CN110139761A - 热接触管芯 - Google Patents

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Abstract

热接触装置可以包括嵌置在可模制材料中的热接触管芯。该热接触管芯可以包括集成到该热接触管芯中的多个电阻器,以及集成到该热接触管芯中且电耦接到该电阻器的多个加热器驱动器。该可模制材料与该热接触装置的热接触侧共面。另外,该可模制材料包括沿着介质进给路径的至少一个梯度边缘。

Description

热接触管芯
背景技术
热接触打印可以被定义为使用热在打印介质上产生图像的任何工艺。热接触打印装置可以使用将热逐个像素地施加到热致变色打印介质的热阵列、使染料从色带转移到接收基板的含有染料的色带、或者使着色剂形成在基板上或使着色剂转移到基板的其它工艺。
附图说明
附图示出了本文所述原理的各种示例,并且是说明书的一部分。所示出的示例仅用于说明,且不限制权利要求的范围。
图1是根据本文所述原理的一个示例的热接触管芯的俯视图。
图2是根据本文所述原理的一个示例的在图1的圆圈A内的图1的热接触管芯的俯视图。
图3是根据本文所述原理的一个示例的热接触装置的透视图。
图4是根据本文所述原理的一个示例的热接触管芯沿着图1的线B的剖视图。
图5是根据本文所述原理的另一示例的热接触管芯沿着图1的线B的剖视图。
图6是根据本文所述原理的又一个示例的热接触管芯沿着图1的线B的剖视图。
图7是根据本文所述原理的一个示例的包括热接触装置的打印杆的透视图。
图8是根据本文所述原理的一个示例的包括热接触装置和压紧辊的打印杆的透视图。
图9是根据本文所述原理的一个示例的包括热接触装置和压紧辊的打印杆沿着图8的线E的侧视平面图。
图10是是根据本文所述原理的一个示例的在热接触管芯内的两个相邻加热元件的热分布的表格。
在所有附图中,相同的附图标记表示相似但不一定相同的元件。附图不一定按比例绘制,并且某些部分的尺寸可被夸大以更清楚地说明所示的示例。另外,附图提供了与描述一致的示例和/或实施;然而,描述不限于附图中提供的示例和/或实施。
具体实施方式
在一些热接触打印装置中,诸如电阻器的多个加热元件可被包括在管芯内。可以使用例如晶体管类型或其它驱动集成电路(IC)选择性地启动加热电阻器,以在目标打印介质上形成图像。然而,在热接触打印装置中包括驱动IC以驱动加热电阻器限制了管芯的尺寸和管芯内加热电阻器的数量。这是由于可能难以物理地展开在管芯内且联接到管芯的元件。另外,随着提出更高密度的加热电阻器,展开在管芯内且联接到管芯的元件的成本增加。在这种情况下,在管芯内且联接到管芯的元件的物理展开会增加与管芯和热接触打印装置的材料和制造相关的成本。
另外,由于热接触打印装置内的元件布局的复杂性,与制造管芯相关的成本会增加。在管芯上集成驱动IC也是昂贵的,这是由于其可能占用管芯上的空间,导致在管芯内使用更多的材料,例如昂贵的硅。
本文所述的示例提供了一种热接触装置。该热接触装置可以包括嵌置在可模制材料中的热接触管芯。热接触管芯可以包括集成到热接触管芯中的多个电阻器,以及集成到热接触管芯中且电耦接到电阻器的多个加热器驱动器。可模制材料与热接触装置的热接触侧共面。另外,可模制材料包括沿着介质进给路径的至少一个梯度边缘。
热接触装置还可以包括在热接触管芯内的热扩散层,以增加热接触管芯的热阻。热扩散层可以包括硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃(PSG)、硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、其它热扩散材料及其组合。
热接触装置还可以包括在热接触管芯内的专用控制逻辑。另外,加热器驱动器可以是场效应晶体管(FET)。在一个示例中,硅管芯的厚度可以在50与675微米(μm)之间。
本文所述的示例还提供了打印杆。打印杆可以包括嵌置在可模制材料中的多个热接触管芯。每个热接触管芯可以包括集成到热接触管芯中的多个电阻器、集成到热接触管芯中且电耦接到电阻器的多个加热器驱动器、以及在热接触管芯内的用于增大热接触管芯的热阻的热扩散层。在一个示例中,可模制材料可以与热接触装置的热接触侧共面,并且可模制材料包括沿着介质进给路径的至少一个梯度边缘。在一个示例中,热扩散层可以包括硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃(PSG)、硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)、氮化硅(Si3N4)及其组合。启动电阻器的指令可以串行发送到加热器驱动器。热接触管芯还可以包括沉积在电阻器上的钝化层。
