(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、ピンホールの発生を十分に抑え、電極層の断線を未然に防ぐ。【解決手段】サーマルヘッド１を製造する際に、アルミニウムからなる電極層４を覆うように第１保護膜６を成膜する（図（ｅ））。次に、電極層４を熱処理して、ヒロック８を成長させる（図（ｆ））。次に、第１保護膜６の表面を研磨して、ヒロック８の突出部分を除去する（図（ｇ））。その後、第１保護膜６の上側に第２保護膜７を成膜する（図（ｈ））。これにより、ヒロック８は、第２保護膜７の表面に至ることなく、第１保護膜６と第２保護膜７との界面で停止した状態となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極層を覆うように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、
前記保護膜のうち最上層のもの以外の任意の保護膜を形成する時点において、前記電極層を熱処理してから当該保護膜の表面を研磨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２】
電極層を覆うように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、
前記保護膜のうち最下層の保護膜の形成前に前記電極層を熱処理し、
前記保護膜のうち最上層のもの以外の任意の保護膜を形成する時点において、当該保護膜の表面を研磨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】
電極層を覆うように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、
前記保護膜のうち最上層のもの以外の任意の保護膜を形成する時点において、当該保護膜の表面を研磨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４】
前記電極層の材料は、アルミニウム又はアルミニウム合金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】
前記熱処理温度は、２００〜６００℃であることを特徴とする、請求項１又は２又は４に記載のサーマルヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記熱処理時間は、１５分以上であることを特徴とする、請求項１又は２又は４又は５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、基板上にガラス製のグレーズを形成し、グレーズ上の一部または全部に、Poly-Si（ポリシリコン）薄膜などからなる発熱体層を成膜する。次いで、この上に、アルミニウム又はアルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｔｉ、Ａｌ−Ｎｄなど）からなる電極層を成膜する。その後、発熱体層および電極層を覆うように第１保護膜を成膜し、第１保護膜の上に第２保護膜を成膜する。最後に、発熱体層と電極層とを相互拡散させてオーム性接触（オーミックコンタクト）を実現し、さらに、保護膜（第１保護膜、第２保護膜）などの膜の密着性を高めるとともに、膜応力を緩和して熱安定性を向上させるため、サーマルヘッドに熱処理を施す（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
なお、この熱処理については、上述したように、保護膜の成膜後に実施する場合のほか、保護膜の成膜前に実施する場合や、熱処理を行わない場合もある。
【特許文献１】特開２００２−３７０３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、保護膜の成膜後に熱処理を施す場合、電極層に含まれるアルミニウムが熱処理によってヒロック（針状結晶）を生じ、このヒロックが第１保護膜および第２保護膜を突き破り、電極層からサーマルヘッドの表面に至る形でピンホールが発生してしまうことがある。すると、サーマルヘッドの使用中に、各種のメディア（記録媒体）に含まれる塩素やアルカリイオン（例えば、ナトリウムイオン、カリウムイオンなど）がピンホールに入り込み、電極層を腐食させる。その結果、電極層が断線し、サーマルヘッドとして機能しなくなるという不都合があった。
【０００６】
また、保護膜の成膜前に熱処理を施す場合も、同様な不都合が発生する。
【０００７】
さらに、熱処理を行わない場合においても、スパッタや蒸着、ＣＶＤ法などで保護膜を成膜している間に、電極層の表面温度が上昇してヒロックが生じることがあるため、同様な不都合が発生する恐れがある。
【０００８】
