JPH1199681A - Thermal head - Google Patents

Thermal head

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Publication number
JPH1199681A
JPH1199681A JP14955398A JP14955398A JPH1199681A JP H1199681 A JPH1199681 A JP H1199681A JP 14955398 A JP14955398 A JP 14955398A JP 14955398 A JP14955398 A JP 14955398A JP H1199681 A JPH1199681 A JP H1199681A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
protective film
thermal head
film
gas
recording
Prior art date
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Pending
Application number
JP14955398A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Kashiwatani
誠 柏谷
Junichi Yoneda
純一 米田
Tonpei Nonoshita
敦平 埜下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP14955398A priority Critical patent/JPH1199681A/en
Publication of JPH1199681A publication Critical patent/JPH1199681A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce corrosion and wear of a protective film and prevent the protective film from cracking and peeling by providing a protective film containing carbon and nitrogen, and further hydrogen as main components on a heating resistor. SOLUTION: The thermal head 66 is comprised of a grazed layer 82, a heating resistor 84, electrodes 86 and a protective film on a substrate 80. The protective film is composed of a lower layer protective film 88 whose main components are a ceramic and a carbon-nitrogen (C-N) protective film 90 as an upper layer protective film. The C-N protective film 90 is formed of carbon and nitrogen as main components, and the state of existence and composition ratio of carbon atoms and nitrogen atoms in the C-N protective film 90 are not specified. However, by containing nitrogen atoms in the C-N protective film 80 so that they may form a triple bond with carbon atoms and C≡N may be formed, high hardness can be achieved and the durability of the thermal head 66 can be increased. The C-N protective film 90 may contain also hydrogen. In such case, stress in the film can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to various printers,
It belongs to the technical field of a thermal head for performing thermal recording used as a recording means in a plotter, a facsimile, a recorder, and the like.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art Thermal recording using a thermal material formed by forming a thermal recording layer using a film or the like as a support is used for recording an ultrasonic diagnostic image. In addition, thermal recording has advantages such as no need for wet development processing and easy handling, and in recent years, in recent years, not only small-sized image recording such as ultrasonic diagnosis but also CT diagnosis and MRI diagnosis have been performed. For applications requiring large and high-quality images, such as X-ray diagnosis and the like, the use for image recording for medical diagnosis is also being studied.

【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。
As is well known, in thermal recording, a glaze in which a heating element having a heating element and electrodes is arranged in one direction (main scanning direction) for recording an image by heating a thermosensitive recording layer of a thermosensitive material. While the glaze is slightly pressed against the heat-sensitive material (heat-sensitive recording layer) using the formed thermal head, while moving both relatively in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction, image data supply such as MRI is performed. In accordance with the image data of the recorded image supplied from the source, energy is applied to the heating element of each pixel of the glaze to generate heat, thereby heating the heat-sensitive recording layer of the heat-sensitive material to perform image recording.

【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、この保護膜であ
り、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。
In the glaze of this thermal head, a protective film is formed on the surface of the glaze of the thermal head in order to protect the heating element for heating the heat-sensitive material or the electrodes. Therefore,
It is this protective film that comes into contact with the thermosensitive material during thermal recording, and the heating element heats the thermosensitive material through the protective film,
Thus, thermal recording is performed. The material of the protective film is usually made of a ceramic having wear resistance, but the surface of the protective film slides on the heat-sensitive material in a heated state during the heat-sensitive recording. And deteriorate.

【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。
[0005] If the wear progresses, density unevenness occurs in the thermal image or the strength of the protective film cannot be maintained, so that the function of protecting the heating element and the like is impaired.
Image recording cannot be performed (head shortage). In particular, in applications where high-quality and high-quality multi-gradation images are required, such as in the medical applications described above, a high-rigidity support such as a polyester film is used in order to achieve high quality and high image quality. Using a heat-sensitive film that uses the body,
The recording temperature (applied energy) and the pressing force of the thermal head on the heat-sensitive material are set to be higher. for that reason,
Compared to normal thermal recording, the force and heat applied to the protective film of the thermal head are greater, and wear and corrosion (wear due to corrosion) are more likely to progress.

【0006】[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。
As a method for preventing the abrasion of the protective film of the thermal head and improving the durability, many techniques for improving the performance of the protective film have been studied. As a protective film having excellent wear resistance and corrosion resistance, a protective film containing carbon as a main component (hereinafter referred to as a carbon protective film) is known.

【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反面、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。
For example, JP-B-61-53955 and JP-B-4-62866 (divisional applications of the aforementioned application) disclose a carbon protective film having a Vickers hardness of 4500 kg / mm 2 or more as a protective film for a thermal head. By disposing a thermal head, a thermal head that realizes excellent responsiveness by sufficiently thinning a protective film together with excellent wear resistance, and a method of manufacturing the same are disclosed. Such a carbon protective film has characteristics very similar to diamond,
It is very hard and chemically stable. Therefore, it exhibits excellent characteristics in terms of abrasion resistance and corrosion resistance against sliding contact with a heat-sensitive material. However, while the carbon protective film has excellent wear resistance, it is brittle because of its hardness, that is, its toughness is low, and cracking and peeling occur relatively easily due to heat shock or thermal stress caused by heating of the heating element. There is a problem that it is.

【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
イヤ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。
To solve such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No.
No. 2628 has a two-layer structure of a lower silicon-based compound layer and an upper layer of a diamond-like carbon layer, thereby greatly reducing wear and breakage of the protective film due to heat shock or the like. A thermal head capable of performing high-quality recording for a long time is disclosed. In the same publication, the adhesion of the silicon-based compound layer to the diamond-like carbon layer is improved by subjecting the surface of the silicon-based compound layer to a surface treatment in a reducing atmosphere by plasma CVD or the like. However, the adhesion between the diamond-like carbon layer and the silicon-based compound layer is still insufficient, and stress due to the difference in the coefficient of thermal expansion of each of these layers, and the difference between the thermal material and the thermal head (glaze) during recording. Cracking and peeling also occur due to mechanical impact or the like caused by the foreign matter mixed therein.

【0009】一方、特公平6−23433号公報には、
フッ素と窒素またはフッ素と窒素と水素をC−F結合、
C−N結合を有して含んだ炭素を主成分とする被膜を保
護膜として形成することにより、保護膜の密着性や耐熱
性を向上させたサーマルヘッドが開示されている。しか
しながら、この保護膜は、フッ素を含有しているため
に、耐摩耗性に劣るという問題点を有する。また、この
サーマルヘッドは、下層保護膜を有さずに、これらの保
護膜を形成しているので、膜の応力バランスが取れず、
保護膜が剥離し易いという問題点も有している。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
い信頼性を得ることはできない。
On the other hand, Japanese Patent Publication No. Hei 6-23433 discloses that
C-F bond of fluorine and nitrogen or fluorine, nitrogen and hydrogen,
A thermal head has been disclosed in which a coating mainly containing carbon having a C—N bond is formed as a protective film to thereby improve the adhesion and heat resistance of the protective film. However, since this protective film contains fluorine, it has a problem that its wear resistance is poor. In addition, since this thermal head does not have a lower protective film and forms these protective films, the film stress balance cannot be obtained,
There is also a problem that the protective film is easily peeled. If the protective film is cracked or peeled in this way, wear, corrosion, and even wear due to corrosion will progress from this point, and the durability of the thermal head will be reduced. You can't get it.

【0010】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、炭素を主成分の一つとして含有す
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提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and a thermal head having a protective film containing carbon as one of the main components, in which the protective film is extremely resistant to corrosion and wear. Prevents the protective film from cracking or peeling even with heat and mechanical shock, has sufficient durability, and can perform high-quality thermal recording stably for a long period of time. An object of the present invention is to provide a thermal head.

【0011】[0011]

【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、基板上に発熱抵抗体を有するサーマルヘ
ッドであって、前記発熱抵抗体上に、炭素および窒素を
主成分とする、あるいはさらに水素を含有する保護膜を
有することを特徴とするサーマルヘッドを提供する。
According to the present invention, there is provided a thermal head having a heating resistor on a substrate, wherein the heating resistor comprises carbon and nitrogen as main components on the heating resistor. Or a thermal head having a protective film containing hydrogen.

【0012】ここで、前記発熱抵抗体と前記保護膜との
間に、セラミックスを主成分とする少なくとも1層の下
層保護膜を有するのが好ましい。
Here, it is preferable that at least one lower protective film mainly composed of ceramics is provided between the heating resistor and the protective film.

【0013】[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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a thermal head according to the present invention will be described in detail based on a preferred embodiment shown in the accompanying drawings.

【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。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a thermal recording apparatus using a thermal head according to the present invention. A thermosensitive recording apparatus (hereinafter, referred to as a recording apparatus) 10 shown in FIG. 1 performs thermosensitive recording on a thermosensitive material (hereinafter, referred to as a thermosensitive material A) which is a cut sheet of a predetermined size such as a B4 size. A loading unit 14 in which a magazine 24 containing the thermal material A is loaded, a feeding and transporting unit 16, a recording unit 20 for performing thermal recording on the thermal material A by a thermal head 66,
And a discharge unit 22.

【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。
In such a recording apparatus 10, one heat-sensitive material A is pulled out of the magazine 24, the heat-sensitive material A is transported to the recording section 20, and the thermal head 66 is pressed against the heat-sensitive material A while the glaze is extended. The heat-sensitive material A is transported in the sub-scanning direction orthogonal to the existing direction, that is, the main scanning direction (perpendicular to the paper surface in FIGS. 1 and 2), and each heating element generates heat in accordance with a recorded image (image data). ,
Thermal recording is performed on the thermal material A.

