JP2010100021A - サーマルヘッドの製造方法、サーマルヘッドおよびプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】発熱効率の向上および強度の向上を実現するサーマルヘッド、プリンタおよびこのサーマルヘッドを安定的に製造すること。
【解決手段】支持基板の一面に凹部を形成する凹部形成工程と、凹部形成工程により凹部が形成された支持基板の前記一面に、凹部を密閉して空洞部を形成するようにほぼ平板状の薄板ガラスを接合する接合工程と、接合工程により接合した支持基板および薄板ガラスを加熱し、薄板ガラスを軟化させるとともに空洞部内に閉じ込められたガスを膨張させる加熱工程と、薄板ガラス上に空洞部に対向して発熱抵抗体を形成する発熱抵抗体形成工程とを備え、加熱工程が、薄板ガラスの空洞部側表面を凹状に湾曲させるサーマルヘッドの製造方法を提供する。
【選択図】図１１

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、一体化された上板基板と下板基板との間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ヘッド部分に押し付けられる。そのため、サーマルヘッドには、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。
ここで、発熱抵抗体を支える蓄熱層の厚さを薄くして空洞部の厚さ寸法を大きくするほど断熱性能が高まり発熱効率が向上する。一方、蓄熱層の厚さを薄くするほど、発熱抵抗体を支える強度は低下する。そのため、サーマルヘッドの発熱効率および強度を向上するには蓄熱層を所望の厚さに設定することが望まれる。

特開２００７−３２０１９７号公報

特許文献１に記載のサーマルヘッドの製造方法は、上板基板の一方の面に形成された突部の内部に空隙部を形成し、他方の面に平坦な下板基板を融着接合して前記空隙部を閉塞することにより、空洞部を形成するようになっている。この製造方法では、接合時に融着により軟化した上板基板の表面に荷重をかけると上板基板の突部が変形し、上板基板、すなわち、蓄熱層の厚さにばらつきが生じる可能性がある。そのため、発熱効率および強度を向上させたサーマルヘッドを安定的に製造することが難しいという問題がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、発熱効率の向上および強度の向上を実現するサーマルヘッド、プリンタおよびこのサーマルヘッドを安定的に製造することができる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、支持基板の一面に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支持基板の前記一面に、前記凹部を密閉して空洞部を形成するようにほぼ平板状のガラスからなる上板基板を接合する接合工程と、該接合工程により接合した前記支持基板および前記上板基板を加熱し、該上板基板を軟化させるとともに前記空洞部内に閉じ込められたガスを膨張させる加熱工程と、前記上板基板上に前記空洞部に対向して発熱抵抗体を形成する発熱抵抗体形成工程とを備え、前記加熱工程が、前記上板基板の前記空洞部側の表面を凹状に湾曲させるサーマルヘッドの製造方法を提供する。

発熱抵抗体の直下に配置された上板基板は蓄熱層として機能する。また、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支持基板へ伝わるのを抑制する。本発明によれば、加熱工程により、上板基板の空洞部側の表面を凹状に湾曲させることで、中空断熱層の厚さ寸法を大きくし断熱性能を高めることができる。したがって、発熱効率の高いサーマルヘッドを製造することができる。

この場合に、ほぼ平板状の上板基板を用いることで、接合工程において、空洞部側の表面とは反対側の表面（以下「発熱抵抗体側表面」という。）にほぼ均等に荷重をかけることができる。したがって、発熱抵抗体側表面に凸部を有する従来の上板基板のように、接合時の荷重によって凸部が変形してしまい発熱抵抗体側表面の形状にばらつきが生じるという不都合がない。この結果、蓄熱層を所望の厚さに設定し易く、発熱効率の向上および強度の向上を実現するサーマルヘッドを安定的に製造することができる。なお、支持基板と上板基板の接合方法としては、例えば、陽極接合や接着剤による接合等が挙げられる。

