JP2000272155A

JP2000272155A - サーマルヘッドおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2000272155A
Application number: JP8391299A
Authority: JP
Inventors: Junichi Yoneda; 純一米田
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2000-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】使用に伴う、発熱素子の抵抗値変化や保護膜の
摩耗劣化が少なく、長期にわたって、高画質な感熱記録
画像を安定して記録することが可能なサーマルヘッドお
よびその製造方法を提供することにある。【解決手段】電気絶縁性基板上に蓄熱層，発熱抵抗体
層，電極を構成する導電層および保護層を順次被着させ
てなるサーマルヘッドであって、少なくとも、炭素を主
成分とする保護膜と、該炭素を主成分とする保護膜上に
設けられた犠牲層とを有し、前記発熱抵抗体層に、前記
犠牲層を形成後に所定の加熱履歴が与えられていること
を特徴とするサーマルヘッド、およびその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【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およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波診断画像等の記録に、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。この感熱記録は、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け
る、医療診断のための画像記録にも利用されている。

【０００３】周知のように、感熱記録は、感熱材料の感
熱記録層を加熱して画像を記録する、発熱抵抗体と電極
とを有する発熱素子が一方向（主走査方向）に配列され
てなる発熱体（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（感熱記録層）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
向に相対的に移動させつつ、ＭＲＩやＣＴ等の画像デー
タ供給源から供給された記録画像の画像データに応じ
て、グレーズの各画素に対応する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
層を発色させて画像記録を行うものである。

【０００４】感熱記録画像においては、記録画像の濃度
ムラは、仕上り画像の品質低下を招き、高画質な画像記
録を要求される用途では、大きな問題となる。特に、前
述のような医療用途では、高画質の画像が要求され、し
かも、濃度ムラは画像観察の障害となり、診断のミスに
もつながる重大な問題となる。そのため、このようなサ
ーマルヘッドには、経時的な劣化が少なく、濃度ムラ等
のない高画質な感熱記録画像を長期にわたって記録でき
るものであることが要求される。ここで、サーマルヘッ
ドの経時劣化の大きな原因として、発熱による発熱素子
の特性変化、およびグレーズの摩耗や腐食（腐食摩耗）
が挙げられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】サーマルヘッドの発熱
素子は、通常、発熱抵抗体や発熱抵抗体に通電する一対
の電極等を有して構成されるが、発熱素子の抵抗値は、
発熱時間および発熱エネルギーに応じて変化し、例え
ば、抵抗値が低下するに応じて発熱量は大きくなり、抵
抗値が下がった分だけ供給エネルギーに対する発熱素子
の温度が増加して、画像濃度が高くなってしまう。感熱
記録装置に装着されたサーマルヘッドの各発熱素子の加
熱履歴（行った画像記録に対してどの程度の割合で発熱
したか＝総発熱量）は、当然それぞれの発熱素子で異な
るので、抵抗値の変化量も各発熱素子毎に異なる。その
ため、画像記録を行うに従って、各発熱素子の抵抗値変
化量に差が生じ、この差に応じて、記録画像に濃度ムラ
が生じてしまう。

【０００６】一方、前述のように、サーマルヘッドはグ
レーズを感熱材料に押圧して、両者を相対的に移動しつ
つ、記録を行う。そのため、サーマルヘッドには、発熱
素子等を保護するため、グレーズの表面に保護膜が形成
されている。従って、感熱記録時に感熱材料と接触する
のは、この保護膜で、発熱体は、この保護膜を介して感
熱材料を加熱し、感熱記録を行う。保護膜の材料には、
通常、耐摩耗性を有するセラミック等が用いられている
が、保護膜の表面は、感熱記録時には加熱された状態で
感熱材料と摺接するため、記録を重ねるに従って摩耗劣
化する。

【０００７】保護膜の摩耗が進行すると、感熱画像に濃
度ムラが生じると共に、保護膜としての強度が保てなく
なるため、発熱体等を保護する機能が損なわれ、最終的
には、画像記録ができなくなる状態（ヘッド切れ）に陥
る。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、ポリエ
ステルフィルム等の高剛性の支持体を使用する感熱フィ
ルムを用い、さらに、記録温度やサーマルヘッドの押圧
力を高く設定する方向にあるため、通常よりもサーマル
ヘッドの保護膜にかかる力や熱が大きく、摩耗や腐食
（腐食による摩耗）が進行し易くなっている。

