特許 7541434 サーマルプリントヘッドおよびサーマルプリントヘッドの製造方法

(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】

(24)【登録日】2024-08-20

(45)【発行日】2024-08-28

(54)【発明の名称】サーマルプリントヘッドおよびサーマルプリントヘッドの製造方法

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/335 20060101AFI20240821BHJP

【ＦＩ】

B41J2/335 101C

B41J2/335 101D

B41J2/335 101H

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019111099

(22)【出願日】2019-06-14

(65)【公開番号】P2020203389

(43)【公開日】2020-12-24

【審査請求日】2022-05-16

【審判番号】

【審判請求日】2023-06-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135389

【弁理士】

【氏名又は名称】臼井 尚

(72)【発明者】

【氏名】西村 勇

【合議体】

【審判長】川俣 洋史

【審判官】桐山 愛世

【審判官】殿川 雅也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１１４０５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１８４２７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１４２３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平５－２７００３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平７－９６６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３６５４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－３５７０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１６７２５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

B41J 2/315-2/345

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板に支持され且つ主走査方向に配列された複数の発熱部を有する抵抗体層と、
前記基板に支持され且つ前記複数の発熱部への通電経路を構成する配線層と、
前記基板と前記抵抗体層との間に介在する絶縁層と、を備え、
前記基板は、前記基板の厚さ方向視において前記複数の発熱部と重なる空洞部と、前記空洞部を塞ぐ主板部と、を有し、
前記主板部は、前記厚さ方向において前記空洞部と前記絶縁層との間に位置し且つ前記基板の他の部位と同じ材料によって一体的に形成されており、前記厚さ方向の寸法が１μ ｍ以上１０μｍ以下である、サーマルプリントヘッド。

【請求項2】

前記基板は、単結晶半導体からなる、請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。

【請求項3】

前記基板は、Ｓｉからなる、請求項２に記載のサーマルプリントヘッド。

【請求項4】

前記基板は、前記絶縁層が形成された主面と、前記主面から突出し且つ主走査方向に延びる凸部を有し、
前記凸部は、前記主面からの距離が最も大きい頂部と、当該頂部に対して副走査方向に繋がり且つ前記主面に対して傾斜した第１傾斜部と、を有する、請求項１ないし３のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。

【請求項5】

前記空洞部は、副走査方向視において前記第１傾斜部と重なる、請求項４に記載のサーマルプリントヘッド。

【請求項6】

前記空洞部の副走査方向における大きさは、前記発熱部の副走査方向における大きさよりも小さい、請求項１ないし３のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。

【請求項7】

前記空洞部の副走査方向における大きさは、前記発熱部の副走査方向における大きさと同じである、請求項１ないし３のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。

【請求項8】

前記絶縁層に対して前記複数の発熱部とは反対側に位置し且つ前記複数の発熱部の厚さ方向視において前記複数の発熱部と重なり、前記絶縁層よりも熱反射率が大きい反射層を備える、請求項１ないし７のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。

【請求項9】

前記反射層は、Ｃｕを含む、請求項８に記載のサーマルプリントヘッド。

【請求項10】

単結晶半導体からなる基板材料に、主面から凹む複数の穴部を形成する穴部形成工程と、
前記複数の穴部の底側部分同士を連結する処理と、前記複数の穴部の開口側部分を塞ぐ処理と、を含み、前記基板材料内に空洞部を形成する空洞部形成工程と、
前記主面を覆う絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記絶縁層上に抵抗体層を形成する抵抗体層形成工程と、
前記抵抗体層上に配線層を形成する配線層形成工程と、を備え、
前記抵抗体層のうち前記配線層から露出した部分であり且つ主走査方向に配列された複数の発熱部と前記空洞部とが、前記基板材料の厚さ方向視において重なり、
前記空洞部形成工程においては、水素アニールを用いて前記基板材料の単結晶半導体を部分的に移動させることにより、前記複数の穴部の底側部分同士を連結する処理と、前記複数の穴部の開口側部分を塞ぐ処理と、を一括して行い、且つ前記空洞部を塞ぐとともに前記基板材料によって一体的に形成され且つ前記厚さ方向の寸法が１μｍ以上１０μｍ以下である主板部を形成し、
前記絶縁層形成工程においては、前記絶縁層により前記主板部を覆う、サーマルプリントヘッドの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、サーマルプリントヘッドおよびサーマルプリントヘッドの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、従来のサーマルプリントヘッドの一例が開示されている。同文献に開示されたサーマルプリントヘッドは、配線層および抵抗体層が形成された第１基板と、ドライバＩＣが搭載された第２基板とを備える。抵抗体層は、主走査方向に配列された複数の発熱部を有する。

【0003】

サーマルプリントヘッドによる印刷においては、抵抗体層の発熱部が、通電により発熱する。この熱が伝達されることにより印刷用紙が発色し、印刷がなされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－６５０２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本開示は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、印字品質を向上させることが可能なサーマルプリントヘッドおよびサーマルプリントヘッドの製造方法を提供することをその課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示によって提供されるサーマルプリントヘッドは、基板と、前記基板に支持され且つ主走査方向に配列された複数の発熱部を有する抵抗体層と、前記基板に支持され且つ前記複数の発熱部への通電経路を構成する配線層と、前記基板と前記抵抗体層との間に介在する絶縁層と、を備え、前記基板は、前記基板の厚さ方向視において前記複数の発熱部と重なる空洞部を有する。

【発明の効果】

【0007】

本開示のサーマルプリントヘッドによれば、印字品質を向上させることが可能なサーマルプリントヘッドおよびサーマルプリントヘッドの製造方法を提供することができる。

【0008】

本開示のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の第１実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す平面図である。

