CN101052531A - 热打印头及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

热打印头(A1)包括基板(1)、釉层(2)、发热电阻(3)、用于向发热电阻(3)通电的以Au为主要成分的电极(4)、和覆盖发热电阻(3)及电极(4)的保护膜(6)。电极(4)的表面上形成有多个凹部。

Description

热打印头及其制造方法
技术领域
本发明涉及用于热打印机的热打印头。同时还涉及热打印头的制造方法。
背景技术
现有技术中，作为用于在热敏纸等记录纸上进行打印的装置，提出各种热打印头(例如参照下述专利文献1)。本申请的图11表示作为本发明相关技术的热打印头的一个示例。具体而言，图示的热打印头B包括绝缘性的基板91，在该基板上叠层形成有由玻璃构成的釉层92、发热电阻93、电极94和保护膜96。保护膜96由以玻璃为主要成分的材料形成。使用该热打印头B进行打印处理时，将热敏纸等记录纸压接在保护摸96上，在该状态下进行相对移动。此时，在发热电阻93中产生的热量传递到记录纸上，从而实现所希望的打印。
在上述结构的热打印头中，电极94可以由例如Al、Cu、Au等导电性优异的金属材料制成。其中Au是化学稳定的材料，耐腐蚀性优异。因此，如果用Au制成电极94，能够避免由于电极的腐蚀而引起的通电不良。而且，与Al等相比，Au的电阻(电阻率)较小。因此，如果用Au形成的电极94，与使用Al的情况相比，电压降低量减小，能够减低电力损失。
通过使用Au制造电极，能够获得上述优点，但另一方面也会产生以下不良现象。即，Au与Al等其他的良导电性金属相比，与形成保护膜的玻璃之间的密接性差。所以，保护膜有可能从电极94剥离，导致热打印头的耐久性降低。而且，由于电极和保护膜的热膨胀率不同，保护膜上产生应力，这种应力更加助长了保护膜的脱离。
专利文献1：日本特开第2002-67367号公报
发明内容
本发明依据上述情况研究而成。因此本发明目的在于，提供一种Au制电极和保护膜之间的密接性得以提高的热打印头。本发明的另一目的在于，提供这种热打印头的制造方法。
为了解决上述课题，本发明采用以下技术手段。
本发明第一方面提供的热打印头，包括：基板、釉层、发热电阻、用于对该发热电阻进行通电的以Au为主要成分的电极、和覆盖上述发热电阻及电极的保护膜。在上述电极的表面形成有多个凹部。
根据这种结构，能够提高上述电极和上述保护膜之间的密接力。具体而言，通过在电极的表面上形成多个凹部，覆盖电极的保护膜的一部分进入到凹部内。结果实现了所谓锚定的效果，密接力得以提高。而且，由于电极和保护膜的热膨胀率不同，在保护膜上，沿它们的交界面的方向，会产生比较大的应力。根据本发明，难以在沿上述交界面的方向上发生偏移，从该方面出发，有利于抑制保护膜的剥离。
优选上述多个凹部通过使上述电极表面的中心线平均粗糙度Ra为0.1～0.5μm而形成。根据这种结构，能够适当地发挥上述锚定效果。
优选上述多个凹部由贯通上述电极厚度方向的多个贯通部形成。上述贯通部也可以以具有圆形截面的方式形成。这种情况下，上述贯通孔的直径为例如1～10μm。另外，本发明中也可以用矩形截面代替圆形截面来形成上述贯通部。在这种情况下，该矩形具有短边和长边，短边的长度(矩形的宽度)为例如1～10μm。根据这种结构，进入到贯通部的保护膜的一部分与形成于电极下层侧的釉层及发热电阻直接密接。由于釉层或发热电阻与保护膜的密接性比电极好，通过确保保护膜与釉层和发热电阻之间的密接区域，能够提高保护膜的密接力，抑制保护膜的剥离。
优选本发明的热打印头还包括形成于上述电极的下层侧的绝缘膜。绝缘膜与保护膜的密接性比电极优异。因此利用这种结构，通过进入到上述贯通部的保护膜的一部分与绝缘膜直接密接，保护膜的密接力得以提高，有利于实现抑制保护膜的剥离。
