JPH115323A

JPH115323A - サーマルヘッドおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH115323A
Application number: JP11173898A
Authority: JP
Inventors: Atsutoshi Nonoshita; 敦平埜下; Junichi Yoneda; 純一米田; Makoto Kashiwatani; 誠柏谷
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1997-04-22
Filing date: 1998-04-22
Publication date: 1999-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】炭素を主成分とする保護膜を有するサーマルヘ
ッドであって、保護膜の腐食や磨耗が極めて少なく、し
かも熱や機械的衝撃に対しても保護膜の割れや剥離の発
生を防止して、十分な耐久性を有し、長期に渡って高い
信頼性を発揮し、これにより、長期に渡って高画質の感
熱記録を安定して行うことができるサーマルヘッドの提
供。【解決手段】発熱体を保護する保護膜として、前記発熱
体側に形成され、セラミックスを主成分とする少なくと
も１層からなる下層保護膜と、この下層保護膜上に形成
され、炭素を主成分とする上層保護膜とを有するサーマ
ルヘッドであって、前記下層保護膜の前記上層保護膜が
形成される側の表面の表面粗度Ｒａの値が０．００５〜
０．５μｍであることを特徴とするサーマルヘッドによ
り、上記課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種のプリンタ、
プロッタ、ファックス、レコーダ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の技術分
野に属する。

【０００２】

【従来の技術】超音波診断画像の記録に、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。また、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い
て、医療診断のための画像記録への利用も検討されてい
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）に配列されたグ
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し
つつ、ＭＲＩ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、グレーズの各画素の発熱体
にエネルギーを印加して発熱させることにより、感熱材
料の感熱記録層を加熱して画像記録を行う。

【０００４】このサーマルヘッドのグレーズには、感熱
材料を加熱する発熱体、あるいはさらに電極等を保護す
るため、そ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、これ
により感熱記録が行われる。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
料と慴接するため、記録を重ねるにしたがって摩耗し、
劣化する。

【０００５】この摩耗が進行すると、感熱画像に濃度ム
ラが生じたり、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に陥る（ヘッド切れ）。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、高品質化およ
び高画質化を計るために、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（印加エネルギー）や、感熱材料へのサーマル
ヘッドの押圧力を高く設定する方向にある。そのため、
通常の感熱記録に比して、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。

【０００６】

【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
膜とする）が知られている。

【０００７】例えば、特公昭６１−５３９５５号および
特公平４−６２８６６号（前記出願の分割出願）の各公
報には、サーマルヘッドの保護膜として、ビッカーズ硬
度が４５００ｋｇ／ｍｍ²以上のカーボン保護膜を形成
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、お
よびその製造方法が開示されている。このようなカーボ
ン保護膜は、ダイアモンドに極めて近い特性を有するも
ので、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、カーボン保護膜は、優れた耐摩耗性を有するもの
の、硬いが故に脆い、すなわち靭性が低く、発熱素子の
加熱によるヒートショックや熱的なストレスによって、
比較的容易に割れや剥離が生じてしまうという問題点が
ある。

【０００８】このような問題点に対し、特開平７−１３
２６２８号公報には、下層のシリコン系化合物層と、そ
の上層のダイアモンドライクカーボン層との２層構造の
保護膜を有することにより、ヒートショック等による保
護膜の摩耗および破壊を大幅に低減し、高画質記録が長
期に渡って可能なサーマルヘッドが開示されている。ま
た、同号公報では、シリコン系化合物層に、その表面を
還元性雰囲気中でプラズマＣＶＤ等により表面処理を行
うことにより、ダイヤモンドライクカーボン層との付着
力を向上させている。しかしながら、それでもなお、ダ
イアモンドライクカーボン層とシリコン系化合物層との
付着力は十分ではなく、これら各層の熱膨張係数の違い
によるストレスや、記録中に感熱材料とサーマルヘッド
（グレーズ）との間に混入する異物による機械的衝撃等
によって、やはり割れや剥離が生じてしまうという問題
点がある。このように保護膜に割れや剥離が生じると、
ここから摩耗や腐食、さらには腐食による摩耗が進行し
て、サーマルヘッドの耐久性が低下してしまい、やは
り、長期に渡って高い信頼性を発揮することはできな
い。

【０００９】本発明の目的は、前記従来技術の問題点を
解決することにあり、炭素を主成分とする保護膜を有す
るサーマルヘッドであって、保護膜の腐食や摩耗が極め
て少なく、しかも熱や機械的衝撃に対しても保護膜の割
れや剥離の発生を防止して、十分な耐久性を有し、長期
に渡って高い信頼性を発揮し、これにより、長期に渡っ
て高画質の感熱記録を安定して行うことができるサーマ
ルヘッドおよびその製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、発熱体を保護する保護膜として、前記発
熱体側に形成され、セラミックスを主成分とする少なく
とも１層からなる下層保護膜と、この下層保護膜上に形
成され、炭素を主成分とする上層保護膜とを有するサー
マルヘッドであって、前記下層保護膜の前記上層保護膜
が形成される側の表面の表面粗度Ｒａの値が０．００５
〜０．５μｍであることを特徴とするサーマルヘッドを
提供する。

【００１１】また、本発明は、発熱体を保護する保護膜
として、前記発熱体側に、セラミックスを主成分とする
少なくとも１層からなる下層保護膜を形成し、この下層
保護膜上に、炭素を主成分とする上層保護膜を形成し
て、サーマルヘッドを製造するに際し、前記下層保護膜
に表面処理を施して、前記表面の表面粗度Ｒａの値を
０．００５〜０．５μｍとした後、前記上層保護膜を形
成することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法を提
供する。

【００１２】ここで、前記表面処理がラッピングシート
を用いて研磨する方法、または、サンドブラスト処理で
あるのが好ましい。また、前記上層保護膜の形成を、ス
パッタリング処理、または、プラズマＣＶＤ処理により
行うのが好ましい。

【００１３】

【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。

【００１４】図１に、本発明のサーマルヘッドを利用す
る感熱記録装置の一例の概略図が示される。図１に示さ
れる感熱記録装置（以下、記録装置とする）１０は、例
えばＢ４サイズ等の所定のサイズのカットシートである
感熱材料（以下、感熱材料Ａとする）に感熱記録を行う
ものであり、感熱材料Ａが収容されたマガジン２４が装
填される装填部１４、供給搬送部１６、サーマルヘッド
６６によって感熱材料Ａに感熱記録を行う記録部２０、
および排出部２２を有して構成される。

【００１５】このような記録装置１０においては、マガ
ジン２４から感熱材料Ａを１枚引き出し、記録部２０ま
で感熱材料Ａを搬送して、サーマルヘッド６６を感熱材
料Ａに押圧しつつ、グレーズの延在方向すなわち主走査
方向（図１および図２において紙面と垂直方向）と直交
する副走査方向に感熱材料Ａを搬送して、記録画像（画
像データ）に応じて各発熱素子を発熱することにより、
感熱材料Ａに感熱記録を行う。

