JP5139696B2

JP5139696B2 - Thermal head, manufacturing method thereof, and thermal printer

Info

Publication number: JP5139696B2
Application number: JP2007049102A
Authority: JP
Inventors: 利光師岡; 三七男山本; 寛高橋; 法宜東海林; 義則佐藤
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2027-02-28
Also published as: JP2008207529A

Description

この発明は、サーマルヘッドとその製造方法及びサーマルプリンタに関するものである。 The present invention relates to a thermal head, a manufacturing method thereof, and a thermal printer.

近年、サーマルプリンタは小型情報機器端末に多く用いられるようになってきている。小型情報機器端末はバッテリ駆動であるため、サーマルプリンタの省電力化が強く求められ、そのための発熱効率の高いサーマルヘッドが求められている。 In recent years, thermal printers are increasingly used for small information equipment terminals. Since the small information device terminal is battery-driven, there is a strong demand for power saving of the thermal printer, and a thermal head with high heat generation efficiency is demanded.

サーマルヘッドの高効率化においては、発熱抵抗体の下層に断熱層を形成する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。発熱抵抗体で発生した熱量のうち、発熱抵抗体上方の耐摩耗層に伝達される上方伝達熱量の方が発熱抵抗下方の絶縁基板に伝達される下方伝達熱量よりも大きくなるので、印字時に必要とされるエネルギー効率が良好となる。
特開平６−１６６１９７号公報 In order to increase the efficiency of the thermal head, there is a method of forming a heat insulating layer under the heating resistor (see, for example, Patent Document 1). Of the amount of heat generated by the heating resistor, the amount of heat transmitted to the wear-resistant layer above the heating resistor is greater than the amount of heat transmitted to the insulating substrate below the heating resistor, so it is necessary for printing. The energy efficiency is improved.
JP-A-6-166197

しかしながら、特許文献１に示される構造のサーマルヘッドには、以下の問題がある。 However, the thermal head having the structure disclosed in Patent Document 1 has the following problems.

発熱抵抗体の下に空洞部を設けたサーマルヘッドでは、空洞部が断熱層として機能するため、発熱抵抗体で発生した熱（熱量）の絶縁基板の厚さ方向への流出が抑制される。そのため、発熱抵抗体で発生した熱は、空洞部上側の絶縁被膜中において、絶縁基板の表面および裏面に平行な方向（すなわち、絶縁基板の厚さ方向と直交する方向）に移動する。従って、サーマルヘッドの断熱特性は、空洞部上側の絶縁被膜の厚みに大きく影響される。高い発熱効率を有するサーマルヘッドを得るためには、膜厚が薄く、均一な絶縁被膜を形成することが重要である。特許文献１に示されるサーマルヘッドでは、発熱抵抗体の下に空洞部を形成するためにペースト状の樹脂材料や絶縁材料が用いられているが、ペースト状の樹脂材料や絶縁材料によって得られる寸歩精度は低い。そのような作製方法では、空洞部上側の絶縁被膜の厚みを精度良く制御することは困難であった。 In the thermal head in which the cavity is provided under the heating resistor, the cavity functions as a heat insulating layer, so that outflow of heat (heat amount) generated in the heating resistor in the thickness direction of the insulating substrate is suppressed. Therefore, the heat generated by the heating resistor moves in a direction parallel to the front surface and the back surface of the insulating substrate (that is, a direction orthogonal to the thickness direction of the insulating substrate) in the insulating film on the upper side of the cavity. Therefore, the thermal insulation characteristics of the thermal head are greatly affected by the thickness of the insulating coating on the upper side of the cavity. In order to obtain a thermal head having high heat generation efficiency, it is important to form a uniform insulating film with a thin film thickness. In the thermal head shown in Patent Document 1, a paste-like resin material or insulating material is used to form a cavity under the heating resistor, but the dimensions obtained by the paste-like resin material or insulating material are used. The walking accuracy is low. With such a manufacturing method, it has been difficult to accurately control the thickness of the insulating coating on the upper side of the cavity.

また、一列に配置された多数の発熱抵抗体によって構成されるラインサーマルヘッドには、１ｍｍあたり４〜１６個の発熱抵抗体が形成されている。そのため、高い発熱効率をもつラインサーマルヘッドを得るためには、高い加工精度で空洞部を形成する必要がある。しかし、ペースト状の樹脂材料や絶縁材料を用いている特許文献１のサーマルヘッドでは、平面方向の寸歩精度も低く、精密な形状の空洞部を形成することは困難であった。そこで、特許文献１のサーマルヘッドでは、空洞部が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ている。そのため、発熱抵抗体の位置における絶縁被膜の強度が低く、印字の際に発熱抵抗体にかかる圧力によって、空洞部が潰れ易いという欠点がある。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、絶縁被膜が発熱抵抗体の配列方向に沿って割れる虞がある。 Further, 4 to 16 heating resistors are formed per 1 mm in a line thermal head constituted by a large number of heating resistors arranged in a row. Therefore, in order to obtain a line thermal head having high heat generation efficiency, it is necessary to form the cavity with high processing accuracy. However, in the thermal head of Patent Document 1 using a paste-like resin material or insulating material, the step accuracy in the planar direction is low, and it is difficult to form a precisely shaped cavity. Therefore, in the thermal head of Patent Document 1, the cavity is formed in a strip shape so as to straddle the plurality of heating resistors along the arrangement direction of the plurality of heating resistors. For this reason, the strength of the insulating coating at the position of the heating resistor is low, and there is a drawback that the cavity is easily crushed by the pressure applied to the heating resistor during printing. In particular, since the drum sandwiching the printing paper with the heating resistor is arranged along the arrangement direction of the heating resistors, there is a possibility that the insulating coating may break along the arrangement direction of the heating resistors.

さらに、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、製造に時間を要するという問題がある。 Furthermore, the conventional method of providing a cavity in the middle position in the thickness direction of the underglaze layer is to print and dry an evaporative component layer made of a cellulose-based resin on the surface of the lower layer of the underglaze layer, and then dry the underglaze layer. An underglaze surface layer forming paste made of the same insulating material as the lower layer is formed on the surface and dried. Further, the insulating material laminated in this way is baked at a temperature of about 1300 ° C. to evaporate the evaporation component layer. Accordingly, there is a problem that a complicated process is required to provide the hollow portion below the heating resistor, and time is required for manufacturing.

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、高い寸法精度を持ち、簡易にかつ安価に製造することができるサーマルヘッドとその製造方法およびサーマルプリンタを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is capable of improving the heat generation efficiency of the heating resistor to reduce power consumption, having high dimensional accuracy, and capable of being manufactured easily and inexpensively. It is an object of the present invention to provide a head, a manufacturing method thereof, and a thermal printer.

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。 In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.

本発明は、複数の発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体を形成する支持基板と、前記発熱抵抗体と前記支持基板の間に形成された絶縁被膜と、前記発熱抵抗体に電力を供給する配線とからなるサーマルヘッドであり、前記支持基板の前記発熱抵抗体によって覆われる領域に断熱層として機能する空洞部を有し、かつ、前記絶縁被膜が接着もしくは圧着によって前記支持基板と接合可能なドライフィルムタイプの絶縁シートであるサーマルヘッドを提供する。 The present invention includes a plurality of heating resistors, a support substrate that forms the heating resistors, an insulating film formed between the heating resistors and the support substrate, and a wiring that supplies power to the heating resistors. A thermal head comprising a cavity that functions as a heat insulating layer in a region covered by the heating resistor of the support substrate, and the insulating coating can be bonded to the support substrate by bonding or pressure bonding. A thermal head that is a film type insulating sheet is provided.

本発明によれば、均一な膜厚をもつドライフィルムタイプの絶縁シートを用いているため、膜厚が薄くかつ均一な絶縁被膜を形成できる。その結果、高い発熱効率をもち、かつ、均一な特性をもつ多数の発熱抵抗体から構成されるサーマルヘッドを得ることができる。 According to the present invention, since a dry film type insulating sheet having a uniform film thickness is used, a thin and uniform insulating film can be formed. As a result, it is possible to obtain a thermal head composed of a large number of heating resistors having high heat generation efficiency and uniform characteristics.

また、上記発明においては、各の発熱抵抗体に対して個別に設けられていることが好ましい。 Moreover, in the said invention, it is preferable to provide with respect to each heating resistor individually.

支持基板に、複数の各発熱抵抗体に対して個別に空洞部を設けることで、隣接する発熱抵抗体ごとに設けられた空洞部間に支持基板を残すことができる。空洞部間に残った支持基板部分は、厚さ方向に延び、発熱抵抗体の上面から加えられる押圧力を支持する支持部材として機能する。その結果、印刷時等に発熱抵抗体の上面側から押圧力を受けても、空洞部間に残った支持基板により押圧力が支持され、耐圧性能が向上する。
また、前記絶縁被膜を加圧することで支持基板に接合し、加熱焼成することで硬化する誘電体ドライフィルムを用いる。 By providing the support substrate with a hollow portion for each of the plurality of heat generating resistors, the support substrate can be left between the hollow portions provided for the adjacent heat generating resistors. The support substrate portion remaining between the cavities extends in the thickness direction and functions as a support member that supports the pressing force applied from the upper surface of the heating resistor. As a result, even when a pressing force is applied from the upper surface side of the heating resistor during printing or the like, the pressing force is supported by the support substrate remaining between the hollow portions, and the pressure resistance performance is improved.
In addition, a dielectric dry film that is bonded to a support substrate by pressurizing the insulating coating and cured by heating and baking is used.

誘電体ドライフィルムは、加熱焼成前は柔らかいグリーンシートであり、支持基板への張り合わせなど、加工しやすい材料である。また、誘電体ドライフィルムは、加熱焼成することで、耐熱性に優れ、かつ剛性の高いセラミックセラミックとなるため、信頼性の高いサーマルヘッドを得ることができる。 The dielectric dry film is a soft green sheet before heating and baking, and is a material that is easy to process, such as bonding to a support substrate. Moreover, since the dielectric dry film becomes a ceramic ceramic having excellent heat resistance and high rigidity by heating and firing, a highly reliable thermal head can be obtained.

前記絶縁被膜の厚みが５μｍ以上、かつ、１５μｍ以下であること。 The thickness of the insulating coating is 5 μm or more and 15 μm or less.

