JPS61124101A - サ−マルヘツドおよびその製造方法 - 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〕 本発明は主としてファクシミリやプリンタ蚤こ使用され
るサーマルヘッドの抵抗材料および。、）材料を用いた
サーマルヘッドの製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

現像、定着の必要がなく、無騒音、メインテナンフリー
であり、信頼性の高いサーマルヘッドが、感熱記録紙の
向上とともに普及している。感熱記録は、基板上に設け
た抵抗体に、記録電流を印加し、抵抗体に流れた電流に
より生ずるジュール熱を利用して、抵抗体上に接する感
熱紙を発色させたり、熱転写紙のインク層を溶融させ、
被転写紙に記録信号情報を印字記録する技術である。

サーマルヘッドの一般構造図を第１８図に示す。

サーマルヘッドは絶縁基板１１）上にｋｌ　、　Ａｕ　
、　Ｃｕ等の良電気導体材料にて成膜技術により構成し
たリード部（２）とそれに両端を接続した膜状のエレメ
ント抵抗体（３）で全体で発熱素子を構成する。

絶縁基板１１）の材料にはアルミナセラミック基板又は
グレーズ層付アルミナセラミック基板を使用する事が多
い。エレメント抵抗体（３）の材料として薄膜方式の場
合はＴａ２Ｎ、Ｔａ−５ｉｏ２．Ｔａ−５ｉ、Ｎｉ−Ｃ
ｕＴｉ２Ｏ３等の材料が用いられる。

又、厚膜方式の場合はＲｕ２Ｏ，Ｐｔｏ等の貴金属の酸
化物をガラス材と混合して塗付して焼結する。

図示しないが、エレメント抵抗体（３）を形成した後、
これを保護するためのガラス膜を焼成する。

このサーマルヘッドのリード部両端に一定の電圧を一定
時間印加した場合、ジュール熱により抵抗体部に熱が発
生する。この熱は第１４図の様に構成する記録装置のＡ
部分で感熱紙（５）に伝達され感熱紙（６）が発色して
その表面に印画される。なお、第１４図において、第１
８図と同一符号は相当部分を示す。Ｐはロール（４）の
抑圧方向を示す。

一般に、例えばファクシミリ用のサーマルヘッドは、発
熱抵抗体として、１ヘッド当り約２０００個の抵抗体が
、独立して並列に設けられている。

これらの発熱抵抗体は、そのジュール熱により表面温度
が、２５０°Ｃ〜６００°Ｃ程度まで加熱され、この温
度に到達させるに等しい、印加エネルギーは、サーマル
ヘッド各々の解像度により異なるが、約０．２ｍＪ（ジ
ュール）〜２ｍＪ必要とされる。

従来よりこのサーマルヘッドには、抵抗体の製造プロセ
スおよびその材料の違いにより、厚膜形と薄膜形および
半導体形があった。厚膜形は、ペースト状の抵抗材料を
用いて、あらかじめ所望とするパターンをスクリーンや
フォトレジスト膜に形成しておき、スクリーン印刷技術
により、抵抗材料を印刷、又は埋込み、後工程として焼
成することで発熱抵抗体が形成される。薄膜形は、主と
してタンタル系材料を蒸着又はスパッタリングし、あら
かじめ抵抗体となりうる基本パターンを形成し、その後
、フォトエツチングにより、所望パターンの独立した抵
抗体に仕上げる。半導体形は、たとえばシリコン基材の
一部に抵抗拡散を行ない、抵抗体を形成し、Ｐ−Ｎ接合
面の発熱を利用するもので半導体製造工程とほぼ同一手
段を用いる。

以上８種の製造方法のうち実用化が実施されているのは
、厚膜形と薄膜形である。ところで範膜形は、その製造
工程は、多大であるが、発熱抵抗体の抵抗値のばらつき
は少なく微細パターンが形成できるという大きな利点を
持っている。反面厚膜形は、比較的短い製造工程によっ
て安価に製造可能であるが、発熱抵抗体の抵抗値のばら
つきが大きいという重大な欠点を持ち合わせていた。感
熱記録は、抵抗体の抵抗値により決定され、発生するジ
ュール熱を利用するため、抵抗値のばらつきは、当然、
その上に印字される、画質の濃度ムラの原因となる。

