(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板上に複数の発熱抵抗体を間隔をあけて配列し、各発熱抵抗体に電力を供給する配線を接続してなり、
前記シリコン基板の各発熱抵抗体により覆われる領域に、該シリコン基板を厚さ方向に貫通する空洞部が各発熱抵抗体に対して個別に設けられている発熱抵抗素子部品。
【請求項２】
前記空洞部が、各発熱抵抗体に対して複数設けられている請求項１に記載の発熱抵抗素子部品。
【請求項３】
前記発熱抵抗体と前記シリコン基板との間に絶縁被膜が設けられている請求項１から請求項２のいずれかに記載の発熱抵抗素子部品。
【請求項４】
前記シリコン基板の前記発熱抵抗体とは反対側の表面にガラス基板が接着されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の発熱抵抗素子部品。
【請求項５】
前記空洞部に気体が封入されている請求項４に記載の発熱抵抗素子部品。
【請求項６】
前記気体が不活性ガスである請求項５に記載の発熱抵抗素子部品。
【請求項７】
前記空洞部が減圧されている請求項４に記載の発熱抵抗素子部品。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の発熱抵抗素子部品からなるサーマルヘッドを備えるプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発熱抵抗素子部品、及びプリンタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発熱抵抗素子部品であるサーマルヘッドとして、例えば、特許文献１に示される構造のものが知られている。このサーマルヘッドは、絶縁基板本体と、該絶縁基板本体の表面に形成されたアンダーグレーズ層とからなる絶縁基板の表面に、間隔をあけて複数の発熱抵抗体を配置するとともに、これらの発熱抵抗体に電力を供給する配線を敷設した構造を有している。アンダーグレーズ層の厚さ方向の中間位置に、発熱抵抗体の配列方向に沿って延びる帯状の空洞部を備えることにより、該帯状の空洞部を熱伝導率の低い断熱層として機能させ、発熱抵抗体から絶縁基板側に流れる熱量を低減することで、発熱効率を向上することが考えられている。
【０００３】
帯状の空洞部は、アンダーグレーズ層を形成する際に、帯状のセルロース系樹脂を埋め込んでおき、焼成処理の際にこのセルロース系樹脂を蒸発させることで、アンダーグレーズ層の中に形成されている。
【特許文献１】特開平６−１６６１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のサーマルヘッドには以下の欠点がある。
第１に、発熱抵抗体の下に空洞部を設けることで、絶縁基板本体方向への断熱効果はあるものの、厚さ方向の中間位置に空洞部を形成するためにアンダーグレーズ層自体が比較的厚く形成される必要がある。このため、アンダーグレーズ層に伝達された熱量がアンダーグレーズ層内に蓄積されることとなり、発熱抵抗体の表面側への熱量の伝達量が少なくなって、発熱効率が低下するという問題がある。
【０００５】
第２に、空洞部を形成するために蒸発させる樹脂材料の寸法精度は低く、精密な形状の空洞部を形成することができない。このため、空洞部は、複数の発熱抵抗体の配列方向に沿って複数の発熱抵抗体に跨るように帯状に形成されるので、発熱抵抗体の位置におけるアンダーグレーズ層の強度が低く、印字の際に発熱抵抗体にかかる圧力によって、空洞部が潰れ易いという欠点がある。特に、発熱抵抗体との間に印刷用紙を挟むドラムは、発熱抵抗体の配列方向に沿って配されるため、アンダーグレーズ層が発熱抵抗体の配列方向に沿って割れる虞がある。
【０００６】
第３に、アンダーグレーズ層の厚さ方向の中間位置に空洞部を設ける従来の方法は、サンダーグレーズ下層の表面に、セルロース系樹脂からなる蒸発成分層を帯状に印刷して乾燥させ、その後、アンダーグレーズ下層と同一の絶縁材料からなるアンダーグレーズ表層形成ペーストを表面に形成して乾燥させる。さらに、このようにして積層された絶縁材料を約１３００℃の温度で焼成することにより、蒸発成分層を蒸発させるものである。したがって、発熱抵抗体の下方に空洞部を設けるために複雑な工程が必要であり、製造に時間を要するという問題がある。
