JPS63194960A - 非晶質性硬質炭素材料およびそれを用いた発熱抵抗装置 - Google Patents
非晶質性硬質炭素材料およびそれを用いた発熱抵抗装置Info
- Publication number
- JPS63194960A JPS63194960A JP62027144A JP2714487A JPS63194960A JP S63194960 A JPS63194960 A JP S63194960A JP 62027144 A JP62027144 A JP 62027144A JP 2714487 A JP2714487 A JP 2714487A JP S63194960 A JPS63194960 A JP S63194960A
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- hard carbon
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- amorphous
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/315—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
- B41J2/32—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
- B41J2/335—Structure of thermal heads
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は薄膜抵抗体に関する。
ええ且遺
発熱抵抗装置、例えば感熱式または熱転写式プリンタ等
のサーマルプリンタの印字ヘッドに使用される薄膜発熱
抵抗体は、耐熱性と耐薬品性が要求され、また紙に印字
する際に接触摩耗が発生することから耐摩耗性も以東さ
れる。従来提案されているものとしては、例えば↑ａ−
９ｉ合金を使用した薄膜発熱抵抗体（特開昭５２−１４
３８４１）がある、この↑ａ−Ｓｉ合金は、耐熱性の安
定な領域では比抵抗が約２００〜２５０島ΩＣ膳と小さ
く、大きな抵抗イ１を得るためには膜厚を非常に薄くし
なければならない。例えば、Ｌ／Ｗ−２（Ｌは薄膜発熱
抵抗体のドツト長、Ｗはドツト幅）で、５００オームの
抵抗値を得るためには膜厚を約 １００オングストロー
ム程度にしなければならない、したがって、装置の製造
時における制御が非常に困難となり、そのｙ２質も不安
定なものになるという問題があった。
のサーマルプリンタの印字ヘッドに使用される薄膜発熱
抵抗体は、耐熱性と耐薬品性が要求され、また紙に印字
する際に接触摩耗が発生することから耐摩耗性も以東さ
れる。従来提案されているものとしては、例えば↑ａ−
９ｉ合金を使用した薄膜発熱抵抗体（特開昭５２−１４
３８４１）がある、この↑ａ−Ｓｉ合金は、耐熱性の安
定な領域では比抵抗が約２００〜２５０島ΩＣ膳と小さ
く、大きな抵抗イ１を得るためには膜厚を非常に薄くし
なければならない。例えば、Ｌ／Ｗ−２（Ｌは薄膜発熱
抵抗体のドツト長、Ｗはドツト幅）で、５００オームの
抵抗値を得るためには膜厚を約 １００オングストロー
ム程度にしなければならない、したがって、装置の製造
時における制御が非常に困難となり、そのｙ２質も不安
定なものになるという問題があった。
また、従来提案されている他のものとして、チタン炭化
物、珪素、および珪素酸化物の混合材料のｇ膜発熱抵抗
体（Ｔｉｅ−９ｉ−８ｉ０２）をスパッタリングにより
形成するものがある。この薄膜は、Ｓｉ、Ｓ！０２の割
合を増加させることにより高比抵抗化ができ、前述の↑
ａ−９ｉ合金を使用した薄膜発熱抵抗体における問題に
ついては解決することができた。しかし、高温安定性や
耐薬品性等に問題があり、また硬質なものではないこと
から強度的にも問題があるために保護層を必要とするな
ど、サーマルヘッドとしての信頼性を充分得ることがで
きないという問題があった。
物、珪素、および珪素酸化物の混合材料のｇ膜発熱抵抗
体（Ｔｉｅ−９ｉ−８ｉ０２）をスパッタリングにより
形成するものがある。この薄膜は、Ｓｉ、Ｓ！０２の割
合を増加させることにより高比抵抗化ができ、前述の↑
ａ−９ｉ合金を使用した薄膜発熱抵抗体における問題に
ついては解決することができた。しかし、高温安定性や
耐薬品性等に問題があり、また硬質なものではないこと
から強度的にも問題があるために保護層を必要とするな