本文所述的示例还提供热接触结构。热接触结构可以包括至少部分地包覆模制在可模制材料中的热接触管芯。热接触管芯可以包括集成到热接触管芯中的多个电阻器,以及集成到热接触管芯中且电耦接到电阻器的多个加热器驱动器。可模制材料可以从热接触管芯延伸经过打印区域。另外,可模制材料可以与热接触装置的热接触侧共面。更进一步地,可模制材料可以包括沿着介质进给路径的至少一个梯度边缘。还可以包括热耦接到热接触管芯的换热器。
热接触结构还可以包括在热接触管芯内的热扩散层,以增加热接触管芯的热阻。热扩散层包括硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃(PSG)、硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)、氮化硅(Si 3N4),或者其组合。
如在本说明书和所附权利要求中所使用的,术语“多个”或类似语言应广义地理解为包括1到无穷大的任何正数;零不是数量,而是没有数量。
在以下描述中,出于解释的目的,阐述了许多具体细节以便提供对本系统和方法的透彻理解。然而,对于本领域技术人员显而易见的是,可以在没有这些具体细节的情况下实践本装置、系统和方法。说明书中对“示例”或类似语言的引用意味着如所描述的那样包括结合该示例描述的特定特征、结构或特性,但是可以被包括或不被包括在其它示例中。
现转而参看附图,图1是根据本文所述原理的一个示例的热接触管芯(100)的俯视图。另外,图2是根据本文所述原理的一个示例的在图1的圆圈A内的图1的热接触管芯的俯视图。热接触管芯(100)可以包括嵌置在可模制材料(102)内的条状管芯(101)。在一个示例中,条状管芯(101)可以包括硅管芯、多个加热元件(201)、多个加热元件驱动器(202)、散热器、钝化层、多个涂层、多个硅酸盐玻璃层、其它层或材料,以及其的组合。另外,在一个示例中,条状管芯的厚度可以在50与675微米(μm)之间。
可模制材料(102)可以包括可将热接触管芯(100)的各种元件模制到其中的任何材料。在一个示例中,可模制材料(102)是塑料、环氧树脂模制化合物(EMC)或其它可模制材料(102)。在一个示例中,热接触管芯(100)可以包括至少一个条状管芯(101),其被压缩模制到可模制材料(102)的整体本体中。例如,包括至少一个条状管芯(101)的打印杆可以包括模制到细长的单块模制本体中的多个条状管芯(101)。将条状管芯(101)模制在可模制材料(102)内使得能够通过分担接收来自接触热接触管芯(100)的元件(例如压紧辊)的压力的热接触管芯(100)的打印区域和其它区域来将较小的条状管芯(101)应用于热接触管芯(100)的模制本体(102)。通过这种方式,模制本体(102)有效地增大热接触管芯(100)的尺寸,这又改进了热接触管芯(100)的强度,降低了与在条状管芯(101)内的材料相关的成本,并且提供用于将热接触管芯(100)附接到例如在热接触打印装置中在壳体或支撑结构内的其它结构。
条状管芯(101)包括厚度为约675微米(μm)或更小且长度与宽度之比(L/W)至少为3的薄型硅、玻璃或其它基板。在一个示例中,条状管芯(101)的宽度可以为约300到500μm。
热接触管芯(100)的宽度(W)可以至少与打印区域一样大。在一个示例中,相对于热接触管芯(100)的打印区域可以被定义为与压紧辊子接触的区域。在另一示例中,宽度(W)可以大于打印区域。在该示例中,可模制材料(102)可以在与指示符W相关联的箭头的方向上进一步延伸,且可以使热接触管芯(100)更加坚固、在制造期间更易于操纵,并且可以增加热接触管芯(100)的整体强度。
另外,热接触管芯(100)的长度(L)可以至少与打印区域一样宽。在一个示例中,打印区域相对于热接触管芯(100)的长度(L)可以至少与可以在热接触管芯(100)被包括在其中的打印装置内打印的最宽打印介质一样宽。在一个示例中,热接触装置(100)可以包括沿着热接触装置(100)的长度布置的多个热接触管芯(100)。另外,在一个示例中,热接触管芯(100)可以定位在热接触装置(100)的可模制材料(102)中,使得加热元件(201)可以大致沿着热接触装置(100)的长度首尾相连地布置。通过这种方式,加热元件(201)可以与打印介质的任何部分接合并用于在该任何部分上进行打印。
在一个示例中,可模制材料(102)可以与热接触管芯(100)的热接触侧共面地形成。通过这种方式,诸如热接触纸的打印介质可以沿着热接触管芯(100)的表面行进,而不存在打印介质在热接触管芯(100)和压紧辊之间卡住的可能性。
