(57)【要約】【課題】サーマルヘッド汚れを防止することができ、長時間に亘って安定に高画質の画像記録を実現可能なサーマルヘッドを提供する。【解決手段】基板と、この基板上に設けられるグレーズ層と、基板およびグレーズ層の上に積層される発熱抵抗体膜と、この発熱抵抗体膜に通電する２つの電極導体膜と、発熱抵抗体膜および電極導体膜を保護する保護膜とを有し、保護膜の最上層表面は、相対的に搬送される感熱記録材料の搬入側から搬出側に向かって基板からの距離が減少するように、基板に対して１／５０以上の負の勾配を持つことにより、上記課題を解決する。【選択図】図１
2004025771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、この基板上に設けられるグレーズ層と、前記基板および前記グレーズ層の上に積層される発熱抵抗体膜と、この発熱抵抗体膜に通電する２つの電極導体膜と、前記発熱抵抗体膜および前記電極導体膜を保護する保護膜とを有し、相対的に搬送される感熱記録材料に接触させつつ像様に加熱して、前記感熱記録材料に画像を記録するサーマルヘッドであって、
前記保護膜の最上層表面は、前記感熱記録材料の搬入側から搬出側に向かって前記基板からの距離が減少するように、前記基板に対して１／５０以上の負の勾配を持つことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
基板と、この基板上に設けられるグレーズ層と、前記基板および前記グレーズ層の上に積層される発熱抵抗体膜と、この発熱抵抗体膜に通電する２つの電極導体膜と、前記発熱抵抗体膜および前記電極導体膜を保護する保護膜とを有し、相対的に搬送される感熱記録材料に接触させつつ像様に加熱して、前記感熱記録材料に画像を記録するサーマルヘッドであって、
前記２つの電極導体膜間の前記発熱抵抗体膜からなる発熱部の中央部分は、前記グレーズ層の頂点より前記感熱記録材料の相対搬送の下流側にずらされていることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項３】
基板と、この基板上に設けられるグレーズ層と、前記基板および前記グレーズ層の上に積層される発熱抵抗体膜と、この発熱抵抗体膜に通電する２つの電極導体膜と、前記発熱抵抗体膜および前記電極導体膜を保護する保護膜とを有し、相対的に搬送される感熱記録材料に接触させつつ像様に加熱して、前記感熱記録材料に画像を記録するサーマルヘッドであって、
前記基板は、前記感熱記録材料の搬送方向の下流側に向かって厚みが減少するように、前記感熱記録材料の搬送方向に対して負の勾配を持つことを特徴とするサーマルヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の感熱記録方式のプリンタ、プロッタ、ファックス、レコーダ等に記録手段として用いられるサーマルヘッドに関し、特に、感熱フィルム等の感熱記録材料に高画質で高階調な画像を記録する際の記録品質の向上を図ることのできるサーマルヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種のプリンタ、プロッタ、ファックス、レコーダ等の記録方式として、感熱記録方式が利用されている。
また、感熱記録方式は、湿式の現像処理が不要であり、取り扱いが簡単である等の利点を有することから、近年では、ＣＴ診断、ＭＲＩ診断、Ｘ線診断等の大型かつ高画質な画像が要求される用途において、医療診断のための画像記録方式として提案されている。
【０００３】
周知のように、感熱記録方式は、感熱記録材料（以下、単に感熱材料という）と発熱素子（発熱部）が一方向（主走査方向）に配列されたサーマルヘッドとを接触させて以下のプロセスで画像を記録する方式である。
▲１▼サーマルヘッドの発熱部を加熱する。すなわち、サーマルヘッドの発熱部を感熱材料に若干押圧した状態で、両者を主走査方向と直交する副走査方向に相対的に移動しつつ、記録画像に応じて、各画素の発熱部にエネルギーを印加して発熱させる。
▲２▼熱を感熱材料に伝達する。すなわち、感熱材料の感熱記録層を加熱する。
▲３▼感熱材料が発色する。すなわち、感熱材料に画像を記録する（感熱記録を行う）。
【０００４】
なお、感熱記録方式は、接触型記録方式であるため、サーマルヘッドの発熱部には、発熱部（発熱素子）等を保護するために、その表面に保護膜（保護層）が形成されている。保護膜は、通常、窒化珪素等のセラミックで形成されるが、保護膜の表面は、感熱記録時に加熱されて感熱材料と摺接するため、記録を重ねるにしたがって摩耗して劣化し、保護機能が損なわれ、最終的には、画像記録ができなくなる状態に陥る（ヘッド切れ）。
