CN103507423B - 热头、打印机及热头的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热头（10），其中包括：支撑基板（12）；在支撑基板（12）的一个表面侧以层叠状态配置的上板基板（14）；中间层（13），其配置在支撑基板（12）与上板基板（14）之间，接合这些支撑基板（12）和上板基板（14），具有在上板基板（14）与支撑基板（12）之间形成空腔部（23）的贯通孔（13a）；以及在上板基板（14）的与支撑基板（12）相反一侧的表面上的与空腔部（23）对置的位置形成的发热电阻体（15），上板基板（14）具有比中间层（13）的熔点低的熔点。由此，发挥均匀且充分的绝热效果，确保印字品质的同时抑制对支撑基板的散热。

Description

热头、打印机及热头的制造方法

技术领域

本发明涉及热头（thermal head）、打印机及热头的制造方法。

背景技术

一直以来，众所周知搭载于以小型手提式终端机为代表的小型信息设备终端的热敏打印机，以及用于该热敏打印机，并基于印相数据选择性地驱动多个发热元件来对感热记录介质进行印相的热头。在小型信息设备终端中，要求电池的持续时间长久，需要减少热敏打印机的消耗功率的具有高印字效率的热头。

如上所述的现有的热头具备：上板基板；以层叠状态接合到上板基板的一面侧的由玻璃材料构成的支撑基板；在上板基板的另一面侧设置的发热电阻体；以及设置在上板基板与支撑基板之间并在与发热电阻体对置的区域形成空腔部的中间层，通过由空腔部形成的高绝热性能和支撑基板的蓄热效果，有效利用在发热电阻体产生的热，从而谋求提高发热效率。

然而，该现有的热头中，中间层由具有比上板基板及支撑基板的熔点低的熔点的板状的玻璃材料形成，会在熔融时因中间层的粘度下降而填埋空腔部的一部分，或者因上板基板的载荷而空腔部不能维持形状而崩溃。因此，存在不能稳定地得到所希望的中空形状，无法发挥均匀且充分的绝热效果的问题。

发明内容

因而，在该技术领域中，盼望能够发挥均匀且充分的绝热效果并确保印字品质的同时抑制对支撑基板的散热的热头及打印机，以及能够简单制造这种热头的制造方法。

本发明的一种方式，提供一种热头，其中包括：支撑基板；以层叠状态配置在该支撑基板的一个表面侧的上板基板；中间层，其配置在该上板基板与所述支撑基板之间，接合这些上板基板和支撑基板，具有在该上板基板与支撑基板之间形成空腔部的贯通孔或凹部；以及在所述上板基板中与所述支撑基板相反一侧的表面上的与所述空腔部对置的位置形成的发热电阻体，所述上板基板具有比所述中间层的熔点低的熔点。

本发明的一种方式，具有沿厚度方向层叠支撑基板、中间层、上板基板及发热电阻体的层叠结构，在支撑基板与上板基板之间的与发热电阻体对置的区域，具备由中间层的贯通孔或凹部形成的空腔部。在表面形成有发热电阻体的上板基板，作为储存发热电阻体上产生的热的蓄热层起作用，此外，在支撑基板与上板基板之间的与发热电阻体对置的区域形成的空腔部，作为截断发热电阻体上产生的热的绝热层起作用。因而，抑制发热电阻体上产生的热经由上板基板传递并扩散到支撑基板，从而能够提高该热的利用率。

在该情况下，由于上板基板具有比中间层的熔点低的熔点，所以在中间层上对上板基板进行热处理而形成之际，能够防止中间层的粘度下降而贯通孔或凹部崩溃或变形。因而，利用中间层，能以层叠状态接合支撑基板和上板基板，并且维持贯通孔或凹部的形状而形成所希望形状的空腔部。由此，能够发挥均匀且充分的绝热效果，并确保印字品质的同时抑制对支撑基板的散热。

在上述一种方式中，所述上板基板形成在比所述中间层的所述贯通孔或凹部的开口面积大且比所述支撑基板的所述一个表面的面积小的范围也可。

通过这样构成，在支撑基板的一个表面上，上板基板具有局部隆起的形状。因而，能够在层叠方向上使发热电阻体相对支撑基板的一个表面更加突出。由此，在将热头搭载于热敏打印机的情况下，能够提高压纸辊轴（platen roller）对发热电阻体的接触。此外，由于能够削减上板基板的材料，所以能够谋求低成本化。

