JPH0852874A - インクジェット記録ヘッド用薄膜発熱体と同発熱体を配設したインクジェット記録ヘッド用複合基板 - Google Patents
インクジェット記録ヘッド用薄膜発熱体と同発熱体を配設したインクジェット記録ヘッド用複合基板Info
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- JPH0852874A JPH0852874A JP21191994A JP21191994A JPH0852874A JP H0852874 A JPH0852874 A JP H0852874A JP 21191994 A JP21191994 A JP 21191994A JP 21191994 A JP21191994 A JP 21191994A JP H0852874 A JPH0852874 A JP H0852874A
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Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来の発熱体に比べて比抵抗が大きく、抵抗
の温度係数が小さく、さらには、耐摩耗性、耐酸化性に
おいて優れたインクジェット記録ヘッド用薄膜発熱体と
この発熱体を使用したインクジェット記録ヘッド用複合
基板の提供。 【構成】 Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆのIVａ族元素の炭化物
の少なくとも１種を５０〜８０モル％含有し、残部が炭
化珪素２０〜５０モル％からなる基本成分を有する発熱
体であって、Ｓｉ単結晶基板等の表面に被覆されたＡｌ
2 Ｏ3 、ＳｉＯ2等の絶縁層を介して配設してインクジ
ェット記録ヘッド用複合基板を得る。
の温度係数が小さく、さらには、耐摩耗性、耐酸化性に
おいて優れたインクジェット記録ヘッド用薄膜発熱体と
この発熱体を使用したインクジェット記録ヘッド用複合
基板の提供。 【構成】 Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆのIVａ族元素の炭化物
の少なくとも１種を５０〜８０モル％含有し、残部が炭
化珪素２０〜５０モル％からなる基本成分を有する発熱
体であって、Ｓｉ単結晶基板等の表面に被覆されたＡｌ
2 Ｏ3 、ＳｉＯ2等の絶縁層を介して配設してインクジ
ェット記録ヘッド用複合基板を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、熱エネルギーを利用
して液体を噴射して記録を行なうインクジェット記録ヘ
ッド用薄膜発熱体とこの発熱体を配設したインクジェッ
ト記録ヘッド用複合基板に関する。
して液体を噴射して記録を行なうインクジェット記録ヘ
ッド用薄膜発熱体とこの発熱体を配設したインクジェッ
ト記録ヘッド用複合基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェット記録ヘッド用発熱体はＳ
ｉ基板上にＳｉＯ2 等の電気絶縁層を有し、その上に発
熱体層が配設され、更にその上にＳｉＯ2 等の電気絶縁
層を有し、その上に保護層を有する構造となっている。
ｉ基板上にＳｉＯ2 等の電気絶縁層を有し、その上に発
熱体層が配設され、更にその上にＳｉＯ2 等の電気絶縁
層を有し、その上に保護層を有する構造となっている。
【０００３】インクジェット記録ヘッド用発熱体を形成
する材料としては比抵抗が大きく、抵抗の温度係数が小
なる必要があり、また、高温で使用されるため、十分な
耐酸化性と他部材との接触のために耐摩耗性を兼備する
必要がある。
する材料としては比抵抗が大きく、抵抗の温度係数が小
なる必要があり、また、高温で使用されるため、十分な
耐酸化性と他部材との接触のために耐摩耗性を兼備する
必要がある。
【０００４】従来、特開昭５４−５９９３６号公報に
は、高温で使用される発熱材料として、ＴａＡｌ、Ｚｒ
Ｂ2 、Ｔａ2 Ｎ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＳｎＯ2 或いはＰｄ
−Ａｇを主成分にしたもの、Ｒｕを主成分としたもの、
Ｓｉ拡散抵抗体、半導体のＰＮ結合体等を蒸着あるいは
スパッタリングによって形成し、その発熱材料表面には
酸化防止のためにＳｎＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 等の耐酸化層を
スパッタリングによって形成し、さらに、その上に、機