【０００７】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、発熱抵抗体の発熱効率を向上して消費電力の低減を図り、発熱抵抗体下部の基板の強度を向上し、簡易にかつ安価に製造することができるサーマルヘッドとそ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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、シリコン基板上に複数の発熱抵抗体を間隔をあけて配列し、各発熱抵抗体に電力を供給する配線を接続してなり、前記シリコン基板の各発熱抵抗体により覆われる領域に、該シリコン基板を厚さ方向に貫通する空洞部が各発熱抵抗体に対して個別に設けられている発熱抵抗素子部品を提供する。
【０００９】
本発明によれば、発熱抵抗体がシリコン基板上に設けられ、各発熱抵抗体の下方にシリコン基板を厚さ方向に貫通する空洞部が形成されているので、空洞部が断熱層として機能してシリコン基板側への熱の伝達が遮られる。また、空洞部はシリコン基板に直接設けられ、蓄熱層として機能するアンダーグレーズ層を有しないので、発熱抵抗体において発生した熱は、基板側に蓄熱されることなく発熱抵抗体上方に伝達され、感熱記録紙等への熱記録を行うため等に効率よく利用される。したがって、発熱抵抗体における消費電力を抑えることができる。
【００１０】
さらに、シリコン基板によって発熱抵抗体の基板を構成することにより、半導体製造技術を利用して、発熱抵抗体の下方に空洞部を簡易にかつ精度よく形成することができる。したがって、従来の方法と比較して、製造工数を削減することができる。
【００１１】
また、シリコン基板に、各発熱抵抗体に対して個別に空洞部を設けることで、隣接する発熱抵抗体ごとに設けられた空洞部間にシリコン基板を残すことができる。空洞部間に残ったシリコン基板は、厚さ方向に延び、発熱抵抗体の上面から加えられる押圧力を支持する支持部材として機能する。その結果、印刷時等に発熱抵抗体の上面側から押圧力を受けても、空洞部間に残ったシリコン基板により押圧力が支持され、耐圧性能が向上する。
【００１２】
また、上記発明においては、前記空洞部が、各発熱抵抗体に対して複数設けられていることとしてもよい。
このように構成することで、発熱抵抗体の下方においても空洞部間に存在するシリコン基板によって、耐圧性能をさらに向上することができる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記発熱抵抗体と前記シリコン基板との間に絶縁被膜が設けられていることが好ましい。
このように構成することで、発熱抵抗体に電力を供給する配線とシリコン基板との電気的な絶縁が行われるとともに、発熱抵抗体が受ける押圧力に対する耐圧性能を絶縁皮膜によってさらに向上することができる。
【００１４】
また、上記発明においては、前記シリコン基板の前記発熱抵抗体とは反対側の表面にガラス基板が接着されていることとしてもよい。
このようにすることで、シリコン基板が貼り合わせられたガラス基板によって補強され、シリコン基板特有の劈開による破断を防止することができる。
【００１５】
また、上記発明においては、前記空洞部に気体が封入されていることとしてもよい。
このようにすることで、空洞部内に封入された気体の圧力によって、発熱抵抗体にかかる押圧力が支持され、耐圧性能をさらに向上できる。
【００１６】
また、上記発明においては、前記気体が不活性ガスであることが好ましい。
このようにすることで、発熱抵抗体の酸化等の劣化を防止し、信頼性、耐久性を向上することができる。
【００１７】
また、上記発明においては、前記空洞部が減圧されていることとしてもよい。
このようにすることで、発熱抵抗体の作動による温度変化によっても空洞部内の内圧の変動を抑制することができる。
【００２０】
また、本発明は上記いずれかの発熱抵抗素子部品からなるサーマルヘッドを備えるプリンタを提供する。
