CN1161017A - 热头上的公用电极结构的辅助电极层的形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热头上的公共电极结构的辅助电极层形成方法。本发明的方法包括下列各步骤：准备在表面上具有共同电极结构(4)的、且对应于多个头基板的主基板(1′)；在前述主基板(1′)上形成沿着前述共同电极结构(4)的至少1个槽(9)；在前述主基板(1′)的背面形成辅助电极层(6)，该辅助电极层(6)通过所述槽(9)以电导通的方式蔓延到前述共同电极结构(4)上。使前述槽(9)的宽度例如大于0.5mm，特别是大于0.8mm，可以控制辅助电极层(6)的适当的蔓延量(R)。

Description

热头上的公用电极结构 的辅助电极层的形成方法
技术领域
本发明涉及热头上的公用电极结构的辅助电极层的形成方法。
背景技术
过去，热头广泛用于传真机等OA设备的打印机、售票打印机和标签打印机等装置中。众所周知，热头有选择地对热敏纸和热复制色带等印刷媒体加热，形成所需的图象信息。
根据热头的发热电阻(发热点)和电极用导体层等的形成方法，可以把热头分为薄膜型热头和厚膜型热头两大类。在薄膜型热头中，借助于溅射在基板或玻璃釉层上形成薄膜状的发热电阻和电极用导体层。与此不同，在厚膜型热头中，至少通过网板印刷和烧固等工序形成厚膜状的发热电阻。
在热头中，一般最好把列状发热点设置在绝缘性头基板一侧的纵向边缘附近。其理由是，把发热点列配置在头基板纵向边缘附近的方法不但容易避免与印刷媒体的干扰，而且，借助使头基板对印刷压板倾斜，可以增大配置的自由度和提高印刷质量。
但是，如果把发热点列配置在头基板一侧纵向边缘的附近，则由于相应地缩小了形成公共电极结构的空间，故不能确保发热所需的足够的电流容量(电流通路)。结果是在公共电极结构上的电阻成为问题，由于发热点列在纵向方向上的电压降的作用使发热点间产生了偏差，降低了印刷质量。特别是最近，在普及率正在提高的彩色印刷中，因为大多采用全部发热点同时发热的所谓“β状印刷”，所以，确保大的电流容量是极其重要的。
为了适应这样的要求，以前本申请书的申请人在国际特许公开WO95/32867中提出了本申请书附图5和附图6所示结构的热头(但是，因为上述国际申请的公开日期为1995年12月7日，在本申请书优先日期1995年6月13日之后，所以，并无关于本申请的公开文献)。下面说明该热头。
图5和图6所示的热头包括由矾土陶瓷等绝缘材料构成的头基板11，该头基板11的剖面呈矩形，具有：表面11a，与该表面11a相对的底面11b，第1纵向侧面11c，与该第1纵向侧面11c相对的第2侧面11d。在头基板11的表面11a上形成作为储热构件的玻璃釉层12，该釉层12在头基板11的第1纵向侧面11c附近具有其剖面呈弯曲状的凸起12a。
在釉层12的表面上形成薄膜状的电阻层13。借助于沿着头基板11的横截方向(即，与头基板11的纵向侧面11c和11d垂直的方向)延伸的槽S(参照图3)，以给定的间距分割该电阻层13。
在电阻层13的表面上形成与头基板11的第1纵向侧面11c相邻的公共电极结构14以及与这些公共电极结构14隔开，且从釉层12的凸起12a向着头基板11的第2纵向侧面11d延伸的独立电极15。前述槽S把各独立电极15相互绝缘地分开，同时，一直延伸到公共电极结构14的位置上。
如上所述，独立电极15与公共电极结构14隔开。因而在公共电极结构14与独立电极15之间使电阻层13露出，该露出部沿着头基板11的第1纵向侧面11c构成呈直线延伸状的发热点(发热区)13a。
