JP5943414B2 - サーマルヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、サーマルヘッドの製造方法およびサーマル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るサーマルヘッドの製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１の製造方法は、支持基板の一表面に開口部を形成し、該開口部を閉塞するように支持基板に上板基板を積層状態に接合する。そして、上板基板を挟んで開口部に対向する上板基板の表面に発熱抵抗体を形成した後に、保護膜により発熱抵抗体および上板基板の表面を覆うことにより、支持基板と上板基板との間に空洞部が形成されたサーマルヘッドを製造する。
このとき、上板基板の厚さ寸法に基づいて抵抗値を調節することにより、利用されずに棄てられる熱量を見込んだ目標発熱量を精度よく出力可能な高効率のサーマルヘッドを簡易に製造することができる。
特許文献１に記載されたサーマルヘッドの製造方法では、上板基板の厚さ寸法を所定間隔で区分し、その区分毎に発熱抵抗体の抵抗値を対応付けたデータベースを記憶しておき、上板基板の厚さ寸法を測定し、測定された厚さ寸法に対応する発熱抵抗体の抵抗値をデータベースから読み出して発熱抵抗体の抵抗値を調節する。
しかしながら、発熱抵抗体の抵抗値は基板毎あるいはロット毎にばらつくため、上板基板の厚さ寸法の各区分の両端近傍においては、適正な抵抗値が得られずに、発熱効率が低下してしまうという不都合がある。
しかしながら、発熱抵抗体の抵抗値は基板毎あるいはロット毎にばらつくため、上板基板の厚さ寸法の各区分の両端近傍においては、適正な抵抗値が得られずに、発熱効率が低下してしまうという不都合がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、基板やロット毎のばらつきによる発熱効率のばらつきを抑制することができるサーマルヘッドの製造方法およびサーマルプリンタを提供することを目的としている。
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。
本発明の一態様は、少なくとも一方の対向面に凹部を形成した平板状の支持基板と上板基板とを積層状態に接合する接合工程と、該接合工程により前記支持基板に接合された前記上板基板を薄板化する薄板化工程と、該薄板化工程により薄板化された前記上板基板の厚さを測定する測定工程と、該測定工程により測定された前記上板基板の厚さに基づいて、下式（１）により発熱抵抗体の目標抵抗値を決定する決定工程と、前記薄板化工程により薄板化された前記上板基板の表面の、前記凹部に対向する位置に、前記決定工程により決定された前記目標抵抗値を有する前記発熱抵抗体を形成する抵抗体形成工程とを含むサーマルヘッドの製造方法を提供する。
Ｒｈ＝Ｒ０×（１＋（Ｄ１−Ｄ０）／（Ｄ０＋Ｋ）） （１）
ここで、Ｒｈ：目標抵抗値、Ｒ０：設計抵抗値、Ｄ１：上板基板の厚さ、Ｄ０：上板基板の設計厚さ、Ｋ：発熱効率係数である。
本発明の一態様は、少なくとも一方の対向面に凹部を形成した平板状の支持基板と上板基板とを積層状態に接合する接合工程と、該接合工程により前記支持基板に接合された前記上板基板を薄板化する薄板化工程と、該薄板化工程により薄板化された前記上板基板の厚さを測定する測定工程と、該測定工程により測定された前記上板基板の厚さに基づいて、下式（１）により発熱抵抗体の目標抵抗値を決定する決定工程と、前記薄板化工程により薄板化された前記上板基板の表面の、前記凹部に対向する位置に、前記決定工程により決定された前記目標抵抗値を有する前記発熱抵抗体を形成する抵抗体形成工程とを含むサーマルヘッドの製造方法を提供する。
Ｒｈ＝Ｒ０×（１＋（Ｄ１−Ｄ０）／（Ｄ０＋Ｋ）） （１）
ここで、Ｒｈ：目標抵抗値、Ｒ０：設計抵抗値、Ｄ１：上板基板の厚さ、Ｄ０：上板基板の設計厚さ、Ｋ：発熱効率係数である。
