(57)【要約】【課題】  耐摩耗性および耐久性を有するサーマルプリントヘッドおよび該サーマルプリントヘッドを用いたサーマルプリンタを提供する。【解決手段】  サーマルプリントヘッド１０は、支持基板１６と、支持基板１６上に配置された発熱抵抗体１８と、発熱抵抗体１８上に設けられ、発熱抵抗体１８に給電するための電極１９、２０と、発熱抵抗体１８および電極１９、２０上に設けられ、組成が一様で且つ厚さ方向に膜応力の分布を有する保護膜２２と、を具備する。膜応力は、発熱抵抗体１８および電極１９、２０側で低く、発熱抵抗体１８および電極１９、２０と反対側の保護膜２２の上部で高い。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、
前記支持基板上に配置された発熱抵抗体と、
前記発熱抵抗体上に設けられ、前記発熱抵抗体に給電するための電極と、
前記発熱抵抗体および前記電極上に設けられ、組成が一様で且つ厚さ方向に膜応力の分布を有する保護膜と、
を具備し、
前記膜応力は、前記発熱抵抗体および前記電極側で低く、前記発熱抵抗体および前記電極と反対側の前記保護膜の上部で高い
サーマルプリントヘッド。
【請求項２】
前記膜応力は、前記発熱抵抗体および前記電極との界面から前記保護膜の表面に向かって単調増加する請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項３】
前記膜応力は、連続的または階段状に増加する請求項２に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項４】
前記保護膜は、スパッタリング法により形成され、スパッタガス圧力に応じて膜密度が変化した膜である請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項５】
前記保護膜は、化学的気相成長法により形成され、複数のプロセスガスの流量比が固定され、複数のプロセスガスのトータルガス流量に応じて膜密度が変化した膜である請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項６】
支持基板と、前記支持基板上に配置された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体上に設けられ、前記発熱抵抗体に給電するための電極と、前記発熱抵抗体および前記電極上に設けられ、組成が一様で且つ厚さ方向に膜応力の分布を有する保護膜とを有し、前記膜応力は前記発熱抵抗体および前記電極側で低く前記発熱抵抗体および前記電極と反対側の前記保護膜の上部で高いサーマルプリントヘッドを具備するサーマルプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、サーマルプリントヘッドおよびサーマルプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
サーマルプリントヘッド（ＴＰＨ）は、主走査方向に沿った発熱領域に配列された複数の発熱抵抗体を発熱させ、これら複数の発熱抵抗体の熱により感熱記録紙等の記録媒体に文字や図形等の画像を形成する出力用デバイスである。そしてサーマルプリントヘッドは、バーコードプリンタ、デジタル製版機、ビデオプリンタ、イメージャ、シールプリンタ等のサーマルプリンタ（すなわち記録機器）に広く利用されている。
【０００３】
サーマルプリントヘッドでは、発熱抵抗体等の保護のために発熱抵抗体の表面に保護膜が設けられている。保護膜はプリント時に感熱記録紙と接触し、紙送り時に感熱記録紙により擦られるので、次第に摩耗していく。従って、保護膜には耐摩耗性が要求される。
【０００４】
耐摩耗性を有する保護膜には高硬度な膜が多いので、保護膜の応力は必然的に大きくなる。膜応力が大きくなると、保護膜にクラックの発生や、保護膜が剥離する恐れがある。その結果、保護膜の耐久性が損なわれ、サーマルプリントヘッドの信頼性が低下する問題がある。
【０００５】
