JPH0697632B2 - 抵抗発熱体 - Google Patents
抵抗発熱体Info
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- JPH0697632B2 JPH0697632B2 JP61007837A JP783786A JPH0697632B2 JP H0697632 B2 JPH0697632 B2 JP H0697632B2 JP 61007837 A JP61007837 A JP 61007837A JP 783786 A JP783786 A JP 783786A JP H0697632 B2 JPH0697632 B2 JP H0697632B2
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- resistance
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- resistance heating
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Links
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Landscapes
- Resistance Heating (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Surface Heating Bodies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は抵抗発熱体、特にサーマルヘツド用抵抗発熱体
に関する。
に関する。
サーマルヘツドはコンピユータ、ワードプロセツサ、フ
アクシミリ等における印加ヘツドとして広く用いられて
おり、その発熱要素は抵抗発熱体である。抵抗発熱体と
してはTa2N、Cr−Si−Ｏ、Ta−Si、Ta−SiCなどが知ら
れているが、これらは比抵抗が小さく、耐熱性が十分で
ないなどの欠点を有する。サーマルヘッドの抵抗発熱体
は1msec以下のような短時間のうちに大きいエネルギー
が投入されるだけでなく、長期間にわたつてこのような
熱パルスが繰返して印加されるから、長期にわたつて抵
抗が変化しないことが重要である。従来の抵抗発熱体は
このような要求に十分応えることができなかつた。ま
た、抵抗発熱体はプリンタの印字速度によつて抵抗を適
切に選択する必要があるが、抵抗の大きさは比抵抗及び
膜厚に依存する。しかし膜厚は薄過ぎると抵抗が大きく
なり且つ膜厚が不均一になり、厚過ぎると熱容量が大き
くなつて印字の遅れを生じるなどの問題を有するので成
る範囲に限定されてしまう。従つて厚さ100〜4000Åの
膜厚のものを用い、シート抵抗500〜1000Ω／□程度の
比較的高抵抗として、短時間、高エネルギーの熱パルス
を投入し高速化をはかる。このような苛酷な条件下では
耐熱性と長寿命を有する抵抗材が必要となる。
アクシミリ等における印加ヘツドとして広く用いられて
おり、その発熱要素は抵抗発熱体である。抵抗発熱体と
してはTa2N、Cr−Si−Ｏ、Ta−Si、Ta−SiCなどが知ら
れているが、これらは比抵抗が小さく、耐熱性が十分で
ないなどの欠点を有する。サーマルヘッドの抵抗発熱体
は1msec以下のような短時間のうちに大きいエネルギー
が投入されるだけでなく、長期間にわたつてこのような
熱パルスが繰返して印加されるから、長期にわたつて抵
抗が変化しないことが重要である。従来の抵抗発熱体は
このような要求に十分応えることができなかつた。ま
た、抵抗発熱体はプリンタの印字速度によつて抵抗を適
切に選択する必要があるが、抵抗の大きさは比抵抗及び
膜厚に依存する。しかし膜厚は薄過ぎると抵抗が大きく
なり且つ膜厚が不均一になり、厚過ぎると熱容量が大き
くなつて印字の遅れを生じるなどの問題を有するので成
る範囲に限定されてしまう。従つて厚さ100〜4000Åの
膜厚のものを用い、シート抵抗500〜1000Ω／□程度の
比較的高抵抗として、短時間、高エネルギーの熱パルス
を投入し高速化をはかる。このような苛酷な条件下では
耐熱性と長寿命を有する抵抗材が必要となる。
また、抵抗温度係数TCRは小さい程良いわけではなく、
使用条件や用途によつて負のまたは正の大きい値が必要
となることがあり、TCRが任意に設定しうることが望ま
しい。
使用条件や用途によつて負のまたは正の大きい値が必要
となることがあり、TCRが任意に設定しうることが望ま
しい。
本発明の目的は、耐熱性が高く、繰返し熱パルスによつ
ても長期に劣化せず、また抵抗温度係数の調整が可能な
抵抗発熱体、特にサーマルヘツド用発熱体を提供するこ
とにある。本発明はまた高速プリントに適するサーマル
ヘツド用発熱体を提供することを目的とする。
ても長期に劣化せず、また抵抗温度係数の調整が可能な
抵抗発熱体、特にサーマルヘツド用発熱体を提供するこ
とにある。本発明はまた高速プリントに適するサーマル
ヘツド用発熱体を提供することを目的とする。
本発明の抵抗発熱体は、Si1-xBx（ただしｘは0.01〜0.