上記発明においては、前記加熱工程において、前記空洞部とは反対側に盛り上がるように前記上板基板を塑性変形させることとしてもよい。
このように構成することで、蓄熱層が空洞部の外方に向かって突出するように、すなわち、発熱抵抗体側に向かって盛り上がるように変形した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、前記加熱工程により塑性変形した前記上板基板の前記空洞部とは反対側の表面を平坦化する平坦化工程を備えることとしてもよい。
このように構成することで、発熱抵抗体形成工程において、平坦な形状の上板基板上に発熱抵抗体を形成することができ、印刷対象物と接触させる発熱抵抗体の発熱部分を平坦な形状にし易くすることができる。なお、上板基板の表面を平坦にする方法としては、例えば、研磨等の加工方法が挙げられる。

また、上記発明においては、前記加熱工程において、前記上板基板の前記空洞部とは反対側の表面の変形を制限することとしてもよい。
このように構成することで、蓄熱層の発熱抵抗体側表面がほぼ平坦な形状のサーマルヘッドを効率的に製造することができる。

本発明は、支持基板の一面に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支持基板の前記一面に、前記凹部を密閉して空洞部を形成するようにほぼ平板状のガラスからなる上板基板を熱融着する接合工程と、前記上板基板上に前記空洞部に対向して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空洞部内に閉じ込められたガスの膨張と前記上板基板の軟化とを利用して、該上板基板の前記空洞部側の表面を凹状に湾曲させ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、ほぼ平板状の上板基板を用いることができ、また、上板基板の表面を湾曲させるための工程を別途に設ける必要もない。したがって、作製工程数を減らし、発熱効率の向上および強度の向上を実現するサーマルヘッドを簡易かつ安定的に製造することができる。

上記発明においては、前記接合工程において、前記空洞部とは反対側に盛り上がるように前記上板基板を塑性変形させることとしてもよい。

また、上記発明においては、前記接合工程により塑性変形した前記上板基板の前記空洞部とは反対側の表面を平坦化する平坦化工程を備えることとしてもよい。

また、上記発明においては、前記接合工程において、前記上板基板の前記空洞部とは反対側の表面の変形を制限することとしてもよい。

本発明は、表面に凹部を有する支持基板と、該支持基板の前記表面に接合され、前記凹部を密閉して空洞部を形成するガラスからなる上板基板と、該上板基板上に前記空洞部に対向して設けられた発熱抵抗体とを備え、前記上板基板が、加熱による前記空洞部内のガスの膨張と前記上板基板の軟化とにより、ほぼ平板形状から前記発熱抵抗体側に突出するように変形させられた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上板基板、すなわち、蓄熱層を介して支持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を大きくし、発熱効率の向上を図ることができる。

また、上板基板の空洞部側の表面が平坦な場合と比較して空洞部の厚さ寸法を大きくし、断熱性能の向上を図ることができる。また、発熱抵抗体の発熱部分が凸状に盛り上がった形状となり、印刷対象物との当たりがよくなる。したがって、伝熱効率を高めることができる。

本発明は、表面に凹部を有する支持基板と、該支持基板の前記表面に接合され、前記凹部を密閉して空洞部を形成するガラスからなる上板基板と、該上板基板上に前記空洞部に対向して設けられた発熱抵抗体とを備え、前記上板基板が、加熱による前記空洞部内のガスの膨張と前記上板基板の軟化とによりほぼ平坦な形状から凹状に湾曲した空洞部側表面と、ほぼ平坦な形状の発熱抵抗体側表面とを備えるサーマルヘッドを提供する。

本発明によれば、上板基板のほぼ平坦な形状の発熱抵抗体側表面に合わせて発熱抵抗体の発熱部分がほぼ平坦な形状となり、印刷対象物との摩擦を低減することができる。したがって、高い断熱性能を維持しつつ、発熱部分の磨耗量を抑制し耐久性を向上することができる。

本発明は、上記本発明のサーマルヘッドと、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、蓄熱層の厚さにばらつきが少なく発熱抵抗体と印刷対象物との接触圧力がほぼ均等になり、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。