このようなサーマルヘッドの保護膜の摩耗を防止し、耐久性を向上する方法として、セラミック等の絶縁性の保護膜の上に、炭素を主成分とするカーボン保護膜を形成することが知られている（特公昭６１−５３９５５号、特開平７−１３２６２８号等の各公報参照）。カーボン保護膜（ダイアモンドライクカーボン）は、ダイアモンドに極めて近い特性を有するもので、非常に硬度が高く、また、化学的にも安定である。そのため、感熱材料との摺接に対して、非常に優れた耐摩耗性や耐蝕性を発揮する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、サーマルヘッドを用いた感熱記録方式には、これ以外にも、接触型記録方式特有の不具合が発生することがある。
このような接触型記録方式特有の不具合の中でも、感熱材料の成分が、サーマルヘッドに固着して感熱材料への熱伝達を阻害する現象、いわゆるサーマルヘッド汚れは、感熱記録方式の重要な技術課題の一つである。
このため、サーマルヘッド汚れ防止の観点から、感熱材料の改良、例えば、溶融成分の低減、潤滑剤の付与、マット剤の付与等や、感熱記録システムの改良、例えば、ラッピングフィルムの通紙による研磨等や、サーマルヘッドの改良、例えば、サーマルヘッドの表面を平滑化する（Ｒａ値で５０ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以下）や、サーマルヘッドの表面エネルギを下げるなどのさまざまな改良検討が行われ、それぞれに成果を挙げてきている。
【０００６】
しかしながら、近年、感熱記録方式で高画質多階調記録を行うために、広いダイナミックレンジが要求され、低エネルギから高エネルギまでの広いエネルギレンジでの記録が必要になってきている。高エネルギ記録部では、感熱材料の成分は、高温に曝されるため、従来以上にサーマルヘッド保護膜に汚れが固着しやすくなってきている上に、長時間、安定に高画質の画像記録を維持するために、高い信頼性、すなわち、高度なサーマルヘッド汚れ防止技術が必要になってきているという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、感熱材料の成分が、サーマルヘッドに固着して感熱材料への熱伝達を阻害するサーマルヘッド汚れを防止することができ、長時間に亘って安定に高画質の画像記録を実現することができるサーマルヘッドを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、基板と、この基板上に設けられるグレーズ層と、前記基板および前記グレーズ層の上に積層される発熱抵抗体膜と、この発熱抵抗体膜に通電する２つの電極導体膜と、前記発熱抵抗体膜および前記電極導体膜を保護する保護膜とを有し、相対的に搬送される感熱記録材料に接触させつつ、像様に加熱して、前記感熱記録材料に画像を記録するサーマルヘッドであって、前記保護膜の最上層表面は、前記感熱記録材料の搬入側から搬出側に向かって、前記基板からの距離が減少するように、前記基板に対して１／５０以上の負の勾配を持つことを特徴とするサーマルヘッドを提供するものである。
【０００９】
また、上記目的を達成するために、本発明の第２の態様は、基板と、この基板上に設けられるグレーズ層と、前記基板および前記グレーズ層の上に積層される発熱抵抗体膜と、この発熱抵抗体層に通電する２つの電極層と、前記発熱抵抗体膜および前記電極導体膜を保護する保護膜とを有し、相対的に搬送される感熱記録材料に接触させつつ像様に加熱して、前記感熱記録材料に画像を記録するサーマルヘッドであって、前記２つの電極導体膜間の前記発熱抵抗体膜からなる発熱部の中央部分は、前記グレーズ層の頂点より前記感熱記録材料の相対搬送の下流側にずらされていることを特徴とするサーマルヘッドを提供するものである。
ここで、前記サーマルヘッドの前記グレーズ層の頂点から前記相対搬送の下流側部分において、前記保護膜の最上層表面は、前記感熱記録材料の搬入側から搬出側に向かって、前記基板からの距離が減少するように、前記基板に対して１／５０以上の負の勾配を持つのが好ましい。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、本発明の第３の態様は、基板と、この基板上に設けられるグレーズ層と、前記基板および前記グレーズ層の上に積層される発熱抵抗体膜と、この発熱抵抗体膜に通電する２つの電極導体膜と、前記発熱抵抗体膜および前記電極導体膜を保護する保護膜とを有し、相対的に搬送される感熱記録材料に接触させつつ像様に加熱して、前記感熱記録材料に画像を記録するサーマルヘッドであって、前記基板は、前記感熱記録材料の搬送方向の下流側に向かって厚みが減少するように、前記感熱記録材料の搬送方向に対して負の勾配を持つことを特徴とするサーマルヘッドを提供するものである。
ここで、前記保護膜の最上層表面は、前記感熱記録材料の搬入側から搬出側に向かって、前記感光材料の相対搬送面からの距離が減少するように、前記相対搬送面に対して１／５０以上の負の勾配を持つのが好ましい。
【００１１】