另外,在另一示例中,可模制材料(102)可以包括沿着介质进给路径的至少一个梯度边缘(103)。梯度边缘(103)可以包括倾斜或弯曲边缘,使得打印介质被压在热接触管芯(100)和压紧辊之间以与热接触管芯(100)和压紧辊接合,而不会被压入热接触管芯(100)的刚性边缘中。梯度边缘(103)可以在使各个热接触管芯(100)彼此分开的单体化工艺期间形成。
参考图2,加热元件(201)和加热元件驱动器(202)可以电耦接,以便加热元件驱动器(202)基于被发送到该加热元件驱动器(202)的信号来激活加热元件(201)。在图2中描绘了两列加热元件(201)。但是,可以在热接触管芯(100)内包括任何数量的加热元件列,以提供更大或更小的加热元件密度。加热元件(201)的密度等于可以在被打印在打印介质上的图像内实现的像素密度。在一个示例中,可以在热接触管芯(100)的在加热元件(201)之间的条状管芯(101)中限定多个沟槽(201),以减少或消除加热元件(201)之间的串扰。在一个示例中,加热元件(201)可以被布置在热接触管芯(100)内以形成任何像素密度,且可以包括例如300、600、1200、2400点/英寸(dpi),或其它dpi值。
在一个示例中,可以增加加热元件(201)的密度以解决青色、品红色和黄色平面的书写系统问题。在一些示例中,可以使用不同量的时间和温度量来将青色、品红色和黄色的不同颜色平面书写到打印介质。加热元件(201)密度增加使得能实现这些不同的温度和时间范围,这是由于可以激活更多的加热元件(201)以适应这些不同的颜色平面。
另外,加热元件驱动器(202)还呈围绕加热元件(201)的两列布置,使得加热元件驱动器(202)可以电耦接到加热元件(201)。尽管加热元件(201)和加热元件驱动器(202)以图2所示的方式布置,但是加热元件(201)和加热元件驱动器(202)能够以任何方式布置在条状管芯(101)内,以允许考虑像素密度、电互连及其它布置驱动考量。例如,加热元件(201)可以沿着条状管芯(101)的边缘、在其中心或其它部分布置。相对于其它技术,本文所述的示例提供了每线性英寸包括更多个加热元件(201)的能力。
在一个示例中,加热元件(201)可以是能够基于从加热元件驱动器(202)发送的信号产生热量的任何电装置。在一个示例中,加热元件(201)是电阻器。加热元件(201)可以在条状管芯(101)的任何层处集成到条状管芯(101)中。
在一个示例中,加热元件驱动器(202)可以是能够将电子信号和电力切换到加热元件(201)的任何晶体管装置。例如,加热元件驱动器(202)可以是晶体管、双极结晶体管(BJT)、场效应晶体管(FET)、结栅场效应晶体管(JFET)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、互补金属氧化物半导体(CMOS)、CD40型电路、喷射MOS电路、薄膜晶体管、其它类型的晶体管器件及其组合。在一个示例中,加热元件驱动器(202)可以实施为集成电路(IC)。加热元件驱动器(202)可以在条状管芯(101)的任何层处集成到条状管芯(101)中。在采用CMOS或类似装置的示例中,相对与使用可以位于条状管芯(101)之外的直接驱动加热器来传输并行数据,这些装置提供串行数据传输。另外,专用控制逻辑可以被包括在加热元件驱动器(202)内或作为加热元件驱动器(202)的一部分。专用控制逻辑用于限定加热元件驱动器(202)被激活的顺序。
图3是根据本文所述原理的一个示例的热接触装置(100)的透视图。如图3所示,热接触装置(100)可以包括多个条状管芯(101)。在该示例中,可以使用嵌入压合来确保在两个条状管芯(101)之间不出现热接触的间隙。在该示例中,加热元件(201)可以彼此间隔开以提供300点/英寸(dpi)的分辨率,其允许嵌入压合的公差。在另一示例中,可基于条状管芯(101)内的加热元件(201)的密度实施打印介质横过热接触装置(100)的多个额外通道,从而覆盖压合接头(如果存在)。
另外,如图3所示,可模制材料可以包括沿着介质进给路径的至少一个梯度边缘(103)。介质进给路径由箭头C表示。梯度边缘(103)可以包括如图3所示的倾斜边缘,或者弯曲边缘,以允许被压在热接触管芯(100)和压紧辊之间的打印介质与热接触管芯(100)和夹紧辊接合,而不会被压入热接触管芯(100)的刚性边缘中。在一个示例中,梯度边缘(103)可在使各个热接触管芯(100)彼此分开的单体化工艺期间切割。在另一示例中,梯度边缘(103)可在可模制材料(102)的模制工艺期间形成。