従来、保護膜の耐摩耗性および耐久性を向上させるために、複数の材料を選択し、選択した複数の材料の組み合わせ（積層数、各層の膜厚）を調節することにより、所望の耐摩耗性および耐久性を有する保護膜を得ていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−２００４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
耐摩耗性または耐久性を有するサーマルプリントヘッドおよび該サーマルプリントヘッドを用いたサーマルプリンタを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一つの実施形態によれば、サーマルプリントヘッドは、支持基板と、前記支持基板上に配置された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体上に設けられ、前記発熱抵抗体に給電するための電極と、前記発熱抵抗体および前記電極上に設けられ、組成が一様で且つ厚さ方向に膜応力の分布を有する保護膜と、を具備している。前記膜応力は、前記発熱抵抗体および前記電極側で低く、前記発熱抵抗体および前記電極と反対側の保護膜の上部で高い。
【発明の効果】
【０００９】
本実施形態によれば、耐摩耗性または耐久性を有するサーマルプリントヘッドおよび該サーマルプリントヘッドを用いたサーマルプリンタが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１に係るサーマルプリントヘッドを示す図。
【図２】実施形態１に係る保護膜の厚さ方向の応力分布を示す模式図。
【図３】実施形態１に係る保護膜の成膜条件と特性との関係を示す図。
【図４】実施形態１に係る保護膜の応力と剥離発生確率との関係を示す図。
【図５】実施形態１に係る保護膜の成膜パラメータの時間変化を模式的に示す図。
【図６】実施形態１に係る別のサーマルプリントヘッドの要部を示す断面図。
【図７】実施形態２に係る保護膜の成膜パラメータの時間変化を模式的に示す図。
【図８】実施形態３に係るサーマルプリンタを示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（実施形態１）
本実施形態に係るサーマルプリントヘッドについて、図１乃至図５を用いて説明する。図１はサーマルプリントヘッドを示す図で、図１（ａ）はその平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＶ１−Ｖ１矢視断面図、図２は保護膜の厚さ方向の応力分布を示す模式図、図３は保護膜の成膜条件と特性の関係を示す図、図４は保護膜の応力と膜剥離発生確率の関係を示す図、図５は成膜パラメータの時間変化を模式的に示す図である。なお本実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれに限定されない。
【００１３】
始めに、サーマルプリントヘッドについて説明する。  
図１に示すように、サーマルプリントヘッド１０は、記録媒体に画像が形成可能な主走査方向Ｓ１に長い長尺型のヘッドユニット１１を有している。ヘッドユニット１１は、放熱板１２、ヘッド基板１３、回路基板１４及び複数の駆動用ＩＣ１５を有している。
【００１４】
放熱板１２は、アルミニウム等の放熱性の良い金属製で、主走査方向Ｓ１と直交する副走査方向Ｓ２の放熱板一端面１２Ａ及び当該副走査方向Ｓ２とは反対方向（以下、これを副走査反対方向とも呼ぶ）の放熱板他端面１２Ｂがほぼ平行で、ほぼ均一な厚みを有する主走査方向Ｓ１に長い平板状に形成されている。
【００１５】
また放熱板１２の副走査反対方向の放熱板他端部は、回路基板１４が配置される回路基板配置部となり、主走査方向Ｓ１に長い長方形状に形成されている。そして放熱板１２は、一面に回路基板１４及びヘッド基板１３が、副走査方向Ｓ２へ順に並べて配置されている。
【００１６】
ヘッド基板１３は、主走査方向Ｓ１に長く、副走査方向Ｓ２のヘッド基板一端面１３Ａ及び副走査反対方向のヘッド基板他端面１３Ｂがほぼ平行である。
【００１７】
