(57)【要約】【課題】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つつ、簡易にかつ安価に製造することができる発熱抵抗素子、これを用いたサーマルヘッド、プリンタ、及び発熱抵抗素子の製造方法を提供する。【解決手段】サーマルヘッド４を、基板１１と、基板１１の一面に形成されるガラス製の蓄熱層１２と、蓄熱層１２上に設けられた発熱抵抗体１３とを有する構成とする。蓄熱層１２の発熱抵抗体１３に対向する領域には、発熱抵抗体１３が形成される面から離間した位置に、フェムト秒レーザーを用いたレーザー加工によって空洞部２６を複数形成する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
該基板の一面に形成されるガラス製の蓄熱層と、
該蓄熱層上に設けられた発熱抵抗体とを有し、
前記蓄熱層の前記発熱抵抗体に対向する領域には、前記発熱抵抗体が形成される面から離間した位置に、フェムト秒レーザーを用いたレーザー加工によって複数の空洞部、もしくは蛇行した線状の空洞部が形成されている発熱抵抗素子。
【請求項２】
前記蓄熱層の前記発熱抵抗体が形成される面から前記空洞部までの距離が、１μｍ以上３０μｍ以下に設定されている請求項１記載の発熱抵抗素子。
【請求項３】
前記蓄熱層には、前記発熱抵抗体が形成される表面から離間した位置に、該表面に沿った反射層が設けられている請求項１または２に記載の発熱抵抗素子。
【請求項４】
前記空洞部は、前記蓄熱層の厚み方向の寸法が前記蓄熱層の表面に沿った方向の寸法よりも大きい請求項１から３のいずれかに記載の発熱抵抗素子。
【請求項５】
基板と、
該基板上に設けられた蓄熱層と、
該蓄熱層上に設けられた発熱抵抗体とを有し、
前記蓄熱層の前記発熱抵抗体に対向する領域に空洞部を有し、
前記蓄熱層の前記空洞部の近傍は前記蓄熱層の他の部分より比重が大きく設定されている発熱抵抗素子。
【請求項６】
前記蓄熱層の前記空洞部の近傍は前記蓄熱層の他の部分より硬くされている請求項５に記載の発熱抵抗素子。
【請求項７】
前記蓄熱層の表面の前記空洞部に対向する部分が凸状に形成されている請求項５または６に記載の発熱抵抗素子。
【請求項８】
前記空洞部はレーザー加工によって形成されている請求項５から請求項７のいずれかに記載の発熱抵抗素子。
【請求項９】
前記空洞部はフェムト秒レーザーを用いたレーザー加工によって形成されている請求項５から請求項７のいずれかに記載の発熱抵抗素子。
【請求項１０】
前記蓄熱層は、前記発熱抵抗体が形成される面に近くなるにつれて前記空洞部の密度が低減されている請求項１から９のいずれかに記載の発熱抵抗素子。
【請求項１１】
前記蓄熱層には、前記発熱抵抗体が形成される面に近い部位ほど低い出力の前記フェムト秒レーザーを用いた前記レーザー加工によって前記空洞部が形成されている請求項１から５、または請求項９のいずれかに記載の発熱抵抗素子。
【請求項１２】
前記基板と前記蓄熱層とは、互いの間に設けられた接着層によって貼り合わせられており、
前記接着層には、前記蓄熱層の前記発熱抵抗体が形成される領域に対向する部位に凹部または開口部が形成されており、
前記蓄熱層には、前記基板との貼り合わせ処理後に前記レーザー加工が行われることによって前記空洞部が形成されている請求項１１に記載の発熱抵抗素子。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれかに記載の発熱抵抗素子を備えたサーマルヘッド。
【請求項１４】
請求項１３記載のサーマルヘッドを用いたプリンタ。
【請求項１５】
基板と、該基板上に形成されるガラス製の蓄熱層と、該蓄熱層上に設けられた発熱抵抗体とを有する発熱抵抗素子の製造方法であって、
フェムト秒レーザーによるレーザー加工によって、前記蓄熱層の前記発熱抵抗体に対向する領域に空洞部を形成する発熱抵抗素子の製造方法。
【請求項１６】
前記蓄熱層には、前記発熱抵抗体が形成される面に近くなるにつれて前記空洞部の密度が低くなるように前記空洞部を形成する請求項１５に記載の発熱抵抗素子の製造方法。
【請求項１７】
前記レーザー加工時には、前記蓄熱層の前記発熱抵抗体が形成される面に近い部位ほど低い出力の前記フェムト秒レーザーを用いて前記空洞部を形成する請求項１５または１６に記載の発熱抵抗素子の製造方法。
【請求項１８】
基板と、該基板上に形成される蓄熱層と、該蓄熱層上に設けられた発熱抵抗体とを有する発熱抵抗素子の製造方法であって、
レーザー加工によって、前記蓄熱層の前記発熱抵抗体に対向する領域に空洞部を形成する発熱抵抗素子の製造方法。
【請求項１９】
前記レーザー加工によって、前記蓄熱層の前記空洞部の近傍を前記蓄熱層の他の部分より比重を大きく加工する請求項１８に記載の発熱抵抗素子の製造方法。
【請求項２０】
前記レーザー加工によって、前記蓄熱層の前記空洞部の近傍を前記蓄熱層の他の部分より硬く加工する請求項１８に記載の発熱抵抗素子の製造方法。
【請求項２１】
前記レーザー加工によって、前記蓄熱層の表面の前記空洞部に対向する部分を凸状に形成する請求項１８から２０のいずれかに記載の発熱抵抗素子の製造方法。
【請求項２２】
前記基板と前記蓄熱層とを、互いの間に設けられた接着層によって貼り合わせるとともに、
前記接着層を、前記蓄熱層の前記発熱抵抗体が形成される領域に対向する部位に凹部または開口部が形成された構成とし、
前記基板と前記蓄熱層との貼り合わせ処理後に前記レーザー加工によって前記蓄熱層に前記空洞部を形成する請求項１５から２１のいずれかに記載の発熱抵抗素子。
【請求項２３】
前記蓄熱層を、前記発熱抵抗体が形成される表面から離間した位置に、該表面に沿った反射層が設けられた構成とし、
該反射層を加工位置の目印として、フェムト秒レーザーによるレーザー加工によって、前記蓄熱層の前記発熱抵抗体に対向する領域に空洞部を形成する請求項１５から２２のいずれか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、これを用いたサーマルヘッド、プリンタ、及び発熱抵抗素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発熱抵抗素子は、例えばサーマルプリンタのサーマルヘッド等に用いられるものであって、一般的に、アルミナセラミクスなどからなる基板上にガラスなどからなる蓄熱層を敷設し、その上に複数の発熱抵抗体を設けた構成とされている。