なお、こうした不都合を解消すべく、耐ヒロック性に優れた材料（例えば、Ａｌ−Ｔｉ、Ａｌ−Ｎｄなど）を電極層に用いることも考えられる。ところが、サーマルヘッドは最高４００℃前後の高温で使用されることが多いため、ヒロックの成長によるピンホールの発生を十分に抑えることができず、電極層の断線につながる恐れがある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑み、耐ヒロック性に優れた材料を電極層に用いなくても、ピンホールの発生を十分に抑え、電極層の断線を未然に防ぐことが可能な、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】
【００１０】
まず、請求項１に係る発明は、電極層を覆うように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、前記保護膜のうち最上層のもの以外の任意の保護膜を形成する時点において、前記電極層を熱処理してから当該保護膜の表面を研磨するようにして構成される。  
また、請求項２に係る発明は、電極層を覆うように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、前記保護膜のうち最下層の保護膜の形成前に前記電極層を熱処理し、前記保護膜のうち最上層のもの以外の任意の保護膜を形成する時点において、当該保護膜の表面を研磨するようにして構成される。
また、請求項３に係る発明は、電極層を覆うように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、前記保護膜のうち最上層のもの以外の任意の保護膜を形成する時点において、当該保護膜の表面を研磨するようにして構成される。
また、請求項４に係る発明は、前記電極層の材料は、アルミニウム又はアルミニウム合金であるようにして構成される。
また、請求項５に係る発明は、前記熱処理温度は、２００〜６００℃であるようにして構成される。
また、請求項６に係る発明は、前記熱処理時間は、１５分以上であるようにして構成される。
また、請求項７に係る発明は、上記サーマルヘッドの製造方法により製造して構成される。
また、請求項８に係る発明は、上記サーマルヘッドを備えて構成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、耐ヒロック性に優れた材料を電極層に用いなくても、ピンホールの発生を十分に抑え、電極層の断線を未然に防ぐことができる。したがって、サーマルヘッドの機能を長期にわたって維持し、信頼性を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
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。
【００１４】
このサーマルヘッド１は、図２（ｈ）に示すように、厚さ１ｍｍ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のガラス製のグレーズ２が形成されている。
【００１５】
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約０．２μｍのポリシリコン（Poly-Si）薄膜からなる発熱体層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。各発熱体層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、厚さ約０．６μｍ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。
【００１６】
また、すべての発熱体層３および電極層４の上側には、ＳｉＯ2 からなる厚さ０．５〜４μｍ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、ＳｉＢＰからなる厚さ２〜１０μｍの第２保護膜７が成膜されている。
【００１７】
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。
【００１８】
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）法などで発熱体層３を成膜する。
【００１９】
次いで、スパッタや蒸着により、図２（ｄ）に示すように、発熱体層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、発熱体層３および電極層４を覆うように第１保護膜６を成膜する。
【００２０】
その後、電極層４を熱処理する。すると、発熱体層３と電極層４とが相互拡散してオーム性接触が得られる。このとき、図２（ｆ）に示すように、電極層４に含まれるアルミニウムが熱処理によってヒロック８を生じ、このヒロック８が第１保護膜６を突き破って突出する。
【００２１】