絶縁被膜の厚みが厚いほど発熱部の剛性は増し、薄いほど断熱性能は増す。誘電体ドライフィルムを用いる場合、５μｍ以上、かつ、１５μｍ以下とすることで、十分な発熱部の剛性と十分な断熱性能を得ることができる。
また、前記絶縁被膜を加熱することで表面に粘着性をもち、熱融着で支持基板に接合可能な樹脂フィルムを用いることとしてもよい。
樹脂材料は熱伝導率が低く、絶縁被膜を比較的厚くしても、高い断熱性能を得ることができる。また、樹脂材料は弾性があるため、亀裂が生じにくい。そのため、支持基板との張り合わせが容易である。また、樹脂材料は、加熱することで表面に粘着性が生じるため、支持基板との接合が容易である。 The greater the thickness of the insulating coating, the greater the rigidity of the heat generating portion, and the thinner, the greater the heat insulation performance. When the dielectric dry film is used, by setting the thickness to 5 μm or more and 15 μm or less, sufficient rigidity of the heat generating portion and sufficient heat insulation performance can be obtained.
Moreover, it is good also as using the resin film which has adhesiveness on the surface by heating the said insulating film, and can be joined to a support substrate by heat sealing | fusion.
The resin material has low thermal conductivity, and high heat insulation performance can be obtained even if the insulating film is relatively thick. Further, since the resin material has elasticity, it is difficult for cracks to occur. Therefore, it can be easily attached to the support substrate. In addition, since the resin material becomes sticky on the surface when heated, it can be easily bonded to the support substrate.

また、前記絶縁被膜の厚みが１０μｍ以上、かつ、５０μｍ以下であること。
絶縁被膜の厚みが厚いほど発熱部の剛性は増し、薄いほど断熱性能は増す。樹脂フィルムを用いる場合、１０μｍ以上、かつ、５０μｍ以下とすることで、十分な発熱部の剛性と十分な断熱性能を得ることができる。 The thickness of the insulating coating is 10 μm or more and 50 μm or less.
The greater the thickness of the insulating coating, the greater the rigidity of the heat generating portion, and the thinner, the greater the heat insulation performance. In the case of using a resin film, by setting the thickness to 10 μm or more and 50 μm or less, sufficient rigidity of the heat generating portion and sufficient heat insulation performance can be obtained.

また、前記絶縁被膜にエポキシ系の光硬化樹脂ドライフィルムを用いることとしても良い。 Moreover, it is good also as using an epoxy-type photocurable resin dry film for the said insulating film.

エポキシ系の光硬化樹脂は、酸紫外線を照射することで酸（プロトン）を発生し，これを加熱することで架橋され硬化する。架橋前のガラス転移点はおよそ５０℃で、架橋後のガラス転移点は２００℃以上になるため、低い熱処理温度で、使用可能な温度を高くすることができる。このようにすることで、発熱抵抗体の作動による温度変化によっても、空洞部内の内圧が上昇することを防止できる。また、絶縁被膜を硬化させる際の加熱焼成工程で、空洞部内の内圧の上昇を防止でき、空洞部に封入された気体の膨張による絶縁被膜の破裂を防ぐことができる。
また、前記空洞部が前記支持基板の厚み方向に貫通する貫通孔とすることとしてもよい。 Epoxy photo-curing resins generate acid (protons) by irradiation with acid ultraviolet rays, and are crosslinked and cured by heating. Since the glass transition point before crosslinking is about 50 ° C. and the glass transition point after crosslinking is 200 ° C. or higher, the usable temperature can be increased at a low heat treatment temperature. By doing in this way, it can prevent that the internal pressure in a cavity part rises also by the temperature change by the action | operation of a heating resistor. Further, in the heating and baking step when the insulating coating is cured, the internal pressure in the cavity can be prevented from increasing, and the insulating coating can be prevented from bursting due to the expansion of the gas sealed in the cavity.
Moreover, it is good also as a through-hole which the said cavity part penetrates in the thickness direction of the said support substrate.

発熱抵抗体の下方には、薄い絶縁被膜が設けられ、さらにその下方には支持基板の存在しない空洞部が設けられているので、非常に高い断熱効果を得ることができ、その結果、非常に高い発熱効率を得ることができる。また、空洞部が大気開放されているため、絶縁被膜を硬化させる際の加熱焼成工程で、空洞部内の気体の膨張による絶縁被膜の破裂を防ぐことができる。 A thin insulating film is provided below the heating resistor, and a cavity that does not have a support substrate is provided below the heating resistor, so that a very high heat insulating effect can be obtained. High heat generation efficiency can be obtained. In addition, since the cavity is open to the atmosphere, the insulating coating can be prevented from rupturing due to the expansion of the gas in the cavity in the heating and baking step when the insulating coating is cured.

また、本発明は上記いずれかの発熱抵抗素子部品からなるサーマルヘッドを備えるプリンタを提供する。 In addition, the present invention provides a printer including a thermal head made of any one of the above heating resistor elements.

本発明によれば、発熱効率を向上して省電力化を図り、少ない電力で長時間にわたり印刷を行うことができる。 According to the present invention, heat generation efficiency can be improved to save power, and printing can be performed for a long time with less power.

また、本発明は、支持基板表面に断熱層として機能する空洞部を形成する空洞部形成工程と、前記支持基板表面にドライフィルムタイプの絶縁被膜を張り合わせる絶縁被膜接合工程と、前記絶縁被膜を硬化させる絶縁被膜焼成工程と、前記絶縁皮膜の表面に発熱抵抗体を形成する発熱抵抗体形成工程と、前記発熱抵抗体に接続する配線を形成する配線形成工程とを含むサーマルヘッドの製造方法を提供する。 Further, the present invention provides a cavity forming step for forming a cavity functioning as a heat insulating layer on the surface of the support substrate, an insulating film bonding step for attaching a dry film type insulating film to the surface of the support substrate, and the insulating coating. A method of manufacturing a thermal head, comprising: an insulating coating baking step for curing; a heating resistor forming step for forming a heating resistor on a surface of the insulating coating; and a wiring forming step for forming a wiring connected to the heating resistor. provide.

ペーストをスクリーン印刷にて塗布、乾燥を数回繰り返し、これを焼成することで得られる従来工法（ペースト法）では、塗布、乾燥を繰り返すことによる工程への負荷、面内膜厚の管理、等、いくつかの問題点が挙げられていたが、ガラスペースト層を所定の膜厚にシート状に成型したドライフィルムを用いる本実施形態（ドライフィルム法）では、ラミネーターで１回転写するのみで、ガラス基板上に意図したアンダーコートが形成出来る。そのため、ペースト法よりも工程が簡便であると同時に、面内膜厚分布、表面平滑性、表面欠陥、等が予め管理されているため、サーマルヘッドの品質、歩留まりの向上にも寄与出来る。その結果、発熱効率を向上して省電力化を図り、少ない電力で長時間にわたり印刷を行うことができる。 Paste is applied by screen printing, drying is repeated several times, and the conventional method (paste method) obtained by firing the paste is applied to the process by repeating application and drying, in-plane film thickness management, etc. In this embodiment (dry film method) using a dry film in which a glass paste layer is formed into a sheet shape with a predetermined film thickness, only a single transfer is performed with a laminator. An intended undercoat can be formed on a glass substrate. Therefore, the process is simpler than the paste method, and at the same time, the in-plane film thickness distribution, surface smoothness, surface defects, and the like are managed in advance, which can contribute to the improvement of the quality and yield of the thermal head. As a result, heat generation efficiency can be improved to save power, and printing can be performed for a long time with less power.

絶縁被膜を加熱焼成することで硬化する絶縁シートを用いることにより、発熱抵抗体の下方に空洞部を簡易に、精度よく形成することができる。したがって、従来の方法と比較して、製造工数を削減することができる。また、本発明によれば、発熱効率を向上して省電力化を図り、少ない電力で長時間にわたり印刷を行うことができる。 By using an insulating sheet that is cured by heating and baking the insulating coating, the cavity can be easily and accurately formed below the heating resistor. Therefore, the number of manufacturing steps can be reduced as compared with the conventional method. In addition, according to the present invention, it is possible to improve heat generation efficiency and save power, and to perform printing for a long time with less power.

上記発明においては、前記空洞部形成工程が、リアクティブイオンエッチング加工であることとしてもよい。 In the above invention, the cavity forming step may be reactive ion etching.

このようにすることで、支持基板の表面に対して直交する方向に精度よく異方性エッチングを行うことができる。その結果、支持基板上の複数の微細な発熱抵抗体が覆う箇所に対して、個別に設けられた空洞部を簡易に製造することができる。このように作製されたサーマルヘッドを使用することにより、発熱抵抗体の配列ピッチを短縮して解像度の高い印刷を行うことができる。 By doing in this way, anisotropic etching can be accurately performed in the direction orthogonal to the surface of the support substrate. As a result, it is possible to easily manufacture individually provided cavities for the portions covered by the plurality of fine heating resistors on the support substrate. By using the thermal head manufactured in this way, it is possible to perform printing with high resolution by reducing the arrangement pitch of the heating resistors.

また、上記発明においては、前記空洞部形成工程が、ウェットエッチング加工であることとしてもよい。 Moreover, in the said invention, the said cavity part formation process is good also as being wet etching process.

このようにすることでリアクティブイオンエッチング加工と同様に、支持基板上の複数の微細な発熱抵抗体のそれぞれに対して、個別に設けられた空洞部を簡易に製造することができる。 By doing in this way, the cavity part provided individually with respect to each of the some fine heating resistor on a support substrate can be simply manufactured similarly to reactive ion etching process.

また、上記発明においては、空洞部形成工程が、レーザー加工であるとしてもよい。 Moreover, in the said invention, a cavity part formation process is good also as a laser processing.

このようにすることで、空洞部形成マスクを使うことなく、また、高真空装置を用いずに凹部や貫通孔を形成できるため、作製工程を簡略化することができるほか、空洞部の寸法精度を向上させることができる。 This makes it possible to form recesses and through-holes without using a cavity formation mask and without using a high-vacuum device, thus simplifying the manufacturing process and providing dimensional accuracy of the cavity. Can be improved.

上記発明においては、空洞部形成工程が、サンドブラスト加工であることとしてもよい。
サンドブラスト法を用いことで、大気圧中での貫通加工が可能となるため、貫通工程の簡略化が可能となり、量産性が向上する。 In the said invention, it is good also as a cavity part formation process being sandblasting.
By using the sandblasting method, it is possible to perform a penetration process at atmospheric pressure, so that the penetration process can be simplified and the mass productivity is improved.

また、本発明は、支持基板表面に断熱層として機能する空洞部を形成する空洞部形成工程と、前記支持基板表面にドライフィルムタイプの絶縁被膜を張り合わせ、前記空洞部に気体を密封する絶縁被膜接合工程と、加熱処理を行い、前記絶縁被膜を硬化させ、さらに、前記空洞部に密封された気体を膨張させ、前記絶縁被膜の発熱抵抗体に覆われる領域を凸形状に盛り上げる絶縁被膜焼成工程と、前記絶縁皮膜の表面に発熱抵抗体を形成する発熱抵抗体形成工程と、前記発熱抵抗体に接続する配線を形成する配線形成工程と、を含むサーマルヘッドの製造方法を提供する。 The present invention also provides a cavity forming step for forming a cavity that functions as a heat insulating layer on the surface of the support substrate, an insulating film that seals a gas in the cavity by laminating a dry film type insulating film on the surface of the support substrate. A bonding step and a heat treatment to cure the insulating coating, further expand the gas sealed in the cavity, and swell the region covered with the heating resistor of the insulating coating into a convex shape And a heat generating resistor forming step for forming a heat generating resistor on the surface of the insulating film, and a wiring forming step for forming a wiring connected to the heat generating resistor.