本態様によれば、接合工程により、上板基板と支持基板とが接合されて凹部が閉塞されることで、上板基板と支持基板との間に空洞部が形成される。空洞部は、上板基板側から支持基板側に伝達される熱を遮断する中空断熱層として機能する。そして、薄板化工程によって、上板基板が薄板化されることにより、上板基板の熱容量が低減される。
その後、抵抗体形成工程において凹部に対向する位置の上板基板の表面に発熱抵抗体が形成される。発熱抵抗体で発生した熱量のうち、上板基板側に逃げる熱量は、上板基板の薄板化と空洞部による断熱によって抑制され、利用可能な熱量を増加させることができる。
この場合において、利用可能な熱量は、発熱抵抗体の抵抗値と上板基板の厚さとに依存する。そこで、測定工程により薄板化後の上板基板の厚さを測定し、決定工程により測定された厚さを用いて、式（１）により目標抵抗値を決定する。
その結果、上板基板の厚さがどのような値であっても目標抵抗値を精度よく決定することができ、基板やロット毎にばらつきが発生しても、発熱効率のばらつきを抑制することができるサーマルヘッドを製造することができる。
その結果、上板基板の厚さがどのような値であっても目標抵抗値を精度よく決定することができ、基板やロット毎にばらつきが発生しても、発熱効率のばらつきを抑制することができるサーマルヘッドを製造することができる。
上記態様においては、前記抵抗体形成工程が、任意の抵抗値を有する発熱抵抗体を形成する第１工程と、該第１工程において形成された発熱抵抗体の抵抗値を測定する第２工程と、該第２工程において測定された抵抗値と目標抵抗値との差分を低減する方向に発熱抵抗体の抵抗値を調整する第３工程とを含んでいてもよい。
このようにすることで、第１工程においては抵抗値を厳密に調節することなく発熱抵抗体を形成し、形成後に第２工程において抵抗値を測定して、第３工程において目標抵抗値に近づけるように調整するので、さらに精度よく目標抵抗値を有する発熱抵抗体を形成することができる。
このようにすることで、第１工程においては抵抗値を厳密に調節することなく発熱抵抗体を形成し、形成後に第２工程において抵抗値を測定して、第３工程において目標抵抗値に近づけるように調整するので、さらに精度よく目標抵抗値を有する発熱抵抗体を形成することができる。
また、上記態様においては、前記第３工程が、各前記発熱抵抗体に所定のエネルギを印加することにより前記抵抗値を調整してもよい。
このようにすることで、容易にかつ短時間で発熱抵抗体の抵抗値を変化させることができる。
このようにすることで、容易にかつ短時間で発熱抵抗体の抵抗値を変化させることができる。
また、上記態様においては、前記所定のエネルギとして電圧パルスを用いてもよい。
このようにすることで、発熱抵抗体の抵抗値を調整するための特別な装置を用いることなく、通常の印字作用時よりも高電圧の電圧パルスを発熱抵抗体に印加するだけで簡易に抵抗値を変化させることができる。
このようにすることで、発熱抵抗体の抵抗値を調整するための特別な装置を用いることなく、通常の印字作用時よりも高電圧の電圧パルスを発熱抵抗体に印加するだけで簡易に抵抗値を変化させることができる。
また、上記態様においては、前記所定のエネルギとしてレーザ光を用いてもよい。
このようにすることで、レーザ光が照射された部分の抵抗値を変化させることができる。また、レーザ光の照射幅を変えることで、発熱抵抗体の抵抗値を変化させる範囲を調節することができる。
また、本発明の参考例としての発明の一態様は、上記いずれかのサーマルヘッドの製造方法により製造されたサーマルヘッドを備えるサーマルプリンタを提供する。
このようにすることで、レーザ光が照射された部分の抵抗値を変化させることができる。また、レーザ光の照射幅を変えることで、発熱抵抗体の抵抗値を変化させる範囲を調節することができる。
また、本発明の参考例としての発明の一態様は、上記いずれかのサーマルヘッドの製造方法により製造されたサーマルヘッドを備えるサーマルプリンタを提供する。
本発明によれば、基板やロット毎のばらつきによる発熱効率の低下を防止することができるという効果を奏する。
