JP2011025643A - サーマルヘッドおよびプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】上板基板と下板基板とが接合された状態においても、上板基板の厚さを好適な厚さにして熱効率を向上することができるサーマルヘッドを提供する。
【解決手段】支持基板３と、支持基板３の表面に裏面が接合された上板基板５と、上板基板５に設けられた発熱抵抗体とを備え、支持基板３の表面と上板基板５の裏面の少なくとも一方には、発熱抵抗体に対向する領域に凹部が形成され、上板基板５には、上板基板５の表面から支持基板３の表面まで板厚方向に貫通する貫通孔２１が設けられているサーマルヘッド１を採用する。
【選択図】図４

Description

本発明は、サーマルヘッドおよびこれを備えるプリンタに関するものである。

従来、サーマルプリンタに用いられ、印刷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刷を行うサーマルヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照）。

サーマルヘッドにおける発熱抵抗体の熱効率を向上して消費電力の低減を図る方法として、発熱抵抗体に対向する領域に空洞部を形成する方法が知られている。この空洞部を熱伝導率の低い断熱層として機能させ、発熱抵抗体から支持基板側に伝わって放散されてしまう熱量を低減することで、印刷に用いられるエネルギー効率を向上することができる。

このような空洞部を有するサーマルヘッドは、シリコン基板（下板基板）にエッチングやレーザ加工によって凹部を設け、その上に蓄熱層である薄板ガラス（上板基板）を接合し、その後、研磨により上板基板を所望の厚さに加工されることで形成される。

特開２００７−８３５３２号公報

ところで、このような空洞部を有するサーマルヘッドにおいて、発熱抵抗体を支持する上板基板の厚さを薄くして空洞部を大きくすると、断熱性能が高まるためサーマルヘッドの熱効率が向上する。一方、上板基板の厚さを薄くすると、その強度が低下する。そのため、熱効率を維持しつつ、発熱抵抗体を支えるための必要強度を確保するためには、上板基板の厚さ管理が重要となる。したがって、上板基板の研磨を精度良く行う必要がある。

しかしながら、特許文献１の開示されている方法において、２枚の板ガラスを接合後、上板基板を研磨して所望の厚さの薄板ガラスを得ようとする場合、上板基板と下板基板とが接合された状態の総厚を測定せざるを得なかった。したがって、測定対象である上板基板の厚さに、下板基板の厚さのばらつきが含まれてしまい、上板基板の測定精度を低下させてしまうという不都合があった。また、上板基板と下板基板とが接合された基板の外縁部を測定器で挟み込むことによって厚さ測定を行うため、基板の外縁部しか測定することができないという不都合があった。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、上板基板と下板基板とが接合された状態においても、上板基板を好適な厚さにして熱効率を向上することができるサーマルヘッドおよびプリンタ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、支持基板と、該支持基板の表面に裏面が接合された上板基板と、該上板基板に設けられた発熱抵抗体とを備え、前記支持基板の表面と前記上板基板の裏面の少なくとも一方には、前記発熱抵抗体に対向する領域に凹部が形成され、前記上板基板には、前記上板基板の表面から前記支持基板の表面まで板厚方向に貫通する貫通部が設けられているサーマルヘッドを採用する。

発熱抵抗体が設けられた上板基板は、発熱抵抗体から発生した熱を蓄える蓄熱層として機能する。また、支持基板の表面と上板基板の裏面の少なくとも一方に形成された凹部は、支持基板と上板基板とが接合されることで、支持基板と上板基板との間に空洞部を形成する。この空洞部は、発熱抵抗体に対向する領域に形成されており、発熱抵抗体から発生した熱を遮断する断熱層として機能する。したがって、本発明によれば、発熱抵抗体から発生した熱が、上板基板を介して支持基板へ伝わって放散してしまうことを抑制することができ、発熱抵抗体から発生した熱の利用率、すなわちサーマルヘッドの熱効率を向上することができる。

ここで、本発明の上板基板には、上板基板の表面から支持基板の表面まで板厚方向に貫通する貫通部が設けられている。したがって、支持基板と上板基板とを接合した基板を研磨等によって薄板加工する際、貫通部にマイクロメータ等の測定器を挿入することで、上板基板のみの厚さを測定することができる。

