JPH1178091A

JPH1178091A - サーマルヘッドおよびサーマルヘッドの製造方法

Info

Publication number: JPH1178091A
Application number: JP14788098A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kashiwatani; 誠柏谷; Junichi Yoneda; 純一米田; Atsuhira Nonoshita; 敦平埜下
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1997-07-11
Filing date: 1998-05-28
Publication date: 1999-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】保護膜の腐食や摩耗が極めて少なく、しかも熱
や機械的衝撃に対しても保護膜の割れや剥離の発生を防
止して、十分な耐久性を有し、長期に渡って高い信頼性
を発揮できるサーマルヘッドおよびその製造方法を提供
する。【解決手段】発熱体を保護する保護膜として、セラミッ
クを主成分とする下層保護膜と、下層保護膜を面積比で
５％〜９５％の被膜率で不連続的に覆う炭素を主成分と
する上層保護膜とを有するサーマルヘッド，および，発
熱体を覆ってセラミック膜を形成し、レジストを利用し
たエッチングによって、あるいはイオン照射によって、
下層保護膜と、これを不連続的に覆う炭素を主成分とす
る上層保護膜とを形成する製造方法により、前記課題を
解決する。

Description

【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、感熱記録材料に感熱記録を行うためのサーマ
ルヘッドの技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】超音波診断画像の記録に、フィルム等を
支持体として感熱記録層を形成してなる感熱材料を用い
た感熱記録が利用されている。また、感熱記録は、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、超音波診断のような小
型の画像記録のみならず、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への利用も検討されてい
る。

【０００３】周知のように、感熱記録は、感熱材料の感
熱記録層を加熱して画像を記録する、発熱抵抗体と電極
とを有する発熱素子が一方向（主走査方向）に配列され
てなる発熱体（グレーズ）が形成されたサーマルヘッド
を用い、グレーズを感熱材料（感熱記録層）に若干押圧
した状態で、両者を前記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、ＭＲＩやＣＴ等の画像データ
供給源から供給された記録画像の画像データに応じて、
グレーズの各画素の発熱素子にエネルギーを印加して発
熱させることにより、感熱材料の感熱記録層を加熱して
発色させて画像記録を行う。

【０００４】このサーマルヘッドのグレーズには、感熱
材料を加熱する発熱抵抗体や電極等を保護するため、そ
の表面に保護膜が形成されている。従って、感熱記録時
に感熱材料と接触するのは、この保護膜で、発熱体は、
この保護膜を介して感熱材料を加熱し、これにより感熱
記録が行われる。保護膜の材料には、通常、耐摩耗性を
有するセラミック等が用いられているが、保護膜の表面
は、感熱記録時には加熱された状態で感熱材料と慴接す
るため、記録を重ねるにしたがって摩耗し、劣化する。

【０００５】この摩耗が進行すると、感熱画像に濃度ム
ラが生じたり、保護膜としての強度が保てなくなるた
め、発熱体等を保護する機能が損なわれ、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）。特
に、前述の医療用途のように、高品質で、かつ高画質な
多階調画像が要求される用途においては、高品質化およ
び高画質化を計るために、ポリエステルフィルム等の高
剛性の支持体を使用する感熱フィルムを用い、さらに、
記録温度（印加エネルギー）や、感熱材料へのサーマル
ヘッドの押圧力を高く設定する方向にある。そのため、
通常の感熱記録に比して、サーマルヘッドの保護膜にか
かる力や熱が大きく、摩耗や腐食（腐食による摩耗）が
進行し易くなっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】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、保護膜の性能を向上する技術が数多く検討されて
おり、中でも特に、耐摩耗性や耐蝕性に優れた保護膜と
して、炭素を主成分とする保護膜（以下、カーボン保護
膜とする）が知られている。例えば、特公昭６１−５３
９５５号および特公平４−６２８６６号（前記出願の分
割出願）の各公報には、サーマルヘッドの保護膜とし
て、ビッカーズ硬度が４５００kg/mm²以上のカーボン保
護膜を形成することにより、優れた耐摩耗性と共に、保
護膜を十分に薄くして優れた応答性も実現したサーマル
ヘッド、およびその製造方法が開示されている。また、
特開平７−１３２６２８号公報には、下層のシリコン系
化合物層と、その上層のダイヤモンドライクカーボン層
との２層構造の保護膜を有することにより、保護膜の摩
耗および破壊を大幅に低減し、高画質記録が長期に渡っ
て可能なサーマルヘッドが開示されている。また、特開
平４−２２４９６８号公報には、カーボン保護膜ではな
いが、絶縁性保護膜内にチタン、炭素、タンタル等のイ
オンを注入することにより、サーマルヘッドの製造プロ
セスを簡易にすると共に、層間剥離等の課題を解決して
サーマルヘッドの耐久性を向上する方法が開示されてい
る。さらに、特許公報第２５３５５８１号には、カーボ
ン薄膜を形成した後に、このカーボン薄膜上にパターニ
ングされたマスクを形成し、酸素を含有するエッチャン
トを用いてカーボン薄膜を化学気相エッチングすること
により、所望のパターンのカーボン薄膜を形成する技術
が開示されており、これがサーマルヘッドにも利用可能
であることが開示されている。

【０００７】このようなカーボン保護膜は、ダイヤモン
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
との摺接に対する耐摩耗性や耐蝕性という点では優れた
特性を発揮する。しかしながら、カーボン保護膜は、優
れた耐摩耗性を有するものの、硬いが故に脆い、すなわ
ち靭性が低い。そのため、発熱素子の加熱によるヒート
ショックや熱的なストレス、カーボン保護膜とこれに接
する層との熱膨張係数の違いによるストレス、記録中に
感熱材料とサーマルヘッド（グレーズ）との間に混入す
る異物による機械的衝撃等によって、比較的容易に割れ
や剥離が生じてしまうという問題点がある。保護膜に割
れや剥離が生じると、ここから摩耗や腐食、さらには腐
食による摩耗が進行して、サーマルヘッドの耐久性が低
下してしまい、やはり、長期に渡って高い信頼性を発揮
することはできない。

【０００８】また、絶縁性保護膜にイオン注入を行う
と、イオン注入の衝撃によって絶縁性保護膜が受けるダ
メージが大きい。しかも、イオン注入では、イオンを数
十ｋｅＶ〜数ＭｅＶまで加速する必要があるため、イオ
ン注入装置は非常に高額であり、サーマルヘッドの製造
コストが高くなってしまう。さらに、特許公報第２５３
５５８１号には、この技術をサーマルヘッドに応用する
ための適正条件、さらには、この技術によるカーボン薄
膜をサーマルヘッドに応用した際の具体的な構成等は全
く開示されておらず、耐久性に優れ、長期に渡って高い
信頼性を発揮するサーマルヘッドを得ることは困難であ
る。

【０００９】本発明の目的は、前記従来技術の問題点を
解決することにあり、炭素を主成分とする保護膜を有す
るサーマルヘッドであって、保護膜の腐食や摩耗が極め
て少なく、しかも熱や機械的衝撃に対しても保護膜の割
れや剥離の発生を防止して、十分な耐久性を有し、長期
に渡って高い信頼性を発揮し、これにより、長期に渡っ
て高画質の感熱記録を安定して行うことができるサーマ
ルヘッド、およびこのサーマルヘッドの製造方法を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のサーマルヘッドは、発熱体を保護する保護
膜として、セラミックを主成分とする下層保護膜と、前
記下層保護膜を面積比で５％〜９５％の被覆率で不連続
的に覆う、炭素を主成分とする上層保護膜とを有するこ
とを特徴とするサーマルヘッドを提供する。

【００１１】また、前記本発明のサーマルヘッドにおい
て、前記上層保護膜が、前記下層保護膜上に点在する、
もしくはパターニングされて形成されたものであるのが
好ましい。

【００１２】また、本発明のサーマルヘッドの製造方法
の第１の態様は、サーマルヘッドの発熱体を覆ってセラ
ミックを主成分とするセラミック膜を形成した後、前記
セラミック膜を全面的に覆って炭素を主成分とする炭素
膜を形成し、前記炭素膜の少なくとも一部をレジストで
覆って、この炭素膜をエッチングした後に、前記レジス
トを除去することにより、セラミックを主成分とする下
層保護膜と、この下層保護膜を不連続的に覆う炭素を主
成分とする上層保護膜とを形成することを特徴とするサ
ーマルヘッドの製造方法を提供する。