【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。
The heat-sensitive material A is obtained by forming a heat-sensitive recording layer on one surface of a support such as a transparent resin film such as a polyethylene terephthalate (PET) film or paper. Such a heat-sensitive material A is formed into a laminate (bundle) of a predetermined unit of 100 sheets or the like and packaged in a bag, a band, or the like. Are stored in the magazine 24 of the recording apparatus 10, and are taken out one by one from the magazine 24 and provided for thermal recording.

【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。
The magazine 24 is a housing having a lid 26 that can be opened and closed. The magazine 24 stores the heat-sensitive material A and is loaded into the loading section 14 of the recording apparatus 10. The loading unit 14 includes the recording device 10
Insertion hole 30 formed in housing 28 of
And guide rolls 34, 34, and a stop member 36. The magazine 24 is inserted into the insertion port 30 with the lid 26 side first.
Then, while being guided by the guide plate 32 and the guide roll 34 and being pushed to a position where it comes into contact with the stop member 36, the recording device 10 is loaded into a predetermined position of the recording device 10. The loading section 14 is provided with an opening / closing mechanism (not shown) for opening and closing the lid 26 of the magazine.

【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。
The supply / transportation means 16 takes out one heat-sensitive material A from the magazine 24 loaded in the loading section 14 and transports it to the recording section 20, and uses a suction cup 40 which adsorbs the heat-sensitive material A by suction. Single wafer mechanism, conveyance means 4
2, a transport guide 44, and a pair of regulating rollers 52 located at the exit of the transport guide 44. The conveying means 42 includes a conveying roller 46 and a pulley 4 coaxial with the conveying roller 46.
7a, a pulley 47b and a tension pulley 47c connected to a rotary drive source, an endless belt 48 stretched over the three pulleys, and a nip roller 50 forming a roller pair with the transport roller 46. 40
The leading end of the heat-sensitive material A sheet-fed by the conveying roller 46
And the nip roller 50 to transport the heat-sensitive material A.

【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。
When a recording start instruction is issued in the recording device 10, the lid 26 is opened by the opening / closing mechanism,
The sheet-feeding mechanism using the suction cup 40 takes out one heat-sensitive material A from the magazine 24 and transports the front end of the heat-sensitive material A to the conveying means 42.
(A roller pair composed of the transport roller 46 and the nip roller 50). When the heat-sensitive material A is nipped by the conveyance roller 46 and the nip roller 50, the suction by the suction cup 40 is released, and the supplied heat-sensitive material A is guided by the conveyance guide 44 to the regulating roller pair 52 by the conveyance means 42. Conveyed. When the heat-sensitive material A to be used for recording is completely discharged from the magazine 24, the lid 26 is closed by the opening / closing means.

【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。
The distance from the conveying means 42 to the regulating roller pair 52 by the conveying guide 44 is set slightly shorter than the length of the heat-sensitive material A in the conveying direction. The leading end of the heat-sensitive material A reaches the regulating roller pair 52 by carrying by the carrying means 42,
The regulating roller pair 52 is initially stopped, and the leading end of the heat-sensitive material A is temporarily stopped and positioned here. When the tip of the heat-sensitive material A reaches the regulating roller pair 52, the temperature of the thermal head 66 (glaze) is confirmed. If the temperature of the thermal head 66 is a predetermined temperature, the regulating roller pair 5
2, the transfer of the heat-sensitive material A is started.
It is transported to the recording unit 20.

【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150dpi)以上、記
録階調は256階調以上であるのが好ましい。
The recording section 20 includes a thermal head 66, a platen roller 60, a cleaning roller pair 56, and a guide 5.
8, a heat sink 67 for cooling the thermal head 66,
It has a cooling fan 76 and a guide 62. The thermal head 66 performs thermal recording at a recording (pixel) density of about 300 dpi, for example, capable of recording an image up to a maximum of B4 size. Except for having a characteristic of the protective film, thermal recording on the thermal material A is performed. Heating element is one direction (main scanning direction)
Has a known configuration in which glazes are arranged. A heat sink 67 for cooling is fixed to the thermal head 66. The thermal head 66 is supported by a support member 68 that is rotatable up and down around a fulcrum 68a. This thermal head 66
Will be described later in detail. The width (main scanning direction), resolution (recording density), recording gradation and the like of the thermal head 66 of the present invention are not particularly limited, but the width is 5 cm to 5 cm.
Preferably, the recording density is 50 cm, the resolution is 6 dot / mm (about 150 dpi) or more, and the recording gradation is 256 or more.

【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。
The platen roller 60 rotates in the direction of the arrow in the figure at a predetermined image recording speed while holding the heat-sensitive material A at a predetermined position, and rotates in the sub-scanning direction (the direction of the arrow x in FIG. 2) orthogonal to the main scanning direction. ) To transport the heat-sensitive material A. The cleaning roller pair 56 is a roller pair comprising an adhesive rubber roller (upper side in the figure) which is an elastic body and a normal roller. The adhesive rubber roller removes dust and the like adhered to the heat-sensitive recording layer of the heat-sensitive material A, It prevents dust from adhering to the glaze and adversely affecting image recording.

【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。
In the illustrated recording apparatus 10, before the heat-sensitive material A is conveyed, the support member 68 rotates upward,
This is a standby position immediately before the glaze of the thermal head 66 comes into contact with the platen roller 60. When the conveyance by the above-described regulating roller pair 52 is started, the heat-sensitive material A
Next, it is nipped by the cleaning roller pair 56,
It is transported while being guided by the guide 58. When the leading end of the heat-sensitive material A is conveyed to the recording start position (the position corresponding to the glaze), the support member 68 rotates downward, and the heat-sensitive material A is sandwiched between the glaze and the platen roller 60,
The glaze is pressed against the recording layer, and the heat-sensitive material A
While being held at a predetermined position by the platen roller 60, the sheet is conveyed in the sub-scanning direction by the platen roller 60 and the like.
With this conveyance, each of the glaze heating elements is heated according to the recorded image, so that thermal recording is performed on the thermal material A.

【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。
The heat-sensitive material A on which the heat-sensitive recording has been completed is conveyed to the platen roller 60 and the conveying roller pair 63 while being guided by the guide 62, and is discharged to the tray 72 of the discharge section 22. The tray 72 protrudes outside the recording apparatus 10 through a discharge port 74 formed in the housing 28, and the heat-sensitive material A on which an image is recorded is discharged to the outside through the discharge port 74 and is taken out.

【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
素および窒素を主成分とする保護膜すなわち炭素−窒素
保護膜(以下、C−N保護膜という)90とから保護膜
が構成される。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the glaze (heating element) of the thermal head 66. In the illustrated example, the glaze is on the substrate 80 (the thermal head 66 in the illustrated example).
Is pressed by the heat-sensitive material A from above, so that it is formed on the lower side in FIG. 2), a heat generation (resistance) body 84 formed thereon, and a heat generation (resistance) body 84 formed thereon It has an electrode 86 to be formed, and a protective film for protecting the heating element 84 and further the electrode 86 and the like formed thereon. In the illustrated example, the protective film has a two-layer configuration, and includes a lower protective film 88 mainly composed of ceramic and formed to cover the heating element 84 and the electrode 86;
A protective film composed of a protective film mainly composed of carbon and nitrogen, that is, a carbon-nitrogen protective film (hereinafter, referred to as a CN protective film) 90 formed as an upper protective film on the lower protective film 88. .

【0026】本発明のサーマルヘッド66は、この保護
膜以外は、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84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(Chemical Vapo
r 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。
The thermal head 66 of the present invention can have basically the same configuration as a known thermal head except for this protective film. Therefore, there is no particular limitation on the other layer configuration and the material of each layer, and various known materials can be used. Specifically, the substrate 80 is made of an electrically insulating material such as heat-resistant glass, ceramics such as alumina, silica, and magnesia, and the glaze layer 82 is made of a heat-resistant glass or a heat-resistant resin such as a polyimide resin. As the electrode 86, various kinds of conductive materials such as aluminum, gold, silver, and copper can be used as the heating resistor such as nichrome (Ni-Cr), tantalum, and tantalum nitride. The glaze (heating element) includes vacuum evaporation and CVD (Chemical Vapo).
r Deposition), a thin film type heating element formed by using a so-called thin film forming technique such as sputtering and a photo-etching method, and a thick film formed by using a so-called thick film forming technique by printing and firing such as screen printing and baking. Although a type heating element is known, the thermal head 66 used in the present invention may be formed by any method.

【0027】上述のように、図示例のサーマルヘッド6
6は、C−N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88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なりうる耐熱性、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。
As described above, the thermal head 6 shown in FIG.
6 has a two-layered protective film of a CN protective film 90 and a lower protective film 88. By having such a lower protective film 88, more favorable results can be obtained in terms of wear resistance, corrosion resistance, corrosion wear resistance, etc., and higher durability,
A long-life thermal head can be realized. The lower protective film 88 formed on the thermal head 66 of the present invention is not particularly limited as long as it is mainly composed of ceramics, which is a material having heat resistance, corrosion resistance and abrasion resistance that can be a protective film of the thermal head. Instead, various ceramic materials can be used.

