特開 2024-8738 サーマルヘッド及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024008738

(43)【公開日】2024-01-19

(54)【発明の名称】サーマルヘッド及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/335 20060101AFI20240112BHJP

【ＦＩ】

B41J2/335 101D

B41J2/335 101H

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022110859

(22)【出願日】2022-07-09

(71)【出願人】

【識別番号】000113322

【氏名又は名称】東芝ホクト電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000235

【氏名又は名称】弁理士法人 天城国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】北澤 祐介

(72)【発明者】

【氏名】宮越 勇汰

【テーマコード（参考）】

2C065

【Ｆターム（参考）】

2C065GA01

2C065GB01

2C065JD09

2C065JD12

2C065JD13

2C065JD14

2C065JD15

2C065JH05

2C065JH11

(57)【要約】

【課題】サーマルヘッドプリンタ等に備えられたサーマルヘッドにおいて、品質の向上及び耐久性向上を図ることを目的とする。
【解決手段】基体（１２）と、基体（１２）の主面（１２ａ）に形成された膜層（４０）と、膜層（４０）上に形成された蓄熱層（１３）と、蓄熱層（１３）上を覆うように主面（１２ａ）に形成された発熱抵抗体層（１４）と、発熱抵抗体層（１４）上に形成され、発熱抵抗体層（１４）に電流を供給する個別電極（１６ａ）及び共通電極（１６ｂ）を有する電極層（１６）と、少なくとも発熱抵抗体層（１４）及び電極層（１６）を被覆するように形成された保護被覆層（１７）と、を備えている。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基体と、
前記基体の主面に形成された膜層と、
前記膜層上に形成された蓄熱層と、
前記蓄熱層上を覆うように前記主面に形成された発熱抵抗体層と、
前記発熱抵抗体層上に形成され、前記発熱抵抗体層に電流を供給する個別電極及び共通電極を有する電極層と、
少なくとも前記発熱抵抗体層及び前記電極層を被覆するように形成された保護被覆層と、を備えたサーマルヘッド。

【請求項2】

前記膜層は、少なくともケイ素もしくは窒化ケイ素を含み、成膜とエッチングとを交互に繰り返すバイアススパッタ法による形成される、請求項１に記載のサーマルヘッド。

【請求項3】

前記膜層は、該膜層の表面粗さを示す値Ｒａが０．５０μｍ以下である、請求項１または２に記載のサーマルヘッド。

【請求項4】

前記基体はセラミックで形成される、請求項１～３のうちのいずれか１つに記載のサーマルヘッド。

【請求項5】

基体の主面に膜層を形成する工程と、
前記膜層上に蓄熱層を形成する工程と、
前記蓄熱層を覆うように前記主面に発熱抵抗体層を形成する工程と、
前記発熱抵抗体層に電流を供給する個別電極及び共通電極を有する電極層を、前記発熱抵抗体層上に形成する工程と、
少なくとも前記発熱抵抗体層及び前記電極層を被覆する保護被覆層を形成する工程と、
を含むサーマルヘッドの製造方法。

【請求項6】

前記膜層を形成する工程において、前記膜層は前記基体の前記主面に、少なくともケイ素もしくは窒化ケイ素を含み、成膜とエッチングとを交互に繰り返すバイアススパッタ法を用いて形成する、請求項５に記載のサーマルヘッドの製造方法。

【請求項7】

前記膜層を形成する工程において、エッチング／成膜レートが３％以上になるように前記膜層を形成する請求項６に記載のサーマルヘッドの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、サーマルヘッド及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

サーマルヘッドは、プリンタや製版機等において感熱式記録装置を構成する主要なデバイスとして用いられる。このデバイスは、例えば、レシートの出力、列車内での切符の出力、ガスの検針結果の出力等で見かけるミニプリンター、あるいはプリクラ等の写真出力、画像出力のキーコンポーネントとして用いられる。