以下に、本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法について、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の製造方法は、例えば、図１に示すようなサーマルプリンタ１００に用いられるサーマルヘッド１（図３および図４参照）を製造するものである。
本実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法は、例えば、図１に示すようなサーマルプリンタ１００に用いられるサーマルヘッド１（図３および図４参照）を製造するものである。
本実施形態に係る製造方法は、図２のフローチャートに示すように、平板状の支持基板１３の一表面に開口する断熱用凹部（凹部）３２を形成する凹部形成工程Ｓ１と、断熱用凹部３２が形成された支持基板１３に、断熱用凹部３２の開口を閉塞するように平板状の上板基板１１を積層状態に接合する接合工程Ｓ２と、支持基板１３に接合された上板基板１１を薄肉にする薄板化工程Ｓ３と、薄板化された上板基板１１の厚さを測定する測定工程Ｓ４と、測定された上板基板１１の厚さに基づいて発熱抵抗体１４の目標抵抗値を決定する決定工程Ｓ５と、上板基板１１の表面における断熱用凹部３２に対向する位置に、決定工程Ｓ５により決定された目標抵抗値を有する発熱抵抗体１４および該発熱抵抗体１４に接続する電極配線１６を形成する形成工程Ｓ６と、発熱抵抗体１４および電極配線１６を含む上板基板１１の表面を部分的に覆ってこれを保護する保護膜１８を形成する保護膜形成工程Ｓ７とを備えている。
図３において、発熱抵抗体１４は１本の直線状に表されているが、実際には基板本体１２の長手方向に微小間隔をあけて複数（例えば、４０９６個）配列されている。
以下、各工程について具体的に説明する。
以下、各工程について具体的に説明する。
まず、凹部形成工程Ｓ１においては、支持基板１３として、３００μｍ〜１ｍｍ程度の厚さを有する絶縁性のガラス基板が用いられる。この支持基板１３の一表面において、形成工程Ｓ６により形成される発熱抵抗体１４が対向することとなる位置に、支持基板１３の長手方向に延びる矩形状の断熱用凹部３２を形成する。
断熱用凹部３２は、例えば、支持基板１３の一表面に、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ことができる。
支持基板１３にサンドブラストによる加工を施す場合には、支持基板１３の一表面にフォトレジスト材を被覆し、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、断熱用凹部３２を形成する領域以外の部分を固化させる。
支持基板１３にサンドブラストによる加工を施す場合には、支持基板１３の一表面にフォトレジスト材を被覆し、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、断熱用凹部３２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１３の一表面を洗浄し、固化していないフォトレジスト材を除去することにより、断熱用凹部３２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１３の一表面にサンドブラストを施し、所定の深さの断熱用凹部３２を形成する。なお、断熱用凹部３２の深さは、例えば、１０μｍ以上で、支持基板１３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１３の一表面における断熱用凹部３２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１３の一表面にエッチングを施し、所定の深さの断熱用凹部３２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を用いることができる。