【００１６】感熱材料Ａは、透明なポリエチレンテレフ
タレート（ＰＥＴ）フィルムなどの樹脂フィルムや紙等
を支持体として、その一面に感熱記録層を形成してなる
ものである。このような感熱材料Ａは、１００枚等の所
定単位の積層体（束）とされて袋体や帯等で包装されて
おり、図示例においては、所定単位の束のまま感熱記録
層を下面として記録装置１０のマガジン２４に収納さ
れ、一枚づつマガジン２４から取り出されて感熱記録に
供される。

【００１７】マガジン２４は、開閉自在な蓋体２６を有
する筐体であり、感熱材料Ａを収納して記録装置１０の
装填部１４に装填される。装填部１４は、記録装置１０
のハウジング２８に形成された挿入口３０、案内板３２
および案内ロール３４，３４、停止部材３６を有してい
る。マガジン２４は、蓋体２６側を先にして挿入口３０
から記録装置１０内に挿入され、案内板３２および案内
ロール３４に案内されつつ、停止部材３６に当接する位
置まで押し込まれることにより、記録装置１０の所定の
位置に装填される。また、装填部１４には、マガジンの
蓋体２６を開閉するための、図示しない開閉機構が設け
られている。

【００１８】供給搬送手段１６は、装填部１４に装填さ
れたマガジン２４から感熱材料Ａを１枚取り出して、記
録部２０に搬送するものであり、吸引によって感熱材料
Ａを吸着する吸盤４０を用いる枚葉機構、搬送手段４
２、搬送ガイド４４、および搬送ガイド４４の出口に位
置する規制ローラ対５２を有する。搬送手段４２は、搬
送ローラ４６と、この搬送ローラ４６と同軸のプーリ４
７ａ、回転駆動源に接続されるプーリ４７ｂならびにテ
ンションプーリ４７ｃと、この３つのプーリに張架され
るエンドレスベルト４８と、搬送ローラ４６とローラ対
を成すニップローラ５０とを有して構成され、吸盤４０
によって枚葉された感熱材料Ａの先端を搬送ローラ４６
とニップローラ５０とによって挟持して、感熱材料Ａを
搬送する。

【００１９】記録装置１０において記録開始の指示が出
されると、前記開閉機構によって蓋体２６が開放され、
吸盤４０を用いた枚葉機構がマガジン２４から感熱材料
Ａを一枚取り出し、感熱材料Ａの先端を搬送手段４２
（搬送ローラ４６とニップローラ５０とから成るローラ
対）に供給する。搬送ローラ４６とニップローラ５０と
によって感熱材料Ａが挟持された時点で、吸盤４０によ
る吸引は開放され、供給された感熱材料Ａは、搬送ガイ
ド４４によって案内されつつ搬送手段４２によって規制
ローラ対５２に搬送される。なお、記録に供される感熱
材料Ａがマガジン２４から完全に排出された時点で、前
記開閉手段によって蓋体２６が閉塞される。

【００２０】搬送ガイド４４による搬送手段４２から規
制ローラ対５２までの距離は、感熱材料Ａの搬送方向の
長さより若干短く設定されている。搬送手段４２による
搬送で感熱材料Ａの先端が規制ローラ対５２に至るが、
規制ローラ対５２は最初は停止しており、感熱材料Ａの
先端はここで一旦停止して位置決めされる。この感熱材
料Ａの先端が規制ローラ対５２に至った時点で、サーマ
ルヘッド６６（グレーズ）の温度が確認され、サーマル
ヘッド６６の温度が所定温度であれば、規制ローラ対５
２による感熱材料Ａの搬送が開始され、感熱材料Ａは、
記録部２０に搬送される。

【００２１】記録部２０は、サーマルヘッド６６、プラ
テンローラ６０、クリーニングローラ対５６、ガイド５
８、サーマルヘッド６６を冷却するヒートシンク６７、
冷却ファン７６およびガイド６２を有する。サーマルヘ
ッド６６は、例えば、最大Ｂ４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、保護膜に特徴を有する以外は、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が形成された公知の構成を有する
ものである。このサーマルヘッド６６には、冷却のため
のヒートシンク６７が固定される。また、サーマルヘッ
ド６６は、支点６８ａを中心に上下方向に回動自在な支
持部材６８に支持されている。このサーマルヘッド６６
のグレーズについては、後に詳述する。なお、本発明の
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無いが、幅は５ｃｍ
〜５０ｃｍ、解像度は６ｄｏｔ／ｍｍ（約１５０ｄｐ
ｉ）以上、記録階調は２５６階調以上であるのが好まし
い。

【００２２】プラテンローラ６０は、感熱材料Ａを所定
位置に保持しつつ所定の画像記録速度で図中の矢印方向
に回転し、主走査方向と直交する副走査方向（図２中の
矢印ｘ方向）に感熱材料Ａを搬送する。クリーニングロ
ーラ対５６は、弾性体である粘着ゴムローラ（図中上
側）と、通常のローラとからなるローラ対であり、粘着
ゴムローラが感熱材料Ａの感熱記録層に付着したゴミ等
を除去して、グレーズへのゴミの付着や、ゴミが画像記
録に悪影響を与えることを防止する。

【００２３】図示例の記録装置１０において、感熱材料
Ａが搬送される前は、支持部材６８は上方に回動して、
サーマルヘッド６６のグレーズとプラテンローラ６０と
が接触する直前の待機位置となっている。前述の規制ロ
ーラ対５２による搬送が開始されると、感熱材料Ａは、
次いでクリーニングローラ対５６に挟持され、さらに、
ガイド５８によって案内されつつ搬送される。感熱材料
Ａの先端が記録開始位置（グレーズに対応する位置）に
搬送されると、支持部材６８が下方に回動して、グレー
ズとプラテンローラ６０とで感熱材料Ａが挟持されて、
記録層にグレーズが押圧された状態となり、感熱材料Ａ
はプラテンローラ６０によって所定位置に保持されつ
つ、プラテンローラ６０等によって副走査搬送される。
この搬送に伴い、グレーズの各発熱素子を記録画像に応
じて加熱することにより、感熱材料Ａに感熱記録が行わ
れる。

【００２４】感熱記録が終了した感熱材料Ａは、ガイド
６２に案内されつつ、プラテンローラ６０および搬送ロ
ーラ対６３に搬送されて排出部２２のトレイ７２に排出
される。トレイ７２は、ハウジング２８に形成された排
出口７４を経て記録装置１０の外部に突出しており、画
像が記録された感熱材料Ａは、この排出口７４を経て外
部に排出され、取り出される。

【００２５】図２に、サーマルヘッド６６のグレーズ
（発熱素子）の概略断面図を示す。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２中では下
となる）に形成されるグレーズ層（畜熱層）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、発熱体８４あ
るいはさらに電極８６等を保護するための保護膜等を有
して構成される。図示例においては、保護膜が２層構成
を有するもので、発熱体８４および電極８６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、
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、ＤＬＣ保護膜＝Diamond Like Carbon 保
護膜）とから保護膜が構成される。

