JP2000033723A - Production of thermal head - Google Patents

Production of thermal head

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JP2000033723A
JP2000033723A JP20393498A JP20393498A JP2000033723A JP 2000033723 A JP2000033723 A JP 2000033723A JP 20393498 A JP20393498 A JP 20393498A JP 20393498 A JP20393498 A JP 20393498A JP 2000033723 A JP2000033723 A JP 2000033723A
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protective film
film
thermal head
carbon
sputtering
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誠 柏谷
Junji Nakada
純司 中田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent occurrence of unevenness, e.g. recording streak, in an image by removing splash particles principally comprising the compositional material of an upper layer protective film, i.e., carbon, produced through arc at the time of forming the upper layer protective film of a thermal head by sputtering. SOLUTION: The protective film of a thermal head 10 has three layer structure of a lower layer protective film 20 covering a heating element 16 and an electrode 18, an intermediate protective film 22 and a carbon protective film 24 formed sequentially. A DC power supply is provided with an arc detector and the primary of the DC power supply is interrupted instantaneously upon detecting arc at the time of forming the carbon protective film 24 by sputtering. At the same time, the DC power supply is discharged to the cathode thus removing splash particles principally comprising the compositional material of the upper layer protective film 24.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、各種のプリンタ、
プロッタ、ファックス、レコーダ等に記録手段として用
いられる感熱記録を行うためのサーマルヘッドの技術分
野に属する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to various printers,
It belongs to the technical field of a thermal head for performing thermal recording used as a recording means in a plotter, a facsimile, a recorder, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】超音波診断画像の記録に、フィルム等を
支持体として感熱記録層を形成してなる感熱材料を用い
た感熱記録が利用されている。また、感熱記録は、湿式
の現像処理が不要であり、取り扱いが簡単である等の利
点を有することから、近年では、超音波診断のような小
型の画像記録のみならず、CT診断、MRI診断、X線
診断等の大型かつ高画質な画像が要求される用途におい
て、医療診断のための画像記録への利用も検討されてい
る。
2. Description of the Related Art Thermal recording using a thermal material formed by forming a thermal recording layer using a film or the like as a support is used for recording an ultrasonic diagnostic image. In addition, thermal recording has advantages such as no need for wet development processing and easy handling, and in recent years, in recent years, not only small-sized image recording such as ultrasonic diagnosis but also CT diagnosis and MRI diagnosis have been performed. For applications requiring large and high-quality images, such as X-ray diagnosis and the like, the use for image recording for medical diagnosis is also being studied.

【0003】周知のように、感熱記録は、発熱素子が一
方向(主走査方向)に配列されたグレーズが形成された
サーマルヘッドを用い、グレーズを感熱材料に若干押圧
した状態で、両者を前記主走査方向と直交する副走査方
向に相対的に移動しつつ、記録画像に応じて、各発熱素
子にエネルギーを印加して発熱させることにより、感熱
材料の感熱記録層を加熱して画像記録を行う。
[0003] As is well known, thermal recording is performed by using a thermal head having glazes in which heating elements are arranged in one direction (main scanning direction), and pressing both glazes against a thermosensitive material. While relatively moving in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction, by applying energy to each heating element to generate heat according to the recorded image, the thermosensitive recording layer of the thermosensitive material is heated to record an image. Do.

【0004】サーマルヘッドのグレーズには、発熱素子
等を保護するため、その表面に保護膜が形成されてい
る。保護膜は、通常、窒化珪素等のセラミックで形成さ
れるが、保護膜の表面は、感熱記録時に加熱されて感熱
材料と摺接するため、記録を重ねるにしたがって摩耗し
て劣化し、保護機能が損なわれ、最終的には、画像記録
ができなくなる状態に陥る(ヘッド切れ)。特に、前述
の医療用途のように、高品質で、かつ高画質な多階調画
像が要求される用途においては、高品質化および高画質
化を計るために、ポリエステルフィルム等の高剛性の支
持体を使用し、さらに、記録温度や、感熱材料へのサー
マルヘッドの押圧力を高く設定する方向にある。そのた
め、サーマルヘッドの保護膜にかかる負担が大きく、摩
耗や腐食が進行し易くなっている。
In the glaze of the thermal head, a protective film is formed on the surface of the glaze to protect the heating elements and the like. The protective film is usually formed of a ceramic such as silicon nitride, but the surface of the protective film is heated during thermal recording and comes into sliding contact with the thermal material. The recording medium is damaged, and eventually, a state in which image recording cannot be performed (head breakage) occurs. In particular, in applications where high-quality and high-quality multi-gradation images are required, such as in the medical applications described above, a high-rigidity support such as a polyester film is used in order to achieve high quality and high image quality. There is a tendency to use a body and set the recording temperature and the pressing force of the thermal head against the heat-sensitive material higher. Therefore, the load on the protective film of the thermal head is large, and wear and corrosion are apt to progress.

【0005】このようなサーマルヘッドの保護膜の摩耗
を防止し、耐久性を向上する方法として、保護膜の性能
を向上する技術が数多く検討されており、中でも、耐摩
耗性や耐蝕性に優れた保護膜として、炭素を主成分とす
る保護膜(以下、カーボン保護膜という)が知られてい
る。例えば、特公昭61−53955号公報には、サー
マルヘッドの保護膜としてビッカーズ硬度が4500k
g/mm2 以上のカーボン保護膜を有するサーマルヘッ
ドが、また、特開平7−132628号公報には、シリ
コン系化合物からなる下層保護膜と、その上層のカーボ
ン保護膜(ダイヤモンドライクカーボン膜)との2層構
成の保護膜を有するサーマルヘッドが、それぞれ開示さ
れている。このようなカーボン保護膜は、ダイアモンド
に極めて近い特性を有するものであり、非常に硬度が高
く、また、化学的にも安定である。そのため、感熱材料
との摺接に対して、非常に優れた耐摩耗性や耐蝕性を発
揮する。
As a method for preventing the abrasion of the protective film of such a thermal head and improving the durability, many techniques for improving the performance of the protective film have been studied, and among them, excellent in abrasion resistance and corrosion resistance. As a protective film, a protective film containing carbon as a main component (hereinafter referred to as a carbon protective film) is known. For example, JP-B-61-53955 discloses that a Vickers hardness of 4500 k is used as a protective film for a thermal head.
A thermal head having a carbon protective film of g / mm 2 or more is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-132628, in which a lower protective film made of a silicon compound and a carbon protective film (diamond-like carbon film) as an upper layer are provided. Thermal heads having a two-layered protective film are disclosed. Such a carbon protective film has characteristics very similar to diamond, has extremely high hardness, and is chemically stable. Therefore, it exhibits extremely excellent wear resistance and corrosion resistance against sliding contact with the heat-sensitive material.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なサーマルヘッドを用いた感熱記録における問題点の一
つとして、上層保護膜に突起や異物が存在する場合に、
記録スジのような画像ムラが発生し、画質が低下すると
いう問題がある。本発明者らの検討によれば、このよう
な上層保護膜の突起や異物は、スパッタリングを行う際
に、ターゲットとなる材料や、他の材料から遊離(分
離)した粒子が、基板ホルダ(及びここに保持されてい
る材料)に付着する場合が多い。
One of the problems in thermal recording using a thermal head as described above is that when protrusions or foreign substances are present on the upper protective film,
There is a problem that image unevenness such as a recording streak occurs and image quality deteriorates. According to the study of the present inventors, such projections and foreign substances of the upper protective film are formed by separating (separating) particles from a target material and other materials when sputtering is performed on a substrate holder (and (The material held here) in many cases.