【0003】

一般的に、この種のサーマルヘッドでは、感熱紙等の記録媒体が搬送される方向（副走査方向）に対して直交する方向（主走査方向）に、発熱抵抗体層の発熱部が並列配置され、発熱部の近傍に、それら発熱部を駆動する複数の駆動ＩＣが配置される。発熱部と駆動ＩＣは、例えば、配線基板に設けられる回路パターンによって電気的に接続される。駆動ＩＣを用いて電極及び発熱抵抗体層の発熱部に電気を供給することにより、発熱部を発熱させ、各種メディアに記録される。

【0004】

サーマルヘッドの構成の一つとして、アルミナ等のセラミック製の基体上に、グレーズ層を形成したものを支持基体としたものがある。ここで、発熱抵抗体層、アルミニウム等の電極層をスパッタ法や印刷法等の形成法によって積層形成した後、写真食刻法を通すことによって複数の対となる発熱抵抗体層の発熱部と電極を一線上に形成する。そして、発熱抵抗体層および電極の必要部位のみに保護被覆層をスパッタ法等の薄膜形成法やペーストを利用した厚膜印刷法で形成する。

【0005】

サーマルヘッドは発熱抵抗体層の発熱部からの発熱を利用するデバイスであるので、発熱抵抗体層の下の蓄熱層の影響を大きく受ける。蓄熱層の役割は、発熱した発熱抵抗体層の発熱部の熱を利用し、効率良く次の印画点への発熱を促すことである。しかしながら、逆に熱が下がらない場合には、印画においては尾引き、にじみ等、前の印画点の発熱を次の印画点まで持ち込んでしまう。したがって、適度な蓄熱と急峻な熱低下という、相反する要求を同時満たす必要がある。

【0006】

そのため、蓄熱層についてはサーマルヘッドの用途別に様々な開発が行われている。主に、グレーズ構造には、基体上の主面全体にグレーズ層を配置する全面グレーズ構造と、発熱抵抗体層直下や平坦性を要求される部位のみにグレーズ層を配置する部分グレーズ構造とがあり、用途に応じてこれらの構造が用いられる。さらに、まず全面にグレーズ層を配置し、さらに発熱抵抗体層直下だけに部分的にグレーズ層を配置するグレーズ構造等が用いられる場合もある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１０―１７３１２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、部分グレーズ構造では、電極を配置するセラミック等の基体表面の凹凸によって、その上に形成される電極が下面形状の影響を直接的に受ける。したがって、電極に欠陥が入りやすいことや、電極を保護するための保護被覆層を形成した場合には、その微小な隆起を被覆しきれず保護被覆に粒界ができ、その粒界を介して腐食性物質が侵入し、電極が破壊するという問題があった。

【0009】

本発明は上述の事情によりなされたもので、サーマルヘッドの基体の主面上に形成される電極層及び発熱抵抗体層等の破壊あるいは腐食を防ぎ、耐久性及び品質を高く維持することができるサーマルヘッド及びその製造方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、一実施形態に係るサーマルヘッドは、基体と、基体の主面に形成された膜層と、膜層上に形成された蓄熱層と、蓄熱層上を覆うように主面に形成された発熱抵抗体層と、発熱抵抗体層上に形成され、発熱抵抗体層に電流を供給する個別電極及び共通電極を有する電極層と、少なくとも発熱抵抗体層及び電極層を被覆するように形成された保護被覆層と、を備えている。

【0011】

また、一実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法は、基体の主面に膜層を形成する工程と、膜層上に蓄熱層を形成する工程と、蓄熱層を覆うように主面に発熱抵抗体層を形成する工程と、発熱抵抗体層に電流を供給する個別電極及び共通電極を有する電極層を、発熱抵抗体層上に形成する工程と、少なくとも発熱抵抗体層及び電極層を被覆する保護被覆層を形成する工程と、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１の実施形態に係るサーマルヘッドを備えたサーマルヘッドプリンタの印刷部分の縦断面略図である。

