JPH0547961B2 - - Google Patents
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- JPH0547961B2 JPH0547961B2 JP59247513A JP24751384A JPH0547961B2 JP H0547961 B2 JPH0547961 B2 JP H0547961B2 JP 59247513 A JP59247513 A JP 59247513A JP 24751384 A JP24751384 A JP 24751384A JP H0547961 B2 JPH0547961 B2 JP H0547961B2
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- resistance value
- value
- ruthenium oxide
- pulse
- resistor
- 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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Landscapes
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
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アクシミリやプリンタに使
用されるサーマルヘツドの抵抗材料およびこの材
料を用いたサーマルヘツドの製造方法に関するも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates primarily to a resistive material for a thermal head used in facsimiles and printers, and a method for manufacturing a thermal head using this material.
現象、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ツド
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ユー
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。
Thermal heads, which do not require fixing, are noiseless, maintenance-free, and highly reliable, have become popular as thermal recording paper has improved. In thermal recording, a recording current is applied to a resistor provided on a substrate, and the heat generated by the current flowing through the resistor is used to color the thermal paper in contact with the resistor, or to color the ink on thermal transfer paper. This is a technology that prints and records recording signal information on transfer paper by melting the layer.
サーマルヘツドの一般構造図を第13図に示
す。 A general structural diagram of the thermal head is shown in FIG.
サーマルヘツドは絶縁基板1上にAl,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で発熱素子を構成する。 The thermal head is made of Al, Au, and Cu on an insulating substrate 1.
A heating element is composed of a lead part 2 made of a good electrically conductive material such as the above by film-forming technology, and a film-like element resistor 3 connected to the lead part 2 at both ends thereof.
絶縁基板1の材料にはアルミナセラミツク基板
又はグレーズ層付アルミナセラミツク基板を使用
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−Sio2,Ta−Si,
Ni−CuTi2O3等の材料が用いられる。 As the material of the insulating substrate 1, an alumina ceramic substrate or an alumina ceramic substrate with a glaze layer is often used. In the case of a thin film method, the material of the element resistor 3 is Ta 2 N, Ta-Sio 2 , Ta-Si,
Materials such as Ni-CuTi 2 O 3 are used.
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布して焼結す
る。 In the case of a thick film method, an oxide of a noble metal such as Ru 2 O or Pto is mixed with a glass material, coated, and sintered.
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。
このサーマルヘツ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、ジユール熱により抵抗
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5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13図と同一符号は相当部
分を示す。Pはロール4の押圧方向を示す。 Although not shown, after forming the element resistor 3, a glass film for protecting it is fired.
When a constant voltage is applied to both ends of the lead portion of this thermal head for a certain period of time, heat is generated in the resistor portion due to Joule heat. This heat is transferred to the thermal paper 5 in a section A of the recording apparatus constructed as shown in FIG. 14, and the thermal paper 5 develops color and an image is printed on its surface. In addition,
In FIG. 14, the same symbols as in FIG. 13 indicate corresponding parts. P indicates the pressing direction of the roll 4.
一般に、例えばフアクシミリ用のサーマルヘツ
ドは、発熱抵抗体として、1ヘツド当り約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、そのジユール熱により表面温
度が、250℃〜600℃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
ルヘツド各々の解像度により異なるが、約0.2mj
(ジユール)〜2mj必要とされる。 Generally, in a thermal head for facsimile, for example, about 2000 resistors are independently arranged in parallel as heating resistors per head. The surface temperature of these heating resistors is heated to about 250°C to 600°C by the heat generated by the heat generator.The applied energy equivalent to reaching this temperature is about 0.2 mj, although it varies depending on the resolution of each thermal head.
(Jyur) ~2mj is required.
従来よりこのサーマルヘツドには、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つた。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オトレジスト膜に
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、又は埋め込み、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ツタリング
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、フオ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。 Conventionally, this thermal head has been available in thick film type, thin film type, and semiconductor type, depending on the manufacturing process and material of the resistor. For the thick film type, a desired pattern is formed in advance on a screen or photoresist film using a paste-like resistive material, and the resistive material is printed or embedded using screen printing technology, and then baked as a post-process. A heating resistor is formed. For the thin film type, a tantalum-based material is mainly vapor-deposited or sputtered to form a basic pattern that can become a resistor, and then photo-etched to create an independent resistor with a desired pattern. In the semiconductor type, for example, resistance is diffused in a part of a silicon base material to form a resistor, and heat generated at the P-N junction surface is utilized, and almost the same means as in the semiconductor manufacturing process are used.
以上3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。ところで薄膜
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つている。反面厚
膜形は、比較的短い製造工程によつて安価に製造
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
するジユ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むらの
原因となる。 Of the above three manufacturing methods, the ones that have been put into practical use are the thick film type and the thin film type. By the way, although the manufacturing process of the thin film type is large, it has the great advantage that there is little variation in the resistance value of the heat generating resistor and a fine pattern can be formed. On the other hand, the thick-film type can be manufactured at low cost through a relatively short manufacturing process, but it has the serious drawback of large variations in the resistance value of the heating resistor. Since thermosensitive recording is determined by the resistance value of a resistor and uses the generated Joule heat, variations in resistance value naturally cause density unevenness in the quality of the image printed thereon.
第15図はサーマルヘツ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。 FIG. 15 shows an example of the resistance values R 1 , R 2 . . . , R of each element resistor constituting the thermal head.
通常薄膜形の抵抗値のばらつきは、±5%〜±
15%以内に均一化されているのに対し、厚膜形は
±15%〜±30%にばらついており、薄膜形より劣
つているのに一主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つた。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3μm以上必要とされていたが、3000Å以下
の導体膜厚でも構成できる。この利点は、フオト
エツチング時のエツチングフアクターが従来
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アクタとなることによる。 Normally, the variation in resistance value of thin film type is ±5% to ±
While it is uniform within 15%, the thick-film type has a variation of ±15% to ±30%, and although it is inferior to the thin-film type, it is the main cause of overload power. This is because it has the great advantages of high reliability represented by wear resistance and low cost. Recently, even with thick film type, it has become possible to form fine patterns as well as with thin film type. For example, when forming a conductor pattern, a printed film thickness of 3 μm or more was conventionally required, but a conductor film thickness of 3000 Å or less can also be formed. This advantage is that the etching factor during photoetching is
Compared to the 20 μm required, the etching factor is the same as that of the thin film type, that is, almost zero.
一方、厚膜形の抵抗値のばらつきの改善に関し
ては、メツシユ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
れてある厚膜抵抗体のフオトエツチングや、特公
昭57−18506号に記載されてある厚膜抵抗体をフ
オトレジストパターンに埋込む方法、さらには特
開昭54−99443号に記載して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号に記載して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。 On the other hand, in order to improve the variation in resistance value of thick film types, in addition to improving conventional screen printing technology such as improving mesh screens and metal mask screens, for example, the thick film method described in Japanese Patent Publication No. 59-22675 Photoetching of resistors, methods of embedding thick film resistors in photoresist patterns as described in Japanese Patent Publication No. 18506/1982, and method of embedding thick film resistors in photoresist patterns as described in Japanese Patent Publication No. 54-99443. There is a method of surface polishing. Furthermore, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-47597, there is one in which a thick film resistor is printed on a thin film conductor. These attempts are to make the shape of the heating resistor uniform and to improve the variation in resistance value caused by this effect.
