WO2006132227A1 - サーマルプリントヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

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Takumi Yamade
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Rohm Co., Ltd.
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    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/003—Thick film resistors

Definitions

  • the present invention relates to a thermal print head used for thermal recording or thermal transfer recording such as a bar code printer and a sublimation type photo color printer, and more particularly to a thin film thermal print head.
  • a typical thin film thermal print head is described in, for example, Patent Document 1 below, and has a structure as shown in FIGS. 3 and 4 of the present application, for example.
  • the thin-film thermal print head B shown in these figures includes a heat storage glaze layer 102 formed on an insulating substrate 101, a resistor layer 103 formed on the heat storage glaze layer 102 by sputtering, etc. It has a laminated structure including a conductor layer 104 similarly formed as a thin film on the resistor layer 103 and a protective film 105 covering the resistor layer 103 and the conductor layer 104.
  • the heat storage glaze layer 102 has a gentle bulge 102c.
  • the resistor layer 103 is formed continuously from one reed force of the bulging portion 102c to the other reed beyond the top, while being divided at a predetermined interval in the longitudinal direction of the bulging portion 102c (FIG. 3).
  • the conductor layer 104 is interrupted by a predetermined interval at the top of the bulging portion 102c, and extends to the bulging portion 102c in one direction, and is connected to a plurality of individual electrodes 104a electrically connected to an output pad of a driver IC (not shown). And a common electrode 104b having a plurality of comb teeth 104c extending in a direction opposite to the individual electrode 104a from the bulging portion 102c.
  • the protective layer 105 is made of a hard material such as SiO, and a thin film such as sputtering is formed.
  • the protective layer 105 is a portion that is rubbed with a printing medium such as thermal paper or a thermal transfer ink ribbon at the time of printing, and requires abrasion resistance. In addition, this protective layer 105 is used for moisture contained in the atmosphere and printing media. This prevents Cl—, Na + ions, etc. contained in the metal from contacting the resistor layer 103 and the conductor layer 104 and corroding them.
  • the protective layer 105 has a thickness of less than 5 ⁇ m, foreign matter such as dust that has entered the printer enters between the thermal print head B and the print medium (not shown). In some cases, the protective layer 105 is scraped off by foreign matter, and the resistor layer 103 and the conductor layer 104 are partially exposed. In this case, the resistance value of the resistor layer 103 is significantly changed due to oxidation or corrosion, and the print quality is significantly deteriorated. In addition, when the protective layer 105 is formed by sputtering, cracks starting from the step 104d formed between the resistor layer 103 and the conductor layer 104, or foreign matter adhering to the resistor layer 103 or the conductor layer 104 are formed.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 8-207335
  • One proposal for solving the above problems is to use a bias'sputtering method for forming the protective layer. If the bias sputtering method is used, a protective film with few film formation defects and excellent sealing properties can be obtained. However, since the protective layer 105 formed by the bias sputtering method has a large stress inside, the protective layer 105 has a drawback that it easily peels off from the conductor layer 104 due to friction with the printing medium.
  • the present invention has been conceived under the above circumstances, and is to provide a thermal print head that is resistant to corrosion and defects and has higher reliability, and a method for manufacturing the same. It is an issue.
  • the thermal printhead provided by the first aspect of the present invention includes a glaze layer formed on an insulating substrate, a resistor layer formed on the glaze layer, and the resistor to be a heat generating portion.
  • a conductor layer formed so as to expose a part of the body layer; and a protective film formed so as to cover the conductor layer and the heat generating portion.
  • the protective film includes a lower first protective layer and an upper second protective layer that overlaps the first protective layer and is the outermost layer.
  • the first protective layer has a hardness of 500 to 800 Hk and is formed to a thickness of 1 to 2 111.
  • the second protective layer 5b has a hardness of 1000 to 2000 Hk and is formed to a thickness of 5 to 8 / ⁇ ⁇ . Hk represents Neuve hardness.
  • the resistor layer has a thickness of 500 to 1000 A, and the conductor layer has a thickness of 0.6 to 1 ⁇ m.
  • the glaze layer has a bulging portion, and the heat generating portion is formed so as to be positioned on the bulging portion.
  • the first protective layer is formed with silicon oxide as a main component
  • the second protective layer is formed with Si-Al-O-N, SiC, or SiN as a main component.
  • the protective film has a two-layer structure, which is the outermost layer, and the upper second protective layer that directly rubs against the recording medium is 1 It has a high hardness of 000 to 2000 Hk, and is extremely excellent in wear resistance against recording media and foreign matters.