そこで、第１保護膜６の表面を研磨する。すると、図２（ｇ）に示すように、ヒロック８の突出部分が除去されると同時に、塵埃などの異物１１が第１保護膜６の表面に付着していたとしても、これを払拭することができる。
【００２２】
最後に、図２（ｈ）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。すると、電極層４から成長したヒロック８は、第２保護膜７の表面に至ることなく、第１保護膜６と第２保護膜７との界面で停止した状態となる。
【００２３】
ここで、サーマルヘッド１の製造が終了する。
【００２４】
こうして製造されたサーマルヘッド１では、ヒロック８が第２保護膜７の表面、つまりサーマルヘッド１の表面に達していないので、たとえ４００℃前後の高温で使用されても、電極層４からサーマルヘッド１の表面に至るピンホールが発生する危険性はない。その結果、サーマルヘッド１の使用中に、各種のメディアに含まれる塩素やアルカリイオンにより、電極層４が腐食して断線する事態は生じない。したがって、サーマルヘッド１は、その機能が長期にわたって維持され、信頼性が向上する。
【００２５】
この効果を確認するため、熱処理温度を２０〜６００℃の範囲内で変えたときピンホール数がどのように変化するかを実験で求めた。この実験では、熱処理時間を２０分とした。その結果を図３にグラフで示す。このグラフにおいて、横軸は第２保護膜７の成膜前アニール温度、つまり熱処理温度を表し、縦軸はピンホール数を表す。
【００２６】
図３から明らかなように、ピンホール数は、熱処理温度が１５０℃以下では１チップ当たり３３個であるのに対して、熱処理温度が２００℃以上で減少し始め、熱処理温度が４００℃以上になると、１チップ当たり２個以下に著減する結果となった。また、サーマルヘッド１の使用温度は約４００℃にも達することがあるので、４００℃未満の温度で熱処理した場合は、サーマルヘッド１として使用されるときにヒロック８の成長が進行する恐れがある。したがって、熱処理温度は２００℃以上（望ましくは、４００℃以上）とする必要がある。
【００２７】
他方、熱処理温度が６００℃を越え、アルミニウムの融点（約６６０℃）に近い温度になると、アルミニウムが軟化し始めるため膜応力の影響を受け、アルミニウム配線パターンに形状異常を起こしたり、膜上がれが発生したりする。また、熱処理温度が５５０〜６００℃である場合、電極層４中のアルミニウムが発熱体層３中のシリコンと反応して、各発熱体層３の抵抗値がばらつく恐れがある。したがって、熱処理温度は６００℃以下（望ましくは、５５０℃以下）とする必要がある。
【００２８】
また、熱処理時間を０〜６０分の範囲内で変えたときピンホール数がどのように変化するかを実験で求めた。この実験では、熱処理温度を３５０℃、４００℃、４５０℃、５００℃、５５０℃の５種類とした。それらの結果をまとめて図４にグラフで示す。このグラフにおいて、横軸は成膜前アニール時間、つまり熱処理時間を表し、縦軸はピンホール数を表す。
【００２９】
図４から明らかなように、熱処理温度が３５０℃、４００℃、４５０℃、５００℃、５５０℃のいずれの温度であっても、熱処理時間が長くなるほどピンホール数が減少する傾向が見られた。そして、熱処理温度が４５０℃の場合、ピンホール数は、熱処理時間がゼロのとき（つまり、熱処理しないとき）が１チップ当たり３３個であるのに対して、熱処理時間が１５分以上だと１チップ当たり２個以下に著減した。また、熱処理温度が５００℃の場合、ピンホール数は、熱処理時間がゼロのとき（つまり、熱処理しないとき）が１チップ当たり３５個であるのに対して、熱処理時間が１０分以上だと１チップ当たり２個以下に著減した。さらに、熱処理温度が５５０℃の場合、ピンホール数は、熱処理時間がゼロのとき（つまり、熱処理しないとき）が１チップ当たり２９個であるのに対して、熱処理時間が５分以上だと１チップ当たり２個以下に著減した。
【００３０】
したがって、熱処理時間を１５分以上とするのが望ましい。ただし、熱処理時間があまり長くなると、ピンホール数の減少効果が顕著に現れないにもかかわらず、熱処理時間の増大に応じて生産効率が低下してしまう欠点を伴う。
【００３１】
なお、上述の実施形態においては、グレーズ２の曲面凸部２ａの上側に発熱体層３を成膜した場合について説明したが、図５に示すように、曲面凸部２ａも含めてグレーズ２上に発熱体層３を長く成膜したサーマルヘッド１に本発明を適用することもできる。以下、図５に基づき、このサーマルヘッド１の製造工程を説明する。
【００３２】
まず、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、基板９上にグレーズ２を形成した後、ＬＰ−ＣＶＤ（減圧ＣＶＤ）法などで、図５（ｃ）に示すように、曲面凸部２ａも含めてグレーズ２上に発熱体層３を長く成膜する。
【００３３】
次いで、スパッタや蒸着により、図５（ｄ）に示すように、発熱体層３上に、２つの電極層４を曲面凸部２ａ上に隙間が形成されるように成膜し、図５（ｅ）に示すように、発熱体層３および電極層４を覆うように第１保護膜６を成膜する。