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53−9544
号および特開昭53−9543号に記載の酸化ルテニウ
ムと、高融点フリツトガラス、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
膜形サーマルヘツ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、発熱抵抗値のばらつ
きの改善とはなつていない。ところで厚膜抵抗体
の形状が幾何学的に、薄膜抵抗体と同等に整つた
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。 Improvements in thick film resistor materials have also been made. As a thick film resistor material, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-9544
Ruthenium oxide, high melting point fritted glass, zirconium oxide, etc., as described in No. 1998 and Japanese Patent Publication No. 53-9543, are suitable. However, these improvements have been made primarily to maintain reliability as a thick film thermal head, and have not improved the variation in heating resistance value. By the way, if the shape of a thick film resistor is geometrically arranged to be the same as that of a thin film resistor, there is a question as to whether the variation in resistance value will really be the same as that of a thin film resistor. Theoretically, the resistance value of the resistor is expressed by the following equation.
R=ρ・/w,t(Ω)
ここで、ρ=抵抗体の比抵抗(Ω−cm)
=抵抗体の長さ(cm)
w=抵抗体の幅(cm)
t=抵抗体の厚み(cm)
スクリーンで印刷された発熱抵抗体は通常その抵
抗体の長さ()、抵抗体の幅(w)、抵抗体の厚
み(t)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、ガラスフリ
ツト、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、結果生じ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工程の改善によつても解決さ
れない。これは、酸化テルニウム等の粒径が特開
昭53−9544号に記載にもあるように5μm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酸化ルテニウムガ
ラスフリツトの接触介面のMe−Is−Me(メタル
−インシユレータ−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、雰囲気、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。 R = ρ・/w, t (Ω) Where, ρ = Specific resistance of the resistor (Ω-cm) = Length of the resistor (cm) w = Width of the resistor (cm) t = Thickness of the resistor (cm) Screen-printed heating resistors usually have slight variations in the length (), width (w), and thickness (t) of the resistor, but this ultimately becomes a problem. This is due to the variation in the specific resistance of the resistor itself, which is caused by the difference in the degree of bonding that occurs during firing of ruthenium oxide, glass frit, zirconium oxide, etc., which basically maintain a certain particle size in thick film resistor materials. This is the resulting variation in resistance value. This problem cannot be solved even by improving the strict screen printing and firing conditions of the thick film manufacturing process, and even by improving the pre-processes and post-processes for manufacturing these heating resistors. This is because the grain size of ternium oxide, etc. is 5 μm, which cannot be ignored, as stated in JP-A No. 53-9544, and also because the determination of the resistance value of thick film resistors is mainly based on oxidation. This is because the ultimate cause is the heterogeneous bonding state of Me-Is-Me (metal-insulator-metal) at the contact interface of the ruthenium glass frit. Basically, the reason why the resistance value of thick film resistive materials changes significantly even though the firing temperature, atmosphere, and firing speed are the same can be presumed to be because the bonding state of Me-Is-Me changes.
そこで、酸化ルテニウム、ガラスフリツト等の
粒径をさらに緻密化した厚膜抵抗材料が最近市販
されるようになつた。しかし、目標とする効果は
得られなかつた。 Therefore, thick film resistive materials such as ruthenium oxide and glass frit with finer grain sizes have recently become commercially available. However, the desired effect could not be obtained.
以上から、接触介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58−7360号又は特開
昭58−7360号記載の液体噴射記録ヘツドでは薄膜
抵抗素子をレーザートリミングし、電気−熱交換
特性に合わせるように抵抗値を調整している。 From the above, it can be seen that unless the variation in thick film resistance due to non-uniformity of the contact surface is not improved, the variation in resistance value will not be improved. by the way,
In order to improve variations in resistors, laser trimming and the like have been used to adjust resistance values mainly for thick film circuit boards, thin film circuit boards, and the like. Further, in the liquid jet recording head described in Japanese Patent Application Laid-open No. 58-7360 or 1987-7360, the thin film resistive element is laser trimmed to adjust the resistance value to match the electric-heat exchange characteristics.
厚膜抵抗体の抵抗値のばらつきを改善する従来
の方法はいずれも不十分なものであつた。発熱抵
抗体上部に位置し感熱紙を圧接するため回転ロー
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
カツト、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ツドの性能を
悪化させるため使用できなかつた。
All conventional methods for improving the variation in resistance values of thick film resistors have been insufficient. Chemical trimming methods, which are susceptible to impact, cannot be used because mechanical vibrations occur due to the movement of the rotating roller, which is located above the heating resistor and presses against the thermal paper. In addition, since uniform temperature distribution is required, the shape of the heating resistor is also an important factor. Mechanical trimming methods such as laser, diamond cutting, and sandblasting can deteriorate the performance of the thermal head due to changes in shape. It was unusable.
そこで、この発明は酸化ルテニウムとガラスフ
リツトと酸化ジルコニウムとの結合材料で構成さ
れる発熱抵抗体に電圧パルスを印加してその抵抗
値を低下させて抵抗値のばらつきを是正するもの
に係わり、酸化ルテニウムとガラスフリツトと酸
化ジルコニウムとの結合材料に対して電圧パルス
を印加しないときの抵抗値のばらつきは薄膜形が
±5〜±15%に対し±15〜±30%にもなり、また
一方においてあまり大きな電圧パルスを印加する
と発熱抵抗体の破壊につながることから、あまり
大きな電圧パルスを印加せずに、しかも抵抗値の
減少率を大きくして薄膜形の場合と同程度以下に
するためになされたものである。 Therefore, the present invention relates to a method for correcting variations in resistance value by applying a voltage pulse to a heating resistor made of a bonding material of ruthenium oxide, glass frit, and zirconium oxide to lower its resistance value. The variation in resistance value when no voltage pulse is applied to the bonded material of glass frit and zirconium oxide is ±15 to ±30% compared to ±5 to ±15% for the thin film type. Since applying a voltage pulse would lead to destruction of the heating resistor, this was done in order to not apply too large a voltage pulse and to increase the rate of decrease in resistance value to the same level or less as in the case of a thin film type. It is.
