JP2010125751A - サーマルヘッド、サーマルプリンタ及びサーマルヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】印字品質を向上させ、製造コストの低減化を図ること。
【解決手段】支持基板１１の表面に弾性材料からなる接着層１２を介して積層された蓄熱層１３の上に、複数の発熱抵抗体１４が間隔をあけて配列され、前記支持基板１１と前記蓄熱層１３との間の前記発熱抵抗体１４の発熱部に対向する領域に空洞部１９が形成され、前記接着層１２が、前記支持基板１１の表面に積層された第１の接着層１２ａと、前記蓄熱層１３の表面の積層された第２の接着層１２ｂとにより構成され、前記空洞部１９に対向する前記蓄熱層１３の表面の少なくとも一部に、前記第２の接着層１２ｂを構成する弾性材料が接着状態に配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、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とその製造方法、及びサーマルプリンタに関するものである。

近年、サーマルプリンタは小型情報機器端末に多く用いられるようになってきている。小型情報機器端末はバッテリー駆動であるため、サーマルプリンタの省電力化が強く求められ、そのための発熱効率の高いサーマルヘッドが求められている。
発熱効率の高いサーマルヘッドとしては、例えば、特許文献１に開示された構造を有するものが知られている。
特開２００７−８３５３２号公報

しかしながら、上記特許文献１の図３に開示されたサーマルヘッドは、基板（支持基板）と蓄熱層とが陽極接合によって接合されている。そのため、基板として熱膨張係数が３．３×１０^−６／℃の単結晶シリコン基板を用い、蓄熱層として安価で加工性は良いが、熱膨張係数が８．６×１０^−６／℃のソーダガラスを用いた場合には、サーマルヘッドの動作時に、２００℃から３００℃程度まで上昇する発熱抵抗体の温度によって基板と蓄熱層との間に熱膨張差が発生し、サーマルヘッドに反りや歪みが発生して、感熱紙との当たりが悪くなり、印字品質が低下してしまうおそれがあった。
また、基板として熱膨張係数が３．３×１０^−６／℃の単結晶シリコン基板を用い、蓄熱層として高価で加工性は悪いが、熱膨張係数が３．２×１０^−６／℃のパイレックスガラスを用いた場合には、サーマルヘッドに反りや歪みは発生しなくなるが、製造コストが高騰し、製造工程が煩雑化してしまうといった問題点があった。

一方、上記特許文献１の図４に開示されたサーマルヘッドは、基板と蓄熱層とが接着剤層（接着層）を介して接合されているとともに、接着剤層により空洞部が形成されている。しかしながら、この接着剤層は、サーマルヘッドの動作時に、２００℃から３００℃程度まで上昇する発熱抵抗体の温度に耐え得る高価な高耐熱性材料を用いる必要があり、製造コストが高騰してしまうといった問題点もあった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、印字品質を向上させることができ、製造コストの低減化を図ることができるサーマルヘッドを提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係るサーマルヘッドは、支持基板の表面に弾性材料からなる接着層を介して積層された蓄熱層の上に、複数の発熱抵抗体が間隔をあけて配列され、前記支持基板と前記蓄熱層との間の前記発熱抵抗体の発熱部に対向する領域に空洞部が形成され、前記接着層が、前記支持基板の表面に積層された第１の接着層と、前記蓄熱層の表面の積層された第２の接着層とにより構成され、前記空洞部に対向する前記蓄熱層の表面の少なくとも一部に、前記第２の接着層を構成する弾性材料が接着状態に配置されている。

本発明に係るサーマルヘッドによれば、蓄熱層の他面に積層される第２の接着層のみを高価な高耐熱性材料とし、支持基板の一面に積層される第１の接着層を安価な材料とすることができるので、製造コストの低減化を図ることができる。
また、蓄熱層の表面が樹脂からなる第２の接着層によって覆われ、この第２の接着層によって蓄熱層が補強される（蓄熱層の機械的強度が増加（向上）する）こととなるので、その分、蓄熱層の板厚を（２０μｍ以下に）減少させることができ、蓄熱層に十分な熱が蓄熱されるまでの時間を短縮させることができて、印字開始時に印字濃度が薄くなるといった不具合をなくすことができる。

さらに、蓄熱層の他面が樹脂からなる接着層によって覆われ、この接着層によって蓄熱層が補強される（蓄熱層の機械的強度が増加（向上）する）こととなるので、その分、蓄熱層の板厚を（２０μｍ以下に）減少させることができ、蓄熱層に十分な熱が蓄熱されるまでの時間を短縮させることができて、印字開始時に印字濃度が薄くなるといった不具合をなくすことができる。
さらにまた、蓄熱層の板厚が減少させられることにより、印刷開始時に蓄熱層に投入される熱量を減少させることができるので、サーマルヘッド全体に加わる熱負荷を減少させることができ、耐久性および信頼性を向上させることができる。