【０００８】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、中でも特に、
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、
保護膜として、ビッカーズ硬度が４５００ｋｇ／ｍｍ²
以上のカーボン保護膜を有することにより、優れた耐摩
耗性と共に、保護膜を十分に薄くして優れた応答性も実
現したサーマルヘッドが開示されている。また、特開平
７−１３２６２８号公報には、下層のシリコン系化合物
層と、その上層のダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ
＝Ｄiamond Ｌike Ｃarbon ）層との２層構造の保護膜
を有することにより、保護膜の摩耗および破壊を大幅に
低減し、高画質記録が長期にわたって可能なサーマルヘ
ッドが開示されている。

【０００９】このようなカーボン保護膜は、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
材料との摺接に対する耐摩耗性や耐蝕性という点では優
れた特性を発揮する。しかしながら、これらのカーボン
保護膜を有するだけでは、前述の発熱素子の抵抗値の経
時変化による記録ムラは解決できない。また、経時的な
劣化が少なく、高画質な感熱記録画像を長期にわたって
記録するためには、カーボン保護膜の性状が良好である
ことも重要である。

【００１０】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、使用に伴う、発熱素子の
抵抗値変化や保護膜の摩耗劣化が少なく、長期にわたっ
て、高画質な感熱記録画像を安定して記録することが可
能なサーマルヘッドおよびその製造方法を提供すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に係るサーマルヘッドは、電気絶縁性基板上
に蓄熱層，発熱抵抗体層，電極を構成する導電層および
保護層を順次被着させてなるサーマルヘッドであって、
少なくとも、炭素を主成分とする保護膜と、該炭素を主
成分とする保護膜上に設けられた犠牲層とを有し、前記
発熱抵抗体層に、前記犠牲層を形成後に所定の加熱履歴
が与えられていることを特徴とする。

【００１２】なお、本発明において、犠牲層とは、それ
自体が特別な作用をすることはないが、発熱抵抗体層に
上述の加熱履歴を与える際、具体的にはサーマルヘッド
のいわゆる「空打ち」を行う際に、元々あった下層の損
傷を防ぐ作用を行い、自らは加熱により変質・消失して
もよい保護層をいう。前記犠牲層は、酸素遮断作用を有
する材料から構成されることが好ましい。さらに、前記
酸素遮断作用を有する材料は、緻密な犠牲層を構成する
ものであることが好ましい。

【００１３】一方、本発明に係るサーマルヘッドの製造
方法は、電気絶縁性基板上に蓄熱層，発熱抵抗体層，電
極を構成する導電層および保護層を有するサーマルヘッ
ドの製造方法であって、少なくとも、前記導電層上に第
１の保護層を形成し、該第１の保護層上に炭素を主成分
とする保護膜を、該炭素を主成分とする保護膜上に犠牲
層を形成した後に、前記発熱抵抗体層に所定の加熱履歴
を与えることを特徴とするものである。

【００１４】

【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。

【００１５】図１は、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断面図である。図１
に示すサーマルヘッド６６は、例えば最大半切サイズま
での画像記録が可能な、約３００ｄｐｉの記録（画素）
密度の感熱記録を行うもので、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）に配列されるグ
レーズ（発熱体）が形成されてなるものである。

【００１６】なお、本実施例に示すサーマルヘッド６６
の幅（主走査方向），解像度（記録密度），記録階調等
には特に限定はないが、幅は５ｃｍ〜５０ｃｍ、解像度
は６ｄｏｔ／ｍｍ（約１５０ｄｐｉ）以上、記録階調は
２５６階調以上であることが好ましい。

【００１７】図示例において、グレーズは、基板８０の
上（図示例のサーマルヘッド６６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）８２、その上に形成される発熱抵
抗体８４、その上に形成される電極８６およびその上に
形成される保護膜等から構成される。図示例において
は、好ましい態様として保護膜が実質的に３層構成を有
するものを示しており、具体的には、発熱抵抗体８４お
よび電極８６（発熱素子）を覆って形成される、セラミ
ックを主成分とする下層保護膜８８と、この下層保護膜
８８の上に上層保護膜として形成される炭素を主成分と
する保護膜、例えばカーボン保護膜９０（好ましくは、
前述のＤＬＣ保護膜）と、このカーボン保護膜９０上に
形成されるセラミックを主成分とする犠牲層９２とから
構成される例を示している。