【００１３】さらに、本発明のサーマルヘッドの製造方
法の第２の態様は、サーマルヘッドの発熱体を覆ってセ
ラミックを主成分とするセラミック膜を形成した後、炭
素を主成分とするガスもしくは炭素を主成分とする固体
の蒸発物を加速して前記セラミック膜に照射することに
より、セラミックを主成分とする下層保護膜と、前記下
層保護膜を不連続的に覆う炭素を主成分とする上層保護
膜とを形成することを特徴とするサーマルヘッドの製造
方法を提供する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明のサーマルヘッドお
よびサーマルヘッドの製造方法について、添付の図面に
示される好適実施例を基に詳細に説明する。

【００１５】図１に、本発明のサーマルヘッドを利用す
る感熱記録装置の一例の概略図が示される。図１に示さ
れる感熱記録装置（以下、記録装置とする）１０は、例
えばＢ４サイズ等の所定サイズのカットシートである感
熱記録材料（以下、感熱材料Ａとする）に感熱記録を行
うもので、感熱材料Ａを収容するマガジン２４が装填さ
れる装填部１４、供給搬送部１６、本発明のサーマルヘ
ッド６６によって感熱材料Ａに感熱記録を行う記録部２
０、および排出部２２を有して構成される。

【００１６】このような記録装置１０においては、マガ
ジン２４から感熱材料Ａを１枚引き出して記録部２０ま
で感熱材料Ａを搬送し、サーマルヘッド６６を感熱材料
Ａに押圧しつつ、発熱体（グレーズ）の延在方向すなわ
ち主走査方向（図１および図２において紙面と垂直方
向）と直交する副走査方向に感熱材料Ａを搬送して、記
録画像（画像データ）に応じて各発熱素子を発熱するこ
とにより、感熱材料Ａに感熱記録を行う。

【００１７】感熱材料Ａは、透明なポリエチレンテレフ
タレート（ＰＥＴ）フィルムなどの樹脂フィルムや紙等
を支持体として、その一面に感熱記録層を形成してなる
ものである。このような感熱材料Ａは、１００枚等の所
定単位の積層体（束）とされて袋体や帯等で包装されて
おり、図示例においては、所定単位の束のまま感熱記録
層を下面として記録装置１０のマガジン２４に収納さ
れ、一枚ずつマガジン２４から取り出されて感熱記録に
供される。また、感熱材料Ａを収納するマガジン２４
は、開閉自在な蓋体２６を有する筐体であり、記録装置
１０の装填部１４に装填される。

【００１８】装填部１４は、記録装置１０のハウジング
２８に形成された挿入口３０、案内板３２および案内ロ
ール３４，３４、停止部材３６を有している。マガジン
２４は、蓋体２６側を先にして挿入口３０から記録装置
１０内に挿入され、案内板３２および案内ロール３４に
案内されつつ、停止部材３６に当接する位置まで押し込
まれることにより、記録装置１０の所定の位置に装填さ
れる。また、装填部１４には、マガジン２４の蓋体２６
を開閉するための、図示しない開閉機構が設けられてい
る。

【００１９】供給搬送手段１６は、装填部１４に装填さ
れたマガジン２４から感熱材料Ａを１枚取り出して、記
録部２０に搬送するものであり、吸引によって感熱材料
Ａを吸着する吸盤４０を用いる枚葉機構、搬送手段４
２、搬送ガイド４４、および搬送ガイド４４の出口に位
置する規制ローラ対５２を有する。搬送手段４２は、搬
送ローラ４６と、この搬送ローラ４６と同軸のプーリ４
７ａ、回転駆動源に接続されるプーリ４７ｂならびにテ
ンションプーリ４７ｃと、この３つのプーリに張架され
るエンドレスベルト４８と、搬送ローラ４６とローラ対
を成すニップローラ５０とを有して構成され、吸盤４０
によって枚葉された感熱材料Ａの先端を搬送ローラ４６
とニップローラ５０とによって挟持して、感熱材料Ａを
搬送する。

【００２０】記録装置１０において記録開始の指示が出
されると、前記開閉機構によって蓋体２６が開放され、
吸盤４０を用いた枚葉機構がマガジン２４から感熱材料
Ａを一枚取り出し、感熱材料Ａの先端を搬送手段４２
（搬送ローラ４６とニップローラ５０とから成るローラ
対）に供給する。このローラ対に感熱材料Ａが挟持され
ると、吸盤４０による吸引は開放され、感熱材料Ａは、
搬送ガイド４４によって案内されつつ搬送手段４２によ
って規制ローラ対５２に搬送される。なお、記録に供さ
れる感熱材料Ａがマガジン２４から完全に排出された時
点で、前記開閉手段によって蓋体２６が閉塞される。

【００２１】搬送ガイド４４で規定される搬送手段４２
から規制ローラ対５２までの距離は、感熱材料Ａの搬送
方向の長さより若干短く設定されている。搬送手段４２
による搬送で感熱材料Ａの先端が規制ローラ対５２に至
るが、規制ローラ対５２は最初は停止しており、感熱材
料Ａの先端はここで一旦停止して位置決めされる。この
感熱材料Ａの先端が規制ローラ対５２に至った時点で、
サーマルヘッド６６（グレーズ）の温度が確認され、サ
ーマルヘッド６６の温度が所定温度であれば、規制ロー
ラ対５２による感熱材料Ａの搬送が開始され、感熱材料
Ａは、記録部２０に搬送される。

【００２２】記録部２０は、サーマルヘッド６６、プラ
テンローラ６０、クリーニングローラ対５６、ガイド５
８、サーマルヘッド６６を冷却するヒートシンク６７、
冷却ファン７６およびガイド６２を有する。サーマルヘ
ッド６６は、例えば、最大半切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
を行うもので、感熱材料Ａへの感熱記録を行う発熱素子
が一方向（主走査方向）に配列されるグレーズ（発熱
体）が形成されてなるものであり、図示例においては、
支点６８ａを中心に回動自在な支持部材６８に支持され
ている。また、このサーマルヘッド６６には、冷却のた
めのヒートシンク６７が固定される。サーマルヘッド６
６のグレーズについては、後に詳述する。なお、本発明
のサーマルヘッド６６の幅（主走査方向）、解像度（記
録密度）、記録階調等には特に限定は無いが、幅は５cm
〜５０cm、解像度は６dot/mm（約１５０ｄｐｉ）以上、
記録階調は２５６階調以上であるのが好ましい。

【００２３】プラテンローラ６０は、感熱材料Ａを所定
位置に保持しつつ所定の画像記録速度で図中の矢印方向
に回転し、主走査方向と直交する副走査方向（図２中の
矢印Ｘ方向）に感熱材料Ａを搬送する。クリーニングロ
ーラ対５６は、弾性体である粘着ゴムローラ（図中上
側）と、通常のローラとからなるローラ対であり、粘着
ゴムローラが感熱材料Ａの感熱記録層に付着したゴミ等
を除去して、グレーズへのゴミの付着や、ゴミが画像記
録に悪影響を与えることを防止する。

【００２４】図示例の記録装置１０において、感熱材料
Ａが搬送される前は、支持部材６８は上方に回動して、
サーマルヘッド６６のグレーズとプラテンローラ６０と
が接触する直前の待機位置となっている。前述の規制ロ
ーラ対５２による搬送が開始されると、感熱材料Ａは、
次いでクリーニングローラ対５６に挟持され、さらに、
ガイド５８によって案内されつつ搬送される。感熱材料
Ａの先端が記録開始位置（グレーズに対応する位置）に
搬送されると、支持部材６８が下方に回動して、グレー
ズとプラテンローラ６０とで感熱材料Ａが挟持されて記
録層にグレーズが押圧され、感熱材料Ａはプラテンロー
ラ６０によって所定位置に保持されつつ副走査搬送され
る。この搬送に伴い、グレーズの各発熱素子を記録画像
に応じて加熱することにより、感熱材料Ａに感熱記録が
行われる。

【００２５】感熱記録を終了した感熱材料Ａは、ガイド
６２に案内されつつ、プラテンローラ６０および搬送ロ
ーラ対６３に搬送されて排出部２２のトレイ７２に排出
される。トレイ７２は、ハウジング２８に形成された排
出口７４を経て記録装置１０の外部に突出しており、画
像が記録された感熱材料Ａは、この排出口７４を経て外
部に排出され、取り出される。

【００２６】図２に、サーマルヘッド６６のグレーズ
（発熱体）の概略断面図を示す。図示例において、グレ
ーズは、基板８０の上（図示例のサーマルヘッド６６
は、上から感熱材料Ａに押圧されるので、図２中では下
となる）に形成されるグレーズ層（畜熱層）８２、その
上に形成される発熱抵抗体８４、その上に形成される電
極８６、およびその上に形成される保護膜等を有して構
成される。本発明のサーマルヘッド６６は、２層構成の
保護膜を有する。具体的には、発熱抵抗体８４および電
極８６（発熱素子）等を覆って形成される、セラミック
を主成分とする下層保護膜８８と、下層保護膜８８の上
に上層保護膜として形成される、炭素を主成分とする保
護膜、例えばカーボン保護膜９０（好ましくは、ＤＬＣ
保護膜＝Diamond Like Carbon 保護膜）とから保護膜が
構成される。ここで、カーボン保護膜９０は下層保護膜
８８を全面的に覆うものではなく、５％〜９５％の被覆
率（面積比）で、点在、あるいはメッシュ状等にパター
ニングされた、不連続的（非全面的）に下層保護膜８８
を覆うものである。

