(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板の上に積層された絶縁被膜の上に、複数の発熱抵抗体が間隔をあけて配列され、前記発熱抵抗体の一端に共通配線がそれぞれ接続されるとともに、前記発熱抵抗体の他端に個別配線がそれぞれ接続されてなる発熱抵抗素子部品であって、
前記支持基板の表面に、前記発熱抵抗体の発熱部に対向する領域に配置された第一の凹部と、該第一の凹部の近傍に間隔をあけて配置された第二の凹部とが形成されている発熱抵抗素子部品。
【請求項２】
前記第二の凹部が、前記第一の凹部に対して前記共通配線側および前記個別配線側に、それぞれ前記発熱抵抗体の配列方向に沿って形成されている請求項１に記載の発熱抵抗素子部品。
【請求項３】
前記第二の凹部が、前記複数の発熱抵抗体に共通して設けられている請求項２に記載の発熱抵抗素子部品。
【請求項４】
前記第一の凹部が、前記複数の発熱抵抗体に共通して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５】
前記第二の凹部が、前記第一の凹部の周囲を取り囲む環状に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６】
前記第一の凹部および／または前記第二の凹部が、前記支持基板の板厚方向に貫通している請求項１から５のいずれか一項に記載の発熱抵抗素子部品。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項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サーマルプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型ハンディターミナルに代表される小型情報機器端末に多く搭載されるサーマルプリンタに用いられ、印画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画を行うための発熱抵抗素子部品（サーマルヘッド）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、サーマルプリンタは小型情報機器端末に多く用いられるようになってきている。小型情報機器端末はバッテリー駆動であるため、サーマルプリンタの省電力化が強く求められ、そのための発熱効率の高いサーマルヘッドが求められている。
サーマルヘッドの高効率化においては、発熱抵抗体の下層に断熱層を形成する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。発熱抵抗体で発生した熱量のうち、発熱抵抗体上方の耐摩耗層に伝達される上方伝達熱量の方が発熱抵抗体下方の絶縁基板に伝達される下方伝達熱量よりも大きくなるので、印字時に必要とされるエネルギー効率が良好となる。
【特許文献１】特開２００４−３４６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に開示されたサーマルヘッドでは、発熱素子で発生した熱が接続部のところで補強層、アンダーコート、および蓄熱層を通って基板全体に拡散してしまい、発熱効率が低下してしまうといった問題点があった。
また、上記特許文献１に開示されたサーマルヘッドには、発熱素子と密閉空所との間に、密閉空所に作用する外部荷重を緩衝させ得る補強層が設けられている。しかし、この補強層には屈曲部があり、外部荷重に対して十分な強度を得ることは難しいといった問題点もあった。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、発熱抵抗体の発熱効率を向上して消費電力の低減化を図り、発熱抵抗体下部の基板の強度を向上させることができる発熱抵抗素子部品およびサーマルプリンタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る発熱抵抗素子部品は、支持基板の上に積層された絶縁被膜の上に、複数の発熱抵抗体が間隔をあけて配列され、前記発熱抵抗体の一端に共通配線がそれぞれ接続されるとともに、前記発熱抵抗体の他端に個別配線がそれぞれ接続されてなる発熱抵抗素子部品であって、前記支持基板の表面に、前記発熱抵抗体の発熱部に対向する領域に配置された第一の凹部と、該第一の凹部の近傍に間隔をあけて配置された第二の凹部とが形成されている。
【０００６】
本発明に係る発熱抵抗素子部品によれば、発熱抵抗体の直下に形成された第一の凹部の近傍に間隔をあけて第二の凹部が設けられているので、発熱抵抗体で発生した熱（熱量）が、支持基板内へ流出してしまうことを抑制することができ、発熱抵抗体の発熱効率を向上させることができて、消費電力の低減化を図ることができる。
また、本発明に係る発熱抵抗素子部品によれば、第一の凹部と第二の凹部との間に、発熱抵抗体の表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隔壁が形成されることとなる。すなわち、印刷時等に発熱抵抗体の表面側から押圧力を受けても、第一の凹部と第二の凹部との間に形成された隔壁によって押圧力が支持されることとなるので、支持基板の機械的強度を向上させることができ、耐圧性能を向上させることができる。