【００１８】本発明に用いられるサーマルヘッド６６
は、カーボン保護膜９０の上にセラミックス，シリコー
ンゴムなどを主成分とする犠牲層９２を有すること以外
は、基本的に公知のカーボン保護膜を有するサーマルヘ
ッドと同様の構成を有するものである。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８０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８２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、
各種利用可能である。さらに、発熱抵抗体８４および電
極８６も、材料等に限定はなく、公知のサーマルヘッド
に用いられるものが各種利用可能である。具体的には、
発熱抵抗体８４としては、例えば、ニクロム（Ｎi −Ｃ
r ) ，タンタル，窒化タンタル，酸化ルテニウム，ポリ
シリコン等の発熱抵抗体が例示され、電極８６としては
アルミニウム，金，銀，銅等の導電性材料が、各種利用
可能である。

【００１９】ところで、前述のように、サーマルヘッド
の発熱素子は、加熱履歴に応じてその抵抗値が変化する
が、感熱記録装置に装着されたサーマルヘッドの各発熱
素子毎の加熱履歴は当然それぞれで異なるので、抵抗値
の変化量も各発熱素子毎に異なり、経時と共に発熱素子
の抵抗値変化量に差が生じ、その差に応じて記録画像に
濃度ムラが生じてしまう。

【００２０】図２に、空打ち、すなわち感熱材料Ａに記
録を行わないで一定の発熱エネルギー（１４５ｍｊ／ｍ
ｍ²）を供給した際における、サーマルヘッドの発熱素
子の抵抗値の変化と発熱時間との関係の一例のグラフを
示す。なお、記録を行う場合には、感熱材料Ａによる放
熱効果によってグレーズの温度がある程度以上には上昇
しないため、空打ちの場合より抵抗値の変化速度は遅く
なる。図２に示されるように、一定の発熱エネルギーを
供給した場合、サーマルヘッドの発熱素子の抵抗値変化
は、発熱時間の対数にほぼ比例する。言い換えれば、発
熱素子の抵抗値変化は、初期は大きいが、時間の経過す
なわち総発熱量が増加するに従って指数関数的に減少す
る。

【００２１】従って、未使用のサーマルヘッドの全発熱
素子に一定の発熱エネルギーを所定時間供給する等の方
法で、全発熱素子に所定の、例えば均一な加熱履歴を与
え、予め、発熱素子の抵抗値を所定量、例えば均一な量
だけ変化させておくことにより、それ以降の抵抗値変化
を大幅に減少して、各発熱素子毎の抵抗値変化の差を小
さくすることができる。本発明に係るサーマルヘッド６
６は、全発熱素子（発熱抵抗体８４および電極８６）に
所定の加熱履歴を与えることにより、予め発熱抵抗体８
４をアニールして結晶化させ、全発熱素子に均一の抵抗
値変化を生じさせ、その抵抗値を安定させた発熱素子を
有する。これにより、感熱記録で生じる各発熱素子毎の
抵抗値変化の差を小さくし、濃度ムラのない高画質な感
熱画像記録を、長期にわたって安定して行うことができ
る。

【００２２】なお、上述の加熱履歴の付与は、従来はカ
ーボン保護膜９０の形成前に行われる場合もあったが、
その場合には、所定の加熱履歴を与えるために取り付け
る配線などが、カーボン保護膜９０の形成時に悪影響を
及ぼすという問題が発生することもあって、必ずしも好
ましいものではなかった。

【００２３】本実施の形態に示すサーマルヘッド６６の
各発熱素子に予め与える抵抗値の変化量（加熱履歴量）
には特に限定はなく、ユーザの使用によって生じ得る抵
抗値の変化量が、これが用いられる記録装置が目的とす
る寿命まで所定画質の画像が確保できる所定範囲となる
ように、例えば図２のグラフ等を用いて決定すればよ
い。言い換えれば、濃度ムラになる抵抗変化量と所定画
質を維持したい時間との関係から、予め与える抵抗値の
変化量、すなわち発熱エネルギーとそれを与える時間と
を決定すればよい。

【００２４】なお、サーマルヘッド６６の各発熱素子の
抵抗値を予め変化させることは、サーマルヘッドの劣化
にもつながるので、変化量は、これを加味して決定する
必要がある。通常、発熱素子の抵抗値変化は最大でも３
〜５％程度であるので、使用による抵抗値の安定性と劣
化とのバランス、後述する生産性や生産効率等を考慮す
ると、発熱素子に予め与える抵抗値の変化は、０．１％
〜５％、特に、０．５％〜２％とするのが好ましい。

