JPH0393554A - 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、特に耐摩耗層の耐摩耗性を改善した感熱記録
用の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〕 一ａにサーマルヘッドの構或は、その模式的縦断面構威
説明図の第６図に示すように、セラミ・冫ク基Ｆｉ（以
下、基板という）（１）の上面にグレイズされたガラス
層（２）、発熱抵抗体層（３）、電極（４）、耐酸化層
（５）が順次積層されると共に、感熱紙がこすられる最
外面には耐摩耗層（６）が設けられてなる構成であって
、サーマルヘッドは優れた感熱応答性に加えて優れた耐
摩耗性も要求され、そして耐摩耗性は耐摩耗層の硬度の
如何に係るので、耐摩耗層として各種のセラ亀ツクを用
いたものが提案されている． 先ず、特開昭５４−１１５７３４号公報においては、耐
摩耗層として炭化シリコンと酸化シリコンの混合物、あ
るいは炭化シリコンと酸化シリコンの混合物膜の上に炭
化シリコン膜を戒膜した２重構威になる例を開示してい
る． また、特開昭５　５−８　２　６　７　９号公報におい
ては、耐摩耗層として酸化物、炭化物または窒化物に珪
素を混合してなる膜を戒膜してなる例を開示している． また、特開昭５５−８２６７９号公報においては、耐摩
耗層としてＳｉＯト＊．Ｃ　−　　（但し、０．　　２
≦ｘ＜ｌ）になるセラくツクにより戒膜した例を開示し
ている． 従って、何れも高硬度の各種セラミックになる耐摩耗層
によって発熱抵抗体が保護されている．〔発明が解決し
ようとする課題〕 上記したように、このようなセラミックになる耐摩耗層
は極めて硬度が高いので、それなりに有用ではあるが、
その耐久性の観点からすると未だに以下に説明するよう
な問題点を持っている′．即ち、サーマルヘッドの発熱
抵抗体にはパルス通電がなされるので、耐摩耗層はこの
パルス通電に伴ってこの発熱抵抗体が発生する熱により
熱衝撃を直に受けることとなる． ところで、周知のように材料は一般にその硬度が高硬度
になるにつれて脆くなるという性質を持っている．そこ
で、その厚さを薄＜シ、またはその太さを細くすること
によって、例え脆性材料ではあっても曲げ変形可能には
なるが、その脆さ自体を改善することができない． それ故、この耐摩耗層には電極へのパルス通電に伴って
発生する熱が、電極と耐摩耗層が接触状態にあるために
この耐摩耗層に直接伝わり、その際の熱衝撃によって耐
摩耗層にクランクが発生したりすることが多々あって、
この耐摩耗層の耐久性上の信頼性が必ずしも十分とはい
えなかった．従って、本発明は耐摩耗性に優れ、かつ耐
熱衝撃に優れたサーマルへッドおよびその製造方法の提
供を目的とする． 〔課題を解決するための手段］ 本発明は上記問題点の解決を図るためになされたもので
あって、 従って本発明の第１発明に係るサーマルへッドの構成は
、基板上にグレイズ層、発熱抵抗体層および耐摩耗層が
順次積層されてなるサーマルヘッドにおいて、前記耐摩
耗層に（ｓ　ｉＸ　ｃｙ　）になる炭化シリコンを用い
、該炭化シリコンのＣと３１との成分比ｙ／ｘ　（但し
、ｘ，ｙ＞０）を発熱抵抗体側が最小となるよう該耐摩
耗層の厚み方向に連続的若しくは不連続的に変化させて
なることを特徴とする． また、本発明の第２発明に係るサーマルヘッドの製造方
法の要旨は、プラズマＣＶＤ反応室内に基板を設置し、
炭化水素ガスおよび珪化水素ガスの混合ガスを該炭化水
素ガスおよび珪化水素ガスの濃度比を連続的若しくは不
連続的に変化させつつ前記反応室に導入して、前記基板
上に成分比ｙ／Ｘが変化したＳａＩＩｃｙになる炭化シ
リコンの被膜を威膜することを特徴とする． 〔作用〕 本発明になるサーマルヘッドによれば、電桶と発熱抵抗
体層はＳ＋ｘＣｙになる炭化シリコンの耐摩耗層により
保護される． そして、このＳｉ．Ｃ，のＣとＳｉとの成分比ｙ／ｘは
発熱抵抗体層側ではＳｉリッチであって低硬度であるが
、この発熱抵抗体層の外表面に接近するにつれてＣリッ
チとなり、外表面における前記成分比ｙ／ｘにおいて最
高硬度になり得る成分比とし得るので、この発熱抵抗体
層の外表面に接近するにつれてその硬度を高硬度にする
ことができる． 〔実施例］ 本発明の実施例を、第１図乃至第５図を参照しながら説
明する． 星工夫施■ この第１実施例を、サーマルヘッドの模式的縦断面構威
説明図の第１図と、平板型プラズマＣＶＤ装置の模式的
構威説明図の第２図と、炭素とシリコンの戒分比ｙ／ｘ
に対する硬度変化関係説明図の第３図とに基づいて、従
来例と同一の構或部品は同一符号を以て以下に説明する
． 即ち、第１１Ｍにおいて示す符号（１）は基板であり、
この基仮（１）の上面にグレイズされたガラス層（２）
発熱抵抗体層（３）、電極（４）を順次積層すると共に
、この電極（４）の上に感熱紙がこすられる耐摩耗層（
６）を積層してなる構威とした． 上記した耐摩耗１（６）は以下に説明する平板型プラズ
マＣＶＤ装置を用いて戒膜した． 即ち、第２図に示す符号Ｏｍはガス導入口（１０ａ）と
ガス排気口（１０ｂ）とを備えてなる減圧室であり、こ
の減圧室ＯＩ１）の内側の上部には電極ＯＤが配設され
、この電極００にはマッチング回路（ｌｌａ）を介して
高周波電源（ｌｌｂ）により電圧が印加されるようにな
っている． 一方、減圧室０（Ｄの下部内側にはアース電極０２１が
配設されている．そして、アース電極（＋２１の上に基
Ｆｉ．（１）を＠置して、ガス導入口（１０ａ）から炭
化水素ガスとしてのＣｔＨ４と珪化水素ガスとしてのＳ
ｉＨａとからなる混合ガスの混合比を変化させつつ減圧
室θω内に導入すると共に、所定の電圧を電極（Ｉ１）
に印加すれば、印加電圧により励起された炭化水素ガス
および珪化水素ガス中の炭素ＣおよびシリコンＳｉが炭
化水素ガスおよび珪化水素ガスの混合成分比ｙ／ｘに応
じて基板（１）に付着し、この基板（１）の表面にＳｉ
，Ｃ，なる耐摩耗層（６）が威膜される．このＳｉ．Ｃ
，になる威膜条件を以下に示すと、ガス圧＝０．　　１
　（ｔｏｒｒ）　、負荷電力＝３　０　０Ｗ、基板の温
度−２００゜Ｃにすると共に、反応ガスの標準の供給流
量を各々第１表の通りとした．第ｌ表．反応ガスの標準
供給流量 （単位；　ｃｃ／ｓｉｎ　） そして、この実施例においては、ＣとＳｉとの戒分比ｙ
／ｘを０．６から２．８の範囲とした。

