(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基体と，
前記支持基体上に配置した発熱抵抗体と，
前記発熱抵抗体に接続した電極と，
窒化珪素，二酸化珪素，および平均粒径が０．０５μｍ以上，１．０μｍ以下で，含有率が０．１重量％以上，５．０重量％以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしたスパッタリングにより，前記発熱抵抗体および前記電極を被覆するように形成した保護層と，
を具備したことを特徴とするサーマルプリントヘッド。
【請求項２】
支持基体と，
前記支持基体上に配置したグレーズガラス層と，
窒化珪素，二酸化珪素，および平均粒径が０．０５μｍ以上，１．０μｍ以下で，含有率が０．１重量％以上，５．０重量％以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしたスパッタリングにより，前記グレーズガラス層上に形成した発熱抵抗体下地層と，
前記支持基体上に配置した発熱抵抗体と，
前記発熱抵抗体に接続した電極と，
窒化珪素，二酸化珪素，および平均粒径が０．０５μｍ以上，１．０μｍ以下で，含有率が０．１重量％以上，５．０重量％以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしたスパッタリングにより，前記発熱抵抗体および前記電極を被覆するように形成した保護層と，
を具備したことを特徴とするサーマルプリントヘッド。
【請求項３】
前記支持基体と前記電極との間にグレーズガラス層をさらに具備したことを特徴とする請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項４】
前記粉体の具備した酸化マグネシウムの平均粒径は，０．１μｍ以上，０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項５】
前記粉体は，含有率が０．１重量％以上，０．５重量％以下の酸化マグネシウムを具備したことを特徴とする請求項１または２に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項６】
前記保護層は，３．０原子％以下のマグネシウムを含有したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項７】
前記発熱抵抗体下地層は，３．０原子％以下のマグネシウムを含有したことを特徴とする請求項２に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項８】
前記保護層は，ＳｉＭｇxＮyＯz（０．０１≦ｘ≦１．５，０．１≦ｙ≦３．０，０．１≦ｚ≦２．０）
で表される組成を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項９】
前記発熱抵抗体下地層は，ＳｉＭｇxＮyＯz（０．０１≦ｘ≦１．５，０．１≦ｙ≦３．０，０．１≦ｚ≦２．０）
で表される組成を有することを特徴とする請求項２に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項１０】
支持基体と，前記支持基体上に配置した発熱抵抗体と，前記発熱抵抗体に接続した電極と，窒化珪素，二酸化珪素，および平均粒径が０．０５μｍ以上，１．０μｍ以下で，含有率が０．１重量％以上，５．０重量％以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしたスパッタリングにより，前記発熱抵抗体および前記電極を被覆するように形成した保護層とを備えたサーマルプリントヘッドを具備したことを特徴とする記録装置。
【請求項１１】
支持基体と，前記支持期待上に配置したグレーズガラス層と，窒素珪素，二酸化珪素，および平均粒径が０．５μｍ以上，１．０μｍ以下で，含有率が０．１重量％以上，５．０重量％以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしたスパッタリングにより，前記グレーズガラス層上に形成した発熱抵抗体下地層と，前記支持基体上に配置した発熱抵抗体と，前記発熱抵抗体に接続した電極と，窒化珪素，二酸化珪素，および平均粒径が０．０５μｍ以上，１．０μｍ以下で，含有率が０．１重量％以上，５．０重量％以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしたスパッタリングにより，前記発熱抵抗体および前記電極を被覆するように形成した保護層とを備えたサーマルプリントヘッドを具備したことを特徴とする記録装置。
【請求項１２】
前記サーマルプリントヘッドは，前記支持基体と前記電極との間にグレーズガラス層をさらに具備したことを特徴とする請求項１１に記載の記録装置。
【請求項１３】
窒素珪素，二酸化珪素，および平均粒径が０．５μｍ以上，１．０μｍ以下で，含有率が０．１重量％以上，５．０重量％以下の酸化マグネシウムを具備した粉体を焼結して製造されたことを特徴とするサーマルヘッドの保護層または発熱抵抗体下地層の形成用のターゲット。
【請求項１４】
前記保護層または前記発熱抵抗体下地層は，ＳｉＭｇxＮyＯz（０．００１≦ｘ≦０．０１，０．１≦ｙ≦２．０，０．１≦ｚ≦０．５）で表される組成を有することを特徴とする請求項１３に記載のターゲット。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、ファクシミリあるいは孔版印刷等に代表される各種ＯＡ機器に用いられるサーマルプリントヘッド、該サーマルプリントヘッドの製造方法、該サーマルプリントヘッドを用いた記録装置、該サーマルプリントヘッドを構成する保護層や発熱抵抗体下地層を形成する際に好適に用いることができる焼結体およびターゲットに関する。
背景技術
近年、サーマルプリントヘッドは、低騒音、低メンテナンスコストおよび低ランニングコスト等の利点があることから、ファクシミリあるいは孔版印刷等の各種ＯＡ機器の感熱式記録装置に多用されるようになってきた。
一般に、サーマルプリントヘッドは、次のような構成からなっている。すなわち、アルミナ基体上にグレーズガラス層を形成し、グレーズガラス層上に発熱抵抗体層およびアルミニウム等の導電層を形成した後、ホトエングレービングプロセスにより発熱抵抗体および電極を形成する。さらに、発熱抵抗体および電極を被覆して保護するための保護層をスパッタ法等の薄膜形成技術により形成した構成である。また、グレーズガラス層から発熱抵抗体への酸素の拡散を防止し、発熱抵抗体の特性を保持するために、アルミナ基体上に形成したグレーズガラス層と発熱抵抗体との間に発熱抵抗体下地層をさらに形成する場合もある。
ところで、保護層や発熱抵抗体下地層の形成は、例えば、窒化珪素と二酸化珪素からなる粉体の焼結体をターゲットとしたスパッタリング法等の薄膜形成技術により行われているが、保護層や発熱抵抗体下地層の形成に際して、保護層や発熱抵抗体下地層に異物（スプラッシュ）が取り込まれることがある。該異物は、サーマルプリントヘッドの製造環境中に存在する浮遊粉塵、製造装置あるいは人体等からの発塵物が、サーマルプリントヘッドの保護層や発熱抵抗体下地層の上下層および層中に付着したものである。特に、異物の発生源として問題となっているものとして、ターゲットとして用いる焼結体があげられる。
すなわち、サーマルプリントヘッドの製造環境は、クリーンルーム等の清浄化技術の進歩により、従来に比して格段の清浄度が保たれるようになっており、浮遊粉塵や製造装置あるいは人体等からの発塵物は、その大多数が除去されるようになっている。しかしながら、スパッタリング法等により保護層や発熱抵抗体下地層を形成する際にターゲットである焼結体より飛散し、保護層や発熱抵抗体下地層に付着する異物は除去することが困難であり、したがって、焼結体より飛散した異物は、保護層や発熱抵抗体下地層に付着して取り込まれてしまうのである。ターゲットである焼結体から異物の発生する原因としては、焼結体を構成する粒子の大きさの違いや空孔等による焼結体の部分的な密度の相違により、薄膜形成時に焼結体から消費される原子に部域的な偏りが生じる結果、焼結体の表面に微小な凹凸部が発生し、特に凸部に発生する異常放電によって焼結体の一部が剥離することによる。つまり、剥離した焼結体の一部が、異物として焼結体より飛散し、保護層や発熱抵抗体下地層に付着する。
こうして、保護層に焼結体の一部が異物として取り込まれたサーマルプリントヘッドにおいては、異物と記録媒体との接触により異物が保護層より剥離し、保護層における異物の剥離部位にピンホールが生じる。また、剥離した異物を剥離部位の周辺に巻き込んだ場合には、周辺部の保護層が破壊される。