本発明によれば、発熱効率の向上および強度の向上を実現するサーマルヘッド、プリンタおよびこのサーマルヘッドを安定的に製造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の実施形態に係るサーマルプリンタ（プリンタ）１０、サーマルヘッド１およびサーマルヘッド１の製造方法Ａ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３と、支持基板３の一面に接合された薄板ガラス（上板基板、図５参照）５ａからなる蓄熱層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絶縁性のガラス基板である。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、支持基板３は、蓄熱層５と同じ材質のガラス基板か、または、性質が近いガラス基板を用いることが望ましい。

蓄熱層５は、厚さ１０〜５０μｍ程度の薄板ガラス５ａによって構成されている。この蓄熱層５は、支持基板３の凹部２が形成されている一面に凹部２を密閉するように接合されている。蓄熱層５によって凹部２が覆われることにより、蓄熱層５と支持基板３との間には空洞部４が形成されている。

空洞部４は、発熱抵抗体７で発生した熱が蓄熱層５から支持基板３へ流入するのを抑制する中空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。空洞部を中空断熱層として機能させることで、発熱抵抗体７の下方の蓄熱層５に伝導される熱量より発熱抵抗体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、発熱効率の向上を図ることができる。

また、蓄熱層５は、空洞部４の外方に向かって突出するように、発熱抵抗体７側に盛り上がるように湾曲した形状を有している。すなわち、蓄熱層５の空洞部側の表面（以下「空洞部側表面」という。）５Ｂは凹状に湾曲した形状であり、また、空洞部４とは反対側の表面（以下「発熱抵抗体側表面」という。）５Ｃは凸状に湾曲した形状となっている。したがって、凹部２の幅方向の縁に近い位置より中心に近い位置ほど中空断熱層の厚さ寸法が大きくなっている。また、蓄熱層５は、凹部２の幅方向の中心付近の厚さ寸法ｔ１が縁付近の厚さ寸法ｔ２より小さい形状となっている。

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を介して空洞部４に対向して設けられ、空洞部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、個別電極８Ｂは個々の発熱抵抗体７にそれぞれ接続されている。

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、空洞部４のほぼ真上に位置する部分である。この発熱部７Ａは、蓄熱層５の発熱抵抗体側表面５Ｃの形状に沿って湾曲し、保護膜９側に盛り上がった形状となっている。

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。
本実施形態に係る製造方法Ａは、支持基板３の一面に凹部２を形成する凹部形成工程と、凹部２が形成された支持基板３の一面にほぼ平板状の薄板ガラス５ａを接合する接合工程と、薄板ガラス５ａ上に発熱抵抗体７を形成する発熱抵抗体形成工程とを備えている。また、接合工程は、薄板ガラス５ａと支持基板３とを貼り合わせる仮接合工程と、加熱処理により薄板ガラス５ａと支持基板３とを熱融着する本接合工程とを有している。以下、図１１のフローチャートを参照して、各工程について具体的に説明する。

まず、図４に示すように、支持基板３の一面において、発熱抵抗体７を形成する領域に対向するように凹部２を形成する（ステップＡ１、凹部形成工程）。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、所定の深さの凹部２を形成する。凹部２の深さは、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の表面の凹部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する。そして、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、所定の深さの凹部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、支持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、支持基板３の表面を洗浄する。そして、図５に示すように、支持基板３の一面に厚さ約５μｍ〜１００μｍのほぼ平板状の薄板ガラス５ａを凹部２を密閉するように貼り合わせる（ステップＡ２、仮接合工程）。薄板ガラス５ａは室温にて接着層を用いずに支持基板３に直接貼り合わせる。

支持基板３の表面が薄板ガラス５ａ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５ａによって覆われることで、支持基板３と薄板ガラス５ａとの間に空洞部４が形成される。凹部２の深さにより、中空断熱層の厚さを容易に制御することができる。

