サーマルヘッドおよびその製造方法、並びにサーマルプリンタ
【課題】印字耐久性と印字効率を向上させたサーマルヘッドおよびその製造方法、並びにサーマルプリンタを提供する。
【解決手段】支持基板３と、グレーズ層５と、グレーズ層５の表面に設けられた発熱抵抗体７と、発熱抵抗体７の表面に形成された一対の電極部８とを備え、一対の電極部８のそれぞれが、厚さｈ１の平坦面３０ａと平坦面３０ａから発熱抵抗体７表面の中心Ｃ方向に設けられた傾斜面３０ｂとを有する厚電極部３０と、厚さｈ１より厚さｈ２を有し、厚電極部３０を覆うように形成された薄電極部３１を備えるサーマルヘッドを提供する。
【解決手段】支持基板３と、グレーズ層５と、グレーズ層５の表面に設けられた発熱抵抗体７と、発熱抵抗体７の表面に形成された一対の電極部８とを備え、一対の電極部８のそれぞれが、厚さｈ１の平坦面３０ａと平坦面３０ａから発熱抵抗体７表面の中心Ｃ方向に設けられた傾斜面３０ｂとを有する厚電極部３０と、厚さｈ１より厚さｈ２を有し、厚電極部３０を覆うように形成された薄電極部３１を備えるサーマルヘッドを提供する。
【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その製造方法、並びにサーマル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素子を選択的に駆動することによって感熱紙等の感熱記録媒体に印字を行うサーマルヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照。）。サーマルヘッドの発熱素子は発熱抵抗体と発熱抵抗体に電力を供給するための電極を備えており、発熱抵抗体の両側には一対の電極が接続されている。
【０００３】
サーマルヘッドの印字効率を高めるためには、発熱抵抗体の抵抗値に対する電極の配線抵抗値の比率を低くして、電極における電力損失を減らすことが望ましい。そして、電極の膜厚を厚くすることにより、発熱抵抗体の抵抗値に対する電極の配線抵抗値の比率を低くすることができる。しかしながら、電極の膜厚を厚くすると電極の先端部において発熱抵抗体との間に段差が生じ、発熱抵抗体の上部で搬送される紙への熱の伝達効率が低下してしまうという問題がある。そこで、特許文献１では、発熱抵抗体の表面に形成された一対の電極の先端から一定距離までの電極の膜厚をその他の部分より薄くすることで、熱の伝達効率の低下を防止して印字効率を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３６６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、電極の膜厚の厚い厚電極部を形成した後に、厚電極部を覆うように電極の膜厚の薄い薄電極部を形成する。しかしながら、厚電極部がその先端まで一様の膜厚であり、先端の断面形状が直角に近い形状となっている。また、薄電極部の膜厚は厚電極部の膜厚より薄いので、厚電極部の先端部において薄電極部の段切れやバリが発生する。そのため、厚電極部の先端部において、薄電極部が連続膜として形成されずに途切れてしまう等の不良が発生する可能性が高い。そして、薄電極部の不良が発生すると、薄電極部を保護する保護膜に断層が生じる等、サーマルヘッドの印字耐久性が損なわれるという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、印字耐久性と印字効率を向上させたサーマルヘッドおよびその製造方法、並びに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】
【０００７】
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、支持基板と、該支持基板の表面に形成された蓄熱層と、該蓄熱層の表面に設けられた発熱抵抗体と、該発熱抵抗体の表面に形成された一対の電極とを備え、該一対の電極のそれぞれが、第１の厚さの平坦面と、該平坦面から前記発熱抵抗体表面の中心方向に設けられ該中心に向かって徐々に厚さを薄くした傾斜面とを有する厚電極部と、前記第１の厚さより薄い第２の厚さを有し、前記傾斜面よりも先端位置を前記発熱抵抗体表面の中心近くとして前記厚電極部を覆うように形成された薄電極部を備えるサーマルヘッドを提供する。
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、厚電極部が平坦面から発熱抵抗体表面の中心方向に設けられその中心に向かって徐々に厚さを薄くした傾斜面を有し、それを覆うように薄電極部が形成されているので、厚電極部の先端位置において薄電極部に断層やバリが発生することが防止され、薄電極部が連続膜として形成される。従って、連続的なつながりをもった面を備え、局所的に高抵抗部分のない均一な薄電極部が形成されるので、サーマルヘッドの印字耐久性が向上する。
さらに、一対の電極の上に形成される保護膜も連続膜として形成され、その保護膜によって発熱抵抗体と一対の電極が保護されるので、サーマルヘッドの印字耐久性が向上する。また、連続膜として形成される薄電極部の上に保護膜が形成されるので、保護膜に断層が生じることや、その断層により保護膜と電極が剥離することや、その断層から腐食性イオン等が侵入するという不具合の発生が防止される。それにより、サーマルヘッドの印字耐久性が向上する。
【０００９】
また、薄電極部が、傾斜面よりも先端位置を発熱抵抗体表面の中心近くとして厚電極部を覆うように形成されているので、電極の先端位置における発熱抵抗体との段差が低くなって感熱紙と発熱抵抗体上部との接触性が改善され、発熱抵抗体から感熱紙への熱の伝達効率が向上する。また、この構造は、発熱抵抗体で発生した熱が電極を介して拡散するのを防止するという効果を奏する。従って、サーマルヘッドの印字効率が向上する。
【００１０】
上記態様においては、前記支持基板表面における前記発熱抵抗体に対向する領域に凹部が形成された構成であってもよい。
このようにすることで、支持基板と蓄熱層との間に空洞部が形成される。この空洞部は発熱抵抗体の表面で一対の電極が形成されていない位置に対応する位置に設けられており、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。従って、発熱抵抗体が発生した熱が、蓄熱層を介して支持基板に伝わって放散してしまうことを抑制できる。これにより、サーマルヘッドの印字効率が向上する。
【００１１】
また、上記態様においては、前記傾斜面が、一様な傾斜で前記厚電極部の厚さを徐々に薄くしたテーパ形状で形成された構成であってもよい。
【００１２】
また、上記態様においては、前記厚電極部が、前記サーマルヘッドに対向して配置されるプラテンローラにより送り出される感熱紙の送り方向に沿って設けられた前記傾斜面を有するとともに、前記送り方向に直交する方向の端部が直角に近い断面とされた構成であってもよい。
このようにすることで、感熱紙の送り方向に直交する方向については、傾斜面を形成するために調整されたエッチング液を用いずに済むので、サーマルヘッドの製造が容易になるという利点がある。また、感熱紙の送り方向に直交する方向の端部に、直角に近い断面とされた電極部を設けることができるので、微細な電極配線を形成することが可能になる。
【００１３】
また、上記態様においては、前記傾斜面が、段階的に前記厚電極部の厚さを薄くした階段形状で形成されており、前記階段形状における段差が前記第２の厚さ以下とされた構成であってもよい。
【００１４】
また、上記態様においては、前記傾斜面と前記発熱抵抗体の表面とがなす角度が４５°以下である構成であってもよい。
このようにすることで、より確実に、薄電極部が連続膜として形成され、サーマルヘッドの耐久性と印字効率が向上する。
【００１５】
本発明の第２の態様は、支持基板の表面に蓄熱層を形成する蓄熱層形成工程と、該蓄熱層形成工程により形成された前記蓄熱層の表面に発熱抵抗体を形成する抵抗体形成工程と、該抵抗体形成工程により形成された発熱抵抗体の表面に、第１の厚さの平坦面と該平坦面から前記発熱抵抗体表面の中心方向に設けられ該中心に向かって徐々に厚さを薄くした傾斜面とを有する一対の厚電極部を形成する第１の電極形成工程と、前記第１の厚さより薄い第２の厚さを有する一対の薄電極部を、前記傾斜面よりも前記薄電極部の先端位置を前記発熱抵抗体表面の中心近くとして前記厚電極部を覆うように形成する第２の電極形成工程とを備えるサーマルヘッドの製造方法を提供する。
【００１６】
本発明の第２の態様によれば、平坦面から発熱抵抗体表面の中心方向に設けられその中心に向かって徐々に厚さを薄くした傾斜面を有する一対の厚電極部を形成し、厚電極部を覆うように薄電極部が形成されるので、厚電極部の先端位置において薄電極部に断層やバリが発生することが防止され、薄電極部が連続膜として形成される。従って、連続的なつながりをもった面を備え、局所的に高抵抗部分のない均一な薄電極部が形成されるので、サーマルヘッドの印字耐久性が向上する。
さらに、一対の電極の上に形成される保護膜も連続膜として形成され、その保護膜によって発熱抵抗体と一対の電極が保護されるので、サーマルヘッドの印字耐久性が向上する。また、連続膜として形成される薄電極部の上に保護膜が形成されるので、保護膜に断層が生じることや、その断層により保護膜と電極が剥離することや、その断層から腐食性イオン等が侵入するという不具合の発生が防止される。それにより、サーマルヘッドの印字耐久性が向上する。
【００１７】
また、薄電極部が、傾斜面よりも先端位置を発熱抵抗体表面の中心近くとして形成されるので、電極部の先端位置における発熱抵抗体との段差が低くなって印字紙と発熱抵抗体上部との接触性が改善され、発熱抵抗体から紙への熱の伝達効率が向上する。また、この構造は、発熱抵抗体で発生した熱が電極を介して拡散するのを防止するという効果を奏する。従って、サーマルヘッドの印字効率が向上する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、印字耐久性と印字効率を向上させたサーマルヘッドおよびその製造方法、並びにサーマルプリンタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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発熱抵抗体部分のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】図２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５】図４の第１の電極形成工程の詳細を示すフローチャートである。