本発明によれば、発熱効率を向上して省電力化を図り、少ない電力で長時間にわたり印刷を行うことができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、発熱抵抗体の発熱効率を向上して消費電力の低減を図り、発熱抵抗体下部の基板の強度を向上し、簡易にかつ安価に製造することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の第１の実施形態に係る発熱抵抗素子部品とその製造方法について、図１〜図５を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る発熱抵抗素子部品１は、サーマルプリンタに用いられるサーマルヘッド（以下、サーマルヘッド１という。）であって、図１に示されるように、シリコン基板２と、該シリコン基板２上に形成されたアンダーコート３と、該アンダーコート３上に形成された発熱抵抗体４と、該発熱抵抗体４に接続される配線５ａ，５ｂと、発熱抵抗体４および配線５の上面を被覆する保護膜６とを備えている。図中符号７は、エッチングマスクである。
【００２７】
前記発熱抵抗体４は、図１（ｂ）に示されるように、シリコン基板２の表面に一方向に間隔をあけて複数配列されている。
前記配線５ａ，５ｂは、前記発熱抵抗体４の配列方向に直交する方向の一端に接続される共通配線５ａと、他端に接続される個別配線５ｂとから構成されている。
【００２８】
前記シリコン基板２には、前記発熱抵抗体４によって覆われる領域に板厚方向に貫通する空洞部８が形成されている。空洞部８は、複数の発熱抵抗体４のそれぞれに個別に設けられ、隣り合う発熱抵抗体４に対応する空洞部８どうしは、シリコン基板２に設けられた隔壁９によって離隔されている。
【００２９】
各空洞部８は、図１（ａ）に示されるように、発熱抵抗体４の発熱有効面積に対応する位置に設けられている。ここで、発熱抵抗体４の発熱有効面積とは、発熱抵抗体４の範囲から配線５ａ，５ｂとの重複部分を除去した部分を意味する。
空洞部８の内壁は、シリコン基板２の板厚方向に沿って真っ直ぐに延びている。したがって、空洞部８間に形成される隔壁９も板厚方向の全長にわたって真っ直ぐに延びている。
【００３０】
次に、このような本実施形態に係るサーマルヘッド１の製造方法について説明する。
本実施形態に係るサーマルヘッド１を製造するには、まず、図２（ａ）に示されるように一定の厚さを有するシリコン基板２の表面に絶縁材料からなるアンダーコート３を成膜する。その材料としては、ＳｉＯ2、ＳｉＯ、Ａｌ2Ｏ3、Ｔａ2０5、ＳｉＡｌＯＮ、Ｓｉ3Ｎ4等が用いられる。シリコン基板２およびアンダーコート３の厚さ寸法はそれぞれ、数百μｍおよび数百μｍ〜数μｍである。
【００３１】
次に、図２（ｂ）に示されるように、シリコン基板２のアンダーコート３が設けられている面とは逆側の面（以下、裏面という。）にエッチングのためのエッチングマスク７を形成する。具体的には、シリコン基板２の裏面に、スパッタ法、真空蒸着法、ＣＶＤ法のいずれかの方法によりマスク材料からなるエッチングマスク７が成膜される。マスク材料としては、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4等の絶縁材料、あるいは、Ａｌ、Ｃｒ等の金属材料が用いられる。
【００３２】
エッチングマスク７の表面にフォトレジスト（図示略）でパターニングした後、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）によるドライエッチングまたはウェットエッチングを行い、エッチングマスク７をエッチングし、エッチング窓７ａを形成する。エッチングマスク７は、シリコン基板２に空洞部８を形成するためのもので、表面側に発熱抵抗体４が配されることとなる領域にエッチング窓７ａを形成し残りの領域を被覆するようにパターニングされる。本実施形態に係るサーマルヘッド１によれば、図３に示されるように、エッチングマスク７のパターニングで形成されたエッチング窓７ａの大きさは、発熱抵抗体４の発熱有効面積と同じになっている。