【図2】図１のサーマルヘッドの拡大図（図３のＩＩ－ＩＩ断面拡大図）である。

【図3】図２のサーマルヘッドの一部を切除して示す部分平面図である。

【図4】図２のサーマルヘッドの発熱部近傍の拡大縦断面図である。

【図5】図２のサーマルヘッドの製造方法を示す工程フロー図である。

【図6】図２のサーマルヘッドの製造過程状態を時系列で示す概略断面図である。

【図7】高温高湿雰囲気（温度６０℃、湿度９０％）下、５００時間経過時における表面粗さＲａの異なる各従来品及び各実施例１の製品の腐食発生の有無を示した表である。

【図8】膜層４０の表面粗さＲａと印加率（エッチング／成膜）との関係を示すグラフである。

【図9】エッチング／成膜レートを変化させることにより基体の膜層の表面粗さを変化させた場合における通電遮断の有無を示す表である。

【図10】エッチングと成膜とのレートを変化させて製造したサーマルヘッドに対し、高温高湿雰囲気下において時間経過に伴う腐食の発生率を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

［第１の実施形態］
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態は例示であり、本発明の技術的範囲はこれに限定されない。また、図面は模式的なものであり、寸法等は現実のものとは異なる。
図１～図４は第１の実施形態を示し、これらの図面に基づいて第１の実施形態に係るサーマルヘッド及びその製造方法を説明する。

【0014】

図１は、サーマルヘッド１０を備えたサーマルヘッドプリンタ１の印刷部分の縦断面略図であり、矢印Ｙは感熱紙５等の用紙搬送方向を示す。図１において、サーマルヘッドプリンタ１の用紙出口１ａ近傍に、プラテンローラ３及びサーマルヘッド１０が略上下に対向配置される。プラテンローラ３は円柱形をしており、用紙搬送方向Ｙと直交する方向に延びる回転軸３ａを中心に矢印Ｒ方向に回転する。サーマルヘッド１０は、用紙搬送方向Ｙの搬送下流側の端部に多数の発熱部１５を有する。サーマルヘッド１０はばね（図示せず）等の付勢手段により、用紙搬送方向Ｙの搬送下流側の端部がプラテンローラ３側に付勢される。これにより、発熱部１５がプラテンローラ３の外周面に押し付けられる。感熱紙５は、給紙部（図示せず）からプラテンローラ３の外周面と発熱部１５との間に供給され、通電により発熱している発熱部１５の上に位置する印画媒体である感熱紙の画素が感熱して着色する。
なお、本発明では、印画媒体が感熱紙である場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、インクリボン等を用いて印画媒体に印刷するように構成されてもよい。

【0015】

図２はサーマルヘッド１０の拡大縦断面図である。図２において、サーマルヘッド１０は、放熱板１１と、該放熱板１１上に接着剤で固着された絶縁性の基体１２と、該基体１２の主面１２ａ上に形成された膜層４０と、該膜層４０の用紙搬送方向Ｙの搬送下流側の端部付近に形成された蓄熱層（部分グレーズ層）１３とを備えて構成される。さらに、サーマルヘッド１０は、発熱抵抗体層１４と、発熱抵抗体層１４の上面に形成された個別電極１６ａ及び共通電極１６ｂからなる電極層１６と、電極層１６の上面を覆うように形成された保護被覆層１７とを備えて構成される。ここで、該発熱抵抗体層１４は、膜層４０の上面を覆うと共に基体１２の主面１２ａに亘って形成される。また、発熱抵抗体層１４のうち、蓄熱層１３の頂部及びその近傍を覆う部分が上述の発熱部１５となる。なお、基体１２の「主面１２ａ」とは、表面のうち、積層物等が実装される面（処理面）のことを言う。