【図６】図４の第２の電極形成工程の詳細を示すフローチャートである。
【図７】図２のサーマルヘッドの製造過程における状態を示す発熱抵抗体部分のＡ−Ａ矢視断面図であり、（ａ）は第１の電極形成工程、（ｂ）は第２の電極形成工程（薄電極層形成工程）、（ｃ）は第２の電極形成工程（薄電極層除去工程）、（ｄ）は第２の電極形成工程（薄電極パターン用レジストマスク除去工程）、（ｅ）は保護膜形成工程における状態をそれぞれ示している。
【図８】図２のサーマルヘッドの製造過程における状態を示す平面図であり、（ａ）は第１の電極形成工程、（ｂ）は第２の電極形成工程（薄電極層除去工程）、（ｃ）は第２の電極形成工程（薄電極パターン用レジストマスク除去工程）における状態をそれぞれ示している。
【図９】図２のサーマルヘッドの製造過程における状態を示す平面図であり、（ａ）は第２の電極形成工程（薄電極層形成工程）、（ｂ）は保護膜形成工程における状態をそれぞれ示している。
【図１０】図２のサーマルヘッドの製造過程における状態を示す平面図であり、（ａ）は第１の電極形成工程、（ｂ）は第２の電極形成工程（薄電極層除去工程）、（ｃ）は第２の電極形成工程（薄電極パターン用レジストマスク除去工程）における状態をそれぞれ示している。
【図１１】空洞部が設けられたサーマルヘッドの発熱抵抗体部分のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図１２】階段形状の傾斜面の電極部を備えるサーマルヘッドの発熱抵抗体部分のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図１３】図１１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。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態に係るサーマルヘッドについて、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、図１に示されるサーマルプリンタ１０に用いられるものである。サーマルプリンタ１０は、印刷データに基づいて、サーマルヘッド１が備える複数の発熱抵抗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する。
【００２１】
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）を備える。また、サーマルプリンタ１０は、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。
【００２２】
プラテンローラ１３には、加圧機構１９の作動により、感熱紙１２を介してサーマルヘッド１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に与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。
【００２３】
サーマルヘッド１は、図２に示されるように、矩形状の支持基板３の長手方向に複数配列された発熱抵抗体７および電極部８を備えている。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。
【００２４】
図２の発熱抵抗体７部分のＡ−Ａ矢視断面図が、図３に示されている。本発明の一実施形態に係るサーマルヘッド１は、支持基板３と、支持基板３の上端面（表面）に形成されたグレーズ層５と、グレーズ層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部８と、発熱抵抗体７および電極部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。また、サーマルヘッド１の一対の電極部８のそれぞれが、厚さｈ１の平坦面３０ａと平坦面３０ａから発熱抵抗体７表面の中心Ｃ方向に設けられ中心Ｃに向かって徐々に厚さを薄くした傾斜面３０ｂとを有する厚電極部３０と、厚さｈ１より薄い厚さｈ２を有し傾斜面３０ｂよりも先端位置を発熱抵抗体７表面の中心Ｃ近くとして厚電極部３０を覆うように形成された薄電極部３１を備えている。
【００２５】
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。ここでは、支持基板３として、９９．５％のアルミナ成分を有するセラミック板を用いる。グレーズ層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。
【００２６】
発熱抵抗体７は、グレーズ層５の上面において、図２に示されるように、支持基板３の長手方向に所定間隔をあけて複数配列されている。発熱抵抗体７は、例えばＴａ（タンタル）を主成分とするＴａ−Ｎ、Ｔａ−ＳｉＯ２膜から構成されている。発熱抵抗体７の具体的な形成方法については後述する。
【００２７】
電極部８は、発熱抵抗体７を発熱させるためのものであり、図２に示されるように、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。
【００２８】
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（印刷部分）に感熱紙１２を押し付けることで、感熱紙１２が発色して印刷されるようになっている。
【００２９】
また、共通電極８Ａおよび個別電極８Ｂは、図３に示されるように、厚電極部３０と薄電極部３１を備える。厚電極部３０は、厚さｈ１の平坦面３０ａと、平坦面３０ａから発熱抵抗体７表面の中心Ｃ方向に設けられ中心Ｃに向かって一様な傾斜で徐々に厚さを薄くしたテーパ形状の傾斜面３０ｂを備える。厚電極部３０は、Ａｌを主成分とするＡｌ，Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜等から構成されており、厚さｈ１が１μｍ〜３μｍとされている。薄電極部３１は、厚さｈ１よりも薄い厚さｈ２を有し、傾斜面３０ｂよりも先端位置を発熱抵抗体７表面の中心Ｃ近くとして厚電極部３０を覆うように形成される。
【００３０】
薄電極部３１は、厚電極部３０と同材料で構成されており、厚さｈ２が０．１μｍ〜０．５μｍとされている。また、薄電極部３１は、厚電極部３０の平坦面３０ａに対応する部分に形成される基端部３１ａと、傾斜面３０ｂに対応する部分に形成される傾斜部３１ｂと、発熱抵抗体７の表面に対応する部分に形成される先端部３１ｃとを備え、それらが連続膜として形成されている。
【００３１】
次に、上記構成を有するサーマルヘッド１の製造方法について以下に説明する。
本実施形態に係るサーマルヘッド１の製造方法は、図４に示されるように、支持基板３表面に蓄熱層として機能するグレーズ層５を形成する蓄熱層形成工程Ｓ１と、グレーズ層５の表面に発熱抵抗体７を形成する抵抗体形成工程Ｓ２と、発熱抵抗体７の表面に厚さｈ１の平坦面３０ａと平坦面３０ａから発熱抵抗体７表面の中心Ｃ方向に設けられ中心Ｃに向かって徐々に薄くした傾斜面３０ｂとを有する一対の厚電極部３０を形成する第１の電極形成工程Ｓ３と、厚さｈ２の一対の薄電極部３１を厚電極部３０が覆われるように形成する第２の電極形成工程Ｓ４と、発熱抵抗体７の表面と表面に形成された一対の電極８を覆うように形成された保護膜９を形成する保護膜形成工程Ｓ５を備える。以下、サーマルヘッド１の製造方法の各工程について具体的に説明する。
【００３２】
以下の説明において、図７は、図２のサーマルヘッドの製造過程における状態を示す発熱抵抗体部分のＡ−Ａ矢視図であり、（ａ）は第１の電極形成工程、（ｂ）は第２の電極形成工程（薄電極層形成工程）、（ｃ）は第２の電極形成工程（薄電極層除去工程）、（ｄ）は第２の電極形成工程（薄電極パターン用レジストマスク除去工程）、（ｅ）は保護膜形成工程における状態をそれぞれ示している。また、図８は、図２のサーマルヘッド１の製造過程における状態を示す平面図であり、（ａ）は第１の電極形成工程、（ｂ）は第２の電極形成工程（薄電極層除去工程）、（ｃ）は第２の電極形成工程（薄電極パターン用レジストマスク除去工程）における状態をそれぞれ示している。また、図９は、図２の製造過程における状態を示す平面図であり、（ａ）は第２の電極形成工程（薄電極層形成工程）、（ｂ）は保護膜形成工程における状態をそれぞれ示している。
【００３３】
蓄熱層形成工程Ｓ１では、支持基板３の上端面（表面）に、ガラス材質のグレーズを塗布することにより、グレーズ層５を形成する。
【００３４】
抵抗体形成工程Ｓ２では、グレーズ層５上の全面に、Ｔａ（タンタル）を主成分とするＴａ‐Ｎ、Ｔａ−ＳｉＯ２膜等の発熱抵抗材料を、スパッタリングにより０．１μｍ〜０．５μｍの一様の厚さに形成する。その後、フォトリソグラフィを用いて発熱抵抗体パターン用レジストマスクを形成し、さらに、エッチングを行うことにより、グレーズ層５上に、発熱抵抗体７を形成する。発熱抵抗体７は、支持基板３の長手方向に所定の間隔をあけて複数形成する。
【００３５】
第１の電極形成工程Ｓ３は、図５に示されるように、サブ工程として、グレーズ層５上に厚電極層を形成する厚電極層形成工程Ｓ２１と、厚電極層上の発熱部７Ａの両側に間隔をあけて厚電極パターン用レジストマスク２１を形成する厚電極パターン用レジストマスク形成工程Ｓ２２と、浸透性を有する溶剤を用いたエッチング処理により厚電極層の厚電極パターン用レジストマスク２１で被膜されていない領域を除去する厚電極層除去工程Ｓ２３と、厚電極パターン用レジストマスク２１を除去する厚電極パターン用レジストマスク除去工程Ｓ２４とを備える。
【００３６】
厚電極層形成工程Ｓ２１では、発熱抵抗体７に電力を供給するための電極材料として、Ａｌを主成分とするＡｌ，Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜等から構成される厚電極層を、スパッタリング等により、グレーズ層５上に１μｍ〜３μｍの厚さｈ１で形成する。
【００３７】
厚電極パターン用レジストマスク形成工程Ｓ２２では、図７（ａ）および図８（ａ）に示されるように、厚電極層上における発熱部７Ａの両側にフォトレジストを塗布し、フォトマスクを用いて露光現像して、発熱部７Ａを挟んで（間隔をあけて）形成された厚電極パターン用レジストマスク２１を形成する。
【００３８】