第１５図はサーマルヘッドを構成する各エレメント抵抗
体の抵抗値Ｒ１，Ｒ２・・・・・、Ｒの一例を示す。

通常薄膜形の抵抗値のばらつきは、±５％〜＋１５％〜
±８０％にばらついており、薄膜形より劣っているのに
一生流を成しているのは、過負荷電力、耐摩耗性に代表
される信頼性の良さと低コストという大きな利点を持ち
合わせている故である。厚膜形でも最近は、微細パター
ンの形成は薄膜形に劣らず、作成することが可能となっ
た。たとえば導体パターンの形成においては、印刷膜厚
は、従来８μｍ以上必要とされていたが、８０００　Ａ
以下の導体膜厚でも構成できる。この利点は、フォトエ
ツチング時のエツチングファクターが従来２０μｍを要
したのに比べ、薄膜形と同程度、即ちほぼ零のエツチン
グファクタとなることによる。

一方厚膜形の抵抗値のばらつきの改善に関しては、メツ
シュスクリーンやメタルマスクスクリーンの改良など従
来のスクリーン印刷技術の向上のほかに、たとえば特公
昭５９−２２６７５号に記載されてあル厚膜抵抗体のフ
ォトエツチングや、特公昭５７−１８５０６号に記載さ
れである厚膜抵抗体をフォトレジストパターンに埋込む
方法、さらには特開昭５４−９９４４８号に記載しであ
る厚膜抵抗体の表面研磨処理をする方法とがある。さら
には、特開昭５５−４７５９７号に記載しであるように
薄膜導体に厚膜抵抗を印刷したものがある。これらは、
発熱抵抗体の形状を均一化し、その効果による抵抗値の
ばらつきを改善しようとしたものである。

また厚膜抵抗材料の改良も進められてきた。厚膜抵抗材
料としては、たとえば、特開昭５８−９５４４号および
特開昭５８−９５４８号に記載の酸化ルテニウムと、高
融点フリットガラス、酸化ジルコニウム等が適当である
。しかしこれらは、主として、厚膜形サーマルヘッドと
しての信頼性を保持するために改良されたものであり、
発熱抵抗値のバラツキの改善とはなっていない。ところ
で厚膜抵抗体の形状が幾可学的に、範膜抵抗体と同等に
整つｔコとした場合、本当に、抵抗値のばらつきが薄膜
抵抗体と同等になるのかという疑問がある。理論的には
抵抗体の抵抗値は次式で示される。

Ｒ＝　ｐ、、ｉＬ、　（Ω） ここで、ｐ：抵抗体の比抵抗（Ω−ｃｍ）ｌ：抵抗体の
長さくｃｍ） Ｗ：抵抗体の幅（ｃｍ） ｔ：抵抗体の厚み（ｃｍ） スクリーン印刷された発熱抵抗体は通常その抵抗体の長
さくｌ）、抵抗体の幅（Ｗ）、抵抗体の厚み（１）共に
、わずかにばらつくが、終局的に問題となるのは、厚膜
抵抗材料が基本的にある大きさの粒径を保持する酸化ル
テニウム、ガラスリフット、酸化ジルコニウム等の焼成
時に生ずる結合度の差異により生ずる、抵抗体の比抵抗
そのもののばらつきであり、結果生ずる抵抗値のばらつ
きである。

これは厚膜製造工程の厳密なスクリーン印刷、および焼
成条件、さらにはそれら発熱抵抗体を製造の前工程後玉
程度の改善によっても解決されない。

これは、酸化チルニウム等の粒径が特開昭５８−９５４
４号に記載にもあるように６μｍと無視できない大きさ
であるということ、また、厚膜抵抗体の抵抗値の決定に
は主として錯化ルテニウムガラスフリットとの接触界面
のＭｅ−Ｉｓ−Ｍｅ（メタル−インシュレーターメタル
）の不均質結合状態による原因が終局的にあるからであ
る。基本的に厚膜抵抗材料がその焼成温度、零囲気、焼
成スピードに同一材料にもかかわらず抵抗値が大幅に変
化するのは、Ｍｅ　−Ｉｓ−Ｍｅの結合状態が変化する
ためと推定できる。