械的摺動による摩耗防止のためＴａ2 Ｏ5 のような耐摩
耗層をスパッタリングによって形成したものが開示され
ている。
は、高温で使用される発熱材料として、ＴａＡｌ、Ｚｒ
Ｂ2 、Ｔａ2 Ｎ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＳｎＯ2 或いはＰｄ
−Ａｇを主成分にしたもの、Ｒｕを主成分としたもの、
Ｓｉ拡散抵抗体、半導体のＰＮ結合体等を蒸着あるいは
スパッタリングによって形成し、その発熱材料表面には
酸化防止のためにＳｎＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 等の耐酸化層を
スパッタリングによって形成し、さらに、その上に、機
械的摺動による摩耗防止のためＴａ2 Ｏ5 のような耐摩
耗層をスパッタリングによって形成したものが開示され
ている。
【０００５】また、特開平４−１２８６１号公報および
特開平４−１２８６２号公報には、インクジェット記録
ヘッド用薄膜発熱体としてＨｆＢ2 を使用し、その耐摩
耗性を改善するための保護膜としては、Ｔａ−Ｓｉ−Ｃ
の被覆層を設けたインクジェット記録ヘッド用複合基板
が開示されている。
特開平４−１２８６２号公報には、インクジェット記録
ヘッド用薄膜発熱体としてＨｆＢ2 を使用し、その耐摩
耗性を改善するための保護膜としては、Ｔａ−Ｓｉ−Ｃ
の被覆層を設けたインクジェット記録ヘッド用複合基板
が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の発熱材料は、常温〜４００℃の使用温度での抵抗の
温度係数が小さく、抵抗値の変動は少ないが、比抵抗が
２５０〜３００μΩ・ｃｍと小さく、昇温速度が小さく
使用できない。少なくとも４５０μΩ・ｃｍ以上ないと
十分な昇温速度が得られない。また、比抵抗が２５００
μΩ・ｃｍ／℃を超えると小電流での温度制御となり温
度制御が難しくなるので２５００μΩ・ｃｍ／℃以下と
なるものが必要である。また、ＴａＳｉＯ2 、ＣｒＳｉ
Ｏ2 のように比抵抗が大きく昇温速度が大きいものはあ
るが、抵抗の温度係数が常温〜４００℃の使用温度域で
１００μΩ／℃と抵抗値の変動が大きく、高速で作動す
るインクジェット記録用ヘッドとしては応答性が悪く、
高精度に制御できない問題があり、耐摩耗性も十分では
なく、また、耐酸化性も劣るために耐摩耗性や耐酸化性
向上のための保護膜が必要となり、発熱材料としての耐
久性も十分ではなかった。さらには、カラープリンター
に適用する場合には多色のインクを使用するため、イン
クジェット記録ヘッドを併設する構造にする必要があ
り、コンパクト化のためには耐酸化層、耐摩耗層を省略
した簡素化構造のものが必要とされてきた。
来の発熱材料は、常温〜４００℃の使用温度での抵抗の
温度係数が小さく、抵抗値の変動は少ないが、比抵抗が
２５０〜３００μΩ・ｃｍと小さく、昇温速度が小さく
使用できない。少なくとも４５０μΩ・ｃｍ以上ないと
十分な昇温速度が得られない。また、比抵抗が２５００
μΩ・ｃｍ／℃を超えると小電流での温度制御となり温
度制御が難しくなるので２５００μΩ・ｃｍ／℃以下と
なるものが必要である。また、ＴａＳｉＯ2 、ＣｒＳｉ
Ｏ2 のように比抵抗が大きく昇温速度が大きいものはあ
るが、抵抗の温度係数が常温〜４００℃の使用温度域で
１００μΩ／℃と抵抗値の変動が大きく、高速で作動す
るインクジェット記録用ヘッドとしては応答性が悪く、
高精度に制御できない問題があり、耐摩耗性も十分では
なく、また、耐酸化性も劣るために耐摩耗性や耐酸化性
向上のための保護膜が必要となり、発熱材料としての耐
久性も十分ではなかった。さらには、カラープリンター
に適用する場合には多色のインクを使用するため、イン
クジェット記録ヘッドを併設する構造にする必要があ
り、コンパクト化のためには耐酸化層、耐摩耗層を省略
した簡素化構造のものが必要とされてきた。
【０００７】この発明の目的は、従来の発熱体に比べて
比抵抗が４５０μΩ・ｃｍ以上と大きく、昇温速度が大
きい、抵抗の温度係数が５μΩ・ｃｍ／℃以下と小さく
高温においても抵抗値の変動がなく、さらには、耐摩耗
性、耐酸化性において優れたインクジェット記録ヘッド
用薄膜発熱体とこの発熱体を使用したインクジェット記
録ヘッド用複合基板を提供することにある。
比抵抗が４５０μΩ・ｃｍ以上と大きく、昇温速度が大
きい、抵抗の温度係数が５μΩ・ｃｍ／℃以下と小さく
高温においても抵抗値の変動がなく、さらには、耐摩耗