【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。
Specifically, silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon carbide
(SiC), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), aluminum oxide (Al 2
O 3 ), sialon (SiAlON), ration (LaSiON), silicon oxide (SiO 2 ), aluminum nitride (AlN), boron nitride (BN),
Selenium oxide (SeO), titanium nitride (TiN), titanium carbide (Ti
C), titanium carbonitride (TiCN), chromium nitride (CrN), and mixtures thereof. Among them, silicon nitride, silicon carbide, sialon, and the like are preferably used in terms of ease of film formation, manufacturing adequacy such as manufacturing cost, and a balance between mechanical abrasion and chemical abrasion. Further, the lower protective film may contain a small amount of an additive such as a semi-metal or metal described later for adjusting the physical properties. There is no particular limitation on the method of forming the lower protective film 88, and the lower protective film 88 is formed by a known method of forming a ceramic film (layer) using the above-described thick film forming technology, thin film forming technology, or the like.

【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0.2μm〜20μm程度、より好まし
くは2μm〜15μm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。
The thickness of the lower protective film 88 is not particularly limited, but is preferably about 0.2 μm to 20 μm, more preferably about 2 μm to 15 μm. By setting the thickness of the lower protective film 88 within the above range, a favorable result can be obtained in that a balance between abrasion resistance and thermal conductivity (that is, recording sensitivity) can be appropriately obtained. Further, the lower protective film 88 may have a multilayer structure. When the lower protective film 88 has a multi-layer structure, the lower protective film 88 may have a multi-layer structure using different materials, or may have a multi-layer structure having different layers of the same material with different densities or both. It may be something.

【0030】ここで、前述したように、このような下層
保護膜88の上に、炭素を主成分とする保護膜、例え
ば、DLC保護膜(=Diamond Like Carbon 保護膜)を
形成して2層構造とすることにより、DLC保護膜の有
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、C−N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、上
層保護膜として炭素のみを主成分とする保護膜を設けた
のでは、下層保護膜88との熱膨張係数の違いによるス
トレス等から保護膜の割れや剥離が生じてしまう。
Here, as described above, a protective film containing carbon as a main component, for example, a DLC protective film (= Diamond Like Carbon protective film) is formed on the lower protective film 88 to form two layers. With the structure, the excellent wear resistance and corrosion resistance of the DLC protective film can be obtained, and the above-mentioned heat shock, thermal stress, cracking and peeling of the CN protective film 90 can be suppressed to some extent. . However, if a protective film containing only carbon as a main component is provided as the upper protective film, the protective film may be cracked or peeled off due to stress due to a difference in thermal expansion coefficient from the lower protective film 88.

【0031】このような問題に対し、本発明のサーマル
ヘッド66は、発熱抵抗体上に、炭素および窒素を主成
分とし、あるいはさらに水素を含有するC−N保護膜9
0を形成することにより、適度な高硬度の保護膜によっ
て、保護膜のひび割れ、剥離等を有効に防止することを
可能としたものである。しかも、図示例においては、セ
ラミックを主成分とする下層保護膜88の上に、上層保
護膜としてC−N保護膜90を形成することにより、上
層保護膜の下層保護膜88への密着性および応力バラン
スを向上しつつ、適度な高硬度を得、保護膜のひび割
れ、剥離等をより好適に防止することを実現している。
In order to solve such a problem, the thermal head 66 of the present invention provides a C-N protection film 9 containing carbon and nitrogen as main components or further containing hydrogen on a heating resistor.
By forming 0, it is possible to effectively prevent cracking, peeling, and the like of the protective film with a protective film having a moderately high hardness. Moreover, in the illustrated example, by forming a CN protective film 90 as an upper protective film on the lower protective film 88 mainly composed of ceramic, the adhesion of the upper protective film to the lower protective film 88 and The present invention achieves moderately high hardness while improving the stress balance, and more suitably prevents cracking, peeling, and the like of the protective film.

【0032】しかも、前述のように、C−N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材料に、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。
Further, as described above, the CN protective film 90
Is very chemically stable, so that chemical corrosion of the lower protective film 88, which is a ceramic film, can be effectively prevented, and the life of the thermal head can be extended. Therefore, the thermal head 66 of the present invention has sufficient durability and exhibits high reliability over a long period of time, so that high-quality thermal recording can be stably performed over a long period of time. In particular, it has sufficient durability even in applications where recording under high energy and high pressure is performed on heat-sensitive materials that use highly rigid supports such as polyester films, as in the medical applications described above. High reliability can be demonstrated across the board.

【0033】C−N保護膜90は、基本的に炭素および
窒素を主成分として形成される。C−N保護膜90中に
おける炭素原子および窒素原子の存在状態や組成比は特
に限定されるものではないが、窒素原子は、炭素原子と
C≡Nの三重結合を形成するようにC−N保護膜90中
に含有されるのが、より高い硬度を発現でき、サーマル
ヘッドの耐久性が向上するので好ましい。また、炭素と
窒素の組成比は、C:N(原子比)が3:1〜3:4で
あるのが好ましい。より好ましくは2:1〜3:4で、
最も好ましくは3:4である。このような組成範囲であ
ると、耐摩耗性の点で好適な効果を得る。
The CN protective film 90 is basically formed mainly of carbon and nitrogen. The existence state and composition ratio of carbon atoms and nitrogen atoms in the C—N protective film 90 are not particularly limited, but the nitrogen atoms are formed by C—N so as to form a C—N triple bond with the carbon atoms. It is preferable to be contained in the protective film 90 because higher hardness can be exhibited and durability of the thermal head is improved. The composition ratio of carbon and nitrogen is preferably such that C: N (atomic ratio) is 3: 1 to 3: 4. More preferably, from 2: 1 to 3: 4,
Most preferably, it is 3: 4. With such a composition range, a favorable effect is obtained in terms of abrasion resistance.

【0034】C−N保護膜90は、水素を含有していて
もよく、この場合には、膜内部の応力緩和という効果も
得られる。この場合における水素含有量としては、30
atm%以下とするのが好ましい。30atm%超であ
ると、C−N保護膜90の硬度が低くなり、摩耗しやす
くなり得るので好ましくない。なお、C−N保護膜90
は、水素を含有していなくてもよいのはもちろんであ
る。また、炭素、窒素および水素の組成比を厚さ方向に
変化させるように、C−N保護膜90を形成してもよ
い。
The CN protective film 90 may contain hydrogen. In this case, the effect of relaxing the stress inside the film can be obtained. The hydrogen content in this case is 30
It is preferable that the content be atm% or less. If the content is more than 30 atm%, the hardness of the C—N protective film 90 becomes low, and it is easy to wear, which is not preferable. Note that the CN protective film 90
Need not contain hydrogen. Further, the CN protective film 90 may be formed so that the composition ratio of carbon, nitrogen and hydrogen is changed in the thickness direction.

【0035】ところで、本発明において、炭素および窒
素を主成分とする保護膜、あるいは炭素および窒素を主
成分とし、さらに水素を含有する保護膜とは、それぞ
れ、炭素および窒素の含有量の合計、あるいは炭素およ
び窒素ならびに水素の含有量の合計が50atm%超の
C−N(またはC−N−Hであるが、ここではC−N保
護膜で代表させる)保護膜を言うが、このようなC−N
保護膜としては、炭素および窒素、あるいは炭素、窒素
および水素以外は不可避的不純物からなるC−N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C−N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方が好まし
く、2atm%以下とするのがよく、より好ましくは
0.5atm%以下とするのが良い。
In the present invention, a protective film containing carbon and nitrogen as main components or a protective film containing carbon and nitrogen as main components and further containing hydrogen means the total of the contents of carbon and nitrogen, respectively. Alternatively, a C—N (or C—N—H, but here represented by a C—N protection film) protective film having a total content of carbon, nitrogen and hydrogen of more than 50 atm% refers to such a protective film. CN
As the protective film, a C-N protective film comprising unavoidable impurities other than carbon and nitrogen, or carbon, nitrogen and hydrogen is preferable, and more preferably a high-purity high-purity film having very little or no unavoidable impurity content. A C-N protective film is good. Here, examples of the inevitable impurities include a gas used in the process such as argon (Ar) and a residual gas in a vacuum chamber such as oxygen.
It is preferable that the mixing of these gas components is as small as possible, preferably 2 atm% or less, and more preferably 0.5 atm% or less.

【0036】本発明において、炭素および窒素を主成分
とする、あるいはさらに水素含有する保護膜を形成する
炭素および窒素、あるいはさらに水素以外の添加成分と
しては、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。添加成分がフッ素などの物質で
ある場合には、炭素および窒素を主成分とする、あるい
はさらに水素含有する保護膜中のこれらの含有量が50
atm%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
および窒素を主成分とする、あるいはさらに水素含有す
る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、炭素および窒素を主成
分とする、あるいはさらに水素含有する保護膜として、
C−N保護膜90を代表例として説明するが、その説明
はその他の炭素および窒素を主成分とする、あるいはさ
らに水素含有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。
In the present invention, as an additional component other than carbon and nitrogen which forms a protective film containing carbon and nitrogen as main components or further containing hydrogen, and further, other than hydrogen, substances such as fluorine, Si, Ti, Zr, H
Preferable examples include semimetals and metals such as f, V, Nb, Ta, Cr, Mo, and W. When the additive component is a substance such as fluorine, the content thereof in the protective film containing carbon and nitrogen as main components or further containing hydrogen is 50%.
When the additive component is a semimetal or metal such as Si and Ti described above, the content thereof is contained in a protective film containing carbon and nitrogen as main components or further containing hydrogen. The amount is preferably at most 20 atm%. In the following description, as a protective film containing carbon and nitrogen as main components or further containing hydrogen,
The CN protective film 90 will be described as a representative example, but it goes without saying that the description is also applicable to other protective films containing carbon and nitrogen as main components or further containing hydrogen. .