上記の第１、第２および第３の態様のいずれかにおいて、前記サーマルヘッドの前記グレーズ層、前記電極導体膜および前記保護膜の少なくとも一つは、前記保護膜の最上層表面の前記負の勾配に応じて整形されているのが好ましい。
また、前記保護膜の前記最上層表面は、前記電極導体膜に起因する段差のないのが好ましい。
また、前記電極導体膜に起因する前記段差は、前記電極導体膜および前記保護膜の少なくとも一方を研磨処理することによって除去されたものであるのが好ましい。
さらに、前記保護膜は、少なくとも１層の保護膜であるのが好ましく、また、少なくとも、炭素を主成分とする保護膜を有するのが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係るサーマルヘッドを添付の図面に示す好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
ここで、本発明の第１〜第３の態様のサーマルヘッドは、基板、この基板上に設けられるグレーズ層、基板およびグレーズ層の上に積層される発熱抵抗体膜、この発熱抵抗体膜に通電する２つの電極導体膜ならびに発熱抵抗体膜および電極導体膜を保護する保護膜とを有するもので、保護膜の最上層表面が、感熱記録材料（以下、感熱材料という）の搬入側から搬出側に向かって基板からの距離が減少するように、基板に対して１／５０以上の負の勾配を持つ、もしくは２つの電極導体膜間の発熱抵抗体膜からなる発熱部の中央部分が、グレーズ層の頂点より感熱材料の相対搬送の下流側にずらされている、または前記基板は、前記感熱記録材料の搬送方向の下流側に向かって厚みが減少するように、前記感熱記録材料の搬送方向に対して負の勾配を持つものである。
【００１３】
図１は、本発明の第１の態様のサーマルヘッドの一実施形態を概念的に示す部分拡大断面図である。なお、同図には、サーマルヘッド１０の発熱部であるグレーズ１１の近傍を拡大して示す。
図示例のサーマルヘッド１０は、例えば、最大Ｂ４サイズまでの画像記録が可能な、約３００ｄｐｉの記録（画素）密度の感熱記録を行うために、感熱材料への感熱画像記録を行う発熱部が一方向（主走査方向、すなわち図１において紙面に垂直な方向）に配列されたもので、サーマルヘッド１０の保護膜の最上層表面の表面形状に特徴を有する以外は、公知の構成を有するものである。
【００１４】
図１に示されるように、サーマルヘッド１０は、基板１２の上に形成されるグレーズ層（蓄熱層）１４と、基板１２およびグレーズ層１４上に形成される発熱抵抗体膜（以下、単に発熱体膜という）１６と、その上に形成される２つの電極となる電極導体膜（以下、単に導体膜という）１８と、発熱体膜１６および導体膜１８上に形成され、発熱部等を構成する発熱体膜１６および導体膜１８などを保護する保護膜とを有する。なお、ここで、発熱部は、基本的に２つの導体膜１８間の発熱体膜１６で構成される。
【００１５】
図示例のサーマルヘッド１０は、保護膜の好ましい態様として、発熱体膜１６および導体膜１８を覆って形成される下層保護膜２０と、下層保護膜２０の上に形成される中間保護膜（以下、中間膜とする）２２と、中間膜２２の上に形成される、炭素を主成分とするカーボン膜であるカーボン保護膜２４との３層からなる保護膜を有する。
なお、ここで、グレーズ層１４およびこの上に形成される発熱体膜１６、導体膜１８および保護膜（下層保護膜２０、中間膜２２およびカーボン保護膜２４）によって形成される突起は、グレーズ１１を形成する。
【００１６】
なお、本発明のサーマルヘッドの保護膜は、図示例の構成に限定はされず、保護膜を１層のみ有するものであってもよく、下層保護膜２０とカーボン保護膜２４の２層の保護膜を有するものであってもよい。下層保護膜２０、中間膜２２およびカーボン保護膜２４の３層に加え、さらに１層以上の保護膜を有するものであっても良いし、下層保護膜２０、中間膜２２およびカーボン保護膜２４の各層が、２層以上の保護膜から構成されるものであっても良い。
【００１７】
前述のように、本発明のサーマルヘッド１０は、保護膜の最上層の表面形状に特徴を有する以外は、基本的に、公知のサーマルヘッドと同様の構成を有するものであり、層構成や各層の材料は公知のものである。
具体的には、基板１２としては耐熱ガラスやアルミナ、シリカ、マグネシアなどのセラミックス等の電気絶縁性材料が、グレーズ層１４としては耐熱ガラスやポリイミド樹脂等の耐熱性樹脂等が、発熱体膜１６としてはニクロム（Ｎｉ−Ｃｒ）、タンタル、窒化タンタル等の発熱抵抗体が、導体膜１８としてはアルミニウム、銅等の導電性材料が、各種利用可能である。
これらは、真空蒸着、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）　、スパッタリング等のいわゆる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でも、スクリーン印刷などの印刷ならびに焼成によるいわゆる厚膜形成技術を用いて形成される厚膜型発熱素子でもよい。
【００１８】