ど、サーマルヘッドとしての信頼性を充分得ることがで
きないという問題があった。
［］的
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し。
強度的に安定した薄膜抵抗体を提供することを目的とす
る。
る。
構 成
本発明は上記の目的を達成させるため、炭素原子および
水素原子を主な組織形成元素とする非晶質性硬ＩｆＩＸ
素材料において、材料は金属元素が混入されていること
を特徴とする。
水素原子を主な組織形成元素とする非晶質性硬ＩｆＩＸ
素材料において、材料は金属元素が混入されていること
を特徴とする。
また本発明は上記の目的を達成させるため、基板と、ノ
、（板の上に形成されたｌ薄膜発熱抵抗体と、？Ｘ、ｕ
膜発熱低発熱抵抗体され抵抗体に電流を通すための電極
とを有する発熱抵抗装置において、薄膜発熱抵抗体は、
炭素原子および水素原子を主な組織形成元素とし金属元
素が混入された非晶質性硬質炭素材料を含むことを特徴
としたものである。
、（板の上に形成されたｌ薄膜発熱抵抗体と、？Ｘ、ｕ
膜発熱低発熱抵抗体され抵抗体に電流を通すための電極
とを有する発熱抵抗装置において、薄膜発熱抵抗体は、
炭素原子および水素原子を主な組織形成元素とし金属元
素が混入された非晶質性硬質炭素材料を含むことを特徴
としたものである。
以下、本発明の一実施例に基づいて具体的に説明する。
本発明による「非晶賀性硬５ａ１炭素材料」は、例えば
ｉ−カーボン等の非晶質性硬質炭素物質にドナーあるい
はアクセプタとして働く金属元素が適！１）、混入され
た物質である。
ｉ−カーボン等の非晶質性硬質炭素物質にドナーあるい
はアクセプタとして働く金属元素が適！１）、混入され
た物質である。
ここで「非晶質性硬質炭素物質」 （以下ｉ−カーボン
と称する）は、炭素原子および水素原子を主な組織形成
元素とするアモルファス材料１例えばグラファイトのよ
うな結合構造（ＳＰ２結合）を有すとともに、ダイヤモ
ンドのような結合構造（ｓｐ３結合）をあわせ持つ強度
的に硬質な物質である。つまり、ｉ−カーボンは、非晶
質で、電気的絶縁性と化学的安定性にすぐれた硬質な物
質であるといえる。さらに、ｉ−カーボンは高融点で耐
熱性に優れ、しかも熱伝導性がよい、なお、このｉ−カ
ーボンは、例えばダイヤモンドライクカーボンや硬質カ
ーボンなどとも呼ばれている。
と称する）は、炭素原子および水素原子を主な組織形成
元素とするアモルファス材料１例えばグラファイトのよ
うな結合構造（ＳＰ２結合）を有すとともに、ダイヤモ
ンドのような結合構造（ｓｐ３結合）をあわせ持つ強度
的に硬質な物質である。つまり、ｉ−カーボンは、非晶
質で、電気的絶縁性と化学的安定性にすぐれた硬質な物
質であるといえる。さらに、ｉ−カーボンは高融点で耐
熱性に優れ、しかも熱伝導性がよい、なお、このｉ−カ
ーボンは、例えばダイヤモンドライクカーボンや硬質カ
ーボンなどとも呼ばれている。
したがって、このｉ−カーボンに金属元素が混入された
本発明の「非晶質性硬質炭素材料」は、非晶質で、耐薬
品性、耐熱性にすぐれた硬質な物質で、しかも導電性を
合せもった物質ということができる。
本発明の「非晶質性硬質炭素材料」は、非晶質で、耐薬
品性、耐熱性にすぐれた硬質な物質で、しかも導電性を
合せもった物質ということができる。
第１図には１本発明による非晶質性硬質炭素材料を発熱
抵抗装置に応用した例が示されている。
抵抗装置に応用した例が示されている。
この発熱抵抗装置は、例えば感熱式または熱転写式プリ
ンタ等のサーマルプリンタの印字ヘッドに有利に適用さ
れ、以下これをサーマルヘッドと称する。
ンタ等のサーマルプリンタの印字ヘッドに有利に適用さ
れ、以下これをサーマルヘッドと称する。
この例の発熱抵抗装置は、電気的に絶縁性をもつ電気絶
縁性基板１０の上に、ＣＶＤ等の気相合成法により本発
明による非晶質性硬質炭素材料の薄膜発熱抵抗体１２が
形成され、薄膜発熱抵抗体１うの上にこの薄膜発熱抵抗
体１２に電流を流すための電極１３が形成され、電極１
３が形成された後にフォトリソグラフィー技術によって
回路パターン形成が行なわれ、パターン形成された′ｊ
ｌｔ極１３極上３保護１）２１４が形成されている。
縁性基板１０の上に、ＣＶＤ等の気相合成法により本発
明による非晶質性硬質炭素材料の薄膜発熱抵抗体１２が
形成され、薄膜発熱抵抗体１うの上にこの薄膜発熱抵抗
体１２に電流を流すための電極１３が形成され、電極１
３が形成された後にフォトリソグラフィー技術によって
回路パターン形成が行なわれ、パターン形成された′ｊ