本发明的一种方式是提供一种打印机，其中包括：上述任一种的热头；和加压机构，向该热头的所述发热电阻体压上感热记录介质的同时输送。

依据本发明的一种方式，通过确保印字品质的同时抑制对支撑基板的散热的热头，能以较少的功率高效率地对感热纸进行印刷。因而，能够使电池的持续时间长久。

本发明的一种方式是提供一种热头的制造方法，其中包括：中间层形成工序，在支撑基板的一个表面，配置具有比该支撑基板的熔点低的熔点的中间层材料并进行热处理，形成具有贯通孔或凹部的中间层；上板基板形成工序，在通过该中间层形成工序而形成的所述中间层的表面，配置具有比该中间层的熔点低的熔点的上板基板材料并进行热处理，以闭塞所述贯通孔或所述凹部的开口部的方式形成上板基板；以及电阻体形成工序，在通过该上板基板形成工序而形成的所述上板基板的表面中与所述贯通孔或所述凹部对置的区域，形成发热电阻体。

依据本发明的一种方式，通过上板基板形成工序，上板基板和支撑基板夹着中间层而以层叠状态配置，闭塞贯通孔或凹部的开口部，从而形成在上板基板与支撑基板之间具有空腔部的层叠基板。空腔部作为截断热从上板基板侧传递到支撑基板侧的中空绝热层而起作用。因而，通过电阻体形成工序，在上板基板的表面上以与中间层的贯通孔或凹部对置的方式形成发热电阻体，从而用空腔部抑制在发热电阻体中产生的热经由上板基板散到支撑基板侧，形成增大能够利用的热量的热头。

在该情况下，由于上板基板材料具有比中间层材料的熔点低的熔点，所以在用上板基板形成工序来在中间层上热处理上板基板而形成之际，能够防止中间层的粘度下降而贯通孔或凹部崩溃或变形的情况。因而，在上板基板形成工序中，能够在支撑基板上以层叠状态形成上板基板，并且维持中间层的贯通孔或凹部的形状而能够形成所希望形状的空腔部。由此，能够简单地制造能够发挥均匀且充分的绝热效果并确保印字品质的同时抑制对支撑基板的散热的热头。

在上述本发明的一种方式中，所述上板基板形成工序，在所述中间层的表面配置所述上板基板材料后，在垂直方向上使所述支撑基板的所述上板基板材料侧朝下而进行热处理也可。

通过这样构成，在利用上板基板形成工序对上板基板材料进行热处理之际，能够防止上板基板材料的粘度超过表面张力的极限而降低，中间层的贯通孔或凹部垂下的情况。因而，高精度地在支撑基板与上板基板之间形成空腔部，能够更加简单地制造具有所希望形状的空腔部的热头。

依据上述本发明的一种方式所涉及的热头及打印机，得到能够发挥均匀且充分的绝热效果并确保印字品质的同时抑制对支撑基板的散热的效果。此外，依据上述本发明的一种方式所涉及的热头的制造方法，得到能够简单地制造这种热头的效果。

附图说明

图1是本发明的一实施方式涉及的热敏打印机的概要结构图。

图2是从保护膜侧沿层叠方向观察图1的热头的平面图。

图3是图2的热头的A－A纵剖视图。

图4是说明图2的热头的制造方法的流程图。

图5A是说明本发明的一实施方式涉及的热头的制造方法的支撑基板加工工序的纵剖视图；图5B、图5C是同样说明中间层形成工序的纵剖视图；图5D、图5E是同样示出上板基板形成工序的纵剖视图。

图6是构成本发明的一实施方式涉及的热头的层叠基板的纵剖视图。

图7是构成本发明的一实施方式的第1变形例涉及的热头的层叠基板的纵剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的一实施方式涉及的热头、打印机及热头的制造方法进行说明。

如图1所示，本实施方式涉及的热敏打印机（打印机）100包括：主体框架2；水平配置的压纸辊轴4；与压纸辊轴4的外周面对置配置的热头10；向压纸辊轴4与热头10之间输送感热纸（感热记录介质）3的送纸机构6；以及使热头10以规定的按压力压上感热纸3的加压机构8。

通过加压机构8的工作，感热纸3及热头10压上压纸辊轴4。由此，压纸辊轴4的载荷经由感热纸3加到热头10上。然后，使热头10的发热部压上感热纸3，从而感热纸3发色并被印字。