【０００７】
上記発熱抵抗素子部品において、前記第二の凹部が、前記第一の凹部に対して前記共通配線側および前記個別配線側に、それぞれ前記発熱抵抗体の配列方向に沿って形成されているとさらに好適である。
【０００８】
このような発熱抵抗素子部品によれば、第一の凹部の両側方（例えば、図６において左方および右方）には第二の凹部が形成されていない状態となる（すなわち、第一の凹部の両側方に隔壁が設けられたのと同じ状態となる）ので、支持基板の機械的強度および耐圧性能をさらに向上させることができる。
【０００９】
上記発熱抵抗素子部品において、前記第二の凹部が、前記複数の発熱抵抗体に共通して設けられているとさらに好適である。
【００１０】
このような発熱抵抗素子部品によれば、隣接して配置された第二の凹部同士が互いに連通状態とされ、発熱抵抗体で発生した熱（熱量）の、支持基板内への流出経路の一部が遮断されることとなるので、発熱抵抗体で発生した熱（熱量）が、支持基板内へ流出してしまうことをさらに抑制することができ、発熱抵抗体の発熱効率をさらに向上させることができて、消費電力の低減化をさらに図ることができる。
【００１１】
上記発熱抵抗素子部品において、前記第一の凹部が、前記複数の発熱抵抗体に共通して設けられているとさらに好適である。
【００１２】
このような発熱抵抗素子部品によれば、隣接して配置された第一の凹部同士が互いに連通状態とされ、発熱抵抗体で発生した熱（熱量）の、支持基板内への流出経路の一部が遮断されることとなるので、発熱抵抗体で発生した熱（熱量）が、支持基板内へ流出してしまうことをさらに抑制することができ、発熱抵抗体の発熱効率をさらに向上させることができて、消費電力の低減化をさらに図ることができる。
【００１３】
上記発熱抵抗素子部品において、前記第二の凹部が、前記第一の凹部の周囲を取り囲む環状に設けられているとさらに好適である。
【００１４】
このような発熱抵抗素子部品によれば、発熱抵抗体の直下に形成された第一の凹部の周囲をぐるりと取り囲むように、一つまたは複数の第二の凹部が環状に設けられていることとなるので、発熱抵抗体で発生した熱（熱量）が、支持基板内へ流出してしまうことをさらに抑制することができ、発熱抵抗体の発熱効率をさらに向上させることができて、消費電力の低減化をさらに図ることができる。
【００１５】
上記発熱抵抗素子部品において、前記第一の凹部および／または前記第二の凹部が、前記支持基板の板厚方向に貫通しているとさらに好適である。
【００１６】
このような発熱抵抗素子部品によれば、第一の凹部および第二の凹部が、支持基板の板厚方向に貫通する貫通部（貫通穴）とされ、発熱抵抗体で発生した熱（熱量）の、支持基板内への流出経路の大部分が遮断されることとなるので、発熱抵抗体で発生した熱（熱量）が、支持基板内へ流出してしまうことをさらに抑制することができ、発熱抵抗体の発熱効率をさらに向上させることができて、消費電力をさらに低減化させることができる。
【００１７】
本発明に係るサーマルプリンタは、発熱抵抗体の発熱効率を向上して消費電力の低減化を図り、発熱抵抗体下部の支持基板の強度を向上させることができる発熱抵抗素子部品を具備しているので、少ない電力で感熱紙に印刷することができ、バッテリーの持続時間を長期化させることができるとともに、プリンタ全体の信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
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化を図り、発熱抵抗体下部の基板の強度を向上させ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】
【００１９】
以下、本発明に係る発熱抵抗素子部品の第１実施形態について、図１から図５を参照しながら説明する。
図１は本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の平面図であり、保護膜を取り除いた状態を示す図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図、図３（ａ）〜図３（ｅ）は本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の製造方法を説明するための工程図、図４はアンダーコート（絶縁皮膜）の厚みをパラメータとして、サーマルヘッドの発熱効率を計算した結果を示すグラフ、図５は第一の中空断熱層および第二の中空断熱層の厚みをパラメータとして、サーマルヘッドの発熱効率を計算した結果を示すグラフである。
【００２０】
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」という。）である。