  • this thermal print head has a structure in which the protective film has excellent wear resistance and is strong against peeling, and film formation defects and pinholes are unlikely to occur during the formation of the protective film. As a result, it is effective to cause bad print quality factors, such as peeling of the protective film, film formation defects, or pinholes, causing the conductor layer and resistor layer to rapidly corrode and change in resistance value. Can be resolved.
  • a method for manufacturing a thermal printhead provided by the second aspect of the present invention includes a step of forming a glaze layer on an insulating substrate, and a step of forming a resistor layer on the glaze layer by sputtering.
  • the first protective layer has a hardness of 500 to 800 Hk and a thickness of 1 to 2 m, and the second protective layer.
  • the second protective layer has a hardness of 1000 to 2000 Hk and a thickness of 5 to 8111.
  • the resistor layer is formed to a thickness of 500 to: LOOOA, and in the conductor layer forming step, the conductor layer is formed to a thickness of 0.6 to: m. Only formed.
  • the lower first protective layer is formed by non-bias 'sputtering and the upper second protective layer is formed by bias' sputtering, combined with appropriate selection of these materials,
  • the hardness of the upper second protective layer can be made extremely high, such as 1000 to 2000 Hk, and the generation of pinholes can be prevented.
  • the plasma ions collide with the surface of the lower first protective layer, which is negatively charged.
  • the surface of the lower first protective layer is slightly etched and the foreign matter adhering to the surface is removed. This further enhances the adhesion of the upper second protective layer to the lower first protective layer, and contributes to preventing the upper second protective layer from peeling off. Furthermore, since floating foreign substances are often applied to negative charges by an ion sheath in the vicinity of the target, they adhere to the lower first protective layer and the upper second protective layer stacked on the first protective layer. . This also contributes to preventing the occurrence of film formation defects in the protective layer.
  • FIG. 1 is a partial plan view showing a thermal print head according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II—II in FIG.
  • FIG. 3 is a partial plan view showing a conventional thermal head.
  • 4 is a cross-sectional view taken along line IV—IV in FIG.
  • FIG. 1 and 2 show a thermal print head A according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is drawn with emphasis on the thickness of the components of the thermal print head A.
  • FIG. 1 does not show the entire thermal print head A, but the thermal print head A has a vertically long strip shape.
  • the thermal print head includes a substrate 1, a heat storage glaze layer 2, a resistor layer 3, a conductor layer 4, a lower first protective layer 5a, and an upper second protective layer 5b. I have.
  • the substrate 1 is formed of an insulating material such as alumina ceramic.
  • a heat storage glaze layer 2 mainly composed of glass or the like is formed by a printing film forming method or the like, and this glaze layer 2 is a gently bulging portion 2 c extending continuously in the longitudinal direction of the substrate.
  • the resistor layer 3 is formed on the heat storage glaze layer 2 to a thickness of 500 to 1000 A
  • the conductor layer 4 mainly composed of aluminum A1 is formed on the heat storage glaze layer 2 to a thickness of 0.6 to m. .
  • the resistor layer 3 and the conductor layer 4 are formed by a film forming method such as a sputtering method, the resistor layer 3 and the conductor layer 4 are affected by the shape of the heat storage glaze layer 2 as a base, and bulge as shown in FIG.
  • the bulging portion 2c is used as a printing site. Therefore, as shown in Fig. 2, the conductor layer 4 is interrupted near the top of the bulging portion 2c and the exposed resistor layer 3 is exposed.
  • a part of the heat generating part is a heating part 3c.
  • the resistor layer 3 is continuously formed from one ridge of the bulging portion 2c to the other ridge over the top, while being separated at a predetermined interval in the longitudinal direction of the bulging portion 2c (FIG. 1). .
  • the conductor layer 4 includes a plurality of individual electrodes 4a that extend in one direction from the bulging portion 2c and are electrically connected to an output pad of a driver IC (not shown) by wire bonding, and are opposite to the individual electrodes 4a from the bulging portion 2c. And a common electrode 4b having a plurality of comb teeth 4c extending in the direction.
  • the common electrode 4b is connected to a power supply circuit (not shown). It is possible to select the energization state of the individual electrode 4a according to the print data by the action of the driving IC.
  • the protective film 5 has a two-layer structure including a lower first protective layer 5a and an upper second protective layer 5b. Main departure Clearly, no further protective layer is provided over the second protective layer 5b, and the second protective layer 5b is the outermost layer that directly rubs against the print medium.