【００２５】サーマルヘッド６６の発熱素子に抵抗値変
化を生じさせるための加熱履歴を与える際のサーマルヘ
ッドの温度（表面温度）、例えば、加熱履歴を与えるた
めの前記空打ちで供給する発熱エネルギーには特に限定
はない。しかしながら、この際のサーマルヘッドの温度
が低いと、感熱記録で生じる抵抗値変化の低減効果を十
分に発現できるだけの抵抗値変化を生じさせるまでに非
常に長い時間がかかり、生産性や生産効率等の点で極め
て不利であり、また、現実的ではない。ただし、加熱履
歴を付与する際の温度の上限は、使用するサーマルヘッ
ドの耐熱温度に応じるようにする。また、その際の加熱
履歴を与える時間は、サーマルヘッドの温度（これを実
現する発熱エネルギー）と目的とする抵抗値変化量とに
応じて、図２に示すような抵抗値変化と発熱時間との関
係のグラフ等を作成して決定すればよい。

【００２６】サーマルヘッドのグレーズには、一般的
に、真空蒸着，ＣＶＤ（Ｃhemical Ｖapor Ｄepositio
n ) ，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６６は、いずれの方法で形成されたも
のであってもよい。

【００２７】前述のように、図示例のサーマルヘッド６
６は、好ましい態様として、下層保護膜８８とカーボン
保護膜９０および犠牲層９２との３層構成の保護膜を有
している。このような下層保護膜を有することにより、
耐摩耗性，耐蝕性，耐腐食摩耗性等の点でより好ましい
結果を得ることができ、より耐久性が高く、長寿命のサ
ーマルヘッドを実現できる。本発明のサーマルヘッド６
６に形成される下層保護膜８８としては、サーマルヘッ
ドの保護膜となり得る耐熱性，耐蝕性および耐摩耗性を
有するものであれば、公知のものが各種利用可能である
が、好ましくは、セラミックスを主成分とする下層保護
膜８８が挙げられる。

【００２８】具体的には、窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄），炭
化珪素（ＳｉＣ) ，酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅），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（Ｓｉ
Ｏ₂），窒化アルミニウム（ＡｌＮ) ，窒化ホウ素（Ｂ
Ｎ) ，酸化セレン（ＳｅＯ) ，窒化チタン（ＴｉＮ) ，
炭化チタン（ＴｉＣ) ，炭窒化チタン（ＴｉＣＮ) ，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などの製造
適性，機械的摩耗と化学的摩耗による摩耗のバランス等
の点で、窒化珪素，炭化珪素，サイアロン等は好適に利
用される。また、下層保護膜には、物性調整のため、後
述する半金属や金属等の微量の添加物が含まれてもよ
い。下層保護膜８８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）の形成方法で形成される。

【００２９】下層保護膜８８の厚さには特に限定はない
が、好ましくは０．５μｍ〜５０μｍ程度、より好まし
くは２μｍ〜２０μｍ程度である。下層保護膜８８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
８８は多層構成でもよい。下層保護膜８８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。

【００３０】本発明に係るサーマルヘッド６６は、発熱
抵抗体８４等を保護する保護膜として、カーボン保護膜
９０を有する。なお、図示例のサーマルヘッド６６にお
いては、炭素を主成分とする保護膜として、カーボン
（ＤＬＣ）保護膜９０を用いているが、本発明において
はこれに限定されず、炭素を主成分とする保護膜は、５
０ａｔｍ％超の炭素を含有するカーボン保護膜であれば
良く、好ましくは炭素および不可避的不純物からなるカ
ーボン保護膜、さらに好ましくは不可避的不純物の含有
量が極めて少ないまたは全く含まない高純度のカーボン
保護膜、例えばＤＬＣ保護膜が良い。ここで、不可避的
不純物としては、アルゴン（Ａr ）などのようにプロセ
スに使用するガスや酸素のように真空チャンバー内の残
ガスなどが挙げられるが、これらのガス成分の混入はで
きるだけ少ないほうが好ましく、２ａｔｍ％以下とする
のがよく、より好ましくは０．５ａｔｍ％以下とするの
が良い。