こうして生じたピンホールや保護層の破壊部には、水分や腐食性物質等が進入し易く、電極や発熱抵抗体の腐食、劣化が進行し、サーマルプリントヘッドとしての特性が損なわれるという問題があった。
また、発熱抵抗体下地層に異物が取り込まれた場合には、特に、発熱抵抗体下地層上に形成された発熱抵抗体層等に欠陥が生じるため、発熱抵抗体の抵抗値等の特性に異常が起きたり、発熱抵抗体の寿命等の品質が劣化するという問題があった。
さらに、記録装置に搭載したサーマルプリントヘッドの特性あるいは寿命等の品質に影響が生じることにより、記録装置より記録媒体に記録される画像の画質が低下するという問題があった。
本発明は、上記従来の問題を解決すべくなされたもので、保護層および発熱抵抗体下地層に生じるピンホールや保護層および発熱抵抗体下地層の破壊が低減されるとともに、耐環境性に優れ、信頼性が高く、高品位のサーマルプリントヘッドを提供することを目的とする。
また、本発明は、発熱抵抗体の特性および品質が保たれ、信頼性が高く、高品位のサーマルプリントヘッドを提供することを目的とする。
さらに、本発明は、保護層に生じるピンホールや保護層の破壊を低減するとともに、耐環境性に優れ、信頼性が高く、高品位のサーマルプリントヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、発熱抵抗体の特性および品質が保たれ、信頼性が高く、高品位のサーマルプリントヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、発熱抵抗体の特性および品質が保たれ、信頼性が高く、高品位のサーマルプリントヘッドを搭載し、画質の高い記録画像を安定して出力する記録装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、保護層に生じるピンホールや保護層の破壊を低減するとともに、耐環境性に優れ、信頼性が高く、高品位のサーマルプリントヘッドを搭載し、画質の高い記録画像を安定して出力する記録装置を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、サーマルプリントヘッドの保護層や発熱抵抗体下地層等の形成に好適に適用することが可能な焼結体を提供することを目的とする。
また、本発明は、サーマルプリントヘッドの保護層や発熱抵抗体下地層等の形成に好適に適用することが可能なターゲットを提供することを目的とする。
発明の開示
本願第１の発明に係るサーマルプリントヘッドは、支持基体と、前記支持基体上に配置した発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に接続した電極と、窒素珪素、二酸化珪素および平均粒径が１．０μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしたスパッタリングにより、前記発熱抵抗体および前記電極を被覆するように形成した保護層とを具備したことを特徴としている。
本願第１の発明によるサーマルプリントヘッドによれば、発熱抵抗体および電極を被覆する保護層を、窒化珪素、二酸化珪素および平均粒径が１．０μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体をターゲットとしたスパッタリングを用いて形成したことにより、ターゲットに起因する異物（スプラッシュ）の発生が抑制されるので、異物の取り込みの抑制された保護層を得ることができる。
また、本願第２の発明に係るサーマルプリントヘッドは、支持基体と、前記支持基体上に配置したグレーズガラス層と、窒化珪素、二酸化珪素および平均粒径が１．０μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしたスパッタリングにより、前記グレーズガラス層上に形成した発熱抵抗体下地層と、前記支持基体上に配置した発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に接続した電極と、窒化珪素、二酸化珪素および平均粒径が１．０μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしたスパッタリングにより、前記発熱抵抗体および前記電極を被覆するように形成した保護層とを具備したことを特徴としている。
本願第２の発明によるサーマルプリントヘッドによれば、グレーズガラス層上の発熱抵抗体下地層と、発熱抵抗体および電極を被覆する保護層とを、窒化珪素、二酸化珪素および平均粒径が１．０μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしたスパッタリングを用いて形成したことにより、ターゲットに起因する異物（スプラッシュ）の発生が抑制されるので、異物の取り込みの抑制された発熱抵抗体下地層および保護層を得ることができる。
上述したように、保護層および発熱抵抗体下地層に異物が取り込まれると、サーマルプリントヘッドに構造的および機能的な欠陥が生じる。しかしながら、本願第１および第２のサーマルプリントヘッドによれば、保護層への異物の取り込みが抑制されるので、該保護膜の硬度や耐摩耗性に優れるとともに、表面の状態や膜厚の均一性にも優れることから、耐環境性、耐久性および信頼性を大きく向上することができる。また、本願第２のサーマルプリントヘッドによれば、発熱抵抗体下地層への異物の取り込みが抑制されるので、該発熱抵抗体下地層の表面の状態や膜厚の均一性に優れることから、発熱抵抗体の膜厚を均一化することができるので、該発熱抵抗体の部域ごとによる抵抗値の変動を抑制することが可能となる。また、発熱抵抗体下地層は化学的および物理的な安定性に優れることから、発熱抵抗体の経時的な劣化を防止することができ、発熱抵抗体の寿命を向上されることが可能となる。さらに、発熱抵抗体下地層はグレーズガラス層からの酸素等の拡散を有効に遮蔽することができるので、グレーズガラス層に起因する発熱抵抗体の抵抗値の変動を抑制することが可能となる。
ここで、物質の表面とは、ある物体が真空中に置かれた場合、物体を構成する原子の中心からみて、少なくとも特定の方向には十分な距離の間、他の原子をみいだすことのできない表面原子の集合として規定することができる。また、膜厚は、図４に示すように、基板１８の片側の表面原子の集合（GS）の平均面として規定される基板面（SS）と、基板１８と反対側にある薄膜１９の表面の平均面として規定される薄膜１９の形状表面（ST）との組み合わせにより設定される形状膜厚（dT）により規定することとする。なお、対象とするすべての表面原子の集合（Ｇ）があるとき、任意の平面（Ｓ）を想定し、Ｇのすべての点から距離の２乗の和が最小となるようにＳの位置を決定したとき該ＳをＧの平均面とする。
本願第１および第２の発明におけるサーマルプリントヘッドによれば、保護層および発熱抵抗体下地層の膜厚は、通常、１．０〜１０．０μｍおよび１．０〜５．０μｍとなるように形成されるが、このとき、保護層の表面（発熱抵抗体および電極に対向する表面原子の集合）上の点と保護層の形状表面との距離（例えば、表４のd1、d2等）は０．１〜０．５μｍ、発熱抵抗体下地層の表面（グレーズガラス層に対向する表面原子の集合）上の点と発熱抵抗体下地層の形状表面との距離は０．１〜０．５μｍの範囲内に収束するように形成されている。
本願第１および第２の発明におけるサーマルプリントヘッドにおいて、保護層および発熱抵抗体下地層の形成に用いるターゲット、すなわち焼結体は、窒化珪素および二酸化珪素を主成分としているが、焼結体の原料となる粉末には平均粒径が１μｍ以下の酸化マグネシウムを添加している。したがって、ターゲットの密度が向上し、スパッタリングに際して異物（スプラッシュ）の発生を抑制することが可能となる。また、焼結体の原料となる粉末に平均粒径が１μｍ以下の酸化マグネシウムを添加することにより、該焼結体を用いたスパッタリングにより形成される薄膜の硬度も高くなる。ターゲットの密度を向上させ、スパッタリングに際して異物の発生を抑制するために、焼結体の原料となる粉末に添加する酸化マグネシウムの平均粒径を０．１〜０．５μｍとするとより好ましい。この点について詳述する。
図５に、焼結体の原料となる粉体へ添加された酸化マグネシウムの平均粒径と焼結体の密度との関係（図中、実線にて表記）および酸化マグネシウムの平均粒径と該酸化マグネシウムを添加して得た焼結体をターゲットとして用いて形成された薄膜の硬度との関係（図中、破線にて表記）を示す。なお、図５において、酸化マグネシウムの添加量は粉体の０．５重量％となるように固定された。また、焼結体はコールドプレスによって成型されたものである。
