JPS62164558A - サ−マルヘツドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「技術分野」 本発明は、サーマルヘッドの製造方法に係り、特にその
耐摩耗層のパターンの形成方法に関するものである。

「従来技術およびその問題点」 従来のサーマルヘッドは、例えば第３図に示すように、
アルミナ基板１上に、グレーズ層２と、Ｔａ２Ｎ膜など
からなる発熱抵抗体層３と、　ＡＩ膜などからなる給電
用導体層４と、酸化防止層５と、耐摩耗層６を順次積層
した断面構造を有している。

そして、発熱部７の部分が発熱して、感熱紙８に発色の
ための熱エネルギーを与えるようになっている。

しかしながら、第３図に示したサーマルヘッドでは、発
熱部７が凹形状になっているため、感熱紙との熱接触が
不完全となり、熱効率を悪化させていた。

そこで、この点を改善するために、酸化防１ヒ層５上の
発熱部７にのみ、熱伝導性の良好な硬質膜からなる耐摩
耗層６を設けたサーマルヘッドが提案されている。この
サーマルヘッドの製造方法としては、次のような方法が
知られている。

まず、第一の方法として、Ｃｒ、　Ｘｉなどの硬質金属
をメッキ法によって酸化防止層５上の発熱部７にのみ形
成し、＃摩耗層６とする方法が知られている（例えば特
公昭５４−２４３００号参照）、この場合、製造方法に
問題はないが、サーマルヘッドの耐摩耗層６としてＣ「
、Ｎｉなどの金属を用いるのは適当ではない。なぜなら
ば、駆動状態のサーマルヘッドの耐摩耗層８は４００〜
５００℃の温度になるので、Ｃｒ、　Ｎｉなとの金属は
徐々にその表面が酸化されていく、酸化物になると金属
の場合と比べ、体積が増加するので、未酸化の金属部分
との間で歪が生じ、耐摩耗層６にクラックが発生する。

このクラックは極めて短時間で下層の発熱抵抗体層３ま
で達する。その結果、発熱抵抗体層３は急速に酸化され
、抵抗値が急増することになる。このように、＃摩耗層
６として金属を用いることはサーマルヘッドの寿命の面
から適当でない。

第二の方法として、酸化防止層５上の全面に金属１１９
等を被着し、３？！熱部７以外の部分の前記金属膜等を
フォトエツチングにより除去して、金属膜からなる耐Ｊ
！ｊ耗層６を発熱部７にのみ形成する方法が知られてい
る（例えば特開昭５７−１８２４６３号参照）、この場
合も前述と同様の理由で金属膜を耐摩耗層６として用い
るのは適当でない、また、金属膜でなくても実用上エツ
チングが可能である物質は、言い換えれば化学的な安定
性に欠けるものであり、サーマルヘッドの＃摩耗層６と
しては問題がある。一般にサーマルヘッドを用いる感熱
記録とは、サーマルヘッドで発する熱を感熱紙８表面上
に伝え、そこに塗布されている発色材料を加熱溶融して
化学反応で顕色させるものである。その際、溶融した発
色材料の一部がサーマルヘッドの発熱部７の耐摩耗層６
に付着する。この発色材料には有機酸あるいはアルカリ
性成分が含まれているので、耐摩耗層６が化学的に安定
なものでないと徐々に耐摩耗層８が侵食され、サーマル
ヘッドの寿命を短くする原因となるからである。

このように、サーマルヘッドの耐摩耗層６としては、硬
質で熱伝導性が良好なだけでなく、化学的にも安定であ
ることが必要であり、金属のように酸化によって体積増
加するものは適していない。言い換えれば、金属以外の
ものでしかもエツチングされにくいことが必要とされる
のである。

したがって、耐摩耗層６の製造方法としては、メッキ法
あるいはフォトエツチング法を用いたパターン形成方法
は適していないと言える。

そこで、第三の方法として、酸化防止層５上の発熱部具
外の部分に７オトレジス）Ｍを形成し、次いで化学的に
安定で硬質なＴａｚＯｓからなる耐摩耗層６を形成する
、いわゆるリフトオフ法が知られている（例えば特開昭
５８−１２４６７６号参照）。この方法は、エツチング
不可能なパターン形成をするのに有力な方法である。し
かし、スパッタのように成膜中に基板温度が上昇する成
膜方法を用いる場合には実用的ではない、すなわち、比
較的基板温度の上昇が小さいマグネトロン方式のスバ・
ンタにおいても、成膜中の基板温度は１５０〜１８０℃
程度に達し、そのためあらかじめパターン形成したフォ
トレジストが焼き付いて剥離が困難になるからである。