【0037】このようなC−N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
で形成すればよい。例えば、焼結カーボン材やグラッシ
ーカーボン材等の炭素を主成分とする固体をターゲット
材とし、プラズマにより基板に飛来させるとともに、こ
のプラズマにより窒素ガスやアルキルアミン系ガス等を
イオン化し、窒素を炭素とともにサーマルヘッド上に成
膜するスパッタリング法や、炭化水素ガスとアルキルア
ミン系ガスとの混合ガスをマイクロ波ECRプラズマに
より分解し、サーマルヘッド上に成膜するプラズマCV
D法等が好適に例示される。いずれの方法を採用して
も、サーマルヘッドとして十分な耐久性を得ることがで
きる。
The method of forming the CN protective film 90 is not particularly limited, and may be formed by a known thick film forming technique or thin film forming technique. For example, a solid containing carbon as a main component, such as a sintered carbon material or a glassy carbon material, is used as a target material. The solid material is made to fly to a substrate by plasma, and nitrogen gas or an alkylamine-based gas is ionized by this plasma to convert nitrogen Together with a sputtering method for forming a film on a thermal head, or a plasma CV for forming a film on a thermal head by decomposing a mixed gas of a hydrocarbon gas and an alkylamine-based gas by microwave ECR plasma.
The D method and the like are preferably exemplified. Whichever method is adopted, sufficient durability as a thermal head can be obtained.

【0038】このようなC−N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
kg/mm2以上が好適に例示される。このような範囲内であ
ると、耐磨耗性が良好となる。また、この硬度は、C−
N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C−N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。
The hardness of the CN protective film 90 is not particularly limited, as long as it has a sufficient hardness as a protective film of the thermal head. For example, 3000 in Vickers hardness
kg / mm 2 or more is preferably exemplified. Within such a range, the abrasion resistance will be good. This hardness is C-
The hardness may be constant or changed with respect to the thickness direction of the N protective film 90. When the hardness is changed in the thickness direction of the CN protective film 90, the change in the hardness is continuous. Or stepwise.

【0039】図3に、C−N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1
00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1
08とを有して構成される。
FIG. 3 shows a conceptual diagram of a sputtering apparatus for forming the CN protective film 90. Sputtering equipment 1
Basically, reference numeral 00 denotes a vacuum chamber 102, a gas introduction unit 104, a sputtering unit 106, and a substrate holder 1.
08.

【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
C−N保護膜90を形成に用いられる真空チャンバ10
2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。
The vacuum chamber 102 is preferably formed of a non-magnetic material such as SUS 304 so that a magnetic field of a cathode 112 described later is not affected. In addition, the vacuum chamber 10 used for forming the CN protective film 90 of the present invention.
2 is the ultimate pressure of the initial exhaust, 2 × 10 −5 Torr or less, preferably 5 × 10 −6 Torr or less, and 1 × 10 −4 Torr or less during film formation.
It is preferable to have a vacuum sealing property to achieve 1 × 10 −2 Torr. As the evacuation unit 110 attached to the vacuum chamber 102, an evacuation unit combining a rotary pump, a mechanical booster pump, and a turbo pump is preferably exemplified, and an evacuation unit using a diffusion pump or a cryopump instead of the turbo pump. Are also preferably exemplified. The evacuation capacity and number of the evacuation means 110 may be appropriately selected according to the volume of the vacuum chamber 102, the gas flow rate during film formation, and the like. In addition, in order to increase the exhaust speed, adjustment of exhaust resistance of piping using bypass piping,
By providing an orifice valve and adjusting its opening degree, etc.
The pumping speed may be adjustable.

【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吹き出すように
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。C−N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。他方、C−N保護膜90
を生成するための原料ガスとしては、窒素を含有するガ
スやアルキルアミン系ガスが好適に例示される。
The gas introducing section 104 is a section for introducing a gas for generating plasma. The introducing section introduces the gas into the vacuum chamber 102 using a stainless steel pipe or the like which is vacuum-sealed with an O-ring or the like. I do. Further, the amount of gas introduced is controlled by a known method such as a mass flow controller. The gas introduction unit 104 is configured to basically blow out a gas to the vicinity of the plasma generation region in the vacuum chamber 102. Further, it is preferable to optimize the blowing position so as not to affect the distribution of the generated plasma. As a gas for plasma generation for forming the C—N protective film 90, for example, an inert gas such as helium, neon, argon, krypton, or xenon is used. In this respect, argon gas is preferably used. On the other hand, the CN protective film 90
Suitable examples of the raw material gas for producing the gas include a nitrogen-containing gas and an alkylamine-based gas.

【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。ここで、こ
のプラズマにより窒素ガスがイオン化されることによ
り、ターゲット材114から飛来する炭素原子ととも
に、基板上に同時に堆積させることができ、少なくとも
2成分からなるC−N保護膜90を成膜することができ
る。スパッタリング手段106は、このカソード11
2、ターゲット材114の配置部、シャッタ116、直
流電源118等を有するものである。
In the sputtering, a target material 114 to be sputtered is arranged on the cathode 112, the cathode 112 is set to a negative potential, and plasma is generated on the surface of the target material 114, thereby ejecting the target material 114 (atoms thereof). Is deposited on the surface of a substrate (that is, the glaze of the thermal head 66) disposed oppositely, and deposited to form a film. Here, when the nitrogen gas is ionized by the plasma, the nitrogen gas can be simultaneously deposited on the substrate together with the carbon atoms flying from the target material 114, and the C-N protective film 90 composed of at least two components is formed. be able to. The sputtering means 106 includes the cathode 11
2. It has an arrangement portion of the target material 114, a shutter 116, a DC power supply 118, and the like.

【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、C−N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、C−N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〜20kHz
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、C−N保護膜9
0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。
When generating plasma on the surface of the target material 114, the negative side of the DC power supply 118 is directly connected to the cathode 112, and a DC voltage of 300 V to 1000 V is applied. The output of the DC power supply 118 is 1 kW to
A range of about 10 kW, which is necessary for generating the C—N protective film 90 and has a sufficient output, may be appropriately selected. The shape of the cathode 112 is the same as that of the C—N protection film 90.
May be determined as appropriate according to the shape of the substrate on which is formed. In addition, in terms of arc prevention, etc., 2 kHz to 20 kHz
A DC power supply that has been pulse-modulated can also be suitably used. In addition, a high frequency power supply can be used to generate plasma. When a high-frequency power supply is used, plasma is generated by applying a high-frequency voltage to the cathode 112 via a matching box. At this time, impedance matching is performed by a matching box, and adjustment is performed so that the reflected wave of the high-frequency voltage is 25% or less of the incident wave. 13.56 MH for industrial use as high frequency power supply
z, in the range of about 1 kW to 10 kW, the C-N protection film 9
What has a sufficient output necessary for generating 0 may be appropriately selected.

【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、C−N保護膜90
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。
The target material 114 may be directly fixed to the cathode 112 using In-based solder or mechanical fixing means, but usually, a backing plate 120 made of oxygen-free copper or stainless steel is fixed to the cathode 112. Then, the target material 114 is attached thereon as described above. In addition, the cathode 112 and the backing plate 1
20 is configured to be water-coolable, whereby the target material 114 is also indirectly water-cooled. Note that the CN protective film 90
Preferable examples of the target material 114 used for forming the layer include a sintered carbon material and a glassy carbon material. Further, the shape may be appropriately determined according to the shape of the substrate.

【0045】C−N保護膜90の形成は、カソード11
2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C−N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。
The formation of the C—N protection film 90 is performed by the cathode 11
Magnetron sputtering, in which a magnet 112a such as a permanent magnet or an electromagnet is disposed inside 2, and a magnetic field is formed on the surface of the target material 114 to confine plasma and perform sputtering, can also be suitably used. This magnetron sputtering is preferable in that the film forming speed is high. The shape, position and number of the permanent magnets and electromagnets, the strength of the generated magnetic field, and the like are appropriately determined according to the thickness and thickness distribution of the C-N protective film 90 to be formed, the shape of the target material 114, and the like. Further, it is preferable to use a magnet capable of generating a high magnetic field such as a Sm-Co magnet or a Nd-Fe-B magnet as the permanent magnet since plasma can be sufficiently confined.

【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。
The substrate holder 108 holds the thermal head 66
Is fixed, and the glaze serving as a substrate is fixed facing the cathode 112. If necessary, the glaze may be configured to be rotatable or movable with respect to the cathode 112, and may be appropriately selected according to the size of the substrate and the like. The distance between the substrate and the target material 114 is not particularly limited, and a distance at which the film thickness distribution is uniform may be selected and set within a range of about 20 mm to 200 mm.