即ち、この発明は、あまり大きくない電圧パル
スを発熱抵抗体に印加するに際し、酸化ルテニウ
ムとガラスフリツトの配合比及び酸化ルテニウム
とガラスフリツトの配合比及び酸化ルテニウムの
粒径を変えることにより電圧パルスの印加による
抵抗値の減少率が異なつてくることに鑑み、酸化
ルテニウムとガラスフリツトの配合比及び酸化ル
テニウムの粒径を所定範囲に設定した発熱抵抗体
に電圧パルスを印加して抵抗値を減少させること
により、発熱抵抗体の抵抗値のばらつきを薄膜の
ばらつき以下にすることを可能とし、もつて抵抗
値のばらつきを是正してサーマルヘツドの印字む
らを軽減しうる新規なサーマルヘツドの製造方法
を提供するものである。 That is, when applying a voltage pulse that is not very large to a heating resistor, the present invention is capable of applying a voltage pulse by changing the blending ratio of ruthenium oxide and glass frit, the blending ratio of ruthenium oxide and glass frit, and the particle size of ruthenium oxide. In view of the fact that the rate of decrease in resistance value varies, the resistance value is reduced by applying a voltage pulse to a heating resistor in which the compounding ratio of ruthenium oxide and glass frit and the particle size of ruthenium oxide are set within a predetermined range. To provide a novel method for manufacturing a thermal head, which makes it possible to reduce the variation in resistance value of a heating resistor to less than the variation in a thin film, thereby correcting the variation in resistance value and reducing uneven printing of the thermal head. It is.
この発明に係るサーマルヘツドの製造方法は、
少なくとも酸化ルテニウムとガラスフリツトと酸
化ジルコニウムとの係合材料から構成された厚膜
抵抗体材料からなるサーマルヘツドの発熱抵抗体
につながる導電部にプローブを接触させ電圧パル
スを印加した後上記発熱抵抗体の抵抗値を測定
し、その測定した抵抗値が所定値以上のときに
は、上記プローブを介して上記電圧パルスよりも
波高値を高めた電圧パルスを印加して上記抵抗値
を低下させ、上記抵抗値が所定値以下のときには
上記波高値を高めた電圧パルスの印加を停止する
サーマルヘツドの製造方法において、上記酸化ル
テニウムと上記ガラスフリツト間の成分比を上記
酸化ルテニウムが30〜50重量%、上記ガラスフリ
ツトが50〜70重量%の範囲内とし、かつ上記酸化
ルテニウムの粒径を0.3〜1.0μmとしたものであ
る。
The method for manufacturing a thermal head according to this invention includes:
A probe is brought into contact with the conductive part connected to the heating resistor of the thermal head, which is made of a thick film resistor material made of an engaging material of at least ruthenium oxide, glass frit, and zirconium oxide, and a voltage pulse is applied to the heating resistor. The resistance value is measured, and when the measured resistance value is greater than or equal to a predetermined value, a voltage pulse having a higher peak value than the voltage pulse is applied via the probe to lower the resistance value, and the resistance value is reduced. In the method for manufacturing a thermal head, the application of the voltage pulse with increased peak value is stopped when the peak value is below a predetermined value, the component ratio between the ruthenium oxide and the glass frit is such that the ruthenium oxide is 30 to 50% by weight and the glass frit is 50% by weight. 70% by weight, and the particle size of the ruthenium oxide is 0.3 to 1.0 μm.
この発明において酸化ルテニウムとガラスフリ
ツト間の成分比につき酸化ルテニウムを30〜50重
量%、ガラスフリツトを50〜70重量%の範囲と
し、かつ酸化ルテニウムの粒径を0.3〜1.0μmとし
たので、電圧パルスの印加によつて発熱抵抗体の
抵抗値のばらつきを薄膜の場合と同程度以下に是
正することができる。
In this invention, the component ratio between ruthenium oxide and glass frit is 30 to 50% by weight for ruthenium oxide and 50 to 70% by weight for glass frit, and the particle size of ruthenium oxide is 0.3 to 1.0 μm. By applying the voltage, it is possible to correct the variation in the resistance value of the heating resistor to the same level or less as in the case of a thin film.
この発明は一定の組成をもつ抵抗材料を採用
し、またサーマルヘツ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。
The present invention employs a resistive material with a certain composition, and the method for manufacturing the thermal head implements a process to reduce the resistance of the heating resistor after the main production process. That is, after forming the heating resistor, lead wire, and protective glass film on the substrate, the process of reducing the resistance value according to the present invention is performed.
第1図は本発明によるサーマルヘツドの生産方
法の原理を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing the principle of a method for producing a thermal head according to the present invention.
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MIN(Metal−Insulator−Metal)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考えられる。
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。 This invention utilizes the phenomenon that when a voltage is applied to a thick film resistor, the resistance value decreases. This phenomenon is thought to be due to voltage breakthrough in the insulator of the thick film resistor with a MIN (Metal-Insulator-Metal) structure.
In any case, it is certain that the physical properties of the resistor change due to the application of voltage.
第1図は当初の抵抗値がR1,R2,R3である発
熱抵抗体の抵抗値をR0に調整する場合を示して
いる。 FIG. 1 shows a case where the resistance values of the heating resistors whose initial resistance values are R 1 , R 2 , and R 3 are adjusted to R 0 .
先ず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R0と比較する。R4のようにR0よ
り低い抵抗値をもつ発熱抵抗体に対しては電圧パ
ルスは印加しない。R0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。 First, the resistance value of each heating resistor is measured and compared with the target resistance value R 0 . No voltage pulse is applied to a heating resistor having a resistance value lower than R 0 , such as R 4 . Resistance values R 1 , R 2 , larger than R 0 ,
Apply a voltage pulse to a heating resistor with R 3 .
最初に波高値の初期設定がV0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R0以上であればV0+△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R0以上であればV0+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R0以
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R0以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R0以下になりさえ
すれば良いのでなく、R0以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、R0以下になつた時点で止める。 First, a voltage pulse whose peak value is initially set to V 0 is applied to reduce the resistance value. Measure the resistance value after the decrease, and if the value is R 0 or more, V 0 + △V
A voltage pulse with a peak value of is applied. After that, measure the resistance value, and if the value is R 0 or more, V 0 +2△V
A voltage pulse with a peak value of is applied. In this way, the peak value of the applied voltage pulse is gradually decreased until the resistance value reaches R 0 or more. When the resistance value becomes R0 or less, the adjustment ends there. In this way, the resistance value of the heating element is made to be within a certain range of R 0 or less. Since the purpose of the present invention is to reduce the variation in resistance value, it is not only necessary that the resistance value be less than or equal to R 0 , but it is necessary that the resistance value be within a certain range of less than or equal to R 0 . Therefore, reduce the resistance value little by little, and stop when it reaches R 0 or less.
第2図および第3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×印で示している。 FIGS. 2 and 3 are diagrams showing the distribution of resistance values of the heating resistor when the manufacturing method of the present invention is not implemented and when it is implemented. A number of heating resistors are grouped into one group, and the maximum value is indicated by a white circle, the average value is indicated by a black circle, and the minimum value is indicated by an x.
実施しない場合は抵抗値のばらつきは非常に大
きいが、実施した場合はほとんどばらつきがなく
なつていることがわかる。 It can be seen that the variation in resistance values is very large when the test is not carried out, but when the test is carried out, the variation is almost eliminated.
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。 FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of an apparatus used in the production method of the present invention. FIG. 5 is a waveform diagram of the main signals in FIG. 4.