ここで、サーマルプリンタとは、サーマルヘッドによってインクを加熱溶融させて印刷対象に転写する熱転写型プリンタや、サーマルヘッドによって感熱紙を直接感熱させる直接感熱型プリンタ等の総称である。
サーマルプリンタは、サーマルヘッドの各発熱抵抗体に選択的に熱を発生させて、インクリボンや感熱紙等の加熱対象の所望の位置に熱を加えることで、インクを溶融させて所望のパターンで印刷対象に転写したり、感熱紙を所望のパターンで感熱させている。
【０００３】
このような発熱抵抗素子を使用する機器において、近年、小型軽量型の携帯用途を中心とした、電池による駆動が可能な省電力型の製品が普及しつつある。また、昨今、環境配慮という観点等によるエネルギ事情から、電池を使用しない据え置き型の電子機器においても、待機電力のゼロ化を目指すなど、省電力化の動きが活発で、エネルギ効率をアップするということが必要不可欠になってきている。
【０００４】
従来の発熱抵抗素子では、発熱抵抗体が発生させた熱の大半は、印刷等の目的の加熱処理には寄与せずに、発熱抵抗素子を構成する材料や蓄熱層を通して基板側へ伝達されてしまっているといわれている。
このため、発熱抵抗体が発生させた熱を極力基板に伝達させずに印刷等の加熱処理に有効利用することで（すなわち発熱効率を高めることで）、発熱抵抗素子の省電力化を図ることが考えられている。
また、サーマルヘッドは、連続して印刷出力を行うと、基板に継続的に熱が伝達されるために基板の放熱が間に合わなくなり、サーマルヘッド全体がかなり高温になってしまう。この温度上昇は、印刷品位を落とす原因となるため、高品位な連続印刷を実現するためには、サーマルヘッドの発熱効率を高める必要がある。
【０００５】
発熱効率を高めたサーマルヘッドとしては、例えば、後記の特許文献１に示される構造のものが考案されている。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。
【０００６】
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】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のサーマルヘッドには以下の課題がある。
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いので、発熱効率が低い。
【０００８】
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。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。
【０００９】
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、ア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、製造に時間を要してしまう。
【００１０】
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つつ、簡易にかつ安価に製造することができる発熱抵抗素子、これを用いたサーマルヘッド、プリンタ、及び発熱抵抗素子の製造方法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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の第一の態様は、基板と、該基板の一面に形成されるガラス製の蓄熱層と、該蓄熱層上に設けられた発熱抵抗体とを有し、前記蓄熱層の前記発熱抵抗体に対向する領域には、前記発熱抵抗体が形成される面から離間した位置に、フェムト秒レーザーを用いたレーザー加工によって複数の空洞部、もしくは蛇行した線状の空洞部が形成されている発熱抵抗素子を提供する。
【００１２】
このように構成される発熱抵抗素子では、蓄熱層において発熱抵抗体に対向する領域に空洞部が形成されているので、この空洞部が、発熱抵抗体から基板への熱の流入を規制する断熱層として機能する。
この空洞部は、蓄熱層に対してフェムト秒レーザーを用いたレーザー加工を施すことによって形成される。
このため、本発明の発熱抵抗素子では、従来の空隙を有する発熱抵抗素子に比べて製造工程が単純となり、製造コストが低くて済む。
また、蓄熱層において複数の空洞部間、もしくは蛇行する空洞部間に残された部分は、蓄熱層において空洞部の上下部分を支持する支柱として機能するので、空洞部近傍においても蓄熱層の強度が十分に確保されている。
【００１３】
ここで、フェムト秒レーザーによるレーザー加工は、光電離加工によって加工を行うものである。すなわち、フェムト秒レーザーを用いたレーザー加工では、レーザー光線によってダイレクトに加工部が分解されるので、一般的なレーザー加工とは異なり、ワークに熱やプラズマによる損傷が生じない。
また、フェムト秒レーザーによるレーザー加工は、ワークがガラス等のレーザー光に対して透明な材質である場合には、ワーク内部にレーザー光を集光させることで、ワークの表面に損傷を与えることなく、ワーク内部を加工することができる。
また、フェムト秒レーザーによってガラスを加工した場合、加工部位が蒸発して、加工部位に空洞が形成される。このとき、加工部位を構成していたガラスは、加工部位の周辺に押しやられることになるので、ワークにおいて加工部位の周辺部分の材料密度が高まる。
このため、本発明の発熱抵抗素子では、ガラス製の蓄熱層には、その表面に損傷を与えずに空洞部が形成されており、さらに蓄熱層において空洞部の周囲の密度が高くなっているので、空洞部近傍においても蓄熱層の強度が十分に確保されている。
【００１４】
さらに、フェムト秒レーザーはパルス幅が極めて短いレーザー光であるので、レーザー光を直径１μｍ程度まで集光させることができる。そして、光電離加工は強度依存プロセスであるので、フェムト秒レーザーによるレーザー加工では、レーザー光の集光点における光束径以下の範囲を加工することができる。
このため、本発明の発熱抵抗素子では、蓄熱層における空洞部の形状及び位置を高精度に制御することができるので、空洞部を発熱抵抗体に対向する位置に正確にかつ所望の形状に正確に形成することができ、発熱抵抗体から基板への熱の流入を効果的に規制することができる。
【００１５】
ここで、蓄熱層の発熱抵抗体が形成される面から空洞部までの距離が１μｍよりも小さいと、空洞部と発熱抵抗体との間の領域における蓄熱層の厚みが小さすぎて、強度を確保することが困難となる。また、蓄熱層の発熱抵抗体が形成される面から空洞部までの距離が３０μｍよりも大きいと、発熱抵抗体から蓄熱層に伝達された熱が空洞部の周囲を伝わって基板に伝達されてしまうので、発熱抵抗体と基板との間の断熱性能が低下する。
