JPH07132631A - サ−マルヘッド - Google Patents

サ−マルヘッド

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JPH07132631A
JPH07132631A JP5306016A JP30601693A JPH07132631A JP H07132631 A JPH07132631 A JP H07132631A JP 5306016 A JP5306016 A JP 5306016A JP 30601693 A JP30601693 A JP 30601693A JP H07132631 A JPH07132631 A JP H07132631A
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heating element
element layer
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thermal head
carbon
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Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
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Abstract

(57)【要約】 【目 的】 発熱体層を保護する保護膜の耐摩耗性およ
び耐熱性と熱応答性とを向上させたサーマルヘッド。 【構 成】 サ−マルヘッドは、基板と、当該基板上に
形成された発熱体層と、当該発熱体層に電流を供給する
電極とから構成されている。そして、上記発熱体層は、
共有結合をした炭素または珪素の主成分からなり、電極
を介して電流を供給することによって発熱する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐磨耗性および耐熱性
と熱応答性とに優れた感熱記録用サーマルヘッドに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、サーマルヘッドは、基板と、当該
基板上に形成された熱応答性の良い発熱体層と、当該発
熱体層に電流を供給する電極と、前記発熱体層が感熱記
録用紙によって磨耗するのを防ぐ耐磨耗および耐熱性部
材からなる保護膜とから構成されていた。そして、サー
マルヘッドにおける発熱体層の表面は、感熱記録用紙と
絶えず摩擦接触するため、発熱体層部分を保護する耐磨
耗性、耐熱性のより優れた部材が要望されている。
【0003】以下、従来例におけるサ−マルヘッドの具
体例を示す。図1(A)は従来用いられていたサ−マル
ヘッドの縦断面図を示す。図1(B)は図1(A)に示
すB−B’の断面図を示す。図1(C)は図1(A)に
示すC−C’の断面図を示す。図1(A)において、基
板特にセラミック基板(1) 上には、ガラス層(2) が形成
されている。そして、ガラス層(2) 上には、発熱体層
(3) が形成されている。また、電極(4) および(4')は、
発熱体層(3) 上において、所定間隔を置いて配置されて
いる。そして、電極(4) および(4')と発熱体層(3) の上
には、耐摩耗層(5) が形成されている。また、図1
(C)に示す如く、感熱記録用紙がこすられる部分は、
発熱体層(3) 上に接して耐摩耗層(5) が設けられてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術におい
ては、サーマルヘッドの発熱体層部分と感熱記録用紙と
の間に、耐磨耗性および耐熱性を有する保護膜が存在す
る。そして、発熱体層部分の熱は、耐磨耗性および耐熱
性の保護膜を介して、感熱記録用紙に伝達されるので、
その応答速度がある程度以上高くできないという問題を
有した。
【0005】本発明は、以上のような課題を解決するた
めのもので、最も高い耐摩耗性を有する炭素または炭素
を主成分とする材料、並びに耐熱性に優れた珪素を主成
分とする材料によりサーマルヘッドの発熱体層を形成す
ることをその目的とする。すなわち、本発明は、感熱記
録用紙に対する熱応答速度を悪くしている耐磨耗性およ
び耐熱性を有する保護膜を不要としたサーマルヘッドを
提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のサ−マルヘッドは、基板(1) と、当該基板
(1) 上に形成され、共有結合をした炭素を主成分とする
発熱体層(3) と、当該発熱体層(3) に電流を供給する電
極(4) とから構成される。
【0007】また、本発明のサ−マルヘッドは、基板
(1) と、当該基板(1) 上に形成され、共有結合をした珪
素を主成分とする発熱体層(3) と、当該発熱体層(3) に
電流を供給する電極(4) とから構成される。
【0008】また、本発明のサ−マルヘッドは、基板
(1) と、当該基板(1) 上にグレイズされたガラス層(2)
と、当該ガラス層(2) 上に形成され、共有結合をした炭
素を主成分とする発熱体層(3) と、当該発熱体層(3) に
電流を供給する電極(4) とから構成される。
【0009】さらに、本発明のサ−マルヘッドは、基板
(1) と、当該基板(1) 上にグレイズされたガラス層(2)
と、当該ガラス層(2) 上に形成され、共有結合をした珪
素を主成分とする発熱体層(3) と、当該発熱体層(3) に