【００２６】本発明のサーマルヘッド６６は、この下層
保護膜８８以外は、基本的に公知のサーマルヘッドと同
様の構成とすることができる。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、発熱体８
４としてはニクロム（Ni-Cr)、タンタル、窒化タンタル
等の発熱抵抗体が、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。な
お、グレーズ（発熱素子）には、真空蒸着、ＣＶＤ(Che
mical Vapor Deposition) 、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】上述のように、図示例のサーマルヘッド６
６は、カーボン保護膜９０と下層保護膜８８の２層構成
の保護膜を有する。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が実現できる。本発明のサーマル
ヘッド６６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成り得る耐熱性、耐蝕性および耐
摩耗性を有する材料であるセラミックスを主成分とする
ものであれば特に限定されず、各種のセラミックス材料
が使用可能である。

【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(Al₂
O₃) 、サイアロン(SiAlON)、ラシオン(LaSiON)、酸化珪
素(SiO₂)、窒化アルミニウム(AlN) 、窒化ホウ素(BN)、
酸化セレン(SeO) 、窒化チタン(TiN) 、炭化チタン(Ti
C) 、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正、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０．６μｍ〜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】本発明に用いられるサーマルヘッド６６
は、このような下層保護膜８８の上に、炭素を主成分と
するカーボン保護膜９０を有する２層構造である。これ
により、カーボン保護膜９０の有する優れた耐摩耗性や
耐蝕性が得られ、前述のヒートショックや熱ストレス、
カーボン保護膜９０の割れや剥離をある程度抑制するこ
とが可能である。しかしながら、下層である窒化珪素膜
に何ら表面処理を施さないで、あるいは、高周波エッチ
ング等の成膜工程において一般的に行われるような表面
処理（これらは一般に後述のＲａ値が３０ｎｍ程度のも
のである）を施して、カーボン保護膜９０を形成した場
合には、下層（図示例では下層保護膜８８）との密着性
が十分に得られず、下層との熱膨張係数の違いから生じ
るストレスや、不純物による機械的衝撃等に耐えきれ
ず、やはり割れや剥離が生じてしまう。

【００３１】これに対し、本発明のサーマルヘッド６６
においては、下層保護膜８８である窒化珪素膜に、後述
するＲａ値が０．００５〜０．５μｍになるまで、表面
処理を施した後、カーボン保護膜９０を形成することに
より、サーマルヘッドの耐久性が大幅に向上することを
見いだして完成されたものである。このような構成とし
たことにより、本発明のサーマルヘッド６６はカーボン
保護膜９０のひび割れ、剥離等を有効に防止することが
できる。しかも、カーボン保護膜９０は化学的に非常に
安定であるため、セラミックス膜である下層保護膜８８
の化学腐食を有効に防止し、サーマルヘッドの寿命を長
くすることができる。従って、本発明のサーマルヘッド
６６は十分な耐久性を有し、長期に渡って高い信頼性を
発揮し、これにより、長期に渡って高画質の感熱記録を
安定して行うことができる。特に、前述の医療用途のよ
うに、ポリエステルフィルム等の高剛性の支持体を使用
する感熱フィルムに対して、高エネルギー・高圧力下の
記録を行う用途においても、十分な耐久性を有し、長期
に渡って高い信頼性を発揮することができる。

【００３２】本発明における下層保護膜８８の表面処理
は、表面粗度を表すＲａ値が０．００５〜０．５μｍに
なるまで表面を荒らすことが必要である。Ｒａ値は好ま
しくは０．００５〜０．２μｍであり、さらに好ましく
は０．００５〜０．０５μｍである。Ｒａ値が０．００
５μｍ未満であると、カーボン保護膜９０と下層保護膜
８８との間に十分な密着性が得られず、カーボン保護膜
９０のひび割れ、剥離等が生じることがあるので好まし
くない。一方、Ｒａ値が０．５μｍ超であると、サーマ
ルヘッドのグレーズの各位置における特性の均一性が十
分でなくなり、濃度ムラのない十分に均一な高画質記録
が行えないことがあるので好ましくない。なお、本明細
書中におけるＲａ値は、中心線平均粗さであり、下層保
護膜８８の表面形状を２次元的に測定して得た粗さ曲線
から、その中心線の方向に測定長さｌの部分を抜き取
り、この抜き取り部分の中心線をＸ軸、縦倍率の方向を
Ｙ軸とし、粗さ曲線をｙ＝ｆ（ｘ）で表したとき、下記
式（１）により算出される値を用いたが、３次元的に粗
さ曲面であるｚ＝ｆ（ｘ，ｙ）を測定し、面積ｓの部分
を抜き取り、下記式（２）により算出される値を用いて
もよい。

【数１】

【００３３】本発明における表面処理の方法としては、
上述のＲａ値が得られるものであれば特に限定されず、
従来公知の種々の方法が使用可能であるが、サンドブラ
スト処理、ラッピングシートを用いて研磨する方法等が
水等の浸透がなく、このためグレーズの特性を低下させ
ることなく処理できる点で好適に例示される。

【００３４】サンドブラスト処理の方法としては、下層
保護膜８８表面に研磨材を吹きつけて表面を荒らすこと
により、上述のＲａ値が得られるものであれば、特に限
定されないが、誘導式ブラスト機を用いるのが好まし
い。誘導式ブラスト機に用いる研磨材としては、＃６０
〜＃２００のガラスビーズ、スチールグリッド、アラン
ダムが好適に例示されるが、これに限定されるものでは
ない。また、研磨材を吹きつける際の空気圧は５〜７ｋ
ｇ／ｃｍ²とするのが好ましい。ラッピングシートを用
いる場合は、公知のラッピングシートを用い、機械的
に、あるいは、手作業によりサーマルヘッドの下層保護
膜８８を研磨すればよい。機械的に研磨を行う場合に
は、サーマルヘッドの下層保護膜８８をラッピングシー
トに接触させた状態で、ラッピングシートを通過させる
ことにより行えばよい。なお、ラッピングシートの種類
は上述のＲａ値が得られる程度のものであれば特に限定
されないが、＃１０００〜＃１５０００等が好適に例示
される。

【００３５】このように表面処理が施された下層保護膜
８８の上には、炭素を主成分とするカーボン保護膜９０
が形成される。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、カーボン保
護膜９０、例えばＤＬＣ保護膜を用いている。本発明に
おいて、炭素を主成分とする保護膜とは、５０ａｔｍ％
超の炭素を含有するカーボン保護膜を言うが、このよう
なカーボン保護膜としては、炭素および不可避的不純物
からなるカーボン保護膜が好ましく、さらに好ましくは
不可避的不純物の含有量が極めて少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、２ａ
ｔｍ％以下とするのがよく、より好ましくは０．５ａｔ
ｍ％以下とするのが良い。

【００３６】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。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。