図５に示したように、焼結体の対理論密度比は、酸化マグネシウムの平均粒径が０．０４μｍの付近で最大となり、酸化マグネシウムの平均粒径が大きくなるにしたがって僅かずつ減少する。酸化マグネシウムの平均粒径が１μｍ以下の場合には、焼結体の対理論密度比は９０％の近傍に位置する値となっているが、酸化マグネシウムの平均粒径が１μｍを上回ると、得られる焼結体の対理論密度比が小さくなる。一方、酸化マグネシウムを添加して得た焼結体をターゲットとして用いて形成された薄膜の硬度は、酸化マグネシウムの平均粒径が１μｍ以下であればほぼ一定であるが、酸化マグネシウムの平均粒径が１μｍを越えると急激に小さくなる。したがって、酸化マグネシウムの平均粒径を１μｍ以下とすることにより、対理論密度比の大きな焼結体を得ることができ、該焼結体をターゲットとしたスパッタリングに際して異物（スプラッシュ）の発生を抑制することが可能となる。また、該焼結体をターゲットとして用いて形成された薄膜の硬度も最大値の近傍に固定することになる。さらに、酸化マグネシウムの平均粒径を０．１〜０．５μｍに設定することにより、対理論密度比の大きな焼結体を安定して得ることができ、該焼結体をターゲットとしてスパッタリングに際して異物（スプラッシュ）の発生を抑制することが確実に可能となる。また、同時に、該焼結体をターゲットとして用いた形成された薄膜の硬度も最大値の近傍に確実に固定することになる。なお、図５における結果は、スパッタリングの種類によらずほぼ同一の傾向を示した。また、平均粒径とは、粉体を構成する材料単体の直径の平均として定義される。
また、焼結体の原料となる粉体に酸化マグネシウムを添加する場合には、焼結体の密度を顕著に向上させ、該焼結体をターゲットとしたスパッタリングにより成膜した薄膜の硬度を維持する観点から、粉体中の酸化マグネシウムの添加量を０．０１〜５．０重量％、好ましくは、０．１〜０．５重量％とすることが望ましい。次に、この点について詳述する。
図６に、焼結体の原料となる粉体へ添加された酸化マグネシウムの添加量と焼結体の密度との関係（図中、実線にて表記）および酸化マグネシウムの添加量と該酸化マグネシウムを添加して得た焼結体をターゲットとして用いて形成された薄膜の硬度との関係（図中、破線にて表記）を示す。なお、図６においては、添加された酸化マグネシウムの平均粒径は０．１μｍに固定された。また、焼結体はコールドプレスによって成型されたものである。
図６に示したように、焼結体の対理論密度比は、酸化マグネシウムが添加されるにつれ急激に大きくなり、酸化マグネシウムの添加量が０．３重量％の付近で最大となるが、以降は、酸化マグネシウムの添加量が大きくなるにしたがって減少する。一方、酸化マグネシウムを添加して得た焼結体をターゲットとして用いて形成された薄膜の硬度は、酸化マグネシウムが添加されるにつれ大きくなり、酸化マグネシウムの添加量が６重量％の近傍まではほぼ一定であるが、酸化マグネシウムの添加量が６重量％を越えると急激に小さくなる。したがって、酸化マグネシウムの添加量を０．０１〜５．０重量％とすることにより、対理論密度比の大きな焼結体を得ることができ、該焼結体をターゲットとしたスパッタリングに際して異物（スプラッシュ）の発生を抑制することが可能となる。また、該焼結体をターゲットとして用いて形成された薄膜の硬度も最大値の近傍に固定することになる。さらに、酸化マグネシウムの添加量を０．１〜０．５重量％に設定することにより、焼結体に最大の対理論密度比を与えることができ、対理論密度比の大きな焼結体を安定して得ることができ、該焼結体をターゲットとしたスパッタリングに際して異物（スプラッシュ）の発生を確実に抑制することが可能となる。また、該焼結体をターゲットとして用いて形成された薄膜の硬度も最大値の近傍に確実に固定することになる。なお、図６における結果は、スパッタリングの種類によらずほぼ同一の傾向を示した。
ところで、一般に、保護層および発熱抵抗体下地層に含まれるマグネシウムの量や組成は、スパッタリングの方法や温度、気相等に代表されるスパッタリングの環境等によってスパッタ比が変動することから、同一のターゲットを用いた場合であっても変動するが、本願第１および第２の発明におけるサーマルプリントヘッドにおいては、焼結体の原料となる粉体中における酸化マグネシウムの添加量を０．０１〜５．０重量％とすることにより、形成された保護層および発熱抵抗体下地層は、０．０１〜３．０原子％のマグネシウムを含有することとなる。また、該保護層および発熱抵抗体下地層は、ＳｉＭｇxＮyＯz（０．０１≦ｘ≦１．５、０．１≦ｙ≦３．０、０．１≦ｚ≦２．０）で表される組成を有することとなる。なお、本願第１および第２の発明のサーマルプリントヘッドにおいて、スパッタリング法としては、高周波（ＲＦ）スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法あるいは反応性スパッタリング法等を好適に用いることができる。
本願第１および第２の発明のサーマルプリントヘッドにおいて、支持基体としては、通常、アルミナセラミックス等の基板が使用されるが、特に限定されるものではない。また、グレーズガラス層を設ける場合には、例えば、二酸化珪素あるいは二酸化珪素にカルシウム、バリウム、アルミニウム、ストロンチウム等が混合したものが使用されるが、特に限定されるものではない。ただし、サーマルプリントヘッドの抵抗値の上昇を防止することから、グレーズガラス層のガラス転移点は、６７０℃以上であることが望ましい。グレーズガラス層の膜厚は、通常、１０〜１００μｍ程度に形成される。さらに、発熱抵抗体としては、ニッケル、クロム、タンタル等の安定性の高い金属材料の窒化物や、Ｔａ−ＳｉＯ2、Ｎｂ−ＳｉＯ2、Ｔｉ−ＳｉＯ2等の各種サーメット材料を適宜用いることができる。一方、電極としては、一般的に用いられているＡｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ等が用いられるが、特に限定はされない。また、一般に、発熱抵抗体の膜厚は０．１〜１μｍ、電極の膜厚は１〜３μｍ程度に形成される。
なお、本願第１の発明によるサーマルプリントヘッドにおいては、発熱抵抗体より発生する熱の保持力を増大させる目的から、支持基体上にグレーズガラス層を設けることができる。
本願第３の発明に係るサーマルプリントヘッドの製造方法は、支持基体上に発熱抵抗体を配置する工程と、前記発熱抵抗体に電極を接続する工程と、窒素珪素、二酸化珪素および平均粒径が０．１μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしてスパッタリングを実施し、前記発熱抵抗体および前記電極を被覆する工程とを具備したことを特徴としている。
本願第３の発明によるサーマルプリントヘッドの製造方法によれば、窒化珪素、二酸化珪素および平均粒径が０．１μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしてスパッタリングを実施することにより、ターゲットに起因する異物（スプラッシュ）の発生が抑制されるので、異物の取り込みの抑制された保護層により発熱抵抗体および電極を被覆することができる。
また、本願第４の発明に係るサーマルプリントヘッドの製造方法は、支持基体上にグレーズガラス層を介して発熱抵抗体を配置する工程と、前記発熱抵抗体に電極を接続する工程と、窒化珪素、二酸化珪素および平均粒径が０．１μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしてスパッタリングを実施し、前記発熱抵抗体および前記電極を被覆する工程とを具備したことを特徴としている。
本願第４の発明によるサーマルプリントヘッドの製造方法によれば、支持基体上にグレーズガラス層を介して発熱抵抗体を配置することにより、発熱抵抗体より生じる熱量を保持することができる。また、窒素珪素、二酸化珪素および平均粒径が０．１μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしてスパッタリングを実施することにより、ターゲットに起因する異物（スプラッシュ）の発生が抑制されるので、異物の取り込みの抑制された保護層により発熱抵抗体および電極を被覆することができる。
さらに、本願第５の発明に係るサーマルプリントヘッドの製造方法は、窒化珪素、二酸化珪素および平均粒径が０．１μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしてスパッタリングを実施し、支持基体上にグレーズガラス層を介して発熱抵抗体下地層を形成する工程と、前記発熱抵抗体下地層上に発熱抵抗体を配置する工程と、前記発熱抵抗体に電極を接続する工程と、窒化珪素、二酸化珪素および平均粒径が０．１μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしてスパッタリングを実施し、前記発熱抵抗体および前記電極を被覆する工程とを具備したことを特徴としている。