図２に示すように、サーマルヘッド１は、支持基板（以下、「基板」という。）２と、基板２の上に形成されたアンダーコート（絶縁皮膜）３とを備えている。また、図１および図２に示すように、アンダーコート３の上には複数の発熱抵抗体４が一方向に間隔をあけて形成され（配列され）、発熱抵抗体４には配線５が接続されている。配線５は、発熱抵抗体４の配列方向に直交する方向（以下、「印刷対象物送り方向」という。）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。さらに、図２に示すように、サーマルヘッド１は、発熱抵抗体４および配線５の上面を被覆する保護膜６を備えている。
なお、発熱抵抗体４が実際に発熱する部分（以下、「発熱部」という。）は、配線５と重ならない部分である。
【００２１】
図１および図２に示すように、基板２の表面（図２において上側の面）には、第一の空洞部（第一の中空断熱層）７を形成する第一の凹部８と、第二の空洞部（第二の中空断熱層）９を形成する第二の凹部１０とが形成されている。
第一の凹部８は、発熱抵抗体４の発熱部によって覆われる領域に、第一の空洞部７が位置するように形成された（すなわち、発熱抵抗体４の発熱部の裏面（図２において下側の面）側を連通するとともに、発熱抵抗体４の配列方向に沿って、発熱抵抗体４を跨ぐように形成された）平面視矩形状を呈する凹所である。そして、第一の凹部８の底面（基板２の表面に平行な面）および壁面（基板２の表面と直行する面）と、アンダーコート３の裏面（図２において下側の面）とで形成される（密閉される）空間は、第一の空洞部７を構成している。
第二の凹部１０は、第一の空洞部７の周囲をぐるりと取り囲むように形成された無端状の凹所であり、内側（内方）に形成された壁面（基板２の表面と直行する面）の輪郭および外側（外方）に形成された壁面（基板２の表面と直行する面）の輪郭はそれぞれ、平面視矩形状を呈している。そして、第二の凹部１０の底面（基板２の表面に平行な面）および両壁面と、アンダーコート３の裏面（図２において下側の面）とで形成される（密閉される）空間は、第二の空洞部９を構成している。
【００２２】
また、基板２の表面に、第一の凹部８および第二の凹部１０が形成されることにより、これら第一の凹部８と第二の凹部１０との間に、表面全体がアンダーコート３の裏面と当接する、無端状の隔壁１１が形成されることとなる。すなわち、これら第一の凹部８と第二の凹部１０とは、隔壁１１によって区画される（仕切られる）こととなる。
この隔壁１１の幅（第一の凹部８と第二の凹部１０との間の距離）は、小さければ小さいほど（薄ければ薄いほど）発熱効率を向上させることができるが、その反面、機械的強度が低下してしまう。そのため、隔壁１１の幅は、第一の凹部８および第二の凹部１０の深さ（基板２の表面と直行する方向の長さ）の１／５倍〜２倍程度（好ましくは、０．２倍）に設定している。すなわち、第一の凹部８および第二の凹部１０の深さが１００μｍである場合には、隔壁１１の幅は２０μｍ〜２００μｍ程度（好ましくは、２０μｍ）に設定されることとなる。
なお、このような幅を有する隔壁１１は、サンドブラスト、ドライエッチング、ウェットエッチング、レーザー加工等により第一の凹部８および第二の凹部１０を加工することにより作成可能である。
【００２３】
一方、第二の凹部１０の幅（内側に形成された壁面と外側に形成された壁面との間の距離）は、大きければ大きいほど（広ければ広いほど）発熱効率を向上させることができるが、その反面、機械的強度が低下してしまう。そのため、第二の凹部１０の幅は、第一の凹部８の幅（印刷対象物送り方向の長さ）の１／３倍〜１倍程度に設定している。すなわち、第一の凹部８の幅が１５０μｍである場合には、第二の凹部１０の幅は５０μｍ〜１５０μｍ程度に設定されることとなる。
【００２４】
次に、図３を用いて、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。
まず、図３（ａ）に示すように、一定の厚さを有する基板２の表面の、発熱抵抗体４が形成される領域に、第一の空洞部７を形成する第一の凹部８を加工し、この第一の凹部８の周囲に、第二の空洞部９を形成する第二の凹部１０を加工する。基板２の材料としては、例えば、ガラス基板、単結晶シリコン基板等が用いられる。また、基板２の厚みは、３００μｍ〜１ｍｍ程度である。
これら第一の凹部８および第二の凹部１０はそれぞれ、例えば、基板２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、レーザー加工等を施すことによって形成される。
【００２５】
なお、基板２にサンドブラストによる加工を施す場合には、基板２の表面にフォトレジスト材を被服し、この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、これら第一の凹部８および第二の凹部１０を形成する領域以外の部分を固化させる。その後、基板２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、これら第一の凹部８および第二の凹部１０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得る。この状態で、基板２の表面にサンドブラストを施すことで、所定深さの第一の凹部８および第二の凹部１０を得る。