用保护层20把电阻层13的发热区(发热点)13a、公共电极结构14和独立电极15复盖起来。该保护层20起到阻止电阻层13的发热区13a、共同电极结构14和独立电极15与空气接触而氧化，或与印刷媒体(未图示)接触而磨损的作用。
而且，在头基板11第一纵向侧面11c一侧，公共电极结构14导电性地连接到由铝等金属构成的辅助电极层16上。因而，公共电极图形14的整体通过辅助电极层16相互导通，保持同一电位。换言之，对公共电极结构14的整体来说，辅助电极层16具有作为公共连接部的功能。
辅助电极层16把头基板11的第1纵向侧面11c、背面11b和第2纵向侧面11d复盖起来。这样，由于辅助电极层16具有大面积，故扩大了电流通路，实际上消除了热头纵向上的电压降。因而，在全部发热点13a同时发热的场合(所谓“β状印刷”的场合)下，也能够有足够的电流流动，不会引起印刷质量下降。
具有以上结构的热头，例如可借助于图7a～7j所示方法来制造。
首先，如图7a所示，准备对应于多个头基板尺寸的矾土陶瓷制的主基板11′。该主基板11′在以后沿着纵向分割线DL1和横截分割线DL2分割时能提供多个头基板。
其次，如图7b所示，在主基板11′的表面上，借助于涂敷玻璃膏和烧固形成主釉层12′。
其次，如图7c所示，沿着给定的纵向分割线DL1，借助于小块切割机(未图示)、贯穿主釉层12′形成到主基板11′壁厚内的沟17。借此，把主釉层12′分别割断成独立的釉层12。
其次，如图7d所示，把主基板11′在温度850  左右加热约20分钟，在釉层12中形成与上述槽17相邻的凸起12a。这样形成凸起12a是基于通过加热而呈流动状态的玻璃材料的表面张力的作用。
其次，如图7e所示，借助于在釉层12上进行反应性溅射，形成以氮化钽为主成分的薄膜状电阻层13。
其次，如图7f所示，借助于在电阻层13上进行溅射，形成由铝等构成的导体层18。
其次，如图7g所示，在对电阻层13和导体层18进行刻蚀形成槽S(参照图3)以后，借助于刻蚀只把导体层18的一部分除去，露出应该成为电阻层13的发热点13a的区域。结果是把导体层18分割成公共电极结构14和独立电极15。
其次，如图7h所示，利用小块切割机(未图示)分别沿着分割线DL1和DL2把主基板11′切断，以便制成独立的头基板11。
其次，如图7i所示，使各头基板11沿着箭头X的方向移动；同时，从下面溅射导电性金属，使之附着于头基板11第1纵向侧面11c、底面11b和第2纵向侧面11d上，以适当的膜厚形成由铝等构成的辅助电极层16。
最后，如图7j所示，为了把公共电极结构14、独立电极15和电阻层13露出来的发热点13a的区域复盖起来，形成保护膜20。
在上述方法中，在把主基板11′分割成独立的头基板11以后，才形成辅助电极层16(参照图7h和图7i)。但是，在这种形成辅助电极层16的方法中，显然存在着下述问题。
第1，为了在把主基板11′分割成多个独立的头基板11后形成辅助电极层16，必须有用于独立地处理多个头基板11的专用料盘和夹具，因此，使设备费相应地增高。还有，在多个头基板11上独立地形成辅助电极层16的操作的生产效率低，与设备费的增高合在一起，使生产成本变高。
第2，当在每一个独立的头基板11上形成辅助电极层16时，所溅射的导电性金属容易蔓延到头基板11的表面上而越过公共电极结构、有时一直遍及到电阻层13的露出部分即发热点13a上。结果辅助电极层16局部地或整个地复盖了发热点13a，使发热点13a处于不能发热的状态。