【００２７】本発明のサーマルヘッド６６は、このよう
な保護膜を有すること以外は、基本的に公知のサーマル
ヘッドと同様の構成を有する。従って、それ以外の層構
成や各層の材料には特に限定はなく、公知のものが各種
利用可能である。具体的には、基板８０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８２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、各種利用
可能である。さらに、発熱抵抗体８４および電極８６も
材料等に限定はなく、公知のサーマルヘッドに用いられ
るものが各種利用可能であり、発熱抵抗体８４として
は、例えば、ニクロム（Ni-Cr)、タンタル、窒化タンタ
ル等の発熱抵抗体が例示され、電極８６としてはアルミ
ニウム、金、銀、銅等の導電性材料が、各種利用可能で
ある。

【００２８】また、サーマルヘッド６６のグレーズ８２
には、一般的に、真空蒸着、ＣＶＤ(Chemical Vapor De
position) 、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
熱素子と、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およびエッチングを用いて形成
される厚膜型発熱素子とが知られているが、本発明のサ
ーマルヘッド６６は、いずれの方法で形成されたもので
あってもよい。

【００２９】前述のように、本発明のサーマルヘッド６
６は、カーボン保護膜９０と下層保護膜８８の２層構成
の保護膜を有するものであり、この下層保護膜８８は、
セラミックスを主成分とするものである。

【００３０】このような下層保護膜８８としては、サー
マルヘッド６６の保護膜として十分な耐熱性、耐蝕性お
よび耐摩耗性を有するものであれば、公知のセラミック
材料が各種利用可能である。具体的には、窒化珪素(Si₃
N₄) 、炭化珪素(SiC) 、窒化酸化珪素(SiON)、酸化珪素
(Si0₂)、サイアロン(SiAlON)、ラシオン（LaSiON) など
の珪素の窒化物、炭化物、酸化物；窒化チタン(TiN)
、炭化チタン(TiC) 、窒化炭化チタン(TiCN)などのチ
タンの窒化物や炭化物；窒化タンタル(TaN) 、炭化タ
ンタル(TaC) 、酸化タンタル(Ta₂O₅) などのタンタルの
窒化物、炭化物、酸化物；酸化アルミニウム(Al₂O₃)
、窒化アルミニウム(AlN) などのアルミニウムの酸化
物や窒化物、さらには、窒化ホウ素(BN)、酸化セレン(S
eO) 、窒化クロム(CrN) 等が好適に例示される。中でも
特に、成膜の容易性や製造コストなどの製造適正、機械
的摩耗と化学的摩耗による摩耗のバランス等の点で、窒
化珪素、炭化珪素、炭化チタン、窒化チタン、窒化クロ
ム等は好適に利用される。また、下層保護膜８８には、
物性調整のため、後述する半金属や金属等の微量の添加
物が含まれてもよい。下層保護膜８８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、公知のセラミックス膜（層）の形成方法で形成
される。

【００３１】下層保護膜８８の厚さには特に限定はない
が、好ましくは０．２μｍ〜５０μｍ程度、より好まし
くは２μｍ〜１５μｍ程度である。下層保護膜８８の厚
さを上記範囲とすることにより、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
できる等の点で好ましい結果を得る。また、下層保護膜
８８は多層構成でもよい。下層保護膜８８を多層構成と
する際には、異なる材料を用いて多層構成としてもよ
く、あるいは、同じ材料で密度や硬度等の異なる層を有
する多層構成であってもよく、あるいは、その両者を有
するものであってもよい。

【００３２】本発明のサーマルヘッド６６は、このよう
なセラミックスを主成分とする下層保護膜８８の上に、
上層保護膜として、炭素を主成分とするカーボン保護膜
９０を有する。なお、図示例のサーマルヘッド６６にお
いては、炭素を主成分とする保護膜として、カーボン保
護膜９０、例えばＤＬＣ保護膜を用いている。本発明に
おいて、炭素を主成分とする保護膜とは、５０ａｔｍ％
超の炭素を含有するカーボン保護膜を言うが、このよう
なカーボン保護膜としては、炭素および不可避的不純物
からなるカーボン保護膜が好ましく、さらに好ましくは
不可避的不純物の含有量が極めて少ないまたは全く含ま
ない高純度のカーボン保護膜、例えばＤＬＣ保護膜が良
い。ここで、不可避的不純物としては、アルゴン（Ａ
ｒ）などのようにプロセスに使用するガスや酸素のよう
に真空チャンバー内の残ガスなどが挙げられるが、これ
らのガス成分の混入はできるだけ少ない方が好ましく、
２ａｔｍ％以下とするのがよく、より好ましくは０．５
ａｔｍ％以下とするのが良い。

【００３３】本発明において、炭素を主成分とするカー
ボン保護膜を形成する炭素以外の添加成分としては、水
素、窒素、フッ素などの物質や、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈ
ｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなどの半金属や金
属が好適に例示される。添加成分が水素、窒素およびフ
ッ素などの物質である場合には、炭素を主成分とするカ
ーボン保護膜中のこれらの含有量が５０ａｔｍ％未満で
あるのが好ましく、添加成分が上述したＳｉおよびＴｉ
等の半金属や金属である場合には、炭素を主成分とする
カーボン保護膜中のこれらの含有量が２０ａｔｍ％以下
であるのが好ましい。以下の説明では、炭素を主成分と
する保護膜として、カーボン保護膜９０を代表例として
説明するが、その説明はその他の炭素を主成分とする保
護膜にも適用可能であることはいうまでもないことであ
る。

【００３４】ここで、本発明においては、カーボン保護
膜９０は下層保護膜８８を全面的に覆って形成されるの
ではなく、５％〜９５％の被覆率（面積比）で不連続的
に下層保護膜８８を覆うものである。

【００３５】前述のように、高い硬度や化学的安定性を
利用して、サーマルヘッドの保護膜としてカーボン保護
膜を用いることが検討されているが、カーボン保護膜は
靭性が低く、機械的衝撃や熱的衝撃で割れを生じ安いと
いう問題点を有している。このような問題点を解決する
ために、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、保護膜
を、セラミックスを主成分とする下層保護膜８８と、こ
の下層保護膜８８の上に形成されるカーボン保護膜９０
との二層構成とし、かつ、カーボン保護膜９０によって
下層保護膜８８を全面的に覆うのではなく、カーボン保
護膜９０を点在やメッシュ状等として下層保護膜８８を
不連続的に覆う構成とすることにより、カーボン保護膜
９０の有する高硬度や化学的安定性を十分に発揮した上
で、機械的衝撃や熱的衝撃にも十分な耐久性を有する保
護膜が得られることを見出し、本発明を完成した。

【００３６】本発明のサーマルヘッド６６において、不
連続的なカーボン保護膜９０による下層保護膜８８の被
覆率は、面積比で５％〜９５％である。被覆率が５％未
満では、カーボン保護膜９０を形成する効果を十分に発
揮することができず、前述のような高画質な画像を目的
とした高記録温度かつ高押圧力での感熱記録にも好適に
耐え、カーボン保護膜９０自身のみならずセラミックを
主成分とする下層保護膜８８等の摩耗も好適に防止でき
る、良好な耐久性を有するサーマルヘッド６６を実現で
きない。逆に、被覆率が９５％を超えると、カーボンの
靭性によって、機械的衝撃や熱的衝撃等の点で十分な強
度を有するカーボン保護膜９０を形成できない場合があ
り、また、下層保護膜８８とも剥離し易くなってしま
う。カーボン保護膜９０自身の機械的強度等や下層保護
膜８８に対する耐剥離性という点では、被覆率は９０％
以下、特に８０％以下が好ましく、カーボン保護膜９０
自身も含めて下層保護膜８８等の摩耗をも防止した、前
記高画質記録にも十分に絶え得るサーマルヘッド６６の
耐久性という点では、被覆率は１０％以上、特に２０％
以上であるのが好ましい。すなわち、本発明のサーマル
ヘッド６６において、カーボン保護膜９０による下層保
護膜８８の被覆率は、好ましくは、１０％〜９０％、よ
り好ましくは、２０％〜８０％である。