さらにまた、動作時に、２００℃から３００℃程度まで上昇する発熱抵抗体の温度によって支持基板と蓄熱層との間に発生する熱膨張差が、弾性材料からなる接着層の弾性変形により吸収され、動作時における反りや歪みがなくなる（あるいは低減することとなる）ので、印字品質を常に最適な状態に維持することができる。
さらにまた、支持基板の材料として単結晶シリコン基板を採用した場合でも、蓄熱層の材料として安価で加工性の良いソーダガラスを採用することができるので、製造コストの低減化を図ることができて、製造工程の簡略化を図ることができる。
さらにまた、発熱抵抗体の発熱部によって覆われる領域（発熱部と対向する領域）の下方に、発熱効率を向上させるのに十分な高さ（深さ）を有する空洞部、すなわち、蓄熱層から支持基板への熱の流入を規制する断熱層が形成されることとなるので、発熱効率を向上させることができる。

上記サーマルヘッドにおいて、前記蓄熱層の表面全体が前記第２の接着層で覆われているとさらに好適である。

このようなサーマルヘッドによれば、蓄熱層の他面全体が樹脂からなる接着層によって覆われ、この接着層によって蓄熱層がさらに補強される（蓄熱層の機械的強度がさらに増加（向上）する）こととなるので、蓄熱層の板厚をさらに減少させることができ、蓄熱層に十分な熱が蓄熱されるまでの時間をさらに短縮させることができて、印字開始時に印字濃度が薄くなるといった不具合をなくすことができる。

上記サーマルヘッドにおいて、前記空洞部に露出する前記支持基板の表面と対向する前記蓄熱層の表面の一部が、前記空洞部に露出しているとさらに好適である。

このようなサーマルヘッドによれば、発熱抵抗体の発熱部によって覆われる領域（発熱部と対向する領域）の下方に位置する蓄熱層の他面の一部が空洞部に露出することとなるので、接着層を介した放熱をさらに抑制することができて、発熱効率をさらに向上させることができる。

本発明に係るサーマルプリンタは、発熱効率の高いサーマルヘッドを具備している。
本発明に係るサーマルプリンタによれば、少ない電力で感熱紙に印刷することができ、バッテリーの持続時間を長期化させることができるとともに、プリンタ全体の信頼性を向上させることができる。

本発明に係るサーマルヘッドの製造方法は、支持基板の表面に弾性材料からなる接着層を介して積層された蓄熱層の上に、複数の発熱抵抗体が間隔をあけて配列され、前記支持基板と前記蓄熱層との間の前記発熱抵抗体の発熱部に対向する領域に空洞部が形成されたサーマルヘッドの製造方法であって、前記支持基板の表面全体に弾性材料からなる第１の接着層を積層する段階と、該第１の接着層の表面に、第１の凹部を形成する段階と、前記蓄熱層の表面全体に弾性材料からなる第２の接着層を積層する段階と、該第２の接着層の表面に、第２の凹部を形成する段階と、これら第１の接着層および第２の接着層に形成された前記第１の凹部と前記第２の凹部とを合わせて両接着層どうしを相互に接着させる段階とを含む。

本発明に係るサーマルヘッドの製造方法によれば、蓄熱層の他面に積層される第２の接着層のみを高価な高耐熱性材料とし、支持基板の一面に積層される第１の接着層を安価な材料とすることができるので、製造コストの低減化を図ることができる。
また、蓄熱層の他面が樹脂からなる接着層によって覆われ、この接着層によって補強された（機械的強度が増加（向上）した）蓄熱層がハンドリングされることとなるので、製造工程の簡略化を図ることができ、製造コストの低減化を図ることができる。
さらに、基板の材料として単結晶シリコン基板を採用した場合でも、蓄熱層の材料として安価で加工性の良いソーダガラスを採用することができるので、製造コストの低減化を図ることができて、製造工程の簡略化を図ることができる。

上記サーマルヘッドの製造方法において、前記第１の凹部内に、前記支持基板の一部を露出させる段階を含むとさらに好適である。

このようなサーマルヘッドによれば、発熱抵抗体の発熱部によって覆われる領域（発熱部と対向する領域）の下方に位置する支持基板の表面の一部が空洞部に露出することとなるので、接着層を介した放熱をさらに抑制することができて、発熱効率をさらに向上させることができる。

上記サーマルヘッドの製造方法において、前記第２の凹部内に、前記蓄熱層の一部を露出させる段階を含むとさらに好適である。

このようなサーマルヘッドによれば、発熱抵抗体の発熱部によって覆われる領域（発熱部と対向する領域）の下方に位置する蓄熱層の表面の一部が空洞部に露出することとなるので、接着層を介した放熱をさらに抑制することができて、発熱効率をさらに向上させることができる。

本発明によれば、印字品質を向上させることができ、製造コストの低減化を図ることができるという効果を奏する。

以下、本発明に係るサーマルヘッドの第１実施形態について、図１から図１１を参照しながら説明する。
図１は本発明に係るサーマルヘッドを搭載したサーマルプリンタの縦断面図、図２は本実施形態に係るサーマルヘッドの平面図であり、保護膜を取り除いた状態を示す図、図３は図２のα−α矢視断面図、図４〜図１１は本実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を説明するための工程図である。