【0047】本発明のサーマルヘッド66を作製する際
には、C−N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、C−N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10
0V〜500Vの範囲で、適宜最適化を図ればよい。
In manufacturing the thermal head 66 of the present invention, in order to further improve the adhesion between the C—N protection film 90 and the lower protection film 88, a lower layer is formed before the formation of the C—N protection film 90. It is preferable to etch the surface of the protective film 88 with plasma. To this end, in the illustrated sputtering apparatus 100, a bias power supply 122 for applying a high-frequency voltage is connected to the substrate holder 108. The bias power supply 122 applies a high-frequency voltage to the substrate via the matching box, and is used for industrial use.
The frequency may be appropriately selected from those of about 1 kW to 5 kW at 56 MHz. The etching strength may be determined by using a bias voltage applied to the substrate as a guide.
Optimization may be appropriately performed in the range of 0 V to 500 V.

【0048】図4に、C−N保護膜90を形成する成膜
装置の別の例の概念図を示す。図示例の成膜装置130
は、基本的に、真空チャンバ132と、ガス導入部13
4と、第1スパッタリング手段136と、第2スパッタ
リング手段138と、プラズマ発生手段140と、バイ
アス電源142と、基板ホルダ144とを有して構成さ
れる。このような成膜装置130は、系内すなわち真空
チャンバ132内に2つのスパッタリングによる成膜手
段とプラズマCVDによる成膜手段を有するものであ
り、成膜基板となるサーマルヘッド66を系内から取り
出すことなく、異なるターゲットを用いたスパッタリン
グによって、あるいはスパッタリングとプラズマCVD
とによって、異なる組成の膜を連続的に成膜することが
できる。従って、成膜装置130を用いることにより、
異なる複数層の成膜を系内の大気圧開放等を行わずに連
続的に行うこと等が可能で、効率のよいサーマルヘッド
製造を行うことができる。
FIG. 4 is a conceptual diagram of another example of a film forming apparatus for forming the CN protective film 90. The illustrated film forming apparatus 130
Is basically a vacuum chamber 132 and a gas introduction unit 13
4, a first sputtering unit 136, a second sputtering unit 138, a plasma generating unit 140, a bias power source 142, and a substrate holder 144. Such a film forming apparatus 130 has two film forming means by sputtering and a film forming means by plasma CVD in a system, that is, in a vacuum chamber 132, and takes out a thermal head 66 as a film forming substrate from the system. Without, by sputtering using different targets or by sputtering and plasma CVD
Thus, films having different compositions can be continuously formed. Therefore, by using the film forming apparatus 130,
It is possible to continuously form a plurality of different layers without releasing the inside of the system to atmospheric pressure or the like, so that an efficient thermal head can be manufactured.

【0049】真空チャンバ132は、後述するカソード
148等やプラズマ発生用の磁場が影響を受けない様に
SUS304等の非磁性材料で形成されるのが好まし
い。また、本発明のサーマルヘッド66のC−N保護膜
90の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5×1
-6Torr以下、成膜中は1×10-4Torr〜1×10-2To
rr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146と
しては、前記スパッタリング装置100の真空排気手段
110と同様のものが利用可能である。
The vacuum chamber 132 is preferably made of a non-magnetic material such as SUS 304 so that a cathode 148 and the like and a magnetic field for generating plasma are not affected. Further, the vacuum chamber 132 used for forming the C—N protective film 90 of the thermal head 66 of the present invention has an initial exhaust pressure of 2 × 10 −5 Torr or less, preferably 5 × 1 −5 Torr.
0 -6 Torr or less, 1 × 10 -4 Torr to 1 × 10 -2 To during film formation
It preferably has a vacuum sealing property to achieve rr. As the evacuation unit 146 attached to the vacuum chamber 132, the same unit as the evacuation unit 110 of the sputtering apparatus 100 can be used.

【0050】真空チャンバ132の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、必要
に応じて、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。
A place where an arc is generated by plasma or an electromagnetic wave for plasma generation in the vacuum chamber 132 may be covered with an insulating member, if necessary. As the insulating member, MC nylon, Teflon (PTFE), PPS
(Polyphenylene sulfide), PEN (polyethylene naphthalate), PET (polyethylene terephthalate) and the like can be used. When using PEN, PET, or the like, care must be taken when using such a material because the degree of vacuum may be reduced by degassing from the insulating member.

【0051】ガス導入部134は、2つのガス導入管1
34aおよびガス導入管134bを有する。ガス導入管
134aは、プラズマを発生するためのガスを導入する
管で、他方、ガス導入管134bは、プラズマCVDの
反応ガスを導入する管で、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。両ガス導入管134aおよび134bは、共
に、可能な範囲でガスを真空チャンバ132内のプラズ
マ発生領域の近傍に拭き出し、かつ、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。特に、反応ガスのガス導入管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。
The gas introduction section 134 has two gas introduction pipes 1.
34a and a gas introduction pipe 134b. The gas introduction pipe 134a is a pipe for introducing a gas for generating plasma, while the gas introduction pipe 134b is a pipe for introducing a reaction gas of plasma CVD, and both of the introduction sections are vacuum-sealed with an O-ring or the like. A gas is introduced into the vacuum chamber 132 using a stainless steel pipe or the like. Further, the amount of gas introduced is controlled by a known method such as a mass flow controller. Both gas introduction pipes 134a and 134b should both be optimized to wipe gas to the extent possible near the plasma generation area within the vacuum chamber 132 and not affect the distribution of generated plasma. preferable. In particular, the position at which the reactant gas is blown out of the gas introduction pipe 134b affects the film thickness distribution, and therefore it is preferable to optimize the position according to the shape of the substrate (glaze of the thermal head 66).

【0052】C−N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、C−N保
護膜90を生成するための反応ガスとしては、C−N結
合を有する気体と、C−H結合を有する気体との混合ガ
スを用いる。C−N結合を有する気体としては、N(C
3 3 ,N(C2 5 3 ,HN(C2 5 2 ,H
2 N(CH3 ),HN(C2 5 2 ,H2 N(C2
5 )等のアルキルアミン系化合物が好適に例示される。
また、C−H結合を有する気体としては、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
化水素化合物が好適に例示される。また、前記C−H結
合を有する気体とN2 ガス(窒素ガス)との混合気体も
好適に利用される。なお、ガス導入管134aおよびガ
ス導入管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。
A plasma for forming the CN protective film 90
Examples of gas for generating gas include helium, neon,
Uses inert gas such as argon, krypton, xenon, etc.
Price and availability, among others
In this case, argon gas is preferably used. On the other hand, CN
As a reaction gas for forming the protective film 90, a C—N bond is used.
Mixed gas of a gas having an union and a gas having a CH bond
Using As a gas having a C—N bond, N (C
HThree)Three, N (CTwoHFive)Three, HN (CTwoHFive)Two, H
TwoN (CHThree), HN (CTwoHFive)Two, HTwoN (CTwoH
Five) And the like.
Gases having a C—H bond include methane and ethanol.
Carbon such as propane, propane, ethylene, acetylene, benzene, etc.
Hydrogen compounds are preferably exemplified. In addition, the C—H connection
Gas with N and NTwoMixed gas with gas (nitrogen gas)
It is preferably used. The gas introduction pipe 134a and the gas
The gas introduction pipes 134b are both mass
It is necessary to adjust the sensor of the low controller.

【0053】第1スパッタリング手段136および第2
スパッタリング手段138は、共に、前述のようなスパ
ッタリングによって基板表面に成膜するものであり、第
1スパッタリング手段136は、カソード148、ター
ゲット材150の配置部、シャッタ152および直流電
源154等を有して構成される。また、カソード148
内には磁石148aが配置され、さらに、ターゲット材
150を固定するバッキングプレート162が貼着され
る。他方、第2スパッタリング手段138は、カソード
156、ターゲット材150の配置部、シャッタ158
および直流電源160等を有して構成され、同様に、カ
ソード156内には磁石156aが配置され、さらに、
ターゲット材150を固定するバッキングプレート16
4が貼着される。このような第1スパッタリング手段1
36および第2スパッタリング手段138は、共に、前
記スパッタリング装置100のスパッタリング手段10
6と同じものである。
The first sputtering means 136 and the second
The sputtering means 138 both form a film on the substrate surface by the above-described sputtering, and the first sputtering means 136 has a cathode 148, an arrangement portion of the target material 150, a shutter 152, a DC power supply 154, and the like. It is composed. In addition, the cathode 148
Inside, a magnet 148a is arranged, and further, a backing plate 162 for fixing the target material 150 is attached. On the other hand, the second sputtering means 138 includes a cathode 156, an arrangement portion of the target material 150, a shutter 158.
And a DC power supply 160 and the like. Similarly, a magnet 156a is arranged in the cathode 156,
Backing plate 16 for fixing target material 150
4 is stuck. Such first sputtering means 1
36 and the second sputtering means 138 are both provided by the sputtering means 10 of the sputtering apparatus 100.
It is the same as 6.

【0054】プラズマCVDによる成膜において、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、
中でも、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り、特に、低温成膜ができる等の点
で、C−N保護膜90の形成に好適である。図示例の成
膜装置130は、プラズマCVDによるC−N保護膜9
0の成膜手段としてマイクロECR波放電を利用するも
のであり、プラズマ発生手段140は、マイクロ波電源
166、磁石168、マイクロ波導入管170、同軸変
換器172、誘電体板174、放射状アンテナ176等
を有して構成される。
In the film formation by plasma CVD, a DC discharge, a high-frequency discharge, a DC arc discharge, a micro ECR wave discharge, or the like can be used as a plasma generating means.
Among them, the micro ECR wave discharge has a high plasma density,
This is advantageous for high-speed film formation, and is particularly suitable for forming the CN protective film 90 in that, for example, low-temperature film formation can be performed. In the illustrated example, the film forming apparatus 130 includes a CN protective film 9 formed by plasma CVD.
The plasma generating means 140 includes a microwave power supply 166, a magnet 168, a microwave introduction pipe 170, a coaxial converter 172, a dielectric plate 174, and a radial antenna 176. And so on.