【００３３】
次いで、図２（ｃ）に示されるように、シリコン基板２表面のアンダーコート３上に発熱抵抗体４を形成する。発熱抵抗体４としては、Ｔａ系やシリサイド系等の発熱抵抗体材料を用いる。この発熱抵抗体材料をスパッタリングや蒸着法等により成膜し、リフトオフ法もしくはエッチング法により発熱抵抗体４を形成する。
【００３４】
次いで、図２（ｄ）に示されるように、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｕ等の配線材料をスパッタリングや蒸着法等により成膜し、リフトオフ法もしくはエッチング法により個別配線５ｂおよび共通配線５ａを形成する。その後、図２（ｅ）に示されるように、Ｓｉ０2、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＡｌＯＮ、Ｓｉ3Ｎ4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法等により成膜する。保護膜６は、シリコン基板２表面の発熱抵抗体４および配線５ａ，５ｂ全面を被覆するように形成される。
【００３５】
最後に、図２（ｆ）に示されるように、図２（ｂ）で形成されたエッチングマスク７をマスクとして、シリコン基板２の裏面側から、ＲＩＥによるドライエッチング法により、シリコン基板２をエッチングして裏面側からアンダーコート３裏面に到達する空洞部８を形成する。
これにより、図１に示されるように、サーマルヘッド１が製造される。
【００３６】
このようにして構成された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４の発熱有効面積部分の下方には、極薄いアンダーコート３が設けられ、さらにその下方にはシリコン基板２が存在しない空洞部８が設けられているので、空洞部８が断熱層として機能し、発熱抵抗体４で発生した熱量のシリコン基板２側への流出やシリコン基板２内への蓄熱を抑制することができる。そして、数百μｍという比較的厚い断熱層８が形成されるので、非常に高い断熱効果を得ることができ、その結果、非常に高い発熱効率を得ることができる。
【００３７】
図４に、発熱効率の評価データを示す。この評価は、サーマルヘッド１の発熱抵抗体４に通電し、感熱紙に印刷を行い、印字されたデータの濃淡を数値化することにより行われ、数値が大きいほど濃度が濃いことを示している。本実施形態に係るサーマルヘッド１によれば、比較例としての特許文献１のサーマルヘッドおよび空洞部８を有しないサーマルヘッドと比較して、非常に高い発熱効率を有することがわかる。
【００３８】
特に、本実施形態に係るサーマルヘッド１によれば、空洞部８に対応する発熱有効面積部分には、発熱抵抗体４に重なる保護膜６とアンダーコート３しか存在しないので、発熱抵抗体４全体の熱容量を極めて小さくすることができる。したがって、発熱抵抗体４において発熱した熱量のシリコン基板２側への流入のみならず、シリコン基板２への蓄積も少ないため応答性に優れ、高速印字が可能なサーマルヘッド１を実現できる。その結果、アンダーグレーズ層を有し空洞部８を有しない従来のサーマルヘッドに比べ２倍以上の発熱効率を得ることができる。
【００３９】
また、空洞部８の形成は、図２（ｂ）エッチングマスク７の形成工程と、同図（ｆ）のシリコン基板２のエッチング工程の２工程のみで行われる。そのため、空洞部８形成における工程数が少なく、生産性に優れたサーマルヘッド１を得ることができる。
【００４０】
また、シリコン基板２を用いることで、フォトリソグラフィ工程、ＲＩＥによるドライエッチングやウェットエッチングという通常の薄膜製造プロセスを用いることができる。したがって、数μｍの加工精度で空洞部８を形成することができ、多数の微細な発熱抵抗体４を直線状に配列したサーマルヘッド１を簡易に製造することができる。
【００４１】
一般に、シリコン基板２としてシリコン単結晶を用いる場合には、劈開という性質により、比較的小さい力でも割れることがある。本実施形態によれば、空洞部８を発熱抵抗体４ごとに設けることにより、個別の空洞部８の横断面積を小さくできる。その結果、空洞部８を支える部分の強度を高くすることができる。また、空洞部８の縦横比を小さくでき、シリコン基板２全体の強度を向上することができる。