【0007】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解決することにあり、サーマルヘッドの製造方法におい
て、上層保護膜をスパッタリングにより成膜するに際
し、上記上層保護膜上に発生するカーボンを主成分とす
るスプラッシュ粒を除去することにより、記録スジのよ
うな画像ムラの発生を防止可能としたサーマルヘッドの
製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art. In a method of manufacturing a thermal head, when forming an upper protective film by sputtering, carbon generated on the upper protective film is reduced. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a thermal head capable of preventing the occurrence of image unevenness such as recording streaks by removing splash particles as a main component.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るサーマルヘッドの製造方法は、発熱素
子及び電極上に少なくとも1層からなる下層保護膜を形
成し、この下層保護膜上に少なくとも1層からなる中間
保護膜を形成し、この中間保護膜上に少なくとも1層か
らなるカーボンを主成分とする上層保護膜を形成するサ
ーマルヘッドの製造方法であって、上記上層保護膜をス
パッタリングにより成膜するに際し、スパッタリング時
に発生するアークにより、上記上層保護膜の構成材料で
あるカーボンを主成分とするスプラッシュ粒を除去する
ことを特徴とするものである。さらに、本発明に係るサ
ーマルヘッドの製造方法は、発熱素子及び電極上に少な
くとも1層からなる下層保護膜を形成し、この下層保護
膜上に少なくとも1層からなるカーボンを主成分とする
上層保護膜を形成するサーマルヘッドの製造方法であっ
て、上記上層保護膜をスパッタリングにより成膜するに
際し、スパッタリング時に発生するアークにより、上記
上層保護膜の構成材料であるカーボンを主成分とするス
プラッシュ粒を除去することを特徴とするものである。
ここで、上記スパッタリングにおいては、直流電源を用
いる直流グロー放電を使用し、アークが発生した際に前
記直流電源にチャージされたエネルギーをアークエネル
ギーとして放出し、スパッタリングを再開することを特
徴とするものである。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a thermal head according to the present invention comprises forming a lower protective film composed of at least one layer on a heating element and an electrode, and forming the lower protective film on the lower protective film. Forming an intermediate protective film composed of at least one layer on the intermediate protective film, and forming an upper protective film mainly composed of carbon composed of at least one layer on the intermediate protective film, wherein the upper protective film is When the film is formed by sputtering, splash particles mainly composed of carbon, which is a constituent material of the upper protective film, are removed by an arc generated at the time of sputtering. Further, in the method for manufacturing a thermal head according to the present invention, a lower protective film composed of at least one layer is formed on the heating element and the electrode, and the upper protective film mainly composed of carbon composed of at least one layer is formed on the lower protective film. A method of manufacturing a thermal head for forming a film, wherein, when forming the upper protective film by sputtering, by the arc generated at the time of sputtering, the splash particles mainly composed of carbon as a constituent material of the upper protective film. It is characterized by being removed.
Here, in the sputtering, a DC glow discharge using a DC power supply is used, and when an arc is generated, the energy charged in the DC power supply is released as arc energy, and sputtering is restarted. It is.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明のサーマルヘッドに
ついて、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に
説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a thermal head according to the present invention will be described in detail based on a preferred embodiment shown in the accompanying drawings.

【0010】図1に、本発明の一実施例に係る製造方法
によって製造されたサーマルヘッドの発熱素子の概略断
面図を示す。図示例のサーマルヘッド10は、例えば、
最大B4サイズまでの画像記録が可能な、約300dp
iの記録(画素)密度の感熱記録を行うもので、保護膜
に特徴を有する以外は、感熱材料Aへの感熱記録を行う
発熱素子が一方向(主走査方向、図1において紙面と垂
直方向)に配列されるグレーズが形成された公知の構成
を有するものである。なお、本実施例に係るサーマルヘ
ッド10の幅(主走査方向)、解像度(記録密度)、記
録階調等には特に限定は無いが、幅は5cm〜50c
m、解像度は6dot/mm(約150dpi)以上、
記録階調は256階調以上であるのが好ましい。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a heating element of a thermal head manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention. The thermal head 10 in the illustrated example includes, for example,
Approximately 300 dp, capable of recording images up to B4 size
The heat-generating element for performing heat-sensitive recording on the heat-sensitive material A in one direction (the main scanning direction, a direction perpendicular to the plane of FIG. ) Has a known configuration in which glazes are arranged. The width (main scanning direction), resolution (recording density), recording gradation and the like of the thermal head 10 according to the present embodiment are not particularly limited, but the width is 5 cm to 50 c.
m, resolution is more than 6dot / mm (about 150dpi),
The recording gradation is preferably 256 or more.

【0011】また、本実施例に係るサーマルヘッド10
を用いて感熱記録を行う感熱材料Aは、透明なポリエチ
レンテレフタレート(PET)フィルム等を支持体とし
て、その一面に感熱記録層を形成してなる、通常の感熱
材料である。なお、感熱材料Aに含有される潤滑剤とし
ては、顔料、金属石鹸、ワックス等が例示される。具体
的には、顔料としては、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、硫
酸バリウム、酸化チタン、リトポン、タルク、蝋石、カ
オリン、水酸化アルミニウム、非晶質シリカ、スチレン
樹脂、ホルマリン縮合物、フッ化エチレン樹脂、尿素樹
脂等が;金属石鹸としては、ステアリン酸カルシウム、
ステアリン酸アルミニウム等の高級脂肪酸金属塩のエマ
ルジョン等が; ワックスとしては、ステアリン酸、パ
ラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、カ
ルナバワックス、メチロールステアロアミド、ポリエチ
レンワックス、シリコーン、これらのエマルジョン等
が; それぞれ例示される。
The thermal head 10 according to the present embodiment
The heat-sensitive material A for performing heat-sensitive recording using is a normal heat-sensitive material having a support made of a transparent polyethylene terephthalate (PET) film or the like and having a heat-sensitive recording layer formed on one surface thereof. Note that examples of the lubricant contained in the heat-sensitive material A include pigments, metal soaps, waxes, and the like. Specifically, as the pigment, zinc oxide, calcium carbonate, barium sulfate, titanium oxide, lithopone, talc, rubble, kaolin, aluminum hydroxide, amorphous silica, styrene resin, formalin condensate, fluoroethylene resin, Urea resins and the like; metal soaps include calcium stearate,
Emulsions of higher fatty acid metal salts such as aluminum stearate and the like; Examples of the wax include stearic acid, paraffin wax, microcrystalline wax, carnauba wax, methylol stearamide, polyethylene wax, silicone, and emulsions thereof. You.

【0012】図1に示されるように、サーマルヘッド1
0は、基板12の上(図示例において、サーマルヘッド
10は、上から感熱材料Aに押圧されるので、図1中で
は下となる)に形成されるグレーズ層(蓄熱層)14
と、その上に形成される発熱(抵抗)体16と、その上
に形成される電極18と、その上に形成される、発熱体
16および電極18からなる発熱素子等を護するための
保護膜とを有して構成される。図示例のサーマルヘッド
10の保護膜は、発熱体16および電極18を覆って形
成される下層保護膜20と、下層保護膜20の上に形成
される中間保護膜(以下、中間膜という)22と、中間
膜22の上に形成される炭素を主成分とする保護膜、す
なわちカーボン保護膜24とからなる3層構成を有す
る。
As shown in FIG. 1, a thermal head 1
Reference numeral 0 denotes a glaze layer (heat storage layer) 14 formed on the substrate 12 (in the illustrated example, the thermal head 10 is pressed from above by the heat-sensitive material A, and therefore becomes lower in FIG. 1).
And a heat-generating (resistor) body 16 formed thereon, an electrode 18 formed thereon, and protection for protecting a heat-generating element formed on the heat-generating body 16 and the electrode 18. And a membrane. The protective film of the thermal head 10 in the illustrated example includes a lower protective film 20 formed to cover the heating element 16 and the electrode 18, and an intermediate protective film (hereinafter, referred to as an intermediate film) 22 formed on the lower protective film 20. And a protective film containing carbon as a main component formed on the intermediate film 22, that is, a carbon protective film 24.