【００３７】またカーボン保護膜９０の厚さ（ドット等
の高さ）にも特に限定はなく、サーマルヘッド６６の耐
久性や熱伝導率（応答性）等を考慮して、用途等に応じ
て適宜決定すればよいが、強度という点では、好ましく
は１０ｎｍ以上、より好ましくは２０ｎｍ以上、特に５
０ｎｍ以上であるのが好ましく、熱伝導率という点で
は、３０μｍ以下、特に１０μｍ以下であるのが好まし
い。すなわち、本発明のサーマルヘッド９９において、
カーボン保護膜の厚さは、好ましくは１０ｎｍ〜３０μ
ｍ、より好ましくは５０ｎｍ〜１０μｍである。

【００３８】さらに、カーボン保護膜９０の硬度は高い
ほど良好であり、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、好ましくはビッカーズ硬度で２
０００kg/mm²以上、より好ましくは２５００kg/mm²以
上、特に好ましくは３０００kg/mm²以上である。カーボ
ン保護膜９０の硬度を上記範囲とすることにより、耐摩
耗性等の点で好ましい結果を得ることができる。

【００３９】カーボン保護膜９０の形成状態（パター
ン）には特に限定はなく、前記被覆率の範囲内であれ
ば、各種の形成状態が利用可能である。例えば、カーボ
ンが粒子状に分散されたようなカーボン保護膜９０、円
形、楕円形、三角形などの多角形、無定形等のカーボン
のドットが規則的あるいは不規則に多数配列されたよう
なカーボン保護膜９０、メッシュ状、格子状、梯子状等
にカーボンがパターニングされたカーボン保護膜９０等
が例示される。なお、このようなカーボン保護膜９０
は、下層保護膜８８に対して面積方向に均一に形成（点
在もしくはパターニング）されるのが好ましいのはもち
ろんである。すなわち、単位面積当たりの被覆率が面積
比で５％〜９５％となるように、カーボン保護膜９０を
形成するのが好ましい。

【００４０】このような不連続的なカーボン保護膜９０
の形成方法には特に限定はなく、各種のカーボン膜
（層）の形成方法が利用可能であるが、一例として、
０．５ｋｅＶ〜３ｋｅＶ程度の加速電圧によってイオン
を加速するイオン照射によって、前記下層保護膜８８の
上にカーボン保護膜９０を形成する方法が例示される。
この方法は、前記カーボンを粒子状に分散してなるカー
ボン保護膜９０の形成に特に好適である。具体的には、
メタン(CH₄) ガス、エチレン(C₂H₄)ガス、アセチレン(C
₂H₂)ガス等の炭化水素ガスとイオンガンとを用いて、炭
化水素ガスをイオン化して下層保護膜８８の表面に照射
する方法；下層保護膜８８の表面に高周波電力を印加し
つつ炭化水素ガスを供給することにより、高周波電力に
よって炭化水素ガスの高周波プラズマを発生させ、これ
によって下層保護膜８８の表面に発生する負の自己バイ
アス電位を利用して、高周波プラズマによって生成した
炭化水素ガスのイオンを下層保護膜８８の表面に照射す
る方法；固体のカーボン材をスパッタリング等の方法で
粒子状に蒸発させ、その粒子にアルゴン（Ａｒ）等のイ
オンビームを照射することによりカーボン粒子をイオン
化して、対向して配置した下層保護膜８８の表面に照射
する方法；等が例示される。

【００４１】また、不連続的なカーボン保護膜９０を形
成する別の方法として、下層保護膜８８を全面的に覆う
カーボン層（膜）を形成した後に、このカーボン層の表
面を目的とする不連続的なカーボン保護膜９０に応じた
パターンのレジストで覆い、酸素ガスエッチング等によ
ってレジストで覆われていない部分のカーボン層をエッ
チングで除去して、レジスト層を溶剤等で除去する方法
が例示される。カーボン層の形成方法としては、公知の
薄膜形成技術が各種利用可能であり、例えば、炭化水素
ガスを反応ガスとして用いるプラズマＣＶＤを用いる方
法、焼結カーボン材やグラッシーカーボン材をターゲッ
トとして用いるスパッタリングを用いる方法等が例示さ
れる。また、レジストの形成も公知の方法が各種利用可
能であり、例えば、半導体製造の分野で利用されるフォ
トリソグラフィ技術、すなわちフォトレジストを全面的
に塗布して硬化した後に目的とするレジストパターンに
応じて露光して、露光部もしくは非露光部を除去する方
法や、印刷技術によってレジストパターンを形成する方
法等が例示される。

【００４２】さらに、プラズマＣＶＤやスパッタリング
等の気相成膜方法では、膜は最初から全面的に均一に形
成される訳ではなく、最初は、成膜材が基材表面に点在
して表れた後に、徐々に成長して成膜が進行するので、
この点在状態で成膜を終了することにより、不連続的な
カーボン保護膜９０を形成することもできる。

【００４３】図３に、このようなカーボン保護膜９０を
形成するプラズマＣＶＤ装置の概念図を示す。プラズマ
ＣＶＤ装置１００（以下、ＣＶＤ装置１００とする）
は、基本的に、真空チャンバ１０２と、ガス導入部１０
４と、プラズマ発生手段１０６と、基板ホルダ１０８
と、基板バイアス電源１１０とを有して構成される。

【００４４】真空チャンバ１０２は、プラズマ発生用の
磁場が影響を受けないようにＳＵＳ３０４等の非磁性材
料で形成されるのが好ましい。また、カーボン保護膜９
０の形成に用いられる真空チャンバ１０２は、排気手段
１１２を有し、かつ、初期排気の到達圧力で２×１０^-5
Torr以下、好ましくは５×１０^-6Torr以下、さらに、成
膜中は１×１０^-4Torr〜１×１０^-2Torrを達成するシー
ル性を有するのが好ましい。真空チャンバ１０２に取り
付けられる排気手段１１２としては、ロータリーポン
プ、メカニカルブースタポンプ、ターボポンプを組み合
わせた排気手段が好適に例示され、また、ターボポンプ
の代わりにディフュージョンポンプやクライオポンプを
用いた排気手段も好適に利用される。排気手段１１２の
排気能力や台数は、真空チャンバ１０２の容積や成膜に
使用するガスの種類や流量等に応じて適宜選択すればよ
い。また、排気速度を調整するために、バイパス配管を
用いた配管の排気抵抗の調整や、オリフィスバルブを設
けてその開口度調整等の方法で、排気速度を調整可能な
ように構成してもよい。

【００４５】真空チャンバ１０２において、プラズマや
プラズマ発生用の電磁波によってアークが発生する箇所
は、絶縁性部材で覆ってもよい。絶縁性部材としては、
ＭＣナイロン、テフロン（ＰＴＦＥ）、ＰＰＳ（ポリフ
ェニレンスルフィド）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレ
ート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の樹
脂材料や樹脂フィルムが利用可能である。なお、ＰＥＮ
やＰＥＴ等を用いる場合には、絶縁性部材からの脱ガス
で真空度が低下する場合があるので、このような材料を
用いる場合には、注意が必要である。

【００４６】ＣＶＤ装置１００は、２つのガス導入部を
有する。ガス導入部１０４ａは、プラズマ発生用のガス
を導入する部位で、他方、ガス導入部１０４ｂは、反応
ガスを導入する部位で、共に、導入部がＯリング等で真
空シールされたステンレス製のパイプ等を用いて、真空
チャンバ１０２内にガスを導入する。また、ガスの導入
量は、マスフローコントローラ等の公知の方法で制御さ
れる。両ガス導入部は、基本的にガスを真空チャンバ１
０２内のプラズマ発生領域の近傍に吹き出すように構成
される。また、吹き出し位置、特に反応ガスのガス導入
部１０４ｂの吹き出し位置は、膜厚分布にも影響するの
で、基板（下層保護膜８８）の形状等に合わせて最適化
するのが好ましい。

【００４７】カーボン保護膜９０を形成するためのプラ
ズマ発生用のガスとしては、例えば、ヘリウム、ネオ
ン、アルゴン、クリプトン、キセノン等の不活性ガスが
用いられるが、中でも特に、価格および入手の容易性の
点で、アルゴンガスが好適に用いられる。他方、カーボ
ン保護膜９０を形成するための反応ガスとしては、メタ
ン、エタン、プロパン、エチレン、アセチレン、ベンゼ
ン等の炭化水素化合物のガスが例示される。なお、ガス
導入部１０４ａおよびガス導入部１０４ｂは、共に、用
いるガスに応じてマスフローコントローラのセンサを調
整（校正）する必要がある。

