DE19643724C2

DE19643724C2 - Thermokopf und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE19643724C2
Application number: DE19643724A
Authority: DE
Inventors: Hirotsugu Matoba; Susumu Hirata; Yorishige Ishii; Shingo Abe; Hiroshi Onda; Tetsuya Inui
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-10-26
Filing date: 1996-10-23
Publication date: 1999-08-19
Anticipated expiration: 2016-10-24
Also published as: DE19643724A1; JPH09123500A; JP3240366B2; US5926199A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Thermokopf nach dem Oberbe griff des Patentanspruches 1 sowie auf ein Verfahren zum Herstellen eines sol chen Thermokopfes.

Ein Thermokopf wird zum Aufzeichnen mit Joulescher Wärme verwendet, die durch exotherme Widerstände erzeugt ist, welche so angeordnet sind, daß sie durch gleiche Abstände getrennte Zeilen oder Linien bilden. Aufzeichnungsver fahren für den Thermokopf werden in zwei Hauptkategorien klassifiziert: ein thermosensitives Aufzeichnungsverfahren und ein Wärmeübertragungs-Aufzeich nungsverfahren. Das Wärmeübertragungs-Aufzeichnungsverfahren ist weiterhin in ein Schmelztyp-Wärmeübertragungs-Aufzeichnungsverfahren und in ein Subli mationstyp-Wärmeübertragungs-Aufzeichnungsverfahren eingeteilt.

Ein herkömmliches thermosensitives Aufzeichnungsverfahren (vgl.: "Thermal Head Array" von Hayama Akihiro, Photographic Engineering, Special Issue on Imaging, Teil 3, veröffentlicht am 20. Dezember 1988, Seiten 54 bis 55) führt ein Aufzeichnen in der folgenden Weise durch: Zunächst wird, wie in Fig. 21 veran schaulicht ist, wärmeempfindliches Papier 105 zwischen eine Druckwalze 100 und einen mit exothermen Widerständen 101 versehenen Thermokopf 102 einge führt. Das wärmeempfindliche Papier 105 besteht aus einer Farbentwicklungs schicht 103 und einem Basispapier 104. Sodann wird ein elektrischer Strom zu den exothermen Widerständen 101 des Thermokopfes 102 gespeist, so daß die exothermen Widerstände 101 Joulesche Wärme erzeugen. Dann entwickelt die Farbentwicklungsschicht 103 Farbe mit der Jouleschen Wärme, die ihrerseits ein visuelles Bild auf dem wärmeempfindlichen Papier 105 bildet.

Um das visuelle Bild zu fixieren, kann zusätzlich das wärmeempfindliche Papier 105 Ultraviolett-Strahlung ausgesetzt werden, nachdem es in der obigen Weise erwärmt wurde. Dieses Verfahren wird als thermosensitives Aufzeichnungsver fahren des Fixiertyps bezeichnet.

Das Schmelztyp-Wärmeübertragungs-Aufzeichnungsverfahren führt win Aufzeich nen in der folgenden Weise durch: Zunächst werden, wie in Fig. 22 veranschau licht ist, ein Übertragungsfilm 106 und ein Aufzeichnungspapier 107 (gewöhnli ches Papier) zwischen eine Druckwalze 100 und einen mit exothermen Wider ständen 101 versehenen Thermokopf 102 eingeführt. Der Übertragungsfilm 106 besteht aus einem Basisfilm 108 und einer Wärmeschmelztinte bzw. -farbe 109 eines relativ niedrigen Schmelzpunktes.

Sodann wird ein elektrischer Strom zu den exothermen Widerständen 101 des Thermokopfes 102 gespeist, so daß die exothermen Widerstände 101 Joulesche Wärme erzeugen, die dann den Übertragungsfilm 106 erwärmt. Die Wärme schmelztinte 109 auf dem Übertragungsfilm 106 wird thermisch auf das Auf zeichnungspapier 107 übertragen, um darauf ein visuelles Bild zu erzeugen.

Das Sublimationstyp-Wärmeübertragungs-Aufzeichnungsverfahren führt ein Aufzeichnen in der folgenden Weise durch: Zunächst werden, wie in Fig. 23 ver anschaulicht ist, ein Übertragungsfilm 110 und ein Bildaufnahmepapier 113 gleichzeitig zwischen eine Druckwalze 100 und einen mit exothermen Widerstän den 101 versehenen Thermokopf 102 eingeführt. Der Übertragungsfilm 110 be steht aus einem Basisfilm 111 und Sublimationstinte 112. Das Bildaufnahmepa pier 113 besteht aus einer Farbstoff-Fixierschicht 114 und synthetischem Papier 115.

Sodann wird ein elektrischer Strom zu den exothermen Widerständen 101 des Thermokopfes 102 gespeist, so daß die exothermen Widerstände 101 Joulesche Wärme erzeugen, die dann den Übertragungsfilm 110 erwärmt. Die Sublimati onstinte 112 des Übertragungsfilmes 110 wird so sublimiert. Die sublimierte Sublimationstinte 112 wird thermisch zu der Farbstoff-Fixierschicht 114 des Bildaufnahmepapieres 113 übertragen, um darauf ein visuelles Bild zu erzeu gen.

In den Fig. 21 bis 23 (vgl. ebenfalls Hayama Akihiro a. a. O.) ist der Thermokopf 102 getrennt von dem wärmeempfindlichen Papier 105, dem Übertragungsfilm 106 oder dem Übertragungsfilm 110 zur Erleichterung des Verständnisses der Beschreibung dargestellt. Jedoch wird der tatsächliche Thermokopf 102 gegen die Druckwalze 100 mit einer vorbestimmten Kraft über das wärmeempfindliche Papier 105, den Übertragungsfilm 106 oder den Übertragungsfilm 110 gepreßt.

Fig. 24 ist eine vereinfachte Strukturdarstellung des herkömmlichen Thermo kopfes 102 (vgl.: "Solid-Melting Ink Type (Thermal Transfer) Printer" by Iwamoto Akihito, Photographic Engineering, Special Issue on Imaging, Teil 2, veröffent licht am 20. Juli 1988, Seiten 65 bis 73), der bei den oben beschriebenen Ver fahren verwendet wird. Der Thermokopf 102 ist mit einem Keramiksubstrat 123 versehen, wie dies in einer vergrößerten Darstellung eines Teiles der Oberseite eines Hauptkörpers 122 einschließlich einer Wärmestrahlungsplatte 121 veran schaulicht ist. Eine Glas-Glasurschicht 124 ist auf dem Keramiksubstrat 123 vorgesehen. Die exothermen Widerstände 101 sind auf der Glasurschicht 124 angeordnet, um durch gleiche Abstände getrennte Linien oder Zeilen zu bilden.

Eine wählbare Elektrode 125 ist auf einem Ende jedes exother men Widerstandes 101 vorgesehen, wohingegen eine gemeinsame Elektrode 126 auf den anderen Enden der exothermen Widerstän de 101 angeordnet ist. Daher kann jeder gewünschte exotherme Widerstand 101 auf der Glasurschicht 124 selektiv erwärmt werden, wenn ein elektrischer Strom zu der entsprechenden wählbaren Elektrode 125 gespeist wird. Die gesamte Oberflä che des herkömmlichen Thermokopfes 102 mit einer derartigen Grundstruktur ist mit einer Abriebschutzschicht 127 bedeckt.

Damit gewährleistet ist, daß ein derartiger Thermokopf 102 in einem festen Kontakt mit dem wärmeempfindlichen Papier 105 ist, ist der Übertragungsfilm 106 oder der Übertragungs film 110 wesentlich für ein Hochqualitätsdrucken unter Ver wendung des Thermokopfes 102. Die Glasurschicht 124 dient zum Verbessern des Haftvermögens zwischen dem Thermokopf 102 und dem wärmeempfindlichen Papier 105, dem Übertragungsfilm 106 oder dem Übertragungsfilm 110.

Da nebenbei Information einen steigend größeren Wert und eine wichtigere Rolle in der heutigen Gesellschaft hat, gibt es strenge Forderungen für einen Drucker mit einem Thermo kopf, der ein Drucken von hoher Auflösung und großer Quali tät realisiert. Zur Erfüllung dieser Forderungen müssen für den Thermokopf vorgesehene exotherme Widerstände eine kleine re Breite haben, und außerdem müssen Abstände zwischen be nachbarten exothermen Widerständen reduziert werden.

Dennoch sind in dem herkömmlichen Thermokopf 102 die exothermen Wider stände 101 auf dem Keramiksubstrat 123 befestigt und mit der Abriebschutz schicht 127 bedeckt. Wenn daher die benachbarten exothermen Widerstände 101 gleichzeitig erwärmt werden, stören sie einander thermisch als Ergebnis der Wärmeleitung. Folglich erstreckt sich ein Bereich mit höheren Temperaturen als eine vorbestimmte Temperatur zum Drucken in unnötiger Weise um die exother men Widerstände 101, was zu einer Zunahme von Punktdurchmessern beim Drucken und somit zu einem scharfen Abfall in der Druckqualität führt.