第3，在把主基板11′分割成多个独立的头基板11后形成辅助电极层16时，因为用于独立的头基板11的运送装置和支撑装置与头基板11直接接触，所以所得到的热头容易受到二次损伤。再者，在把主基板11′分割以前，因为可以利用主基板11′外周的空白部分进行运送和支撑，所以，以后所分割的头基板11受到损伤的可能性小得多。
发明的公开
因此，本发明的目的在于，提供一种能够对多个热头高效率且廉价地形成公共电极结构的辅助电极层，而且能够很容易地控制公共电极结构与辅助电极层之间的连接状态的方法。
为了达到上述目的，本发明提供一种热头上的公共电极结构的辅助电极层的形成方法，该方法包括：准备在表面上具有公共电极结构且对应于多个头基板的主基板；
在前述主基板上形成沿着前述公共电极结构的至少1个槽；
在前述主基板的背面上形成辅助电极层，该辅助电极层通过前述槽以电导通的方式蔓延到前述公共电极结构上。
为了使前述辅助电极层与共同电极结构之间的电气连接状态良好，最好使前述槽的宽度大于0.5mm，特别是如果使之大于0.8mm就更好。
还有，如果采用本发明的优选实施例，则前述主基板具有沿着前述公共电极结构的至少1个沟，前述公共电极结构在前述沟内延伸，借助于在前述沟内形成宽度比该沟宽度窄的前述槽而形成台阶，前述辅助电极层蔓延到前述台阶上与前述公共电极结构导通。
本发明的其它目的、特征和优点，从下面根据附图详细说明的实施例就会明白。
附图的简单说明
图1是表示与本发明的优选实施例有关的热头的主要部分的局部剖面图；
图2为同一热头的局部平面图；
图3a～3h是表示制造图1和图2所示热头的工序的图；
图4是表示形成辅助电极层时槽宽与电阻值及蔓延量之关系的曲线图；
图5是表示与同一申请人以前申请的热头的剖面图；
图6为同一以前申请的热头的平面图；
图7a～7j是表示制造图5和图6所示热头的工序的图。
用于实施发明的最佳形态
下面，根据附图说明本发明的优选实施例。
图1和图2示出了借助于本发明制造方法制造的热头之一例。该热头包括由矾土陶瓷等绝缘材料构成的长形头基板1，该头基板的厚度例如为0.6～0.7mm左右。头基板1的剖面基本上呈矩形，具有：表面1a，与该表面1a相对的背面1b，第1纵向侧面1c，与该第1纵向侧面1c相对的第2纵向侧面(未图示)。
在头基板1的表面1a上、形成例如厚度为100μm左右作为储热构件的玻璃釉层2。该釉层2在头基板1的第1纵向侧面1c附近，具有弯曲状的边缘2a。
在釉层2的表面上形成薄膜状的电阻层3。借助于沿着头基板1的横截方向(即，与头基板1的第1纵向侧面1c垂直的方向)延伸的槽S(参照图2)，以给定的间距，把该电阻层3分割成独立的带状。
在电阻层3的表面上形成与头基板1的第1纵向侧面1c相邻的公其电极结构4，以及与这些公共电极结构4相隔开的、且从釉层2的弯曲状边缘2a向着头基板1的第2纵向侧面(未图示)延伸的独立电极5。前述槽S把各独立电极5相互绝缘地分开，同时，一直延伸到公共电极结构4的位置上。
如上所述，独立电极5与公共电极结构4分开。因而，在公共电极结构4与独立电极5之间使电阻层3露出，该露出部沿着头基板1的第1纵向侧面1c构成呈直线延伸的发热点(发热区)3a。
在图示的实施例中，在头基板1的第1侧面1c上形成台阶1d，电阻层3和公共电极结构4一直延长到该台阶1d上。而且，从表面延长到台阶1d处的公共电极结构4的延长部分1a与从背面延长到该台阶1d处的辅助电极层6相连接。该辅助电极层6把头基板1的背面1b整个复盖起来由于辅助电极6具有大面积，故扩大了电流通路，实际上消除了头基板，沿纵向的电压降。