图4是根据本文所述原理的一个示例的热接触管芯(100)沿着图1的线B的剖视图。在图4的示例中,热接触管芯(100)可以包括多个加热元件(201)和多个加热元件驱动器(202)。在一个示例中,加热元件驱动器(202)可以形成于铝层(404)下方。铝层(404)的厚度可为约0.9微米(μm)。
可以在加热元件(201)和加热元件驱动器(202)与热扩散层(402)之间沉积一层原硅酸四乙酯(Si(OC2H5)4(TEOS)。热扩散层(402)可以是大约10μm厚,并且使硅层(403)热阻增加,且使由加热元件(201)产生的更多热量沿箭头D的方向从热接触管芯(100)的结构移出且移向使用热接触管芯(100)在其上打印的打印介质。
在一个示例中,热扩散层(402)可以埋在条状管芯(101)内。另外,在一个示例中,热扩散层(402)可以由掺杂材料制成。在一个示例中,热扩散层(402)可以包括硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃(PSG)、硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)、氮化硅(Si3N4)、其它热扩散材料以及其组合。硅层(403)可以沉积在热扩散层(402)下方。可模制材料(102)被模制在条状管芯(101)的至少一部分周围。包括带有硅层(403)的硅基条状管芯(101)使得能将硅层(403)减薄到一厚度,该厚度被调节以改进热接触管芯(100)的热性能。在一个示例中,可以将条状管芯减薄到50至675μm厚,以获得优异的热性能。
图5是根据本文所述原理的另一示例的热接触管芯(100)沿着图1的线B的剖视图。在图5中,相对于图1至图4类似地编号的这些元件在上文结合图1至图4以及本文其它部分作了描述。图5的示例性热接触管芯(100)还可以包括沉积在加热元件(201)和铝层(404)上的钝化层(504)。钝化层(504)增加了热接触管芯(100)的机械强度,使得其能够承受从压紧辊以及与热接触管芯(100)相互作用的打印介质施加在热接触管芯(100)上的压力。
另外,钝化层(504)将热接触管芯(100)与例如在热接触管芯(100)被包括在其中的热接触打印装置内的其它元件电隔离且电绝缘。钝化层(504)的介电常数可以高于例如用作热扩散层(402)的那些材料。在一个示例中,钝化层(504)和热扩散层(402)上使用的材料可以具有不同的介电常数。
另外,钝化层(504)用于在打印到打印介质期间帮助从条状管芯(101)内的加热元件(201)到打印介质的热传递。钝化层(504)可以由例如碳化硅(SiC)、一氮化硅(SiN)、氮化硅(Si3N4)、TEOS、掺杂钝化材料、其它电隔离导热钝化材料及其组合制成。
另外,钝化层(504)用于在打印介质与加热元件(201)直接接触的情况下保护打印介质免于燃烧,且形成一平坦表面,打印介质在该平坦表面上。通过这种方式,钝化层(504)既用作由加热元件(201)产生的极端热的绝缘体,又用作确保足够的热量从加热元件传输至打印介质的导热体。
已经描述了热扩散层(402)和钝化层(504),表1包括在热扩散层(402)和钝化层(504)中使用的许多材料的多种性质。
材料 热导率(W/mK) 热容(mJ/mm<sup>3</sup>K) 热容(J/m<sup>3</sup>K)
Y掺杂SiN 30.0 2.00 2.00E+06
177.0 2.42 2.42E+06
TaSiN 27.2 2.42 2.42E+06
BaCaO 3.0 1.76 1.76E+06
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 30.0 3.46 3.46E+06
WSiN 27.21 2.00 2.00E+06
TEOS 1.37 2.16 2.16E+06
PSG 1.0 1.33 1.33E+06
140.0 1.65 1.65E+06
塑料 0.335 1.93 1.93E+06
活性层 0.05 1.07 1.07E+06
空气 2.63E-02 0.00117 1.17E+03
Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub> 1.2 2.0 2.00E+06
表1:材料性质
从上表1中可见,相对于例如BaCaO、TEOS、PSG、塑料、空气和Si3N4,y掺杂SiN、铝、TaSiN、Al2O3、WSiN和硅具有相对较高的导热性。未掺杂一氮化硅(SiN)具有与Si3N4类似的材料特性。
