特許 5794727 サーマルヘッドおよびプリンタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5794727

(24)【登録日】2015年8月21日

(45)【発行日】2015年10月14日

(54)【発明の名称】サーマルヘッドおよびプリンタ

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/335 20060101AFI20150928BHJP

【ＦＩ】

   B41J2/335 101C

   B41J2/335 101J

   B41J2/335 101E

   B41J2/335 101G

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2011-45418(P2011-45418)

(22)【出願日】2011年3月2日

(65)【公開番号】特開2012-179851(P2012-179851A)

(43)【公開日】2012年9月20日

【審査請求日】2014年1月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002325

【氏名又は名称】セイコーインスツル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142837

【弁理士】

【氏名又は名称】内野 則彰

(74)【代理人】

【識別番号】100123685

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 信行

(74)【代理人】

【識別番号】100166305

【弁理士】

【氏名又は名称】谷川 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(72)【発明者】

【氏名】頃石 圭太郎

(72)【発明者】

【氏名】師岡 利光

(72)【発明者】

【氏名】東海林 法宜

(72)【発明者】

【氏名】三本木 法光

【審査官】 下村 輝秋

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１０００２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０７５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２３０６３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２８６８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０２−０８５１５０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１１８１０５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭５４−０４１７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１９８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１０２９１１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−１５２７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１７９９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−１７５０５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ４１Ｊ２／３１５−２／３４５

Ｂ４１Ｊ２／４２−２／４２５

Ｂ４１Ｊ２／４７５−２／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

その表面に、複数の凸部が前記表面に沿う方向に間隔をあけて形成された基板と、
該基板の表面における各前記凸部を跨ぐ位置に設けられた複数の発熱抵抗体と、
該複数の発熱抵抗体の両側にそれぞれ設けられた一対の電極とを備え、
前記表面に沿う方向に隣接する前記凸部の間に凹部がそれぞれ形成され、
前記凸部の、前記基板の厚さ方向における縦断面形状が、台形であり、
前記凸部の、前記基板の表面に沿う方向における横断面形状が、矩形であり、
前記凸部の、前記基板の厚さ方向の高さが、前記電極の厚さ以上であるサーマルヘッド。

【請求項2】

前記基板の裏面に積層状態に接合される支持基板を備え、
前記基板と前記支持基板の少なくとも一方に、前記発熱抵抗体に対応する領域に空洞部が形成されている請求項１に記載のサーマルヘッド。

【請求項3】

前記空洞部が、各前記発熱抵抗体に対応して複数形成されている請求項２に記載のサーマルヘッド。

【請求項4】

前記空洞部が、複数の前記発熱抵抗体に対応する領域を連通するように形成されている請求項２に記載のサーマルヘッド。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれかに記載のサーマルヘッドと、
該サーマルヘッドの前記発熱抵抗体に感熱記録媒体を押し付けながら送り出す加圧機構
とを備えるプリンタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、サーマルヘッドおよびこれを備えるプリンタに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、サーマルプリンタに用いられ、印刷データに基づいて複数の発熱抵抗体を選択的に駆動することによって紙等の感熱記録媒体に印刷を行うサーマルヘッドが知られている（例えば、特許文献１および２参照）。

【0003】

特許文献１および２に開示されているサーマルヘッドは、印字効率の向上のため、発熱抵抗体が設けられる領域において凸部を形成することで、凸部上に発熱抵抗体を配置して紙当たりを向上させている。紙当たりを向上させることにより、サーマルヘッドと感熱紙あるいはインクリボンとを集中的に圧接している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平５−８４９４４号公報

【特許文献2】特開平７−８１１１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１および２に開示されているサーマルヘッドにおいて、紙当たりを向上させるための凸部は、複数の発熱抵抗体を横断するように一体的に形成されているため、以下の不都合がある。
（１）発熱された熱は凸部の下方向だけでなく、凸部の左右方向（複数の発熱抵抗体の配列方向）へも逃げてしまい、サーマルヘッドの熱効率を低下させてしまう。

【0006】

（２）感熱紙やインクリボン等への圧接力は常に高い状態で密着しているため、長期間の放置（駆動しない状態）や、高温で溶融された記録メディアの発色層が急激に冷却されることで固着（スティッキング）が発生し、サーマルヘッドが駆動できなくなる場合がある。

