JP5273786B2 - サーマルヘッド、プリンタおよびサーマルヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、サーマルヘッド、プリンタおよびサーマルヘッドの製造方法に関するものである。

従来、小型ハンディターミナルに代表される小型情報機器端末に多く搭載されるサーマルプリンタに用いられ、印画データに基づいて複数の発熱素子を選択的に駆動することによって感熱記録媒体に印画を行うためのサーマルヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照）。

サーマルヘッドの高効率化においては、発熱抵抗体の発熱部の下層に断熱層を形成する方法がある。発熱部の下層に断熱層を形成することにより、発熱抵抗体で発生した熱量のうち、発熱部上方の耐摩耗層に伝達される上方伝達熱量の方が発熱部下方の蓄熱層に伝達される下方伝達熱量よりも大きくなるので、印字時に必要とされるエネルギー効率が良好となる。特許文献１に記載のサーマルヘッドは、発熱抵抗体の発熱部の下方の層に空洞部が設けられており、この空洞部を中空断熱層として機能させることで、下方電熱量より上方電熱量を大きくしエネルギー効率の向上を図っている。

また、サーマルヘッドを搭載するプリンタにおいては、プラテンローラにより、所定の押圧力で感熱紙が発熱部上方の耐摩耗層表面のヘッド部分に押し付けられるようになっている。そのため、サーマルヘッドは、上述したように印字品質を向上させる発熱効率が求められるとともに、プラテンローラによる押圧力に耐える強度が求められている。

特開平６−１６６１９７号公報

しかしながら、従来のサーマルヘッドでは、基板の断熱性能を高くするために空洞部を大きくして発熱抵抗体と空洞部との間の蓄熱層の厚さを薄くすると、発熱抵抗体に外部荷重が加わった場合に蓄熱層に過大なたわみが生じる。そして、たわみによる引っ張り応力がガラスの破壊応力以上になると、蓄熱層が破損するという不都合がある。また、プラテンローラの押圧力により、蓄熱層に大きなたわみが生じると、感熱紙と前記ヘッド部分との接触状態が悪くなって接触圧力が低下し、感熱紙に熱が伝わりにくくなるという問題がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、発熱効率の向上と外部荷重に対する強度の向上とを実現させたサーマルヘッド、プリンタおよびサーマルヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、表面に凹部を有する基板と、該基板の前記表面に接合された蓄熱層と、該蓄熱層上の前記基板の前記凹部に対向する領域に設けられた複数の発熱抵抗体とを備え、前記凹部が、前記複数の発熱抵抗体が対向する大きさを有し、前記凹部により前記基板と前記蓄熱層との間に形成された空洞部の内部に、前記発熱抵抗体が所定以上の荷重によって加圧されたときに前記蓄熱層に接触して該蓄熱層のたわみを制限するたわみ制限部が設けられているサーマルヘッドを提供する。

本発明によれば、空洞部が中空断熱層として機能し、発熱抵抗体で発生した熱が蓄熱層を介して基板へ伝わるのを抑制することができる。これにより、発熱抵抗体の上方へと伝導されて印字等に利用される熱量が大きくなり、発熱効率の向上を図ることができる。
また、発熱抵抗体に過度の荷重が作用した場合には、たわみ制限部が蓄熱層に接触することにより蓄熱層のたわみを制限する。これにより、蓄熱層の破損を防ぐことができる。

上記発明においては、前記たわみ制限部が、前記空洞部の底面から前記蓄熱層に向かって突出する形状に形成され、該蓄熱層との間に該蓄熱層が弾性変形の範囲内で接触可能な範囲内の隙間を有することとしてもよい。

このように構成することで、蓄熱層にたわみが生じた場合に、蓄熱層がたわみ制御部に接触し蓄熱層の変形を弾性変形の範囲内にとどめることができる。また、たわみ制御部が、常時は蓄熱層との間に隙間を有することで、高い断熱性能を維持することができる。なお、たわみ制御部は、柱状に突出する形状であってもよいし、壁状に突出する形状であってもよい。

また、上記発明においては、前記たわみ制御部と前記蓄熱層との間の前記隙間が約０．１μｍ以上約１μｍ以下であり、前記凹部の開口を塞ぐ前記蓄熱層の厚さが約１０μｍ以下であることとしてもよい。