このため、蓄熱層の発熱抵抗体が形成される面から空洞部までの距離は、１μｍ以上３０μｍ以下に設定することが好ましい。
【００１６】
ここで、基板がセラミックス製である場合には、基板表面に微細な凹凸が形成されているので、基板上に形成される蓄熱層の表面を完全な平坦面とすることは困難である。
蓄熱層はガラス製であって透明なため、そのままでは表面形状を把握することは困難である。
そこで、蓄熱層の表面から離間した位置に、この表面に沿った反射層を設けることで、反射層の表面形状に基づいて蓄熱層の表面形状を予測することができ、蓄熱層の表面が平坦でない場合にも、蓄熱層の表面に沿って空洞部を形成することができる。
このように蓄熱層の各部において表面から空洞部までの距離を一定とすることで、蓄熱層の各部における強度や断熱性能を一定に保つことができ、品質が安定する。
【００１７】
ここで、反射層は、金属層や有機層、有色ガラス層等によって構成することができる。
例えば、蓄熱層をＣＶＤ（化学気相成長法）等の積層法を用いて作成すれば、上記のような反射層を有する蓄熱層は、積層過程の途中で積層済みのガラス層上に反射層を形成し、この反射層の上にさらにガラス層を形成することによって、容易に作成することができる。
【００１８】
この発熱抵抗素子において、前記空洞部は、前記蓄熱層の厚み方向の寸法が前記蓄熱層の表面に沿った方向の寸法よりも大きいことが好ましい。
この場合には、蓄熱層において空洞部間に残される部位の、蓄熱層の表面に沿った断面積が小さくなるので、この部分を通じた熱伝導が少なくなり、発熱抵抗体から基板への熱の流入を効果的に規制することができる。
【００１９】
本発明の第二の態様は、基板と、該基板上に設けられた蓄熱層と、該蓄熱層上に設けられた発熱抵抗体とを有し、前記蓄熱層の前記発熱抵抗体に対向する領域に空洞部を有し、前記蓄熱層の前記空洞部の近傍は前記蓄熱層の他の部分より比重が大きく設定されている発熱抵抗素子を提供する。
この発熱抵抗素子では、蓄熱層において、空洞部の近傍が、他の部分よりも比重が大きい（すなわち密度が高い）ので、空洞部近傍においても蓄熱層の強度が十分に確保されている。
【００２０】
本発明の第二の態様において、前記蓄熱層の前記空洞部の近傍は前記蓄熱層の他の部分より硬いことが好ましい。
この発熱抵抗素子では、空洞部近傍においても蓄熱層の強度が十分に確保されているので、蓄熱層に空洞部が設けられた構成としながら、蓄熱層全体としての強度を確保することができる。
【００２１】
本発明の第二の態様において、前記蓄熱層の表面の前記空洞部に対向する部分が凸状に形成されていることが好ましい。
このように、蓄熱層において発熱抵抗体に対向する部位の、発熱抵抗体側の表面が、他の領域よりも盛り上がっていることで、蓄熱層からの発熱抵抗体の突出量がより大きくなる。このため、このような発熱抵抗素子をサーマルヘッドとして用いた場合には、印刷時に印刷対象に対する発熱抵抗体の押し圧力が高まるので、印刷効率が向上する。
【００２２】
本発明の第二の態様において、前記空洞部はレーザー加工によって形成されることが好ましい。また、本発明の第二の態様において、空洞部は、フェムト秒レーザーを用いたレーザー加工によって形成されることがより好ましい。
このように、空洞部をレーザー加工によって形成することで、上記のように、発熱抵抗素子を、蓄熱層の表面に損傷を与えずに、蓄熱層において空洞部の近傍の密度や硬度が向上した構成とすることができる。
【００２３】
本発明の第一または第二の態様において、前記蓄熱層は、前記発熱抵抗体が形成される面に近くなるにつれて前記空洞部の密度が低減されていることが好ましい。
この場合には、蓄熱層において、蓄熱層を支持する基板から離間するにつれて蓄熱層の密度が高められているので、蓄熱層を空洞部が形成された構成としつつ、強度を確保することができる。
【００２４】
本発明の第二の態様において、前記蓄熱層には、前記発熱抵抗体が形成される面に近い部位ほど低い出力の前記フェムト秒レーザーを用いた前記レーザー加工によって前記空洞部が形成されていることが好ましい。
蓄熱層に形成される空洞部の大きさは、蓄熱層のレーザー加工に用いるフェムト秒レーザーの出力が大きいほど大きくなり、出力が小さいほど小さくなる。
このため、上記のように蓄熱層のレーザー加工に用いるフェムト秒レーザーの出力を、蓄熱層の発熱抵抗体が形成される面に近い部位ほど小さくすることで、発熱抵抗体が形成される面に近づくにつれて、蓄熱層に形成される空洞部の大きさが低減される。
これにより、蓄熱層において、蓄熱層を支持する基板から離間するにつれて蓄熱層の密度が高められるので、蓄熱層を空洞部が形成された構成としつつ、強度を確保することができる。
【００２５】
本発明の第一または第二の態様において、前記基板と前記蓄熱層とは、互いの間に設けられた接着層によって貼り合わせられており、前記接着層には、前記蓄熱層の前記発熱抵抗体が形成される領域に対向する部位に凹部または開口部が形成されており、前記蓄熱層には、前記基板との貼り合わせ処理後に前記レーザー加工が行われることによって前記空洞部が形成されていることが好ましい。
この場合には、蓄熱層において発熱抵抗体が形成される領域に対向する部位と基板との間には、接着層の凹部または開口部が位置している。すなわち、蓄熱層においてレーザー加工が行われる領域の基板側には、接着層の凹部または開口部が位置している。
このため、レーザー加工によってガラス製の蓄熱層に空洞部を形成する際に、レーザー加工部位の周囲のガラスが接着層の凹部内または開口部内に逃げることができるので、空洞部の形成が確実に行われることとなり、歩留まりが向上する。
【００２６】
また、本発明の第三の態様は、上記本発明に係る発熱抵抗素子のいずれかを備えたサーマルヘッドを提供する。
このサーマルヘッドによれば、発熱効率が高く製造コストの低い発熱抵抗素子を用いているので、低消費電力を実現しながら低コストである。
また、発熱抵抗素子の蓄熱層に対して、所定量以上の高出力のフェムト秒レーザーを用いてレーザー加工を行うと、蓄熱層に空洞部が形成されるとともに、この空洞部の周囲にあるガラスが押しのけられる。このため、蓄熱層において、空洞部が形成される領域（すなわち発熱抵抗体に対向する部位）の発熱抵抗体側の表面が、他の領域よりも盛り上がる。これにより、蓄熱層からの発熱抵抗体の突出量がより大きくなる。このように発熱抵抗体の突出量が増大した発熱抵抗素子を用いたサーマルヘッドでは、印刷時に印刷対象に対する発熱抵抗体の押し圧力が高まるので、印刷効率が向上する。
