(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、該絶縁基板の表面に接合された蓄熱層と、該蓄熱層上に設けられた発熱抵抗体とを備え、
前記絶縁基板と前記蓄熱層との接合面に、前記発熱抵抗体に対向する領域において、これら絶縁基板または蓄熱層の少なくとも一方に凹部を設けることにより空洞部が形成され、
該空洞部の絶縁基板側の内表面が、表面粗さＲａ０．２μｍ以上に処理され、かつ、記絶縁基板および前記蓄熱層が無アルカリガラスにより構成されている発熱抵抗素子。
【請求項２】
前記空洞部の深さが、１μｍ以上１００μｍ以下である請求項１に記載の発熱抵抗素子。
【請求項３】
前記絶縁基板と前記蓄熱層とが、両者の前記接合面を相互に密着させた状態で、徐冷点から軟化点までの間の温度に加熱することにより接合されている請求項１または請求項２に記載の発熱抵抗素子。
【請求項４】
前記空洞部が、外部に対して密封され、内部に気体が封入されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の発熱抵抗素子。
【請求項５】
前記気体が、不活性ガスである請求項４に記載の発熱抵抗素子。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の発熱抵抗素子を備えるサーマルヘッド。
【請求項７】
請求項６に記載のサーマルヘッドを備えるプリンタ。
【請求項８】
無アルカリガラスにより構成された絶縁基板と蓄熱層との接合面の少なくとも一方に凹部を形成する凹部形成ステップと、
前記絶縁基板および前記蓄熱層の前記接合面を相互に密着させて接合する接合ステップと、
前記蓄熱層上の前記凹部に対向する位置に発熱抵抗体を形成する抵抗体形成ステップとを備え、
前記凹部形成ステップが、前記凹部の前記絶縁基板側の内表面を表面粗さＲａ０．２μｍ以上に処理する発熱抵抗素子の製造方法。
【請求項９】
前記凹部形成ステップが、サンドブラストにより凹部を形成する請求項８に記載の発熱抵抗素子の製造方法。
【請求項１０】
前記凹部形成ステップが、金型を利用した高温加圧成形により凹部を形成する請求項８に記載の発熱抵抗素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱抵抗素子とその製造方法、サーマルヘッドおよびプリンタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンタのサーマルヘッドに備えられる発熱抵抗素子は、発熱抵抗体の発熱効率を向上して消費電力の低減を図るために、該発熱抵抗体に対向する領域に空洞部を形成し、該空洞部を熱伝導率の低い断熱層として機能させることにより、発熱抵抗体から絶縁基板側に流れる熱量を制限している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
その空洞部の形成方法としては、シリコン基板にエッチングやレーザ加工を施すことにより、凹部（深さ１μｍ以上１００μｍ以下）を形成し、その上に蓄熱層である薄板ガラス（１０〜１００μｍ）を７００℃以下の陽極接合により接合することが採用されている。この場合の１００μｍ以下の薄板ガラスの製造やハンドリングが困難であるため、比較的扱いやすい厚さの薄板ガラスをシリコン基板の表面に接合した後に、接合面とは反対側の表面をエッチングや研磨等によって削り取ることで所望の厚さ寸法を得ていた。
【０００４】
この場合に、発熱抵抗体から発せられた熱の大部分は、断熱層である空洞部によって絶縁基板側に流れることを制限され、印字のための熱として効率的に使用される。一方、印字に使用されなかった一部の熱は、発熱抵抗体からこれに接触する蓄熱層を介して、空洞部内の気体に伝達され、さらに、空洞部内の気体から絶縁基板へと伝達される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−８３５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の発熱抵抗素子では、空洞部の形成をエッチングやレーザ加工により行っているために、空洞部の内表面の絶縁基板側の表面は非常に滑らかに形成されており、空洞部内の熱が絶縁基板側に伝達され難いという不都合がある。