本願第５の発明によるサーマルプリントヘッドの製造方法によれば、窒化珪素、二酸化珪素および平均粒径が０．１μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしてスパッタリングを実施することにより、ターゲットに起因する異物（スプラッシュ）の発生が抑制されるので、支持基体上にグレーズガラス層を介して異物を取り込みの抑制された発熱抵抗体下地層を形成することができる。また、窒化珪素、二酸化珪素および平均粒径が０．１μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしてスパッタリングを実施することにより、ターゲットに起因する異物（スプラッシュ）の発生が抑制されるので、異物の取り込みの抑制された保護層により発熱抵抗体および電極を被覆することができる。
本願第３〜５の発明におけるサーマルプリントヘッドの製造方法において、サーマルプリントヘッドの保護層および発熱抵抗体下地層は、ターゲットから飛散する異物を低減するために、通常の構成成分である窒化珪素および二酸化珪素に、平均粒径が０．１μｍ以下、好ましくは、平均粒径が０．１〜０．５μｍの酸化マグネシウムを添加した粉体の焼結体をターゲットとしたスパッタリング法によって形成される。すなわち、本願第３〜５の発明のサーマルプリントヘッドの製造方法においては、平均粒径が０．１μｍ以下、好ましくは、平均粒径が０．１〜０．５μｍの酸化マグネシウムにより空孔が低減され、密度の高められた焼結体がターゲットとして準備される。次いで、該ターゲットを用いてスパッタリングが実施されるが、このとき、ターゲットである焼結体の表面からは原子がほぼ均一に消費され、また空孔が低減されているので、焼結体の表面の微細な凹凸等に起因する異常放電等による異物の発生が防止される。そして、異物の付着と取り込みがほぼ解消されるとともに、均一な膜厚を有する保護層および発熱抵抗体下地層が形成される。
一般に、窒化物は酸化物と比べて構成イオンの体積拡散速度が小さいため、焼結体に空孔が生じ、理論密度に近い密度を有する焼結体を得ることは難しい。しかしながら、焼結助剤として平均粒径が０．１μｍ以下、好ましくは、平均粒径が０．１〜０．５μｍの酸化マグネシウムを添加することにより、焼結体に生じる空孔を低減させ、焼結体の密度を理論密度の近傍にまで上げることが可能となる。ターゲットとして用いる焼結体の密度を向上させるためには、酸化マグネシウムの平均粒径を１．０μｍ以下とする。上述したように、酸化マグネシウムの平均粒径が１．０μｍを上回るとターゲットとして用いる焼結体の密度の著しい向上を達成することが困難となる。さらに、焼結体の原料となる粉体の平均粒径を１０μｍ以下、好ましくは１μｍ程度以下に調整することが望ましい。このように、粉体の粒径を調整することで、ターゲットとして用いる焼結体の密度は理論密度の近傍にさらに近づくので、スパッタリングに際して異物の発生をより効果的に抑制することが可能となり、異物の付着と取り込みがほぼ解消された保護層および発熱抵抗体下地層を形成できる。さらに、形成された保護層および発熱抵抗体下地層の化学的な安定性や硬度等の物理的な特性も優れたものとなる。
また、本願第３〜５の発明において、酸化マグネシウムは、焼結体の原料となる粉体の０．０１〜５．０重量％、より好ましくは粉体の０．１〜０．５重量％となるように添加されることが望ましい。酸化マグネシウムを５．０重量％以上添加した場合には、酸化マグネシウムを添加するにしたがって焼結体の密度が低下し、また、得られる保護層および発熱抵抗体下地層の硬度が低下する。また、焼結体の原料となる粉体に対し酸化マグネシウムの添加量を０．０１重量％以下とした場合には、ターゲットとして用いる焼結体の密度を顕著に向上させることが困難となる。この点については上述した通りである。なお、焼結体の原料となる粉体中の窒化珪素および二酸化珪素の割合は、窒化珪素が粉体の６５〜８０重量％、二酸化珪素が粉体の３５〜２０重量％を占めることとなる。
また、本願第６の発明に係る記録装置は、支持基体と、前記支持基体上に配置した発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に接続した電極と、窒化珪素、二酸化珪素および平均粒径が１．０μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしたスパッタリングにより、前記発熱抵抗体および前記電極を被覆するように形成した保護層とを備えたサーマルプリントヘッドを具備したことを特徴としている。
本願第６の発明による記録装置によれば、発熱抵抗体および電極を被覆する保護層を、窒化珪素、二酸化珪素および平均粒径が１．０μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしたスパッタリングを用いて形成したサーマルプリントヘッドを搭載したことにより、保護層への異物の取り込みに起因したサーマルプリントヘッドの破損および特性の劣化が抑制されるので、画質の高い記録画像を安定して出力することができる。
また、本願第７の発明に係る記録装置は、支持基体と、前記支持基体上に配置したグレーズガラス層と、窒化珪素、二酸化珪素および平均粒径が１．０μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしたスパッタリングにより、前記グレーズガラス層上に形成した発熱抵抗体下地層と、前記支持基体上に配置した発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に接続した電極と、窒化珪素、二酸化珪素および平均粒径が１．０μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしたスパッタリングにより、前記発熱抵抗体および前記電極を被覆するように形成した保護層とを備えたサーマルプリントヘッドを具備したことを特徴としている。
本願第７の発明による記録装置によれば、グレーズガラス層上の発熱抵抗体下地層と、発熱抵抗体および電極を被覆する保護層とを、窒化珪素、二酸化珪素および平均粒径が１．０μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしたスパッタリングを用いて形成したサーマルプリントヘッドを搭載したことにより、発熱抵抗体下地層および保護層への異物の取り込みに起因したサーマルプリントヘッドの破損および特性の劣化が抑制されるので、画質の高い記録画像を安定して出力することができる。
本願第６および第７の発明による記録装置は、サーマルプリントヘッドにより記録媒体に画像を記録するように構成されたものであれば限定されるものではない。ここで、図７に、本願第６および第７の発明による記録装置の一構成例を示す。
図７に示すように、本構成による記録装置は、大きく分けて印字部２１および搬送部２２からなる機構部と、この機構部を制御する制御部からなるコントロール回路２３、コントロール回路２３と接続された操作パネル部２４および電源部２５とからなっている。そして、印字部２１は、転写媒体にプリントを行うサーマルプリントヘッド２６、サーマルプリントヘッド２６の位置決めを行うホームポジション検出器２７、サーマルプリントヘッド２６と転写媒体との接触を感知するヘッドコンタクトソレノイド２８、インクリボンをサーマルプリントヘッド２６に供給するリボンフィードモータ２９、スペースモータ３０等から構成されている。また、搬送部２２は、転写媒体を送り出すペーパフィードモータ３１および転写媒体の区切りを検出するペーパエンド検出器３２等から構成されている。
本形態の記録装置においては、記録信号が入力されると、コントロール回路２３に備えられたＣＰＵと並／直列変換回路との間で記録信号がプリント用の記録データに変換され各モータが駆動されると共に、記録データに従い、また制御プログラムに基づいてサーマルプリントヘッド２６が駆動されプリントが行われる。
記録装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理器機の画像出力端末として一体に、あるいは別体に設けられるものでもよいし、リーダ等と組み合わせた複写装置、送受信機能を有するファクシミリ装置、孔版印刷に用いる孔版印刷装置の形態をとるものであってもよい。
また、本願第８の発明に係る焼結体は、窒化珪素、二酸化珪素および平均粒径が１．０μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体を焼結して製造されたことを特徴としている。