また、上記発明においては、前記基板の前記表面における前記凹部の周縁が該凹部の内方に向かって前記蓄熱層から漸次離れる方向に湾曲する曲面形状を有していることとしてもよい。
このように構成することで、凹部の開口を塞ぐ蓄熱層に外部荷重がかかってたわみが生じた場合に、基板表面の凹部周辺において蓄熱層にかかる応力集中を緩和することができる。

本発明は、上記本発明のサーマルヘッドと、概サーマルヘッドの前記発熱抵抗体に印刷対象物を押し付ける加圧機構とを備えるプリンタを提供する。

本発明によれば、サーマルヘッドの発熱効率が高く、印刷物への印字時の消費電力を低減させることができる。また、たわみ制御部により、加圧機構の押圧力による蓄熱層のたわみを制限することで、蓄熱層の破損を防ぐとともに発熱抵抗体を印刷対象物に確実に接触させて熱を伝えることができる。したがって、少ない電力で印字品質に優れた印刷を行うことができる。

本発明は、基板の表面に、底面に突出部を有し、複数の発熱抵抗体を対向させる大きさの凹部を形成する凹部形成工程と、該凹部形成工程により前記凹部が形成された前記基板の表面に蓄熱層を熱融着する接合工程と、前記蓄熱層上に前記凹部に対向して複数の発熱抵抗体を形成する発熱抵抗体形成工程とを備え、前記接合工程が、前記熱融着時に前記凹部内のガスの膨張と前記基板および前記蓄熱層の軟化とを利用して、前記突出部と前記蓄熱層との間に隙間を形成するサーマルヘッドの製造方法を提供する。

本発明によれば、接合工程において、凹部形成工程により形成された基板の凹部が蓄熱層によって覆われることで、基板と蓄熱層との間に空洞部が形成される。この空洞部は中空断熱層として機能し、発熱抵抗体の発熱部で発生した熱が蓄熱層を介して基板へ伝わるのを抑制するので、エネルギー効率の高いサーマルヘッドを製造することができる。また、凹部の深さにより空洞部の厚さが決定されるので、中空断熱層の厚さを容易に制御することができる。

また、接合工程において、基板と蓄熱層との熱融着時に突出部と蓄熱層との間に隙間を形成することで、隙間を形成するための特別な工程を省くことができる。したがって、作製工程数を減らし、サーマルヘッドの製造を簡略化することができる。

上記発明においては、前記接合工程が、前記蓄熱層の弾性変形の範囲内で前記蓄熱層が前記突出部に接触するように前記隙間を形成することとしてもよい。
このように構成することで、蓄熱層の破損を防止するサーマルヘッドを製造することができる。

また、上記発明においては、前記接合工程が、前記基板の前記表面における前記凹部の周辺を該凹部の内方に向かって前記蓄熱層から漸次離れる方向に湾曲する曲面形状を形成することとしてもよい。

このように構成することで、凹部の開口を塞ぐ蓄熱層に外部荷重がかかりたわみが生じても、基板表面の凹部周辺において蓄熱層にかかる応力集中が緩和されるサーマルヘッドを製造することができる。

本発明によれば、発熱効率の向上と外部荷重に対する強度の向上とを実現することができるという効果を奏する。

〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係るプリンタ１０およびサーマルヘッド１について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係るサーマルプリンタ１０は、図１に示すように、本体フレーム１１と、水平配置されるプラテンローラ１３と、プラテンローラ１３の外周面に対向配置されるサーマルヘッド１と、サーマルヘッド１を支持している放熱板１５と（図３参照）、プラテンローラ１３とサーマルヘッド１との間に感熱紙１２等の印刷対象物を送り出す紙送り機構１７と、サーマルヘッド１を感熱紙１２に対して所定の押圧力で押し付ける加圧機構１９とを備えている。

プラテンローラ１３は、加圧機構１９の作動により、サーマルヘッド１および感熱紙１２が押し付けられるようになっている。これにより、プラテンローラ１３の荷重が感熱紙１２を介してサーマルヘッド１に加えられるようになっている。
放熱板１５は、例えば、アルミ等の金属、樹脂、セラミックスまたはガラス等からなる板状部材であり、サーマルヘッド１の固定および放熱を目的とするものである。

