(57)【要約】【課題】ビデオプリンタ、ファクシミリ、券売機など各種の印画装置に用いられるサーマルヘッドにおいて、熱処理を施しても印字むらを誘発しないようにする。【解決手段】発熱体３および電極層４の上側に、Ｓｒ−ＳＩＯＮからなる第１保護膜６を形成してから、真空度２〜３０Ｐａの真空中で熱処理を施す（図（ｅ））。熱処理の温度を３００〜５００℃とし、熱処理の時間を１５〜９０分とする。その後、Ｓｒ−ＳＩＯＮからなる第２保護膜７を第１保護膜６の上側に形成する（図（ｆ））。これにより、熱処理を施しても、第１保護膜６と第２保護膜７との境界面に空隙が発生しなくなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数層の保護膜が積層されたサーマルヘッドの製造方法であって、
前記各保護膜を形成した後、当該保護膜の直上の保護膜を形成する前に、真空中で熱処理を施すことを特徴とする、サーマルヘッドの製造方法。
【請求項２】
第１保護膜の上に第２保護膜が積層されたサーマルヘッドの製造方法であって、
前記第１保護膜を形成してから真空中で熱処理を施し、
その後、前記第２保護膜を形成することを特徴とする、サーマルヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記第１保護膜の材料は、Ｓｒ−ＳＩＯＮであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のサーマルヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記熱処理の温度は、３００〜５００℃であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のサーマルヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記熱処理の時間は、１５〜９０分であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載のサーマルヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記熱処理中の真空度は、２〜３０Ｐａであることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載のサーマルヘッドの製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のサーマルヘッドの製造方法により製造したことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項８】
請求項７記載のサーマルヘッドを備えたことを特徴とする印画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオプリンタ、バーコードプリンタ、ラベルプリンタ、カードプリンタ、ファクシミリ、券売機など各種の印画装置の感熱記録に用いられるサーマルヘッドと、そのサーマルヘッドの製造方法、そのサーマルヘッドを組み込んだ印画装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のサーマルヘッドの製造方法は、次のとおりである。
【０００３】
まず、図６に示すように、基板９上にグレーズ２を形成し、グレーズ２上に発熱体３を成膜する。次いで、この上に電極層（図示せず）を成膜する。その後、耐摩耗性を向上させたり、表面に付着した塵埃などの影響を低減したりするため、Ｓｒ−ＳＩＯＮなどからなる２層の保護膜、すなわち第１保護膜６および第２保護膜７を発熱体３の上側に順に成膜する。最後に、発熱体３の抵抗値を安定させることなどを目的として、熱処理を施す（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２４６９３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、これでは、熱処理により、図６に示すように、第１保護膜６と第２保護膜７との境界面に空隙５が発生する場合がある。これは、第１保護膜６と第２保護膜７の内部応力が互いに異なるため、両者間の境界面が剥がれてしまうことに加えて、下側の第１保護膜６に含まれる気化成分が熱処理に伴って気化し、上側の第２保護膜７との境界面に気体が集まるためであると推察される。
【０００５】
そして、こうして第１保護膜６と第２保護膜７との境界面に空隙５が発生すると、この空隙５より上側に位置する第２保護膜７が部分的に浮いてしまう。その結果、最上層の保護膜、つまり第２保護膜７に凸部７ａが生じ、サーマルヘッド１の使用時に印字むらを誘発する恐れがあった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、熱処理を施しても印字むらの誘発を回避することが可能な、サーマルヘッドの製造方法、サーマルヘッドおよび印画装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
まず、請求項１に係る発明は、複数層の保護膜が積層されたサーマルヘッドの製造方法であって、前記各保護膜を形成した後、当該保護膜の直上の保護膜を形成する前に、真空中で熱処理を施すことを特徴とする。
また、請求項２に係る発明は、第１保護膜の上に第２保護膜が積層されたサーマルヘッドの製造方法であって、前記第１保護膜を形成してから真空中で熱処理を施し、その後、前記第２保護膜を形成することを特徴とする。
また、請求項３に係る発明は、前記第１保護膜の材料は、Ｓｒ−ＳＩＯＮであることを特徴とする。