下層保護膜２０は、絶縁性であって、かつサーマルヘッド１０、特にその発熱部の保護膜となりうる耐熱性、耐蝕性および耐摩耗性を有する材料で形成されるものであり、好ましくは、各種のセラミックス材料が例示される。
具体的には、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）　、炭化珪素（ＳｉＣ）　、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）　、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）　、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）、酸化珪素（ＳｉＯ２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）　、窒化ホウ素（ＢＮ）、酸化セレン（ＳｅＯ）　、窒化チタン（ＴｉＮ）　、炭化チタン（ＴｉＣ）　、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）　、およびこれらの混合物等が例示される。中でも特に、成膜の容易性や製造コスト、機械的摩耗や化学的摩耗に対する耐摩耗性等の点で、窒化物、炭化物が好ましく、窒化珪素、炭化珪素、サイアロン等が好適に利用される。また、下層保護膜２０には、物性調整のために、金属等の微量の添加物が含まれてもよい。
【００１９】
下層保護膜２０の形成方法には特に限定はなく、前述の厚膜形成技術や薄膜形成技術等を用いて、スパッタリング、特にマグネトロンスパッタリングや、ＣＶＤ、特にプラズマＣＶＤ等の、公知のセラミックス膜（層）の成膜方法で形成すればよいが、中でもＣＶＤが好適に利用される。
周知のように、ＣＶＤは、反応室中に導入した気体原料に、熱や光等のエネルギを加え、種々の化学反応を誘起させて、基板上に物質を堆積被覆して成膜する技術であるが、ＣＶＤで形成することにより、非常に緻密で、しかもクラック等の欠損部がない下層保護膜２０を形成することができ、その結果、より耐久性に優れ、かつ画質的にも有利なサーマルヘッドを作成することができる。
【００２０】
図示例のサーマルヘッド１０においては、この下層保護膜２０が、基板１２に対して勾配を持つことにより、保護膜の最上層（図示例においては、カーボン保護膜２４）の表面が、感熱材料の搬入側から排出側に向けて、基板１２の表面からの距離が減少するような勾配を持つ。ここでは、基板１２の表面またはこれに平行な感熱材料の搬送方向に対して、基板１２の表面からの距離が減少するような保護膜の最上層表面の持つ勾配を負の勾配という。
この点に関しては、後に詳述する。
【００２１】
図示例のサーマルヘッド１０は、上述したように、このような下層保護膜２０の上に中間膜２２を形成し、その上にカーボン保護膜２４を有する３層構成の保護膜を有する。
カーボン保護膜２４は、化学的に非常に安定で、機械的強度も高いので、下層保護膜２０の上層にカーボン保護膜２４を有することにより、長寿命なサーマルヘッドを得ることができる。加えて、さらに、この中間膜２２を有することにより、下層保護膜２０とカーボン保護膜２４の密着性、衝撃吸収性等を向上し、より耐久性や長期信頼性に優れた、より長寿命のサーマルヘッドを実現できる。
【００２２】
中間膜２２としては、周期表４Ａ族（４族＝チタン族）の金属、同５Ａ族（５族＝バナジウム族）の金属、同６Ａ族（６族＝クロム族）の金属、Ｓｉ（珪素）およびＧｅ（ゲルマニウム）からなる群より選択される少なくとも１種を主成分とするのが、上層であるカーボン保護膜２４および下層である下層保護膜２０との密着性、ひいてはカーボン保護膜２４の耐久性の点から好ましい。
具体的には、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ（チタン）、Ｔａ（タンタル）、Ｍｏ（モリブデン）およびこれらの混合物等が好適に例示される。中でも特に、カーボンとの結合性等の点で、Ｓｉ、Ｍｏが好ましく、最も好ましくはＳｉである。
中間膜２２の形成方法には特に限定はなく、薄膜形成技術等を用いて、中間膜２２の形成材料に応じた公知の成膜方法で形成すればよいが、好ましい一例として、スパッタリングが例示され、また、プラズマＣＶＤも利用可能である。
【００２３】
図示例のサーマルヘッド１０においては、この中間膜２２の上に、炭素を主成分とするカーボン膜、すなわちカーボン保護膜２４が形成される。
なお、本発明において、「炭素を主成分とする」とは、５０ａｔｍ％超の炭素を含有するカーボン膜で、好ましくは炭素および不可避的不純物からなるカーボン膜のことである。本発明のサーマルヘッドにおいて、カーボン保護膜２４を形成する炭素以外の添加成分としては、水素、窒素、フッ素、Ｓｉ、およびＴｉ等が好適に例示される。添加成分が水素、窒素およびフッ素である場合には、カーボン保護膜２４中のこれらの含有量が５０ａｔｍ％未満であるのが好ましく、添加成分がＳｉおよびＴｉである場合には、カーボン保護膜２４中のこれらの含有量が２０ａｔｍ％以下であるのが好ましい。