【００４２】
空洞部８の横断面積と発熱効率との関係、および、空洞部８の横断面積とシリコン基板２の機械的強度との関係を、図５に概略的に示す。空洞部８の横断面積が大きくなると、発熱抵抗体４において発生した熱がシリコン基板２に逃げる経路が長くなるため断熱性能が向上し、その結果、発熱効率が向上する。また、横断面積が大きくなるとシリコン基板２の空洞部８以外の部分の断面積が小さくなることからサーマルヘッド１の機械的強度は低下する。
【００４３】
すなわち、空洞部８の横断面形状となるエッチング窓７ａのサイズは、本実施形態においては、発熱抵抗体４の発熱有効面積と同一としたが、これに限定されるものではない。発熱抵抗体４の材料や配線５ａ，５ｂの材料には導電性があり、一般に絶縁材料に比較して熱伝導率が高い。そこで、図６に示されるように、エッチング窓７ａの大きさを発熱抵抗体４の発熱有効面積よりも大きくすることにより、発熱抵抗体４とシリコン基板２との断熱性能を向上することができる。
【００４４】
一方、図７〜図９に示されるように、エッチング窓７ａのサイズを発熱抵抗体４の発熱有効面積よりも小さくすることもできる。このようにすることで、発熱抵抗体４とシリコン基板２との断熱性能は低下するが、その代わりに、シリコン基板２の機械的強度を向上することができる。
【００４５】
特に、図９に示されるように、各発熱抵抗体４の下方に複数の空洞部８を設け、各空洞部８間を隔壁９により区画することとしてもよい。このようにすることで、空洞部８によって断熱性能を向上し、かつ、空洞部８間の隔壁９により機械的強度を向上することができる。図８に示す例は、発熱抵抗体４の発熱有効面積内に９個の空洞部８を正方配列したものであり、最も過熱される発熱抵抗体４の中央部に空洞部８を設けることにより、高い断熱性能を得ることができる。しかし、この構造に限定されるものではなく、２個以上の任意の数の空洞部８を任意の配列で配置することにしてもよい。
【００４６】
また、本実施形態においては、空洞部８の横断面形状を矩形状に形成したが、これに代えて、図８に示されるように、円形（あるいは長円形あるいは楕円形）にすることとしてもよい。このようにすることで、空洞部８の側壁面とシリコン基板２の劈開面とが一致することを防止できる。その結果、劈開によるシリコン基板２の破断を抑制したサーマルヘッド１を実現できるとともに、製造中にシリコン基板２が破断することを防止して、信頼性および生産性の向上を図り、歩留まりを向上することができる。
【００４７】
また、図１０に示されるように、サーマルヘッド１のシリコン基板２上における配列方向をシリコン基板２の劈開面に平行な方向（劈開方向）からずらすことが好ましい。このようにすることで、劈開によるシリコン基板２の破断を抑制したサーマルヘッド１を製造することができる。
【００４８】
図１０は、最も一般的なシリコン基板２である（１００）面を表面とする単結晶シリコン基板２（シリコン（１００）基板）上にサーマルヘッド１を配列したものである。２つの劈開方向（劈開方向１，２）が互いに直交するため、シリコン（１００）基板２は、図１０のように、サーマルヘッド１の配列方向をレイアウトすることで劈開方向からずらし、割れにくい構造のサーマルヘッド１を実現できる。つまり、第１の劈開方向とサーマルヘッド１の配列方向とのなす角度θを０°＜θ＜９０°あるいは９０°＜θ＜１８０°とすることにより、割れにくい構造のサーマルヘッド１を実現できる。
【００４９】
また、シリコン基板２のエッチング方法として、ＳＦ6とＣ4Ｆ8のガスを交互に導入してエッチングと側壁保護とを繰り返して大きなアスペクト比を得るＤｅｅｐ−ＲＩＥを用いることにより、深さ数百μｍを持ち、シリコン基板２表面に対して垂直な空洞部８を高精度で形成することができる。また、Ｄｅｅｐ−ＲＩＥによりシリコン基板２をエッチング加工する場合、その形状はシリコン基板２の結晶方向に依存せず、サーマルヘッド１の配列方向を自由に選択することができるという利点がある。
【００５０】