絶縁被膜を凸形状に盛り上げることで、印刷時に発熱抵抗体と印字紙との接触圧力を増加するため、印字効率の高いサーマルヘッドが得られる。本実施形態では、絶縁被膜焼成工程で、絶縁被膜を硬化させると同時に、アンダーコートの発熱抵抗体に覆われる領域が凸形状に盛り上ゲル古都ができるため、より高い発熱効率をもつサーマルヘッドを容易に得ることができる。 Raising the insulating coating into a convex shape increases the contact pressure between the heating resistor and the printing paper during printing, so that a thermal head with high printing efficiency can be obtained. In this embodiment, the insulating film is cured in the insulating film baking step, and at the same time, the area covered with the heating resistor of the undercoat is raised in a convex shape, so that a thermal head with higher heat generation efficiency can be obtained. Can be easily obtained.

また、本発明は、支持基板に基板の厚み方向に貫通する空洞部を形成する貫通空洞部形成工程、前記支持基板表面にドライフィルムタイプの絶縁被膜を張り合わせる絶縁被膜接合工程と、前記支持基板の裏面に第２の基板を貼り合わせる第２の基板張り合わせ工程、前記絶縁被膜を硬化させ、さらに、前記空洞部に密封された気体を膨張させ、前記絶縁被膜の発熱抵抗体に覆われる領域を凸形状に盛り上げる第１の絶縁被膜焼成工程と、前記支持基板から前記第２の基板を除去する第２の基板除去工程、第１の絶縁被膜焼成工程の温度より高い温度で前記絶縁被膜を焼成する第２の絶縁被膜焼成工程と、前記絶縁皮膜の表面に発熱抵抗体を形成する発熱抵抗体形成工程と、前記発熱抵抗体に接続する配線を形成する配線形成工程とを含むサーマルヘッドの製造方法を提供する。 The present invention also includes a through-cavity forming step of forming a hollow portion penetrating in the thickness direction of the substrate in the support substrate, an insulating film bonding step of attaching a dry film type insulating film to the surface of the support substrate, and the support substrate A second substrate laminating step of bonding a second substrate to the back surface of the substrate, curing the insulating film, further expanding a gas sealed in the cavity, and forming a region covered with the heating resistor of the insulating film First insulating film firing step for raising the convex shape, second substrate removing step for removing the second substrate from the support substrate, and firing the insulating coating at a temperature higher than the temperature of the first insulating coating firing step A second insulating coating firing step, a heating resistor forming step for forming a heating resistor on the surface of the insulating coating, and a wiring forming step for forming a wiring connected to the heating resistor. To provide a process for the preparation of heads or others.

このように、絶縁被膜を硬化させる際の加熱焼成工程を、基板に第２の基板を貼り合わせ、空洞部を密封した状態で加熱し、絶縁被膜を凸形状に変形させる第１の絶縁被膜焼成工程と、第２の基板を除去し、空洞部を大気開放した状態で加熱し、アンダーコートを完全に硬化させ、また、アンダーコートからの脱ガスを除去する第２の絶縁被膜焼成工程に分けることで、アンダーコートの発熱抵抗体に覆われる領域を凸形状に盛り上げることができ、かつ、空洞部内の過度の内圧上昇を防止でき、空洞部に封入された気体の膨張による絶縁被膜の破裂を防ぐことができる。その結果、安定して、アンダーコートの発熱抵抗体に覆われる領域を凸形状に盛り上ったサーマルヘッドを得ることができる。 In this way, in the heating and baking step when curing the insulating film, the second substrate is bonded to the substrate and heated in a state where the cavity is sealed, so that the insulating film is deformed into a convex shape. The process is divided into a second insulating film baking process in which the second substrate is removed, the cavity is heated in a state of being open to the atmosphere, the undercoat is completely cured, and degassing from the undercoat is removed. Thus, the area covered with the heating resistor of the undercoat can be raised to a convex shape, and an excessive increase in internal pressure in the cavity can be prevented, and the insulation coating can be ruptured due to the expansion of the gas enclosed in the cavity. Can be prevented. As a result, it is possible to stably obtain a thermal head in which the region covered with the undercoat heating resistor is raised in a convex shape.

本発明によれば、サーマルヘッドの発熱効率を向上して消費電力の低減を図り、高い寸法精度を持ち、簡易にかつ安価に製造することができるという効果を奏する。 According to the present invention, the heat generation efficiency of the thermal head is improved to reduce power consumption, and there is an effect that it can be manufactured easily and inexpensively with high dimensional accuracy.

First embodiment

本発明の第１の実施形態に係るサーマルヘッド１とその製造方法について、図１ないし図３を参照して以下に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るサーマルヘッドの平面図である。図２（ａ）、図（ｂ）は、それぞれ図１のＡ−Ａ縦断面図、図１のＢ−Ｂ縦断面図を表す。図３は、図１のサーマルヘッドの製造方法を説明する工程図である。 A thermal head 1 and a manufacturing method thereof according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view of a thermal head according to the first embodiment of the present invention. 2 (a) and 2 (b) show the AA longitudinal sectional view of FIG. 1 and the BB longitudinal sectional view of FIG. 1, respectively. FIG. 3 is a process diagram illustrating a method for manufacturing the thermal head of FIG.

図１に示すように、サーマルヘッド１は、支持基板（以下、基板という。）２と、基板２の上に形成されたアンダーコート（絶縁皮膜）３を備えている。また、アンダーコート３の上には発熱抵抗体４が形成され、発熱抵抗体４には配線５が接続されている。さらに、発熱抵抗素子部品１は、発熱抵抗体４および配線５の上面を被覆する保護膜６を備えている。配線５は、発熱抵抗体４の配列方向に直交する方向の一端に接続される共通配線５ａと、他端に接続される個別配線５ｂとから構成されている。 As shown in FIG. 1, the thermal head 1 includes a support substrate (hereinafter referred to as a substrate) 2 and an undercoat (insulating film) 3 formed on the substrate 2. A heating resistor 4 is formed on the undercoat 3, and a wiring 5 is connected to the heating resistor 4. Further, the heating resistor element component 1 includes a protective film 6 that covers the heating resistor 4 and the upper surface of the wiring 5. The wiring 5 includes a common wiring 5a connected to one end in a direction orthogonal to the arrangement direction of the heating resistors 4 and an individual wiring 5b connected to the other end.

基板２には、発熱抵抗体４によって覆われる領域に、空洞部８が形成されている。空洞部８は、発熱抵抗体４で発生した熱の基板２への流出を抑制する断熱層として機能する。基板２には、各発熱抵抗体４に個別に対応する空洞部８同士を隔離する隔壁９が形成されている。これら隔壁９は、基板２の上層のアンダーコート３を支持する支持部材としての機能を有している。また、アンダーコート３は接着もしくは圧着によって基板２と接合可能な絶縁シートが用いられている。 A cavity 8 is formed in the substrate 2 in a region covered with the heating resistor 4. The cavity 8 functions as a heat insulating layer that suppresses the outflow of heat generated in the heating resistor 4 to the substrate 2. A partition wall 9 is formed on the substrate 2 to separate the cavity portions 8 corresponding to the respective heating resistors 4 individually. These partition walls 9 have a function as a support member that supports the undercoat 3 on the upper layer of the substrate 2. The undercoat 3 is made of an insulating sheet that can be bonded to the substrate 2 by adhesion or pressure bonding.

次に、本実施形態に係るサーマルヘッド１の製造方法について図３を参照して説明する。図３（ａ）〜３（ｅ）は図１のＡ−Ａ縦断面を表す。 Next, a method for manufacturing the thermal head 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 3A to 3E show the AA longitudinal section of FIG.

まず、図３（ａ）に示すように、一定の厚さを有する基板２の表面に、断熱層となる一定の深さをもつ凹形状の空洞部８を形成する。基板２の材料としては、例えば、ガラス基板、シリコン基板、ＳｉＯ₂やＡｌ₂Ｏ₃を主成分とするセラミック基板が用いられる。空洞部形成には、基板表面にフォトレジスト（図示略）でパターニングした後、リアクティブイオンエッチング（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）によるドライエッチングまたはウェットエッチング等が用いられる。 First, as shown in FIG. 3A, a concave cavity 8 having a certain depth and serving as a heat insulating layer is formed on the surface of the substrate 2 having a certain thickness. As a material of the substrate 2, for example, a glass substrate, a silicon substrate, or a ceramic substrate mainly composed of SiO ₂ or Al ₂ O ₃ is used. For forming the cavity, after patterning with a photoresist (not shown) on the surface of the substrate, dry etching or wet etching by reactive ion etching (RIE) is used.

次いで、図３（ｂ）に示すように、アンダーコート３を形成する。アンダーコート３には、加圧することで支持基板に接合し、加熱焼成することで硬化する誘電体ドライフィルム（セラミック製グリーンシート）を用いる。誘電体ドライフィルムはロール形態で供給されるものであり、ガラスペースト層がＰＥＴ間に挟まれたサンドイッチ構造である。ラミネーター（ロールコーター）を用いて誘電体層ドライフィルムを基板２に転写後、オーブンで５００〜９００℃の温度で加熱焼成することで、誘電体層（セラミック）のアンダーコートが形成される。ガラスペースト層をシート状に成型するためには、結着樹脂が必須である。最終的なガラス膜としての誘電体層は、有機物である結着樹脂が焼成により完全に燃焼除去される。 Next, as shown in FIG. 3B, an undercoat 3 is formed. For the undercoat 3, a dielectric dry film (ceramic green sheet) that is bonded to a support substrate by pressurization and cured by heating and firing is used. The dielectric dry film is supplied in roll form and has a sandwich structure in which a glass paste layer is sandwiched between PET. After the dielectric layer dry film is transferred to the substrate 2 using a laminator (roll coater), the dielectric layer (ceramic) undercoat is formed by baking at a temperature of 500 to 900 ° C. in an oven. In order to mold the glass paste layer into a sheet, a binder resin is essential. In the dielectric layer as the final glass film, the organic binder resin is completely burned and removed by firing.