【００４８】カーボン保護膜９０を形成するプラズマＣ
ＶＤにおいて、プラズマ発生手段としては、直流グロー
放電、高周波放電、直流アーク放電、マイクロ波ＥＣＲ
放電等が利用可能であり、特に、直流アーク放電および
マイクロ波ＥＣＲ放電はプラズマ密度が高く、高速成膜
に有利である。図示例のＣＶＤ装置１００は、マイクロ
波ＥＣＲ放電を利用するものであり、プラズマ発生手段
１０６は、マイクロ波電源１１４、磁石１１６、マイク
ロ波導入管１１８、同軸変換器１２０、誘電体板１２
２、放射状アンテナ１２４等を有して構成される。

【００４９】直流グロー放電は、基板−電極間に負の直
流電圧を印加することによりプラズマを発生させる。直
流グロー放電に用いる直流電源は、１ｋＷ〜１０ｋＷ程
度のもので、カーボン保護膜９０の形成に必要にして十
分な出力を有するものを適宜選択すればよい。また、ア
ーク防止等の点で、２ｋＨｚ〜２０ｋＨｚにパルス変調
した直流電源も好適に利用可能である。高周波放電は、
マッチングボックスを介して電極に高周波電圧を印加す
ることにより、プラズマを発生させる。その際には、マ
ッチングボックスによってインピーダンス整合を行い、
高周波電圧の反射波が入射波に対して２５％以下となる
ように調整する。高周波放電を行う高周波電源として
は、工業用の１３．５６ＭＨｚで、１ｋＷ〜１０ｋＷ程
度の範囲で、カーボン保護膜９０の形成に必要にして十
分な出力を有するものを適宜選択すればよい。また、パ
ルス変調した高周波電源も使用可能である。

【００５０】直流アーク放電は、熱陰極を使用してプラ
ズマを発生させる。熱陰極としては、タングステン
（Ｗ）、ホウ化ランタン（LaB₆）等が利用可能である。
また、ホローカソードを用いた直流アーク放電も利用可
能である。直流アーク放電に用いる直流電源としては、
１ｋＷ〜１０ｋＷ程度、１０Ａ〜１５０Ａ程度の範囲
で、カーボン保護膜９０の形成に必要にして十分な出力
を有するものを適宜選択すればよい。

【００５１】マイクロ波ＥＣＲ放電は、マイクロ波とＥ
ＣＲ磁場とによってプラズマを発生させるものであり、
前述のように、図示例のＣＶＤ装置１００は、このマイ
クロ波放電によってプラズマを発生させる。マイクロ波
電源１１４としては、工業用の２．４５ＧＨｚで、１ｋ
Ｗ〜３ｋＷ程度の範囲で、カーボン保護膜９０の形成に
必要にして十分な出力を有するものを適宜選択すればよ
い。また、ＥＣＲ磁場発生には、所望の磁場を形成でき
る永久磁石や電磁石を適宜用いればよく、図示例におい
ては、Sm-Co 磁石を磁石１１６として用いている。例え
ば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いる場合には、Ｅ
ＣＲ磁場は８７５Ｇ(Gauss) になるので、プラズマ発生
領域の磁場が５００Ｇ〜２０００Ｇとなる磁石を用いれ
ばよい。真空チャンバ１０２内へのマイクロ波の導入
は、マイクロ波導入管１１８、同軸変換器１２０、誘電
体板１２２等を用いて行われる。なお、磁場の形成状態
やマイクロ波の導入路は、カーボン保護膜９０の膜厚分
布に影響を与えるので、カーボン保護膜９０の膜厚が均
一になるように最適化するのが好ましい。

【００５２】基板ホルダ１０８は、クランプや治具等の
公知の固定手段によって、ヒートシンク６７を有するサ
ーマルヘッド、ヒートシンク６７を有さないサーマルヘ
ッド、サーマルヘッドから取り外されたグレーズを含む
部位等を保持して、成膜の基板となる下層保護膜８８を
放射状アンテナ１２４に静止対向して固定するものであ
る。また、必要に応じて、プラズマ発生手段１０６に対
して、下層保護膜８８を回転や移動可能に構成してもよ
く、グレーズのサイズや目的とする膜厚分布等に応じて
考慮すればよい。下層保護膜８８の表面と放射状アンテ
ナ１２４（プラズマ発生部）との距離には特に限定はな
く、２０mm〜２００mm程度の範囲で、膜厚分布が均一に
なる距離を選択設定すればよい。なお、カーボン層を形
成する際には、必要に応じて成膜領域を規制するための
マスクを用いてもよい。この際には、例えば、ＳＵＳ３
０４やアルミニウム等の金属やテフロン等の樹脂からな
る板状のマスク部材を作製し、これを用いて非成膜部を
マスキングすればよい。

【００５３】プラズマＣＶＤでカーボン膜を得るために
は、基板（下層保護膜８８）に負のバイアス電圧を印加
しながら成膜を行う必要がある。基板バイアス電源１１
０は、このバイアス電圧を印加するためのものである。
カーボン保護膜９０は電気抵抗値が高いため、特に限定
はないが、高周波電圧の自己バイアス電圧を使用するの
が好ましい。自己バイアス電圧は、プラズマ中で高周波
電圧を印加した時に生じる負の直流成分で、カーボン膜
の生成の際には、通常、−１００Ｖ〜−５００Ｖ程度で
ある。高周波電源は工業用の１３．５６ＭＨｚで、１ｋ
Ｗ〜５ｋＷ程度のものから適宜選択すればよく、このパ
ワーによって自己バイアス電圧を制御することができ
る。また、高周波電圧を基板に印加する際には、基板と
高周波電源との間にインピーダンスを整合するマッチン
グボックスを使用するのが好ましい。マッチングボック
スは、手動制御でも自動制御でもよく、既製品が各種利
用可能である。さらに、高周波電圧の自己バイアス電圧
以外にも、２ｋＨｚ〜２０ｋＨｚにパルス変調した直流
電源も利用可能である。この場合も、印加電圧は−１０
０Ｖ〜−５００Ｖ程度である。

【００５４】カーボン保護膜９０の密着性を良好にする
ために、カーボン保護膜９０の形成に先立ち、基板の表
面すなわち下層保護膜８８の表面をプラズマでエッチン
グするのが好ましい。エッチングの方法としては、エッ
チングガスをガス導入手段から導入して、プラズマを発
生しつつ、好ましくはマッチングボックスを介して高周
波電圧を印加する方法や、同様にエッチングガスを用
い、高周波電圧によって直接プラズマを発生させて、そ
のプラズマを利用してエッチングを行う方法が例示され
る。プラズマの発生は、前述のプラズマ発生手段１０６
等によって行えばよい。また、高周波電源としては、工
業用の１３．５６ＭＨｚで、１ｋＷ〜５ｋＷ程度のもの
から適宜選択すればよく、前記基板バイアス電源１１０
が利用可能である。さらに、エッチングの強さは、基板
に印加される自己バイアス電圧を目安にすればよく、−
１００Ｖ〜−５００Ｖの範囲で、適宜最適化を計ればよ
い。

【００５５】また、このプラズマ発生手段１０６と基板
バイアス電源１１０とからなるエッチング手段等は、非
連続的なカーボン保護膜９０の形成におけるカーボン層
のエッチングにも利用される。すなわち、前述の下層保
護膜８８表面のプラズマエッチングにおいて、基板表面
エッチング用のガスをカーボンエッチング用のガスに変
更して、同様にエッチングを行えばよい。カーボンエッ
チング用のガスとしては、酸素（Ｏ₂）ガスやアルゴン
ガス等が利用可能であるが、エッチング速度等の点で酸
素ガスが好ましく利用される。

【００５６】このようなＣＶＤ装置１００を用いた非連
続的なカーボン保護膜９０の形成は、基本的に下記のよ
うに行われる。まず、基板ホルダ１０８にヒートシンク
を有するあるいは有さないサーマルヘッド（もしくは前
記グレーズを含む部位）を固定して、前述のように、下
層保護膜８８の表面をエッチングし、次いで、前述のよ
うにして、下層保護膜８８の表面に全面的にカーボン層
を形成する。カーボン層を形成したサーマルヘッドをＣ
ＶＤ装置１００から取り出し、形成するカーボン保護膜
９０に応じたパターンのレジストでカーボン層を覆った
後、再度ＣＶＤ装置１００の基板ホルダ１０８にサーマ
ルヘッドを装着して、前述のようにして、レジストで覆
われていない部分のカーボン層をＣＶＤ装置１００によ
ってエッチングして除去する。ＣＶＤ装置１００からサ
ーマルヘッドを取り出してレジストを溶剤等で除去すれ
ば、下層保護膜８８上に非連続的なカーボン保護膜９０
を形成したサーマルヘッド６６を製造することができ
る。