本願第８の発明による焼結体においては、窒化珪素、二酸化珪素および平均粒径が１．０μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体を焼結することにより空孔を低減できるので、理論密度に近い密度を有する焼結体を得ることが可能となる。
さらに、本願第９の発明に係る焼結体は、ＳｉＭｇxＮyＯz（０．００１≦ｘ≦０．０１、０．１≦ｙ≦２．０、０．１≦ｚ≦０．５）で表される組成を有することを特徴としている。
本願第９の発明による焼結体においては、ＳｉＭｇxＮyＯz（０．００１≦ｘ≦０．０１、０．１≦ｙ≦２．０、０．１≦ｚ≦０．５）で表される組成を有することにより空孔を低減できるので、理論密度に近い密度を有することが可能となる。
また、本願第１０の発明に係るターゲットは、窒化珪素、二酸化珪素および平均粒径が１．０μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体を焼結して製造されたことを特徴としている。
本願第１０の発明によるターゲットにおいては、窒化珪素、二酸化珪素および平均粒径が１．０μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体を焼結することにより空孔を低減できるので、理論密度に近い密度を有する焼結体を得ることが可能となる。
さらに、本願第１１の発明に係るターゲットは、ＳｉＭｇxＮyＯz（０．００１≦ｘ≦０．０１、０．１≦ｙ≦２．０、０．１≦ｚ≦０．５）で表される組成を有することを特徴としている。
本願第１１の発明によるターゲットにおいては、ＳｉＭｇxＮyＯz（０．００１≦ｘ≦０．０１、０．１≦ｙ≦２．０、０．１≦ｚ≦０．５）で表される組成を有することにより空孔を低減できるので、理論密度に近い密度を有することが可能となる。
本願第８の発明による焼結体および本願第１０の発明によるターゲットにおいては、焼結助剤として平均粒径が１．０μｍ以下、好ましくは、平均粒径が０．１〜０．５μｍの酸化マグネシウムを添加することにより、焼結体およびターゲットに生じる空孔を低減させ、密度を理論密度の近傍にまで上げることが可能となる。酸化マグネシウムは、焼結体およびターゲットの原料となる粉体の０．０１〜５．０重量％、より好ましくは粉体の０．１〜０．５重量％となるように添加される。焼結体およびターゲットの原料となる粉体に対し酸化マグネシウムの添加量を０．０１重量％以下とした場合には、焼結体およびターゲットの密度を顕著に向上させることが困難となる。また、該粉体に対し酸化マグネシウムの添加量を５．０重量％以上として場合には、酸化マグネシウムを添加するにしたがって焼結体およびターゲットの密度が低下し、また、該ターゲットにより形成される薄膜の硬度が低下する。また、該粉体中の窒化珪素および二酸化珪素の割合は、窒化珪素が粉体の６５〜８０重量％、二酸化珪素が粉体の３５〜２０重量％である。該粉体を焼結するに際しては、粉体の平均粒径を１０μｍ以下、好ましくは１μｍ程度以下に調整することが望ましい。このように、粉体の粒径を調整することで、焼結体およびターゲットの密度を理論密度の近傍にさらに近づけることができる。
焼結体およびターゲットを製造するに際し、該焼結体およびターゲットの原料となる粉体は、予め各成分を所定の粒径に調整した後混合してもよいし、各成分を混合した後、例えばボールミル等により粉砕、混合して所定の粒径に調整してもよい。焼結は、通常、粉体をコールドプレスした後に、１７００℃前後にて数時間焼成することにより行われるが、得られる焼結体およびターゲットの密度が高まるのであれば、特に限定はされず、例えば、加圧焼結を用いることも可能である。こうして製造された焼結体およびターゲットは、ＳｉＭｇxＮyＯz（０．００１≦ｘ≦０．０１、０．１≦ｙ≦２．０、０．１≦ｚ≦０．５）で表される組成を有することとなる。また、本願第８および第９の発明による焼結体および本願第１０および第１１の発明によるターゲットにおいては、該焼結体および該ターゲットは、対理論密度比（理論上、算出される最大の密度に対する割合）の８０〜９５％にまで密度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明によるサーマルプリントヘッドの一実施例を示した図である。
図２は、スパッタリング装置を示した図である。
図３は、本発明によるサーマルプリントヘッドの他の実施例を示す図である。
図４は、膜厚の概念を示した図である。
図５は、焼結体の原料となる粉体へ添加された酸化マグネシウムの平均粒径と焼結体の密度との関係および酸化マグネシウムの平均粒径と該酸化マグネシウムを添加して得た焼結体をターゲットとして用いて形成された薄膜の硬度との関係を示した図である。
図６は、焼結体の原料となる粉体へ添加された酸化マグネシウムの添加量と焼結体の密度との関係および酸化マグネシウムの添加量と該酸化マグネシウムを添加して得た焼結体をターゲットとして用いて形成された薄膜の硬度との関係を示した図である。
図７は、記録装置の一構成例を示した図である。
発明を実施するための最良の形態
以下に、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、各図面において、同一の構成に関しては同一の符号を付して示すこととする。
（実施例１および比較例１）
図１は、本発明のサーマルプリントヘッドの一実施例を示す図である。
アルミナセラミックス製の支持基板１上に、二酸化珪素からなるグレーズガラス層２を配置した。次に、グレーズガラス層２上に、Ｔａ−ＳｉＯ2からなる発熱抵抗体層３を形成し、発熱抵抗体層３上に発熱部４を形成するようにＡｌ−Ｓｉからなる個別電極５および共通電極６をフォトエングレービングプロセスを用いて形成した。そして、発熱部４、個別電極５および共通電極６を被覆する保護層７を、以下に示すように形成した。
はじめに、平均粒径１μｍの窒化珪素７４．６重量％、平均粒径１μｍの二酸化珪素２４．９重量％、平均粒径０．５μｍの酸化マグネシウム０．５重量％からなる粉体をボールミルで混合して焼結材とした（実施例１）。一方、従来と同様に、平均粒径１μｍの窒化珪素７５重量％、平均粒径１μｍの二酸化珪素２５重量％からなる粉体をボールミルで混合して焼結材とした（比較例１）。なお、窒化珪素および酸化マグネシウムの純度は９９．９９％、二酸化珪素の純度は９９．９％である。
次いで、これらの焼結材を圧力１０MPaでコールドプレスした後、１気圧の窒素雰囲気中、１７００℃前後の範囲内の温度に５時間保持して焼結し、８１０mm×１４５mm×１０mmの焼結体、すなわちターゲットを得た。これらの焼結体の密度をアルキメデス法によって測定したところ、それぞれ２．６g/cm3（実施例１、対理論密度比約９０％）および１．６g/cm3（比較例１、対理論密度比約５５％）であり、酸化マグネシウムの添加により焼結体の密度が大幅に向上していた。
続いて、図２に示すように、これらの焼結体をターゲットとして、高周波２極スパッタリングにより保護層７を形成した。すなわち、個別電極５および共通電極６が形成されたサーマルプリントヘッド８をスパッタリング装置９内の載置台１０の上に載置し、ターゲット保持部１１に保持したターゲット１２から試料を蒸発させて、サーマルプリントヘッドの発熱部４、個別電極５および共通電極６を被覆する保護層７を形成した。なお、図２において、１３はＲＦ電源、１４はガス導入口、１５はガス流量を調整するリークバルブおよび１６はガス排出口である。また、スパッタリングは、アルゴン雰囲気下（流量２５０sccm）、圧力０．３〜０．４７Pa、印加パワー３〜５kWの条件で４時間にわたり行った。また、ターゲットと発熱部４、個別電極５および共通電極６の間の距離は約４．０cmである。こうして、形成された保護膜７の膜厚が約３μｍのサーマルプリントヘッドを得た。
形成した２種類の保護層７について、異物の取り込み数を顕微鏡観察にて計測したところ、酸化マグネシウムを添加したターゲットを用いて形成された保護層７（実施例１）は、従来のターゲットを用いて形成された保護層７（比較例１）と比べて、取り込まれた異物の数が約１／１０に減少していた。
また、各々の保護層７を試料として質量分析計にて元素分析を行ったところ、実施例１の保護層７においては、マグネシウムが１原子％、珪素、酸素および窒素がそれぞれ４２、２５および３２原子％の割合で検出された。一方、比較例１の保護層７においては、珪素、酸素、窒素がそれぞれ４２、２６、３２原子％の割合で検出された。
さらに、各々の保護層７の硬度をヌープ硬度およびビッカース硬度にて測定したところ、酸化マグネシウムを添加したターゲットにより形成された保護層７（実施例１）は、従来のターゲットにより形成された保護層７（比較例１）と比べて、硬度が上昇していた。これは、酸化マグネシウムの添加により、密度が大幅に向上した焼結体をターゲットとしてスパッタリングしたため、形成された保護層の密度が従来の保護層に比べて高まったためであると推測される。