Darüber hinaus verlieren in der Anordnung des herkömmlichen Thermokopfes 102 die Glasurschicht 124 und die Abriebschutzschicht 127 durch die erwärm ten exothermen Widerstände 101 erzeugte Joulesche Wärme. Daher muß der elektrische Strom diesen Wärmeverlust kompensieren und noch die exothermen Widerstände 101 bis zu der vorbestimmten Temperatur erwärmen, was eine grö ßere Leistungsaufnahme verursacht.

In der Anordnung des herkömmlichen Thermokopfes 102 erlaubt es das Vorse hen der Glasurschicht 124, daß lediglich ein linearer Teil des Thermokopfes 102 in Berührung mit dem wärmeempfindlichen Papier 105, dem Übertragungsfilm 106 oder dem Übertragungsfilm 110 kommt. Daher nutzt sich der lineare Teil (Kontaktteil) leicht aufgrund der dort einwirkenden starken Kraft ab. Die gesam te Oberfläche des Thermokopfes 102 muß mit der Abriebschutzschicht 127 be deckt werden, um einen derartigen Nachteil auszuschließen. Das Vorsehen der Abriebschutzschicht 127 treibt die Herstellungskosten nach oben und behindert die Herstellung eines kleineren und leichteren Thermokopfes 102.

Ein Thermokopf der eingangs genannten Art und der zu dem Thermokopf der Fig. 24 ähnlich ist, ist im übrigen aus US 4,476,377 bekannt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Thermokopf, der eine hohe Druckqualität liefert und die Leistungsaufnahme sowie die thermische wechsel seitige Störung zwischen benachbarten exothermen Widerstän den vermindert, und ein Herstellungsverfahren für einen der artigen Thermokopf anzugeben.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung einen Thermokopf mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentan spruches 11 vor.

Der erfindungsgemäße Thermokopf zeichnet sich also insbeson dere dadurch aus, daß er die folgenden Bestandteile umfaßt: ein Substrat und exotherme Widerstände, die an zwei entgegen gesetzten Endteilen hiervon auf dem Substrat festgelegt sind, wobei sich der exotherme Widerstand thermisch von einem nicht-verschobenen Zustand ausdehnt, in welchem vir tuell keine Wärmespannung vorliegt, und sich krümmt und verzerrt, wenn eine innere Temperatur des exothermen Wider standes eine vorbestimmte Temperatur oder mehr erreicht.

Bei dieser Konfiguration dehnt sich der exotherme Widerstand thermisch aus, wenn die innere Temperatur ansteigt. Da der exotherme Widerstand an den entgegengesetzten Endteilen hier von auf dem Substrat festgelegt ist, kann sich der exotherme Widerstand nicht frei ausdehnen. Als ein Ergebnis wird innen eine Kompressionskraft aufgebaut. Wenn die innere Temperatur des exothermen Widerstandes die vorbestimmte Temperatur oder einen höheren Wert erreicht, der für ein Krümmen des exother men Widerstandes erforderlich ist, und die Kompressionskraft eine Krümmungsbelastung überschreitet, so krümmt und ver zerrt sich der exotherme Widerstand zu beispielsweise dem wärmeempfindlichen Papier aus dem nicht-verschobenen Zu stand, in welchem virtuell keine Wärmespannung vorliegt. So dann wird ein Aufzeichnen, wie beispielsweise ein Drucken, lediglich an einem Kontaktteil durchgeführt, in dem der ge krümmte und deformierte exotherme Widerstand in Berührung mit beispielsweise einem wärmeempfindlichen Medium, wie dem wärmeempfindlichen Papier und Übertragungsfilm, gebracht wird.

Mit anderen Worten, bei der obigen Konfiguration ist im Gegensatz zum Stand der Technik nicht die Gesamtfläche des exothermen Widerstandes an dem Substrat festgelegt: der exo therme Widerstand ist lediglich an den entgegengesetzten End teilen hiervon an dem Substrat befestigt. Daher wird verhin dert, daß Wärme, die von irgendeinem der exothermen Wider stände erzeugt ist, zu einem benachbarten exothermen Wider stand über das Substrat übertragen wird. Als ein Ergebnis wird die thermische wechselseitige Störung zwischen den be nachbarten exothermen Widerständen vermindert.

Damit ermöglicht es diese Konfiguration, benachbarte exother me Widerstände enger als beim Stand der Technik vorzusehen, um so den Thermokopf kleiner gestalten zu können. Da darüber hinaus die thermische wechselseitige Störung zwischen den be nachbarten exothermen Widerständen vermindert ist, wird ein Ausdehnen eines Druckpunktes vermieden. Somit wird ein Auf zeichnen mit hoher Auflösung und großer Druckqualität reali siert. Da weiterhin der exotherme Widerstand in festen Kon takt mit dem wärmeempfindlichen Körper mit der Krümmung und Deformation kommt, wird eine Aufzeichnungsoperation hoher Qualität realisiert.

Zusätzlich ist der exotherme Widerstand vorzugsweise unge fähr in seiner Mitte mit einem Vorsprung versehen, der in der gleichen Richtung vorsteht, in der sich der exotherme Widerstand krümmt und deformiert. Mit dieser Konfiguration werden die im folgenden beschriebenen Vorteile erzielt.

Wenn sich der exotherme Körper krümmt und deformiert, kommt lediglich der Vorsprung in Berührung mit dem wärmeempfind lichen Medium, wie beispielsweise dem wärmeempfindlichen Papier und Übertragungsfilm. Daher wird lediglich ein Teil in Berührung mit dem Vorsprung als ein Aufzeichnungsbereich beim Drucken verwendet. Mit anderen Worten, ein Aufzeichnen, wie beispielsweise ein Drucken, wird auf dem wärmeempfind lichen Medium mit einem Punkt entsprechend zu diesem Bereich des Vorsprunges durchgeführt. Daher ermöglicht diese Kon figuration ein Aufzeichnen mit höherer Auflösung und größe rer Druckqualität.

Zusätzlich ist das Substrat vorzugsweise mit einer Führung versehen, die auf dem Substrat außerhalb von jedem der ent gegengesetzten Endteile des exothermen Widerstandes angeord net ist und sich in der gleichen Richtung wie der exotherme Widerstand krümmt und deformiert. Mit dieser Konfiguration werden die im folgenden beschriebenen Vorteile erzielt.

Da die Führungen in Berührung mit dem wärmeempfindlichen Medium, wie beispielsweise dem wärmeempfindlichen Papier und dem Übertragungsfilm kommen, wird, selbst wenn sich das wär meempfindliche Medium aufgrund beispielsweise eines Zufuhr zustandes lockert, das wärmeempfindliche Medium nicht in direkten Kontakt mit dem exothermen Widerstand gebracht. Folglich erfordert im Gegensatz zum Stand der Technik diese Konfiguration nicht ein Bedecken der Oberfläche des exother men Widerstandes mit einer Abriebschutzschicht, um ein ein faches Abtragen des exothermen Widerstandes zu verhindern. Da somit kein Bedarf für eine Abriebschutzschicht besteht, welche beim Stand der Technik wesentlich ist, können daher bei dieser Konfiguration die Herstellungskosten abgesenkt werden, und der Thermokopf kann kleiner und leichter gestal tet werden.

Da darüber hinaus bei der Konfiguration im Gegensatz zum Stand der Technik keine Abriebschutzschicht vorgesehen ist, besteht kein Lecken der durch den exothermen Widerstand er zeugten Wärme durch eine Abriebschutzschicht. Damit kann bei dieser Konfiguration der Leistungsverbrauch zum Erwärmen des exothermen Widerstandes bis zu einer vorbestimmten Tempera tur reduziert werden.

Zur Lösung der obigen Aufgabe zeichnet sich ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Thermokopfes speziell durch die folgenden Schritte aus:

a) Erzeugen eines konkaven Teiles einer vorbestimmten Tiefe mit Ätzen des Substrates,
b) Erzeugen einer ersten Isolierschicht auf dem Boden des konkaven Teiles,
c) Erzeugen einer Heizschicht auf der ersten Isolier schicht,
d) Erzeugen einer zweiten Isolierschicht auf der Heizschicht, und
e) Erzeugen eines Krümmungskörpers auf der zweiten Isolier schicht.

Bei dieser Konfiguration ist der konkave Teil der vorbestimm ten Tiefe auf dem Substrat mit beispielsweise Naßätzen des Substrates gebildet. Dann wird die erste Isolierschicht auf dem Boden des konkaven Teiles mit beispielsweise einem Zer stäubungs- bzw. Sputterverfahren gebildet. Sodann wird die Heizschicht auf der ersten Isolierschicht mit beispielsweise einem Zerstäubungs- oder Sputterverfahren erzeugt, und die zweite Isolierschicht wird auf der Heizschicht mit beispiels weise einem Zerstäubungs- oder Sputterverfahren gebildet. Schließlich wird der Krümmungskörper auf der zweiten Isolier schicht mit beispielsweise einem Zerstäubungs- oder Sputter verfahren erzeugt.