如图2所示，热头10大致以平板状形成。该热头10包括：由玻璃材料构成的层叠基板11；在层叠基板11上形成的多个发热电阻体15；在层叠基板11上与各发热电阻体15相接地形成的电极部17A、17B；以及覆盖发热电阻体15及电极部17A、17B并保护它们不被磨损、腐蚀的保护膜19。箭头Y示出用压纸辊轴4进行的感热纸3的输送方向。

如图3所示，层叠基板11被固定于由铝等金属、树脂、陶瓷或玻璃等构成的板状部件的散热板9，能够通过散热板9进行散热。该层叠基板11以层叠状态配置固定在散热板9的平板状的支撑基板12、在表面形成有发热电阻体15的平板状的上板基板14、和配置在支撑基板12与上板基板14之间并接合这些支撑基板12和上板基板14的中间层13而构成。

支撑基板12由氧化铝材料、硅材料或金属材料（铜、钽）等构成，例如，具有零点几到1mm左右的厚度。在本实施方式中，作为支撑基板12，例示说明例如由氧化铝材料构成的陶瓷基板。该支撑基板12，例如具有1300～1450℃左右的熔融温度（烧成温度）。

中间层13由玻璃浆料（paste）、生片（green sheet）或薄板玻璃构成，具有例如50～100μm左右的厚度。在本实施方式中，作为中间层13，例示说明例如由玻璃浆料构成的玻璃层。该中间层13例如具有1000～1200℃左右的熔融温度。

此外，中间层13具有沿厚度方向贯通的贯通孔13a。贯通孔13a形成在板厚方向上与发热电阻体15对置的位置。该贯通孔13a具有沿着支撑基板12的长边方向延伸的大致矩形状的开口部，以在板厚方向上对置的大小形成所有的发热电阻体15。

上板基板14由玻璃浆料、生片或薄板玻璃构成，具有例如10～100μm左右的厚度。在本实施方式中，作为上板基板14，例示说明由玻璃浆料构成的玻璃基板。该上板基板14例如具有600～900℃的熔融温度。

此外，上板基板14遍及支撑基板12的一个表面大致整个区域而形成。此外，上板基板14在与支撑基板12侧相反一侧配置的一个表面形成有发热电阻体15，作为储存发热电阻体15中产生的一部分热的蓄热层而起作用。

发热电阻体15由例如Ta类、硅化物类等的材料构成，以大致矩形状形成。此外，发热电阻体15具有长边方向的长度大于中间层13的贯通孔13a的宽度尺寸的尺寸。各发热电阻体15使长边方向朝着上板基板14的宽度方向而配置，沿着上板基板14的长边方向（中间层13的贯通孔13a的长边方向）以规定的间隔排列。

电极部17A、17B由个别地连接到发热电阻体15的长边方向的一端的多个个别电极17A、和共同连接到所有发热电阻体15的长边方向的另一端的公共电极17B构成。电极部17A、17B采用例如Al、Al－Si、Au、Ag、Cu、Pt等的布线材料。

这些电极部17A、17B向发热电阻体15供给来自外部电源（未图示）的电力，能够使发热电阻体15发热。发热电阻体15中的个别电极17A与公共电极17B之间的区域，即，发热电阻体15中的位于中间层13的贯通孔13a的大致正上方的区域成为发热部15a。

保护膜19形成在包括发热电阻体15、电极部17A、17B在内的上板基板14的一个表面。保护膜19采用SiO₂、Ta₂O₅、SiAlON、Si₃N₄、类金刚石碳（diamond like carbon）等的保护膜材料。

这样构成的热头10中，中间层13的贯通孔13a的各开口部被支撑基板12及上板基板14分别闭塞，从而在支撑基板12与上板基板14之间形成空腔部23。空腔部23具有与所有的发热电阻体15对置的联通结构。该空腔部23作为抑制各发热电阻体15的发热部15a中产生的热从上板基板14侧传递到支撑基板12侧的中空绝热层而起作用。

接着，利用图4的流程图来说明这样构成的热头10的制造方法。

本实施方式涉及的热头10的制造方法，包括：中间层形成工序S1，在支撑基板12的一个表面配置中间层材料而形成中间层13；上板基板形成工序S2，在通过中间层形成工序S1而形成的中间层13的表面配置上板基板材料，形成上板基板14；以及电阻体形成工序S3，在通过上板基板形成工序S2而形成的上板基板14的表面形成发热电阻体15。