【図2】本開示の第１実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す要部平面図である。

【図3】本開示の第１実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す要部拡大平面図である。

【図4】図１のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。

【図5】本開示の第１実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す要部断面図である。

【図6】本開示の第１実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す要部拡大断面図である。

【図7】本開示の第１実施形態に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部断面図である。

【図8】本開示の第１実施形態に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部拡大平面図である。

【図9】図８のＩＸ－ＩＸ線に沿う断面図である。

【図10】本開示の第１実施形態に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。

【図11】本開示の第１実施形態に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部断面図である。

【図12】本開示の第１実施形態に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部断面図である。

【図13】本開示の第１実施形態に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。

【図14】本開示の第１実施形態に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部断面図である。

【図15】本開示の第１実施形態に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部断面図である。

【図16】本開示の第１実施形態に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部断面図である。

【図17】本開示の第１実施形態に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部断面図である。

【図18】本開示の第１実施形態に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。

【図19】本開示の第１実施形態に係るサーマルプリントヘッドの変形例を示す要部拡大断面図である。

【図20】本開示の第２実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す要部拡大断面図である。

【図21】本開示の第３実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す要部拡大断面図である。

【図22】本開示の第３実施形態に係るサーマルプリントヘッドの第１変形例を示す要部拡大断面図である。

【図23】本開示の第３実施形態に係るサーマルプリントヘッドの第２変形例を示す要部拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

【0011】

本開示における「第１」、「第２」、「第３」等の用語は、単にラベルとして用いたものであり、必ずしもそれらの対象物に順列を付することを意図していない。

【0012】

＜第１実施形態＞
図１～図６は、本開示の第１実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示している。本実施形態のサーマルプリントヘッドＡ１は、第１基板１、絶縁層１９、保護層２、配線層３、抵抗体層４、第２基板５、ドライバＩＣ７および放熱部材８を備えている。サーマルプリントヘッドＡ１は、プラテンローラ９１との間に挟まれて搬送される印刷媒体（図示略）に印刷を施すプリンタに組み込まれるものである。このような印刷媒体としては、たとえばバーコードシートやレシートを作成するための感熱紙が挙げられる。

【0013】

図１は、サーマルプリントヘッドＡ１を示す平面図である。図２は、サーマルプリントヘッドＡ１を示す要部平面図である。図３は、サーマルプリントヘッドＡ１を示す要部拡大平面図である。図４は、図１のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。図５は、サーマルプリントヘッドＡ１を示す要部断面図である。図６は、サーマルプリントヘッドＡ１を示す要部拡大断面図である。図１～図３においては、理解の便宜上、保護層２を省略している。図１および図２においては、理解の便宜上、後述の保護樹脂７８を省略している。図２においては、理解の便宜上、後述のワイヤ６１を省略している。図１～図３においては、副走査方向ｙの図中下側が上流側であり、図中上側が下流側である。図４～図６においては、副走査方向ｙの図中右側が上流側であり、図中左側が下流側である。

【0014】

第１基板１は、配線層３および抵抗体層４を支持するものであり、本開示の基板に相当する。第１基板１は、主走査方向ｘを長手方向とし、副走査方向ｙを幅方向とする細長矩形状である。以降の説明においては、第１基板１の厚さ方向を厚さ方向ｚとして説明する。第１基板１の大きさは特に限定されないが、一例を挙げると、第１基板１の厚さは、たとえば３００μｍ以上１０００μｍ以下であり、たとえば７２５μｍである。また、第１基板１の主走査方向ｘ寸法は、たとえば２５ｍｍ以上１６０ｍｍ以下であり、副走査方向ｙ寸法は、たとえば１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である。

【0015】

本実施形態においては、第１基板１は、単結晶半導体からなり、たとえばＳｉによって形成されている。図４および図５に示すように、第１基板１は、第１主面１１および第１裏面１２を有する。第１主面１１および第１裏面１２は、厚さ方向ｚにおいて互いに反対側を向いている。配線層３および抵抗体層４は、第１主面１１の側に設けられる。第１主面１１は、本開示の主面に相当する。

【0016】

第１基板１は、凸部１３を有する。凸部１３は、第１主面１１から厚さ方向ｚに突出しており、主走査方向ｘに長く延びている。図示された例においては、凸部１３は、第１基板１の副走査方向ｙ下流側寄りに形成されている。また、凸部１３は、第１基板１の一部であることから、単結晶半導体であるＳｉからなる。

【0017】

本実施形態においては、凸部１３は、頂部１３０、一対の第１傾斜部１３１および一対の第２傾斜部１３２を有する。

【0018】

頂部１３０は、凸部１３のうち第１主面１１からの距離が最も大きい部分である。本実施形態においては、頂部１３０は、第１主面１１と平行な平面からなる。頂部１３０は、厚さ方向ｚ視において主走査方向ｘ方向に長く延びる細長矩形状の面である。

【0019】

一対の第１傾斜部１３１は、頂部１３０の副走査方向ｙ両側に繋がっている。一対の第１傾斜部１３１は、各々が第１主面１１に対して角度α１だけ傾斜している。第１傾斜部１３１は、厚さ方向ｚ視において主走査方向ｘ方向に長く延びる細長矩形状の平面である。なお、凸部１３は、一対の第１傾斜部１３１に繋がり、頂部１３０の主走査方向ｘ両端に隣接する傾斜部（図示略）を有していてもよい。