実際にヘッド基板１３は、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックにより直方体状に形成された支持基板１６を有し、当該支持基板１６の外形が、そのままヘッド基板１３外形になっている。支持基板１６は、一面にＳｉＯ２等のガラス膜でなるグレーズ層１７が配置されている。グレーズ層１７は、副走査方向Ｓ２の中央部よりも僅かに副走査反対方向寄りに、主走査方向Ｓ１に沿って延びる突状部が形成されている。
【００１８】
そしてグレーズ層１７の一面には、副走査方向Ｓ２に長い複数の発熱抵抗体１８が主走査方向Ｓ１へ順に所定の基板内抵抗体配置間隔で配置されている。またグレーズ層１７の一面には、複数の発熱抵抗体１８において突状部の頂上部分を除く副走査方向Ｓ２に沿った両端部に共通電極１９及び個別電極２０が配置され、これら複数の発熱抵抗体１８と共通電極１９及び個別電極２０とにより発熱素子が形成されている。これによりヘッド基板１３は、突状部の主走査方向Ｓ１に沿った帯状の頂上部分が、共通電極１９及び個別電極２０間で複数の発熱抵抗体１８が発熱する発熱領域２１になっている。
【００１９】
ここで複数の発熱抵抗体１８は、説明の便宜上図１（a）に簡略化の上、記載している。しかし、配置の密度（dot per inch）については、特に制約は無く、高精細(例えば２４００〜３６００dpi)も対象となる。
【００２０】
またグレーズ層１７の一面には、複数の発熱抵抗体１８、共通電極１９及び個別電極２０を覆う保護膜２２が形成されている。なお図１（ａ）には、ヘッド基板１３に配置される複数の発熱抵抗体１８として、発熱領域２１を形成する共通電極１９及び個別電極２０間の抵抗体電極間部分を実線で示している。そしてヘッド基板１３は、放熱板１２のヘッド基板配置部の一面に、両面テープ又はシリコン樹脂等の熱可塑性の樹脂である接着剤２３を介して支持基板１６の他面が接着されている。
【００２１】
回路基板１４は、主走査方向Ｓ１に長いプリント配線基板として形成され、又はそれぞれ主走査方向Ｓ１に長いセラミック板にフレキシブル基板が貼着されて形成されている。そして回路基板１４は、放熱板１２の回路基板配置部の一面に接着剤２３を介して他面が接着されている。因みに回路基板１４は、ヘッド基板１３と駆動用ＩＣ１５を介して電気的に接続される接続回路が形成され、外部から当該接続回路に駆動電力及び制御信号を入力するコネクタ（図示せず）が実装されている。
【００２２】
複数の駆動用ＩＣ１５は、それぞれ一面に複数の第１端子及び第２端子が設けられ、発熱素子を制御可能なスイッチング機能を有する制御素子である。そして複数の駆動用ＩＣ１５は、例えば回路基板１４の一面の副走査方向Ｓ２の一端部（すなわちヘッド基板１３との境界部分）に、主走査方向Ｓ１に沿って順に並べて配置されている。
【００２３】
複数の駆動用ＩＣ１５は、複数の第１端子が複数のボンディングワイヤ２４を介して共通電極１９及び個別電極２０と電気的に接続されている。また複数の駆動用ＩＣ１５は、複数の第２端子が複数のボンディングワイヤ２５を介して、回路基板１４の接続回路に形成された対応する基板電極（図示せず）と電気的に接続されている。
【００２４】
そして複数の駆動用ＩＣ１５は、複数のボンディングワイヤ２４、２５と共にヘッド基板１３の一面及び回路基板１４の一面の境界付近に、エポキシ樹脂からなる封止体２６によって封止されている。
【００２５】
次に、保護膜２２について説明する。  
保護膜２２は、発熱抵抗体１８および共通電極１９、個別電極２０（以後、単に電極１９、２０とも記す）の上に設けられ、発熱抵抗体１８および電極１９、２０を保護している。然しながら、後述するように、保護膜２２のうち発熱抵抗体１８上に設けられた部分は、プラテンローラとの間に挟み込まれ、副操作方向Ｓ２に送出される記録媒体により擦られるので、次第に摩耗していく。
【００２６】
耐摩耗性を有する保護膜には高硬度な膜が多いので、保護膜の応力（膜応力）は必然的に大きくなる。膜応力が大きくなると、保護膜にクラックの発生や、保護膜が剥離する恐れがある。従って、保護膜には耐摩耗性とともに耐久性が要求される。
【００２７】