次に、各々の保護層７を有するサーマルプリントヘッドを用いてステップストレステストを行ったところ、従来のターゲットにより形成された保護層７（比較例１）と比べて酸化マグネシウムを添加したターゲットにより形成された保護層７（実施例１）の耐クラック性は向上し、長寿命の保護層となっていた。
さらに、各々の保護層７を有するサーマルプリントヘッドに熱パルスを加え、抵抗値の変化を調べたところ、従来のターゲットにより形成された保護層７（比較例１）を有するサーマルプリントヘッドと比べて、酸化マグネシウムを添加したターゲットを用いて形成された保護層７（実施例１）を有するサーマルプリントヘッドの抵抗値の変化が少なく、サーマルプリントヘッドの特性は向上していた。
また、図７に示した構成の記録装置に、実施例１および比較例１のサーマルプリントヘッドを搭載してプリントを行ったところ、実施例１のサーマルプリントヘッドを搭載した記録装置は、比較例１のサーマルプリントヘッドを搭載した記載装置と比べ、長期にわたって画質の高い記録画像を出力することができた。
（実施例２および比較例２）
図３は、本発明の構成の他の一実施例を示す図である。
アルミナセラミックス製支持基板１上に、二酸化珪素からなるグレーズガラス層２を配置した。次に、グレーズガラス層２上に約４μｍの膜厚の発熱抵抗体下地層１７を形成した。すなわち、実施例１と同様のターゲット材を用いて形成した発熱抵抗体下地層１７（実施例２）、比較例１と同様のターゲット材を用いて形成した発熱抵抗体下地層１７（比較例２）である。なお、スパッタリングは図２に示す装置で行い、スパッタリング条件も実施例１および比較例１と同様にした。
形成した２種類の発熱抵抗体下地層１７について異物の取り込み数を顕微鏡観察にて計測したところ、酸化マグネシウムを添加したターゲットを用いて形成された発熱抵抗体下地層１７（実施例２）は、従来のターゲットを用いて形成された発熱抵抗体下地層１７（比較例２）と比べて、取り込まれた異物の数が約１／１０に減少していた。
また、各々の発熱抵抗体下地層１７を試料として質量分析計にて元素分析を行ったところ、実施例２の発熱抵抗体下地層１７においては、マグネシウムが１原子％、珪素、酸素、窒素がそれぞれ４２、２５および３２原子％の割合で検出された。一方、比較例２の発熱抵抗体下地層１７においては、珪素、酸素、窒素がそれぞれ４２、２６および３２原子重量％の割合で検出された。さらに、それぞれの発熱抵抗体下地層１７の硬度をヌープ硬度およびビッカース硬度にて測定したところ、酸化マグネシウムを添加したターゲットにより形成された発熱抵抗体下地層１７（実施例２）は、従来のターゲットにより形成された発熱抵抗体下地層１７（比較例２）と比べて、硬度が上昇していた。
次に、それぞれの発熱抵抗体下地層１７上に、Ｔａ−ＳｉＯ2からなる発熱抵抗体層３を形成し、発熱抵抗体層３上に発熱部４を形成するようにＡｌ−Ｓｉからなる個別電極５および共通電極６を、フォトエングレービングプロセスを用いて形成した。
次に、発熱部４、個別電極５および共通電極６を被覆する保護層７を、実施例２については実施例１と同様に、また、比較例２については比較例１と同様にして形成した。
形成した２種類の保護層７について、異物の取り込み数を顕微鏡観察にて計測したところ、酸化マグネシウムを添加したターゲットを用いて形成された保護層７（実施例２）は、従来のターゲット材を用いて形成された保護層７（比較例２）と比べて、取り込まれた異物の数が約１／１０に減少していた。
また、各々の保護層７を試料として質量分析計にて元素分析を行ったところ、実施例２の保護層７においては、マグネシウムが１原子％、珪素、酸素および窒素がそれぞれ４２、２５および３２原子％の割合で検出された。一方、比較例２の保護層７においては、珪素、酸素、窒素がそれぞれ４２、２６、３２原子％の割合で検出された。
さらに、各々の保護層７の硬度をヌープ硬度およびビッカース硬度にて測定したところ、酸化マグネシウムを添加したターゲットにより形成された保護層７（実施例２）は、従来のターゲットにより形成された保護層７（比較例２）と比べて、硬度が上昇していた。これは、上述したように、酸化マグネシウムの添加により、密度が大幅に向上した焼結体をターゲットとしてスパッタリングしたため、形成された保護層の密度が従来の保護層に比べて高まったためであると推測される。
次に、これらの発熱抵抗体下地層１７および保護層７を有するサーマルプリントヘッドを用いてステップストレステストを行ったところ、従来のターゲットにより形成された保護層７（比較例２）と比べて酸化マグネシウムを添加したターゲットにより形成された保護層７（実施例２）の耐クラック性は向上し、長寿命の保護層となっていた。
また、これらの発熱抵抗体下地層１７および保護層７を有するサーマルプリントヘッドに熱パルスを加え、抵抗値の変化を調べたところ、従来の保護層７および発熱抵抗体下地層１７（比較例２）を有するサーマルプリントヘッドと比べて酸化マグネシウムを添加したターゲットにより形成された保護層７および発熱抵抗体下地層１７（実施例２）を有するサーマルプリントヘッドの抵抗値の変化が少なく、サーマルプリントヘッドの特性は向上していた。さらに、実施例２に示したサーマルプリントヘッドにおいて、抵抗値の変化は実施例１に示したサーマルプリントヘッドと比較してさらに減少していた。これは、酸化マグネシウムの添加により、密度が大幅に向上した焼結体をターゲットとしてスパッタリングしたため、形成された発熱抵抗体下地層の欠陥が抑制され、グレーズガラス層から発熱抵抗体層への酸素等の拡散が効果的に抑制されたためであると推測される。
また、図７に示した構成の記録装置に、実施例２および比較例２のサーマルプリントヘッドを搭載してプリントを行ったところ、実施例２のサーマルプリントヘッドを搭載した記録装置は、比較例２のサーマルプリントヘッドを搭載した記録装置と比べ、長期にわたって画質の高い記録画像を出力することができた。
（実施例３）
図１に示したサーマルプリントヘッドを製造した。すなわち、アルミナセラミックス製の支持基板１上に、二酸化珪素からなるグレーズガラス層２を配置した。次に、グレーズガラス層２上に、Ｔａ−ＳｉＯ2からなる発熱抵抗体層３を形成し、発熱抵抗体層３上に発熱部４を形成するようにＡｌ−Ｓｉからなる個別電極５および共通電極６をフォトエングレービングプロセスを用いて形成した。そして、発熱部４、個別電極５および共通電極６を被覆する保護層７を、以下に示すように形成した。
はじめに、平均粒径１μｍの窒化珪素７４．６重量％、平均粒径１μｍの二酸化珪素２４．９重量％、平均粒径０．０５μｍの酸化マグネシウム０．５重量％からなる粉体を各々ボールミルで混合して焼結材とした、なお、窒化珪素および酸化マグネシウムの純度は９９．９９％、二酸化珪素の純度は９９．９％である。
次いで、実施例１と同様にして、８１０mm×１４５mm×１０mmの焼結体、すなわちターゲットを得た。これらの焼結体の密度をアルキメデス法によって測定したところ、２．４３g/cm3（実施例３、対理論密度比約８５％）であり、酸化マグネシウムの平均粒径を０．５μｍとした実施例１との間で大きな変化は見られなかった。
続いて、実施例１と同様にして、サーマルプリントヘッド８の発熱部４、個別電極５および共通電極６を被覆する保護層７を形成した。形成された保護膜７の膜厚は約３μｍであった。
形成した保護層７について、異物の取り込み数を顕微鏡観察にて計測したところ、酸化マグネシウムの平均粒径を０．０５μｍに調整したターゲットにより形成された実施例３の保護層７に取り込まれた異物の数は、実施例１における保護層７に取り込まれた異物の数と比べて大きな変化は見られなかった。
また、保護層７を試料として質量分析計にて元素分析を行ったところ、実施例３の保護層７において、マグネシウム、珪素、酸素および窒素が、１、４２、２５および３２原子％の割合で検出された。
さらに、保護層７の硬度をヌープ硬度およびビッカース硬度にて測定したところ、酸化マグネシウムの平均粒径を０．０５μｍに調整したターゲットにより形成された実施例３の保護層７の硬度は、実施例１における保護層７の硬度と比べて大きな差は見られなかった。
次に、各々の保護層７を有するサーマルプリントヘッドを用いてステップストレステストを行ったところ、酸化マグネシウムの平均粒径を０．０５μｍに調整したターゲットにより形成された実施例３の保護層７は、実施例１における保護層７と比べて大きな差は見られなかった。
さらに、保護層７を有するサーマルプリントヘッドに熱パルスを加え、抵抗値の変化を調べたところ、実施例１のサーマルプリントヘッドと比べて、サーマルプリントヘッドの特性はほぼ同等であった。
