JP6328926B2 - サーマルヘッド、サーマルヘッドの製造方法、及びサーマルプリンタ - Google Patents

Description

本発明は、サーマルヘッド、サーマルヘッドの製造方法、及びサーマルプリンタに関する。

従来から、各種ラベルや、レシート、チケット等の印刷に用いるプリンタとして、熱を加えると発色する特殊な記録紙（感熱紙）に対して印刷を行うサーマルプリンタが知られている。サーマルプリンタは、小型軽量化が可能であり、またトナーやインク等も使用せず簡素な構成であることから携帯端末に搭載される等、広く利用されている。

サーマルプリンタは、プラテンローラとサーマルヘッドとで記録紙を挟持し、プラテンローラの回転により記録紙を紙送りしながら、サーマルヘッドの発熱素子により記録紙の印字面（感熱記録面）を加熱することで、印字面を発色させて印字を行うようになっている。また、サーマルヘッドは、基板上にガラス等からなる蓄熱層を積層し、この蓄熱層上に複数の発熱素子が配列された構成とされている。

ここで、基板と蓄熱層との間に空洞部を設け、蓄熱層のうち、空洞部上に位置する部分に発熱素子を配列する構成が知られている。
この構成によれば、空洞部を断熱層として機能させることができるので、発熱素子で発生した熱エネルギが基板側への放熱されるのを抑制して、記録紙側に効率的に伝えることができ、印字効率（エネルギ効率）を向上できると考えられる。

ところで、発熱素子から基板側への放熱を抑制するためには、発熱素子と空洞部との距離を近づけること、すなわち蓄熱層を薄くすることが好ましい。
しかしながら、蓄熱層を薄くすると、蓄熱層の強度が低下して蓄熱層が破損するおそれがある。すなわち、発熱素子には、プラテンローラの押圧力等により荷重が加えられるため、発熱素子や発熱素子を被覆する保護膜とともに、蓄熱層が空洞部内に向けて撓み変形する。そして、撓みによる引っ張り応力が蓄熱層の破壊応力以上になると、蓄熱層が破損する。
さらに、蓄熱層が大きく撓み変形すると、記録紙と発熱素子（及び保護膜）との接触状態が悪くなり、記録紙と発熱素子との間で所望の接触圧力を確保できず、記録紙に熱エネルギが伝わり難くなるおそれがある。

そこで、例えば下記特許文献１には、発熱素子が押圧されたときに、蓄熱層に接触して蓄熱層の撓みを制限する撓み制限部を空洞部の内部に設け、蓄熱層の破損を抑制する構成が開示されている。

特開２０１０−８９２７９号公報

しかしながら、上述した特許文献１の構成にあっては、蓄熱層と撓み制限部との間に隙間が設けられているため、その隙間分の撓みが蓄熱層に生じることになる。この場合、蓄熱層の破損は防止できるものの、接触圧力を確保する点では未だ改善の余地がある。
また、蓄熱層のうち、撓み制限部に支持される部分と、撓み制限部に支持されない部分と、で蓄熱層の撓み量が異なるため、各発熱素子間で記録紙との接触状態が異なり、印字ムラが生じるという問題がある。

さらに、基板に凹部及び撓み制限部を設ける場合には、撓み制限部となる突出部を残した状態で凹部を基板に形成した後、突出部の先端部を研磨やエッチング等により加工して、突出部の先端部を基板表面よりも低くする必要がある。このように、基板に対して後加工を施す必要があるため、製造効率の低下や製造コストの増加に繋がる。特に、凹部内に撓み制限部を複数設ける場合には、撓み制限部全てを均一な高さに加工することが難しく、印字ムラを改善することが難しい。また、突出部が加工時に破損するおそれもある。
また、凹部及び撓み制限部を形成後、基板に対して蓄熱層を貼着する必要もあるので、これも製造効率の低下や製造コストの増加の要因となる。

本発明は、このような事情に考慮してなされたものであって、製造効率の向上及び低コスト化を図った上で、印字効率及び印字品質の向上を実現して信頼性の高いサーマルヘッド、サーマルヘッドの製造方法、及びサーマルプリンタを提供することを目的としている。

（１）本発明に係るサーマルヘッドは、第１粉体が焼結または接着により結合されるとともに、凹部を有する第１結合体と、第２粉体が焼結または接着により結合されるとともに、前記凹部を閉塞して前記第１結合体との間に空洞部を形成する第２結合体と、前記第２結合体のうち、前記空洞部上に位置する部分に間隔をあけて配列された複数の発熱素子と、を備え、前記空洞部には、粒状の充填材が充填されていることを特徴としている。