図１に示すように、サーマルプリンタ１は、本体フレーム２と、水平配置されるプラテンローラ３と、プラテンローラ３の外周面に対向配置されるサーマルヘッド４と、プラテンローラ３とサーマルヘッド４との間に感熱紙５を送り出す紙送り機構６と、サーマルヘッド４を感熱紙５に対して所定の押圧力で押し付ける加圧機構７とを備えている。

図２または図３に示すように、サーマルヘッド４は、支持基板（以下、「基板」という。）１１と、この基板１１の一面（図３において上側の面）全体および蓄熱層１３の他面（図３において下側の面）全体を覆うように形成された弾性材料からなる接着層（または弾性材料層もしくは応力緩和層）１２を介して接合された蓄熱層１３とを有している。また、蓄熱層１３の一面（図３において上側の面）上には、複数の発熱抵抗体１４が一方向に間隔をあけて形成され（配列され）ている。さらに、図３に示すように、サーマルヘッド４は、蓄熱層１３および発熱抵抗体１４の一面（図３において上側の面）を覆って磨耗や腐食から保護する保護膜１５を有している。
なお、基板１１の他面（図３において下側の面）上には、図示しない放熱板が設けられている。

発熱抵抗体１４は、蓄熱層１３の一面に所定パターンで形成された発熱抵抗体層１６と、発熱抵抗体層１６の一面（図３において上側の面）に所定パターンで形成された個別電極１７と、個別電極１７の一面（図３において上側の面）に所定パターンで形成された共通電極１８とを有している。
なお、発熱抵抗体１４が実際に発熱する部分（以下、「発熱部」という。）は、個別電極１７および共通電極１８と重ならない部分である。

図２および図３に示すように、発熱抵抗体１４の発熱部によって覆われる領域（発熱部と対向する領域）の下方に位置する接着層１２には、発熱抵抗体１４毎に空洞部（中空断熱層）１９を形成する凹部２０，２１が形成されている。
空洞部１９は、発熱抵抗体１４の発熱部によって覆われる領域（発熱部と対向する領域）の下方に形成された空間、すなわち、凹部（第１の凹部）２０を形成する壁面（基板１１の一面および蓄熱層１３の他面と直交する面）２０ａおよび底面（基板１１の一面および蓄熱層１３の他面に平行な面）２０ｂと、凹部（第２の凹部）２１を形成する壁面（基板１１の一面および蓄熱層１３の他面と直交する面）２１ａおよび底面（基板１１の一面および蓄熱層１３の他面に平行な面）２１ｂとで形成された（密閉された）空間である。そして、この空洞部１９内の空間層は、発熱抵抗体１４から基板１１への熱の流入を規制する断熱層として機能する。
なお、空洞部１９の平面視における寸法は任意であって、発熱部の寸法に近ければ、本実施形態のように発熱部よりも大きくてもよく、また、発熱部よりも小さくてもよい。
また、空洞部１９は、凹部２０と凹部２１とを合わせて接着することで形成される。

接着層１２は、基板１１の一面と蓄熱層１３の他面とを接合するとともに、基板１１と蓄熱層１３との間に発生する熱膨張差（熱伸び差）を吸収するものであり、基板１１の一面に接合された接着層（第１の接着層）１２ａと、蓄熱層１３の他面に接合された接着層（第２の接着層）１２ｂとを備えている。
接着層１２の材料としては、サーマルヘッド４の動作時に、２００℃から３００℃程度まで上昇する発熱抵抗体１４の温度に耐え得る高耐熱性材料、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の有機樹脂材料が用いられる。

つぎに、図４〜図１１を用いて、本実施形態に係るサーマルヘッド４の製造方法について説明する。
まず、図４に示すように、一定（２μｍ〜１００μｍ程度）の厚さを有する蓄熱層１３の他面上全体に、一定（１０μｍ〜１００μｍ程度）の厚さを有するペースト状、液状、フィルム状、またはシート状の接着層１２ｂを積層（形成）する。
そして、図５に示すように、発熱抵抗体１４の発熱部によって覆われる領域（発熱部と対向する領域）の下方に空洞部（中空断熱層）１９が形成されるように、接着層１２ｂの他面に、空洞部１９を形成する凹部２１を加工する。なお、発熱抵抗体１４の発熱部によって覆われる領域（発熱部と対向する領域）の下方に位置する接着層１２ｂ（すなわち、凹部２１が形成されている領域の接着層１２ｂ）は、一定の厚さ（２μｍ〜４０μｍ程度）を有している。

蓄熱層１３の材料としては、例えば、熱膨張係数が８．６×１０^−６／℃のソーダガラス、熱膨張係数が３．２×１０^−６／℃のパイレックスガラス、熱膨張係数が３．８×１０^−６／℃の無アルカリガラス等のガラス基板が用いられる。