6は調整対象のサーマルヘツド7に探針(プロ
ーブ)を押し当てるプローピング装置、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ツ
チ、10は調整電圧パルスを発生するパルス発生
回路、11は抵抗計、12は計算部、13はその
入出力部、14は中央演算処理装置(以下CPU
と称す)、15はメモリ、16はキーボード、1
7はプリンタである。 6 is a probing device that presses a probe against the thermal head 7 to be adjusted; 8 is a relay network that guides the applied voltage pulse to the desired heating resistor;
9 is a switch for switching between voltage application and resistance measurement, 10 is a pulse generation circuit that generates an adjusted voltage pulse, 11 is a resistance meter, 12 is a calculation section, 13 is an input/output section thereof, and 14 is a central processing unit (hereinafter referred to as CPU).
), 15 is a memory, 16 is a keyboard, 1
7 is a printer.
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。 The procedure for reducing the resistance value according to the present invention will be explained.
計算部12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12からの電圧印
加開始信号STARTを受けるとパルス発生回路1
0はENABLE禁止信号を計算部に返送する。又、
スイツチ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START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STARTを発するべきではないか
らである。START信号印加後一定時間T1が経
過すると、パルス発生回路10は波高値がVsの
n個のパルスをスイツチ9、リレー網8を経てサ
ーマルヘツド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T2時間経過後スイツチ
9は抵抗計11側へ切り換えられる。そして更に
T3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12へ送
られる。計算部12ではCPU14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。 A setting signal for the peak value Vs of the applied voltage and a setting signal for the number n of pulses included in one voltage application are provided from the calculation unit 12. Upon receiving the voltage application start signal START from the calculation unit 12, the pulse generation circuit 1
0 returns an ENABLE prohibition signal to the calculation section. or,
The switch 9 is switched to the pulse generation circuit 10 side. During the period when the ENABLE prohibition signal is output, changes in the peak value Vs and generation of the START signal are prohibited. This is because the peak value Vs should not be changed while the voltage pulse is being applied, and the start signal START for applying the next voltage pulse should not be issued until the application of the current voltage pulse is finished. When a certain period of time T1 has elapsed after the application of the START signal, the pulse generating circuit 10 applies n pulses having a peak value of Vs to the heating resistor of the thermal head 7 via the switch 9 and the relay network 8. After T 2 hours have passed after the application of the pulse voltage is finished, the switch 9 is switched to the resistance meter 11 side. And even more
T After 3 hours, the ENABLE prohibition signal is released and the next voltage application becomes possible. The resistance value is measured during time T 3 and the measurement result is sent to the calculation section 12 . In the calculation unit 12, the CPU 14 compares the measured value with the previous measured value. If the measured value is not within a certain range based on the previous measurement value, it is determined that there is a contact failure. There are various ways to set a certain range, but the simplest method is to compare the value to see if it is higher than the previous measured value.
以下一例としてこの方法の場合を述べる。 The case of this method will be described below as an example.
もし、前回の測定値よりも高い値が得られたな
らば、CPU14はこの測定値を採用せず、プロ
ーピング装置6に対し測定対象のサーマルヘツド
7への探針の接触を解き、再接触させるべくプロ
ープ信号を送出する。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
スの印加によつて抵抗値が増加することはあり得
ないのであつて、もし増加することがあればそれ
は探針(プロープ)の接触不良によるものと考え
られるからである。 If a value higher than the previous measurement value is obtained, the CPU 14 does not adopt this measurement value and causes the proping device 6 to release the probe from the thermal head 7 to be measured and re-contact it. A probe signal is sent to the destination. Then, the resistance value is measured again. As can be understood from Figure 1, it is impossible for the resistance value to increase due to the application of a voltage pulse, and if it does increase, it is thought to be due to poor contact of the probe. This is because it will be done.
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ツドと呼ばれる箇所にされ
るが、再接触は同一パツド内の少し離れた位置に
する。 In this case, if the probe contacts the same point again, there is a possibility that the probe will contact again. Therefore, re-contact is performed not at the previous location but at a location a little further away. The probe makes contact at a point called a pad provided at the end of the lead wire, but makes contact again at a slightly distant location within the same pad.
抵抗測定値が前回の測定値より低ければCPU
14はこの測定値を採用して調整目標値R0と比
較する。R0以下に達していなければCPU14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△Vだけ高め
てパルス発生回路10に与えた後、次回の電圧パ
ルスの印加のための開始信号STARTを発生す
る。 If the resistance measurement is lower than the previous measurement, the CPU
14 employs this measured value and compares it with the adjustment target value R 0 . If R does not reach 0 or less, the CPU14
After the ENABLE prohibition signal is released, the set value Vs of the peak value of the voltage pulse to be applied is increased by △V and given to the pulse generation circuit 10, and then a start signal START for application of the next voltage pulse is generated. .
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
行く。抵抗値が調整目標値R0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。 In this way, the resistance value of the heating resistor is decreased while gradually increasing the peak value of the applied voltage pulse. When the resistance value becomes equal to or less than the adjustment target value R 0 , the adjustment of the resistance value of the heating resistor is completed.
時限T1,T2,T3を設けているのはスイツチ
9、リレー網8のチヤタリングによる影響を避け
るためである。スイツチ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10から電
圧パルスを発生させても、そのパルスはサーマル
ヘツド7には印加されない。また、スイツチ9、
リレー網8が完全に切り換えられる前に抵抗値の
測定を行つても正確な測定はできない。 The reason for providing the time limits T 1 , T 2 , and T 3 is to avoid the influence of chatter in the switch 9 and the relay network 8 . Even if a voltage pulse is generated from the pulse generating circuit 10 before the switch 9 and the relay network 8 are completely switched, the pulse will not be applied to the thermal head 7. Also, switch 9,
Even if the resistance value is measured before the relay network 8 is completely switched, accurate measurement cannot be made.
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によつて規定され
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
ある程度であつ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とパルス幅△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
化させても良い。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。 The voltage pulse to be applied may be a single pulse, but it is easier to control it if it is applied as a group of several pulses. The energy of the voltage pulse is defined by the peak value and the pulse width Δt, but if this becomes too large, the heating resistor will be destroyed. Therefore, when the voltage pulse has a certain amount of energy and there is a risk of destroying the heating resistor, the pulse width must be adjusted to decrease in accordance with the peak value of the voltage pulse. Rather than adjusting the pulse width of a single pulse, the width △t of each pulse in a pulse group is kept constant, and the ratio △t/T of the pulse period T to the pulse width △t is varied. It is easier to adjust the heating resistor to a value below which will not destroy the heating resistor in response to a change in the high value.
Alternatively, Δt/T may be kept constant and the number n of pulses constituting the pulse group may be changed in accordance with changes in the peak value. If the energy of the voltage pulse is sufficiently small, it may be applied either as a single pulse or as a group of pulses.
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V0は第
1回の印加電圧パルスの波高値を示す。 When the peak value of the applied voltage pulse is low, the phenomenon that the resistance value decreases is no longer observed. Therefore, the first voltage pulse application is started from a peak value at which a decrease in resistance value can be expected. V 0 in FIG. 1 indicates the peak value of the first applied voltage pulse.
調整目標抵抗値R0、パルスの数nの変更はキ
ーボード16を使つてい行われる。調整後の抵高
値及びCPU14の計算結果はプリンタ17に打
ち出される。 The adjustment target resistance value R 0 and the number of pulses n are changed using the keyboard 16. The adjusted resistance value and the calculation result of the CPU 14 are outputted to the printer 17.
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ヤート図である。 FIG. 6 is a flowchart of a method for adjusting the resistance value of a heating resistor using the apparatus shown in FIG. 4.
ステツプ20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、ステツプ21
でプロービング装置6によるサーマルヘツド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、ステツプ22,23では設定された波高
値を持つn個のパルス列を印加し、抵抗値の測定
を行う。今回の測定値と前回の測定値との比較を
ステツプ24で行い、前回の測定値より大であれば
ステツプ25で再びプロービングを行う。前回測定
値より小であれば調整目標抵抗値R0との比較を
ステツプ26で行う。測定値がR0以下であればそ
の発熱抵抗体についての調整は終了する。R0以
下になつていなければ、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(ステツプ
27)。 In step 20, pulse conditions such as the peak value Vs and the number of pulses n are initialized. Next, step 21
In this step, probing of the thermal head 7 by the probing device 6 and switching of the relay network 8 are performed. Thereafter, in steps 22 and 23, n pulse trains having a set peak value are applied, and the resistance value is measured. The current measurement value is compared with the previous measurement value in step 24, and if it is larger than the previous measurement value, probing is performed again in step 25. If it is smaller than the previous measured value, a comparison with the adjusted target resistance value R0 is performed in step 26. If the measured value is less than or equal to R 0 , the adjustment for that heating resistor is completed. If R is not below 0 , increase the peak value of the applied voltage pulse by △V and apply a pulse (step
27).
このようにして調整は測定値がR0以下となる
まで減速として続けられる。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10が発生しう
るパルス電圧の波高値に制限がある。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達するとそこで調整を終了す
る。ステツプ28はそのために設けられている。 Adjustment continues in this manner as a deceleration until the measured value is below R 0 . However, there are some unique elements whose resistance value does not decrease no matter how much pulse voltage is applied. Further, there is a limit to the peak value of the pulse voltage that the pulse generating circuit 10 can generate. Therefore, even if the resistance value does not become less than R 0 , the adjustment is terminated when the number of pulse voltage applications reaches a certain number. Step 28 is provided for this purpose.
数個の発熱抵抗体を一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3図で述べ
た。 It has already been described in FIGS. 2 and 3 that the resistance value is measured using several heating resistors as one group.
一グループの調整が終るとCPU14は平均値、
標準偏差を求めるため演算ΣR,ΣR2を行う。そ
してプリンタ17は一グループの最大値、平均
値、最小値が第3図のようにプリントされる。サ
ーマルヘツドの全発熱抵抗について調整が終ると
CPU14は標準偏差σを計算する。その結果は
プリンタ17に打ち出される。 When the adjustment for one group is completed, the CPU14 becomes the average value.
Perform calculations ΣR and ΣR 2 to find the standard deviation. Then, the printer 17 prints the maximum value, average value, and minimum value of one group as shown in FIG. After adjusting the total heating resistance of the thermal head,
The CPU 14 calculates the standard deviation σ. The results are printed on printer 17.
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、30,32,43はフ
リツプフロツプ回路、31,40,42はタイマ
回路、33はパルス発生器、35は単安定マルチ
回路、36はトランジスタ、37は電圧電源、3
8は計数器、39は比較器である。 FIG. 7 is a detailed explanatory diagram of the pulse generating circuit 10 of FIG. 4. In the figure, 30, 32, 43 are flip-flop circuits, 31, 40, 42 are timer circuits, 33 is a pulse generator, 35 is a monostable multi-circuit, 36 is a transistor, 37 is a voltage power supply, 3
8 is a counter, and 39 is a comparator.
計算部12から開始信号START信号を受ける
と、フリツプフロツプ回路30,43はセツトさ
れる。フリツプフロツプ回路30からは計算部へ
ENABLE禁止信号が送られる。ENABLE禁止信
号が継続している間は波高値信号Vsの変更と、
START信号の発生は禁止される。フリツプフロ
ツプ回路43の出力によりスイツチ9のコイル9
1が通電し、接点92,93が図とは反対側に切
替えられる。フリツプフロツプ回路30がセツト
されてからT1時間後にタイマ回路31は出力す
る。これによりフリツプフロツプ回路32がセツ
トされるとゲート34が開かれ、パルス発生器3
3の発生したパルスが単安定マルチ回路35はパ
ルス発生器33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35中の抵抗とコンデンサによつて定められ
る。第8図にパルス発生器33の出力パルス波形
と単安定マルチ回路35の出力波形を示す。 When the start signal START signal is received from the calculating section 12, the flip-flop circuits 30 and 43 are set. From the flip-flop circuit 30 to the calculation section
ENABLE inhibit signal is sent. While the ENABLE prohibition signal continues, the peak value signal Vs cannot be changed,
Generation of the START signal is prohibited. The output of the flip-flop circuit 43 causes the coil 9 of the switch 9 to
1 is energized, and the contacts 92 and 93 are switched to the opposite side as shown in the figure. Timer circuit 31 outputs T1 hours after flip-flop circuit 30 is set. As a result, when the flip-flop circuit 32 is set, the gate 34 is opened, and the pulse generator 3
The monostable multi-circuit 35 changes the pulse width of the pulse generator 33 to a desired pulse width Δt.
Shape the pulse into a pulse with . Δt is determined by the resistor and capacitor in the monostable multicircuit 35. FIG. 8 shows the output pulse waveform of the pulse generator 33 and the output waveform of the monostable multi-circuit 35.
単安定マルチ回路35のパルスにより、トラン
ジスタ36のゲートドライブ電流が供給されてト
ランジスタ36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36がON状態の
期間に電圧電源37の出力電圧がスイツチ9の接
点92,93、リレー網8を経てサンプルに印加
される。電圧電源37の波高値は計算部12から
の波高値信号Vsによつて決定されている。 The gate drive current of the transistor 36 is supplied by the pulse of the monostable multi-circuit 35, and the period Δt during which the pulse exists is
It becomes ON state. While the transistor 36 is in the ON state, the output voltage of the voltage power source 37 is applied to the sample via the contacts 92 and 93 of the switch 9 and the relay network 8. The peak value of the voltage power supply 37 is determined by the peak value signal Vs from the calculation section 12.
ゲート34を通過するパルスはカウンタ38に
よつて計数される。カウンタ38の計数値は比較
器39によつて計算部12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39の
出力によりフリツプフロツプ回路32をリセツト
する。これによりゲート34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。 Pulses passing through gate 34 are counted by counter 38. The count value of the counter 38 is compared with the number n provided from the calculation section 12 by a comparator 39. When the count value reaches n, the flip-flop circuit 32 is reset by the output of the comparator 39. This closes the gate 34 and ends the application of one pulse voltage to the sample.
比較器39の出力はタイマ回路40にも与えら
れる。時限T2後にタイマ回路40は出力し、こ
れによつてフリツプフロツプ43はリセツトさ
れ、スイツチ9は抵抗計測に切換えられる。スイ
ツチ9が切換えられると、接点92,93は図示
の位置に切換えられ、抵抗計11によつてサンプ
ルの発熱抵抗体の抵抗値が測定される。 The output of comparator 39 is also given to timer circuit 40. After the time limit T2 , the timer circuit 40 outputs an output, which resets the flip-flop 43 and switches the switch 9 to resistance measurement. When the switch 9 is switched, the contacts 92 and 93 are switched to the illustrated positions, and the resistance value of the heat generating resistor of the sample is measured by the resistance meter 11.
タイマ回路40が出力してからT3の時間経過
するとタイマ回路42が出力し、それによりフリ
ツプフロツプ回路30がリセツトされ端子出力
は“H”レベルとなり、ENABLE禁止信号はリ
セツトされ、これにより次の電圧パルスの印加が
可能になる。 When the time T3 has elapsed since the timer circuit 40 outputs, the timer circuit 42 outputs an output, which resets the flip-flop circuit 30 and the terminal output goes to "H" level, the ENABLE inhibit signal is reset, and the next voltage is reset. It becomes possible to apply pulses.
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ビツ
ト、B4版2048ビツト)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
±3%、標準偏差が0.4%になる等大幅に抵抗値
のばらつきが改善された。これによつてサーマル
ヘツドの印字の濃度ムラをほとんどなくすること
ができた。 An example of the experimental results of resistance value changes according to the present invention is that for approximately 2000 heating resistors (A4 size 1728 bits, B4 size 2048 bits), when the present invention is not implemented, the absolute value is ±20%, Standard deviation σ is 5.6
%, when the present invention was implemented, the variation in resistance values was significantly improved, with an absolute value of ±3% and a standard deviation of 0.4%. As a result, it was possible to almost eliminate density unevenness in printing by the thermal head.
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V0)を数
+V、印加パルス電圧の1回毎の増加分△Vを
1Vないし数V、1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+μ秒として発熱体の
抵抗値の調整を行つた。 The inventors set the initial setting value of the peak value of the voltage pulse applied to adjust the resistance value (V 0 in Figure 1) as a number + V, and the increment △V for each pulse voltage applied.
Adjust the resistance value of the heating element by setting 1 V to several V, the number of pulses n included in one voltage application to 10 to 20, the width of one pulse △t to 1 μ to several μ seconds, and the pulse interval to several + μ seconds. I went.
時限T1,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つた。 The inventors adjusted the resistance values by setting the time limits T 1 and T 3 to around 10 msec and the time limit T 2 to several msec.
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
りうることは言うまでもない。 The specific numerical values of the parameters used to adjust the resistance value are not limited to the example mentioned above.
It goes without saying that various numerical values can be taken within the range that produces the effects of this invention.
第6図のステツプ24においては前回の抵抗測定
値と大小比較を行つているが、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。 In step 24 of FIG. 6, a comparison is made with the previous resistance measurement value.
You may check whether it is within the range of ~1.0 times or not, and if it is not within this range, you may re-measure the resistance value.
この発明に係るサーマルヘツドの製造方法を実
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。 An example of an apparatus for carrying out the method of manufacturing a thermal head according to the present invention is shown in FIGS. 4 and 7.
This invention is not limited to these.
パルス電圧の波高値Vsとパルス数nを計算部
12からパルス発生回路10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とパルス数nを設定するスイツチを設けるこ
とによつて容易に実施できる。又計算部12から
の自動設定と手動操作の両者を併用しても良い。 Although the peak value Vs of the pulse voltage and the number n of pulses are automatically given to the pulse generation circuit 10 from the calculating section 12, they can also be set manually. The peak value of those pulse generation circuits
This can be easily implemented by providing a switch for setting Vs and the number of pulses n. Further, both automatic setting from the calculation unit 12 and manual operation may be used together.
スイツチ9は第7図の例ではコイル91に通電
して接点92,93を駆動するリレーであるが、
これに代えて半導体スイツチを用いることも可能
である。 In the example shown in FIG. 7, the switch 9 is a relay that energizes a coil 91 to drive contacts 92 and 93.
It is also possible to use a semiconductor switch instead.
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。サーマルヘツ
ドの発熱抵抗体の材料とする厚膜抵抗材料は、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、ほうけい酸鉛ガラ
ス等のガラスフリツトと混合することで任意のシ
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、種類によつては抵抗値の
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ツトとの配合量
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合量
がガラスフリツトより減少するほど、抵抗値の減
少率が大きくなる。以下、図を用いて説明する。
尚、第9図、第10図、第11図、第12図、第
16図、第17図、第18図及びその説明におい
て、酸化ルテニウムとガラスフリツトとの成分比
は、他に含まれる酸化ジルコニウム等の材料を考
慮せずに酸化ルテニウムとガラスフリツトの2種
類の材料間における成分比を示したものである。
即ち、酸化ルテニウムとガラスフリツトとそれら
以外の材料の3種類以上からなる材料における酸
化ルテニウム、ガラスフリツト各々の配合割合を
示したものではない。第9図は材料分析で知られ
たそれぞれ3種の酸化ルテニウムRとガラスフリ
ツトGとの配合量が異なる抵抗ペーストに電圧パ
ルスを印加し、抵抗値の減少率を測定したデータ
である。第9図より、酸化ルテニウムとガラスフ
リツトとの配合量が同比率(R50,G50)では抵
抗値の減少率(△R3)は10%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
ツトが70%(R30,G70)では、抵抗値の原料率
(△R1)は50%以上にも達する。この理由は、模
式図第10図で示す前述のMe−Is−Me層領域が
ガラスフリツトが多いと、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、電圧パルスの印加に
対して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異なる。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、第11図に
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図は酸化ルテニウム40%、
ガラスフリツト60%の配合量で、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
果を示す特性図である。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。 In order to effectively perform the above-described method of applying a voltage pulse to reduce the resistance value and thereby reduce variations in resistance, it is necessary to select a material for the heating resistor that is suitable for this method. The thick film resistor material used for the heating resistor of the thermal head is mainly composed of ruthenium oxide as its conductive material.
By using other platinum group elements or their oxides and mixing them with glass frit such as borosilicate glass or lead borosilicate glass, a resistance paste having an arbitrary sheet resistance value can be derived.
However, an important point in carrying out the invention described above is that in the process of applying a voltage pulse to reduce the resistance value, the rate of decrease in the resistance value differs depending on the type of resistor paste, and depending on the type, the resistance value may decrease. In some cases, there is almost no decrease. That is, the rate at which the resistance value decreases with respect to the voltage pulse differs mainly due to the difference in the blended amounts of ruthenium oxide and glass frit. The smaller the amount of ruthenium oxide blended than the glass frit, the greater the rate of decrease in resistance value. This will be explained below using figures.
In addition, in FIG. 9, FIG. 10, FIG. 11, FIG. 12, FIG. 16, FIG. 17, FIG. This figure shows the component ratio between two types of materials, ruthenium oxide and glass frit, without considering materials such as ruthenium oxide and glass frit.