【0055】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、C−
N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13.5
6MHzで、1kW〜10kW程度の範囲で、目的とす
る成膜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。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、目的とする成
膜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。
The DC discharge generates a plasma by applying a negative DC voltage between the substrate and the electrode. The DC power supply used for the DC discharge is of the order of 1 to 10 kW.
A film having a sufficient output necessary and necessary for forming the N protective film 90 may be appropriately selected. In terms of arc prevention,
A DC power supply pulse-modulated to 2 kHz to 20 kHz can also be suitably used. The high-frequency discharge generates plasma by applying a high-frequency voltage to an electrode via a matching box. At this time, impedance matching is performed by a matching box, and adjustment is performed so that the reflected wave of the high-frequency voltage is 25% or less of the incident wave. As a high-frequency power supply for performing high-frequency discharge, 13.5 for industrial use is used.
At 6 MHz, a film having a necessary and sufficient output for a target film formation in a range of about 1 kW to 10 kW may be appropriately selected. Also, a pulse-modulated high-frequency power supply can be used. DC arc discharge uses a hot cathode to generate a plasma. As the hot cathode, tungsten, lanthanum boride (LaB 6 ), or the like can be used. DC arc discharge using a hollow cathode can also be used. As a DC power supply used for DC arc discharge, 1 kW to 10 kW
In the range of about kW and about 10 to 150 A, what has necessary and sufficient output for the intended film formation may be appropriately selected.

【0056】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、図示例のプラズマ発生手段140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166としては、工業用の2.45GHz
で、1kW〜3kW程度の範囲で、C−N保護膜90等
の成膜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168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、マイクロ波導入管170、同軸変換器17
2、誘電体板174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、C−N保護膜90等
の成膜する膜厚の分布に影響を与えるので、膜厚が均一
になるように最適化するのが好ましい。
The microwave ECR discharge is performed by the microwave and E
A plasma is generated by the CR magnetic field,
As described above, the plasma generating means 140 in the illustrated example generates plasma by the microwave discharge. As the microwave power supply 166, 2.45 GHz for industrial use
In the range of about 1 kW to 3 kW, a material having a necessary and sufficient output for forming the CN protective film 90 or the like may be appropriately selected. For generating the ECR magnetic field, a permanent magnet or an electromagnet capable of forming a desired magnetic field may be appropriately used. In the illustrated example, a Sm-Co magnet is used as the magnet 168. For example, when a microwave of 2.45 GHz is used, the ECR magnetic field is 875 G (Gauss), and therefore a magnet having a magnetic field of 500 G to 2000 G in the plasma generation region may be used. The microwave is introduced into the vacuum chamber 132 by the microwave introduction pipe 170 and the coaxial converter 17.
2, using a dielectric plate 174 or the like. Since the state of formation of the magnetic field and the introduction path of the microwave affect the distribution of the film thickness of the C-N protective film 90 and the like, it is preferable to optimize the film thickness to be uniform.

【0057】基板ホルダ144は、サーマルヘッド66
を固定するものである。ここで、成膜装置130は、3
つの成膜手段を有するものであり、基板ホルダ144は
各成膜手段、すなわちスパッタリング手段136および
138と、プラズマCVDを行うプラズマ発生手段14
0に基板となるグレーズを対向できるように、基板ホル
ダ144を揺動する回転基板180に保持されている。
基板のサイズ等に応じて適宜選択すればよい。さらに
は、基板ホルダ144上面にヒータを設けることによ
り、加熱しながらスパッタリングを行うように構成して
もよい。基板とターゲット材150もしくは放射状アン
テナ176との距離には特に限定はなく、20mm〜20
0mm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。
The substrate holder 144 holds the thermal head 66
Is fixed. Here, the film forming apparatus 130
The substrate holder 144 includes film forming means, that is, sputtering means 136 and 138, and plasma generating means 14 for performing plasma CVD.
The substrate holder 144 is held by a rotating substrate 180 which swings so that the glaze serving as a substrate can face the substrate.
What is necessary is just to select suitably according to the size of a board | substrate, etc. Further, a heater may be provided on the upper surface of the substrate holder 144 so that sputtering may be performed while heating. The distance between the substrate and the target material 150 or the radial antenna 176 is not particularly limited.
A distance at which the film thickness distribution becomes uniform may be selected and set within a range of about 0 mm.

【0058】ここで、図示例の装置を用いる場合でも、
C−N保護膜90と下層保護膜88との密着性を向上す
るために、C−N保護膜90の形成に先立って下層保護
膜88表面をプラズマでエッチングするのが好ましい。
また、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。そのために、成膜装置130には、基板ホルダ14
4に、高周波電圧を印加するためのバイアス電源142
が接続されている。バイアス電源142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。
Here, even in the case of using the apparatus of the illustrated example,
In order to improve the adhesion between the CN protective film 90 and the lower protective film 88, it is preferable to etch the surface of the lower protective film 88 with plasma before forming the CN protective film 90.
Further, in order to obtain a hard film by plasma CVD, it is necessary to form a film while applying a negative bias voltage to the substrate. For this purpose, the film forming apparatus 130 includes the substrate holder 14
4, a bias power supply 142 for applying a high-frequency voltage.
Is connected. The bias power supply 142 applies a high-frequency voltage to the substrate via the matching box.
13.56 MHz for industrial use may be appropriately selected from those of about 1 kW to 5 kW.

【0059】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。なお、こ
のようなエッチングは、中間層89上へのC−N保護膜
90の形成に先立って行ってもよい。また、プラズマC
VDの際には、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。
The etching strength may be determined by using a bias voltage applied to the substrate as a guide.
Optimization may be appropriately performed in the range of 500 V. Note that such etching may be performed prior to the formation of the CN protective film 90 on the intermediate layer 89. Plasma C
In the case of VD, it is preferable to use a self-bias voltage of a high frequency voltage. The self-bias voltage is negative 100V ~
500V.

【0060】以上、本発明のサーマルヘッドについて詳
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。
As described above, the thermal head of the present invention has been described in detail. However, the present invention is not limited to the above-described example, and it is needless to say that various improvements and changes may be made.

【0061】[0061]

【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。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples of the present invention.

【0062】[実施例1]図3に示されるスパッタリン
グ装置100を用意した。詳細は以下の通りである。
Example 1 A sputtering apparatus 100 shown in FIG. 3 was prepared. Details are as follows.

【0063】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。
A. Vacuum chamber 102 SUS3 having, as vacuum evacuation means 110, a rotary pump having a pumping speed of 1500 L (liter) / min, a mechanical booster pump having a pump speed of 12000 L / min, and a turbo pump having a pump speed of 3000 L / sec.
A vacuum chamber 102 having a capacity of 0.5 m 3 made of 04 was used. An orifice valve is arranged in the suction part of the turbo pump so that the opening degree can be adjusted from 10 to 100%.

【0064】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、ガス導
入部104としては、プラズマ発生ガス用と、原料ガス
用の2つのガス導入管104aおよび104bを設け、
以下に示すC−N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、C−N保護膜90
を生成するための原料ガスとして窒素ガスを用いた。
B. The gas introduction unit 104 was configured using a mass flow controller having a maximum flow rate of 100 to 500 [sccm] and a stainless steel pipe having a diameter of 6 mm. The joint between the stainless steel pipe and the vacuum chamber 102 was vacuum-sealed with an O-ring. In addition, as the gas introduction part 104, two gas introduction pipes 104a and 104b for a plasma generation gas and a source gas are provided.
When the C—N protection film 90 described below is generated, argon gas is used as a plasma generation gas, and the C—N protection film 90 is formed.
Nitrogen gas was used as a raw material gas for producing methane.

【0065】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112を用
いた。バッキングプレート120としては、矩形状に加
工した無酸素銅を用い、カソード112にIn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、直流電源11
8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118は、2kHz〜10kH
zの範囲でパルス状に変調できるように構成してある。
C. A Sm-Co magnet was disposed inside as a sputtering means 106 permanent magnet 112a,
A rectangular cathode 112 having a width of 600 mm and a height of 200 mm was used. As the backing plate 120, oxygen-free copper processed into a rectangular shape was used, and the cathode 112 was attached to the cathode 112 using In-based solder. The magnet, the cathode 112 and the back surface of the backing plate 120 were cooled by water-cooling the inside of the cathode 112. Also, the DC power supply 11
As 8, a DC power supply having a maximum potential of 8 kW and a negative potential was used. The DC power supply 118 has a frequency of 2 kHz to 10 kHz.
It is configured so that it can be modulated in a pulse shape in the range of z.

【0066】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C−N保
護膜90の生成時には、基板とターゲット材114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。さらには、基板ホルダ108
表面にはヒータを設け、加熱しながら成膜を行えるよう
に構成した。
D. Substrate holder 108 Substrate (that is, glaze 82 of thermal head 66)
The distance between the target material 114 and the target material 114 is adjustable between 50 mm and 150 mm. When the C—N protective film 90 described below was generated, the distance between the substrate and the target material 114 was 100 mm. Further, the holding portion of the thermal head by the substrate was set to a floating potential so that a high frequency voltage for etching could be applied. Further, the substrate holder 108
A heater was provided on the surface to form a film while heating.