【００３７】カーボン保護膜９０は化学的に非常に安定
であるため、下層保護膜の化学腐食を有効に防止し、サ
ーマルヘッドの寿命を長くすることができる点について
は前述の通りである。カーボン保護膜９０の硬度には特
に限定はなく、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。例えば、ビッカーズ硬度で３０００
〜５０００ｋｇ／ｍｍ²が好適に例示される。また、こ
の硬度は、カーボン保護膜９０の厚さ方向に対して、一
定としても、あるいは変化させてもよく、硬度をカーボ
ン保護膜９０の厚さ方向に変化させる場合には、この硬
度の変化は連続的であっても段階的であってもよい。

【００３８】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例示さ
れる。

【００３９】図３に、カーボン保護膜９０を形成するス
パッタリング装置の概念図を示す。スパッタリング装置
１００は、基本的に、真空チャンバ１０２と、ガス導入
部１０４と、スパッタリング手段１０６と、基板ホルダ
１０８とを有して構成される。

【００４０】真空チャンバ１０２は、後述するカソード
１１２の磁場が影響を受けないようにＳＵＳ３０４等の
非磁性材料で形成されるのが好ましい。また、本発明の
カーボン保護膜９０を形成に用いられる真空チャンバ１
０２は、初期排気の到達圧力で２×１０^-5Torr以下、好
ましくは５×１０^-6Torr以下、成膜中は１×１０^-4Torr
〜１×１０^-2Torrを達成する真空シール性を有するのが
好ましい。真空チャンバ１０２に取り付けられる真空排
気手段１１０としては、ロータリーポンプ、メカニカル
ブースタポンプ、ターボポンプを組み合わせた排気手段
が好適に例示され、また、ターボポンプの代わりにディ
フュージョンポンプやクライオポンプを用いた排気手段
も好適に例示される。真空排気手段１１０の排気能力や
数は、真空チャンバ１０２の容積や成膜時のガス流量等
に応じて適宜選択すればよい。また、排気速度を高める
ために、バイパス配管を用いた配管の排気抵抗の調整
や、オリフィスバルブを設けてその開口度調整等の方法
で、排気速度を調整可能なように構成してもよい。

【００４１】ガス導入部１０４は、プラズマを発生する
ためのガスを導入する部位で、導入部がＯリング等で真
空シールされたステンレス製のパイプ等を用いて、真空
チャンバ１０２内にガスを導入する。また、ガスの導入
量は、マスフローコントローラ等の公知の方法で制御さ
れる。ガス導入部１０４は、ガスを基本的に真空チャン
バ１０２内のプラズマ発生領域の近傍に拭き出すように
構成される。また、吹き出し位置は、発生するプラズマ
の分布に影響を与えないように最適化するのが好まし
い。カーボン保護膜９０を形成するためのプラズマ発生
用のガスとしては、例えば、ヘリウム、ネオン、アルゴ
ン、クリプトン、キセノン等の不活性ガスが用いられる
が、中でも特に、価格および入手の容易性の点で、アル
ゴンガスが好適に用いられる。

【００４２】スパッタリングでは、カソード１１２にス
パッタリングするターゲット材１１４を配置し、カソー
ド１１２を負電位にすると共に、ターゲット材１１４の
表面にプラズマを発生させることにより、ターゲット材
１１４（その原子）を弾き出して、対向して配置した基
板（すなわち、サーマルヘッド６６のグレーズ）の表面
に付着させ、堆積することにより成膜する。スパッタリ
ング手段１０６は、このカソード１１２、ターゲット材
１１４の配置部、シャッタ１１６等を有するものであ
る。

【００４３】ターゲット材１１４の表面にプラズマを発
生する際には、直流電源１１８のマイナス側を直接カソ
ード１１２に接続し、３００Ｖ〜１０００Ｖの直流電圧
を印加する。直流電源１１８の出力としては、１ｋＷ〜
１０ｋＷ程度の範囲であり、カーボン保護膜９０の生成
に必要にして十分な出力を有するものを適宜選択すれば
よい。なお、カソード１１２の形状は、カーボン保護膜
９０が形成される基板の形状等に応じて適宜決定すれば
よい。また、アーク防止等の点で、２ｋＨｚ〜２０ｋＨ
ｚにパルス変調した直流電源も好適に利用可能である。
また、プラズマの発生には、高周波電源も利用可能であ
る。高周波電源を用いる場合には、マッチングボックス
を介してカソード１１２に高周波電圧を印加することに
より、プラズマを発生させる。その際には、マッチング
ボックスによってインピーダンス整合を行い、高周波電
圧の反射波が入射波に対して２５％以下となるように調
整する。高周波電源としては、工業用の１３．５６ＭＨ
ｚで、１ｋＷ〜１０ｋＷ程度の範囲で、カーボン保護膜
９０の生成に必要にして十分な出力を有するものを適宜
選択すればよい。

【００４４】ターゲット材１１４は、Ｉｎ系ハンダや機
械的な固定手段を用いて直接カソード１１２に固定して
もよいが、通常は、無酸素銅やステンレス等からなるバ
ッキングプレート１２０をカソード１１２に固定し、そ
の上にターゲット材１１４を前述のようにして張り付け
る。また、カソード１１２およびバッキングプレート１
２０は水冷可能に構成され、これにより、間接的にター
ゲット材１１４も水冷される。なお、カーボン保護膜９
０を形成するために用いられるターゲット材１１４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。

【００４５】カーボン保護膜９０の形成は、カソード１
１２の内部に永久磁石や電磁石等の磁石１１２ａを配置
し、ターゲット材１１４表面に磁場を形成してプラズマ
を閉じ込めてスパッタリングを行うマグネトロンスパッ
タリングも好適に利用可能である。このマグネトロンス
パッタリングは、成膜速度が早い点で好ましい。永久磁
石や電磁石の形状や位置、数、生成する磁場の強さ等は
形成するカーボン保護膜９０の厚さや膜厚分布、ターゲ
ット材１１４の形状等に応じて適宜決定される。また永
久磁石として、Ｓｍ−Ｃｏ磁石やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石等
の高磁場が発生可能な磁石を用いることにより、プラズ
マを十分閉じ込めることができる等の点で好ましい。

【００４６】基板ホルダ１０８は、サーマルヘッド６６
を固定して、基板となるグレーズをカソード１１２に対
して対向して固定するものである。また、必要に応じ
て、カソード１１２に対して、グレーズを回転や移動可
能に構成してもよく、基板のサイズ等に応じて適宜選択
すればよい。基板とターゲット材１１４との距離には特
に限定はなく、２０ｍｍ〜２００ｍｍ程度の範囲で、膜
厚分布が均一になる距離を選択設定すればよい。

【００４７】本発明に用いるサーマルヘッド６６を作製
する際には、カーボン保護膜９０と下層保護膜８８との
密着性をより向上するために、カーボン保護膜９０の形
成に先立ち、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。そのために、図示例のスパッタ
リング装置１００においては、基板ホルダ１０８に、高
周波電圧を印加するためのバイアス電源１２２が接続さ
れている。バイアス電源１２２は、マッチングボックス
を介して基板に高周波電圧を印加するもので、工業用の
１３．５６ＭＨｚで、１ｋＷ〜５ｋＷ程度のものから適
宜選択すればよい。また、エッチングの強さは、基板に
印加されるバイアス電圧を目安にすればよく、通常、負
の１００Ｖ〜５００Ｖの範囲で、適宜最適化を図ればよ
い。