そこで、酸化ルテニウム、ガラスフリット等の粒径をさ
らに緻密化した厚膜抵抗材料が最近市販されるようにな
った。しかし、目標とする効果は得られなかった。

以上から、接触界面の不均一による厚膜抵抗のばらつき
を改善しないことには、結局抵抗値のばらつきが改善さ
れないことがわかる。ところで、抵抗体のばらつきの改
善に関しては従来からレーザートリミング法などを利用
して、抵抗値の調整等を主として厚膜回路基板、薄膜回
路基板等で実施されている。また、特開昭５８−７８６
０号又は特開昭６８−７８６０号記載の液体噴射記録ヘ
ッドでは薄膜抵抗素子をレーザートリミングし、電気−
熱変換特性に合わせるように抵抗値を調整している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

厚膜抵抗体の抵抗値のばらつきを改善する従来の方法は
いづれも不十分なものであった。発熱抵抗体上部に位置
し感熱紙を圧接する回転ローラの躍動による機械的振動
があるため、衝撃に弱い化学的トリミング方法は使用で
きない。また、均一な温度分布を必要とするので発熱抵
抗体の形状も重要な要素となるため、レーザ、ダイヤモ
ンドカット、サンドブラスト等の機械的トリミング法で
は、形状の変化によりサーマルヘッドの性能を悪化させ
るため使用できなかった。

この発明は厚膜形サーマルヘッドの発熱抵抗体の形状を
変えることなく、その抵抗値を変化させるのに適した抵
抗材料およびこの抵抗材料を用いて抵抗値のばらつきの
少ないサーマルヘッドを製造する方法を提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本願の第１の発明は酸化ルテニウム、ガラスフリット、
酸化ジルコニウムとを含みガラスフリットと酸化ルテニ
ウムとの成分比はガラスフリットが５０重量％以トある
材料によって発熱抵抗体を形成し、第２発明はこのよう
にして形成した発熱抵抗体に電圧パルスを印加すること
により抵抗値を減少させ、抵抗のばらつきを減少せしめ
る。

〔作用〕

酸化ルテニウムとガラスフリットと酸化ジルコニウムを
含み、ガラスフリットと酸化ルテニウムとの成分比はガ
ラスフリットが５０重量％以上である材料を用いて発熱
抵抗体を形成すると電圧パルスの印加によって発熱抵抗
体の減少することを利用して、抵抗値のばらつきを著し
く減少させることができる。これにより、サーマルヘッ
ドの印字画質の濃度ムラを著しく減少させることができ
る。

〔発明の実施例〕

この発明は一定の組成をもつ抵抗材料を採用し、またサ
ーマルヘッドの製造方法は主要な生産プロセスの後に、
発熱抵抗体の抵抗値を減少させるプロセスを実施する。

即ち、基板上に発熱抵抗体。

リード線、保護ガラス膜を形成した後に、本発明による
抵抗値を減少させるプロセスを実施する。

第１図は本発明によるサーマルヘッドの生産方法の原理
を示す図である。

この発明は厚膜抵抗体に電圧を印加すると抵抗値が低下
するという現象を利用している。この現象はＭＩＭ（Ｍ
ｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａ　ｔｏｒ−Ｍｅｔａ　１　）構
造をもつ厚膜抵抗体の絶縁物（Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）が
電圧によりブレークスルーするためであるとも考えられ
ている。ともかく、抵抗体の物理的性質が電圧印加によ
り変化していることは確実である。

第１図は当初の抵抗値がＲ１，Ｒ，、Ｒ３である発熱抵
抗体の抵抗値を丸に調整する場合を示している。

先づ最初に各発熱抵抗体の抵抗値を測定し、目標とする
抵抗値Ｒ６と比較する。Ｒ４のように丸より低い抵抗値
をもつ発熱抵抗体に対しては電圧ノ＜ルスは印加しない
。Ｒｏより大きい抵抗値Ｒ１＋　Ｒ２＊Ｒ３を持つ発熱
抵抗体に対し電圧パルスを印加する。