再者，虽然未图示，但可通过由SiO2膜和/或Ta2O5膜构成的保护层，把电阻层3的发热区(发热点)3a、公共电极结构5和独立电极5复盖起来。此种保护层起到防止电阻层的发热区3a、共同电极结构4和独立电极5与空气接触而氧化以及与印刷媒体(未图示)接触而磨损的作用。
还有，虽然同样地未图示，但在形成辅助电极层6时，也可以不仅把头基板1的第1纵向侧面1c，而且把该侧面1c对侧的第2纵向侧面(未图示)整个复盖起来。借此，可以谋求进一步扩大电流通路。
具有以上结构的热头可以借助于下面的方法方便地制造。
首先，如图3a所示，准备好在以后沿着纵向分割线DL1和横截分割线DL2分割时能提供多个头基板的矾土陶瓷制的大的主基板1′。在图示的例子中，主基板1′的大小对应于沿纵向配置两列每列3个头基板的大小。
其次，如图3b所示，在主基板1′的表面上，借助于涂敷玻璃膏和烧固，形成主釉层2′。
其次，如图3c所示，沿着中间的纵向分割线DL1，借助于小块切割机(未图示)，贯穿主釉层2′形成直至主基板1′壁厚内的沟7。结果把主釉层2′分别割断成独立的釉层2。该沟7是以后构成台阶部1d的部分。
其次，同样地如图3c所示，借助于把主基板1′在温度850℃左右加热约20分钟，在釉层2的与上述沟7相邻的位置上形成弯曲状边缘2a。这样形成弯曲状边缘2a是基于通过加热而呈流动状态的玻璃材料的表面张力的作用。
其次，如图3d所示，在釉层2和主基板1′的表面上溅射TaSiO2，形成例如0.1μm左右的薄膜状电阻层3。结果形成一直延长主基板1′的沟7内部的电阻层3。再者，也可以借助于反应性溅射形成以氮化钽为主成分的电阻层3。
其次，如图3e所示，借助于溅射在电阻层3上形成导体层8。该导体层8也延长到主基板1′的沟7内部。虽然导体层8一般用铝(Al)形成，但是，也可以用铜(Cu)和金(Au)形成。
其次，如图3f所示，在对电阻层3和导体层8进行刻蚀而形成槽S(参照图2)以后，借助于刻蚀只把导体层8的一部分除去，露出应该成为电阻层3的发热点3a的区域。结果把导体层8分割成公共电极结构4和独立电极5。
其次，如图3g所示，沿着沟7形成槽9。但是，使槽9的宽度W和长度L(参照图3g和图3a)比沟7的相应值小。结果由沟7和槽9形成台阶1d。但是，还没有把主基板1′分割断成单位头基板1(图1)，以后的工序也能对主基板1′(即多个单位基板1)高效率地进行。槽9的形成可以利用小块切割机、激光器或水喷咀等进行。
再者，如图3g所示，把使槽9的宽度W比沟7宽度小的切断方法称为阶梯切割。与此相反，把使槽9和沟7为同一宽度的切断方法称为全切割。在本发明中可进行全切割以代替阶梯切割。
其次，如图3h所示，使主基板1′沿着箭头X的方向移动，同时从下面溅射导电性金属(例如，铝或铜)，在主基板1′的背面以适当的膜厚(例如，2μ左右)形成辅助电极层6。这时，辅助电极层6进入主基板1′的槽9内、同时蔓延到台阶1d上，使辅助电极层6与公共电极结构4导通。而且，可以通过槽9的宽度W控制槽9内部的辅助电极层6的膜厚及向台阶1d的蔓延量。
最后，虽然未图示，但是，在形成了电阻层3、公共电极结构4和独立电极5的保护层后，分别沿着分割线DL1和DL2(图3a)切断主基板1′，得到独立的热头(参照图1和图2)。
如果采用上面的制造方法，由于能够对未分割的主基板1′形成辅助电极层6、而不需要对多个头基板独立地进行处理，所以，能够显著提高生产效率和降低制造成本。还有，不需要设置用于处理多个头基板的专用料盘和夹具，故也能使设备费低廉。进而，因为当运送和支撑主基板1′时可以利用其空白部分，所以能够避免用于运送和支撑的装置与独立的头基板直接接触而使热头受到损伤等的二次损伤。