【0013】本実施例に係るサーマルヘッド10は、保
護膜以外は、基本的に公知のサーマルヘッドと同様の構
成を有する。従って、それ以外の層構成や各層の材料に
は特に限定はなく、公知のものが各種利用可能である。
具体的には、基板12としては耐熱ガラスやアルミナ、
シリカ、マグネシアなどのセラミックス等の電気絶縁性
材料が、グレーズ層14としては耐熱ガラスやポリイミ
ド樹脂等の耐熱性樹脂等が、発熱体16としてはニクロ
ム(Ni-Cr)、タンタル、窒化タンタル等の発熱抵抗体
が、電極18としてはアルミニウム、銅等の導電性材料
が、各種利用可能である。なお、グレーズ(発熱素子)
には、真空蒸着、CVD(Chemical Vapor Deposition)
、スパッタリング等のいわゆる薄膜形成技術およびフ
ォトエッチング法を用いて形成される薄膜型発熱素子
と、スクリーン印刷などの印刷ならびに焼成によるいわ
ゆる厚膜形成技術およびエッチングを用いて形成される
厚膜型発熱素子とが知られているが、本発明に用いられ
るサーマルヘッド10においては、グレーズはいずれの
方法で形成されたものであってもよい。
The thermal head 10 according to this embodiment has basically the same configuration as a known thermal head except for a protective film. Therefore, there is no particular limitation on the other layer configuration and the material of each layer, and various known materials can be used.
Specifically, as the substrate 12, heat-resistant glass or alumina,
An electrically insulating material such as ceramics such as silica and magnesia is used. The glaze layer 14 is made of a heat-resistant resin such as heat-resistant glass or polyimide resin. The heating element 16 is made of nichrome (Ni-Cr), tantalum, tantalum nitride or the like. Various types of conductive materials such as aluminum and copper can be used for the heating resistor and the electrode 18. In addition, glaze (heating element)
Includes vacuum evaporation, CVD (Chemical Vapor Deposition)
, A thin film type heating element formed by using a so-called thin film forming technique such as sputtering and a photo-etching method, and a thick film type heating element formed by using a so-called thick film forming technique and etching by printing and firing such as screen printing. However, in the thermal head 10 used in the present invention, the glaze may be formed by any method.

【0014】本発明のサーマルヘッド10に形成される
下層保護膜20としては、サーマルヘッドの保護膜とな
りうる耐熱性、耐蝕性および耐摩耗性を有する材料であ
れば、公知の材料が各種利用可能であり、好ましくは、
各種のセラミックス材料が例示される。具体的には、窒
化珪素(Si3N4) 、炭化珪素(SiC) 、酸化タンタル(Ta
2O5) 、酸化アルミニウム(Al2O3) 、サイアロン(SiAlO
N)、ラシオン(laSiON)、酸化珪素(SiO2)、窒化アルミニ
ウム(AlN) 、窒化ホウ素(BN)、酸化セレン(SeO) 、窒化
チタン(TiN) 、炭化チタン(TiC) 、炭窒化チタン(TiC
N)、窒化クロム(CrN) 、およびこれらの混合物等が例示
される。中でも特に、成膜の容易性や製造コスト、機械
的摩耗や化学的摩耗に対する耐摩耗性等の点で、窒化
物、炭化物が好ましく、窒化珪素、炭化珪素、サイアロ
ン等が好適に利用される。また、下層保護膜20には、
物性調整のため、金属等の微量の添加物が含まれてもよ
い。
As the lower protective film 20 formed on the thermal head 10 of the present invention, various known materials can be used as long as the material has heat resistance, corrosion resistance and abrasion resistance which can serve as a protective film for the thermal head. And preferably
Various ceramic materials are exemplified. Specifically, silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon carbide (SiC), tantalum oxide (Ta
2 O 5 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), sialon (SiAlO
N), Lacion (laSiON), silicon oxide (SiO 2 ), aluminum nitride (AlN), boron nitride (BN), selenium oxide (SeO), titanium nitride (TiN), titanium carbide (TiC), titanium carbonitride (TiC)
N), chromium nitride (CrN), and mixtures thereof. Above all, nitrides and carbides are preferable in terms of easiness of film formation, production cost, wear resistance against mechanical wear and chemical wear, and silicon nitride, silicon carbide, sialon, and the like are suitably used. The lower protective film 20 includes:
For the adjustment of physical properties, a trace amount of an additive such as a metal may be included.

【0015】下層保護膜20の形成方法には特に限定は
なく、前述の厚膜形成技術や薄膜形成技術等を用いて、
公知のセラミックス膜(層)の形成方法で形成すればよ
いが、中でも特に、CVDが好適に利用される。周知の
ように、CVDは、反応室中に導入した気体原料に、熱
や光等のエネルギを加え、種々の化学反応を誘起させ
て、基板上に物質を堆積被覆して成膜する技術である
が、下層保護膜20をCVDで形成することにより、非
常に緻密で、しかもクラック等の欠損部がない下層保護
膜20を形成することができ、その結果、より耐久性に
優れ、かつ画質的にも有利なサーマルヘッドを作成する
ことができる。
The method of forming the lower protective film 20 is not particularly limited, and may be formed by using the above-described thick film forming technology or thin film forming technology.
It may be formed by a known method of forming a ceramic film (layer), and among them, CVD is particularly preferably used. As is well known, CVD is a technique in which energy such as heat or light is applied to a gaseous raw material introduced into a reaction chamber to induce various chemical reactions to deposit and coat a substance on a substrate to form a film. However, by forming the lower protective film 20 by CVD, it is possible to form the lower protective film 20 which is very dense and has no defects such as cracks, and as a result, has higher durability and higher image quality. A thermal head that is also advantageous in terms of efficiency can be produced.

【0016】下層保護膜20の厚さには特に限定はない
が、好ましくは0.2μm〜50μm程度、より好まし
くは2μm〜20μm程度である。下層保護膜20の厚
さを上記範囲とすることにより、耐摩耗性と熱伝導性
(すなわち記録感度)とのバランスを好適に取ることが
できる等の点で好ましい結果を得る。また、下層保護膜
20は多層構成でもよい。下層保護膜20を多層構成と
する際には、異なる材料を用いて多層構成としてもよ
く、あるいは、同じ材料で密度等の異なる層を有する多
層構成であってもよく、あるいは、その両者を有するも
のであってもよい。
The thickness of the lower protective film 20 is not particularly limited, but is preferably about 0.2 μm to 50 μm, more preferably about 2 μm to 20 μm. By setting the thickness of the lower protective film 20 within the above range, a favorable result is obtained in that a balance between abrasion resistance and thermal conductivity (that is, recording sensitivity) can be appropriately obtained. Further, the lower protective film 20 may have a multilayer structure. When the lower protective film 20 has a multilayer structure, the lower protective film 20 may have a multilayer structure using different materials, or may have a multilayer structure having different layers of the same material with different densities or both. It may be something.

【0017】図示例のサーマルヘッド10は、好ましい
態様として、このような下層保護膜20の上に中間膜2
2を形成し、その上にカーボン保護膜24を有する3層
構成の保護膜を有する。前述のように、カーボン保護膜
24は化学的に非常に安定であるため、下層保護膜20
の上層にカーボン保護膜24を有することにより、下層
保護膜20、発熱体16、電極18等の化学腐食を有効
に防止し、サーマルヘッドの寿命を長くすることができ
るが、さらに、この中間膜22を有することにより、下
層保護膜20とカーボン保護膜24の密着性、衝撃吸収
性等を向上し、より、耐久性や長期信頼性に優れた、長
寿命のサーマルヘッドを実現できる。
In a preferred embodiment, the thermal head 10 in the illustrated example has an intermediate film 2 on such a lower protective film 20.
2 and a protective film having a three-layer structure having a carbon protective film 24 thereon. As described above, since the carbon protective film 24 is chemically very stable, the lower protective film 20
Having the carbon protective film 24 in the upper layer effectively prevents chemical corrosion of the lower protective film 20, the heating element 16, the electrode 18, and the like, and extends the life of the thermal head. By providing the protective layer 22, the adhesion between the lower protective film 20 and the carbon protective film 24, the shock absorption, and the like are improved, and a long-life thermal head having more excellent durability and long-term reliability can be realized.

【0018】サーマルヘッド10に形成される中間膜2
2としては、周期律表4A族(4族=チタン族)の金
属、同5A族(5族=バナジウム族)の金属、同6A族
(6族=クロム族)の金属、Si(珪素)およびGe
(ゲルマニウム)からなる群より選択される少なくとも
1種を主成分とするのが、上層であるカーボン保護膜2
4および下層である下層保護膜20との密着性、ひいて
はカーボン保護膜24の耐久性の点から好ましい。具体
的には、Si、Ge、Ti(チタン)、Ta(タンタ
ル)、Mo(モリブデン)およびこれらの混合物等が好
適に例示される。中でも特に、カーボンとの結合性等の
点で、Si、Moが好ましく、最も好ましくはSiであ
る。
Intermediate film 2 formed on thermal head 10
Examples of 2 include a metal of Group 4A (Group 4 = titanium group), a metal of Group 5A (Group 5 = vanadium group), a metal of Group 6A (Group 6 = Chromium group), Si (silicon), and Ge
The upper layer of the carbon protective film 2 is mainly composed of at least one selected from the group consisting of (germanium).
4 and the lower protective film 20 which is the lower layer, and the durability of the carbon protective film 24 is preferable. Specifically, Si, Ge, Ti (titanium), Ta (tantalum), Mo (molybdenum), a mixture thereof and the like are preferably exemplified. Among them, particularly, Si and Mo are preferable, and most preferably, Si is preferable in terms of bonding with carbon.