すなわち、本発明によれば、従来のように上板基板と下板基板とを接合した基板の総厚を測定するのではなく、サーマルヘッドの熱効率に大きな影響を及ぼす上板基板のみの厚さを測定することができる。したがって、上板基板の厚さを測定する際に、下板基板の厚さのばらつきが含まれることを防止し、その測定精度を向上することができる。これにより、上板基板を好適な厚さにして、強度を確保するともに、サーマルヘッドの熱効率を向上することができ、印刷に必要なエネルギー量を低減することができる。

上記発明において、前記支持基板の表面には、前記上板基板の前記貫通部に対応する位置に、前記上板基板との位置合わせ用のマークが設けられていることとしてもよい。
このようにすることで、支持基板と上板基板との位置合わせを精度良く行うことができ、支持基板と上板基板との間に形成された空洞部と、上板基板に設けられた発熱抵抗体とを精度良く位置合わせすることができる。これにより、空洞部による断熱性能を向上させることができ、サーマルヘッドの熱効率を向上することができる。

上記発明において、前記上板基板に、前記上板基板を板厚方向に貫通する通気孔が設けられていてもよい。
このようにすることで、支持基板と上板基板との間に挟み込まれた気泡（ボイド）を、上板基板に設けられた通気孔から放出することができる。これにより、空洞部以外の部分において支持基板と上板基板とを密着させることができる。その結果、気泡部分の破損や膨らみを防止することができ、ヘッド形成を良好に行うことができる。

上記発明において、前記支持基板の表面と前記上板基板の裏面の少なくとも一方には、前記上板基板の前記通気孔に対応する位置に溝が形成されていてもよい。
このようにすることで、支持基板と上板基板との間に挟み込まれた気泡（ボイド）を、支持基板の表面と上板基板の裏面の少なくとも一方に形成された溝を介して、上板基板に設けられた通気孔から放出することができ、支持基板と上板基板との密着性を向上することができる。

上記発明において、前記貫通部が、前記上板基板に複数の前記発熱抵抗体が設けられたサーマルヘッド集合体を切断して複数のサーマルヘッドに分割する際の、切断位置に設けられていてもよい。
貫通部は、上板基板の表面に開口しているため認識が容易である。したがって、この貫通部を、サーマルヘッド集合体を複数のサーマルヘッドに分割する際の切断位置のマークとして用いることで、切断加工の精度を向上することができる。

また、本発明は上記のサーマルヘッドを備えるプリンタを採用する。
このようなプリンタによれば、上記のサーマルヘッドを備えているため、上板基板を好適な厚さにして、強度を確保するともに、サーマルヘッドの熱効率を向上することができ、印刷に必要なエネルギー量を低減することができる。

本発明によれば、上板基板と下板基板とが接合された状態においても、上板基板を好適な厚さにして熱効率を向上することができるという効果を奏する。

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。 図１のサーマルヘッドを保護膜側から見た平面図である。 図２のサーマルヘッドのＡ−Ａ矢指断面図（縦断面図）である。 図３の上板基板と支持基板とを貼り合わせた貼り合わせ基板を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 図１のサーマルヘッドの製造方法を示すフロー図である。 図５の薄板工程を説明する貼り合わせ基板の断面図であり、（ａ）は研磨量Ｔ０の状態、（ｂ）は研磨量Ｔ１の状態である。 図５の薄板工程における研磨量と研磨時間との関係を示す図である。 従来のサーマルヘッドの薄板工程における研磨量の測定方法を説明する図であり、（ａ）は研磨前の状態、（ｂ）は研磨後の状態である。 貼り合わせ基板の他の形態を示す図であり、（ａ）は複数のサーマルヘッドが間隔をあけずに隣接して配列された貼り合わせ基板の平面図、（ｂ）はサーマルヘッドが単体で設けられた貼り合わせ基板の平面図、（ｃ）はこれらの断面図を示している。 従来のサーマルヘッドにおける上板基板と支持基板との貼り合わせ状態を示す平面図である。 本発明の第２の実施形態に係るサーマルヘッドにおける上板基板と支持基板との貼り合わせ状態を示す平面図である。 図１１の貼り合わせ基板の四隅に設けられた貫通孔の部分拡大図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るサーマルヘッドにおける貼り合わせ基板を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 従来のサーマルヘッドにおける貼り合わせ基板を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 図１３のサーマルヘッドにおける接合工程を説明する断面図である。 従来のサーマルヘッドの切断位置を説明する図である。 本発明の第４の実施形態に係るサーマルヘッドの切断位置を説明する図である。