一方、図６に示すように、一定（３００μｍ〜１ｍｍ程度）の厚さを有する基板１１の他面上全体に、一定（１０μｍ〜１００μｍ程度）の厚さを有するペースト状、液状、フィルム状、またはシート状の接着層１２ａを積層（形成）する。
そして、図７に示すように、発熱抵抗体１４の発熱部によって覆われる領域（発熱部と対向する領域）の下方に空洞部（中空断熱層）１９が形成されるように、接着層１２ａの一面に、空洞部１９を形成する凹部２０加工する。なお、発熱抵抗体１４の発熱部によって覆われる領域（発熱部と対向する領域）の下方に位置する接着層１２ａ（すなわち、凹部２０が形成されている領域の接着層１２ａ）は、一定の厚さ（２μｍ〜４０μｍ程度）を有している。

基板１１の材料としては、例えば、熱膨張係数（熱膨張率）が８．６×１０^−６／℃のソーダガラス、熱膨張係数が３．２×１０^−６／℃のパイレックスガラス、熱膨張係数が３．８×１０^−６／℃の無アルカリガラス等のガラス基板、熱膨張係数が３．３×１０^−６／℃の単結晶シリコン基板、熱膨張係数が７．２×１０^−６／℃のセラミックス基板（アルミナ基板）等が用いられる。

つづいて、図８に示すように、接着層１２ａの一面上に、接着層１２ｂの他面（蓄熱層１３と対向する面と反対側の面）が接するとともに、凹部２０と凹部２１とにより空洞部１９が形成されるように、図５で得た接着層１２ｂおよび蓄熱層１３を、図７で得た接着層１２ａおよび基板１１の上に重ねて置き、所定の温度と荷重を一定の時間均等に加えて、基板１１と蓄熱層１３とを接合（接着）する。

そして、このようにして形成した蓄熱層１３の上に、発熱抵抗体層１６（図９参照）、個別電極１７（図９参照）、共通電極１８（図１０参照）、保護膜１５（図１１参照）を順次形成する。なお、発熱抵抗体層１６、個別電極１７、および共通電極１８を形成する順序は任意である。
これら発熱抵抗体層１６、個別電極１７、共通電極１８、保護膜１５は、従来のサーマルヘッドにおけるこれら部材の製造方法を用いて作製することができる。具体的には、スパッタリングやＣＶＤ（化学気相成長法）、蒸着等の薄膜形成法を用いて絶縁皮膜上にＴａ系やシリサイド系等の発熱抵抗体材料の薄膜を成膜し、この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を形成する。

同様に、蓄熱層１３の上に、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ等の電極材料をスパッタリングや蒸着法等により成膜してこの膜をリフトオフ法、もしくはエッチング法を用いて形成したり、電極材料をスクリーン印刷した後に焼成する等して、所望の形状の個別電極１７および共通電極１８を形成する。
このようにして発熱抵抗体層１６、個別電極１７、および共通電極１８を形成した後、蓄熱層１３の上に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１５を形成する。

本実施形態に係るサーマルヘッド４によれば、蓄熱層１３の他面に積層される接着層１２ｂのみを高価な高耐熱性材料とし、基板１１の一面に積層される接着層１２ａを安価な材料とすることができるので、製造コストの低減化を図ることができる。
また、蓄熱層１３の他面全体が樹脂からなる接着層１２ｂによって覆われ、この接着層１２ｂによって蓄熱層１３が補強される（蓄熱層１３の機械的強度が増加（向上）する）こととなるので、その分、蓄熱層１３の板厚を（２０μｍ以下に）減少させることができ、蓄熱層１３に十分な熱が蓄熱されるまでの時間を短縮させることができて、印字開始時に印字濃度が薄くなるといった不具合をなくすことができる。
なお、接着層１２ｂの材料として、耐熱性に加えて高強度を有する樹脂（例えば、弾性率１〜２ＧＰａを有するエポキシ樹脂、弾性率４ＧＰａを有するポリイミド樹脂、弾性率２６ＧＰａを有するガラス繊維強化樹脂（ＧＦＲＰ）、弾性率２６ＧＰａを有する炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）が用いられていると、蓄熱層１３の機械的強度をさらに増加（向上）させることができて、さらに好適である。

さらに、蓄熱層１３の板厚が減少させられることにより、印刷開始時に蓄熱層１３に投入される熱量を減少させることができるので、サーマルヘッド４全体に加わる熱負荷を減少させることができ、耐久性および信頼性を向上させることができる。
さらにまた、サーマルヘッド４の動作時に、２００℃から３００℃程度まで上昇する発熱抵抗体１４の温度によって基板１１と蓄熱層１３との間に発生する熱膨張差が、弾性材料からなる接着層１２の弾性変形により吸収され、動作時におけるサーマルヘッド４の反りや歪みがなくなる（あるいは低減することとなる）ので、印字品質を常に最適な状態に維持することができる。