Mit anderen Worten, da bei dieser Konfiguration der exother me Widerstand, der aus der ersten Isolierschicht, der Heiz schicht, der zweiten Isolierschicht und dem Krümmungskörper zusammengesetzt ist, in einem Halbleiter-Integrationsprozeß erzeugt ist, wie dies oben beschrieben ist, kann der exother me Körper mit hoher Genauigkeit hergestellt werden. Da darüber hinaus bei dieser Konfiguration die Tiefe von bei spielsweise dem konkaven Teil leicht durch einfache Steue rung festgelegt werden kann, können die relativen Positionen des wärmeempfindlichen Mediums (beispielsweise des wärme empfindlichen Papiers) und des exothermen Widerstandes ein fach angegeben werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die ein Konfigurationsbeispiel eines Thermokopfes gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, eine Schnittdarstellung des Thermokopfes, wenn ein exothermer Krümmungskörper, der für den Thermokopf vorgesehen ist, noch nicht gekrümmt ist,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Thermokopfes, wenn der exotherme Krümmungskörper zu dem wärmeempfind lichen Papier gekrümmt ist,

Fig. 3(a) eine perspektivische Darstellung des exothermen Krümmungskörpers und dessen Umgebung, wenn der Thermokopf im Bereitschaftszustand ist, und Fig. 3(b) eine perspektivische Darstellung des exother men Krümmungskörpers und dessen Umgebung, wenn der Thermokopf in einem Aufzeichnungszustand ist,

Fig. 4 einen Graphen, der eine Korrelation zwischen Temperaturanstiegen und maximalen Krümmungsdeforma tionen des exothermen Krümmungskörpers zeigt,

Fig. 5, die ein anderes Konfigurationsbeispiel des Thermo kopfes veranschaulicht, einen Schnitt des Thermo kopfes, wenn ein exothermer Krümmungskörper, der für den Thermokopf vorgesehen ist, noch nicht ge krümmt ist,

Fig. 6 eine Schnittdarstellung des Thermokopfes, wenn der exotherme Krümmungskörper zu wärmeempfindlichem Papier gekrümmt ist,

Fig. 7, die ein weiteres Konfigurationsbeispiel des Thermo kopfes veranschaulicht, eine Schnittdarstellung, die den Thermokopf zeigt, wenn der für den Thermo kopf vorgesehene exotherme Krümmungskörper noch nicht gekrümmt ist,

Fig. 8 eine Schnittdarstellung des Thermokopfes, wenn der exotherme Krümmungskörper zu dem wärmeempfind lichen Papier gekrümmt ist,

Fig. 9, die noch ein anderes Konfigurationsbeispiel des Thermokopfes veranschaulicht, eine Schnittdarstel lung, die den Thermokopf zeigt, wenn der für den Thermokopf vorgesehene exotherme Krümmungskörper noch nicht zu dem Thermokopf gekrümmt ist,

Fig. 10 eine Schnittdarstellung des Thermokopfes, wenn sich der exotherme Krümmungskörper zu dem wärme empfindlichen Papier krümmt,

Fig. 11 eine Draufsicht eines anderen Konfigurationsbei spieles des Thermokopfes,

Fig. 12 einen Schnitt längs einer Linie X-X in Fig. 11,

Fig. 13 eine Schnittdarstellung längs einer Linie Y-Y in Fig. 11,

Fig. 14 eine Schnittdarstellung, die den Thermokopf zeigt, wenn sich der für den Thermokopf vorgesehene exo therme Krümmungskörper noch nicht krümmt,

Fig. 15 eine Schnittdarstellung des Thermokopfes, wenn sich der exotherme Krümmungskörper zu dem wärme empfindlichen Papier krümmt,

Fig. 16(a) bis 16(c) Schnittdarstellungen zur Erläuterung eines Herstellungsprozesses des Thermokopfes,

Fig. 17(d) bis 17(f) Schnittdarstellungen zur Erläuterung eines Herstellungsprozesses des Thermokopfes,

Fig. 18(g) bis 18(i) Schnittdarstellungen zur Erläuterung eines Herstellungsprozesses des Thermokopfes,

Fig. 19(j) bis 19(l) Schnittdarstellungen zur Erläuterung eines Herstellungsprozesses des Thermokopfes,

Fig. 20(m) und 20(n) Schnittdarstellungen zur Erläuterung eines Herstellungsprozesses des Thermokopfes,

Fig. 21 eine Schnittdarstellung, die einen Zustand zeigt, in welchem ein herkömmlicher Thermokopf ein Auf zeichnen mit einer thermosensitiven Aufzeichnungs methode ausführt,

Fig. 22 eine Schnittdarstellung, die einen Zustand zeigt, in welchem der herkömmliche Thermokopf ein Aufzeichnen mit einer Schmelztyp-Wärmeübertragungs-Aufzeichnungs methode ausführt,

Fig. 23 eine Schnittdarstellung, die einen Zustand zeigt, in welchem der herkömmliche Thermokopf ein Aufzeichnen mit einer Sublimationstyp-Wärmeübertragungs-Aufzeich nungsmethode ausführt, und

Fig. 24 eine vereinfachte perspektivische Darstellung, die eine Konfiguration des herkömmlichen Thermokopfes zeigt.

Anhand der Fig. 1 bis 4 wird nunmehr ein erstes Ausführungs beispiel gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.

Die Fig. 1 und 2 sind Schnittdarstellungen, die ein Kon figurationsbeispiel eines erfindungsgemäßen Thermokopfes 1 veranschaulichen. Fig. 1 ist eine Schnittdarstellung, die den Thermokopf 1 in einem Bereitschaftszustand zeigt, um ein Aufzeichnen auf einem Aufzeichnungspapier, einem Bildaufnah mepapier und dergl. mit einem wärmeempfindlichen Papier oder einem Übertragungsfilm auszuführen. Fig. 2 ist eine Schnitt darstellung, die zeigt, daß der Thermokopf in einem Zustand des Ausführens eines Aufzeichnens ist (im folgenden als Auf zeichnungszustand bezeichnet).

Der Thermokopf 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat ein Substrat 2, wie dies in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Ein Paar von Isoliergliedern 3 ist auf der Oberseite des Sub strates 2 angeordnet, um einander gegenüberzuliegen und durch einen vorbestimmten Abstand getrennt zu sein. Ein sich krümmender exothermer Körper bzw. ein exothermer Krümmungs körper 4 ist als ein exothermer Widerstand auf diesem Paar von Isoliergliedern 3 angeordnet. Mit anderen Worten, der sich krümmende exotherme Körper 4 ist an einem Paar von ent gegengesetzten Enden hiervon auf dem Substrat 2 über die Iso lierglieder 3 festgelegt.

Der sich krümmende exotherme Körper 4 ist eine sich horizon tal erstreckende rechtwinklige bzw. viereckförmige Platte eines leitenden und elastischen Materials, wie beispiels weise Metall.

Eine Elektrode 4a und eine Elektrode 4b sind an den jeweili gen entgegengesetzten Endteilen des sich krümmenden exother men Körpers 4 vorgesehen. Die Elektroden 4a und 4b bilden ein Paar von Elektroden, die den sich krümmenden exothermen Körper 4 zusammen mit einer (weiter unten erläuterten) Erre gungseinrichtung anregen. Die Elektrode 4a ist mit einem Schalter 5 als die Erregungseinrichtung an einen beweglichen Kontaktpunkt 5a hiervon verbunden, während die Elektrode 4b geerdet ist.

Der Schalter 5 hat ein Paar von festen Kontaktpunkten 5b und 5c. Der feste Kontaktpunkt 5b ist mit einem positiven Pol einer Gleichstromquelle 6 als der Erregungseinrichtung ver bunden, während der feste Kontaktpunkt 5c geerdet ist. Folg lich ist die Elektrode 4a mit der Energiequelle 6 bei einem EIN-Betrieb des Schalters 5 verbunden, d. h., mit dem beweg lichen Kontaktpunkt 5a des Schalters 5, der in Berührung mit dem festen Kontaktpunkt 5b kommt. Andererseits ist die Elek trode 4a von der Energiequelle 6 bei einem AUS-Betrieb des Schalters 5 getrennt, d. h., der bewegliche Kontaktpunkt 5a des Schalters 5 kommt in Kontakt mit dem festen Kontaktpunkt 5c. Zusammenfassend wird ein Erregen des sich krümmenden exo thermen Körpers 4 durch Auswählen einer Verbindung oder Tren nung zwischen der Elektrode 4a und der Energiequelle 6 mit einem jeweiligen EIN- oder AUS-Betrieb des beweglichen Kon taktpunktes 5a des Schalters 5 gesteuert. Der sich krümmende exotherme Körper 4 wird im Aufzeichnungszustand erregt, und er ist im Bereitschaftszustand nicht erregt. Die Erregungs einrichtung ist nicht auf die Anordnung einschließlich des Schalters 5 und der Energiequelle 6 begrenzt. Es gibt ver schiedene Alternativen, die dem gleichen Zweck dienen.

In dem Thermokopf 1 ist ein kleiner Spalt L von beispielswei se 8 µm zwischen der Oberseite des sich krümmenden exother men Körpers 4 (d. h. der Oberseite des sich krümmenden exo thermen Körpers 4, die dem wärmeempfindlichen Papier 7 gegen überliegt) und dem wärmeempfindlichen Papier 7 vorgesehen.