最初に波高値の初期設定が鳩である電圧パルスを印加し
て抵抗値を減少させる。減少後の抵抗値を測定し、その
値が鳥獣上であればｖＯ＋△Ｖの波高値の電圧パルスを
印加する。その後抵抗値を測定し、その値がＲｏＪｌｌ
上であればＶＯ＋２△Ｖの波高値を持つ電圧パルスを印
加する。このように抵抗値がＲ０以上になるまで次第に
印加電圧パルスの波高値を減少させて行く。抵抗値が鳥
獣下になればそこで調整を終了する。このようにして発
熱体の抵抗値を鳥獣下の一定範囲内に揃える。抵抗値の
ばらつきを少なくするのがこの発明の目的であるから、
抵抗値が鳥獣下になりさえすれば良いのでなく、鳥獣下
になりさえすれば良いのでなり、鳥獣下の一定範囲内に
あることを要する。そのため少しづつ抵抗値を減少させ
て行き、ＲＯ以下Ｃとなった時点で止めるのである。

第２図および第８図は本発明の製造方法を実施しない場
合と実施した場合の発熱抵抗体の抵抗値の分布を示す図
である。何個かの発熱抵抗体を一グループとし、その中
の最大値を白丸印、平均値を黒丸印、最小値をＸ印で示
している。

実施しない場合は抵抗値のばらつきは非常舒こ大きいが
、実施した場合はほとんどばらつき力；なくなっている
ことがわかる。

第４図はこの発明の生産方法に使用する装置の一例を示
す構成図である。第５図は第４図の主要な信号の波形図
である。

（６）は調整対象のサーマルヘッド（７）に探針（プロ
ーブ）を押し当てるブロービング装置、（８）は印加電
圧パルスを所望の発熱抵抗体に導くリレー網、（９）は
電圧印加と抵抗測定とを切り換えるスイッチ、００は調
整電圧パルスを発生するノ（ルス発生回路、συは抵抗
計、（イ）は計算部、σ場はその入出力部、（１４１は
中央演算処理装置（以下ＣＰＵと称す）、αＱはメモリ
、αゆはキーボード、Ｑカはプリンタである。。

本発明により抵抗値を減少させる手順について説明する
。

計算部（２）から印加電圧の波高値Ｖｓの設定信号、１
回の電圧印加に含まれるパルス数ｎの設定信号が与えら
れている。計算部＠からの電圧印加開始信号５ＴＡＲＴ
を受けるとパルス発生回路（１０はＥＮＡＢＬＥ禁止信
号を計算部に返送する。又、スイッチ（９）がパルス発
生回路＋１０側に切り換わる。ＥＮＡＢＬＥ禁止信号が
出力されている期間は波高値Ｖｓの変更と５ＴＡＲＴ信
号の発生は禁止される。これは電圧パルス印加中におい
ては、波高値Ｖｓの変更をすべきではないし、また現在
の電圧パルスの印加が終了するまでは次の電圧パルス印
加の開始信号５ＴＡＲＴを発するべきではないからであ
る。５ＴＡＲＴ信号印加後一定時間Ｔ１が経過すると、
パルス発生回路αＱは波高値がＶｓのｎ個のパルスをス
イッチ（９）、リレー網（８）を経てサーマルヘッド（
７）の発熱抵抗体に印加する。パルス電圧の印加が終了
した後１２時間経過後スイッチ（９）は抵抗計Ｃ１１）
側へ切り換えられる。

そして更に１３時間後にはＥＮＡＢＬＥ禁止信号が解除
されて次の電圧印加が可能になる。時間Ｔ３の間に抵抗
値の測定が行われ、その測定結果が計算部（６）へ送ら
れる。計算部０碍ではＣＰＵσ尋が測定値を前回の測定
値と比較する。そして、前回の測定値を基準として一定
の範囲内にない場合は接触不良であると判断する。一定
の範囲の設定方法は種々あるが、前回測定値に比してよ
り高い値であるか否か比較するようにするのが最も簡単
な方法である。

以下−例としてこの方法の場合を述べる。

もし、前回の測定値よりも高い値が得られたならば、Ｃ
ＰＵａ４はこの測定値を採用せず、ブロービング装置（
６）に対し測定対象のサーマルヘッド（７）への探針の
接触を解き、再接触させるべくプローブ信号を送出する
。そして抵抗値の再測定が行われる。第１図から理解で
きるように、電圧パルスの印加によって抵抗値が増加す
ることはあり得ないのであって、もし増加することがあ
ればそれは探針（プローブ）の接触不良によるものと考
えられるからである。