【0016】

個別電極１６ａは、発熱部１５に対して用紙搬送方向Ｙの搬送上流側に位置すると共に、用紙搬送方向Ｙの搬送上流側へと延びている。共通電極１６ｂは、発熱部１５に対して用紙搬送方向Ｙの搬送下流側に位置する。さらに、サーマルヘッド１０は、放熱板１１の用紙搬送方向Ｙの搬送上流側の部分に形成された段差面１１ｂに固着された回路基板１８と、回路基板１８の用紙搬送方向Ｙの下流側の部分に設けられた駆動ＩＣ２０とが実装される。さらに、サーマルヘッド１０は、回路基板１８上に形成された配線パターン２１と、回路基板１８の用紙搬送方向Ｙの搬送上流側の端部に設けられたコネクタ２３とが実装される。

【0017】

駆動ＩＣ２０は、ボンディングワイヤ３１により個別電極１６ａに電気的に接続されると共に、別のボンディングワイヤ３２により配線パターン２１に電気的に接続される。駆動ＩＣ２０及び両ボンディングワイヤ３１，３２は封止樹脂２４により封止され、外部から保護される。

【0018】

図３は一部の部材を切除して示すサーマルヘッド１０の平面図である。図３において、用紙搬送方向Ｙと直交する矢印Ｘ方向は、サーマルヘッド１０の主走査方向と一致し、用紙搬送方向Ｙは副走査方向と一致する。図３において、基体１２は主走査方向Ｘに長く延びる長方形状に形成される。多数の発熱部１５及び個別電極１６ａは主走査方向Ｘに所定間隔で配設され、各個別電極１６ａはボンディングワイヤ３１を介して駆動ＩＣ２０に電気的に接続される。共通電極１６ｂは主走査方向Ｘに所定間隔で形成された多数の枝部分を有する櫛形に形成され、各枝部分が各個別電極１６ａに対し副走査方向Ｙに間隔ｄで対向配置される。

【0019】

図４～図１０は本実施形態を図示し、これらの図面に基づいてサーマルヘッド１０及びその製造方法を説明する。本実施形態に係るサーマルヘッド１０は、基体１２の主面１２ａには、成膜とエッチングを交互に繰り返すバイアススパッタ法を用いて堆積された膜層４０が形成される。膜層４０は、少なくともケイ素もしくは窒化ケイ素を含み、該膜層４０の表面粗さを示す値Ｒａ値は０．５０μｍ以下である。

【0020】

図４は本実施形態に係るサーマルヘッド１０の発熱部１５及びその近傍の拡大縦断面図である。図４において、放熱板１１は、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属で形成された平板である。基体１２は、アルミナ等のセラミックにより形成され、耐熱性のある接着剤によって放熱板１１の上面に接着される。ここで、基体１２の上端の主面１２ａには、少なくともケイ素もしくは窒化ケイ素を含んだ膜層４０が堆積形成される。該膜層４０は、成膜とエッチングとが交互に繰り返すバイアススパッタ法による堆積形成され、その上面４０ａの表面粗さＲａ値は０．５０μｍ以下である。

【0021】

膜層４０の上面４０ａには蓄熱層１３が形成される。この蓄熱層１３は、部分グレーズ層であって、ガラス（ＳｉＯ_２）を主成分とする断熱層であり、たとえば、ガラス粉末を含むペースト状のグレーズ材１３ｐ（図６（ｃ）参照）を焼成することにより形成される。

【0022】

発熱抵抗体層１４は、例えばＴａＳｉＯ，ＴａＳｉＮＯ，ＮｂＳｉＯ，ＴｉＳｉＣＯ系の発熱抵抗材料を含むサーメット膜であり、スパッタリング法を用いて蓄熱層１３の上面に積層形成されると共に、蓄熱層１３以外の領域では膜層４０の上面４０ａに直接的に形成される。また、発熱抵抗体層１４をパターニングすることにより、発熱抵抗体層１４を構成する回路パターンが形成される。