次いで、図３（ｃ）に示すように、基板２の表面側に位置するアンダーコート３の上に発熱抵抗体４を形成する。発熱抵抗体４は、図３（ａ）で形成された空洞部８を覆うように配置される。発熱抵抗体４としては、例えば、Ｔａ系やシリサイド系等の発熱抵抗体材料を用いる。この発熱抵抗体材料をスパッタリングや蒸着法、ＣＶＤ法等により成膜し、リフトオフ法もしくはエッチング法により発熱抵抗体４を形成する。 Next, as shown in FIG. 3C, the heating resistor 4 is formed on the undercoat 3 located on the surface side of the substrate 2. The heating resistor 4 is disposed so as to cover the cavity 8 formed in FIG. As the heating resistor 4, for example, a Ta-based or silicide-based heating resistor material is used. The heating resistor material is deposited by sputtering, vapor deposition, CVD, or the like, and the heating resistor 4 is formed by lift-off or etching.

次いで、図３（ｄ）に示すように、例えば、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｕ等の配線材料をスパッタリングや蒸着法等により成膜し、リフトオフ法もしくはエッチング法により配個別配線５ｂおよび共通配線５ａを形成する。 Next, as shown in FIG. 3D, for example, a wiring material such as Al, Al-Si, or Au is formed by sputtering or vapor deposition, and the individual wiring 5b and the common wiring 5a are formed by a lift-off method or an etching method. Form.

最後に、図３（ｅ）に示すように、例えば、ＳｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＳｉＡｌＯＮ、Ｓｉ₃Ｎ等からなる保護膜材料をスパッタリング、イオンプレーティング、ＣＶＤ法等により成膜する。保護膜６は、基板２の表面側に位置する発熱抵抗体４および配線５の全面を被覆するように形成される。 Finally, as shown in FIG. 3E, a protective film material made of, for example, SiO ₂ , Ta ₂ O ₅ , SiAlON, Si ₃ N or the like is formed by sputtering, ion plating, CVD, or the like. The protective film 6 is formed so as to cover the entire surface of the heating resistor 4 and the wiring 5 positioned on the surface side of the substrate 2.

このようにして、図１に示すサーマルヘッド１が製造されこととなる。実際に作製されるサーマルヘッドは図２（ａ）、２（ｂ）に示されるように、発熱抵抗体４、配線電極５ａ、５ｂ上に、保護膜が形成されているが、図１では、発熱抵抗体４、配線電極５ａ、５ｂなどの構成要素の配置を説明するため、保護膜を取り除いた状態のサーマルヘッドが図示されている。 In this way, the thermal head 1 shown in FIG. 1 is manufactured. As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the actually manufactured thermal head has a protective film formed on the heating resistor 4 and the wiring electrodes 5a and 5b. In order to explain the arrangement of components such as the heating resistor 4 and the wiring electrodes 5a and 5b, the thermal head with the protective film removed is shown.

このようにして構成された本実施形態に係るサーマルヘッド１によれば、発熱抵抗体４の発熱有効面積部分の下方に、極薄いアンダーコート３が設けられ、さらにその下方に、基板２が存在しない空洞部８が設けられているので、空洞部８が断熱層として機能し、発熱抵抗体４で発生した熱（熱量）が、基板２の厚さ方向へ流出してしまうことを抑制することができる。 According to the thermal head 1 according to the present embodiment configured as described above, the ultrathin undercoat 3 is provided below the heat generation effective area portion of the heating resistor 4, and the substrate 2 is present below the thin coating. Since the hollow portion 8 is not provided, the hollow portion 8 functions as a heat insulating layer, and the heat (heat amount) generated in the heating resistor 4 is prevented from flowing out in the thickness direction of the substrate 2. Can do.

発熱抵抗体４の直下に空洞部８が形成されたサーマルヘッド１では、発熱抵抗体４において発生した熱は、空洞部８の上側に位置するアンダーコート３中において、基板２の表面および裏面に平行な方向（すなわち、保護膜６の表面に平行な方向）に拡散し、基板２との接触部まで伝わることとなる。その後、基板２との接触部に達した熱流は、アンダーコート３中において基板２の厚さ方向（すなわち、基板２の表面および裏面と直交する方向）に伝わり、基板２に達することとなる。 In the thermal head 1 in which the cavity 8 is formed immediately below the heating resistor 4, the heat generated in the heating resistor 4 is applied to the front and back surfaces of the substrate 2 in the undercoat 3 located above the cavity 8. It diffuses in a parallel direction (that is, a direction parallel to the surface of the protective film 6) and is transmitted to the contact portion with the substrate 2. Thereafter, the heat flow reaching the contact portion with the substrate 2 is transmitted in the thickness direction of the substrate 2 in the undercoat 3 (that is, the direction orthogonal to the front surface and the back surface of the substrate 2) and reaches the substrate 2.

なお、空洞部８の上側に位置するアンダーコート３中の断熱性能は、アンダーコート３が薄いほど高くなり、基板上のアンダーコート３中の断熱性能は、アンダーコート３が厚いほど高くなる。 In addition, the heat insulation performance in the undercoat 3 located on the upper side of the cavity portion 8 is higher as the undercoat 3 is thinner, and the heat insulation performance in the undercoat 3 on the substrate is higher as the undercoat 3 is thicker.

本実施形態によれば、予め均一な膜厚をもつ絶縁シートを用いることができるため、膜厚が薄くかつ均一な絶縁被膜を形成できる。焼成前のグリーンシートの厚さ寸法は数十μｍから数百μｍである。その結果、高い発熱効率をもち、かつ、均一な特性をもつ多数の発熱抵抗体から構成されるサーマルヘッドを得ることができる。 According to this embodiment, since an insulating sheet having a uniform film thickness can be used in advance, a thin and uniform insulating film can be formed. The thickness dimension of the green sheet before firing is several tens of μm to several hundreds of μm. As a result, it is possible to obtain a thermal head composed of a large number of heating resistors having high heat generation efficiency and uniform characteristics.

本実施形態では、各発熱抵抗体４に対して個別に空洞部８を設けることで、隣接する発熱抵抗体４ごとに設けられた空洞部８間に基板２（すなわち、隔壁９）を残すことができる。隔壁９は、厚さ方向に延び、発熱抵抗体４の上面から加えられる押圧力を支持する支持部材として機能する。その結果、印刷時等に発熱抵抗体４の上面側から押圧力を受けても、空洞部８間に残った隔壁９により押圧力が支持され、耐圧性能が向上する。 In this embodiment, by providing the cavity portion 8 for each heating resistor 4 individually, the substrate 2 (that is, the partition wall 9) is left between the cavity portions 8 provided for each adjacent heating resistor 4. Can do. The partition wall 9 extends in the thickness direction and functions as a support member that supports the pressing force applied from the upper surface of the heating resistor 4. As a result, even when a pressing force is applied from the upper surface side of the heating resistor 4 during printing or the like, the pressing force is supported by the partition walls 9 remaining between the hollow portions 8, and the pressure resistance performance is improved.

本実施形態では、アンダーコート３として、加圧することで支持基板に接合し、加熱焼成することで硬化する誘電体ドライフィルムを用いている。誘電体ドライフィルムは、加熱焼成前は柔らかいグリーンシートであり、支持基板への張り合わせなど、加工しやすい材料で、加熱焼成することで耐熱性に優れ、かつ剛性の高いセラミックとなる。サーマルヘッドは、印字の際に発熱抵抗体が高温になるなど、過酷な条件で使用されるため、誘電体ドライフィルムを用いることにより、信頼性の高いサーマルヘッドを得ることができる。 In the present embodiment, as the undercoat 3, a dielectric dry film that is bonded to a support substrate by applying pressure and cured by heating and baking is used. The dielectric dry film is a soft green sheet before heating and firing, and is a material that is easy to process, such as bonding to a support substrate, and becomes a ceramic having excellent heat resistance and high rigidity when heated and fired. Since the thermal head is used under severe conditions such as a high temperature of the heating resistor during printing, a highly reliable thermal head can be obtained by using a dielectric dry film.

アンダーコートの厚みについては、厚いほど発熱部の剛性は増し、薄いほど断熱性能は増す。誘電体ドライフィルムを用いる場合、厚みを５μｍ以上かつ１５μｍ以下とすることで、十分な発熱部の剛性と十分な断熱性能を得ることができる。 Regarding the thickness of the undercoat, the thicker the rigidity of the heat generating portion is, the thinner the heat insulation performance is. When using a dielectric dry film, sufficient rigidity of the heat generating portion and sufficient heat insulation performance can be obtained by setting the thickness to 5 μm or more and 15 μm or less.

また、アンダーコート３として、加熱することで表面に粘着性が生じ、基板２に接合可能な樹脂フィルムを用いても良い。樹脂フィルムを用いることにより、セラミック材料に比べ、基板とアンダーコートとの接合やアンダーコートの硬化のための熱処理温度を低くするができため、作製が容易となる。 Further, as the undercoat 3, a resin film that is adhesive on the surface by heating and can be bonded to the substrate 2 may be used. By using a resin film, the heat treatment temperature for bonding between the substrate and the undercoat or curing of the undercoat can be lowered as compared with the ceramic material, which facilitates production.

また、樹脂材料の熱伝導率はセラミック材料より低く、アンダーコートを比較的厚くしても、高い断熱性能を得ることができる。また、樹脂材料はセラミック材料より大きな弾性を持つ。厚く、弾性率の高い樹脂フィルムを使用することで、作製工程で亀裂等の破損が生じにくく、生産性が向上する。樹脂フィルムの材料には、ポリイミド、エポキシなどを用いる。融着層には、樹脂フィルム自信にその機能を持たせ、加熱すること表面に粘着性を持たせる。もしくは、樹脂フィルム材料より低い温度で粘着性を帯びるものをコートした２層剤の樹脂フィルムとする。樹脂フィルムを用いる場合、融着想を含めた厚みを１０μｍ以上かつ５０μｍ以下とすることで、十分な発熱部の剛性と十分な断熱性能を得ることができる。 Further, the thermal conductivity of the resin material is lower than that of the ceramic material, and high heat insulation performance can be obtained even if the undercoat is relatively thick. In addition, the resin material has greater elasticity than the ceramic material. By using a thick resin film having a high elastic modulus, breakage such as cracks hardly occurs in the manufacturing process, and productivity is improved. Polyimide, epoxy, or the like is used as the material for the resin film. The fusing layer gives the resin film its function to the self-confidence and gives the surface stickiness by heating. Or it is set as the resin film of the two-layer agent which coat | coated what has adhesiveness at temperature lower than resin film material. In the case of using a resin film, by setting the thickness including the fusion idea to 10 μm or more and 50 μm or less, it is possible to obtain sufficient rigidity of the heat generating portion and sufficient heat insulation performance.