性、耐酸化性において優れたインクジェット記録ヘッド
用薄膜発熱体とこの発熱体を使用したインクジェット記
録ヘッド用複合基板を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明のインクジェッ
ト記録ヘッド用薄膜発熱体は、基本成分がIVａ族元素の
炭化物の中の少なくとも１種を５０〜８０モル％含み、
残部が炭化珪素２０〜５０モル％からなる薄膜によって
形成されていることを特徴とする。
ト記録ヘッド用薄膜発熱体は、基本成分がIVａ族元素の
炭化物の中の少なくとも１種を５０〜８０モル％含み、
残部が炭化珪素２０〜５０モル％からなる薄膜によって
形成されていることを特徴とする。
【０００９】また、この発明のインクジェット記録ヘッ
ド用複合基板は、Ｓｉ単結晶、Ａｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ又は
ＳｉＯ2 基板表面に被覆されたＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 等
の絶縁層を介して前記基本成分からなる薄膜状発熱体を
配設したことを特徴とする。この発明のインクジェット
記録ヘッド用薄膜発熱体は、Ｓｉ、Ａｌ2 Ｏ3 、Ａｌ
Ｎ、ＳｉＯ2 等の基板表面にスパッタリング法又はイオ
ンプレーティング法又はプラズマＣＶＤ法により０．５
〜１．５μｍ厚のＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 等の絶縁層を着
設し、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等のIVａ族元素およびＳｉの各
元素又はこれらの炭化物をターゲットとして、又はこれ
らのターゲット内にＢ、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｅｒ2 Ｏ3 又はＨ
ｆＯ2 を含有させたものをターゲットとしてスパッタリ
ングするか、あるいは前記元素のハライド、有機金属化
合物、メタン等の炭化水素を原料として、プラズマＣＶ
Ｄ等によって膜厚０．１〜０．２μｍの薄膜状発熱体に
製造することができる。特に、プラズマＣＶＤ法を用い
ると緻密で密着性の良い膜を得ることができる。
ド用複合基板は、Ｓｉ単結晶、Ａｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ又は
ＳｉＯ2 基板表面に被覆されたＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 等
の絶縁層を介して前記基本成分からなる薄膜状発熱体を
配設したことを特徴とする。この発明のインクジェット
記録ヘッド用薄膜発熱体は、Ｓｉ、Ａｌ2 Ｏ3 、Ａｌ
Ｎ、ＳｉＯ2 等の基板表面にスパッタリング法又はイオ
ンプレーティング法又はプラズマＣＶＤ法により０．５
〜１．５μｍ厚のＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 等の絶縁層を着
設し、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等のIVａ族元素およびＳｉの各
元素又はこれらの炭化物をターゲットとして、又はこれ
らのターゲット内にＢ、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｅｒ2 Ｏ3 又はＨ
ｆＯ2 を含有させたものをターゲットとしてスパッタリ
ングするか、あるいは前記元素のハライド、有機金属化
合物、メタン等の炭化水素を原料として、プラズマＣＶ
Ｄ等によって膜厚０．１〜０．２μｍの薄膜状発熱体に
製造することができる。特に、プラズマＣＶＤ法を用い
ると緻密で密着性の良い膜を得ることができる。
【００１０】発熱体の膜厚が０．１μｍより小さくする
と膜厚の均一性が保てず、発熱むらが起こり易く、０．
２μｍより大にすると剥離し易くなる。この上に装着す
る絶縁膜のステップカバレッジの点から０．１〜０．２
μｍが好ましい。また、絶縁層の層厚は０．５μｍより
薄いと絶縁効果が小さく、１．５μｍより厚いと剥離し
易いので０．５μｍ以上１．５μｍ以下が好ましい。
と膜厚の均一性が保てず、発熱むらが起こり易く、０．
２μｍより大にすると剥離し易くなる。この上に装着す
る絶縁膜のステップカバレッジの点から０．１〜０．２
μｍが好ましい。また、絶縁層の層厚は０．５μｍより
薄いと絶縁効果が小さく、１．５μｍより厚いと剥離し