［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ヘッド１およびサーマルプリンタ１０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１は、例えば図１に示すようなサーマルプリンタ１０に用いられており、印刷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紙１２等の印刷対象物に印刷を行うものである。

サーマルプリンタ１０は、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に示すように、発熱抵抗体７および電極部８Ａ，８Ｂが、支持基板３の長手方向に複数配列されている。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。また、支持基板３の表面には、支持基板３の長手方向に延びる矩形状の凹部２が形成されている。

図２のＡ−Ａ矢視断面図が、図３に示されている。
サーマルヘッド１は、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の表面に接合された上板基板５と、上板基板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。

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の表面、すなわち上板基板５との境界面には、支持基板３の長手方向に延びる矩形状の凹部２が形成されている。この凹部２は、例えば、深さ１μｍ〜１００μｍ、幅５０μｍ〜３００μｍ程度のキャビティである。

上板基板５は、例えば、厚さ１０μｍ〜１００μｍ±５μｍ程度のガラス材質によって構成されており、発熱抵抗体７から発生した熱を蓄える蓄熱層として機能する。この上板基板５は、凹部２を密閉するように支持基板３の表面に接合されている。上板基板５によって凹部２が覆われることにより、上板基板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、全ての発熱抵抗体７に対向する連通構造を有しており、発熱抵抗体７から発生した熱が、上板基板５から支持基板３へ伝わることを抑制する中空断熱層として機能する。空洞部４を中空断熱層として機能させることで、発熱抵抗体７の下方の上板基板５を介して支持基板３に伝わる熱量よりも、発熱抵抗体７の上方へ伝わって印字等に利用される熱量を大きくすることができ、サーマルヘッド１の熱効率の向上を図ることができる。

発熱抵抗体７は、上板基板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、上板基板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、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。

ここで、上板基板５の詳細な構成について、図４（ａ）および図４（ｂ）を用いて説明する。図４（ａ）は、複数のサーマルヘッド１から構成されたサーマルヘッド集合体５０が間隔をあけて配列された貼り合わせ基板１００の上視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の貼り合わせ基板１００の断面図である。
図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、上板基板５の板厚方向に貫通する貫通孔（貫通部）２１が複数設けられている。

貫通孔２１は、上板基板５の表面から支持基板３の表面まで貫通する貫通孔であり、空洞部４およびサーマルヘッド１の有効範囲を避けた位置において、上板基板５の外縁部に複数設けられている。また、貫通孔２１は、隣接するサーマルヘッド１の間にも複数設けられている。貫通孔２１は、例えば１ｍｍから５ｍｍ程度の内径を有しており、マイクロメータ等の測定器を挿入することによって上板基板５の厚さを測定することができるようになっている。

なお、貫通孔２１を空洞部４を避けた位置に設ける理由は、上板基板５の表面から支持基板３の表面（平坦面）までの距離、すなわち上板基板５の厚さを測定するためである。さらに、サーマルヘッド１の有効範囲内に貫通孔２１があると、段差部分がサーマルヘッド形成の薄膜工程内で弊害となり、薄膜周込みによる膜剥れやレジスト溜りによるパターン残り等が発生し、品質低下や歩留り低下につながってしまうためである。

以下、このように構成されたサーマルヘッド１の製造方法について図５を用いて説明する。
本実施形態に係るサーマルヘッド１の製造方法は、図５に示すように、支持基板３の表面に凹部２を形成するキャビティ形成工程と、支持基板３の表面と上板基板５の裏面とを接合する接合工程と、支持基板３に接合された上板基板５を薄板加工する薄板工程と、上板基板５と支持基板３とを接合した基板（以下、「貼り合わせ基板」という。）１００を切断する切断工程とを備えている。以下、上記の各工程について具体的に説明する。

まず、キャビティ形成工程では、支持基板３の表面において、発熱抵抗体７を設ける領域に対向するように凹部２を形成する。凹部２は、例えば、支持基板３の表面に、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の表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の表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の表面にサンドブラストを施し、１〜１００μｍ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の表面にエッチングを施すことで、１〜１００μｍ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、接合工程では、例えば厚さ約５００μｍ〜７００μｍのガラス基板である上板基板５の裏面と、凹部２が形成された支持基板３の表面とを、高温融着や陽極接合によって接合する。支持基板３と上板基板５とを接合することで、支持基板３に形成された凹部２が上板基板５によって覆われ、支持基板３と上板基板５ａとの間に空洞部４が形成される。