【００２７】
また、本発明の第四の態様は、上記本発明に係るサーマルヘッドを用いたプリンタを提供する。
このプリンタによれば、発熱効率が高く製造コストの低いサーマルヘッドを用いているので、低消費電力を実現しながら低コストである。
【００２８】
また、本発明の第五の態様は、基板と、該基板上に形成されるガラス製の蓄熱層と、該蓄熱層上に設けられた発熱抵抗体とを有する発熱抵抗素子の製造方法であって、フェムト秒レーザーによるレーザー加工によって、前記蓄熱層の前記発熱抵抗体に対向する領域に空洞部を形成する発熱抵抗素子の製造方法を提供する。
この発熱抵抗素子の製造方法では、空洞部は、蓄熱層に対してフェムト秒レーザーを用いたレーザー加工を施すことによって形成されるので、従来の空隙を有する発熱抵抗素子に比べて製造工程が単純となり、製造コストが低くて済む。
【００２９】
この発熱抵抗素子の製造方法において、前記蓄熱層には、前記発熱抵抗体が形成される面に近くなるにつれて前記空洞部の密度が低くなるように前記空洞部を形成することが好ましい。
この場合には、蓄熱層において、蓄熱層を支持する基板から離間するにつれて蓄熱層の密度が高められているので、蓄熱層を空洞部が形成された構成としつつ、強度を確保することができる。
【００３０】
この発熱抵抗素子の製造方法において、前記レーザー加工時には、前記蓄熱層の前記発熱抵抗体が形成される面に近い部位ほど低い出力の前記フェムト秒レーザーを用いて前記空洞部を形成することが好ましい。
蓄熱層に形成される空洞部の大きさは、蓄熱層のレーザー加工に用いるフェムト秒レーザーの出力が大きいほど大きくなり、出力が小さいほど小さくなる。
このため、上記のように蓄熱層のレーザー加工に用いるフェムト秒レーザーの出力を、蓄熱層の発熱抵抗体が形成される面に近い部位ほど小さくすることで、発熱抵抗体が形成される面に近づくにつれて、蓄熱層に形成される空洞部の大きさが低減される。
これにより、蓄熱層において、蓄熱層を支持する基板から離間するにつれて蓄熱層の密度が高められるので、蓄熱層を空洞部が形成された構成としつつ、強度を確保することができる。
【００３１】
本発明の第六の態様は、基板と、該基板上に形成される蓄熱層と、該蓄熱層上に設けられた発熱抵抗体とを有する発熱抵抗素子の製造方法であって、レーザー加工によって、前記蓄熱層の前記発熱抵抗体に対向する領域に空洞部を形成する発熱抵抗素子の製造方法を提供する。
この発熱抵抗素子の製造方法では、空洞部は、蓄熱層に対してレーザー加工を施すことによって形成されるので、従来の空隙を有する発熱抵抗素子に比べて製造工程が単純となり、製造コストが低くて済む。
【００３２】
本発明の第六の態様において、前記レーザー加工によって、前記蓄熱層の前記空洞部の近傍を前記蓄熱層の他の部分より比重を大きく加工することが好ましい。
この場合には、空洞部近傍においても蓄熱層の強度を十分に確保することができるので、蓄熱層に空洞部が設けられた構成としながら、蓄熱層全体としての強度が確保された発熱抵抗素子を製造することができる。
【００３３】
本発明の第六の態様において、前記レーザー加工によって、前記蓄熱層の前記空洞部の近傍を前記蓄熱層の他の部分より硬く加工することが好ましい。
この場合には、空洞部近傍においても蓄熱層の強度が十分に確保されるので、蓄熱層に空洞部が設けられた構成としながら、蓄熱層全体としての強度が確保された発熱抵抗素子を製造することができる。
【００３４】
本発明の第六の態様において、前記レーザー加工によって、前記蓄熱層の表面の前記空洞部に対向する部分を凸状に形成することが好ましい。
このように、蓄熱層において発熱抵抗体に対向する部位の、発熱抵抗体側の表面を、他の領域よりも盛り上げることで、蓄熱層からの発熱抵抗体の突出量がより大きくなる。このため、サーマルヘッドとして用いた場合に、印刷時に印刷対象に対する発熱抵抗体の押し圧力が高く、印刷効率が向上した発熱抵抗素子を製造することができる。
【００３５】
本発明の第二の態様において、前記空洞部はレーザー加工によって形成されることが好ましい。また、本発明の第二の態様において、空洞部は、フェムト秒レーザーを用いたレーザー加工によって形成されることがより好ましい。
このように、空洞部をレーザー加工によって形成することで、上記のように、蓄熱層の表面に損傷を与えずに、蓄熱層において空洞部の近傍の密度や硬度が向上した発熱抵抗素子を製造することができる。
【００３６】
上記本発明の第五または第六の態様において、前記基板と前記蓄熱層とを、互いの間に設けられた接着層によって貼り合わせるとともに、前記接着層を、前記蓄熱層の前記発熱抵抗体が形成される領域に対向する部位に凹部または開口部が形成された構成とし、前記基板と前記蓄熱層との貼り合わせ処理後に前記レーザー加工によって前記蓄熱層に前記空洞部を形成することが好ましい。
この場合には、蓄熱層において発熱抵抗体が形成される領域に対向する部位と基板との間には、接着層の凹部または開口部が位置している。すなわち、蓄熱層においてレーザー加工が行われる領域の基板側には、接着層の凹部または開口部が位置している。
このため、レーザー加工によってガラス製の蓄熱層に空洞部を形成する際に、レーザー加工部位の周囲のガラスが接着層の凹部内または開口部内に逃げることができるので、空洞部の形成が確実に行われることとなり、歩留まりが向上する。
【００３７】
上記本発明の第五または第六の態様において、前記蓄熱層を、前記発熱抵抗体が形成される表面から離間した位置に、該表面に沿った反射層が設けられた構成とし、該反射層を加工位置の目印として、フェムト秒レーザーによるレーザー加工によって、前記蓄熱層の前記発熱抵抗体に対向する領域に空洞部を形成するようにしてもよい。
この場合には、蓄熱層の表面から離間した位置に設けられる反射層を加工位置の目印として蓄熱層に対してフェムト秒レーザーによるレーザー加工を行って、空洞部を形成するので、蓄熱層の表面が平坦でない場合にも、蓄熱層の表面に沿って空洞部を形成することができる。
このように蓄熱層の各部において表面から空洞部までの距離が一定となった発熱抵抗素子では、蓄熱層の各部における強度や断熱性能が一定に保たれるので、品質が安定する。
【発明の効果】
【００３８】
本発明に係る発熱抵抗素子、サーマルヘッド、及びプリンタによれば、低消費電力を実現しながら、製造コストが低くて済む。また、発熱抵抗素子の強度も向上することができる。