エッチングによる加工を施す場合には、同様に、基板２の表面に第一の凹部８および第二の凹部１０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し、この状態で、基板２の表面にエッチングを施すことで、所定深さの第一の凹部８および第二の凹部１０を得る。このエッチング処理には、単結晶シリコンの場合、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム溶液、ＫＯＨ溶液、フッ酸と硝酸の混合液によるエッチング液等によるウェットエッチングが、また、ガラス基板の場合、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が行われる。そのほか、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。
【００２６】
次に、基板２の表面からエッチングマスクを全て除去した後、図３（ｂ）のように、この表面に厚さ５μｍ〜１００μｍの絶縁材料を接合してアンダーコート３を得る（接合工程）。このように基板２の表面にアンダーコート３を形成した状態では、基板２とアンダーコート３との間に、第一の空洞部７および第二の空洞部９が形成される。ここで、第一の凹部８および第二の凹部１０の深さが、第一の空洞部７および第二の空洞部９の深さ（すなわち、第一の中空断熱層７および第二の中空断熱層９の厚み）となるので、これら断熱層７，９の厚みの制御は容易である。アンダーコート３の材料としては、例えば、ガラス、樹脂等が用いられる。
また、ガラスからなる基板２と薄板ガラスからなるアンダーコート３とを接合する場合は、接着層を用いない熱融着で接合する。ガラスからなる基板２と薄板ガラスからなるアンダーコート３との接合処理は、ガラスからなる基板２および薄板ガラスからなるアンダーコート３の徐冷点以上で、かつ、軟化点以下の温度で行われる。そのため、基板２およびアンダーコート３の形状精度を保つことができ、信頼性が高い。
ここで、薄板ガラスとして１０μｍ程度の厚みのものは、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、このような薄い薄板ガラスを直接基板２に接合する代わりに、製造やハンドリングが容易な厚みをもった薄板ガラスを基板２に接合した後に、この薄板ガラスをエッチングや研磨等によって所望の厚みとなるように加工してもよい。この場合には、基板２の一面に容易、かつ、安価にごく薄いアンダーコート３を形成することができる。
薄板ガラスのエッチングには、上述したように、第一の凹部８および第二の凹部１０の形成に用いた各種エッチングを用いることができる。また、薄板ガラスの研磨には、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。
【００２７】
つづいて、このようにして形成したアンダーコート３の上に、発熱抵抗体４（図３（ｃ）参照）、個別配線５ｂ、共通配線５ａ（図３（ｄ）参照）、保護膜６（図３（ｅ）参照）を順次形成する。なお、発熱抵抗体４、個別配線５ｂ、および共通配線５ａを形成する順序は任意である。
これら発熱抵抗体４、個別配線５ｂ、共通配線５ａ、保護膜６は、従来のサーマルヘッドにおけるこれら部材の製造方法を用いて作製することができる。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絶縁皮膜上に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を形成する。
同様に、アンダーコート３の上に、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してこの膜をリフトオフ法、もしくは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する等して、所望の形状の個別配線５ｂおよび共通配線５ａを形成する。
このようにして発熱抵抗体４、個別配線５ｂ、および共通配線５ａを形成した後、アンダーコート３の上に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６を形成する。
【００２８】
このようにして製造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の直下に形成された第一の空洞部（第一の中空断熱層）７の周囲をぐるりと取り囲むように第二の空洞部（第二の中空断熱層）９が設けられているので、発熱抵抗体４で発生した熱（熱量）が、基板２内へ流出してしまうことを抑制することができ、発熱抵抗体４の発熱効率を向上させることができて、消費電力の低減化を図ることができる。
【００２９】