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Ｓ２においては、支持基板１３と同じ材料からなるガラス基板あるいは支持基板１３の材料に性質が近いガラス基板である上板基板１１が用いられる。ここで、上板基板１１として厚さが１００μｍ以下のものは、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１１を支持基板１３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上板基板１１を支持基板１３に接合し、その後、薄板化工程Ｓ３により、上板基板１１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する。
まず、支持基板１３の一表面からエッチングマスクを全て除去し、表面を洗浄する。そして、支持基板１３のこの一表面に断熱用凹部３２を閉塞するように上板基板１１を貼り合わせる。例えば、室温にて接着層を用いずに上板基板１１を支持基板１３に直接貼り合わせる。
支持基板１３の一表面が上板基板１１によって覆われることで、すなわち、断熱用凹部３２が上板基板１１によって閉塞されることで、上板基板１１と支持基板１３との間に断熱用空洞部３３が形成される。この状態で、貼り合わせた上板基板１１と支持基板１３に加熱処理を行い、これらを熱融着により接合する。以下、上板基板１１と支持基板１３とを接合したものを基板本体１２という。
ここで、断熱用空洞部３３は、上層に形成される全ての発熱抵抗体１４に対向する連通構造を有し、発熱抵抗体１４で発生した熱が上板基板１１から支持基板１３側へ伝達されるのを抑制する中空断熱層として機能することとなる。断熱用空洞部３３が中空断熱層として機能することで、発熱抵抗体１４の一面に隣接する上板基板１１に伝達される熱量より、発熱抵抗体１４の他面に隣接する保護膜１８の方向へと伝達される熱量が増大する。保護膜１８には印刷時に感熱紙３（図１参照）が押し付けられているので、この方向への熱量を増大させることにより印字等に利用される熱量が増大し、利用効率の向上を図ることができる。
次に、薄板化工程Ｓ３においては、支持基板１３に接合された上板基板１１をエッチングや研磨等によって所望の厚さ（例えば、厚さ１０〜５０μｍ程度）となるように加工する。これにより、支持基板１３の一表面に容易かつ安価にごく薄い上板基板１１を形成することができる。
上板基板１１のエッチングには、凹部形成工程Ｓ１のように断熱用凹部３２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、上板基板１１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。
測定工程Ｓ４においては、例えば、支持基板１３の断熱用凹部３２に対向する上板基板１１の領域に光を照射し、上板基板１１の表面および裏面における反射光によって、その表面および裏面の位置を検出して上板基板１１の厚さを測定する。
ここで、発熱抵抗体１４が形成される前の基板本体１２は、断熱用凹部３２に対向する上板基板１１の表面およびその裏面がともに空気に面している。すなわち、この断熱用凹部３２に対向する上板基板１１の表面は外部露出して外気に接しており、裏面は厚さ断熱用凹部３２を閉塞することで断熱用空洞部３３内の空気に接している。
したがって、例えば、図５に示すように、上板基板１１のこの領域に青色レーザ光を照射すると、上板基板１１と空気との屈折率の相違により、上板基板１１の表面および裏面においてそれぞれ青色レーザ光が反射される。そして、上板基板１１の表面および裏面においてそれぞれ反射された反射光をセンサ９等により検出するだけで、上板基板１１と支持基板１３とが接合された状態であっても上板基板１１の正確な厚さ寸法を光学的に測定することができる。
次に、決定工程Ｓ５においては、測定工程Ｓ４において測定された上板基板１１の厚さから、次式（１）に従って、目標抵抗値が算出される。