【0067】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。
E. Bias power supply 122 A high-frequency power supply was connected to the substrate holder 108 via a matching box. The high frequency power supply has a frequency of 13.56M
At Hz, the maximum power is 3 kW. The high-frequency power supply is configured to be capable of adjusting a high-frequency output in a negative range of 100 V to 500 V by monitoring a self-bias voltage.

【0068】<サーマルヘッドの作製>このようなスパ
ッタリング装置100を用いて、以下に示すようにサー
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、C−N保護膜90を形
成し、本発明のサーマルヘッドを作製した。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88であり、上層保護膜となるC−N保護膜90が
この下層保護膜88の上層に成膜される。
<Preparation of Thermal Head> Using such a sputtering apparatus 100, the surface of the glaze (the surface of the silicon nitride film) of the thermal head (KGT-260-12MPH8 manufactured by Kyocera Corporation) was The -N protective film 90 was formed, and the thermal head of the present invention was manufactured. In addition, the thermal head which is the basis of this has a silicon nitride film (Si 3 N 4 ) having a thickness of 11 μm as a protective film on the glaze surface. Therefore, in this embodiment, this silicon nitride film is the lower protective film 88, and the CN protective film 90 serving as the upper protective film is formed on the lower protective film 88.

【0069】上記スパッタリング装置100において、
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および窒素ガスを
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5.0×10-3To
rr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。
In the above sputtering apparatus 100,
As the glaze 82 faces the target material 114,
The thermal head 66 was fixed to the substrate holder 108 in the vacuum chamber 102. Note that masking was performed in advance on portions other than the portion where the upper protective film for the thermal head was formed (that is, other than glaze). After fixing the thermal head, the pressure in the vacuum chamber 102 is 5 × 10 −6 Torr.
The chamber was evacuated until. While continuing the vacuum evacuation, an argon gas and a nitrogen gas are introduced by the gas introduction unit 104, and the pressure in the vacuum chamber 102 is increased to 5.0 × 10 −3 To by an orifice valve installed in the turbo pump.
Adjusted to be rr. Next, a high-frequency voltage was applied to the substrate, and the lower protective film (silicon nitride film) was etched at a self-bias voltage of −300 V for 10 minutes.

【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となるようにガス流量お
よびオリフィスバルブを調整し、シャッタ116を閉じ
た状態でターゲット材114に直流電力0.5kW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C−N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
C−N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C−N保護膜90を形成したサー
マルヘッドも作製した。なお、C−N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。
After completion of the etching, a sintered graphite material as a target material 114 is fixed to the backing plate 120 (attached with an In-based solder), and
The gas flow rate and the orifice valve are adjusted so that the pressure in the gas supply 02 becomes 5 × 10 −3 Torr, and a DC power of 0.5 kW is applied to the target material 114 with the shutter 116 closed.
Min. Then, while maintaining the pressure in the vacuum chamber 102, the DC power is set to 5 kW, the shutter 116 is opened, and sputtering is performed until the formed C—N protective film 90 becomes 1 μm, and a 1 μm thick C-N protective film is formed as an upper protective film. A thermal head on which the -N protective film 90 was formed was manufactured. Further, in exactly the same manner, a thermal head having a 2 μm and 3 μm-thick CN protective film 90 formed thereon as an upper protective film was also manufactured. The film thickness of the C—N protective film 90 was controlled in advance by calculating the film forming speed in advance, calculating the film forming time to achieve a predetermined film thickness, and controlling the film forming time.

【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(富士写真フイルム社製ド
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、C−N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、C−N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。また、得られたC−N保護膜90の組
成をHFS(Hydrogen Forwardscattering Spectrometr
y) により分析した結果、N/C=0.7という組成で
あった。
<Evaluation of Performance> Using the three types of thermal heads of the present invention and a heat-sensitive material (film CR-AT for dry image recording manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.), the heat-sensitive recording apparatus shown in FIG. A thermal recording test was performed on 5000 sheets in size. As a result, in any of the thermal heads in which the thickness of the CN protective film 90 is 1 μm, 2 μm, and 3 μm, the CN protective film 90 does not crack or peel off, and hardly any wear is recognized. High durability and good image quality without density unevenness were recorded stably. Further, the composition of the obtained C—N protective film 90 was changed to HFS (Hydrogen Forwardscattering Spectrometr).
As a result of analysis by y), the composition was N / C = 0.7.

【0072】[比較例1]C−N保護膜90の代わり
に、窒素を含有しないカーボン保護膜を成膜した以外
は、前記実施例1と同様にしてサーマルヘッドを作製し
た。具体的には、原料ガス(窒素ガス)を導入しないこ
と以外は、実施例1と基本的に同様にしてカーボン保護
膜の作製を行った。このサーマルヘッドについて、前記
実施例1と同様の性能評価を行った。その結果、500
0枚の記録を終了する前に、C−N保護膜90の割れや
剥離が生じてしまった。
Comparative Example 1 A thermal head was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a carbon protective film containing no nitrogen was formed instead of the CN protective film 90. Specifically, a carbon protective film was produced basically in the same manner as in Example 1 except that the source gas (nitrogen gas) was not introduced. For this thermal head, the same performance evaluation as in Example 1 was performed. As a result, 500
Before the end of recording of zero sheets, the CN protective film 90 was cracked or peeled off.

【0073】[比較例2]C−N保護膜90の代わり
に、窒素および水素に加え、フッ素を含有した保護膜を
成膜した以外は、前記実施例1と同様にしてサーマルヘ
ッドを作製した。具体的には、原料ガスとして窒素ガス
およびフッ素を含むガスの混合ガスを導入した以外は、
実施例1と基本的に同様にして、保護膜の作製を行っ
た。このサーマルヘッドについて、前記実施例1と同様
の性能評価を行った。その結果、摩耗量が実施例1の約
5倍となってしまった。また、得られたC−N保護膜9
0の組成をHFSにより分析した結果、N/C=0.2
という組成であった。
Comparative Example 2 A thermal head was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a protective film containing fluorine in addition to nitrogen and hydrogen was formed instead of the CN protective film 90. . Specifically, except for introducing a mixed gas of a gas containing nitrogen gas and fluorine as a source gas,
A protective film was produced basically in the same manner as in Example 1. For this thermal head, the same performance evaluation as in Example 1 was performed. As a result, the amount of wear was about five times that of Example 1. In addition, the obtained CN protective film 9
As a result of analyzing the composition of No. 0 by HFS, N / C = 0.2
The composition was as follows.

【0074】[実施例2]図4に示される成膜装置13
0を用意した。詳細は以下のとおりである。
[Embodiment 2] The film forming apparatus 13 shown in FIG.
0 was prepared. Details are as follows.

【0075】a.真空チャンバ132 スパッタリング装置100の真空チャンバ102と同様
のものを用いた。
A. Vacuum chamber 132 The same one as the vacuum chamber 102 of the sputtering apparatus 100 was used.

【0076】b.ガス導入部134 スパッタリング装置100のガス導入部104と同構成
のものを用いた。なお、後に示すC−N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、反応ガスとしてメタン、トリメチルアミンの混合ガ
スを用いた。
B. Gas introduction unit 134 The same configuration as the gas introduction unit 104 of the sputtering apparatus 100 was used. In forming the C—N protective film 90 described later, argon gas was used as a gas for plasma generation, and a mixed gas of methane and trimethylamine was used as a reaction gas.

【0077】c.第1スパッタリング手段136および
第2スパッタリング手段138 スパッタリング装置100のスパッタリング手段106
と同構成のものを用いた。
C. First sputtering means 136 and second sputtering means 138 Sputtering means 106 of sputtering apparatus 100
The same configuration was used.

【0078】d.プラズマ発生手段140 発振周波数2.45GHz、最大出力1.5kWのマイ
クロ波電源166を用いた。マイクロ波は、マイクロ波
導入管170で真空チャンバ132近傍まで導き、同軸
変換器172で変換後、真空チャンバ132内の放射状
アンテナ176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、E
CR用磁場は、磁石168としてSm-Co 磁石を複数個、
誘電体板174の形状に合わせて配置することで形成し
た。
D. Plasma generating means 140 A microwave power supply 166 having an oscillation frequency of 2.45 GHz and a maximum output of 1.5 kW was used. The microwave was guided to the vicinity of the vacuum chamber 132 by the microwave introduction pipe 170, converted by the coaxial converter 172, and then introduced into the radial antenna 176 in the vacuum chamber 132. The plasma generator has a width of 60
A rectangular shape of 0 mm × 200 mm in height was used. Furthermore, E
For the CR magnetic field, a plurality of Sm-Co magnets were used as the magnets 168,
It was formed by arranging it according to the shape of the dielectric plate 174.

【0079】e.基板ホルダ144 前記実施例1と同様のものを用いた。なお、基板ホルダ
144は回転基板180に保持してある。また、C−N
保護膜90の形成時には、基板と放射状アンテナ176
との距離は150mmとした。
E. The substrate holder 144 used was the same as in the first embodiment. The substrate holder 144 is held on the rotating substrate 180. Also, C-N
When the protective film 90 is formed, the substrate and the radial antenna 176 are formed.
Was set to 150 mm.