利用该信息,热扩散层(402)用于确保由加热元件(201)产生的热不会穿过条状管芯(101)到达硅层(403)。由于硅相对于本文所述的可用作热扩散层(402)的其它材料具有如此高的热导率,在没有热扩散层(402)的情况下,硅可以简单地将由加热元件(201)产生的热量从条状管芯(101)的与箭头D相对的底部发散出去。这将导致由加热元件(201)产生的热量不能正确地加热打印介质以产生图像,并且会导致图像质量受负面影响。
另外,用于增加热接触管芯(100)的机械可靠性的钝化层(504)将热接触管芯(100)电隔离,并且在打印介质与加热元件(201)直接接触的情况下保护打印介质免于燃烧,还有助于从条状管芯(101)内的加热元件(201)到打印介质以受控且一致的方式的热传递。因此,热扩散层(402)和钝化层(504)用于传导由加热元件(201)产生的热量以使热量沿着箭头D的方向移动,而不是传导到在热扩散层(402)下方的层(例如硅层(403))中。
图5的示例还可以包括陶瓷层(502),热接触管芯(100)位于该陶瓷层(502)上。陶瓷层(502)可以是大约1,200μm厚,且可以由例如氧化铝或其它陶瓷材料制成。陶瓷层(502)可以设置在背板(503)上。背板(503)可以是大约2,500μm厚,且可以由铝制成。因此,在图5的示例中,热接触管芯(100)可以由陶瓷层(502)和背板(503)支撑。
图6是根据本文所述原理的又一个示例的热接触管芯(100)沿着图1的线B的剖视图。在图6中,相对于图1至图5类似地编号的这些元件在上文结合图1至图5以及本文其它部分作了描述。图6的示例可以包括在三个侧面上围绕硅层(403)的可模制材料(102)的一部分,可模制材料(102)的一部分插入在硅层(403)与陶瓷层(502)及背板(503)之间。通过这种方式,硅层(403)被与陶瓷层(502)及背板(503)隔离。
图7是根据本文所述原理的一个示例的包括热接触装置(100)的打印杆(700)的透视图。打印杆(700)可以包括电耦接到热接触装置(100)的条状管芯(101)的加热元件(201)和加热元件驱动器(202)的多个电互连件(701)。电互连件(701)可以将热接触装置(100)电耦接到柔性电路(702)。在一个示例中,可以使用多个引线键合部来实现电互连件(701)与热接触装置(100)的元件的电耦接。电互连件(701)可以位于热接触装置(100)的端部且被耦接到该端部,以便在打印区域之外,这继而最小化对打印介质进给路径的影响。
柔性电路(702)可以是使用例如压敏粘合剂联接到诸如铝散热器的散热器(705)的双层柔性电路。散热器(705)的厚度可以为约2至3毫米(mm)。热接触装置(100)可以使用薄的热粘结线联接到散热器(705)。在图5的示例中,硅层(403)被热耦接到背板(503)。在该示例中,背板(503)可以是图7中描绘的散热器(705)。散热器(705)可以是传递将由条状管芯(101)的加热元件(201)产生的废热传递到诸如环境空气的环境空间的任何类型的换热器或被动热交换装置。
柔性电路(702)可以延伸热接触装置(100)的长度,以电耦接到位于热接触装置(100)两端的两个电互连件(701)。另外,柔性电路(702)可以环绕散热器(705)的一端,以便延伸到打印电路组件(PCA)接口(703)。PCA接口(703)可以是例如能够电耦接到PCA的低插入力(LIF)连接器或零插入力(ZIF)连接器。在该示例中,PCA接口(703)上可以包括多个接触垫(704),以便在PCA接口(703)和例如打印杆(700)被包括在其中的热接触打印装置的电子部件之间提供电接口。在一个示例中,PCA接口(703)可以用压敏粘合剂(706)硬化。
图8是根据本文所述原理的一个示例的包括热接触装置(100)和压紧辊(801)的打印杆(700)的透视图。图9是根据本文所述原理的一个示例的包括热接触装置和压紧辊的打印杆沿着图8的线E的侧视平面图。如图8和图9所示,打印介质(850)可以被进给到接合在热接触装置(100)和压紧辊(850)之间。当打印介质(850)在热接触装置(100)和压紧辊(850)之间行进时,介质被抵靠热接触装置(100)压紧并且由各个加热元件(201)产生的热量使得打印介质(850)被书写。压紧辊(801)的机械接触通过包覆模制条状管芯(101)来实现,使得条状管芯(101)与可模制材料(102)共面。其中包括打印杆(700)的热接触打印装置可以是染料扩散热转印装置、直接热敏打印装置、直接热转印装置或其它热接触打印装置。