【００４８】図４に、カーボン保護膜９０を形成する
（プラズマ）ＣＶＤ装置の概念図を示す。ＣＶＤ装置１
３０は、基本的に、真空チャンバ１３２と、ガス導入部
１３４と、プラズマ発生手段１３６と、基板ホルダ１３
８と、基板バイアス電源１４０とを有して構成される。

【００４９】真空チャンバ１３２は、プラズマ発生用の
磁場が影響を受けないようにＳＵＳ３０４等の非磁性材
料で形成されるのが好ましい。また、カーボン保護膜９
０を形成に用いられる真空チャンバ１３２は、初期排気
の到達圧力で２×１０^-5Torr以下、好ましくは５×１０
^-6Torr以下、成膜中は１×１０^-4Torr〜１×１０^-2Torr
を達成する真空シール性を有するのが好ましい。真空チ
ャンバ１３２に取り付けられる真空排気手段１３３とし
ては、ロータリーポンプ、メカニカルブースタポンプ、
ターボポンプを組み合わせた排気手段が好適に例示さ
れ、また、ターボポンプの代わりにディフュージョンポ
ンプやクライオポンプを用いた排気手段も好適に例示さ
れる。真空排気手段１３３の排気能力や数は、真空チャ
ンバ１３２の容積や成膜時のガス流量等に応じて適宜選
択すればよい。また、排気速度を高めるために、バイパ
ス配管を用いた配管の排気抵抗の調整や、オリフィスバ
ルブを設けてその開口度調整等の方法で、排気速度を調
整可能なように構成してもよい。

【００５０】真空チャンバ１３２において、プラズマや
プラズマ発生用の電磁波によってアークが発生する箇所
は、絶縁性部材で覆ってもよい。絶縁性部材としては、
ＭＣナイロン、テフロン（ＰＴＦＥ）、ＰＰＳ（ポリフ
ェニレンスルフィド）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレ
ート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等が利
用可能である。なお、ＰＥＮやＰＥＴ等を用いる場合に
は、絶縁性部材からの脱ガスで真空度を低下する場合が
あるので、このような材料を用いる場合には、注意が必
要である。

【００５１】ガス導入部１３４ａは、プラズマを発生す
るためのガスを導入する部位、他方、ガス導入部１３４
ｂは、反応ガスを導入する部位で、共に、導入部がＯリ
ング等で真空シールされたステンレス製のパイプ等を用
いて、真空チャンバ１３２内にガスを導入する。また、
ガスの導入量は、マスフローコントローラ等の公知の方
法で制御される。両ガス導入部１３４は、ガスを基本的
に真空チャンバ１３２内のプラズマ発生領域の近傍に拭
き出すように構成される。また、吹き出し位置、特に反
応ガスのガス導入部１３４ｂの吹き出し位置は、膜厚分
布にも影響するので、基板（サーマルヘッド６６のグレ
ーズ）の形状等に合わせて最適化するのが好ましい。カ
ーボン保護膜９０を生成するためのプラズマ発生用のガ
スとしては、例えば、ヘリウム、ネオン、アルゴン、ク
リプトン、キセノン等の不活性ガスが用いられるが、中
でも特に、価格および入手の容易性の点で、アルゴンガ
スが好適に用いられる。他方、カーボン保護膜９０を生
成するための反応ガスとしては、メタン、エタン、プロ
パン、エチレン、アセチレン、ベンゼン等の炭化水素化
合物のガスが例示される。なお、ガス導入部１３４ａお
よびガス導入部１３４ｂは、共に、用いるガスに応じて
マスフローコントローラのセンサを調整する必要があ
る。

【００５２】カーボン保護膜９０を形成するプラズマＣ
ＶＤにおいて、プラズマ発生手段としては、直流放電、
高周波放電、直流アーク放電、マイクロＥＣＲ波放電等
が利用可能であり、特に、直流アーク放電およびマイク
ロＥＣＲ波放電はプラズマ密度が高く、高速成膜に有利
である。図示例のＣＶＤ装置１３０は、マイクロＥＣＲ
波放電を利用するものであり、プラズマ発生手段１３６
は、マイクロ波電源１４２、磁石１４３、マイクロ波導
波管１４４、同軸変換器１４６、誘電体板１４８、放射
状アンテナ１５０等を有して構成される。

【００５３】直流放電は、基板−電極間に負の直流電圧
を印加することによりプラズマを発生させる。直流放電
に用いる直流電源は、１〜１０ｋＷ程度のもので、カー
ボン保護膜９０の形成に必要にして十分な出力を有する
ものを適宜選択すればよい。また、アーク防止等の点
で、２ｋＨｚ〜２０ｋＨｚにパルス変調した直流電源も
好適に利用可能である。高周波放電は、マッチングボッ
クスを介して電極に高周波電圧を印加することにより、
プラズマを発生させる。その際には、マッチングボック
スによってインピーダンス整合を行い、高周波電圧の反
射波が入射波に対して２５％以下となるように調整す
る。高周波放電を行う高周波電源としては、工業用の１
３．５６ＭＨｚで、１ｋＷ〜１０ｋＷ程度の範囲で、カ
ーボン保護膜９０の生成に必要にして十分な出力を有す
るものを適宜選択すればよい。また、パルス変調した高
周波電源も使用可能である。

【００５４】直流アーク放電は、熱陰極を使用してプラ
ズマを発生させる。熱陰極としては、タングステン、ホ
ウ化ランタン(LaB₆)等が利用可能である。また、ホロー
カソードを用いた直流アーク放電も利用可能である。直
流アーク放電に用いる直流電源としては、１ｋＷ〜１０
ｋＷ程度、１０〜１５０Ａ程度の範囲で、カーボン保護
膜９０の生成に必要にして十分な出力を有するものを適
宜選択すればよい。

【００５５】マイクロ波ＥＣＲ放電は、マイクロ波とＥ
ＣＲ磁場とによってプラズマを発生させるものであり、
前述のように、図示例のＣＶＤ装置は、このマイクロ波
放電によってプラズマを発生させる。マイクロ波電源１
４２としては、工業用の２．４５ＧＨｚで、１ｋＷ〜３
ｋＷ程度の範囲で、カーボン保護膜９０の生成に必要に
して十分な出力を有するものを適宜選択すればよい。ま
た、ＥＣＲ磁場発生には、所望の磁場を形成できる永久
磁石や電磁石を適宜用いればよく、図示例においては、
Sm-Co 磁石を磁石１４３として用いている。例えば、
２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いる場合には、ＥＣＲ
磁場は８７５Ｇ(Gauss) になるので、プラズマ発生領域
の磁場が５００Ｇ〜２０００Ｇとなる磁石を用いればよ
い。真空チャンバ１３２内へのマイクロ波の導入は、マ
イクロ波導波管１４４、同軸変換器１４６、誘電体板１
４８等を用いて行われる。なお、磁場の形成状態やマイ
クロ波の導入路は、カーボン保護膜９０の膜厚分布に影
響を与えるので、カーボン保護膜９０の膜厚が均一にな
るように最適化するのが好ましい。