続いて、図６に示すように、仮接合した支持基板３と薄板ガラス５ａに加熱処理を行い、これらを熱融着により接合する（ステップＡ３、本接合工程）。加熱処理は、支持基板３と薄板ガラス５ａのガラス転移点以上かつ軟化点以下の温度で行う。
なお、ガラス転移点とは、熱膨張曲線の傾きが急激に変わる温度、言い換えれば、ガラス構造が固体状態から液体状態に変化する温度をいう。また、軟化点とは、ガラス転移点より高い温度であり、ガラスが自重で軟化変形を始める温度、例えば、ガラス繊維であれば自重で伸び始める温度をいう。ガラス転移点を越えると流動性を持つが、ガラス転移点付近では力が加わらないと軟化変形は生じない。また、軟化点を越えると自重で変形する。そのため、軟化点を超える温度領域では、反りや伸びにより、ガラスの形状精度を保つことができなくなる。本実施形態においては、軟化点以下で接合させることで、支持基板３および薄板ガラス５ａの形状精度を保つことができる。

この場合に、接合工程において、加熱処理により、空洞部４内に閉じ込められたガスの圧力が高くなる。また、薄板ガラス５ａにガスが膨張する方向に力が加わることによって軟化変形が生じる。これにより、熱融着時の空洞部４内のガスの膨張と薄板ガラス５ａの軟化とによって、薄板ガラス５ａが空洞部４の外方に向かって突出するように塑性変形する。したがって、薄板ガラス５ａの空洞部側表面５Ｂが平坦な場合と比較して中空断熱層の厚さ寸法が大きくなり、断熱性能の向上を図ることができる。

また、ほぼ平板状の薄板ガラス５ａを用いることで、接合時に発熱抵抗体側表面５Ｃにほぼ均等に荷重をかけることができる。そのため、発熱抵抗体側表面に凸部を有する従来の上板基板のように接合時の荷重によって凸部が変形してしまい発熱抵抗体側表面の形状にばらつきが生じるという不都合がない。したがって、蓄熱層５を所望の厚さに設定し易い。

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支持基板３に直接接合する代わりに、製造やハンドリングが容易な厚さの薄板ガラス５ａを支持基板３に接合し、その後、この薄板ガラス５ａ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（ステップＡ４、薄板化工程）。このようにすることで、図７に示すように、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５ａ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５ａ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８〜図１０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。

まず、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、図８に示すように、所望の形状の発熱抵抗体７が形成される（ステップＡ５、発熱抵抗体形成工程）。具体的には、発熱抵抗体７の発熱部７Ａを蓄熱層５の発熱抵抗体側表面５Ｃの形状に沿って湾曲させ、凸状に盛り上がった形状に形成する。このようにすることで、感熱紙１２との当たりをよくし、伝熱効率を高めることができる。

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、図９に示すように、所望の形状の共通電極８Ａおよび個別電極８Ｂを形成する（ステップＡ６）。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、図１０に示すように、保護膜９を形成する（ステップＡ７）。これにより、図２（ａ）に示めすサーマルヘッド１が製造される。

以上説明したように、本実施形態に係るサーマルプリンタ１０およびサーマルヘッド１によれば、空洞部４、すなわち、中空断熱層を形成する薄板ガラス３ａの空洞部側表面５Ｂを凹状に湾曲した形状にすることで、中空断熱層の厚さ寸法を大きくし断熱性能を高めることができる。したがって、サーマルヘッド１の発熱効率の向上を図り、サーマルプリンタ１０の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、本実施形態に係る製造方法Ａによれば、ほぼ平板状の薄板ガラス５ａを用いることで、発熱抵抗体側の表面に凸部を有する従来の上板基板と比較して蓄熱層５を所望の厚さに設定し易く、蓄熱層５の厚さのばらつきを低減することができる。したがって、発熱抵抗体７と感熱紙１２との接触圧力がほぼ均等になり、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。また、接合工程の熱融着時に空洞部４内に閉じ込められたガスの膨張と薄板ガラス５ａの軟化とを利用することで、薄板ガラス５ａの表面を湾曲させるための工程を別途に設ける必要もない。したがって、発熱効率の向上および強度の向上を実現するサーマルヘッド１を簡易かつ安定的に製造することができる。