また、本発明に係る発熱抵抗素子の製造方法によれば、低消費電力の発熱抵抗素子を低コストで製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
本実施形態では、本発明を、サーマルプリンタに適用した例を示す。
図１に示すように、本実施形態に係るサーマルプリンタ１は、本体フレーム２と、水平配置されるプラテンローラ３と、プラテンローラ３の外周面に対向配置されるサーマルヘッド４（発熱抵抗素子）と、プラテンローラ３とサーマルヘッド４との間に感熱紙５を送り出す紙送り機構６と、サーマルヘッド４を感熱紙５に対して所定の押圧力で押し付ける加圧機構７とを備えている。
【００４０】
サーマルヘッド４は、図２の平面図に示すように板状をなしており、図３の断面図（図２のα−α矢視断面図）に示すように、基板１１と、基板の一面側に形成される例えばガラス製の蓄熱層１２と、蓄熱層１２上に設けられた発熱抵抗体１３と、蓄熱層１２及び発熱抵抗体１３を覆って磨耗や腐食から保護する保護膜層１４とを有している。
本実施形態では、発熱抵抗体１３は、サーマルヘッド４においてプラテンローラ３の長手方向に沿って複数配列されている。
【００４１】
このサーマルヘッド４では、一般的なサーマルヘッドと同様に、基板１１として、ガラス基板やシリコン基板、アルミナセラミクス基板等の絶縁性基板が用いられている。ガラス基板としては、二酸化珪素の含有量が５０％から８０％のものが用いられる。また、アルミナセラミクス基板としては、酸化アルミニウム含有量は９５％から９９．５％のものが用いられる。本実施形態では、基板１１として、シリコン基板が用いられている。
ここで、後述するように、蓄熱層１２がガラスによって構成されているので、基板１１として蓄熱層１２の材質に性質の近いシリコン基板を用いた場合には、サーマルヘッド４が熱膨張した際に生じる歪みが少なくて済む。
また、アルミナセラミクス基板は、サーマルヘッドの基板として一般的に用いられるものであって、ガラスやシリコン基板よりもヤング率が大きく、機械的強度が高いので、後述するように発熱抵抗体１３となる各種の薄膜を形成した際に、膜応力による歪みが生じにくい。
【００４２】
蓄熱層１２は、例えばＣＶＤ等の積層法によって作成されるガラス層である。本実施形態では、蓄熱層１２は、厚さ５μｍ以上、好ましくは厚さ４０μｍから１００μｍ程度のガラス層によって構成されていて、十分な機械的強度を有している。
発熱抵抗体１３は、蓄熱層１２上に所定パターンで形成される発熱抵抗体層２１と、蓄熱層１２上に発熱抵抗体層２１と接して設けられる個別電極２２及び共通電極２３とを有している。
【００４３】
図３に示すように、蓄熱層１２において、発熱抵抗体１３の発熱抵抗体層２１に対向する領域には、発熱抵抗体１３が形成される面から離間した位置に、空洞部２６が複数形成されている。この空洞部２６は、蓄熱層１２上の発熱抵抗体１３から基板１１への熱の流入を規制する断熱層として機能するものである。
【００４４】
ここで、蓄熱層１２において、平面視における空洞部２６の設置領域は、発熱抵抗体層２１の寸法に近ければ、発熱抵抗体層２１が形成される領域よりも小さくてもよく、また大きくてもよい。
空洞部２６の設置領域の大きさを発熱抵抗体１３の発熱有効面積よりも大きくした場合には、発熱抵抗体１３と基板１１との間の断熱性能が大きくなる。一方、空洞部２６の設置領域の大きさを発熱抵抗体１３の発熱有効面積よりも小さくした場合には、シリコン基板１１の機械的強度を向上することができる。
【００４５】
本実施形態では、図３及び図４の平断面図に示すように、蓄熱層１２において、発熱抵抗体１３が形成される領域よりも広い範囲に空洞部２６が設けられている。
また、本実施形態では、図４に示すように、空洞部２６は、隣接する空洞部２６との間隔が極力少なくなるように千鳥状に配置されており、これによって、蓄熱層１２は、発熱抵抗体１３の発熱有効面積全体に対して、ほぼ均一な断熱性能を有している。
【００４６】
本実施形態では、空洞部２６は、直径１μｍから１０μｍ程度の球状をなしている。すなわち、このサーマルヘッド４では、空洞部２６の高さが最大１０μｍ程度と十分に確保されていて、この空洞部２６による断熱効果が高い。また、空洞部２６の高さが最大で１０μｍ以下とされているので、サーマルヘッド４の厚みが抑えられる。
【００４７】
次に、上記本実施形態に係るサーマルヘッド４の製造方法について説明する。
まず、基板１１（シリコンウェハ）の一面に、ＣＶＤ等の積層法によって蓄熱層１２を形成する。
このようにして形成された蓄熱層１２に対して、フェムト秒レーザーを用いたレーザー加工によって空洞部２６を形成する。
ここで、フェムト秒レーザーとしては、出力が１×１０８Ｗから１×１０１０Ｗ、パルス長が１×１０−１４ｓｅｃから１×１０−１２ｓｅｃの超高強度の超極短パルスレーザーが用いられる。
また、このレーザー加工は、例えば焦点位置を予め設定した領域に自動的に移動させて、複数箇所の加工を連続的に行う構成のレーザー加工装置を用いることで、自動化することができる。
【００４８】
その後、蓄熱層１２上に、発熱抵抗体層２１、個別電極２２、共通電極２３、保護膜層１４を順次形成する。なお、発熱抵抗体層２１、個別電極２２、及び共通電極２３を形成する順序は任意である。また、個別電極２２と共通電極２３は同一工程内で同時に形成してもよい。
これら発熱抵抗体層２１、個別電極２２、共通電極２３、保護膜層１４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成することができる。
【００４９】
具体的には、スパッタリングやＣＶＤ、蒸着等の薄膜形成法を用いて蓄熱層１２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１３を形成する。
同様に、蓄熱層１２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などして、所望の形状の個別電極２２及び共通電極２３を形成する。
本実施の形態では、一つの発熱抵抗体１３に対して二つの独立した個別電極２２を設け、共通電極２３を一方の個別電極２２上にかぶせて設けることで、共通電極２３の配線抵抗値の低減を図っている。
【００５０】
このように発熱抵抗体層２１、個別電極２２、及び共通電極２３を形成したのち、蓄熱層１２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、保護膜層１４を形成する。
これにより、図１に示されるサーマルヘッド４が製造される。
【００５１】