すなわち、空洞部内の気体から絶縁基板への熱伝達は、気体分子が絶縁基板に衝突する際に行われるが、絶縁基板の表面が滑らかであると、単位時間当たりに絶縁基板に衝突する気体分子の数が少なくなる。このため、気体に伝達された熱が絶縁基板側に逃げ難く、気体に蓄熱されてしまい、長時間印字が行われると、空洞部が熱源となって、紙の送り方向に印字が連続する尾引現象が発生する等、印字品質が低下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、空洞部の気体への蓄熱を抑えて、印字品質を向上することができる発熱抵抗素子とその製造方法、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、絶縁基板と、該絶縁基板の表面に接合された蓄熱層と、該蓄熱層上に設けられた発熱抵抗体とを備え、前記絶縁基板と前記蓄熱層との接合面に、前記発熱抵抗体に対向する領域において、これら絶縁基板または蓄熱層の少なくとも一方に凹部を設けることにより空洞部が形成され、該空洞部の絶縁基板側の内表面が、表面粗さＲａ０．２μｍ以上に処理され、かつ、記絶縁基板および前記蓄熱層が無アルカリガラスにより構成されている発熱抵抗素子を提供する。
【０００９】
本発明によれば、接合面の少なくとも一方に凹部が形成された絶縁基板と蓄熱層とを相互に接合して、絶縁基板と蓄熱層との間に形成された空洞部が、発熱抵抗体に対向する領域に形成されるので、発熱抵抗体からの発熱が絶縁基板側に伝導することが空洞部によって制限され、より効率的に利用することができる。
この場合において、空洞部の絶縁基板側の内表面が表面粗さＲａ０．２μｍ以上に処理されているので、エッチング等により滑らかに形成された凹部の内表面と比較して表面積が拡大されており、空洞部に封入されている気体の分子が絶縁基板と衝突する機会を増大させることができる。その結果、気体に伝達された熱を速やかに絶縁基板に伝達して放熱し、空洞部に蓄熱される不都合の発生を未然に防止することができる。
また、前記絶縁基板および前記蓄熱層が無アルカリガラスにより構成されているので、長時間使用してもアルカリイオンが溶出することがない。したがって、周囲の発熱抵抗体や電極あるいはその近傍に設置されるドライバＩＣに対してアルカリイオンによる悪影響が及ぼされることを防止することができる。なお、無アルカリガラスは、パイレックス（登録商標）ガラスと比較して安価であり、また加工性も良好であるため、発熱抵抗素子を安価に製造することができる。
【００１０】
上記発明においては、前記空洞部の深さが、１μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。
このようにすることで、空洞部内の気体の厚さが１μｍ以上と十分に確保されていて断熱効果が高く、発熱抵抗素子の消費電力を低く抑えることができる。また、空洞部の深さを１００μｍ以下とすることにより、発熱抵抗素子の厚さを薄く抑えることができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記絶縁基板と前記蓄熱層とが、両者の前記接合面を相互に密着させた状態で、徐冷点から軟化点までの間の温度に加熱することにより接合されていてもよい。
このようにすることで、絶縁基板と蓄熱層とを同一のガラス材料により構成しても容易に接合することができ、絶縁基板と蓄熱層との熱膨張率差をなくして、発熱によるソリや歪みの発生を抑えることができる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記空洞部が、外部に対して密封され、内部に気体が封入されていてもよい。
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を支持することができ、耐圧性能の高い発熱抵抗素子を提供することができる。
【００１４】
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。