また、図７に示した構成の記録装置に、実施例３のサーマルプリントヘッドを搭載してプリントを行ったところ、実施例１のサーマルプリントヘッドを搭載した記録装置と比べ、ほぼ同等の期間にわたり、画質の高い記録画像を出力することができた。
したがって、焼結材に添加する酸化マグネシウムの平均粒径が１μｍより小さければ、サーマルプリントヘッドの特性および記録装置から出力される記録画像の画質はほぼ同等であることが解った。
（実施例４および比較例３）
図１に示したサーマルプリントヘッドを製造した。すなわち、アルミナセラミックス製の支持基板１上に、二酸化珪素からなるグレーズガラス層２を配置した。次に、グレーズガラス層２上に、Ｔａ−ＳｉＯ2からなる発熱抵抗体層３を形成し、発熱抵抗体層３上に発熱部４を形成するようにＡｌ−Ｓｉからなる個別電極５および共通電極６をフォトエングレービングプロセスを用いて形成した。そして、発熱部４、個別電極５および共通電極６を被覆する保護層７を、以下に示すように形成した。
はじめに、平均粒径１μｍの窒化珪素７４．６重量％、平均粒径１μｍの二酸化珪素２４．９重量％、平均粒径１．０μｍの酸化マグネシウム０．５重量％からなる粉体（実施例４）および平均粒径１μｍの窒化珪素７４．６重量％、平均粒径１μｍの二酸化珪素２４．９重量％、平均粒径５．０μｍの酸化マグネシウム０．５重量％からなる粉体（比較例３）を各々ボールミルで混合して焼結材とした。なお、窒化珪素および酸化マグネシウムの純度は９９．９９％、二酸化珪素の純度は９９．９％である。
次いで、実施例１と同様にして、８１０mm×１４５mm×１０mmの焼結体、すなわちターゲットを得た。これらの焼結体の密度をアルキメデス法によって測定したところ、それぞれ、２．４３g/cm3（実施例４、対理論密度比約８５％）および２．２５g/cm3（比較例３、対理論密度比約７９％）であり、酸化マグネシウムの平均粒径を１．０μｍに調整した方が、酸化マグネシウムの平均粒径を５．０μｍに調整した場合と比べて密度が高くなっていた。
続いて、実施例１と同様にして、サーマルプリントヘッド８の発熱部４、個別電極５および共通電極６を被覆する保護層７を形成した。形成された保護膜７の膜厚は約３μｍであった。
形成した２種類の保護層７について、異物の取り込む数を顕微鏡観察にて計測したところ、酸化マグネシウムの平均粒径を１．０μｍに調整した焼結材より得られたターゲットより形成された保護層７（実施例４）は、酸化マグネシウムの平均粒径を５．０μｍに調整した焼結材より得られたターゲットより形成された保護層７（比較例３）と比べて取り込まれた異物の数が約１／１．５に減少していた。
また、各々の保護層７を試料として質量分析計にて元素分析を行ったところ、実施例４および比較例３の保護層７において、マグネシウム、珪素、酸素および窒素が、１．０、４２、２５および３２原子％、および１．５、４２．５、２４および３１原子％の割合で検出された。
さらに、各々の保護層７の硬度をヌープ硬度およびビッカース硬度にて測定したところ、酸化マグネシウムの平均粒径を１．０μｍに調整した焼結材より得られたターゲットより形成された保護層７（実施例４）の硬度は、酸化マグネシウムの平均粒径を５．０μｍに調整した焼結材より得られたターゲットより形成された保護層７（比較例３）の硬度と比べて上昇していた。これは、平均粒径を１．０μｍに調整した酸化マグネシウムの添加により、密度が大幅に向上した焼結体をターゲットとしてスパッタリングしたため、実施例４においては、形成された保護層の密度が高まったためであると推測される。
次に、各々の保護層７を有するサーマルプリントヘッドを用いてステップストレステストを行ったところ、酸化マグネシウムの粒径を１．０μｍに調整した焼結材より得られたターゲットより形成された保護層７（実施例４）は、比較例３における保護層７と比べて耐クラック性が向上しており、長寿命の保護層となっていた。
さらに、各々の保護層７を有するサーマルプリントヘッドに熱パルスを加え、抵抗値の変化を調べたところ、比較例３におけるサーマルプリントヘッドと比べて実施例４のサーマルプリントヘッドの抵抗値の変化が少なく、サーマルプリントヘッドの特性は向上していた。
また、図７に示した構成の記録装置に、実施例４および比較例３のサーマルプリントヘッドを搭載してプリントを行ったところ、実施例４のサーマルプリントヘッドを搭載した記録装置は、比較例３のサーマルプリントヘッドを搭載した記録装置と比べ、長期にわたって画質の高い記録画像を出力することができた。
（実施例５および比較例４）
図１に示したサーマルプリントヘッドを製造した。すなわち、アルミナセラミックス製の支持基板１上に、二酸化珪素からなるグレーズガラス層２を配置した。次に、グレーズガラス層２上に、Ｔａ−ＳｉＯ2からなる発熱抵抗体層３を形成し、発熱抵抗体層３上に発熱部４を形成するようにＡｌ−Ｓｉからなる個別電極５および共通電極６をフォトエングレービングプロセスを用いて形成した。そして、発熱部４、個別電極５および共通電極６を被覆する保護層７を、以下に示すように形成した。
はじめに、平均粒径１μｍの窒化珪素７４．８５重量％、平均粒径１μｍの二酸化珪素２５．１重量％、平均粒径０．５μｍの酸化マグネシウム０．０５重量％からなる粉体をボールミルで混合して焼結材とした（実施例５）。一方、平均粒径１μｍの窒化珪素７４．８９５重量％、平均粒径１μｍの二酸化珪素２５．１重量％、平均粒径０．５μｍの酸化マグネシウム０．００５重量％からなる粉体をボールミルで混合して焼結材とした（比較例５）。なお、窒化珪素および酸化マグネシウムの純度は９９．９９％、二酸化珪素の純度は９９．９％である。
次いで、実施例１と同様にして、８１０mm×１４５mm×１０mmの焼結体、すなわちターゲットを得た。これらの焼結体の密度をアルキメデス法によって測定したところ、それぞれ２．００g/cm3（実施例５、対理論密度比約７０％）および１．７０g/cm3（比較例４、対理論密度比約６０％）であり、実施例５における焼結体の密度は比較例４における焼結体の密度と比べて大きく向上していた。
続いて、実施例１と同様にして、サーマルプリントヘッド８の発熱部４、個別電極５および共通電極６を被覆する保護層７を形成した。形成された保護膜７の膜厚は約３μｍであった。
形成した２種類の保護層７について、異物の取り込み数を顕微鏡観察にて計測したところ、酸化マグネシウムを０．０５重量％添加したターゲットにより形成された保護層７（実施例５）は、酸化マグネシウムを０．００５重量％添加したターゲットにより形成された保護層７（比較例４）と比べて、取り込まれた異物の数が約１／１０に減少していた。
また、各々の保護層７を試料として質量分析計にて元素分析を行ったところ、実施例５の保護層７においては、マグネシウムが０．１原子％、珪素、酸素および窒素がそれぞれ４５、２５および３０原子％の割合で検出された。一方、比較例５の保護層７においては、マグネシウムが０．１原子％、珪素、酸素および窒素がそれぞれ４６、２７および２７原子％の割合で検出された。
さらに、各々の保護層７の硬度をヌープ硬度およびビッカース硬度にて測定したところ、酸化マグネシウムを０．０５重量％添加した焼結材より得られたターゲットより形成された保護層７（実施例５）は、酸化マグネシウムを０．００５重量％添加した焼結材より得られたターゲットより形成された保護層７（比較例４）と比べて、硬度が上昇していた。これは、実施例５においては、０．０５重量％の酸化マグネシウムを焼結材に添加して密度が向上した焼結体をターゲットとしてスパッタリングしたため形成された保護層の密度が高まったが、比較例４においては、焼結材への酸化マグネシウムの添加量が０．００５重量％であったためターゲットの密度の向上が実施例５ほど顕著ではなく、形成された保護層の密度が実施例５と比較して低下したと推測される。
次に、各々の保護層７を有するサーマルプリントヘッドを用いてステップストレステストを行ったところ、酸化マグネシウムを０．００５重量％添加した焼結材より得られたターゲットより形成された保護層７（比較例４）と比べて酸化マグネシウムを０．０５重量％添加した焼結材より得られたターゲットより形成された保護層７（実施例５）の耐クラック性は向上し、長寿命の保護層になっていた。
さらに、各々の保護層７を有するサーマルプリントヘッドに熱パルスを加え、抵抗値の変化を調べたところ、比較例４のサーマルプリントヘッドと比べて実施例５のサーマルプリントヘッドの抵抗値の変化が少なく、サーマルプリントヘッドの特性は向上していた。
また、図７に示した構成の記録装置に、実施例５および比較例４のサーマルプリントヘッドを搭載してプリントを行ったところ、実施例５のサーマルプリントヘッドを搭載した記録装置は、比較例４のサーマルプリントヘッドを搭載した記録装置と比べ、長期にわたって画質の高い記録画像を出力することができた。