なお、図４は、アンダーコート３の厚みをパラメータとして、サーマルヘッドの効率（発熱効率）を計算した結果を示している。図４における効率は、本実施形態に係るサーマルヘッド１と同じ発熱抵抗体４、配線５、および保護膜６を有し、第一の空洞部７および第二の空洞部９を有していない（すなわち、第一の凹部８および第二の凹部１０の深さが０（零）とされた）サーマルヘッドの効率を１としている。また、図４中の実線は、本実施形態に係るサーマルヘッド１の効率とアンダーコート３の厚みとの関係を示し、図４中の破線は、本実施形態に係るサーマルヘッド１と同じ発熱抵抗体４、配線５、保護膜６、および第一の空洞部７を有し、第二の空洞部９を有していないサーマルヘッドの効率とアンダーコート３の厚みとの関係を示している。そして、図４からわかるように、本実施形態に係るサーマルヘッド１では、アンダーコート３の厚みが６μｍのときに、本実施形態に係るサーマルヘッド１と同じ発熱抵抗体４、配線５、および保護膜６を有し、第一の空洞部７および第二の空洞部９を有していないサーマルヘッドの２倍の効率を有し、本実施形態に係るサーマルヘッド１と同じ発熱抵抗体４、配線５、保護膜６、および第一の空洞部７を有し、第二の空洞部９を有していないサーマルヘッドの約１．０７倍（２／１．８７５）の効率を有することとなる。
【００３０】
一方、図５は、第一の凹部８および第二の凹部１０の深さ（すなわち、第一の空洞部（第一の中空断熱層）７および第二の空洞部（第二の中空断熱層）９の深さ）をパラメータとして、サーマルヘッドの効率（発熱効率）を計算した結果を示している。図５における効率は、図４同様、本実施形態に係るサーマルヘッド１と同じ発熱抵抗体４、配線５、および保護膜６を有し、第一の空洞部７および第二の空洞部９を有していない（すなわち、第一の凹部８および第二の凹部１０の深さが０（零）とされた）サーマルヘッドの効率を１としている。また、図５中の実線は、本実施形態に係るサーマルヘッド１の効率と第一の凹部８および第二の凹部１０の深さとの関係を示し、図５中の破線は、本実施形態に係るサーマルヘッド１と同じ発熱抵抗体４、配線５、保護膜６、および第一の空洞部７を有し、第二の空洞部９を有していないサーマルヘッドの効率と第一の凹部８の深さとの関係を示している。そして、図５からわかるように、本実施形態に係るサーマルヘッド１では、第一の凹部８および第二の凹部１０の深さが１００μｍのときに、本実施形態に係るサーマルヘッド１と同じ発熱抵抗体４、配線５、および保護膜６を有し、第一の空洞部７および第二の空洞部９を有していないサーマルヘッドの１．９６倍の効率を有し、本実施形態に係るサーマルヘッド１と同じ発熱抵抗体４、配線５、保護膜６、および第一の空洞部７を有し、第二の空洞部９を有していないサーマルヘッドの約１．０８倍（１．９６／１．８２）の効率を有することとなる。
【００３１】
また、本実施形態に係るサーマルヘッド１によれば、第一の凹部８と第二の凹部１０との間に、発熱抵抗体４の表面（図２において上側の面）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隔壁１１が設けられており、これにより、印刷時等に発熱抵抗体４の表面側から押圧力を受けても、第一の凹部８と第二の凹部１０との間に残った隔壁１１によって押圧力が支持されることとなるので、基板２の機械的強度を向上させることができ、耐圧性能を向上させることができる。
【００３２】
本発明に係るサーマルヘッドの第２実施形態について、図６を用いて説明する。
図６は本実施形態に係るサーマルヘッドの平面図であり、保護膜を取り除いた状態を示す図である。
図６に示すように、本実施形態に係るサーマルヘッド２１は、第二の凹部１０の代わりに、第二の凹部２２が設けられているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
【００３３】
第二の凹部２２は、共通配線５ａの側で発熱抵抗体４の配列方向に沿って一直線に延びる凹部２２ａと、個別配線５ｂの側で発熱抵抗体４の配列方向に沿って一直線に延びる凹部２２ｂとを有している。
凹部２２ａは、共通配線５ａによって覆われる領域の基板２の表面に、第二の空洞部（第二の中空断熱層）２３の一方（図６において上方）が位置するように形成されており、凹部２２ｂは、個別配線５ｂによって覆われる領域の基板２の表面に、第二の空洞部（第二の中空断熱層）２３の他方（図６において下方）が位置するように形成されている。そして、凹部２２ａの底面（基板２の表面に平行な面）および壁面（基板２の表面と直行する面）と、アンダーコート３の裏面とで形成される（密閉される）空間は、第二の空洞部２３の一方を構成し、凹部２２ｂの底面（基板２の表面に平行な面）および壁面（基板２の表面と直行する面）と、アンダーコート３の裏面とで形成される（密閉される）空間は、第二の空洞部２３の他方を構成している。
【００３４】
本実施形態に係るサーマルヘッド２１によれば、第一の凹部８の両側方（図６において左方および右方）に隔壁１１が設けられているので、基板２の機械的強度および耐圧性能を上述した第１実施形態のものよりも向上させることができる。
その他の作用効果は、上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
【００３５】
本発明に係るサーマルヘッドの第３実施形態について、図７を用いて説明する。
図７は本実施形態に係るサーマルヘッドの平面図であり、保護膜を取り除いた状態を示す図である。