  • the lower first protective layer 5a is mainly composed of silicon oxide, has a relatively low hardness of 500 to 800 Hk (Neuve hardness), and has a thickness of 1 to 2111.
  • the upper second protective layer 5b is a hard film mainly composed of Si—Al—O—N, SiC or SiN and having a hardness of 1000 to 2000 Hk, and a thickness of 5 to 8 ⁇ m.
  • a film is formed on the surface of the substrate 1 by a printing film forming method or the like, and a heat storage glaze layer 2 having a uniform thickness, for example, about 80 m, is formed through baking at about 1300 ° C.
  • the heat storage glaze layer 2 is mainly composed of glass or the like, and has a function of keeping the resistor layer 3 formed later on the heat storage glaze layer warm.
  • the remaining portion is removed by a predetermined thickness, leaving a convex portion at a portion where the bulging portion 2c is to be formed by photo etching or the like. Then, by reheating the substrate 1, the angular protrusions are changed into gently bulging portions 2c.
  • the resistor layer 3 is a resistor such as TaSiO.
  • the conductor layer 4 is formed mainly of a conductor material such as A1, and has a thickness of 0.6 to m. Subsequently, the resist layer 3 and the conductor layer 4 are patterned so that each has a strip-like portion extending across the bulging portion 2c as shown in FIG. Turn into. At this time, a part of the conductor layer 4 is removed from the top of the bulging portion 2c in order to expose the resistor layer 3 that is directly above the bulging portion 2c to form the heat generating portion 3c.
  • the heat generating portion 3c is arranged on the bulging portion 2c as described above, it is advantageous to press the heat generating portion 3c and the print medium during printing.
  • the lower first protective layer 5a is formed by non-biased sputtering with the main component of silicon oxide so as to cover the heat generating portion 3c and the conductor layer 4. It is formed to a thickness of / ⁇ ⁇ .
  • the first protective layer 5a itself has a relatively soft material as a main component and is formed by non-bias sputtering, so that the hardness is 500-80. It can be a relatively low hardness such as OHk.
  • the thickness of the first protective layer 5a is less than 1 ⁇ m, the amount of the film component is insufficient when foreign matter adheres to the heating portion 3c or the conductor layer 4 of the resistor layer 3.
  • the first protective layer 5a acts to relieve the stress of the hard second protective layer 5b formed on the first protective layer 5a. However, if the thickness exceeds 2 m, the hard second protective layer 5a is formed. Since the layer 5b is too soft to support the layer 5b and the strength of the second protective layer 5b is lowered, it is inappropriate.
  • the upper second protective layer 5b is made of Si—A1—O—N, SiC or SiN as a main component so as to be stacked on the lower first protective layer 5a, and 5 to 8 ⁇ m by bias sputtering.
  • a thickness of In bias' sputtering since a negative bias is applied to the target surface to be deposited, that is, the first protective layer 5a, a part of Ar + ions and the like hit the surface of the first protective layer 5a.
  • the surface of the protective layer 5a is slightly etched, the foreign matter adhering to the surface of the first protective layer 5a is blown off.
  • the adhesion of the second protective layer 5b to the first protective layer 5a is further enhanced.
  • floating foreign substances during sputtering are often applied to negative charges by an ion sheath on the target surface, so that these foreign substances are difficult to adhere if the film formation target surface is negatively charged.
  • the second protective layer 5b is formed by noise-suttering, a foreign matter taken into the film at the time of film formation may later cause a pinhole. "Become.
  • the film formed by bias sputtering is a dense film with few film formation defects and excellent sealing properties, the second protective layer 5b has a sufficient thickness of 5 m or more.
  • first protective layer a having an appropriate thickness is provided under the hard second protective layer 5b, so that the stress of the second protective layer 5b is relieved, It is much less likely that the second protective layer 5b is peeled off due to impact or the like. Note that it is preferable that the thickness of the second protective layer 5b exceeds 8 m, because it becomes an obstacle to transfer the heat generated by the heat generating portion 3c to the printing medium.
  • the thermal print head according to the present invention has a scratch, a protective layer peeling, Alternatively, it effectively prevents moisture, Cl-, Na +, etc. from permeating due to film formation defects or pinholes, and rapidly corroding the conductor layer and resistor layer to cause a change in resistance value. That's right.