【0023】

個別電極１６ａと共通電極１６ｂとは、低い山形の蓄熱層１３及び発熱抵抗体層１４の頂上部において、上述のように用紙搬送方向Ｙに所定間隔ｄでそれぞれ対向配置される。ここで、発熱抵抗体層１４の間隔ｄに対応する部分が発熱部１５を構成し、個別電極１６ａと共通電極１６ｂとの間に電圧を印加した時に、間隔ｄに対応する領域の発熱部１５に電流が通って（通電し）、発熱部１５が発熱する。

【0024】

［本実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法］
図５及び図６により、本実施形態に係るサーマルヘッド１０の製造方法において、基体（基板）１２の主面１２ａ上に積層構造物を形成する工程及びその前工程を簡単に説明する。図５は、基体１２上に積層構造物を順次形成する工程及びその前工程を示す工程フロー図である。

【0025】

図５のステップＳ１では、まず、バイアススパッタ法により、基体１２の表面に、上面４０ａの表面粗さＲａ値が０．５０μｍ以下になるように膜層４０を堆積形成する。その後、ステップＳ２へと進む。

【0026】

ステップＳ２は蓄熱層（部分グレーズ層）１３の形成工程である。ステップＳ２では、基体１２の主面１２ａに、ガラスを主成分とするペースト状のグレーズ材１３ｐ（後述する図６（ｃ）参照）を堆積して焼成する。これにより、低い山形の蓄熱層１３が形成され、次のステップＳ３へと進む。

【0027】

ステップＳ３は発熱抵抗体層１４の形成工程である。ステップＳ３では、例えばＴａＳｉＯ、ＴａＳｉＮＯ、ＮｂＳｉＯ、ＴｉＳｉＣＯ系の抵抗体材料をスパッタリング法により蓄熱層１３の上面及び蓄熱層１３以外の領域の膜層４０の上面４０ａに積層形成し、次のステップＳ４へと進む。

【0028】

ステップＳ４は電極層１６の形成工程である。ステップＳ４では、たとえば上述の発熱抵抗体層１４上にスパッタリング法を用いて電極層を形成する。次に、該電極層をフォトリソグラフィ技術等により個別電極１６ａ及び共通電極１６ｂをパターニングする。これにより、蓄熱層１３及び膜層４０の上面４０ａに発熱抵抗体層１４と共に電極層１６が形成され、次のステップＳ５へと進む。

【0029】

ステップＳ５は保護被覆層１７の形成工程である。ステップＳ５では、発熱抵抗体層１４及び電極層１６の上面に保護被覆層用のガラスペーストをスクリーン印刷等で添着させる。そして、このガラスペーストを焼成させることにより該ガラスペーストを固める。

【0030】

図６は、基体１２の主面１２ａに膜層４０を形成する工程での状態や、蓄熱層１３の形成工程時の状態を時系列で示す断面略図である。図６（ａ）は主面１２ａの表面粗さＲａ値が０．８０又はそれ以上の状態のときの膜層４０の形成前の基体１２を図示している。図６（ｂ）は膜層４０が堆積された基体１２を図示し、膜層４０の上面４０ａの表面粗さＲａ値が基体１２の主面１２ａよりも平坦である状態を示している。図６（ｃ）は膜層４０上に直方体形状又は立方体形状の蓄熱層１３用のガラスを主成分とするペースト状のグレーズ材１３ｐを堆積した状態を示している。図６（ｄ）は図６（ｃ）で形成された蓄熱層用のペースト状のグレーズ材１３ｐを１２００℃で焼成することにより、直方体形状又は立方体形状のグレーズ材１３ｐが丸い山形の形状となり蓄熱層（部分グレーズ層）１３が形成される状態を示している。図６（ｅ）は発熱抵抗体層１４，個別電極１６ａ及び共通電極１６ｂからなる電極層１６，及び保護被覆層１７を順に積層した状態を示している。