本发明的第二方面提供的热打印头包括：基板、釉层、发热电阻、用于向该发热电阻通电的以Au为主要成分的电极、和覆盖上述发热电阻及电极的保护膜。在上述电极上形成有含有Ni、Cr和Ti中的至少一种的金属薄膜。
根据这种结构，同本发明的第一方面一样，也能够提高电极与保护膜之间的密接力。即，Ni、Cr、Ti等金属与保护膜的密接性比Au优异。因此，通过在电极和保护膜之间加入含有上述金属的金属薄膜，能够抑制保护膜的剥离。而且，上述金属和Au之间的附着力优异，不会产生金属薄膜从电极剥离的问题。
本发明的第三个方面，提供一种热打印头的制造方法。包括：在基板上形成釉层的工序；在上述釉层上形成以Au为主要成分的电极的工序；形成发热电阻的工序；和形成覆盖上述发热电阻及电极的保护膜的工序。并且根据该制造方法，在形成上述电极的工序之后，包括对上述基板进行热处理的工序。
根据这种制造方法，形成于电极下层的釉层的玻璃成分扩散到电极的表面附近。由于玻璃与保护膜的密接性比Au优异，所以扩散到电极表面附近的釉层的玻璃成分发挥着粘合剂的功能，保护膜的密接力得以提高。结果，能够实现提高热打印头的耐久性。
优选本发明的制造方法还包括在上述釉层和上述电极之间形成含有Ni、Cr和Ti中的至少一种的金属膜的工序。由此，金属膜的上述金属成分就会扩散到电极的表面附近。由于上述金属与保护膜的密接性比Au优异，所以扩散到电极表面附近的上述金属成分发挥着粘合剂的功能，保护膜的密接力得以提高。
参照附图，通过以下详细说明，本发明的其他特征和优点将更加明确。
附图说明
图1A是示意性地表示本发明第一实施例的热打印头主要部分的平面图。图1B是表示共用电极的改变例的部分的平面图。
图2A是表示第一实施例的热打印头的截面图，图2B是示意性地表示共用电极和单独电极的表面状态的截面图。
图3是沿图1的III-III线的截面图。
图4是表示第一实施例的热打印头的改变例的截面图。
图5是示意性地表示本发明第二实施例的热打印头主要部分的平面图。
图6是表示第二实施例的热打印头的截面图。
图7A～7D是说明制造第二实施例的热打印头的方法的截面图。
图8A～8B是说明图7的工序的后续工序的截面图。
图9是说明图8的工序的后续工序的截面图。
图10是表示第二实施例的热打印头的改变例的截面图。
图11是表示本发明相关技术的热打印头的一个示例的截面图。
具体实施方式
下面，参照附图，具体地说明本发明的优选实施例。
图1～图3表示本发明第一实施例的热打印头A1。热打印头A1包括基板1、釉层2、发热电阻3、共用电极41、多个单独电极42、金属薄膜5和保护膜6(参照图2A)。
基板1从平面看呈长矩形的平板状，由例如氧化铝陶瓷等绝缘体构成。在基板1上，叠层形成有釉层2、发热电阻3、电极层4(各电极41和42)、金属薄膜5和保护膜6。釉层2起到蓄热层的作用。此外，釉层2还提供适于形成共用电极3和单独电极4的光滑表面。根据这种结构，能够将共用电极3和单独电极4可靠地固定在基板1上。釉层2通过印刷涂布玻璃糊剂后对该糊剂进行烧制而形成。釉层2包括隆起部21，该隆起部具有圆弧状的外表面。发热电阻3为例如采用CVD法或者溅射法使TaSiO2成膜后的物质，以至少覆盖釉层2的隆起部21的方式形成。发热电阻3的厚度例如为0.2～2.0μm。电极层4叠层在发热电阻3的上层侧，为例如采用溅射法使以Au为主要成分的金属材料成膜后的物质。电极层4的厚度为例如0.3～2.0μm。采用例如光刻法等选择性地蚀刻电极层4的一部分，由此形成共用电极41、单独电极42。
共用电极41由共用线路部41A和多个延伸部41B构成。如图1A所示，共用线路部41A包括沿基板1长边方向延伸的部分(主部)和从其两端部开始沿基板1的短边方向延伸的部分(副部)。上述各延伸部41B从共用线路部41A的主部向基板1的短边方向突出。共用线路部41A构成为，用于从图外的端子部开始对后述的发热电阻部31进行统一通电，具有较大的面积。