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Abstract

　サーマルプリントヘッドＡは、絶縁基板上１に形成されたグレーズ層２と、上記グレーズ層上に形成された抵抗体層３と、発熱部３ｃとなるべき上記抵抗体層の一部が露出するように形成された導体層４と、上記導体層４および発熱部３ｃを覆うように形成された保護膜５と、を備えている。上記保護膜５は、下層第１保護層５ａと、この第１保護層５ａに重なり、かつ最外層となる上層第２保護層５ｂとを含む。上記第１保護層５ａは、５００～８００Ｈｋの硬度を有し、かつ１～２μｍの厚みに形成されている。上記第２保護層５ｂは、１０００～２０００Ｈｋの硬度を有し、かつ５～８μｍの厚みに形成されている。

Description

明 細 書
サーマルプリントヘッドおよびその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、バーコードプリンタ、昇華型フォトカラープリンタ等の感熱記録または熱 転写記録に用いられるサーマルプリントヘッドに関し、特に、薄膜型サーマルプリント ヘッドに関する。
背景技術
[0002] 代表的な薄膜型のサーマルプリントヘッドは例えば下記特許文献 1に記載されてお り、例えば本願の図 3および図 4に示すような構造を有している。これらの図に示され た薄膜型のサーマルプリントヘッド Bは、絶縁基板 101上に形成された蓄熱グレーズ 層 102と、この蓄熱グレーズ層 102上にスパッタリング等により薄膜形成した抵抗体 層 103と、この抵抗体層 103上に同様に薄膜形成した導体層 104と、これら抵抗体 層 103及び導体層 104を覆う保護膜 105とを含む積層構造を有して ヽる。図 4に示さ れる例では、蓄熱グレーズ層 102は、なだらかな膨隆部 102cを有している。抵抗体 層 103は、膨隆部 102cの一方の麓力も頂部を越えて他方の麓まで連続的に形成さ れる一方、膨隆部 102cの長手方向には所定間隔で分断されている（図 3)。また、導 体層 104は、上記膨隆部 102cの頂部に所定間隔だけ途切れており、膨隆部 102c 力 一方向に延びて図示しないドライバ ICの出力パッドに導通接続される複数の個 別電極 104aと、膨隆部 102cから個別電極 104aとは反対方向に延びる複数の櫛歯 104cを備えた共通電極 104bとを含んで!/、る。
[0003] 各個別電極 104aと共通電極 104b間に通電すると、膨隆部 102cの頂部に対応す る抵抗体層 103の部分 103c (発熱ドット）に電流が流れ、ジュール熱を発生する。こ の発熱ドット 103cを保護層 105を介して印字媒体に圧接させて感熱印字を行う。
[0004] 保護層 105は、たとえば SiOなどの硬質材料を用い、スパッタリング等の薄膜形成
2
処理によって、通常、 5 m程度以下の厚みに形成される。この保護層 105は、印刷 時に感熱紙や熱転写インクリボンなどの印字媒体と擦り合わされる部分であり、耐摩 耗性を必要とする。また、この保護層 105は大気中に含まれている水分や印字媒体 に含まれて ヽる Cl—、 Na+イオン等が抵抗体層 103や導体層 104に接触してこれらを 腐食させることを防ぐ。
[0005] し力しながら、保護層 105の厚みが 5 μ m未満であると、プリンタ内に入り込んだ塵 等の異物がサーマルプリントヘッド Bと印字媒体（図示せず)の間に入り込んだとき、 保護層 105が異物により削り取られて抵抗体層 103や導体層 104を部分的に露出さ せてしまうことがある。この場合、酸化や腐食により抵抗体層 103の抵抗値を大幅に 変化させ、印字品質を著しく低下させてしまう。また、保護層 105をスパッタリングによ つて形成する際に、抵抗体層 103と導体層 104との間に出来る段差 104dを起点と するクラックや、抵抗体層 103や導体層 104上に付着した異物を原因とするピンホー ルなどの成膜欠陥が生じやすい。この結果、上記の Cl—、 Na+イオン等が浸透して抵 抗体層 103と導体層 104を腐食させ、抵抗体層 103の抵抗値を比較的短期間で大 幅に変化させることになる。
[0006] 特許文献 1 :特開平 8— 207335号公報