また、前記絶縁被アンダーコート３として、エポキシ系の光硬化樹脂ドライフィルムを用いてもよい。エポキシ系の光硬化樹脂ドライフィルム（たとえば、化薬マイクロケム株式会社が製品化しているＳＵ８フィルムタイプレジストや東京応化工業株式会社が製品化しているＴＭＭＲＳ２０００フィルムレジストなど）は、酸紫外線を照射することで酸（プロトン）を発生し，これを１００℃程度に加熱することで架橋され硬化する。エポキシ系の光硬化樹脂のガラス転移点は、架橋前にはおよそ５０℃であるが、架橋後に２００℃以上となる。 Further, as the insulating undercoat 3, an epoxy-based photocurable resin dry film may be used. Epoxy-based photo-curing resin dry films (for example, SU8 film type resist manufactured by Kayaku Microchem Co., Ltd. and TMMR S2000 film resist manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) are irradiated with acid ultraviolet rays. As a result, an acid (proton) is generated and is heated to about 100 ° C. to be crosslinked and cured. The glass transition point of the epoxy photo-curing resin is approximately 50 ° C. before crosslinking, but becomes 200 ° C. or more after crosslinking.

ポリイミド、エポキシ系の樹脂フィルムや、エポキシ系の光硬化樹脂ドライフィルムをアンダーコートに用いる場合、比較的低い温度で基板とアンダーコートとの接合やアンダーコートの硬化が完了するが、アンダーコートの脱ガスを減らすため、図３（ｃ）の加熱処理工程では、２００℃以上の温度で加熱処理する。 When polyimide, epoxy resin film or epoxy photo-curing resin dry film is used for the undercoat, the bonding of the substrate and the undercoat and the curing of the undercoat are completed at a relatively low temperature. In order to reduce gas, in the heat treatment process of FIG. 3C, heat treatment is performed at a temperature of 200 ° C. or higher.

また、本実施形態では、基板２に熱伝導率の低いガラス基板を用いることで、基板２のベース温度が蓄熱効果により上昇し、非常に高い発熱効果を得ている。 Moreover, in this embodiment, the base temperature of the board | substrate 2 rises by the thermal storage effect by using the glass substrate with low heat conductivity for the board | substrate 2, and has acquired the very high heat_generation | fever effect.

また、基板２に、シリコン基板を用いてもよい。シリコン基板を用いることにより、ガラス基板を用いる場合に比べて、断熱特性は劣るが、半導体製造技術を利用して発熱抵抗体の下方に空洞部を簡易にかつ精度よく形成することができる。 Further, a silicon substrate may be used as the substrate 2. By using a silicon substrate, the heat insulating property is inferior to that in the case of using a glass substrate, but a cavity can be easily and accurately formed below the heating resistor using semiconductor manufacturing technology.

また、図３（ａ）の空洞部形成工程において、空洞部８を加工する方法として、サンドブラスト法を用いるとしてもよい。このようにすることで、大気圧中での空洞部の加工が可能となるため、加工工程を簡略化することができる。 Moreover, in the cavity part formation process of Fig.3 (a), you may use the sandblasting method as a method of processing the cavity part 8. FIG. By doing in this way, since the cavity part can be processed under atmospheric pressure, the processing process can be simplified.

また、空洞部形成工程において、金型によるパンチ加工やドリルによる切削加工により空洞部８を形成することとしてもよい。このようにすることで、フォトリソグラフィを用いて空洞部を加工する場合に比べ、平面寸法精度は劣るが、加工用マスクを使うことなく、また、高真空装置を用いずに空洞部を形成できるため、空洞部つき基板を簡易に製造することができる。 Further, in the cavity forming step, the cavity 8 may be formed by punching with a mold or cutting with a drill. By doing so, although the planar dimensional accuracy is inferior to the case of processing the cavity using photolithography, the cavity can be formed without using a processing mask and without using a high vacuum apparatus. Therefore, a substrate with a cavity can be easily manufactured.

また、空洞部形成において、レーザー加工を使うこととしてもよい。このようにすることで、加工用マスクを使うことなく、また、高真空装置を用いずに空洞部を形成できるため、空洞部つき基板をさらに簡易に製造することができるほか、空洞部８の形成工程における寸法精度を向上させることができる。 Further, laser processing may be used in forming the cavity. In this way, the cavity can be formed without using a processing mask and without using a high vacuum apparatus, so that the substrate with the cavity can be more easily manufactured. The dimensional accuracy in the forming process can be improved.

本実施形態においては、空洞部８は基板２とアンダーコート３とによって密封状態にあり、密封された空洞部８内を真空状態にすることができる。このようにすることで、空洞部８内の空気による熱伝導をなくし、断熱効果をさらに向上することができる。また、発熱抵抗体４の作動による温度変化に応じて密封された空洞部８内の圧力が変動することを回避することができる。 In the present embodiment, the cavity 8 is in a sealed state by the substrate 2 and the undercoat 3, and the sealed cavity 8 can be in a vacuum state. By doing in this way, the heat conduction by the air in the cavity part 8 can be eliminated, and the heat insulation effect can be further improved. Further, it is possible to avoid the pressure in the sealed cavity 8 from fluctuating according to the temperature change caused by the operation of the heating resistor 4.

一方、空洞部８内に大気圧より高い圧力状態の気体を封入することにしてもよい。このようにすることで、薄膜で構成される発熱抵抗体４の発熱面に外部から力が加わった場合に、空洞部８の内圧によりこの外力に対抗して発熱面の変形を防止し、あるいは、変形後に元の状態に復元する効果を得ることができる。 On the other hand, you may decide to enclose the gas of the pressure state higher than atmospheric pressure in the cavity part 8. FIG. In this way, when an external force is applied to the heat generating surface of the heat generating resistor 4 composed of a thin film, the internal pressure of the cavity 8 resists this external force and prevents the heat generating surface from being deformed, or The effect of restoring the original state after deformation can be obtained.

この場合に、空洞部８内に密封するガスとしては、Ｎ₂、Ｈｅ、Ａｒ等の不活性ガスを用いることが好ましい。このようにすることで、アンダーコート３を透過する密封ガスにより、発熱抵抗体４が酸化してしまうことを防止できる。 In this case, it is preferable to use an inert gas such as N ₂ , He, or Ar as the gas sealed in the cavity 8. By doing in this way, it can prevent that the heat generating resistor 4 will be oxidized by the sealing gas which permeate | transmits the undercoat 3. FIG.

また、発熱抵抗体４ごとに個別に形成された複数の空洞部８を相互に連絡するように、図４に示されるような連通孔１４を設けることにしてもよい。図４は、空洞部間を連絡する連通孔を基板に有するサーマルヘッド１を示し、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ縦断面図である。実際に作製されるサーマルヘッドは図４（ｂ）に示されるように、発熱抵抗体４、配線電極５ａ、５ｂ上に、保護膜が形成されているが、図４（ａ）では、発熱抵抗体４、配線電極５ａ、５ｂなどの構成要素の配置を説明するため、保護膜を取り除いた状態のサーマルヘッドが図示されている。このようにすることで、発熱抵抗体４ごとに温度状態が異なっても、全ての発熱抵抗体４に対する空洞部８内の圧力状態を一定にすることができるという利点がある。 Moreover, you may decide to provide the communicating hole 14 as shown in FIG. 4 so that the several cavity 8 formed separately for every heating resistor 4 may mutually communicate. 4A and 4B show the thermal head 1 having a communication hole communicating between the cavities in the substrate. FIG. 4A is a plan view, and FIG. 4B is a longitudinal sectional view taken along the line CC in FIG. is there. As shown in FIG. 4B, the actually manufactured thermal head has a protective film formed on the heating resistor 4 and the wiring electrodes 5a and 5b. In FIG. In order to explain the arrangement of the components such as the body 4 and the wiring electrodes 5a and 5b, the thermal head with the protective film removed is shown. By doing in this way, even if a temperature state differs for every heating resistor 4, there exists an advantage that the pressure state in the cavity part 8 with respect to all the heating resistors 4 can be made constant.

また、上記においては、空洞部８を密封する場合について説明したが、これに代えて、図５に示されるような連通孔１４を設け、さらに、基板２に空洞部８を大気開放するにするための開口部を形成してもよい。図５は、空洞部間を連絡する連通孔を基板に有するサーマルヘッド１を示し、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＤ−Ｄ縦断面図である。実際に作製されるサーマルヘッドは図５（ｂ）に示されるように、発熱抵抗体４、配線電極５ａ、５ｂ上に、保護膜が形成されているが、図５（ａ）では、発熱抵抗体４、配線電極５ａ、５ｂなどの構成要素の配置を説明するため、保護膜を取り除いた状態のサーマルヘッドが図示されている。このようにすることで、各発熱抵抗体４に設けられた空洞部８内の内圧を均一な大気圧に保持することができる。空洞部８内の圧力は熱伝導に影響するため、空洞部８を大気開放することによって、各発熱抵抗体４の発熱特性を均一にすることができる。また、アンダーコートの加熱処理工程で、空洞部内の内圧の上昇を防止でき、空洞部に封入された気体の膨張による絶縁被膜の破裂を防ぐことができる。 In the above description, the case where the cavity 8 is sealed has been described. Instead, a communication hole 14 as shown in FIG. 5 is provided, and the cavity 8 is opened to the atmosphere in the substrate 2. You may form the opening part for. 5A and 5B show the thermal head 1 having a communication hole communicating between the cavities in the substrate. FIG. 5A is a plan view, and FIG. 5B is a longitudinal sectional view taken along the line DD in FIG. is there. As shown in FIG. 5B, the actually manufactured thermal head has a protective film formed on the heating resistor 4 and the wiring electrodes 5a and 5b. In FIG. In order to explain the arrangement of the components such as the body 4 and the wiring electrodes 5a and 5b, the thermal head with the protective film removed is shown. By doing in this way, the internal pressure in the cavity 8 provided in each heating resistor 4 can be kept at a uniform atmospheric pressure. Since the pressure in the cavity 8 affects the heat conduction, the heating characteristics of the heating resistors 4 can be made uniform by opening the cavity 8 to the atmosphere. Further, in the undercoat heat treatment step, an increase in internal pressure in the cavity can be prevented, and rupture of the insulating coating due to expansion of the gas sealed in the cavity can be prevented.

Second embodiment

本発明の第２の実施形態に係るサーマルヘッド１１ａとその製造方法について、図６、図７を参照して以下に説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係るサーマルヘッドを示す図であり、（ａ）の平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ縦断面図を表す。図７は、図６のサーマルヘッドの製造方法を説明する工程図である。
本実施形態の説明において、上述した実施形態に係るサーマルヘッド１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。本実施形態のサーマルヘッド１１ａの構成は第１の実施形態に示したサーマルヘッド１と同じであるが、アンダーコート３の発熱抵抗体に覆われる領域が基板２の表面に対して凸形状に盛り上がっている点で異なる。
次に、本実施形態に係るサーマルヘッド１の製造方法について図７を使って説明する。図７（ａ）〜７（ｆ）は図６のＦ−Ｆ縦断面を表す。 A thermal head 11a and a manufacturing method thereof according to the second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 6A and 6B are views showing a thermal head according to a second embodiment of the present invention, in which FIG. 6A is a plan view and FIG. 6B is an EE longitudinal sectional view of FIG. FIG. 7 is a process diagram illustrating a method for manufacturing the thermal head of FIG.
In the description of the present embodiment, portions having the same configuration as those of the thermal head 1 according to the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The configuration of the thermal head 11a of this embodiment is the same as that of the thermal head 1 shown in the first embodiment, but the region covered with the heating resistor of the undercoat 3 rises in a convex shape with respect to the surface of the substrate 2. Is different.
Next, a method for manufacturing the thermal head 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 7A to 7F show the FF vertical cross section of FIG.