图10是根据本文所述原理的一个示例的描绘热接触管芯(100)内的两个相邻加热元件(201)的热分布的表(1000)。在存在和不存在热扩散层(402)以及存在和不存在可模制材料层(102)的情况下进行各种模拟。如各种运行的数据所示,可以通过调整包括钝化层(504)、热扩散层(402)、硅层(403)和可模制材料的各种层的厚度来实现热效率(102)。热扩散层(402)通过使硅层(403)热阻增加来提供热效率的这种增加,并且使由加热元件(201)产生的热量能更多地从热接触管芯(100)的结构移出到打印介质。另外,图10的表格中的数据表明,在条状管芯(101)上包括加热元件驱动器(202)使获得的热量更高。更进一步地,诸如EMC的可模制材料(102)的存在或厚度不会显着影响热效率。另外,25伏(V)或更高的驱动电压也提供更高温度。
在此参考根据本文所述原理的示例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图来描述本系统和方法的各方面。流程图图示和框图的每个块以及流程图图示和框图中的块的组合可以由计算机可用程序代码实现。计算机可用程序代码可以被提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器以产生机器,使得计算机可用程序代码在通过例如包括在加热元件驱动器(202)或其它可编程数据处理装置中或作为其一部分的专用控制逻辑执行时实现在流程图和/或框图块中指定的功能或动作。在一个示例中,计算机可用程序代码可以包含在计算机可读存储介质中;计算机可读存储介质是计算机程序产品的一部分。在一个示例中,计算机可读存储介质是非暂时性计算机可读介质。
说明书和附图描述了热接触装置可以包括嵌置在可模制材料中的热接触管芯。热接触管芯可以包括集成到热接触管芯中的多个电阻器,以及集成到热接触管芯中且电耦接到电阻器的多个加热器驱动器。可模制材料与热接触装置的热接触侧共面。另外,可模制材料包括沿着介质进给路径的至少一个梯度边缘。
该热接触装置可以改善热传递使其在短时间内到打印介质,同时提高热图像质量,并且利用具有埋入多晶硅层的薄型窄硅改善与散热器的热耦接,以实现长时间打印。硅层提供完全集成的加热元件驱动器和加热元件,以确保CMOS缩放功能。另外,与其它热接触装置成本相比,这种布置提供了更简单的驱动电子器件,从而将硬件成本减少至少50%。
另外,与可在例如基于陶瓷薄膜的流体喷射装置内提供的加热元件密度相比,可在热接触装置内提供每线性测量更高的加热元件密度,其中所述流体喷射装置包括具有片外驱动器的直接驱动加热器。另外,与使用具有片外驱动器的直接驱动加热器传输并行数据相比,集成加热元件驱动器允许传输串行数据。另外,通过包覆模制与可模制材料共面的硅管芯,实现了压紧辊的更有效和成本更低的机械接触。在对可模制材料的单个化期间形成的诸如倾斜或凹槽切割边缘的梯度边缘允许打印介质公差进一步远离打印区域移动。
更进一步地,位于硅内部和加热元件下方的大约10μm厚的埋入掺杂扩散层使硅层对于热量从结构移除更具耐热性。与可在包括具有片外驱动器的直接驱动加热器的陶瓷薄膜提供的加热元件密度相比,热接触装置可以实现每线性测量更高的加热元件密度。另外,在加热器电阻器之间有许多沟槽,以减少或消除加热元件之间的串扰。
已经呈现了前面的描述以说明和描述所描述的原理的示例。该描述并非旨在穷举或将这些原理限制于所公开的任何精确形式。鉴于上述教导,许多修改和变化都是可能的。

Claims (15)

1.一种热接触装置,包括:
嵌置在可模制材料中的热接触管芯,所述热接触管芯包括:
集成到所述热接触管芯中的多个电阻器;和
集成到所述热接触管芯中且电耦接到所述电阻器的多个加热器驱动器;
其中,所述可模制材料与所述热接触装置的热接触侧共面,以及
其中,所述可模制材料包括沿着介质进给路径的至少一个梯度边缘。
2.根据权利要求1所述的热接触装置,其特征在于,所述热接触装置还包括在所述热接触管芯内的用以增加所述热接触管芯的热阻的热扩散层。
3.根据权利要求1所述的热接触装置,其特征在于,所述热扩散层包括硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃(PSG)、硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、硅氮化硅(SiN)、其它热扩散材料或其组合。
4.根据权利要求1所述的热接触装置,其特征在于,所述热接触装置还包括在所述热接触管芯内的专用控制逻辑。
5.根据权利要求1所述的热接触装置,其特征在于,所述加热器驱动器是场效应晶体管(FET)。