サーマルヘッド１は、図２（ａ）に示すように板状をなしており、図２（ｂ）および図３（図２（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図）に示すように、放熱板１５に固定されている矩形状の支持基板（基板）３と、支持基板３の表面に接合された蓄熱層５と、蓄熱層５上に設けられた複数の発熱抵抗体７と、発熱抵抗体７に接続された電極部８Ａ，８Ｂと、発熱抵抗体７および電極部８Ａ，８Ｂを覆い磨耗や腐食から保護する保護膜９とを有している。なお、図２（ａ）において、矢印Ｙは、紙送り機構１７による感熱紙１２の送り方向を示している。

支持基板３は、例えば、３００μｍ〜１ｍｍ程度の厚さを有するガラス基板やシリコン基板等の絶縁性の基板である。支持基板３の蓄熱層５側の表面には、長手方向に延びる矩形状の凹部２が形成されている。なお、凹部２の深さを符号Ｄとする。
凹部２には、図４（図２（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図）に示すように、底面の略中央付近に開口部に向かって突出する柱状の突出部（制限部）２Ａが設けられている。突出部２Ａの先端は略平坦な形状に形成されている。

蓄熱層５は、厚さ５〜５０μｍ程度の薄板ガラスによって構成されている。厚さ約１０μｍ以下がより好ましい。この蓄熱層５と支持基板３とは陽極接合によって接合されている。

支持基板３と蓄熱層５との間には、支持基板３の凹部２が蓄熱層５によって覆われることにより空洞部（以下、空洞部を「中空断熱層」という。）４が形成されている。中空断熱層４は、蓄熱層５から支持基板３への熱の流入を抑制する断熱層として機能するものであり、全ての発熱抵抗体７に対向する連通構造を有している。空洞部を断熱層として機能させることで、発熱抵抗体７で発生した熱が蓄熱層５を介して支持基板３へ伝わるのを抑制することができる。これにより、発熱抵抗体７の上方へと伝導されて印字等に利用される熱量が大きくなり、発熱効率の向上が図られるようになっている。

この中空断熱層４の内部には、突出部２Ａの先端と蓄熱層５との間に隙間Ｇが空けられている。隙間Ｇは、蓄熱層５が弾性変形の範囲内で突出部２Ａの先端に接触可能な範囲内の大きさであり、例えば、約０．１μｍ以上約１μｍ以下が好ましい。これにより、図５に示すように、プラテンローラ１３の押圧力等により、発熱抵抗体７が所定以上の荷重によって加圧されたときに、蓄熱層５が破損することなく突出部２Ａに接触して支持されるようになっている。

発熱抵抗体７は、蓄熱層５の上端面において、それぞれ凹部２を幅方向に跨ぐように設けられ、凹部２の長手方向に所定の間隔をあけて配列されている。すなわち、各発熱抵抗体７は、蓄熱層５を挟んで中空断熱層４に対向して設けられ、中空断熱層４上に位置するように配置されている。

電極部８Ａ，８Ｂは、発熱抵抗体７を発熱させるためのものであり、各発熱抵抗体７の配列方向に直交する方向の一端に接続される共通電極８Ａと、各発熱抵抗体７の他端に接続される個別電極８Ｂとから構成されている。共通電極８Ａは、全ての発熱抵抗体７に一体的に接続されている。

個別電極８Ｂに選択的に電圧を印加すると、選択された個別電極８Ｂとこれに対向する共通電極８Ａとが接続されている発熱抵抗体７に電流が流れて発熱抵抗体７が発熱するようになっている。この状態で、加圧機構１９の作動により、発熱抵抗体７の発熱部分を覆う保護膜９の表面部分（印字部分）に感熱紙１２を押し付けることで、感熱紙１２が発色して印字されるようになっている。

なお、各発熱抵抗体７のうち実際に発熱する部分（以下、発熱部分を「発熱部７Ａ」という。）は、発熱抵抗体７に電極部８Ａ，８Ｂが重なっていない部分、すなわち、発熱抵抗体７のうち共通電極８Ａの接続面と個別電極８Ｂの接続面との間の領域であって、中空断熱層４のほぼ真上に位置する部分である。