如图2A所示，各单独电极42的一端与各延伸部41B隔开间隔形成，使发热电阻3的一部分在釉层2的隆起部21的顶面附近露出。各单独电极42的另一端与驱动IC7电连接。驱动IC7用于依据从外部输入的打印用图像数据进行通电控制，搭载在基板1上。如果通过驱动IC7对单独电极42选择性地通电，则在发热电阻3中，单独电极42和与之相对的延伸部41B之间的露出部分发挥着发热电阻部31的功能，形成一个发热点。
如图2B所示，在共用电极的延伸部41B和单独电极42的表面41Ba、42a上形成有多个凹部。这些多个凹部通过使表面41Ba、42a成为凹凸状的粗糙面而形成。优选表面41Ba、42a的中心线平均粗糙度Ra为0.1～0.5μm。这种凹凸状可以通过例如弱蚀刻等表面处理手法形成。
金属薄膜5叠层在共用线路部41A的上层侧，采用电镀处理或者溅射法使含有Ni、Cr、Ti中的至少一种的金属成膜。金属薄膜5的厚度设置为例如0.2～2.0μm。在共用线路部41A和金属薄膜5上形成有多个从平面看呈圆形(截面为圆形)的贯通孔h，作为贯通到下层侧的釉层2或发热电阻3的贯通部。贯通孔h的直径优选为1～10μm。贯通孔h可以通过例如利用玻璃掩模的蚀刻而形成。此外，如图1B所示，作为贯通部，还可以形成截面为长矩形状的狭缝S，代替贯通孔h。各狭缝S具有短边和长边。
保护膜6以覆盖发热电阻3、共用电极41和单独电阻42的方式形成，例如由SiO2、SiN等构成。保护膜6采用CVD法或者溅射法形成。保护膜6的厚度设置为例如3～10μm。如图2和图3清楚地所示，保护膜6的一部分进入到贯通孔h中，与釉层2和发热电阻3直接密接。
下面，说明具有上述结构的热打印头A的作用。
在本实施例的热打印头A中，共用电极41的延伸部41B和单独电极42的表面41Ba、42a上形成有多个凹部。因此，保护膜6(形成于电极层4的上层侧)的一部分进入表面41Ba、42a的凹部中，能够利用所谓的锚定效果来提高保护膜6的密接力。因此，能够抑制保护膜6的剥离，提高热打印头A1的耐久性。并且，在本实施例中，在表面41Ba、42a的中心线平均粗糙度Ra为0.1～0.5μm时，能够适当发挥上述锚定效果，有利于抑制保护膜6的剥离。
并且，由于构成电极层4的Au和构成保护膜6的玻璃的热膨胀率不同，在保护膜6上沿它们的交界面的方向会产生较大的应力。但是，根据本实施例，难以在沿上述交界面方向上发生偏移，有利于抑制保护膜6的剥离。
由于在共用电极41的共用线路部41A的上层侧，形成有含有Ni、Cr、Ti中任一种的金属薄膜5，能够提高保护膜6的密接力。具体而言，由于Ni、Cr、Ti等金属与Au相比，离子化倾向大、不稳定，容易在表面形成氧化膜。由于该氧化膜的存在，能够确保与玻璃的密接性。因此，通过在电极层4(本实施例中的共用线路部41A)与保护膜6之间加入金属薄膜5，能够抑制保护膜6的剥离，提高热打印头的耐久性。并且，由于上述金属与Au的附着力优异，也不会产生金属薄膜5从电极层4剥离的问题。
在共用线路部41A和金属薄膜5上形成有多个贯通到共用线路部41A下面的贯通孔h。这里，形成于共用线路部41A上层侧的保护膜6的一部分进入贯通孔h中，与形成于共用线路部41A下层侧的釉层2和发热电阻3直接密接。由于釉层2或者发热电阻3对保护膜6的密接性比电极层4良好，通过确保保护膜6与釉层2和发热电阻3之间的密接区域，与保护膜的密接力得以提高，结果，能够抑制保护膜6的剥离。此外，由于保护膜6的一部分进入到贯通孔h中，即使在保护膜6上产生沿与其下层的交界面的应力，也难以产生沿该交界面方向的偏移。因此，有利于抑制保护膜6的剥离。进一步，在贯通孔h的直径为1～10μm时，保护膜6的一部分适当地填充到贯通孔h中，另一方面还能够避免共用线路部41A的截面面积极端减小。结果，能够抑制共用线路部41A中的电压下降量增加，因而优选。而且，如上所述，即使在形成狭缝S(图1B)作为贯通部的情况下，由于进入狭缝S内的保护膜6的一部分与釉层2或发热电阻3直接密接，能够抑制保护膜6的剥离。在这种情况下，优选狭缝S以沿相对于共用线路部41A的宽度方向大致正交的方向延伸的方式形成，狭缝S的宽度(短边的长度)优选为1～10μm。在这种情况下，共用线路部41A的截面面积不会极端减小，能够抑制共用线路部41A中的电压下降量的增加。