ｌｔ極１３極上３保護１）２１４が形成されている。
本実施例によれば、薄膜発熱抵抗体１２に本発明の非晶
質性硬質炭素材料を使用したことにより、耐熱性、耐薬
品性、耐摩耗性に優れたサーマルヘッドを実現すること
ができる。したがって、低消費エネルギーで高速動作が
可使なサーマルヘッドを得ることができるとともに、装
置の信頼性が向上する。また、上述のようにこの非晶質
性硬質炭素材料は耐薬品性、耐摩耗性に優れていること
から、装置の構成によっては保護膜の形成を必要としな
い０例えば、第１図における装置の薄膜発熱抵抗体１２
と電極１３の積層の順序を入れ替えることによって保３
ｆｆｌｌ！２１４を形成する必要がなくなる。
質性硬質炭素材料を使用したことにより、耐熱性、耐薬
品性、耐摩耗性に優れたサーマルヘッドを実現すること
ができる。したがって、低消費エネルギーで高速動作が
可使なサーマルヘッドを得ることができるとともに、装
置の信頼性が向上する。また、上述のようにこの非晶質
性硬質炭素材料は耐薬品性、耐摩耗性に優れていること
から、装置の構成によっては保護膜の形成を必要としな
い０例えば、第１図における装置の薄膜発熱抵抗体１２
と電極１３の積層の順序を入れ替えることによって保３
ｆｆｌｌ！２１４を形成する必要がなくなる。
したがって、装置自体の構成が簡素化し、装置の製造を
簡略化することができる。
簡略化することができる。
次に、本発明による非晶質性硬質炭素材料の製遣方法に
ついて説明する。
ついて説明する。
第２図には、本発明の非晶質性硬質炭素材料の製造装置
の一例が示されている。この製造装置は、前述した非晶
質性硬質炭素物質であるｉ−カーボン膜に金属元素であ
るＣｕ元素を混入させるための装置である。
の一例が示されている。この製造装置は、前述した非晶
質性硬質炭素物質であるｉ−カーボン膜に金属元素であ
るＣｕ元素を混入させるための装置である。
真空チャンバ２１にはガス導入口２９とガス排気口３０
が設けられており１例えばＣＨ４とＡｒの混合ガスをガ
ス導入口２８から挿入させ、ガス排気口３０から排気す
るというように、真空チャンバ２１の内部を通過させる
ことができる。また、相対向する電極２２および電極２
６が真空チャンバ２１の内部に配置されており、バイア
ス印加およびプラズマを発生させるための直流電源２８
とＲＦ電源２７に接続されている。 ＲＦｔ力供給側の
電極２２には、アースシールド２３が配置されている。
が設けられており１例えばＣＨ４とＡｒの混合ガスをガ
ス導入口２８から挿入させ、ガス排気口３０から排気す
るというように、真空チャンバ２１の内部を通過させる
ことができる。また、相対向する電極２２および電極２
６が真空チャンバ２１の内部に配置されており、バイア
ス印加およびプラズマを発生させるための直流電源２８
とＲＦ電源２７に接続されている。 ＲＦｔ力供給側の
電極２２には、アースシールド２３が配置されている。
薄膜を形成させる基板２５を、混入させる金属（本実施
例においてはＣｕ）によって作成されたサセプタ２４に
装着し、基板２５が装着されたサセプタ２４を電極２２
にセットする０例えばＣＨ，とＡ「の混合ガスをガス導
入口２９から挿入する。このガス雰囲気中で電極２２と
電極２６との電極間でグロー放電が行なわれると、ＣＨ
４の分解によりｉ−カーボン膜がＸ＆長する。このトカ
ーボン膜が成長する時にプラズマ発生の間の主にＡｒイ
オンのスパッタリング現象が起こり、このスパッタ作用
によってＣｕを１−カーボン膜に混入させることができ
る。
例においてはＣｕ）によって作成されたサセプタ２４に
装着し、基板２５が装着されたサセプタ２４を電極２２
にセットする０例えばＣＨ，とＡ「の混合ガスをガス導
入口２９から挿入する。このガス雰囲気中で電極２２と
電極２６との電極間でグロー放電が行なわれると、ＣＨ
４の分解によりｉ−カーボン膜がＸ＆長する。このトカ
ーボン膜が成長する時にプラズマ発生の間の主にＡｒイ
オンのスパッタリング現象が起こり、このスパッタ作用
によってＣｕを１−カーボン膜に混入させることができ
る。
木発す１の非晶質性硬質炭素材料を製造する際における
非晶真性硬ＩＩ！Ｘ炭素物質への金属元素混入の研究の
結果、ｉ−カーボン等の非晶質性硬質炭素物質がＣ（ｔ
Ｒ素原子）のＳＰ２結合（例えばグラファイト等）を主
体とするものの非晶質であることが明らかとなった。ｉ
−カーボン膜等に金属元素を混入することにより導電率
を向上させるためには、グラファイトの微結晶を析出す
る必要があり、金属元素の混入はこの微結晶の中に行な