このように構成されるサーマルヘッド４では、蓄熱層１２において発熱抵抗体１３に対向する領域に空洞部２６が形成されているので、この空洞部２６が、発熱抵抗体１３から基板１１への熱の流入を規制する断熱層として機能する。
ここで、蓄熱層１２において発熱抵抗体１３が形成される面から空洞部２６までの距離が１μｍよりも小さいと、空洞部２６と発熱抵抗体１３との間の領域における蓄熱層１２の厚みが小さすぎて、強度を確保することが困難となる。また、蓄熱層１２において発熱抵抗体１３が形成される面から空洞部２６までの距離が３０μｍよりも大きいと、発熱抵抗体１３から蓄熱層１２に伝達された熱が空洞部２６の周囲を伝わって基板１１に伝達されてしまうので、発熱抵抗体１３と基板１１との間の断熱性能が低下する。
このため、蓄熱層１２の発熱抵抗体１３が形成される面から空洞部２６までの距離は、１μｍ以上３０μｍ以下に設定することが好ましく、１μｍ以上１０μｍ以下に設定することがより好ましい。
【００５２】
この空洞部２６は、蓄熱層１２に対してフェムト秒レーザーを用いたレーザー加工を施すことによって形成される。
このため、このサーマルヘッド４は、従来の空隙を有する発熱抵抗素子を用いたサーマルヘッドに比べて製造工程が単純となり、製造コストが低くて済む。
また、蓄熱層１２において複数の空洞部２６間に残された部分は、蓄熱層１２において空洞部２６の上下部分を支持する支柱として機能するので、空洞部２６近傍においても蓄熱層１２の強度が十分に確保されている。
【００５３】
ここで、フェムト秒レーザーによるレーザー加工は、光電離加工によって加工を行うものである。すなわち、フェムト秒レーザーを用いたレーザー加工では、レーザー光線によってダイレクトに加工部が分解されるので、一般的なレーザー加工とは異なり、ワークに熱やプラズマによる損傷が生じない。
また、フェムト秒レーザーによるレーザー加工は、ワークがガラス等のレーザー光に対して透明な材質である場合には、ワーク内部にレーザー光を集光させることで、ワークの表面に損傷を与えることなく、ワーク内部を加工することができる。
また、フェムト秒レーザーによってガラスを加工した場合、加工部位が蒸発して、加工部位に空洞が形成される。このとき、加工部位を構成していたガラスは、加工部位の周辺に押しやられることになるので、ワークにおいて加工部位の周辺部分の材料密度が高まる。
すなわち、本実施形態に示すサーマルヘッド４では、ガラス製の蓄熱層１２には、その表面に損傷を与えずに空洞部２６が形成されており、さらに蓄熱層１２において空洞部２６の周囲の密度が高くなっているので、空洞部２６近傍においても蓄熱層１２の強度が十分に確保されている。
【００５４】
さらに、フェムト秒レーザーはパルス幅が極めて短いレーザー光であるので、レーザー光を直径１μｍ程度まで集光させることができる。そして、光電離加工は強度依存プロセスであるので、フェムト秒レーザーによるレーザー加工では、レーザー光の集光点における光束径以下の範囲を加工することができる。
このため、本実施形態に示すサーマルヘッド４では、蓄熱層１２における空洞部２６の形状及び位置を高精度に制御することができるので、空洞部２６を発熱抵抗体１３に対向する位置に正確にかつ所望の形状に正確に形成することができ、発熱抵抗体１３から基板１１への熱の流入を効果的に規制することができる。
【００５５】
以上述べたように、本実施形態に示すサーマルヘッド４では、発熱抵抗体１３が発生させた熱を印刷に有効利用することができるので、発熱抵抗体１３の発熱効率が高い。
また、このように発熱抵抗体１３が発生させた熱が基板１１に伝わりにくいので、連続して印刷出力を行ってもサーマルヘッド４全体の温度が上昇しにくい。このため、本実施形態に係るサーマルプリンタ１は、高品位な連続印刷が可能である。
【００５６】
このように、このサーマルヘッド４は、発熱効率が高く製造コストが低い。
このため、このサーマルヘッド４を用いるサーマルプリンタ１は、低消費電力を実現しながら低コストである。
ここで、本実施形態では、空洞部２６を球状とした例を示したが、これに限られることなく、図５に示すように、空洞部２６を、蓄熱層１２の厚み方向の寸法が蓄熱層１２の表面に沿った方向の寸法よりも大きくしてもよい。
この場合には、空洞部２６をより密に配置することができ、蓄熱層１２において空洞部２６間に残される部位の、蓄熱層１２の表面に沿った断面積が小さくなるので、この部分を通じた熱伝導が少なくなり、発熱抵抗体から基板への熱の流入を効果的に規制することができる。
また、空洞部２６の、蓄熱層１２の表面に沿った方向の断面形状は任意であって、例えば空洞部２６の断面を略六角形として、平面視においてハニカム形状となるように配置することで、空洞部２６をより密に配置することができる。
【００５７】
ここで、サーマルヘッド４の蓄熱層１２に対して、所定量以上の高出力のフェムト秒レーザーを用いてレーザー加工を行うと、蓄熱層１２に空洞部２６が形成されるとともに、この空洞部２６の周囲にあるガラスが押しのけられる。このため、図６に示すように、蓄熱層１２において、空洞部２６が形成される領域（すなわち発熱抵抗体１３に対向する部位）の発熱抵抗体１３側の表面が、他の領域よりも盛り上がる。これにより、蓄熱層１２からの発熱抵抗体１３の突出量がより大きくなる。このように発熱抵抗体１３の突出量が増大したサーマルヘッド４では、印刷時に印刷対象に対する発熱抵抗体１３の押し圧力が高まるので、印刷効率が向上する。
【００５８】
［第二実施形態］
以下、本発明の第二実施形態について、図７を用いて説明する。
本実施形態に示すサーマルプリンタは、第一実施形態に示したサーマルプリンタ１において、サーマルヘッド４の代わりに、サーマルヘッド３１を用いたものである。
以下、第一実施形態で示すサーマルヘッド４と同様または同一の部材については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
【００５９】
サーマルヘッド３１は、サーマルヘッド４において、蓄熱層１２の代わりに、蓄熱層３２を設けたものである。
蓄熱層３２は、蓄熱層１２において、発熱抵抗体１３が形成される表面から離間した位置に、この表面に沿った反射層３３を設けたものである。
ここで、反射層３３は、金属層や有機層、有色ガラス層等によって構成することができる。
【００６０】
このような蓄熱層３２は、積層法によって作成する過程で、積層過程の途中で積層済みのガラス層３２ａ上に反射層３３を形成し、この反射層３３の上にさらにガラス層３２ｂを形成することによって、容易に作成することができる。