Die folgende Beschreibung bezieht sich auf den Betrieb des Thermokopfes 1, wenn sich der Thermokopf 1 von dem Bereit schaftszustand (Schalter-AUS-Zustand) zu dem Aufzeichnungs zustand (Schalter-EIN-Zustand) mit dem Schalten des beweg lichen Kontaktpunktes 5a des Schalters 5 von der Seite des festen Kontaktpunktes 5c zu der Seite des festen Kontaktpunk tes 5b ändert.

Da der bewegliche Kontaktpunkt 5a des Schalters 5 mit dem festen Kontaktpunkt 5b verbunden ist, wird die Elektrode 4a des sich krümmenden exothermen Körpers 4 durch die Energie quelle 6 erregt. Dann erwärmt sich der erregte, sich krümmen de exotherme Körper 4 mit dessen Widerstand, was letztlich zu einer Wärmeausdehnung führt. Mit anderen Worten, der sich krümmende exotherme Körper 4 versucht, sich thermisch auszu dehnen und wenigstens in der Längsrichtung und nach außen zu verlängern (angegeben durch Pfeile D1 in Fig. 1).

Jedoch kann sich der sich krümmende exotherme Körper 4, der an den in Längsrichtung entgegengesetzten Endteilen hiervon auf dem Substrat 2 über die Isolierglieder 3 befestigt ist, weder ausdehnen noch deformieren. Daher wirken Kompressions kräfte P1 auf den sich krümmenden exothermen Körper 4 nach innen (bezeichnet durch Pfeile F1 in Fig. 1) an entgegenge setzten Endteilen hiervon ein und werden in dem sich krümmen den exothermen Körper 4 gesammelt. Wenn die Kompressionskräf te P1 größer als eine Krümmungslast Pc des sich krümmenden exothermen Körpers 4 werden, dann krümmt sich der sich krüm mende exotherme Körper 4 und wird deformiert, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Mit anderen Worten, der sich krümmende exotherme Körper 4 krümmt sich und wird derart deformiert, daß sich der longitudinale Mittenteil hiervon zu dem wärme empfindlichen Papier 7 verschiebt und schließlich in Berüh rung mit dem wärmeempfindlichen Papier 7 kommt.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Heiz temperatur innerhalb des sich krümmenden exothermen Körpers 4 so angegeben, daß sie eine vorbestimmte Temperatur (d. h. eine Farbentwicklungstemperatur des wärmeempfindlichen Papiers 7) erreicht oder höher ist, wenn sich der sich krüm mende exotherme Körper 4 mit dessen Widerstand in einem Aus maß erwärmt, daß sich der sich krümmende exotherme Körper 4 krümmt und deformiert wird, um in Berührung mit dem wärme empfindlichen Papier 7 zu kommen. Folglich wird ein Aufzeich nen, wie beispielsweise ein Drucken, lediglich an einem Teil des wärmeempfindlichen Papieres 7 in Berührung mit dem sich krümmenden exothermen Körper 4 ausgeführt.

Sodann wird anhand der Fig. 3(a), 3(b) und 4 das Krümmen und Deformieren des sich krümmenden exothermen Körpers bzw. Krüm mungskörpers 4 in Einzelheiten erläutert.

Die Fig. 3(a) und 3(b) sind vereinfachte perspektivische Dar stellungen, die den exothermen Krümmungskörper 4 und dessen Umgebung einschließlich der Isolierglieder 3 zeigen, wobei die Fig. 3(a) den Bereitschaftszustand und die Fig. 3(b) den Aufzeichnungszustand angibt.

Bezüglich des exothermen Krümmungskörpers 4 wird die Kompres sionskraft P1 wie folgt ausgedrückt:

P1 = E . α . T . b . h (N),

wobei E (N/m²) den Young-Modul, α einen linearen Ausdehnungs koeffizienten, b (m) eine Breite, h (m) eine Dicke und T (°C) einen Temperaturanstieg des mit seinem Widerstand er wärmten exothermen Krümmungskörpers 4 bedeuten, wenn sich der exotherme Krümmungskörper 4 von dem in Fig. 3(a) gezeig ten Zustand in den in Fig. 3(b) dargestellten Zustand ändert, d. h., der exotherme Krümmungskörper 4 ist infolge eines Betriebes des Schalters 5 mit der Energiequelle 6 ver bunden.

Wenn die in der oben angegebenen Weise ausgedrückten Kompres sionskräfte P1 nicht die Krümmungslast Pc des exothermen Krümmungskörpers 4 überschreiten, so wird der exotherme Krüm mungskörper 4 weder gekrümmt noch deformiert, und die Kompressionskräfte P1 werden in dem exothermen Krümmungskör per 4 als Innenspannung angesammelt. Wenn dagegen eine solche Überschreitung vorliegt, krümmt sich der exotherme Krümmungskörper 4 und wird deformiert. Mit anderen Worten, bei der Überschreitung verschiebt sich der longitudinale Mit tenteil des exothermen Krümmungskörpers 4 zu dem wärme empfindlichen Papier 7 (vgl. Fig. 2), d. h., in der durch einen Pfeil G1 in Fig. 3 (b) angegebenen Richtung.

Da nebenbei der exotherme Krümmungskörper 4 als ein Quadrat gestänge angesehen werden kann, das an den entgegengesetzten Enden hiervon mit den Isoliergliedern 3 festgelegt ist, wird die Krümmungslast Pc wie folgt ausgedrückt:

Pc = π² . E . b . h³/3 . a²,

wobei a (m) eine Länge des exothermen Krümmungskörpers 4 be deutet (vgl. beispielsweise das technische Handbuch über die Stabilität von Materialien mit dem Titel "Strength of Materials" von Ohashi Yoshio, Baihukan). Daher krümmt sich der exotherme Krümmungskörper 4 und wird deformiert, wenn P1 < Pc vorliegt, d. h., der Temperaturanstieg T des exother men Krümmungskörpers 4 erfüllt die folgende Bedingung:

T < π² . h²/3 . α . a².

Mit anderen Worten, wenn beispielsweise angenommen wird, daß der exotherme Krümmungskörper 4 aus Nickel (Ni) aufgebaut ist und daß die Länge a, die Breite b und die Dicke h hier von jeweils 500 µm, 60 im und 5 µm betragen, dann krümmt sich der exotherme Krümmungskörper und wird deformiert, wenn der Temperaturanstieg T 23°C oder mehr beträgt.

Beruhend auf einer Computersimulation zeigt Fig. 4 eine Korrelation zwischen Temperaturanstiegen (Abszissenachse) und maximalen Krümmungsdeformationen (Ordinatenachse) des exothermen Krümmungskörpers 4, wenn sich der aus Nickel be stehende und die oben erwähnten Dimensionen aufweisende exo therme Krümmungskörper 4 erwärmt. Es ist aus der Fig. 4 zu verstehen, daß die maximale Krümmungsdeformation 13 µm bei einem Temperaturanstieg von 150°C beträgt.

Es sei darauf hingewiesen, daß bezüglich eines exothermen Krümmungskörpers 4 aus Nickel und mit freien Enden die longi tudinale Wärmeausdehnung 1 µm bei einem Temperaturanstieg von 150°C beträgt, wobei eine Raumtemperatur von 20°C als Bezugsmaß genommen wird. Die Figur zeigt, daß die Krümmungs deformation weit größer als die Wärmeausdehnung bei der gleichen Erwärmungstemperatur ist.

Da bei der obigen Konfiguration der exotherme Krümmungskör per 4 lediglich an den entgegengesetzten Endteilen hiervon auf dem Substrat 2 über die Isolierglieder 3 festgelegt ist, sind die anderen Teile des exothermen Krümmungskörpers 4, die dem Substrat 2 gegenüberliegen, von dem Substrat 2 durch vorbestimmte Spalten getrennt. Dies verhindert, daß Wärme, die von irgendeinem der exothermen Krümmungskörper 4 erzeugt ist, welche selektiv durch die Energiequelle 6 erregt wer den, zu einem benachbarten exothermen Krümmungskörper 4 über das Substrat 2 übertragen wird. Als Ergebnis wird die thermi sche wechselseitige Störung oder Interferenz zwischen den be nachbarten exothermen Krümmungskörpern 4 vermindert.

Die obige Konfiguration erlaubt so, daß ein freier Raum zwi schen den benachbarten exothermen Krümmungskörpern 4 kleiner als beim Stand der Technik ist, um so eine Realisierung eines kleineren Kopfes zu erleichtern. Da zusätzlich die thermische wechselseitige Störung zwischen den benachbarten exothermen Krümmungskörpern reduziert ist, dehnt das Drucken sich nicht aus. Ein Aufzeichnen von hoher Auflösung und großer Druckqualität wird auf diese Weise realisiert.

Darüber hinaus wird bei der obigen Konfiguration eine kleine longitudinale Änderung des exothermen Krümmungskörpers 4 in eine große Änderung in der Dicke transformiert. Dies gewähr leistet einen festen Kontakt zwischen dem exothermen Krüm mungskörper 4 und dem wärmeempfindlichen Papier 7. Daher kann ein hochqualitativer Aufzeichnungsbetrieb unter Verwen dung dieser Krümmungserscheinungen realisiert werden.