[0007] 上記のような問題を解消するための一案としては、バイアス'スパッタ法を保護層の 形成に用いることである。バイアス'スパッタ法を利用すれば、成膜欠陥の少ない、封 止性に優れた保護膜を得ることができる。しかし、バイアス'スパッタ法で形成された 保護層 105は、内部に大きな応力を持っため、印字媒体との摩擦によって導体層 10 4から剥がれやす ヽと 、う欠点を有して 、た。
発明の開示
[0008] 本発明は以上の事情のもとで考え出されたものであって、腐食や欠陥に対して強く 、より信頼性の高いサーマルプリントヘッド、およびその製造方法を提供することをそ の課題としている。
[0009] 本発明の第 1の側面によって提供されるサーマルプリントヘッドは、絶縁基板上に 形成されたグレーズ層と、上記グレーズ層上に形成された抵抗体層と、発熱部となる べき上記抵抗体層の一部が露出するように形成された導体層と、上記導体層および 発熱部を覆うように形成された保護膜と、を備えている。上記保護膜は、下層第 1保 護層と、この第 1保護層に重なり、かつ最外層となる上層第 2保護層とを含む。上記 第 1保護層は、 500〜800Hkの硬度を有し、かつ 1〜2 111の厚みに形成されてい る。上記第 2保護層 5bは、 1000〜2000Hkの硬度を有し、かつ 5〜8 /ζ πιの厚みに 形成されている。 Hkはヌーブ硬度を表す。
[0010] 好ましくは、上記抵抗体層の厚みは 500〜1000Aであり、上記導体層の厚みは 0 . 6~1 μ mで teる。
[0011] 好ましくは、上記グレーズ層には、膨隆部が形成されており、上記発熱部が上記膨 隆部上に位置するように形成されて ヽる。
[0012] 好ましくは、上記第 1保護層は、酸化珪素を主成分として形成されており、上記第 2 保護層は、 Si— Al— O— N、 SiCまたは SiNを主成分として形成されている。
[0013] 本発明の第 1の側面に係るサーマルプリントヘッドにおいては、保護膜は、 2層構造 となっており、最外層となり、かつ記録媒体と直接的に擦れ合う上層第 2保護層は、 1 000〜2000Hkと 、つた高 、硬度を有し、記録媒体や異物に対する耐摩耗性に非 常に優れたものとなる。また、上層第 2保護層の下層には、 500〜800Hkといった、 上層第 2保護層よりも硬度の低い第 1保護層が設けられている。したがって、より硬質 な上層第 2保護層がある程度の厚みを有していても、この上層第 2保護層の内部応 力を緩和し、この上層第 2保護層が異物との接触による衝撃等によって容易に剥が れるといったことを効果的に防止することができる。また、保護膜は、全体としても、 6 m以上の厚みとされているので、成膜欠陥やピンホールが生じにくい。このように、 このサーマルプリントヘッドは、保護膜が耐摩耗性に優れるとともに剥離にも強ぐさ らに、保護膜の形成時に成膜欠陥やピンホールが生じにくい構造となっている。この 結果、保護膜の剥離、あるいは、成膜欠陥やピンホールに起因して、導体層や抵抗 体層が急速に腐食して抵抗値に変化が生じるといった印字品質の悪ィ匕要因を効果 的に解消することができる。
[0014] 本発明の第 2の側面によって提供されるサーマルプリントヘッドの製造方法は、絶 縁基板上にグレーズ層を形成する工程と、上記グレーズ層上に抵抗体層をスパッタリ ングにより形成する工程と、上記抵抗体層上に、発熱部となるべき上記抵抗体層の 一部が露出するように導体層をスパッタリングにより形成する工程と、上記導体層およ び発熱部を覆うようにして、第 1保護層をノンバイアス 'スパッタリングにより形成する 工程と、上記第 1保護層上に、最外層となる第 2保護層をバイアス 'スパッタリングによ り形成する工程と、を含んでいる。
[0015] 好ましくは、上記第 1保護層形成工程において、上記第 1保護層は、 500〜800H kの硬度を有し、かつ 1〜2 mの厚みに形成されるとともに、上記第 2保護層形成ェ 程において、上記第 2保護層は、 1000〜2000Hkの硬度を有し、かつ 5〜8 111の 厚みに形成される。
[0016] 好ましくは、上記抵抗体層形成工程において、上記抵抗体層は、 500〜： LOOOAの 厚みに形成され、上記導体層形成工程において、上記導体層は、 0. 6〜： mの厚 みに形成される。