反射層３３は、例えば、積層済みのガラス層３２ａ上に、積層法によって形成されていてもよく、積層済みのガラス層３２ａ上に反射材料を貼りつけることによって形成されていてもよい。また、反射層３３は、積層済みのガラス層３２ａの表面に着色を施して、この着色部分によって構成してもよい。
【００６１】
このように構成されるサーマルヘッド３１では、蓄熱層３２が、その表面から離間した位置に、この表面に沿った反射層３３を有しているので、反射層３３の表面形状に基づいて蓄熱層３２の表面形状を予測することができる。
このため、この反射層３３を加工位置の目印として、フェムト秒レーザーによるレーザー加工によって、蓄熱層３２の表面に沿って空洞部２６を形成することができる。
このため、このサーマルヘッド３１では、基板１１がセラミックス製である場合など、基板１１上に形成される蓄熱層３２の表面を完全な平坦面とすることが困難な場合にも、蓄熱層３２の各部において表面から空洞部２６までの距離を一定とすることができる。
このように蓄熱層３２の各部において表面から空洞部２６までの距離を一定とすることで、蓄熱層３２の各部における強度や断熱性能を一定に保つことができ、品質が安定する。
【００６２】
空洞部２６を形成するにあたって、レーザー加工機は、反射層３３上に焦点位置を設定してもよく、また、反射層３３の位置を検出して、この位置よりも上方に空洞部２６を形成してもよい。図７では、レーザー加工機の焦点位置を反射層３３上に設定して空洞部２６を形成した場合について示している。
【００６３】
［第三実施形態］
以下、本発明の第三実施形態について、図８を用いて説明する。
本実施形態に示すサーマルプリンタは、第一実施形態に示したサーマルプリンタ１において、サーマルヘッド４の代わりに、サーマルヘッド５１を用いたものである。
以下、第一実施形態で示すサーマルヘッド４と同様または同一の部材については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
【００６４】
サーマルヘッド５１は、サーマルヘッド４において、蓄熱層１２の代わりに、蓄熱層５２を設けたものである。
蓄熱層５２は、蓄熱層１２において、空洞部２６を、蓄熱層１２の厚み方向にも分布させたものである。具体的には、蓄熱層５２では、発熱抵抗体１３が形成される面に近くなるにつれて空洞部２６の密度が低減されている。図８では、蓄熱層５２の面に沿って配列された空洞部２６の組を、それぞれ密度を変えて、蓄熱層５２の厚み方向に沿って三組設けた例を示している。
このような蓄熱層５２は、空洞部２６をレーザー加工によって形成する際に、蓄熱層５２におけるレーザー加工部位を、蓄熱層５２の厚み方向にも移動させるとともに、蓄熱層５２において発熱抵抗体が形成される面に近づくほど、蓄熱層５２の面に沿った方向におけるレーザー加工部位の間隔を大きく確保することで形成される。
【００６５】
このように構成されるサーマルヘッド５１では、蓄熱層５２において、蓄熱層５２を支持する基板１１から離間するにつれて蓄熱層５２の密度が高められているので、蓄熱層５２を空洞部２６が形成された構成としつつ、蓄熱層５２の強度を確保することができる。
このため、このサーマルヘッド５１を用いるサーマルプリンタは、耐久性に優れている。
【００６６】
［第四実施形態］
以下、本発明の第四実施形態について、図９を用いて説明する。
本実施形態に示すサーマルプリンタは、第一実施形態に示したサーマルプリンタ１において、サーマルヘッド４の代わりに、サーマルヘッド６１を用いたものである。
以下、第一実施形態で示すサーマルヘッド４と同様または同一の部材については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
【００６７】
サーマルヘッド６１は、サーマルヘッド４において、蓄熱層１２の代わりに、蓄熱層６２を設けたものである。
蓄熱層６２は、蓄熱層１２において、空洞部２６を、蓄熱層１２の厚み方向にも分布させたものである。具体的には、蓄熱層６２では、発熱抵抗体１３が形成される面に近い部位ほど低い出力のフェムト秒レーザーを用いたレーザー加工によって空洞部２６が形成されている。
蓄熱層６２に形成される空洞部２６の大きさは、蓄熱層６２のレーザー加工に用いるフェムト秒レーザーの出力が大きいほど大きくなり、出力が小さいほど小さくなる。
このため、上記のように蓄熱層６２のレーザー加工に用いるフェムト秒レーザーの出力を、蓄熱層６２の発熱抵抗体１３が形成される面に近い部位ほど小さくすることで、発熱抵抗体１３が形成される面に近づくにつれて、蓄熱層６２に形成される空洞部２６の大きさが低減される。
【００６８】
図９では、蓄熱層６２の面に沿って配列された空洞部２６の組を、それぞれ空洞部２６の大きさを変えて、蓄熱層６２の厚み方向に沿って三組設けた例を示している。図９では、これら空洞部２６の組を構成する空洞部２６のうち、最も基板１１側に位置する組を構成する空洞部を空洞部２６Ｌとし、最も発熱抵抗体１３側に位置する組を構成する空洞部を空洞部２６Ｓとし、これらの組の間に位置する組を構成する空洞部を空洞部２６Ｍとしている。なお、図９に示す例では、各空洞部２６の組において空洞部２６間の間隔（空洞部２６の中心同士の間隔）は一定としているが、これに限られることなく、空洞部２６間の間隔は任意とすることができる。
【００６９】
このように構成されるサーマルヘッド６１では、蓄熱層６２において、蓄熱層６２を支持する基板１１から離間するにつれて蓄熱層６２の密度が高められるので、蓄熱層６２を空洞部が形成された構成としつつ、強度を確保することができる。
このため、このサーマルヘッド６１を用いるサーマルプリンタは、耐久性に優れている。
【００７０】
［第五実施形態］
以下、本発明の第五実施形態について、図１０及び図１１を用いて説明する。ここで、図１０は、本実施形態に係るサーマルヘッド７１の製造過程を示す縦断面図であり、図１１は、本実施形態に係るサーマルヘッド７１の完成品の構成を示す縦断面図である。
本実施形態に示すサーマルプリンタは、第一実施形態に示したサーマルプリンタ１において、サーマルヘッド４の代わりに、サーマルヘッド７１を用いたものである。
以下、第一実施形態で示すサーマルヘッド４と同様または同一の部材については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
【００７１】