【0020】

一対の第２傾斜部１３２は、一対の第１傾斜部１３１に対して副走査方向ｙ両側に繋がっている。一対の第２傾斜部１３２は、各々が第１主面１１に対して角度α１よりも大きい角度α２だけ傾斜している。第２傾斜部１３２は、厚さ方向ｚ視において主走査方向ｘ方向に長く延びる細長矩形状の平面である。本実施形態においては、一対の第２傾斜部１３２は、第１主面１１に繋がっている。なお、凸部１３は、一対の第２傾斜部１３２に繋がり、頂部１３０の主走査方向ｘ両端の主走査方向ｘ外方に位置する傾斜部（図示略）を有していてもよい。

【0021】

本実施形態においては、第１主面１１が（１００）面である。後述の製造方法例によれば、第１傾斜部１３１が第１主面１１となす角度α１は、３０．１度であり、第２傾斜部１３２が第１主面１１となる角度α２は、５４．８度である。凸部１３の厚さ方向ｚ寸法は、たとえば、１００μｍ以上３００μｍ以下である。

【0022】

第１基板１は、空洞部１４を有する。空洞部１４は、ｚ方向視において後述の抵抗体層４の複数の発熱部４１と重なる。本実施形態においては、空洞部１４は、主走査方向ｘに長く延びており、すべての複数の発熱部４１とｚ方向視において重なる。第１基板１は、主板部１８を有する。主板部１８は、空洞部１４の厚さ方向ｚ図中上方に位置する部分であり、空洞部１４を厚さ方向ｚから塞いでいる部分である。

【0023】

空洞部１４および主板部１８の各部の大きさは何ら限定されない。一例を挙げると、空洞部１４の厚さ方向ｚ寸法は、３μｍ以上１０μｍ以下であり、副走査方向ｙ寸法は、１０μｍ以上３０μｍ以下である。主板部１８の副走査方向ｙ寸法は、空洞部１４の副走査方向ｙ寸法と同じであり、主板部１８の厚さ方向ｚ寸法は、１μｍ以上１０μｍ以下である。

【0024】

図５および図６に示すように、絶縁層１９は、第１主面１１および凸部１３を覆っており、第１基板１の第１主面１１側をより確実に絶縁するためのものである。絶縁層１９は、絶縁性材料からなり、たとえばＳｉＯ₂やＳｉＮまたはＴＥＯＳ（オルトケイ酸テトラエチル）からなり、本実施形態においては、ＴＥＯＳが採用されている。絶縁層１９の厚さは特に限定されず、その一例を挙げるとたとえば１５μｍ以下であり、好ましくは１０μｍ以下である。

【0025】

抵抗体層４は、第１基板１に支持されており、本実施形態においては、絶縁層１９を介して第１基板１に支持されている。抵抗体層４は、複数の発熱部４１を有している。複数の発熱部４１は、各々に選択的に通電されることにより、印刷媒体を局所的に加熱するものである。複数の発熱部４１は、主走査方向ｘに沿って配置されており、主走査方向ｘにおいて互いに離間している。発熱部４１の形状は特に限定されず、本実施形態においては、厚さ方向ｚ視において副走査方向ｙを長手方向とする長矩形状である。抵抗体層４は、たとえばＴａＮからなる。抵抗体層４の厚さは特に限定されず、たとえば０．０２μｍ以上０．１μｍ以下であり、好ましくは０．０５μｍ以上０．０７μｍ以下ある。

【0026】

図３および図６に示すように、本実施形態においては、発熱部４１は、頂部４１０、一対の第１部４１１および一対の第２部４１２を有する。頂部４１０は、発熱部４１のうち凸部１３の頂部１３０の副走査方向ｙにおける少なくとも一部に形成された部分である。第１部４１１は、発熱部４１のうち凸部１３の第１傾斜部１３１の副走査方向ｙにおける少なくとも一部に形成された部分である。第２部４１２は、発熱部４１のうち凸部１３の第２傾斜部１３２の副走査方向ｙにおける少なくとも一部に形成された部分である。なお、本実施形態においては、第１基板１と抵抗体層４との間に絶縁層１９が介在しているが、上述したとおり絶縁層１９は十分に薄い層である。このため、発熱部４１が、厚さ方向ｚ視もしくは頂部１３０、第１傾斜部１３１および第２傾斜部１３２のそれぞれの法線方向視において重なるように形成されている場合、頂部１３０、第１傾斜部１３１および第２傾斜部１３２に形成されていると説明し、以下も同様である。

【0027】

本実施形態においては、頂部４１０は、頂部１３０の副走査方向ｙ全長にわたって形成されている。また、発熱部４１は、頂部１３０と一対の第１傾斜部１３１との境界を跨いでいる。また、一対の第１部４１１は、一対の第１傾斜部１３１の副走査方向ｙ全長にわたって形成されている。発熱部４１は、一対の第１傾斜部１３１と一対の第２傾斜部１３２との境界を跨いでいる。また、一対の第２部４１２は、第２傾斜部１３２の副走査方向ｙにおける一部のみに形成されている。

【0028】

本実施形態においては、空洞部１４の副走査方向ｙ寸法は、発熱部４１の副走査方向ｙ寸法よりも小さい。また、空洞部１４の副走査方向ｙ寸法は、凸部１３の頂部１３０の副走査方向ｙ寸法よりも小さい。また、空洞部１４は、副走査方向ｙ視において凸部１３の第１傾斜部１３１と重なる。また、空洞部１４は、厚さ方向ｚにおいて第１主面１１よりも頂部１３０側に位置している。

【0029】

配線層３は、複数の発熱部４１に通電するための通電経路を構成するためのものである。配線層３は、第１基板１に支持されており、本実施形態においては、図５および図６に示すように、抵抗体層４上に積層されている。配線層３は、抵抗体層４よりも低抵抗な金属材料からなり、たとえばＣｕからなる。また、配線層３は、Ｃｕからなる層と、当該層と抵抗体層４との間に介在するＴｉからなる１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下の厚さの層とを有する構成であってもよい。配線層３の厚さは特に限定されず、たとえば０．３μｍ以上２．０μｍ以下である。