【００１５】
また、本発明は、上記いずれかの発熱抵抗素子を備えるサーマルヘッドを提供する。
本発明によれば、長期間使用されても空洞部が熱源となる不都合を防止して、尾引のような現象による印字品質の劣化を防止することができる。
【００１６】
また、本発明は、上記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、低コストに鮮明な印字を長時間継続的に行うことができる。
【００１７】
また、本発明は、無アルカリガラスにより構成された絶縁基板と蓄熱層との接合面の少なくとも一方に凹部を形成する凹部形成ステップと、前記絶縁基板および前記蓄熱層の前記接合面を相互に密着させて接合する接合ステップと、前記蓄熱層上の前記凹部に対向する位置に発熱抵抗体を形成する抵抗体形成ステップとを備え、前記凹部形成ステップが、前記凹部の前記絶縁基板側の内表面を表面粗さＲａ０．２μｍ以上に処理する発熱抵抗素子の製造方法を提供する。
【００１８】
本発明によれば、凹部形成ステップにおいて、絶縁基板側の凹部の内表面の表面粗さをＲａ０．２μｍ以上に処理するので、絶縁基板と蓄熱層とを接合することにより形成される空洞部の絶縁基板側の表面をエッチング等により滑らかに形成した場合よりも十分に粗く形成した発熱抵抗素子を製造することができる。その結果、空洞部内の気体の気体分子の絶縁基板との接触の機会を増加させて、気体から絶縁基板へのより積極的な放熱を促し、長期使用によっても空洞部が熱源となる不都合の発生を未然に防止することができる。
【００１９】
上記発明においては、前記凹部形成ステップが、サンドブラストにより凹部を形成することとしてもよい。また、前記凹部形成ステップが、金型を利用した高温加圧成形により凹部を形成することとしてもよい。
このようにすることで、サンドブラストや高温加圧成形により、各角部に１０μｍ以上の曲率半径を有し、かつ、内表面がエッチング等により滑らかに形成した場合よりも十分に粗い凹部を容易に形成することができる。その結果、上記効果に加えて、凹部を閉塞することにより形成される空洞部内の気体の気体分子の絶縁基板との接触の機会を増加させて、気体から絶縁基板へのより積極的な放熱を促し、長期使用によっても空洞部が熱源となる不都合の発生のない発熱抵抗素子を簡易に製造することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、空洞部の気体への蓄熱を抑えて、印字品質を向上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】
【００２１】
本発明の一実施形態に係る発熱抵抗素子１とその製造方法、サーマルヘッド２およびサーマルプリンタ（プリンタ）３について、図１〜図７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１は、図１に示されるサーマルプリンタ３のサーマルヘッド２に用いられる。
【００２２】
サーマルプリンタ３は、本体フレーム４と、水平配置されるプラテンローラ５と、該プラテンローラ５の外周面に対向配置されるサーマルヘッド２と、プラテンローラ５とサーマルヘッド２との間に感熱紙６を送り出す紙送り機構７と、サーマルヘッド２を感熱紙６に対して所定の押圧力で押し付ける加圧機構８とを備えている。
【００２３】
サーマルヘッド２は、図２の正面図に示されるように平板状に構成され、間隔を空けて複数の発熱抵抗素子１を備えている。各発熱抵抗素子１は、図３の縦断面図に示されるように、絶縁基板９と、蓄熱層１０と、発熱抵抗体１１と、保護膜層１２とを積層状態に備えている。
なお、図示しないが、絶縁基板９は、放熱板に接着されている。
【００２４】
絶縁基板９および蓄熱層１０は、いずれも無アルカリガラス（コーニング１７３７）により構成されており、それらを密着させた状態で、それらを構成する材料の徐冷点（７２０℃）から軟化点（９７５℃）までの間の温度に加熱することにより相互に接合されている。
蓄熱層１０は、厚さ２μｍ以上１００μｍ以下に構成されている。
【００２５】