Ｒｈ＝Ｒ０×（１＋（Ｄ１−Ｄ０）／（Ｄ０＋Ｋ）） （１）
ここで、Ｒｈ：目標抵抗値、Ｒ０：設計抵抗値、Ｄ１：上板基板１１の厚さ、Ｄ０：上板基板１１の設計厚さ、Ｋ：発熱効率係数である。
Ｒｈ＝Ｒ０×（１＋（Ｄ１−Ｄ０）／（Ｄ０＋Ｋ）） （１）
ここで、Ｒｈ：目標抵抗値、Ｒ０：設計抵抗値、Ｄ１：上板基板１１の厚さ、Ｄ０：上板基板１１の設計厚さ、Ｋ：発熱効率係数である。
さらに具体的には、図６に示されるように、上板基板１１の厚さＤと発熱効率Ｐとの関係が直線状に変化するので、これを直線の式に当てはめて、
Ｐ０＝ａ×Ｄ０＋ｂ （２）
Ｐ１＝ａ×Ｄ１＋ｂ （３）
と定義する。
ここで、Ｐ０は上板基板１１が設計厚さＤ０である場合の発熱効率、Ｐ１は上板基板１１が厚さＤ１である場合の発熱効率、ａ，ｂは定数である。
Ｐ０＝ａ×Ｄ０＋ｂ （２）
Ｐ１＝ａ×Ｄ１＋ｂ （３）
と定義する。
ここで、Ｐ０は上板基板１１が設計厚さＤ０である場合の発熱効率、Ｐ１は上板基板１１が厚さＤ１である場合の発熱効率、ａ，ｂは定数である。
このようにすると、発熱効率の変化率ｄＰは、
ｄＰ＝（Ｐ１−Ｐ０）／Ｐ０ （４）
となり、目標抵抗値Ｒｈは、
Ｒｈ＝Ｒ０＋ｄＰ×Ｒ０ （５）
と考えることができる。
ｄＰ＝（Ｐ１−Ｐ０）／Ｐ０ （４）
となり、目標抵抗値Ｒｈは、
Ｒｈ＝Ｒ０＋ｄＰ×Ｒ０ （５）
と考えることができる。
これらの式（２）〜（５）を変形し、ｂ／ａ＝Ｋと置き換えることにより、式（１）が得られる。
すなわち、式（１）を用いて発熱抵抗体１４の目標抵抗値Ｒｈを算出することにより、上板基板１１の全ての厚さ寸法に対して、適正な目標抵抗値Ｒｈを得ることができる。
すなわち、式（１）を用いて発熱抵抗体１４の目標抵抗値Ｒｈを算出することにより、上板基板１１の全ての厚さ寸法に対して、適正な目標抵抗値Ｒｈを得ることができる。
次に、形成工程Ｓ６においては、上板基板１１の表面における断熱用凹部３２に対向する位置に、決定工程Ｓ５で決定した目標抵抗値を有する複数の発熱抵抗体１４および電極配線１６を形成する。
形成工程Ｓ６は、図７に示されるように、適当な抵抗値を有する発熱抵抗体１４を形成する第１工程Ｓ６１と、該第１工程Ｓ６１において形成された発熱抵抗体１４を挟んで両側に電極配線１６を形成する配線形成工程Ｓ６２と、第１工程Ｓ６１において形成された発熱抵抗体１４の抵抗値を測定する第２工程Ｓ６３と、該第２工程Ｓ６３において測定された抵抗値と目標抵抗値Ｒｈとの差分を低減する方向に発熱抵抗体１４の抵抗値を調整する第３工程Ｓ６４とを含んでいる。
形成工程Ｓ６は、図７に示されるように、適当な抵抗値を有する発熱抵抗体１４を形成する第１工程Ｓ６１と、該第１工程Ｓ６１において形成された発熱抵抗体１４を挟んで両側に電極配線１６を形成する配線形成工程Ｓ６２と、第１工程Ｓ６１において形成された発熱抵抗体１４の抵抗値を測定する第２工程Ｓ６３と、該第２工程Ｓ６３において測定された抵抗値と目標抵抗値Ｒｈとの差分を低減する方向に発熱抵抗体１４の抵抗値を調整する第３工程Ｓ６４とを含んでいる。
第１工程Ｓ６１においては、発熱抵抗体１４は、上板基板１１の表面において、それぞれ断熱用空洞部３３を幅方向に跨ぐように形成し、断熱用空洞部３３の長手方向に所定の間隔をあけて配列する。
発熱抵抗体１４の形成には、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ることができる。上板基板１１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１４を形成することができる。
発熱抵抗体１４の形成には、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ることができる。上板基板１１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１４を形成することができる。
第１工程Ｓ６１においては、例えば、目標抵抗値Ｒｈより高い抵抗値を有する発熱抵抗体１４を上板基板１１上に形成する。