以下、このように構成されたサーマルヘッド１の製造方法Ａ（以下、単に「製造方法Ａ」という。）について説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、支持基板３の表面において、発熱抵抗体７を形成する領域に対向するように、凹部２と凹部２の底面から開口部に向かって突出する突出部２Ａとを形成する。

凹部２は、例えば、支持基板３の一面に、サンドブラスト、ドライエッチング、ウェットエッチング、レーザー加工等を施すことによって形成する。
支持基板３にサンドブラストによる加工を施す場合には、支持基板３の一面にフォトレジスト材を被服し、フォトレジスト材を所定パターンのフォトマスクを用いて露光して、凹部２を形成する領域以外の部分を固化させる。

その後、支持基板３の一面を洗浄して固化していないフォトレジスト材を除去することで、凹部２を形成する領域にエッチング窓が形成されたエッチングマスク（図示略）が得られる。この状態で、支持基板３の一面にサンドブラストを施し、深さＤの凹部２を形成する（凹部形成工程）。凹部２の深さＤは、例えば、１０μｍ以上で、支持基板３の厚さの半分以下とするのが好ましい。

また、ドライエッチングやウェットエッチング等のエッチングによる加工を施す場合には、上記サンドブラストによる加工と同様に、支持基板３の表面に凹部２を形成する領域にエッチング窓が形成されたエッチングマスクを形成し、この状態で、支持基板３の一面にエッチングを施すことで、深さＤの凹部２を形成する。

このエッチング処理には、例えば、フッ酸系のエッチング液等を用いたウェットエッチングのほか、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）やプラズマエッチング等のドライエッチングが用いられる。なお、参考例として、基板が単結晶シリコンの場合には、水酸化テトラメチルアンモニウム溶液、ＫＯＨ溶液、または、フッ酸と硝酸の混合液等のエッチング液等によるウェットエッチングが行われる。

次に、支持基板３の一面からエッチングマスクを全て除去した後、図６（ｂ）に示すように、突出部２Ａの高さを低くする（隙間形成工程）。加工法としては、例えば、研磨などが用いられる。

続いて、図６（ｃ）のように、凹部形成工程により凹部２が形成された支持基板３の一面に、厚さ５μｍ〜１００μｍの薄板ガラスを接合して蓄熱層５を形成する（接合工程）。支持基板３と薄板ガラスとは接着剤により接着する。なお、接着層を用いずに、熱融着による直接接合により接合することとしてもよい。

支持基板３の表面が蓄熱層５によって覆われることで、すなわち、凹部２の開口部が薄板ガラスによって覆われることで、支持基板３と蓄熱層５との間に空洞部（中空断熱層）４が形成される。凹部２の深さＤにより空洞部の厚さが決定されるので、中空断熱層４の厚さを容易に制御することができる。
また、中空断熱層４の内部には、突出部２Ａと蓄熱層５との間に隙間Ｇが形成される。

ここで、薄板ガラスとして１００μｍ以下の厚さのものは、製造やハンドリングが困難であり、また、高価である。そこで、当初から薄い薄板ガラスを直接支持基板３に接合する代わりに、製造やハンドリングが容易な厚さの薄板ガラスを支持基板３に接合し（図６（ｃ）参照）、その後、図６（ｄ）に示すように、この薄板ガラスをエッチングや研磨等によって所望の厚さとなるように加工を追加してもよい（薄板化工程）。このようにすることで、支持基板３の一面に容易かつ安価にごく薄い蓄熱層５を形成することができる。

なお、薄板ガラスのエッチングには、上記のように凹部２の形成に採用される各種エッチングを用いることができる。また、薄板ガラスの研磨には、例えば、半導体ウェーハ等の高精度研磨に用いられるＣＭＰ(ケミカルメカニカルポリッシング）等を用いることができる。

次に、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、蓄熱層５上に発熱抵抗体７、共通電極８Ａ、個別電極８Ｂ、および、保護膜９を順次形成する（発熱抵抗体形成工程等）。これら発熱抵抗体７、共通電極８Ａ、個別電極８Ｂ、および、保護膜９は、従来のサーマルヘッドにおける公知の製造方法を用いて作製することができる。