中间层形成工序S1中，在支撑基板12的一个表面的形成贯通孔13a的区域以外的区域，配置具有比支撑基板12的熔点低的熔点的中间层材料并进行热处理。具体而言，中间层形成工序S1中，在如图5A所示的支撑基板12的一个表面，如图5B所示地网版印刷玻璃浆料，然后，如图5C所示地熔融而形成中间层13。作为玻璃浆料，例如，可采用熔点比支撑基板12的烧成温度低且比上板基板14的熔融温度高的玻璃料。

上板基板形成工序S2中，在中间层13的表面，配置具有比中间层13的熔点低的熔点的上板基板材料并进行热处理，以闭塞中间层13的贯通孔13a的开口部的方式形成上板基板14。具体而言，上板基板形成工序S2中，如图5D所示，网版印刷熔融温度比支撑基板12及中间层13低的玻璃浆料，然后，如图5E所示，熔融而形成上板基板14。

在上板基板形成工序S2中，上板基板14在熔融时柔软，而相对中间层13的贯通孔13a的宽度而言粘度、表面张力充分大。因而，玻璃浆料不会下垂到贯通孔13a而埋没到中间层13，以闭塞贯通孔13a的开口部的方式能够在中间层13的表面上架桥玻璃浆料而形成上板基板14。

此时，在中间层13的表面印刷玻璃浆料后，利用夹具等，以使支撑基板12的玻璃浆料侧在垂直方向上朝下的方式设置后烧成也可。由此，可靠地防止玻璃浆料流入贯通孔13a，能够更加稳定地形成上板基板14。

通过上板基板形成工序S2，在支撑基板12的一个表面以夹着中间层13而闭塞贯通孔13a的开口部的方式形成上板基板14，从而如图6所示，形成在支撑基板12与上板基板14之间具有空腔部23的层叠基板11。在此，中间层13的厚度成为空腔部23的厚度，因此中空绝热层的厚度的控制变得容易。

电阻体形成工序S3中，在上板基板14的表面中与中间层13的贯通孔13a对置的区域形成发热电阻体15。具体而言，在电阻体形成工序S3中，利用溅镀法、CVD（化学气相生长法）及蒸镀等的薄膜形成法，在上板基板14上成膜发热电阻体材料的薄膜，利用剥离（lift-off）法、蚀刻法等来成形该发热电阻体材料的薄膜，从而形成所希望形状的发热电阻体15。

接着，如果在层叠基板11的一个表面形成了发热电阻体15，则通过电极形成工序S4来在层叠基板11的一个表面形成电极部17A、17B，并通过保护膜形成工序S5来形成保护膜19。这些电极部17A、17B及保护膜19能够利用现有热头中的这些部件的制造方法来制作。

例如，电极形成工序S4中，与电阻体形成工序S3同样地，通过溅镀法、蒸镀法等来在上板基板14上成膜上述布线材料，利用剥离法或蚀刻法来形成该膜，在网版印刷之后烧成布线材料等，而形成所希望形状的个别电极17A及公共电极17B。

保护膜形成工序S5中，在形成发热电阻体15、电极部17A、17B之后，利用溅镀法、离子镀、CVD法等，在上板基板14上成膜上述保护膜材料，从而形成保护膜19。

通过以上各工序，完成在支撑基板12和上板基板14夹着中间层13而以层叠状态接合的层叠基板11的一个表面具有发热电阻体15、电极部17A、17B及保护膜19，在这些支撑基板12与上板基板14之间的与发热电阻体15对置的区域形成有空腔部23的热头10。

在此，由于上板基板14具有比中间层13的熔点低的熔点，所以在上板基板形成工序S2中，中间层13上对上板基板14进行热处理而形成之际，能够防止中间层13的粘度下降而贯通孔13a崩溃或变形的情况。因而，通过中间层13，能够以层叠状态接合支撑基板12和上板基板14，并维持贯通孔13a的形状而形成所希望形状的空腔部23。

接着，对这样制造的热头10及热敏打印机100的作用进行说明。

在要用本实施方式涉及的热敏打印机100来在感热纸3印字时，首先，对热头10的一方的个别电极17A选择性地施加电压。由此，电流在连接所选择的个别电极17A和与之对置的公共电极17B的发热电阻体15中流动，从而发热部15a发热。

接着，使加压机构8工作，使热头10朝着利用压纸辊轴4输送的感热纸3压上。压纸辊轴4沿着与发热电阻体15的排列方向平行的轴周围旋转，朝着与发热电阻体15的排列方向正交的Y方向输送感热纸3。对该感热纸3压上发热电阻体15的发热部15a，从而感热纸3发色而被印字。