まず、図７（ａ）に示すように、一定の厚さを有する基板２の表面に凹形状の一定の深さをもつ空洞部８を形成する。基板２の材料としては、例えば、ガラス基板、シリコン基板、ＳｉＯ₂やＡｌ₂Ｏ₃を主成分とするセラミック基板が用いられる。空洞部形成には、基板表面にフォトレジスト（図示略）でパターニングした後、リアクティブイオンエッチング（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）によるドライエッチングまたはウェットエッチング等が用いられる。 First, as shown in FIG. 7A, a hollow portion 8 having a certain depth and a concave shape is formed on the surface of the substrate 2 having a certain thickness. As a material of the substrate 2, for example, a glass substrate, a silicon substrate, or a ceramic substrate mainly composed of SiO ₂ or Al ₂ O ₃ is used. For forming the cavity, after patterning with a photoresist (not shown) on the surface of the substrate, dry etching or wet etching by reactive ion etching (RIE) is used.

次いで、図７（ｂ）に示すように、アンダーコート３を基板に２に接合する。シートの材料には、加熱焼成することで硬化する誘電体ドライフィルム（セラミック製グリーンシート）や、加熱することで表面に粘着性が生じ、基板２に接合可能な樹脂フィルムや、エポキシ系の光硬化樹脂フィルムなどが用いられる。ロールコーターを用いて、基板２と絶縁シートを貼り合わせる。張り合わせは、大気、または、Ｎ₂、Ｈｅ、Ａｒ等の不活性ガス中で行われ、空洞部８に気体を密封する。 Next, as shown in FIG. 7B, the undercoat 3 is bonded to the substrate 2. The material of the sheet is a dielectric dry film (ceramic green sheet) that is cured by heating and baking, a resin film that can be bonded to the substrate 2 by heating, or an epoxy-based light. A cured resin film or the like is used. The substrate 2 and the insulating sheet are bonded together using a roll coater. The bonding is performed in the atmosphere or in an inert gas such as N ₂ , He, Ar, and the gas is sealed in the cavity 8.

次いで、図７（ｃ）に示すように、その後、オーブンで加熱処理し、アンダーコートを形成する。その際、空洞部８に密封された気体が膨張し、アンダーコート３の発熱抵抗体に覆われる領域が基板２の表面に対して凸形状に盛り上がる。 Subsequently, as shown in FIG.7 (c), after that, it heat-processes in oven and forms an undercoat. At that time, the gas sealed in the cavity 8 expands, and the region covered with the heating resistor of the undercoat 3 rises in a convex shape with respect to the surface of the substrate 2.

次いで、図７（ｄ）に示すように、基板２の表面側に位置するアンダーコート３の上に発熱抵抗体４を形成する。発熱抵抗体４は、図３（ａ）で形成された空洞部８を覆うように配置される。発熱抵抗体４としては、例えば、Ｔａ系やシリサイド系等の発熱抵抗体材料を用いる。この発熱抵抗体材料をスパッタリングや蒸着法、ＣＶＤ法等により成膜し、リフトオフ法もしくはエッチング法により発熱抵抗体４を形成する。 Next, as shown in FIG. 7D, the heating resistor 4 is formed on the undercoat 3 located on the surface side of the substrate 2. The heating resistor 4 is disposed so as to cover the cavity 8 formed in FIG. As the heating resistor 4, for example, a Ta-based or silicide-based heating resistor material is used. The heating resistor material is deposited by sputtering, vapor deposition, CVD, or the like, and the heating resistor 4 is formed by lift-off or etching.

次いで、図７（ｅ）に示すように、例えば、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｕ等の配線材料をスパッタリングや蒸着法等により成膜し、リフトオフ法もしくはエッチング法により配個別配線５ｂおよび共通配線５ａを形成する。 Next, as shown in FIG. 7E, for example, a wiring material such as Al, Al-Si, or Au is formed by sputtering or vapor deposition, and the individual wiring 5b and the common wiring 5a are formed by a lift-off method or an etching method. Form.

最後に、図７（ｆ）に示すように、例えば、ＳｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＳｉＡｌＯＮ、Ｓｉ₃Ｎ等からなる保護膜材料をスパッタリング、イオンプレーティング、ＣＶＤ法等により成膜する。保護膜６は、基板２の表面側に位置する発熱抵抗体４および配線５の全面を被覆するように形成される。 Finally, as shown in FIG. 7F, a protective film material made of, for example, SiO ₂ , Ta ₂ O ₅ , SiAlON, Si ₃ N, or the like is formed by sputtering, ion plating, CVD, or the like. The protective film 6 is formed so as to cover the entire surface of the heating resistor 4 and the wiring 5 positioned on the surface side of the substrate 2.

このようにして、図６に示すサーマルヘッド１１ａが製造されこととなる。実際に作製されるサーマルヘッドは図６（ｂ）に示されるように、発熱抵抗体４、配線電極５ａ、５ｂ上に、保護膜が形成されているが、図６（ａ）では、発熱抵抗体４、配線電極５ａ、５ｂなどの構成要素の配置を説明するため、保護膜を取り除いた状態のサーマルヘッドが図示されている。 In this way, the thermal head 11a shown in FIG. 6 is manufactured. As shown in FIG. 6B, the actually manufactured thermal head has a protective film formed on the heating resistor 4 and the wiring electrodes 5a and 5b. In FIG. In order to explain the arrangement of the components such as the body 4 and the wiring electrodes 5a and 5b, the thermal head with the protective film removed is shown.

このようにアンダーコート３を凸形状に盛り上げることで、印刷時に発熱抵抗体と印字紙との接触圧力を増加するため、印字効率の高いサーマルヘッドが得られる。
本実施形態においては、アンダーコートの加熱処理工程で、アンダーコートを硬化させると同時に、アンダーコートの発熱抵抗体に覆われる領域を凸形状に盛り上げることができる。従って、本発明によれば、第一の実施形態同様、アンダーコートとして接着もしくは圧着によって前記支持基板と接合可能な絶縁シートを用いることにより、発熱抵抗体の下方に空洞部を簡易に、精度よく形成することができる。したがって、従来の方法と比較して、製造工数を削減することができる。さらに、アンダーコートの発熱抵抗体に覆われる領域が凸形状に盛り上がった、より高い発熱効率をもつサーマルヘッドを容易に得ることができる。 By raising the undercoat 3 into a convex shape in this way, the contact pressure between the heating resistor and the printing paper is increased during printing, so that a thermal head with high printing efficiency can be obtained.
In the present embodiment, in the heat treatment process of the undercoat, the undercoat is cured, and at the same time, the region covered with the heating resistor of the undercoat can be raised to a convex shape. Therefore, according to the present invention, as in the first embodiment, by using an insulating sheet that can be bonded to the support substrate by bonding or pressure bonding as an undercoat, the cavity can be easily and accurately formed below the heating resistor. Can be formed. Therefore, the number of manufacturing steps can be reduced as compared with the conventional method. Furthermore, it is possible to easily obtain a thermal head having a higher heat generation efficiency in which the region covered with the heating resistor of the undercoat is raised in a convex shape.

Third embodiment

本発明の第３の実施形態に係るサーマルヘッド１１ｂについて、図８を参照して説明する。図８は、本発明の第２実施形態に係るサーマルヘッドを示す図であり、（ａ）の平面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ縦断面図を表す。 A thermal head 11b according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 8A and 8B are views showing a thermal head according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 8A is a plan view and FIG. 8B is a GG longitudinal sectional view of FIG.

本実施形態の説明において、上述した実施形態に係るサーマルヘッド１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。本実施形態のサーマルヘッド１１ｂの構成は第１の実施形態に示したサーマルヘッド１と同じであるが、空洞部８が基板２の貫通する貫通孔である点で異なる。実際に作製されるサーマルヘッドは図８（ｂ）に示されるように、発熱抵抗体４、配線電極５ａ、５ｂ上に、保護膜が形成されているが、図８（ａ）では、発熱抵抗体４、配線電極５ａ、５ｂなどの構成要素の配置を説明するため、保護膜を取り除いた状態のサーマルヘッドが図示されている。 In the description of the present embodiment, portions having the same configuration as those of the thermal head 1 according to the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The configuration of the thermal head 11b of this embodiment is the same as that of the thermal head 1 shown in the first embodiment, but differs in that the cavity 8 is a through-hole through which the substrate 2 passes. As shown in FIG. 8B, the actually manufactured thermal head has a protective film formed on the heating resistor 4 and the wiring electrodes 5a and 5b. In FIG. In order to explain the arrangement of the components such as the body 4 and the wiring electrodes 5a and 5b, the thermal head with the protective film removed is shown.

本実施形態では、発熱抵抗体の下方には、薄い絶縁被膜が設けられ、さらにその下方には支持基板の存在しない空洞部が設けられているので、非常に高い断熱効果を得ることができ、その結果、非常に高い発熱効率を得ることができる。また、空洞部が大気開放されているため、アンダーコートを硬化させる際の加熱焼成工程で、空洞部の気体の膨張による絶縁被膜の破裂を防ぐことができる。 In this embodiment, a thin insulating film is provided below the heating resistor, and further, a cavity portion where no support substrate is provided is provided below the heating resistor, so that a very high heat insulating effect can be obtained, As a result, very high heat generation efficiency can be obtained. Moreover, since the cavity is open to the atmosphere, the insulating coating can be prevented from rupture due to the expansion of the gas in the cavity in the heating and baking step when the undercoat is cured.

Fourth embodiment

本発明の第４の実施形態に係るサーマルヘッド１１ｃについて、図９、１０を参照して説明する。図９は、本発明の第２実施形態に係るサーマルヘッドを示す図であり、（ａ）の平面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ縦断面図を表す。図１０は、図９のサーマルヘッド１１ｃの製造方法を説明する工程図である。 A thermal head 11c according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9A and 9B are views showing a thermal head according to a second embodiment of the present invention, in which FIG. 9A is a plan view and FIG. 9B is a GG longitudinal sectional view of FIG. FIG. 10 is a process diagram illustrating a method for manufacturing the thermal head 11c of FIG.