【0019】中間膜22の形成方法には特に限定はな
く、前述の厚膜形成技術や薄膜形成技術等を用いて、中
間膜22の形成材料に応じた公知の成膜方法で形成すれ
ばよいが、好ましい一例として、スパッタリングが例示
され、また、プラズマCVDも好適に利用可能である。
また、中間膜22は多層構成としてもよい。中間膜22
を多層構成とする際には、異なる材料を用いて多層構成
としてもよく、あるいは、同じ材料で密度等の異なる層
を有する多層構成であってもよく、あるいは、その両者
を有するものであってもよい。
The method for forming the intermediate film 22 is not particularly limited, and may be formed by a known film forming method according to the material for forming the intermediate film 22 using the above-described thick film forming technology, thin film forming technology, or the like. However, sputtering is exemplified as a preferable example, and plasma CVD can also be suitably used.
Further, the intermediate film 22 may have a multilayer structure. Intermediate film 22
When a multi-layer structure is used, a multi-layer structure using different materials may be used, or a multi-layer structure having different layers of the same material with different densities may be used, or both may be used. Is also good.

【0020】ここで、中間膜22の形成に先立って、イ
オン照射やラッピング等による下層保護膜2の処理を行
うことが好ましい。これにより、下層保護膜20と中間
膜22との間、ならびに中間膜22とカーボン保護膜2
4との間における密着力を向上でき、サーマルヘッドの
耐久性を向上できる。この際における下層保護膜20の
表面粗度には特に限定はないが、Ra値で1nm〜0.
1μmが好適である。本発明におけるイオン照射処理に
は、プラズマ照射、イオン注入等が、好適に含まれる。
Here, prior to the formation of the intermediate film 22, it is preferable to perform treatment of the lower protective film 2 by ion irradiation, lapping, or the like. Thereby, between the lower protective film 20 and the intermediate film 22 and between the intermediate film 22 and the carbon protective film 2.
4 can be improved, and the durability of the thermal head can be improved. At this time, the surface roughness of the lower protective film 20 is not particularly limited, but the Ra value is 1 nm to 0.2 nm.
1 μm is preferred. The ion irradiation treatment in the present invention preferably includes plasma irradiation, ion implantation, and the like.

【0021】図示例のサーマルヘッド10において、炭
素を主成分とするカーボン保護膜24は、この中間膜2
2の上に形成される。カーボン保護膜24は化学的に非
常に安定であるため、下層保護膜20の化学腐食を有効
に防止し、サーマルヘッドの耐久性向上に好適であるの
は前述の通りである。ここで、カーボン保護膜24の形
成に先立って、前述のようなイオン照射やラッピング等
による中間膜22の処理を行うことが好ましい。これに
より、中間膜22とカーボン保護膜24との間における
密着力を一層向上でき、サーマルヘッドの耐久性を向上
できる。
In the illustrated thermal head 10, the carbon protective film 24 mainly composed of carbon is
2 is formed. As described above, since the carbon protective film 24 is chemically very stable, it effectively prevents chemical corrosion of the lower protective film 20 and is suitable for improving the durability of the thermal head as described above. Here, prior to the formation of the carbon protective film 24, it is preferable to perform the treatment of the intermediate film 22 by the above-described ion irradiation or lapping. Thereby, the adhesion between the intermediate film 22 and the carbon protective film 24 can be further improved, and the durability of the thermal head can be improved.

【0022】なお、本発明において、炭素を主成分とす
るカーボン保護膜24とは、50原子%(atm%)超
の炭素を含有するカーボン膜で、好ましくは炭素および
不可避的不純物からなるカーボン膜のことである。本発
明に係るサーマルヘッドにおいて、カーボン保護膜24
を形成する炭素以外の添加成分としては、水素、窒素、
フッ素、Si、およびTi等が好適に例示される。添加
成分が水素、窒素およびフッ素である場合には、カーボ
ン保護膜24中のこれらの含有量が50atm%未満で
あるのが好ましく、添加成分がSiおよびTiである場
合には、カーボン保護膜24中のこれらの含有量が20
atm%以下であるのが好ましい。このようなカーボン
保護膜24の成膜方法には特に限定はなく、カーボン保
護膜24の組成に応じた、公知の成膜方法がすべて利用
可能であるが、好ましい方法として、スパッタリング、
特にマグネトロンスパッタリングや、CVD、特にプラ
ズマCVDが好適に例示される。
In the present invention, the carbon protective film 24 mainly composed of carbon is a carbon film containing more than 50 atomic% (atm%) of carbon, preferably a carbon film composed of carbon and unavoidable impurities. That is. In the thermal head according to the present invention, the carbon protective film 24
As additional components other than carbon forming hydrogen, nitrogen,
Fluorine, Si, Ti and the like are preferably exemplified. When the additional components are hydrogen, nitrogen and fluorine, their contents in the carbon protective film 24 are preferably less than 50 atm%, and when the additional components are Si and Ti, the carbon protective film 24 Content of these in 20
It is preferably at most atm%. The method for forming the carbon protective film 24 is not particularly limited, and any known film forming method according to the composition of the carbon protective film 24 can be used.
Particularly preferred are magnetron sputtering and CVD, particularly plasma CVD.

【0023】また、下層保護膜20、中間膜22を形成
する際には、下層保護膜20、中間膜22を形成した
後、その表面に粘着テープを貼り付け、剥がした後に、
その上層の中間膜22、カーボン保護膜24を形成する
ことも好適に利用可能な方法である。なお、ここでの、
粘着テープ貼り付け・剥離の意味は、不純物除去にある
と考えられる。さらに、下層保護膜20、中間膜22を
形成する際には、下層保護膜20、中間膜22を形成し
た後、その表面を、真空中で加熱処理した後、その上層
の中間膜22、カーボン保護膜24を形成することも好
適に利用可能な方法である。この加熱処理の意味も、不
純物除去にあると考えられる。
When the lower protective film 20 and the intermediate film 22 are formed, after forming the lower protective film 20 and the intermediate film 22, an adhesive tape is adhered to the surface thereof, and the surface is peeled off.
Forming the intermediate film 22 and the carbon protective film 24 thereon is also a method that can be suitably used. Here,
It is considered that the meaning of sticking and peeling of the adhesive tape lies in the removal of impurities. Further, when the lower protective film 20 and the intermediate film 22 are formed, after the lower protective film 20 and the intermediate film 22 are formed, the surfaces thereof are heat-treated in a vacuum, and then the upper intermediate film 22 and the carbon Forming the protective film 24 is also a suitably usable method. It is considered that the meaning of this heat treatment lies in the removal of impurities.

【0024】また、上述のようなカーボン保護膜24の
硬度には特に限定はなく、サーマルヘッドの保護膜とし
て十分な硬度を有すればよい。例えば、ビッカーズ硬度
で3000kg/mm2 〜5000kg/mm2 が好適
に例示される。また、この硬度は、カーボン保護膜24
の厚さ方向に対して、一定としても、あるいは変化させ
てもよく、硬度をカーボン保護膜24の厚さ方向に変化
させる場合には、この硬度の変化は連続的であっても段
階的であってもよい。また、カーボン保護膜24は、5
0℃〜400℃程度、特に、サーマルヘッド10の使用
温度に加熱しながら形成してもよい。これにより、カー
ボン保護膜24と中間膜22ひいては下層保護膜20と
の密着性をさらに向上でき、ヒートショックや感熱記録
中の異物混入による機械的衝撃による割れや剥離、なら
びに高パワー記録によるカーボン膜の変質や消失に対す
る、より一層優れた耐久性を得ることができる。なお、
加熱は、ヒータ等の加熱手段を用いる方法や、サーマル
ヘッド10に通電する方法で行えばよい。
The hardness of the carbon protective film 24 as described above is not particularly limited, as long as it has a sufficient hardness as a protective film of the thermal head. For example, 3000kg / mm 2 ~5000kg / mm 2 is preferably exemplified by Vickers hardness. The hardness is determined by the carbon protective film 24.
In the case where the hardness is changed in the thickness direction of the carbon protective film 24, the change in the hardness may be continuous or stepwise. There may be. In addition, the carbon protective film 24
It may be formed while heating to about 0 ° C. to 400 ° C., in particular, the operating temperature of the thermal head 10. As a result, the adhesion between the carbon protective film 24 and the intermediate film 22 and further to the lower protective film 20 can be further improved, and cracking and peeling due to mechanical shock due to heat shock or foreign matter inclusion during thermal recording, and carbon film due to high power recording More excellent resistance to deterioration and disappearance of the steel. In addition,
The heating may be performed by a method using a heating means such as a heater or a method of energizing the thermal head 10.

