CN109986888B - 一种热敏打印头用发热基板 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种热敏打印头用发热基板，包括绝缘基板，在绝缘基板的表面至少局部形成的底釉层，在所述绝缘基板及底釉层表面形成的耐热层，在所述耐热层表面形成的电极导线，所述电极导线包括公共电极和个别电极，通过所述公共电极和个别电极供电的发热电阻体，覆盖所述发热电阻体以及与发热电阻体相连的电极导线的至少一部分的第一保护层，覆盖所述第一保护层的至少一部分的第二保护层，其中所述耐热层的热传导率小于所述第一保护层的热传导率，并且所述耐热层与所述第一保护层的热传导率的比值小于所述耐热层与所述第一保护层的厚度的比值。上述发热基板既能解决对底釉层过热破坏保护不足的问题，又能防止耐热层热量散失过多影响打印浓度的问题。

Description

一种热敏打印头用发热基板
技术领域
本发明涉及热敏打印技术领域，尤其涉及一种热敏打印头用发热基板。
背景技术
众所周知，一般情况下，热敏打印头(thermal print head)的发热基板包括以下结构：使用釉浆料，采用印刷、烧结的方法在绝缘基板上全面或局部地形成底釉层，在底釉层及绝缘基板上形成电极导线及通过电极导线供电的发热电阻体，其中电极导线包括公共电极以及个别电极，发热电阻体及至少一部分与发热电阻体相连接的电极导线上采用厚膜法或溅射、CVD等使用真空成膜技术的方法而形成的至少一层的保护层。
包含上述结构的热敏打印头，通过给发热电阻体通电使发热电阻体发热，热量通过保护层传导至热敏纸或者碳带上，使热敏纸上的热敏涂层变色或者碳带上的墨色层熔融，实现打印功能，由于发热电阻体与底釉层直接接触，为防止发热电阻体产生的热量通过底釉层而过度散失，底釉层的热传导率通常在1～3瓦/米·度之间。
包含上述结构的热敏打印头，由于发热电阻体与底釉层直接接触，通电发热时，发热电阻体中心部分的温度有可能超过底釉层的软化点温度，导致发热电阻体下面部分的底釉层变成处于固体和液体之间的非固体状态，当发热电阻体通电停止后，底釉层迅速从非固体状态变成固体状态，底釉层局部的状态快速变化，有可能使底釉层出现裂纹，导致发热电阻体在裂纹处断开，造成热敏打印头破坏。
为了解决这一问题，现有技术中，在特开昭60-116473中，公开了一种薄膜热敏打印头的制造方法，其在底釉层和发热电阻体层之间，设置有与防氧化保护层相同材质的耐热层，防止发热电阻体通电发热时，底釉层过热破坏。
然而，在特开昭60-116473公开的薄膜热敏打印头中，为保证防氧化效果，防氧化保护层的厚度通常设置为4～10微米，在4～10微米厚度范围内，发热电阻体通电发热产生的热量，需要通过防氧化保护层，到达热敏纸或者碳带等打印媒介，如果防氧化保护层的热传导率不足，将会延迟热敏打印头的热响应时间，所以，通常，防氧化保护层的热传导率会大于15瓦/米·度。当底釉层和发热电阻体层之间设置与防氧化保护层相同材质的耐热层时，如果耐热层的厚度不足，例如在2微米以下，则发热电阻体产生的热量，会容易地传导到底釉层，导致对底釉层的过热保护不足，影响耐热层的实施效果，如果加厚耐热层的厚度，则由于耐热层的热传导率高，相对于不设置耐热层结构的热敏打印头，发热电阻体产生的热量，通过耐热层散失的比例会加大，通过防氧化保护层传导至打印媒介的能量会减少，导致打印浓度降低，影响耐热层的实施效果。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种热敏打印头用发热基板，以便既能防止通过耐热层散失的热量比例过大而影响打印浓度，也能避免对底釉层的保护不足引起的底釉过热出现裂纹造成的热敏打印头被破坏问题。
为了实现上述目的，本发明提出了一种热敏打印头用发热基板，包括绝缘基板，在所述绝缘基板的表面至少局部形成的底釉层，在所述绝缘基板及底釉层表面形成的耐热层，在所述耐热层表面形成的电极导线，所述电极导线包括公共电极和个别电极，通过所述公共电极和个别电极供电的发热电阻体，覆盖所述发热电阻体以及与发热电阻体相连的电极导线的至少一部分的第一保护层，覆盖所述第一保护层的至少一部分的第二保护层，其中所述耐热层的热传导率小于所述第一保护层的热传导率，并且所述耐热层与所述第一保护层的热传导率的比值小于所述耐热层与所述第一保护层的厚度的比值。
优选的是，所述耐热层的成分包含二氧化硅、氮化硅、氧化锆，其中氧化锆的摩尔百分比占2～20％。
优选的是，所述耐热层的成分包含二氧化硅、氧化锆，其中氧化锆的摩尔百分比占2～20％。
本发明的该方案的有益效果在于上述热敏打印头用发热基板，由于耐热层的热传导率低于第一保护层，且耐热层与第一保护层的厚度的比值大于耐热层与第一保护层的热传导率的比值，这样，发热电阻体通电产生的热量，通过第一保护层传导至第二保护层的速度，大于通过耐热层传输至底釉层的速度，其既能防止通过耐热层散失的热量比例过大而影响打印浓度，也能避免对底釉层的保护不足引起的底釉过热出现裂纹造成的热敏打印头被破坏问题。