本実施形態の説明において、上述した実施形態に係るサーマルヘッド１１ｂと構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。本実施形態のサーマルヘッド１１ｃの構成は第１の実施形態に示したサーマルヘッド１１ｂと同じであるが、アンダーコート３の発熱抵抗体に覆われる領域が基板２の表面に対して凸形状に盛り上がっている点で異なる。 In the description of the present embodiment, portions having the same configuration as those of the thermal head 11b according to the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The configuration of the thermal head 11c of this embodiment is the same as that of the thermal head 11b shown in the first embodiment, but the region covered with the heating resistor of the undercoat 3 rises in a convex shape with respect to the surface of the substrate 2. Is different.

次に、本実施形態に係るサーマルヘッド１１ｃの製造方法について図１０を使って説明する。図１０（ａ）〜１０（ｈ）は図９のＩ？Ｉ縦断面を表す。 Next, a method for manufacturing the thermal head 11c according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 10A to 10H are I? In FIG. I represents a longitudinal section.

まず、図１０（ａ）に示すように、一定の厚さを有する基板２に、基板２の厚み方向に貫通する空洞部８を形成する。基板２の材料としては、例えば、ガラス基板、シリコン基板、ＳｉＯ₂やＡｌ₂Ｏ₃を主成分とするセラミック基板が用いられる。空洞部形成には、基板表面にフォトレジスト（図示略）でパターニングした後、リアクティブイオンエッチング（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）によるドライエッチングまたはウェットエッチング等が用いられる。 First, as shown in FIG. 10A, a cavity 8 that penetrates in the thickness direction of the substrate 2 is formed in the substrate 2 having a certain thickness. As a material of the substrate 2, for example, a glass substrate, a silicon substrate, or a ceramic substrate mainly composed of SiO ₂ or Al ₂ O ₃ is used. For forming the cavity, after patterning with a photoresist (not shown) on the surface of the substrate, dry etching or wet etching by reactive ion etching (RIE) is used.

次いで、図１０（ｂ）に示すように、アンダーコート３を基板に２に接合する。シートの材料には、加熱焼成することで硬化する誘電体ドライフィルム（セラミック製グリーンシート）や、加熱することで表面に粘着性が生じ、基板２に接合可能な樹脂フィルムや、エポキシ系の光硬化樹脂ドライフィルムなどが用いられる。ロールコーターを用いて、基板２と絶縁シートを貼り合わせる。 Next, as shown in FIG. 10B, the undercoat 3 is bonded to the substrate 2. The material of the sheet is a dielectric dry film (ceramic green sheet) that is cured by heating and baking, a resin film that can be bonded to the substrate 2 by heating, or an epoxy-based light. A cured resin dry film or the like is used. The substrate 2 and the insulating sheet are bonded together using a roll coater.

次いで、図１０（ｃ）に示すように、第２の基板１３を基板２の裏面に貼り合わせる。貼り合わせる方法として、張り合わせは、大気、または、Ｎ₂、Ｈｅ、Ａｒ等の不活性ガス中で行われ、空洞部８に気体を密封する。 Next, the second substrate 13 is bonded to the back surface of the substrate 2 as shown in FIG. As a method of bonding, the bonding is performed in the atmosphere or in an inert gas such as N ₂ , He, Ar, and the gas is sealed in the cavity 8.

次いで、図１０（ｄ）に示すように、オーブンで加熱処理し、アンダーコートを形成する。その際、空洞部８に密封された気体が膨張し、アンダーコート３の発熱抵抗体に覆われる領域が基板２の表面に対して凸形状に盛り上がる。 Next, as shown in FIG. 10D, heat treatment is performed in an oven to form an undercoat. At that time, the gas sealed in the cavity 8 expands, and the region covered with the heating resistor of the undercoat 3 rises in a convex shape with respect to the surface of the substrate 2.

次いで、図１０（ｅ）に示すように、第２の基板１３を除去し後、さらに高い温度のオーブンで加熱処理を行い、アンダーコートを完全に硬化させ、また、アンダーコートからの脱ガスを除去する。 Next, as shown in FIG. 10 (e), after the second substrate 13 is removed, heat treatment is performed in an oven at a higher temperature to completely cure the undercoat, and degassing from the undercoat is performed. Remove.

次いで、図１０（ｆ）に示すように、基板２の表面側に位置するアンダーコート３の上に発熱抵抗体４を形成する。発熱抵抗体４は、図３（ａ）で形成された空洞部８を覆うように配置される。発熱抵抗体４としては、例えば、Ｔａ系やシリサイド系等の発熱抵抗体材料を用いる。この発熱抵抗体材料をスパッタリングや蒸着法、ＣＶＤ法等により成膜し、リフトオフ法もしくはエッチング法により発熱抵抗体４を形成する。 Next, as shown in FIG. 10 (f), the heating resistor 4 is formed on the undercoat 3 located on the surface side of the substrate 2. The heating resistor 4 is disposed so as to cover the cavity 8 formed in FIG. As the heating resistor 4, for example, a Ta-based or silicide-based heating resistor material is used. The heating resistor material is deposited by sputtering, vapor deposition, CVD, or the like, and the heating resistor 4 is formed by lift-off or etching.

次いで、図１０（ｇ）に示すように、例えば、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｕ等の配線材料をスパッタリングや蒸着法等により成膜し、リフトオフ法もしくはエッチング法により配個別配線５ｂおよび共通配線５ａを形成する。 Next, as shown in FIG. 10 (g), for example, a wiring material such as Al, Al—Si, or Au is formed by sputtering or vapor deposition, and the individual wiring 5b and the common wiring 5a are formed by a lift-off method or an etching method. Form.

最後に、図１０（ｈ）に示すように、例えば、ＳｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＳｉＡｌＯＮ、Ｓｉ₃Ｎ等からなる保護膜材料をスパッタリング、イオンプレーティング、ＣＶＤ法等により成膜する。保護膜６は、基板２の表面側に位置する発熱抵抗体４および配線５の全面を被覆するように形成される。 Finally, as shown in FIG. 10H, a protective film material made of, for example, SiO ₂ , Ta ₂ O ₅ , SiAlON, Si ₃ N or the like is formed by sputtering, ion plating, CVD, or the like. The protective film 6 is formed so as to cover the entire surface of the heating resistor 4 and the wiring 5 positioned on the surface side of the substrate 2.

このようにして、図９に示すサーマルヘッド１１ｃが製造されこととなる。実際に作製されるサーマルヘッドは図９（ｂ）に示されるように、発熱抵抗体４、配線電極５ａ、５ｂ上に、保護膜が形成されているが、図９（ａ）では、発熱抵抗体４、配線電極５ａ、５ｂなどの構成要素の配置を説明するため、保護膜を取り除いた状態のサーマルヘッドが図示されている。 In this way, the thermal head 11c shown in FIG. 9 is manufactured. As shown in FIG. 9B, the actually manufactured thermal head has a protective film formed on the heating resistor 4 and the wiring electrodes 5a and 5b. In FIG. In order to explain the arrangement of the components such as the body 4 and the wiring electrodes 5a and 5b, the thermal head with the protective film removed is shown.

本実施形態では、発熱抵抗体の下方には、薄い絶縁被膜が設けられ、さらにその下方には支持基板の存在しない空洞部が設けられているので、非常に高い断熱効果を得ることができる。また、アンダーコート３を凸形状に盛り上げることで、印刷時に発熱抵抗体と印字紙との接触圧力を増加するため、印字効率の高いサーマルヘッドが得られる。その結果、非常に高い発熱効率を有するサーマルヘッドを得ることができる。 In the present embodiment, a thin insulating film is provided below the heating resistor, and further, a hollow portion where no support substrate is present is provided below the heating resistor, so that a very high heat insulating effect can be obtained. In addition, since the undercoat 3 is raised to a convex shape, the contact pressure between the heating resistor and the printing paper is increased during printing, so that a thermal head with high printing efficiency can be obtained. As a result, a thermal head having extremely high heat generation efficiency can be obtained.

また、本実施形態では、アンダーコートを硬化させる際の加熱焼成工程を、基板２に第２の基板１３を貼り合わせ、空洞８を密封した状態で加熱し、アンダーコートを凸形状に変形させる工程と、第２の基板１３を除去し、空洞部８を大気開放した状態で加熱し、アンダーコートを完全に硬化させ、また、アンダーコートからの脱ガスを除去する工程に分けている。こうすることで、アンダーコートの発熱抵抗体に覆われる領域を凸形状に盛り上げることができ、かつ、空洞部内の過度の内圧上昇を防止でき、空洞部に封入された気体の膨張による絶縁被膜の破裂を防ぐことができる。その結果、安定して、アンダーコートの発熱抵抗体に覆われる領域を凸形状に盛り上ったサーマルヘッドを得ることができる。したがって、本発明によれば、第一の実施形態同様、アンダーコートとして接着もしくは圧着によって前記支持基板と接合可能な絶縁シートを用いることにより、発熱抵抗体の下方に空洞部を簡易に、精度よく形成することができる。したがって、従来の方法と比較して、製造工数を削減することができる。さらに、アンダーコートの発熱抵抗体に覆われる領域が凸形状に盛り上がった、より高い発熱効率をもつサーマルヘッドを容易に得ることができる。 Further, in the present embodiment, the heating and baking step for curing the undercoat is a step of bonding the second substrate 13 to the substrate 2 and heating the cavity 8 in a sealed state to deform the undercoat into a convex shape. Then, the second substrate 13 is removed, the cavity 8 is heated while being released to the atmosphere, the undercoat is completely cured, and degassing from the undercoat is removed. By doing this, the region covered with the heating resistor of the undercoat can be raised to a convex shape, and an excessive increase in the internal pressure in the cavity can be prevented, and the insulating coating of the gas encapsulated in the cavity can be prevented from expanding. Rupture can be prevented. As a result, it is possible to stably obtain a thermal head in which the region covered with the undercoat heating resistor is raised in a convex shape. Therefore, according to the present invention, as in the first embodiment, by using an insulating sheet that can be bonded to the support substrate by adhesion or pressure bonding as an undercoat, the cavity can be easily and accurately formed below the heating resistor. Can be formed. Therefore, the number of manufacturing steps can be reduced as compared with the conventional method. Furthermore, it is possible to easily obtain a thermal head having a higher heat generation efficiency in which the region covered with the heating resistor of the undercoat is raised in a convex shape.

特に、セラミック製の誘電体ドライフィルムでは、５００℃以上の焼成温度が必要であり、密閉状態にある空洞部の内圧は加熱処理の際に過度に上昇する恐れがある。本実施形態では、５００℃以上の本焼成時には、大気開放状態にすることができるため、誘電体ドライフィルムのアンダーコートを持つサーマルヘッドの作製に適した作製方法である。 In particular, a ceramic dielectric dry film requires a firing temperature of 500 ° C. or higher, and the internal pressure of the cavity in a sealed state may increase excessively during the heat treatment. In the present embodiment, the main firing at 500 ° C. or higher can be made open to the atmosphere, and thus is a manufacturing method suitable for manufacturing a thermal head having an undercoat of a dielectric dry film.