【0080】f.バイアス電源142 基板ホルダ144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、この成膜装置130では、このバ
イアス電源142で基板エッチング手段を兼ねている。
F. Bias power supply 142 A high frequency power supply was connected to the substrate holder 144 via a matching box. The high frequency power supply has a frequency of 13.56M
At Hz, the maximum power is 3 kW. The high-frequency power supply is configured to be capable of adjusting a high-frequency output in a negative range of 100 V to 500 V by monitoring a self-bias voltage. In the film forming apparatus 130, the bias power source 142 also serves as a substrate etching unit.

【0081】<サーマルヘッドの作製>このような成膜
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C−N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C−
N保護膜90が形成される。
<Preparation of Thermal Head> Using such a film forming apparatus 130, as shown below, a C-N as an upper protective film was formed on the glaze surface of a thermal head (the same as in the first embodiment). A protective film 90 was formed, and a thermal head was manufactured. Therefore, as in the first embodiment, the silicon nitride film is a lower protective film, and the C-layer on which the upper protective film is to be formed.
An N protective film 90 is formed.

【0082】グレーズが放射状アンテナ176に対向す
るように、真空チャンバ132内の基板ホルダ144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134によって、アルゴンガスならびに
メタンおよびトリメチルアミン(N(CH3 3 )の混
合ガスを導入し、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166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。
The thermal head was fixed to the substrate holder 144 in the vacuum chamber 132 so that the glaze faced the radial antenna 176. Note that masking was performed in advance on portions other than the portion where the upper protective film for the thermal head was formed (that is, other than glaze). After fixing the thermal head, the pressure in the vacuum chamber 132 becomes 5 × 10
Evacuated to -6 Torr. While continuing the vacuum evacuation, an argon gas and a mixed gas of methane and trimethylamine (N (CH 3 ) 3 ) are introduced by the gas introduction unit 134, and the pressure in the vacuum chamber 132 is increased by the orifice valve installed in the turbo pump. 5.0x
Adjusted to 10 -3 Torr. Next, the microwave power supply 166 is driven to apply microwaves to the vacuum chamber 132.
To generate microwave ECR plasma, and further apply a high-frequency voltage to the substrate to reduce the self-bias voltage −
The lower protective film (silicon nitride film) was etched at 300 V for 10 minutes.

【0083】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、トリメチルアミン(N(CH3 3 )の混
合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C−N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C−N保護膜90を
形成したサーマルヘッドも作製した。なお、C−N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。
After completion of the etching, the self-bias voltage is
While continuously applying a high frequency voltage of 300 V, a mixed gas of methane and trimethylamine (N (CH 3 ) 3 ) is introduced so that the pressure in the vacuum chamber 132 becomes 5.0 × 10 −3 Torr, and plasma CVD is performed. Was performed to produce a thermal head having a 1 μm-thick CN protective film 90 formed thereon as an upper protective film. Further, in exactly the same manner, a thermal head in which a CN protective film 90 having a thickness of 2 μm and 3 μm was formed as an upper protective film was also manufactured. The film thickness of the C—N protective film 90 was controlled in advance by calculating the film forming speed in advance, calculating the film forming time to achieve a predetermined film thickness, and controlling the film forming time.

【0084】<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、C−N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。また、得られたC−N保護膜90の組成をH
FSにより分析した結果、N/C=0.7という組成で
あった。
<Evaluation of Performance> Using the three types of thermal heads and the heat-sensitive material, the same performance evaluation as in Example 1 was performed by the heat-sensitive recording apparatus shown in FIG. As a result, in each of the thermal heads, cracking and peeling of the CN protective film 90 did not occur, and almost no wear was observed. The composition of the obtained C—N protective film 90 was changed to H
As a result of analysis by FS, the composition was N / C = 0.7.

【0085】[比較例3]C−N保護膜90の代わり
に、窒素を含有しないカーボン保護膜を成膜した以外
は、前記実施例2と同様にしてサーマルヘッドを作製し
た。具体的には、反応ガスとしてメタンガスのみを用い
た以外は、実施例2と基本的に同様にしてカーボン保護
膜の作製を行った。このサーマルヘッドについて、実施
例2と同様の性能評価を行った。その結果、5000枚
の記録を終了する前に、C−N保護膜90の割れや剥離
が生じてしまった。
Comparative Example 3 A thermal head was manufactured in the same manner as in Example 2 except that a carbon protective film containing no nitrogen was formed instead of the CN protective film 90. Specifically, a carbon protective film was produced basically in the same manner as in Example 2 except that only methane gas was used as a reaction gas. For this thermal head, the same performance evaluation as in Example 2 was performed. As a result, the cracking or peeling of the CN protective film 90 occurred before the recording of 5000 sheets was completed.

【0086】[比較例4]C−N保護膜90の代わり
に、窒素および水素に加え、フッ素を含有した保護膜を
成膜した以外は、前記実施例2と同様にしてサーマルヘ
ッドを作製した。具体的には、プラズマ発生用ガスに加
え、反応ガスとしてメタン、トリメチルアミン(N(C
3 3 )およびC2 6 の混合ガスを導入した以外
は、実施例1と基本的に同様にして、保護膜の作製を行
った。このサーマルヘッドについて、実施例2と同様の
性能評価を行った。その結果、摩耗量が実施例2の約5
倍となってしまった。また、得られた保護膜の組成をH
FSにより分析した結果、N/C=0.2という組成で
あった。以上の結果より、本発明の効果は明らかであ
る。
Comparative Example 4 A thermal head was fabricated in the same manner as in Example 2 except that a protective film containing fluorine in addition to nitrogen and hydrogen was formed instead of the CN protective film 90. . Specifically, in addition to the plasma generation gas, methane and trimethylamine (N (C
A protective film was produced basically in the same manner as in Example 1 except that a mixed gas of H 3 ) 3 ) and C 2 F 6 was introduced. For this thermal head, the same performance evaluation as in Example 2 was performed. As a result, the wear amount was about 5
It has doubled. Further, the composition of the obtained protective film was changed to H
As a result of analysis by FS, the composition was N / C = 0.2. From the above results, the effect of the present invention is clear.

【0087】[0087]

【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、保護膜の割れや剥離の発生を好適
に防止することにより、十分な耐久性を有し、長期に渡
って高画質の感熱記録を安定して行うことが可能なサー
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。
As described in detail above, according to the present invention, corrosion and wear of the protective film are extremely small, and furthermore, cracking and peeling of the protective film can be suitably prevented by heat and mechanical shock. By preventing the thermal head, a thermal head having sufficient durability and capable of stably performing high-quality thermal recording over a long period of time can be realized. In particular, it has sufficient durability even in applications where recording under high energy and high pressure is used for heat-sensitive films that use highly rigid supports such as polyester films used in medical applications, etc. High reliability can be demonstrated over

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1 is a conceptual diagram of an example of a thermal recording apparatus using a thermal head of the present invention.

【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。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a heating element of the thermal head of the present invention.

【図3】 本発明のサーマルヘッドのC−N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。
FIG. 3 is a conceptual diagram of an example of a sputtering apparatus for forming a CN protective film of a thermal head according to the present invention.

【図4】 本発明のサーマルヘッドのC−N保護膜を形
成する成膜装置の一例の概念図である。
FIG. 4 is a conceptual diagram of an example of a film forming apparatus for forming a CN protective film of a thermal head according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 C−N保護膜(上層保護膜) 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 108,144 基板ホルダ 110,146 真空排気手段 112,148,156 カソード 114,150 ターゲット材 116,152,158 シャッタ 118,154,160 直流電源 120,162,164 バッキングプレート 122,142 バイアス電源 130 成膜装置 136 第1スパッタリング手段 138 第2スパッタリング手段 140 プラズマ発生手段 166 マイクロ波電源 170 マイクロ波導入管 172 同軸変換器 174 誘電体板 176 放射状アンテナ 180 回転基板 A 感熱材料 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 (Thermal) recording device 14 Loading part 16 Supplying and conveying means 20 Recording part 22 Discharge part 24 Magazine 66 Thermal head 80 Substrate 82 Glaze layer 84 Heat generation (resistance) body 86 Electrode 88 Lower protective film 90 CN protective film (Upper protective film) 100) Sputtering apparatus 102, 132 Vacuum chamber 104, 134 Gas introduction unit 106 Sputtering means 108, 144 Substrate holder 110, 146 Vacuum exhausting means 112, 148, 156 Cathode 114, 150 Target material 116, 152, 158 Shutter 118, 154 , 160 DC power supply 120, 162, 164 Backing plate 122, 142 Bias power supply 130 Film forming apparatus 136 First sputtering means 138 Second sputtering means 140 Plasma generation means 166 Microwave Source 170 microwave introducing pipe 172 coaxial converter 174 dielectric plate 176 radially antenna 180 rotates the substrate A heat-sensitive material

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上に発熱抵抗体を有するサーマルヘッ
ドであって、 前記発熱抵抗体上に、炭素および窒素を主成分とする、
あるいはさらに水素を含有する保護膜を有することを特
徴とするサーマルヘッド。
1. A thermal head having a heating resistor on a substrate, the heating head comprising carbon and nitrogen as main components on the heating resistor.
Alternatively, a thermal head further comprising a protective film containing hydrogen.
【請求項2】前記発熱抵抗体と前記保護膜との間に、セ
ラミックスを主成分とする少なくとも1層の下層保護膜
を有する請求項1に記載のサーマルヘッド。
2. The thermal head according to claim 1, wherein at least one lower protective film mainly composed of ceramics is provided between the heating resistor and the protective film.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010149515A (en) * 2008-11-26 2010-07-08 Kyocera Corp Recording head and recording device equipped therewith

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