この場合の探針の再接触であるが、前と同じ箇所に再接
触したのでは再び接触不良になる可能性がある。そこで
、再接触は前の箇所ではなく、少し離れた箇所に対して
行う。探針の接触はリード線の先に設けられるパッドと
呼ばれる箇所にされるが、再接触は同一パッド内の少し
離れた位撹にする。

抵抗測定値が前回の測定値より低ければＣＰＵＱ４はこ
の測定値を採用して調整目標値丸と比較する。

搗以下に達していなければＣＰＵａ４はＥＮＡＢＬＥ禁
止信号が解除された後に、印加する電圧パルスの波高値
の設定値ＶｓをΔＶだけ高めてパルス発生回路＋ｌＱに
与えた後、次回の電圧パルスの印加のための開始信号５
ＴＡＲＴを発生する。

このようにして、次第に印加電圧パルスの波高値を高め
ながら発熱抵抗体の抵抗値を減少させて行（。抵抗値が
調整目標値鳥以下となれば、その発熱抵抗体の抵抗値の
調整は終了する。

時限Ｔ、　、Ｔ２．Ｔ、を設けているのはスイッチ（９
）、リレー網（８）のチャタリングによる影響を避ける
ためである。スイッチ（９）、リレー網（８）が完全に
切り換えられる前に、パルス発生回路ＧＯから電圧パル
スを発生させても、そのパルスはサーマルヘッド（７）
には印加されない。また、スイッチ（９）、リレー網（
８）が完全に切り換えられる前に抵抗値の測定を行って
も正確な測定はできない。

印加する電圧パルスは、単一パルスで与えても良いが、
むしろ数個のパルスからなるパルス群で与える方が制御
が容易である。電圧パルスのエネルギーは波高値とパル
ス巾△ｔによって規定されるが、これがあまりに大きく
なると発熱抵抗体が破壊される。そこで、電圧パルスの
エネルギーがある程度であって発熱抵抗体を破壊する危
険があるときは電圧パルスの波高値に応じてパルス巾を
減少させるよう調整しなければならない。単一パルスの
パルス巾を調整するよりはむしろ、複数のパルスからな
るパルス群の各パルスの巾△ｔは一定としておいて、パ
ルス周期Ｔとパルス巾△ｔとの比△ｔ／Ｔを波高値の変
化に応じて発熱抵抗体を破壊しない値以下に調整する方
が容易である。あるいは、△ｔ／Ｔを一定としておき、
波高値の変化に応じてパルス群を構成するパルス数ｎを
変化させてモ良い。電圧パルスのエネルギーが十分小さ
い場合は単一パルス又はパルス群のいづれで与えても良
い。

印加する電圧パルスの波高値が低いと抵抗値が減少する
現象は見られなくなる。そこで、抵抗値の減少が期待で
きるような波高値から第１回の電圧パルスの印加は開始
される。第１図のＶｏは第１回の印加電圧パルスの波高
値を示す。

調整目標抵抗値Ｒｏ、パルスの数ｎの変更はキーボード
ａ峠を使って行われる。調整後の抵高値及びＣＰＵ（ロ
）の計算結果はプリンタａηに打ち出される。

第６図は第４図の装置による発熱抵抗体の抵抗値調整方
法のフローチャート図である。

ステップに）では波高値Ｖｓ、パルス数ｎ等のパルス条
件の初期設定を行う。次いで、ステップＱ１）でプロー
ビング装置（６）によるサーマルヘッド（７）へのプロ
ービングと、リレー網（８）の切換えとを行う。

その後、ステップ（イ）、曇では設定された波高値をも
つｎ個のパルス列壜印加し、抵抗値の測定を行う。今回
の測定値と前向の測定値との比較をステップ（ハ）で行
い、前回の測定値より大であればステップ（ハ）で再び
ブロービングを行う。前回測定値より小であれば調整目
標抵抗値Ｒｏとの比較をステップ（ホ）で行う。測定値
が拘置下であればその発熱抵抗体についての調整は終了
する。Ｒ０以下になっていなければ、印加電圧パルスの
波高値を△Ｖだけ増してパルスを印加する（ステップ＠
）。