【００２４】
このようなカーボン保護膜２４の成膜方法には、特に限定はなく、目的とする組成に応じた、公知の成膜方法がすべて利用可能であるが、好ましい成膜方法として、スパッタリング、特にマグネトロンスパッタリングが好適に例示され、また、ＣＶＤ（特に、プラズマＣＶＤ）も好適に利用可能である。
【００２５】
カーボン保護膜２４の硬度には特に限定はなく、サーマルヘッドの保護膜として十分な硬度を有すればよいが、例えば、ビッカーズ硬度で３０００ｋｇ／ｍｍ２〜５０００ｋｇ／ｍｍ２程度が好適に例示される。また、この硬度は、カーボン保護膜２４の厚さ方向に対して、一定でも異なるものであってもよく、厚さ方向に硬度が異なる場合には、硬度の変化は連続的でも段階的でもよい。
【００２６】
本発明のサーマルヘッド１０は、図１に示されるように、保護膜の最上層の表面（以下、最上層表面とする）、すなわち図示例においてはカーボン保護膜２４の表面が、感熱材料の搬入側から排出側（感熱材料がプラテンロールとサーマルヘッドとの間に入り込む側から出る側）に向けて、負の勾配を持つ。
換言すれば、最上層表面が、図中矢印ｘで示される感熱材料の搬送方向に向かって、感熱材料から離間する方向に傾斜している。
【００２７】
図１に示すサーマルヘッド１０を用いるサーマルプリンタにおいては、サーマルヘッド１０の（保護膜の）最上層表面の負の勾配（傾斜領域２６）によって、プラテンローラによって搬送される感熱材料にサーマルヘッド１０を接触させつつ像様に加熱して、感熱材料に画像を記録する際に、サーマルヘッド１０の発熱部（グレーズ１１）の中央部分から感熱材料の搬送方向の下流側部分において、感熱材料との接触圧力を、感熱材料の搬送方向に対して連続的に減少させることができる。なお、図１に、感熱材料の仮想搬送面を一点鎖線で示す。
【００２８】
本発明において、サーマルプリンタの記録部での局所的な圧力を直接測定することはできないため、サーマルヘッド１０と感熱材料との接触圧力等は、サーマルヘッド１０や感熱材料やプラテンローラの物理的な形状、およびプラテンローラのロールゴムの弾性率などから求めることができる。
【００２９】
サーマルヘッドが有する問題点の一つに、サーマルヘッド汚れがあり、高画質多階調化を目的として要求される広いダイナミックレンジでの感熱記録のために必要な高エネルギ記録の場合には、この問題が顕著になるのは、前述した通りである。
これに対し、本発明のサーマルヘッド１０においては、保護膜の最上層表面に上述した負の勾配（傾斜領域２６）を有することにより、サーマルヘッド汚れを大幅に減少させ、長期間、安定な高画質な感熱記録画像を得ることができる。
【００３０】
なお、サーマルヘッド１０の（保護膜の）最上層表面が搬送方向に対して負の勾配（傾斜領域２６）を有することにより、サーマルヘッド汚れを低減できる理由は、定かではないが、上述した負の勾配（傾斜領域２６）によって、サーマルヘッド１０と感熱材料との接触圧力の勾配が、感熱材料の溶融成分をその搬送方向の下流側に向かって逃がし、サーマルヘッド１０の発熱部（グレーズ１１）近傍での滞留を防止していることに起因すると考えられる。
【００３１】
本発明において、この勾配（ここでは絶対値をいう）の大きさは、搬送方向１００μｍ当たりの高さの差で、２μｍ以上（平均で、１．１５度以上、１／５０以上の傾き）であるが、好ましくは、２μｍ以上、１０μｍ以下（平均で、１．１５度以上、５．７度以下の勾配、１／５０以上、１／１０以下の傾き）とするのが良い。
【００３２】
本発明において、勾配を１００μｍに対して２μｍ（１／５０）以上に限定するのは、２μｍ（１／５０）以上で、感熱材料の成分が、サーマルヘッドに固着するのを防止して、感熱材料への熱伝達を阻害するサーマルヘッドの汚れ防止効果が発揮できるからである。
一方、本発明において、勾配の上限値は、特に制限的ではないが、上述したように、好ましい値として勾配を１００μｍに対して１０μｍ（１／１０）以下としている。この理由は、勾配は、急であればあるほど、サーマルヘッドの汚れ防止には効果があると考えられるが、勾配が急過ぎると、サーマルヘッドの熱が効率的に伝わり難くなり、画像がかすれるなどの弊害が発生する虞があるからである。
【００３３】
勾配（傾き）の大きさを上記範囲とすることにより、感熱記録時におけるサーマルヘッド汚れをより好適に低減することができる。
なお、勾配（傾斜領域２６）は、完全な直線状である必要はなく、加工誤差に起因するうねりや湾曲を有してもよく、また、曲率を有してもよく、さらに、勾配の大きさは、部分的に変化してもよい（図２参照）。
【００３４】
