JPH07132628A - サーマルヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

サーマルヘッドおよびその製造方法

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JPH07132628A
JPH07132628A JP28117593A JP28117593A JPH07132628A JP H07132628 A JPH07132628 A JP H07132628A JP 28117593 A JP28117593 A JP 28117593A JP 28117593 A JP28117593 A JP 28117593A JP H07132628 A JPH07132628 A JP H07132628A
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JP
Japan
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layer
protective layer
diamond
heating resistor
film
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JP28117593A
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Shigeki Uno
茂樹 宇野
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐摩耗性や熱効率に優れ、高速で鮮明な印字
を実現できる。 【構成】 基板と、この基板上に形成された発熱抵抗体
と、この発熱抵抗体上に形成された保護層とからなるサ
ーマルヘッドにおいて、保護層の発熱抵抗体側がシリコ
ン系化合物層で、その上層がダイヤモンドライクカーボ
ン膜からなる 2層構造である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はサーマルヘッドに係わ
り、とくに保護層の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、サーマルヘッドは少音、省保守、
低ランニングコスト等の特徴を有するため、ファクシミ
リ、ワードプロセッサ用のプリンタ等の各種記録装置に
多用されている。それと共に、高速印字ができ耐久性が
あるサーマルヘッドが望まれている。
【0003】サーマルヘッドは、例えばガラスグレーズ
処理したセラミック基板上に複数個の発熱抵抗体と、こ
の発熱抵抗体に電力を供給するための電気導体とを設
け、記録すべき情報にしたがって必要な熱パターンが得
られるように、対応する発熱抵抗体に電気導体を介して
電流を流し発熱させ記憶媒体に接触することにより記録
を行う装置である。
【0004】従来発熱抵抗体としてはRuO2 とガラス
とを混合し、ペースト状にしてこれを塗布・焼付けると
いういわゆる厚膜式の発熱体がある。しかしながら厚膜
方式はスクリーン印刷によるため本質的に微細に加工で
きず解像度が低下するという問題がある。この問題を解
消するために窒化タンタル、ニクロム、Cr−SiO2
系サーメット、Ta−SiO2 系サーメット、BaRu
3 等の薄膜が用いられてきている。
【0005】一方この発熱抵抗体に直接記録媒体を接し
て記録を行うと、とくに厚膜発熱抵抗体ではたちまち摩
耗してしまい長期間の使用に耐えることはできない。こ
のためにAl2 3 などの保護層を発熱体上に設け発熱
抵抗体の摩耗を防止している。従来はこの保護層を比較
的厚くして摩耗に十分対応できるようにしていた。しか
しこのような厚い保護層を設けた場合熱応答性が悪くな
り、印字記録性が悪くなり、印字記録時間が遅くなると
いう重大な問題が生じる。このため材質の硬い材料を保
護層として用いかつ厚みを比較的薄くしてこの問題に対
処しようとしている。しかし、速い印字記録を行う場合
瞬時に発熱体および保護層を高温に上げる必要があり、
硬い材質の材料のみを一層だけ用いた保護層ではこのと
きのヒートショックにより、保護層自身が破壊してしま
うという問題があった。この問題に対処するため、例え
ば特開平1−148569あるいは特開平1−3109
70のごとく、保護層を特性の異なる層を組み合わせた
2層構造とすることにより耐ヒートショックを改善する
提案がなされている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サーマ
ルヘッドの用途がさらに広がり高精細( 16 ドット/m