在该情况下，层叠基板11的空腔部23作为中空绝热层而起作用，从而热头10能够减少发热部15a中产生的热中经由作为蓄热层的上板基板14传递到支撑基板12侧的热量，并减小热容量。由此，有效利用发热电阻体15中产生的热，能够提高发热效率。

如以上说明的那样，依据本实施方式涉及的热头10及热敏打印机100，通过中间层13，以层叠状态接合支撑基板12和上板基板14，并维持贯通孔13a的形状而形成所希望形状的空腔部23，能够发挥均匀且充分的绝热效果，确保印字品质的同时抑制对支撑基板12的散热。此外，依据本实施方式涉及的热头的制造方法，能够简单地制造这种热头。

在本实施方式中，例示说明了印刷玻璃浆料后熔融而形成上板基板14的方法，但是，作为上板基板14，在利用薄板玻璃的情况下，在中间层13的表面以层叠状态配置上板基板而接合它们即可。

在该情况下，100μm以下厚度的薄板玻璃在制造、操作上存在困难而且高价。于是，取代将这种较薄的薄板玻璃直接接合到中间层13，而首先将具有易于制造、操作的厚度的薄板玻璃接合到中间层13的表面，然后通过蚀刻、研磨等来将薄板玻璃加工到所希望厚度也可（薄板化工序）。由此，能够在中间层13的表面容易且低价地形成极薄的上板基板14。

本实施方式能够如下进行变形。

在本实施方式中，使中间层13具有贯通孔13a，但是作为第1变形例，使中间层13具有在上板基板14与支撑基板12之间形成空腔部的凹部也可。

在这种情况下，也在中间层13的表面以闭塞凹部的开口部的方式形成上板基板14，能够在支撑基板12与上板基板14之间的与发热电阻体15对置的区域形成空腔部。在此，中间层13的凹部的深度成为空腔部23的厚度，因此容易控制中空绝热层的厚度。

此外，在本实施方式中，如图6所示，在支撑基板12的一个表面的大致整个区域形成上板基板14，但是作为第2变形例，例如，如图7所示，上板基板14形成在比中间层13的贯通孔13a或凹部的开口面积大且比支撑基板12的一个表面的面积小的范围也可。

由此，在支撑基板12的一个表面上具有上板基板14局部隆起的形状。因而，能够对支撑基板12的一个表面使发热电阻体15沿着层叠方向更加突出。由此，在热敏打印机100上搭载热头10的情况下，能够提高压纸辊轴4对发热电阻体15的接触。此外，能削减上板基板14的材料，因此能谋求低成本化。

Claims (6)

1.一种热头，其中包括：

支撑基板；

上板基板，以层叠状态配置在该支撑基板的一个表面侧；

中间层，配置在该上板基板与所述支撑基板之间，接合该上板基板和该支撑基板，具有在该上板基板与支撑基板之间形成空腔部的贯通孔或凹部；以及

发热电阻体，形成在所述上板基板中与所述支撑基板相反一侧的表面上的与所述空腔部对置的位置，

所述上板基板具有比所述中间层的熔点低的熔点，以在所述中间层上对所述上板基板进行热处理而形成之际，防止该中间层的粘度下降而贯通孔或凹部崩溃或变形。

2.根据权利要求1所述的热头，其中，所述上板基板形成在比所述中间层的所述贯通孔或凹部的开口面积大且比所述支撑基板的所述一个表面的面积小的范围。

3.一种打印机，其中包括：

权利要求2所述的热头；和

加压机构，向该热头的所述发热电阻体压上感热记录介质的同时输送。

4.一种打印机，其中包括：

权利要求1所述的热头；和

加压机构，向该热头的所述发热电阻体压上感热记录介质的同时输送。

5.一种热头的制造方法，其中包括：

中间层形成工序，在支撑基板的一个表面，配置具有比该支撑基板的熔点低的熔点的中间层材料并进行热处理，形成具有贯通孔或凹部的中间层；

上板基板形成工序，在通过该中间层形成工序而形成的所述中间层的表面，配置具有比该中间层的熔点低的熔点的上板基板材料并进行热处理，以闭塞所述贯通孔或所述凹部的开口部的方式形成上板基板；以及

电阻体形成工序，在通过该上板基板形成工序而形成的所述上板基板的表面中与所述贯通孔或所述凹部对置的区域，形成发热电阻体。

6.根据权利要求5所述的热头的制造方法，其中，所述上板基板形成工序，在所述中间层的表面配置所述上板基板材料后，在垂直方向上使所述支撑基板的所述上板基板材料侧朝下而进行热处理。