特徴とするサーマルヘツド。 ２ 前記金属酸化物薄膜中のRuとＭの原子比が
実質的に１：１であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のサーマルヘツド。 ３ 前記金属酸化物薄膜の膜厚が10nm〜1μｍで
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のサーマルヘツド。 ４ 前記金属酸化物薄膜の膜厚が10nm〜300nm
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のサーマルヘツド。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59011851A JPS60157884A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | サ−マルヘツド |
| DE8484308060T DE3466195D1 (en) | 1984-01-27 | 1984-11-21 | Thermal head |
| EP84308060A EP0150579B1 (en) | 1984-01-27 | 1984-11-21 | Thermal head |
| US06/675,212 US4574292A (en) | 1984-01-27 | 1984-11-27 | Thermal head |
| CA000468816A CA1227254A (en) | 1984-01-27 | 1984-11-28 | Thermal head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59011851A JPS60157884A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | サ−マルヘツド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60157884A JPS60157884A (ja) | 1985-08-19 |
| JPH0464863B2 true JPH0464863B2 (ja) | 1992-10-16 |
Family
ID=11789221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59011851A Granted JPS60157884A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | サ−マルヘツド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60157884A (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1460273A (en) * | 1972-12-22 | 1976-12-31 | Johnson Matthey Co Ltd | Ruthenium catalysts |
| JPS5573575A (en) * | 1978-11-28 | 1980-06-03 | Nec Corp | Thick film type thermal head |
-
1984
- 1984-01-27 JP JP59011851A patent/JPS60157884A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60157884A (ja) | 1985-08-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |