JPH09309218A

JPH09309218A - サーマルヘッド

Info

Publication number: JPH09309218A
Application number: JP15177296A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Tozawa; 和夫戸沢
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1996-05-22
Filing date: 1996-05-22
Publication date: 1997-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】蓄熱層にポリイミド樹脂を用いたサーマルヘッ
ドにおいて、バッファー層を緻密に低応力に厚く形成で
き、高効率（低消費電力）で印画中の異物粒子巻き込み
に耐え、耐湿性等の面でも優れた信頼性の高いものを提
供する。【解決手段】高熱伝導性絶縁基板１上にポリイミド樹脂
でなる蓄熱層２を形成し、蓄熱層２と発熱抵抗体層３と
の間に、バッファー層４を設けた。バッファー層４は、
Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓｒ、Ｙ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈ
ｆ、ＴａまたはＷの少なくとも一種と、ＮまたはＯの少
なくとも一種と、ＬａまたはＣｅの少なくとも一種とか
らなる絶縁性セラミック層でなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感熱記録あるいは
感熱転写記録等に使用するサーマルヘッドに係り、印画
効率向上（低消費電力化）のためにポリイミド樹脂を蓄
熱層としたサーマルヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】サーマルヘッドはファクシミリやビデオ
プリンター等各種印画記録装置に使用され、これらの装
置の小型化、低電力化、低価格化の要求に伴い、サーマ
ルヘッドも小型化、低電力化、低価格化が要求されてい
る。

【０００３】これらの要求に応えるため、印画効率の向
上（低電力化）を目的として、サーマルヘッドの基板と
発熱抵抗体との間に介在させる蓄熱層を、熱伝導率が約
０．７ｗ／ｍ・Ｋのグレーズに代え、低い熱伝導率（約
０．１５ｗ／ｍ・Ｋ）のポリイミド樹脂等を用いること
が提案されている（特開昭５２−１００２４５号公
報）。

【０００４】また、このようなポリイミド樹脂を蓄熱層
とするサーマルヘッドとして、例えば特開昭６１−１２
３５７号公報には、アルミナ等の絶縁性材料からなる基
板の表面にポリイミド樹脂でなる蓄熱層を形成し、その
上に、蓄熱層から発熱抵抗体への不純物拡散の防止と、
蓄熱層と発熱抵抗体との間で発生する熱応力の低減を目
的として、１μｍ〜５μｍの厚みを有するＳｉＯ₂、Ｓ
ｉ₃Ｎ₄、ＳｉＣ等の絶縁性セラミック層（以下バッファ
ー層と呼ぶ）を形成し、その上に発熱抵抗体を形成し、
その上に駆動回路に接続されるリード電極と各発熱体に
共通に接続されるコモン電極を形成して、これらを耐熱
性、耐摩耗性の保護膜で覆ったものが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ポリイミド樹脂はその
ビッカース硬度が十数以下（測定荷重１ｇ）であり、外
力により容易に変形する。この変形を防止するために
は、ポリイミド樹脂層でなる蓄熱層の上に前記特開昭６
１−１２３５７号公報に開示されているようなバッファ
ー層および耐摩耗性保護膜よりなる機械的保護膜を厚く
形成することが有効である。このように機械的保護膜を
厚く形成することにより、印画中に異物粒子が巻き込ま
れた場合において、バッファー層や耐摩耗性保護膜の変
形、および発熱抵抗体のクラック発生や抵抗値増加を防
止する試みがなされている。

【０００６】前記バッファー層をスパッタリング法を用
いて成膜する場合、バッファー層とポリイミド樹脂でな
る蓄熱層との間の密着性向上およびバッファー層の機械
的強度増加のために、バイアス・スパッタリング法を用
いてバッファー層を形成していた。このように、バイア
ス・スパッタリング法を用いてバッファー層を形成する
理由は、スパッタリング時にバイアス電圧がないと、膜
が柱状に成長して膜面と垂直方向に境界部が発生し、外
力が加わったときに割れやすくなり、またその境界部を
通じてポリイミド樹脂が吸湿し、密着力が低下するから
である。

【０００７】しかしながら、バッファー層をバイアス・
スパッタリング法により形成する場合、スパッタリング
ガスとして用いられる多数のＡｒ原子がバッファー層に
取り込まれ、バッファー層の膜応力が増加し、印画中の
異物粒子の巻き込みに耐えられるような十分な硬度を有
する膜厚に形成することが困難であった。

【０００８】本発明は、上記した問題点に鑑み、バッフ
ァー層を緻密に低応力に厚く形成でき、高効率（低消費
電力）で印画中の異物粒子巻き込みに耐え、耐湿性等の
面でも優れた信頼性の高いサーマルヘッドを提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は、高熱伝導性絶縁基板上に蓄熱層を介して
複数の発熱抵抗体を形成し、該発熱抵抗体に通電するた
めの電極を設け、その上に耐摩耗性保護膜を形成したサ
ーマルヘッドにおいて、前記蓄熱層がポリイミド樹脂で
なり、該蓄熱層と前記発熱抵抗体層との間に、Ｓｉ、Ａ
ｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓｒ、Ｙ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａま
たはＷの少なくとも一種と、ＮまたはＯの少なくとも一
種と、ＬａまたはＣｅの少なくとも一種とからなるバッ
ファー層を設けたことを特徴とする（請求項１）。

【００１０】また本発明は、前記バッファー層上に、Ｓ
ｉと、ＮまたはＯの少なくとも一種よりなる絶縁性セラ
ミック層を設けたことを特徴とする（請求項２）。

【００１１】また、本発明は、前記発熱抵抗体および前
記電極と前記耐摩耗性保護膜との間に、前記バッファー
層と同じ材質の絶縁性セラミック層を設けたことを特徴
とする（請求項３）。

【００１２】また、本発明は、バッファー層が、好まし
くは、ＳｉＬａ_xＯ_yＮ_zまたはＳｉＣｅ_xＯ_yＮ_z（ただ
し、ｘ＝０．０９〜１．４３、ｙ＝０．３０〜３．２
９、ｚ＝０．３６〜１．２７）で表されるものでなるこ
とを特徴とする（請求項４）。

【００１３】また、本発明は、前記バッファー層等の絶
縁性セラミック層をバイアス・スパッタリング法で形成
したことを特徴とする（請求項５）。

【００１４】また、本発明は、高熱伝導性絶縁基板上に
蓄熱層を介して複数の発熱抵抗体を形成し、該発熱抵抗
体に通電するための電極を設け、その上に耐摩耗性保護
膜を形成したサーマルヘッドにおいて、前記蓄熱層がポ
リイミド樹脂でなり、前記発熱抵抗体上における前記耐
摩耗性保護膜の測定荷重１００ｇでのビッカース硬度が
１３００以上、２７００以下であることを特徴とする
（請求項６）。

【００１５】

【作用】本発明においては、ＭＬａ_xＯ_yＮ_zまたはおよ
びＭＣｅ_xＯ_yＮ_z（ただしＭはＳｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔ
ｉ、Ｓｒ、Ｙ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、ＴａまたはＷの少な
くとも一種）によりバッファー層を形成するものであ
り、ＬａまたはおよびＣｅの混入により、ポリイミド樹
脂とバッファー層との密着性が向上すると共に、緻密性
および耐湿性が向上する。またバッファー層の膜応力が
低下し、バッファー層を異物粒子の巻き込みに耐えられ
るような十分な強度の膜厚に形成することが可能とな
る。

【００１６】

【発明の実施の態様】

（実施例１）図１（Ａ）は本発明によるサーマルヘッド
の一実施例を示す断面図である。図１（Ａ）において、
１はアルミナ等の高熱伝導性絶縁基板、２は該基板１上
に形成されたポリイミド樹脂でなる蓄熱層、３は発熱抵
抗体層、４は該発熱抵抗体層３と蓄熱層２との間に設け
たバッファー層、５ａ、５ｂは発熱抵抗体層３上に形成
したリード電極およびコモン電極、６はこれらの電極５
ａ、５ｂおよび発熱抵抗体層３上を覆うように形成され
た耐摩耗性保護膜である。なお、該耐摩耗性保護膜６
は、リード電極５ａ、コモン電極５ｂの外部回路との接
続部（図示せず）は露出させる。発熱体駆動用ＩＣ（図
示せず）は、基板１あるいは該基板１とは別の基板に搭
載し、そのＩＣとリード電極５ａの露出部とをワイヤー
ボンディング等により接続し、その他必要とされる部品
を実装してサーマルヘッドを構成する。

【００１７】このサーマルヘッドを次のように製造し
た。ポリイミド樹脂前駆体を、溶媒としてのＮ−メチル
−２−ピロリドンまたはＤＭＡｃ（ジメチルアセトアミ
ド）中に３０ｗｔ％程度溶解させ、粘度が１０，０００
ｃｐｓ程度の溶液とし、これをアルミナ基板１上にディ
スペンサを用いて線状に塗布し、１００℃で３０分、２
４０℃で３０分、４００℃で６０分のキュアを順次行っ
た。この工程で底部幅が約０．８ｍｍ、最大膜厚が３０
μｍで、かつ断面形状が円弧形のポリイミド樹脂でなる
蓄熱層２を形成する。

【００１８】次に、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＯ₂を２
０：３０：４０のモル％の割合で粉砕混合し、焼結して
作製したターゲットを用い、図２（Ｂ）に示すバイアス
・スパッタリング装置を用いてバッファー層４の形成を
行った。図２（Ｂ）において、２０は真空チャンバーで
あり、該真空チャンバー２０内に、ターゲット１１と、
基板ホルダー兼バイアス用電極１８と、該バイアス用電
極１８に保持される処理基板１９とが収容される。真空
チャンバー２０内には、スパッタリングガス導入口１６
からスパッタリングガス（Ａｒ）が導入され、スパッタ
リングガス排気口１７から排出される。前記ターゲット
１１と接地電位部との間には、スパッタリング高周波電
源用マッチングボックス１２とスパッタリング用高周波
電源１３とが設置される。また、前記バイアス用電極１
８と接地電位部との間には、バイアス高周波電源用マッ
チングボックス１４とバイアス用高周波電源１５が設置
される。

【００１９】この図２（Ｂ）に示されるようなバイアス
・スパッタリング装置を用い、ターゲット１１と処理基
板１９との間に電源１４、１５より高周波電力を印加し
て基板１９上の直流電圧成分が接地電位に対して−７０
Ｖとなるように調整しながらスパッタリングしてＬａ−
Ｓｉ−Ｏ−Ｎよりなるバッファー層４を１０μｍの厚み
に成膜した。

【００２０】その後、発熱抵抗体層３として、Ｔａ−Ｓ
ｉＯ₂等をスパッタリング法で成膜した。文献（Ｃ．
Ｙ．ＴｉｎｇＶ．Ｊ．ＶｉｖａｌｄａａｎｄＨ．
Ｇ．ＳｃｈａｅｆｅｒＪ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ
ｎｏｌ．，１５（３），１９７８）において述べられて
いるように、バイアス・スパッタリング法を用いればバ
ッファー層を厚く成膜しても、膜表面を平滑に保つこと
ができるので、その上に成膜する発熱抵抗体層３も通常
の平滑なグレーズ上に成膜するのと同等に行うことがで
きる。

【００２１】次に、電極層として、Ａｌを蒸着法（スパ
ッタリング法でもよい）により成膜し、フォトリソグラ
フィにより発熱抵抗体７およびリード電極５ａ、コモン
電極５ｂを形成し、耐摩耗性保護膜６としてＳｒ−Ｓｉ
−Ｏ−Ｎをスパッタリング法により８μｍの厚みに成膜
し、その後リード電極５ａ、コモン電極５ｂの外部回路
との接続部を露出させた。その後、リード電極５ａとＩ
Ｃ（図示せず）とのワイヤボンディング等による接続、
その他必要とされる部品を実装してサーマルヘッドを完
成した。

【００２２】従来のＳｉＯ₂等によりバッファー層４を
構成した場合、耐摩耗性保護膜６を形成した時点で基板
１の反りが６ｍｍ以上となり、基板搬送中に基板キャリ
アに収容されず、割れる等の不具合を生じたが、本発明
の材質のバッファー層の場合、基板１の反りは３ｍｍ以
下で、基板搬送等の製造上の不具合点はなかった。

【００２３】前記バッファー層４としては、上述のＬａ
−Ｓｉ−Ｏ−Ｎの他、Ｌａ−Ｓｉ−Ｏ、Ｌａ−Ｓｒ−Ｓ
ｉ−Ｏ−Ｎ、Ｌａ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ、Ｌａ−Ｔａ−
Ｏ、Ｃｅ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ、Ｃｅ−Ｔｉ−Ｓｉ−Ｏ
−Ｎの組成のものを形成して応力を測定すると共に、比
較例（従来例）として、Ｓｉ−Ｏ、Ｓｉ−Ｏ−Ｎ、Ｓｒ
−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ、Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ、Ｍｇ−Ｓｉ−Ｏ
−Ｎ、Ｔａ−Ｏ、Ｔｉ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎでなるバッファー
層４を形成して応力測定を行った。その結果を表１に示
す。表１に示されるように、従来の絶縁性セラミック層
はバイアス・スパッタリング法による成膜時に応力増加
を生じるが、本発明による場合、すなわちＬａあるいは
Ｃｅを含有する場合には、バイアス・スパッタリング法
による場合であっても低応力であることが示される。本
例においては、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓｒ、Ｔａの
うちの一種または２種と、ＬａまたはＣｅの一種と、Ｎ
またはＯの少なくとも一種とからなる組成物によりバッ
ファー層４を形成した例を示したが、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍ
ｇ、Ｔｉ、Ｓｒ、Ｔａ以外に、Ｙ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆま
たはＷの少なくとも一種を、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、
Ｓｒ、Ｔａの一種以上と複合したあるいは複合しない組
成としてもよく、また、これらとＬａとＣｅの一方のみ
を複合させるのではなく、ＬａとＣｅの双方を複合させ
てもよい。

【００２４】

【表１】

【００２５】図２（Ｃ）は本発明によりバッファー層４
を形成する場合におけるターゲット作製時のＬａ₂Ｏ₃、
Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＯ₂の混合割合の好ましい範囲（斜線部
で示す範囲が好ましい範囲である）を示す図である。図
２（Ｃ）に示すように、本発明によりバッファー層４を
形成する場合の好ましい混合割合は、Ｌａ₂Ｏ₃が１０ｍ
ｏｌ％〜５０ｍｏｌ％、Ｓｉ₃Ｎ₄が１０ｍｏｌ％〜７０
ｍｏｌ％、ＳｉＯ₂が１０ｍｏｌ％〜８０ｍｏｌ％であ
る。この範囲外ではバイアス無しでスパッタリング法で
成膜した膜応力が３×１０⁹ｄｙｎ／ｃｍ²以上になった
り、また、十分な膜硬度（ビッカース硬度８００以上）
が得られない等の不具合がある。成膜されたバッファー
層４の組成はターゲット１１の組成とほぼ同じであるか
ら、バッファー層４の組成をＳｉＬａ_xＯ_yＮ_zと表示し
た場合、ｘ＝０．０９〜１．４３、ｙ＝０．３０〜３．
２９、ｚ＝０．３６〜１．２７であればよい。

【００２６】このようにして製造されるサーマルヘッド
のバッファー層４および耐摩耗性保護膜６の合計膜厚と
発熱抵抗体７上の耐摩耗性保護膜６の測定荷重１００ｇ
におけるビッカース硬度との関係を調べた結果を表２に
示す。

【００２７】

【表２】表２から分かるように、耐摩耗性保護膜６の膜厚が４μ
ｍ以上でかつバッファー層４と耐摩耗性保護膜６の合計
膜厚が１２μｍ以上であればビッカース硬度が１０００
μｍ以上となった。

【００２８】これらの種々の膜厚のサーマルヘッドをプ
リンタに組み込んで、印画中の異物の巻き込み時に発生
する発熱抵抗体７（発熱抵抗体層３における電極５ａ、
５ｂ間の間の部分をさす）上のクラックおよび抵抗値の
増加の関係を調べた結果について述べる。実際には、プ
リンタで印画するだけでは異物の巻き込みは希にしか起
こらず、また、どのような異物が巻き込まれたかは特定
できない。そこで、その代替試験として、感熱紙等の印
画メディア上に市販の砥粒（純正化学（株）製硅砂８０
メッシュ）を粘着剤で固定し、そのメディアを用いて印
画し砥粒を強制的にサーマルヘッド上を通過させ、砥粒
の通過前後での印画、抵抗値および顕微鏡観察による発
熱抵抗体７上の変化を調べるという試験（以下砥粒試験
と称す）を行った。この砥粒試験の結果を表３に示す。

【００２９】

【表３】この砥粒試験から、バッファー層４と耐摩耗性保護膜６
を発熱抵抗体７上の耐摩耗性保護膜６の測定荷重１００
ｇにおけるビッカース硬度が１３００以上好ましくは１
４００以上に構成することによって、硅砂の砥粒試験に
耐えうることが判明した。硅砂のビッカース硬度は約８
００であるので、この砥粒試験に耐えることができれ
ば、実際に使用中のほとんどの異物巻き込みによるサー
マルヘッドのクラック発生や、抵抗値変化を防止するこ
とができる。さらに硬度の大きい異物の巻き込みに耐え
られるようにするには、耐摩耗性保護膜６のビッカース
硬度を上げればよい。

【００３０】この耐摩耗性保護膜６のビッカース硬度を
上げるには、材質を変更する他に、バイアス・スパッタ
リング法により硬度を上げる方法がある。しかしなが
ら、バイアス・スパッタリング法を用いて硬度を上げる
と、同時に膜応力も増大して、膜剥離が発生する。製造
上の限界から、耐摩耗性保護膜６のビッカース硬度の上
限は２７００程度となる。

【００３１】これらのサーマルヘッドにおいて、バッフ
ァー層４および耐摩耗性保護膜６の膜厚と、印画に必要
とされる電力の関係を調べた結果を図３（Ａ）に示す。
この試験を行うに当たり、耐摩耗性保護膜６の膜厚は７
μｍに固定し、バッファー層４の厚みを種々に代えて試
験を行った。バッファー層４と耐摩耗性保護膜６の合計
膜厚が２５μｍ以下ならば印画電力の増加は５％以下で
あった。

【００３２】砥粒試験の結果から、バッファー層４の膜
厚は５μｍ以上、好ましくは７μｍ以上必要であり、バ
ッファー層４の膜厚と印画電力の関係から、２１μｍ以
下（耐摩耗性保護膜の膜厚が４μｍ時）、好ましくは１
８μｍ以下であればよい。従来のポリイミド樹脂は、前
記特開昭６１−１２３５７号公報にも記載のように、最
大５μｍ程度でしかなく、ここで行われた砥粒試験には
耐えられなかった。

【００３３】本発明によるサーマルヘッドの６０℃、９
０ＲＨにおける耐湿試験結果を、従来例と比較して図３
（Ｂ）に示す。この耐湿試験は、前述の工程により得ら
れたサーマルヘッドと従来例のサーマルヘッド（蓄熱層
がポリイミド樹脂でなり、バッファー層はＳｉＯ ₂でか
つ膜厚が２μｍ、耐摩耗性保護膜６はＳｒ−Ｓｉ−Ｏ−
Ｎでなりかつ膜厚が８μｍでなるもの）をそれぞれ１０
個ずつ試験槽に入れ５００時間後および１０００時間後
に取り出して評価した。従来のサーマルヘッドは５００
時間で１０個中８個について膜の剥離が認められ、さら
に１０００時間では残りの２個にも剥離が認められた。
本発明のサーマルヘッドは、１０００時間でも膜の剥離
は認められず、抵抗値および印画状態も良好であり、耐
湿性の向上が認められた。

【００３４】（実施例２）図１（Ｂ）は本発明によるサ
ーマルヘッドの他の実施例を示す断面図である。本実施
例は、発熱抵抗体７の形成部分を凸形状にした凸型サー
マルヘッドを示す。本実施例において、基板１はアルミ
ナ基板であり、発熱抵抗体７列形成部分に切削加工によ
り凸形状を、凸部１ａの頂部の幅ｗが１ｍｍ、高さｈが
１ｍｍに形成した。ポリイミド樹脂を塗布する凸頂部以
外の部分には、切削面を平滑化してリード電極５ａ、コ
モン電極５ｂの断線を防止するため、予めグレース８が
形成してある。

【００３５】この基板の凸部１ａの頂部に、実施例１と
同様に断面形状が円弧状のポリイミド樹脂による蓄熱層
２を形成する。その後、バッファー層４、発熱抵抗体
層、電極層を形成し、フォトリソグラフィにより発熱抵
抗体７とリード電極５ａおよびコモン電極５ｂを所定に
パターンに形成し、その上に耐摩耗性保護膜６をスパッ
タリング法（蒸着法やプラズマＣＶＤ法等であってもよ
い）により１０μｍの厚みに形成し、その後、リード電
極５ａ、コモン電極５ｂの外部回路との接続部を露出さ
せた。その後のＩＣとの接続等の工程は実施例１の場合
と同様である。

【００３６】本実施例のサーマルヘッドについて、実施
例１と同様に砥粒試験で評価した結果、このヘッドも印
画中の異物の巻き込みに対して十分耐性のあるヘッドで
あることが示された。また、この凸型サーマルヘッド
は、特願平５−５２８６７号に記載されているように、
発熱抵抗体７が他のサーマルヘッドの構成部分より高い
ところにあるため、プリンタのメディアを印画時に湾曲
させずに済むため、可撓性のない印画メディア（硬質プ
ラスチックカード等）の印画に適しているという特徴が
ある。

【００３７】（実施例３）図１（Ｃ）は本発明の他の実
施例を示す断面図である。本実施例は、実施例１と同様
に、基板１上に蓄熱層２、バッファー層４を形成し、そ
の上にＳｉＯ₂でなる絶縁性セラミック層９を形成し、
その上に実施例１と同様に発熱抵抗体層３、電極５ａ、
５ｂ、耐摩耗性保護膜６を形成したものである。

【００３８】このようにＳｉＯ₂等の絶縁性セラミック
層９を形成する理由は、実施例１（実施例２においても
同様）において、バッファー層４としてＬａ−Ｓｉ−Ｏ
−Ｎ等を用いた場合、Ｌａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎは発熱抵抗体
７および電極５ａ、５ｂの形成時のエッチング工程等で
その表面が変化し、その上に成膜する耐摩耗性保護膜６
等との密着強度が低下する傾向があるので、発熱抵抗体
層３を形成する前にＳｉＯ₂を設けてバッファー層４の
表面の変化を防いだものである。この絶縁性セラミック
層９はＳｉ−Ｏ−Ｎ、Ｓｉ−Ｎの組成であってもよい。
また、該絶縁性セラミック層９の厚みは０．２μｍ〜
２．０μｍ程度あればよい。なぜならば、発熱抵抗体層
３のエッチング工程によって該絶縁性セラミック層９が
消失しないためには、膜厚は０．２μｍ以上あればよ
く、また、バイアス・スパッタリング法により成膜した
該絶縁性セラミック層９の応力がバッファー層４および
耐摩耗性保護膜６の膜応力の増加に寄与しないために
は、膜厚が２μｍ以下であればよいからである。

【００３９】（実施例４）図２（Ａ）は本発明の他の実
施例を示す断面図である。本実施例は、実施例３と同様
に、基板１上に断面形状が円弧状の蓄熱層２、バッファ
ー層４、ＳｉＯ₂でなる絶縁性セラミック層９を成膜
し、その上に発熱抵抗体層３、リード電極５ａ、コモン
電極５ｂを形成した後、その上にバッファー層４と同じ
組成のＬａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎでなる絶縁性セラミック層１
０をバイアス・スパッタリング法により例えば３μｍ成
膜し、その上に耐摩耗性保護膜６を例えば４μｍ成膜し
たものである。

【００４０】このように、耐摩耗性保護膜６の膜応力が
大きい場合、その膜厚を必要最小限の例えば４μｍ程度
にして残りの必要な膜厚をバッファー層４と同じ材質の
絶縁性セラミック層１０で構成することにより、膜平均
での応力を下げることができる。この絶縁性セラミック
層１０は、バッファー層４の変化に呼応して、種々の材
質を用いることができる。

【００４１】

【効果】請求項１によれば、バッファー層を、前記組成
のものにより形成することにより、バッファー層を緻密
にかつ低応力に厚く成膜することができるので、高効率
（低消費電力）で印画中の異物粒子巻き込みに耐え、耐
湿性等の信頼性の高いサーマルヘッドを提供することが
できる。また、バッファー層の膜応力が低いので、製造
工程中の基板の反りによる搬送異常等による歩留まり低
下を防止でき、プリンターに組み込んで実使用に際して
も、膜剥れを防止することができ、信頼性が向上する。

【００４２】請求項２によれば、前記バッファー層上
に、Ｓｉと、ＮまたはＯの少なくとも一種よりなる絶縁
性セラミック層を設けたので、発熱抵抗体形成時におけ
るエッチング等によるバッファー層の変質を防止するこ
とができ、耐摩耗性保護膜の密着性を確保することがで
きる。

【００４３】請求項３によれば、前記発熱抵抗体および
前記電極と前記耐摩耗性保護膜との間に、前記絶縁性セ
ラミック層と同じ材質の絶縁性セラミック層を設けたの
で、耐摩耗性保護膜の平均的膜応力を低下させることが
でき、変形や剥離を防止することができる。

【００４４】請求項４によれば、バッファー層を、Ｓｉ
Ｌａ_xＯ_yＮ_zまたはまたはＳｉＣｅ_xＯ_yＮ_z（ただし、ｘ
＝０．０９〜１．４３、ｙ＝０．３０〜３．２９、ｚ＝
０．３６〜１．２７）で表されるものにより形成したの
で、膜応力を低下させ、十分な膜硬度を得ることができ
る。

【００４５】請求項５によれば、バッファー層あるいは
その上の絶縁性セラミック層もしくは耐摩耗性保護膜の
下地層である絶縁性セラミック層をバイアス・スパッタ
リング法で形成したので、境界部のない割れにくい緻密
な層を形成することができる。

【００４６】請求項６によれば、蓄熱層がポリイミド樹
脂であるにもかかわらず、発熱抵抗体上の耐摩耗性保護
膜の荷重１００ｇでのビッカース硬度が１３００以上、
２７００以下であるようにサーマルヘッドを構成したの
で、異物巻き込みによる耐摩耗性保護膜の変形、クラッ
ク発生、および発熱抵抗体のクラック発生や抵抗値増加
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ本発明によ
るサーマルヘッドの各実施例を示す断面図である。

【図２】（Ａ）は本発明によるサーマルヘッドの他の実
施例を示す断面図、（Ｂ）はバイアス・スパッタリング
装置の構成を示す図、（Ｃ）は本発明において用いるタ
ーゲット材の好ましい組成の範囲を示す図である。

【図３】（Ａ）は本発明のサーマルヘッドのバッファー
層と耐摩耗性保護膜の合計膜厚と印画電力の関係を示す
図、（Ｂ）は本発明のサーマルヘッドの耐湿試験結果を
従来例と比較して示す図である。

【符号の説明】

１：基板、２：蓄熱層、３：発熱抵抗体層、４：バッフ
ァー層、５ａ：リード電極、５ｂ：コモン電極、６：耐
摩耗性保護膜、７：発熱抵抗体、８：グレーズ、９、１
０：絶縁性セラミック層、１１：ターゲット、１２：ス
パッタリング高周波電源用マッチングボックス、１３：
スパッタリング用高周波電源、１４：バイアス高周波電
源用マッチングボックス、１５：バイアス用高周波電
源、１６：スパッタリングガス導入口、１７：スパッタ
リングガス排気口、１８：基板ホルダー兼バイアス電
極、１９：処理基板、２０：真空チャンバー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高熱伝導性絶縁基板上に蓄熱層を介して複
数の発熱抵抗体を形成し、該発熱抵抗体に通電するため
の電極を設け、その上に耐摩耗性保護膜を形成したサー
マルヘッドにおいて、前記蓄熱層がポリイミド樹脂でなり、該蓄熱層と前記発
熱抵抗体層との間に、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓｒ、Ｙ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈ
ｆ、ＴａまたはＷの少なくとも一種と、ＮまたはＯの少なくとも一種と、ＬａまたはＣｅの少なくとも一種とからなる絶縁性セラ
ミック層を設けたことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】請求項１において、前記絶縁性セラミック層上に、Ｓｉと、ＮまたはＯの少
なくとも一種よりなる絶縁性セラミック層を設けたこと
を特徴とするサーマルヘッド。
【請求項３】請求項１または２において、前記発熱抵抗体および前記電極と前記耐摩耗性保護膜と
の間に、前記絶縁性セラミック層と同じ材質の絶縁性セ
ラミック層を設けたことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項４】請求項１から３までのいずれかにおいて、請求項１記載の絶縁性セラミック層が、ＳｉＬａ_xＯ_yＮ_zまたはＳｉＣｅ_xＯ_yＮ_z（ただし、ｘ＝
０．０９〜１．４３、ｙ＝０．３０〜３．２９、ｚ＝
０．３６〜１．２７）で表されることを特徴とするサー
マルヘッド。
【請求項５】請求項１から４までのいずれかにおいて、前記絶縁性セラミック層をバイアス・スパッタリング法
で形成したことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項６】高熱伝導性絶縁基板上に蓄熱層を介して複
数の発熱抵抗体を形成し、該発熱抵抗体に通電するため
の電極を設け、その上に耐摩耗性保護膜を形成したサー
マルヘッドにおいて、前記蓄熱層がポリイミド樹脂でなり、前記発熱抵抗体上
における前記耐摩耗性保護膜の測定荷重１００ｇでのビ
ッカース硬度が１３００以上、２７００以下であること
を特徴とするサーマルヘッド。