また、シリコン基板２のエッチング方法として、シリコン基板２に（１１０）面を表面とする単結晶シリコン基板２（シリコン（１１０）基板）を用いるとともに、ＫＯＨあるいはＴＭＡＨ等のアルカリ溶液でウェットエッチングを行うことにより、シリコン基板２表面に対して垂直な空洞部８を高精度で形成することができる。シリコン（１１０）基板２に対してアルカリ溶液による異方性エッチングを行う場合、シリコン（１１０）基板２の（１１０）面に対して垂直方向にエッチングが進行する。ウェットエッチングはバッチ処理に適しているため、このような製造方法を採用することによりサーマルヘッド１の生産性を向上することができる。
【００５１】
図１１は、シリコン（１１０）基板を用いた異方性ウェットエッチング２より作成されたサーマルヘッド１の一例を示す。空洞部８の側壁面を第１の劈開方向あるいは第２の劈開方向と平行に配置する必要があるため、エッチングマスク７のエッチング窓７ａの形状は平行四辺形となる。図１２にシリコン（１１０）基板２上にサーマルヘッド１を配置したシリコンウェハのレイアウトを示す。図中のサーマルヘッド１は平行四辺形をしたエッチング窓７ａの各辺がシリコン（１１０）基板２の第１の劈開方向あるいは第２の劈開方向に平行となるように配置されている。
【００５２】
次に、本発明の第２の実施形態に係るサーマルヘッド１０について、図１３および図１４を参照して以下に説明する。
なお、本実施形態の説明においては、上述した第１の実施形態に係るサーマルヘッド１と構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を省略する。
【００５３】
本実施形態に係るサーマルヘッド１０は、シリコン基板２の裏面側にガラス基板１２が貼り付けられている点で第１の実施形態に係るサーマルヘッド１と相違している。
ガラス基板１２は、シリコン基板２とガラス基板１２とを加熱しながら数百Ｖの電圧を加え、共有結合により接合される陽極接合の他、直接接合あるいはガラスフリット接合等によって貼り合わせられる。ガラス基板１２が貼り合わせられることにより、サーマルヘッド１０全体の機械的強度を向上することができる。劈開面を有するシリコン基板２に対し、劈開面のないガラス基板１２を貼り合わせることで、保護膜６などのサーマルヘッド１０を構成する薄膜材料の応力によるシリコン基板２の反りや歪みを矯正することができる。
【００５４】
また、図１４（ｈ）に示されるように、シリコン基板２の裏面にガラス基板１２を貼り付けることで、シリコン基板２に設けられている空洞部８の開口部をガラス基板１２によって密封することができる。
本実施形態においては、例えば、真空状態においてシリコン基板２の裏面にガラス基板１２を貼り付けることにより、密封された空洞部８内を真空状態にすることができる。
【００５５】
このようにすることで、空洞部８内の空気による熱伝導をなくし、断熱効果をさらに向上することができる。また、発熱抵抗体４の作動による温度変化に応じて密封された空洞部８内の圧力が変動することを回避することができる。
【００５６】
一方、空洞部８内に大気圧より高い圧力状態の気体を封入することにしてもよい。このようにすることで、薄膜で構成される発熱抵抗体４の発熱面に外部から力が加わった場合に、空洞部８の内圧によりこの外力に対抗して発熱面の変形を防止し、あるいは、変形後に元の状態に復元する効果を得ることができる。
【００５７】
この場合に、空洞部８内に密封するガスとしては、Ｎ2、Ｈｅ、Ａｒ等の不活性ガスを用いることが好ましい。このようにすることで、アンダーコート３を透過する密封ガスにより、発熱抵抗体４が酸化してしまうことを防止できる。また、シリコン基板２とガラス基板１２との陽極接合の場合、接合時に２００〜４００℃の高温で過熱される。したがって、不活性ガスを封入することで、陽極接合時の過熱によっても発熱抵抗体４が酸化したり特性劣化したりする問題を防止でき、信頼性および再現性の高いサーマルヘッド１０を構成することができる。
【００５８】