このようにして調整は測定値がＲｏ以下となるまで原則
として続けられる。ただし中にはパルス電圧をいくら印
加しても抵抗値が減少しない特異な素子もある。又パル
ス発生回路叫が発生しうるパルス電圧の波高値には制限
がある。そこで、抵抗値がＲ０以下とならなくてもパル
ス電圧の印加回数がある一定数に違するとそこで調整を
終了する。ステップ（ハ）はそのために設けられている
。

数個の発熱抵抗体を−グループとして抵抗値の測定が行
われることは既に第２図、第８図で述べた。

一グループの調整が終るとＣＰＵＱ◆は平均値、標準偏
差を求めるための演算ΣＲ２ΣＲ′を行う。そしてプリ
ンタαηは−グループの最大値、平均値、最小値が第８
図のようにプリントされる。サーマルヘッドの全発熱抵
抗について調整が終るとＣＰＵα荀は標準偏差Ｉを計算
する。その結果はプリンタαη＃と打ち出される。

第７図は第４図のパルス発生回路（１０の詳細説明図で
ある。図において、（至）、＠、＠ａはフリップフロッ
プ回路、Ｃ１ｌ＋　、に）、（６）はタイマ回路、（至
）はパルス発生器、（至）は単安定マルチ回路、（至）
はトランジスタ、（ロ）は電圧電源、（至）は計数器、
（２）は比較器である。

計算部（２）から開始信号５ＴＡＲＴ信号を受けると、
フリップフロップ回路（至）、（財）はセットされる。

フリップフロップ回路（至）からは計算部へＥＮＡＢＬ
Ｅ禁止信号が送られる。ＥＮＡＢＬＥ　＠ｔＩ：信号が
継続している間は波高値信号Ｖｓの変更と、５ＴＡＲＴ
信号の発生は禁止される。フリップフロップ回路（財）
の出力によりスイッチ（９）のコイルβ１）が通電し、
接点−１−が図とは反対側に切替えられる。フリップフ
ロップ回路−がセットされてからＴ１時間後にタイマ回
路ｅ］Ｊは出力する。これによりフリップフロップ回路
（至）がセットされるとゲート（財）が開かれ、パルス
発生器■の発生したパルスが単安定マルチ回路（２）は
パルス発生器に）のパルス巾を所望のパルス巾△ｔをも
つパルスに整形する。△ｔは単安定マルチ回路（至）中
の抵抗とコンデンサによって定められる。第８図にパル
ス発生器に）の出力パルス波形と単安定マルチ回路（２
）の出力波形を示す。

単安定マルチ回路（２）のパルスにより、トランジスタ
（至）のゲートドライブ電流が供給されてトランジスタ
伺はパルスが存在する期間△ｔはＯＮ状態となる。トラ
ンジスタ（至）がＯＮ状態の期間に電圧電源（ロ）の出
力電圧がスイッチ（９）の接点−、＠、リレー網（８）
を経てサンプルに印加される。電圧電源（ロ）の波高値
は計算部（６）からの波高値信号ｖＳによって決定され
ている。

ゲート■を通過するパルスはカウンタ（至）によって計
数される。カウンタ（至）の計数値は比較器（至）によ
って計算部α埠から与えられる数ｎと比較される。

計数値がｎに達すると比較器−の出力によりフリップフ
ロップ回路に）をリセットする。これによりゲート（財
）は閉じられ、サンプルへの１回のパルス電圧の印加が
終了する。

比較器（至）の出力はタイ々回路−にも与えられる。

時限Ｔ２後にタイマ回路−は出力し、これによってフリ
ップフロップ輪はリセットされ、スイッチ（９）は抵抗
計測に切換えられる。スイッチ（９）が切換えられると
、接点呻、−は図示の位置に切換えられ、抵抗計σηに
よってサンプルの発熱抵抗体の抵抗値が測定される。

タイマ回路−が出力してからＴ３の時間経過するとタイ
マ回路（２）が出力し、それによりフリップフロップ回
路■がリセットされ７端子出力は′Ｈルベルとなり、Ｅ
ＮＡＢＬＥ禁止信号はリセットされ、これにより次の電
圧パルスの印加が可能になる。

