CN114368224B - 耐能量耐腐蚀的热敏打印头用发热基板 - Google Patents

耐能量耐腐蚀的热敏打印头用发热基板 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种能够改善热敏打印头中发热电阻体的耐能量特性，并提高发热基板耐腐蚀性能的耐能量耐腐蚀的热敏打印头用发热基板，其特征在于，所述玻璃釉保护层中包含由高转移点或高软化点绝缘玻璃釉构成的第一绝缘玻璃釉保护层，第一绝缘玻璃釉保护层的外侧还设有由低转移点或低软化点绝缘玻璃釉构成的第二绝缘玻璃釉保护层，本发明生产方法简单、成本低，能减少高印字能量导致的发热电阻体破坏、提高打印头高温高湿度下的耐腐蚀能力以及耐磨损性能。

Description

耐能量耐腐蚀的热敏打印头用发热基板
技术领域：
本发明涉及热敏打印头制造技术领域，具体的说是一种能够显著改善热敏打印头中发热电阻体的耐能量特性，并有效提高发热基板耐腐蚀性能的热敏打印头发热基板。
背景技术：
众所周知，现有技术中的热敏打印头包括绝缘基板，绝缘基板表面设有底釉层，在所述绝缘基板与底釉层表面设有共通电极和个别电极，发热电阻体配置在两电极之间，共通电极一端与发热电阻体相连，另一端用于与电源相连，个别电极一端与发热电阻体相连，其另一端与焊盘相连，发热电阻体、个别电极与共通电极表面设有玻璃釉保护层。
现有技术中的热敏打印头在印字介质感度较低以及印字介质质量差，热敏打印头发热电阻体需要更多的焦耳热使印字介质发色，更多的焦耳热导致发热温度超过发热电阻体内部玻璃软化点或转移点温度时，发热电阻体容易发生电阻值升高破坏；高温高湿度环境下，保护层耐腐蚀性不足破坏使金属电极被腐蚀断线；另外，在印字介质质量差、室外等环境下，保护层耐磨性能不足，电阻体或金属电极被介质或异物颗粒划伤，均导致产品损坏。
发明内容：
本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种能够显著改善热敏打印头中发热电阻体的耐能量特性，并有效提高发热基板耐腐蚀性能的热敏打印头发热基板。
本发明通过以下措施达到：
一种耐能量耐腐蚀的热敏打印头发热基板，设有绝缘基板，绝缘基板上表面部分的设有非晶质玻璃材料构成的底釉层，底釉层的表面设有共通电极和个别电极，发热电阻体配置在共通电极和个别电极之间，共通电极一端与发热电阻体相连，另一端用于与电源相连；个别电极一端与发热电阻体相连，另一端与焊盘相连；发热电阻体、个别电极与共通电极的表面设有玻璃釉保护层，其特征在于：所述玻璃釉保护层中包含由高转移点或高软化点绝缘玻璃釉构成的第一绝缘玻璃釉保护层，第一绝缘玻璃釉保护层的外侧还设有由低转移点或低软化点绝缘玻璃釉构成的第二绝缘玻璃釉保护层，所述第一绝缘玻璃釉保护层的转移点为600-725℃，或软化点为700-870℃；所述第二绝缘玻璃釉保护层的转移点小于600℃，或软化点小于700℃。
本发明所述第一绝缘玻璃釉保护层中，高转移点或高软化点绝缘玻璃釉的组合物以氧化物状态计，SiO2含有量49.4mol％-56.8mol％、Al2O3含有量13.7mol％-26.7mol％、CaO含有量3.5mol％-13.8mol％、BaO含有量1.5mol％-5.9mol％、PbO含有量4.8mol％-17.7mol％、ZrO2含有量1.2mol％-5.0mol％。
进一步，本发明所述第一绝缘玻璃釉保护层中，高转移点或高软化点绝缘玻璃釉的组合物以氧化物状态计，SiO2含有量49.4mol％-54.5mol％、Al2O3含有量17.7mol％-26.7mol％、CaO含有量3.5mol％-10.5mol％、BaO含有量1.5mol％-5.0mol％、PbO含有量8.5mol％-17.7mol％、ZrO2含有量1.2mol％-3.8mol％；