【００５６】基板ホルダ１３８は、サーマルヘッド６６
を固定して、基板となるグレーズを放射状アンテナ１５
０に対して対向して固定するものである。また、必要に
応じて、プラズマ発生手段１３６に対して、グレーズを
回転や移動可能に構成してもよく、基板のサイズ等に応
じて適宜選択すればよい。基板と放射状アンテナ１５０
との距離には特に限定はなく、２０ｍｍ〜２００ｍｍ程
度の範囲で、膜厚分布が均一になる距離を選択設定すれ
ばよい。

【００５７】プラズマＣＶＤで硬質膜を得るためには、
基板に負のバイアス電圧を印加しながら成膜を行う必要
がある。基板バイアス電源１４０は、このバイアス電圧
を印加するためのものである。バイアス電源には高周波
電圧の自己バイアス電圧を使用するのが好ましい。自己
バイアス電圧は、負の１００Ｖ〜５００Ｖである。高周
波電源は工業用の１３．５６ＭＨｚで、１ｋＷ〜５ｋＷ
程度のものから適宜選択すればよい。また、２ｋＨｚ〜
２０ｋＨｚにパルス変調した直流電源も利用可能であ
る。

【００５８】上層保護膜としてカーボン保護膜９０を用
いる際においても、カーボン保護膜９０と下層保護膜８
８との密着性を向上するために、カーボン保護膜９０の
成膜に先立ち、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。エッチングの方法は、スパッ
タリング装置１００と同様であり、マッチングボックス
を介して基板に高周波電圧を印加する。高周波電源とし
ては、工業用の１３．５６ＭＨｚで、１ｋＷ〜５ｋＷ程
度のものから適宜選択すればよい。また、エッチングの
強さは、基板に印加されるバイアス電圧を目安にすれば
よく、通常、負の１００Ｖ〜５００Ｖの範囲で、適宜最
適化を計ればよい。

【００５９】以上、本発明の感熱記録システムに付いて
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。

【００６０】

【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。

【００６１】［実施例１］＜窒化珪素膜の前処理＞まず、上層保護膜の形成に先立
って、サーマルヘッド（京セラ社製 KGT-260-12MPH8）
のグレーズの表面（窒化珪素膜の表面）に、以下に示さ
れる前処理を施した。なお、この基となるサーマルヘッ
ドには、グレーズの表面に保護膜として厚さ１１μｍ、
Ｒａ値３ｎｍの窒化珪素膜（Si₃N₄)が形成されている。
従って、本実施例では、この窒化珪素膜が下層保護膜８
８であり、この下層保護膜８８に対し以下の前処理を施
し、その後上層保護膜となるカーボン保護膜９０がこの
下層保護膜９０の上層に形成される。

【００６２】上記サーマルヘッドの下層保護膜（窒化珪
素膜）に対して、サンドブラスト処理を行い、Ｒａ値が
０．０１μｍになるまで下層保護膜の表面を荒らした。
具体的には、誘導式ブラスト機を用い、研磨材として＃
６０〜＃２００のガラスビーズ、スチールグリッド、ア
ランダムを使用し、サーマルヘッドの下層保護膜８８上
に吹きつけることにより行った。なお、空気圧は５〜７
ｋｇ／ｃｍ²とした。なお、表面粗度（Ｒａ値）の測定
は、カットオフをかけずに、触針式あらさ測定機（テン
コール社製；Ｐ−１）を使用して、下層保護膜８８の複
数箇所の表面形状を２次元的に計測することにより得
た、複数箇所のＲａ値の平均値を算出することにより行
った。

【００６３】＜カーボン保護膜の形成＞このようにして
下層保護膜に前処理が施されたサーマルヘッドのグレー
ズ表面に対して、図３に示されるスパッタリング装置１
００を用いてカーボン保護膜９０を形成し、図２に示さ
れるグレーズを有する本発明のサーマルヘッド６６を作
製した。なお、スパッタリング装置１００の詳細は以下
のとおりである。

【００６４】ａ．真空チャンバ１０２真空排気手段１１０として、排気速度が１５００Ｌ（リ
ットル）／分のロータリーポンプ、同１２０００Ｌ／分
のメカニカルブースタポンプ、および同３０００Ｌ／秒
のターボポンプを、それぞれ１台ずつ有する、ＳＵＳ３
０４製で容積が０．５ｍ³の真空チャンバ１０２を使用
した。なお、ターボポンプの吸引部にオリフィスバルブ
を配置して、開口度を１０〜１００％まで調整できるよ
うに構成してある。

【００６５】ｂ．ガス導入部１０４最大流量１００〜５００[sccm]のマスフローコントロー
ラと、直径６ミリのステンレス製パイプを用いて構成し
た。ステンレス製パイプと真空チャンバ１０２との接合
部は、Ｏリングによって真空シールした。なお、以下に
示すカーボン保護膜９０の生成時には、プラズマ発生用
ガスとしてアルゴンガスを用いた。

【００６６】ｃ．スパッタリング手段１０６永久磁石１１２ａとしてＳｍ−Ｃｏ磁石を内部に配置し
た、幅６００ｍｍ×高さ２００ｍｍの矩形のカソード１
１２を用いた。バッキングプレート１２０としては、矩
形状に加工した無酸素銅材を用い、カソード１１２にＩ
ｎ系ハンダを用いて張り付けた。また、カソード１１２
内部を水冷することにより、磁石、カソード１１２およ
びバッキングプレート１２０裏面を冷却した。また、電
源１１８として、最大出力８ｋＷの負電位の直流電源を
用いた。なお、この直流電源は、２ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ
の範囲でパルス状に変調できるように構成してある。

【００６７】ｄ．基板ホルダ１０８基板（すなわち、サーマルヘッド６６のグレーズ８２）
とターゲット材１１４との距離が５０ｍｍ〜１５０ｍｍ
の間で調整可能な構成を有する。なお、以下に示すカー
ボン保護膜９０の生成時には、基板とターゲット材１１
４との距離は１００ｍｍとした。また、エッチング用の
高周波電圧が印加できるように、基板によるサーマルヘ
ッドの保持部分を浮遊電位にした。

【００６８】ｅ．バイアス電源１２２基板ホルダ１０８に、マッチングボックスを介して高周
波電源を接続した。高周波電源は、周波数１３．５６Ｍ
Ｈｚで、最大出力は３ｋＷである。また、この高周波電
源は、自己バイアス電圧をモニタすることにより、負の
１００Ｖ〜５００Ｖの範囲で高周波出力が調整可能に構
成されている。