ここで、上板基板として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、当初から薄い上板基板を直接支持基板３に接合する代わりに、接合工程において製造やハンドリングが容易な厚さの上板基板５を支持基板３に接合した後、薄板工程において上板基板５を所望の厚さに加工する。

薄板工程では、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、貼り合わせ基板１００の上板基板５側を、治具２７によって機械研磨することで薄板加工を行う。この際、図７に示すように、所定の研磨時間において上板基板５の厚さを測定し、その測定結果に基づいて上板基板５が所望の厚さとなる研磨時間を算出する。なお、図７において、縦軸は研磨量（μｍ）を示し、横軸はエッチング時間（ｍｉｎ）を示している。

具体的には、上板基板５に設けられた貫通孔２３にマイクロメータ等の測定器を挿入して、まず、研磨開始前の上板基板５の厚みＴ０を測定する。次に、中間厚み測定値として、研磨時間Ｓ１における上板基板５の厚みＴ１を測定する。これらの測定結果から、以下に示す式に基づいて、上板基板５を所望の厚み（厚み狙い値）Ｔ２とするために必要な研磨時間Ｓ２を算出する。
Ｓ２＝Ｓ１（Ｔ１−Ｔ２）／（Ｔ０−Ｔ１）

このように上板基板５が所望の厚さとされた貼り合わせ基板１００を、切断工程において、凹部２の延びる方向に切断し、複数のサーマルヘッド１に分割する。

次に、このように分割された各サーマルヘッド１に対して、上板基板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が順次形成される。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形成することができる。

具体的には、スパッタリングやＣＶＤ（化学気相成長法）、または、蒸着等の薄膜形成法を用いて上板基板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、上板基板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（ステップＡ７）。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、上板基板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２および図３に示されるサーマルヘッド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ヘッド１によれば、発熱抵抗体７が設けられた上板基板５は、発熱抵抗体７から発生した熱を蓄える蓄熱層として機能する。また、支持基板３の表面に形成された凹部２は、支持基板３と上板基板５とが接合されることで、支持基板３と上板基板５との間に空洞部４を形成する。この空洞部４は、発熱抵抗体７に対向する領域に形成されており、発熱抵抗体７から発生した熱を遮断する断熱層として機能する。したがって、本実施形態に係るサーマルヘッド１によれば、発熱抵抗体７から発生した熱が、上板基板５を介して支持基板３へ伝わって放散してしまうことを抑制することができ、発熱抵抗体７から発生した熱の利用率、すなわちサーマルヘッド１の熱効率を向上することができる。

また、本実施形態に係るサーマルヘッド１の上板基板５には、凹部２を避けた位置において、上板基板５の表面から支持基板３の表面まで板厚方向に貫通する貫通孔２１が設けられている。したがって、支持基板３と上板基板５とを接合した貼り合わせ基板１００を研磨等によって薄板加工する際、貫通孔２１にマイクロメータ等の測定器を挿入することで、上板基板５のみの厚さを測定することができる。

ここで、従来のサーマルヘッドにおいては、図８に示すように、上板基板５と支持基板３とを接合した貼り合わせ基板１００の総厚を測定せざるを得なかった。したがって、測定対象である上板基板５の厚さに、支持基板３の厚さのばらつきが含まれてしまい、上板基板５の厚さの測定精度を低下させてしまうという不都合があった。また、測定に際しては、貼り合わせ基板１００の周囲しか測定することができないという不都合があった。

これに対して、本実施形態に係るサーマルヘッド１によれば、従来のように貼り合わせ基板１００の総厚を測定するのではなく、サーマルヘッド１の熱効率に大きな影響を及ぼす上板基板５のみの厚さを測定することができる。したがって、上板基板５の厚さを測定する際に、下板基板の厚さのばらつきが含まれることを防止し、その測定精度を向上することができる。これにより、上板基板５を好適な厚さにして、強度を確保するとともに、サーマルヘッド１の熱効率を向上することができ、印刷に必要なエネルギー量を低減することができる。