【0025】下層保護膜20、中間膜22およびカーボ
ン保護膜24の3層を有するサーマルヘッド10におい
て、中間膜22およびカーボン保護膜24の厚さには特
に限定はないが、好ましくは、中間膜22は0.05μ
m〜2μm、より好ましくは0.1μm〜1μmであ
り、カーボン保護膜24は0.5μm〜5μm、より好
ましくは1μm〜3μmである。中間膜22がカーボン
保護膜24に対して厚すぎると、中間膜22の割れ、剥
離が生じる場合があり、逆に、中間膜22が薄すぎる
と、中間膜としての機能を十分に発揮できなくなってし
まう。これに対し、中間膜22およびカーボン保護膜2
4の厚さを上記範囲内とすることにより、中間膜22の
有する下層への密着力および衝撃吸収力、カーボン保護
膜24の有する耐久性等の機能を、安定して、バランス
良く実現できる。
In the thermal head 10 having the lower protective film 20, the intermediate film 22, and the carbon protective film 24, the thicknesses of the intermediate film 22 and the carbon protective film 24 are not particularly limited. 22 is 0.05μ
m to 2 μm, more preferably 0.1 μm to 1 μm, and the thickness of the carbon protective film 24 is 0.5 μm to 5 μm, more preferably 1 μm to 3 μm. If the intermediate film 22 is too thick with respect to the carbon protective film 24, the intermediate film 22 may be cracked or peeled off. Conversely, if the intermediate film 22 is too thin, the function as the intermediate film cannot be sufficiently exhibited. Would. On the other hand, the intermediate film 22 and the carbon protective film 2
By setting the thickness of the layer 4 within the above range, functions such as adhesion to the lower layer of the intermediate film 22 and shock absorption and durability of the carbon protective film 24 can be stably and well-balanced.

【0026】図2に、本発明に係るサーマルヘッドの各
保護膜の形成の各処理を行うのに好適に利用可能な成膜
装置の概念図を示す。図示例の成膜装置50は、基本的
に、真空チャンバ52と、ガス導入部54と、第1スパ
ッタリング手段56と、第2スパッタリング手段58
と、バイアス電源62と、基板ホルダ64とを有して構
成される。この成膜装置50は、系内すなわち真空チャ
ンバ52内に2つのスパッタリングによる成膜手段を有
するものであり、異なる組成の複数層の成膜を連続的
に、さらに系内を開放することなく行うことが可能であ
る。
FIG. 2 shows a conceptual diagram of a film forming apparatus which can be suitably used for performing each process of forming each protective film of the thermal head according to the present invention. The illustrated film forming apparatus 50 basically includes a vacuum chamber 52, a gas introduction unit 54, a first sputtering unit 56, and a second sputtering unit 58.
, A bias power supply 62, and a substrate holder 64. The film forming apparatus 50 has two film forming means by sputtering in a system, that is, in a vacuum chamber 52, and continuously forms a plurality of layers having different compositions without further opening the system. It is possible.

【0027】従って、成膜装置50を用いることによ
り、例えば、異なるターゲットを用いたスパッタリング
によって、あるいはスパッタリングによって、中間膜2
2(あるいは下層保護膜20)とカーボン保護膜24の
形成を、容易かつ効率よく行うことができる。真空チャ
ンバ52は、SUS304等の非磁性材料で形成される
のが好ましく、内部(成膜系内)を排気して減圧とする
真空排気手段66が配置される。真空チャンバ52内の
プラズマやプラズマ発生用の電磁波によってアークが発
生する箇所は、MCナイロン、テフロン(PTFE)等
の絶縁部材で覆ってもよい。
Therefore, by using the film forming apparatus 50, for example, by sputtering using a different target or by sputtering,
2 (or the lower protective film 20) and the carbon protective film 24 can be easily and efficiently formed. The vacuum chamber 52 is preferably formed of a non-magnetic material such as SUS304, and is provided with a vacuum exhaust unit 66 for exhausting the inside (inside of the film forming system) to reduce the pressure. The location in the vacuum chamber 52 where an arc is generated by plasma or an electromagnetic wave for plasma generation may be covered with an insulating member such as MC nylon or Teflon (PTFE).

【0028】ガス導入部54は、2つのガス導入管54
aおよび54bを有する。一例として、ガス導入管54
aは、プラズマを発生するためのガスを導入し、ガス導
入管54bは、プラズマCVDの反応ガスを導入する。
なお、プラズマ発生用のガスとしては、例えば、ヘリウ
ムやネオン等の不活性ガスが用いられる。他方、カーボ
ン保護膜24を成膜するための反応ガスとしては、メタ
ン、エタン、プロパン、エチレン、アセチレン、ベンゼ
ン等の炭化水素化合物のガスが例示され、中間膜22を
成膜するための反応ガスとしては、中間膜22の形成材
料を含む各種のガスが例示される。
The gas introduction section 54 includes two gas introduction pipes 54.
a and 54b. As an example, the gas introduction pipe 54
“a” introduces a gas for generating plasma, and gas introduction pipe 54b introduces a reaction gas of plasma CVD.
In addition, as a gas for plasma generation, for example, an inert gas such as helium or neon is used. On the other hand, examples of a reaction gas for forming the carbon protective film 24 include a gas of a hydrocarbon compound such as methane, ethane, propane, ethylene, acetylene, and benzene, and a reaction gas for forming the intermediate film 22. Examples include various gases including a material for forming the intermediate film 22.

【0029】スパッタリングでは、カソードにスパッタ
リングするターゲット材を配置し、カソードを負電位に
すると共に、ターゲット材の表面にプラズマを発生させ
ることにより、ターゲット材(その原子)を弾き出し
て、対向した配置した基板の表面に付着させ、堆積する
ことにより成膜する。第1スパッタリング手段56およ
び第2スパッタリング手段58は、共に、スパッタリン
グによって基板表面に成膜を行うものであり、第1スパ
ッタリング手段56は、カソード68、ターゲット材7
0の配置部、シャッタ72および高周波(RF)電源7
4等を有して構成され、他方、第2スパッタリング手段
58は、カソード76、ターゲット材70の配置部、シ
ャッタ78および直流電源80等を有して構成される。
In sputtering, a target material to be sputtered is arranged on the cathode, the cathode is set to a negative potential, and plasma is generated on the surface of the target material, so that the target material (its atoms) is flipped out and arranged opposite to each other. A film is formed by being attached to the surface of a substrate and being deposited. The first sputtering unit 56 and the second sputtering unit 58 both form a film on the substrate surface by sputtering, and the first sputtering unit 56 includes a cathode 68 and a target material 7.
0, shutter 72 and radio frequency (RF) power supply 7
The second sputtering means 58 includes a cathode 76, an arrangement portion of the target material 70, a shutter 78, a DC power supply 80, and the like.