【００５７】図４に、カーボン保護膜９０を形成するた
めのスパッタリング装置の概念図を示す。なお、スパッ
タリング装置１３０は、前述のＣＶＤ装置１００と同じ
構成要素を多数有するので、同じ部位には同じ符号を付
し、以下の説明は、異なる部分を主に行う。スパッタリ
ング装置１３０は、基本的に、真空チャンバ１０２と、
ガス導入部１０４と、プラズマ発生手段１０６と、基板
バイアス電源１１０と、基板ホルダ１０８と、スパッタ
リング手段１３２とを有して構成される。

【００５８】ここで、スパッタリング装置１３０におい
て、真空チャンバ１０２、ガス導入部１０４、プラズマ
発生手段１０６、および基板バイアス電源１１０は、基
本的に前記ＣＶＤ装置１０と同様のものを用いることが
できる。また、基板ホルダ１０８も基本的に同様のもの
を用いることができる。ただし、スパッタリング装置１
３０では、基板（下層保護膜８８）をスパッタリング手
段１３２と逆側に配置されるプラズマ発生手段１０６の
両者に向ける必要があるので、基板ホルダ１０８は、こ
れを１８０°回転して基板を前記両者に向けるための回
転手段１３４に固定されている。なお、回転手段１３４
による基板ホルダ１０８の回転方法は、公知の方法によ
ればよい。

【００５９】スパッタリングでは、カソード１３６にス
パッタリングするターゲット材１３８を配置し、カソー
ド１３６を負電位にすると共に、ターゲット材１３８の
表面にプラズマを発生させることにより、ターゲット材
１３８（その原子）を弾き出して、対向して配置した基
板の表面（下層保護膜８８の表面）に付着させ、堆積す
ることにより成膜する。スパッタリング手段１３２は、
このカソード１３６、ターゲット材１３８の配置部、シ
ャッタ１４０、直流電源１４２等を有するものである。

【００６０】ターゲット材１３８の表面にプラズマを発
生する際には、直流電源１４２のマイナス側を直接カソ
ード１３６に接続し、−３００Ｖ〜−１０００Ｖ程度の
直流電圧を印加する。直流電源１４２の出力としては、
１ｋＷ〜１０ｋＷ程度の範囲であり、カーボン保護膜９
０の形成に十分な出力を有するものを適宜選択すればよ
い。また、アーク防止等の点で、２ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ
にパルス変調した負の直流電源も好適に利用可能であ
る。さらに、プラズマの発生には、高周波電源も利用可
能である。高周波電源を用いる場合には、マッチングボ
ックスを介してカソード１３６に高周波電圧を印加する
ことにより、プラズマを発生させる。その際には、マッ
チングボックスによってインピーダンス整合を行い、高
周波電圧の反射波が入射波に対して２５％以下となるよ
うに調整する。高周波電源としては、工業用の１３．５
６ＭＨｚで、１ｋＷ〜１０ｋＷ程度の範囲で、カーボン
保護膜９０の生成に必要にして十分な出力を有するもの
を適宜選択すればよい。また、パルス変調した高周波電
源も使用できる。このカソード１３６の形状は、カーボ
ン保護膜９０が形成される基板の形状等に応じて最適化
するのが好ましい。

【００６１】ターゲット材１３８は、Ｉｎ系ハンダや機
械的な固定手段を用いて直接カソード１３６に固定して
もよいが、通常は、無酸素銅やステンレス等からなるバ
ッキングプレート１４４をカソード１３６に固定し、そ
の上にターゲット材１３８を前述のようにして固定す
る。また、カソード１３６およびバッキングプレート１
４４は水冷可能に構成され、これにより、間接的にター
ゲット材１３８も水冷される。なお、カーボン保護膜９
０を形成するために用いられるターゲット材１３８とし
ては、焼結カーボン材、グラッシーカーボン材等が好適
に例示される。また、その形状は、基板の形状に応じて
適宜決定すればよい。

【００６２】カーボン保護膜９０の形成には、カソード
１３６の内部に永久磁石や電磁石等の磁石１４６を配置
し、ターゲット材１３８表面に磁場を形成してプラズマ
を閉じ込めてスパッタリングを行うマグネトロンスパッ
タリングも好適に利用可能である。このマグネトロンス
パッタリングは、成膜速度が早い点で好ましい。永久磁
石や電磁石の形状や位置、数、生成する磁場の強さ等は
形成するカーボン保護膜９０の厚さや膜厚分布、ターゲ
ット材１３８の形状等に応じて適宜決定される。また永
久磁石として Sm-Co磁石や Nd-Fe-B磁石等の高磁場が発
生可能な磁石を用いれば、プラズマを十分閉じ込めるこ
とができる等の点で好ましい。

【００６３】このようなスパッタリング装置１３０にお
いても、カーボン保護膜９０と下層保護膜８８との密着
性を向上するために、カーボン保護膜９０の形成に先立
ち、下層保護膜８８の表面をプラズマでエッチングする
のが好ましい。なお、プラズマエッチングは、回転手段
１３４によって下層保護膜８８の表面をプラズマ発生手
段１０６に向け、前記ＣＶＤ装置１００と同様に行えば
よい。

【００６４】このようなスパッタリング装置１３０を用
いた不連続的なカーボン保護膜９０の形成も、基本的
に、前記ＣＶＤ装置１００による例と同様のプロセスで
行うことができる。すなわち、スパッタリング装置１３
０の基板ホルダ１０８にサーマルヘッドを装着して、回
転手段１３４によって下層保護膜８８の表面をプラズマ
発生手段１０６に向けて、その表面をプラズマエッチン
グした後に、回転手段１３４によって下層保護膜８８の
表面をスパッタリング手段１３２に向け、前述のように
して、スパッタリングによって下層保護膜８８の表面に
カーボン層を形成する。次いで、サーマルヘッドをスパ
ッタリング装置１３０から取り出して、形成するカーボ
ン保護膜９０に応じたパターンのレジストでカーボン層
を覆い、再度基板ホルダ１０８にサーマルヘッドを装着
して、回転手段１３４によって下層保護膜８８の表面を
プラズマ発生手段１０６に向けて、前述のようにしてカ
ーボン層のレジストで覆われていない部分をエッチング
して除去した後、スパッタリング装置１３０からサーマ
ルヘッドを取り出してレジストを溶剤等で除去すること
によって、不連続的なカーボン保護膜９０が形成された
サーマルヘッド６６が得られる。

【００６５】以上、本発明のサーマルヘッドおよびその
製造方法について詳細に説明したが、本発明は上述の例
に限定されず、各種の改良や変更を行ってもよいのはも
ちろんである。

【００６６】

【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］図３に示される（プラズマ）ＣＶＤ装置１
００を用意した。詳細は以下のとおりである。

【００６７】ａ．真空チャンバ１０２排気手段１１２として、排気速度が１５００Ｌ（リット
ル）／分のロータリーポンプ、同１２０００Ｌ／分のメ
カニカルブースタポンプ、および同３０００Ｌ／秒のタ
ーボポンプを、それぞれ１台ずつ有する、ＳＵＳ３０４
製で容積が０．５m³の真空チャンバ１０２を使用した。
なお、ターボポンプの吸引部にオリフィスバルブを配置
して、開口度を１０〜１００％まで調整できるように構
成してある。

【００６８】ｂ．ガス導入部１０４最大流量１００〜５００[sccm]のマスフローコントロー
ラと、直径６mmのステンレス製パイプを用いて構成し
た。ステンレス製パイプと真空チャンバ１０２との接合
部は、Ｏリングによって真空シールした。プラズマ発生
用ガスとしては、アルゴンガスを用いた。

【００６９】ｃ．プラズマ発生手段１０６発振周波数２．４５ＧＨｚ、最大出力３．０ｋＷのマイ
クロ波電源１１４を用いるマイクロ波ＥＣＲプラズマ発
生装置を、プラズマ発生手段１０６として用いた。マイ
クロ波は、マイクロ波導入管１１８で真空チャンバ１０
２近傍まで導き、同軸変換器１２０で変換後、真空チャ
ンバ１０２内の放射状アンテナ１２４に導入した。誘電
体板１２２は、幅８００mm×高さ２００mmの矩形のもの
を用いた。なお、マイクロ波は、マイクロ波導入管１１
８の途中で４分割し、誘電体板１２２の４か所から真空
チャンバ１０２内に導入した。さらに、磁石１１６とし
て、Sm-Co 磁石を複数個、誘電体板１２２の形状に合わ
せて配置することでＥＣＲ用磁場を形成した。

【００７０】ｄ．基板ホルダ１０８基板（すなわち、サーマルヘッド６６のグレーズ）をプ
ラズマ発生部に対向して保持し、下層保護膜８８表面と
放射状アンテナ１２４との距離が５０mm〜１５０mmの間
で調整可能な構成を有する。また、エッチング用の高周
波電圧が印加できるように、基板によるサーマルヘッド
の保持部分を浮遊電位にした。