なお、ガラスは、熱によって硬化する誘電体ドライフィルムシートと比較して表面の平滑性に優れ、また、エポキシ系樹脂ドライフィルムシートと比較して機械的強度が高い。したがって、薄板ガラス５ａを用いることで、信頼性、耐久性に優れた蓄熱層５を形成することができる。また、ガラスは軟化点以下であれば、加熱処理による機械的、化学的性質の変化がほとんどなく、また、大きな荷重をかけなければ形状変化が生じないため接合時の厚さの変化も少ない。したがって、加熱処理により収縮し、加熱処理後は元の厚さより薄くなるような誘電体ドライフィルムシートやエポキシ系樹脂ドライフィルムシートを用いた場合と比較して、蓄熱層５ａの厚さを精度よく制御することができる。また、接合後に、ウェットエッチング等による薄板化、あるいは、成膜による膜厚増加が可能となる。また、支持基板３と薄板ガラス５ａとを熱融着によって接合する際に、薄板ガラス５ａに自重以外の荷重を欠けることなく接合できる。したがって、基板と接合する際に大きな荷重が必要となる誘電体ドライフィルムシートやエポキシ系樹脂ドライフィルムシートを用いる場合のようにプレス機等の荷重を加える装置が必要なく、熱処理炉等のみの簡易な設備で接合工程を行うことができる。

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、単にガラス転移点以上かつ軟化点以下の温度で薄板ガラス５ａに荷重をかけて支持基板３と接合することとしたが、第１の変形例としては、ガラス転移点以下の温度までは荷重をかけ、その後、荷重を取り除いた状態で軟化点以下の設定温度まで温度を上昇させて、再び室温まで冷却することとしてもよい。このようにすることで、薄板ガラス５ａを空洞部４の外方に向かって突出するように変形させつつ、接合強度を高めることができる。

また、第２の変形例に係るサーマルヘッド１０１としては、例えば、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、支持基板１０３の各発熱抵抗体７に対向する領域ごとに凹部１０２を形成し、発熱抵抗体７ごとに個別の空洞部１０４を設けることとしてもよい。このようにすることで、支持基板１０３によって蓄熱層５を短い距離間隔で支持することができる。したがって、空洞部４を全ての発熱抵抗体７に対向する連通構造とした場合と比較して、発熱抵抗体７を支える蓄熱層５の外部荷重に対する強度を高めることができる。

〔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２０１およびその製造方法Ｂ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２０１は、図１３に示すように、蓄熱層２０５の発熱抵抗体側表面２０５Ｃが平坦な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およびその製造方法Ａ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。

蓄熱層２０５は、凹状に湾曲した形状の空洞部側表面５Ｂと、ほぼ平坦な形状の発熱抵抗体側表面２０５Ｃとを備えている。
発熱抵抗体２０７の発熱部２０７Ａは、蓄熱層２０５の発熱抵抗体側表面２０５Ｃの形状に沿ってほぼ平坦な形状となっている。

以下、このように構成されたサーマルヘッド２０１の製造方法Ｂについて説明する。
製造方法Ｂは、図１８のフローチャートに示すように、製造方法Ａの薄板化工程に代えて、接合工程により塑性変形した薄板ガラス２０５ａの発熱抵抗体側表面２０５Ｃを平坦化する平坦化工程を備えている。なお、凹部形成工程、仮接合工程、本接合工程（ステップＡ１〜Ａ３、図１４〜図１６参照）、および、発熱抵抗体形成工程等（ステップＡ５〜Ａ７）については、第１の実施形態の製造方法Ａと同様である。

平坦化工程においては、研磨により、薄板ガラス２０５ａの発熱抵抗体側表面２０５Ｃを平坦化し、図１７に示すように、蓄熱層２０５が所望の厚さ寸法となるように加工する（ステップＢ４、平坦化工程）。

製造方法Ｂによれば、発熱抵抗体形成工程において、平坦な形状の薄板ガラス２０５ａ上に発熱抵抗体２０７を形成するので、発熱部２０７Ａを平坦な形状に形成し易い。また、発熱部２０７Ａをほぼ平坦な形状にすることで、感熱紙１２との摩擦を低減することができる。したがって、高い断熱性能を維持しつつ、発熱部２０７Ａの磨耗量を抑制し耐久性を向上することができる。また、発熱抵抗体側表面２０５Ｃが凸状に湾曲した形状の場合と比較して、凹部２の幅方向の中心付近の厚さ寸法ｔ３をさらに小さくすることができ、発熱効率をより高めることができる。