【0030】上記構成より明らかなように、第1スパッ
タリング手段56と第2スパッタリング手段58は、配
置位置およびスパッタリングの電源が異なる以外は基本
的に同じ構成を有するので、以下の説明は、異なる部分
以外は、第1スパッタリング手段56を代表例として行
う。ターゲット材70の表面にプラズマを発生する際に
は、第1スパッタリング手段56では、RF電源74を
カソード68に接続し、第2スパッタリング手段58で
は、直流電源80のマイナス側をカソード76に接続し
て、スパッタリングのための電流を印加する。両電源の
出力や性能には特に限定はなく、目的とする成膜に必要
にして十分な性能を有するものを選択すればよい。例え
ば、前述の中間膜22およびカーボン保護膜24の形成
を行う装置であれば、RF電源74としては、周波数1
3.56MHzで最高出力10kWの電源を、他方、直
流電源80としては、最高出力10kWの負電位の直流
電源を用いればよい。また、両電源の少なくとも一方、
特にカーボン保護膜24の成膜を行うものに変調器を組
み合わせ、この変調器によって、パルス変調、例えば、
2kHz〜100kHzでパルス状に変調可能にするの
が好ましい。
As is clear from the above configuration, the first sputtering means 56 and the second sputtering means 58 have basically the same configuration except that the arrangement position and the power supply for sputtering are different. Otherwise, the first sputtering means 56 is used as a representative example. When generating plasma on the surface of the target material 70, the first sputtering means 56 connects the RF power supply 74 to the cathode 68, and the second sputtering means 58 connects the negative side of the DC power supply 80 to the cathode 76. Then, a current for sputtering is applied. There are no particular limitations on the output and performance of the two power supplies, and those having sufficient performance required for the intended film formation may be selected. For example, in the case of an apparatus for forming the above-mentioned intermediate film 22 and carbon protective film 24, the RF power
A power supply having a maximum output of 10 kW at 3.56 MHz may be used, and a DC power supply having a negative potential of a maximum output of 10 kW may be used as the DC power supply 80. Also, at least one of the two power supplies,
Particularly, a modulator is combined with the one for forming the carbon protective film 24, and the modulator performs pulse modulation, for example,
It is preferable to be able to modulate in a pulse form at 2 kHz to 100 kHz.

【0031】図示例においては、無酸素銅やステンレス
等からなるバッキングプレート82(84)をカソード
68に固定し、その上にターゲット材70をIn系ハン
ダや機械的な固定手段で固定する。なお、中間膜22の
形成に用いられるターゲット材70としては、周期律表
4A族、5A族、6A族の各金属や、GeやSiの単結
晶等が好適に例示される。また、カーボン保護膜24を
形成するために用いられるターゲット材70としては、
焼結カーボン材、グラッシーカーボン材等が好適に例示
される。また、図示例の装置は、マグネトロンスパッタ
リングを行うものであり、カソード68の内部には、磁
石68a(76a)が配置される。マグネトロンスパッ
タリングは、ターゲット材70表面に磁場を形成してプ
ラズマを閉じ込めてスパッタリングを行うものであり、
成膜速度が早い点で好ましい。
In the illustrated example, a backing plate 82 (84) made of oxygen-free copper, stainless steel or the like is fixed to the cathode 68, and the target material 70 is fixed thereon by In-based solder or mechanical fixing means. The target material 70 used for forming the intermediate film 22 is preferably exemplified by metals of the 4A group, 5A group, and 6A group of the periodic table, and single crystals of Ge and Si. The target material 70 used for forming the carbon protective film 24 includes:
Preferable examples include a sintered carbon material and a glassy carbon material. The illustrated apparatus performs magnetron sputtering, and a magnet 68 a (76 a) is arranged inside the cathode 68. In the magnetron sputtering, a magnetic field is formed on the surface of the target material 70 to confine plasma and perform sputtering.
This is preferable because the film formation speed is high.

【0032】基板ホルダ64は、サーマルヘッド10
(その本体)等の被成膜材(成膜基板)を固定するもの
である。図示例の成膜装置50は、2つの成膜手段を有
するものであり、基板ホルダ64は各成膜手段、すなわ
ちスパッタリング手段56および58に、基板となるグ
レーズを対向できるように、基板ホルダ64を揺動する
回転部98に保持されている。また、基板ホルダ64と
ターゲット材70との距離は、公知の方法で調整可能に
構成される。なお、基板とターゲット材70との距離
は、膜厚分布が均一になる距離を選択設定すればよい。
The substrate holder 64 holds the thermal head 10
It fixes a film-forming material (film-forming substrate) such as (its main body). The illustrated film forming apparatus 50 has two film forming means, and the substrate holder 64 is provided with a substrate holder 64 such that the glaze serving as a substrate can face each film forming means, that is, the sputtering means 56 and 58. Is held by a rotating part 98 that swings the light. Further, the distance between the substrate holder 64 and the target material 70 is configured to be adjustable by a known method. Note that the distance between the substrate and the target material 70 may be selected and set so that the film thickness distribution becomes uniform.

【0033】以上、本発明に係るサーマルヘッドについ
て詳細に説明したが、本発明は上述の例に限定はされ
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改
良や変更等を行ってもよいのはもちろんである。例え
ば、本発明は、発熱素子を保護する保護膜として、下層
保護膜、中間保護膜のうち、いずれか一方、または両方
を除く構成を有するサーマルヘッドの製造方法にも適用
することが可能である。
Although the thermal head according to the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described example, and various modifications and changes can be made without departing from the gist of the present invention. Of course it is good. For example, the present invention can be applied to a method of manufacturing a thermal head having a configuration excluding one or both of a lower protective film and an intermediate protective film as a protective film for protecting a heating element. .

【0034】[0034]

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明
をより詳細に説明する。 [実施例1]公知のサーマルヘッドの製造方法と同様に
して、基板12上に蓄熱層14を形成し、その上に発熱
体16を形成し、その上に電極18を形成し、その上
に、さらに厚さ11μmの窒化珪素膜(Si3N4)を形成し
て、基となるサーマルヘッドを作製した。従って、本実
施例では、この窒化珪素膜が下層保護膜20となり、こ
の下層保護膜20上に中間膜22が形成され、この中間
膜22上にカーボン保護膜24が形成される。このよう
なサーマルヘッドに、以下のような、図2に示される成
膜装置50を用いて、中間膜22およびカーボン保護膜
24を形成した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples of the present invention. Example 1 A heat storage layer 14 was formed on a substrate 12, a heating element 16 was formed thereon, an electrode 18 was formed thereon, and an electrode 18 was formed thereon in the same manner as in a known thermal head manufacturing method. Then, a silicon nitride film (Si 3 N 4 ) having a thickness of 11 μm was formed, and a base thermal head was manufactured. Therefore, in the present embodiment, the silicon nitride film becomes the lower protective film 20, the intermediate film 22 is formed on the lower protective film 20, and the carbon protective film 24 is formed on the intermediate film 22. An intermediate film 22 and a carbon protective film 24 were formed on such a thermal head by using a film forming apparatus 50 shown in FIG. 2 as described below.

【0035】a.真空チャンバ52 真空排気手段66として、排気速度が1500L(リッ
トル)/分のロータリーポンプ、同12000L/分の
メカニカルブースタポンプ、および同3000L/秒の
ターボポンプを、各1台ずつ有する、SUS304製で
容積が0.5m 3 の真空チャンバ52を用いた。ターボ
ポンプの吸引部にオリフィスバルブを配置して、開口度
を10%〜100%まで調整できる。
A. The vacuum chamber 52 has a pumping speed of 1500 L (a
Torr) / min rotary pump, 12,000 L / min
Mechanical booster pump and 3000L / s
Made of SUS304 with one turbo pump each
0.5m capacity ThreeWas used. turbo
Arrange the orifice valve in the suction part of the pump to
Can be adjusted from 10% to 100%.

【0036】b.ガス導入部54 最大流量100[sccm]〜500[sccm]のマスフローコン
トローラと、直径6ミリのステンレス製パイプを用い
て、プラズマ発生ガス用と反応ガス用の2つのガス導入
管54aおよび54bを形成した。
B. Gas introduction unit 54 Using a mass flow controller having a maximum flow rate of 100 [sccm] to 500 [sccm] and a stainless steel pipe having a diameter of 6 mm, two gas introduction pipes 54a and 54b for a plasma generation gas and a reaction gas are formed. did.

【0037】c.第1スパッタリング手段56および第
2スパッタリング手段58 永久磁石68aおよび76aとしてSm-Co 磁石を配置し
た、幅600mm×高さ200mmの矩形のカソード6
8および76を用いた。バッキングプレート82および
84として、矩形状に加工した無酸素銅を、カソード6
8および76にIn系ハンダで張り付けた。また、カソ
ード68および76内部を水冷することにより、磁石6
8aおよび76a、カソード68および76、ならびに
バッキングプレート82および84の裏面を冷却した。
なお、直流電源80としては、最大出力10kWの負電
位の直流電源に、変調器を組み合わせて、供給電力を2
kHz〜100kHzの範囲でパルス状に変調可能な電
源を用いた。
C. First sputtering means 56 and second sputtering means 58 A rectangular cathode 6 having a width of 600 mm and a height of 200 mm, in which Sm-Co magnets are arranged as permanent magnets 68a and 76a.
8 and 76 were used. Oxygen-free copper processed into a rectangular shape was used as the backing plates 82 and 84 for the cathode 6.
Nos. 8 and 76 were attached with In-based solder. By cooling the insides of the cathodes 68 and 76 with water, the magnets 6
8a and 76a, cathodes 68 and 76, and backing plates 82 and 84 were cooled.
As the DC power supply 80, a DC power supply with a negative potential of a maximum output of 10 kW and a modulator are combined to supply 2
A power supply capable of modulating a pulse in the range of kHz to 100 kHz was used.