また、発熱抵抗体４ごとに個別に形成された複数の空洞部８を相互に連絡するように、図１５または図１６に示されるような連通孔１３を設けることにしてもよい。このようにすることで、発熱抵抗体４ごとに温度状態が異なっても、全ての発熱抵抗体４に対する空洞部８内の圧力状態を一定にすることができるという利点がある。連通孔１３は、図１５に示されるように、ガラス基板１２との貼り合わせ面におけるシリコン基板２に複数の空洞部８に跨る溝を形成し、あるいは、図１６に示されるように、シリコン基板２との貼り合わせ面におけるガラス基板１２に溝を形成した後、両者を貼り合わせることで簡単に形成できる。溝の形成は、ＲＩＥによるドライエッチング、ウェットエッチングあるいはダイサーによる切削加工等により容易に行うことができる。
【００５９】
また、上記においては、ガラス基板１２により空洞部８を密封する場合について説明したが、これに代えて、図１７および図１８に示されるように、空洞部８を大気開放することにしてもよい。このようにすることで、各発熱抵抗体４に設けられた空洞部８内の内圧を均一な大気圧に保持することができる。空洞部８内の圧力は熱伝導に影響するため、空洞部８を大気開放することによって、各発熱抵抗体４の発熱特性を均一にすることができる。
【００６０】
空洞部８を大気開放する方法としては、図１７および図１８に示されるように、複数の空洞部８に跨る溝をシリコン基板２あるいはガラス基板１２の貼り合わせ面に形成し、その溝の一端を外部に開口するように延長させておくことが考えられる。また、図１９に示されるように、予めシリコン基板２との接合側の空洞部８に対応する位置のガラス基板１２に、板厚方向に貫通する貫通孔１４を設けておくこととしてもよい。このようにしても、各空洞部８内は同じ圧力状態となり、発熱抵抗体４が過熱しても、空洞部８内の圧力差による発熱特性の不均一化を防止できる。
【００６１】
また、上記実施形態においては、エッチングストッパとしてのアンダーコート３が発熱抵抗体４の下に残るサーマルヘッド１，１０を例示したが、これに代えて、図２０に示されるように、空洞部８と発熱抵抗体４との間にアンダーコート３を有しないサーマルヘッド１によっても、上記と同様の効果を奏する。アンダーコート３を有する場合は、アンダーコート３自体を強度部材として機能させることができるので好ましい。
【００６２】
次に、本発明の一実施形態に係るサーマルプリンタ２０について、図２１を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るサーマルプリンタ２０は、本体フレーム２１に、水平配置されるプラテンローラ２２と、該プラテンローラ２２に感熱紙２３を挟んで押し付けられる上記第１または第２の実施形態に係るサーマルヘッド１，１０とを備えている。サーマルヘッド１，１０は、プラテンローラ２２の長手方向に配列された複数の発熱抵抗体４を有し、加圧機構２４により所定の押圧力で感熱紙２３に押し付けられるようになっている。図中、符号２５は紙送り駆動モータである。
【００６３】
本実施形態に係るサーマルプリンタ２０によれば、サーマルヘッド１，１０の発熱効率が高く、少ない電力で感熱紙２３に印刷することができる。したがって、バッテリの持続時間を長期化させることが可能となる。
【００６４】
なお、上記各実施形態においては、サーマルヘッド１，１０および直接感熱発色するサーマルプリンタ２０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１，１０以外の発熱抵抗素子部品やサーマルプリンタ２０以外のプリンタ装置にも応用することができる。
【００６５】
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１，１０とほぼ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。
【００６６】
また、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。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る発熱抵抗素子部品であるサーマルヘッドを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はI-I′縦断面図である。