[0017] 一般に、バイアス 'スパッタリングによる成膜を行う場合、ノンバイアス 'スパッタリング により形成される成膜に比較し、より緻密で硬質の成膜を得ることができる。したがつ て、下層第 1保護層をノンバイアス 'スパッタリングにより成膜し、上層第 2保護層をバ ィァス 'スパッタリングにて成膜することにより、それらの材質を適切に選択することと 相まって、上層第 2保護層の硬度を 1000〜2000Hkといった極めて高いものとする ことができるとともに、ピンホールの発生を防止することができる。また、下層第 1保護 層を形成した後、その上層にノィァス 'スパッタリングにより第 2保護層を形成するに 際し、プラズマイオンが負に帯電した下層第 1保護層の表面にも衝突するので、これ により、下層第 1保護層の表面がわずかにエッチングされるとともに、表面に付着した 異物が除去される。これにより、下層第 1保護層に対する上層第 2保護層の付着性が さらに高められ、上層第 2保護層の剥がれ防止に寄与する。さらに、浮遊異物は、タ 一ゲット付近のイオンシースにより負の電荷に印加されていることが多いので、下層 第 1保護層およびこれに積層されてゆく上層第 2保護層に付着しに《なる。このこと も、保護層の成膜欠陥の発生を防止することに寄与する。
[0018] 本発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行う詳細な説明から 、より明ら力^なろう。
図面の簡単な説明
[0019] [図 1]本発明の一実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す部分平面図である。
[図 2]図 1の II— II線に沿う断面図である。
[図 3]従来のサーマルヘッドを示す部分平面図である。 [図 4]図 3の IV— IV線に沿う断面図である。
発明を実施するための最良の形態
[0020] 以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して具体的に説明する。
[0021] 図 1及び 2は、本発明の一実施形態に係るサーマルプリントヘッド Aを示す。ただし 、図 2はサーマルプリントヘッド Aの構成要素の厚みを強調して描いている。また、図 1は、サーマルプリントヘッド Aの全体を示していないが、このサーマルプリントヘッド Aは縦長短冊状である。
[0022] 図 2に示されているように、このサーマルプリントヘッドは、基板 1、蓄熱グレーズ層 2 、抵抗体層 3、導体層 4、下層第 1保護層 5aおよび上層第 2保護層 5bを備えている。
[0023] 基板 1は、たとえばアルミナセラミックなどの絶縁材料によって形成されている。この 基板 1には、ガラスなどを主成分とする蓄熱グレーズ層 2が印刷成膜法などで形成さ れており、このグレーズ層 2は基板の長手方向に連続的に延びるなだらかな膨隆部 2 cを有している。さらに、蓄熱グレーズ層 2上に抵抗体層 3を厚さ 500〜1000Aに形 成し、その上にアルミニウム A1を主成分とする導体層 4を厚さ 0. 6〜： mに形成し てある。抵抗体層 3と導体層 4はスパッタリング法などの成膜法で形成されるため、そ の土台となる蓄熱グレーズ層 2の形状に影響され、図 2のように膨隆する。印字媒体 との接触面圧を向上させるには膨隆部 2cを印刷部位とするのが望ましいので、図 2 のように膨隆部 2c頂上付近において導体層 4を途切れさせ、露出させた抵抗体層 3 の一部を発熱部 3cとしてある。抵抗体層 3は、膨隆部 2cの一方の麓から頂部を越え て他方の麓まで連続的に形成される一方、膨隆部 2cの長手方向には所定間隔で分 断されている（図 1)。導体層 4は、膨隆部 2cから一方向に延びてドライバ IC (図示せ ず)の出力パッドにワイヤボンディングにより導通接続される複数の個別電極 4aと、膨 隆部 2cから個別電極 4aとは反対方向に延びる複数の櫛歯 4cを備えた共通電極 4b とを含んでいる。共通電極 4bは電源回路（図示せず）に接続されている。駆動 ICの 作用により、印字データにしたがって、個別電極 4aの通電状態を選択することが可 能である。
[0024] 抵抗体層 3と導体層 4は、保護膜 5により覆われている。図示の実施形態では、保 護膜 5は下層第 1保護層 5aと上層第 2保護層 5bとを含む 2層構造となっている。本発 明では、第 2保護層 5bに重ねてさらに保護層を設けることはせず、第 2保護層 5bが 印字媒体と直接擦れ合う最外層としてある。本実施形態では、下層第 1保護層 5aは 酸化ケィ素を主成分とし、 500〜800Hk (ヌーブ硬度）の比較的低い硬度をもってお り、厚さは 1〜2 111である。一方、上層第 2保護層 5bは Si— Al— O— N、 SiCまたは SiNを主成分とし、硬度 1000〜2000Hkの硬質膜であって、厚さは 5〜8 μ mである