レジストフローを生じる温度が２００℃と高い耐熱性の
フォトレジストを用いても前記の焼き付きは改善されな
いことから、スパッタされてターゲットより飛来する成
膜原子の原子温度とも言うべきミクロスケールでの温度
の上昇は実際上はかなり高いものと推察される。

なお、真空蒸着法を用いて基板温度が上昇しないように
成膜することは可能であり、このようにすればフォトレ
ジストの焼き付きは回避され、リフトオフすることがで
きる。しかしながら、基板温度が低いと成膜された膜と
下地との付着力が弱く、特にサーマルヘッドの＃庁耗層
のように実使用時に機械的な力が膜に直接前わるような
場合には、膜にクラックが入るあるいは１模が剥離する
等の問題が生じる。

このように、フォトレジストを用いるリフトオフ法は、
成膜後のフォトレジストの剥離除去および膜の付着性等
に実用上の問題があり、サーマルヘッドの耐摩耗層のパ
ターン形成方法としてそのまま適用することは困難であ
る。

「発明の目的」 本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、酸化
防止層上の発熱部にのみ、化学的に安定な硬質Ｒりから
なる耐摩耗層を付着性良く形成することができるように
したサーマルヘッドの製造方法を提供することにある。

「発明の構成」 本発明によるサーマルヘッドの製造方法は、基本的には
前記リフトオフ法を応用したもので、従来のフォトレジ
スト膜の代りに剥離用薄膜層を用いることに着眼してな
されたものである。

すなわち、本発明は、電気絶縁性基板の上に発熱抵抗体
層と給電用導体層と酸化防止層と耐摩耗層とを備えたサ
ーマルヘッドの製造方法において、前記酸化防止層の表
面のうち発熱部具外の部分に接着層および剥離用薄膜層
を設け、さらに前記剥離用薄膜層および前記酸化防止層
上の発熱部分に化学的に安定で熱伝導性の良好な硬質膜
からなる耐摩耗層を被着した後、前記剥離用薄膜層上の
前記耐摩耗層を剥離することにより、前記酸化防止層上
の発熱部分にのみ耐摩耗層を形成することを特徴とする 以下、第１図および第２図を参照して、本発明の製造方
法をより具体的に説明する。

第１図（ａ）に示すように、電気絶縁性基板１の土に、
部分グレーズ層２と、発熱抵抗体層３と、給電用導体層
４と、酸化防止層５とを順次積層して形成する。ここま
での工程は、従来の方法と同様である。

次に、酸化防止層５の表面全体に、接着層９をスパッタ
等の手段により形成する。接着層３としては１例えばＡ
１、Ｃｒ、　Ｔｉ、　Ｎｉ７Ｃｒ等のｔＩ！膜が使用さ
れる。

さらに、この接着層９上に、剥離用薄膜層１０を同じく
スパッタ等の手段により形成する。剥離用ｔｔＶ膜層１
０としては、例えばＣｕ薄膜や、ＣｕとＳｉの合金薄膜
などが使用できるａＣＵとＳｉの合金薄膜を用いる場合
、Ｓｉ含有率が１原子％以下であることが好ましい。

こうして酸化防止層５の全面に接着層９と剥離用薄膜層
Ｉ層１０を形成した後、第１図（ｂ）に示すように、発
熱部７の接着層９と剥離用薄膜層１０をエツチングによ
り除去する。

そして、第１図（ｃ）に示すように、剥離用薄膜層ｌＯ
および酸化防止層５上の発熱部７に、化学的に安定で熱
伝導性の良好な硬質膜からなる耐摩耗層Ｂをスパッタ等
の手段により形成する。耐摩耗層６としては、例えば５
ｉ３Ｎｏ膜、Ｔａ２Ｑ５膜、Ａｌ２Ｏ３ＭＬ　ＳｉＣ膜
、下層５ｉＱ２−上層Ｔａ２０５の２層膜など、各種の
ものが採用できる。なお、スパッタ成膜中あるいは成膜
後でも、絶縁性基板１がスパッタ装置内の真空中にある
ときは、耐摩耗層６の剥離は生じないので、剥離物でス
パッタ装置内が汚れることはない。

こうして耐摩耗層６を全面に形成した後、絶縁性基板ｌ
を大気中に取出すと、第１図（ｄ）に示すように、瀾離
用ｐＪ膜層１０上の耐摩耗層６は、わずか１〜２分で全
て自然剥離する。さらに、圧縮空気やＮ２ガスなどで絶
縁性基板ｌをブローすればより完全に剥離できる。

