JPH0557937A - サーマルヘツドの製造方法 - Google Patents

サーマルヘツドの製造方法

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JPH0557937A
JPH0557937A JP3220497A JP22049791A JPH0557937A JP H0557937 A JPH0557937 A JP H0557937A JP 3220497 A JP3220497 A JP 3220497A JP 22049791 A JP22049791 A JP 22049791A JP H0557937 A JPH0557937 A JP H0557937A
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JP
Japan
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thermal head
layer
protective film
heating resistor
protective
Prior art date
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JP3220497A
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English (en)
Inventor
Tetsuharu Hyodo
徹治 兵頭
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 印画寿命を改善することができるとともに、
印画品質を格段に向上することができるサーマルヘッド
の製造方法を提供することである。 【構成】 サーマルヘッド1を製造するに際して、電極
層5,6を形成して後に、窒素ガスを5%含むアルゴン
ガスを用いて、保護層形成領域をスパッタリングしエッ
チングを行う。これにより、保護層形成領域における発
熱抵抗体層4あるいは電極5,6の表面の酸化膜および
汚れが除去され、清浄化される。また、アルゴンイオン
の衝突により保護層形成領域表面の構成原子にエネルギ
が付与され、構成原子が活性化する。したがって、この
後に保護膜8をスパッタリングなどの薄膜技術で成膜す
る際に、前記保護膜形成領域の構成原子と、保護膜8を
構成するシリコン、窒素などの分子とが化学結合を行い
両者の密着力が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、サーマルヘッドに関
し、とりわけ印画寿命を改善したサーマルヘッドの製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は、従来例の説明に用いられると共
に後述するように実施例においても参照される本発明の
基礎となる構成を示す典型的なサーマルヘッド1の断面
図である。サーマルヘッド1は、アルミナ系セラミック
などから成る絶縁基板2上にガラスから成るグレーズ層
3が形成され、その上にスパッタリングなどの薄膜技術
で窒化タンタルTa34を成膜して発熱抵抗体層4が形
成される。発熱抵抗体層4上には、アルミニウムなどの
金属をスパッタリングなどで成膜し、エッチングを施し
て共通電極5および個別電極6が形成され、たとえば6
ドット/mmの密度で複数の発熱素子7が構成される。
このような絶縁基板2は、保護膜形成領域を5酸化タン
タルTa25などから成る保護膜8で被覆される。この
ようなサーマルヘッド1は、プラテンローラ9との間で
感熱記録紙10を挟圧し、感熱印画を行う。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このようなサーマルヘ
ッド1を用いて図2の左右方向への印画走行を繰返した
場合、プラテンローラ9からサーマルヘッド1への圧力
に基づいて保護膜8と感熱記録紙10との間に、図2に
示す矢符F1の摩擦力が生じる。保護膜8は、発熱抵抗
体層4と電極5,6上に、スパッタリングによる物理吸
着の作用、ずなわちファンデルワールス力によってのみ
付着しており、したがって保護膜8の発熱抵抗体層4お
よび電極5,6の表面への密着力は比較的低く、保護膜
8に矢符F1の方向の摩擦力が生じると、保護膜8と電
極5,6とは両者の界面11で両者の間に剥離を生じ、
保護膜8にクラックを誘発し、外部からの水分の侵入な
どにより電極5,6および発熱抵抗体層4を腐食させ、
動作不良や寿命を短くするなどの不具合を生じている。
【0004】また界面11における剥離を生じさせる保
護膜8の変形は、電極5,6と発熱抵抗体層4との界面
12付近に伝達し、この部分においても電極5,6と発
熱抵抗体層4との間に剥離が生じ、発熱素子7における
抵抗値が不所望に上昇し、印画不良となるなどの不具合
を生じている。
【0005】本件発明者はこのような不具合を確認する
ために、発熱素子7が6ドット/mmの密度であって、
日本工業規格A列4番のサイズの感熱記録紙10を印画
可能なラインプリンタであるサーマルヘッド1を用い、
印加電力を0.59W/ドットとし、印加パルス周期
2.5ms、印画パルス幅1.5msの条件で印画を行
い、サーマルヘッド1内の複数の発熱素子7における印
画走行5km走行後の抵抗値上昇が1%以上のドット数
を計数した。この測定結果を、図4のラインL1に示
す。なお、図4の横軸は1つのサーマルヘッドあたり全
体の荷重である。この計測結果からは、プラテンローラ
9の圧力に正に相関して発熱素子7の抵抗値の異常が増
大することが理解される。
【0006】すなわち、従来例のサーマルヘッド1で
は、電極5,6や発熱抵抗体層4の腐食により印画寿命
が低下し、また各発熱素子7における抵抗値の不所望な
上昇により印画品質が低下するという不具合を有してい
る。
【0007】本発明の目的は、上述の技術的課題を解消
し、印画寿命を改善できるとともに印画品質を向上する
ことができるサーマルヘッドを提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁性基板上
にグレーズ層と発熱抵抗体層と電極層と保護層とを順次
形成するサーマルヘッドの製造方法において、電極層を
形成した後に、少なくとも解離しやすい気体成分を含む
気体を用いて、保護層形成領域をスパッタリングしてエ
ッチングを行う工程を設け、当該工程終了後に保護層の
形成を行うようにしたことを特徴とするサーマルヘッド
の製造方法である。
【0009】また本発明は、上記解離しやすい気体成分
は窒素ガスであることを特徴とするサーマルヘッドの製
造方法である。
【0010】前記保護膜の組成として、窒化シリコンS
iN、SiON、酸化シリコンSiO2 、シリコンカー
バイトSiCの内、少なくとも1種類の材料から選ばれ
る。
【0011】
【作用】本発明に従えば、絶縁基板上にグレーズ層と発
熱抵抗体層と電極層と保護層とを順次形成してサーマル
ヘッドを製造するに際して、電極層を形成して後に少な
くとも解離しやすい気体成分を含む気体を用いて、保護
層形成領域をスパッタリングしエッチングを行う。これ
により、保護層形成領域における発熱抵抗体層あるいは
電極層の表面の酸化膜および汚れが除去され、清浄化さ
れる。また、気体分子の衝突により保護層形成領域表面
の構成原子にエネルギが付与され、構成原子が活性化す
る。したがって、この後に保護膜をスパッタリングなど
の薄膜技術で成膜する際に、前記保護膜形成領域の構成
原子と、保護膜を構成する分子とが化学結合を行うな
ど、両者の密着力が向上する。
【0012】これにより、保護膜が発熱抵抗体層あるい
は電極層への密着性が向上し、サーマルヘッドの印画寿
命を改善でき、かつ印画品質を向上することができる。
またスパッタリングによるエッチングを行う気体中に、
窒素ガスN2を適量含有させることにより、前記スパッ
タリング時に中性の窒素分子が発熱抵抗体層および電極
層の表面に埋め込まれ、保護膜形成時に保護膜材料と吸
着あるいは共有結合を行うため、両者の界面の密着力が
更に向上する。
【0013】これにより、電極層と保護層との層間剥離
が防止され、保護層にクラックが生じる事態を防止で
き、このクラックに沿う外部の水分の侵入による電極層
や発熱抵抗体層の腐食が防止される。これにより、印画
寿命を格段に改善できる。一方、前記保護層の変形は電
極層と発熱抵抗体層との界面付近にも及ぶが、前記密着
力の向上により、電極層の発熱抵抗体層への密着性が保
持される。これにより、印画品質が格段に向上される。
【0014】
【実施例】図1は本発明の一実施例のサーマルヘッドの
製造工程を示す断面図であり、図2は前述したように、
本発明の基礎となる構成を示す典型的なサーマルヘッド
1の断面図である。サーマルヘッド1は、アルミナ系セ
ラミックなどから成る絶縁基板2上にガラスから成るグ
レーズ層3が形成され、その上にスパッタリングなどの
薄膜技術で窒化タンタルTa34を成膜して発熱抵抗体
層4が形成される。発熱抵抗体層4上には、アルミニウ
ムなどの金属をスパッタリングなどで成膜し、エッチン
グを施して共通電極5および個別電極6が形成され、た
とえば6ドット/mmの密度で複数の発熱素子7が構成
される。このような絶縁基板2は、保護膜形成領域を5
酸化タンタルTa25などから成る保護膜8で被覆され
る。このようなサーマルヘッド1は、プラテンローラ9
との間で感熱記録紙10を挟圧し、感熱印画を行う。
【0015】図3は本実施例に従うサーマルヘッド1の
製造工程を説明する工程図である。工程a1では、絶縁
基板2の全面に亘ってガラス層をスクリーン印刷などの