より詳しくは、上記した発熱抵抗体（３）側の戒分比ｙ
／ｘ＝０．６とし、耐摩耗層（６）の厚さ方向に向かっ
て次第にｙ／ｘ値を大きくし、表面においてｙ／ｘ＝２
．８としたのである． この、戒分比ｙ　／　ｘ　偵の変化に対するモース硬度
変化を示すと第３図に示すとおりとなる．即ち、耐摩耗
層（６）の硬度は発熱抵抗体（３）側ではモース硬度が
約４であるが、次第に硬くなりその表面においては約８
となった． 従って、耐摩耗Ｎ（６）の発熱抵抗体（３）側が低硬度
であるために靭性が高く耐熱衝撃があっても、これにク
ラックが発生したりすることがなくなり、しかもこの耐
摩耗層（６）の表面は高硬度であるために優れた耐摩耗
性が付与されるともに、発熱抵抗体（３）により発生し
た熱は耐摩耗層（６）を伝達中において緩和されるので
、耐摩耗層（６）の表面にクランクが発生するようなこ
とがなくなった。

星上皇益班 この第２実施例を、サーマルヘッドの模式的縦断面構戒
説明図の第４図と、印加電圧に対する抵抗変化率説明図
の第５図とに基づいて以下に説明すると、図に示す符号
（１）は基板であり、この基板（１）の上面にグレイズ
されたガラス層（２）、発熱抵抗体層（３）、電極（４
）を順次積層すると共に、この電極（４）の上に感熱紙
がこすられる耐摩耗Ｎ（６）を積層してなる構或とした
。