続いて、配線形成工程Ｓ６２においては、第１工程Ｓ６１と同様に、上板基板１１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成形したり、配線材料をスクリーン印刷した後に焼成したりして、電極配線１６を形成する。
続いて、配線形成工程Ｓ６２においては、第１工程Ｓ６１と同様に、上板基板１１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成形したり、配線材料をスクリーン印刷した後に焼成したりして、電極配線１６を形成する。
電極配線１６は、各発熱抵抗体１４の配列方向に直交する方向の一端に接続する個別電極配線と、全ての発熱抵抗体１４の他端に一体的に接続する共通電極配線とにより構成する。なお、発熱抵抗体１４や電極配線１６を形成する順序は任意である。発熱抵抗体１４および電極配線１６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。
第２工程Ｓ６３は、配線形成工程Ｓ６２において発熱抵抗体１４を挟む位置に形成された電極配線１６にプローブをあてて、発熱抵抗体１４に既知電圧を加え、流れる電流を測定することにより、抵抗値を測定する。電極配線１６にプローブをあてることにより、発熱抵抗体１４の抵抗値を変動させることなく、抵抗値を測定することができる。
第３工程Ｓ６４は、第２工程Ｓ６３で測定された発熱抵抗体１４の抵抗値と目標抵抗値Ｒｈとの差分を演算し、その差分を消滅させるためのエネルギを算出する。そして、発熱抵抗体１４に対して算出されたエネルギを印加することにより、発熱抵抗体１４の抵抗値を下げて目標抵抗値Ｒｈにほぼ一致させる。
第３工程Ｓ６４において発熱抵抗体１４に加えるエネルギとしては、例えば、電圧パルスを用いることとしてもよいし、または、レーザ光を用いることとしてもよい。
発熱抵抗体１４に電圧パルスを印加する場合には、発熱抵抗体１４の抵抗値を調整するための特別な装置を用いることなく、通常の印字作用時よりも高電圧の電圧パルスを配線を介して発熱抵抗体１４に印加するだけで簡易に抵抗値を変化させることができる。
発熱抵抗体１４に電圧パルスを印加する場合には、発熱抵抗体１４の抵抗値を調整するための特別な装置を用いることなく、通常の印字作用時よりも高電圧の電圧パルスを配線を介して発熱抵抗体１４に印加するだけで簡易に抵抗値を変化させることができる。
また、発熱抵抗体１４にレーザ光を照射する場合、レーザ光を照射した部分の抵抗値を部分的に変化させることができる。また、レーザ光の照射幅を変えることで、発熱抵抗体１４の抵抗値を変化させる範囲を容易に調節することができる。
次に、保護膜形成工程Ｓ７においては、発熱抵抗体１４および電極配線１６を形成した上板基板１１上にＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＡｌＯＮ、Ｓｉ３Ｎ４、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１８を形成する。保護膜１８を形成することにより、発熱抵抗体１４および電極配線１６を磨耗や腐食から保護することができる。
上板基板１１の表面には、さらに、電極配線１６を介して各発熱抵抗体１４に電気的に接続する駆動用ＩＣ２２と、駆動用ＩＣ２２を被覆して磨耗や腐食から保護するＩＣ樹脂被覆膜２４と、発熱抵抗体１４に電力エネルギを供給する複数（例えば、１０本程度）の給電部２６等を形成する。これら駆動用ＩＣ２２、ＩＣ樹脂被覆膜２４および給電部２６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。
駆動用ＩＣ２２は、各発熱抵抗体１４の発熱動作を個別に制御するものであり、個別電極配線を介して印加する電圧を制御しながら、選択した発熱抵抗体１４を駆動することができる。上板基板１１上には、２つの駆動用ＩＣ２２を発熱抵抗体１４の配列方向に沿って間隔をあけて配置し、各駆動用ＩＣ２２に半数の発熱抵抗体１４をそれぞれ個別電極配線を介して接続する。