また、請求項４に係る発明は、前記熱処理の温度は、３００〜５００℃であることを特徴とする。
また、請求項５に係る発明は、前記熱処理の時間は、１５〜９０分であることを特徴とする。
また、請求項６に係る発明は、前記熱処理中の真空度は、２〜３０Ｐａであることを特徴とする。
また、請求項７に係る発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載のサーマルヘッドの製造方法により製造したことを特徴とする。
また、請求項８に係る発明は、請求項７記載のサーマルヘッドを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、熱処理を施しても、保護膜相互の境界面に空隙が発生しなくなるため、最上層の保護膜に凸部が生じない。その結果、サーマルヘッドの使用時に印字むらが生じる不具合を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
ビデオプリンタ１０は、図１に示すように、六面体状のケーシング１３を有しており、ケーシング１３の前面には、液晶の表示パネル１４、入力キー１５および排紙口１６が設けられている。また、ケーシング１３内には感熱紙１２がロール状に巻き取られた形で収納されており、感熱紙１２の先端部は複数本（図１では、２本）の搬送ローラ１７に支持されて排紙口１６の手前に位置決めされている。さらに、ケーシング１３内にはサーマルヘッド１が感熱紙１２の上側に位置決めされて組み込まれており、サーマルヘッド１で感熱紙１２を加熱して発色させることにより、文字や画像などのイメージを感熱紙１２に印刷した後、この感熱紙１２を排紙口１６から排出することができる。
【００１１】
このサーマルヘッド１は、図２（ｆ）に示すように、厚さ１ｍｍ程度のアルミナセラミックスからなる絶縁性の基板９を有しており、基板９上には厚さ４０μｍ程度のガラス製のグレーズ２が形成されている。
【００１２】
このグレーズ２の曲面凸部２ａの上側には、Ｂ（ホウ素）がドーピングされた厚さ０．２μｍ程度のポリシリコン（Poly-Si）薄膜からなる発熱体３が多数個、主走査方向（図２紙面に直交する方向）に配列する形で成膜されている。各発熱体３の副走査方向（図２左右方向）における両側にはそれぞれ、厚さ０．６μｍ程度のアルミニウムからなる電極層４がグレーズ２上に成膜されている。
【００１３】
また、すべての発熱体３および電極層４の上側には、Ｓｒ−ＳＩＯＮからなる厚さ３μｍ程度の第１保護膜６が成膜されている。さらに、第１保護膜６の上側には、Ｓｒ−ＳＩＯＮからなる厚さ４．８μｍ程度の第２保護膜７が成膜されている。
【００１４】
以下、図２に基づき、このサーマルヘッド１の製造工程を説明する。
【００１５】
まず、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、基板９上にグレーズ２を形成した後、図２（ｃ）に示すように、グレーズ２の曲面凸部２ａの上側に、ＬＰ−ＣＶＤ（減圧ＣＶＤ）法などで発熱体３を成膜する。
【００１６】
次いで、図２（ｄ）に示すように、発熱体３の両側にそれぞれ電極層４を成膜し、図２（ｅ）に示すように、Ｓｒ−ＳＩＯＮからなる第１保護膜６を発熱体３および電極層４の上側に成膜する。
【００１７】
なお、第１保護膜６の成膜方法は種々考えられる。高周波（ＲＦ）スパッタリング法による場合は、例えば、高周波電力７．０ｋＷ（２基）、バイアス電力０．３ｋＷの高周波スパッタリング装置を用意し、スパッタリングガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスを用い、０．４５Ｐａのガス圧（真空度）で、１６７ｓｃｃｍのガス流量とすればよい。
【００１８】
その後、真空度２〜３０Ｐａ程度の真空中で熱処理を施す。すると、この熱処理により、発熱体３の抵抗値が安定することになる。
【００１９】
ところで、この熱処理に伴い、第１保護膜６に含まれるＳｒ−ＳＩＯＮ中の気化成分が気化して気体が発生する場合がある。しかし、第１保護膜６は周囲の空間に開放されているので、たとえ第１保護膜６から気体が発生しても、この気体は周囲の空間へと拡散する。しかも、この熱処理は真空中で行われるので、気体の拡散は第１保護膜６の内外の圧力差によって促進される形で迅速に行われる。また、このとき、第１保護膜６の上側には、第１保護膜６の伸縮を拘束するものは何もないので、第１保護膜６は、その内部応力が緩和された状態となる。
【００２０】
最後に、図２（ｆ）に示すように、第１保護膜６の上側に第２保護膜７を成膜する。
【００２１】
なお、第２保護膜７の成膜方法は種々考えられる。高周波（ＲＦ）スパッタリング法による場合は、例えば、高周波電力７．０ｋＷ（２基）、バイアス電力２．０ｋＷの高周波スパッタリング装置を用意し、スパッタリングガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスを用い、０．４５Ｐａのガス圧（真空度）で、１６７ｓｃｃｍのガス流量とすればよい。
【００２２】
すると、第２保護膜７を成膜した時点では、第１保護膜６の内部応力が緩和されていることに加えて、第１保護膜６中の気化成分は既になくなっているので、第１保護膜６と第２保護膜７との境界面に空隙が発生する恐れはない。
【００２３】
ここで、サーマルヘッド１の製造が終了する。
【００２４】
このように、このサーマルヘッド１の製造工程では、第１保護膜６と第２保護膜７との境界面に空隙が発生しないので、第２保護膜７に凸部が生じて印字むらを誘発する不具合を回避することができる。