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、製造方法Ｂは、平坦化工程により薄板ガラス２０５ａの発熱抵抗体側表面２０５Ｃを平坦化することとしたが、製造方法Ｃは、平坦化工程を備えず、接合工程において、熱融着時の薄板ガラス２０５ａの発熱抵抗体側表面２０５Ｃの変形を制限することとしてもよい。

具体的には、製造方法Ｃは、凹部形成工程（図１９参照）、仮接合工程（図２０参照）を実施した後、本接合工程において、薄板ガラス２０５ａの発熱抵抗体側表面２０５Ｃにほぼ均等に荷重をかけた状態で、ガラス転移点以上軟化点以下で加熱し、支持基板３と薄板ガラス２０５ａとを熱融着させることとしてもよい。このようにすることで、図２１に示すように、加熱処理時の基板変形によって薄板ガラス２０５ａの空洞部側表面５Ｂは凹状に湾曲させ、一方、薄板ガラス２０５ａにかけた荷重によって発熱抵抗体側表面２０５Ｃは平坦化することができる。これにより、発熱抵抗体側表面２０５Ｃを平坦化する工程を省くことができる。この後、薄板化工程（図２２参照）を行うこととしてもよい。

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。
例えば、上記製造方法Ａ，Ｂ，Ｃにおいては、接合工程において、ほぼ平板状の薄板ガラス５ａ，２０５ａの形状を変形させることとしたが、これに代えて、支持基板３と薄板ガラス５ａ，２０５ａとを接合する工程と、薄板ガラス５ａ，２０５ａを変形させる工程とを別々の工程にしてもよい。

具体的には、製造方法Ｄは、凹部形成工程により凹部２が形成された支持基板３，１０３の一面に、凹部２を密閉して空洞部４を形成するように薄板ガラス５ａ，２０５ａを接合する接合工程と、接合工程により接合した支持基板３，１０３および薄板ガラス５ａ，２０５ａを加熱し、薄板ガラス５ａ，２０５ａを軟化させるとともに空洞部４内に閉じ込められたガスを膨張させる加熱工程とを備え、この加熱工程において、薄板ガラス５ａ、２０５ａの形状を変形させることとしてもよい。

例えば、薄板ガラス５ａ、２０５ａを空洞部４の外方に向かって突出するように塑性変形させることとしてもよいし、空洞部側表面５Ｂは凹状に湾曲した形状にしつつ発熱抵抗体側表面５Ｃ，２０５Ｃはほぼ平坦な形状に塑性変形させることとしてもよい。また、製造方法Ｄが平坦化工程を備えることとしてもよいし、平坦化工程を備えずに、接合工程において、熱融着時の発熱抵抗体側表面２０５Ｃの変形を制限することとしてもよい。また、本変形例においては、熱融着による直接接合に代えて、接着層を用いて支持基板３，１０３と薄板ガラス５ａ，２０５ａとを接合することとしてもよい。

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。 本発明の第１の実施形態に係る製造方法Ａにおける支持基板に凹部を形成した状態を示す縦断面図である。 図４の支持基板に薄板ガラスを仮接合した状態を示す縦断面図である。 図５の支持基板および薄板ガラスを熱融着させた状態を示す縦断面図である。 図６の薄板ガラスを薄板化して蓄熱層を形成した状態を示す縦断面図である。 図７の蓄熱層上に発熱抵抗体を形成した状態を示す縦断面図である。 図８の発熱抵抗体上に電極部を形成した状態を示す縦断面図である。 図９の電極部上に保護膜を形成した状態を示す縦断面図である。 製造方法Ａのフローチャート図である。 （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を保護膜側から見た平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ矢指断面図である。 図１２（ａ）のサーマルヘッドのＤ−Ｄ矢指断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る製造方法Ｂにおける支持基板に凹部を形成した状態を示す縦断面図である。 図１４の支持基板に薄板ガラスを仮接合した状態を示す縦断面図である。 図１５の支持基板および薄板ガラスを熱融着させた状態を示す縦断面図である。 図１６の薄板ガラスを薄板化して蓄熱層を形成した状態を示す縦断面図である。 製造方法Ｂのフローチャート図である。 本発明の第２の実施形態の変形例に係る製造方法Ｃにおける支持基板に凹部を形成した状態を示す縦断面図である。 図１９の支持基板に薄板ガラスを仮接合した状態を示す縦断面図である。 図２０の支持基板および薄板ガラスを熱融着させた状態を示す縦断面図である。 図２１の薄板ガラスを薄板化して蓄熱層を形成した状態を示す縦断面図である。