上記した耐摩耗層（６）の詳細は、電極（４）側から順
に成分比ｙ／ｘ＝０．８になる第Ｉ　Ｊｉ　（６ａ）と
、戒分比ｙ／ｘ＝１．５になる第２　７Ｗ　（６ｂ）と
、戒分比ｙ／ｘ＝２．２になる第３層（６ｃ〉と、戒分
比ｙ／Ｘ＝２．８になる第４層（６ｄ）との４層に積層
されてなり、各層の厚さの各々が０．　　５μｍになる
総厚さ２μｍの層としてなる構戒とした．次いで、間接
的に上記した耐摩耗層（６）の効果を確認するために、
現状において電極（４）の保護膜として多用されている
酸化タンタル（Ｔａｉｌｓ）になる膜厚２μｍの耐摩耗
層（６）を形威したサーマルヘソドを作製すると共に、
これら両者の耐熱衝撃性をステップストレステストによ
って評価した．このステップストレステストの条件は、
印加電圧のパルス周Ｍ＝１．５ｍｓ，印加電圧のパルス
幅＝０．３ｍｓ，１ステップの印加電圧のパルス数＝Ｉ
ＸｌＯ’である． このテスト結果は、縦輔を抵抗変化率（％）で、また横
軸を印加電圧のレベルで示す第５図のとおりである．な
お、耐摩耗層（６）がＳｉ．Ｃ，の本実施例の場合を実
線で、この耐摩耗層（６）がＴａ．Ｏ，の場合を鎖線で
各々示したものである．この図から良く理解されるよう
に、Ｓ　Ｉ　Ｘ　Ｃ　ｙになる耐摩耗１１Ｊ　（６）は
熱衝撃を良く緩和していることが判る．このように、こ
の実施例になる耐摩耗層（６）も、第１実施例と同様に
クランクを生じたりするようなことがなくなった． 従って、この実施例の作用と効果とは第１実施例と略同
効である． 上記した実施例にあっては、何れも反応ガスとしてエタ
ン（ＣＪａ）とモノシラン（ＳｉＬ）を用いた場合を例
として説明したが、これら以外のガスとしては、炭化水
素としてはメタン（Ｃｌｌ．）やアセチレン（ＣＪｇ）
等を、またジシラン（ＳｉｘＩｌｉ）やトリシラン（Ｓ
ｉＪｓ）等とを用い、これらを適量づつ混合して供給し
ても良い． なお、上記した実施例は何れも本発明の具体例にすぎず
、従ってこの実施例によって本発明の技術的思想の範囲
が限定されるものではなく、しかもこの技術的思想を逸
脱しない範囲内における設計変更等は自由自在である． 〔発明の効果〕 本発明になるサーマルヘッドによれば、電極と発熱抵抗
体層はＳｉｘＣｙになる炭化シリコンの耐摩耗層により
保護されるが、このＳｉ．Ｃ，のＣとＳｉとの成分比ｙ
／ｘは発熱抵抗体層側ではＳｉリッチであって低硬度で
、この発熱抵抗体層の外表面に接近するにつれてＣリッ
チとなり、外表面における前記或分比ｙ／ｘにおいて最
高硬度になり得る成分比とし得るので、この発熱抵抗体
層の外表面に接近するにつれてその硬度を高硬度にする
ことができるので、発熱抵抗体層の近くは熱衝撃に強く
、そして耐摩耗層の最外表面側は硬く脆いが、耐摩耗層
を通ることにより熱衝撃が緩和され、この部位にクラッ
クを生じるようなことがなくなった． 従って、本発明によって耐摩耗性に優れ、かつ耐熱衝撃
に優れたサーマルヘッドおよびその製造方法を実現する
ことができたのである．

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例になるサーマルヘッドの模式的縦断
面構威説明図、第２図は平板型プラズマＣＶＤ装胃の模
式的構威説明図、第３図は炭素とシリコンの成分比ｙ／
ｘに対する硬度変化関係説明図、第４図は第２実施例に
なるサーマルヘッドの模式的縦断面構成説明図、第５因
は印加電圧に対する抵抗変化率説明図、第６図は従来の
サーマルヘッドの模式的縦断面横戒説明図である．（１
）一基板、（２）一ガラス層、（３）一発熱抵抗体層、
（４）一電極、（６）一耐摩耗層、ＧＩｌ）−減圧室、
（ＩＯａ）−−−ガス導入口、（１０ｂ）−一一排出口
、（Ｉ１）−電極、（ｌｌａ）−−−マッチング回路、
（ｌｌｂ）−一一高周波電源０２ｌ−　アース電極．

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上にグレイズ層、発熱抵抗体層および耐摩耗
   層が順次積層されてなるサーマルヘッドにおいて、 前記耐摩耗層に（Ｓｉ＿ｘＣ＿ｙ）になる炭化シリコン
   を用い、該炭化シリコンのＣとＳｉとの成分比ｙ／ｘ（
   但し、ｘ、ｙ＞０）を発熱抵抗体側が最小となるよう該
   耐摩耗層の厚み方向に連続的若しくは不連続的に変化さ
   せてなることを特徴とするサーマルヘッド。
2. （２）プラズマＣＶＤ反応室内に基板を設置し、炭化水
   素ガスおよび珪化水素ガスの混合ガスを該炭化水素ガス
   および珪化水素ガスの濃度比を連続的若しくは不連続的
   に変化させつつ前記反応室に導入して、前記基板上に成
   分比ｙ／ｘが変化したＳｉ＿ｘＣ＿ｙになる炭化シリコ
   ンの被膜を成膜することを特徴とするサーマルヘッドの
   製造方法。