図７に示すように、本実施形態に係るサーマルヘッド３１は、第一の凹部８の代わりに、第一の凹部３２が設けられているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
【００３６】
第一の凹部３２は、発熱抵抗体４の配列方向に沿って、各発熱抵抗体４の発熱部によって覆われる領域それぞれに、第一の空洞部（第一の中空断熱層）３３が個別に位置するように（すなわち、発熱抵抗体４の発熱部の裏面が連通状態とならないように）形成された、平面視矩形状を呈する凹所である。そして、第一の凹部３２の底面（基板２の表面に平行な面）および壁面（基板２の表面と直行する面）と、アンダーコート３の裏面とで形成される（密閉される）空間は、第一の空洞部３３を構成している。
また、基板２の表面に、これら第一の凹部３２が形成されることにより、第一の凹部３２と第一の凹部３２との間に、表面全体がアンダーコート３の裏面と当接する、隔壁３４が形成されることとなる。すなわち、第一の凹部３２と第一の凹部３２とは、隔壁３４によって区画される（仕切られる）こととなる。
【００３７】
本実施形態に係るサーマルヘッド３１によれば、第一の凹部３２と第一の凹部３２との間に隔壁３４が設けられているので、基板２の機械的強度および耐圧性能を上述した第１実施形態のものよりも向上させることができる。
その他の作用効果は、上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
【００３８】
本発明に係るサーマルヘッドの第４実施形態について、図８を用いて説明する。
図８は本実施形態に係るサーマルヘッドの平面図であり、保護膜を取り除いた状態を示す図である。
図８に示すように、本実施形態に係るサーマルヘッド４１は、第二の凹部９の代わりに、第二の凹部４２が設けられているという点で上述した第３実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第３実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
【００３９】
第二の凹部４２は、共通配線５ａの側で発熱抵抗体４の配列方向に沿って一直線上に延びる凹部４２ａと、個別配線５ｂの側で発熱抵抗体４の配列方向に沿って一直線に延びる凹部４２ｂとを有している。
凹部４２ａは、共通配線５ａによって覆われる領域の基板２の表面に、第二の空洞部（第二の中空断熱層）４３の一方（図８において上方）が飛び飛びに（破線状に）位置するように形成されており、凹部４２ｂは、個別配線５ｂによって覆われる領域の基板２の表面に、第二の空洞部（第二の中空断熱層）４３の他方（図８において下方）が飛び飛びに（破線状に）位置するように形成されている。そして、凹部４２ａの底面（基板２の表面に平行な面）および壁面（基板２の表面と直行する面）と、アンダーコート３の裏面とで形成される（密閉される）空間は、第二の空洞部４３の一方を構成し、凹部４２ｂの底面（基板２の表面に平行な面）および壁面（基板２の表面と直行する面）と、アンダーコート３の裏面とで形成される（密閉される）空間は、第二の空洞部４３の他方を構成している。
また、基板２の表面に、これら第二の凹部４２（より詳しくは、隣り合う第二の凹部４２）が所定の間隔をあけて形成されることにより、第二の凹部４２と第二の凹部４２との間に、表面全体がアンダーコート３の裏面と当接する、隔壁４４が形成されることとなる。すなわち、隣り合う第二の凹部４２と第二の凹部４２とは、隔壁４４によって区画される（仕切られる）こととなる。
【００４０】
本実施形態に係るサーマルヘッド４１によれば、隣り合う第二の凹部４２と第二の凹部４２との間に隔壁４４が設けられているので、基板２の機械的強度および耐圧性能を上述した第３実施形態のものよりも向上させることができる。
その他の作用効果は、上述した第３実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
【００４１】
本発明に係るサーマルヘッドの第５実施形態について、図９から図１１を用いて説明する。
図９は本実施形態に係るサーマルヘッドの平面図であり、保護膜を取り除いた状態を示す図、図１０は図９のＩＸ−ＩＸ矢視断面図、図１１（ａ）〜図１１（ｆ）は本実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を説明するための工程図である。
【００４２】
図９および図１０に示すように、本実施形態に係るサーマルヘッド５１は、第一の凹部８の代わりに、第一の貫通部５２が設けられており、第二の凹部９の代わりに第二の貫通部５３が設けられているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
【００４３】
図１０および図１１（ｆ）に示すように、基板２には、この基板２を板厚方向に貫通するとともに、第一の空洞部５４を形成する第一の貫通部５２と、第二の空洞部５５を形成する第二の貫通部５３とが形成されている。