易いので０．５μｍ以上１．５μｍ以下が好ましい。
【００１１】本発明の発熱体をスパッタ法で成膜する
際、ターゲット材の焼結助剤として、Ｂの他Ａｌ
2 Ｏ3 、Ｅｒ2 Ｏ3 、ＨｆＯ2 も使用でき、膜中にこれ
らの焼結助剤が含まれるので発熱体の耐酸化性向上の役
目をする。本発熱体の成分のＳｉＣを一部Ｂ、Ａｌ2 Ｏ
3 、Ｅｒ2 Ｏ3 あるいはＨｆＯ2 で置換しても良い。
際、ターゲット材の焼結助剤として、Ｂの他Ａｌ
2 Ｏ3 、Ｅｒ2 Ｏ3 、ＨｆＯ2 も使用でき、膜中にこれ
らの焼結助剤が含まれるので発熱体の耐酸化性向上の役
目をする。本発熱体の成分のＳｉＣを一部Ｂ、Ａｌ2 Ｏ
3 、Ｅｒ2 Ｏ3 あるいはＨｆＯ2 で置換しても良い。
【００１２】この発明の発熱体の組成において、ＳｉＣ
の１０モル％以下をＢ、Ａｌ2 Ｏ3、ＨｆＯ2 又はＥｒ
2 Ｏ3 の少なくとも１種で置換することにより、所要の
電気的特性が得られるのみならず、耐摩耗性、耐酸化性
の優れた発熱体とし、さらに、それを用いたインクジェ
ット記録ヘッド用複合基板を得ることができる。置換剤
のＢ、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｅｒ2 Ｏ3 あるいはＨｆＯ2 が１０
モル％を超えると硬度が低下して、耐摩耗性が劣化する
恐れがあるので、ＳｉＣに対する置換量としては１０モ
ル％以下とすることが好ましい。
の１０モル％以下をＢ、Ａｌ2 Ｏ3、ＨｆＯ2 又はＥｒ
2 Ｏ3 の少なくとも１種で置換することにより、所要の
電気的特性が得られるのみならず、耐摩耗性、耐酸化性
の優れた発熱体とし、さらに、それを用いたインクジェ
ット記録ヘッド用複合基板を得ることができる。置換剤
のＢ、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｅｒ2 Ｏ3 あるいはＨｆＯ2 が１０
モル％を超えると硬度が低下して、耐摩耗性が劣化する
恐れがあるので、ＳｉＣに対する置換量としては１０モ
ル％以下とすることが好ましい。
【００１３】
【作用】この発明において、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等のIVａ
族元素の炭化物は、発熱体の高融点化と高硬度化に貢献
する。IVａ族元素の炭化物の少なくとも１種を５０〜８
０モル％に限定した理由は、５０モル％未満では比抵抗
が２５００μΩ・ｃｍより大きくなり、発熱温度をコン
トロールするのに微小電流で行なわなければならなくな
り問題が残るためであり、８０モル％を超えると、比抵
抗が４５０μΩ・ｃｍより小さくなり、大きな電流で発
熱させる必要があり、昇温速度が遅くなるため応答速度
が遅く好ましくない。
族元素の炭化物は、発熱体の高融点化と高硬度化に貢献
する。IVａ族元素の炭化物の少なくとも１種を５０〜８
０モル％に限定した理由は、５０モル％未満では比抵抗
が２５００μΩ・ｃｍより大きくなり、発熱温度をコン
トロールするのに微小電流で行なわなければならなくな
り問題が残るためであり、８０モル％を超えると、比抵
抗が４５０μΩ・ｃｍより小さくなり、大きな電流で発
熱させる必要があり、昇温速度が遅くなるため応答速度
が遅く好ましくない。
【００１４】上記本発明のIVａ族炭化物の含有量のうち
比抵抗が十分に大きく、かつ抵抗の温度係数が小さい最
適のIVａ族炭化物の含有量は６０モル％以上７０モル％
以下が好ましい。
比抵抗が十分に大きく、かつ抵抗の温度係数が小さい最
適のIVａ族炭化物の含有量は６０モル％以上７０モル％
以下が好ましい。
【００１５】また、炭化珪素は耐酸化性を向上させるだ
けでなく、耐摩耗性を向上させる効果があり、炭化珪素
の含有量は、２０モル％未満では十分な耐酸化性、耐摩
耗性が得られず、また、５０モル％を超えると、比抵抗
が２５００μΩ・ｃｍを超えるだけでなく、抵抗温度係
数が大きくなり、温度が上昇するにつれ抵抗値が大きく
なり高温で不安定な発熱をし、発熱温度のコントロール
が難しく安定した印刷ができない。抵抗の温度係数が小
さくパルス電流のパルス数が増加しても比抵抗の経時変
化の少ないものが寿命は長くなるが、本発明の発熱体お
よび基板は抵抗の温度係数が小さく比抵抗の経時変化が
小さいので寿命が長い。
けでなく、耐摩耗性を向上させる効果があり、炭化珪素
の含有量は、２０モル％未満では十分な耐酸化性、耐摩
耗性が得られず、また、５０モル％を超えると、比抵抗
が２５００μΩ・ｃｍを超えるだけでなく、抵抗温度係
数が大きくなり、温度が上昇するにつれ抵抗値が大きく