m)でかつ従来の 2倍以上の高速の印字記録を行う場合
では、従来の保護層は耐摩耗性を確保するために 4〜5
μm 以上の膜厚を必要とし、さらに従来の保護層の材質
ではその熱伝導性が悪いため熱効率が悪くまた鮮明な記
録を行えないとの問題があった。
【0007】また、高硬度の材質を比較的薄い膜のみで
使用するといわゆる摩耗に関しては問題が生じないが、
記録媒体に含まれている微小な異物とぶつかって保護膜
が破壊する問題が生じる。この問題に対処するために、
じん性の大きい材料を下層に形成して異物との衝撃を緩
和することがなされているが、上層の高硬度の材質とじ
ん性の大きい下層との材質との付着力が充分適切でない
と異物とぶつかったときに膜が剥離する問題があった。
【0008】本発明はこのような問題に対処するために
なされたもので、耐摩耗性や熱効率に優れ、高速で鮮明
な印字を実現できる 2層からなる上部保護層を有するサ
ーマルヘッドおよびその製造方法を提供することを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のサーマルヘッド
は、基板と、この基板上に形成された発熱抵抗体と、こ
の発熱抵抗体上に形成された保護層とからなり、この保
護層は発熱抵抗体側がシリコン系化合物層で、その上層
がダイヤモンドライクカーボン膜からなる 2層構造であ
ることを特徴とする。
【0010】また、本発明のサーマルヘッドの製造方法
は、基板上に発熱抵抗体を形成する工程と、発熱抵抗体
上に保護層を形成する工程とからなるサーマルヘッドの
製造方法において、保護層を形成する工程は、シリコン
系化合物層を形成する工程と、このシリコン系化合物層
の表面を還元性雰囲気で処理した後、ダイヤモンドライ
クカーボン膜を形成する工程とからなることを特徴とす
る。
【0011】本発明に係わるシリコン系化合物層とは、
比較的じん性が高く、発熱抵抗体と反応しない無機シリ
コン化合物からなる薄膜層をいう。そのような薄膜層材
料としては、SiOx 単体、SiOx とSiNy との混
合物あるいはMo、W、Tiなどの高融点金属と多結晶
シリコンとの合金であるシリサイトを挙げることができ
る。とくにSiOx 単体、SiOx とSiNy との混合
物からなるシリコン系化合物層は、比較的じん性が高
く、発熱抵抗体と反応しないため好ましい。さらに、S
iOx 単体、SiOx とSiNy との混合物からなるシ
リコン系化合物層は、その表面を還元性雰囲気で表面処
理を行うと、この上層に形成されるダイヤモンドライク
カーボン膜との付着力をより向上させることができるこ
とを見出だした。
【0012】本発明に係わるダイヤモンドライクカーボ
ン膜とは、プラズマCVDなどの化学的反応処理法によ
り不活性雰囲気中で炭化水素化合物などの原料ガスを用
いて基板上に気相成長させて得られる膜をいい、平坦度
RA20 〜 RA50 、ブリネル硬度 2000 〜 4000 、の範囲
にある膜がとくに好ましい。炭化水素化合物としては、
ヘキサン、エタン、メタン等を挙げることができる。
【0013】本発明に係わる保護層の層厚は、シリコン
系化合物からなる薄膜層が 0.5〜1.0 μm 、ダイヤモン
ドライクカーボン膜層が 0.5〜2.0 μm の範囲にあるこ
とが好ましい。この範囲にあると、じん性に富み耐摩耗
性や熱効率に優れた保護膜が得られる。
【0014】本発明のサーマルヘッドの製造方法におい
て、シリコン系化合物層はRFスパッタリング法などに
よりセラミック基板上に形成された後、その表面を還元
性雰囲気で処理される。還元性雰囲気とは、H2 (水
素)ガスを含む雰囲気であり、好ましくは水素ガスと不
活性ガスとの混合ガス雰囲気をいう。シリコン系化合物
層表面をこのような混合ガス雰囲気中で、プラズマCV
D装置などで処理した後、直ちに同一装置内でダイヤモ
ンドライクカーボン膜を形成する。
【0015】
【作用】上部保護層に用いられるダイヤモンドライクカ
ーボン膜は極めて硬度に富んだ材質であり通常の耐摩耗
的には従来の保護膜の半分以下の膜厚ですむ。またダイ
ヤモンドライクカーボン膜の熱伝導性は通常の金属程度
もあり発熱体から発生する熱を効率よくかつ迅速に媒体
に伝えることができる。その結果、シリコン系化合物層
と組み合わせても鮮明でかつ高速な印字記録が実現でき
るサーマルヘッドが得られる。
【0016】また、下部保護層に用いれるSiOx
体、SiOx とSiNy との混合物からなるシリコン系
化合物などの層は比較的じん性が高く、発熱抵抗体と反
応しない。さらに、本発明においては下層保護膜を還元
雰囲気で表面処理を行うことにより、ダイヤモンドライ
クカーボン膜との付着力が向上する。
【0017】