7）より成る抵抗発熱体によつて達成される。
7）より成る抵抗発熱体によつて達成される。
本発明の発熱体は、耐熱性が高く、繰返し通電による熱
パルスによつても抵抗値が長期に変化しない。さらに、
本発明によると、抵抗体の組成を変えることによつて温
度係数TCRを広範囲に変えることができる。
パルスによつても抵抗値が長期に変化しない。さらに、
本発明によると、抵抗体の組成を変えることによつて温
度係数TCRを広範囲に変えることができる。
第１図はサーマルヘツドの発熱部の概要を示し、下から
順にアルミナ等の基板１、蓄熱用のグレーズガラス層
２、抵抗発熱体層３、Ni−Cr、Au等の電極４、５及びSi
O2、BP等の耐摩耗性保護膜６より成る。図の７は発熱部
となる。電極４、５間に電圧を加えると、電流は抵抗発
熱体層３に流れて発熱させ、この熱は保護膜６を通して
その表面に圧接された感熱色材リボンを加熱し、さらに
その表面に圧接された用紙に色材を転写する。抵抗発熱
体３は本発明に従つてシリコンSiと、ホウ素Ｂの化合物
より成る薄膜である。以下にこれを詳しく述べる。
順にアルミナ等の基板１、蓄熱用のグレーズガラス層
２、抵抗発熱体層３、Ni−Cr、Au等の電極４、５及びSi
O2、BP等の耐摩耗性保護膜６より成る。図の７は発熱部
となる。電極４、５間に電圧を加えると、電流は抵抗発
熱体層３に流れて発熱させ、この熱は保護膜６を通して
その表面に圧接された感熱色材リボンを加熱し、さらに
その表面に圧接された用紙に色材を転写する。抵抗発熱
体３は本発明に従つてシリコンSiと、ホウ素Ｂの化合物
より成る薄膜である。以下にこれを詳しく述べる。
本発明の抵抗発熱体は、Si1-xBx（ｘは0.01〜0.7）より
成る発熱体である。この発熱体はホウ素成分の含有量を
制御することにより抵抗温度係数、抵抗及び耐熱性を制
御することができる。ホウ素量ｘが0.01以上に増えると
抵抗値が大きくなり、膜厚100〜4000Å、好ましくは100
〜1000Åでシート抵抗500〜1000Ω／□を容易に達成す
ることができる。また、ホウ素量が増大すると耐熱性
や、繰返し熱パルスに対する安定性が増大する。さら
に、温度係数はホウ素量ｘが0.01から増大すると約−30
0ppm/℃から正に転じ、ｘが約0.7で約300ppm/℃となつ
てほぼ飽和する。従つて、温度係数は組成をこの範囲で
調整することにより広範囲に調整することができる。
成る発熱体である。この発熱体はホウ素成分の含有量を
制御することにより抵抗温度係数、抵抗及び耐熱性を制
御することができる。ホウ素量ｘが0.01以上に増えると
抵抗値が大きくなり、膜厚100〜4000Å、好ましくは100
〜1000Åでシート抵抗500〜1000Ω／□を容易に達成す
ることができる。また、ホウ素量が増大すると耐熱性
や、繰返し熱パルスに対する安定性が増大する。さら
に、温度係数はホウ素量ｘが0.01から増大すると約−30
0ppm/℃から正に転じ、ｘが約0.7で約300ppm/℃となつ
てほぼ飽和する。従つて、温度係数は組成をこの範囲で
調整することにより広範囲に調整することができる。
本発明の抵抗発熱体はプラズマCVD法で製造できる。Si
ソースガスとしては例えばSiH4、Siソースガスとしては
BCl3を用い、またキヤリアガスとしてはH2を用いること
ができる。これらのガスの比率及び電力、圧力、時間、
反応温度等を調整することにより、生成されるSi−Ｂ抵
抗膜の組成及び厚さを調整することができる。得られる
膜はシート抵抗にして約500〜1000Ω／□程度である。
この抵抗値は膜厚や組成の制御により得られるものであ
るが、膜厚は通常100〜4000Å、好ましくは100〜1000Å
の範囲にする。
ソースガスとしては例えばSiH4、Siソースガスとしては
BCl3を用い、またキヤリアガスとしてはH2を用いること
ができる。これらのガスの比率及び電力、圧力、時間、
反応温度等を調整することにより、生成されるSi−Ｂ抵
抗膜の組成及び厚さを調整することができる。得られる
膜はシート抵抗にして約500〜1000Ω／□程度である。
この抵抗値は膜厚や組成の制御により得られるものであ
るが、膜厚は通常100〜4000Å、好ましくは100〜1000Å
の範囲にする。
以下に、本発明の実施例を説明する。
実施例 Si−Ｂ膜をプラズマCVD法により下記条件下に成膜し
た。膜の組成はガスの比率、電力、及び圧力を調整する
ことにより調整した。
た。膜の組成はガスの比率、電力、及び圧力を調整する
ことにより調整した。
20％SiH4／H2 500SCCM BCl3 １〜100SCCM 電力 100〜400W 反応温度 400℃ 電極寸法 100×300mm2 圧力 0.1〜1.5Torr 得られた抵抗発熱体Si−Ｂ膜の温度係数TCRを測定した
ところ、第２図の結果を得た。第２図にはホウ素Ｂの含
有百分率（原子比）を横軸に取つたが、式Si1-xBxで表
わせば、この百分率はｘ×100に相当する。またシート
抵抗は約500Ω／□にそろえた。
ところ、第２図の結果を得た。第２図にはホウ素Ｂの含
有百分率（原子比）を横軸に取つたが、式Si1-xBxで表
わせば、この百分率はｘ×100に相当する。またシート
抵抗は約500Ω／□にそろえた。
また、SiB0.05に熱を加えて抵抗変化を測定したとこ
ろ、第３図に示す結果を得た。なお、従来のTa−Si及び