厚電極層除去工程Ｓ２３では、リン酸、酢酸、硝酸および純水等からなる混合酸性水溶液などを、その混合比によりフォトレジストとの密着力を調整したエッチング液を用いてエッチング処理を行う。例えば、硝酸の混合比率を増やすことにより、フォトレジストのエッチング液への溶解度が高まる。その結果として、エッチングの進行とともにフォトレジストの密着力が低下する。この場合において、密着力の低いエッチング液でＡｌ膜（電極層）をエッチングすると、エッチング液はＡｌエッチングと同時に、厚電極パターン用レジストマスク２１とＡｌ膜との界面にも入り込み、厚電極層の表面に沿う方向にもエッチングが進行する。
【００３９】
この厚電極層の表面に沿う方向と膜厚方向のエッチング速度を適切に調整することで、エッチング終了時において、厚電極層に、厚さｈ１の平坦面３０ａと、平坦面３０ａから発熱抵抗体７表面の中心Ｃ方向に設けられ中心Ｃに向かって徐々に厚さを薄くした傾斜面３０ｂを形成することができる。また、傾斜面３０ｂは、図８（ｃ）に示されるように、発熱抵抗体７の長手方向だけでなく、発熱抵抗体７の長手方向に直交する短手方向にも同様に設けられる。
【００４０】
なお、この傾斜面３０ｂは、グレーズ層５の表面に対して３°以上、かつ４５°以下の角度で形成することが好ましい。また、傾斜面３０ｂは、グレーズ層の表面に対して３°以上、かつ３０°以下の角度で形成することが更に好ましい。このような傾斜角度とすることで、薄電極部３１が厚電極部３０上に連続膜として形成され、サーマルヘッド１の耐久性と印字効率が向上する。また、３°以上、かつ４５°以下の傾斜面３０ｂとすることで、プラテンローラ１３や感熱紙１２がサーマルヘッド１に与える圧力および摩擦力に対する耐久性を高めることができる。
【００４１】
厚電極パターン用レジストマスク除去工程Ｓ２４では、厚電極パターン用レジストマスク２１を有機溶剤などの剥離液を用いて除去することで、傾斜面３０ｂが形成された厚電極部３０を露出させる。
【００４２】
以上のように、第１の電極形成工程Ｓ３は、サブ工程として、厚電極層形成工程Ｓ２１、厚電極パターン用レジストマスク形成工程Ｓ２２、厚電極層除去工程Ｓ２３、および厚電極パターン用レジストマスク除去工程Ｓ２４を実行することにより、厚電極部３０を形成する。
【００４３】
第２の電極形成工程Ｓ４は、図６に示されるように、サブ工程として、厚電極部３０上および発熱抵抗体７上に薄電極層を形成する薄電極層形成工程Ｓ３１と、薄電極層上の発熱部の両側に間隔をあけて薄電極パターン用レジストマスク２２を形成する薄電極パターン用レジストマスク形成工程Ｓ３２と、浸透性を有する溶剤を用いたエッチング処理により薄電極層の薄電極パターン用レジストマスク２２で被膜されていない領域を除去する薄電極層除去工程Ｓ３３と、薄電極パターン用レジストマスク２２を除去する薄電極パターン用レジストマスク除去工程Ｓ３４とを備える。
【００４４】
薄電極層形成工程Ｓ３１では、図７（ｂ）および図９（ａ）に示されるように、発熱抵抗体７に電力を供給するための電極材料としてＡｌを主成分とするＡｌ，Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜等から構成される薄電極層を、スパッタリング等により、グレーズ層５上に０．１μｍ〜０．５μｍの一様の厚さｈ２で形成する。
【００４５】
薄電極パターン用レジストマスク形成工程Ｓ３２では、薄電極層上における発熱部７Ａの両側にフォトレジストを塗布し、フォトマスクを用いて露光現像して、発熱部７Ａを挟んで（間隔をあけて）形成された薄電極パターン用レジストマスク２２を形成する。
【００４６】
薄電極層除去工程Ｓ３３では、リン酸、酢酸、硝酸および純水等からなる混合酸性水溶液などを、その混合比によりフォトレジストとの密着力を調整したエッチング液を用いてエッチング処理を行う。この工程S３３では、薄い薄電極層のみを除去する。この薄電極層は、厚電極層に比べて非常に薄いので、端部に緩やかな傾斜面を形成する必要がない。従って、工程S３３では、厚電極層除去工程S２３で使用したエッチング液のほか、圧電極層除去工程S２３で使用したエッチング液に比べて硝酸の混合比率の低いエッチング液を使用することもできる。このエッチング処理により、発熱部７Ａ上の薄電極パターン用レジストマスク２２が除去された後、図７（ｃ）および図８（ｂ）に示される状態となる。
【００４７】
薄電極パターン用レジストマスク除去工程Ｓ３４では、図７（ｄ）および図８（ｃ）に示されるように、薄電極パターン用レジストマスク２２を有機溶剤などの剥離液を用いて除去することで、薄電極部３１を露出させる。図８（ｃ）に示されるように、露出した薄電極部３１は、厚電極部３０の平坦面３０ａに対応する部分に形成される基端部３１ａと、傾斜面３０ｂに対応する部分に形成される傾斜部３１ｂと、発熱抵抗体７の表面に対応する部分に形成される先端部３１ｃとを備え、それらが連続膜として形成されている。
【００４８】
以上のように、第２の電極形成工程Ｓ４は、サブ工程として、薄電極層形成工程Ｓ３１、薄電極パターン用レジストマスク形成工程Ｓ３２、薄電極層除去工程Ｓ３３、および薄電極パターン用レジストマスク除去工程Ｓ３４を実行することにより、薄電極部３１を形成する。
【００４９】
保護膜形成工程Ｓ５では、図７（ｅ）および図９（ｂ）に示されるように、発熱抵抗体７および電極部８の酸化防止と耐摩耗のために、これらを覆うようにＳｉ３Ｎ４とＳｉＯ２などの混合膜をスパッタリング等により３μｍ〜６μｍ程度の厚さで被覆することで保護膜９を形成する。
【００５０】
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、支持基板３と、支持基板３の表面に形成されたグレーズ層５と、グレーズ層５の表面に設けられた発熱抵抗体７と、発熱抵抗体７の表面に形成された一対の電極部８とを備え、一対の電極部８のそれぞれが、厚さｈ１の平坦面３０ａと、平坦面３０ａから発熱抵抗体７表面の中心Ｃ方向に設けられ中心Ｃに向かって徐々に厚さを薄くした傾斜面３０ｂとを有する厚電極部３０と、厚さｈ１より薄い厚さｈ２を有し、傾斜面３０ｂよりも先端位置を発熱抵抗体７表面の中心Ｃ近くとして厚電極部３０を覆うように形成された薄電極部３１を備えるので、以下の効果を奏する。
【００５１】
すなわち、本実施形態に係るサーマルヘッド１によれば、厚電極部３０が平坦面３０ａから発熱抵抗体７表面の中心Ｃ方向に設けられその中心Ｃに向かって徐々に厚さを薄くした傾斜面３０ｂを有し、それを覆うように薄電極部３１が形成されているので、厚電極部３０の先端位置において薄電極部３１に断層やバリが発生することが防止され、薄電極部３１が連続膜として形成される。従って、連続的なつながりをもった面を備え、局所的に高抵抗部分のない均一な薄電極部３１が形成されるので、サーマルヘッド１の印字耐久性が向上する。
さらに、電極部８の上に形成される保護膜９も連続膜として形成され、その保護膜９によって発熱抵抗体７と一対の電極部８が保護されるので、サーマルヘッド１の印字耐久性が向上する。また、連続膜として形成される薄電極部３１の上に保護膜９が形成されるので、保護膜９に断層が生じることや、その断層により保護膜９と電極部８が剥離することや、その断層から腐食性イオン等が侵入するという不具合の発生が防止される。それにより、サーマルヘッド１の印字耐久性が向上する。
【００５２】
また、薄電極部３１が、傾斜面３０ａよりも先端位置を発熱抵抗体７表面の中心Ｃ近くとして厚電極部３０を覆うように形成されているので、電極部８の先端位置における発熱抵抗体７との段差が低くなって感熱紙と発熱抵抗体７上部との接触性が改善され、発熱抵抗体７から感熱紙への熱の伝達効率が向上する。従って、サーマルヘッド１の印字効率が向上する。
【００５３】
また、本実施形態に係るサーマルヘッド１は、傾斜面３０ｂと発熱抵抗体７の表面とがなす角度が４５°以下であるので、薄電極部３１が連続膜として形成され、サーマルヘッド１の耐久性と印字効率が向上する。
【００５４】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係るサーマルヘッドについて、図面を参照して説明する。
第１の実施形態においては、サーマルヘッド１が備える支持基板３の形状として、図３に示されるような平板形状を採用した。それに対して、第２の実施形態においては、支持基板３に凹部を設けた形状を採用したものである。図１１は、サーマルヘッド１の発熱抵抗体７部分のＡ−Ａ矢視断面図である。支持基板３の上端面（表面）には、支持基板３の長手方向に延びる矩形上の凹部５０が設けられており、上板基板６０によって凹部５０が覆われることにより、上板基板６０と支持基板３との間に空洞部が形成される。
【００５５】
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。ここでは、支持基板３として、ガラス基板を用いる。上板基板６０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。
【００５６】
なお、第２の実施形態に係るサーマルヘッド１は、支持基板３と上板基板６０を除いた他の構成は、第１の実施形態に係るサーマルヘッド１と同様であるので説明を省略する。
【００５７】
上板基板６０と支持基板３の間に形成された空洞部は、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６０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６０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る。従って、発熱抵抗体７が発生した熱が、上板基板６０を介して支持基板３に伝わって放散してしまうことを抑制できる。これにより、サーマルヘッド１の印字効率が向上する。
【００５８】
次に、第２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１３に示されるように、支持基板３表面に上板基板６０の裏面を積層状態に接合する接合工程Ｓ４１と、上板基板６０の表面に発熱抵抗体７を形成する抵抗体形成工程Ｓ４２と、発熱抵抗体７の表面に厚さｈ１の平坦面３０ａと平坦面３０ａから発熱抵抗体７表面の中心Ｃ方向に設けられ中心Ｃに向かって徐々に薄くした傾斜面３０ｂとを有する一対の厚電極部３０を形成する第１の電極形成工程Ｓ４３と、厚さｈ２の一対の薄電極部３１を厚電極部３０が覆われるように形成する第２の電極形成工程Ｓ４４と、発熱抵抗体７の表面と表面に形成された一対の電極８を覆うように形成された保護膜９を形成する保護膜形成工程Ｓ４５を備える。以下、サーマルヘッド１の製造方法の接合工程Ｓ４１について具体的に説明する。なお、図１３のＳ４２〜Ｓ４５は、図４のＳ２〜Ｓ５と同様であるので説明を省略する。