符号の説明

１，１０１，２０１ サーマルヘッド
２ 凹部
３，１０３ 支持基板
４ 空洞部
５，２０５ 蓄熱層
５ａ 薄板ガラス（上板基板）
５Ｂ 空洞部側表面
５Ｃ，２０５Ｃ 発熱抵抗体側表面
７ 発熱抵抗体
１０ サーマルプリンタ（プリンタ）

Claims (11)

1. 支持基板の一面に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支持基板の前記一面に、前記凹部を密閉して空洞部を形成するようにほぼ平板状のガラスからなる上板基板を接合する接合工程と、
   該接合工程により接合した前記支持基板および前記上板基板を加熱し、該上板基板を軟化させるとともに前記空洞部内に閉じ込められたガスを膨張させる加熱工程と、
   前記上板基板上に前記空洞部に対向して発熱抵抗体を形成する発熱抵抗体形成工程と
   を備え、
   前記加熱工程が、前記上板基板の前記空洞部側の表面を凹状に湾曲させるサーマルヘッドの製造方法。
2. 前記加熱工程において、前記空洞部とは反対側に盛り上がるように前記上板基板を塑性変形させる請求項１に記載のサーマルヘッドの製造方法。
3. 前記加熱工程により塑性変形した前記上板基板の前記空洞部とは反対側の表面を平坦化する平坦化工程を備える請求項２に記載のサーマルヘッドの製造方法。
4. 前記加熱工程において、前記上板基板の前記空洞部とは反対側の表面の変形を制限する請求項１に記載のサーマルヘッドの製造方法。
5. 支持基板の一面に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支持基板の前記一面に、前記凹部を密閉して空洞部を形成するようにほぼ平板状のガラスからなる上板基板を熱融着する接合工程と、
   前記上板基板上に前記空洞部に対向して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空洞部内に閉じ込められたガスの膨張と前記上板基板の軟化とを利用して、該上板基板の前記空洞部側の表面を凹状に湾曲させるサーマルヘッドの製造方法。
6. 前記接合工程において、前記空洞部とは反対側に盛り上がるように前記上板基板を塑性変形させる請求項５に記載のサーマルヘッドの製造方法。
7. 前記接合工程により塑性変形した前記上板基板の前記空洞部とは反対側の表面を平坦化する平坦化工程を備える請求項６に記載のサーマルヘッドの製造方法。
8. 前記接合工程において、前記上板基板の前記空洞部とは反対側の表面の変形を制限する請求項５に記載のサーマルヘッドの製造方法。
9. 表面に凹部を有する支持基板と、
   該支持基板の前記表面に接合され、前記凹部を密閉して空洞部を形成するガラスからなる上板基板と、
   該上板基板上に前記空洞部に対向して設けられた発熱抵抗体とを備え、
   前記上板基板が、加熱による前記空洞部内のガスの膨張と前記上板基板の軟化とにより、ほぼ平板形状から前記発熱抵抗体側に突出するように変形させられたサーマルヘッド。
10. 表面に凹部を有する支持基板と、
    該支持基板の前記表面に接合され、前記凹部を密閉して空洞部を形成するガラスからなる上板基板と、
    該上板基板上に前記空洞部に対向して設けられた発熱抵抗体とを備え、
    前記上板基板が、加熱による前記空洞部内のガスの膨張と前記上板基板の軟化とによりほぼ平坦な形状から凹状に湾曲した空洞部側表面と、ほぼ平坦な形状の発熱抵抗体側表面とを備えるサーマルヘッド。
11. 請求項９または請求項１０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。

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