【0031】

［実施例，比較例及び各種評価試験］
図７～図１０は、本実施形態に係るサーマルヘッド１０の実施例及びそれによる各種品質の評価を示している。

【0032】

（実施例１）
実施例１の種々の表面粗さＲａ値を有するサーマルヘッド１０は下記のように作成した。

【0033】

基体１２となるアルミナ等のセラミックの板材をアルゴン雰囲気下のバイアススパッタ装置に投入する。ここで、基体１２の表面への成膜及びエッチングを交互に連続で繰り返すことにより膜層４０を形成する。スパッタ焼結材料としてはＳｉＯ_２とＳｉ_３Ｎ_４の混合剤を焼結したターゲットを使用した。また、成膜パワーとエッチングパワーとを調整することにより、それぞれの成膜レートを１μｍ／時（ｈ）及びエッチングレートを０．０２μｍ／時（ｈ）とし、膜厚０．５０μｍを有する膜層４０を形成した。
なお、本実施形態では、焼結材料はＳｉＯ_２とＳｉ_３Ｎ_４との混合剤を用いたが、本発明はこれに限定されない。例えば、大きく膜質が変わらない、少なくともケイ素もしくは窒化ケイ素を含む焼結体を膜材料として用いてもよい。また、成膜パワーやエッチングパワーなどの成膜及びエッチング条件についても、上記の条件に限定されるものではなく他の条件を用いて成膜及びエッチングを行うように設定されてもよい。

【0034】

図６を参考にして、該表面に０．５０μｍの膜層４０が形成されたセラミック製の基体１２を１０種類だけ準備した。ここで、この１０種類の基体１２の表面粗さＲａ値は０．３８から０．４７μｍ（図７）の範囲内の値となった。次に、その上面４０ａに蓄熱層１３となるガラスを主成分としたペースト状のグレーズ材１３ｐをスクリーン印刷手法でそれぞれ配置した（図６（ｃ））。蓄熱層１３用のグレーズ材１３ｐは、その後形成される発熱抵抗体層１４の発熱部１５の直下となるように位置される。また、また、グレーズ材１３ｐの凸部の高さは焼成後４０μｍの高さとなるように、スクリーン印刷法で形成し、１２００℃以上の焼成を経て、図６（ｄ）に示すように蓄熱層（部分グレーズ層）１３として配置された基体１２を作成した。なお、比較として従来品の基体１２を１０種類だけ準備した。ここで、これらの表面粗さＲａ値の平均値は０．８０μｍであった。

【0035】

その後、蓄熱層１３を形成した基体１２を用いて、図６（ｅ）に示すように、発熱抵抗体層１４を形成する。次に、発熱抵抗体層１４上に膜厚０．７５μｍとなるように調整された電極層１６を形成する。次に、写真食刻法（フォトエングレービング）で基体１２の主面１２ａに個別電極１６ａ及び共通電極１６ｂの櫛部分と発熱抵抗体層１４の発熱部１５が複数並ぶパターンを作成した。

【0036】

本実施形態では、サーマルヘッド１０は、発熱部１５の列（印字長）の長さが１０５ｍｍであり、その間に１２４８個の発熱部１５が並ぶ３００ｄｐｉのパターンとなるように構成された。その後、発熱抵抗体層１４を含む一部個別電極１６ａ，共通電極１６ｂが露出する以外の部分を保護被覆層１７で被覆した。

【0037】

その後、放熱板１１上で発熱部１５等のパターンが形成された基体１２と回路基板１８とを実装（合体）させる。次に、発熱抵抗体層１４をそれぞれ操作するための駆動ＩＣ２０を配置した。次に、駆動ＩＣ２０と個別電極１６ａとをボンディングワイヤ３１で結線すると共に、駆動ＩＣ２０と回路基板１８とをボンディングワイヤ３２で結線した。さらに、ボンディングワイヤ３１，３２と駆動ＩＣ２０とを封止樹脂２４で封止し、コネクタ２３等の部品をつけて５種類の基体１２を使用したサーマルヘッド１０が製造された。