【００５９】
接合工程Ｓ４１では、上板基板６０の下端面（裏面）と、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℃以上で軟化点以下となる温度で熱処理が行われる。
【００６０】
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、支持基板３と、支持基板３の表面に積層状態に接合された上板基板６０と、上板基板６０の表面に設けられた発熱抵抗体７と、発熱抵抗体７の表面に形成された一対の電極部８とを備え、一対の電極部８のそれぞれが、厚さｈ１の平坦面３０ａと、平坦面３０ａから発熱抵抗体７表面の中心Ｃ方向に設けられ中心Ｃに向かって徐々に厚さを薄くした傾斜面３０ｂとを有する厚電極部３０と、厚さｈ１より薄い厚さｈ２を有し、傾斜面３０ｂよりも先端位置を発熱抵抗体７表面の中心Ｃ近くとして厚電極部３０を覆うように形成された薄電極部３１を備えるので、以下の効果を奏する。
【００６１】
すなわち、本実施形態に係るサーマルヘッド１によれば、厚電極部３０が平坦面３０ａから発熱抵抗体７表面の中心Ｃ方向に設けられその中心Ｃに向かって徐々に厚さを薄くした傾斜面３０ｂを有し、それを覆うように薄電極部３１が形成されているので、厚電極部３０の先端位置において薄電極部３１に断層やバリが発生することが防止され、薄電極部３１が連続膜として形成される。従って、連続的なつながりをもった面を備え、局所的に高抵抗部分のない均一な薄電極部３１が形成されるので、サーマルヘッド１の印字耐久性が向上する。
さらに、電極部８の上に形成される保護膜９も連続膜として形成され、その保護膜９によって発熱抵抗体７と一対の電極部８が保護されるので、サーマルヘッド１の印字耐久性が向上する。また、連続膜として形成される薄電極部３１の上に保護膜９が形成されるので、保護膜９に断層が生じることや、その断層により保護膜９と電極部８が剥離することや、その断層から腐食性イオン等が侵入するという不具合の発生が防止される。それにより、サーマルヘッド１の印字耐久性が向上する。
【００６２】
また、薄電極部３１が、傾斜面３０ａよりも先端位置を発熱抵抗体７表面の中心Ｃ近くとして厚電極部３０を覆うように形成されているので、電極部８の先端位置における発熱抵抗体７との段差が低くなって感熱紙と発熱抵抗体７上部との接触性が改善され、発熱抵抗体７から感熱紙への熱の伝達効率が向上する。従って、サーマルヘッド１の印字効率が向上する。
【００６３】
また、本実施形態に係るサーマルヘッド１は、傾斜面３０ｂと発熱抵抗体７の表面とがなす角度が４５°以下であるので、薄電極部３１が連続膜として形成され、サーマルヘッド１の耐久性と印字効率が向上する。
【００６４】
また、本実施形態に係るサーマルヘッド１は、支持基板３の表面における発熱抵抗体７に対向する領域に凹部５０が形成された態様である。
このようにすることで、支持基板３と上板基板６０との間に空洞部が形成される。この空洞部は発熱部（発熱抵抗体７の表面で一対の電極部８が形成されていない位置）に対応する位置に設けられており、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。従って、発熱抵抗体７が発生した熱が、上板基板６０を介して支持基板３に伝わって放散してしまうことを抑制できる。これにより、サーマルヘッド１の印字効率が向上する。
【００６５】
また、本実施形態に係るサーマルヘッドは、凹部５０が、傾斜面３０ｂに対応する位置よりも発熱抵抗体７表面の中心Ｃ方向に形成され、かつ、電極部８の薄電極部３１の先端部３１ｃが、空洞部に対向する領域内に形成された態様である。
このようにすることで、電極部８における熱伝導率の低い領域が空洞部に対向する領域より中心Ｃの外側まで広がり、電極部８を介して発熱抵抗体７から上板基板６０の平面方向への熱が放散してしまうことを抑制することができる。これにより、サーマルヘッドの印字効率が向上する。
【００６６】
＜他の実施形態＞
第１及び第２の実施形態においては、傾斜面３０ｂの形状として、平坦面３０ａから発熱抵抗体７表面の中心Ｃ方向に向かって一様な傾斜で徐々に厚さを薄くしたテーパ形状を採用したが、中心Ｃ方向に向かって段階的に厚さを薄くした階段形状を採用してもよい。図１２は、階段形状の傾斜面の電極部を備えるサーマルヘッドの発熱抵抗体部分のＡ−Ａ矢視断面図である。なお、複数の段差３０ｂ´からなる階段形状の傾斜面３０ｂは、傾斜面３０ｂの平均的な傾斜角が発熱抵抗体７の表面に対して３°以上、４５°以下の角度となるようにするのが望ましい。また、階段形状の傾斜面３０ｂの段差は、傾斜面３０ｂの平均的な傾斜角が発熱抵抗体７の表面に対して３°以上、３０°以下の角度となるようにするのが更に望ましい。なお、傾斜面３０ｂの各段差３０ｂ´は、薄電極部３１の厚さｈ２以下とするのが望ましい。
【００６７】
また、第１及び第２の実施形態においては、厚電極部３０の傾斜面３０ｂを発熱抵抗体７の長手方向だけでなく、発熱抵抗体７の長手方向に直交する方向にも同様に設ける方法を採用したが、傾斜面３０ｂを発熱抵抗体７の長手方向のみに設ける方法を採用してもよい。この場合、第１の電極形成工程Ｓ３において、図１０（ａ）に示されるように、電極部８とする領域だけでなくその他の領域にも厚電極パターン用レジストマスク２１を形成するようにする。
【００６８】
また、薄電極パターン用レジストマスク２２は、図１０（ｂ）に示されるもの、すなわち、図８（ｂ）と同様のものを形成する。このようにすると、図１０（ｃ）に示されるように、テーパ形状の傾斜面３０ｂが発熱抵抗体７の長手方向のみに設けられたサーマルヘッド１が製造される。ここで、発熱抵抗体７の長手方向とは、図１０（ｃ）に示されるように感熱紙の送り方向に沿った方向をいい、発熱抵抗体７の短手方向とは、感熱紙の送り方向に直交する方向をいう。この場合、発熱抵抗体７の短手方向の端部にはテーパ形状の傾斜面が設けられていない電極部が設けられる。薄電極層では、短手方向に流れる電流は、長手方向に比べて少ない。また、保護膜９の短手方向にかかるプラテンローラ１３の荷重も、長手方向に比べて小さい。従って、厚電極層および薄電極層の発熱抵抗体７の短手方向については、ゆるやかな傾斜面を形成するために調整されたエッチング液を用いずに済むので、厚電極パターン用レジストマスク２１を簡易な形状とすることができ、サーマルヘッド１の製造が容易になるという利点がある。また、発熱抵抗体７の短手方向の端部に直角に近い断面とされた電極部を設けることができるので、微細な電極配線を形成することが可能になる。
【００６９】
また、第２の実施形態においては、接合工程Ｓ４１の後に抵抗体形成工程Ｓ４２を行う方法を採用したが、Ｓ４１とＳ４２の工程の間に薄板化工程を追加する方法を採用してもよい。薄板化工程は、薄板ガラスを支持基板３に接合した後に薄板ガラスをエッチングや研磨等により所望の厚さとなるように加工する工程である。このようにすることで、高価な薄板ガラスを用いることなく十分な薄さの上板基板６０を備えたサーマルヘッド１を製造することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１ サーマルヘッド
３ 支持基板
５ グレーズ層
７ 発熱抵抗体
８ 電極部
９ 保護膜
１０ サーマルプリンタ
３０ 厚電極部
３０ａ 平坦面
３０ｂ 傾斜面
３１ 薄電極部
３１ａ 基端部
３１ｂ 傾斜部
３１ｃ 先端部
５０ 凹部
６０ 上板基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーマルヘッドおよびその製造方法、並びにサーマル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素子を選択的に駆動することによって感熱紙等の感熱記録媒体に印字を行うサーマルヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照。）。サーマルヘッドの発熱素子は発熱抵抗体と発熱抵抗体に電力を供給するための電極を備えており、発熱抵抗体の両側には一対の電極が接続されている。
【０００３】
サーマルヘッドの印字効率を高めるためには、発熱抵抗体の抵抗値に対する電極の配線抵抗値の比率を低くして、電極における電力損失を減らすことが望ましい。そして、電極の膜厚を厚くすることにより、発熱抵抗体の抵抗値に対する電極の配線抵抗値の比率を低くすることができる。しかしながら、電極の膜厚を厚くすると電極の先端部において発熱抵抗体との間に段差が生じ、発熱抵抗体の上部で搬送される紙への熱の伝達効率が低下してしまうという問題がある。そこで、特許文献１では、発熱抵抗体の表面に形成された一対の電極の先端から一定距離までの電極の膜厚をその他の部分より薄くすることで、熱の伝達効率の低下を防止して印字効率を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３６６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、電極の膜厚の厚い厚電極部を形成した後に、厚電極部を覆うように電極の膜厚の薄い薄電極部を形成する。しかしながら、厚電極部がその先端まで一様の膜厚であり、先端の断面形状が直角に近い形状となっている。また、薄電極部の膜厚は厚電極部の膜厚より薄いので、厚電極部の先端部において薄電極部の段切れやバリが発生する。そのため、厚電極部の先端部において、薄電極部が連続膜として形成されずに途切れてしまう等の不良が発生する可能性が高い。そして、薄電極部の不良が発生すると、薄電極部を保護する保護膜に断層が生じる等、サーマルヘッドの印字耐久性が損なわれるという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、印字耐久性と印字効率を向上させたサーマルヘッドおよびその製造方法、並びに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】
【０００７】
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、支持基板と、該支持基板の表面に形成された蓄熱層と、該蓄熱層の表面に設けられた発熱抵抗体と、該発熱抵抗体の表面に形成された一対の電極とを備え、該一対の電極のそれぞれが、第１の厚さの平坦面と、該平坦面から前記発熱抵抗体表面の中心方向に設けられ該中心に向かって徐々に厚さを薄くした傾斜面とを有する厚電極部と、前記第１の厚さより薄い第２の厚さを有し、前記傾斜面よりも先端位置を前記発熱抵抗体表面の中心近くとして前記厚電極部を覆うように形成された薄電極部を備えるサーマルヘッドを提供する。