【0007】

（３）感熱紙やインクリボン等に異物（砂粒や紙粉等）が付着した場合、強い圧接力により凸部と擦られて排出されるため、保護膜層を著しく摩耗させてしまう。また、凸部近傍に異物が堆積するため、熱容量が増加して印字品質の低下が生じてしまう。さらに、感熱紙の場合は、印字面に引っ掻き傷を付けてしまう。

【0008】

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、熱効率を向上するとともに、印字品質および信頼性を向上することができるサーマルヘッドおよびこれを備える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】

【0009】

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。
本発明の第１の態様は、その表面に、複数の凸部が前記表面に沿う方向に間隔をあけて形成された基板と、該基板の表面における各前記凸部を跨ぐ位置に設けられた複数の発熱抵抗体と、該複数の発熱抵抗体の両側にそれぞれ設けられた一対の電極とを備え、前記表面に沿う方向に隣接する前記凸部の間に凹部がそれぞれ形成され、前記凸部の、前記基板の厚さ方向における縦断面形状が、台形であり、前記凸部の、前記基板の表面に沿う方向における横断面形状が、矩形であり、前記凸部の、前記基板の厚さ方向の高さが、前記電極の厚さ以上であるサーマルヘッドである。

【0010】

本発明に係るサーマルヘッドは、基板の表面において、発熱抵抗体の両側の一対の電極間に凸部が形成されている。これにより、凸部の表面上に形成された発熱抵抗体（発熱部）と、発熱抵抗体の両端に設けられた電極との段差を小さくすることができ、発熱部表面と感熱紙との間の空気層を小さくすることができる。したがって、本発明に係るサーマルヘッドによれば、発熱抵抗体により発生させた熱を感熱紙に効率的に伝達することができ、サーマルヘッドの熱効率を向上して印刷に必要なエネルギー量を低減することができる。

【0011】

この場合において、本発明に係るサーマルヘッドによれば、隣接する凸部の間に凹部がそれぞれ形成されているため、凸部における発熱抵抗体の配列方向への熱の逃げを抑えることができ、さらに熱効率を向上することができる。

【0012】

また、凸部を部分的に形成することで、発熱部と感熱紙あるいはインクリボンとの接触が部分的になるため、サーマルヘッドが固着してしまった場合にも、従来のサーマルヘッドよりも少ない力で固着を解除することができ、サーマルヘッドの信頼性を向上することができる。

【0013】

また、感熱紙やインクリボンの送りと共に巻き込まれた空気は、隣接する凸部の間の凹部を通り抜けるため、この空気と共に異物（砂粒や紙粉等）も凹部を通過する。これにより、異物の発熱部（凸部）への付着を防止して、印字面における傷等の発生を防止して印字品質を向上するとともに、保護膜層の摩耗を防止することができ、サーマルヘッドの耐久性を向上することができる。

【0014】

さらに、感熱紙やインクリボン等への総接触面積が小さくなるため、従来のサーマルヘッドと同じ接触圧力（単位面積当たり）とする場合には、プラテンローラからの荷重を下げることができる。ここで、摩擦力は接触面積によらないため（クーロンの摩擦法則）、以下の式に示すように、感熱紙やインクリボン等への摩擦力を低下させることができ、紙送りトルクを小さくすることができる。
摩擦力Ｆ＝摩擦係数μ×プラテンローラからの荷重Ｎ
これにより、紙送り走行音の低減や、駆動モーターの低消費電力化あるいは小型化を図ることができる。

【0015】

上記のサーマルヘッドにおいて、前記基板の裏面に積層状態に接合される支持基板を備え、前記基板と前記支持基板の少なくとも一方に、前記発熱抵抗体に対応する領域に空洞部が形成されていることとしてもよい。
支持基板と基板の少なくとも一方に形成された空洞部は、発熱抵抗体に対応する領域に形成されており、発熱抵抗体から発生した熱を遮断する断熱層として機能する。したがって、このような空洞部を設けることで、発熱抵抗体から発生した熱が、基板を介して支持基板へ伝わって放散してしまうことを抑制することができ、発熱抵抗体から発生した熱の利用率、すなわちサーマルヘッドの熱効率を向上することができる。