最上層表面が負の勾配を有する本態様のサーマルヘッド１０においては、図１に示されるように、２つの電極となる導体膜１８に起因する段差（いわゆる電極段差）を持たないのが好ましい。これは、電極段差があると、この部分にゴミ等が溜まり易く、耐久性を低減してしまう可能性があるからである。なお、本発明のサーマルヘッド１０では、この負の勾配を有するので、前述したように、下流側に行くほど、感熱材料との接触圧力が弱くなる。このため、感熱材料の溶融成分を下流側に逃がすので、たとえ、電極段差があっても、ゴミ等が溜まり難い働きがあるが、電極段差を持たないことにより、上記問題の発生を完全に回避することができ、また、サーマルヘッド汚れの低減に対し、より良好な効果を得ることができる。
【００３５】
なお、　電極段差は、　導体膜１８を形成した後に、導体膜１８と発熱体膜１６との段差を公知の手段で埋めることで無くしてもよいが、好ましくは、後述する勾配を付けるための保護膜の加工の際に、同時に、例えば、下層保護膜２０を形成した後に、下層保護膜２０に生じた電極段差も除去するのが良い。
【００３６】
本発明のサーマルヘッドにおいて、最上層表面に搬送方向に負の勾配をつける方法（傾斜領域２６の形成方法）には、特に限定はない。
好ましい方法として、いずれかの保護膜を形成した後に、保護膜を加工することにより、保護膜の表面に勾配を付け、これにより最上層表面に勾配を付ける方法が例示される。図示例においては、下層保護膜２０を成膜した後に、下層保護膜２０を加工して搬送方向に負の勾配を付け、その後、中間膜２２およびカーボン保護膜２４を形成することにより、最上層表面（カーボン保護膜２４の表面）に、負の勾配を付けている。
【００３７】
好ましい加工方法として、研磨処理が例示される。
研磨処理の方法には、特に限定はなく、ラッピングフィルム（シート）を用いて、機械的あるいは手作業で研磨する方法が好適に例示される。機械的に研磨する方法としては、一例として、プリンタにサーマルヘッドを装着して、感熱材料と同様にラッピングフィルムを通過させる方法が例示される。
勾配の調整は、ラッピングフィルムを保護膜に当てる角度を調整することによって行うことができ、従って、前記機械的な方法では、サーマルヘッドの装着角度を調整することにより、所望の勾配を付けることができる。
また、ラッピングフィルムは、加工する保護膜の材料に応じて適宜選択すればよく、例えば、前述した下層保護膜２０を加工する場合であれば、＃１０００〜＃２００００のラッピングフィルムを用いればよい。
【００３８】
また、誘導式サンドブラスト機を用いたサンドブラスト処理によって、保護膜の研磨処理を行ってもよい。
【００３９】
図示例においては、下層保護膜２０を加工または整形（形状の調整）することで、最上層表面（すなわちカーボン保護膜２４の表面）に搬送方向に負の勾配を形成したが、本発明は、これに限定されず、保護膜として良好な性能を有する厚さを確保した上で、所望する負の勾配を付けられれば、中間膜２２やカーボン保護膜２４を加工または整形することで、最上層表面に搬送方向に負の勾配を付けてもよいし、また、２層あるいは３層の膜を加工することで、最上層表面に負の勾配を付けてもよい。
すなわち、本発明においては、各層の膜厚や作業性等に応じて、各種の方法で最上層表面に上述の負の勾配を付けることができる。
【００４０】
図示例のサーマルヘッド１０において、各層、特に保護膜の各層の膜厚には特に限定はないが、下層保護膜２０の厚さは０．２μｍ〜２０μｍ、特に２μｍ〜１５μｍが好ましく、中間膜２２の厚さは０．０５μｍ〜１μｍ、特に０．１μｍ〜１μｍが好ましく、カーボン保護膜２４の厚さは、０．５μｍ〜５μｍ、特に１μｍ〜３μｍが好ましい。中間膜２２やカーボン保護膜２４等の厚さを上記範囲内とすることにより、中間膜２２による下層への密着力および衝撃吸収力、カーボン保護膜２４の有する耐久性等の機能を、安定して、バランス良く実現できる。
【００４１】
また、中間膜を有さない２層構成の場合にも、保護膜の各層の膜厚には特に限定はないが、耐摩耗性と熱伝導性（すなわち記録感度）とのバランスを好適に取ることができる等の点で、下層保護膜２２の厚さは、０．５μｍ〜５０μｍ、特に、２μｍ〜２０μｍが好ましく、カーボン保護膜２４の厚さは、０．１μｍ〜５μｍ、特に、１μｍ〜３μｍが好ましい。
さらに、保護膜が一層である場合には、通常、下層保護膜２２のみを有する。この場合にも、その厚さには特に限定はないが、耐摩耗性と熱伝導性（すなわち記録感度）とのバランスを好適に取ることができる等の点で１μｍ〜２０μｍ、特に、２μｍ〜１０μｍが好ましい。
なお、上記範囲は、いずれも、傾斜領域２６も含む保護膜の全域を対象とするものである。
【００４２】