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、厚電極部が平坦面から発熱抵抗体表面の中心方向に設けられその中心に向かって徐々に厚さを薄くした傾斜面を有し、それを覆うように薄電極部が形成されているので、厚電極部の先端位置において薄電極部に断層やバリが発生することが防止され、薄電極部が連続膜として形成される。従って、連続的なつながりをもった面を備え、局所的に高抵抗部分のない均一な薄電極部が形成されるので、サーマルヘッドの印字耐久性が向上する。
さらに、一対の電極の上に形成される保護膜も連続膜として形成され、その保護膜によって発熱抵抗体と一対の電極が保護されるので、サーマルヘッドの印字耐久性が向上する。また、連続膜として形成される薄電極部の上に保護膜が形成されるので、保護膜に断層が生じることや、その断層により保護膜と電極が剥離することや、その断層から腐食性イオン等が侵入するという不具合の発生が防止される。それにより、サーマルヘッドの印字耐久性が向上する。
【０００９】
また、薄電極部が、傾斜面よりも先端位置を発熱抵抗体表面の中心近くとして厚電極部を覆うように形成されているので、電極の先端位置における発熱抵抗体との段差が低くなって感熱紙と発熱抵抗体上部との接触性が改善され、発熱抵抗体から感熱紙への熱の伝達効率が向上する。また、この構造は、発熱抵抗体で発生した熱が電極を介して拡散するのを防止するという効果を奏する。従って、サーマルヘッドの印字効率が向上する。
【００１０】
上記態様においては、前記支持基板表面における前記発熱抵抗体に対向する領域に凹部が形成された構成であってもよい。
このようにすることで、支持基板と蓄熱層との間に空洞部が形成される。この空洞部は発熱抵抗体の表面で一対の電極が形成されていない位置に対応する位置に設けられており、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。従って、発熱抵抗体が発生した熱が、蓄熱層を介して支持基板に伝わって放散してしまうことを抑制できる。これにより、サーマルヘッドの印字効率が向上する。
【００１１】
また、上記態様においては、前記傾斜面が、一様な傾斜で前記厚電極部の厚さを徐々に薄くしたテーパ形状で形成された構成であってもよい。
【００１２】
また、上記態様においては、前記厚電極部が、前記サーマルヘッドに対向して配置されるプラテンローラにより送り出される感熱紙の送り方向に沿って設けられた前記傾斜面を有するとともに、前記送り方向に直交する方向の端部が直角に近い断面とされた構成であってもよい。
このようにすることで、感熱紙の送り方向に直交する方向については、傾斜面を形成するために調整されたエッチング液を用いずに済むので、サーマルヘッドの製造が容易になるという利点がある。また、感熱紙の送り方向に直交する方向の端部に、直角に近い断面とされた電極部を設けることができるので、微細な電極配線を形成することが可能になる。
【００１３】
また、上記態様においては、前記傾斜面が、段階的に前記厚電極部の厚さを薄くした階段形状で形成されており、前記階段形状における段差が前記第２の厚さ以下とされた構成であってもよい。
【００１４】
また、上記態様においては、前記傾斜面と前記発熱抵抗体の表面とがなす角度が４５°以下である構成であってもよい。
このようにすることで、より確実に、薄電極部が連続膜として形成され、サーマルヘッドの耐久性と印字効率が向上する。
【００１５】
本発明の第２の態様は、支持基板の表面に蓄熱層を形成する蓄熱層形成工程と、該蓄熱層形成工程により形成された前記蓄熱層の表面に発熱抵抗体を形成する抵抗体形成工程と、該抵抗体形成工程により形成された発熱抵抗体の表面に、第１の厚さの平坦面と該平坦面から前記発熱抵抗体表面の中心方向に設けられ該中心に向かって徐々に厚さを薄くした傾斜面とを有する一対の厚電極部を形成する第１の電極形成工程と、前記第１の厚さより薄い第２の厚さを有する一対の薄電極部を、前記傾斜面よりも前記薄電極部の先端位置を前記発熱抵抗体表面の中心近くとして前記厚電極部を覆うように形成する第２の電極形成工程とを備えるサーマルヘッドの製造方法を提供する。
【００１６】
本発明の第２の態様によれば、平坦面から発熱抵抗体表面の中心方向に設けられその中心に向かって徐々に厚さを薄くした傾斜面を有する一対の厚電極部を形成し、厚電極部を覆うように薄電極部が形成されるので、厚電極部の先端位置において薄電極部に断層やバリが発生することが防止され、薄電極部が連続膜として形成される。従って、連続的なつながりをもった面を備え、局所的に高抵抗部分のない均一な薄電極部が形成されるので、サーマルヘッドの印字耐久性が向上する。
さらに、一対の電極の上に形成される保護膜も連続膜として形成され、その保護膜によって発熱抵抗体と一対の電極が保護されるので、サーマルヘッドの印字耐久性が向上する。また、連続膜として形成される薄電極部の上に保護膜が形成されるので、保護膜に断層が生じることや、その断層により保護膜と電極が剥離することや、その断層から腐食性イオン等が侵入するという不具合の発生が防止される。それにより、サーマルヘッドの印字耐久性が向上する。
【００１７】
また、薄電極部が、傾斜面よりも先端位置を発熱抵抗体表面の中心近くとして形成されるので、電極部の先端位置における発熱抵抗体との段差が低くなって印字紙と発熱抵抗体上部との接触性が改善され、発熱抵抗体から紙への熱の伝達効率が向上する。また、この構造は、発熱抵抗体で発生した熱が電極を介して拡散するのを防止するという効果を奏する。従って、サーマルヘッドの印字効率が向上する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、印字耐久性と印字効率を向上させたサーマルヘッドおよびその製造方法、並びにサーマルプリンタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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発熱抵抗体部分のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】図２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５】図４の第１の電極形成工程の詳細を示すフローチャートである。
【図６】図４の第２の電極形成工程の詳細を示すフローチャートである。
【図７】図２のサーマルヘッドの製造過程における状態を示す発熱抵抗体部分のＡ−Ａ矢視断面図であり、（ａ）は第１の電極形成工程、（ｂ）は第２の電極形成工程（薄電極層形成工程）、（ｃ）は第２の電極形成工程（薄電極層除去工程）、（ｄ）は第２の電極形成工程（薄電極パターン用レジストマスク除去工程）、（ｅ）は保護膜形成工程における状態をそれぞれ示している。
【図８】図２のサーマルヘッドの製造過程における状態を示す平面図であり、（ａ）は第１の電極形成工程、（ｂ）は第２の電極形成工程（薄電極層除去工程）、（ｃ）は第２の電極形成工程（薄電極パターン用レジストマスク除去工程）における状態をそれぞれ示している。
【図９】図２のサーマルヘッドの製造過程における状態を示す平面図であり、（ａ）は第２の電極形成工程（薄電極層形成工程）、（ｂ）は保護膜形成工程における状態をそれぞれ示している。
【図１０】図２のサーマルヘッドの製造過程における状態を示す平面図であり、（ａ）は第１の電極形成工程、（ｂ）は第２の電極形成工程（薄電極層除去工程）、（ｃ）は第２の電極形成工程（薄電極パターン用レジストマスク除去工程）における状態をそれぞれ示している。
【図１１】空洞部が設けられたサーマルヘッドの発熱抵抗体部分のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図１２】階段形状の傾斜面の電極部を備えるサーマルヘッドの発熱抵抗体部分のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図１３】図１１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。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態に係るサーマルヘッドについて、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、図１に示されるサーマルプリンタ１０に用いられるものである。サーマルプリンタ１０は、印刷データに基づいて、サーマルヘッド１が備える複数の発熱抵抗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する。
【００２１】
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）を備える。また、サーマルプリンタ１０は、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。
【００２２】
プラテンローラ１３には、加圧機構１９の作動により、感熱紙１２を介してサーマルヘッド１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に与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。
【００２３】
サーマルヘッド１は、図２に示されるように、矩形状の支持基板３の長手方向に複数配列された発熱抵抗体７および電極部８を備えている。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。
【００２４】
図２の発熱抵抗体７部分のＡ−Ａ矢視断面図が、図３に示されている。本発明の一実施形態に係るサーマルヘッド１は、支持基板３と、支持基板３の上端面（表面）に形成されたグレーズ層５と、グレーズ層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部８と、発熱抵抗体７および電極部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。また、サーマルヘッド１の一対の電極部８のそれぞれが、厚さｈ１の平坦面３０ａと平坦面３０ａから発熱抵抗体７表面の中心Ｃ方向に設けられ中心Ｃに向かって徐々に厚さを薄くした傾斜面３０ｂとを有する厚電極部３０と、厚さｈ１より薄い厚さｈ２を有し傾斜面３０ｂよりも先端位置を発熱抵抗体７表面の中心Ｃ近くとして厚電極部３０を覆うように形成された薄電極部３１を備えている。