この構成によれば、第２結合体のうち、空洞部上に位置する部分に発熱素子が配列されているため、空洞部を断熱層として機能させることができる。そのため、発熱素子で発生した熱エネルギが、第２結合体から第１結合体に向けて放熱されるのを抑制できる。そのため、記録紙に対して熱エネルギを効率的に伝えることができるので、印字効率を向上させることができる。

ここで、本発明の構成では、空洞部内に充填材が充填されているため、第２結合体が充填材により第１結合体側から支持されることになる。そのため、サーマルヘッドの発熱素子を介して第２結合体にプラテンローラの押圧力が作用した場合であっても、第２結合体の撓み変形を抑制できる。これにより、第２結合体の破損を抑制できるとともに、記録紙と発熱素子との間で所望の接触圧力を確保して、記録紙に熱エネルギを効率的に伝えることができる。また、空洞部内に充填材が充填されているため、各発熱素子間での記録紙との接触状態を均一に保つことができ、印字ムラの発生を抑制して印字品質を向上させることができる。
しかも、充填材により第２結合体を支持することで、第２結合体の薄型化が可能になり、発熱素子と空洞部との距離を接近させることができるので、空洞部による断熱効果をより高め、印字効率の更なる効率化を図ることができる。

なお、充填材は空洞部の内面に点接触することになるので、第２結合体と充填材との間の接触面積を低減して、充填材を介して放熱される熱エネルギを抑制できる。
また、空洞部内において、充填材同士は点接触しているため、充填材間での接触面積を低減して、充填材を介して放熱される熱エネルギを抑制できる。
さらに、空洞部内において、充填材間に充填された気体が断熱機能を果たすことで、空洞部を設けない構成に比べて印字効率を向上させることができる。

（２）本発明に係るサーマルヘッドでは、前記第１粉体及び前記第２粉体は、同一材料からなり、前記第１結合体及び前記第２結合体が一体的に成形されていてもよい。
この構成によれば、第１結合体及び第２結合体を同一材料で一体的に形成することで、更なる製造効率の向上及び低コスト化を図ることができる。

（３）本発明に係るサーマルヘッドでは、前記充填材は、前記第１粉体の粒子と同一材料からなっていてもよい。
この構成によれば、充填材が第１結合体を構成する粒子と同一材料により形成されているため、更なる製造効率の向上及び低コスト化を図ることができる。

（４）本発明に係るサーマルヘッドでは、前記充填材は、前記第１粉体の粒子よりも熱伝導率の低い材料からなっていてもよい。
この構成によれば、充填材を介して放熱される熱エネルギを抑制できるので、印字効率の更なる効率化を図ることができる。

（５）本発明に係るサーマルヘッドでは、前記充填材は、前記第１粉体の粒子よりも粒子径の大きい材料からなっていてもよい。
この構成によれば、凹部内に充填される充填材の数を少なくすることができるので、充填材同士の接触箇所を低減させることができる。そのため、熱エネルギの放熱経路を減らして充填材を介して放熱される熱エネルギを抑制できるので、印字効率の更なる効率化を図ることができる。
さらに、充填材同士間の隙間も確保することができるので、気体による断熱効果をより効果的に発揮させることができる。

（６）本発明に係るサーマルヘッドでは、前記空洞部内には、空気よりも熱伝導率の低い気体が充填されていてもよい。
この構成によれば、充填材間に空気を充填する場合に比べて断熱効果をより高めることが可能になり、印字効率の更なる向上を図ることができる。

（７）本発明に係るサーマルヘッドでは、前記空洞部内は、減圧雰囲気に保持されていてもよい。
この構成によれば、充填材間に気体を充填する場合に比べて断熱効果をより高めることが可能になり、印字効率の更なる向上を図ることができる。なお、第２結合体は、充填材により支持されているため、空洞部内を減圧雰囲気に保持した場合であっても、第２結合体が負圧により空洞部内に向けて撓むのを抑制できる。