さらにまた、基板１１の材料として単結晶シリコン基板を採用した場合でも、蓄熱層１３の材料として安価で加工性の良いソーダガラスを採用することができるので、製造コストの低減化を図ることができて、製造工程の簡略化を図ることができる。
さらにまた、発熱抵抗体１４の発熱部によって覆われる領域（発熱部と対向する領域）の下方に、発熱効率を向上させるのに十分な高さ（深さ）を有する空洞部１９、すなわち、蓄熱層１３から基板１１への熱の流入を規制する断熱層が形成されることとなるので、発熱効率を向上させることができる。

また、本実施形態に係るサーマルヘッド４を搭載したサーマルプリンタ１によれば、発熱効率の高いサーマルヘッド４を具備しているので、少ない電力で感熱紙５に印刷することができる。したがって、バッテリーの持続時間を長期化させることが可能となる。

一方、本実施形態に係るサーマルヘッド４の製造方法によれば、蓄熱層１３の他面に積層される接着層１２ｂのみを高価な高耐熱性材料とし、基板１１の一面に積層される接着層１２ａを安価な材料とすることができるので、製造コストの低減化を図ることができる。
また、蓄熱層１３の他面全体が樹脂からなる接着層１２ｂによって覆われ、この接着層１２ｂによって補強された（機械的強度が増加（向上）した）蓄熱層１３がハンドリングされることとなるので、製造工程の簡略化を図ることができ、製造コストの低減化を図ることができる。
さらに、基板１１の材料として単結晶シリコン基板を採用した場合でも、蓄熱層１３の材料として安価で加工性の良いソーダガラスを採用することができるので、製造コストの低減化を図ることができて、製造工程の簡略化を図ることができる。

なお、蓄熱層１３の他面上全体にペースト状または液状の接着層１２ｂを積層するには、例えば、ロールコート、印刷、ディッピング、スピンコート、スプレー、刷毛塗り等による方法を採用することができる。
また、蓄熱層１３の他面上全体にフィルム状またはシート状の接着層１２ｂを積層するには、例えば、プレス、貼り合わせ機、ラミネート等による方法を採用することができる。

本発明に係るサーマルヘッドの第２実施形態について、図１２を用いて説明する。図１２は本実施形態に係るサーマルヘッドの断面図であり、図３と同様の図である。
図１２に示すように、本実施形態に係るサーマルヘッド３１は、接着層１２の代わりに接着層３２を備えているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。
その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。

本実施形態に係るサーマルヘッド３１は、その製造工程において、図１３に示す工程、すなわち、蓄熱層１３の他面上全体に積層（形成）されたペースト状、液状、フィルム状、またはシート状の接着層１２ｂ（図５参照）を、レーザー、機械、フォトリソ等によりパターニングする工程を備えている。
なお、蓄熱層１３の他面上にパターニングされた接着層（第２の接着層）３３を積層した後、接着層１２ａの一面上に、接着層３３の他面（蓄熱層１３と対向する面と反対側の面）が接するように、図１３で得た接着層３３および蓄熱層１３を、図７で得た接着層１２ａおよび基板１１の上に重ねて置き、所定の温度と荷重を一定の時間均等に加えて、基板１１と蓄熱層１３とを接合（接着）する。

本実施形態に係るサーマルヘッド３１によれば、発熱抵抗体１４の発熱部によって覆われる領域（発熱部と対向する領域）の下方に位置する蓄熱層１３の他面の一部が空洞部３４に露出することとなるので、接着層３２を介した放熱をさらに抑制することができて、発熱効率をさらに向上させることができる。
その他の作用効果は、上述した実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

本実施形態に係るサーマルヘッドを搭載したサーマルプリンタの作用効果および本実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法は、上述した実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

なお、蓄熱層１３の他面上にパターニングされた接着層３３を積層する際、フィルム状またはシート状の接着層を、図１４に示すように予めパターニングしておき、一定（２μｍ〜１００μｍ程度）の厚さを有する蓄熱層１３の他面上に積層するようにしてもよいし、ペースト状または液状の接着層を、一定（２μｍ〜１００μｍ程度）の厚さを有する蓄熱層１３の他面上に、例えば、スクリーン印刷、凹版印刷、凸版印刷等により所定のパターンに印刷して積層するようにしてもよい。

本発明に係るサーマルヘッドの第３実施形態について、図１５を用いて説明する。図１５は本実施形態に係るサーマルヘッドの断面図であり、図３と同様の図である。
図１５に示すように、本実施形態に係るサーマルヘッド４１は、接着層１２，３２の代わりに接着層４２を備えているという点で上述した実施形態のものと異なる。
その他の構成要素については上述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。

本実施形態に係るサーマルヘッドは、その製造工程において、蓄熱層１３の他面上全体に積層（形成）されたペースト状、液状、フィルム状、またはシート状の接着層を、レーザー、機械、フォトリソ等によりパターニングする工程を備えている。
なお、蓄熱層１３の他面上にパターニングされた接着層（第２の接着層）４３を積層した後、接着層１２ａの一面上に、接着層４３の他面（蓄熱層１３と対向する面と反対側の面）が接するように、接着層４３および蓄熱層１３を、図７で得た接着層１２ａおよび基板１１の上に重ねて置き、所定の温度と荷重を一定の時間均等に加えて、基板１１と蓄熱層１３とを接合（接着）する。