【0038】

このような製造方法で製造されたサーマルヘッド１０は、個別電極１６ａ、共通電極１６ｂが配置され、その直下が０．５０μｍの膜層４０をバイアススパッタにて形成したセラミックにあたる部分でも、電極パターンの欠陥は見られなかった。また、図７に示すように、同手法で形成した実施例１の１０個の製品及び比較対象となる１０個の従来品を用いて、温度６０℃，湿度９０％雰囲気の高温高湿炉で、５００時間の保存試験を実施したところ、従来品では４個の腐食発生が確認されたが、実施例１ではいずれも腐食発生が見られなかった。すなわち、実施例１のすべての製品において、５００時間の高温高湿雰囲気下の保存試験で、腐食発生は確認できなかったが、従来品では、４個の腐食は発生が確認された。

【0039】

（実施例２）
実施例２のサーマルヘッド１０は下記のように作成した。

【0040】

基体１２となるセラミック板材を、基体１２の主面１２ａへの成膜とエッチングを交互に連続で繰り返すことが可能なアルゴン雰囲気下のバイアススパッタ装置に投入した。スパッタ焼結材料としては、ＳｉＯ_２とＳｉ_３Ｎ_４との混合剤を焼結したターゲットを使用した。

【0041】

このとき、被着膜部であるセラミック部の平坦化を加速するため、成膜パワーで決定される成膜レートとエッチングパワーで決定されるエッチングレートとを調整した。ここでは、エッチング／成膜レート＝１％，３％，５％となるよう調整した膜層４０を有する基体１２を準備した。なお、実施例１で使用したサーマルヘッド１０も、この割合が２％に位置することから、引き続き実験に供した。

【0042】

ここで作成したサーマルヘッド１０における膜層４０の膜厚はすべて０．５０μｍで統一した。

【0043】

なお、本実施形態では、膜材料としてＳｉＯ_２とＳｉ_３Ｎ_４との混合剤を使用したが、本発明はこれに限定されない。例えば、大きく膜質が変わらない、少なくともケイ素もしくは窒化ケイ素を含む混合剤を膜材料として用いてもよい。

【0044】

このように作成されたサーマルヘッド１０では、図８で示すように、膜層４０の上面４０ａの表面粗さＲａ値は、エッチングと成膜の比率（印加率）が上昇すればするほど低くなって平坦化が進み、３％以上の印加率になると、表面粗さＲａ値は約０．１μｍまで低下した。

【0045】

（実施例３）
実施例１，２で示した製造方法で制作したサーマルヘッド１０を用いて、電極パターンの正当性及ぶ欠陥性を確認するための通電検査と、腐食進行を温度６０℃，湿度９０％雰囲気の高温高湿炉での保存試験とを実施した。

【0046】

試験に用いたサーマルヘッド１０は、それぞれエッチング／成膜レートの比率で分類し、１％品、２％品、３％品、５％品で形成された膜層４０を有する基体１２及び比較用の従来基体を用いたサーマルヘッド１０を使用した。

【0047】

あらかじめ基体１２の支持基板の製造時に確認していた本実施形態に係るサーマルヘッド１０の該当部位（主面１２ａに相当する部位）では、図９に示すように、平均で１％品がＲａ＝０．６０μｍ、２％品がＲａ＝０．４０μｍ、３％品がＲａ＝０．０９μｍ、５％品がＲａ＝０．０７μｍとなっている。参考として従来品の該当部位では、Ｒａ＝０．８０μｍとなっている。