以上の工程により、図３および図４に示すサーマルヘッド１が製造される。このようにして製造されたサーマルヘッド１は、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の放熱板２８に固定することができる。これにより、サーマルヘッド１の熱が放熱板２８を介して放熱される。
また、このサーマルヘッド１は、本体フレーム２と、水平配置されるプラテンローラ４と、プラテンローラ４の外周面に対向配置されるサーマルヘッド１と、プラテンローラ４とサーマルヘッド１との間に感熱紙３等の印刷対象物を送り出す紙送り機構６と、サーマルヘッド１を感熱紙３に対して所定の押圧力で押し付ける加圧機構８とにより構成されるサーマルプリンタ１００に用いることができる。
このサーマルプリンタ１００は、加圧機構８の作動により、サーマルヘッド１および感熱紙３がプラテンローラ４に押し付けられるようになっている。駆動用ＩＣ２２により個別電極配線に選択的に電圧を印加すると、選択された個別電極配線が接続されている発熱抵抗体１４に電流が流れ、その発熱抵抗体１４が発熱する。この状態で、加圧機構８の作動により、発熱抵抗体１４の発熱部分を覆う保護膜１８の表面部分（印字部分）に感熱紙３を押し付けることで、感熱紙３が発色して印字することができる。
以上説明してきたように、本実施形態に係るサーマルヘッド１の製造方法によれば、発熱抵抗体１４が表面に形成された上板基板１１は蓄熱層として機能するため、薄板化工程Ｓ３により上板基板１１を薄板化することで、蓄熱層としての熱容量を低減させ、発熱抵抗体１４で発生した熱量のうち上板基板１１側に逃げる熱量を抑制して、利用可能な熱量を増加させることができる。
この場合において、利用可能な熱量は、薄板化工程Ｓ３により薄板化された上板基板１１の厚さに依存するが、測定工程Ｓ４により測定した薄板化後の上板基板１１の厚さに基づいて決定工程Ｓ５により目標抵抗値を決定するので、形成工程Ｓ６において、薄板化後の上板基板１１の厚さの如何にかかわらず、上板基板１１側に逃げる熱量を予め見込んで利用可能な熱量を精度よく発生する発熱抵抗体１４を形成することができる。
したがって、利用されずに棄てられる熱量を見込んだ目標発熱量を精度よく出力可能な高効率のサーマルヘッド１を簡易に製造することができる。
特に、上板基板１１の厚さに基づいて目標抵抗値Ｒｈを式（１）によって算出するので、上板基板１１の厚さが如何なる場合であっても、ロット毎や基板毎のばらつきによらず、発熱効率のばらつきの少ないサーマルヘッド１を製造することができるという利点がある。
特に、上板基板１１の厚さに基づいて目標抵抗値Ｒｈを式（１）によって算出するので、上板基板１１の厚さが如何なる場合であっても、ロット毎や基板毎のばらつきによらず、発熱効率のばらつきの少ないサーマルヘッド１を製造することができるという利点がある。
なお、本実施形態では、測定工程Ｓ４において、上板基板１１の厚さを光学的に測定することとしたが、これに代えて、例えば、接合工程Ｓ２の前に予め支持基板１３の厚さを測定しておき、測定工程Ｓ４において、薄板化後の基板本体１２の厚さ寸法から支持基板１３の厚さ寸法を減算することにより上板基板１１の厚さを算出することとしてもよい。
また、例えば、図８のフローチャートに示すように、接合工程Ｓ２の前に、上板基板１１における発熱抵抗体１４が形成されない位置に板厚方向に貫通する貫通孔４２（図９参照）を形成する貫通孔形成工程Ｓ１´を備え、接合工程Ｓ２が、貫通孔４２の一端が支持基板１３の一表面により閉塞されるように上板基板１１と支持基板１３とを接合し、測定工程Ｓ４が、支持基板１３に接合された上板基板１１の貫通孔４２の深さを測定することとしてもよい。
このようにすることで、上板基板１１と支持基板１３とを接合した状態であっても、例えば、貫通孔４２にマイクロメータ等の測定器を挿入して貫通孔４２の深さを測定することにより、上板基板１１のみの厚さを測定することができる。貫通孔４２の形成は、凹部形成工程Ｓ１において断熱用凹部３２の形成と同時に同様にして行うこととしてもよい。