（８）本発明に係るサーマルヘッドの製造方法は、上記本発明のサーマルヘッドの製造方法であって、前記第１粉体が焼結または接着により選択的に結合されてなる第１結合層を複数積層して前記第１結合体を成形する第１結合体形成工程と、前記第２粉体が焼結または接着により選択的に結合されてなる第２結合層を前記第１結合体上に積層して前記第２結合体を成形する第２結合体形成工程と、を有し、前記第１結合体形成工程では、前記第１粉体のうち、前記凹部内に位置する部分以外の前記第１粉体を結合して前記凹部を形成することを特徴としている。
この構成によれば、第１結合体及び第２結合体は、第１粉体及び第２粉体がそれぞれ選択的に結合された結合層を積層することで形成されているため、第１結合体及び第２結合体の形成工程と同時に空洞部を形成することが可能になる。すなわち、従来のような基板に対する凹部（や撓み制限部）の形成工程、基板と蓄熱層との接合工程等の後加工が必要ないので、製造効率の向上、及び低コスト化を図ることができる。
さらに、結合層の形状を変更することで（結合する部分を変更することで）、基板や空洞部のサイズ、空洞部の平面視における位置等を任意に、かつ簡単に変更することができ、設計の自由度を向上させることができる。この場合、例えば同一の造形トレイ上にサイズや空洞部の位置等、設計の異なる複数の基板を複数同時に形成することも可能になる。そのため、従来のようにサイズや空洞部の位置等に合わせた設備の段取り変えや調整が必要なくなり、より低コストでサーマルヘッドを製造することができる。

（９）本発明に係るサーマルヘッドの製造方法では、前記第１結合体形成工程と前記第２結合体形成工程との間に、前記凹部内に充填された前記第１粉体を取り除き、前記充填材を充填する充填工程を有していてもよい。
この構成によれば、凹部内の粉体を取り除いた後、任意の粒子を充填材として凹部内に充填するだけなので、製造効率の低下を抑制した上で、材料選択の自由度を向上させることができる。

（１０）本発明に係るサーマルプリンタは、上記本発明のサーマルヘッドを備えていることを特徴としている。
この構成によれば、上記本発明のサーマルヘッドを備えているので、印字効率及び印字品質の向上を実現して信頼性の高いサーマルプリンタを提供することができる。

本発明によれば、製造効率の向上及び低コスト化を図った上で、印字効率及び印字品質の向上を実現して信頼性の高いサーマルヘッド及びサーマルプリンタを提供することができる。

プリンタの概略構成図である。 サーマルヘッドの概略平面図である。 図２のＡ−Ａ線に相当する断面図である。 図２のＢ−Ｂ線に相当する断面図である。 ベース部形成工程を説明するための工程図である。 リッド部形成工程を説明するための工程図である。 造形トレイの概略平面図である。 第２実施形態における基板の製造工程を説明するための工程図である。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
［サーマルプリンタ］
まず、本発明のサーマルヘッド１３を備えたサーマルプリンタ１０（以下、単にプリンタ１０という）について説明する。図１はプリンタ１０の概略構成図である。
図１に示すように、本実施形態のプリンタ１０は、熱を加えると変色する記録紙Ｐ（感熱紙）に対して印刷を行うものであって、各種ラベル、レシートやチケットの印刷等に好適に使用される。記録紙Ｐは、ロール状に巻回されたロール紙（不図示）の状態で図示しないロール紙収容部内にセットされ、ロール紙から引き出された部分に対して印刷が行われる。

具体的に、プリンタ１０は、本体フレーム１１と、本体フレーム１１に回転可能に支持されたプラテンローラ１２と、プラテンローラ１２の外周面に対向配置されたサーマルヘッド１３と、プラテンローラ１２及びサーマルヘッド１３間に記録紙を送り出す紙送り機構１４と、サーマルヘッド１３をプラテンローラ１２に向けて押し付ける加圧機構１５と、を備えている。

（サーマルヘッド）
図２はサーマルヘッド１３の概略平面図であり、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。また、図４は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
図２〜図４に示すように、本実施形態のサーマルヘッド１３は、内部に空洞部２１を有する基板２２を備えている。基板２２は、平面視長方形状を呈し、記録紙Ｐの幅方向（主走査方向Ｘ）に沿って延びる長辺部分と、記録紙Ｐの搬送方向（副走査方向Ｙ）に沿って延びる短辺部分と、を有している。なお、以下の説明では、サーマルヘッド１３のうち、基板２２における長辺部分の延在方向を単に主走査方向Ｘとし、短辺部分の延在方向を副走査方向Ｙとする。

基板２２は、アルミナセラミックスやジルコニアセラミックス等、焼結可能な粉体（第１粉体及び第２粉体）が焼結されてなり、凹部２３ａを有するベース部（第１結合体）２３と、凹部２３ａを閉塞してベース部２３との間に空洞部２１を形成するリッド部（第２結合体）２４と、が一体形成されて構成されている。なお、基板２２の形成材料は、焼結可能な材料であれば、適宜選択可能であるが、絶縁体等、熱伝導率の比較的低い材料を選択することが好ましい。