電流を供給する電極(4) とから構成される。
【0010】
【作 用】本発明のサ−マルヘッドは、炭素または珪
素の主成分どうしの共有結合が強い保護膜を兼ねた発熱
体層が形成されている。そして、上記発熱体層は、耐磨
耗性および耐熱性に優れているため、熱応答性を悪くし
ていた保護膜が不要になった。また、基板上にグレイズ
されたガラス層を設けると、発熱体層の形成が容易にな
ると共に、保温性が良く、サ−マルヘッドの経年変化に
よる劣化が少なくなる。
【0011】
【実 施 例】本発明は、基板上に非晶質を有する炭素
または珪素を主成分とする発熱体層が設けられたことを
特徴とするサーマルヘッドであり、この実施例について
説明する。先ず、セラミック基板上には、グレイズされ
たガラス層が形成される。そして、このガラス層上に
は、非晶質(アモルファス) または5Åないし20Åの大
きさの微結晶性を有する半非晶質(セミアモルファス)
半導体層が形成される。これらの非晶質または半非晶質
半導体層を得るために、たとえばプラズマ気相法を採用
し、図示されていない反応容器内は、温度100℃ないし4
50℃好ましくは200℃ないし350℃、圧力0.01torrないし
10torr、直流高周波500KHzないし50MHzまたはマイクロ
波(たとえば、2.45GHzの周波数の電磁エネルギー)が
印加された状態で、反応性気体として、珪素または炭素
を主成分とする材料を前記反応容器内に挿入する。
【0012】反応性気体、たとえばエチレン、プロパン
等の炭化水素ガスは、ア−ク放電を発生させてプラズマ
化し、かかる電磁エネルギーにより気化し、活性化し、
分解せしめ、前記基板上に非晶質または半非晶質半導体
層が得られる。さらに、非晶質または半非晶質半導体層
は、元々ある程度の導電性を有するが、さらに導電性
(抵抗性)とするために、III 価またはV価の不純物が
添加されて、炭素を主成分とする導電性(抵抗性)被
膜、または珪素を主成分とする導電性(抵抗性)被膜と
なる。かかるプラズマ気相法により形成された炭素被膜
は、そのエネルギーバンド幅が2.3eV 以上代表的には3
eVを有する。また、炭素被膜の熱伝導率は、2.5 以上代
表的には5.0(W/cm deg) とダイヤモンドの6.60(W/ cm d
eg) に近いきわめてすぐれた高い値を有する。さらに、
上記炭素被膜または珪素被膜は、ビッカ−ス硬度4500kg
/mm2以上、特に、6500kg/mm2というダイヤモンド類似の
硬さを有するきわめて優れた特性を見出した。
【0013】本出願人は、この特性に着目して、この炭
素被膜または珪素被膜をサ−マルヘッドに適用して、優
れた耐摩耗性、耐熱性で感熱高速応答性を有する発熱体
層を得ることができた。さらに、本実施例の炭素被膜ま
たは珪素被膜は、かかる非晶質または半非晶質の450℃
以下で作られた炭素被膜中に、III 価またはV価の不純
物であるホウ素またはリンが0.1 モル%ないし3モル%
の濃度に添加されると、10-2(Ωcm) -1ないし10-6(Ω
cm) -1の電気伝導度を有した。したがって、上記機械的
および電気的特性を有する炭素被膜または珪素被膜をサ
−マルヘッドの発熱体層とした場合、当該発熱体層は、
耐摩耗性および耐熱性を有する保護が不要になる。
【0014】本実施例における反応性気体は、炭化水
素、たとえばアセチレン(C2H2)、メタン系炭化水素
(CnH2n+2)等の気体または珪素を一部に含んだ場合、テ
トラメチルシラン((CH3)4Si)、テトラエチルシラン
((C2H5)4Si )等を用いてもよい。前者にあっては、炭
素に水素が30モル%以下、特に、半非晶質とすると、0.
01モル%ないし 5モル%と低く存在しつつも炭素どうし
の共有結合が強くダイヤモンドと類似の物性を有してい
た。また、後者にあっては、水素が0.01モル%ないし20
モル%を含み、さらに珪素を炭素の1/3ないし1/4
含むいわゆる炭素過剰の炭化珪素であり、主成分を炭素
としている前記と類似材料(光学的エネルギーバンド幅
Eg>2.3eV 代表的には3.0eV)であった。
【0015】(実施例1)この実施例は、珪素を主成分
とするサ−マルヘッドの発熱体層をプラズマ気相法を用
いて形成させたものである。サーマルヘッドの発熱体層
は、形成される被膜がより導電性(抵抗性)または半導
体性とするため、形成される被膜にIII 価またはV価の
不純物、たとえばホウ素またはリンが添加された。そし
て、発熱体層は、不純物を添加するための不純物気体/
珪化物気体が0.01%以下に添加されて非晶質または半非
晶質の珪素被膜となった。すなわち、発熱体層となる珪
素被膜は、出発物質としてシラン(SinH2n+2n≧1) 四
フッ化珪素を用い、100℃ないし450℃、たとえば200℃
ないし350℃にて形成された。上記珪素被膜を形成する
際の高周波エネルギーは、13.56MHzで10Wないし50Wの
場合、非晶質が、または50Wないし200 Wの場合、半非
晶質が形成された。
【0016】III 価の不純物は、たとえばホウ素をB2H6
用いて、またV価の不純物は、たとえばリンをPH3 を用
いて、前記した比の如く微少なド−プまたはノンド−プ
をして用いた。形成された珪素被膜中には、水素が20モ
ル%以下に含有していたが、発熱させることにより、外
部に放出されてしまった。本実施例のように珪素を主成
分とする発熱体層よりなるサーマルヘッドは、高い耐熱
性を有することが特徴である。さらに、本実施例は、プ