That is, it does not indicate the respective blending ratios of ruthenium oxide and glass frit in a material consisting of three or more types of ruthenium oxide, glass frit, and other materials. FIG. 9 shows data obtained by applying voltage pulses to resistance pastes containing different amounts of three types of ruthenium oxide R and glass frit G known from material analysis, and measuring the rate of decrease in resistance value. From Figure 9, it can be seen that when the proportions of ruthenium oxide and glass frit are the same (R50, G50), the rate of decrease in resistance value (△R 3 ) is only expected to be 10%. As the resistance value decreases, the rate of decrease in the resistance value increases, and when the glass frit is 70% (R30, G70), the raw material ratio (ΔR 1 ) of the resistance value reaches 50% or more. The reason for this is that when there are many glass frits in the Me-Is-Me layer region shown in the schematic diagram (Fig. 10), there will be more breakthroughs, and as a result, it is presumed that the rate of decrease in resistance value will be higher. However, this mechanism is currently unknown. So far, it has not been clarified. In another experiment, the rate of decrease in resistance value varied by changing the particle size of ruthenium oxide in response to the application of a voltage pulse. The particle size of ruthenium oxide is determined by sizing using a centrifuge, but since uniform particle sizes cannot always be obtained, the particle size is determined using the particle size distribution curve shown in Figure 11 at the 50% value of the curve. stipulate. Figure 12 shows 40% ruthenium oxide,
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the results of measuring the rate of decrease in resistance value by varying the particle size of ruthenium oxide with a glass frit content of 60%. Ruthenium oxide particle size
When the thickness is 0.6 μm or more, the rate of decrease in resistance value increases and is effective. However, when the particle size is 1.0 μm,
Although the resistance value increases even with a relatively small voltage pulse, this means that the resistor has been destroyed, so the peak value of the voltage pulse must be limited to a fairly low value.
通常、発熱抵抗体の抵抗値は酸化ルテニウムの
含有量によつて決定されるが、サーマルヘツドの
発熱抵抗体の抵抗値のばらつき是正の観点から、
酸化ルテニウムが30重量%以下では初期の抵抗値
が第9図に示すように高くなり、例えば10×102
Ω以上にもなり実用上の使用は不向きであるこ
と、電圧パルス印加後の抵抗値が安定化しないこ
となどから初期の抵抗値があまり高いことは好ま
しくない反転、抵抗値の減少率は大きくなる。 Normally, the resistance value of the heating resistor is determined by the content of ruthenium oxide, but from the perspective of correcting the variation in the resistance value of the heating resistor of the thermal head,
When ruthenium oxide is less than 30% by weight, the initial resistance value becomes high as shown in Figure 9, for example, 10×10 2
It is undesirable for the initial resistance value to be too high because it is unsuitable for practical use because it exceeds Ω, and the resistance value does not stabilize after voltage pulse is applied.Inversion and the rate of decrease in resistance value become large. .
一方、第12図に示すように酸化ルテニウムの
粒径を0.3μmと小さくすれば、抵抗値の減少率は
小さく、この粒径を1.0μmとすると抵抗値の減少
率は大きいが、0.3μmの場合に比べて小さい電圧
で抵抗値が上昇し始め、抵抗体の破壊につなが
る。 On the other hand, as shown in Figure 12, if the particle size of ruthenium oxide is reduced to 0.3 μm, the rate of decrease in resistance is small; if the particle size is set to 1.0 μm, the rate of decrease in resistance is large; The resistance value begins to rise at a voltage lower than that in the case, leading to destruction of the resistor.
また、第9図より酸化ルテニウムが50重量%以
上では初期の抵抗値は低いが、抵抗値の減少率は
小さくなる。 Furthermore, from FIG. 9, when ruthenium oxide is 50% by weight or more, the initial resistance value is low, but the rate of decrease in resistance value becomes small.
従つて、あまり大きくない電圧パルスで抵抗体
の破壊を起こさせないため、酸化ルテニウムの粒
径は1.0μm以下とし、また初期の抵抗値が高すぎ
ないようにするため酸化ルテニウムの配合量は30
重量%以上とするのが良い。 Therefore, in order to prevent the resistor from being destroyed by a voltage pulse that is not too large, the particle size of the ruthenium oxide should be 1.0 μm or less, and in order to prevent the initial resistance value from being too high, the blending amount of ruthenium oxide should be 30 μm or less.
It is preferable to set it to % by weight or more.
ここで、第9図及び第12図より抵抗値の減少
率の大きさに着目すると、酸化ルテニウムの配合
量(重量%)は低い程、電圧パルスの印加による
抵抗値の減少率は大きく、一方酸化ルテニウムの
粒径は大きい程、抵抗値の減少率は大きいと言え
る。 Here, if we focus on the magnitude of the rate of decrease in resistance value from Figures 9 and 12, we can see that the lower the amount of ruthenium oxide (wt%), the greater the rate of decrease in resistance value due to the application of voltage pulses; It can be said that the larger the particle size of ruthenium oxide, the greater the rate of decrease in resistance value.
ところが、この実施例では初期の抵抗値の低い
ものを基準にこれよりも高い抵抗値に対して電圧
パルスを印加して抵抗値を減少させるもので、従
来の薄膜形の抵抗値のばらつきが±15%に相当さ
せるには、減少率(△R)は30%にすればよい。 However, in this embodiment, the resistance value is reduced by applying a voltage pulse to a higher resistance value based on the initial low resistance value, and the variation in resistance value of the conventional thin film type is reduced by ± To make it equivalent to 15%, the reduction rate (ΔR) should be 30%.
第16図、第17図及び第18図はそれぞれ酸
化ルテニウムが50重量%、40重量%及び30重量%
の場合において、酸化ルテニウムの粒径が0.3μ,
0.6μ,1.0μについて抵抗値の減少の様子を示した
特性図である。第16図より酸化ルテニウムが50
重量%、粒径が1.0μの抵抗値の減少率(△R)は
約53%となり、また酸化ルテニウムが30重量%、
粒径が0.3μの場合の抵抗値の減少率(△R)は約
60%となつて、いずれの場合も薄膜形のばらつき
(30%)以上となる。 Figures 16, 17, and 18 show that ruthenium oxide is 50% by weight, 40% by weight, and 30% by weight, respectively.
In the case where the particle size of ruthenium oxide is 0.3μ,
It is a characteristic diagram showing how the resistance value decreases for 0.6μ and 1.0μ. From Figure 16, ruthenium oxide is 50
The reduction rate (△R) of the resistance value when the particle size is 1.0 μ% by weight is approximately 53%, and the ruthenium oxide is 30% by weight,
When the particle size is 0.3μ, the rate of decrease in resistance (△R) is approximately
60%, which is greater than the variation in thin film shape (30%) in both cases.
従つて、これらの場合に電圧パルスの印加によ
つて発熱抵抗体の抵抗値のばらつきを薄膜形の場
合のばらつき程度以上に是正することができる。 Therefore, in these cases, by applying a voltage pulse, it is possible to correct the variation in the resistance value of the heating resistor to a degree greater than the variation in the case of a thin film type.