【実施例】以下実施例にしたがって本発明を詳細に説明
する。図1は本発明の一実施例を示すサーマルヘッドの
断面図である。このサーマルヘッドはセラミック基板1
上にグレーズ層2が形成され、順次発熱抵抗体層3、電
気導体層4、下部保護層5、上部保護層6が積層され
る。発熱抵抗体層3にはTa−SiO2 薄膜を形成し電
気導体層4にはAl(アルミニウム)を用いた。下部保
護層5はRFスパッタリングにより形成した。SiO2
膜形成時にはターゲットとしてSiO2 焼結体を用い、
SiON膜形成時にはSiO2 とSi3 4 とを混合し
た焼結体を用いた。SiON膜の組成比はSiO2 :S
3 4 が 3:1 であった。これら各々の下部保護膜の
厚みは0.5 μm とした。この下部保護膜上にダイヤモン
ドライクカーボン膜を1.5 μm 形成した。ダイヤモンド
ライクカーボン膜はプラズマCVDを用いて約1時間デ
ポジットして成膜した。このときの導入ガスとしてはC
3 (CH2 4 CH3 (ヘキサン)とAr(アルゴ
ン)を用いた。また下層保護膜の表面処理はダイヤモン
ドライクカーボン膜の成膜用プラズマCVD装置を用い
てArとH2 雰囲気でのプラズマ処理を行いこの後に連
続してタイヤモンドライクカーボン膜を成膜した。
【0018】このようにして得られたサーマルヘッドの
保護膜のヌープ硬度を測定した結果約2,000 kg重/mm2
であり、従来の保護膜よりはるかに硬いことが確認でき
た。また、サーマルヘッドの耐摩耗性と熱効率を測定し
た。摩耗性はラフ紙で印字距離を測定した。熱効率は所
定の印字濃度を得るのに必要な電力量の比を測定した。
測定結果を表1に示す。なお、比較例として下層にSi
2 を上層にAl23 の 2層構造の保護膜を有するサ
ーマルヘッドを用いた。
【0019】
【表1】 比較例のサーマルヘッドは印字距離が 20 Kmで印字不能
となった。これに対して実施例のサーマルヘッドは印字
距離が 50 Kmをこえても問題なく印字することができ、
耐摩耗性に優れていた。また、所定の印字濃度を得るの
に比較例のサーマルヘッドの 80 %のパワーですみ、熱
伝導率が良く熱効率に優れていた。
【0020】
【発明の効果】本発明のサーマルヘッドは、その保護層
を発熱抵抗体側がシリコン系化合物層で、その上層がダ
イヤモンドライクカーボン膜からなる 2層構造であるの
で、保護層の摩耗が少なくまた破壊することもない。そ
の結果、高速で印字を行っても鮮明な印字で、かつ長寿
命なサーマルヘッドを得ることができる。
【0021】また、本発明のサーマルヘッドの製造方法
は、その保護層を形成する工程がシリコン系化合物層を
形成する工程と、このシリコン系化合物層の表面を還元
性雰囲気で処理した後、ダイヤモンドライクカーボン膜
を形成する工程とからなるので、一つのチャンバー内で
製造することができ、かつ付着力に優れたシリコン系化
合物層とダイヤモンドライクカーボン膜とからなる 2層
構造の保護膜を容易に得ることができる。その結果、記
録媒体などに含まれている微小な異物とぶつかって保護
膜が剥離したり破壊したりすることがないサーマルヘッ
ドを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すサーマルヘッドの断面
図である。
【符号の説明】
1………セラミック基板、2………グレーズ層、3……
…発熱抵抗体層、4………電気導体層、5………下部保
護層、6………上部保護層。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板と、この基板上に形成された発熱抵
    抗体と、この発熱抵抗体上に形成された保護層とからな
    るサーマルヘッドにおいて、 前記保護層は前記発熱抵抗体側がシリコン系化合物層
    で、その上層がダイヤモンドライクカーボン膜からなる
    2層構造であることを特徴とするサーマルヘッド。
  2. 【請求項2】 基板上に発熱抵抗体を形成する工程と、
    前記発熱抵抗体上に保護層を形成する工程とからなるサ
    ーマルヘッドの製造方法において、 前記保護層を形成する工程は、シリコン系化合物層を形
    成する工程と、このシリコン系化合物層の表面を還元性
    雰囲気で処理した後、ダイヤモンドライクカーボン膜を
    形成する工程とからなることを特徴とするサーマルヘッ
    ドの製造方法。
JP28117593A 1993-11-10 1993-11-10 サーマルヘッドおよびその製造方法 Withdrawn JPH07132628A (ja)

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