図２に示すように、上述した空洞部２１は、基板２２内部のうち、副走査方向Ｙにおける中央部において主走査方向Ｘに沿って延在している。また、図３に示すように、空洞部２１は、基板２２の厚さ方向において、表面２２ａ寄りに配置されている。この場合、基板２２の表面２２ａから空洞部２１までの深さＤ（リッド部２４の厚さ）は、０．２μｍ〜１００μｍ程度に設定されている。深さＤが０．２μｍ以上に設定されているため、リッド部２４により凹部２３ａを確実に閉塞できる。一方、深さＤが１００μｍ以下に設定されているため、後述する発熱素子３１で発生した熱エネルギの放熱を効果的に抑制できる。

ここで、空洞部２１内に粒状の充填材２５が充填されている。本実施形態において、充填材２５は、上述した基板２２を構成する粉体の粒子と同一材料からなり、空洞部２１内に敷き詰められている。この場合、空洞部２１内には、最密充填構造（立方最密充填構造や六方最密充填構造）のように、充填材２５同士が互いに動作不能に点接触した状態で敷き詰められていることが好ましい。したがって、充填材２５のうち、最外周部分に位置する充填材２５は、それぞれ空洞部２１の内面に接触している。なお、最密充填構造を採用した場合において、空洞部２１内における充填材２５の空間充填率は７４％になる。また、空洞部２１内において、各充填材２５間の隙間には、気体（例えば、空気）が充填されている。

図２に示すように、基板２２の表面２２ａ上には、複数の発熱素子３１と、各発熱素子３１に個別に接続された個別電極３２と、各発熱素子３１の全てに導通した共通電極３３と、が形成されている。
発熱素子３１は、基板２２の表面２２ａのうち、空洞部２１上に位置する部分において、主走査方向Ｘに間隔をあけて配列されている。

共通電極３３は、主配線３３ａと、主配線３３ａ及び各発熱素子３１間を各別に接続する複数の接続配線３３ｂと、を有している。主配線３３ａは、基板２２の表面２２ａ上のうち、発熱素子３１に対して副走査方向Ｙにおける一方側に位置する部分を主走査方向Ｘに沿って延在している。
図２、図４に示すように、各接続配線３３ｂは、それぞれ副走査方向Ｙに沿って延びるとともに、主走査方向Ｘに沿って間隔をあけて配列されている。各接続配線３３ｂは、副走査方向Ｙにおける一端部が主配線３３ａに一体的に形成され、副走査方向Ｙにおける他端部が対応する発熱素子３１に各別に接続されている。

個別電極３２は、基板２２の表面２２ａ上のうち、発熱素子３１に対して副走査方向Ｙにおける他方側に位置する部分に、主走査方向Ｘに沿って間隔をあけて配列されている。各個別電極３２は、副走査方向Ｙにおける一端部が対応する発熱素子３１に各別に接続され、副走査方向Ｙにおける他端部が図示しないドライバＩＣに接続されている。なお、ドライバＩＣは、複数のスイッチング素子を有し、これらスイッチング素子を選択的にオン・オフ制御することで、各発熱素子３１の通電状態を制御する。また、基板２２の表面２２ａ上には、発熱素子３１、各個別電極３２及び共通電極３３をまとめて被覆する保護膜３５（図４参照）が形成されている。

［サーマルヘッドの製造方法］
次に、上述したサーマルヘッド１３の製造方法について説明する。図５は、ベース部形成工程を説明するための工程図である。なお、以下の説明では、上述したサーマルヘッド１３のうち、基板２２の製造工程を主に説明する。
本実施形態における基板２２の製造工程は、基板２２のうち、ベース部２３を形成するベース部形成工程と、リッド部２４を形成するリッド部形成工程と、を有している。

図５（ａ）に示すように、ベース部形成工程は、粉体が層状に供給されてなる粉体層５１を、ベース部２３（図３参照）の断面データに基づいて選択的に焼結させることで結合層５２（図５（ｂ）参照）を形成する結合層形成工程を有している。そして、この結合層形成工程を繰り返し行い、結合層５２を順次積層していくことで、上述したベース部２３を形成していく。なお、本実施形態の結合層形成工程では、大気中で行っている。