【0016】

上記のサーマルヘッドにおいて、前記空洞部が、各前記発熱抵抗体に対応して複数形成されていることとしてもよい。
このように発熱抵抗体に対応して空洞部をそれぞれ形成することで、各発熱抵抗体から発生した熱をそれぞれ遮断することができ、効果的にサーマルヘッドの熱効率を向上することができる。また、サーマルヘッド全体における空洞部の総面積を小さくすることができるので、サーマルヘッドの強度を向上することができる。

【0017】

上記のサーマルヘッドにおいて、前記空洞部が、複数の前記発熱抵抗体に対応する領域を連通するように形成されていることとしてもよい。
このように空洞部を連通構造とすることで、空洞部を容易に形成することができ、簡易的な製造方法で熱効率の高いサーマルヘッドを製造することができ、製造コストの低減を図ることができる。

【0018】

上記のサーマルヘッドの参考例において、前記凸部が、流線型に形成されていることとしてもよい。また、上記のサーマルヘッドの参考例において、前記凸部が、多角形に形成されていることとしてもよい。
隣接する凸部の間の凹部における空気の流れがよりスムーズになるように、凸部を流線型や多角形に形成することで、凹部における異物の通り抜けもスムーズに行うことができ、凸部近傍における異物の堆積を効果的に防止することができる。

【0019】

本発明の第２の態様は、上記のサーマルヘッドと、該サーマルヘッドの前記発熱抵抗体に感熱記録媒体を押し付けながら送り出す加圧機構とを備えるプリンタである。
このようなプリンタによれば、上記のサーマルヘッドを備えているため、基板の強度を確保しつつ、サーマルヘッドの熱効率を向上して印刷に必要なエネルギー量を低減することができる。これにより、少ない電力で感熱記録媒体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。さらに、加圧機構からの荷重を小さくすることができ、紙送り走行音の低減や、駆動モーターの低消費電力化あるいは小型化を図ることができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、熱効率を向上するとともに、印字品質および信頼性を向上することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るサーマルプリンタの概略構成図である。

【図2】図１のサーマルヘッドを保護膜側から見た平面図である。

【図3】図２のサーマルヘッドのＡ−Ａ矢視断面図である。

【図4】図２のサーマルヘッドのＢ−Ｂ矢視断面図である。

【図5】図１の変形例に係るサーマルヘッドを保護膜側から見た平面図である。

【図6】図１のサーマルヘッドの凸部を部分的に拡大した平面図である。

【図7】図６の変形例に係る凸部を部分的に拡大した平面図である。

【図8】図６の変形例に係る凸部を部分的に拡大した平面図である。

【図9】図６の変形例に係る凸部を部分的に拡大した平面図である。

【図10】図６の変形例に係る凸部を部分的に拡大した平面図である。

【図11】図６の変形例に係る凸部を部分的に拡大した平面図である。

【図12】図６の変形例に係る凸部を部分的に拡大した平面図である。

【図13】図６の変形例に係る凸部を部分的に拡大した平面図である。

【図14】図６の変形例に係る凸部を部分的に拡大した平面図である。

【図15】図６の変形例に係る凸部を部分的に拡大した平面図である。

【図16】図１のサーマルヘッドの製造方法を示すフローチャートである。

【図17】本発明の第２の実施形態に係るサーマルプリンタを保護膜側から見た平面図である。

【図18】図１７のサーマルヘッドのＡ−Ａ矢視断面図である。

【図19】図１７のサーマルヘッドのＢ−Ｂ矢視断面図である。

【図20】図１７の変形例に係るサーマルヘッドのＡ−Ａ矢視断面図である。

【図21】図１７の変形例に係るサーマルヘッドのＢ−Ｂ矢視断面図である。

【図22】従来のサーマルヘッドの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態に係るサーマルヘッド１およびサーマルプリンタ１０について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係るサーマルヘッド１は、例えば図１に示すようなサーマルプリンタ１０に用いられており、印刷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紙１２等の印刷対象物に印刷を行うものである。

【0023】

サーマルプリンタ１０は、本体フレーム１１と、中心軸が水平に配置されるプラテンローラ１３と、プラテンローラ１３の外周面に対向して配置されるサーマルヘッド１と、サーマルヘッド１を支持している放熱板（図示略）と、プラテンローラ１３とサーマルヘッド１との間に感熱紙１２を送り出す紙送り機構１７と、サーマルヘッド１を感熱紙１２に対して所定の押圧力で押し付ける加圧機構１９とを備えている。