【0048】

電極パターンの正当性及び欠陥性を確認するための通電試験では全５種の基体１２をそれぞれ１０本ずつ使用して評価した。

【0049】

結果として、図９に示すように、グレーズ層がない部位の基体１２の表面粗さＲａ値が０．８０μｍを示す従来品では１０個のうち３個が通電検査で断線した。これに対して、本実施形態にしたがって、基体１２の主面１２ａにバイアススパッタ法の膜層４０を形成したすべての基体１２では、エッチング／成膜レートが１％、２％、３％、５％のいずれの条件のものでも、通電に異常は見られなかった。

【0050】

次に、高温高湿試験においては、図１０に示すように、温度６０℃，湿度９０％の雰囲気下に製品を投入し、１００時間毎にチェックし、最終的に１０００時間まで保存状態を確認した。

【0051】

その結果、膜層４０を有さず、表面粗さＲａ値が０．８０μｍだった従来の基体１２を用いたサーマルヘッド１０は、２００時間完了時点で、１０個のうち３個の製品に腐食が確認された。

【0052】

表面粗さＲａ値が０．６０μｍであった１％品は、６００時間経過後に、１０個のうち
２個の腐食が確認された。表面粗さＲａ値が０．４０μｍであった２％品は、８００時間経過後に、１０個のうち１個の腐食が確認された。これに対し、表面粗さＲａ値が０．０９μｍであった３％品並びに表面粗さＲａ値が０．０７μｍであった５％品は、１００時間完了時でも腐食が発生することはなかった。

【0053】

［作用及び効果］
以上説明したように本実施形態によれば、基体１２の主面１２ａにバイアススパッタ法を用いて、少なくともケイ素および窒化ケイ素を含む膜層４０を形成する。従って、基体１２の主面１２ａの表面粗さを改善し、基体１２の主面１２ａの凸凹部を低減でき平坦化することができる。これにより、厳しい条件での長期の使用に対し、サーマルヘッド１０の電極層及び発熱抵抗体層等の破壊あるいは腐食を防ぎ、サーマルヘッド１０の耐久性及び品質を向上させることができる。

【0054】

また、膜層４０を形成するためのバイアススパッタの出力を、エッチング／成膜レートを３％以上に調整することにより、アルミナ等のセラミック製の基体１２の主面１２ａの凹凸部をさらに平坦化することができ、サーマルヘッド１０の電極層及び発熱抵抗体層等の破壊あるいは腐食をさらに抑制でき、サーマルヘッド１０の耐久性及び品質をさらに向上させることができる。

【0055】

また、エッチング／成膜レートを調整するだけで表面粗さＲａ値を容易に小さくすることができる。すなわち、エッチング／成膜レートを３％以上に設定するだけで、アルミナ等のセラミックで形成された基体１２の表面粗さＲａ値を０．５０μｍ未満とすることができ、アルミナ等のセラミック製の基体１２の主面１２ａの凹凸部をさらに容易に平坦化することが可能となる。したがって、サーマルヘッド１０の電極層及び発熱抵抗体層等の破壊あるいは腐食をさらに抑制でき、サーマルヘッドの耐久性及び品質をさらに向上させることができる。

【0056】

また、基体１２の主面１２ａの凹凸部に起因して形成される個別電極１６ａ，共通電極１６ｂの欠陥や、保護被覆層１７に形成される粒界に対しても、エッチング／成膜レートを３％以上に調整することにより、アルミナ等のセラミック製の基体１２の主面１２ａの凹凸部をさらに平坦化することができるので、製品欠陥等をさらに低減することができる。

【0057】

本発明の幾つかの実施形態を説明したが、前記各実施形態は、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しうるものであり、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。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、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】

【0058】

１ サーマルヘッドプリンタ
５ 感熱紙
１０ サーマルヘッド
１２ 基体
１２ａ 主面
１３ 蓄熱層
１３ｐ ペースト状のグレーズ材
１４ 発熱抵抗体層
１５ 発熱部
１６ 電極層
１６ａ 個別電極
１６ｂ 共通電極
１７ 保護被覆層
２０ 駆動ＩＣ
４０ 膜層
４０ａ 膜層の上面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】