6.根据权利要求1所述的热接触装置,其特征在于,所述硅管芯的厚度在50与675微米(μm)之间。
7.一种打印杆,包括:
嵌置在可模制材料中的多个热接触管芯,每个所述热接触管芯包括:
集成到所述热接触管芯中的多个电阻器;
集成到所述热接触管芯中且电耦接到所述电阻器的多个加热器驱动器;以及
在所述热接触管芯内的用以增加所述热接触管芯的热阻的热扩散层。
8.根据权利要求7所述的打印杆,其特征在于:
所述可模制材料与所述热接触装置的热接触侧共面;以及
所述可模制材料包括沿着介质进给路径的至少一个梯度边缘。
9.根据权利要求7所述的打印杆,其特征在于,所述热扩散层包括硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃(PSG)、硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、硅氮化硅(SiN)或其组合。
10.根据权利要求7所述的打印杆,其特征在于,激活所述电阻器的指令被串行地发送到所述加热器驱动器。
11.根据权利要求7所述的打印杆,其特征在于,所述热接触管芯还包括沉积在所述电阻器上的钝化层。
12.一种热接触结构,包括:
热接触管芯,所述热接触管芯至少部分地包覆模制在可模制材料中,所述热接触管芯包括:
集成到所述热接触管芯中的多个电阻器;和
集成到所述热接触管芯中且电耦接到所述电阻器的多个加热器驱动器,
其中,所述可模制材料从所述热接触管芯延伸经过打印区域。
13.根据权利要求12所述的热接触结构,其特征在于:
所述可模制材料与所述热接触装置的热接触侧共面;以及
所述可模制材料包括沿着介质进给路径的至少一个梯度边缘。
14.根据权利要求12所述的热接触结构,其特征在于,所述热接触结构还包括热耦接到所述热接触管芯的换热器。
15.根据权利要求12所述的热接触结构,其特征在于,所述热接触结构还包括被限定在所述电阻器之间的多个沟槽。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3852563A (en) * 1974-02-01 1974-12-03 Hewlett Packard Co Thermal printing head
US4030408A (en) * 1975-01-21 1977-06-21 Juichiro Ozawa Thermal printer head
GB2052394A (en) * 1979-06-05 1981-01-28 Minnesota Mining & Mfg Thermal print head
US5122812A (en) * 1991-01-03 1992-06-16 Hewlett-Packard Company Thermal inkjet printhead having driver circuitry thereon and method for making the same
US5635968A (en) * 1994-04-29 1997-06-03 Hewlett-Packard Company Thermal inkjet printer printhead with offset heater resistors
EP1080922A2 (en) * 1999-08-31 2001-03-07 Riso Kagaku Corporation Thick film thermal head and method of manufacturing the same
CN1654221A (zh) * 2004-02-10 2005-08-17 阿尔卑斯电气株式会社 热敏头及其制造方法
CN2743136Y (zh) * 2004-11-09 2005-11-30 山东新北洋信息技术股份有限公司 反射热方式的热打印头
CN101417546A (zh) * 2007-10-23 2009-04-29 精工电子有限公司 加热电阻元件及其制造方法、热敏头和打印机
CN103101323A (zh) * 2011-10-06 2013-05-15 精工电子有限公司 热敏头、热敏头的制造方法以及热敏打印机
CN105163943A (zh) * 2013-07-29 2015-12-16 惠普发展公司,有限责任合伙企业 流体喷出设备

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS581576A (ja) 1981-06-27 1983-01-06 Toshiba Corp 2次元サ−マルヘツド