更进一步，所述第一绝缘玻璃釉保护层中，高转移点或高软化点绝缘玻璃釉的组合物以氧化物状态计，SiO2含有量52.0mol％-54.5mol％、Al2O3含有量17.7mol％-22.5mol％、CaO含有量6.5mol％-10.5mol％、BaO含有量2.5mol％-5.0mol％、PbO含有量8.5mol％-13.5mol％、ZrO2含有量2.5mol％-3.8mol％。
本发明所述第一绝缘玻璃釉保护层的外侧设有两层上的玻璃釉保护层，第一绝缘玻璃釉保护层以外的其它玻璃釉保护层的转移点或软化点低于第一绝缘玻璃釉保护层组合物的转移点或软化点，后续称为低转移点或低软化点绝缘玻璃釉保护层；所述两层以上的玻璃釉保护层可以是绝缘玻璃釉层，也可以是导电玻璃釉层，当选用导电玻璃釉层时，导电玻璃釉保护层的电阻率是0.01Ω·m-10KΩ·m。
本发明涉及的绝缘玻璃釉保护层组合物中，其形态并不是以各种单一氧化物存在，通常以复合氧化物或者化合物的状态，本发明中玻璃组合物的成分按照通常惯例，以换算为单一氧化物进行标记，例如，绝缘玻璃釉中可能含有PbSiO3等形态，以单一氧化物分别标记为PbO、SiO2。
本发明的该方案的有益效果在于，采用所述高转移点或高软化点绝缘玻璃釉作为第一保护层，在烧结时部分地扩散入电阻体内部，提高了发热电阻体内玻璃组合物的转移点或软化点，提高发热电阻体耐能量特性，减少发热电阻体在较高能量打印时的电阻值升高；所述高转移点或高软化点绝缘玻璃釉，采用高温熔融制得，并且需要采用较高温度烧结，具有良好的化学稳定性，显著增强产品耐腐蚀性能，在高转移点或高软化点的第一绝缘玻璃釉保护层表面设有第二玻璃釉保护层，进一步提高产品耐腐蚀性能、耐磨性能，本发明的热敏打印头用发热基板,具有生产方法简单、成本低的特点，能极大地减少高印字能量导致的发热电阻体破坏、提高打印头高温高湿度下的耐腐蚀能力以及耐磨损性能，显著提高了产品的可靠性。
附图说明：
附图1是本发明实施例1的结构示意图。
附图2是本发明实施例2的结构示意图。
附图标记：绝缘基板1、底釉层2、共通电极与个别电极3、发热电阻体4、保护层5、第一保护层5a、第二保护层5b、第三保护层5c。
具体实施方式：
下面结合实施例进一步说明本发明的技术方案，但本发明并不限定于此；其中用于评价产品性能的各指标含义如下：
烧成外观：(1)使用表面粗糙度测试仪测量表面粗糙度，对每个组成的玻璃釉料取10个样品进行测定，并求取其平均值；(2)体视显微镜观察玻璃釉表面状态：表面流平以及缺陷。
Tg(玻璃转移点温度)、Ts(玻璃软化点温度)：采用差热分析DTA，对每个组成的玻璃釉料取10个样品进行测定，并求取其平均值。
STOL(耐能量测试)：对电阻体施加1.5～2倍额定发热能量，测定发热电阻体的电阻值变化率，对每个组成的玻璃釉料保护层样品测定192个发热电阻体，并求取其平均值。
耐腐蚀测试：固定温度、固定湿度条件下，热敏打印头实际工作状态时通电待机，测定绝缘玻璃釉保护层发生腐蚀破坏的时间。
准备实验：首先，将各种氧化物，按照计量比进行混合，高温熔融制得玻璃料，取各个样品进行Tg、Ts测定；取适量玻璃料粉碎后制得玻璃釉粉，添加填料、有机溶剂以及树脂，混合后制得高转移点或高软化点绝缘玻璃釉保护层浆料。
以氧化物计算，高转移点或高软化点绝缘玻璃釉组合物各种成分含量，如表1：
表1：
Figure GDA0003261521070000051