Anhand der Fig. 5 und 6 wird im folgenden ein zweites Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. Zur Ver einfachung sind Bauteile des zweiten Ausführungsbeispiels, die die gleiche Anordnung und Funktion wie Bauteile des ersten Ausführungsbeispiels haben und im ersten Ausführungs beispiel erläutert sind, mit den gleichen Bezugszeichen ver sehen und nicht erneut beschrieben.

Die Fig. 5 und 6 sind Schnittdarstellungen, die ein anderes Konfigurationsbeispiel des erfindungsgemäßen Thermokopfes veranschaulichen: Fig. 5 ist eine Schnittdarstellung, die den Thermokopf 1 im Bereitschaftszustand zeigt, während Fig. 6 eine Schnittdarstellung ist, die den Thermokopf 1 im Aufzeichnungszustand zeigt. Der Thermokopf 1 der vorliegen den Erfindung ist ungefähr in der Mitte des exothermen Krüm mungskörpers 4 mit einem Vorsprung 8 vorgesehen, der zu dem wärmeempfindlichen Papier 7 vorragt. Die anderen Teile des Thermokopfes 1 sind in genau der gleichen Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel angeordnet. Damit konzentriert sich die folgende Beschreibung auf einen Betrieb des Thermo kopfes 1, und eine Erläuterung zu der Konfiguration hiervon wird weggelassen.

Wenn sich der Thermokopf 1 von dem Bereitschaftszustand (Schalter-AUS-Zustand) zu dem Aufzeichnungszustand (Schalter-EIN-Zustand) mit dem Schalten des beweglichen Kontaktpunktes 5a des Schalters 5 von der Seite des festen Kontaktpunktes 5c zu der Seite des festen Kontaktpunktes 5b verändert, so wird die Elektrode 4a des exothermen Krümmungs körpers 4 durch die Energiequelle 6 erregt. Dann krümmt sich der erregte exotherme Krümmungskörper 4 und wird deformiert, wie dies anhand des ersten Ausführungsbeispiels erläutert ist (vgl. Fig. 6). Mit anderen Worten, der exotherme Krüm mungskörper 4 krümmt sich und wird derart deformiert, daß sich der longitudinale Mittenteil hiervon zu dem wärme empfindlichen Papier 7 verschiebt und schließlich in Berüh rung mit dem wärmeempfindlichen Papier 7 kommt. Da jedoch der Vorsprung 8 an dem exothermen Krümmungskörper 4 ungefähr in der Mitte hiervon vorgesehen ist, kommt lediglich der Vor sprung 8 in Berührung mit dem wärmeempfindlichen Papier 7.

Wenn bei der obigen Konfiguration der exotherme Krümmungskör per 4 sich krümmt und deformiert wird, so kommt lediglich der Vorsprung 8 in Berührung mit dem wärmeempfindlichen Papier 7. Daher wird lediglich ein Teil in Berührung mit dem Vorsprung 8 als ein Aufzeichnungsbereich beim Drucken verwen det. Mit anderen Worten, ein Aufzeichnen, wie beispielsweise ein Drucken, wird auf dem wärmeempfindlichen Papier 7 mit einem Punkt entsprechend diesem Bereich des Vorsprungs 8 durchgeführt. Daher ermöglicht diese Konfiguration ein Auf zeichnen von hoher Auflösung und großer Druckqualität.

Anhand der Fig. 7 und 8 wird im folgenden ein drittes Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. Bauteile des dritten Ausführungsbeispiels, die die gleiche Anordnung und die gleiche Funktion wie Bauteile des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels haben und die in den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen erwähnt sind, werden mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht erläuternd be schrieben.

Die Fig. 7 und 8 sind Schnittdarstellungen, die ein weiteres Konfigurationsbeispiel des Thermokopfes 1 gemäß der vorlie genden Erfindung veranschaulichen: Fig. 7 ist eine Schnitt darstellung, die den Thermokopf 1 im Bereitschaftszustand zeigt, während Fig. 8 eine Schnittdarstellung ist, die den Thermokopf 1 im Aufzeichnungszustand darstellt.

Der Thermokopf 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist mit wenigstens einem Paar von Führungen 9 versehen. Die Füh rungen 9 sind auf dem Substrat 2 außerhalb des exothermen Krümmungskörpers 4 angeordnet, um den exothermen Krümmungs körper 4 sandwichartig zu umfassen, und sie stehen höher als der exotherme Krümmungskörper 4 zu dem wärmeempfindlichen Papier 7. Die Führungen 9 erlauben so, daß der exotherme Krümmungskörper 4 dem wärmeempfindlichen Papier 7 mit einem kleinen Spalt von beispielsweise 8 µm dazwischen gegenüber liegt. Die übrigen Teile des Thermokopfes 1 sind in genau der gleichen Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gestaltet. Damit konzentriert sich die folgende Beschreibung auf den Betrieb des Thermokopfes 1, und eine Erläuterung über den Aufbau hiervon ist weggelassen.

Der Thermokopf 1 wird gegen die Druckwalze 10 über das thermoempfindliche Papier 7 in dem in Fig. 7 gezeigten Bereitschaftszustand gepreßt. Als Ergebnis sind die für den Thermokopf 1 vorgesehenen zwei Führungen 9 in Berührung mit dem wärmeempfindlichen Papier 7.

Wenn sich der Thermokopf 1 von dem Bereitschaftszustand (Schalter-AUS-Zustand) zu dem Aufzeichnungszustand (Schalter-EIN-Zustand) mit dem Schalten des beweglichen Kon taktpunktes 5a des Schalters 5 von der Seite des festen Kon taktpunktes 5c zu der Seite des festen Kontaktpunktes 5b ver ändert, so wird sodann die Elektrode 4a des exothermen Krüm mungskörpers 4 durch die Energiequelle 6 erregt. Dann krümmt sich der erregte exotherme Krümmungskörper 4 und wird defor miert, wie dies anhand des ersten Ausführungsbeispiels erläu tert ist (vgl. Fig. 8). Mit anderen Worten, der exotherme Krümmungskörper 4 krümmt sich und wird derart deformiert, daß der longitudinale Mittenteil hiervon sich zu dem wärme empfindlichen Papier 7 verschiebt und schließlich in Berüh rung mit dem wärmeempfindlichen Papier 7 kommt. Da jedoch die Führungen 9 für den Thermokopf 1 vorgesehen sind, wird das wärmeempfindliche Papier 7 zwischen den Führungen 9 ge fördert, ohne lose zu sein.

Selbst wenn bei der obigen Konfiguration das wärmeempfind liche Papier zufällig aufgrund einer Förderbedingung lose wird, wird das wärmeempfindliche Papier 7 zwischen den Füh rungen 9 nicht lose. Daher kann verhindert werden, daß das wärmeempfindliche Papier 7 in Berührung mit dem exothermen Krümmungskörper 4 aufgrund eines Förder- oder Zufuhrzustan des kommt. Folglich erfordert im Gegensatz zum Stand der Technik dieser Aufbau nicht ein Bedecken des exothermen Krüm mungskörpers 4 mit einer Abriebschutzschicht.

Mit anderen Worten, gewöhnlich ist der exotherme Widerstand mit einer Abriebschutzschicht bedeckt, um nicht leicht durch das wärmeempfindliche Papier 7, das mit dem exothermen Wider stand in Berührung kommt, aufgrund des Förder- oder Zufuhr zustandes abgetragen zu werden. Dagegen können gemäß dem Auf bau des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Führungen 9, die viel kleiner als eine solche Abriebschutzschicht sind, verhindern, daß das wärmeempfindliche Papier 7 infolge des Förder- oder Zufuhrzustandes in Berührung mit dem exothermen Krümmungskörper 4 kommt, um so die Notwendigkeit für ein Vor sehen der Abriebschutzschicht zum Bedecken der gesamten Ober fläche des exothermen Krümmungskörpers 4 auszuschließen.

Da daher bei diesem Aufbau kein Bedarf für eine Abriebschutz schicht besteht, die beim Stand der Technik wesentlich ist, können die Herstellungskosten abgesenkt werden, und es kann ein kleinerer und leichterer Thermokopf hergestellt werden. Da darüber hinaus im Gegensatz zum Stand der Technik kein Wärmelecken durch eine Abriebschutzschicht auftritt, ist der Leistungsverbrauch zum Erwärmen des exothermen Widerstandes, wie beispielsweise des exothermen Krümmungskörpers 4, bis zu der vorbestimmten Temperatur sicherer als beim Stand der Technik reduziert.

Es sei auch darauf hingewiesen, daß, wenn die Führungen 9 bemessen sind, um etwa die gleiche Höhe wie eine Krümmungs deformation des exothermen Krümmungskörpers 4 zu dem wärme empfindlichen Papier 7 zu haben, eine einfache Struktur es dem exothermen Krümmungskörper 4 im Bereitschaftszustand er möglicht, dem wärmeempfindlichen Papier 7 mit einem vorbe stimmten Abstand dazwischen gegenüberzuliegen.