【００２５】
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。ここでは、支持基板３として、９９．５％のアルミナ成分を有するセラミック板を用いる。グレーズ層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。
【００２６】
発熱抵抗体７は、グレーズ層５の上面において、図２に示されるように、支持基板３の長手方向に所定間隔をあけて複数配列されている。発熱抵抗体７は、例えばＴａ（タンタル）を主成分とするＴａ−Ｎ、Ｔａ−ＳｉＯ２膜から構成されている。発熱抵抗体７の具体的な形成方法については後述する。
【００２７】
電極部８は、発熱抵抗体７を発熱させるためのものであり、図２に示されるように、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。
【００２８】
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（印刷部分）に感熱紙１２を押し付けることで、感熱紙１２が発色して印刷されるようになっている。
【００２９】
また、共通電極８Ａおよび個別電極８Ｂは、図３に示されるように、厚電極部３０と薄電極部３１を備える。厚電極部３０は、厚さｈ１の平坦面３０ａと、平坦面３０ａから発熱抵抗体７表面の中心Ｃ方向に設けられ中心Ｃに向かって一様な傾斜で徐々に厚さを薄くしたテーパ形状の傾斜面３０ｂを備える。厚電極部３０は、Ａｌを主成分とするＡｌ，Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜等から構成されており、厚さｈ１が１μｍ〜３μｍとされている。薄電極部３１は、厚さｈ１よりも薄い厚さｈ２を有し、傾斜面３０ｂよりも先端位置を発熱抵抗体７表面の中心Ｃ近くとして厚電極部３０を覆うように形成される。
【００３０】
薄電極部３１は、厚電極部３０と同材料で構成されており、厚さｈ２が０．１μｍ〜０．５μｍとされている。また、薄電極部３１は、厚電極部３０の平坦面３０ａに対応する部分に形成される基端部３１ａと、傾斜面３０ｂに対応する部分に形成される傾斜部３１ｂと、発熱抵抗体７の表面に対応する部分に形成される先端部３１ｃとを備え、それらが連続膜として形成されている。
【００３１】
次に、上記構成を有するサーマルヘッド１の製造方法について以下に説明する。
本実施形態に係るサーマルヘッド１の製造方法は、図４に示されるように、支持基板３表面に蓄熱層として機能するグレーズ層５を形成する蓄熱層形成工程Ｓ１と、グレーズ層５の表面に発熱抵抗体７を形成する抵抗体形成工程Ｓ２と、発熱抵抗体７の表面に厚さｈ１の平坦面３０ａと平坦面３０ａから発熱抵抗体７表面の中心Ｃ方向に設けられ中心Ｃに向かって徐々に薄くした傾斜面３０ｂとを有する一対の厚電極部３０を形成する第１の電極形成工程Ｓ３と、厚さｈ２の一対の薄電極部３１を厚電極部３０が覆われるように形成する第２の電極形成工程Ｓ４と、発熱抵抗体７の表面と表面に形成された一対の電極８を覆うように形成された保護膜９を形成する保護膜形成工程Ｓ５を備える。以下、サーマルヘッド１の製造方法の各工程について具体的に説明する。
【００３２】
以下の説明において、図７は、図２のサーマルヘッドの製造過程における状態を示す発熱抵抗体部分のＡ−Ａ矢視図であり、（ａ）は第１の電極形成工程、（ｂ）は第２の電極形成工程（薄電極層形成工程）、（ｃ）は第２の電極形成工程（薄電極層除去工程）、（ｄ）は第２の電極形成工程（薄電極パターン用レジストマスク除去工程）、（ｅ）は保護膜形成工程における状態をそれぞれ示している。また、図８は、図２のサーマルヘッド１の製造過程における状態を示す平面図であり、（ａ）は第１の電極形成工程、（ｂ）は第２の電極形成工程（薄電極層除去工程）、（ｃ）は第２の電極形成工程（薄電極パターン用レジストマスク除去工程）における状態をそれぞれ示している。また、図９は、図２の製造過程における状態を示す平面図であり、（ａ）は第２の電極形成工程（薄電極層形成工程）、（ｂ）は保護膜形成工程における状態をそれぞれ示している。
【００３３】
蓄熱層形成工程Ｓ１では、支持基板３の上端面（表面）に、ガラス材質のグレーズを塗布することにより、グレーズ層５を形成する。
【００３４】
抵抗体形成工程Ｓ２では、グレーズ層５上の全面に、Ｔａ（タンタル）を主成分とするＴａ‐Ｎ、Ｔａ−ＳｉＯ２膜等の発熱抵抗材料を、スパッタリングにより０．１μｍ〜０．５μｍの一様の厚さに形成する。その後、フォトリソグラフィを用いて発熱抵抗体パターン用レジストマスクを形成し、さらに、エッチングを行うことにより、グレーズ層５上に、発熱抵抗体７を形成する。発熱抵抗体７は、支持基板３の長手方向に所定の間隔をあけて複数形成する。
【００３５】
第１の電極形成工程Ｓ３は、図５に示されるように、サブ工程として、グレーズ層５上に厚電極層を形成する厚電極層形成工程Ｓ２１と、厚電極層上の発熱部７Ａの両側に間隔をあけて厚電極パターン用レジストマスク２１を形成する厚電極パターン用レジストマスク形成工程Ｓ２２と、浸透性を有する溶剤を用いたエッチング処理により厚電極層の厚電極パターン用レジストマスク２１で被膜されていない領域を除去する厚電極層除去工程Ｓ２３と、厚電極パターン用レジストマスク２１を除去する厚電極パターン用レジストマスク除去工程Ｓ２４とを備える。
【００３６】
厚電極層形成工程Ｓ２１では、発熱抵抗体７に電力を供給するための電極材料として、Ａｌを主成分とするＡｌ，Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜等から構成される厚電極層を、スパッタリング等により、グレーズ層５上に１μｍ〜３μｍの厚さｈ１で形成する。
【００３７】
厚電極パターン用レジストマスク形成工程Ｓ２２では、図７（ａ）および図８（ａ）に示されるように、厚電極層上における発熱部７Ａの両側にフォトレジストを塗布し、フォトマスクを用いて露光現像して、発熱部７Ａを挟んで（間隔をあけて）形成された厚電極パターン用レジストマスク２１を形成する。
【００３８】
厚電極層除去工程Ｓ２３では、リン酸、酢酸、硝酸および純水等からなる混合酸性水溶液などを、その混合比によりフォトレジストとの密着力を調整したエッチング液を用いてエッチング処理を行う。例えば、硝酸の混合比率を増やすことにより、フォトレジストのエッチング液への溶解度が高まる。その結果として、エッチングの進行とともにフォトレジストの密着力が低下する。この場合において、密着力の低いエッチング液でＡｌ膜（電極層）をエッチングすると、エッチング液はＡｌエッチングと同時に、厚電極パターン用レジストマスク２１とＡｌ膜との界面にも入り込み、厚電極層の表面に沿う方向にもエッチングが進行する。
【００３９】
この厚電極層の表面に沿う方向と膜厚方向のエッチング速度を適切に調整することで、エッチング終了時において、厚電極層に、厚さｈ１の平坦面３０ａと、平坦面３０ａから発熱抵抗体７表面の中心Ｃ方向に設けられ中心Ｃに向かって徐々に厚さを薄くした傾斜面３０ｂを形成することができる。また、傾斜面３０ｂは、図８（ｃ）に示されるように、発熱抵抗体７の長手方向だけでなく、発熱抵抗体７の長手方向に直交する短手方向にも同様に設けられる。
【００４０】
なお、この傾斜面３０ｂは、グレーズ層５の表面に対して３°以上、かつ４５°以下の角度で形成することが好ましい。また、傾斜面３０ｂは、グレーズ層の表面に対して３°以上、かつ３０°以下の角度で形成することが更に好ましい。このような傾斜角度とすることで、薄電極部３１が厚電極部３０上に連続膜として形成され、サーマルヘッド１の耐久性と印字効率が向上する。また、３°以上、かつ４５°以下の傾斜面３０ｂとすることで、プラテンローラ１３や感熱紙１２がサーマルヘッド１に与える圧力および摩擦力に対する耐久性を高めることができる。
【００４１】
厚電極パターン用レジストマスク除去工程Ｓ２４では、厚電極パターン用レジストマスク２１を有機溶剤などの剥離液を用いて除去することで、傾斜面３０ｂが形成された厚電極部３０を露出させる。
【００４２】
以上のように、第１の電極形成工程Ｓ３は、サブ工程として、厚電極層形成工程Ｓ２１、厚電極パターン用レジストマスク形成工程Ｓ２２、厚電極層除去工程Ｓ２３、および厚電極パターン用レジストマスク除去工程Ｓ２４を実行することにより、厚電極部３０を形成する。
【００４３】
第２の電極形成工程Ｓ４は、図６に示されるように、サブ工程として、厚電極部３０上および発熱抵抗体７上に薄電極層を形成する薄電極層形成工程Ｓ３１と、薄電極層上の発熱部の両側に間隔をあけて薄電極パターン用レジストマスク２２を形成する薄電極パターン用レジストマスク形成工程Ｓ３２と、浸透性を有する溶剤を用いたエッチング処理により薄電極層の薄電極パターン用レジストマスク２２で被膜されていない領域を除去する薄電極層除去工程Ｓ３３と、薄電極パターン用レジストマスク２２を除去する薄電極パターン用レジストマスク除去工程Ｓ３４とを備える。
【００４４】
薄電極層形成工程Ｓ３１では、図７（ｂ）および図９（ａ）に示されるように、発熱抵抗体７に電力を供給するための電極材料としてＡｌを主成分とするＡｌ，Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜等から構成される薄電極層を、スパッタリング等により、グレーズ層５上に０．１μｍ〜０．５μｍの一様の厚さｈ２で形成する。
【００４５】
薄電極パターン用レジストマスク形成工程Ｓ３２では、薄電極層上における発熱部７Ａの両側にフォトレジストを塗布し、フォトマスクを用いて露光現像して、発熱部７Ａを挟んで（間隔をあけて）形成された薄電極パターン用レジストマスク２２を形成する。
【００４６】
薄電極層除去工程Ｓ３３では、リン酸、酢酸、硝酸および純水等からなる混合酸性水溶液などを、その混合比によりフォトレジストとの密着力を調整したエッチング液を用いてエッチング処理を行う。この工程S３３では、薄い薄電極層のみを除去する。この薄電極層は、厚電極層に比べて非常に薄いので、端部に緩やかな傾斜面を形成する必要がない。従って、工程S３３では、厚電極層除去工程S２３で使用したエッチング液のほか、圧電極層除去工程S２３で使用したエッチング液に比べて硝酸の混合比率の低いエッチング液を使用することもできる。このエッチング処理により、発熱部７Ａ上の薄電極パターン用レジストマスク２２が除去された後、図７（ｃ）および図８（ｂ）に示される状態となる。