最後に、接着層９および剥離用薄膜層ｌＯをエツチング
除去することにより、第２図に示すように、発熱部７に
のみ、耐摩耗層６が突出して形成されたサーマルへラド
を得ることができる。

以上のようにして形成されたサーマルヘッドは、発熱部
７が凸形状になっているため、感熱紙との熱接触が良く
、熱効率が大いに向上する。その結果、従来のサーマル
ヘッドで印字した場合に比べ、同じ印字濃度を得るのに
約２５％の印加電力の低減が可能になると共に、印字文
字が鮮明となり印字品質の向上もはかられる。また、低
電力で印字可能なためにサーマルヘッドに加わる負荷が
低減でき、寿命の向上にも効果を有する。

「発明の実施例」 厚さＱ、８ｍｍのアルミチからなる絶縁性基板１の表面
に、厚さ約４０ルｌの部分グレーズ層２を形成する。そ
の上に、厚さ約０．０５ｐｍのＴａ−Ｗ−Ｎｔｉ膜から
なる発熱抵抗体層３．および厚さ１．５　ｐ−ｖａのＡ
ｔからなる給電用導体層４をスパッタによって順次成膜
する。その後、フォトエツチングによって前記給電用導
体層４および発熱抵抗体層３を所定の形状にパターン形
成する。次いで、厚さ２８ＬＩｌｌの５ｉＱ２膜からな
る酸化防止層５をスパッタにより成膜する。

この酸化防止層５上に、厚さ０．２　ｇｔｔｒのＡｔ膜
からなる接着層８と、厚さ２ルｍのＣｕ−９ｉ合金膜か
らなる剥離用薄膜層１０をスパッタ成膜する［第１図（
ａ）］。次に、フォトエツチングにより、発熱部７上の
接着層９および瀾離用ｇ膜層１０を除去する［第１図（
ｂ）］、その後、厚さ？　ｇｔｎのＳｉ３Ｎ４膜からな
る耐摩耗層６をスパッタ成膜する［第１図（ｃ）１゜そ
して、この絶縁性基板１を大気中に取出すと、剥離用薄
膜層１０上の耐摩耗層６は自然剥離する［第１図（ｄ）
１゜最後に、接着層９および剥離用薄膜層ｌＯをエツチ
ング除去し、第２図に示すようなサーマルヘッドを得た
。

以上のようにして形成した耐摩耗層６は、発熱部７での
段差的１．５ＪＬｍの四部を埋めてなおかつ約５．５１
ｉ１１１の高さの凸形状となるので、感熱紙との熱接触
が極めて向上していた。

「発明の効果」 以上説明したように、木発明によれば、エツチングが難
しい化学的に安定な＃摩耗層をサーマルヘッドの発熱部
にのみ精度よく形成することができるので、発熱部が凸
形状となり、感熱紙との接触性が良好になって熱効率が
向上する。その結果、印字品質が向上すると共に、低電
力での印字が可悌となり、これに付随して長寿命化が図
れるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、第１図（ｂ）　、　第１図（Ｃ）、第１
図（ｄ）は本発明の製造方法を工程に従って示す要部断
面図、第２図は木発明の製造方法により作製したサーマ
ルヘッドを示す要部断面図、第３図は従来のサーマルヘ
ッドの要部断面図である。 図中、■はアルミナ基板、２はグレーズ層、３は発熱抵
抗体層、４は給電用導体層、５は酸化防ｌｉ：層、６は
耐摩耗層、７は発熱部、９は接着層、工０は剥離用薄膜
層である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気絶縁性基板の上に発熱抵抗体層と給電用導体
   層と酸化防止層と耐摩耗層とを備えたサーマルヘッドの
   製造方法において、前記酸化防止層の表面のうち発熱部
   以外の部分に接着層および剥離用薄膜層を設け、さらに
   前記剥離用薄膜層および前記酸化防止層上の発熱部分に
   化学的に安定で熱伝導性の良好な硬質膜からなる耐摩耗
   層を被着した後、前記剥離用薄膜層上の前記耐摩耗層を
   剥離することにより、前記酸化防止層上の発熱部分にの
   み耐摩耗層を形成することを特徴とするサーマルヘッド
   の製造方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、前記剥離用薄膜
   層として、Ｃｕ薄膜またはＣｕとＳｉの合金薄膜を用い
   るサーマルヘッドの製造方法。
3. （３）特許請求の範囲第２項において、前記ＣｕとＳｉ
   の合金薄膜は、Ｓｉ含有率が１原子％以下であるサーマ
   ルヘッドの製造方法。