具体的には、まず造形トレイ５０上に１層目の粉体を供給し、その後粉体を平坦に均して粉体層５１を成形する。次に、図５（ｂ）に示すように、粉体層５１上でレーザ５５を走査して、粉体層５１のうち焼結する部分に対して選択的にレーザ５５を照射する。すると、粉体層５１のうち、レーザ５５が照射された部分が加熱され、焼結することで１層目の結合層５２が形成される。なお、結合層形成工程で用いるレーザは、粉体を焼結可能なレーザであれば、適宜選択することができ、例えばＣＯ₂レーザや、ＹＡＧレーザ、グリーンレーザ、ＵＶレーザ等を用いることができる。

次に、図５（ｃ）に示すように、結合層５２が形成された１層目の粉体層５１上に２層目の粉体を供給し、その後粉体を平坦に均して２層目の粉体層５１を成形する。その後、図５（ｄ）に示すように、１層目と同様に粉体層５１のうち焼結する部分に対してレーザ５５を照射することで、２層目の結合層５２が１層目の結合層５２上に積層される。そして、上述した工程を繰り返すことで、結合層５２を積層していく。

なお、本実施形態で用いる粉体の粒子径は、０．１μｍ〜２００μｍ程度であることが好ましい。粒子径が０．１μｍ以上の粉体を用いることで、各結合層５２（粉体層５１）の厚さを確保して各結合層形成工程の回数を低減できるので、製造効率を向上させることができる。また、粒子径が２００μｍ以下の粉体を用いることで、各断面データを細分化して各結合層５２（粉体層５１）の厚さを薄くできるので、基板２２を高精細に成形できる。

ここで、図５（ｅ）に示すように、各結合層形成工程のうち、凹部２３ａを含む結合層５２を形成する結合層形成工程では、粉体層５１におけるベース部２３に相当する部分のうち、凹部２３ａを形成する部分以外の部分に対して選択的にレーザ５５を照射する。すると、粉体層５１におけるベース部２３に相当する部分のうち、凹部２３ａを形成する部分の粉体層５１は粉体５６のまま残存し、凹部２３ａを形成する部分以外の部分の粉体層５１が焼結されてなる結合層５２が形成される。すなわち、粉体５６の周囲を取り囲むように結合層５２が形成される。
これにより、凹部２３ａ内に粉体が充填されたベース部２３が形成される。

図６は、リッド部形成工程を説明するための工程図である。
図６（ａ）に示すように、リッド部形成工程では、リッド部２４の断面データに基づいて結合層形成工程を行うことで、上述したベース部形成工程と同様の方法により結合層５２を形成していく。具体的には、まずベース部２３上に粉体層５１を成形する。その後、図６（ｂ）に示すように、上述した結合層形成工程と同様に、粉体層５１のうち焼結する部分に対して選択的にレーザ５５を照射することで、リッド部２４の結合層５２がベース部２３上に積層される。

ここで、リッド部形成工程において、粉体層５１のうち、基板２２の平面視形状に位置する部分を焼結させることで、ベース部２３の凹部２３ａが閉塞される。これにより、ベース部２３とリッド部２４との間に空洞部２１が形成されるとともに、空洞部２１内に粉体５６が充填されることになる。すなわち、空洞部２１内には、ベース部２３を構成する粉体５６により構成された充填材２５が充填されることになる。また、空洞部２１内において、各充填材２５間の隙間には、空気が充填される。

その後、リッド部２４が所望の厚さになるまで、結合層形成工程を単数または複数回行う。これにより、リッド部２４がベース部２３に一体形成されるとともに、空洞部２１内に充填材２５が充填された基板２２が形成される。

最後に、図６（ｃ）に示すように、基板２２周囲の粉体を取り除き、基板２２を造形トレイ５０から取り出す。
以上により、基板２２の製造工程が終了する。

その後、基板２２の表面２２ａ上に発熱素子３１や、個別電極３２、共通電極３３、保護膜３５等を順次成膜するとともに、ドライバＩＣを基板２２に実装することで、上述したサーマルヘッド１３が完成する。

［プリンタの動作方法］
次に、上述したプリンタ１０の動作方法について説明する。
図示しない入力操作部で印字情報が入力されると、この印字情報に基づいて上述した紙送り機構１４が駆動し、プラテンローラ１２が回転する。すると、図４に示すように、記録紙Ｐはプラテンローラ１２の外周面とサーマルヘッド１３との間に挟まれた状態で副走査方向Ｙにおける下流側に送り出される。