具体的には、発熱抵抗体形成工程においては、スパッタリングやＣＶＤ（化学気相成長法）、または、蒸着等の薄膜形成法を用いて蓄熱層５上にＴａ系やシリサイド系等の発熱抵抗体材料の薄膜を成膜する。発熱抵抗体材料の薄膜をリフトオフ法やエッチング法等を用いて成形することにより、所望の形状の発熱抵抗体７が形成される。

続いて、発熱抵抗体形成工程と同様に、蓄熱層５上にＡｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ等の配線材料をスパッタリングや蒸着法等により成膜する。そして、この膜をリフトオフ法やエッチング法を用いて形成したり、配線材料をスクリーン印刷した後に焼成したりするなどして、所望の形状の共通電極８Ａおよび個別電極８Ｂを形成する。なお、発熱抵抗体７、共通電極８Ａ、および、個別電極８Ｂを形成する順序は任意である。

発熱抵抗体７および電極部８Ａ，８Ｂにおけるリフトオフもしくはエッチングのためのレジスト材のパターニングでは、フォトマスクを用いて、フォトレジスト材をパターンニングする。

発熱抵抗体７、共通電極８Ａおよび個別電極８Ｂを形成した後、蓄熱層５上にＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＡｌＯＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ダイヤモンドライクカーボン等の保護膜材料をスパッタリング、イオンプレーティング、ＣＶＤ法等により成膜して、保護膜９を形成する。これにより、図１に示されるサーマルヘッド１が製造される。

次に、本実施形態に係るサーマルプリンタ１０におけるサーマルヘッド１に作用するプラテンローラ１３の荷重と外部荷重に対する蓄熱層５の強度との関係について説明する。
感熱紙１２と接触する発熱抵抗体７上の保護膜９の表面（図示略、以下「ヘッド面」という。）には、プラテンローラ１３の押圧力により、ほぼ一様な面荷重が加わる。この面荷重によって中空断熱層４上の蓄熱層５にたわみが生じる。蓄熱層５のたわみ量（沈み込む変位）は、保護膜９側から見て、中空断熱層４の中央付近で最大となる。

また、上記ヘッド面には、微小な粒子による点荷重が加わることがある。点荷重が中空断熱層４の中央付近の一箇所に集中すると、蓄熱層５のたわみはさらに大きくなり、この部分の蓄熱層５表面の引っ張り応力が非常に大きくなる。

通常の印字状態では、プラテンローラ１３によりヘッド面に加わる荷重は面荷重であり、発熱抵抗体７を支える蓄熱層５のたわみ量は比較的小さい。したがって、蓄熱層５に多少のたわみが生じたとしても、隙間Ｇが空けられていることで蓄熱層５と突出部２Ａが接触せず、サーマルヘッド１は高い断熱性能を維持することができる。

しかしながら、ヘッド面に大きな荷重、特に点荷重が加わった場合には、蓄熱層５に比較的大きなたわみが生じる。このような場合、蓄熱層５は弾性変形の範囲内で突出部２Ａに接触する。これにより、蓄熱層５が弾性変形の範囲を超えて変形しないように、すなわち、引っ張り応力がガラスの破壊応力を越えないように蓄熱層５のたわみを制限し、蓄熱層５の破損を防ぐことができる。

以上説明したように、本実施形態に係るプリンタ１０およびサーマルヘッド１によれば、中空断熱層５のたわみを制限する突出部２Ａによって外部荷重に対する蓄熱層５の強度を大きくすることで、蓄熱層５の厚さを薄くすることが出来き、発熱効率の向上を図ることができる。さらに、突出部２Ａと蓄熱層５との隙間Ｇを１μｍ以下にすることで、外部荷重に対する蓄熱層５の強度を格段に大きくすることができる。したがって、１０μｍ以下の厚さの蓄熱層５でも十分な強度を得ることができる。これにより、発熱効率の向上と外部荷重に対する強度の向上とを実現することができる。