なり高温で不安定な発熱をし、発熱温度のコントロール
が難しく安定した印刷ができない。抵抗の温度係数が小
さくパルス電流のパルス数が増加しても比抵抗の経時変
化の少ないものが寿命は長くなるが、本発明の発熱体お
よび基板は抵抗の温度係数が小さく比抵抗の経時変化が
小さいので寿命が長い。
【００１６】
【実施例】Ｓｉ単結晶基板表面にスパッタリング法によ
り膜厚１μｍのＳｉＯ2 絶縁膜を形成後、出力２ＫＷ、
Ａｒ圧力１５×１０-3Ｔｏｒｒ、基板ターゲット間距離
５０ｍｍの条件でスパッタ装置を用いて表１，表２，表
３に示す元素組成のターゲットを用いてスパッタリング
して、前記絶縁膜上に膜厚０．１μｍの表の左端に示す
組成の膜を得た。この膜についてＸ線光電子分光分析し
た結果、Ｃは殆どＴｉ及びＳｉと結合しており、僅かに
フリーカーボンとＢが存在する膜であることが分かっ
た。 この実施例では、Ｂを焼結助剤として用いた例を
示したが、Ｅｒ2 Ｏ3 、ＨｆＯ2 又はＡｌ2 Ｏ3 を焼結
助剤として用いたものは上記ＢのかわりにＥｒ2 Ｏ3 、
ＨｆＯ2 又はＡｌ2 Ｏ3 が膜中に存在することが分かっ
た。
り膜厚１μｍのＳｉＯ2 絶縁膜を形成後、出力２ＫＷ、
Ａｒ圧力１５×１０-3Ｔｏｒｒ、基板ターゲット間距離
５０ｍｍの条件でスパッタ装置を用いて表１，表２，表
３に示す元素組成のターゲットを用いてスパッタリング
して、前記絶縁膜上に膜厚０．１μｍの表の左端に示す
組成の膜を得た。この膜についてＸ線光電子分光分析し
た結果、Ｃは殆どＴｉ及びＳｉと結合しており、僅かに
フリーカーボンとＢが存在する膜であることが分かっ
た。 この実施例では、Ｂを焼結助剤として用いた例を
示したが、Ｅｒ2 Ｏ3 、ＨｆＯ2 又はＡｌ2 Ｏ3 を焼結
助剤として用いたものは上記ＢのかわりにＥｒ2 Ｏ3 、
ＨｆＯ2 又はＡｌ2 Ｏ3 が膜中に存在することが分かっ
た。
【００１７】
【表１】
【表２】
【表３】 得られた膜を４探針法で比抵抗を測定した結果、約４９
５〜２１７０μΩ・ｃｍであり、また抵抗の温度係数は
０．１１〜３．８２μΩ・ｃｍ／℃であった。表１，表
２，表３の本発明の実施例で、IVａ族の炭化物が１種の
み含まれている場合を示しているが、このIVａ族の炭化
物を他のIVa 族の元素で一部置換しても同様の電気的特
性を示す。例えば、ＳｉＣ−５０ＴｉＣ膜のＴｉＣ成分
を一部ＺｒＣ又はＨｆＣで置換したＳｉＣ−２５ＴｉＣ
−２５ＺｒＣ、ＳｉＣ−２５ＴｉＣ−２５ＨｆＣは、比
抵抗がそれぞれ２０８０、２１００μΩ・ｃｍ、抵抗の
温度係数がそれぞれ３．６５、３．６８μΩ・ｃｍ／℃
であった。ＳｉＣ−３０ＴｉＣ−３０ＺｒＣ−２０Ｈｆ
Ｃについても同様の電気的特性を示した。
５〜２１７０μΩ・ｃｍであり、また抵抗の温度係数は
０．１１〜３．８２μΩ・ｃｍ／℃であった。表１，表
２，表３の本発明の実施例で、IVａ族の炭化物が１種の
み含まれている場合を示しているが、このIVａ族の炭化
物を他のIVa 族の元素で一部置換しても同様の電気的特
性を示す。例えば、ＳｉＣ−５０ＴｉＣ膜のＴｉＣ成分
を一部ＺｒＣ又はＨｆＣで置換したＳｉＣ−２５ＴｉＣ
−２５ＺｒＣ、ＳｉＣ−２５ＴｉＣ−２５ＨｆＣは、比
抵抗がそれぞれ２０８０、２１００μΩ・ｃｍ、抵抗の
温度係数がそれぞれ３．６５、３．６８μΩ・ｃｍ／℃
であった。ＳｉＣ−３０ＴｉＣ−３０ＺｒＣ−２０Ｈｆ
Ｃについても同様の電気的特性を示した。
【００１８】置換するIVａ族の元素の原子番号が大きく
なる程、比抵抗、抵抗の温度係数が大きくなる傾向があ
った。
なる程、比抵抗、抵抗の温度係数が大きくなる傾向があ
った。
【００１９】なお、ここで用いたターゲットの組成を表
１，表２，表３に示しているが、ターゲットとしては、
Ｓｉ又はIVａ族元素が炭化物の状態で存在するよりも、
これらの元素と焼結助剤成分がフリーな状態で存在し均
一に分散した緻密な焼結体、ＣＶＤ堆積体を使用するこ
とがスパッタ率の関係から好ましい。
１，表２，表３に示しているが、ターゲットとしては、
Ｓｉ又はIVａ族元素が炭化物の状態で存在するよりも、
これらの元素と焼結助剤成分がフリーな状態で存在し均
一に分散した緻密な焼結体、ＣＶＤ堆積体を使用するこ
とがスパッタ率の関係から好ましい。
【００２０】また、ここでは単元系のスパッタ装置を用
いたが、多元系のスパッタ装置を用いると単一元素のタ
ーゲットを用いることができ、膜組成を細くコントロー
ルし易い。
いたが、多元系のスパッタ装置を用いると単一元素のタ
ーゲットを用いることができ、膜組成を細くコントロー
ルし易い。