本実施形態に係るサーマルヘッド４１によれば、蓄熱層１３の他面の一部が空洞部３４に露出するとともに、蓄熱層１３の他面と基板１１の一面との間に接着層の介在しない領域（蓄熱層１３と基板１１とが接着層４２を介して接合されない領域）が形成されていることとなるので、接着層４２を介した放熱を抑制することができて、発熱効率をさらに向上させることができる。
なお、ガラスの熱伝導率は０．９Ｗ／ｍＫ、空気の熱伝導率は０．０２Ｗ／ｍＫ、エポキシ樹脂の熱伝導率は０．２１Ｗ／ｍＫである。
その他の作用効果は、上述した実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

本実施形態に係るサーマルヘッドを搭載したサーマルプリンタの作用効果および本実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法は、上述した実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

なお、蓄熱層１３の他面上にパターニングされた接着層４３を積層する際、フィルム状またはシート状の接着層を予めパターニングしておき、一定（２μｍ〜１００μｍ程度）の厚さを有する蓄熱層１３の他面上に積層するようにしてもよいし、ペースト状または液状の接着層を、一定（２μｍ〜１００μｍ程度）の厚さを有する蓄熱層１３の他面上に、例えば、スクリーン印刷、凹版印刷、凸版印刷等により所定のパターンに印刷して積層するようにしてもよい。

本発明に係るサーマルヘッドの第４実施形態について、図１６を用いて説明する。図１６は本実施形態に係るサーマルヘッドの断面図であり、図３と同様の図である。
図１６に示すように、本実施形態に係るサーマルヘッド５１は、接着層１２，３２，４２の代わりに接着層５２を備えているという点で上述した実施形態のものと異なる。
その他の構成要素については上述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。

本実施形態に係るサーマルヘッド５１は、その製造工程において、図１７に示す工程、すなわち、基板１１の一面上全体に積層（形成）されたペースト状、液状、フィルム状、またはシート状の接着層１２ａ（図６参照）を、レーザー、機械、フォトリソ等によりパターニングする工程を備えている。
なお、基板１１の一面上にパターニングされた接着層（第１の接着層）５３を積層した後、接着層５３の一面上に、接着層１２ｂの他面（蓄熱層１３と対向する面と反対側の面）が接するように、図５で得た接着層１２ｂおよび蓄熱層１３を、図１７で得た接着層５３および基板１１の上に重ねて置き、所定の温度と荷重を一定の時間均等に加えて、基板１１と蓄熱層１３とを接合（接着）する。

本実施形態に係るサーマルヘッド５１によれば、発熱抵抗体１４の発熱部によって覆われる領域（発熱部と対向する領域）の下方に位置する基板１１の一面の一部が空洞部５４に露出することとなるので、接着層５２を介した放熱をさらに抑制することができて、発熱効率をさらに向上させることができる。
その他の作用効果は、上述した実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

本実施形態に係るサーマルヘッドを搭載したサーマルプリンタの作用効果および本実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法は、上述した実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

本発明に係るサーマルヘッドの第５実施形態について、図１８を用いて説明する。図１８は本実施形態に係るサーマルヘッドの断面図であり、図３と同様の図である。
図１８に示すように、本実施形態に係るサーマルヘッド６１は、接着層１２，３２，４２，５２の代わりに接着層６２を備えているという点で上述した実施形態のものと異なる。
その他の構成要素については上述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。

本実施形態に係るサーマルヘッド６１は、その製造工程において、図１３に示す工程、すなわち、蓄熱層１３の他面上全体に積層（形成）されたペースト状、液状、フィルム状、またはシート状の接着層１２ｂ（図５参照）を、レーザー、機械、フォトリソ等によりパターニングする工程を備えている。
なお、蓄熱層１３の他面上にパターニングされた接着層３３を積層した後、接着層１２ａの一面上に、接着層３３の他面（蓄熱層１３と対向する面と反対側の面）が接するように、図１３で得た接着層３３および蓄熱層１３を、図１７で得た接着層５３および基板１１の上に重ねて置き、所定の温度と荷重を一定の時間均等に加えて、基板１１と蓄熱層１３とを接合（接着）する。

本実施形態に係るサーマルヘッド６１によれば、発熱抵抗体１４の発熱部によって覆われる領域（発熱部と対向する領域）の下方に位置する蓄熱層１３の他面の一部が空洞部６４に露出することとなるので、接着層６２を介した放熱をさらに抑制することができて、発熱効率をさらに向上させることができる。
その他の作用効果は、上述した実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

本実施形態に係るサーマルヘッドを搭載したサーマルプリンタの作用効果および本実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法は、上述した実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