この発明に係るサーマルヘツドの製造方法は、
酸化ルテニウムとガラスフリツト間の成分比につ
き酸化ルテニウムを30〜50重量%、ガラスフリツ
トを50〜70重量%とし、かつ酸化ルテニウムの粒
径を0.3〜1.0μmとした発熱抵抗体に電圧パルスを
印加してその抵抗値を減少させるようにしたの
で、抵抗体を破壊させないで、初期の抵抗値をあ
まり大きくせず、しかも抵抗値の減少率を大き
く、±15%〜±30%のばらつきを薄膜型のばらつ
き以下の±3%以下にすることが可能となり、抵
抗値のばらつきを少なくしてサーマルヘツドの印
字濃度のむらを減少させることができる。
The method for manufacturing a thermal head according to this invention includes:
A voltage pulse was applied to a heating resistor in which the component ratio between ruthenium oxide and glass frit was 30 to 50% by weight of ruthenium oxide, 50 to 70% by weight of glass frit, and the particle size of ruthenium oxide was 0.3 to 1.0 μm. Since the resistance value is reduced, the resistance value is not destroyed, the initial resistance value is not increased too much, and the reduction rate of the resistance value is increased. It is possible to reduce the variation to less than ±3%, thereby reducing the variation in resistance value and the unevenness in print density of the thermal head.
第1図はこの発明に係るサーマルヘツドの製造
方法の原理説明図、第2図、第3図はこの発明に
係るサーマルヘツ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ツドの製造方法を
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
るサーマルヘツドの製造方法の一実施手順を示す
フローチヤート図、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13
図はサーマルヘツドの一般構成図、第14図は感
熱記録装置におけるサーマルヘツドの使用状態を
説明する図、第15図は一般的なサーマルヘツド
における抵抗値の分布の一例を示す図、第16
図、第17図及び第18図はこの発明の実施によ
る酸化ルテニウムが50重量%、40重量%、及び30
重量%の場合において粒径が0.3μ,0.6μ,1.0μに
ついての抵抗値の減少の様子を示した特性図であ
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
ーマルヘツド、8はリレー網、9はスイツチ、1
0はパルス発生回路、11は抵抗計、12は計算
部、14はCPU、31,40,42はタイマ回
路、33はパルス発生器、35は単安定マルチ回
路、37は電圧電源、38は計数器、39は比較
器である。なお、各図中の同一符号は同一又は相
当部分を示す。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the principle of the thermal head manufacturing method according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 show the distribution of resistance values when the thermal head manufacturing method according to the present invention is not implemented and when it is implemented. Figure shown, 4th
The figure is a configuration diagram showing an embodiment of the apparatus for carrying out the method for manufacturing a thermal head according to the present invention, FIG. 5 is a waveform diagram of the main part of FIG. 4, and FIG. A flowchart showing one implementation procedure of the method, FIG. 7 is a detailed configuration diagram of the pulse generation circuit of FIG. 4, FIG. 8 is a waveform explanation diagram of FIG. 7, and FIG. 9 is a material component of the thick film resistor paste Fig. 10 is a schematic diagram showing the internal structure of the heating resistor, Fig. 11 is a particle size distribution curve defining the particle size of ruthenium oxide, Fig. 12 is a characteristic diagram showing the rate of decrease in resistance value due to the difference in Characteristic diagram showing the rate of decrease in resistance value depending on the particle size of ruthenium oxide according to the present invention, No. 13
Figure 14 is a diagram illustrating the general configuration of a thermal head, Figure 14 is a diagram explaining how the thermal head is used in a thermal recording device, Figure 15 is a diagram showing an example of the distribution of resistance values in a general thermal head, and Figure 16 is a diagram showing an example of the distribution of resistance values in a general thermal head.
Figures 17 and 18 show that ruthenium oxide is 50% by weight, 40% by weight, and 30% by weight according to the practice of the present invention.
It is a characteristic diagram showing how the resistance value decreases when the particle size is 0.3μ, 0.6μ, and 1.0μ in the case of weight%. In the figure, 1 is an insulated substrate, 2 is a lead wire, and 3
1 is a heating resistance element, 6 is a probing device, 7 is a thermal head, 8 is a relay network, 9 is a switch, 1
0 is a pulse generation circuit, 11 is a resistance meter, 12 is a calculation unit, 14 is a CPU, 31, 40, 42 are timer circuits, 33 is a pulse generator, 35 is a monostable multi-circuit, 37 is a voltage power supply, 38 is a counter 39 is a comparator. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
と酸化ジルコニウムとの結合材料から構成された
厚膜抵抗体材料からなるサーマルヘツドの発熱抵
抗体につながる導電部にプローブを接触させ電圧
パルスを印加した後上記発熱抵抗体の抵抗値を測
定し、その測定した抵抗値が所定値以上のときに
は、上記プローブを介して上記電圧パルスよりも
波高値を高めた電圧パルスを印加して上記抵抗値
を低下させ、上記抵抗値が所定値以下のときには
上記波高値を高めた電圧パルスの印加を停止する
サーマルヘツドの製造方法において、上記酸化ル
テニウムと上記ガラスフリツト間の成分比は、上
記酸化ルテニウムが30〜50重量%、上記ガラスフ
リツトが50〜70重量%の範囲内とし、かつ上記酸
化ルテニウムの粒径を0.3〜1.0μmとすることを特
徴とするサーマルヘツドの製造方法。1. After applying a voltage pulse by bringing a probe into contact with the conductive part connected to the heating resistor of a thermal head made of a thick film resistor material made of a bonding material of at least ruthenium oxide, glass frit, and zirconium oxide, The resistance value is measured, and when the measured resistance value is greater than or equal to a predetermined value, a voltage pulse having a higher peak value than the voltage pulse is applied via the probe to lower the resistance value, and the resistance value is reduced. In the method for manufacturing a thermal head, in which the application of the voltage pulse with an increased peak value is stopped when the peak value is below a predetermined value, the component ratio between the ruthenium oxide and the glass frit is such that the ruthenium oxide is 30 to 50% by weight, and the glass frit is 30 to 50% by weight. A method for producing a thermal head, characterized in that the content of the ruthenium oxide is in the range of 50 to 70% by weight, and the particle size of the ruthenium oxide is 0.3 to 1.0 μm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59247513A JPS61124101A (en) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | Thermal head and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59247513A JPS61124101A (en) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | Thermal head and manufacture thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61124101A JPS61124101A (en) | 1986-06-11 |
| JPH0547961B2 true JPH0547961B2 (en) | 1993-07-20 |
Family
ID=17164593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59247513A Granted JPS61124101A (en) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | Thermal head and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61124101A (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS598232B2 (en) * | 1976-07-15 | 1984-02-23 | 株式会社東芝 | Thick film materials for thermal heads and thermal heads |
-
1984
- 1984-11-20 JP JP59247513A patent/JPS61124101A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61124101A (en) | 1986-06-11 |
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