わなければ効果を」二げることかできない。
非晶真性硬ＩＩ！Ｘ炭素物質への金属元素混入の研究の
結果、ｉ−カーボン等の非晶質性硬質炭素物質がＣ（ｔ
Ｒ素原子）のＳＰ２結合（例えばグラファイト等）を主
体とするものの非晶質であることが明らかとなった。ｉ
−カーボン膜等に金属元素を混入することにより導電率
を向上させるためには、グラファイトの微結晶を析出す
る必要があり、金属元素の混入はこの微結晶の中に行な
わなければ効果を」二げることかできない。
微結晶のグラファイトへのＣｕの混入率は約５〜３０％
程度であり、希望的には約２０％程度である。しかし、
ｉ−カーボン膜の全体を微結晶化すると、膜の強度が極
端に落ちｉ−カーボン膜の特性が失われてしまう。この
問題については、膜組織内に非晶質カーボンの部分を残
し、非晶質と微結晶が共存する膜（マイクロクリスタリ
ン）とすることによって改善することができる。マイク
ロクリスタリンは、パーコレーションの理論により微結
晶の体積比が約２０％以上であれば電気伝導を損なわな
いことが知られている。なお、第３図には参考のため、
Ｃｕの混入率が２０％の場合の比抵抗と結晶化度が示さ
れている。
程度であり、希望的には約２０％程度である。しかし、
ｉ−カーボン膜の全体を微結晶化すると、膜の強度が極
端に落ちｉ−カーボン膜の特性が失われてしまう。この
問題については、膜組織内に非晶質カーボンの部分を残
し、非晶質と微結晶が共存する膜（マイクロクリスタリ
ン）とすることによって改善することができる。マイク
ロクリスタリンは、パーコレーションの理論により微結
晶の体積比が約２０％以上であれば電気伝導を損なわな
いことが知られている。なお、第３図には参考のため、
Ｃｕの混入率が２０％の場合の比抵抗と結晶化度が示さ
れている。
また、非晶質性硬質炭素物質において
マイクロクリスタリン化を行なうにあたっては。
Ｍｏｒａｖｅｃ（ジャーナル オブ アプライド フイ
ジクス（Ｊ、Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、） １９８１ 、
Ｖｏｌ ５２．Ｐ、８１５１）Ｉ”ｙ ニより、ＲＦ主
電力Ｗ）／圧力（Ｔａｒｔ）を約１００以上にするとよ
いことが知られている。上記文献によれば、硬質微結晶
膜はガス圧が１０＝Ｔａｒｒ、バイアス電圧がｅｏｏｖ
の条件で得られることが記載されている。
ジクス（Ｊ、Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、） １９８１ 、
Ｖｏｌ ５２．Ｐ、８１５１）Ｉ”ｙ ニより、ＲＦ主
電力Ｗ）／圧力（Ｔａｒｔ）を約１００以上にするとよ
いことが知られている。上記文献によれば、硬質微結晶
膜はガス圧が１０＝Ｔａｒｒ、バイアス電圧がｅｏｏｖ
の条件で得られることが記載されている。
以Ｊ−のような製造方法により、非晶質性硬質炭素物質
へ金属元素を混入することができ、本発明の非晶真性硬
′ｅ１炭素材料を得ることができる。
へ金属元素を混入することができ、本発明の非晶真性硬
′ｅ１炭素材料を得ることができる。
非晶質性硬ｊｆ１ｋ”Ｊ素物質へ金属元素を混入は、本
実施例における製造方法以外に、プラズマＣｖＤ装置内
での金属蒸着による方法、イオンビームのスパッタによ
る方法、有機金属ガスを使用するプラズマＣＶＤまたは
光ＣＶＤによる方法や未混入の非晶質性硬質炭素物質の
後処理で金属混入を行なう方法等によっても実現するこ
とができる。
実施例における製造方法以外に、プラズマＣｖＤ装置内
での金属蒸着による方法、イオンビームのスパッタによ
る方法、有機金属ガスを使用するプラズマＣＶＤまたは
光ＣＶＤによる方法や未混入の非晶質性硬質炭素物質の
後処理で金属混入を行なう方法等によっても実現するこ
とができる。
また、混入する金属元素は、本実施例においてはＣｕを
使用したが、Ｃｕ以外に例えば、アルカリ金属、アルカ
リ土類金属、希土類金属、遷移金属、金属ハロゲン酸化
物、金属酸化物等の金属類、または臭素などのハロゲン
等の非金属元素を使用することができる。
使用したが、Ｃｕ以外に例えば、アルカリ金属、アルカ
リ土類金属、希土類金属、遷移金属、金属ハロゲン酸化
物、金属酸化物等の金属類、または臭素などのハロゲン
等の非金属元素を使用することができる。
なお、本発明による非晶質性硬質炭素材料は発熱抵抗装
置だけでなく、導電膜や薄膜回路描画等にも応用、する
ことができる。
置だけでなく、導電膜や薄膜回路描画等にも応用、する
ことができる。
効 果