【００７１】ｅ．基板バイアス電源１１０基板ホルダ１０８に、マッチングボックスを介して基板
バイアス電源１１０として高周波電源を接続した。高周
波電源は、周波数１３．５６ＭＨｚで、最大出力は３ｋ
Ｗである。また、この高周波電源は、自己バイアス電圧
をモニタすることにより、−１００Ｖ〜−５００Ｖの範
囲で高周波出力が調整可能に構成されている。また、こ
のＣＶＤ装置１００（および後述するスパッタリング装
置１３０）では、この基板バイアス手段１１０および前
記プラズマ発生手段１０６は、下層保護膜８８ならびに
カーボン層のエッチング手段を兼ねている。

【００７２】＜サーマルヘッドの作製＞このようなＣＶ
Ｄ装置１００を用いて、以下に示すようにしてサーマル
ヘッドを作製した。基となるサーマルヘッドとして、京
セラ社製 KGT-260-12MPH8を用いた。このサーマルヘッ
ドには、グレーズの表面に保護膜として厚さ１１μｍの
窒化珪素膜（Si₃N₄)が形成されている。従って、本実施
例では、この窒化珪素膜が下層保護膜８８となり、その
上にカーボン保護膜９０が形成された、２層構成の保護
膜を有するサーマルヘッド６６となる。

【００７３】まず、基となるサーマルヘッドの下層保護
膜８８が放射状アンテナ１２４に対向するように、真空
チャンバ１０２内の基板ホルダ１０８にサーマルヘッド
を固定した。下層保護膜８８の表面と放射状アンテナ１
２４との距離は１００mmとした。また、サーマルヘッド
のカーボン層の形成部以外（すなわち、グレーズ以外）
には、あらかじめマスキングを施しておいた。サーマル
ヘッドを固定した後、真空チャンバ１０２内の圧力が５
×１０^-6Torrになるまで真空排気した。真空排気を継続
しながら、ガス導入部１０４ａによってアルゴンガスを
導入し、ターボポンプに設置したオリフィスバルブによ
って、真空チャンバ１０２内の圧力が１．０×１０^-3To
rrになるように調整した。次いで、マイクロ波電源１１
４を駆動してマイクロ波を４か所からそれぞれ４００Ｗ
ずつ真空チャンバ１０２内に導入し、マイクロ波ＥＣＲ
プラズマを発生させ、さらに、基板バイアス電源１１０
を駆動して、基板に高周波バイアス電圧を印加し、自己
バイアス電圧−２００Ｖで２分間、下層保護膜８８（窒
化珪素膜）のエッチングを行った。エッチング終了後、
自己バイアス電圧による高周波バイアス電圧の印加を継
続しながら、真空チャンバ１０２内の圧力が３．０×１
０^-3Torrとなるようにメタンガスを導入してプラズマＣ
ＶＤを行い、下層保護膜８８の上に、厚さ１μｍのカー
ボン層を全面的に形成した。なお、カーボン層の膜厚
は、予め成膜時間と膜厚との関係を調べておき、成膜時
間で制御した。

【００７４】カーボン層を形成したサーマルヘッドを真
空チャンバ１０２から取り出して、カーボン層の上に、
カーボン層の被覆率が面積比で８０％の格子状にパター
ニングされたレジストを印刷によって張り付けた。

【００７５】次いで、このサーマルヘッドを、再度、前
記カーボン層の成膜時と同様の状態で基板ホルダ１０８
に装着し、真空チャンバ１０２内の圧力が５×１０^-6To
rrになるまで真空排気した。真空排気を継続しながら、
ガス導入部１０４ａによって酸素ガスを導入し、ターボ
ポンプに設置したオリフィスバルブによって、真空チャ
ンバ１０２内の圧力が１．０×１０^-3Torrになるように
調整した。次いで、マイクロ波電源１１４を駆動してマ
イクロ波を４か所からそれぞれ４００Ｗずつ真空チャン
バ１０２内に導入し、マイクロ波ＥＣＲプラズマを発生
させ、さらに、基板バイアス電源１１０を駆動して、基
板に高周波バイアス電圧を印加し、自己バイアス電圧−
２００Ｖで３０分間、カーボン層のエッチングを行っ
た。エッチング終了後、真空チャンバ１０２からサーマ
ルヘッドを取り出し、レジストを溶剤で除去して、下層
保護膜８８の上に、格子状で、下層保護膜８８の被覆率
が面積比で約８０％のカーボン保護膜９０が形成され
た、本発明のサーマルヘッド６６を得た。

【００７６】＜性能評価＞このような本発明のサーマル
ヘッドと、感熱材料（富士写真フイルム社製ドライ画
像記録用フィルムＣＲ−ＡＴ）とを用いて、Ｂ４サイズ
で５０００枚の感熱記録テスト行った。その結果、５０
００枚の記録を終了しても、カーボン保護膜９０の割れ
や剥離が生じることはなく、また、カーボン保護膜９０
の摩耗もほとんど認められなかった。

【００７７】［実施例２］カーボン層の成膜時間を変更
した以外は前記実施例１と同様にして、カーボン保護膜
９０の膜厚が０．５μｍおよび２．０μｍの本発明のサ
ーマルヘッド６６を作製した。さらに、レジストによる
下層保護膜８８の被覆率を変更した以外は前記実施例１
と同様にして、下層保護膜８８の被覆率が面積比で約５
０％、７０％および９０％である、格子状のカーボン保
護膜９０が形成された、本発明のサーマルヘッド６６を
作製した。＜性能評価＞このような５種類の本発明のサーマルヘッ
ド６６について、前記実施例１と同様の性能評価を行っ
た。その結果、５０００枚の記録を終了しても、いずれ
のサーマルヘッド６６も、カーボン保護膜９０の割れや
剥離が生じることはなく、また、カーボン保護膜９０の
摩耗もほとんど認められなかった。

【００７８】また、同様の性能評価試験を、反応ガスを
アセチレンガスに変更して；下層保護膜８８のエッチ
ングを行わないで；あるいは下層保護膜８８のエッチ
ング時のチャンバ１０２内の圧力を０．８×１０^-3Torr
および５．０×１０^-3Torrに変更して；あるいは自己
バイアス電圧を−１００Ｖおよび−３００Ｖに変更し
て；あるいはカーボン層の成膜時の真空チャンバ１０
２内の圧力を２．０×１０^-3Torrおよび５．０×１０^-3
Torrに変更して；それ以外は同様にして、前記実施例
１と同様にして、カーボン保護膜９０を形成して作製し
た、各種のサーマルヘッドについても行ったが、いずれ
の場合も、前記実施例１および２と同様の良好な結果が
得られた。

【００７９】［実施例３］図４に示されるスパッタリン
グ装置１３０を用意した。スパッタリング装置１３０
は、真空チャンバ１０２と、ガス導入部１０４と、プラ
ズマ発生手段１０６と、基板バイアス電源１１０と、基
板ホルダ１０８と、スパッタリング手段１３２とを有し
て構成される。ここで、このスパッタリング装置１３０
においては、真空チャンバ１０２、ガス導入部１０４、
プラズマ発生手段１０６および基板バイアス電源１１０
は、前記実施例１のＣＶＤ装置１００に配置されるもの
と同様である。また、基板ホルダ１０８も基本的に同様
のものであるが、基板ホルダ１０８に固定されたサーマ
ルヘッドの下層保護膜８８の表面を、プラズマ発生手段
１０６およびスパッタリング手段１３２に向けるための
回転手段１３４に保持されている。それ以外の詳細は以
下のとおりである。

【００８０】ａ．スパッタリング手段１３２磁石１４６としてSm-Co 磁石を内部に配置した、サイズ
が幅８００mm×高さ２００mmの矩形のカソード１３６を
用いた。また、カソード１３６には、バッキングプレー
ト１４４を固定した。バッキングプレート１４４として
は、矩形状に加工した無酸素銅を用い、Ｉｎ系ハンダに
よってカソード１３６に張り付けた。また、カソード１
３６内部を水冷することにより、磁石１４６、カソード
１３６およびバッキングプレート１４４裏面を冷却し
た。直流電源１４２として、最大出力８ｋＷの負電位の
直流電源を用い、負側をカソード１３６に接続した。な
お、この直流電源１４２は、２ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの範
囲でパルス状に変調できるように構成してある。

【００８１】＜サーマルヘッドの作製＞このようなスパ
ッタリング装置１３０を用いて、前記実施例１と同様の
サーマルヘッド（京セラ社製 KGT-260-12MPH8）を基と
して、そのグレーズの表面にカーボン保護膜９０を形成
し、本発明のサーマルヘッド６６を作製した。すなわ
ち、このサーマルヘッド６６も、窒化珪素膜からなる下
層保護膜８８とカーボン保護膜９０とからなる、２層構
成の保護膜を有する。