共用电极41的共用线路部41A是用于对各发热电阻部31进行统一通电的部分，形成有较大的面积。
图4是说明本实施例的热打印头的改变例的截面图(相当于图3)。在如图4所示的热打印头A1a中，在共用线路部41A的下层侧形成有绝缘膜8。绝缘膜8适当地选用与保护膜6的构成材料(例如SiO2、SiN等)的密接性优异的材料，例如由Ta2O5构成。由于绝缘膜8与保护膜6的密接性比电极层4优异，所以在热打印头A1a中，通过保护膜6的一部分进入贯通孔h中而与绝缘膜8直接密接，保护膜6的密接力得以提高，能够抑制保护膜6的剥离。而且，绝缘膜8与保护膜6的密接性比釉层2和发热电阻3优异。由此，热打印头A1a即使在绝缘膜8上没有形成电极层4的范围内，相对于上述热打印头A1，保护膜6的密接力也有所提高。因此，根据热打印头A1a，能够更加有效地抑制保护膜6的剥离。
图5和图6表示本发明第二实施例的热打印头A2。并且，在图5以后的附图中，对于与第一实施例相同或者类似的元件，标以与第一实施例相同的符号。
热打印头A2包括基板1、釉层2、发热电阻3、共用电极410、多个单独电极420和保护膜6。但是在图5中，省略保护膜6。
在基板1上依次叠层形成有釉层2、电极层4、发热电阻3和保护膜6。釉层2具有外表面呈近似圆弧状隆起的隆起部21。电极层4叠层在釉层2的上层侧。电极层4的一部分被选择性地蚀刻，通过实施后述的热处理形成共用电极410、单独电极420。
共用电极410的形状和第一实施例相同，具有共用线路部410A和多个延伸部410B。但是，在共用线路部410A中不形成贯通孔，这一点与第一实施例的共用电极41的形状不同。各单独电极420与各延伸部410B隔开间隔形成，使隆起部21的一部分在釉层的隆起部21顶面附近露出。在共用电极410和单独电极420中，下层侧的釉层2的玻璃成分扩散到它们的表面附近。如图6和图7～图10所示，扩散到电极表面附近的玻璃成分示意性地用点表示。这种玻璃成分的扩散通过实施后述的热处理而完成。
发热电阻3叠层在电极层4的上层侧。以覆盖釉层的隆起部21的露出部分，并且跨过延伸部410B的一个端部和单独电极420的一个端部的方式，形成发热电阻3。在发热电阻3中，在延伸部410B和与之相对的单独电极420之间的露出部分发挥着发热电阻部31的功能，形成为一个发热点。因此，在本实施例中，在电极层4的上层侧形成有发热电阻3以及不形成金属薄膜5，这两点不同于第一实施例的叠层结构。
下面，参照图7～图9，说明上述热打印头A2的制造方法的一个示例。
首先，如图7A所示，在基板1上形成釉层2，使得具有外表面呈近似圆弧状隆起的隆起部21。釉层2的形成通过对玻璃糊剂进行印刷烧制来完成。接着，如图7B所示，在釉层2上形成电极层4。电极层4的形成通过对以Au为主要成分的金属糊剂进行印刷烧制来完成。然后，如图7C所示，采用光刻法等选择性地蚀刻电极层4的一部分，形成玻璃成分未扩散的共用电极410’、单独电极420’。
然后，对基板1实施例如1个小时的800℃～900℃的热处理。作为电极主要成分的Au具有不纯物质易扩散的性质。所以，如图7D所示，釉层2的玻璃成分扩散到共用电极410’、单独电极420’内部，形成其表面附近含有玻璃成分的共用电极410、单独电极420。
然后，如图8A所示，形成发热电阻层3’。发热电阻层3’的形成通过例如采用CVD法或者溅射法使TaSiO2成膜而完成。接着，通过蚀刻除去发热电阻层3’的不用部分，形成图8B所示的发热电阻3。