Fifth embodiment

次に、本発明の第５の実施形態に係るサーマルプリンタ２０について、図１１を参照して以下に説明する。 Next, a thermal printer 20 according to a fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

本実施形態に係るサーマルプリンタ２０は、本体フレーム２１に、水平配置されるプラテンローラ２２と、プラテンローラ２２に感熱紙２３を挟んで押し付けられる上記第１〜第２実施形態に係るサーマルヘッド１，１１ａ、１１ｂ、１１ｃとを備えている。サーマルヘッド１，１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、プラテンローラ２２の長手方向に配列された複数の発熱抵抗体４を有し、加圧機構２４により所定の押圧力で感熱紙２３に押し付けられるようになっている。図中、符号２５は紙送り駆動モータである。 A thermal printer 20 according to the present embodiment includes a platen roller 22 that is horizontally disposed on a main body frame 21 and thermal heads 1 and 2 according to the first and second embodiments that are pressed against the platen roller 22 with a thermal paper 23 interposed therebetween. 11a, 11b, and 11c. The thermal heads 1, 11 a, 11 b, and 11 c have a plurality of heating resistors 4 arranged in the longitudinal direction of the platen roller 22, and are pressed against the thermal paper 23 with a predetermined pressing force by the pressing mechanism 24. ing. In the figure, reference numeral 25 denotes a paper feed drive motor.

本実施形態に係るサーマルプリンタ２０によれば、サーマルヘッド１，１１ａ、１１ｂ、１１ｃ発熱効率が高く、少ない電力で感熱紙２３に印刷することができる。したがって、バッテリの持続時間を長期化させることが可能となる。 According to the thermal printer 20 according to the present embodiment, the thermal heads 1, 11a, 11b, and 11c have high heat generation efficiency, and can be printed on the thermal paper 23 with less power. Therefore, it is possible to extend the duration of the battery.

なお、上記各実施形態においては、サーマルヘッド１，１１ａ、１１ｂ、１１ｃおよび直接感熱発色するサーマルプリンタ２０について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、サーマルヘッド１，１１ａ、１１ｂ、１１ｃ以外の発熱抵抗素子部品やサーマルプリンタ２０以外のプリンタ装置にも応用することができる。 In each of the above-described embodiments, the thermal heads 1, 11a, 11b, and 11c and the thermal printer 20 that directly performs thermal coloring have been described. However, the present invention is not limited to this, and the thermal heads 1, 11a, and 11b. , 11c, and a printer device other than the thermal printer 20.

例えば、発熱抵抗素子部品としては、熱によってインクを吐出するサーマル式またはバルブ式のインクジェットヘッドを始めとした用途に応用できる。また、サーマルヘッド１，１１ａ、１１ｂ、１１ｃとほぼ同様の構造である熱消去ヘッドや、熱定着を必要とするプリンタ等の定着ヒータ、光導波路型光部品の薄膜発熱抵抗素子等、他の膜状の発熱抵抗素子部品を保有する電子部品でも同様の効果を得ることができる。 For example, the heating resistor element component can be applied to uses such as a thermal type or valve type inkjet head that ejects ink by heat. Other films such as a thermal erasing head having a structure substantially similar to that of the thermal heads 1, 11a, 11b, and 11c, a fixing heater for a printer that requires thermal fixing, a thin film heating resistor element of an optical waveguide type optical component, etc. The same effect can be obtained even with an electronic component having a heat-generating resistor element component.

また、プリンタとしては、昇華型または溶融型転写リボンを使用した熱転写プリンタ、印字媒体の発色と証拠が可能なリライタブルサーマルプリンタ、加熱により粘着性を呈する感熱性活性粘着剤式ラベルプリンタ等に適用できる。 In addition, as a printer, it can be applied to a thermal transfer printer using a sublimation type or melt type transfer ribbon, a rewritable thermal printer capable of coloring and proofing a printing medium, a heat-sensitive active adhesive label printer which exhibits adhesiveness by heating, and the like. .

本発明の第１の実施形態に係るサーマルヘッドを示し、その平面図である。1 is a plan view showing a thermal head according to a first embodiment of the present invention. 図１のサーマルヘッドの（ａ）Ａ−Ａ縦断面図、（ｂ）Ｂ−Ｂ縦断面図である。It is (a) AA longitudinal cross-sectional view and (b) BB longitudinal cross-sectional view of the thermal head of FIG. 図１のサーマルヘッドの製造方法を説明する工程図である。It is process drawing explaining the manufacturing method of the thermal head of FIG. 図１のサーマルヘッドの変形例であって、個別に形成された複数の空洞部を相互に連絡する連通孔を設けたサーマルヘッドを示す、（ａ）は平面図、（ｂ）はＣ−Ｃ縦断面図である。It is a modification of the thermal head of FIG. 1, Comprising: The thermal head which provided the communication hole which mutually connected the several cavity part formed mutually is shown, (a) is a top view, (b) is CC It is a longitudinal cross-sectional view. 図１のサーマルヘッドの変形例であって、個別に形成された複数の空洞部を相互に連絡する連通孔を設け、さらに、基板に空洞部を大気開放するにするための開口部をもうけたサーマルヘッドを示す、（ａ）は平面図、（ｂ）はＤ−Ｄ縦断面図である。1 is a modification of the thermal head of FIG. 1, provided with communication holes that interconnect a plurality of individually formed cavities, and further provided with an opening for opening the cavities to the substrate to the atmosphere. The thermal head is shown, (a) is a plan view and (b) is a DD longitudinal sectional view. 本発明の第２の実施形態に係るサーマルヘッドを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＥ−Ｅ縦断面図である。The thermal head which concerns on the 2nd Embodiment of this invention is shown, (a) is a top view, (b) is EE longitudinal cross-sectional view. 図６のサーマルヘッドの製造方法を説明する工程図である。It is process drawing explaining the manufacturing method of the thermal head of FIG. 本発明の第３の実施形態に係るサーマルヘッドを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＧ−Ｇ縦断面図である。The thermal head which concerns on the 3rd Embodiment of this invention is shown, (a) is a top view, (b) is a GG longitudinal cross-sectional view. 本発明の第４の実施形態に係るサーマルヘッドを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＨ−Ｈ縦断面図である。The thermal head which concerns on the 4th Embodiment of this invention is shown, (a) is a top view, (b) is a HH longitudinal cross-sectional view. 図９のサーマルヘッドの製造方法を説明する工程図である。It is process drawing explaining the manufacturing method of the thermal head of FIG. 本発明の一実施形態に係るサーマルプリンタを示す縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view showing a thermal printer according to an embodiment of the present invention.

Explanation of symbols

１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃサーマルヘッド（発熱抵抗素子部品）
２支持基板（基板）
３アンダーコート（絶縁被膜）
４発熱抵抗体
５ａ共通配線（配線）
５ｂ個別配線（配線）
８空洞部
９隔壁
１３第二の基板
１４連通孔
２０サーマルプリンタ（プリンタ） 1, 11a, 11b, 11c Thermal head (heating resistance element component)
2 Support substrate (substrate)
3 Undercoat (insulating coating)
4 Heating resistor 5a Common wiring (wiring)
5b Individual wiring (wiring)
8 Cavity 9 Bulkhead 13 Second Board 14 Communication Hole 20 Thermal Printer (Printer)

Claims

A plurality of heating resistors;
A support substrate for forming the heating resistor;
A recess formed on the surface of the support substrate;
An insulating film formed between the heating resistor and the support substrate;
Wiring for supplying power to the heating resistor,
The recess is formed in a region covered by the heating resistor of the support substrate,
The insulating coating is directly bonded to the surface of the support substrate, whereby a cavity functioning as a heat insulating layer is defined by the recess and the insulating coating, and
A thermal head, wherein the insulating coating is a dry film type insulating sheet that can be bonded to the support substrate by pressure bonding .

The thermal head according to claim 1, wherein the cavity is individually provided for each heating resistor.

The thermal head according to claim 1, wherein the insulating coating is a dielectric dry film that is bonded to a support substrate by applying pressure and cured by heating and baking.

The thermal head according to claim 3, wherein the insulating coating has a thickness of 5 μm or more and 15 μm or less.

The thermal head according to claim 1, wherein the insulating film is a resin film that has adhesiveness on a surface when heated and can be bonded to a support substrate by heat fusion.

The thermal head according to claim 1, wherein the insulating coating is an epoxy photocuring resin dry film.

The thermal head according to claim 5 or 6, wherein the insulating coating has a thickness of 10 µm or more and 50 µm or less.

A recess forming step for forming a recess on the surface of the support substrate;
An insulating film bonding step of bonding a dry film type insulating film before heat treatment to the support substrate surface;
An insulating coating baking step for curing the insulating coating;
A heating resistor forming step of forming a heating resistor on the surface of the insulating coating;
A wiring forming step of forming a wiring connected to the heating resistor;
Including
The recess is formed in a region of the support substrate covered by the heating resistor; and
A method of manufacturing a thermal head, wherein a cavity functioning as a heat insulating layer is defined by the recess and the insulating coating by bonding the insulating coating directly to the surface of the support substrate.

The method for manufacturing a thermal head according to claim 8, wherein the recess forming step is reactive ion etching.

The method for manufacturing a thermal head according to claim 8, wherein the recess forming step is wet etching.

The method for manufacturing a thermal head according to claim 8, wherein the recess forming step is laser processing.

The method for manufacturing a thermal head according to claim 8, wherein the recess forming step is sandblasting.

A recess forming step for forming a recess on the surface of the support substrate;
An insulating film bonding step of directly bonding a dry film type insulating film before heat treatment to the support substrate surface, and sealing a gas in a cavity defined by the recess and the insulating film;
Insulating coating baking step of performing heat treatment, curing the insulating coating, further expanding the gas sealed in the cavity, and raising the region covered with the heating resistor of the insulating coating into a convex shape,
A heating resistor forming step of forming a heating resistor on the surface of the insulating coating;
A wiring forming step of forming a wiring connected to the heating resistor;
Including
The recess is formed in a region of the support substrate covered by the heating resistor; and
The method for manufacturing a thermal head, wherein the hollow portion functions as a heat insulating layer.

The method for manufacturing a thermal head according to claim 13, wherein the recess forming step is reactive ion etching.

The method for manufacturing a thermal head according to claim 13, wherein the recess forming step is wet etching.

The method for manufacturing a thermal head according to claim 13, wherein the recess forming step is laser processing.

The method for manufacturing a thermal head according to claim 13, wherein the recess forming step is sandblasting.

A thermal printer comprising the thermal head according to any one of claims 1 to 7 or the thermal head manufactured by the method for manufacturing a thermal head according to any one of claims 8 to 17.