Anhand der Fig. 9 und 10 wird im folgenden ein viertes Aus führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bau teile des vierten Ausführungsbeispiels, die die gleiche An ordnung und die gleiche Funktion wie Bauteile des ersten bis dritten Ausführungsbeispiels haben und im ersten bis dritten Ausführungsbeispiel erläutert sind, werden mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht erneut beschrieben.

Die Fig. 9 und 10 sind Schnittdarstellungen, die ein anderes Konfigurationsbeispiel des erfindungsgemäßen Thermokopfes 1 veranschaulichen: Fig. 9 ist eine Schnittdarstellung, die den Thermokopf 1 im Bereitschaftszustand zeigt, während Fig. 10 eine Schnittdarstellung ist, die den Thermokopf 1 im Aufzeichnungszustand darstellt.

Der Thermokopf 1 des dritten Ausführungsbeispiels ist so ge staltet, daß er wenigstens ein Paar von Führungen 9 (vgl. Fig. 7 und 8) aufweist, die auf dem Substrat 2 vorgesehen sind. Dagegen ist, wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt ist, der Thermokopf 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels so aufge baut, daß er einen konkaven Teil 11 hat, in welchem der exo therme Krümmungskörper 4 angeordnet ist. Der konkave Teil 11 ist durch Ausschneiden eines Teiles der Oberseite des Sub strates 2 bis zu einer vorbestimmten Tiefe (beispielsweise 8 µm) gebildet. Die anderen Teile des Thermokopfes 1 sind in genau der gleichen Weise wie in dem ersten Ausführungsbei spiel gestaltet. Damit konzentriert sich die folgende Be schreibung auf den Betrieb des Thermokopfes 1, und eine Er läuterung von dessen Aufbau ist weggelassen.

Der Thermokopf 1 wird gegen die Druckwalze 10 über das wärme empfindliche Papier 7 in den in Fig. 9 gezeigten Bereit schaftszustand gepreßt. Als Ergebnis sind Oberseiten 2a bei einem Paar von entgegengesetzten Endteilen des Substrates 2 in Berührung mit dem wärmeempfindlichen Papier 7. Der exo therme Krümmungskörper 4 liegt dem wärmeempfindlichen Papier 7 mit einem kleinen Spalt dazwischen gegenüber. Der Spalt ist ungefähr gleich zu der Tiefe des konkaven Teiles 11.

Wenn sich sodann der Thermokopf 1 von dem Bereitschaftszu stand (Schalter-AUS-Zustand) zu dem Aufzeichnungszustand (Schalter-EIN-Zustand) mit dem Schalten des beweglichen Kon taktpunktes 5a des Schalters 5 von der Seite des festen Kon taktpunktes 5c zu der Seite des festen Kontaktpunktes 5b ver ändert, wird die Elektrode 4a des exothermen Krümmungskör pers 4 durch die Energiequelle 6 erregt. Dann krümmt sich der exotherme Krümmungskörper 4 und wird deformiert, wie dies anhand des ersten Ausführungsbeispiels erläutert ist (vgl. Fig. 10). Mit anderen Worten, der exotherme Krümmungs körper 4 krümmt sich und wird derart deformiert, daß der longitudinale Mittenteil hiervon sich zu dem wärmeempfind lichen Papier 7 verschiebt und schließlich in Berührung mit dem wärmeempfindlichen Papier 7 kommt. Da jedoch die Obersei ten 2a des Substrates 2 in Berührung mit dem wärmeempfind lichen Papier 7 sind, wird das wärmeempfindliche Papier 7 zwischen den Oberseiten 2a gefördert, ohne lose oder locker zu sein.

Bei der obigen Konfiguration haben die Oberseiten oder Ober flächen 2a, die durch Ausschneiden eines Teiles der Oberflä che des Substrates 2 gebildet sind, die gleichen Funktionen wie die Führungen 9 in dem dritten Ausführungsbeispiel. Da her erzeugt die Konfiguration, bei der der exotherme Krüm mungskörper 4 in dem konkaven Teil 11 wie in dem vorliegen den Ausführungsbeispiel angeordnet ist, die gleichen Effekte oder Wirkungen wie das dritte Ausführungsbeispiel.

Es sei auch darauf hingewiesen, daß die oben erwähnten Effekte oder Vorteile durch eine Konfiguration gesteigert werden können, bei der die in dem dritten Ausführungsbei spiel verwendeten Führungen 9 und der konkave Teil 11 beide auf der Vorderseite des Substrates 2 vorgesehen sind.

Anhand der Fig. 11 bis 15 beschäftigt sich die folgende Beschreibung mit einem fünften Ausführungsbeispiel der vor liegenden Erfindung. Bauteile des fünften Ausführungsbei spiels, die die gleiche Anordnung und die gleiche Funktion wie Bauteile des ersten bis vierten Ausführungsbeispiels haben und die in den ersten bis vierten Ausführungsbeispie len beschrieben sind, werden mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht erneut erläutert.

Fig. 11 ist eine Draufsicht, die insbesondere eine Konfigura tion eines Thermokopfes 21 gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Fig. 12 ist eine Schnittdarstellung längs einer Linie X-X in Fig. 11, während Fig. 13 eine Schnittdar stellung längs einer Linie Y-Y in Fig. 11 darstellt.

In dem Thermokopf 21 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist ein konkaver Teil 23 mit einer sich verjüngenden bzw. Kegelgestalt auf der Vorderseite des Substrates 22 vorge sehen. Der konkave Teil 23 liefert die gleichen Effekte oder Wirkungen wie der anhand des vierten Ausführungsbeispiels erläuterte konkave Teil 11 (vgl. Fig. 9 und 10). Eine Ober flächenisolierschicht 24a und eine Vielzahl von exothermen Krümmungskörpern 25 sind in dieser Reihenfolge auf die Ober fläche des konkaven Teiles 24 geschichtet. Fünf exotherme Krümmungskörper 25 werden in dem vorliegenden Ausführungsbei spiel verwendet.

Der exotherme Krümmungskörper 25 besteht aus einer filmähn lichen ersten Isolierschicht 26, einer Heizschicht 27, einer filmähnlichen zweiten Isolierschicht 28 und einem Krümmungs körper 29, die in dieser Reihenfolge auf der Oberflächeniso lierschicht 24a gebildet sind. Dennoch ist ein Spalt 30 von einem vorbestimmten Abstand (beispielsweise 0,5 µm) vorge sehen, um teilweise die Oberflächenisolierschicht 24a und den exothermen Krümmungskörper 25 zu trennen. Eine Oberflä chenisolierschicht 24b ist auf der Rückseite des Substrates 22 angeordnet.

Ein Paar von Führungen 31 ist auf longitudinal entgegenge setzten Endteilen des exothermen Krümmungskörpers 25 vorge sehen. Die Führungen 31 erzeugen die gleichen Effekte oder Wirkungen wie die in dem dritten Ausführungsbeispiel verwen deten Führungen 9.

Eine Betriebselektrode 32 und eine gemeinsame Elektrode 33 sind vorgesehen, um die Heizschicht 27 mit einer externen elektrischen Einrichtung zu verbinden. Ein elektrischer Strom von einer Strom- bzw. Spannungsquelle 34 wird zu der ersten Isolierschicht 26 und der Oberflächenisolierschicht 24a über die Betriebselektrode 32 und die gemeinsame Elektro de 33 gespeist. Die elektrische Stromversorgung von der Stromquelle 34 wird mit einem EIN/AUS-Betrieb des Schalters 35 gesteuert. Die exothermen Krümmungskörper 25 sind vonein ander durch Schlitze 36 getrennt.

Im folgenden wird der Betrieb des Thermokopfes 21 näher er läutert.

Die Fig. 14 und 15 sind Schnittdarstellungen, die relative Positionen des Thermokopfes 21, des wärmeempfindlichen Papiers 7 und der Druckwalze 10 zeigen: Fig. 14 ist eine Schnittdarstellung des Thermokopfes 21 im Bereitschafts zustand, während Fig. 15 eine Schnittdarstellung ist, die den Thermokopf 21 im Aufzeichnungszustand zeigt.

Der Thermokopf 21 wird gegen die Druckwalze 10 über das wärmeempfindliche Papier 7 in den in Fig. 14 gezeigten Bereitschaftszustand gepreßt. Als Ergebnis sind die Führun gen 31 des Thermokopfes 21 in Berührung mit dem wärmeempfind lichen Papier 7. Der exotherme Krümmungskörper 25 liegt dem wärmeempfindlichen Papier 7 mit einem kleinen Spalt d (bei spielsweise 8 µm) dazwischen gegenüber. Der kleine Spalt d wird gemäß der Dicke der Führungen 31 und der Tiefe des kon kaven Teiles 23 bestimmt.