其次，将上述制得的绝缘玻璃釉保护层浆料，印刷于已经制备完成电极、二氧化钌发热电阻体的基板表面，烧结制成第一绝缘玻璃釉保护层，制成热敏打印头基板，进行耐功率特性测试、耐腐蚀特性测试，其各项结果记录在表2中：
表2：
第一保护层 烧结表面状态 STOL(％) 耐腐蚀特性(Hr)
试样1 平滑 -7.5％ 300
试样2 无光泽，粗糙度大 -5.0％ 24
试样3 平滑、光泽 -2.5％ 168
试样4 平滑、光泽 -2.0％ 192
试样5 平滑、光泽 -1.9％ 192
试样6 无光泽 -2.2％ 144
试样7 无光泽 -2.3％ 144
试样8 无光泽 -1.5％ 48
另外，选择STOL＜3％的试样3-试样7绝缘玻璃釉保护层浆料，印刷于已经制备完成电极、二氧化钌发热电阻体的基板表面，烧结制成高转移点或软化点第一绝缘玻璃釉保护层，然后印刷、烧结第二玻璃釉保护层浆料制成第二绝缘玻璃釉保护层；部分样品印刷、烧结第三玻璃釉保护层浆料，分别制成热敏打印头基板，进一步进行耐功率特性测试、耐腐蚀特性测试，本发明的热敏打印头耐能量以及耐腐蚀性能进一步提升，其各项结果记录在表3中：
表3：
Figure GDA0003261521070000061
实施例1：
如图1所示，本例所涉及的耐能量耐腐性的热敏打印头用发热基板包括绝缘基板1，在所述绝缘基板1的表面部分的设有非晶质玻璃材料构成的底釉层2，在所述底釉层2的表面设有共通电极与个别电极3，发热电阻体4沿主打印方向配置在共通电极与个别电极3之间，作为产生焦耳热的发热电阻体，所述共通电极的一端沿副打印方向与所述发热电阻体4相连接，其另一端用于与电源相连接；所述个别电极的一端沿副打印方向与所述发热电阻体4相连接，为保护发热基板，在所述发热电阻体4、共通电极与个别电极3的表面覆盖保护层5，所述保护层5选用试样3由转移点600℃、软化点700℃绝缘玻璃釉构成第一保护层5a以及由绝缘玻璃釉构成的第二保护层5b组成；
本例中，高软化点或转移点玻璃釉构成的第一保护层5a烧结时部分地扩散入发热电阻体，提高了发热电阻体的玻璃软化点温度，增强了发热的电阻体的耐功率特性；由绝缘玻璃釉构成的第二保护层5b，烧结时具有一定的流动性、烧结后具有良好的表面平滑性，5b表面的极少缺陷，提高产品耐腐蚀性能，同时5b具有良好的耐磨性能，得到耐能量、耐腐蚀、耐磨损的热敏打印头基板。
实施例2：
如图2所示，本发明所涉及的耐能量耐腐性的热敏打印头用发热基板包括绝缘基板1，在所述绝缘基板1的表面部分的设有非晶质玻璃材料构成的底釉层2。在所述底釉层2的表面设有共通电极与个别电极3，发热电阻体4沿主打印方向配置在共通电极与个别电极3之间，作为产生焦耳热的发热体，所述共通电极的一端沿副打印方向与所述发热电阻体4相连接，其另一端用于与电源相连接；所述个别电极的一端沿副打印方向与所述发热电阻体4相连接，为保护发热基板，在所述发热电阻体4、共通电极与个别电极3的表面覆盖保护层5，所述保护层5，选用试样5，由转移点683℃、软化点812℃的绝缘玻璃釉构成第一保护层5a、现有技术的绝缘玻璃釉构成的第二保护层5b以及电阻率0.1Ω·m的导电玻璃釉构成的第三保护层5c组成。
本例中，高软化点玻璃釉5a烧结时部分地扩散入发热电阻体，提高了发热电阻体的玻璃软化点温度，增强了发热电阻体的耐能量特性；绝缘玻璃保护层5b，烧结时具有良好的流动性、烧结后绝缘玻璃釉5具有良好的表面平滑性，提高高软化点玻璃釉5a表面的致密性，导电玻璃釉层5c具有降低热敏打印头表面电位且具有较强的耐磨性，在高湿度环境下进一步提升产品耐腐蚀、抗静电、耐磨性能，得到耐能量、耐腐蚀、耐磨损的热敏打印头基板。