【００８２】まず、基板ホルダ１０８にサーマルヘッド
を固定し、回転手段１３４によって下層保護膜８８の表
面をプラズマ発生部１０６に対向させた。なお、下層保
護膜８８の表面と放射状アンテナ１２４ならびにプラズ
マ発生部との距離は１００mmとした。また、サーマルヘ
ッドのカーボン層の形成部以外には、あらかじめマスキ
ングを施しておいた。サーマルヘッドを固定した後、真
空チャンバ１０２内の圧力が５×１０^-6Torrになるまで
真空排気した。真空排気を継続しながら、ガス導入部１
０４ａによってアルゴンガスを導入し、ターボポンプに
設置したオリフィスバルブによって、真空チャンバ１０
２内の圧力が５．０×１０^-3Torrになるように調整し
た。次いで、基板バイアス電源１１０を駆動して下層保
護膜８８（基板）に高周波電圧を印加し、自己バイアス
電圧−２００Ｖで１０分間、下層保護膜８８のエッチン
グを行った。

【００８３】エッチング終了後、回転手段１３４によっ
て下層保護膜８８の表面をスパッタリング手段１３２に
向け、また、ターゲット材１３８として焼結グラファイ
ト材をバッキングプレート１４４に固定（Ｉｎ系ハンダ
で張り付け）して、真空チャンバ１０２内の圧力が５．
０×１０^-3Torrとなるようにアルゴンガス流量およびオ
リフィスバルブを調整し、シャッタ１４０を閉じた状態
でターゲット材１３８に直流電力０．５ｋＷを５分間印
加した。次いで、シャッタ１４０を開き、下層保護膜８
８の上に厚さ１μｍのカーボン層を形成した。なお、カ
ーボン層の膜厚は、予め成膜時間と膜厚との関係を予め
調べておき、成膜時間で制御した。

【００８４】カーボン層を形成したサーマルヘッドを真
空チャンバ１０２から取り出して、カーボン層の上に、
カーボン層の被覆率が面積比で８０％の格子状にパター
ニングされたレジストを印刷によって張り付けた。

【００８５】次いで、このサーマルヘッドを、再度、基
板ホルダ１０８に固定し、回転手段１３４によってカー
ボン層をプラズマ発生部１０６に対向させた。さらに、
真空チャンバ１０２内の圧力が５×１０^-6Torrになるま
で真空排気した。真空排気を継続しながら、ガス導入部
１０４ａによって酸素ガスを導入し、ターボポンプに設
置したオリフィスバルブによって、真空チャンバ１０２
内の圧力が１．０×１０^-3Torrになるように調整した。
次いで、マイクロ波電源１１４を駆動してマイクロ波を
４か所からそれぞれ４００Ｗずつ真空チャンバ１０２内
に導入し、マイクロ波ＥＣＲプラズマを発生させ、さら
に、基板バイアス電源１１０を駆動して、基板に高周波
バイアス電圧を印加し、自己バイアス電圧−２００Ｖで
３０分間、カーボン層のエッチングを行った。エッチン
グ終了後、真空チャンバ１０２からサーマルヘッドを取
り出し、レジストを溶剤で除去して、下層保護膜８８の
上に、格子状で、下層保護膜８８の被覆率が面積比で約
８０％のカーボン保護膜９０が形成された、本発明のサ
ーマルヘッド６６を得た。

【００８６】＜性能評価＞このような本発明のサーマル
ヘッド６６について、前記実施例１と同様の性能評価を
行った。その結果、５０００枚の感熱記録を終了して
も、カーボン保護膜９０の割れや剥離が生じることはな
く、また、カーボン保護膜９０の摩耗もほとんど認めら
れなかった。

【００８７】［実施例４］カーボン層の成膜時間を変更
した以外は前記実施例３と同様にして、カーボン保護膜
９０の膜厚が０．５μｍおよび２．０μｍの本発明のサ
ーマルヘッド６６を作製した。さらに、レジストによる
下層保護膜８８の被覆率を変更した以外は前記実施例３
と同様にして、下層保護膜８８の被覆率が面積比で約５
０％、７０％および９０％である、格子状のカーボン保
護膜９０が形成された、本発明のサーマルヘッド６６を
作製した。＜性能評価＞このような５種類の本発明のサーマルヘッ
ド６６について、前記実施例１と同様の性能評価を行っ
た。その結果、５０００枚の感熱記録を終了した後で
も、いずれのサーマルヘッド６６も、カーボン保護膜９
０の割れや剥離が生じることはなく、また、カーボン保
護膜９０の摩耗もほとんど認められなかった。

【００８８】また、同様の性能評価試験を、ターゲット
材をグラッシーカーボン材に変更して；エッチングを
行わないで；あるいはエッチング時の真空チャンバ１
０２内の圧力のみを０．８×１０^-3Torrおよび５．０×
１０^-3Torrに変更して；それ以外は同様にして、前記
実施例３と同様にして作製した、各種のサーマルヘッド
を用いて行ったが、いずれの場合も前記実施例３および
４と同様の良好な結果が得られた。

【００８９】［比較例］下記の各種のサーマルヘッドを
用意した。ａ．前記各実施例で、基となったサーマルヘッド（京セ
ラ社製 KGT-260-12MPH8）。ｂ．カーボン層の形成までを前記実施例３と同様に行っ
た、厚さ１μｍのカーボン保護膜で下層保護膜（窒化珪
素膜）を全面的に覆ってなる、２層構成の保護膜を有す
るサーマルヘッド。

【００９０】＜性能評価＞このような２種類の本発明の
サーマルヘッドを用いて、実施例１と同様の性能評価を
行った。その結果、ａのサーマルヘッドは、窒化珪素保
護膜に２μｍの摩耗が発生してしまった。また、ｂのサ
ーマルヘッドは、カーボン保護膜の割れや剥離が生じて
いた。以上の結果より、本発明の効果は明らかである。

【００９１】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、保護膜の腐食や摩耗が極めて少なく、しかも熱
や機械的衝撃に対しても保護膜の割れや剥離の発生も好
適に防止して、十分な耐久性を有し、長期に渡って高い
信頼性を発揮し、これにより、長期に渡って高画質の感
熱記録を安定して行うことができるサーマルヘッドを実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサーマルヘッドを利用する感熱記録
装置の一例の概念図である。

【図２】本発明のサーマルヘッドの発熱素子の構成を
示す概略図である。

【図３】本発明のサーマルヘッドのカーボン保護膜を
形成する（プラズマ）ＣＶＤ装置の一例の概念図であ
る。

【図４】本発明のサーマルヘッドのカーボン保護膜を
形成するスパッタリング装置の一例の概念図である。

【符号の説明】

１０（感熱）記録装置１４装填部１６供給搬送手段２０記録部２２排出部２４マガジン６６サーマルヘッド８０基板８２グレーズ層８４発熱抵抗体８６電極８８下層保護膜９０カーボン保護膜１００（プラズマ）ＣＶＤ装置１０２真空チャンバ１０４ガス導入部１０６プラズマ発生手段１０８基板ホルダ１１０基板バイアス電源１１２排気手段１１４マイクロ波電源１１６，１４６磁石１１８マイクロ波導入管１２０同軸変換器１２２誘電体板１２４放射状アンテナ１３０スパッタリング装置１３２スパッタリング手段１３４回転手段１３６カソード１３８ターゲット材１４０シャッタ１４２直流電源１４４バッキングプレート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発熱体を保護する保護膜として、セラミッ
クを主成分とする下層保護膜と、前記下層保護膜を面積
比で５％〜９５％の被覆率で不連続的に覆う、炭素を主
成分とする上層保護膜とを有することを特徴とするサー
マルヘッド。
【請求項２】前記上層保護膜が、前記下層保護膜上に点
在する、もしくはパターニングされて形成されたもので
ある請求項１に記載のサーマルヘッド。
【請求項３】サーマルヘッドの発熱体を覆ってセラミッ
クを主成分とするセラミック膜を形成した後、前記セラ
ミック膜を全面的に覆って炭素を主成分とする炭素膜を
形成し、前記炭素膜の少なくとも一部をレジストで覆っ
て、この炭素膜をエッチングした後に、前記レジストを
除去することにより、セラミックを主成分とする下層保
護膜と、この下層保護膜を不連続的に覆う炭素を主成分
とする上層保護膜とを形成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】サーマルヘッドの発熱体を覆ってセラミッ
クを主成分とするセラミック膜を形成した後、炭素を主
成分とするガスもしくは炭素を主成分とする固体の蒸発
物を加速して前記セラミック膜に照射することにより、
セラミックを主成分とする下層保護膜と、前記下層保護
膜を不連続的に覆う炭素を主成分とする上層保護膜とを
形成することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。