また、形成工程Ｓ６は測定工程Ｓ４の前に行うことにしてもよい。
また、第１工程Ｓ６１において目標抵抗値Ｒｈより高い抵抗値を有する発熱抵抗体１４を形成することとしたが、これに代えて、目標抵抗値Ｒｈより低い抵抗値を有する発熱抵抗体１４を形成することとしてもよい。
また、第１工程Ｓ６１において目標抵抗値Ｒｈより高い抵抗値を有する発熱抵抗体１４を形成することとしたが、これに代えて、目標抵抗値Ｒｈより低い抵抗値を有する発熱抵抗体１４を形成することとしてもよい。
また、本実施形態においては、形成工程Ｓ６が、第１工程において適当な抵抗値を有する発熱抵抗体１４を形成した後に、第３工程において抵抗値を調整することとしたが、これに代えて、決定工程Ｓ５において決定された目標抵抗値Ｒｈを有する発熱抵抗体１４を最初から形成することにしてもよい。
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、本発明を上記の実施形態および変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。
また、上記各実施形態においては、凹部として、支持基板１３側に設けた断熱用凹部３２を例示して説明したが、これ代えて、断熱用凹部３２は上板基板側に設けてもよいし、例えば、支持基板１３を厚さ方向に貫通する貫通孔により構成してもよい。
また、上記各実施形態においては、凹部として、支持基板１３側に設けた断熱用凹部３２を例示して説明したが、これ代えて、断熱用凹部３２は上板基板側に設けてもよいし、例えば、支持基板１３を厚さ方向に貫通する貫通孔により構成してもよい。
１ サーマルヘッド
１１ 上板基板
１３ 支持基板
１４ 発熱抵抗体
３２ 断熱用凹部（凹部）
Ｓ２ 接合工程
Ｓ３ 薄板化工程
Ｓ４ 測定工程
Ｓ５ 決定工程
Ｓ６ 形成工程（抵抗体形成工程）
Ｓ６１ 第１工程
Ｓ６２ 配線形成工程
Ｓ６３ 第２工程
Ｓ６４ 第３工程
１１ 上板基板
１３ 支持基板
１４ 発熱抵抗体
３２ 断熱用凹部（凹部）
Ｓ２ 接合工程
Ｓ３ 薄板化工程
Ｓ４ 測定工程
Ｓ５ 決定工程
Ｓ６ 形成工程（抵抗体形成工程）
Ｓ６１ 第１工程
Ｓ６２ 配線形成工程
Ｓ６３ 第２工程
Ｓ６４ 第３工程
Claims (5)
- 少なくとも一方の対向面に凹部を形成した平板状の支持基板と上板基板とを積層状態に接合する接合工程と、
該接合工程により前記支持基板に接合された前記上板基板を薄板化する薄板化工程と、
該薄板化工程により薄板化された前記上板基板の厚さを測定する測定工程と、
該測定工程により測定された前記上板基板の厚さに基づいて、下式により発熱抵抗体の目標抵抗値を決定する決定工程と、
前記薄板化工程により薄板化された前記上板基板の表面の、前記凹部に対向する位置に、前記決定工程により決定された前記目標抵抗値を有する前記発熱抵抗体を形成する抵抗体形成工程とを含むサーマルヘッドの製造方法。
Ｒｈ＝Ｒ０×（１＋（Ｄ１−Ｄ０）／（Ｄ０＋Ｋ）） （１）
ここで、
Ｒｈ：目標抵抗値、
Ｒ０：設計抵抗値、
Ｄ１：上板基板の厚さ、
Ｄ０：上板基板の設計厚さ、
Ｋ：発熱効率係数
である。 - 前記抵抗体形成工程が、任意の抵抗値を有する発熱抵抗体を形成する第１工程と、該第１工程において形成された発熱抵抗体の抵抗値を測定する第２工程と、該第２工程において測定された抵抗値と目標抵抗値との差分を低減する方向に発熱抵抗体の抵抗値を調整する第３工程とを含む請求項１に記載のサーマルヘッドの製造方法。
- 前記第３工程が、各前記発熱抵抗体に所定のエネルギを印加することにより前記抵抗値を調整する請求項２に記載のサーマルヘッドの製造方法。
- 前記所定のエネルギとして電圧パルスを用いる請求項３に記載のサーマルヘッドの製造方法。
- 前記所定のエネルギとしてレーザ光を用いる請求項３に記載のサーマルヘッドの製造方法。
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