第一の貫通部５２は、発熱抵抗体４の発熱部によって覆われる領域に、第一の空洞部５４が位置するように形成された（すなわち、発熱抵抗体４の発熱部の裏面（図１０において下側の面）側を連通するとともに、発熱抵抗体４の配列方向に沿って、発熱抵抗体４を跨ぐように形成された）平面視矩形状を呈する貫通穴である。そして、第一の貫通部５２の壁面（基板２の表面と直行する面）と、アンダーコート３の裏面（図１０において下側の面）とで形成される空間は、第一の空洞部５４を構成している。
第二の貫通部５３は、第一の空洞部５４の周囲をぐるりと取り囲むように形成された無端状の貫通穴であり、内側（内方）に形成された壁面（基板２の表面と直行する面）の輪郭および外側（外方）に形成された壁面（基板２の表面と直行する面）の輪郭はそれぞれ、平面視矩形状を呈している。そして、第二の貫通部５３の両壁面と、アンダーコート３の裏面（図１０において下側の面）とで形成される空間は、第二の空洞部５５を構成している。
【００４４】
また、基板２の表面上にアンダーコート３が形成されることにより、これら第一の貫通部５２と第二の貫通部５３との間に、表面全体がアンダーコート３の裏面と当接する、無端状の隔壁５６が形成されることとなる。すなわち、これら第一の貫通部５２と第二の貫通部５３とは、隔壁５６によって区画される（仕切られる）こととなる。
なお、図１０および図１１（ｆ）中の符号５７は、エッチングマスクである。
【００４５】
次に、図１１を用いて、本実施形態に係るサーマルヘッド５１の製造方法について説明する。
まず、図１１（ａ）に示すように、一定の厚さを有する基板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。アンダーコート３の材料としては、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＡｌＯＮ、Ｓｉ３Ｎ４等が用いられる。基板２の材料としては、例えば、ガラス基板、単結晶シリコン基板等が用いられる。基板２厚みは３００μｍ〜１ｍｍ程度である。アンダーコート３の厚さ寸法は５μｍ〜１００μｍである。
【００４６】
次に、図１１（ｂ）に示すように、基板２のアンダーコート３が設けられている面とは反対側の面（裏面）にエッチングのためのエッチングマスク５７を形成する。具体的には、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５７が成膜される。マスク材料としては、例えば、シリコン基板の場合はＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４等の絶縁材料が用いられ、ガラス基板の場合はＡｕ等の金属材料が用いられる。
エッチングマスク５７の表面にフォトレジスト（図示略）でパターニングした後、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５７を形成する。エッチングマスク５７は、基板２に第一の貫通部５２および第二の貫通部５３を形成するためのもので、表面側の発熱抵抗体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。
【００４７】
次いで、図１１（ｃ）に示すように、アンダーコート３の上に発熱抵抗体４を形成する。発熱抵抗体４の材料としては、例えば、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。
【００４８】
次いで、図１１（ｄ）に示すように、例えば、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。
【００４９】
その後、図１１（ｅ）に示すように、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、発熱抵抗体４および配線５の全面を被覆するように形成される。
【００５０】
最後に、図１１（ｆ）に示すように、図１１（ｂ）で形成されたエッチングマスク５７をマスクとして、基板２の裏面側から、ＲＩＥによるドライエッチング法やウェットエッチング法により、基板２をエッチングして裏面側からアンダーコート３の裏面に到達する第一の貫通部５２および第二の貫通部５３を形成する。
【００５１】
このようにして製造された本実施形態に係るサーマルヘッド５１によれば、第一の貫通部５２および第二の貫通部５３が、基板２の板厚方向に貫通する貫通穴とされているので、発熱抵抗体４で発生した熱（熱量）が、基板２内へ流出してしまうことを上述した第１実施形態のものよりも抑制することができ、発熱抵抗体４の発熱効率を上述した第１実施形態のものよりも向上させることができて、消費電力を上述した第１実施形態のものよりも低減化させることができる。
【００５２】
なお、本発明に係るサーマルヘッドは、上述した実施形態のものに限定されるものではなく、適宜必要に応じて変形実施、変更実施、および組合せ実施可能である。
例えば、第一の凹部８，３２を第一の貫通部５２と同様の貫通部とすることもでき、第二の凹部１０，２２，４２を第二の貫通部５３と同様の貫通部とすることもできる。
また、上述した実施形態では、第二の凹部１０，２２，４２、第二の貫通部５３を、第一の凹部８，３２、第一の貫通部５２の外側に、一重に配置したもの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、二重または三重以上に配置してもよい。