【００２１】比較例として、実施例と同様にＳｉ単結晶
基板表面にＳｉＯ2 絶縁膜を形成後、スパッタ装置を用
いて、膜厚１００ｎｍのＨｆＢ2 膜を被覆した従来の発
熱体を作成した。ここでは、Ｓｉ単結晶基板を使用した
が、他にＡｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ又はＳｉＯ2 を基板として
使用しても同様な電気的特性を示した。
基板表面にＳｉＯ2 絶縁膜を形成後、スパッタ装置を用
いて、膜厚１００ｎｍのＨｆＢ2 膜を被覆した従来の発
熱体を作成した。ここでは、Ｓｉ単結晶基板を使用した
が、他にＡｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ又はＳｉＯ2 を基板として
使用しても同様な電気的特性を示した。
【００２２】得られた発熱体の比抵抗、抵抗の温度係数
を測定した結果、比抵抗は１００μΩ・ｃｍ、抵抗の温
度係数は１５０μΩ・ｃｍ／℃であった。
を測定した結果、比抵抗は１００μΩ・ｃｍ、抵抗の温
度係数は１５０μΩ・ｃｍ／℃であった。
【００２３】この実施例と比較例との対比により、本発
明の発熱体は温度の制御が行い易く、昇温降温等の応答
性が良く高速作動に要求されるインクジェット記録ヘッ
ド用発熱体として適しており、従来の発熱体に比し、３
倍以上速く作動させることが可能であることが明らかと
なった。このように、本発明の発熱体は、従来の発熱体
に比し３倍以上早く作動させることができ、また、発熱
体の電気特性について経時変化がなく、従来の発熱体に
比し２倍以上寿命が延びた。
明の発熱体は温度の制御が行い易く、昇温降温等の応答
性が良く高速作動に要求されるインクジェット記録ヘッ
ド用発熱体として適しており、従来の発熱体に比し、３
倍以上速く作動させることが可能であることが明らかと
なった。このように、本発明の発熱体は、従来の発熱体
に比し３倍以上早く作動させることができ、また、発熱
体の電気特性について経時変化がなく、従来の発熱体に
比し２倍以上寿命が延びた。
【００２４】また、従来の発熱体のＨｆＢ2 膜は耐酸化
性はあるが、高温では表面に形成されるＨｆＯ2 が軟い
ため、機械的摩耗により摩耗し易く、また、発熱体の特
性が経時的に変化し易く、そのため、表面に酸化防止膜
や耐摩耗膜の被覆が必要であるが、この発明の発熱体は
電気絶縁膜を被覆した状態で動作させることができ、ヘ
ッドのコンパクト化に有効である。
性はあるが、高温では表面に形成されるＨｆＯ2 が軟い
ため、機械的摩耗により摩耗し易く、また、発熱体の特
性が経時的に変化し易く、そのため、表面に酸化防止膜
や耐摩耗膜の被覆が必要であるが、この発明の発熱体は
電気絶縁膜を被覆した状態で動作させることができ、ヘ
ッドのコンパクト化に有効である。
【００２５】本発明の実施例として表１，表２，表３に
スパッタ法で薄膜を形成する方法を示したが、プラズマ
ＣＶＤ法で形成することもできる。例えば、本発明の実
施例のうちＳｉＣ−５０ＴｉＣの薄膜を形成する場合、
Ｓｉ基板を高周波プラズマＣＶＤ装置の反応容器中に載
置し、ここにＳｉＨ4 、ＴｉＣｌ4 、ＣＨ4 の各ガスを
それぞれ２０、２０、４０ｃｃ／ｍｉｎの流量で導入し
圧力が０．９Ｔｏｒｒ、基板温度４５０〜７００℃、出
力１００Ｗでコーティングすると、同様の組成の薄膜を
形成することができる。プラズマＣＶＤ法で形成した膜
は緻密な組織を有しており、耐酸化性等に特に優れた膜
を得ることができる。他の膜についても原料ガスとして
ＺｒＣｌ4 、ＨｆＣｌ4 等のガスを上記ガスと組合わせ
て用いることによって表１，表２，表３に示すような膜
を合成することができる。電気的特性もスパッタ法で形
成したものと同様である。
スパッタ法で薄膜を形成する方法を示したが、プラズマ
ＣＶＤ法で形成することもできる。例えば、本発明の実
施例のうちＳｉＣ−５０ＴｉＣの薄膜を形成する場合、
Ｓｉ基板を高周波プラズマＣＶＤ装置の反応容器中に載
置し、ここにＳｉＨ4 、ＴｉＣｌ4 、ＣＨ4 の各ガスを
それぞれ２０、２０、４０ｃｃ／ｍｉｎの流量で導入し
圧力が０．９Ｔｏｒｒ、基板温度４５０〜７００℃、出
力１００Ｗでコーティングすると、同様の組成の薄膜を
形成することができる。プラズマＣＶＤ法で形成した膜
は緻密な組織を有しており、耐酸化性等に特に優れた膜
を得ることができる。他の膜についても原料ガスとして
ＺｒＣｌ4 、ＨｆＣｌ4 等のガスを上記ガスと組合わせ
て用いることによって表１，表２，表３に示すような膜
を合成することができる。電気的特性もスパッタ法で形