【００４７】
薄電極パターン用レジストマスク除去工程Ｓ３４では、図７（ｄ）および図８（ｃ）に示されるように、薄電極パターン用レジストマスク２２を有機溶剤などの剥離液を用いて除去することで、薄電極部３１を露出させる。図８（ｃ）に示されるように、露出した薄電極部３１は、厚電極部３０の平坦面３０ａに対応する部分に形成される基端部３１ａと、傾斜面３０ｂに対応する部分に形成される傾斜部３１ｂと、発熱抵抗体７の表面に対応する部分に形成される先端部３１ｃとを備え、それらが連続膜として形成されている。
【００４８】
以上のように、第２の電極形成工程Ｓ４は、サブ工程として、薄電極層形成工程Ｓ３１、薄電極パターン用レジストマスク形成工程Ｓ３２、薄電極層除去工程Ｓ３３、および薄電極パターン用レジストマスク除去工程Ｓ３４を実行することにより、薄電極部３１を形成する。
【００４９】
保護膜形成工程Ｓ５では、図７（ｅ）および図９（ｂ）に示されるように、発熱抵抗体７および電極部８の酸化防止と耐摩耗のために、これらを覆うようにＳｉ３Ｎ４とＳｉＯ２などの混合膜をスパッタリング等により３μｍ〜６μｍ程度の厚さで被覆することで保護膜９を形成する。
【００５０】
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、支持基板３と、支持基板３の表面に形成されたグレーズ層５と、グレーズ層５の表面に設けられた発熱抵抗体７と、発熱抵抗体７の表面に形成された一対の電極部８とを備え、一対の電極部８のそれぞれが、厚さｈ１の平坦面３０ａと、平坦面３０ａから発熱抵抗体７表面の中心Ｃ方向に設けられ中心Ｃに向かって徐々に厚さを薄くした傾斜面３０ｂとを有する厚電極部３０と、厚さｈ１より薄い厚さｈ２を有し、傾斜面３０ｂよりも先端位置を発熱抵抗体７表面の中心Ｃ近くとして厚電極部３０を覆うように形成された薄電極部３１を備えるので、以下の効果を奏する。
【００５１】
すなわち、本実施形態に係るサーマルヘッド１によれば、厚電極部３０が平坦面３０ａから発熱抵抗体７表面の中心Ｃ方向に設けられその中心Ｃに向かって徐々に厚さを薄くした傾斜面３０ｂを有し、それを覆うように薄電極部３１が形成されているので、厚電極部３０の先端位置において薄電極部３１に断層やバリが発生することが防止され、薄電極部３１が連続膜として形成される。従って、連続的なつながりをもった面を備え、局所的に高抵抗部分のない均一な薄電極部３１が形成されるので、サーマルヘッド１の印字耐久性が向上する。
さらに、電極部８の上に形成される保護膜９も連続膜として形成され、その保護膜９によって発熱抵抗体７と一対の電極部８が保護されるので、サーマルヘッド１の印字耐久性が向上する。また、連続膜として形成される薄電極部３１の上に保護膜９が形成されるので、保護膜９に断層が生じることや、その断層により保護膜９と電極部８が剥離することや、その断層から腐食性イオン等が侵入するという不具合の発生が防止される。それにより、サーマルヘッド１の印字耐久性が向上する。
【００５２】
また、薄電極部３１が、傾斜面３０ａよりも先端位置を発熱抵抗体７表面の中心Ｃ近くとして厚電極部３０を覆うように形成されているので、電極部８の先端位置における発熱抵抗体７との段差が低くなって感熱紙と発熱抵抗体７上部との接触性が改善され、発熱抵抗体７から感熱紙への熱の伝達効率が向上する。従って、サーマルヘッド１の印字効率が向上する。
【００５３】
また、本実施形態に係るサーマルヘッド１は、傾斜面３０ｂと発熱抵抗体７の表面とがなす角度が４５°以下であるので、薄電極部３１が連続膜として形成され、サーマルヘッド１の耐久性と印字効率が向上する。
【００５４】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係るサーマルヘッドについて、図面を参照して説明する。
第１の実施形態においては、サーマルヘッド１が備える支持基板３の形状として、図３に示されるような平板形状を採用した。それに対して、第２の実施形態においては、支持基板３に凹部を設けた形状を採用したものである。図１１は、サーマルヘッド１の発熱抵抗体７部分のＡ−Ａ矢視断面図である。支持基板３の上端面（表面）には、支持基板３の長手方向に延びる矩形上の凹部５０が設けられており、上板基板６０によって凹部５０が覆われることにより、上板基板６０と支持基板３との間に空洞部が形成される。
【００５５】
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。ここでは、支持基板３として、ガラス基板を用いる。上板基板６０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。
【００５６】
なお、第２の実施形態に係るサーマルヘッド１は、支持基板３と上板基板６０を除いた他の構成は、第１の実施形態に係るサーマルヘッド１と同様であるので説明を省略する。
【００５７】
上板基板６０と支持基板３の間に形成された空洞部は、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６０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６０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る。従って、発熱抵抗体７が発生した熱が、上板基板６０を介して支持基板３に伝わって放散してしまうことを抑制できる。これにより、サーマルヘッド１の印字効率が向上する。
【００５８】
次に、第２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１３に示されるように、支持基板３表面に上板基板６０の裏面を積層状態に接合する接合工程Ｓ４１と、上板基板６０の表面に発熱抵抗体７を形成する抵抗体形成工程Ｓ４２と、発熱抵抗体７の表面に厚さｈ１の平坦面３０ａと平坦面３０ａから発熱抵抗体７表面の中心Ｃ方向に設けられ中心Ｃに向かって徐々に薄くした傾斜面３０ｂとを有する一対の厚電極部３０を形成する第１の電極形成工程Ｓ４３と、厚さｈ２の一対の薄電極部３１を厚電極部３０が覆われるように形成する第２の電極形成工程Ｓ４４と、発熱抵抗体７の表面と表面に形成された一対の電極８を覆うように形成された保護膜９を形成する保護膜形成工程Ｓ４５を備える。以下、サーマルヘッド１の製造方法の接合工程Ｓ４１について具体的に説明する。なお、図１３のＳ４２〜Ｓ４５は、図４のＳ２〜Ｓ５と同様であるので説明を省略する。
【００５９】
接合工程Ｓ４１では、上板基板６０の下端面（裏面）と、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℃以上で軟化点以下となる温度で熱処理が行われる。
【００６０】
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、支持基板３と、支持基板３の表面に積層状態に接合された上板基板６０と、上板基板６０の表面に設けられた発熱抵抗体７と、発熱抵抗体７の表面に形成された一対の電極部８とを備え、一対の電極部８のそれぞれが、厚さｈ１の平坦面３０ａと、平坦面３０ａから発熱抵抗体７表面の中心Ｃ方向に設けられ中心Ｃに向かって徐々に厚さを薄くした傾斜面３０ｂとを有する厚電極部３０と、厚さｈ１より薄い厚さｈ２を有し、傾斜面３０ｂよりも先端位置を発熱抵抗体７表面の中心Ｃ近くとして厚電極部３０を覆うように形成された薄電極部３１を備えるので、以下の効果を奏する。
【００６１】
すなわち、本実施形態に係るサーマルヘッド１によれば、厚電極部３０が平坦面３０ａから発熱抵抗体７表面の中心Ｃ方向に設けられその中心Ｃに向かって徐々に厚さを薄くした傾斜面３０ｂを有し、それを覆うように薄電極部３１が形成されているので、厚電極部３０の先端位置において薄電極部３１に断層やバリが発生することが防止され、薄電極部３１が連続膜として形成される。従って、連続的なつながりをもった面を備え、局所的に高抵抗部分のない均一な薄電極部３１が形成されるので、サーマルヘッド１の印字耐久性が向上する。
さらに、電極部８の上に形成される保護膜９も連続膜として形成され、その保護膜９によって発熱抵抗体７と一対の電極部８が保護されるので、サーマルヘッド１の印字耐久性が向上する。また、連続膜として形成される薄電極部３１の上に保護膜９が形成されるので、保護膜９に断層が生じることや、その断層により保護膜９と電極部８が剥離することや、その断層から腐食性イオン等が侵入するという不具合の発生が防止される。それにより、サーマルヘッド１の印字耐久性が向上する。
【００６２】
また、薄電極部３１が、傾斜面３０ａよりも先端位置を発熱抵抗体７表面の中心Ｃ近くとして厚電極部３０を覆うように形成されているので、電極部８の先端位置における発熱抵抗体７との段差が低くなって感熱紙と発熱抵抗体７上部との接触性が改善され、発熱抵抗体７から感熱紙への熱の伝達効率が向上する。従って、サーマルヘッド１の印字効率が向上する。
【００６３】
また、本実施形態に係るサーマルヘッド１は、傾斜面３０ｂと発熱抵抗体７の表面とがなす角度が４５°以下であるので、薄電極部３１が連続膜として形成され、サーマルヘッド１の耐久性と印字効率が向上する。
【００６４】
また、本実施形態に係るサーマルヘッド１は、支持基板３の表面における発熱抵抗体７に対向する領域に凹部５０が形成された態様である。
このようにすることで、支持基板３と上板基板６０との間に空洞部が形成される。この空洞部は発熱部（発熱抵抗体７の表面で一対の電極部８が形成されていない位置）に対応する位置に設けられており、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。従って、発熱抵抗体７が発生した熱が、上板基板６０を介して支持基板３に伝わって放散してしまうことを抑制できる。これにより、サーマルヘッド１の印字効率が向上する。
【００６５】
また、本実施形態に係るサーマルヘッドは、凹部５０が、傾斜面３０ｂに対応する位置よりも発熱抵抗体７表面の中心Ｃ方向に形成され、かつ、電極部８の薄電極部３１の先端部３１ｃが、空洞部に対向する領域内に形成された態様である。
このようにすることで、電極部８における熱伝導率の低い領域が空洞部に対向する領域より中心Ｃの外側まで広がり、電極部８を介して発熱抵抗体７から上板基板６０の平面方向への熱が放散してしまうことを抑制することができる。これにより、サーマルヘッドの印字効率が向上する。