【0030】

図１～図３、図５および図６に示すように、本実施形態においては、配線層３は、複数の個別電極３１および共通電極３２を有する。図３および図６に示すように、抵抗体層４のうち、複数の個別電極３１と共通電極３２との間において配線層３から露出した部分が、複数の発熱部４１となっている。

【0031】

図３および図６に示すように、複数の個別電極３１は、各々が概ね副走査方向ｙ方向に延びる帯状であり、複数の発熱部４１に対して副走査方向ｙ上流側に配置されている。本実施形態においては、個別電極３１の副走査方向ｙ下流側端は、凸部１３の副走査方向ｙ上流側の第２傾斜部１３２に重なる位置に配置されている。図２および図５に示すように、個別電極３１は、個別パッド３１１を有する。個別パッド３１１は、ドライバＩＣ７と導通させるためのワイヤ６１が接続される部分である。

【0032】

図２、図３、図５および図６に示すように、共通電極３２は、連結部３２３と複数の帯状部３２４とを有する。複数の帯状部３２４は、複数の発熱部４１に対して副走査方向ｙ下流側に配置されている。複数の帯状部３２４の副走査方向ｙ上流側端は、複数の個別電極３１の副走査方向ｙ下流側端と、発熱部４１を挟んで対向している。帯状部３２４の副走査方向ｙ上流側端は、凸部１３の副走査方向ｙ下流側の第２傾斜部１３２に重なる位置に配置されている。連結部３２３は、複数の帯状部３２４の副走査方向ｙ下流側に位置し、複数の帯状部３２４が繋がっている。連結部３２３は、主走査方向ｘに延びており、帯状部３２４の主走査方向ｘ方向寸法よりも副走査方向ｙ寸法が大きい、比較的幅広の部分である。図１に示すように、連結部３２３は、複数の発熱部４１の副走査方向ｙ下流側から、主走査方向ｘ両側を迂回して、副走査方向ｙ上流側へと延びている。

【0033】

本実施形態においては、複数の帯状部３２４の副走査方向ｙ下流側部分と連結部３２３とが、第１基板１の第１主面１１に形成されている。

【0034】

保護層２は、配線層３および抵抗体層４を覆っている。保護層２は、絶縁性の材料からなり、配線層３および抵抗体層４を保護している。保護層２の材質は、たとえばＳｉＯ₂、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＡｌＮ等であり、これらの単層もしくは複数層によって構成される。保護層２の厚さは特に限定されず、たとえば１．０μｍ以上１０μｍ以下である。

【0035】

図５に示すように、本実施形態においては、保護層２は、パッド用開口２１を有する。パッド用開口２１は、保護層２を厚さ方向ｚに貫通している。複数のパッド用開口２１は、個別電極３１の複数の個別パッド３１１を露出させている。

【0036】

第２基板５は、図１および図４に示すように、第１基板１に対して副走査方向ｙ上流側に配置されている。第２基板５は、たとえばＰＣＢ基板であり、ドライバＩＣ７や後述のコネクタ５９が搭載される。第２基板５の形状等は特に限定されず、本実施形態においては、主走査方向ｘを長手方向とする長矩形状である。第２基板５は、第２主面５１および第２裏面５２を有する。第２主面５１は、第１基板１の第１主面１１と同じ側を向く麺であり、第２裏面５２は、第１基板１の第１裏面１２と同じ側を向く面である。本実施形態においては、第２主面５１は、第１主面１１よりも厚さ方向ｚ図中下方に位置している。

【0037】

ドライバＩＣ７は、第２基板５の第２主面５１に搭載されており、複数の発熱部４１に個別に通電させるためのものである。本実施形態においては、ドライバＩＣ７は、複数のワイヤ６１によって複数の個別電極３１に接続されている。ドライバＩＣ７の通電制御は、第２基板５を介してサーマルプリントヘッドＡ１外から入力される指令信号に従う。ドライバＩＣ７は、複数のワイヤ６２によって第２基板５の配線層（図示略）に接続されている。本実施形態においては、複数の発熱部４１の個数に応じて、複数のドライバＩＣ７が設けられている。

【0038】

ドライバＩＣ７、複数のワイヤ６１および複数のワイヤ６２は、保護樹脂７８に覆われている。保護樹脂７８は、たとえば絶縁性樹脂からなりたとえば黒色である。保護樹脂７８は、第１基板１と第２基板５とに跨るように形成されている。

【0039】

コネクタ５９は、サーマルプリントヘッドＡ１をプリンタ（図示略）に接続するために用いられる。コネクタ５９は、第２基板５に取付けられており、第２基板５の配線層（図図示略）に接続されている。

【0040】

放熱部材８は、第１基板１および第２基板５を支持しており、複数の発熱部４１によって生じた熱の一部を第１基板１を介して外部へと放熱するためのものである。放熱部材８は、たとえばアルミ等の金属からなるブロック状の部材である。本実施形態においては、放熱部材８は、第１支持面８１および第２支持面８２を有する。第１支持面８１および第２支持面８２は、各々が厚さ方向ｚ上側を向いており、副走査方向ｙに並んで配置されている。第１支持面８１には、第１基板１の第１裏面１２が接合されている。第２支持面８２には、第２基板５の第２裏面５２が接合されている。