KR870008706A (ko) 1986-03-06 1987-10-20 오오가 노리오 열 프린트 헤드
AUPP398798A0 (en) 1998-06-09 1998-07-02 Silverbrook Research Pty Ltd Image creation method and apparatus (ij43)
US7578582B2 (en) 1997-07-15 2009-08-25 Silverbrook Research Pty Ltd Inkjet nozzle chamber holding two fluids
US6378984B1 (en) 1998-07-31 2002-04-30 Hewlett-Packard Company Reinforcing features in flex circuit to provide improved performance in a thermal inkjet printhead
US6543883B1 (en) 2001-09-29 2003-04-08 Hewlett-Packard Company Fluid ejection device with drive circuitry proximate to heating element
JP4548370B2 (ja) * 2006-03-17 2010-09-22 ソニー株式会社 サーマルヘッド及びプリンタ装置
US8144175B2 (en) 2007-10-23 2012-03-27 Seiko Instruments Inc. Heating resistor element, manufacturing method for the same, thermal head, and printer
CN105793044B (zh) * 2013-11-27 2017-10-10 惠普发展公司,有限责任合伙企业 具有由坝状物围绕的接合焊盘的打印头

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3852563A (en) * 1974-02-01 1974-12-03 Hewlett Packard Co Thermal printing head
US4030408A (en) * 1975-01-21 1977-06-21 Juichiro Ozawa Thermal printer head
GB2052394A (en) * 1979-06-05 1981-01-28 Minnesota Mining & Mfg Thermal print head
US5122812A (en) * 1991-01-03 1992-06-16 Hewlett-Packard Company Thermal inkjet printhead having driver circuitry thereon and method for making the same
US5635968A (en) * 1994-04-29 1997-06-03 Hewlett-Packard Company Thermal inkjet printer printhead with offset heater resistors
EP1080922A2 (en) * 1999-08-31 2001-03-07 Riso Kagaku Corporation Thick film thermal head and method of manufacturing the same
CN1654221A (zh) * 2004-02-10 2005-08-17 阿尔卑斯电气株式会社 热敏头及其制造方法
CN2743136Y (zh) * 2004-11-09 2005-11-30 山东新北洋信息技术股份有限公司 反射热方式的热打印头
CN101417546A (zh) * 2007-10-23 2009-04-29 精工电子有限公司 加热电阻元件及其制造方法、热敏头和打印机
CN103101323A (zh) * 2011-10-06 2013-05-15 精工电子有限公司 热敏头、热敏头的制造方法以及热敏打印机
CN105163943A (zh) * 2013-07-29 2015-12-16 惠普发展公司,有限责任合伙企业 流体喷出设备

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