耐摩耗性および耐久性の要求を満たすために、保護膜２２は組成が略一様であって、且つ保護膜２２全体の膜応力が厚さ方向に所定の応力分布となるよう制御されている。膜応力は、発熱抵抗体１８および電極１９、２０側で低く、発熱抵抗体１８および電極１９、２０と反対側の保護膜２２の上部で高くなるように設定されている。
【００２８】
保護膜２２の応力分布は、発熱抵抗体１８および電極層１９、２０と保護膜２２の界面近傍で最も低く、保護膜２２の表面近傍で最も高い分布を有することが望ましい。
【００２９】
保護膜２２の応力が界面近傍で最も低いことは、保護膜２２と発熱抵抗体１８および電極層１９、２０との密着力を増加させ、保護膜にクラックの発生や、保護膜が剥離するのを防止する。保護膜２２の応力が表面近傍で最も高いことは、保護膜２２の耐摩耗性を向上させる。保護膜２２の組成が一様であることは、基本的な膜特性が保持されることであり、保護膜２２の形成を容易にする。また保護膜２２下部から上部への膜応力変化によっても、膜の元素組成は一様なため、保護膜２２自体の中間部からの剥離は生じない。
【００３０】
図２は膜応力分布の具体的な一例を示している。図２に示すように、膜応力分布ａは、膜応力が界面から表面に向かって単調に増加する分布を示している。膜応力分布ｂは、膜応力が界面から表面に向かって上凸状に増加する分布を示している。膜応力分布ｃは、膜応力が界面から表面に向かって下凸状に増加する分布を示している。ここで、σｉは界面での膜応力、σｓは表面での膜応力である。
【００３１】
保護膜２２の応力が低いことは、保護膜２２の密度が低く、低硬度であることを示している。保護膜２２の応力が高いことは、保護膜２２の密度が高く、高硬度であることを示している。保護膜２２の下部は発熱抵抗体１８および電極１９、２０（以下、下地層とも記す）との密着性の観点から応力は低い（低応力、低硬度）ことが望ましい。保護膜２２の上部は耐摩耗性を高めるために高応力、高硬度であることが望ましい。
【００３２】
ここで膜応力及び膜硬度は、膜全層を構成する各層の応力及び硬度の複合則に従うことが一般的に知られている。例えば、膜硬度の場合を例示すると、膜硬度はビッカース硬度（Vickers Hardness）で表し、保護膜２２を上部層２０００HV、１μm厚、下部層１５００HV、１μm厚の2層で構成した場合の保護膜２２トータルの膜硬度は、HV(total)＝｛(１/１+１)×２０００｝+｛(１/１+１)×１５００｝＝１０００＋７５０＝１７５０HVとなる。このことは、保護膜の上部と下部で膜応力及び膜硬度の異なる構成としても、保護膜全層トータルの膜応力を膜剥離防止のための所定の値に調整できることを示している。
【００３３】
膜応力分布ｂは、保護膜のクラック、剥離に対する耐久性が満たされており、保護膜の耐摩耗性を優先する場合に適した分布である。膜応力分布ｃは、保護膜の耐摩耗性が満たされており、保護膜のクラック、剥離に対する耐久性を優先する場合に適した分布である。膜応力分布ａは、膜応力分布ｂと膜応力分布ｃとの中間の特性を有する分布である。
【００３４】
保護膜２２は、例えばシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）である。保護膜２２には、硬度の高いシリコン系化合物（酸化物、窒化物、酸窒化物、炭化物等）が適している。
【００３５】
次に、保護膜２２の形成方法について説明する。薄膜の応力は、膜質が緻密（膜密度が大）なほど高くなることが知られている。従って、対象の膜の応力分布は膜の密度を変化させることで調節することができる。膜応力、即ち膜密度の変化は成膜条件の調節によって行うことができる。
【００３６】
成膜条件による膜応力を調節する代表的な方法として、スパッタリング法がある。スパッタリング法により膜応力を調整するための成膜パラメータとして、スパッタガスの流量比（反応性スパッタリングの場合）を一定とし、スパッタガスのトータルガス圧を変化させればよい。
【００３７】
スパッタターゲットから弾き出されて基板に飛来するスパッタ粒子の運動量が変化するため、基板上で薄膜粒子・原子の表面マイグレーション（泳動）性が変化して薄膜の結晶性が調整できる。これにより、膜の緻密性が変化し、膜応力変化につながり、膜応力の調節が可能になる。