【0041】

次に、サーマルプリントヘッドＡ１の製造方法の一例について、図７～図１８を参照しつつ、以下に説明する。

【0042】

まず、図７に示すように、基板材料１Ａを用意する。基板材料１Ａは、単結晶半導体からなり、たとえばＳｉウエハである。基板材料１Ａの厚さは特に限定されず、本実施形態においては、たとえば３００μｍ以上１０００μｍ以下であり、たとえば７２５μｍである。基板材料１Ａは、互いに反対側を向く主面１１Ａおよび裏面１２Ａを有する。主面１１Ａは、（１００）面である。

【0043】

次に、図８および図９に示すように、穴部形成工程を行う。図８は、基板材料１Ａの要部平面図であり、図９は、図８のＩＸ－ＩＸ線に沿う要部拡大断面図である。基板材料１Ａの主面１１Ａにボッシュ法等の深掘りエッチングを施す。これにより、複数の穴部１４Ａを形成する。複数の穴部１４Ａの配置は特に限定されず、本実施形態においては、図８に示すように、マトリクス状に形成されている。複数の穴部１４Ａは、主走査方向ｘに長く延びる帯状領域に形成される。また、本実施形態においては、図９に示すように、穴部１４Ａの厚さ方向ｚに直角である断面積が、厚さ方向ｚにおいて略均一となるように深掘りエッチング（ボッシュ法等）を行う。

【0044】

次に、図１０に示すように、空洞部形成工程を行う。空洞部形成工程は、複数の穴部１４Ａの底側部分同士を連結する処理と、複数の穴部１４Ａの開口側部分を塞ぐ処理と、を含む。本実施形態においては、還元性雰囲気中の熱処理を用いる。具体的には、たとえば、水素アニール用いて基板材料１Ａの単結晶半導体を部分的に移動させることにより、複数の穴部１４Ａの底側部分同士を連結する処理と、複数の穴部１４Ａの開口側部分を塞ぐ処理と、を一括して行う。この水素アニールは、たとえば、減圧下の水素雰囲気において基板材料１Ａを１，０００℃～１，２００℃に加熱し、この状態を所定時間保持することによって行う。これにより、複数の穴部１４Ａの底側部分同士が連結された空洞部１４が形成される。また、複数の穴部１４Ａの開口側部分が連結されることにより、これらの開口部分を塞ぐ主板部１８が形成される。主板部１８は、図中上面が主面１１Ａの一部を構成し、図中下面が空洞部１４の内面の一部を構成する。また、本実施形態においては、空洞部形成工程が完了した状態で、空洞部１４は、主板部１８によって密閉されている。空洞部１４が、１，０００℃～１，２００℃の水素雰囲気において密閉状態で形成されるため、空洞部１４内の気圧は、通常の大気圧よりも低い。ただし、たとえば一部の穴部１４Ａが残存することにより、空洞部１４は、密閉されていない構成であってもよい。空洞部形成工程を経て形成される空洞部１４および主板部１８の厚さ方向ｚ寸法の一例を挙げると、空洞部１４の厚さ方向ｚ寸法（深さ）が３μｍ以上１０μｍ以下であり、主板部１８の厚さ方向ｚ寸法（厚さ）が１μｍ以上１０μｍ以下である。

【0045】

次いで、主面１１Ａを所定のマスク層で覆った後に、たとえばＫＯＨを用いた異方性エッチングを行う。このマスク層は、厚さ方向ｚ視において空洞部１４と重なるように設けられる。これにより、図１１に示すように、基板材料１Ａには、凸部１３Ａが形成される。凸部１３Ａは、主面１１Ａから突出しており、主走査方向ｘに長く延びている。凸部１３Ａは、頂部１３０Ａおよび一対の傾斜部１３２Ａを有する。頂部１３０Ａは、主面１１Ａと平行は面であり、本実施形態においては、（１００）面である。一対の傾斜部１３２Ａは、頂部１３０Ａの副走査方向ｙ両側に位置しており、頂部１３０Ａと主面１１Ａとの間に介在している。傾斜部１３２Ａは、頂部１３０Ａおよび主面１１Ａに対して傾斜した平面である。本実施形態においては、傾斜部１３２Ａと主面１１Ａおよび頂部１３０Ａがなす角度は、５４．８度である。

【0046】

次いで、前記マスク層を除去した後に、例えばＫＯＨを用いたエッチングを再度行う。これにより、基板材料１Ａが、図１２および図１３に示す第１主面１１、第１裏面１２および凸部１３を有する第１基板１となる。凸部１３は、頂部１３０、一対の第１傾斜部１３１および一対の第２傾斜部１３２を有する。頂部１３０は、頂部１３０Ａであった部分であり、一対の第２傾斜部１３２は、一対の第２傾斜部１３２であった部分である。一対の第１傾斜部１３１は、頂部１３０Ａと一対の傾斜部１３２Ａとの境界がＫＯＨによってエッチングされた部分である。一対の第１傾斜部１３１が第１主面１１となす角度α１は、３０．１度であり、一対の第２傾斜部１３２が第１主面１１となす角度α２は、５４．８度である。

【0047】

次いで、図１４に示すように、絶縁層１９を形成する。絶縁層１９の形成は、たとえばＣＶＤを用いて反射層１５にＴＥＯＳを堆積させることによって行う。

【0048】

次いで、図１５に示すように、抵抗体膜４Ａを形成する。抵抗体膜４Ａの形成は、たとえば、スパッタリングによって絶縁層１９上にＴａＮの薄膜を形成することによって行う。

【0049】

次いで、図１６に示すように、抵抗体膜４Ａを覆う導電膜３Ａを形成する。導電膜３Ａの形成は、たとえばめっきやスパッタリング等によってＣｕからなる層を形成することによって行う。また、Ｃｕ層を形成する前に、Ｔｉ層を形成してもよい。

【0050】

次いで、図１７および図１８に示すように、導電膜３Ａの選択的なエッチングと抵抗体膜４Ａの選択的なエッチングとを施すことにより、配線層３および抵抗体層４が得られる。配線層３は、上述の複数の個別電極３１と共通電極３２とを有する。抵抗体層４は、複数の発熱部４１を有する。

【0051】

次いで、保護層２を形成する。保護層２の形成は、たとえばＣＶＤを用いて絶縁層１９、配線層３および抵抗体層４上にＳｉＮおよびＳｉＣを堆積させることにより実行される。また、保護層２をエッチング等によって部分的に除去することによりパッド用開口２１を形成する。この後は、第１支持面８１への第１基板１および第２基板５の取付け、ドライバＩＣ７の第２基板５への搭載、複数のワイヤ６１および複数のワイヤ６２のボンディング、保護樹脂７８の形成等を経ることにより、上述のサーマルプリントヘッドＡ１が得られる。

【0052】

次に、サーマルプリントヘッドＡ１およびサーマルプリントヘッドＡ１の製造方法の作用について説明する。

【0053】

本実施形態によれば、第１基板１に空洞部１４が形成されている。空洞部１４は、厚さ方向ｚ視において発熱部４１と重なる。これにより、抵抗体層４に通電されることにより複数の発熱部４１が発熱した際に、第１基板１を介して第１裏面１２側に逃げる熱の量を抑制することが可能である。これにより、より多くの熱を印刷用紙に伝えることが可能である。したがって、サーマルプリントヘッドＡ１によれば、印字のエネルギー効率と印字品質とを向上させることができる。

【0054】

第１基板１がＳｉからなる場合、第１基板１の熱伝導率は比較的高い。このため、発熱部４１からの熱が第１基板１を伝って第１裏面１２へと過度に逃げることを回避することが可能である。一方、厚さ方向ｚ視において発熱部４１から明らかに退避した領域においては、不要な熱を第１裏面１２側等へと速やかに伝熱することができる。

【0055】

また、第１基板１の凸部１３は、頂部１３０および第１傾斜部１３１を有している。発熱部４１は、頂部１３０に形成された頂部４１０と第１傾斜部１３１に形成された第１部４１１とを有しており、頂部１３０と第１傾斜部１３１との境界を跨いで形成されている。このため、図４に示すように、サーマルプリントヘッドＡ１にプラテンローラ９１が押し当てられると、プラテンローラ９１の弾性変形により、プラテンローラ９１が頂部４１０および第１部４１１のいずれか一方または双方に接する。図４に示すように、プラテンローラ９１の中心９１０が副走査方向ｙにおいて凸部１３の中心と一致する構成の場合、プラテンローラ９１は、頂部４１０と強い圧力で接する。一方、プラテンローラ９１の中心９１０が凸部１３の中心に対して副走査方向ｙに意図せずずれてしまうと、プラテンローラ９１と頂部４１０との圧力が低下する。しかしながら、本実施形態においては、発熱部４１が第１部４１１を有するため、プラテンローラ９１がずれた場合には、プラテンローラ９１が第１部４１１に対して接する割合が大きくなり、依然として発熱部４１に適切に押し当てられる。したがって、サーマルプリントヘッドＡ１によれば、プラテンローラ９１が意図せずにずれた場合や、あるいはプラテンローラ９１の直径が異なる場合等であっても、印字品質の低下を抑制することが可能であり、印字品質を向上させることができる。

【0056】

また、本実施形態においては、頂部４１０が頂部１３０の副走査方向ｙ全長にわたって形成されており、頂部４１０の副走査方向ｙ両側に一対の第１部４１１が設けられている。このため、プラテンローラ９１のずれが、副走査方向ｙの上流側および下流側のいずれに生じても、印字品質の低下を抑制することができる。また、一対の第１部４１１は、第１傾斜部１３１の副走査方向ｙ全長にわたって形成されている。これは、プラテンローラ９１が意図せずずれた場合の印字品質の低下を抑制するのに好ましい。

【0057】

また、本実施形態においては、凸部１３は、一対の第２傾斜部１３２を有している。すなわち、凸部１３は、頂部１３０（第１主面１１）に対して２段階の傾斜となった第１傾斜部１３１および第２傾斜部１３２が副走査方向ｙに並んだ構成となっている。このため、頂部１３０と第１傾斜部１３１とがなす角度を小さくすることが可能であり、印字品質の向上に好ましい。また、頂部１３０と第１傾斜部１３１とのなす角度が小さいほど、印字における印刷用紙の通過による保護層２の摩耗防止を抑制することができる。また、第１部４１１が第１傾斜部１３１を副走査方向ｙ全長にわたって設けられていることにより、個別電極３１および共通電極３２の副走査方向ｙ端が一対の第１傾斜部１３１上に位置しておらず一対の第２傾斜部１３２上に位置している。このため、第１傾斜部１３１と重なる位置に、配線層３の端縁の存在による段差が生じることを回避可能であり、印刷用紙のスムーズな通過や、紙かすの付着防止に有利である。また、一対の第２部４１２が設けられていることは、プラテンローラ９１が意図せずずれた場合の印字品質の低下を抑制するのにさらに好ましい。

【0058】

空洞部１４が頂部１３０と厚さ方向ｚ視において重なり、副走査方向ｙ寸法が頂部１３０よりも小さい構成により、発熱部４１のうちプラテンローラ９１に強く押し当てられる部位から熱が過度に逃げることを抑制することができる。これは、印字品質の低下を抑制するのに好ましい。また、空洞部１４が副走査方向ｙ視において第１傾斜部１３１と重なる位置に設けられていることは、空洞部１４を発熱部４１により近づけることとなり、伝熱の抑制に好ましい。

【0059】

図１９～図２３は、本開示の変形例および他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。

【0060】

＜第１実施形態 変形例＞
図１９は、サーマルプリントヘッドＡ１の変形例を示す要部拡大断面図である。本変形例のサーマルプリントヘッドＡ１１は、反射層１５を有する。

【0061】

反射層１５は、絶縁層１９に対して抵抗体層４とは反対側に設けられている。本実施形態においては、反射層１５は、絶縁層１９と第１基板１との間に介在している。反射層１５は、絶縁層１９よりも熱反射率が大きい材質からなる。本開示において、熱反射率は、物体が熱放射（輻射とも称される）によって受けた熱についての透過率および吸収率との和が１となる物性値である。すなわち、相対的に透過率や吸収率が小さい材質ほど、熱反射率が大きくなる傾向がある。反射層１５の材質は特に限定されず、好ましくは金属が用いられる。反射層１５を構成する金属としては、たとえばＣｕ、Ｔｉ、Ａｌ等が挙げられる。図示された例においては、反射層１５は、Ｃｕからなる。また、反射層１５の厚さは特に限定されず、本実施形態においては、たとえば配線層３よりも薄く、たとえば０．０５μｍ以上０．３μｍ以下であり、好ましくは０．０８μｍ以上０．１５μｍ以下である。反射層１５の形成は、たとえばスパッタリングやＣＶＤを用いることができる。

【0062】

反射層１５は、抵抗体層４のうち後述の発熱部４１を構成する部分の厚さ方向視、本実施形態においては厚さ方向ｚ視において、複数の発熱部４１と重なる位置に設けられている。図示された例においては、反射層１５は、第１基板１の第１主面１１および凸部１３のすべてを覆っており、反射第１部１５１、反射第２部１５２、反射第３部１５３および反射第４部１５４を有する。

【0063】

反射第１部１５１は、ｚ方向視において発熱部４１と重なる部分である。反射第２部１５２は、ｚ方向視において凸部１３と重なる部分である。図示された例においては、反射第１部１５１は、反射第２部１５２に含まれている。反射第３部１５３は、反射第２部１５２に対してｙ方向上流側に位置する部分であり、ｚ方向視において第１主面１１と重なっている。反射第４部１５４は、反射第２部１５２に対してｙ方向下流側に位置する部分であり、ｚ方向視において第１主面１１と重なっている。

【0064】

本例の反射層１５は、配線層３および抵抗体層４から絶縁されている。すなわち、反射層１５と配線層３および抵抗体層４との間には、絶縁層１９が全域に渡って介在している。

【0065】

本変化例によっても、サーマルプリントヘッドＡ１と同様の作用効果を奏する。また、絶縁層１９を備えることにより、抵抗体層４に通電されることにより複数の発熱部４１が発熱した際に、熱放射によって発熱部４１から絶縁層１９を透過してきた熱を、反射層１５によって発熱部４１側へと反射することが可能である。これにより、たとえば第１基板１を通じて第１裏面１２側へと逃げる熱を抑制することが可能であり、より多くの熱を印刷用紙に伝えることが可能である。したがって、サーマルプリントヘッドＡ１１によれば、印字のエネルギー効率と印字品質とを向上させることができる。

【0066】

＜第２実施形態＞
図２０は、本発明の第２実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す要部拡大断面図である。本実施形態のサーマルプリントヘッドＡ２は、第１基板１が複数の空洞部１４を有する点が、上述した実施形態と異なっている。

【0067】

複数の空洞部１４は、ｚ方向に並んでおり、ｚ方向視において互いに重なるように配置されている。このような複数の空洞部１４は、たとえば図８および図９に示す製造方法において、複数の穴部１４Ａの深さ（アスペクト比）や形成密度を適宜設定することにより形成することができる。

【0068】

このような実施形態によっても、過度な伝熱の抑制により、印字のエネルギー効率と印字品質とを向上させることができる。また、本実施形態から理解されるように、第１基板１に形成される空洞部１４の個数は何ら限定されない。

【0069】

＜第３実施形態＞
図２１は、本発明の第３実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す要部拡大断面図である。本実施形態のサーマルプリントヘッドＡ３は、サーマルプリントヘッドＡ１における凸部１３が第１基板１に形成されていない。第１基板１の厚さ方向ｚ図中上側は、全面が第１主面１１とされている。

【0070】

サーマルプリントヘッドＡ３においても、空洞部１４は、厚さ方向ｚ視において発熱部４１と重なる位置に設けられている。また、図示された例においては、空洞部１４の副走査方向ｙ寸法は、発熱部４１の副走査方向ｙ寸法よりも小さい。

【0071】

本実施形態によっても、過度な伝熱の抑制により、印字品質を向上させることができる。また、本実施形態から理解されるように、第１基板１は、凸部１３を有さない、全体として平坦な形状のものであってもよい。

【0072】

＜第３実施形態 第１変形例＞
図２２は、サーマルプリントヘッドＡ３の第１変形例を示す要部拡大断面図である。本例のサーマルプリントヘッドＡ３１においては、空洞部１４の副走査方向ｙ寸法は、発熱部４１の副走査方向ｙ寸法と同じとされている。厚さ方向ｚ視において発熱部４１の副走査方向ｙ端縁と空洞部１４の副走査方向ｙ端縁とは、互いにほぼ一致している。

【0073】

本実施形態によっても、過度な伝熱の抑制により、印字品質を向上させることができる。また、本実施形態から理解されるように、空洞部１４の副走査方向ｙ寸法は適宜設定可能である。

【0074】

＜第３実施形態 第２変形例＞
図２３は、サーマルプリントヘッドＡ３の第２変形例を示す要部拡大断面図である。本例のサーマルプリントヘッドＡ３２においては、空洞部１４の副走査方向ｙ寸法は、発熱部４１の副走査方向ｙ寸法よりも大きい。厚さ方向ｚ視において空洞部１４は、発熱部４１から副走査方向ｙに延出している。

【0075】

本実施形態によっても、過度な伝熱の抑制により、印字のエネルギー効率と印字品質とを向上させることができる。また、本実施形態から理解されるように、空洞部１４の副走査方向ｙ寸法は適宜設定可能である。

【0076】

本開示に係るサーマルプリントヘッドおよびサーマルプリントヘッドの製造方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本開示に係るサーマルプリントヘッドおよびサーマルプリントヘッドの製造方法の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

【0077】

〔付記１〕
基板と、
前記基板に支持され且つ主走査方向に配列された複数の発熱部を有する抵抗体層と、
前記基板に支持され且つ前記複数の発熱部への通電経路を構成する配線層と、
前記基板と前記抵抗体層との間に介在する絶縁層と、
を備え、
前記基板は、前記基板の厚さ方向視において前記複数の発熱部と重なる空洞部を有する、サーマルプリントヘッド。
〔付記２〕
前記基板は、単結晶半導体からなる、付記１に記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記３〕
前記基板は、Ｓｉからなる、付記２に記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記４〕
前記基板は、前記絶縁層が形成された主面と、前記主面から突出し且つ主走査方向に延びる凸部を有し、
前記凸部は、前記主面からの距離が最も大きい頂部と、当該頂部に対して副走査方向に繋がり且つ前記主面に対して傾斜した第１傾斜部と、を有する、付記１ないし３のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記５〕
前記発熱部は、前記頂部と前記第１傾斜部との境界を跨いで、前記頂部の副走査方向における少なくとも一部と前記第１傾斜部の副走査方向における少なくとも一部とに形成されている、付記４に記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記６〕
前記凸部は、前記頂部を挟んで副走査方向両側に位置する一対の前記第１傾斜部を有する、付記５に記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記７〕
前記凸部は、前記一対の第１傾斜部を挟んで副走査方向両側に位置する一対の第２傾斜部を有する、付記６に記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記８〕
前記発熱部は、前記第１傾斜部と前記第２傾斜部との境界を跨いで、前記第２傾斜部の副走査方向における少なくとも一部にさらに形成されている、付記７に記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記９〕
前記空洞部の副走査方向における大きさは、前記発熱部の副走査方向における大きさよりも小さい、付記４ないし８のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記１０〕
前記空洞部の副走査方向における大きさは、前記頂部の副走査方向における大きさよりも小さい、付記９に記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記１１〕
前記空洞部は、副走査方向視において前記第１傾斜部と重なる、付記４ないし１０のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記１２〕
前記空洞部の副走査方向における大きさは、前記発熱部の副走査方向における大きさよりも小さい、付記１ないし３のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記１３〕
前記空洞部の副走査方向における大きさは、前記発熱部の副走査方向における大きさと同じである、付記１ないし３のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記１４〕
前記絶縁層に対して前記複数の発熱部とは反対側に位置し且つ前記複数の発熱部の厚さ方向視において前記複数の発熱部と重なり、前記絶縁層よりも熱反射率が大きい反射層を備える、付記１ないし１３のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記１５〕
前記反射層は、Ｃｕを含む、付記１４に記載のサーマルプリントヘッド。
〔付記１６〕
単結晶半導体からなる基板材料に、主面から凹む複数の穴部を形成する穴部形成工程と、
前記複数の穴部の底側部分同士を連結する処理と、前記複数の穴部の開口側部分を塞ぐ処理と、を含み、前記基板材料内に空洞部を形成する空洞部形成工程と、
前記主面を覆う絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記絶縁層上に抵抗体層を形成する抵抗体層形成工程と、
前記抵抗体層上に配線層を形成する配線層形成工程と、を備え、
前記抵抗体層のうち前記配線層から露出した部分であり且つ主走査方向に配列された複数の発熱部と前記空洞部とが、前記基板材料の厚さ方向視において重なる、サーマルプリントヘッドの製造方法。

【符号の説明】

【0078】

Ａ１，Ａ１１，Ａ２，Ａ２１：サーマルプリントヘッド
Ａ２２ ：サーマルプリントヘッド
１ ：第１基板
１Ａ ：基板材料
２ ：保護層
３ ：配線層
３Ａ ：導電膜
４ ：抵抗体層
４Ａ ：抵抗体膜
５ ：第２基板
７ ：ドライバＩＣ
８ ：放熱部材
１１ ：第１主面
１１Ａ ：主面
１２ ：第１裏面
１２Ａ ：裏面
１３，１３Ａ：凸部
１４ ：空洞部
１４Ａ ：穴部
１５ ：反射層
１８ ：主板部
１９ ：絶縁層
２１ ：パッド用開口
３１ ：個別電極
３２ ：共通電極
４１ ：発熱部
５１ ：第２主面
５２ ：第２裏面
５９ ：コネクタ
６１，６２：ワイヤ
７８ ：保護樹脂
８１ ：第１支持面
８２ ：第２支持面
９１ ：プラテンローラ
１３０，１３０Ａ：頂部
１３１ ：第１傾斜部
１３２ ：第２傾斜部
１３２Ａ ：傾斜部
１５１ ：反射第１部
１５２ ：反射第２部
１５３ ：反射第３部
１５４ ：反射第４部
３１１ ：個別パッド
３２３ ：連結部
３２４ ：帯状部
４１０ ：頂部
４１１ ：第１部
４１２ ：第２部
９１０ ：中心
ｘ ：主走査方向
ｙ ：副走査方向
ｚ ：方向
α１，α２：角度

【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】

【図23】