【００３１】本発明において、炭素を主成分とするカー
ボン保護膜を形成する炭素以外の添加成分としては、水
素，窒素，フッ素などの物質や、Ｓi ，Ｔi ，Ｚr ，Ｈ
f ，Ｖ，Ｎb ，Ｔa ，Ｃr ，Ｍo ，Ｗなどの半金属や金
属が好適に例示される。添加成分が水素，窒素およびフ
ッ素などの物質である場合には、炭素を主成分とするカ
ーボン保護膜中のこれらの含有量が５０ａｔｍ％未満で
あるのが好ましく、添加成分が上述したＳｉおよびＴｉ
等の半金属や金属である場合には、炭素を主成分とする
カーボン保護膜中のこれらの含有量が２０ａｔｍ％以下
であるのが好ましい。

【００３２】以下の説明では、炭素を主成分とする保護
膜として、カーボン保護膜９０を代表例として説明する
が、その説明はその他の炭素を主成分とする保護膜にも
適用可能であることはいうまでもないことである。カー
ボン保護膜９０は、非常に硬度が高く、また化学的にも
安定であるため、これを有することにより、感熱記録に
よる保護膜の摩耗や腐食摩耗を好適に防止して、長期に
わたって高い信頼性を有するサーマルヘッド６６を実現
できる。

【００３３】前述のように、本発明に係るサーマルヘッ
ド６６は、全発熱素子に加熱履歴を与えて、あらかじめ
抵抗値変化を生じさせることにより、感熱記録による抵
抗値変化を低減した発熱素子を有するものである。この
ような操作は、通常、サーマルヘッドが完成した後に行
われる。しかしながら、一般には、このような高温で加
熱履歴を与えると、カーボン保護膜９０の変質や部分的
な脱離が生じてしまい、適正な感熱記録ができなくなっ
てしまうという問題がある。

【００３４】これに対し、本発明に係るサーマルヘッド
６６は、カーボン保護膜９０上に犠牲層９２を有するこ
とにより、前記発熱素子への加熱履歴の付与時に、カー
ボン保護膜９０の変質や部分的な脱離を生ずることのな
い、良好かつ適正な性状で、かつ耐摩耗性や化学的安定
性に優れた保護膜によって、長期にわたって高い信頼性
を有するサーマルヘッド６６を実現している。しかも、
加熱履歴の付与された発熱素子を有することにより、抵
抗値変化による濃度ムラも極めて少なくできることは、
前述のとおりである。

【００３５】本発明に係るサーマルヘッド６６におい
て、カーボン保護膜９０の硬度は高いほど良好であり、
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
いが、好ましくはピッカーズ硬度で２０００ｋｇ／ｍｍ
²以上、より好ましくは２５００ｋｇ／ｍｍ²以上、特
に好ましくは３０００ｋｇ／ｍｍ²以上である。カーボ
ン保護膜９０の硬度を上記範囲とすることにより、耐摩
耗性等の点で好ましい結果を得ることができる。

【００３６】さらに、カーボン保護膜９０の厚さにも特
に限定はなく、図示例のように、下層保護膜８８を有す
る場合には、好ましくは、０．１μｍ〜５μｍ、より好
ましくは、１μｍ〜３μｍである。また、下層保護膜８
８を有さない場合には、好ましくは、１μｍ〜２０μ
ｍ、より好ましくは、２μｍ〜１０μｍである。カーボ
ン保護膜９０の厚さを上記範囲とすることにより、耐摩
耗性と熱伝導性とのバランス等の点で、好ましい結果を
得ることができる。

【００３７】このようなカーボン保護膜９０の形成方法
には特に限定はなく、公知の厚膜形成技術や薄膜形成技
術で形成されるが、好ましくは、炭化水素ガスを反応ガ
スとして用いるプラズマＣＶＤによって硬質カーボン膜
を形成する方法、および焼結カーボン材やグラッシーカ
ーボン材等のカーボン材をターゲット材とするスパッタ
リングによって硬質カーボン膜を形成する方法が挙げら
れる。

【００３８】また、カーボン保護膜９０を形成する（プ
ラズマ）ＣＶＤ装置、もしくはスパッタリング装置とし
ては、例えば本出願人の出願に係る、特願平９−９８７
０１号「サーマルヘッド」明細書に詳述した装置などが
好適に用い得る。