【００３８】
具体的には、スパッタガス圧が高い場合、ターゲットと基板間に存在するスパッタガス原子・分子の数はガス圧が低い場合に比べて相対的に多くなる。このため、スパッタターゲットから弾き出されたスパッタ粒子（原子・分子）とスパッタガス分子との衝突頻度が高くなる（ガス分子の平均自由行程が短くなる）。このため、スパッタ粒子の運動量は相対的に低下し、基板上に付着した際の表面泳動性は低く、膜の緻密性は低下し、低密度、即ち低応力の保護膜が形成される。このとき、膜の組成は変化しない（一様）ので、膜材料の物性を有し基本的には膜性能を保持したまま、膜応力を調整することができる。
【００３９】
図３はスパッタガス圧と膜応力の関係の一例を示す図である。図３において、縦軸は膜応力（●）および膜硬度（◇）を示し、横軸はスパッタガス圧を示している。膜硬度は、ビッカース硬度（Vickers Hardness）である。
【００４０】
ここでは、スパッタターゲットとしてＳｉＯＮ焼結体を用い、スパッタガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスを用いて、シリコン基板上にシリコン酸窒化膜を約２．５μｍ堆積させた。
【００４１】
スパッタガス圧を約０．２２Ｐａから約０．６１Ｐａと高くするにつれて、膜応力は約２．７Ｅ−３Ｎ／ｍ２から約１．３Ｅ−３Ｎ／ｍ２まで低下した。膜応力は２倍程変化したことが分かる。また、保護膜の硬度（膜硬度）は、１７５０ＨＶから１７９０ＨＶとなり同等値を示す。この結果は成膜中のＡｒスパッタガス圧を増減させることにより、膜組成の変化無しのため膜硬度等の基本的な膜性能は保持のまま、膜応力調節が可能なことを示している。
【００４２】
膜応力は、例えば膜の反り量（曲率半径）から求められる。ガラスやシリコン基板上に薄膜を形成すると、基板材料と薄膜材料との熱膨張係数差により反りが生じる。この反り量を測定することにより薄膜の応力が求められる。求めた応力の正負により、引張応力（＋符号）か圧縮応力（−符号）かが判定される。膜応力が大きい場合、薄膜が自発的または外部圧力、衝撃（熱、機械的等）により、膜にクラックの発生や剥離する可能性が高くなる。
【００４３】
膜応力分布は、膜を少量エッチングして反りを測定する工程を繰り返すことにより、直接的に求めることも可能である。
【００４４】
ビッカース硬度とは、硬さを表す尺度の一つであり、押込み硬さの一種である。ダイヤモンドでできた剛体（圧子）を被試験物に対して押込み、そのときにできるくぼみ（圧痕）の面積の大小で硬いか柔らかいかを判断する。圧子は四角錐であるので、圧痕は理想的には正方形である。圧子を押し付ける荷重を一般的に試験力といい、試験力一定の下で硬い物質ほど圧痕は小さく、柔らかい物質ほど圧痕は大きくなる。
【００４５】
図４は膜応力と膜剥離発生率の関係の一例を示す図である。図４において、縦軸は膜応力（●）および膜剥離発生率（▲）を示し、横軸はサンプル番号を示している。ここでは、膜応力の異なる１０個のサンプルについて剥離試験を行った。
【００４６】
図４に示すように、膜応力が２．０Ｅ−３Ｎ／ｍ２より低いサンプル１、３、４、７、９、１０では膜剥離は発生しなかった。一方、膜応力が２．０Ｅ−３Ｎ／ｍ２より高いサンプル２、５、８では、膜剥離が発生した。膜剥離発生率は７０％から８０％に達した。
【００４７】
膜剥離発生率は、例えばスクラッチ試験、テープ試験等種々の密着性試験により求められる。テープ試験とは、例えば基板上の薄膜に碁盤目状の切り溝を形成しておき、粘着性テープを張り付けて粘着性テープを引き上げたときに、薄膜が基板から剥離したか否かを調べる試験である。
【００４８】
上述したように、スパッタリング法を用いて、成膜中にスパッタガス圧を変化させることにより、膜の組成は一様で且つ所定の膜応力分布を得ることが可能である。
【００４９】
図５は保護膜２２を得るためのスパッタガス圧の変化を模式的に示すタイムチャートの一例である。図５に示すように、時間ｔ１でスパッタガス圧を、例えば０．６２Ｐａに設定して成膜を開始する。スパッタ時間（成膜時間）とともにスパッタガス圧を減少させ、所定の膜厚が得られる時間ｔ２でスパッタガス圧を、例えば０．２３Ｐａに設定する。