本发明还可以采用其它组合方式，例如采用高软化点或高转移点玻璃釉作为第一保护层，采用低软化点或低转移点绝缘玻璃釉作为第二保护层，再采用低软化点或低转移点绝缘玻璃釉作为第三保护层共同构成保护层，采用类似方案的组合也均属于本发明范畴。

Claims (4)

1.一种耐能量耐腐蚀的热敏打印头发热基板，设有绝缘基板，绝缘基板上表面部分的设有非晶质玻璃材料构成的底釉层，底釉层的表面设有共通电极和个别电极，发热电阻体配置在共通电极和个别电极之间，共通电极一端与发热电阻体相连，另一端用于与电源相连；个别电极一端与发热电阻体相连，另一端与焊盘相连；发热电阻体、个别电极与共通电极的表面设有玻璃釉保护层，其特征在于：
采用高转移点或高软化点绝缘玻璃釉作为第一保护层，在烧结时部分地扩散入电阻体内部，提高发热电阻体内玻璃组合物的转移点或软化点，提高发热电阻体耐能量特性，减少发热电阻体在较高能量打印时的电阻值升高；所述高转移点或高软化点绝缘玻璃釉，采用高温熔融制得，并且需要采用高温度烧结，具有良好的化学稳定性，显著增强产品耐腐蚀性能，在高转移点或高软化点的第一绝缘玻璃釉保护层表面设有第二绝缘玻璃釉保护层，提高产品耐腐蚀性能、耐磨性能；
所述玻璃釉保护层中包含由高转移点或高软化点绝缘玻璃釉构成的第一绝缘玻璃釉保护层，第一绝缘玻璃釉保护层的外侧还设有由低转移点或低软化点绝缘玻璃釉构成的第二绝缘玻璃釉保护层，所述第一绝缘玻璃釉保护层的转移点为600-725℃，或软化点为700-870℃；所述第二绝缘玻璃釉保护层的转移点小于600℃，或软化点小于700℃；
所述第一绝缘玻璃釉保护层中，高转移点或高软化点绝缘玻璃釉的组合物以氧化物状态计，由以下各组分组成：SiO2的含有量49.4-56.8mol％、Al2O3的含有量13.7-26.7mol％、CaO的含有量3.5-13.8mol％、BaO的含有量1.5-5.9mol％、PbO的含有量4.8～17.7mol％、ZrO2含有量1.2mol％-5.0mol％。
2.根据权利要求1所述的一种耐能量耐腐蚀的热敏打印头发热基板，其特征在于，所述第一绝缘玻璃釉保护层的外侧设有两层以上的玻璃釉保护层，第一绝缘玻璃釉保护层以外的其它玻璃釉保护层的转移点或软化点低于第一绝缘玻璃釉保护层组合物的转移点或软化点，后续称为低转移点或低软化点绝缘玻璃釉保护层；两层以上的玻璃釉保护层是绝缘玻璃釉层，或是导电玻璃釉层，当选用导电玻璃釉层时，导电玻璃釉保护层的电阻率是0.01Ω·m～10KΩ·m。
3.根据权利要求1所述的一种耐能量耐腐蚀的热敏打印头发热基板，其特征在于，所述第一绝缘玻璃釉保护层中，高转移点或高软化点绝缘玻璃釉的组合物以氧化物状态计，由以下各组分组成，SiO2含有量49.4mol％-54.5mol％、Al2O3含有量17.7mol％-26.7mol％、CaO含有量3.5mol％-10.5mol％、BaO含有量1.5mol％-5.0mol％、PbO含有量8.5mol％-17.7mol％、ZrO2含有量1.2mol％-3.8mol％。
4.根据权利要求1所述的一种耐能量耐腐蚀的热敏打印头发热基板，其特征在于，所述第一绝缘玻璃釉保护层中，高转移点或高软化点绝缘玻璃釉的组合物以氧化物状态计，由以下各组分组成，SiO2含有量52.5mol％-54.5mol％、Al2O3含有量17.7mol％-22.5mol％、CaO含有量6.5mol％-10.5mol％、BaO含有量2.5mol％-5.0mol％、PbO含有量8.5mol％-13.5mol％、ZrO2含有量2.5mol％-3.8mol％。
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