另一方面，通过辅助电极层6对于公共电极结构4的蔓延量R(图3h)，可以确定辅助电极层6与公共电极结构4的连接状态。如前所述，通过槽9的宽度W可以确定该辅助电极层6的蔓延量R。因而，借助于调整该槽9的宽度W，能够控制辅助电极层6与公共电极结构4的连接状态。下面，参照图4说明这一点。
图4为表示在变更槽9的宽度W的场合下，辅助电极层6的蔓延量R以及辅助电极层6与公共电极结构4之间的电阻如何变化的曲线图。图4中横轴表示槽宽W(mm)。还有，图4中左侧纵轴以自然对数(lnΩ)表示辅助电极层6与公共电极结构4之间的电阻，右侧纵轴表示辅助电极层6的蔓延量R(μm)。再者，辅助电极层6与公共电极结构4之间的阻值是在从距离头基板1上的釉层2的表面为0.1～0.2mm左右的公共电极结构4上的位置到距离达250mm的辅助电极层6上的位置之间测定的。
图4中的曲线A表示在槽9为阶梯切割的场合下，槽宽W与辅助电极层6与公共电极结构4之间的阻值的关系。曲线B表示在槽9为全切割的场合下，槽宽W与辅助电极层6与公共电极结构4之间的阻值关系。曲线C表示槽宽W与蔓延量R的关系。
从图4可知，当槽宽W在0.3mm以下时，辅助电极层6几乎不能蔓延到公共电极结构4(即，蔓延量大体为零，辅助电极层6几乎不接触或不重叠到公共电极结构4)上，辅助电极层6与公共电极结构4之间的阻值为11MΩ左右、非常高。还有，当槽宽W在0.3～0.5mm(不含0.3mm和0.5mm)范围内时，辅助电极层徐徐蔓延到共同电极结构4上，辅助电极层6与公共电极结构4之间的阻值急剧下降。进而，当槽宽W为0.5mm以上时，辅助电极层6对公共电极结构4的蔓延量R也变成20μm以上，阻值稳定于2.2Ω以下。因而，如果使槽宽W为0.5mm以上，则辅助电极层6与公共电极结构4之间的连接状态可以维持在可以允许的范围内。特别是，如果使槽宽W为0.8mm以上，则辅助电极层6对于公共电极结构4的蔓延量R也变成50μm以上，可以达到两者间良好的连接状态。
如上所述，利用本发明的方法，由于在主基板1′上形成槽9，借助于调整该槽宽W控制辅助电极层6对公共电极结构4的蔓延量R，所以可以按照目标来设定辅助电极层6与公共电极结构4之间的电阻。
以上说明了本发明的优选实施例，但是本发明并不局限于这些实施例。例如，作为电阻层、公共电极结构、独立电阻和辅助电极层的成膜方法，不仅可采用溅射，也可以应用CVD等其它方法。还有，头基板和其它结构元件的材料和形状等也不限于实施例。进而，本发明的方法不仅能用于薄膜型热头也能够用于厚膜型热头的制造。

Claims (4)

1.一种热头上的公共电极结构的辅助电极层形成方法，其特征在于包括：
准备在表面上具有公共电极结构的、且对应于多个头基板的主基板；
在所述主基板上形成沿着所述公共电极结构的至少1个槽；
在所述主基板的背面形成辅助电极层，该辅助电极层通过所述槽以电导通的方式蔓延到所述公共电极结构上。
2.根据权利要求1所述的辅助电极层形成方法，其特征在于，使所述槽具有0.5mm以上的宽度。
3.根据权利要求2所述的辅助电极层形成方法，其特征在于，使所述槽具有0.8mm以上的宽度。
4.根据权利要求1所述的辅助电极层形成方法，其特征在于，所述主基板具有沿着所述公共电极结构的至少1个沟，所述公共电极结构在所述沟内延伸，借助于在所述沟内形成宽度比该沟宽度窄的所述槽而形成台阶，所述辅助电极层蔓延到所述台阶上，与所述共同电极结构导通。
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