サーマルヘッド７１は、サーマルヘッド４において、蓄熱層１２の代わりに、蓄熱層７２を設けたものである。蓄熱層７２は、基板１１上に積層法によって形成されたものではなく、基板１１に対して、接着層７３を介して貼り合わせられたガラス板によって構成されている。言い換えると、サーマルヘッド７１では、基板１１と蓄熱層７２とは、互いの間に設けられた接着層７３によって貼り合わせられている。
接着層７３には、蓄熱層７２の発熱抵抗体１３が形成される領域に対向する部位に凹部または開口部が形成されている。本実施形態では、接着層７３には、蓄熱層７２の発熱抵抗体１３が形成される領域に対向する部位に、基板１１まで通じる開口部７４が形成されている。
さらに、蓄熱層７２には、図１０に示すように基板１１との貼り合わせ処理を終えた後に、レーザー加工が行われることによって、図１１に示すように、空洞部２６が形成されている。
【００７２】
このように構成されるサーマルヘッド７１では、上記のように、蓄熱層７２においてレーザー加工が行われる領域の基板１１側には、接着層７３の開口部７４が位置している。
このため、レーザー加工によってガラス製の蓄熱層７２に空洞部２６を形成する際に、レーザー加工部位の周囲のガラス７２ａが接着層７３の開口部７４内に逃げることができるので、空洞部２６の形成が確実に行われることとなり、歩留まりが向上する。
このため、このサーマルヘッド７１を用いるサーマルプリンタは、製造コストを低減することができる。
【００７３】
ここで、本実施形態では、蓄熱層３２に設けられた反射層３３を目印として空洞部２６を形成する例を示したが、これに限られることなく、例えば、基板１１と蓄熱層１２との境界面を目印として、空洞部２６を形成してもよい。
【００７４】
なお、上記各実施形態では、サーマルヘッドの発熱抵抗体層２１、個別電極２２、及び共通電極２３が、薄膜プロセスによって作成される例を示したが、これに限られることなく、発熱抵抗体層２１、個別電極２２、及び共通電極２３を、それぞれレジネート金や酸化ルテニウム等を使用する厚膜プロセスによって作成されてもよい。
【００７５】
また、上記各実施形態では、蓄熱層１２（または蓄熱層３２）において、発熱抵抗体１３の発熱抵抗体層２１に対向する領域に、複数の空洞部２６を設けた例を示したが、これに限られることなく、例えば図１２に示すように、蓄熱層１２（または蓄熱層３２）において、発熱抵抗体１３の発熱抵抗体層２１に対向する領域の、発熱抵抗体１３が形成される面から離間した位置に、フェムト秒レーザーを用いたレーザー加工によって蛇行した線状の空洞部２６ａが形成されていてもよい。
この場合にも、空洞部２６ａが、発熱抵抗体１３から基板１１への熱の流入を規制する断熱層として機能する。また、蓄熱層１２（または蓄熱層３２）において蛇行する空洞部２６ａ間に残された部分（空洞部２６ａに挟まれた領域）は、蓄熱層１２（または蓄熱層３２）において空洞部２６ａの上下部分を支持する支柱として機能するので、空洞部２６ａ近傍においても蓄熱層１２（または蓄熱層３２）の強度が十分に確保される。
なお、この場合の蛇行には、縦横に整然と幾何学的に屈曲する形態も含まれるものとする。
【００７６】
また、本発明は、全面グレーズ型や部分グレーズ型、ニアエッジ型などの構造によらず、全ての形式のサーマルヘッドに適用することができる。
また、本発明は、直接感熱型と言われる感熱紙を用いるものや、溶融型や昇華型の熱転写リボンを用いたものや、最近では、いったんフィルム状の媒体に印字後、硬質の媒体に再転写するものなど、全ての形式のサーマルプリンタに適用することができる。
【００７７】
また、本発明は、上記各実施形態に示したサーマルヘッド４，３１の他に、これらサーマルヘッド４，３１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などの定着ヒータ、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を保有する電子部品に適用することができる。また、サーマル式とバブル式のインクジェットヘッドにも応用できる可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第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】本発明の第一実施形態に係るサーマルヘッドの構成を示す平面図である。
【図３】図２のα−α矢視断面図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係るサーマルヘッドの構成を示す平断面図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係るサーマルヘッドの他の形態例を示す縦断面図である。
【図６】本発明の第一実施形態に係るサーマルヘッドの他の形態例を示す縦断面図である。
【図７】本発明の第二実施形態に係るサーマルヘッドの構成を示す縦断面図である。
【図８】本発明の第三実施形態に係るサーマルヘッドの構成を示す縦断面図である。
【図９】本発明の第四実施形態に係るサーマルヘッドの構成を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の第五実施形態に係るサーマルヘッドの製造過程を示す縦断面図である。
【図１１】本発明の第五実施形態に係るサーマルヘッドの構成を示す縦断面図である。
【図１２】本発明に係るサーマルヘッドの他の形態例を示す平断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  サーマルプリンタ
４，３１，５１，６１，７１，８１  サーマルヘッド（発熱抵抗素子）
１１  基板
１２，３２，５２，６２，７２，８２  蓄熱層
１３  発熱抵抗体
２６，２６ａ  空洞部
３３  反射層
７３  接着層
７４  開口部
【図１】
2007144990.tif 000003
【図２】
2007144990.tif 000004
【図３】
2007144990.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007144990.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007144990.tif 000009
【図８】
2007144990.tif 000010
【図９】
2007144990.tif 000011
【図１０】
2007144990.tif 000012
【図１１】
2007144990.tif 000013
【図１２】
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