発熱抵抗体１１は、蓄熱層１０上に所定のパターンで形成される発熱抵抗体層１３と、蓄熱層１０上に発熱抵抗体層１３と接して設けられる個別電極１４および共通電極１５とを有している。
絶縁基板９と蓄熱層１０との少なくともいずれかの接合面（本実施形態においては絶縁基板９の接合面９ａ）には、各発熱抵抗体１１に対向する領域に凹部１６が形成されている。絶縁基板９と蓄熱層１０とが密着状態に接合されることにより、凹部１６の開口部が平坦な蓄熱層１０の表面によって閉塞され、これにより、絶縁基板９と蓄熱層１０との間の発熱抵抗体１１に対向する位置に、密封された空洞部１７が設けられている。
【００２６】
ここで、凹部１６の形状は任意であって、その大きさは、発熱抵抗体１１の寸法に近ければ、発熱抵抗体１１よりも大きくてもよく、小さくてもよい。
凹部１６を発熱抵抗体１１側から積層方向に見たときに、発熱抵抗体１１の発熱有効面積よりも大きくした場合には、発熱抵抗体１１と絶縁基板９との間の断熱性能を向上することができる。一方、凹部１６の大きさを発熱抵抗体１１の発熱有効面積よりも小さくした場合には、積層方向への押圧力に対する発熱抵抗素子１の機械的強度を向上することができる。
【００２７】
本実施形態においては、凹部１６は、絶縁基板９側に設けられており、発熱抵抗体１１側から積層方向に見たときに発熱抵抗体１１より若干大きな略相似形の四角形に形成されている。また、凹部１６の深さＤは、１μｍ以上１００μｍ以下に設定されている。すなわち、この発熱抵抗素子１では、空洞部１７内の気体層の厚さが１μｍ以上と十分に確保されていて、この気体層による断熱効果が高い。また、凹部１６の深さＤが１００μｍ以下に設定されることにより、発熱抵抗素子１の厚さ寸法を十分に薄く抑えることができる。
【００２８】
また、本実施形態においては、図４に示されるように、凹部１６の各角部Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、それぞれ１０μｍ以上の曲率半径を有する形状に形成されている。また凹部１６の内表面は、表面粗さＲａ０．２μｍ以上となるように形成されている。図４（ａ）は凹部１６を開口部側から見た正面図、同図（ｂ）、（ｃ）は、それぞれａ−ａ縦断面図およびｂ−ｂ縦断面図である。
【００２９】
なお、凹部１６の開口部寸法Ｗ，Ｌと各角部の曲率半径Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の間には、以下の関係がある。すなわち、１０μｍ≦Ｒ１≦１／２Ｌ、１０μｍ≦Ｒ２≦１／２Ｗ、１
０μｍ≦Ｒ３≦１／２Ｌ（Ｌ≦Ｗの場合）または１０μｍ≦Ｒ３≦１／２Ｗ（Ｗ≦Ｌの場
合）である。
【００３０】
次に、本実施形態に係る発熱抵抗素子１およびサーマルヘッド２の製造方法について説明する。
まず、絶縁基板９の一面の発熱抵抗体１１が形成される領域に所定深さの凹部１６を形成する（凹部形成ステップ）。
【００３１】
凹部１６の形成は、図５に示されるように、（ａ）絶縁基板９を構成する無アルカリガラス基板の一面に、ウレタン系等の衝撃を吸収可能なフォトレジスト材１８を塗布し、（ｂ）このフォトレジスト材１８を所定のパターンのフォトマスク（図示略）を用いて露光し、空洞部１７を形成する領域以外の部分を固化させ、固化していない領域を除去することにより窓部１９を形成する。この状態で、（ｃ）サンドブラスト加工を行うことにより、窓部１９に対応する絶縁基板９をサンドによって削り取る。これにより、角部に１０μｍ以上の曲率半径を有し、表面粗さＲａ０．２μｍ以上の内表面を有する凹部１６を容易に形成することができる。
【００３２】
角部の曲率半径および表面粗さは、マスク形状、サンド粒子径、ブラスト圧力、サンド粒子量および吹きつけ角度を適宜調節することにより、所望の値に調整することができる。表面粗さは、Ｒａ０．２μｍ未満の場合には、サンド粒子径を非常に小さくする必要があり、単位時間当たりの加工量（除去量）が相当減るので量産的ではない。この状態で、（ｄ）絶縁基板９の表面からフォトレジスト材１８を除去する。なお、サンドブラスト加工に代えて、金型を利用した高温成形によって凹部１６を形成してもよい。
【００３３】