[0025] 次に上記構成を有するサーマルプリントヘッドの製造方法について説明する。
[0026] まず、基板 1の表面に印刷成膜法などによって成膜を施し、 1300°C程度の焼成な どを経ることで均一な厚み、たとえば 80 m程度の蓄熱グレーズ層 2を形成する。こ の蓄熱グレーズ層 2はガラスなどを主成分としており、この蓄熱グレーズ層の上に後 に形成する抵抗体層 3を保温する機能を有している。次に、フォト'エッチングなどに よって膨隆部 2cを形成するべき部位に凸部を残して残余部を所定厚み分除去する。 そして、基板 1を再加熱することによって角張った凸部をなだらかな形状の膨隆部 2c に変化させる。
[0027] 上記のように蓄熱グレーズ層 2を形成した後、スパッタリング法により抵抗体層 3と導 体層 4の薄膜を順次積層形成する。ここで、抵抗体層 3はたとえば TaSiOなどの抵
2 抗体材料で形成されており、 500〜1000Aの厚さである。導体層 4はたとえば A1な どの導体材料を主成分として形成されており、 0. 6〜： mの厚さである。続いて、フ オトリソグラフィ法によるエッチング処理などを経ることで、図 1に示すように、それぞれ が膨隆部 2cを横断して延びる帯状部を有するように抵抗体層 3および導体層 4をパ ターン化する。この際、膨隆部 2cの真上に当たる抵抗体層 3を露出させて発熱部 3c とするために、膨隆部 2cの頂部において導体層 4の一部を除去する。このように発熱 部 3cが膨隆部 2c上に配置されていると、印刷時に発熱部 3cと印刷媒体を圧接させ るのに有利である。
[0028] 抵抗体層 3と導体層 4を形成した後、発熱部 3cと導体層 4を覆うように、酸化ケィ素 を主成分として下層第 1保護層 5aをノンバイアス 'スパッタリングで 1〜2 /ζ πιの厚み に形成する。この第 1保護層 5aは、それ自体比較的軟質の材質を主成分としている とともに、ノンバイアス 'スパッタリングによって成膜されているので、硬度を 500〜80 OHkといった比較的低い硬度とすることができる。ここで第 1保護層 5aの厚みを 1 μ m未満にすると、抵抗体層 3の発熱部 3cまたは導体層 4上に異物が付着していた場 合、膜成分の量が不十分であるため異物の下にまで膜成分が回り込まずにピンホー ルが出来る可能性が大となるが、この第 1保護層 5aの厚みを 1 μ m以上とすることに より、ピンホールが発生する可能性が格段に少なくなる。この第 1保護層 5aは、後記 するように、その上に積層形成される硬質の第 2保護層 5bの応力を緩和する作用を するが、 2 mを超える厚みとすると、硬質の第 2保護層 5bを支持する層として柔らか すぎ、返って第 2保護層 5bの強度を低下させることになるので不適当となる。
[0029] 続いて、下層第 1保護層 5aに積み重ねるようにして、上層第 2保護層 5bを Si— A1 — O— N、 SiCまたは SiNを主成分として、バイアス ·スパッタリングにより 5〜8 μ mの 厚みに形成する。バイアス 'スパッタリングでは、成膜を施す対象面、すなわち第 1保 護層 5aに負のバイアスが印加されるため、 Ar+イオン等の一部が第 1保護層 5aの表 面を叩き、この第 1保護層 5aの表面をわずかにエッチングすると同時に、第 1保護層 5aの表面に付着していた異物が弾き飛ばされる。そのため、第 1保護層 5aに対する 第 2保護層 5bの付着力がより高められる。また、スパッタリング時の浮遊異物はター ゲット表面のイオンシースにより負の電荷に印加されていることが多いので、成膜対 象面が負に帯電しているとこの異物が付着しにくい。このようなことから、ノィァス 'ス ノ ッタリングによって第 2保護層 5bの成膜を行うと、成膜時に膜内に取り込まれた異 物が後に取れることでピンホールが生じるといった事態も発生しに《なる。さらに、バ ィァス 'スパッタリングで形成された膜は成膜欠陥が少なく緻密であり、封止性に優れ た硬質膜であるので、この第 2保護層 5bが 5 m以上の十分な厚みを有し、かつ、 1 000〜2000Hkの硬度をもつ硬質膜であることと相まって、異物かみ込みによるスク ラッチ傷が起こりにくい。また、この硬質の第 2保護層 5bの下には、適度な厚みの比 較的軟質の第 1保護層 aが設けられているので、これにより、第 2保護層 5bの応力が 緩和され、この第 2保護層 5bが衝撃等によって剥がれるといったことは格段に少なく なる。なお、第 2保護層 5bの厚みが 8 mを超えると、発熱部 3cが発する熱を印字媒 体に伝達するための阻害となるので、好ましくな 、。