ラズマ気相法を用いるため、基板温度が100℃ないし450
℃代表的には250℃ないし400℃、特に300 ℃という従来
の被膜形成方法で考えるならば低い温度で可能である。
【0017】特に、基板温度が 500℃以下であること
は、基板材料としてガラスを用いる時、その熱膨張の歪
を少なくし、従来の高温処理による基板の反り等の大き
な欠点を防ぐことができた。そのため、これまでのサ−
マルプリンタの発熱部が1mmあたり6本しか作れなかっ
たが、これを24本にまで高めることができるようになっ
た。そのため、基板材料の選定に大きな自由度を得、低
価格化にきわめてすぐれた特徴を有する。本実施例は、
プラズマ気相法を用いた場合について述べたが、発熱体
層が耐熱性を得られる限り、イオンプレ−ティング、そ
の他のプラズマ、電磁エネルギー、またはレ−ザ等の光
エネルギーを用いてもよい。
【0018】(実施例2)本実施例は、炭素を主成分と
するサ−マルヘッドの発熱体層をプラズマ気相法を用い
て形成させたものである。炭素被膜は、より導電性(抵
抗性)または半導体性であるため、III 価またはV価の
不純物、たとえばホウ素またはリンが添加された。そし
て、発熱体層は、不純物を添加するための不純物気体/
炭化物気体が0.01%ないし3%添加され、抵抗性または
半導体性の炭素を主成分として形成される。すなわち、
炭素被膜は、出発物質としてアセチレンを用い、ここに
B2H6/C2H2=0.01%ないし3%、PH3 /C2H2=0.01%な
いし3%として形成された。その結果、形成された炭素
被膜は、電気伝導度が10-8( Ωcm)-1ないし10-4( Ωc
m)-1であった。
【0019】このように炭素を主成分とする被膜をサー
マルヘッドの発熱体層として用いた場合、発熱体層自身
がダイヤモンドに匹敵する硬度を持っているので耐摩耗
性を高めるための保護膜が不要になる。よって、上記炭
素被膜を用いたサーマルヘッドは、耐磨耗性の保護膜が
不要であるため、感熱の応答速度を飛躍的に高めること
ができた。本実施例は、プラズマ気相法により発熱体層
が形成されるので、従来の気相法で形成された温度より
も 300℃ないし500℃も低い500℃以下の温度になる。し
たがって、基板材料は、その選定に大きな自由度が得ら
れ、サーマルヘッドを低価格化にすることができる。本
実施例は、プラズマ気相法について主として述べたが、
耐摩耗性が得られる限りにおいて、イオンプレ−ティン
グ、その他のプラズマ、電磁エネルギー、またはレ−ザ
等の光エネルギーを用いてもよい。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、サ−マルヘッドの発熱
体層に高い耐磨耗性および高い耐熱性を持たせたため、
発熱体層を保護する被膜が不要となり、発熱体層から感
熱記録用紙への熱応答性が良くなった。また、本発明に
よれば、基板上にグレイズされたガラス層が形成されて
いるため、ガラス層と発熱体層とが馴染み易く、温度変
化に対して発熱体層を保護する。したがって、グレイズ
されたガラス層は、サ−マルヘッドの経年変化に対する
特性の劣化を防止する。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は従来用いられていたサ−マルヘッドの
縦断面図を示す。(B)は(A)に示すB−B’の断面
図を示す。(C)は(A)に示すC−C’の断面図を示
す。
【符号の説明】
1・・・基板 2・・・ガラス層 3・・・発熱体層 4、4’・・・電極 5・・・耐磨耗層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板と、 当該基板上に形成され、共有結合をした炭素を主成分と
    する発熱体層と、 当該発熱体層に電流を供給する電極と、 から構成されることを特徴とするサーマルヘッド。
  2. 【請求項2】 基板と、 当該基板上に形成され、共有結合をした珪素を主成分と
    する発熱体層と、 当該発熱体層に電流を供給する電極と、 から構成されることを特徴とするサーマルヘッド。
  3. 【請求項3】 基板と、 当該基板上にグレイズされたガラス層と、 当該ガラス層上に形成され、共有結合をした炭素を主成
    分とする発熱体層と、 当該発熱体層に電流を供給する電極と、 から構成されることを特徴とするサーマルヘッド。
  4. 【請求項4】 基板と、 当該基板上にグレイズされたガラス層と、 当該ガラス層上に形成され、共有結合をした珪素を主成
    分とする発熱体層と、 当該発熱体層に電流を供給する電極と、 から構成されることを特徴とするサーマルヘッド。
JP5306016A 1993-11-12 1993-11-12 サーマルヘッド Expired - Lifetime JP2639622B2 (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03205161A (ja) * 1990-07-27 1991-09-06 Semiconductor Energy Lab Co Ltd サーマルヘッド

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH03205161A (ja) * 1990-07-27 1991-09-06 Semiconductor Energy Lab Co Ltd サーマルヘッド

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