なお、蓄熱層１３の他面上にパターニングされた接着層３３を積層する際、フィルム状またはシート状の接着層を、図１４に示すように予めパターニングしておき、一定（２μｍ〜１００μｍ程度）の厚さを有する蓄熱層１３の他面上に積層するようにしてもよいし、ペースト状または液状の接着層を、一定（２μｍ〜１００μｍ程度）の厚さを有する蓄熱層１３の他面上に、例えば、スクリーン印刷、凹版印刷、凸版印刷等により所定のパターンに印刷して積層するようにしてもよい。

本発明に係るサーマルヘッドの第６実施形態について、図１９を用いて説明する。図１９は本実施形態に係るサーマルヘッドの断面図であり、図３と同様の図である。
図１９に示すように、本実施形態に係るサーマルヘッド７１は、接着層１２，３２、４２，５２，６２の代わりに接着層７２を備えているという点で上述した実施形態のものと異なる。
その他の構成要素については上述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。

本実施形態に係るサーマルヘッドは、その製造工程において、蓄熱層１３の他面上全体に積層（形成）されたペースト状、液状、フィルム状、またはシート状の接着層を、レーザー、機械、フォトリソ等によりパターニングする工程を備えている。
なお、蓄熱層１３の他面上にパターニングされた接着層４３を積層した後、接着層５３の一面上に、接着層４３の他面（蓄熱層１３と対向する面と反対側の面）が接するように、接着層４３および蓄熱層１３を、図１７で得た接着層５３および基板１１の上に重ねて置き、所定の温度と荷重を一定の時間均等に加えて、基板１１と蓄熱層１３とを接合（接着）する。

本実施形態に係るサーマルヘッド７１によれば、蓄熱層１３の他面の一部が空洞部６４に露出するとともに、蓄熱層１３の他面と基板１１の一面との間に接着層の介在しない領域（蓄熱層１３と基板１１とが接着層５２を介して接合されない領域）が形成されていることとなるので、接着層５２を介した放熱を抑制することができて、発熱効率をさらに向上させることができる。
なお、ガラスの熱伝導率は０．９Ｗ／ｍＫ、空気の熱伝導率は０．０２Ｗ／ｍＫ、エポキシ樹脂の熱伝導率は０．２１Ｗ／ｍＫである。
その他の作用効果は、上述した実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

本実施形態に係るサーマルヘッドを搭載したサーマルプリンタの作用効果および本実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法は、上述した実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

なお、蓄熱層１３の他面上にパターニングされた接着層４３を積層する際、フィルム状またはシート状の接着層を予めパターニングしておき、一定（２μｍ〜１００μｍ程度）の厚さを有する蓄熱層１３の他面上に積層するようにしてもよいし、ペースト状または液状の接着層を、一定（２μｍ〜１００μｍ程度）の厚さを有する蓄熱層１３の他面上に、例えば、スクリーン印刷、凹版印刷、凸版印刷等により所定のパターンに印刷して積層するようにしてもよい。

図２０から図２７は、接着層３３，４３のパターニングの具体例を示す図であって、蓄熱層１３の側または基板１１の側から接着層３３，４３を見た平面図である。

なお、本発明に係るサーマルヘッドは、上述した実施形態のものに限定されるものではなく、適宜必要に応じて変形実施、変更実施、および組合せ実施可能である。
例えば、上述した実施形態では、空洞部１９，３４，５４，６４が、発熱抵抗体１４と同じ数だけ形成されたものを説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら空洞部１９，３４，５４，６４は、発熱抵抗体１４の配列方向に沿って、発熱抵抗体１４を跨ぐように形成されたもの、すなわち、一つの空洞部であってもよい。
このような空洞部が形成されたサーマルヘッドによれば、隣接して配置された空洞部同士が互いに連通状態とされ、発熱抵抗体１４で発生した熱（熱量）の、基板１１内への流出経路の一部が遮断されることとなるので、発熱抵抗体１４で発生した熱（熱量）が、基板１１内へ流出してしまうことをさらに抑制することができ、発熱抵抗体１４の発熱効率をさらに向上させることができて、消費電力の低減化をさらに図ることができる。

また、上述した実施形態においては、サーマルヘッドおよび直接感熱発色するサーマルプリンタ１について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、サーマルヘッド以外の発熱抵抗素子部品やサーマルプリンタ１以外のプリンタ装置にも応用することができる。
例えば、発熱抵抗素子部品としては、熱によってインクを吐出するサーマル式またはバルブ式のインクジェットヘッドを始めとした用途に応用できる。また、サーマルヘッドと略同様の構造である熱消去ヘッドや、熱定着を必要とするプリンタ等の定着ヒータ、光導波路型光部品の薄膜発熱抵抗素子等、他の膜状の発熱抵抗素子部品を保有する電子部品でも同様の効果を得ることができる。

さらに、プリンタとしては、昇華型または溶融型転写リボンを使用した熱転写プリンタ、印字媒体の発色と証拠が可能なリライタブルサーマルプリンタ、加熱により粘着性を呈する感熱性活性粘着剤式ラベルプリンタ等に適用できる。