成したものと同様である。
【００２６】
【発明の効果】この発明によって以下の効果を奏する。
【００２７】（１）比抵抗が４９０〜２２００μΩ・ｃ
ｍで比抵抗が室温〜４００℃の間の温度係数の絶対値が
５μΩ・ｃｍ／℃より小さく、靱性、耐酸化性及び耐摩
耗性に優れた発熱体が得られる。
ｍで比抵抗が室温〜４００℃の間の温度係数の絶対値が
５μΩ・ｃｍ／℃より小さく、靱性、耐酸化性及び耐摩
耗性に優れた発熱体が得られる。
【００２８】（２）この発熱体を使用することによっ
て、寿命の大きいインクジェット記録ヘッドを得ること
ができる。
て、寿命の大きいインクジェット記録ヘッドを得ること
ができる。
【００２９】（３）発熱体の組成を調整することによ
り、比抵抗の温度係数を負にしたり、また、その絶対値
を小さくでき、高温での抵抗値の変動が小さく、高精度
に温度が制御できインクの供給が安定している。
り、比抵抗の温度係数を負にしたり、また、その絶対値
を小さくでき、高温での抵抗値の変動が小さく、高精度
に温度が制御できインクの供給が安定している。
【００３０】（４）本発明のインクジェット記録ヘッド
用複合基板を用いたプリンターは、従来品の３倍以上の
速度で動作させることができる。
用複合基板を用いたプリンターは、従来品の３倍以上の
速度で動作させることができる。
【００３１】（５）本発明の発熱体は、抵抗の経時変化
が２％以下であり、ヘッド寿命が従来品の２倍以上延び
る。
が２％以下であり、ヘッド寿命が従来品の２倍以上延び
る。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年８月２９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の発熱材料は、常温〜４００℃の使用温度での抵抗の
温度係数が小さく、抵抗値の変動は少ないが、比抵抗が
２５０〜３００μΩ・ｃｍと小さく、昇温速度が小さく
使用できず、少なくとも４５０μΩ・ｃｍ以上ないと十
分な昇温速度が得られない。また、比抵抗が２５００μ
Ω・ｃｍ／℃を超えると小電流での温度制御となり温度
制御が難しくなるので２５００μΩ・ｃｍ／℃以下とな
るものが必要である。また、ＴａＳｉＯ2 、ＣｒＳｉＯ
2 のように比抵抗が大きく昇温速度が大きいものはある
が、抵抗の温度係数が常温〜４００℃の使用温度域で１
００μΩ・ｃｍ／℃と抵抗値の変動が大きく、高速で作
動するインクジェット記録用ヘッドとしては応答性が悪
く、高精度に制御できない問題があり、耐摩耗性も十分
ではなく、また、耐酸化性も劣るために耐摩耗性や耐酸
化性向上のための保護膜が必要となり、発熱材料として
の耐久性も十分ではなかった。さらには、カラープリン
ターに適用する場合には多色のインクを使用するため、
インクジェット記録ヘッドを併設する構造にする必要が
あり、コンパクト化のためには耐酸化層、耐摩耗層を省
略した簡素化構造のものが必要とされてきた。
来の発熱材料は、常温〜４００℃の使用温度での抵抗の
温度係数が小さく、抵抗値の変動は少ないが、比抵抗が
２５０〜３００μΩ・ｃｍと小さく、昇温速度が小さく
使用できず、少なくとも４５０μΩ・ｃｍ以上ないと十
分な昇温速度が得られない。また、比抵抗が２５００μ
Ω・ｃｍ／℃を超えると小電流での温度制御となり温度
制御が難しくなるので２５００μΩ・ｃｍ／℃以下とな
るものが必要である。また、ＴａＳｉＯ2 、ＣｒＳｉＯ
2 のように比抵抗が大きく昇温速度が大きいものはある
が、抵抗の温度係数が常温〜４００℃の使用温度域で１
００μΩ・ｃｍ／℃と抵抗値の変動が大きく、高速で作
動するインクジェット記録用ヘッドとしては応答性が悪
く、高精度に制御できない問題があり、耐摩耗性も十分
ではなく、また、耐酸化性も劣るために耐摩耗性や耐酸
化性向上のための保護膜が必要となり、発熱材料として
の耐久性も十分ではなかった。さらには、カラープリン
ターに適用する場合には多色のインクを使用するため、
インクジェット記録ヘッドを併設する構造にする必要が
あり、コンパクト化のためには耐酸化層、耐摩耗層を省
略した簡素化構造のものが必要とされてきた。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】また、炭化珪素は耐酸化性を向上させるだ
けでなく、耐摩耗性を向上させる効果があり、炭化珪素
の含有量は、２０モル％未満では十分な耐酸化性、耐摩
耗性が得られず、また、５０モル％を超えると、比抵抗
が２５００μΩ・ｃｍを超えるだけでなく、抵抗の温度