本発明による抵抗値の変化の実験結果の一例を示すと、
約２０００個の発熱抵抗体（Ａ４版１７２８ビット、Ｂ
４版２０４８ビット）について、本発明を実施しない場
合は絶対値で±２０％、標準偏差σが５．６％であるの
に対し、本発明を実施すると絶対値で±８％、標準偏差
が０．４９６になる等大幅に抵抗値のばらつきが改善さ
れた。これによってサーマルヘッドの印字の濃度ムラを
ほとんどなくすることができた。

発明者等は抵抗値の調整のために印加する電圧パルスの
波高値の初期設定値（第１図Ｖｏ　）を数十ｖ１印加パ
ルス電圧の１回毎の増加分△Ｖを１ｖないし数７１１回
の電圧印加に含まれるパルス数ｎを１０〜２０．１個の
パルス巾△ｔを１μないし数μ秒、パルス間隔を数十μ
秒として発熱体の抵抗値の調整を行った。

時限Ｔｌ、　Ｔ３は１０ｍ秒前後に、時限Ｔ２は数ｍ秒
に設定して、発明者等は抵抗値の調整を行った。

抵抗値の調整に用いるパラメータの具体的な数値は以上
に述べた一例に限られるものではなく、この発明の効果
を奏する範囲内で種々の数値をとりうろことは言うまで
もない。

第６図のステップ（ハ）においては前回の抵抗測定値と
大小比較を行っているが、これに代えて前回の抵抗測定
値に比して一定の範囲内、例えば０．９〜１．０倍の範
囲内にあるか否かを確認し、この範囲内にないときは抵
抗値の再測定をするようにしても良い。　　′ この発明に係るサーマルヘッドの製造方法を実施する装
置の一例を第４図、第７図に示したが、この発明はこれ
らに限られない。

パルス電圧の波高値Ｖｓとパルス数ｎを計算部（２）か
らパルス発生回路（ＩＱに自動的に与えているが、これ
らを手動操作にて設定するようにすることもできる。そ
れら、パルス発生回路に波高値Ｖｓと）（ルス数ｎを設
定するスイッチを設けることによって容易に実施できる
。又計算部（ロ）からの自動設定と手動操作の両者を併
用しても良い。

スイッチ１９）は第７図の例ではコイルρＩｌｌこ通電
して接点−，−を駆動するリレーであるが、これに代え
てサイリスタスイッチを用いることも可能である。

以上に述べた電圧パルスを印加して抵抗値を減少させて
抵抗のばらつきを少なくする方法を効果的に行うために
は、この方法に適した発熱抵抗体用材料を選択しなけれ
ばならない。サーマルヘッドの発熱抵抗体の材料となる
厚膜抵抗材料は、その導電物質として酸化ルテニウムを
主体として、他の白金族元素の単体またはその酸化物を
使用し、これをほうけい酸ガラス、はうけい酸鉛ガラス
等のガラスフリットと混合することに任意のシート抵抗
値を有する抵抗ペーストを導出できる。ところが上述し
た発明の実施にあたり重要な点として、電圧パルスを印
加して抵抗値を減少させる過程において、抵抗ペースト
の種類に応じて、抵抗値の減少率が異なり、種類によっ
ては、抵抗値の減少がほとんどないものもある。すなわ
ち、主として酸化ルテニウムとガラスフリットとの配合
量の差異で抵抗値の電圧パルスに対する減少率が異なる
ということである。酸化ルテニウムの配分がガラスフリ
ットより減少するほど、抵抗値の減少率が大きくなる。