【００６６】
＜他の実施形態＞
第１及び第２の実施形態においては、傾斜面３０ｂの形状として、平坦面３０ａから発熱抵抗体７表面の中心Ｃ方向に向かって一様な傾斜で徐々に厚さを薄くしたテーパ形状を採用したが、中心Ｃ方向に向かって段階的に厚さを薄くした階段形状を採用してもよい。図１２は、階段形状の傾斜面の電極部を備えるサーマルヘッドの発熱抵抗体部分のＡ−Ａ矢視断面図である。なお、複数の段差３０ｂ´からなる階段形状の傾斜面３０ｂは、傾斜面３０ｂの平均的な傾斜角が発熱抵抗体７の表面に対して３°以上、４５°以下の角度となるようにするのが望ましい。また、階段形状の傾斜面３０ｂの段差は、傾斜面３０ｂの平均的な傾斜角が発熱抵抗体７の表面に対して３°以上、３０°以下の角度となるようにするのが更に望ましい。なお、傾斜面３０ｂの各段差３０ｂ´は、薄電極部３１の厚さｈ２以下とするのが望ましい。
【００６７】
また、第１及び第２の実施形態においては、厚電極部３０の傾斜面３０ｂを発熱抵抗体７の長手方向だけでなく、発熱抵抗体７の長手方向に直交する方向にも同様に設ける方法を採用したが、傾斜面３０ｂを発熱抵抗体７の長手方向のみに設ける方法を採用してもよい。この場合、第１の電極形成工程Ｓ３において、図１０（ａ）に示されるように、電極部８とする領域だけでなくその他の領域にも厚電極パターン用レジストマスク２１を形成するようにする。
【００６８】
また、薄電極パターン用レジストマスク２２は、図１０（ｂ）に示されるもの、すなわち、図８（ｂ）と同様のものを形成する。このようにすると、図１０（ｃ）に示されるように、テーパ形状の傾斜面３０ｂが発熱抵抗体７の長手方向のみに設けられたサーマルヘッド１が製造される。ここで、発熱抵抗体７の長手方向とは、図１０（ｃ）に示されるように感熱紙の送り方向に沿った方向をいい、発熱抵抗体７の短手方向とは、感熱紙の送り方向に直交する方向をいう。この場合、発熱抵抗体７の短手方向の端部にはテーパ形状の傾斜面が設けられていない電極部が設けられる。薄電極層では、短手方向に流れる電流は、長手方向に比べて少ない。また、保護膜９の短手方向にかかるプラテンローラ１３の荷重も、長手方向に比べて小さい。従って、厚電極層および薄電極層の発熱抵抗体７の短手方向については、ゆるやかな傾斜面を形成するために調整されたエッチング液を用いずに済むので、厚電極パターン用レジストマスク２１を簡易な形状とすることができ、サーマルヘッド１の製造が容易になるという利点がある。また、発熱抵抗体７の短手方向の端部に直角に近い断面とされた電極部を設けることができるので、微細な電極配線を形成することが可能になる。
【００６９】
また、第２の実施形態においては、接合工程Ｓ４１の後に抵抗体形成工程Ｓ４２を行う方法を採用したが、Ｓ４１とＳ４２の工程の間に薄板化工程を追加する方法を採用してもよい。薄板化工程は、薄板ガラスを支持基板３に接合した後に薄板ガラスをエッチングや研磨等により所望の厚さとなるように加工する工程である。このようにすることで、高価な薄板ガラスを用いることなく十分な薄さの上板基板６０を備えたサーマルヘッド１を製造することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１ サーマルヘッド
３ 支持基板
５ グレーズ層
７ 発熱抵抗体
８ 電極部
９ 保護膜
１０ サーマルプリンタ
３０ 厚電極部
３０ａ 平坦面
３０ｂ 傾斜面
３１ 薄電極部
３１ａ 基端部
３１ｂ 傾斜部
３１ｃ 先端部
５０ 凹部
６０ 上板基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、
該支持基板の表面に形成された蓄熱層と、
該蓄熱層の表面に設けられた発熱抵抗体と、
該発熱抵抗体の表面に形成された一対の電極とを備え、
該一対の電極のそれぞれが、
第１の厚さの平坦面と、該平坦面から前記発熱抵抗体表面の中心方向に設けられ該中心に向かって徐々に厚さを薄くした傾斜面とを有する厚電極部と、
前記第１の厚さより薄い第２の厚さを有し、前記傾斜面よりも先端位置を前記発熱抵抗体表面の中心近くとして前記厚電極部を覆うように形成された薄電極部を備えるサーマルヘッド。
【請求項２】
前記支持基板の表面に凹部が形成され、
前記凹部が、前記発熱抵抗体に対向する領域に形成された請求項１に記載のサーマルヘッド。
【請求項３】
前記凹部が、前記傾斜面に対応する位置よりも前記発熱抵抗体表面の中心方向に形成され、かつ、前記薄電極部が、前記空洞部に対向する領域内に形成された請求項２に記載のサーマルヘッド。
【請求項４】
前記傾斜面が、一様な傾斜で前記厚電極部の厚さを徐々に薄くしたテーパ形状で形成された請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のサーマルヘッド。
【請求項５】
前記厚電極部が、前記サーマルヘッドに対向して配置されるプラテンローラにより送り出される感熱紙の送り方向に沿って設けられた前記傾斜面を有するとともに、前記送り方向に直交する方向の端部が直角に近い断面とされた請求項４に記載のサーマルヘッド。
【請求項６】
前記傾斜面が、段階的に前記厚電極部の厚さを薄くした階段形状で形成されており、前記階段形状における段差が前記第２の厚さ以下とされた請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のサーマルヘッド。
【請求項７】
前記傾斜面と前記発熱抵抗体表面とがなす角度が４５°以下である請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のサーマルヘッド。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のサーマルヘッドを備えるサーマルプリンタ。
【請求項９】
支持基板の表面に蓄熱層を形成する蓄熱層形成工程と、
該蓄熱層形成工程により前記支持基板に形成された前記蓄熱層の表面に発熱抵抗体を形成する抵抗体形成工程と、
該抵抗体形成工程により形成された前記発熱抵抗体の表面に、第１の厚さの平坦面と該平坦面から前記発熱抵抗体表面の中心方向に設けられ該中心に向かって徐々に厚さを薄くした傾斜面とを有する一対の厚電極部を形成する第１の電極形成工程と、
前記第１の厚さより薄い第２の厚さを有する一対の薄電極部を、前記傾斜面よりも前記薄電極部の先端位置を前記発熱抵抗体表面の中心近くとして前記厚電極部を覆うように形成する第２の電極形成工程とを備えるサーマルヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記支持基板の表面には凹部が形成されており、
前記凹部が、前記発熱抵抗体に対向する領域に形成された請求項９に記載のサーマルヘッドの製造方法。
【請求項１】
支持基板と、
該支持基板の表面に形成された蓄熱層と、
該蓄熱層の表面に設けられた発熱抵抗体と、
該発熱抵抗体の表面に形成された一対の電極とを備え、
該一対の電極のそれぞれが、
第１の厚さの平坦面と、該平坦面から前記発熱抵抗体表面の中心方向に設けられ該中心に向かって徐々に厚さを薄くした傾斜面とを有する厚電極部と、
前記第１の厚さより薄い第２の厚さを有し、前記傾斜面よりも先端位置を前記発熱抵抗体表面の中心近くとして前記厚電極部を覆うように形成された薄電極部を備えるサーマルヘッド。
【請求項２】
前記支持基板の表面に凹部が形成され、
前記凹部が、前記発熱抵抗体に対向する領域に形成された請求項１に記載のサーマルヘッド。
【請求項３】
前記凹部が、前記傾斜面に対応する位置よりも前記発熱抵抗体表面の中心方向に形成され、かつ、前記薄電極部が、前記空洞部に対向する領域内に形成された請求項２に記載のサーマルヘッド。
【請求項４】
前記傾斜面が、一様な傾斜で前記厚電極部の厚さを徐々に薄くしたテーパ形状で形成された請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のサーマルヘッド。
【請求項５】
前記厚電極部が、前記サーマルヘッドに対向して配置されるプラテンローラにより送り出される感熱紙の送り方向に沿って設けられた前記傾斜面を有するとともに、前記送り方向に直交する方向の端部が直角に近い断面とされた請求項４に記載のサーマルヘッド。
【請求項６】
前記傾斜面が、段階的に前記厚電極部の厚さを薄くした階段形状で形成されており、前記階段形状における段差が前記第２の厚さ以下とされた請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のサーマルヘッド。
【請求項７】
前記傾斜面と前記発熱抵抗体表面とがなす角度が４５°以下である請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のサーマルヘッド。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のサーマルヘッドを備えるサーマルプリンタ。
【請求項９】
支持基板の表面に蓄熱層を形成する蓄熱層形成工程と、
該蓄熱層形成工程により前記支持基板に形成された前記蓄熱層の表面に発熱抵抗体を形成する抵抗体形成工程と、
該抵抗体形成工程により形成された前記発熱抵抗体の表面に、第１の厚さの平坦面と該平坦面から前記発熱抵抗体表面の中心方向に設けられ該中心に向かって徐々に厚さを薄くした傾斜面とを有する一対の厚電極部を形成する第１の電極形成工程と、
前記第１の厚さより薄い第２の厚さを有する一対の薄電極部を、前記傾斜面よりも前記薄電極部の先端位置を前記発熱抵抗体表面の中心近くとして前記厚電極部を覆うように形成する第２の電極形成工程とを備えるサーマルヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記支持基板の表面には凹部が形成されており、
前記凹部が、前記発熱抵抗体に対向する領域に形成された請求項９に記載のサーマルヘッドの製造方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−８２０９２（Ｐ２０１３−８２０９２Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２２１８５（Ｐ２０１１−２２２１８５）
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
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