【００２５】
この効果を確認するため、熱処理の温度を３００〜５００℃の範囲内で変えたとき膜浮き（すなわち、第２保護膜７に凸部が生じる現象）の発生率がどのように変化するかを実験で求めた。この実験では、熱処理の時間を６０分とし、熱処理中の真空度を２Ｐａとした。その結果を図３にグラフで示す。このグラフにおいて、横軸は熱処理の温度を表し、縦軸は膜浮きの発生率を表す。
【００２６】
図３から明らかなように、膜浮きの発生率は、熱処理しない場合（図中、「ＳＴＤ」と記載）には３１．６％であるのに対して、熱処理の温度が３００℃、３５０℃の場合には１１．１％に低下した。そして、熱処理の温度が上昇するに従って膜浮きの発生率が減少する傾向が見られ、熱処理の温度が４００℃になると、膜浮きの発生率が５．６となり、熱処理の温度が４５０℃、５００℃になると、膜浮きの発生率がゼロとなった。したがって、熱処理の適正温度は３００〜５００℃（好ましくは４００〜５００℃、さらに好ましくは４５０〜５００℃）である。
【００２７】
次に、熱処理の時間を１５〜９０分の範囲内で変えたとき膜浮きの発生率がどのように変化するかを実験で求めた。この実験では、熱処理の温度を３５０℃、４００℃、４５０℃の３水準とし、熱処理中の真空度を２Ｐａとした。その結果を図４にグラフで示す。このグラフにおいて、横軸は熱処理の時間を表し、縦軸は膜浮きの発生率を表す。
【００２８】
図４から明らかなように、熱処理の温度が３５０℃の場合、膜浮きの発生率は、熱処理の時間が６０分でも９０分でも１１．１％と同じであった。また、熱処理の温度が４００℃の場合、熱処理の時間が長いほど膜浮きの発生率が低下し、熱処理の時間が６０分のときは５．６％となり、熱処理の時間が９０分のときは２．８％となった。さらに、熱処理の温度が４５０℃の場合、熱処理の時間が長いほど膜浮きの発生率が低下し、熱処理の時間が１５分のときは５．６％となり、熱処理の時間が６０分のときはゼロとなった。ただし、熱処理の時間が長いほど生産性が下がる。したがって、熱処理の適正時間は１５〜９０分（好ましくは６０〜９０分）である。
【００２９】
次いで、熱処理中の真空度が膜浮きの発生率にどのような影響を与えるかを実験で求めた。この実験では、熱処理の温度を４５０℃とし、熱処理の時間を６０分とした。その結果を図５にグラフで示す。このグラフにおいて、縦軸は膜浮きの発生率を表す。
【００３０】
図５から明らかなように、膜浮きの発生率は、窒素（Ｎ2 ）雰囲気の大気圧下では２９．２％であるのに対して、真空度が２Ｐａおよび３０Ｐａの場合にはゼロとなった。したがって、熱処理中の適正真空度は２〜３０Ｐａである。
【００３１】
なお、上述の実施形態では、２層の保護膜（第１保護膜６、第２保護膜７）が積層されたサーマルヘッド１について説明したが、耐摩耗性向上などの目的で３層以上の保護膜を積層したサーマルヘッド（図示せず）に本発明を適用することもできる。この場合、各保護膜を形成した後、この保護膜の直上の保護膜を形成する前に、真空中で熱処理を施すようにすれば、保護膜相互のどの境界面にも空隙が発生しないため、最上層の保護膜に凸部が生じて印字むらを誘発する事態を回避することができる。
【００３２】
なお、上述の実施形態では、グレーズ２の曲面凸部２ａの上側に発熱体３を成膜した場合について説明したが、曲面凸部２ａも含めてグレーズ２上に発熱体３を長く成膜したサーマルヘッド（図示せず）に本発明を適用することもできる。
【００３３】
なお、上述の実施形態では、アルミニウムからなる電極層４を備えたサーマルヘッド１について説明したが、電極層４の材料は、アルミニウムに限るわけではなく、例えばアルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｔｉなど）を代用してもよい。
【００３４】
なお、上述の実施形態では、Ｓｒ−ＳＩＯＮからなる第１保護膜６を成膜する場合について説明したが、第１保護膜６の材料としては、Ｓｒ−ＳＩＯＮ以外の材料（例えば、ＳｉＯ2 、ＳＩＯＮなど）を採用してもよい。
【００３５】
なお、上述の実施形態では、Ｓｒ−ＳＩＯＮからなる第２保護膜７を成膜する場合について説明したが、第２保護膜７の材料としては、Ｓｒ−ＳＩＯＮ以外の材料（例えば、ＳｉＢＰ、ＳＩＯＮなど）を採用してもよい。
【００３６】
また、上述の実施形態では、ビデオプリンタ１０について説明したが、ビデオプリンタ１０以外の印画装置（例えば、バーコードプリンタ、ラベルプリンタ、カードプリンタ、ファクシミリ、券売機など）に本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】印画装置の一種であるビデオプリンタの斜視図である。
【図２】本発明に係るサーマルヘッドの製造方法の一実施形態を示す工程図である。
【図３】熱処理の温度と膜浮きの発生率との関係を表すグラフである。
【図４】熱処理の時間と膜浮きの発生率との関係を表すグラフである。
【図５】熱処理中の真空度と膜浮きの発生率との関係を表すグラフである。
【図６】従来のサーマルヘッドの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１……サーマルヘッド
２……グレーズ
３……発熱体
４……電極層
５……空隙
６……第１保護膜（保護膜）
７……第２保護膜（保護膜）
７ａ……凸部
９……基板
１０……ビデオプリンタ（印画装置）
１２……感熱紙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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