附图说明
图1示出了本发明所涉及的热敏打印头用发热基板沿副打印方向切割后的发热电阻体部的局部断面图。
图2示出了本发明所涉及的热敏打印头用发热基板的平面透视图。
附图标记：1-绝缘基板，2-底釉层，3-耐热层，4-发热电阻体层，4a-发热电阻体，5a-公共电极，5b-个别电极，6-第一保护层，7-第二保护层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
如图1-2所示，本发明所涉及的热敏打印头用发热基板包括由绝缘材料构成的绝缘基板1，在所述绝缘基板1的表面至少局部形成的底釉层2，在所述绝缘基板1及底釉层2表面形成的耐热层3，在所述耐热层3表面形成的电极导线，所述电极导线包括公共电极5a和个别电极5b，通过所述公共电极5a和个别电极5b供电的发热电阻体4a，覆盖所述发热电阻体4a以及与发热电阻体4a相连的电极导线的至少一部分的第一保护层6，覆盖所述第一保护层6的至少一部分的第二保护层7，其中所述耐热层3的热传导率小于所述第一保护层6的热传导率，并且所述耐热层3与所述第一保护层6的热传导率的比值小于所述耐热层3与所述第一保护层6的厚度的比值。
实施例1
本发明所涉及的热敏打印头用发热基板的制作过程如下：
在所述绝缘基板1上印刷并经过1200℃～1300℃的温度烧结形成全面或部分底釉层2，印刷烧结釉层的工程称为施釉基板形成工程。
然后，在所述底釉层2上溅射厚度为2微米～4微米的膜厚均一的耐热层3，形成耐热层3的成膜工程称为耐热层成膜工程。在本实施例中，所述耐热层3采用的是Si3N4、SiO230～70mol％、ZrO2 2～20mol％的混合靶材，其中mol％代表摩尔百分比含量，例如ZrO2 2～20mol％表示的是ZrO2的摩尔百分比占2～20％，所述耐热层3的热传导率小于5瓦/米·度。
在所述绝缘基板1的耐热层3上，溅射膜厚为100纳米～400纳米的发热电阻体层4，形成发热电阻体层4的成膜工程称为发热电阻体层成膜工程。在本实施例中，所述发热电阻体层4采用的材料是Ta、SiO2 40～60mol％的混合靶材。
在热处理过的绝缘基板1的发热电阻体层4表面溅射厚度约0.5微米～1.0微米的电极导线层，该工程称为电极导线层成膜工程。在本实施例中，所述电极导线层采用的材料是Al靶材。
然后，利用黄光制程，将发热电阻体层4上的电极导线层的一部分按预设的幅宽刻蚀去除，形成公共电极5a和个别电极5b，部分的露出发热电阻体层4，该工程称为电极导线刻蚀工程。
发热电阻体层4部分被露出，同样利用黄光制程，采用TaSiO2专用刻蚀液，将发热电阻体层4的一部分去除，形成发热电阻体4a，该工程称为发热电阻体刻蚀工程。如图2所示，所述发热电阻体4a沿绝缘基板1的长边方向分布，也就是说沿主打印方向分布，刻蚀形成的公共电极5a和个别电极5b与发热电阻体4a相连接。
之后，利用溅射的方法，在发热电阻体4a、公共电极5a、个别电极5b和耐热层3上，至少部分地形成第一保护层6，该工程称为第一保护层成膜工程。在本实施例中，所述第一保护层6采用的材料可以是Si3N4靶材。
利用溅射的方法，在所述第一保护层6上，至少部分地形成第二保护层7，该工程称为第二保护层成膜工程。在本实施例中，所述第二保护层7采用的材料可以是掺杂SiC的C靶材。
本发明所涉及的热敏打印头用发热基板由于在发热电阻体下的底釉层上形成了比第一保护层的热传导率低的耐热层，并且耐热层与第一保护层的热传导率的比值小于耐热层的厚度与第一保护层的厚度的比值，这样的设计既能解决对底釉层过热破坏保护不足的问题，又能防止耐热层热量散失过多影响打印浓度的问题。
实施例2
在本实施例中，所述耐热层3采用的是SiO2、ZrO2 2～20mol％的混合靶材，其热传导率小于5瓦/米·度。

Claims (3)

1.一种热敏打印头用发热基板，包括绝缘基板，在所述绝缘基板的表面至少局部形成的底釉层，其特征在于：还包括在所述绝缘基板及底釉层表面形成的耐热层，在所述耐热层表面形成的电极导线，所述电极导线包括公共电极和个别电极，通过所述公共电极和个别电极供电的发热电阻体，覆盖所述发热电阻体以及与发热电阻体相连的电极导线的至少一部分的第一保护层，覆盖所述第一保护层的至少一部分的第二保护层，其中所述耐热层的热传导率小于所述第一保护层的热传导率，并且所述耐热层与所述第一保护层的热传导率的比值小于所述耐热层与所述第一保护层的厚度的比值。
2.根据权利要求1所述的热敏打印头用发热基板，其特征在于：所述耐热层的成分包含二氧化硅、氮化硅和氧化锆，其中氧化锆的摩尔百分比占2～20％。
3.根据权利要求1所述的热敏打印头用发热基板，其特征在于：所述耐热层的成分包含二氧化硅和氧化锆，其中氧化锆的摩尔百分比占2～20％。
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