【0038】d.基板ホルダ64 回転部98の作用により、保持した基板(すなわち、サ
ーマルヘッド10)を第1スパッタリング手段56およ
び第2スパッタリング手段58に配置されたターゲット
材70に対向して保持する。以下に示す、スパッタリン
グによる中間膜22およびカーボン保護膜24の生成時
には、基板とターゲット材70の距離は100mmとし
た。さらに、エッチング用の高周波電圧が印加できるよ
うに、サーマルヘッドの保持部分を浮遊電位にした。さ
らには、基板ホルダ64表面にはヒータを設け、加熱し
ながら成膜を行えるように構成した。
D. The substrate holder 64 holds the held substrate (that is, the thermal head 10) so as to face the target material 70 disposed in the first sputtering unit 56 and the second sputtering unit 58 by the operation of the rotating unit 98. When the intermediate film 22 and the carbon protective film 24 were formed by sputtering as described below, the distance between the substrate and the target material 70 was 100 mm. Further, the holding portion of the thermal head was set at a floating potential so that a high frequency voltage for etching could be applied. Further, a heater is provided on the surface of the substrate holder 64 so that film formation can be performed while heating.

【0039】e.バイアス電源62 基板ホルダ64に、マッチングボックスを介して高周波
電源を接続した。高周波電源は、周波数13.56MH
zで、最大出力は3kWである。また、この高周波電源
は、自己バイアス電圧をモニタすることにより、負の1
00V〜500Vの範囲で高周波出力が調整可能に構成
されている。なお、このバイアス電源62は、エッチン
グ手段を兼ねている。
E. Bias power supply 62 A high frequency power supply was connected to the substrate holder 64 via a matching box. The high frequency power supply has a frequency of 13.56 MH
At z, the maximum power is 3 kW. The high-frequency power supply monitors the self-bias voltage to provide a negative one.
The high-frequency output is adjustable in the range of 00V to 500V. The bias power supply 62 also serves as an etching unit.

【0040】f.直流電源80 直流電源80としては、アーク検出器を備え、アーク検
出時に、瞬時に直流電源80の一次側を遮断する機能を
有するものを用いる。ここで、上述の遮断時間は、10
msec以内であることが好ましい。また、遮断時に
は、直流電源80内部のチャージをカソード76に放出
することが好ましい。
F. DC Power Supply 80 As the DC power supply 80, a DC power supply having an arc detector and having a function of instantaneously shutting off the primary side of the DC power supply 80 when an arc is detected is used. Here, the above interruption time is 10
The time is preferably within msec. Further, it is preferable that the charge inside the DC power supply 80 be discharged to the cathode 76 at the time of cutoff.

【0041】<サーマルヘッドの作製>前記成膜装置5
0において、先に述べた、下層保護膜20までを形成し
たサーマルヘッド10(発熱素子)が、第1スパッタリ
ング手段56のターゲット材70の保持位置に対向する
ように、基板ホルダ64にサーマルヘッド10を固定し
た。なお、サーマルヘッド10の中間膜22の形成部分
以外にはマスキングを施しておいた。真空排気を継続し
ながら、ガス導入部54によってアルゴンと窒素の混合
ガスを導入し、真空チャンバ52内に設置したオリフィ
スバルブによって、真空チャンバ52内の圧力が5.0
×10-3Torrになるように調整した。次いで、RF電源
74を駆動し、また、バイアス電源62により基板側に
バイアス電圧−300Vを印加して、エッチングを行っ
た。
<Production of Thermal Head> The film forming apparatus 5
0, the thermal head 10 (heating element) on which the above-described lower protective film 20 is formed is placed on the substrate holder 64 such that the thermal head 10 (heating element) faces the holding position of the target material 70 of the first sputtering means 56. Was fixed. The masking was applied to portions of the thermal head 10 other than the portion where the intermediate film 22 was formed. While continuing the evacuation, a mixed gas of argon and nitrogen is introduced by the gas introduction unit 54, and the pressure in the vacuum chamber 52 is increased to 5.0 by the orifice valve installed in the vacuum chamber 52.
It was adjusted to be × 10 −3 Torr. Next, the RF power supply 74 was driven, and a bias voltage of −300 V was applied to the substrate side by the bias power supply 62 to perform etching.

【0042】イオン照射終了後、ターゲット材70とし
てSi単結晶を第1スパッタリング手段56のバッキン
グプレート82に、また、焼結グラファイト材を第2ス
パッタリング手段58のバッキングプレート84に、そ
れぞれ固定(In系ハンダで貼り付け)した。その後、
真空チャンバ52内の圧力が5×10-6Torrになるまで
真空排気した後、圧力が2.5×10-3Torrとなるよう
にアルゴンガス流量およびオリフィスバルブを調整し、
シャッタ72を閉じた状態でターゲット材70に高周波
電力0.5kWを5分間印加した。次いで、真空チャン
バ52内の圧力を保ったまま、供給電力を2kWの高周
波電力としてシャッタ72を開き、膜厚が0.2μmと
なるまでスパッタリングを行い、厚さ0.2μmのSi
膜を中間膜22として形成した。なお、Si膜の膜厚
は、あらかじめ成膜速度を求めておき、所定の膜厚とな
る成膜時間を算出して、成膜時間で制御した。
After completion of the ion irradiation, a single crystal of Si is fixed to the backing plate 82 of the first sputtering means 56 as the target material 70 and the sintered graphite material is fixed to the backing plate 84 of the second sputtering means 58 (In-based material). Paste with solder). afterwards,
After evacuation until the pressure in the vacuum chamber 52 becomes 5 × 10 −6 Torr, the argon gas flow rate and the orifice valve are adjusted so that the pressure becomes 2.5 × 10 −3 Torr,
With the shutter 72 closed, a high-frequency power of 0.5 kW was applied to the target material 70 for 5 minutes. Next, while maintaining the pressure in the vacuum chamber 52, the shutter 72 is opened with the supplied power as high frequency power of 2 kW, and sputtering is performed until the film thickness becomes 0.2 μm.
The film was formed as an intermediate film 22. The film thickness of the Si film was controlled in advance by calculating the film forming speed in advance and calculating the film forming time to obtain a predetermined film thickness.

【0043】次いで、真空チャンバ52内の圧力を保っ
たまま、直流電力を5kWとしてシャッタ78を開いて
直流グロー放電によるスパッタリングを行い、厚さ2μ
mのカーボン保護膜24を形成した。なお、カーボン保
護膜24の膜厚は、あらかじめ成膜速度を求めておき、
所定の膜厚となる成膜時間を算出して、成膜時間で制御
した。上述のスパッタリングを行っている間に、第2ス
パッタリング手段58のターゲット材70(焼結グラフ
ァイト材)や他の不純物が飛散して、カーボン保護膜2
4の上に落ちると、これがトリガとなって、直流グロー
放電からアーク放電に移行する場合がある。
Then, while maintaining the pressure in the vacuum chamber 52, the DC power is set to 5 kW, the shutter 78 is opened, and sputtering is performed by DC glow discharge to obtain a thickness of 2 μm.
m of the carbon protective film 24 was formed. The thickness of the carbon protective film 24 is determined in advance by determining the film forming speed.
The film formation time to achieve a predetermined film thickness was calculated and controlled by the film formation time. During the above-mentioned sputtering, the target material 70 (sintered graphite material) of the second sputtering means 58 and other impurities are scattered, and the carbon protective film 2
When this falls above 4, this may trigger a transition from DC glow discharge to arc discharge.