一方、サーマルヘッド１３では、印字情報に基づいてドライバＩＣのスイッチング素子がオン・オフ制御されることで、各発熱素子３１のうち、オン状態になっているスイッチング素子に対応する発熱素子３１に電流が選択的に流れる。これにより、オン状態になっている発熱素子３１が発熱する。そして、記録紙Ｐは、サーマルヘッド１３を通過する際に、オン状態になっている発熱素子３１により加熱されることで、その部分が発色する。その結果、送り出された記録紙Ｐに対して各種の文字や図形等を明瞭に印刷することができる。

以上、本実施形態のサーマルヘッド１３では、基板２２の表面２２ａのうち、空洞部２１上に位置する部分に発熱素子３１が配列されているため、空洞部２１を断熱層として機能させることができる。そのため、発熱素子３１で発生した熱エネルギが、リッド部２４からベース部２３に向けて放熱されるのを抑制できる。その結果、記録紙Ｐに対して熱エネルギを効率的に伝えることができるので、印字効率を向上させることができる。

そして、本実施形態では、空洞部２１内に充填材２５が充填されているため、リッド部２４が充填材２５によりベース部２３側から支持されることになる。そのため、サーマルヘッド１３の発熱素子３１（保護膜３５）を介してリッド部２４に、プラテンローラ１２の押圧力が作用した場合であっても、リッド部２４の撓み変形を抑制できる。これにより、リッド部２４の破損を抑制できるとともに、記録紙Ｐと発熱素子３１との間で所望の接触圧力を確保して、記録紙Ｐに熱エネルギを効率的に伝えることができる。また、空洞部２１内に充填材２５が充填されているため、各発熱素子３１間での記録紙Ｐとの接触状態を均一に保つことができ、印字ムラの発生を抑制して印字品質を向上させることができる。
しかも、充填材２５によりリッド部２４を支持することで、リッド部２４の薄型化が可能になり、発熱素子３１と空洞部２１との距離を接近させることができるので、空洞部２１による断熱効果をより高め、印字効率の更なる効率化を図ることができる。

なお、充填材２５は空洞部２１の内面に点接触することになるので、リッド部２４と充填材２５との間の接触面積を低減して、充填材２５を介して放熱される熱エネルギを抑制できる。
また、空洞部２１内において、充填材２５同士は点接触しているため、充填材２５間での接触面積を低減して、充填材２５を介して放熱される熱エネルギを抑制できる。
さらに、空洞部２１内において、充填材２５間に充填された空気が断熱機能を果たすことで、空洞部２１を設けない構成に比べて印字効率を向上させることができる。

また、ベース部２３及びリッド部２４を同一材料で一体的に形成することで、更なる製造効率の向上及び低コスト化を図ることができる。
さらに、充填材２５がベース部２３を構成する粒子と同一材料により形成されているため、更なる製造効率の向上及び低コスト化を図ることができる。

また、本実施形態の基板２２は、粉体が選択的に結合された結合層５２を積層することで形成されているため、基板２２の形成工程と同時に空洞部２１を形成することが可能になる。すなわち、従来のような基板に対する凹部（や撓み制限部）の形成工程、基板と蓄熱層との接合工程等の後加工が必要ないので、製造効率の向上、及び低コスト化を図ることができる。

さらに、結合層５２の形状を変更することで（焼結する部分を変更することで）、基板２２や空洞部２１のサイズ、空洞部２１の平面視における位置等を任意に、かつ簡単に変更することができ、設計の自由度を向上させることができる。この場合、例えば図７に示すように、同一の造形トレイ５０上にサイズや空洞部２１（図２参照）の位置等、設計の異なる複数の基板２２を同時に形成することも可能になる。そのため、従来のようにサイズや空洞部２１の位置等に合わせた設備の段取り変えや調整が必要なくなり、より低コストでサーマルヘッド１３を製造することができる。

そして、本実施形態のプリンタ１０では、上述したサーマルヘッド１３を備えているため、印字効率及び印字品質の向上を実現して信頼性の高いプリンタ１０を提供することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、ベース部２３を構成する粉体の粒子とは異なる材料を充填材６２として用いる点で上述した第１実施形態と相違している。なお、以下の説明では、上述した第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

図８は、第２実施形態のサーマルヘッド１３（基板２２）の製造工程を説明するための説明図である。
図８（ａ）に示すように、本実施形態では、上述したベース基板形成工程の後段であって、リッド基板形成工程の前段に、ベース部２３の凹部２３ａ内に残存した粉体５６（図５（ｅ）参照）を取り除く（粉体除去工程）。