【００３９】カーボン保護膜９０（カーボン保護膜９
０）を形成するプラズマＣＶＤにおいて、プラズマ発生
手段としては、直流グロー放電，高周波放電，直流アー
ク放電，マイクロ波ＥＣＲ放電等が利用可能であり、特
に、直流アーク放電およびマイクロ波ＥＣＲ放電はプラ
ズマ密度が高く、高速成膜に有利である。なお、カーボ
ン保護膜９０を形成する際には、必要に応じて成膜領域
を規制するためのマスクを用いてもよい。この際には、
例えば、ＳＵＳ３０４やアルミニウム等の金属やテフロ
ン等の樹脂からなる板状のマスク部材を作製し、これを
用いて非成膜部をマスキングすればよい。

【００４０】本発明においては、カーボン保護膜９０の
密着性を良好にするために、カーボン保護膜９０の形成
に先立ち、基板（グレーズ）の表面、すなわち図１に示
した例における下層保護膜８８の表面をプラズマでエッ
チングするのが好ましい。エッチングの方法としては、
プラズマ発生手段によってプラズマを発生しつつ、マッ
チングボックスを介して高周波電圧を印加する方法や、
高周波電圧によって直接プラズマを発生させて、そのプ
ラズマを利用してエッチングを行う方法が好適に用い得
る。

【００４１】なお、カーボン保護膜９０を形成するため
に用いられるターゲット材としては、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、そ
の形状は、基板の形状に応じて適宜決定すればよい。

【００４２】次に、前述の犠牲層９２の形成方法につい
て説明する。犠牲層９２としては、前述の下層保護膜８
８の形成方法、すなわち、厚膜形成技術や薄膜形成技術
等を用いる、公知のセラミックス膜（層）の形成方法で
形成される窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）膜（層）などや、各
種の耐熱性を有する樹脂をコーティングして得られた膜
（層）などが好適に用い得る。

【００４３】上記コーティングにより形成される膜
（層）の材料としては、例えば、下記のものを例示する
ことができる。（１）ポリエチレン，ポリプロピレンおよびポリスチレ
ンなどのポリオレフィン、ポリ塩化ビニル，ポリビニル
アルコールおよびカルボキシ変性ポリビニルアルコール
などのビニル系樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポ
リアミド、ポリイミド、ポリアセタール、（メタ）アク
リル系樹脂、ポリカーボネイト、尿素樹脂、飽和あるい
は不飽和のポリエステル、ウレタン樹脂、アルキド樹
脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の各種の樹脂。

【００４４】（２）メチルセルロース、カルボキシメチ
ルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなどの各種
の繊維質。（３）澱粉類やゼラチンなどの蛋白質。（４）パラフィンワックス，マイクロクリスタリンワッ
クス，キャデリンワックス，カルナバワックス，ライス
ワックス，ラノリン，モンタンワックスなどの各種のワ
ックス類。（５）ステアリン酸亜鉛，ステアリン酸カルシウムなど
の金属石鹸。（６）高級脂肪酸，高級脂肪酸アミド，シリカ，アルミ
ナなどのセラミックを主成分とするセラミック系コーテ
ィング剤。

【００４５】上記コーティング剤は、２種類以上混合し
てもよく、また、必要に応じて顔料などの充填剤，界面
活性剤などの各種の添加剤を含有させてもよい。また、
コーティング剤は、必要に応じて溶剤や水で希釈して、
コーティングに適した粘度に調整することにより、およ
び／または、コーティング後に拭き取りや研磨を行っ
て、適切なコーティング厚みを得ることができる。コー
ティング厚みは、好ましくは０．０１μｍ〜１０μｍ、
より好ましくは０．０５μｍ〜２μｍ程度である。

【００４６】以上、本発明の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されず、各種
の改良や変更を行ってもよいのはもちろんである。

【００４７】

【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］＜サーマルヘッド６６の作製＞公知のサーマルヘッドの
製造方法と同様にして、基板８０上に蓄熱層８２を形成
し、その上に発熱体８４を形成し、その上に電極８６を
形成し、その上に、さらに厚さ１１μｍの窒化珪素（Ｓ
ｉ₃Ｎ₄）膜を形成して、基となるサーマルヘッドを作
成した。従って、本実施例では、この窒化珪素膜が下層
保護膜８８となり、この下層保護膜８８上にカーボン保
護膜９０が形成され、さらにその上に、犠牲層９２が形
成される。