接着，如图9所示，形成保护膜6。保护膜6的形成通过例如采用CVD法或者溅射法使SiO2或SiN成膜而完成。
根据本实施例，釉层2的玻璃成分扩散到共用电极410和单独电极420的表面附近。由于玻璃与保护膜6的密接性比Au优异，所以扩散到共用电极410和单独电极420表面附近的玻璃成分发挥着粘接剂的功能，保护膜6的密接力得以提高。因此，能够提高热打印头A2的耐久性。
图10是说明第二实施例的热打印头的改变例的截面图。图10所示的热打印头A2a构成为，采用溅射法等在釉层2和电极层4之间形成有金属膜9。金属膜9的形成通过例如采用溅射法使含有Ni、Cr、Ti中任一种的金属在釉层2上成膜而完成。在该热打印头A2a中，通过如上所述在电极形成后实施热处理，形成金属膜9中所含的上述金属成分扩散至表面附近的共用电极411、单独电极421。由于上述金属与保护膜6的密接性比Au优异，所以扩散到共用电极411和单独电极421表面附近的上述金属成分发挥着粘接剂的功能，保护膜6的密接力得以提高。此外，根据保护膜6的种类，有时金属膜9的金属成分与保护膜6的密接性比釉层2的玻璃成分更好，这种情况下，优选热打印头A2a。而且，通过使金属膜9为规定厚度以下的薄膜，能够期待热打印头A2a中釉层2的玻璃成分扩散到共用电极411、单独电极421的表面附近。
本发明并不限于上述实施例。例如，形成于电极上的凹部不限定于通过蚀刻形成，也可以通过喷砂处理或利用步进曝光装置等的其它方法形成。
在上述第一实施例中，利用弱蚀刻形成凹部，可以只对电极的一部分进行，也可以对全部电极进行。同样，金属薄膜5或者贯通孔h的形成，可以只对电极的一部分进行，也可以对全部电极进行。
在本发明中，贯通部不限于从平面看呈圆形的贯通孔或者从平面看呈长矩形的狭缝。贯通部的形状、数量和配置等可以适宜设定。
保护膜不限于上述实施例的单层结构。例如，保护膜也可以具有包括耐磨损层等的2层以上的叠层结构。此外，本发明的热打印头可以是薄膜型也可以是厚膜型。

Claims (11)

1.一种热打印头，其特征在于：
包括：基板、釉层、发热电阻、用于向该发热电阻通电的以Au为主要成分的电极、和覆盖所述发热电阻及电极的保护膜，
其中在所述电极的表面上形成有多个凹部。
2.如权利要求1所述的热打印头，其特征在于：
所述多个凹部通过使所述电极表面的中心线平均粗糙度Ra为0.1～0.5μm而形成。
3.如权利要求1所述的热打印头，其特征在于：
所述多个凹部由贯通所述电极厚度方向的多个贯通部形成。
4.如权利要求3所述的热打印头，其特征在于：
各贯通部的截面为圆形。
5.如权利要求4所述的热打印头，其特征在于：
各贯通孔的直径为1～10μm。
6.如权利要求3所述的热打印头，其特征在于：
各贯通部的截面为矩形。
7.如权利要求6所述的热打印头，其特征在于：
所述矩形具有长边和短边，所述短边的长度为1～10μm。
8.如权利要求3所述的热打印头，其特征在于：
还包括形成于所述电极的下层侧的绝缘膜。
9.一种热打印头，其特征在于：
包括：基板、釉层、发热电阻、用于向该发热电阻通电的以Au为主要成分的电极、和覆盖所述发热电阻及电极的保护膜，
其中，在所述电极上形成有含有Ni、Cr和Ti中的至少一种的金属薄膜。
10.一种热打印头的制造方法，其特征在于：
包括：在基板上形成釉层的工序；
在所述釉层上形成以Au为主要成分的电极的工序；
形成发热电阻的工序；和
形成覆盖所述发热电阻及电极的保护膜的工序，
其中，在形成所述电极的工序之后，包括对所述基板进行热处理的工序。
11.如权利要求10所述的热打印头制造方法，其特征在于：
还包括在所述釉层和所述电极之间，形成含有Ni、Cr和Ti中的至少一种的金属膜的工序。
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