Ta−SiCの耐熱テストのデータを併記した。
ろ、第３図に示す結果を得た。なお、従来のTa−Si及び
Ta−SiCの耐熱テストのデータを併記した。
さらに、シート抵抗約500Ω／□のSiB0.05を抵抗発熱体
とする第１図のような構造のサーマルヘツドを作成し、
ステツプストレステストを実施した。これは発熱体に実
際にパルス通電して発熱させるテストであり、パルス幅
3.0m秒、1.5m秒及び1.0m秒の熱パルスを108回印加した
ときの抵抗変化を、次第に増大する各投入電力に対して
測定して第４図の結果を得た。
とする第１図のような構造のサーマルヘツドを作成し、
ステツプストレステストを実施した。これは発熱体に実
際にパルス通電して発熱させるテストであり、パルス幅
3.0m秒、1.5m秒及び1.0m秒の熱パルスを108回印加した
ときの抵抗変化を、次第に増大する各投入電力に対して
測定して第４図の結果を得た。
温度係数TCR（ppm/℃）とホウ素量の関係を示す第２図
によると、ホウ素Ｂの含有量が増大すると温度係数は約
−300ppm/℃から上昇し、数％のホウ素量で正に転じ、
ホウ素量の増加に比例して大きくなり、約70％で＋300p
pm/℃程度になり、やがて飽和へ向かう。従つて、Ｂの
含有率を調整すれば、温度係数は相当に広い範囲で調整
することができることが分る。
によると、ホウ素Ｂの含有量が増大すると温度係数は約
−300ppm/℃から上昇し、数％のホウ素量で正に転じ、
ホウ素量の増加に比例して大きくなり、約70％で＋300p
pm/℃程度になり、やがて飽和へ向かう。従つて、Ｂの
含有率を調整すれば、温度係数は相当に広い範囲で調整
することができることが分る。
次に、耐熱性を示す第３図によると、本発明のSi1-xBx
は従来の発熱体よりもはるかに抵抗値の変化が小さく、
すぐれた耐熱性を有することが分る。
は従来の発熱体よりもはるかに抵抗値の変化が小さく、
すぐれた耐熱性を有することが分る。
同様に、実用テストに相当するステツプストレステスト
を示す第４図によると、本発明のSi1-xBxは表面ピーク
温度500℃で１％以下、3.0m秒の熱パルス印加600℃で５
％以下、1.0m秒の熱パルス印加800℃で５％以下の抵抗
変化を示し、極めて耐熱性が高い発熱体であることが分
る。
を示す第４図によると、本発明のSi1-xBxは表面ピーク
温度500℃で１％以下、3.0m秒の熱パルス印加600℃で５
％以下、1.0m秒の熱パルス印加800℃で５％以下の抵抗
変化を示し、極めて耐熱性が高い発熱体であることが分
る。
以上のように、本発明の抵抗発熱体は耐熱性にすぐれ、
温度係数が広い範囲の１つに任意に設定でき、また高速
印字に対応できることが分る。
温度係数が広い範囲の１つに任意に設定でき、また高速
印字に対応できることが分る。
第１図はサーマルヘツドの発熱素子の構成を示す断面
図、第２図は抵抗温度係数と本発明の発熱体組成の関係
を示すグラフ、第３図は本発明の発熱体の耐熱性を示す
グラフ、及び第４図は本発明の発熱体のステツプストレ
ス耐熱テストを示すグラフである。
図、第２図は抵抗温度係数と本発明の発熱体組成の関係
を示すグラフ、第３図は本発明の発熱体の耐熱性を示す
グラフ、及び第４図は本発明の発熱体のステツプストレ
ス耐熱テストを示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｂ 3/20 ３０１
Claims (1)
- 【請求項１】Si1-xBx（ただしｘは0.01〜0.7）から成る
抵抗発熱体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61007837A JPH0697632B2 (ja) | 1986-01-20 | 1986-01-20 | 抵抗発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61007837A JPH0697632B2 (ja) | 1986-01-20 | 1986-01-20 | 抵抗発熱体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62168375A JPS62168375A (ja) | 1987-07-24 |
| JPH0697632B2 true JPH0697632B2 (ja) | 1994-11-30 |
Family
ID=11676719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61007837A Expired - Lifetime JPH0697632B2 (ja) | 1986-01-20 | 1986-01-20 | 抵抗発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0697632B2 (ja) |
-
1986
- 1986-01-20 JP JP61007837A patent/JPH0697632B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62168375A (ja) | 1987-07-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |