JPH03199058A - サーマルヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ファクシミリやプリンタ等の記録部品である
サーマルヘッドおよびその製造方法に関するものである
。

従来の技術 薄膜型のサーマルヘッドとしては、従来より第３図に示
した構造のものが用いられている。図に釦いて、１は絶
縁性基板、２はその絶縁性基板１上の主走査方向に一列
に設けた発熱抵抗体群、３はその発熱抵抗体群２上に設
けた一対の対向電極群、４は発熱抵抗体群２上と対向電
極群３上の発熱抵抗体群２の近傍部分に設けた耐摩耗保
護膜である。

このサーマルヘッドの耐摩耗保護膜４には、感熱紙に圧
接して摺動させることから生じる摩耗を防止するために
、耐摩耗性に優れていることが要求される。また耐摩耗
保護膜４は発熱抵抗体群２よシ熱エネルギーを伝えられ
、高温に熱せられるので耐熱性にも優れていることが要
求される。

従来のサーマルヘッドには、スパッタリング法により形
成された酸化タンタル（Ｔ＆２０５）、炭化シリコン（
Ｓｉｎ）、窒化シリコン（ＳｉＮ　）等が用いられてき
た。しかし、Ｔａ２０５は硬度が小さく耐摩耗性に劣り
、ＳｉＣは遊離カーボンと感熱紙が反応し異常摩耗がお
こり、さらにＳｉＮはひずみによる応力が大きいため膜
を厚くするとはがれやすくなる。一般にスパッタリング
法では、高速成膜時に大電力を投入した際、スプラッツ
粒が発生しやすく、これにより耐摩耗保護膜４に粒状突
起物や、その脱離によるピンホールが発生したシ、導体
層パターン（導体層厚み１μｍ程度）の段差被覆が不十
分等のため、これら欠陥部分を通して、下層膜の電界腐
食を招くケースがある。

以上のことを解決するため、プラズマＣｖＤ（ケミカル
、ペーパー、デポジション）法は有用である。プラズマ
ＣＶＤ法は原料にガスを用い、これに高周波をかけ、プ
ラズマ中で分解し基板上に膜を堆積させる方法である。

プラズマＣＶＤ法はスパッタリング法に比べ、エネルギ
ー（電力）が小さくてすみ、異常放電による粒状突起、
ピンホール等が生じにくい、また緻密かつ段差被覆性に
優れているため、下層膜の電界腐食が生じにくく、信頼
性が格段に改善される。

またプラズマＣＶＤ法を用いた保護膜としては、ＳｉＮ
　（シリコンナイトライド）膜が一般的に用いられてい
るが、前述したように応力が大きく、サーマルヘッド保
護膜として必要な６μｍ程度に厚くつけると、ひずみに
よる応力割れが生じる。

そのためこのＳｉＮ膜に０（酸素）原子を加え応力を緩
和した５ｉＯＮ（シリコンオキシナイトライド）膜が使
用されている。

発明が解決しようとする課題 しかし、この５ｉＯＮ膜を熱転写記録方式サーマルヘッ
ド耐摩耗保護膜に用いると、熱転写シートも５ｉＯＮ膜
も絶縁物のため、両者の間の摩擦によシ静電気が発生し
、耐摩耗保護膜に絶縁破壊が生じてし筐う。そのため絶
縁破壊の生じない耐摩耗保護膜が必要とされている。

本発明はこのような課題を解決し、絶縁破壊の生じない
耐摩耗保護膜を有するサーマルヘッド釦よびその製造方
法を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 この課題を解決するために本発明は、耐摩耗保護膜用材
料として５ｉＯＮに比べて抵抗率の小さい５ｉＢｘＮ、
膜を用いる構成としたものである。

作用 以上のように保護膜にＳ　ｉ　ＢｘＮｙ膜を用いること
により、転写シートと保護膜間に発生した静電気を保護
膜を通して逃がし、保護膜に絶縁破壊が生じないように
することができる。

実施例 以下本発明を実施例を用いて説明する。

第３図に釦いて、絶縁性基板１上の主走査方向に一列に
発熱抵抗体２群と、一対の対向電極３群を形成するとこ
ろ筐では従来例と同じであるから省略する。本実施例で
は、その後の耐摩耗保護膜４を形成する時、ＳｉＨ４，
Ｎ２を原料ガスとじて用い、Ｂの供給源としてＢ２Ｈ６
ガスを用い、プラズマＣＶＤ法により堆積したＳｉＢｘ
Ｎｙ膜について述べる。成膜条件としては、ＳｉＨ４流
量２０　ｓｃｃｍ、Ｎ２流量４００　ｓｃｃｍ１入射電
力６ｏｏｗ、基板温度３６０℃、圧力Ｉ　Ｔｏｒｒ、電
極間隔２０ｍｍとし、Ｂ２Ｈ６流量を変化させた。

第１図にＢ、、Ｈ６流量を変化させた場合の抵抗率の変
化を示した。横軸はＳｉＨ４とＢ２Ｈ６の流量比をとっ
ている。Ｂ２Ｈ６流量がＱ　Ｂｏｏｍのとき、すなわち
ＳｉＮ膜では１０　Ω・ｍ台だった抵抗率が、Ｂ２Ｈ６
流量の増加に伴って減少していくことがわかる。抵抗率
は１ｏ　Ω・ｍ台に達し、従来の５ｉＯＮ膜の抵抗率１
０　Ω・ｍ台に比べ大幅な抵抗率の低下となった。第２
図にＢ２Ｈ６流量を変化させた場合の硬度を示す。硬度
ＨｖはＢ２Ｈ６流量によってはあｌシ変化せず、１５０
０　Ａｉ’　／　ＩＩ！Ｉ１１程度の値を示した。

さらに、いくつか条件を変えてプラズマＣＶＤ法によシ
形成した本発明の５ｉＢｘＮ、を保護膜としたサーマル
ヘッドとプラズマＣＶＤ法によシ形成した５ｉＯＮを保
護膜としたサーマルヘッドについて比較実験を行った。

実験は熱転写方式印字走行試験で行い、通電条件はパル
ス幅３．６　ｍ５ｅｌＱ、。

１ライン周期１０　ｍＢ６０．　、印加電力ｏ、３Ｗ　
／　ａｏｔである。５ｉＯＮ保護膜を持つサーマルヘッ
ドでは摺動時に転写シートとの間に生じる静電気により
抵抗体、保護膜が破壊し、１ｋｍも印字走行しないうち
に印字できなくなった。ＳｉＢｘＮｙ保護膜のサーマル
ヘッドでは、１ｏ１０Ω・ｍ以下の抵抗率を持つＳｉＢ
ｘＮｙ保護膜を有するサーマルヘッドについては、３０
ｋｆｆｌ印字走行しても不良が生じなかった。これは膜
が導電性を有するため静電気による絶縁破壊が生じない
ためである。

本実施例では、原料ガスとしてＳｉＨ４，Ｎ２゜Ｂ２Ｈ
６を用いたが、ＳｉＨ４の代わりにＳｉ２Ｈ６を用いれ
ば、Ｓ　ｉ２　Ｈ６→ＳｉＨ２＋ＳｉＨ４の反応が起こ
り成膜速度を上げることができる。この場合他のＮ２．
　Ｂ２Ｈ６の流量も多くし膜の艇底を一定にする必要が
ある。またＢＦ３を用いれば、Ｈ十Ｆ→ＨＦ↑の反応に
よシ膜中の水素（Ｈ）が減す耐熱性が向上し、さらに硬
度も大きくなる。

また本実施例では、成膜時の基板温度を３５０℃とした
が、この理由は以下の通りである。サーマルヘッドが発
熱した場合、膜に珪素（Ｓｉ）と結合した水素が含筐れ
ていると、５ｉ−Ｈ結合が小さいため熱エネルギーによ
りその結合が切れ水素が放出され、膜のクラック、気泡
の原因となる。

そのため、基板をあらかじめ高い温度（３６０℃程度）
に保ってかくと、成膜段階で膜から水素が放出され、膜
中に水素が取り込まれにくくなる。

筐た膜中の水素が少なくなると膜の密度が大きくなう、
それにつれて硬度が大きくなる。このように、耐熱性、
硬度の向上を図るためには基板温度を高くする必要があ
る。さらに抵抗体、電極等の下地との付着力の向上も図
れる。

以上のべたように本発明によれば、熱転写記録方式用サ
ーマルヘッド耐摩耗保護膜をプラズマｃｖｎ法によう形
成でき、その耐静電気性を高め性能を向上できる。

発明の詳細 な説明したように本発明は、サーマルヘッドの耐摩耗保
護膜として導電性を持ったＳｉＢｘＮｙを用いたもので
あう、これにより熱転写シートとサーマルヘッドとの間
に生じる静電気による絶縁破壊を防止し、サーマルヘッ
ドを高性能化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＳｉＢｘＮｙ膜の抵抗率に対するＢ２Ｈ６／Ｓ
ｉＨ４流量比依存性を示す特性図、第２図はＳｉＢｘＮ
ｙ膜の硬度に対するＢ２Ｈ６／ＳｉＨ４流量比依存性を
示す特性図、第３図は一般的なサーマルヘッドの断面図
である。 ４・・・・・・耐摩耗保護膜。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁性基板と、この絶縁性基板上の主走査方向に
   一列に設けた発熱抵抗体群と、この発熱抵抗体群上に設
   けた一対の対向電極群と、前記発熱抵抗体群上と前記対
   向電極群上の発熱抵抗体群の近傍部分に設けた耐摩耗保
   護膜とを備え、前記耐摩耗保護膜がＳｉＢ＿ｘＮ＿ｙを
   主成分とする材料からなるサーマルヘッド。
2. （２）耐摩耗保護膜をプラズマＣＶＤ法を用いて形成す
   ることを特徴とする請求項１記載のサーマルヘッドの製
   造方法。
3. （３）耐摩耗保護膜を形成する際に使用する原料ガスと
   してＳｉＨ＿４またはＳｉ＿２Ｈ＿６と、Ｎ＿２と、Ｂ
   ＿２Ｈ＿６またはＢＦ＿３からなる少なくとも３種類の
   混合ガスを用いることを特徴とする請求項２記載のサー
   マルヘッドの製造方法。
4. （４）耐摩耗保護膜形成時の基板温度を３５０℃以上と
   することを特徴とする請求項２記載のサーマルヘッドの
   製造方法。