また、突出部２Ａを柱形状にすることで、蓄熱層５と突出部２Ａとが接触したときの接触面積を比較的小さくし、発熱効率の低下を抑えることができる。
また、サーマルヘッド１の発熱効率が高いので、感熱紙１２への印字時の消費電力を低減させることができる。また、また、ヘッド面が極端な凹形状になることもなく、感熱紙１２とヘッド面との当りを良くすることができる。したがって、少ない電力で印字品質に優れた印刷を行うことができる。

なお、本実施形態は以下のように変形することができる。
例えば、本実施形態においては、中空断熱層４の内部に１本の柱形状の突出部２Ａを設けることとしたが、第１の変形例に係るサーマルヘッド１０１は、図８（ａ）,（ｂ）に示すように、複数の突出部１０２Ａを各発熱部７Ａ間にそれぞれ配置することとしてもよい。

広範囲にわたって配置した複数の突出部１０２Ａによって蓄熱層５のたわみを制限することで、外部荷重に対する蓄熱層５の強度を向上させることができる。また、突出部１０２Ａを各発熱部７Ａ間に配置することで、不均等に配置した場合と比較して各発熱部７Ａの発熱効率の均一化および中空断熱層４の断熱性能の均一化を図ることができる。

また、第２の変形例に係るサーマルヘッド２０１は、図９（ａ）〜図１１に示すように、凹部２を長手方向の略中間付近で分割するように、底面から開口部に向かって壁状に突出する突出部２０２Ａを備えることとしてもよい。このようにすることで、柱形状の突出部２Ａと比較して蓄熱層５との接触面積を大きくし、より安定的に蓄熱層５のたわみを制限することが可能となる。なお、突出部２０２Ａは、蓄熱層５との間の隙間Ｇを除いて中空断熱層４を幅方向に閉塞するように形成することとすればよい。

〔第２の実施形態〕
以下、本発明の第２の実施形態に係るサーマルヘッド３０１について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係るサーマルヘッド３０１は、図１２（ａ）〜図１４に示すように、支持基板３の表面における凹部２の周縁（以下、「周縁部３０２Ｂ」という。）が、角が取れてなだらかな湾曲形状となっている点で第１の実施形態と異なる。
以下、本実施形態の説明において、第１の実施形態に係るサーマルヘッド１と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。

凹部２の周縁部３０２Ｂは、支持基板３の表面から凹部２の内方に向かって、蓄熱層５から漸次離れる方向に湾曲する曲面形状に形成されている。例えば、図１５に示すように、蓄熱層５にたわみが生じて突出部２Ａと接触した状態で、蓄熱層５と周縁部３０２Ｂとの間に僅かに隙間が形成されるようになっている。

以下、このように構成されたサーマルヘッド３０１の製造方法Ｂ（以下、単に「製造方法Ｂ」という。）について図１６（ａ）〜図１６（ｄ）を参照して説明する。
凹部形成工程の後（図１６（ａ）参照）、図１６（ｂ）に示すように、隙間形成工程により突出部２Ａの高さを低くするとともに、凹部２の周縁の角を取り、なだらかに湾曲する曲面形状の周縁部３０２Ｂを形成する（周縁部形成工程）。曲面加工方法としては、琢磨やウエットエッグなどを用いることができる。なお、凹部形成工程、接合工程および薄板化工程については上記製造方法Ａと同様であるので説明を省略する。

また、周縁部３０２Ｂの幅Ｅおよびその曲率半径Ｒは、外部荷重により蓄熱層５にたわみが生じて突出部２Ａと接触した場合に、蓄熱層５が周縁部３０２Ｂには完全に面接触しないように設定することとすればよい。例えば、周縁部３０２Ｂの幅Ｅは凹部２の本来のエッジから約１〜１０μｍとし、曲率半径ＲはＲ≧Ｅとするのが好ましい。

以上説明したように、本実施形態に係るサーマルヘッド３０１によれば、蓄熱層５に外部荷重が加わってたわみが生じた場合に、凹部２の周縁部３０２Ｂ付近において蓄熱層５にかかる応力集中を緩和することができる。これにより、外部荷重に対する蓄熱層５の強度をより高めることができ、蓄熱層５の破損を効果的に防ぐことができる。なお、周縁部３０２Ｂの形状は、曲率を有する斜面に限られず、平坦な斜面であってもよい。