次に、蓄熱層１０となる無アルカリガラス基板を用意し、（ｅ）凹部１６を形成した絶縁基板９の表面９ａに密着させて凹部１６を閉塞する。この状態で、絶縁基板９および蓄熱層１０を無アルカリガラスの徐冷点（７２０℃）から軟化点（９７５℃）の間の温度に加熱して両者を接合する（接合ステップ）。
その後、（ｆ）エッチングや研磨等によって蓄熱層１０の接合面とは反対側の表面を除去し、蓄熱層１０を所望の厚さ寸法（２μｍ〜１００μｍ）に加工する。
【００３４】
そして、発熱抵抗体層１３、個別電極１４、共通電極１５および保護膜層１２を順次形成する（抵抗体形成ステップ）。なお、発熱抵抗体層１３、個別電極１４、共通電極１５および保護膜層１２を形成する順序は任意でよい。
【００３５】
これら、発熱抵抗体層１３、個別電極１４、共通電極１５および保護膜層１２は、従来の発熱抵抗素子におけるこれら部材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）、蒸着等の薄膜形成法を用いて蓄熱層１０上にＴａ系やシリサイド系等の発熱抵抗体層１３の材料の薄膜を成膜し、この発熱抵抗体層１３の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層１３を形成する。
【００３６】
同様に、蓄熱層１０上にＡｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｇ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てこの膜をリフトオフ法やエッチング法等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する等したりして、所望の形状の個別電極１４および共通電極１５を形成する。
【００３７】
本実施形態では、１つの発熱抵抗体層１３に対して２つの独立した個別電極１４を設け、共通電極１５を一方の個別電極１４上に被せて設けることで、共通電極１５の配線抵抗値の低減を図っている。
そして、発熱抵抗体層１３、個別電極１４および共通電極１５を形成した後に、蓄熱層１０上にＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＡｌＯＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ダイヤモンドライクカーボン等の保護膜層１２の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層１２を形成する。これにより、本実施形態に係る発熱抵抗素子１を複数備えたサーマルヘッド２が製造される。
【００３８】
このように構成された本実施形態に係る発熱抵抗素子１およびサーマルヘッド２によれば、絶縁基板９と蓄熱層１０との間の発熱抵抗体１１に対向する領域に空洞部１７が形成されていて、この空洞部１７内の気体層は蓄熱層１０から絶縁基板９への熱の流入を規制する断熱層として機能する。本実施形態では、凹部１６の深さＤが１μｍ以上であるので、十分に厚い気体層が形成され、高い断熱効果を奏する。
【００３９】
さらに、蓄熱層１０の厚さが１００μｍ以下に設定されているので、蓄熱層１０自体の熱容量が小さく、発熱抵抗体１１により発生された熱が蓄熱層１０に奪われることが抑制される。
このように、本実施形態に係る発熱抵抗素子１およびサーマルヘッド２では、発熱抵抗体１１から発生された熱を蓄熱層１０側に逃がすことなく有効に利用することができる。したがって、発熱抵抗体１１の発熱効率を向上し、消費電力を低減することができる。
【００４０】
また、発熱抵抗体１１から発生した熱が絶縁基板９に伝わり難いので、連続して使用してもサーマルヘッド２全体の温度が上昇し難いという利点がある。
さらに、本実施形態に係る発熱抵抗素子１は、蓄熱層１０と絶縁基板９とが同一のガラス材料により構成されているので、熱膨張率差がなく、発熱抵抗体１１から発生する熱によって、ソリや歪みが発生する不都合がない。
【００４１】