【００６９】このようなスパッタリング装置１００にお
いて、前述のように前処理を施したサーマルヘッド６６
のグレーズ８２がターゲット材１１４に対向するよう
に、真空チャンバ１０２内の基板ホルダ１０８にサーマ
ルヘッド６６を固定した。なお、サーマルヘッドの上層
保護膜の形成部分以外（すなわち、グレーズ以外）に
は、あらかじめマスキングを施しておいた。サーマルヘ
ッドを固定後、真空チャンバ１０２内の圧力が５×１０
^-6Torrになるまで真空排気した。真空排気を継続しなが
ら、ガス導入部１０４によってアルゴンガスを導入し、
ターボポンプに設置したオリフィスバルブによって、真
空チャンバ１０２内の圧力が５．０×１０^-3Torrになる
ように調整した。次いで、基板に高周波電圧を印加し、
自己バイアス電圧−３００Ｖで１０分間、下層保護膜
（窒化珪素膜）のエッチングを行った。

【００７０】エッチング終了後、ターゲット材１１４と
して焼結グラファイト材をバッキングプレート１２０に
固定（Ｉｎ系ハンダで張り付け）して、真空チャンバ１
０２内の圧力が５×１０^-3Torrとなるようにアルゴンガ
ス流量およびオリフィスバルブを調整し、シャッタ１１
６を閉じた状態でターゲット材１１４に直流電力０．５
ｋＷを５分間印加した。次いで、真空チャンバ１０２内
の圧力を保ったまま、直流電力を５ｋＷとしてシャッタ
１１６を開き、形成されるカーボン保護膜９０が１μｍ
となるまでスパッタリングを行い、上層保護膜として厚
さ１μｍのカーボン保護膜９０を形成したサーマルヘッ
ドを作製した。さらに、全く同様にして、上層保護膜と
して、厚さ２μｍおよび３μｍのカーボン保護膜９０を
形成したサーマルヘッドも作製した。なお、カーボン保
護膜９０の膜厚は、あらかじめ成膜速度を求めておき、
所定の膜厚となる成膜時間を算出して、成膜時間で制御
した。

【００７１】＜性能評価＞このような３種類の本発明の
サーマルヘッドと、感熱材料（富士フィルム社製ドライ
画像記録用フィルムＣＲ−ＡＴ）を用いて、図１の感熱
記録装置により、Ｂ４サイズで５０００枚の感熱記録テ
ストを行った。その結果、カーボン保護膜９０の膜厚が
１μｍ、２μｍおよび３μｍのいずれのサーマルヘッド
も、カーボン保護膜９０の割れや剥離が生じることはな
く、また、摩耗もほとんど認められず、良好な耐久性を
示し、濃度ムラのない、高画質な画像を安定して記録す
ることができた。

【００７２】［実施例２］上記実施例１において、サー
マルヘッドの下層保護膜（窒化珪素膜）に対してサンド
ブラスト処理を行う代わりに、サーマルヘッドの下層保
護膜８８を＃１０００のラッピングシートに接触させた
状態で、このラッピングシートを通過させることによ
り、Ｒａ値が０．２μｍになるまで下層保護膜の表面を
荒らした後、スパッタリングによりカーボン保護膜９０
を形成した以外は、実施例１と同様にしてサーマルヘッ
ドの作製および性能評価を行った。このようにして得ら
れたサーマルヘッドにおいても、実施例１と同様の良好
な結果を示した。

【００７３】［実施例３］上記実施例２において、＃４
０００のラッピングシートを用いて、Ｒａ値が０．１μ
ｍになるまで下層保護膜の表面を荒らした以外は、実施
例２と同様にしてサーマルヘッドの作製および性能評価
を行った。このようにして得られたサーマルヘッドにお
いても、実施例１と同様の良好な結果を示した。

【００７４】［実施例４］上記実施例２において、＃８
０００のラッピングシートを用いて、Ｒａ値が０．００
５μｍになるまで下層保護膜の表面を荒らした以外は、
実施例２と同様にしてサーマルヘッドの作製および性能
評価を行った。このようにして得られたサーマルヘッド
においても、実施例１と同様の良好な結果を示した。

【００７５】［比較例１］グレーズの表面（窒化珪素膜
の表面）に何らの前処理を施さなかった（すなわち、窒
化珪素膜のＲａ値は変更しておらず、３ｎｍのままであ
る）以外は、前記実施例１と同様にしてサーマルヘッド
の作製および性能評価を行った。その結果、５０００枚
の記録を終了する前に、カーボン保護膜９０の割れや剥
離が生じてしまった。

【００７６】［実施例５］図４に示される（プラズマ）
ＣＶＤ装置１３０を用意した。詳細は以下のとおりであ
る。

【００７７】＜窒化珪素膜の前処理＞前記実施例１と同
様にして、サーマルヘッドのグレーズの表面（窒化珪素
膜の表面）に前処理を施した。

【００７８】＜カーボン保護膜の形成＞ａ．真空チャンバ１３２前記実施例１と同様のものを用いた。

【００７９】ｂ．ガス導入部１３４前記実施例１と同構成のものを用いた。ただし、プラズ
マ発生ガス用と反応ガス用の２つの導入部を設けた。な
お、後に示すカーボン保護膜９０の形成時には、プラズ
マ発生用ガスとしてアルゴンガスを用いた。

【００８０】ｃ．プラズマ発生手段１３６発振周波数２．４５ＧＨｚ、最大出力１．５ｋＷのマイ
クロ波電源１４２を用いた。マイクロ波は、マイクロ波
導入管１４４で真空チャンバ１３２近傍まで導き、同軸
変換器１４６で変換後、真空チャンバ１３２内の放射状
アンテナ１５０に導入した。プラズマ発生部は、幅６０
０ｍｍ×高さ２００ｍｍの矩形のものを用いた。さら
に、ＥＣＲ用磁場は、Ｓｍ−Ｃｏ磁石を複数個、誘電体
板１４８の形状に合わせて配置することで形成した。

【００８１】ｄ．基板ホルダ１３８前記実施例１と同様のものを用いた。なお、カーボン保
護膜９０の形成時には、基板と放射状アンテナ１５０と
の距離は１５０ｍｍとした。

【００８２】ｅ．基板バイアス手段１４０基板ホルダ１３８に、マッチングボックスを介して高周
波電源を接続した。高周波電源は、周波数１３．５６Ｍ
Ｈｚで、最大出力は３ｋＷである。また、この高周波電
源は、自己バイアス電圧をモニタすることにより、負の
１００Ｖ〜５００Ｖの範囲で高周波出力が調整可能に構
成されている。また、このＣＶＤ装置１３０では、この
基板バイアス手段１４０で基板エッチング手段を兼ねて
いる。

【００８３】このようなＣＶＤ装置１３０を用いて、以
下に示すようにしてサーマルヘッド（前記実施例１と同
じ物）のグレーズの表面に、上層保護膜としてカーボン
保護膜９０を形成し、サーマルヘッドを作製した。従っ
て、前記実施例１と同様に、窒化珪素膜が下層保護膜
で、その上に上層保護膜となるカーボン保護膜９０が形
成される。