【0024】

プラテンローラ１３には、加圧機構１９の作動により、サーマルヘッド１および感熱紙１２が押し付けられるようになっている。これにより、プラテンローラ１３からの反力が感熱紙１２を介してサーマルヘッド１に加えられるようになっている。
放熱板は、例えば、アルミ等の金属、樹脂、セラミックスまたはガラス等からなる板状部材であり、サーマルヘッド１の固定および放熱を目的とするものである。

【0025】

サーマルヘッド１は、図２に示すように、発熱抵抗体７および電極８が、矩形状の支持基板３の長手方向に複数配列されている。矢印Ｙは、紙送り機構１７による感熱紙１２の送り方向を示している。また、支持基板３の表面には、支持基板３の長手方向に延びる矩形状の凹部２が形成されている。

【0026】

図２のＡ−Ａ矢視断面図が図３に、図２のＢ−Ｂ矢視断面図が図４にそれぞれ示されている。
サーマルヘッド１は、図３に示すように、支持基板３と、支持基板３の上端面（表面）に接合された上板基板５と、上板基板５上に設けられた発熱抵抗体７と、発熱抵抗体７の両側に設けられた一対の電極８と、発熱抵抗体７および電極８を覆い、これらを磨耗や腐食から保護する保護膜９とを有している。

【0027】

支持基板３は、例えば、３００μｍ〜１ｍｍ程度の厚さを有するガラス基板やシリコン基板等の絶縁性の基板である。支持基板３の上端面（表面）、すなわち上板基板５との境界面には、支持基板３の長手方向に延びる矩形状の凹部２が形成されている。この凹部２は、例えば、深さ１μｍ〜１００μｍ、幅５０μｍ〜３００μｍ程度の溝である。

【0028】

上板基板５は、例えば厚さ１０μｍ〜１００μｍ程度のガラス材質によって構成されており、発熱抵抗体７から発生した熱を蓄える蓄熱層として機能する。この上板基板５は、凹部２を密閉するように支持基板３の表面に積層状態に接合されている。上板基板５によって凹部２が覆われることにより、上板基板５と支持基板３との間には空洞部４が形成されている。

【0029】

空洞部４は、全ての発熱抵抗体７に対向する連通構造を有しており、発熱抵抗体７から発生した熱が、上板基板５から支持基板３へ伝わることを抑制する中空断熱層として機能する。空洞部４を中空断熱層として機能させることで、発熱抵抗体７の下方の上板基板５を介して支持基板３に伝わる熱量よりも、発熱抵抗体７の上方へ伝わって印字等に利用される熱量を大きくすることができ、サーマルヘッド１の熱効率の向上することができる。

【0030】

発熱抵抗体７は、上板基板５の上端面において、それぞれ凹部２を幅方向に跨ぐように設けられ、凹部２の長手方向に所定の間隔をあけて配列されている。すなわち、各発熱抵抗体７は、上板基板５を介して空洞部４に対向して設けられ、空洞部４上に位置するように配置されている。

【0031】

電極８は、発熱抵抗体７に電流を供給して発熱させるためのものであり、各発熱抵抗体７の配列方向に直交する方向の一端に接続される共通電極８Ａと、各発熱抵抗体７の他端に接続される個別電極８Ｂとから構成されている。共通電極８Ａは、全ての発熱抵抗体７に一体的に接続され、個別電極８Ｂは個々の発熱抵抗体７にそれぞれ接続されている。

【0032】

個別電極８Ｂに選択的に電圧を印加すると、選択された個別電極８Ｂとこれに対向する共通電極８Ａとが接続されている発熱抵抗体７に電流が流れ、発熱抵抗体７が発熱するようになっている。この状態で、加圧機構１９の作動により、発熱抵抗体７の発熱部分を覆う保護膜９の表面部分（印字部分）に感熱紙１２を押し付けることで、感熱紙１２が発色して印字されるようになっている。

【0033】

なお、各発熱抵抗体７のうち実際に発熱する部分（発熱部７Ａ）は、発熱抵抗体７に電極８Ａ，８Ｂが重なっていない部分、すなわち、発熱抵抗体７のうち共通電極８Ａの接続面と個別電極８Ｂの接続面との間の領域であって、空洞部４のほぼ真上に位置する部分である。

【0034】

また、上板基板５には、図３に示すように、発熱抵抗体７が設けられる上端面（表面）において、共通電極８Ａと個別電極８Ｂとの間に凸部２０が形成されている。凸部２０は、台形の縦断面形状および矩形状の横断面形状を有しており、平坦な先端面２１と、先端面２１の両端において先端面２１に向かって漸次先細となるように傾斜して形成された側面２２とを有している。

【0035】

凸部２０は、上板基板５の上端側（表面）において、支持基板３に形成された凹部２に対応する領域内に形成されている。なお、凸部２０の高さは、例えば０．５μｍ〜３μｍ程度であり、電極８の厚さ以上の高さに形成されている。
凸部２０は、図４に示すように、発熱抵抗体７の配列方向に間隔をあけて複数形成されている。また、隣接する凸部２０の間には、それぞれ凹部３０が形成されている。

【0036】

ここで、比較例として、従来のサーマルヘッド１００の構成について以下に説明する。
従来のサーマルヘッド１００は、図２２に示すように、上板基板５０の上端側（表面）に凸部が設けられていないため、発熱抵抗体７と電極８との間に電極８の厚さ分だけ段差が生じる。これにより、発熱抵抗体７および電極８の上に形成された保護膜９の表面においても、上記の段差に対応する位置（図２２に示す領域Ａ）に段差が生じる。

【0037】

その結果、プラテンローラ１３により感熱紙１２をサーマルヘッド１００表面に押し付けた際、発熱抵抗体７と電極８との段差によって、感熱紙１２とサーマルヘッド１００表面の間に空気層１０１が生じる。この空気層１０１は、発熱抵抗体７により発生させた熱を感熱紙１２へ伝達する際の妨げとなり、サーマルヘッド１００の熱効率を低下させてしまうという不都合がある。

【0038】

これに対して、本実施形態に係るサーマルヘッド１は、図３に示すように、上板基板５の表面において、発熱抵抗体７の両側の一対の電極８間に凸部２０が形成されている。これにより、凸部２０の表面上に形成された発熱抵抗体７（発熱部７Ａ）と、発熱抵抗体７の両端に設けられた電極８との段差を小さくすることができ、発熱部７Ａ表面と感熱紙１２との間の空気層を小さくすることができる。したがって、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７により発生させた熱を感熱紙１２に効率的に伝達することができ、サーマルヘッド１の熱効率を向上して印刷に必要なエネルギー量を低減することができる。

【0039】

この場合において、本実施形態に係るサーマルヘッド１によれば、隣接する凸部２０の間に凹部３０がそれぞれ形成されているため、凸部２０における発熱抵抗体７の配列方向への熱の逃げを抑えることができ、さらに熱効率を向上することができる。

【0040】

また、凸部２０を部分的に形成することで、発熱部７Ａと感熱紙１２あるいはインクリボンとの接触が部分的になるため、サーマルヘッド１が固着してしまった場合にも、従来のサーマルヘッド１よりも少ない力で固着を解除することができ、サーマルヘッド１の信頼性を向上することができる。

【0041】

また、感熱紙１２やインクリボンの送りと共に巻き込まれた空気は、隣接する凸部２０の間の凹部３０を通り抜けるため、この空気とともに異物（砂粒や紙粉等）も凹部３０を通過する。これにより、異物の発熱部７Ａへの付着を防止して、印字面における傷等の発生を防止して印字品質を向上するとともに、保護膜層９の摩耗を防止することができ、サーマルヘッド１の耐久性を向上することができる。

【0042】

さらに、感熱紙１２やインクリボン等への総接触面積が小さくなるため、従来のサーマルヘッド１と同じ接触圧力（単位面積当たり）とする場合には、加圧機構１９（プラテンローラ１３）からの荷重を下げることができる。ここで、摩擦力は接触面積によらないため（クーロンの摩擦法則）、以下の式に示すように、感熱紙１２やインクリボン等への摩擦力を低下させることができ、紙送りトルクを小さくすることができる。
摩擦力Ｆ＝摩擦係数μ×プラテンローラ１３からの荷重Ｎ
これにより、紙送り走行音の低減や、駆動モーターの低消費電力化あるいは小型化を図ることができる。

【0043】

また、支持基板３に形成された空洞部４は、発熱抵抗体７に対応する領域に形成されており、発熱抵抗体７から発生した熱を遮断する断熱層として機能する。したがって、このような空洞部４を設けることで、発熱抵抗体７から発生した熱が、上板基板５を介して支持基板３へ伝わって放散してしまうことを抑制することができ、発熱抵抗体７から発生した熱の利用率、すなわちサーマルヘッド１の熱効率を向上することができる。

【0044】

また、空洞部４を、複数の発熱抵抗体７に対応する領域を連通するように形成とすることで、空洞部４を容易に形成することができ、簡易的な製造方法で熱効率の高いサーマルヘッド１を製造することができ、製造コストの低減を図ることができる。

【0045】

なお、空洞部４（凹部２）は、図５に示すように、各発熱抵抗体７に対応して複数形成することとしてもよい。
このように発熱抵抗体７に対応して空洞部４をそれぞれ形成することで、各発熱抵抗体７から発生した熱をそれぞれ遮断することができ、効果的にサーマルヘッド１の熱効率を向上することができる。また、サーマルヘッド１全体における空洞部４の総面積を小さくすることができるので、サーマルヘッド１の強度を向上することができる。

【0046】

以上のように、上記のようなサーマルヘッド１を備えたサーマルプリンタ１０によれば、サーマルヘッド１の熱効率を向上して印刷に必要なエネルギー量を低減することができる。これにより、少ない電力で感熱紙１２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。また、上板基板５の破損による故障を防止して装置としての信頼性を向上させることができる。

【0047】

［変形例］
以下に、本実施形態に係るサーマルヘッド１の変形例について説明する。
前述した第１の実施形態に係るサーマルヘッド１において、凸部２０は、図６に示すような矩形状の横断面形状であるものとして説明したが、これに代えて、凸部２０を図７から図１５に示すような横断面形状で構成することとしてもよい。

【0048】

具体的には、図７に示すように、凸部２０を、発熱抵抗体７の長手方向に頂点を向けて配置した三角形の横断面形状で構成することとしてもよい。また、図８に示すように、凸部２０を、発熱抵抗体７の長手方向に短軸を配置した長円の横断面形状で構成することとしてもよい。

【0049】

また、図９に示すように、凸部２０を、発熱抵抗体７の長手方向に鋭角の頂点を向けて配置した五角形の横断面形状で構成することとしてもよい。また、図１０に示すように、凸部２０を、発熱抵抗体７の長手方向に対角線を配置した菱形の横断面形状で構成することとしてもよい。また、図１１に示すように、凸部２０を、発熱抵抗体７の長手方向に短軸を配置した楕円の横断面形状で構成することとしてもよい。

【0050】

また、図１２に示すように、凸部２０を、発熱抵抗体７の長手方向に対向する２辺を配置した八角形の横断面形状で構成することとしてもよい。また、図１３に示すように、凸部２０を、発熱抵抗体７の長手方向に長軸を配置した長円の横断面形状で構成することとしてもよい。

【0051】

また、図１４に示すように、凸部２０を、発熱抵抗体７の幅方向（長手方向に直交する方向）に対向する２辺を配置した六角形の横断面形状で構成することとしてもよい。また、図１５に示すように、凸部２０を、円形の横断面形状で構成することとしてもよい。

【0052】

凸部２０の凹断面形状は、上記に限定されるものではなく、多角形や流線型やその組合せとしてもよい。
隣接する凸部２０の間の凹部３０における空気の流れがよりスムーズになるように、凸部２０を多角形や流線型やその組合せとすることで、凹部３０における異物の通り抜けもスムーズに行うことができ、凸部２０近傍における異物の堆積を効果的に防止することができる。

【0053】

［製造方法］
以下に、前述の第１の実施形態に係るサーマルヘッド１の製造方法について、図１６を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るサーマルヘッド１の製造方法は、図１６に示すように、支持基板３の表面に開口部（凹部２）を形成する凹部形成工程Ｓ１と、凹部２が形成された支持基板３の表面に上板基板５の裏面を積層状態に接合する接合工程Ｓ２と、支持基板３に接合された上板基板５を薄板化する薄板化工程Ｓ３と、支持基板３に接合された上板基板５の表面に凸部２０を形成する凸部形成工程Ｓ４と、上板基板５の表面において空洞部４に対応する領域に発熱抵抗体７を形成する発熱抵抗体形成工程Ｓ５と、発熱抵抗体７の両端に電極８を形成する電極形成工程Ｓ６と、電極８の上に保護膜９を形成する保護膜形成工程Ｓ７とを備えている。以下、上記の各工程について具体的に説明する。

【0054】

凹部形成工程Ｓ１では、支持基板３の上端面（表面）において、上板基板５の発熱抵抗体７を設ける領域に対応する位置に凹部２を形成する。凹部２は、例えば、支持基板３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、レーザ加工等を施すことによって形成する。

【0055】

支持基板３にサンドブラストによる加工を施す場合には、支持基板３の表面にフォトレジスト材を被覆し、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、凹部２を形成する領域以外の部分を固化させる。その後、支持基板３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、凹部２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（図示略）が得られる。この状態で、支持基板３の表面にサンドブラストを施し、１〜１００μｍの深さの凹部２を形成する。凹部２の深さは、例えば、１０μｍ以上で、支持基板３の厚さの半分以下とするのが好ましい。

【0056】

また、ドライエッチングやウェットエッチング等のエッチングによる加工を施す場合には、上記サンドブラストによる加工と同様に、支持基板３の表面の凹部２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する。そして、この状態で支持基板３の表面にエッチングを施すことで、１〜１００μｍの深さの凹部２を形成する。

【0057】

このエッチング処理には、例えば、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。なお、参考例として、支持基板が単結晶シリコンの場合には、水酸化テトラメチルアンモニウム溶液、ＫＯＨ溶液、または、フッ酸と硝酸の混合液等のエッチング液等によるウェットエッチングが行われる。

【0058】

次に、接合工程Ｓ２では、例えば厚さ約５００μｍ〜７００μｍのガラス基板である上板基板５の下端面（裏面）と、凹部２が形成された支持基板３の上端面（表面）とを、高温融着や陽極接合によって接合する。この際、支持基板３と上板基板５とは乾燥状態で接合され、この接合された接合基板は、例えば２００℃以上軟化点以下の温度で熱処理が行われる。
支持基板３と上板基板５とを接合することで、支持基板３に形成された凹部２が上板基板５によって覆われ、支持基板３と上板基板５との間に空洞部４が形成される。

【0059】

ここで、上板基板として１００μｍ以下の厚さのものは、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、当初から薄い上板基板５を直接支持基板３に接合する代わりに、接合工程において製造やハンドリングが容易な厚さの上板基板５を支持基板３に接合した後、薄板化工程において上板基板５を所望の厚さに加工する。

【0060】

次に、薄板化工程Ｓ３では、上板基板５の上端面（表面）側を、機械研磨することで薄板加工を行うことで、上板基板５を例えば約１μｍ〜１００μｍの厚さに加工する。なお、薄板化加工は、ドライエッチングやウェットエッチング等を施すことによって行うこととしてもよい。

【0061】

次に、凸部形成工程Ｓ４では、ドライエッチングやウェットエッチング等を施すことによって、上板基板５の上端面（表面）において支持基板３に形成された凹部２に対応する領域に、凸部２０を形成する。なお、この凸部形成工程Ｓ４は、薄板化工程と同時に行うこととしてもよい。すなわち、前述の薄板化工程において、凸部２０を形成する領域をレジスト材で被覆し、ドライエッチングやウェットエッチング等によって、上板基板５の薄板化と同時に凸部２０を形成することとしてもよい。

【0062】

次に、上板基板５上に発熱抵抗体７、共通電極８Ａ、個別電極８Ｂ、および、保護膜９が順次形成される。
具体的には、発熱抵抗体形成工程Ｓ５では、スパッタリングやＣＶＤ（化学気相成長法）、または、蒸着等の薄膜形成法を用いて上板基板５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する。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７が形成される。

【0063】

次に、電極形成工程Ｓ６では、上板基板５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する。そして、この膜をリフトオフ法や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したりするなどして、所望の形状の共通電極８Ａおよび個別電極８Ｂを形成する。なお、発熱抵抗体７および電極８Ａ，８Ｂにおけるリフトオフもしくはエッチングのためのレジスト材のパターニングでは、フォトマスクを用いて、フォトレジスト材をパターンニングする。

【0064】

次に、保護膜形成工程Ｓ７では、上板基板５上にＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＡｌＯＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、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９を形成する。これにより、図３に示されるサーマルヘッド１が製造される。

【0065】

このようなサーマルヘッド１の製造方法によれば、支持基板３と上板基板５との間に空洞部４が形成されるとともに、発熱抵抗体７の両端に形成された電極８層の間に凸部２０が形成されたサーマルヘッド１を製造することができる。これにより、上記のように、サーマルヘッド１の熱効率を向上して印刷に必要なエネルギー量を低減することができる。