また、本実施形態に係る発熱抵抗素子１は、蓄熱層１０と絶縁基板９とが無アルカリガラスにより構成されているので、長時間使用してもアルカリイオンが溶出することがない。したがって、周囲の発熱抵抗体１１や電極１４，１５あるいはその近傍に設置されるドライバＩＣに対してアルカリイオンによる悪影響が及ぼされることを防止することができる。
また、無アルカリガラスは、パイレックス（登録商標）ガラスと比較して安価であり、また加工性も良好であるため、発熱抵抗素子１を安価に製造することができる。
【００４２】
また、シリコンの熱伝導率が１６８Ｗ／ｍＫであるのに対し、ガラスの熱伝導率が０．９Ｗ／ｍＫ、空気の熱伝導率が０．０２Ｗ／ｍＫであり、従来のシリコン基板に代えて、無アルカリガラス基板を採用することで、熱伝導率を十分に低減させて、蓄熱層１０から絶縁基板９を介して放熱されるのを防止して、熱効率をさらに向上することができる。
【００４３】
また、本実施形態に係る発熱抵抗素子１は、空洞部１７を形成している凹部１６の内表面の表面粗さがＲａ０．２μｍ以上に設定されているので、エッチング等により滑らかに形成された凹部の内表面と比較して表面積が拡大されており、空洞部１７に封入されている気体の分子が絶縁基板９と衝突する機会を増大させることができる。
【００４４】
例えば、図６に、凹部１６の表面粗さごとの発熱抵抗素子１の熱応答特性を示す。図６において、グラフｔ１，ｔ２はサーマルヘッド２に所定の時間だけ電圧を加え、その後所定の時間休止したときのサーマルヘッド２の温度変化を示すものである。また、グラフｔ３，ｔ４は電圧を加える前のサーマルヘッド２の温度を結んだ仮想の曲線であり、本発明のサーマルヘッド２の説明をわかり易くするために併記したものである。
図６の（ａ）は、従来の表面粗さ（Ｒａ０．０２μｍ）と、本実施形態の最小表面粗さ（Ｒａ０．２μｍ）の場合の熱応答特性を対比して示すグラフであり、（ｂ）は従来の表面粗さ（Ｒａ０．０２μｍ）と、本実施形態の最大表面粗さ（Ｒａ３μｍ）の場合の熱応答特性を対比して示すグラフである。これによれば、本実施形態によれば、長時間の使用による温度上昇が従来よりも低く抑えられることがわかる。
【００４５】
また、図７に、図６に示されるように１０パルスの繰り返し発熱を行った後（０．０２５秒後）の発熱抵抗素子１の温度と、空洞部１７内表面の表面粗さとの関係を示す。
これらのグラフによれば、本実施形態に係る発熱抵抗素子１により、気体層に伝達された熱を速やかに絶縁基板９に伝達して放熱することができる。
【００４６】
また、本実施形態に係る発熱抵抗素子１は、空洞部１７を形成している凹部１６の角部Ｒ１〜Ｒ３が１０μｍ以上の曲率半径を有する丸みを帯びた形状に構成されているので、角部Ｒ１〜Ｒ３における応力集中が抑制され、機械的強度を向上することができる。また、機械的強度が高いので、蓄熱層１０の厚さを２〜１００μｍとしても、十分な機械的強度の発熱抵抗素子１を提供することができる。蓄熱層１０を薄くすることにより、発熱効率をさらに向上することができる。
【００４７】
したがって、本実施形態に係るサーマルヘッド２を備えるサーマルプリンタ３によれば、長時間使用されても、発熱抵抗体１１からの熱が蓄熱層１０や空洞部１７に蓄熱され難く、したがって、熱を効率よく使用でき、かつ、空洞部１７が熱源となることを防止することができる。その結果、尾引等の現象による印字品質の低下を防止することができる。また、サーマルヘッド２に熱膨張率差によるソリや歪みが発生しないので、サーマルヘッド２と感熱紙６との当たりの変化が発生せず、印字品質の低下を防止することができる。
【００４８】
さらに、サーマルヘッド２の機械的強度が高く、長時間にわたって繰り返し押圧力が作用してもサーマルヘッド２を健全な状態に維持することができる。
したがって、長期信頼性を確保した高効率の発熱抵抗素子１、サーマルヘッド２およびサーマルプリンタ３を提供することができる。
【００４９】
また、本実施形態に係る発熱抵抗素子１の製造方法によれば、同一の無アルカリガラスからなる蓄熱層１０と絶縁基板９とを無アルカリガラスの徐冷点から軟化点の間の温度に加熱することにより接合するので、接着剤層を必要とせず、接着剤層の材料、接着剤層の形成工程が不要となり、低コストかつ短時間で、簡易に発熱抵抗素子１を製造することができる。