本発明に係るサーマルヘッドを搭載したサーマルプリンタの縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係るサーマルヘッドの平面図であり、保護膜を取り除いた状態を示す図である。 図２のα−α矢視断面図である。 本発明の第１実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を説明するための工程図である。 本発明の第１実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を説明するための工程図である。 本発明の第１実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を説明するための工程図である。 本発明の第１実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を説明するための工程図である。 本発明の第１実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を説明するための工程図である。 本発明の第１実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を説明するための工程図である。 本発明の第１実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を説明するための工程図である。 本発明の第１実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を説明するための工程図である。 本発明の第２実施形態に係るサーマルヘッドの断面図であり、図３と同様の図である。 本発明の第２実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を説明するための工程図である。 本発明の他の実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を説明するための工程図である。 本発明の第３実施形態に係るサーマルヘッドの断面図であり、図３と同様の図である。 本発明の第４実施形態に係るサーマルヘッドの断面図であり、図３と同様の図である。 本発明の別の実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を説明するための工程図である。 本発明の第５実施形態に係るサーマルヘッドの断面図であり、図３と同様の図である。 本発明の第６実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を説明するための工程図である。 接着層のパターニングの具体例を示す図であって、蓄熱層の側または基板の側から接着層を見た平面図である。 接着層のパターニングの具体例を示す図であって、蓄熱層の側または基板の側から接着層を見た平面図である。 接着層のパターニングの具体例を示す図であって、蓄熱層の側または基板の側から接着層を見た平面図である。 接着層のパターニングの具体例を示す図であって、蓄熱層の側または基板の側から接着層を見た平面図である。 接着層のパターニングの具体例を示す図であって、蓄熱層の側または基板の側から接着層を見た平面図である。 接着層のパターニングの具体例を示す図であって、蓄熱層の側または基板の側から接着層を見た平面図である。 接着層のパターニングの具体例を示す図であって、蓄熱層の側または基板の側から接着層を見た平面図である。 接着層のパターニングの具体例を示す図であって、蓄熱層の側または基板の側から接着層を見た平面図である。

符号の説明

１ サーマルプリンタ
４ サーマルヘッド
１１ 基板（支持基板）
１２ 接着層
１２ａ 接着層（第１の接着層）
１２ｂ 接着層（第２の接着層）
１３ 蓄熱層
１４ 発熱抵抗体
１９ 空洞部
３１ サーマルヘッド
３２ 接着層
３３ 接着層（第２の接着層）
３４ 空洞部
４１ サーマルヘッド
４２ 接着層
４３ 接着層（第２の接着層）
５１ サーマルヘッド
５２ 接着層
５３ 接着層（第１の接着層）
５４ 空洞部
６１ サーマルヘッド
６２ 接着層
６４ 空洞部
７１ サーマルヘッド
７２ 接着層

Claims (7)

1. 支持基板の表面に弾性材料からなる接着層を介して積層された蓄熱層の上に、複数の発熱抵抗体が間隔をあけて配列され、
   前記支持基板と前記蓄熱層との間の前記発熱抵抗体の発熱部に対向する領域に空洞部が形成され、
   前記接着層が、前記支持基板の表面に積層された第１の接着層と、前記蓄熱層の表面の積層された第２の接着層とにより構成され、
   前記空洞部に対向する前記蓄熱層の表面の少なくとも一部に、前記第２の接着層を構成する弾性材料が接着状態に配置されているサーマルヘッド。
2. 前記蓄熱層の表面全体が前記第２の接着層で覆われている請求項１に記載のサーマルヘッド。
3. 前記空洞部に露出する前記支持基板の表面と対向する前記蓄熱層の表面の一部が、前記空洞部に露出している請求項２に記載のサーマルヘッド。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のサーマルヘッドを備えるサーマルプリンタ。
5. 支持基板の表面に弾性材料からなる接着層を介して積層された蓄熱層の上に、複数の発熱抵抗体が間隔をあけて配列され、
   前記支持基板と前記蓄熱層との間の前記発熱抵抗体の発熱部に対向する領域に空洞部が形成されたサーマルヘッドの製造方法であって、
   前記支持基板の表面全体に弾性材料からなる第１の接着層を積層する段階と、
   該第１の接着層の表面に、第１の凹部を形成する段階と、
   前記蓄熱層の表面全体に弾性材料からなる第２の接着層を積層する段階と、
   該第２の接着層の表面に、第２の凹部を形成する段階と、
   これら第１の接着層および第２の接着層に形成された前記第１の凹部と前記第２の凹部とを合わせて両接着層どうしを相互に接着させる段階とを含むサーマルヘッドの製造方法。
6. 前記第１の凹部内に、前記支持基板の一部を露出させる段階を含む請求項５に記載のサーマルヘッドの製造方法。
7. 前記第２の凹部内に、前記蓄熱層の一部を露出させる段階を含む請求項５に記載のサーマルヘッドの製造方法。

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