【００５０】
スパッタガス圧変化ａは、スパッタガス圧をスパッタ時間とともに単調に低減させる場合を示している。スパッタガス圧変化ｂは、スパッタガス圧をスパッタ時間とともに下凸状に減少させる場合を示している。スパッタガス圧変化ｃは、スパッタガス圧をスパッタ時間とともに上凸状に減少させる場合を示している。
【００５１】
スパッタガス圧変化ａにより、図２に示す膜応力分布ａを得ることができる。スパッタガス圧変化ｂにより、図２に示す膜応力分布ｂを得ることができる。スパッタガス圧変化ｃにより、図２に示す膜応力分布ｃを得ることができる。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態のサーマルプリントヘッド１０における保護膜２２は、組成が一様で且つ厚さ方向に所定の膜応力分布を有している。膜応力は、発熱抵抗体１８および電極１９、２０側で低く、発熱抵抗体１８および電極１９、２０と反対側の保護膜２２の上部で高い。
【００５３】
その結果、保護膜２２の発熱抵抗体１８および電極１９、２０側の下部では、膜応力が低い（低硬度）ので発熱抵抗体１８および電極１９、２０に対する密着力が向上する。保護膜２２の発熱抵抗体１８および電極１９、２０と反対側の上部では膜応力が高い（高硬度）ので耐摩耗性が向上する。従って、耐摩耗性および耐久性を有するサーマルプリントヘッドが得られる。
【００５４】
ここでは、スパッタリング法により保護膜２２を得るための成膜パラメータがスパッタガス圧である場合について説明したが、スパッタガス圧以外の成膜パラメータを選択することも可能である。
【００５５】
膜応力を調整するための成膜パラメータには、主に以下のパラメータがある。スパッタガス圧（スパッタ粒子運動量変化）、ターゲット印加電圧（堆積速度変化）、基板温度（膜結晶性変化）、基板バイアス電力印加（膜結晶原子の基板表面マイグレージョン性変化、すなわち膜密度変化、基板へのイオン衝撃による膜密度変化）などである。なお、かっこ内は成膜パラメータが関係するプロセス、薄膜の特性等を示している。
【００５６】
膜応力分布ａ、ｂ、ｃはそれぞれ連続的に増加する場合について説明したが、これに限らず不連続的、例えば階段状に増加する分布であっても構わない。
【００５７】
膜応力分布は、単調に増加する場合だけでなく、変曲点を有していてもよい。例えば保護膜が多層膜構造であり、保護膜の下層から最上層までの膜応力を順に低応力、高応力、低応力、高応力等に調整し、トータルで所定の膜応力を得ることも可能である。
【００５８】
膜応力分布は、上述した分布に限られるものではなく、種々のバリエーションが可能である。要するに、保護膜２２の下部で膜応力が平均的に低く、保護膜２２の上部で膜応力が平均的に高ければ良い。
【００５９】
グレーズ層１７が副走査方向Ｓ２の中央部よりも僅かに副走査反対方向寄りに、主走査方向Ｓ１に沿って延びる突状部を有する場合について説明したが、グレーズ層は平坦であっても構わない。
【００６０】
図６は平坦なグレーズ層を有するサーマルプリントヘッドの要部を示す断面図である。図６に示すように、支持基板１６に平坦なグレーズ層１７が設けられている。グレーズ層１７の一面には、複数の発熱抵抗体１８、共通電極１９及び個別電極２０を覆う保護膜２２が形成されていることは、図１に示すサーマルプリントヘッド１０同様である。
【００６１】
異なる点は、保護膜２２において発熱抵抗体１８を覆う部分にわずかに凹んだ凹部２２ａが設けられていることである。グレーズ層が平坦であると、後述するプラテンローラとの間に挟まれる感熱紙と保護膜との接触面積が増加し、保護膜が摩耗し易くなる。
【００６２】
そこで、感熱紙との接触面積の増加を抑えるために、保護膜２２はわずかに凹んだ凹部２２ａを有している。この種のサーマルプリントヘッドにも本実施形態の保護膜２２を用いるこことか可能である。
【００６３】
尚、発熱素子（グレーズ層）には、真空蒸着、ＣＶＤ、スパッタリング等の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および焼成による厚膜形成技術を用いて形成される厚膜型発熱素子がある。本実施の形態に用いられる発熱素子は、いずれの方法で形成されたものでも構わない。
【００６４】
（実施形態２）
本実施形態に係るサーマルプリントヘッドについて説明する。本実施形態が実施形態１と同様の部分の説明は省略し、異なる点について説明する。本実施形態が実施形態１と異なる点は、保護膜をプラズマＣＶＤ（Plasma Chemical Vapor Deposition）法により形成することにある。
【００６５】
プラズマＣＶＤ法とは、周知のようにプラズマを援用する型式の化学気相成長の一種である。化学反応を活性化させるため、直流（ＤＣ）、高周波（ＲＦ）、マイクロ波などを供給することで、原料ガスをプラズマ状態にする。これによって原料ガスの原子や分子は励起され、化学的に活性となる。
【００６６】
プラズマＣＶＤ法による膜応力の調節は、成膜時に複数種のプロセスガスのトータルガス流量を変化させることにより行う。トータルガス流量を変化させることにより、基板に導入される膜構成物質の量が変化し、成膜される膜の密度が変化する。
【００６７】
具体的には、ＣＶＤ成膜中の各プロセスガスの流量比は一定にしてトータルガス流量を増加させると膜組成は変化せずに膜中の物質量が増加するので、膜密度が増加する。その結果、膜応力は増加する。膜組成は一様なので、基本的な膜特性を保持したまま膜応力を調整することができる。
【００６８】
保護膜２２に例としてシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）をプラズマＣＶＤ法により形成する場合、例えばプロセスガスとしてシラン（ＳｉＨ４）ガスおよび亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガスを用い、キャリアガスとして水素（Ｈ２）ガスを用いる。
【００６９】
チャンバーにキャリアガスを導入して、基板を加熱する。高周波を印加し、キャリアガスをプラズマ化する。プロセスガスを導入しプロセスガスをプラズマ化して、シリコン酸窒化膜を基板に堆積させる。
【００７０】
このとき、シランガスと亜酸化窒素ガスの流量比は一定にし、シランガスと亜酸化窒素ガスのトータル流量を変化させる。キャリアである水素ガスの流量は固定しておく。成長開始時はトータル流量を小さく設定し、トータル流量を成膜時間とともに増加させることにより、図２に示す膜応力分布を有するに保護膜２２を得ることができる。
【００７１】
プラズマＣＶＤ法により得られた保護膜２２においても、膜応力とトータル流量の関係、膜応力と膜剥離発生率の関係は、基本的に図３、４に示すスパッタリング法により得られた膜応力とスパッタガス圧の関係、膜応力と膜剥離発生率の関係と同様であった。
【００７２】
図７は保護膜２２を得るためのプロセスガスのトータル流量の変化を模式的に示すタイムチャートの一例である。図７に示すように、時間ｔ１でトータル流量をＬ１に設定して成膜を開始する。成長時間とともにトータル流量を増加させ、所定の膜厚が得られる時間ｔ２でトータル流量圧をＬ２に設定する。
【００７３】
トータル流量変化ａは、トータル流量を成長時間とともに単調に増加させる場合を示している。トータル流量変化ｂは、トータル流量を成長時間とともに下凸状に増加させる場合を示している。トータル流量変化ｃは、トータル流量を成長時間とともに上凸状に増加させる場合を示している。
【００７４】
トータル流量変化ａにより、図２に示す膜応力分布ａを得ることができる。トータル流量変化ｂにより、図２に示す膜応力分布ｂを得ることができる。トータル流量変化ｃにより、図２に示す膜応力分布ｃを得ることができる。
【００７５】
以上、説明したように、本実施形態のサーマルプリントヘッド１０における保護膜２２は、プラズマＣＶＤ法により形成することができる。
【００７６】
ここでは、プラズマＣＶＤ法により保護膜２２を得るための成膜パラメータがプロセスガスのトータル流量である場合について説明したが、プロセスガスのトータル流量以外の成膜パラメータを選択することも可能である。