次に、図８（ｂ）に示すように、ベース部２３の凹部２３ａ内に粒状の充填材６２を充填する（充填工程）。充填材６２としては、ベース部２３を構成する粉体の粒子（アルミナセラミックス（熱伝導率が３２Ｗ／ｍＫ）やジルコニアセラミックス（熱伝導率が３Ｗ／ｍＫ）等）に比べて熱伝導率の低い材料を用いることが好ましい。このような材料として、例えば、ガラスやシリカを主成分とする粒子（０．５〜０．７Ｗ／ｍＫ）や、硬質樹脂（スチロールやアクリル、ポリアセタール、ナイロン、エポキシ、硬質塩化ビニル、ポリカーボネイト、メラミン、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等（熱伝導率が０．１〜０．３Ｗ／ｍＫ））の粒子、フラーレン（熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ）、珪酸カルシウム（０．０５Ｗ／ｍＫ）等を用いることができる。

そして、上述した充填材６２を凹部２３ａ内に敷き詰めた後、図８（ｃ）、（ｄ）に示すように、第１実施形態と同様の方法によりリッド部形成工程を行う。これにより、リッド部２４がベース部２３に一体形成されるとともに、空洞部２１内に充填材６２が充填された基板２２が形成される。

この構成によれば、上述した第１実施形態と同様の作用効果を奏することに加え、充填材６２を介して放熱される熱エネルギを抑制できるので、印字効率の更なる効率化を図ることができる。
また、凹部２３ａ内の粉体５６を取り除いた後、任意の粒子を充填材６２として凹部２３ａ内に充填するだけなので、製造効率の低下を抑制した上で、材料選択の自由度を向上させることができる。

なお、上述した第２実施形態では、ベース部２３を構成する粉体の粒子に対して熱伝導率の低い材料を充填材６２として用いる構成について説明したが、これに限らず、ベース部２３を構成する粉体の粒子と同一材料であって、粒子径の大きい材料を充填材６２として用いても構わない。
この場合には、凹部２３ａ内に充填される充填材６２の数を少なくすることができるので、充填材６２同士の接触箇所を低減させることができる。そのため、熱エネルギの放熱経路を減らして充填材６２を介して放熱される熱エネルギを抑制できるので、印字効率の更なる効率化を図ることができる。
さらに、充填材６２同士間の隙間も確保することができるので、空気による断熱効果をより効果的に発揮させることができる。

なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上述した実施形態では、大気中で基板２２の製造工程を行い、空洞部２１内における充填材２５，６２間の隙間に空気を充填する構成について説明したが、これに限られない。空気（０．０２５Ｗ／ｍＫ）よりも熱伝導率の低い気体を充填ガスとして充填しても構わない。充填ガスとしては、アルゴンガス（０．０１８Ｗ／ｍＫ）や炭酸ガス（０．０１８Ｗ／ｍＫ）、またはそれらの混合ガスを用いることが、取り扱いや入手し易さ、価格等の観点から好ましい。この場合、充填ガスの雰囲気中で上述した基板２２の製造工程を行うことで、空洞部２１内に上述した充填ガスを充填することができる。
この構成によれば、充填材２５，６２間に空気を充填する場合に比べて空洞部２１の断熱効果をより高めることが可能になり、印字効率の更なる向上を図ることができる。

また、基板２２の製造工程を減圧雰囲気中で行い、空洞部２１内を真空に保持しても構わない。そして、空洞部２１内を真空に保持することで、空洞部２１の断熱効果をより高めることが可能になる。なお、リッド部２４は、充填材２５，６２により支持されているため、空洞部２１内を真空に保持した場合であっても、リッド部２４が負圧により空洞部２１内に向けて撓むのを抑制できる。

さらに、上述した実施形態では、各結合層形成工程において、同一の粉体を用いて結合層５２を形成する構成について説明したが、これに限らず、形成する断面位置に応じて粒子径や材料の異なる粉体を用いても構わない。例えば、ベース部２３とリッド部２４とで異なる粉体を用いる等しても構わない。

また、上述した実施形態では、レーザ５５による焼結により結合層５２を形成する構成について説明したが、粉体層５１を選択的に結合させて結合層５２を形成していく構成であれば、接着により粉体同士を結合させても構わない。例えば、インクジェットプリンタやスプレーコーター等により接着剤を粉体層５１に吹き付け、粉体層５１を選択的に接着することで、結合層５２を形成する。その後、上述した実施形態と同様に、結合層５２を順次積層していくことで、基板２２を形成することができる。
この場合、レーザ５５で焼結できない材料（アルミナや、ジルコニア、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素、石膏、ガラス質、硬質樹脂）により基板２２を製造することができるので、材料選択の自由度を向上させることができる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した各変形例を適宜組み合わせても構わない。