【００３４】
その後、電極層４を熱処理する。すると、発熱体層３と電極層４とが相互拡散してオーム性接触が得られる。このとき、図５（ｆ）に示すように、電極層４に含まれるアルミニウムが熱処理によってヒロック８を生じ、このヒロック８が第１保護膜６を突き破って突出する。
【００３５】
そこで、第１保護膜６の表面を研磨する。すると、図５（ｇ）に示すように、ヒロック８の突出部分が除去されると同時に、塵埃などの異物１１が第１保護膜６の表面に付着していたとしても、これを払拭することができる。
【００３６】
最後に、図５（ｈ）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。すると、電極層４から成長したヒロック８は、第２保護膜７の表面に至ることなく、第１保護膜６と第２保護膜７との界面で停止した状態となる。
【００３７】
ここで、サーマルヘッド１の製造が終了する。
【００３８】
こうして製造されたサーマルヘッド１では、ヒロック８が第２保護膜７の表面、つまりサーマルヘッド１の表面に達していないので、たとえ４００℃前後の高温で使用されても、電極層４からサーマルヘッド１の表面に至るピンホールが発生する危険性はない。その結果、サーマルヘッド１の使用中に、各種のメディアに含まれる塩素やアルカリイオンにより、電極層４が腐食して断線する事態は生じない。したがって、サーマルヘッド１は、その機能が長期にわたって維持され、信頼性が向上する。
【００３９】
また、上述の実施形態では、２層の保護膜６、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、３層以上の保護膜のうち最上層のもの以外の任意の保護膜（例えば、保護膜が３層の場合は第１保護膜または第２保護膜、保護膜が４層の場合は第１保護膜、第２保護膜または第３保護膜）を形成する時点において、電極層４を熱処理してヒロック８を成長させた後、当該保護膜の表面を研磨してヒロック８の突出部分を除去するようにすればよい。
【００４０】
また、上述の実施形態では、第１保護膜６の成膜後であって第２保護膜７の成膜前に電極層４の熱処理を施す場合について説明したが、第１保護膜６の成膜前に電極層４の熱処理を施す場合も、本発明を適用することにより、同様の作用効果を奏することができる。
【００４１】
さらに、電極層４の熱処理を行わない場合においても、スパッタや蒸着、ＣＶＤ法などで保護膜６、７を成膜している間に、電極層４の表面温度が上昇してヒロックが生じることがある。この場合も、本発明を適用することにより、同様の作用効果を奏することができる。
【００４２】
また、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の材料として、アルミニウム以外の材料、例えばアルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｔｉなど）を採用してもよい。
【００４３】
また、上述の実施形態では、ＳｉＯ2 からなる第１保護膜６を用いた場合について説明したが、第１保護膜６の材料として、ＳｉＯ2 以外の材料（例えば、ＳｉＯＮなど）を採用してもよい。
【００４４】
また、上述の実施形態では、ＳｉＢＰからなる第２保護膜７を用いた場合について説明したが、第２保護膜７の材料として、ＳｉＢＰ以外の材料（例えば、ＳｉＡｌＯＮ、ＳｉＣなど）を採用しても構わない。
【００４５】
また、上述の実施形態では、ポリシリコン薄膜からなる発熱体層３を用いた場合について説明したが、発熱体層３の材料として、ポリシリコン以外の材料（例えば、ＮｂＳｉＯ2 など）を採用してもよい。
【００４６】
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】
【００４７】
【図１】本発明に係る印画装置であるビデオプリンタの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明に係るサーマルヘッドの製造方法の第１の実施形態を示す工程図である。
【図３】成膜前アニール温度とピンホール数との関係を表すグラフである。
【図４】成膜前アニール時間とピンホール数との関係を表すグラフである。
【図５】本発明に係るサーマルヘッドの製造方法の第２の実施形態を示す工程図である。
【符号の説明】
【００４８】
１……サーマルヘッド
２……グレーズ
３……発熱体層
４……電極層
６……第１保護膜（保護膜）
７……第２保護膜（保護膜）
８……ヒロック
９……基板
１０……ビデオプリンタ（印画装置）
１１……異物
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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