本発明によれば、非晶質性硬質炭素物質に金属元素を適
量混入することによって、非晶質で、耐薬品性、＃熱性
に優れた硬質な物質で、しかも導電性を合せ持つ非晶質
性硬質炭素材料を得ることができる。
量混入することによって、非晶質で、耐薬品性、＃熱性
に優れた硬質な物質で、しかも導電性を合せ持つ非晶質
性硬質炭素材料を得ることができる。
また、発熱抵抗装置の薄膜発熱抵抗体に本発明の非晶質
性硬質炭素材料を使用することによって、耐熱性、耐薬
品性、耐摩耗性に優れた発熱抵抗装置を得ることができ
る。
性硬質炭素材料を使用することによって、耐熱性、耐薬
品性、耐摩耗性に優れた発熱抵抗装置を得ることができ
る。
第１図は、本発明による発熱抵抗装置の一実施例を示す
断面図、 第２図は、本発明による非晶質性硬質炭素材料の製造装
置の一例を示す概略図、 第３図は、Ｃｕの混入率が２０％の場１合の比抵抗と結
晶化度を示す図である。 、デ部分の符号の説明 １０、２５． 、 、基 板 １２、 、 、 、 、ＦＭ膜発熱抵抗体１３．２２．
２Ｂ、 、電 極 １４、、、、、保護膜 ２１、、、、、真空チャンバ ２４、、、、、サセプタ ２７、 、 、 、 、ＲＦ電源２Ｂ、、、、
、直流電源
断面図、 第２図は、本発明による非晶質性硬質炭素材料の製造装
置の一例を示す概略図、 第３図は、Ｃｕの混入率が２０％の場１合の比抵抗と結
晶化度を示す図である。 、デ部分の符号の説明 １０、２５． 、 、基 板 １２、 、 、 、 、ＦＭ膜発熱抵抗体１３．２２．
２Ｂ、 、電 極 １４、、、、、保護膜 ２１、、、、、真空チャンバ ２４、、、、、サセプタ ２７、 、 、 、 、ＲＦ電源２Ｂ、、、、
、直流電源
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、炭素原子および水素原子を主な組織形成元素とする
非晶質性硬質炭素材料において、 該材料は金属元素が混入されていることを特徴とする非
晶質性硬質炭素材料。 ２、基板と、 該基板の上に形成された薄膜発熱抵抗体と、該薄膜発熱
抵抗体に接続され該抵抗体に電流を通すための電極とを
有する発熱抵抗装置において、 該薄膜発熱抵抗体は、炭素原子および水素原子を主な組
織形成元素とし金属元素が混入された非晶質性硬質炭素
材料を含むことを特徴とする発熱抵抗装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62027144A JPS63194960A (ja) | 1987-02-10 | 1987-02-10 | 非晶質性硬質炭素材料およびそれを用いた発熱抵抗装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62027144A JPS63194960A (ja) | 1987-02-10 | 1987-02-10 | 非晶質性硬質炭素材料およびそれを用いた発熱抵抗装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63194960A true JPS63194960A (ja) | 1988-08-12 |
Family
ID=12212860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62027144A Pending JPS63194960A (ja) | 1987-02-10 | 1987-02-10 | 非晶質性硬質炭素材料およびそれを用いた発熱抵抗装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63194960A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011132598A (ja) * | 2009-11-26 | 2011-07-07 | Dainippon Printing Co Ltd | 導電性基材及びその製造方法 |
-
1987
- 1987-02-10 JP JP62027144A patent/JPS63194960A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011132598A (ja) * | 2009-11-26 | 2011-07-07 | Dainippon Printing Co Ltd | 導電性基材及びその製造方法 |
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