【００７７】
膜応力を調整するための成膜パラメータとして、主に以下のものがある。導入ガス流量（膜物質供給量の変化）、導入ガス組成（膜組成変化）、放電印加電圧（膜物質生成の化学反応の変化、即ち堆積速度の変化）、基板温度（膜結晶性変化）、基板バイアス電力印加（膜密着性変化、膜密度変化）。なお、かっこ内は成膜パラメータが関係するプロセス、薄膜の特性等を示している。
【００７８】
（実施形態３）
本実施形態に係るサーマルプリンタについて説明する。図８は本実施形態のサーマルプリンタを示す断面図である。
【００７９】
図８に示すように、本実施形態のサーマルプリンタ４０は、図１に示す保護膜２２を有するサーマルプリントヘッド１０を用いている。サーマルプリンタ４０はプラテンローラ４１を備えている。このプラテンローラ４１は、主走査方向Ｓ１を軸として、側面が発熱領域（複数の発熱抵抗体が配列された帯状の領域）２１に接するように配置され、その軸４２を中心に回転可能に設けられている。
【００８０】
サーマルプリンタ４０は、プラテンローラ４１の回転によって、プラテンローラ４１と発熱領域２１の間に挿入された感熱紙４３を主走査方向Ｓ１に対して垂直な副走査方向Ｓ２に移動させる。この感熱紙４３の移動に伴って、複数の発熱抵抗体１８を選択的に発熱させることにより、所望の画像を形成する。
【００８１】
プラテンローラ４１は、複数の発熱抵抗体１８を選択的に発熱させるときは回転を停止し、発熱抵抗体１８を覆う保護膜２２に感熱紙４３を押し付ける。プラテンローラ４０は、複数の発熱抵抗体１８の発熱が停止されると回転を開始し、感熱紙４３が走査距離だけ移動するのに要する角度だけ回転すると、回転を停止する。その結果、保護膜２２は感熱紙４３の断続的な移動に伴って、断続的に擦られる。
【００８２】
上述したように、保護膜２２の上部は膜応力が高い（高硬度）ので、感熱紙４３によって断続的に擦られることによる摩耗はわずかである。更に、保護膜２２の下部は膜応力が低く（低硬度）下地層との密着性が良いので、感熱紙４３によって断続的に擦られる等の機械的な衝撃を受けても、クラックの発生や下地層から剥離することが防止される。
【００８３】
サーマルプリンタ４０を用いて、Ａ４サイズの感熱紙４３に連続して印刷を行ない保護膜２２の耐摩耗性、耐久性試験を行った。結果、２００００枚印刷しても、保護膜２２の摩耗は認められなかった。また、保護膜２２のクラック、剥離等も認められなかった。保護膜２２の摩耗は、例えばプラテンローラ４１と保護膜２２との間隔を隙間ゲージ等により計測し、試験開始時の初期値と比較することにより行うことができる。
【００８４】
従って、耐摩耗性および耐久性を有するサーマルプリントヘッド１０を用いたサーマルプリンタ４０を得ることが可能である。
【００８５】
以上説明したように、本実施形態のサーマルプリンタ４０は、保護膜２２を有するサーマルプリントヘッド１０を用いているので、耐摩耗性および耐久性を有するサーマルプリンタが得られる。
【００８６】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８７】
１０  サーマルプリントヘッド
１１  ヘッドユニット
１２  放熱板
１３  ヘッド基板
１４  回路基板
１５  駆動用ＩＣ
１６  支持基板
１７  グレーズ層
１８  発熱抵抗体
１９  共通電極
２０  個別電極
２１  発熱領域
２２  保護膜
２３  接着剤
２４、２５  ボンディングワイヤ
２６  封止体
４０  サーマルプリンタ
４１  プラテンローラ
４２  軸
４３  感熱紙
Ｓ１  主走査方向
Ｓ２  副走査方向
【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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【図７】
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【図８】
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