次に、上記製造方法Ａおよび上記製造方法Ｂとは別のサーマルヘッド１，１０１，２０１，３０１の製造方法Ｃについて、図１７（ａ）〜図１７（ｄ）を参照して説明する。
製造方法Ｃは、上記の隙間形成工程および接合工程に代えて、仮接合工程および本接合工程（接合工程）を備える点で、製造方法Ａ，Ｂと異なる。以下、製造方法Ａ，Ｂと共通する工程については詳細な説明を省略する。

まず、図１７（ａ）に示すように、凹部形成工程により支持基板３に凹部２を形成する。次に、支持基板３の表面を洗浄後、図１７（ｂ）に示すように、支持基板３の一面に厚さ５μｍ〜１００μｍの薄板ガラスを、室温にて接着層を用いずに直接張り合わせる（仮接合工程）。なお、支持基板３は、蓄熱層５を形成する薄板ガラスと同じ材質の基板か、または、性質が近いガラス基板を用いるのが好ましい。

続いて、図１７（ｃ）に示すように、加熱処理により薄板ガラスと支持基板３（ガラス基板）とを融着させ、支持基板３の表面に蓄熱層５を接合する（本接合工程）。加熱処理は、薄板ガラスと支持基板３のガラス転移点以上かつ軟化点以下の温度で行う。軟化点以下で行うことで、蓄熱層５および支持基板３の形状精度を保つことができる。

本接合工程においては、中空断熱層４が形成されるとともに、空洞部に閉じ込められたガスの膨張と薄板ガラスおよび支持基板３の軟化によって突出部２Ａの高さが下がる。これにより、突出部２Ａと蓄熱層５との間に隙間Ｇを形成することができる。また、隙間Ｇが形成されるとともに、支持基板３の凹部２の周縁の角が取れてなだらかに湾曲する曲面形状となる。これにより、周縁部３０２Ｂを形成することができる。なお、本製造方法によれば、突出部２Ａの先端部は蓄熱層５側に突出する曲面形状となる。続いて、図１７（ｄ）に示すように、薄板化工程を行うこととしてもよい。

以上説明したように、仮接合工程および本接合工程において、支持基板３と蓄熱層５とを熱融着する際に突出部２Ａと蓄熱層５との間に隙間Ｇを形成することで、隙間Ｇを形成すための別途の工程を省くことができる。したがって、作製工程数を減らしサーマルヘッド１，１０１，２０１，３０１の製造を簡略化することができる。
なお、サーマルヘッド２０１においても、図１８（ａ）〜図２０に示すように、製造方法Ｃにより、壁形状の突出部２０２Ａと凹部２の周縁部３０２Ｂとを簡易な工程により形成することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明の第１の実施形態に係るサーマルプリンタの概略構成図である。 （ａ）は図１のサーマルヘッドを保護膜側から見た平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢指断面図（横断面図）である。 図２（ａ）のサーマルヘッドのＢ−Ｂ矢指断面図（縦断面図）である。 図２（ａ）のサーマルヘッドのＣ−Ｃ矢指断面図（縦断面図）である。 図４のサーマルヘッドに荷重がかかる様子を示した断面図である。 （ａ）は凹部形成工程を示す縦断面図であり、（ｂ）は隙間形成工程を示す縦断面図であり、（ｃ）は接合工程を示す縦断面図であり、（ｄ）は薄板化工程を示す縦断面図である。 （ａ）は本発明の第１の実施形態に係る製造方法Ａの発熱抵抗体形成工程を示す縦断面図であり、（ｂ）は電極部を形成する工程を示す縦断面図であり、（ｃ）は保護膜を形成する工程を示す縦断面図である。 （ａ）は本発明の第１の実施形態の変形例１に係るサーマルヘッド保護膜側から見た平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ矢指断面図である。 （ａ）は本発明の第１の実施形態の変形例２に係るサーマルヘッド保護膜側から見た平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ矢指断面図である。 図９（ａ）のサーマルヘッドのＩ−Ｉ矢指断面図である。 図９（ａ）のサーマルヘッドのＪ−Ｊ矢指断面図である。 （ａ）は本発明の第２の実施形態に係るサーマルヘッド保護膜側から見た平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＫ−Ｋ矢指断面図である。 図１２（ａ）のサーマルヘッドのＬ−Ｌ矢指断面図である。 図１２（ａ）のサーマルヘッドのＭ−Ｍ矢指断面図である。 図１４のサーマルヘッドに荷重がかかる様子を示した断面図である。 （ａ）は本発明の第２の実施形態に係る製造方法Ｂの凹部形成工程を示す縦断面図であり、（ｂ）は隙間形成工程を示す縦断面図であり、（ｃ）は接合工程を示す縦断面図であり、（ｄ）は薄板化工程を示す縦断面図である。 （ａ）は製造方法Ｃの凹部形成工程を示す縦断面図であり、（ｂ）は隙間形成工程を示す縦断面図であり、（ｃ）は接合工程を示す縦断面図であり、（ｄ）は薄板化工程を示す縦断面図である。 （ａ）は製造方法Ｃにより製造される第３の変形例に係るサーマルヘッド保護膜側から見た平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＯ−Ｏ矢指断面図である。 図１８（ａ）のサーマルヘッドのＰ−Ｐ矢指断面図である。 図１８（ａ）のサーマルヘッドのＱ−Ｑ矢指断面図である。