本発明においては、サーマルヘッドの最上層表面に負の勾配を付ける方法としては、上述した保護膜（２０、２２、２４）を加工または整形する方法に限定されず、種々の方法が利用可能である。例えば、図１に示すサーマルヘッド１０のグレーズ層１４および導体膜１８の少なくとも一方を、保護膜（２０、２２、２４）の最上層表面の負の勾配に応じて加工（研磨等）または整形しておき、最初から負の勾配を持つように保護膜を成膜する方法なども利用可能である。具体的には、グレーズ層１４の勾配と発熱部（発熱素子）との位置を所望の範囲に設計する方法、サーマルヘッドの基材や基板として、予め勾配を有するものを使用する方法等が、好適に例示される。もちろん、この場合にも、これらのグレーズ層１４および導体膜１８の少なくとも一方の加工または整形に加えて、保護膜（２０、２２、２４）の加工または整形を行っても良い。
【００４３】
例えば、図２に示す本発明の第２の態様の一実施形態のサーマルヘッド３０のように、グレーズ３１のグレーズ層１４上の発熱体膜１６上に形成される２つの電極となる導体膜３８の上流側の導体膜３８ａをグレーズ層１４の頂点側にずらし、下流の導体膜３８ｂを基板１２側にずらして、２つの電極を構成する導体膜３８ａと３８ｂとの間の発熱体膜３８からなる発熱部の中央部分を、グレーズ層１４の頂点より感熱材料の搬送方向ｘの下流側にずらすように構成しても良い。こうすることにより、サーマルヘッド３０のグレーズ層１４の頂点から搬送方向ｘの下流側部分において、保護膜の最上層（カーボン保護膜２４）の表面に、感熱記録材料の搬入側から搬出側に向かって、基板１２からの距離が減少するように、基板１２に対して負の勾配を形成することができる。ここで、図２に示すサーマルヘッド３０の導体膜３８としては、上下流側の導体膜３８ａおよび３８ｂの形成位置およびエッジの平坦化を除いて、図１に示すサーマルヘッド１０の導体膜１８と同様なものを用いることができ、同様に形成することができる。
【００４４】
この時、導体膜３８ａおよび３８ｂと発熱体膜１６との間に生じる電極段差をなくすために、導体膜３８ａおよび３８ｂのエッジを研磨等により平坦にしておくのが好ましい。こうすることにより、保護膜（下層保護膜２０、中間膜２２、カーボン保護膜２４）、特に保護膜の最上層（カーボン保護膜２４）の表面を始めから電極段差をなくすように形成することができる。こうして、少なくとも、サーマルヘッド３０のグレーズ層１４の頂点から搬送方向ｘの下流側部分において、導体膜３８に起因する段差のない最上層表面を持つ保護膜を得ることができる。
【００４５】
もちろん、図３に示す実施形態のサーマルヘッド４０のように、導体膜４８ａおよび４８ｂのエッジを研磨等により平坦にすることなく、導体膜４８ａおよび４８ｂと発熱体膜１６との間に生じる電極段差を残したまま、下層保護膜２０を積層後、研磨等により、電極段差をなくして平坦化し、保護膜の最上層（カーボン保護膜２４）の表面に、基板１２からの距離が減少するように、基板１２に対して負の勾配を持たせても良い。ここで、図３に示すサーマルヘッド４０の導体膜４８としては、上下流側の導体膜４８ａおよび４８ｂのグレーズ４１における形成位置を除いて、図１に示すサーマルヘッド１０の導体膜１８と同様なものを用いることができ、同様に形成することができる。
【００４６】
さらに、図４に示す本発明の第３の態様の一実施形態のサーマルヘッド５０に示すように、始めから、感熱材料の搬送方向ｘの下流側に向かって厚みが減少するような負の勾配を持つ基板５２にグレーズ層５４を形成し、その上に従来通りに、発熱体膜１６、導体膜１８、下層保護膜２０、中間膜２２およびカーボン保護膜２４を形成して、グレーズ５１を構成しても良い。すなわち、始めから負の勾配を持つ基板５２を用いることにより、グレーズ層５４の形状にも負の勾配を形成することができる。その結果、保護膜の最上層（カーボン保護膜２４）の表面に負の勾配を形成することができる。ここで、図４に示すサーマルヘッド５０の基板５２およびグレーズ層５４としては、その勾配を持つ形状を除いて、図１に示すサーマルヘッド１０の基板１２およびグレーズ層１４と同様なものを用いることができ、同様に形成することができる。もちろん、下層保護膜２０を積層後、研磨等により、導体膜１８による電極段差をなくして、保護膜の最上層（カーボン保護膜２４）の表面を平坦化し、負の勾配を持たせても良い。
【００４７】
以上、本発明のサーマルヘッドについて詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更等を行ってもよいのはもちろんである。
【００４８】
【実施例】
以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明をより詳細に説明する。
［実施例１］
公知のサーマルヘッドの製造方法と同様にして、基板１２上にグレーズ層１４を形成し、その上に発熱体膜１６と導体膜１８をスパッタリングで成膜して、フォトリソグラフィーおよびエッチングによってパターンを形成し、保護層を有さない、ベースとなるサーマルヘッドを作製した。
【００４９】
作製したサーマルヘッドの保護層を成膜する領域以外にマスキングを行って、スパッタリング装置の所定位置に装着した。