【００４８】このようなサーマルヘッドに、前述の（プ
ラズマ）ＣＶＤ装置を用いてカーボン保護膜９０と窒化
珪素からなる犠牲層９２とを、連続製膜により形成し
た。なお、この連続製膜の過程において、ＣＶＤ装置に
ガスを導入することにより、犠牲層９２の成分を変更す
ることも容易に可能である。＜性能評価＞このようにして形成したサーマルヘッド
に、必要な配線を施して空打ちテストを行った結果、カ
ーボン保護膜９０には熱変質などの変化は認められず、
満足すべき結果を得た。

【００４９】［実施例２］＜サーマルヘッド６６の作製＞公知のサーマルヘッドの
製造方法と同様にして、基板８０上に蓄熱層８２を形成
し、その上に発熱体８４を形成し、その上に電極８６を
形成し、その上に、さらに厚さ１１μｍの窒化珪素（Ｓ
ｉ₃Ｎ₄）膜を形成して、基となるサーマルヘッドを作
成し、次いで、この窒化珪素膜を下層保護膜８８とし
て、この上にカーボン保護膜９０を形成した。さらにそ
の上に、シリコーンゴム（信越シリコーン（株）製品一
液型ＲＴＶゴムを使用）からなる犠牲層９２を、コーテ
ィングにより形成した。形成された犠牲層９２を、丸一
日置いて硬膜させた。

【００５０】＜性能評価＞このようなサーマルヘッドを
用いて実施例１と同様の空打ちテストを行った結果、カ
ーボン保護膜９０には熱変質などの変化は認められず、
満足すべき結果を得た。なお、このような樹脂をコーテ
ィングしたサーマルヘッドを用いた場合には、空打ち時
の加熱により樹脂が軟化して、下層のカーボン保護膜９
０上のピンホールを閉塞し、カーボン保護膜９０の耐久
性を高める効果も認められた。

【００５１】［比較例１］＜サーマルヘッドの作製＞実施例と同様に、公知のサー
マルヘッドの製造方法と同様の方法で、基板８０上に蓄
熱層８２を形成し、その上に発熱体８４を形成し、その
上に電極８６を形成し、その上に、さらに厚さ１１μｍ
の窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）膜を形成して、基となるサー
マルヘッドを作成し、この窒化珪素からなる下層保護膜
８８の上にカーボン保護膜９０のみを形成した。

【００５２】＜性能評価＞このようにして形成した比較
用のサーマルヘッドに、必要な配線を施して空打ちテス
トを行った結果では、カーボン保護膜９０に熱変質が認
められ、実用上、満足すべき性能は得られなかった。以
上の結果より、本発明の効果は明らかである。

【００５３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、保護膜の腐食や摩耗が極めて少なく、しかも感
熱記録による発熱素子の抵抗値変化が極めて少なく、十
分な耐久性および経時安定性を有し、長期にわたって濃
度ムラの無い高画質の感熱記録を安定して行うことがで
きるサーマルヘッドを実現することができる。

【００５４】また、上記サーマルヘッドを製造する本発
明のサーマルヘッド製造方法によれば、上述のような優
れた性能を有するサーマルヘッドを、容易に製造するこ
とが可能になるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【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断面図である。

【図２】サーマルヘッドの発熱素子の抵抗値の変化と
発熱時間（対数）との関係の一例を示すグラフである。

【符号の説明】

６６サーマルヘッド８０基板８２グレーズ層８４発熱抵抗体８６電極８８下層保護膜９０カーボン保護膜９２犠牲層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気絶縁性基板上に蓄熱層，発熱抵抗体
層，電極を構成する導電層および保護層を順次被着させ
てなるサーマルヘッドであって、少なくとも、炭素を主
成分とする保護膜と、該炭素を主成分とする保護膜上に
設けられた犠牲層とを有し、前記発熱抵抗体層に、前記
犠牲層を形成後に所定の加熱履歴が与えられていること
を特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】前記犠牲層は、酸素遮断作用を有する材料
から構成される請求項１に記載のサーマルヘッド。
【請求項３】前記酸素遮断作用を有する材料は、緻密な
犠牲層を構成するものである請求項２に記載のサーマル
ヘッド。
【請求項４】電気絶縁性基板上に蓄熱層，発熱抵抗体
層，電極を構成する導電層および保護層を有するサーマ
ルヘッドの製造方法であって、少なくとも、前記導電層
上に第１の保護層を形成し、該第１の保護層上に炭素を
主成分とする保護膜を、該炭素を主成分とする保護膜上
に犠牲層を形成した後に、前記発熱抵抗体層に所定の加
熱履歴を与えることを特徴とするサーマルヘッドの製造
方法。