なお、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すような貼り合わせ基板１０１，１０２においても、本実施形態に係るサーマルヘッド１を適用することができる。ここで、図９（ａ）は、複数のサーマルヘッド１から構成されたサーマルヘッド集合体５０が間隔をあけずに隣接して配列された貼り合わせ基板１０１、図９（ｂ）は、複数のサーマルヘッド１から構成されたサーマルヘッド集合体５０が単体で設けられた貼り合わせ基板１０２、図９（ｃ）は、これらの断面図を示している。これらの例においても、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、空洞部４およびサーマルヘッド１の有効範囲を避けた位置において貫通孔２１を設けることによって、貫通孔２１にマイクロメータ等の測定器を挿入して上板基板５のみの厚さを測定することができる。

［第２の実施形態］
以下に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、以降では、前述の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
本実施形態に係るサーマルヘッド１は、図１１に示すように、上板基板５の四隅に上板基板５の板厚方向に貫通する貫通孔２３が設けられている。この貫通孔２３は、前述の貫通孔２１と同様に、上板基板５の表面から支持基板３の表面まで貫通する貫通孔であり、支持基板３と上板基板５とを接合する際に、これら基板を位置合わせするために用いられるものである。

また、支持基板３の表面には、この貫通孔２３に対応する位置において、図１１に示すように、位置合わせ用のキャビティ（マーク）２５が設けられている。したがって、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、上板基板５の貫通孔２３と、支持基板３のキャビティ２５との位置を合わせるように上板基板５と支持基板３とを接合することで、上板基板５と支持基板３との位置合わせを精度良く行うことができるようになっている。

ここで、従来のサーマルヘッドにおいては、図１０に示すように、上板基板５は、支持基板３とほぼ同一またはやや小さい形状の基板を用いて、外形合せで貼合せを行っていた。しかしながら、貼合せ時のズレや基板の大きさの違いによって、支持基板３のキャビティパターン（凹部２の位置）に対して、上板基板５を所定の位置に貼り合わせるのが困難であった。

これに対して本実施形態に係るサーマルヘッド１によれば、支持基板３と上板基板５との位置合わせを精度良く行うことができ、支持基板３と上板基板５との間に形成された空洞部４と、上板基板５に設けられた発熱抵抗体７とを精度良く位置合わせすることができる。これにより、空洞部４による断熱性能を向上させることができ、サーマルヘッド１の熱効率を向上することができる。

［第３の実施形態］
以下に、本発明の第３の実施形態を説明する。
本実施形態に係るサーマルヘッド１は、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、上板基板５には、サーマルヘッド１を避けた位置において、上板基板５を板厚方向に貫通する通気孔２８が設けられている。また、支持基板３の表面には、上板基板５の通気孔２８に対応する位置に溝２９が形成されている。

ここで、従来のサーマルヘッドにおいては、図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、支持基板３と上板基板５との間には、気泡（ボイド）３１が発生し、支持基板３と上板基板５との密着性を低下させてしまうという不都合があった。従来、支持基板３と上板基板５との貼り合わせの際には、これら基板間に気泡３１が発生しないように、端部より順次押付けながら気泡３１を押出すようにして貼り合せているが、広い基板範囲内では、どうしても一定の大きさと数量の気泡３１が発生する事が避けられなかった。

これに対して本実施形態に係るサーマルヘッド１によれば、図１５に示すように、支持基板３と上板基板５との間に挟み込まれた気泡３１を、上板基板５に設けられた通気孔２８から放出することができる。これにより、空洞部４以外の部分において支持基板３と上板基板５とを密着させることができる。その結果、気泡３１部分の破損や膨らみを防止することができ、ヘッド形成を良好に行うことができる。

また、支持基板３の表面に、上板基板５の通気孔に対応する位置に溝２９を形成することで、支持基板３と上板基板５との間に挟み込まれた気泡３１を、支持基板３の表面に形成された溝２９を介して、上板基板５に設けられた通気孔２８から放出することができ、支持基板３と上板基板５との密着性を向上することができる。

［第４の実施形態］
以下に、本発明の第４の実施形態を説明する。
本実施形態に係るサーマルヘッド１は、貫通孔２１が、上板基板５に複数の発熱抵抗体７が設けられたサーマルヘッド１集合体を切断して複数のサーマルヘッド１に分割する際の、切断位置に設けられている。