１０…サーマルプリンタ
１３…サーマルヘッド
２１…空洞部
２２…基板
２３…ベース部（第１結合体）
２３ａ…凹部
２４…リッド部（第２結合体）
２５，６２…充填材
３１…発熱素子
５２…結合層

Claims (8)

1. 第１粉体が焼結または接着により結合されるとともに、凹部を有する第１結合体と、
   第２粉体が焼結または接着により結合されるとともに、前記凹部を閉塞して前記第１結合体との間に空洞部を形成する第２結合体と、
   前記第２結合体のうち、前記空洞部上に位置する部分に間隔をあけて配列された複数の発熱素子と、を備え、
   前記空洞部には、粒状の充填材が充填され、かつ、
   前記充填材は、前記第１粉体の粒子と同一材料からなる
   ていることを特徴とするサーマルヘッド。
2. 第１粉体が焼結または接着により結合されるとともに、凹部を有する第１結合体と、
   第２粉体が焼結または接着により結合されるとともに、前記凹部を閉塞して前記第１結合体との間に空洞部を形成する第２結合体と、
   前記第２結合体のうち、前記空洞部上に位置する部分に間隔をあけて配列された複数の発熱素子と、を備え、
   前記空洞部には、粒状の充填材が充填され、かつ、
   前記充填材は、前記第１粉体の粒子よりも熱伝導率の低い材料からなる
   ていることを特徴とするサーマルヘッド。
3. 第１粉体が焼結または接着により結合されるとともに、凹部を有する第１結合体と、
   第２粉体が焼結または接着により結合されるとともに、前記凹部を閉塞して前記第１結合体との間に空洞部を形成する第２結合体と、
   前記第２結合体のうち、前記空洞部上に位置する部分に間隔をあけて配列された複数の発熱素子と、を備え、
   前記空洞部には、粒状の充填材が充填され、かつ、
   前記充填材は、前記第１粉体の粒子よりも粒子径の大きい材料からなる
   ていることを特徴とするサーマルヘッド。
4. 第１粉体が焼結または接着により結合されるとともに、凹部を有する第１結合体と、
   第２粉体が焼結または接着により結合されるとともに、前記凹部を閉塞して前記第１結合体との間に空洞部を形成する第２結合体と、
   前記第２結合体のうち、前記空洞部上に位置する部分に間隔をあけて配列された複数の発熱素子と、を備え、
   前記空洞部には、粒状の充填材が充填され、かつ、
   前記空洞部内には、空気よりも熱伝導率の低い気体が充填されている
   ていることを特徴とするサーマルヘッド。
5. 第１粉体が焼結または接着により結合されるとともに、凹部を有する第１結合体と、
   第２粉体が焼結または接着により結合されるとともに、前記凹部を閉塞して前記第１結合体との間に空洞部を形成する第２結合体と、
   前記第２結合体のうち、前記空洞部上に位置する部分に間隔をあけて配列された複数の発熱素子と、を備え、
   前記空洞部には、粒状の充填材が充填され、かつ、
   前記空洞部内は、減圧雰囲気に保持されている
   ていることを特徴とするサーマルヘッド。
6. 第１粉体が焼結または接着により結合されるとともに、凹部を有する第１結合体と、
   第２粉体が焼結または接着により結合されるとともに、前記凹部を閉塞して前記第１結合体との間に空洞部を形成する第２結合体と、
   前記第２結合体のうち、前記空洞部上に位置する部分に間隔をあけて配列された複数の発熱素子と、を備え、
   前記空洞部には、粒状の充填材が充填されるサーマルヘッドの製造方法であって、
   前記第１粉体が焼結または接着により選択的に結合されてなる第１結合層を複数積層して前記第１結合体を成形する第１結合体形成工程と、
   前記第２粉体が焼結または接着により選択的に結合されてなる第２結合層を前記第１結合体上に積層して前記第２結合体を成形する第２結合体形成工程と、を有し、
   前記第１結合体形成工程では、前記第１粉体のうち、前記凹部内に位置する部分以外の前記第１粉体を結合して前記凹部を形成することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
7. 前記第１結合体形成工程と前記第２結合体形成工程との間に、前記凹部内に充填された前記第１粉体を取り除き、前記充填材を充填する充填工程を有していることを特徴とする請求項６記載のサーマルヘッドの製造方法。
8. 請求項１から請求項５の何れか１項に記載のサーマルヘッドを備えていることを特徴とするプリンタ。

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