厚膜技術で形成し、焼成してグレーズ層3を得る。工程
a2ではグレーズ層3上に前述したように、スパッタリ
ングなどの薄膜技術で発熱抵抗体層4を成膜する。工程
a3では発熱抵抗体層4上にアルミニウムからなる金属
層をスパッタリングで成膜し、共通電極5および個別電
極6が得られるようにパターンニングする。
【0016】工程a4では、この製造段階の絶縁基板2
において、発熱抵抗体層4や電極5,6の表面における
後述する保護膜8が形成される保護膜形成領域に、保護
膜形成に先立って、スパッタリングによる表面のエッチ
ングを行う。本実施例のエッチングに使用するガスはた
とえば窒素ガスN2 を5%含有したアルゴンArガスを
用い、5mtorrのガス圧の下でスパッタリング装置
内に収納されたサーマルヘッド1の絶縁基板2を保持す
る保持具に高周波電力を印加し、前記保持具を負極に設
定することにより、エッチングを行う。このとき、高周
波電力によってアルゴンArガスはアルゴンイオンAr
+ に電離され、前記発熱抵抗体層4および電極5,6の
表面に衝突し、エッチングが施される。
【0017】これにより、前記保護膜形成領域における
表面の汚れや酸化物層が除去され、表面が清浄化され
る。また発熱抵抗体層4および電極5,6の表面の構成
原子が衝突したアルゴンイオンAr+ によってエネルギ
を付与され、構成原子のポテンシャルを増大して活性化
する。このエッチングはたとえばエッチング深さにして
数〜10原子層(3〜30Å)行われる。一方、スパッ
タリングガス中の窒素ガスN2 は中性ガスもしくは活性
化された状態で、発熱抵抗体層4および電極5,6の表
面に図1で示されるように熱運動によって拡散到達し、
トラップされ埋め込まれる。
【0018】工程a5では、前記スパッタリングによる
エッチングを行ったままスパッタリング装置の真空を破
ることなく、たとえば窒化シリコンSiNを主成分とす
るターゲットを用いてスパッタリングを行い、保護膜8
を形成する。このとき前記発熱抵抗体層4および電極
5,6の表面に到達した窒化シリコンの分子は、前記活
性化された構成原子と容易に化学結合を実現し、発熱抵
抗体層4および電極5,6の表面に強く付着する。ま
た、前記表面に埋め込まれた窒化ガスN2 は、飛来する
窒化シリコンのシリコン分子Si、窒素N2、あるいは
炭素Cと共有結合を実現し、これによっても保護膜8が
発熱抵抗体層4あるいは電極5,6の表面に強固に固着
する。
【0019】このようにして製造されたサーマルヘッド
1は、保護膜8が前述のように強固に発熱抵抗体層4お
よび電極5,6に固着するので、従来技術の項で述べた
ような保護膜8の剥離、あるいは電極5,6の発熱抵抗
体層4からの剥離などが防止される。
【0020】前記実施例において、スパッタリングを行
うガスとして、アルゴンガスを挙げて説明したが、これ
に代えてネオンガスやクリプトンガスなどを用いるよう
にしてもよい。すなわち発熱抵抗体層4や電極5,6の
表面の構成原子に運動エネルギを付与して活性化できる
種類の中から適宜選ばれる。
【0021】このようなサーマルヘッド1を用いてプラ
テンローラ9との間で感熱記録紙10に感熱動作を行う
場合、感熱記録紙10は図1の左右方向、すなわちサー
マルヘッド1の副走査方向に走行する。したがって保護
膜8には、図1の矢符F2方向の摩擦力が生じる。この
摩擦力により、電極5,6と保護膜8との界面11にお
いて、保護膜8が電極5,6から剥離する方向に変形す
る場合があるが、このような場合でも保護膜8は発熱抵
抗体層4および電極5,6に前述したように強固に密着
しており、これにより、電極5,6と保護膜8との層間
剥離が防止される。
【0022】またこのような保護膜8の変形は、電極
5,6と発熱抵抗体層4との界面11付近に及ぶが、こ
の点に関しても保護膜8は発熱抵抗体層4および電極
5,6に対する密着性が良好であり、発熱抵抗体層4と
電極5,6との密着性を維持することができる。
【0023】このようにして、製造されたサーマルヘッ
ド1を従来例における図4を参照して説明した印画条件
と同一条件で印画動作を行い、5kmの印画走行に対し
てプラテン圧を変化させ、保護膜8と電極5,6との層
間剥離および、電極5,6と発熱抵抗体層4との層間剥
離の発生に伴う発熱素子7における抵抗値の異常な上昇
を計測した。この計測結果は、図4の黒丸を付したライ
ンL3で示される。すなわち、プラテンローラ9からサ
ーマルヘッド1への圧力を変化させても、サーマルヘッ
ド1における発熱素子7の抵抗値の異常上昇は観測され
なかった。すなわち、前述したような図4を参照して説
明した界面11,12における層間剥離の発生が防止で
きることが確認された。
【0024】このようにして本実施例によれば、電極
5,6と保護膜8との層間剥離が防止され、これにより
保護膜8にクラックが生じる事態が防止され、このクラ
ックによる外部からの水分などの侵入による電極5,6
や、発熱抵抗体層4の腐食が防止され、印画寿命を格段
に改善することがてきる。また、電極5,6と発熱抵抗
体層4との層間剥離が防止され、このような層間剥離が
生じた場合に観測される発熱素子7における抵抗値の異
常上昇が防止され、したがって印画品質を向上すること
ができる。
【0025】本実施例は、いわゆるラインプリンタにつ
いて説明したけれども、シリアルプリンタについても実
施されるものである。
【0026】
【発明の効果】以上のように本発明に従えば、絶縁基板
上にグレーズ層と発熱抵抗体層と電極層と保護層とを順
次形成してサーマルヘッドを製造するに際して、電極層
を形成して後に少なくとも解離しやすい気体成分を含む
気体を用いて、保護層形成領域をスパッタリングしエッ
チングを行う。これにより、保護層形成領域における発
熱抵抗体層あるいは電極層の表面の酸化膜および汚れが
除去され、清浄化される。また、気体分子の衝突により
保護層形成領域表面の構成原子にエネルギが付与され、
構成原子が活性化する。したがって、この後に保護膜を
スパッタリングなどの薄膜技術で成膜する際に、前記保
護膜形成領域の構成原子と、保護膜を構成する分子とが
化学結合を行うなど、両者の密着力が向上する。
【0027】これにより、保護膜が発熱抵抗体層あるい
は電極層への密着性が向上し、サーマルヘッドの印画寿
命を改善でき、かつ印画品質を向上することができる。
またスパッタリングによるエッチングを行う気体中に、
窒素ガスN2を適量含有させることにより、前記スパッ
タリング時に中性の窒素分子が発熱抵抗体層および電極
層の表面に埋め込まれ、保護膜形成時に保護膜材料と吸
着あるいは共有結合を行うため、両者の界面の密着力が
更に向上する。
【0028】これにより、電極層と保護層との層間剥離
が防止され、保護層にクラックが生じる事態を防止で
き、このクラックに沿う外部の水分の侵入による電極層
や発熱抵抗体層の腐食が防止される。これにより、印画
寿命を格段に改善できる。一方、前記保護層の変形は電
極層と発熱抵抗体層との界面付近にも及ぶが、前記密着
力の向上により、電極層の発熱抵抗体層への密着性が保
持される。これにより、印画品質が格段に向上される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の製造工程を説明するサーマ
ルヘッド1の断面図である。
【図2】本発明の基礎となる構成のサーマルヘッド1の
断面図である。
【図3】本実施例の製造工程を説明する工程図である。
【図4】サーマルヘッド1の抵抗値異常を生じるドット
数を示すグラフである。
【符号の説明】
1 サーマルヘッド 2 絶縁基板 3 グレーズ層 4 発熱抵抗体層 5 共通電極 6 個別電極 7 発熱素子 8 保護膜 9 プラテンローラ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁性基板上にグレーズ層と発熱抵抗体
    層と電極層と保護層とを順次形成するサーマルヘッドの
    製造方法において、 電極層を形成した後に、少なくとも解離しやすい気体成
    分を含む気体を用いて、保護層形成領域をスパッタリン
    グしてエッチングを行う工程を設け、 当該工程終了後に保護層の形成を行うようにしたことを
    特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
  2. 【請求項2】 上記解離しやすい気体成分は窒素ガスで
    あ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。
JP3220497A 1991-08-30 1991-08-30 サーマルヘツドの製造方法 Pending JPH0557937A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5554866A (en) * 1994-08-01 1996-09-10 Texas Instruments Incorporated Pre-oxidizing high-dielectric-constant material electrodes

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5554866A (en) * 1994-08-01 1996-09-10 Texas Instruments Incorporated Pre-oxidizing high-dielectric-constant material electrodes

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