大判ガラス基板や小片ガラス基板から有効なウエハー部分を切り出す場合は、切断位置のマークを基に、所定の寸法に合わせてダイシングやスクライバー等の装置を用いてウエハーを切り出す。その際の切断基準位置出しマークは、従来は、図１６に示すように、キャビティパターン（凹部２の位置）を用いていた。したがって、その位置を認識するには上板基板５を透過し、支持基板３にあるキャビティパターンを光学的な反射光により認識を行なっていた。そのため、反射でピントが合せにくく、コントラストが低いため、切断位置の認識が困難であった。また、そのキャビティパターンが大きすぎると、接合工程において高温で加熱するため、内包している気体が膨張してしまい、キャビティ部分の破損や膨らみとなり、ヘッド形成において問題となってしまうという不都合があった。

これに対して、本実施形態に係るサーマルヘッド１によれば、図１７に示すように、貫通孔２１が上板基板５の表面に開口しているため、その位置の認識が容易である。したがって、この貫通孔２１を、サーマルヘッド１集合体を複数のサーマルヘッド１に分割する際の切断位置のマークとして用いることで、切断加工の精度を向上することができる。

以上、本発明の各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、上述の各実施形態においては、支持基板３の長手方向に延びる矩形状の凹部２を形成し、空洞部４が全ての発熱抵抗体７に対向する連通構造を有することとしたが、これに代えて、支持基板３の長手方向に沿って、発熱抵抗体７の各発熱部７Ａに対向する位置にそれぞれ独立した凹部を形成することとし、上板基板５によって凹部ごとに独立した空洞部が形成されることとしてもよい。これにより、複数の独立した中空断熱層を備えるサーマルヘッドを形成することができる。

また、凹部２は、支持基板３の表面に形成されていることとして説明したが、上板基板５の裏面に形成することとしてもよく、支持基板３の表面と上板基板５の裏面の両方に形成することとしてもよい。
また、上板基板５の厚さを測定するための貫通孔２１は、上板基板５の板厚方向に貫通する丸形状の貫通孔であるとして説明したが、四角形状、長円形状（スリット）、その他任意の形状の貫通孔でもよく、さらには切り欠きでもよい。

また、上板基板５の厚さを測定するための貫通孔２１を、上板基板５の外縁部に複数設けることとして説明したが、上板基板５の厚さを管理するために必要な箇所のみでよく、上板基板５の厚さを均一に研磨可能な場合には、例えば１箇所でもよい。
また、第２の実施形態において、上板基板５と支持基板３との貼り合わせ位置を決定するための貫通孔２３とキャビティ２５を、貼り合わせ基板１００の四隅に設けることとして説明したが、対角となる２箇所に設けることとしてもよい。

１ サーマルヘッド
２ 凹部
３ 支持基板
４ 空洞部
５ 上板基板
７ 発熱抵抗体
１０ サーマルプリンタ（プリンタ）
２１ 貫通孔（貫通部）
２３ 貫通孔（貫通部）
２５ キャビティ（マーク）
２８ 通気孔
２９ 溝
５０ サーマルヘッド集合体
１００，１０１，１０２ 貼り合わせ基板

Claims (6)

1. 支持基板と、
   該支持基板の表面に裏面が接合された上板基板と、
   該上板基板に設けられた発熱抵抗体とを備え、
   前記支持基板の表面と前記上板基板の裏面の少なくとも一方には、前記発熱抵抗体に対向する領域に凹部が形成され、
   前記上板基板には、前記上板基板の表面から前記支持基板の表面まで板厚方向に貫通する貫通部が設けられているサーマルヘッド。
2. 前記支持基板の表面には、前記上板基板の前記貫通部に対応する位置に、前記上板基板との位置合わせ用のマークが設けられている請求項１に記載のサーマルヘッド。
3. 前記上板基板には、前記上板基板を板厚方向に貫通する通気孔が設けられている請求項１または請求項２に記載のサーマルヘッド。
4. 前記支持基板の表面と前記上板基板の裏面の少なくとも一方には、前記上板基板の前記通気孔に対応する位置に溝が形成されている請求項３に記載のサーマルヘッド。
5. 前記貫通部が、前記上板基板に複数の前記発熱抵抗体が設けられたサーマルヘッド集合体を切断して複数のサーマルヘッドに分割する際の、切断位置に設けられている請求項１から請求項４のいずれかに記載のサーマルヘッド。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載のサーマルヘッドを備えるプリンタ。
   

Images