Beim Aufzeichnen werden die in Fig. 11 gezeigten Schalter 35 entsprechend den zum Aufzeichnen, wie beispielsweise Drucken, erforderlichen exothermen Krümmungskörpern 25 selektiv eingeschaltet. Eine Spannung von der Strom- bzw. Spannungsquelle 34 liegt dadurch an der Betriebselektrode 32 und der gemeinsamen Elektrode 33. Wenn der elektrische Strom durch die Heizschicht 27 des exothermen Krümmungskörpers 25 fließt, erwärmt sich die Heizschicht 27 mit deren Wider stand. Die durch die Heizschicht 27 erzeugte Wärme wird über die zweite Isolierschicht 28 zu dem Krümmungskörper 29 über tragen, der den exothermen Krümmungskörper 25 bildet, wel cher sich krümmt und verzerrt, wie dies in Fig. 15 gezeigt ist. Mit anderen Worten, der exotherme Krümmungskörper 25 krümmt sich und wird derart deformiert, daß sich der longitu dinale Mittenteil hiervon zu dem wärmeempfindlichen Papier 7 verschiebt und schließlich in Berührung mit dem wärmeempfind lichen Papier 7 kommt.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Heiz temperatur innerhalb des exothermen Krümmungskörpers 25 so spezifiziert, daß sie eine vorbestimmte Temperatur (d. h., eine Farbentwicklungstemperatur des wärmeempfindlichen Papieres 7) erreicht oder höher wird, wenn sich der exother me Krümmungskörper 25 mit dessen Widerstand in einem Ausmaß erwärmt, daß sich der exotherme Krümmungskörper 25 krümmt und deformiert, um in Berührung mit dem wärmeempfindlichen Papier 7 zu kommen. Folglich wird ein Aufzeichnen, wie bei spielsweise ein Drucken, lediglich an einem Teil des wärme empfindlichen Papieres 7 in Berührung mit dem exothermen Krümmungskörper 4 ausgeführt.

Eine Thermokopfanordnung mit fünf exothermen Krümmungskör pern 25 wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel für eine einfache Beschreibung verwendet. Dennoch ist die Anzahl der exothermen Krümmungskörper 25 nicht hierauf begrenzt: Jede Anzahl von exothermen Krümmungskörpern 25 kann verwen det werden.

Wie oben beschrieben ist, zeichnet sich der Thermokopf 21 des vorliegenden Ausführungsbeispiels dadurch aus, daß er folgendes umfaßt: ein Substrat 22 mit einem konkaven Teil 23 einer vorbestimmten Tiefe, und wenigstens einen exothermen Krümmungskörper 25, der auf dem Boden des konkaven Teils 23 angeordnet ist, wobei der exotherme Krümmungskörper 25 aus wenigstens einer ersten Isolierschicht 26, einer Heizschicht 27, einer zweiten Isolierschicht 28 und einem Krümmungskör per 29 besteht, welche in dieser Reihenfolge geschichtet sind; wird der Krümmungskörper 29 durch die Heizschicht 27 bis auf eine vorbestimmte Temperatur oder höher erwähnt, so dehnt sich der Krümmungskörper 29 thermisch von einem nicht verschobenen Zustand, in welchem virtuell keine Wärmespan nung vorliegt, aus und krümmt sich und wird verzerrt.

Bei diesem Aufbau dehnt sich der exotherme Krümmungskörper 25 thermisch aus, wenn die Innentemperatur ansteigt. Wenn die Heizschicht 27 des exothermen Krümmungskörpers 25 den Krümmungskörper 29 bis zu der vorbestimmten Temperatur oder höher erwärmt, dehnt sich der Krümmungskörper 29 thermisch zu dem wärmeempfindlichen Papier 7 von einem nichtverschobe nen Zustand, in welchem virtuell keine Wärmespannung vor liegt, und krümmt sich und wird verzerrt. Wenn der gekrümmte und verzerrte exotherme Krümmungskörper 25 in Berührung mit dem wärmeempfindlichen Papier 7 kommt, wird ein Aufzeichnen, wie beispielsweise ein Drucken, lediglich an dem Kontaktteil durchgeführt.

Mit anderen Worten, da der exotherme Krümmungskörper 25 ge staltet ist, um die Heizschicht 27 und den Krümmungskörper 29 zu umfassen, kann ein Aufzeichnungsbetrieb hoher Qualität wie in dem ersten Ausführungsbeispiel durch Krümmen und Ver zerren des Krümmungskörpers 29 bei Erwärmen der Heizschicht 27 durchgeführt werden.

Darüber hinaus sind die Führungen 31 auf den entgegenge setzten Endteilen des exothermen Krümmungskörpers 25 vorge sehen und stehen in der Richtung vor, in der sich der exo therme Krümmungskörper 25 krümmt und verzerrt wird. Selbst wenn das wärmeempfindliche Papier 7 aufgrund eines Zufuhr- oder Förderzustandes lose wird, wird das wärmeempfindliche Papier 7 zwischen den Führungen 31 nicht lose. Dadurch kann verhindert werden, daß das wärmeempfindliche Papier 7 in Berührung mit dem exothermen Krümmungskörper 25 aufgrund eines Förder- oder Zufuhrzustandes kommt.

Da folglich dieser Aufbau im Gegensatz zum Stand der Technik nicht eine Bedeckung des exothermen Krümmungskörpers 25 mit einer Abriebschutzschicht erfordert, können die Herstellungs kosten abgesenkt werden, und es kann ein kleinerer und leichterer Thermokopf hergestellt werden. Da darüber hinaus im Gegensatz zum Stand der Technik keine Wärme abgebende Abriebschutzschicht vorgesehen ist, ist der Energieverbrauch zum Erwärmen des exothermen Widerstandes, wie beispielsweise des exothermen Krümmungskörpers 25, bis zu der vorbestimmten Temperatur sicherer als beim Stand der Technik reduziert.

Es sei auch darauf hingewiesen, daß, falls die Positionen der Oberseiten der Führungen 31 nahezu die gleiche wie die höchste Position des exothermen Krümmungskörpers 25 sind, wenn sich der exotherme Krümmungskörper 25 krümmt und ver zerrt, eine einfache Struktur den Bereitschaftszustand des exothermen Krümmungskörpers 25 ermöglicht, in welchem das wärmeempfindliche Papier 7 mit einem vorbestimmten Spalt da zwischen gegenüberliegt.

Anhand der Fig. 16(a) bis 16(c), 17(d) bis 17(f), 18(g) bis 18(i), 19(j) bis 19(l) und 20(m) sowie 20(n) werden im fol genden Herstellungsprozesse des Thermokopfes 21 des vorlie genden Ausführungsbeispiels erläutert. (X) und (Y) in diesen Figuren stellen Schnittdarstellungen längs einer Linie X-X in Fig. 11 bzw. Schnittdarstellungen längs einer Linie Y-Y in Fig. 11 dar.

Zunächst werden, wie in Fig. 16(a) gezeigt ist, thermisch oxidierte Filme 24a' und 24b' jeweils durch thermische Oxida tion auf den Vorder- und Rückseiten des Substrates 22 aus Silizium mit einer Kristallorientierung (100) gebildet. Dann wird ein (nicht gezeigtes) Photoresist auf die Vorderseite des Substrates 22 aufgetragen. Als nächstes wird eine vier eckförmige Öffnung entsprechend dem in den Fig. 11 und 12 gezeigten konkaven Teil 23 durch Musterbildung des Photo resists mit der Photolithographie-Technik gebildet. Eine viereckförmige Öffnung 24a wird in dem thermisch oxidierten Film 24a' mit einem beispielsweise CH₃-Gas verwendenden Ätz verfahren gebildet.

Zweitens wird, wie in Fig. 16(b) gezeigt ist, das Substrat 22 in eine Kaliumhydroxidlösung getaucht. Das Substrat 22 wird mit einem nassen Ätzverfahren von der Vorderseite zur Rückseite hiervon behandelt, wobei der thermisch oxidierte Film 24a' mit der Öffnung 23a als eine Maske verwendet wird, um den konkaven Teil 23 einer vorbestimmten Tiefe (beispiels weise 6 µm) zu bilden. Danach werden die thermisch oxidier ten Filme 24a' und 24b' entfernt.

Als nächstes werden, wie in Fig. 16(c) gezeigt ist, Oberflä chenisolierschichten 24a und 24b von vorbestimmten Dicken (beispielsweise 1 µm) wieder jeweils mit thermischer Oxida tion auf den Vorder- und Rückseiten des Substrates 22 gebil det.

Anschließend wird, wie in Fig. 17(d) gezeigt ist, eine erste provisorische Schicht 37 aus beispielsweise 0,5 µm dickem Aluminium auf der auf der Vorderseite des Substrates 22 ge legenen Oberflächenisolierschicht 24a mit beispielsweise einem Zerstäubungs- oder Sputterverfahren gebildet. Dann wird die erste provisorische Schicht 37 verarbeitet, um ein Muster entsprechend dem in den Fig. 12 und 13 gezeigten Spalt 30 auf der Bodenfläche des konkaven Teiles 23 des Sub strates 22 mit der Photolithographie-Technik und einem Ätz verfahren zu erzeugen. Als Ergebnis wird die Dicke des Spal tes 30 durch die Dicke der ersten provisorischen Schicht 37 bestimmt.