（実施例６および比較例５）
図１に示したサーマルプリントヘッドを製造した。すなわち、アルミナセラミックス製の支持基板１上に、二酸化珪素からなるグレーズガラス層２を配置した。次に、グレーズガラス層２上に、Ｔａ−ＳｉＯ2からなる発熱抵抗体層３を形成し、発熱抵抗体層３上に発熱部４を形成するようにＡｌ−Ｓｉからなる個別電極５および共通電極６をフォトエングレービングプロセスを用いて形成した。そして、発熱部４、個別電極５および共通電極６を被覆する保護層７を、以下に示すように形成した。
はじめに、平均粒径１μｍの窒化珪素７７．１重量％、平均粒径１μｍの二酸化珪素２６．９重量％、平均粒径０．５μｍの酸化マグネシウム５．０重量％からなる粉体をボールミルで混合して焼結材とした（実施例６）。一方、平均粒径１μｍの窒化珪素６８．０重量％、平均粒径１μｍの二酸化珪素２２．０重量％、平均粒径０．５μｍの酸化マグネシウム１０重量％からなる粉体をボールミルで混合して焼結材とした（比較例５）。なお、窒化珪素および酸化マグネシウムの純度は９９．９９％、二酸化珪素の純度は９９．９％である。
次いで、実施例１と同様にして、８１０mm×１４５mm×１０mmの焼結体、すなわちターゲットを得た。これらの焼結体の密度をアルキメデス法によって測定したところ、それぞれ２．３０g/cm3（実施例６、対理論密度比約８１％）および１．９５g/cm3（比較例５、対理論密度比約６８％）であり、比較例５の焼結体における対理論密度比は、一転して減少する傾向を示した。
続いて、実施例１と同様にして、サーマルプリントヘッド８の発熱部４、個別電極５および共通電極６を被覆する保護層７を形成した。形成された保護膜７の膜厚は約３μｍであった。
形成した２種類の保護層７について、異物の取り込み数を顕微鏡観察にて計測したところ、酸化マグネシウムを５．０重量％添加した焼結材より得られたターゲットより形成された保護層７（実施例６）における異物の取り込み数は、酸化マグネシウムを１０．０重量％添加した焼結材より得られたターゲットより形成された保護層７（比較例５）における異物の取り込み数の約１／１０に減少していた。
また、各々の保護層７を試料として質量分析計にて元素分析を行ったところ、実施例６の保護層７においては、マグネシウムが２原子％、珪素、酸素および窒素がそれぞれ４１、２４および３２原子％の割合で検出された。一方、比較例５の保護層７においては、マグネシウムが５原子％、珪素、酸素および窒素がそれぞれ４２、２１および３２原子％の割合で検出された。
さらに、各々の保護層７の硬度をヌープ硬度およびビッカース硬度にて測定したところ、酸化マグネシウムを１０．０重量％添加した焼結材より得られたターゲットより形成された保護層７（比較例５）の硬度は、酸化マグネシウムを５．０重量％添加した焼結材より得られたターゲットより形成された保護層７（実施例６）と比べて硬度が低下していた。これは、保護層の密度の減少と併せ、保護層に含まれるマグネシウムの量が多いために保護層の硬度が低下したものと推測される。
次に、各々の保護層７を有するサーマルプリントヘッドを用いてステップストレステストを行ったところ、酸化マグネシウムを５．０重量％添加した焼結材より得られたターゲットより形成された保護層７（実施例６）は、酸化マグネシウムを１０．０重量％添加した焼結材より得られたターゲットより形成された保護層７（比較例５）と比べて耐クラック性が向上しており、より長寿命の保護層となっていた。
また、各々の保護層７を有するサーマルプリントヘッドに熱パルスを加え、抵抗値の変化を調べたところ、比較例６のサーマルプリントヘッドと比べて実施例６のサーマルプリントヘッドの抵抗値の変化が少なく、サーマルプリントヘッドの特性は向上していた。
また、図７に示した構成の記録装置に、実施例６および比較例５のサーマルプリントヘッドを搭載してプリントを行ったところ、実施例６のサーマルプリントヘッドを搭載した記録装置は、比較例４のサーマルプリントヘッドを搭載した記録装置と比べ、長期にわたって画質の高い記録画像を出力することができた。
産業上の利用可能性
以上、説明したように、本願第１の発明に係るサーマルプリントヘッドによれば、窒化珪素、二酸化珪素および平均粒径が１．０μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしたスパッタリングを用いて保護層を形成するので、保護層におけるピンホールの発生や保護層の破壊が低減されるとともに、耐環境性に優れ、信頼性が高く、高品位のサーマルプリントヘッドを提供することができる。したがって、画質の高い記録画像を出力するための記録装置に用いるのに適している。
また、本願第２の発明に係るサーマルプリントヘッドによれば、窒化珪素、二酸化珪素および平均粒径が１．０μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしたスパッタリングを用いて保護層および発熱抵抗体下地層を形成するので、保護層および発熱抵抗体下地層におけるピンホールの発生や保護層および発熱抵抗体下地層の破壊が低減されるとともに、耐環境性に優れ、信頼性が高く、高品位のサーマルプリントヘッドを提供することできる。したがって、画質の高い記録画像を出力するための記録装置に用いるのに適している。
さらに、本願第３および第４の発明に係るサーマルプリントヘッドの製造方法によれば、窒化珪素、二酸化珪素および平均粒径が１．０μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしたスパッタリングにより、異物の取り込みの抑制された保護層を形成できるので、保護層に生じるピンホールや保護層の破壊を低減するとともに、耐環境性に優れ、信頼性が高く、高品位のサーマルプリントヘッドを提供するのに適している。
また、本願第５の発明に係るサーマルプリントヘッドの製造方法によれば、窒化珪素、二酸化珪素および平均粒径が１．０μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体の焼結体をターゲットとしたスパッタリングにより、異物の取り込みの抑制された保護層および発熱抵抗体下地層を形成できるので、保護層および発熱抵抗体下地層に生じるピンホールや保護層および発熱抵抗体下地層の破壊を低減するとともに、耐環境性に優れ、信頼性が高く、高品位のサーマルプリントヘッドを提供するのに適している。
さらに、本願第６の発明に係る記録装置によれば、保護層におけるピンホールの発生や保護層の破壊が低減されるとともに、耐環境性に優れ、信頼性が高く、高品位のサーマルプリントヘッドを備えているので、画質の高い記録画像を出力する孔版印刷やファクシミリ等として用いるのに適している。
また、本願第７の発明に係る記録装置によれば、保護層および発熱抵抗体下地層におけるピンホールの発生や保護層および発熱抵抗体下地層の破壊が低減されるとともに、耐環境性に優れ、信頼性が高く、高品位のサーマルプリントヘッドを備えているので、画質の高い記録画像を出力する孔版印刷やファクシミリ等として用いるのに適している。
さらに、本願第８の発明に係る焼結体によれば、窒化珪素、二酸化珪素および平均粒径が１．０μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体を焼結することにより空孔を低減し理論密度に近い密度を実現できるので、サーマルプリントヘッドの保護層や発熱抵抗体下地層等の形成に用いるのに適している。
また、本願第９の発明に係る焼結体によれば、ＳｉＭｇxＮyＯz（０．００１≦ｘ≦０．０１、０．１≦ｙ≦２．０、０．１≦ｚ≦０．５）で表される組成を有することにより空孔を低減し理論密度に近い密度を実現できるので、サーマルプリントヘッドの保護層や発熱抵抗体下地層等の形成に用いるのに適している。
さらに、本願第１０の発明に係るターゲットによれば、窒化珪素、二酸化珪素および平均粒径が１．０μｍ以下の酸化マグネシウムを具備した粉体を焼結することにより空孔を低減し理論密度に近い密度を実現できるので、サーマルプリントヘッドの保護層や発熱抵抗体下地層等の形成に用いるのに適している。
また、本願第１１の発明に係るターゲットによれば、ＳｉＭｇxＮyＯz（０．００１≦ｘ≦０．０１、０．１≦ｙ≦２．０、０．１≦ｚ≦０．５）で表される組成を有することにより空孔を低減し理論密度に近い密度を実現できるので、サーマルプリントヘッドの保護層や発熱抵抗体下地層等の形成に用いるのに適している。
【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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