【図２】図１のサーマルヘッドの製造方法を説明する工程図である。
【図３】図１のサーマルヘッドのエッチング窓を示す底面図である。
【図４】図１のサーマルヘッドの発熱効率の評価データを比較例とともに示すグラフである。
【図５】図１のサーマルヘッドの空洞部の横断面積と発熱効率との関係、および、空洞部の横断面積とシリコン基板の機械的強度との関係を示すグラフである。
【図６】図１のサーマルヘッドの変形例であって、空洞部を発熱抵抗体の発熱有効面積より大きくした場合を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はII-II′縦断面図である。
【図７】図１のサーマルヘッドの変形例であって、空洞部を発熱抵抗体の発熱有効面積より小さくした場合を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はIII-III′縦断面図である。
【図８】図７と同様の変形例であって、空洞部の断面形状を円形にした場合を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はIV-IV′縦断面図である。
【図９】図７と同様の変形例であって、空洞部を発熱抵抗体ごとに複数設けた場合を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はV-V′縦断面図である。
【図１０】図１のサーマルヘッドの空洞部をドライエッチングにより形成する場合のシリコンウェハ上におけるサーマルヘッドのレイアウト例を示す図である。
【図１１】空洞部をウェットエッチングにより形成する場合の図１のサーマルヘッドの変形例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はVI-VI′縦断面図である。
【図１２】図１１のサーマルヘッドのシリコンウェハ上におけるレイアウト例を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係るサーマルヘッドを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）はVII-VII′縦断面図である。
【図１４】図１３のサーマルヘッドの製造方法を説明する工程図である。
【図１５】図１３のサーマルヘッドの変形例であって、空洞部間を連絡する連通孔をシリコン基板に有するサーマルヘッドを示す（ａ）平面図および（ｂ）VIII-VIII′縦断面図である。
【図１６】図１３のサーマルヘッドの変形例であって、空洞部間を連絡する連通孔をガラス基板に有するサーマルヘッドを示す（ａ）平面図および（ｂ）IX-IX′縦断面図である。
【図１７】図１５と同様のサーマルヘッドの変形例であって、空洞部を大気開放したサーマルヘッドを示す（ａ）平面図および（ｂ）X-X′縦断面図である。
【図１８】図１６と同様のサーマルヘッドの変形例であって、空洞部を大気開放したサーマルヘッドを示す（ａ）平面図および（ｂ）XI-XI′縦断面図である。
【図１９】図１３のサーマルヘッドの変形例であって、各空洞部を個別に大気開放したサーマルヘッドを示す縦断面図である。
【図２０】図１のサーマルヘッドの変形例であって、空洞部と発熱抵抗体との間にアンダーコートを有しないサーマルヘッドを示す縦断面図である。
【図２１】本発明の一実施形態に係るサーマルプリンタを示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  サーマルヘッド（発熱抵抗素子部品）
２  シリコン基板
３  アンダーコート（絶縁被膜）
４  発熱抵抗体
５ａ  共通配線（配線）
５ｂ  個別配線（配線）
８  空洞部
１２  ガラス基板
１３  連通孔（貫通孔）
１４  貫通孔
２０  サーマルプリンタ（プリンタ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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