【００５３】
次に、本発明の一実施形態に係るサーマルプリンタ６０について、図１２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６０は、本体フレーム６１に、水平配置されるプラテンローラ６２と、プラテンローラ６２に感熱紙６３を挟んで押し付けられる上記第１〜第５実施形態に係るサーマルヘッド１，２１，３１，４１，５１とを備えている。サーマルヘッド１，２１，３１，４１，５１は、プラテンローラ６２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６４により所定の押圧力で感熱紙６３に押し付けられるようになっている。図中、符号６５は紙送り駆動モータである。
【００５４】
本実施形態に係るサーマルプリンタ６０によれば、サーマルヘッド１，２１，３１，４１，５１の発熱効率が高く、少ない電力で感熱紙６３に印刷することができる。したがって、バッテリーの持続時間を長期化させることが可能となる。
【００５５】
なお、上記各実施形態においては、サーマルヘッド１，２１，３１，４１，５１および直接感熱発色するサーマルプリンタ６０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１，２１，３１，４１，５１以外の発熱抵抗素子部品やサーマルプリンタ６０以外のプリンタ装置にも応用することができる。
【００５６】
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１，２１，３１，４１，５１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。
【００５７】
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】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るサーマルヘッドの平面図であり、保護膜を取り除いた状態を示す図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を説明するための工程図である。
【図４】アンダーコートの厚みをパラメータとして、サーマルヘッドの発熱効率を計算した結果を示すグラフである。
【図５】第一の中空断熱層および第二の中空断熱層の厚みをパラメータとして、サーマルヘッドの発熱効率を計算した結果を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態に係るサーマルヘッドの平面図であり、保護膜を取り除いた状態を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るサーマルヘッドの平面図であり、保護膜を取り除いた状態を示す図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係るサーマルヘッドの平面図であり、保護膜を取り除いた状態を示す図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係るサーマルヘッドの平面図であり、保護膜を取り除いた状態を示す図である。
【図１０】図９のＩＸ−ＩＸ矢視断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第５実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を説明するための工程図である。
【図１２】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】
【００５９】
１    サーマルヘッド（発熱抵抗素子部品）
２    基板（支持基板）
３    アンダーコート（絶縁被膜）
４    発熱抵抗体
５ａ  共通配線
５ｂ  個別配線
８    第一の凹部
１０    第二の凹部
２１    サーマルヘッド（発熱抵抗素子部品）
２２    第二の凹部
３１    サーマルヘッド（発熱抵抗素子部品）
３２    第一の凹部
４１    サーマルヘッド（発熱抵抗素子部品）
４２    第二の凹部
５１    サーマルヘッド（発熱抵抗素子部品）
５２    第一の貫通部
５３    第二の貫通部
６０    サーマルプリンタ
【図１】
0005181111.tif 000002
【図２】
0005181111.tif 000003
【図３】
0005181111.tif 000004
【図４】
0005181111.tif 000005
【図５】
0005181111.tif 000006
【図６】
0005181111.tif 000007
【図７】
0005181111.tif 000008
【図８】
0005181111.tif 000009
【図９】
0005181111.tif 000010
【図１０】
0005181111.tif 000011
【図１１】
0005181111.tif 000012
【図１２】
0005181111.tif 000013