【００５０】
なお、本実施形態に係る発熱抵抗素子１においては、絶縁基板９および蓄熱層１０を同一の無アルカリガラスによって構成したが、これに限定されるものではなく、同一のソーダガラス材料、あるいは、同一のパイレックス（登録商標）ガラス材料により構成してもよい。ソーダガラスの場合には、徐冷点（５４０℃）〜軟化点（７３０℃）の間の温度、パイレックス（登録商標）ガラスの場合には、徐冷点（５６５℃）〜軟化点（８２０℃）の間の温度に加熱すれば、同様に容易に接合することができる。
【００５１】
また、本実施形態においては、絶縁基板９に設けた凹部１６を平坦な蓄熱層１０によって閉塞することにより、内部に空気を封入した空洞部１７を設けたが、これに代えて、図９（ａ）に示されるように、蓄熱層１０に凹部１６を設け、平坦な絶縁基板９によって閉塞することにより空洞部１７を形成してもよい。また、図９（ｂ）に示されるように、蓄熱層１０および絶縁基板９の両方に凹部１６を設けて合わせることにより空洞部１７を形成してもよい。
【００５２】
いずれの場合においても、蓄熱層１０側の空洞部１７内表面は滑らかに形成し、絶縁基板９側の空洞部１７内表面は表面粗さＲａ０．２μｍ以上に形成することが好ましい。これにより、蓄熱層１０から空洞部１７内の気体層への伝熱を抑制し、気体層から絶縁基板９への伝熱を促進して、空洞部１７が熱源となる不都合の発生を未然に防止することができる。
また、蓄熱層１０側に凹部１６を設ける場合には、蓄熱層１０の最も薄い部分の厚さが２μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【００５３】
また、絶縁基板９および蓄熱層１０の両接合面にそれぞれ凹部１６を設けてこれを合わせることにより空洞部１７を形成してもよい。
また、空洞部１７には、空気に代えて、Ｎ２やＨｅ，Ａｒ等の不活性ガスを封入することにしてもよい。これにより、ガスが蓄熱層１０を透過して発熱抵抗体１１に到達しても、発熱抵抗体１１が酸化したり特性劣化したりすることを防止し、信頼性、耐久性を向上することができる。
また、空洞部１７を密封し、空洞部１７内を大気圧以下に減圧してもよい。これにより、空洞部１７による断熱効果を向上することができる。
【００５４】
また、本実施形態においては、空洞部１７を、各発熱抵抗体１１に対向させて個別に設けることとしたが、これに代えて、図８に示されるように、複数の発熱抵抗体１１に対向する共通の凹部１６'および空洞部１７'を設けることにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態に係るサーマルプリンタの構成を示す縦断面図である。
【図２】図１のサーマルプリンタに備えられる本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドを示す正面図である。
【図３】図２のサーマルヘッドに備えられる本発明の一実施形態に係る発熱抵抗素子を示すα−α縦断面図である。
【図４】図３の発熱抵抗素子の空洞部の形状を説明する（ａ）正面図、（ｂ）ａ−ａ縦断面図、（ｃ）ｂ−ｂ縦断面図である。
【図５】図３の発熱抵抗素子の製造方法を示す説明図である。
【図６】図１の発熱抵抗素子における空洞部内表面の表面粗さ毎の熱応答特性を示すグラフである。
【図７】繰り返し発熱後の発熱抵抗素子の温度と空洞部内表面の表面粗さとの関係を示すグラフである。
【図８】図２のサーマルヘッドの変形例を示す正面図である。
【図９】図３の発熱抵抗素子の変形例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  発熱抵抗素子
２  サーマルヘッド
３  サーマルプリンタ（プリンタ）
９  絶縁基板
９ａ  接合面
１０  蓄熱層
１１  発熱抵抗体
１６，１６'  凹部
１７，１７'  空洞部
【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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