【0044】従来の直流電源80では、このような場合
に一次側のブレーカがOFFしてしまい、成膜が続行不
能になったが、本実施例で用いている直流電源80で
は、このような場合に、前述のように、アーク検出器を
備えており、アーク検出時に、瞬時に直流電源80の一
次側を遮断する。この遮断時間は、10msec以内で
あり、遮断と同時に、直流電源80内部のチャージをカ
ソード76に放出する。これにより、カーボン保護膜2
4上に、前述のような理由でスプラッシュが発生したと
しても、直流電源80内部のチャージをカソード76へ
放出することによって、スプラッシュが分解(蒸気化)
されて、消滅する。
In the conventional DC power supply 80, the primary circuit breaker was turned off in such a case, and the film formation could not be continued. In the DC power supply 80 used in this embodiment, In such a case, as described above, an arc detector is provided, and the primary side of the DC power supply 80 is instantaneously shut off when an arc is detected. The cutoff time is within 10 msec, and the charge inside the DC power supply 80 is discharged to the cathode 76 simultaneously with the cutoff. Thereby, the carbon protective film 2
On the other hand, even if a splash is generated for the above-mentioned reason, the splash is decomposed (vaporized) by discharging the charge inside the DC power supply 80 to the cathode 76.
Being extinguished.

【0045】<性能評価>このようにして作製したサー
マルヘッド10を、感熱記録装置に組み込み、B4サイ
ズの感熱材料(富士写真フイルム(株)製、医療用ドラ
イ画像記録用フィルムCR−DP)にベタ画像を感熱記
録した。その結果、記録枚数25000枚まで、画像ム
ラや記録スジ等の発生はなかった。これは、サーマルヘ
ッド10の上層保護膜24に、画像ムラや記録スジ等の
原因となるようなスプラッシュが存在しないことを示し
ている。すなわち、例え、上層保護膜24上に、前述の
ような理由でスプラッシュが発生したとしても、直流電
源80内部のチャージをカソード76へ放出することに
より、スプラッシュが分解(蒸気化)されて、消滅する
からである。
<Evaluation of Performance> The thermal head 10 manufactured as described above was incorporated into a thermal recording apparatus, and was applied to a B4 size thermal material (Fuji Photo Film Co., Ltd., medical dry image recording film CR-DP). A solid image was thermally recorded. As a result, no image unevenness, recording streak, etc. occurred up to 25,000 sheets. This indicates that there is no splash in the upper protective film 24 of the thermal head 10 which causes image unevenness and recording streaks. That is, even if a splash occurs on the upper protective film 24 for the above-described reason, the splash is decomposed (vaporized) by discharging the charge inside the DC power supply 80 to the cathode 76, and disappears. Because you do.

【0046】[比較例1]実施例1と全く同様にして、
下層保護膜20までを形成したサーマルヘッド10(発
熱素子)について、中間膜22およびカーボン保護膜2
4の成膜を行った。カーボン保護膜24の酸素エッチン
グも同様に行い、サーマルヘッド10を作製した。但
し、ここでは、直流電源80として、従来の、アーク検
出器を備えてはおらず、アーク発生時に、直流電源80
の一次側のブレーカを落とすタイプのものを用いてい
る。
[Comparative Example 1]
Regarding the thermal head 10 (heating element) on which the lower protective film 20 is formed, the intermediate film 22 and the carbon protective film 2 are formed.
4 was formed. The oxygen etching of the carbon protective film 24 was performed in the same manner, and the thermal head 10 was manufactured. However, here, a conventional arc detector is not provided as the DC power supply 80.
The type that drops the breaker on the primary side is used.

【0047】<性能評価>このようにして作製したサー
マルヘッド10を、感熱記録装置に組み込み、B4サイ
ズの感熱材料(富士写真フイルム(株)製、医療用ドラ
イ画像記録用フィルムCR−DP)にベタ画像を感熱記
録した。その結果、記録枚数5000枚までに、画像ム
ラや記録スジが発生した。これは、前述のように、スプ
ラッシュが発生した場合に、これが分解されず、カーボ
ン保護膜24上に残ってしまうことを示している。
<Evaluation of Performance> The thermal head 10 manufactured as described above was incorporated in a thermal recording apparatus, and was applied to a B4 size thermal material (Fuji Photo Film Co., Ltd., medical dry image recording film CR-DP). A solid image was thermally recorded. As a result, image unevenness and recording streaks occurred up to 5000 sheets. This indicates that, as described above, when the splash occurs, it is not decomposed and remains on the carbon protective film 24.

【0048】以上の結果より、本発明の効果は明らかで
ある。
From the above results, the effect of the present invention is clear.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、上層保護膜をスパッタリングにより成膜するに
際し、上記上層保護膜上に発生するカーボンを主成分と
するスプラッシュ粒を除去することにより、記録スジの
ような画像ムラの発生を防止可能としたサーマルヘッド
を実現できる。
As described above in detail, according to the present invention, when the upper protective film is formed by sputtering, the splash particles mainly composed of carbon generated on the upper protective film are removed. Accordingly, it is possible to realize a thermal head capable of preventing occurrence of image unevenness such as a recording streak.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施例に係るサーマルヘッドの発
熱素子の構成を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a heating element of a thermal head according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の一実施例に係るサーマルヘッドの製
造に利用される成膜装置の一例の概念図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram of an example of a film forming apparatus used for manufacturing a thermal head according to one embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 サーマルヘッド 12 基板 14 グレーズ層 16 発熱(抵抗)体 18 電極 20 下層保護膜 22 中間層 24 カーボン保護膜 50 成膜装置 52 真空チャンバ 54 ガス導入部 56 第1スパッタリング手段 58 第2スパッタリング手段 62 バイアス電源 64 基板ホルダ 66 真空排気手段 68,76 カソード 70 ターゲット材 74 RF電源 80 直流電源 A 感熱材料 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Thermal head 12 Substrate 14 Glaze layer 16 Heat generation (resistance) body 18 Electrode 20 Lower protective film 22 Intermediate layer 24 Carbon protective film 50 Film forming device 52 Vacuum chamber 54 Gas introduction part 56 First sputtering means 58 Second sputtering means 62 Bias Power supply 64 Substrate holder 66 Vacuum exhaust means 68, 76 Cathode 70 Target material 74 RF power supply 80 DC power supply A Heat-sensitive material

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】発熱素子及び電極上に少なくとも1層から
なる下層保護膜を形成し、この下層保護膜上に少なくと
も1層からなる中間保護膜を形成し、この中間保護膜上
に少なくとも1層からなるカーボンを主成分とする上層
保護膜を形成するサーマルヘッドの製造方法であって、
前記上層保護膜をスパッタリングにより成膜するに際
し、スパッタリング時に発生するアークにより、前記上
層保護膜の構成材料であるカーボンを主成分とするスプ
ラッシュ粒を除去することを特徴とするサーマルヘッド
の製造方法。
1. A lower protective film comprising at least one layer is formed on a heating element and an electrode, an intermediate protective film comprising at least one layer is formed on the lower protective film, and at least one layer is formed on the intermediate protective film. A method for manufacturing a thermal head for forming an upper protective film containing carbon as a main component, comprising:
A method of manufacturing a thermal head, wherein, when forming the upper protective film by sputtering, splash particles mainly composed of carbon as a constituent material of the upper protective film are removed by an arc generated at the time of sputtering.
【請求項2】発熱素子及び電極上に少なくとも1層から
なる下層保護膜を形成し、この下層保護膜上に少なくと
も1層からなるカーボンを主成分とする上層保護膜を形
成するサーマルヘッドの製造方法であって、前記上層保
護膜をスパッタリングにより成膜するに際し、スパッタ
リング時に発生するアークにより、前記上層保護膜の構
成材料であるカーボンを主成分とするスプラッシュ粒を
除去することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
2. A method for manufacturing a thermal head, comprising: forming a lower protective film composed of at least one layer on a heating element and an electrode; and forming an upper protective film composed mainly of carbon composed of at least one layer on the lower protective film. A method, wherein, when forming the upper protective film by sputtering, an arc generated at the time of sputtering removes splash particles mainly composed of carbon which is a constituent material of the upper protective film. Head manufacturing method.
【請求項3】直流電源を用いる直流グロー放電を使用
し、アークが発生した際に前記直流電源にチャージされ
たエネルギーをアークエネルギーとして放出し、スパッ
タリングを再開する請求項1または2に記載のサーマル
ヘッドの製造方法。
3. The thermal power supply according to claim 1, wherein a DC glow discharge using a DC power supply is used, and when an arc is generated, energy charged in the DC power supply is released as arc energy to restart sputtering. Head manufacturing method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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