【００８４】グレーズが放射状アンテナ１５０に対向す
るように、真空チャンバ１３２内の基板ホルダ１３８に
サーマルヘッドを固定した。なお、サーマルヘッドの上
層保護膜の形成部分以外（すなわち、グレーズ以外）に
は、あらかじめマスキングを施しておいた。サーマルヘ
ッドを固定後、真空チャンバ１３２内の圧力が５×１０
^-6Torrになるまで真空排気した。真空排気を継続しなが
ら、ガス導入部１３４ａによってメタンガスを導入し、
ターボポンプに設置したオリフィスバルブによって、真
空チャンバ１３２内の圧力が５．０×１０^-3Torrになる
ように調整した。次いで、マイクロ波電源１４２を駆動
してマイクロ波を真空チャンバ１３２内に導入し、マイ
クロ波ＥＣＲプラズマを発生させ、さらに、基板に高周
波電圧を印加し、自己バイアス電圧−３００Ｖで１０分
間、下層保護膜（窒化珪素膜）のエッチングを行った。

【００８５】エッチング終了後、自己バイアス電圧を−
３００Ｖとして高周波電圧の印加を継続しながら、真空
チャンバ１３２内の圧力が５．０×１０^-3Torrになるよ
うにメタンガスを導入してプラズマＣＶＤを行い、上層
保護膜として厚さ１μｍのカーボン保護膜９０を形成し
たサーマルヘッドを作製した。さらに、全く同様にし
て、上層保護膜として厚さ２μｍおよび３μｍのカーボ
ン保護膜９０を形成したサーマルヘッドも作製した。な
お、カーボン保護膜９０の膜厚は、あらかじめ成膜速度
を求めておき、所定の膜厚となる成膜時間を算出して、
成膜時間で制御した。

【００８６】＜性能評価＞このような３種類のサーマル
ヘッドと、感熱材料とを用いて、図１の感熱記録装置に
より実施例１と同様の性能評価を行った。その結果、い
ずれのサーマルヘッドも、カーボン保護膜９０の割れや
剥離が生じることはなく、また、摩耗もほとんど認めら
れなかった。

【００８７】［実施例６］上記実施例５において、サー
マルヘッドの下層保護膜（窒化珪素膜）に対してサンド
ブラスト処理を行う代わりに、サーマルヘッドの下層保
護膜８８を＃１０００のラッピングシートに接触させた
状態で、ラッピングシートを通過させることにより、Ｒ
ａ値が０．２μｍになるまで下層保護膜の表面を荒らし
た後、プラズマＣＶＤによりカーボン保護膜９０を形成
した以外は、実施例１と同様にしてサーマルヘッドの作
製および性能評価を行った。このようにして得られたサ
ーマルヘッドにおいても、実施例５と同様の良好な結果
を示した。

【００８８】［実施例７］上記実施例６において、＃４
０００のラッピングシートを用いて、Ｒａ値が０．０１
μｍになるまで下層保護膜の表面を荒らした以外は、実
施例４と同様にしてサーマルヘッドの作製および性能評
価を行った。このようにして得られたサーマルヘッドに
おいても、実施例６と同様の良好な結果を示した。

【００８９】［実施例８］上記実施例６において、＃８
０００のラッピングシートを用いて、Ｒａ値が０．００
５μｍになるまで下層保護膜の表面を荒らした以外は、
実施例４と同様にしてサーマルヘッドの作製および性能
評価を行った。このようにして得られたサーマルヘッド
においても、実施例４と同様の良好な結果を示した。

【００９０】［比較例２］グレーズの表面（窒化珪素膜
の表面）に何らの前処理を施さなかった（すなわち、窒
化珪素膜のＲａ値は変更しておらず、３ｎｍのままであ
る）以外は、前記実施例４と同様にしてサーマルヘッド
の作製および性能評価を行った。その結果、５０００枚
の記録を終了する前に、カーボン保護膜９０の割れや剥
離が生じてしまった。以上の結果より、本発明の効果は
明らかである。

【００９１】

【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、しかも熱
や機械的衝撃に対しても保護膜の割れや剥離の発生も好
適に防止して、十分な耐久性を有し、長期に渡って高い
信頼性を発揮し、これにより、長期に渡って高画質の感
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。特に、医療用途等において用いら
れる、ポリエステルフィルム等の高剛性の支持体を使用
する感熱フィルムに対して、高エネルギー・高圧力下の
記録を行う用途においても、十分な耐久性を有し、長期
に渡って高い信頼性を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサーマルヘッドを利用する感熱記録
装置の一例の概念図である。

【図２】本発明のサーマルヘッドの発熱素子の構成を
示す概略図である。

【図３】本発明のサーマルヘッドのカーボン保護膜を
形成するスパッタリング装置の一例の概念図である。

【図４】本発明のサーマルヘッドのカーボン保護膜を
形成する（プラズマ）ＣＶＤ装置の一例の概念図であ
る。

【符号の説明】

１０（感熱）記録装置１４装填部１６供給搬送手段２０記録部２２排出部２４マガジン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１００スパッタリング装置１０２，１３２真空チャンバ１０４，１３４ガス導入部１０６スパッタリング手段１０８，１３８基板ホルダ１１０，１３３真空排気手段１１２カソード１１４ターゲット材１１６シャッタ１１８電源１２０バッキングプレート１２２バイアス電源１３０（プラズマ）ＣＶＤ装置１３６プラズマ発生手段１４０基板バイアス電源１４２マイクロ波電源１４４マイクロ波導入管１４６同軸変換器１４８誘電体板１５０放射状アンテナＡ感熱材料

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発熱体を保護する保護膜として、前記発熱
体側に形成され、セラミックスを主成分とする少なくと
も１層からなる下層保護膜と、この下層保護膜上に形成
され、炭素を主成分とする上層保護膜とを有するサーマ
ルヘッドであって、前記下層保護膜の前記上層保護膜が形成される側の表面
の表面粗度Ｒａの値が０．００５〜０．５μｍであるこ
とを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】発熱体を保護する保護膜として、前記発熱
体側に、セラミックスを主成分とする少なくとも１層か
らなる下層保護膜を形成し、この下層保護膜上に、炭素
を主成分とする上層保護膜を形成して、サーマルヘッド
を製造するに際し、前記下層保護膜に表面処理を施して、前記表面の表面粗
度Ｒａの値を０．００５〜０．５μｍとした後、前記上
層保護膜を形成することを特徴とするサーマルヘッドの
製造方法。
【請求項３】前記表面処理がラッピングシートを用いて
研磨する方法、または、サンドブラスト処理である請求
項２に記載のサーマルヘッドの製造方法。
【請求項４】前記上層保護膜の形成を、スパッタリング
処理、または、プラズマＣＶＤ処理により行うことを特
徴とする請求項２または３に記載のサーマルヘッドの製
造方法。