第９図のように材料分析で知られた８種のそれぞれ、酸
化ルテニウムＲとガラスフリットＧとの配分が異なる抵
抗ペーストで電圧パルスを印加し、抵抗値の減少率を測
定したデータでは、酸化ルテニウムとガラスフリネトと
の配合量が同比率（Ｒ５０、Ｇ５０）では約１０％の抵
抗値の減少（△Ｒ８）しか見込めないのに対し、酸化ル
テニウムの配合量が、減少するにつれて抵抗値の減少率
が大きくなり、ガラスフリットが７０％（Ｒ８０，Ｇ７
０）では、抵抗値の減少率は５０９６以上（△Ｒ１）に
も達する。この理由は、模式図第１０図で示す前述のＭ
ｅ　−Ｉｓ−Ｍｅ層領域がガラスフリットが多いと、ブ
レークスルーが多くなり、結果、抵抗値の減少率が大き
くなると推定されるがこのメカニズムは、今のところ解
明されていない。また別の実験では、酸化ルテニウムの
粒径を変化させることにより抵抗値の減少率が変化する
。酸化ルテニウムの粒径は、遠心分離機を用いて、粉さ
いするが、必ずしも均一な粒径は得られないため、図１
４に示す粒度分布曲線を用いてその曲線の５０％値で粒
度が規定する。第１２図に酸化ルテニウム４０％、ガラ
スフリット６０％の配合比率で、酸化ルテニウムの粒度
を変化させて抵抗値の減少率を測定した結果を示す。酸
化ルテニウムの粒径を０．６μｍ以上にすると抵抗値、
の減少率は大きくなり、効果がある。しかし粒径が１．
０μｍの場合、比較的小さな電圧パルスでも抵抗値が上
昇しているが、これは、抵抗体が破壊したことを意味す
るので電圧パルスの波高値はかなり低く制限しなければ
ならない。

〔発明の効果〕

この発明に係るサーマルヘッドの製造方法は、電圧パル
スを発熱抵抗体に印加して抵抗値を減少させるようにし
たので、サーマルヘッドの発熱抵抗体の抵抗値のばらつ
きを少なくして、サーマルヘッドの印字濃度のむらを著
しく減少させることができる。又その際発熱抵抗体材料
としてガラスフリットが酸化ルテニウムに対し５０重量
％以上である材料を選択することによって上述の製造方
法がより容易に実施できる。　　　　　　。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るサーマルヘッドの製造方法の原
理説明図、第２図、第８図はこの発明に係るサーマルヘ
ッドの製造方法を実施しない場合と、実施した場合の抵
抗値の分布を示す図、第４図はこの発明に係るサーマル
ヘッドの製造方法を実施する装置の一実施例を示す構成
図、第５図は第４図の主要部の波形図、第６図はこの発
明に係るサーマルヘッドの製造方法の一実施手順を示す
フローチャート図、第７図は第４図のパルス発生回路の
詳細構成図、第８図は第７図の波形説明図、第９図は厚
膜抵抗ペーストの材料成分の差異による抵抗値の減少率
を示す特性図、第１０図は発熱抵抗体の内部構造を示す
模式図、第１１図は酸化ルテニウムの粒径を定義する粒
度分布曲線図、第１２図は、本発明による酸化ルテニウ
ムの粒径による抵抗値の減少率を示す特性図、第１８図
はサーマルヘッドの一般構成図、第１４図は感熱記録装
置におけるサーマルヘッドの使用状態を説明する図、第
１５図は一般的なサーマルヘッドにおける抵抗値の分布
の一例を示す図である。 図において、（１）は絶縁基板、（２）はリード線、（
３）は発熱抵抗素子、（６）はプロービング装置、（７
）はサーマルヘッド、（８）はリレー網、（９）はスイ
ッチ、（１０はパルス発生回路、σｐは抵抗計、（ロ）
は計算部、Ｑ４はＣＰＵ、　Ｃ１１）　、に）、に）は
タイマ回路、曽はパルス発生器、（至）は単安定マルチ
回路、（ロ）は電圧電源、（至）は計数器、■は比較器
である。 なお、各図中の同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化ルテニウムとガラスフリットと酸化ジルコニ
   ウムを含み、ガラスフリットと酸化ルテニウムとの成分
   比はガラスフリットが５０重量％以上である材料を用い
   て発熱抵抗体を形成したことを特徴とするサーマルヘッ
   ド。 （１）酸化ルテニウムとガラスフリットと酸化ジルコニ
   ウムとを含み、ガラスフリットと酸化ルテニウムとの成
   分比はガラスフリットが５０重量％以上である材料を用
   いて発熱抵抗体を形成し、この発熱抵抗体に電圧パルス
   を印加してその抵抗値を所定の範囲に減小させることを
   特徴とするサーマルヘッドの製造方法。