[0030] このように、本発明に係るサーマルプリントヘッドは、スクラッチ傷、保護層の剥離、 あるいは成膜欠陥やピンホールに起因して、水分や Cl—、 Na+などが浸透して導体層 や抵抗体層が急速に腐食して抵抗値に変化が生じるといったことを効果的に防止す ることがでさる。
[0031] 以上のようにして製造したサーマルプリントヘッドに対して、表面を塩水で浸してバ ィァスを印加することで腐食を加速させる加速信頼性試験を行った結果、腐食に至る 時間が従来の技術で製造したものに較べて 10倍以上に延び、腐食に対して高い信 頼性を確保できたことが確認された。また、異物を発熱部位 5cの上面にのせて一定 時間通常印字を行うスクラッチ加速試験にぉ 、ても、従来の技術で製造したものは 一部の発熱部に抵抗値変化が見られたのに対し、上記のようにして製造したサーマ ルプリントヘッドでは、発熱部の抵抗値変化は無くなった。
[0032] もちろん、この発明の範囲は上述した実施形態に限定されることはなぐ各請求項 に記載した範囲内でのあらゆる変更は、すべて本発明の範囲に含まれる。

Claims

請求の範囲
[1] 絶縁基板上に形成されたグレーズ層と、
上記グレーズ層上に形成された抵抗体層と、
上記抵抗体層上に、発熱部となるべき上記抵抗体層の一部が露出するように形成 された導体層と、
上記導体層および発熱部を覆うように形成された保護膜と、
を備えたサーマルプリントヘッドであって、
上記保護膜は、下層第 1保護層と、この第 1保護層に重なり、かつ最外層となる上 層第 2保護層とで構成されており、
上記第 1保護膜は、 500〜800Hkの硬度を有し、かつ 1〜2 /ζ πιの厚みに形成さ れて ヽるとともに、上記第 2保護層は、 1000〜2000Hkの硬度を有し、力つ 5〜8 mの厚みに形成されていることを特徴とする、サーマルプリントヘッド。
[2] 上記抵抗体層の厚みは 500〜100θΑであり、上記導体層の厚みは 0. 6〜1 μ m である、請求項 1に記載のサーマルプリントヘッド。
[3] 上記グレーズ層には、膨隆部が形成されており、上記発熱部が上記膨隆部上に位 置するように形成されて!、る、請求項 1に記載のサーマルプリントヘッド。
[4] 上記第 1保護層は、酸化珪素を主成分として形成されている、請求項 1に記載のサ 一マルプリントヘッド。
[5] 上記第 2保護層は、 Si-Al-O-N, SiC及び SiN力も成る群力も選択された物質 を主成分として形成されて 、る、請求項 1に記載のサーマルプリントヘッド。
[6] 絶縁基板上にグレーズ層を形成する工程と、
上記グレーズ層上に抵抗体層をスパッタリングにより形成する工程と、 上記抵抗体層上に、発熱部となるべき上記抵抗体層の一部が露出するように導体 層をスパッタリングにより形成する工程と、
上記導体層および発熱部を覆うようにして、第 1保護層をノンバイアス ·スパッタリン グにより形成する工程と、
上記第 1保護層上に、最外層となる第 2保護層をバイアス 'スパッタリングにより形成 する工程と、 を含むことを特徴とする、サーマルプリントヘッドの製造方法。
[7] 上記第 1保護層形成工程において、上記第 1保護層は、 500〜800Hkの硬度を 有し、かつ 1〜2 /ζ πιの厚みに形成されるとともに、上記第 2保護層形成工程におい て、上記第 2保護層は、 1000〜2000Hkの硬度を有し、かつ 5〜8 /ζ πιの厚みに形 成される、請求項 6に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
[8] 上記抵抗体層形成工程において、上記抵抗体層は、 500〜： LOOOAの厚みに形 成され、上記導体層形成工程において、上記導体層は、 0. 6〜1 /ζ πιの厚みに形成 される、請求項 7に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。
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