【0066】

［第２の実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態に係るサーマルヘッド１およびサーマルプリンタ１０について、図面を参照して説明する。本実施形態に係るサーマルヘッド１が前述した第１の実施形態に係るサーマルヘッド１と異なる点は、サーマルヘッド１に空洞部を設けずに１枚の基板６で構成した点である。以降では、前述した第１の実施形態に係るサーマルヘッド１と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。

【0067】

本実施形態に係るサーマルヘッド１は、図１７に示すように、発熱抵抗体７および電極８が、矩形状の基板６の長手方向に複数配列されている。矢印Ｙは、紙送り機構１７による感熱紙１２の送り方向を示している。

【0068】

図１７のＡ−Ａ矢視断面図が図１８に、図１７のＢ−Ｂ矢視断面図が図１９にそれぞれ示されている。
サーマルヘッド１は、図１８に示すように、基板６と、基板６の上端面（表面）に設けられた発熱抵抗体７と、発熱抵抗体７の両側に設けられた一対の電極８と、発熱抵抗体７および電極８を覆い、これらを磨耗や腐食から保護する保護膜９とを有している。

【0069】

基板６は、例えば、３００μｍ〜１ｍｍ程度の厚さを有するガラス基板やシリコン基板、セラミックス等の絶縁性の基板である。
基板６には、発熱抵抗体７が設けられる上端面（表面）において、共通電極８Ａと個別電極８Ｂとの間に凸部２０が形成されている。凸部２０は、台形の縦断面形状を有しており、平坦な先端面２１と、先端面２１の両端において先端面２１に向かって漸次先細となるように傾斜して形成された側面２２とを有している。

【0070】

凸部２０は、図１９に示すように、発熱抵抗体７の配列方向に間隔をあけて複数形成されている。また、隣接する凸部２０の間には、それぞれ凹部３０が形成されている。
なお、凸部２０は、図１８および図１９に示すように、基板６と同じ材料で一体的に形成されていることとしてもよいが、図２０および図２１に示すように、基板６と凸部２０とを異なる材料で形成し、例えばセラミックス製の基板６上にガラス製の凸部２０を形成することとしてもよい。

【0071】

発熱抵抗体７は、基板６の上端面において、それぞれ凸部２０を基板６の幅方向に跨ぐように設けられ、基板６の長手方向に所定の間隔をあけて複数配列されている。
電極８は、発熱抵抗体７に電流を供給して発熱させるためのものであり、各発熱抵抗体７の配列方向に直交する方向の一端に接続される共通電極８Ａと、各発熱抵抗体７の他端に接続される個別電極８Ｂとから構成されている。共通電極８Ａは、全ての発熱抵抗体７に一体的に接続され、個別電極８Ｂは個々の発熱抵抗体７にそれぞれ接続されている。

【0072】

上記構成を有する本実施形態に係るサーマルヘッド１によれば、空洞部による断熱効果以外については前述した第１の実施形態に係るサーマルヘッド１と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態に係るサーマルヘッド１によれば、図１６における、支持基板３の表面に凹部を形成する凹部形成工程Ｓ１と、凹部２が形成された支持基板３の表面に上板基板５の裏面を積層状態に接合する接合工程Ｓ２とが不要となるため、容易に熱効率の高いサーマルヘッド１を製造することができ、製造コストの低減を図ることができる。

【0073】

以上、本発明の各実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、凸部２０は、台形の縦断面形状を有していることとして説明したが、その先端面２１に発熱抵抗体７を形成することができればよく、例えば矩形等の縦断面形状としてもよい。

【0074】

また、第１の実施形態において、支持基板３の長手方向に矩形状の凹部２を設けることで空洞部４を形成したが、これに代えて、上板基板５の長手方向に矩形状の凹部２を設けることで空洞部４を形成してもよい。または、支持基板３と上板基板５の両方に凹部２を設けることで空洞部４を形成してもよい。

【符号の説明】

【0075】

１ サーマルヘッド
２ 凹部
３ 支持基板
４ 空洞部
５ 上板基板
７ 発熱抵抗体
８ 電極
９ 保護膜
１０ サーマルプリンタ（プリンタ）
２０ 凸部
２１ 先端面
２２ 側面
３０ 凹部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】