Als nächstes wird, wie in Fig. 17(e) gezeigt ist, die erste Isolierschicht 26 aus beispielsweise 0,5 µm dickem Silizium oxid auf der ersten provisorischen Schicht 37 und der Ober flächenisolierschicht 24a mit beispielsweise einem Zerstäu bungs- oder Sputterverfahren gebildet. Sodann werden bei spielsweise ein 0,01 µm dicker Tantalfilm und ein 0,1 µm dicker Nickelfilm, die die Heizschicht 27 ergeben, auf der ersten Isolierschicht 26 mit beispielsweise einem Zerstäu bungs- oder Sputterverfahren gebildet. Danach wird die Heiz schicht 27 in einem Wobbelmuster auf der ersten Isolier schicht 26 durch Musterbildung der Tantal- und Nickelfilme mittels der Photolithographie-Technik und der Ätzmethode ge bildet. Der Tantalfilm ist vorgesehen, um das Haftvermögen zwischen der ersten Isolierschicht 26 und dem Nickelfilm zu verbessern.

Als nächstes wird, wie in Fig. 17(f) gezeigt ist, die zweite Isolierschicht 28 aus beispielsweise 0,5 µm dickem Silizium oxid auf der Heizschicht 27 mit beispielsweise einem Zerstäu bungs- oder Sputterverfahren gebildet. Sodann werden bei spielsweise ein 0,01 µm dicker Tantalfilm (nicht gezeigt) und ein 0,1 µm dicker Nickelfilm 38 als ein Teil des Krüm mungskörpers 29 (weiter unten näher beschrieben) auf der zweiten Isolierschicht 28 mittels beispielsweise eines Zer stäubungs- oder Sputterverfahrens gebildet. Der Tantalfilm ist vorgesehen, um das Haftvermögen zwischen der zweiten Iso lierschicht 28 und dem Nickelfilm 38 zu verbessern.

Sodann werden, wie in Fig. 18(g) gezeigt ist, die Schlitze 36 durch den Nickelfilm 38, die erste Isolierschicht 26 und die zweite Isolierschicht 28 mittels einer Photolithogra phie-Technologie und einem Ätzverfahren erzeugt.

Als nächstes wird, wie in Fig. 18(h) gezeigt ist, ein Photo resist 39 auf den Nickelfilm 38 aufgetragen. Das Photoresist 39 wird mit einer Photolithographie-Technik verarbeitet, um in einer Form entsprechend einem Muster der Schlitze 36 zu sein.

Mit anderen Worten, die durch den Nickelfilm 38, die erste Isolierschicht 26 und die zweite Isolierschicht 28 gebilde ten Schlitze 36 werden mit dem Photoresist 39 gefüllt. Das Photoresist 39 wird dann einer Musterbildung unterworfen, um über die Oberfläche der zweiten Isolierschicht 28 um eine vorbestimmte Höhe mit der gleichen Musterbreite wie die Schlitze 36 vorzustehen. Die vorbestimmte Höhe sollte größer als die Dicke eines Nickelplattierungsfilmes (weiter unten näher erläutert) sein.

Als nächstes wird zur vollständigen Herstellung des Krüm mungskörpers 29, wie in Fig. 18(i) gezeigt ist, der nickel plattierte Film einer vorbestimmten Dicke (beispielsweise 5 µm) als der letzte Teil des Krümmungskörpers 29 mit bei spielsweise einem elektrolytischen Metallplattierungsverfah ren gebildet. Ein Beispiel einer elektrolytischen Metall plattierung ist ein Nickelplattierungsverfahren mit bei spielsweise einem Nickelbad aus Nickelsulfamat, das bei spielsweise den Nickelfilm 38 als eine Elektrode verwendet.

Danach wird, wie in Fig. 19(j) gezeigt ist, das Photoresist 39 entfernt, wobei der Nickelfilm 38 und der darunter gebil dete Tantalfilm eine Musterbildung mittels eines Ionenfräs ätzverfahrens erfahren.

Als nächstes wird, wie in Fig. 19(k) gezeigt ist, ein bei spielsweise 1,5 µm dicker Siliziumnitridfilm mittels bei spielsweise eines Zerstäubungs- oder Sputterverfahrens gebil det und dann einer Musterbildung unterworfen. Die in Fig. 12 gezeigten Führungen 31 werden auf diese Weise erzeugt.

Sodann wird, wie in Fig. 19 (l) gezeigt ist, die Betriebs elektrode 32 für eine externe Verbindung für die zweite Iso lierschicht 28 mittels einer Photolithographie-Technik und eines Ätzverfahrens vorgesehen.

Sodann wird eine Scheibenbildung an einem Paar von entgegen gesetzten Endteilen des Substrates 22 (d. h., den durch die Pfeile Z bezeichneten Teilen) vorgenommen, um einen in Fig. 20(m) dargestellten Chip zu bilden.

Schließlich wird, wie in Fig. 20(n) gezeigt ist, das Sub strat 22 in diesem Zustand in eine Kaliumhydroxidlösung ge taucht, und die erste provisorische Schicht 37 wird mit einem Ätzverfahren entfernt, um den Spalt 30 zu bilden. Der Thermokopf 21 wird auf diese Weise vervollständigt.

Da bei diesem Aufbau die exothermen Krümmungskörper 25 mit einem Halbleiterintegrationsprozeß hergestellt sind, werden die exothermen Krümmungskörper 25 mit hoher Genauigkeit er zeugt, und die Thermokopfauflösung kann verbessert werden. Da der konkave Teil 23, die Führungen 31 und der Spalt 30 kontinuierlich in einem Prozeß gebildet werden können, kön nen darüber hinaus die Herstellungsprozesse vereinfacht wer den. Da weiterhin der konkave Teil 24, die Führungen 31 und der Spalt 30 leicht in ihren Dicken festgelegt sind, können relative Positionen des wärmeempfindlichen Papiers 7 und des exothermen Krümmungskörpers 25 einfach angegeben werden.

Claims

1. Thermokopf, mit:

1. einem Substrat (2), und
2. auf dem Substrat (2) ausgebildeten exothermen Widerständen (4),
dadurch gekennzeichnet, daß
3. die exothermen Widerstände (4) jeweils an zwei entgegengesetzten Endteilen hiervon auf dem Substrat (2) festgelegt sind und einen Aufbau auf weisen, so daß sie sich krümmen, wenn die Innentemperatur des exothermen Widerstandes 4 eine vorbestimmte Temperatur erreicht oder höher als diese ist.

2. Thermokopf, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der exo therme Widerstand (4) an den entgegengesetzten Endteilen hiervon auf dem Substrat (2) über elektrische Isolierglieder (3) festgelegt ist.

3. Thermokopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der exotherme Widerstand (4) ungefähr in seiner Mitte mit einem Vorsprung (8) versehen ist, der in der gleichen Richtung vorsteht, in der sich der exotherme Widerstand (4) krümmt.

4. Thermokopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (2) mit einer Führung (9) versehen ist, die auf dem Substrat (2) außerhalb der entgegengesetzten Endteile des exothermen Widerstandes (4) angeordnet ist und in der gleichen Richtung vorsteht, in der sich der exotherme Widerstand (4) krümmt.

5. Thermokopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (2; 22) einen konkaven Teil (11; 23) hat und der exotherme Wider stand (4; 25) auf einem Boden des konkaven Teils (11; 23) angeordnet ist.

6. Thermokopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Füh rung (9) einen Oberteil hat, der ungefähr so hoch wie ein Oberteil des exother men Widerstandes (4) ist, wenn sich der exotherme Widerstand (4) krümmt.

7. Thermokopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sub strat (2) eine Oberfläche hat, die ungefähr so hoch wie ein Oberteil des exo thermen Widerstandes (4) ist, wenn sich der exotherme Widerstand (4) krümmt.

8. Thermokopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß der exotherme Widerstand (25) aus wenigstens einer ersten Isolier schicht (26), einer Heizschicht (27), einer zweiten Isolierschicht (28) und einem Krümmungskörper (29) aufgebaut ist, die in dieser Reihenfolge geschichtet sind.

9. Thermokopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß längs der entgegengesetzten Enden der exothermen Widerstände (25) je eine Führung (31) angeordnet ist, die in der gleichen Richtung vorsteht, in der sich der exotherme Widerstand (25) krümmt.

10. Thermokopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (31) einen Oberteil hat, der ungefähr so hoch wie ein Oberteil des exothermen Widerstandes (25) ist, wenn sich der exotherme Widerstand (25) krümmt.

11. Verfahren zum Herstellen eines Thermokopfes zum Drucken auf einem Aufzeichnungsträger durch exotherme Widerstände (4), die sich bei Erwärmung zu dem Aufzeichnungsträger hinkrümmen und jeweils an zwei entgegengesetz ten Endteilen hiervon auf einem Substrat festgelegt sind, mit den folgenden Schritten:

a) Bilden einer Schutzschicht (37) auf dem Substrat (2),
b) Bilden einer ersten Isolierschicht (26), um die Schutzschicht (37) zu bedecken,
c) Bilden einer Heizschicht (27) auf der ersten Isolierschicht (26),
d) Bilden einer zweiten Isolierschicht (28) auf der Heizschicht (27), und
e) Bilden eines Krümmungskörpers (29) auf der zweiten Isolier schicht (28) und danach Entfernen der Schutzschicht (37).

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst ein konkaver Teil (23) einer vorbestimmten Tiefe mittels Ätzen des Substrates (22) gebildet wird und daß dann die erste Isolierschicht (26) auf dem Boden des konkaven Teiles (23) erzeugt wird.