次いで、ターゲット材として、ＳｉＮ焼結剤を所定位置に装着し、２ｋＷ〜５ｋＷのＲＦパワーで、キャリアガスとして、Ａｒを１００［ｓｃｃｍ］、反応ガスとして、窒素ガスを２０［ｓｃｃｍ］、酸素ガスを５［ｓｃｃｍ］を用い、トータルのガス圧（チャンバ内の圧力）は５ｍＴｏｒｒの条件下で、マグネトロンスパッタリングで成膜を行い、下層保護層２０として、厚さ１１μｍの窒化硅素膜を成膜した。窒化珪素膜の膜厚は、あらかじめ成膜速度を求めておき、所定の膜厚となる成膜時間を算出して、成膜時間で制御した。
【００５０】
次いで、作成した下層保護層２０を＃２００００のラッピングシートで研磨して、搬送方向（図１矢印ｘ方向）に負（マイナス）の勾配を付けた。
なお、勾配の大きさは、搬送方向１００μｍ当たりの高さの差２μｍ（１／５０の負の勾配）、および、５μｍ（１／２０の負の勾配）に調整した。また、勾配を付けるための加工によって、図１に示されるように、電極段差を完全になくした。
【００５１】
下層保護層２０に勾配を付けた後、成膜領域以外にマスキングを行って、スパッタリング装置の所定位置にサーマルヘッドを装着し、チャンバ内の真空排気を行いながら、アルゴンガスを導入し、系内の圧力が５．０×１０−３Ｔｏｒｒになるように調整した。次いで、基板に高周波電圧を印加し、自己バイアス電圧−３００Ｖで１０分間、下層保護層２０（窒化珪素膜）のエッチングを行った。
【００５２】
エッチング終了後、ターゲット材としてＳｉ単結晶を所定位置に装着し、その後、チャンバ内の圧力が５×１０−６Ｔｏｒｒになるまで真空排気し、圧力が５×１０−３Ｔｏｒｒとなるようにアルゴンガスを導入し、シャッタを閉じた状態でターゲット材に高周波電力０．５ｋＷを５分間印加した。
次いで、系内の圧力を保ったまま、供給電力を２ｋＷの高周波電力としてシャッタを開いてスパッタリングを行い、厚さ０．２μｍのＳｉ膜を中間層２２として形成した。Ｓｉ膜の膜厚は、あらかじめ成膜速度を求めておき、所定の膜厚となる成膜時間を算出して、成膜時間で制御した。
【００５３】
中間層２２の成膜後、成膜系内の清掃を行い、ターゲット材として、焼結グラファイト材を所定位置に装着した。
次いで、系内の真空排気を行うと共に、圧力が２．５×１０−３Ｔｏｒｒとなるようにアルゴンガスを導入し、シャッタを閉じた状態でターゲット材に直流電力０．５ｋＷを５分間印加した。
次いで、チャンバ内の圧力を保ったまま、直流電力を５ｋＷとしてシャッタを開いてスパッタリングを行って、厚さ２μｍのカーボン保護層２４を形成した。カーボン保護層２４の膜厚は、あらかじめ成膜速度を求めておき、所定の膜厚となる成膜時間を算出して、成膜時間で制御した。
【００５４】
このようにして、下層保護層２０、中間層２２およびカーボン保護層２４の３層構成の保護層を有し、かつ、保護層表面（カーボン保護層２４表面）に勾配（傾斜領域２６）を有する、サーマルヘッド１０を作製した。
こうして得られた２種類のサーマルヘッドをそれぞれプリンタに装着して、富士写真フイルム社製プリンピックスペーパを用い、加速条件で５００枚の画像記録テストを行ったところ、いずれのサーマルヘッドにおいても汚れ付着は、認められなかった。
【００５５】
［比較例１］
下層保護膜２０の勾配を逆にした以外は、実施例１と全く同様にしてサーマルヘッドを作製した。すなわち、このサーマルヘッドの最上層表面は、搬送方向１００μｍ当たり、高低差２ｍの正（プラス）の勾配を有する。
このサーマルヘッドを用いて、実施例１と同様の条件で画像記録テストを行ったところ、サーマルヘッドに汚れ付着が認められた。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
【００５６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、感熱記録材料の成分がサーマルヘッドに固着して感熱感熱材料への熱伝達を阻害するサーマルヘッド汚れを防止することができ、長時間に亘って安定に高画質の画像記録を実現することができるサーマルヘッドを提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のサーマルヘッドの一実施形態を概念的に示す断面模式図である。
【図２】本発明のサーマルヘッドの他の実施形態を概念的に示す断面模式図である。
【図３】本発明のサーマルヘッドの他の実施形態を概念的に示す断面模式図である。
【図４】本発明のサーマルヘッドの他の実施形態を概念的に示す断面模式図である。
【符号の説明】
１０、３０、４０、５０　サーマルヘッド
１１、３１、４１、５１　グレーズ
１２、５２　基板
１４、５４　グレーズ層
１６　発熱（抵抗）体膜
１８、３８、４８　（電極）導体膜
２０　下層保護膜
２２　中間膜
２４　カーボン保護膜
２６　傾斜領域
【図１】
2004025771.tif 000003
【図２】
2004025771.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004025771.tif 000006