符号の説明

１，１０１，２０１，３０１ サーマルヘッド
２ 凹部
２Ａ，２０２Ａ，３０２Ａ 突出部（たわみ制御部）
３ 支持基板（基板）
４ 中空断熱層（空洞部）
５ 蓄熱層
７ 発熱抵抗体
１０ サーマルプリンタ（プリンタ）

Claims (8)

1. 表面に凹部を有する基板と、
   該基板の前記表面に接合された蓄熱層と、
   該蓄熱層上の前記基板の前記凹部に対向する領域に設けられた複数の発熱抵抗体とを備え、
   前記凹部が、前記複数の発熱抵抗体が対向する大きさを有し、
   前記凹部により前記基板と前記蓄熱層との間に形成された空洞部の内部に、前記発熱抵抗体が所定以上の荷重によって加圧されたときに前記蓄熱層に接触して該蓄熱層のたわみを制限するたわみ制限部が設けられているサーマルヘッド。
2. 前記たわみ制限部が、前記空洞部の底面から前記蓄熱層に向かって突出する形状に形成され、該蓄熱層との間に該蓄熱層が弾性変形の範囲内で接触可能な範囲内の隙間を有する請求項１に記載のサーマルヘッド。
3. 前記たわみ制御部と前記蓄熱層との間の前記隙間が約０．１μｍ以上約１μｍ以下であり、前記凹部の開口を塞ぐ前記蓄熱層の厚さが約１０μｍ以下である請求項２に記載のサーマルヘッド。
4. 前記基板の前記表面における前記凹部の周縁が該凹部の内方に向かって前記蓄熱層から漸次離れる方向に湾曲する曲面形状を有している請求項１から請求項３のいずれかに記載のサーマルヘッド。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のサーマルヘッドと、
   該サーマルヘッドの前記発熱抵抗体に印刷対象物を押し付ける加圧機構と
   を備えるプリンタ。
6. 基板の表面に、底面に突出部を有し、複数の発熱抵抗体を対向させる大きさの凹部を形成する凹部形成工程と、
   該凹部形成工程により前記凹部が形成された前記基板の表面に蓄熱層を熱融着する接合工程と、
   前記蓄熱層上に前記凹部に対向して複数の発熱抵抗体を形成する発熱抵抗体形成工程と
   を備え、
   前記接合工程が、前記熱融着時に前記凹部内のガスの膨張と前記基板および前記蓄熱層の軟化とを利用して、前記突出部と前記蓄熱層との間に隙間を形成するサーマルヘッドの製造方法。
7. 前記接合工程が、前記蓄熱層の弾性変形の範囲内で前記蓄熱層が前記突出部に接触するように前記隙間を形成する請求項６に記載のサーマルヘッドの製造方法。
8. 前記接合工程が、前記基板の前記表面における前記凹部の周辺を該凹部の内方に向かって前記蓄熱層から漸次離れる方向に湾曲する曲面形状を形成する請求項６または請求項７に記載のサーマルヘッドの製造方法。

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