係数が大きくなり、温度が上昇するにつれ抵抗値が大き
くなり高温で不安定な発熱をし、発熱温度のコントロー
ルが難しく安定した印刷ができない。抵抗の温度係数が
小さくパルス電流のパルス数が増加しても比抵抗の経時
変化の少ないものが寿命は長くなるが、本発明の発熱体
および基板は抵抗の温度係数が小さく比抵抗の経時変化
が小さいので寿命が長い。
けでなく、耐摩耗性を向上させる効果があり、炭化珪素
の含有量は、２０モル％未満では十分な耐酸化性、耐摩
耗性が得られず、また、５０モル％を超えると、比抵抗
が２５００μΩ・ｃｍを超えるだけでなく、抵抗の温度
係数が大きくなり、温度が上昇するにつれ抵抗値が大き
くなり高温で不安定な発熱をし、発熱温度のコントロー
ルが難しく安定した印刷ができない。抵抗の温度係数が
小さくパルス電流のパルス数が増加しても比抵抗の経時
変化の少ないものが寿命は長くなるが、本発明の発熱体
および基板は抵抗の温度係数が小さく比抵抗の経時変化
が小さいので寿命が長い。
Claims (7)
- 【請求項１】 基本成分がIVａ族元素の炭化物の中の少
なくとも１種を５０〜８０モル％含み、残部が炭化珪素
２０〜５０モル％からなる薄膜によって形成されている
ことを特徴とするインクジェット記録ヘッド用薄膜発熱
体。 - 【請求項２】 IVａ族元素がＴｉ、ＺｒおよびＨｆであ
ることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録
ヘッド用薄膜発熱体。 - 【請求項３】 炭化珪素の１０モル％以下をＢ、Ｅｒ2
Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 又はＨｆＯ2 で置換したことを特徴と
する請求項１又は請求項２記載のインクジェット記録ヘ
ッド用薄膜発熱体。 - 【請求項４】 基本成分がIVａ族元素の炭化物の中の少
なくとも１種を５０〜８０モル％含み、残部が炭化珪素
２０〜５０モル％である薄膜発熱体を絶縁層を介してセ
ラミックス板表面に配設したことを特徴とするインクジ
ェット記録ヘッド用複合基板。 - 【請求項５】 IVａ族元素がＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆである請
求項４記載のインクジェット記録ヘッド用複合基板。 - 【請求項６】 炭化珪素の１０モル％以下をＢ、Ｅｒ2
Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 又はＨｆＯ2 で置換したことを特徴と
する請求項４又は請求項５のインクジェット記録ヘッド
用複合基板。 - 【請求項７】 セラミックス基板がＳｉ、Ａｌ2 Ｏ3 、
ＡｌＮ又はＳｉＯ2であることを特徴とする請求項４な
いし請求項６記載のインクジェット記録ヘッド用複合基
板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21191994A JPH0852874A (ja) | 1994-08-13 | 1994-08-13 | インクジェット記録ヘッド用薄膜発熱体と同発熱体を配設したインクジェット記録ヘッド用複合基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21191994A JPH0852874A (ja) | 1994-08-13 | 1994-08-13 | インクジェット記録ヘッド用薄膜発熱体と同発熱体を配設したインクジェット記録ヘッド用複合基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0852874A true JPH0852874A (ja) | 1996-02-27 |
Family
ID=16613844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21191994A Withdrawn JPH0852874A (ja) | 1994-08-13 | 1994-08-13 | インクジェット記録ヘッド用薄膜発熱体と同発熱体を配設したインクジェット記録ヘッド用複合基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0852874A (ja) |
-
1994
- 1994-08-13 JP JP21191994A patent/JPH0852874A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20011106 |