DE3917136C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Thermodruckkopf nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1 (JP-OS 2 90 068/86).

Bei Thermodruckköpfen ist man in letzter Zeit dazu überge­ gangen, die Glasurschicht, auf der sich das Wärmeerzeu­ gungselement befindet, am Rand des Kopfes anzuordnen, um dadurch sowohl bei Seriendruckern als auch bei Zeilendruk­ kern die Druckqualität zu verbessern. Dies beruht darauf, daß unter diesen Voraussetzungen bei Neigung des Thermo­ kopfes um einen gewissen Winkel in bezug auf die Papier­ oberfläche das Farbband unter einem großen Winkel abgezogen werden kann. Dadurch, daß die Druckkraft des Thermokopfes auf einen Punkt konzentriert wird kann, wie sich gezeigt hat, die Druckqualität verbessert werden.

Eine Verlagerung der Glasurschicht zum Rand des Substrats des Thermokopfes zieht aber notwendigerweise auch eine An­ näherung des Wärmeerzeugungselements zur Seitenfläche des Substrats nach sich. Dadurch wird der verbleibende Raum zur Befestigung der gemeinsamen Elektrode schmaler, was die nachfolgend erläuterten Probleme mit sich bringt.

• 1) Die Stromkapazität der gemeinsamen Elektrode wird ge­ ringer. Wenn viele Punkte auf einmal angeschaltet werden, tritt ein Spannungsabfall auf, der die Druckdichte beein­ trächtigt.
• 2) Will man die Beeinträchtigung der Druckqualität ver­ meiden, muß man zu einer Zeitmultiplexansteuerung Zuflucht nehmen, was die Geschwindigkeit senkt und infolge der kom­ plizierten Steuerung die Druckerkosten erhöht.
• 3) Wird die gemeinsame Elektrode an der Seitenfläche und der Rückfläche des Substrats vorgesehen, bedeutet auch dies eine erhebliche Verteuerung der Herstellung des Thermo­ druckkopfes.

Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Thermodruckkopf ist zum einen eine geringe Oberflächenrauheit der Glas­ schicht zur Bildung des Wärmeerzeugungselements erwünscht, wohingegen eine hohe Oberflächenrauheit dort gefordert wird, wo die Glasschicht in Kontakt mit der darunter lie­ genden Elektrode steht, um guten Kontakt zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, einen Thermodruckkopf der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Glasurschicht eine geringe Oberflächenrauheit an der der Wärmeerzeugungsschicht zugewandten Seite und eine hohe Oberflächenrauheit an der demjenigen Teil der Elek­ trode zugewandten Seite aufweist, welche unter der Glasur­ schicht liegt.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe mit einem Ther­ modruckkopf nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestal­ tungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an­ hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Bereichs eines Thermo­ druckkopfes in der Umgebung eines Wärmeerzeugungs­ elements gemäß einer ersten Ausführungsform der Er­ findung, und

Fig. 2 Ansichten nach dem Einbrennen der Glasurschicht, wobei Fig. 2(a) den Zustand nach Einbrennen der ersten Glasurschicht und Fig. 2(b) die Druckposi­ tion der zweiten Glasurschicht als vergrößerte Dar­ stellung des Abschnitts B in Fig. 2(a) zeigen.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, die nachfolgend beschrieben werden soll.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Teiles des Thermo­ druckkopfes, nämlich in der Umgebung eines Wärmeerzeugungs­ elements. In Fig. 1 ist mit 1 ein wärmebeständiges, isolie­ rendes Substrat bezeichnet. 2 und 2b sind Glasurteil­ schichten aus zwei verschiedenen Glasarten mit unterschied­ lichen Erweichungspunkten, die zusammen eine sich über einen Teil der Substratfläche erstreckende Glasurschicht 2 bilden. Die Wärmeerzeugungsschicht 3 ist auf der Glasur­ schicht 2 ausgebildet. Die gemeinsame Elektrode 4 ist unter der Glasurschicht 2 ausgebildet und steht innerhalb eines mit A markierten Bereichs mit einer oberen Dünnschichtelek­ trode 4a in Kontakt, die sich über einen Teil der Wider­ standsschicht 3 erstreckt. 5 ist eine unabhängige Elek­ trode, die sich auf der entgegengesetzten Seite über einen Teil der Widerstandsschicht 3 erstreckt (siehe Fig. 1). 6 ein Passivierungsfilm. Der in Fig. 1 gezeigt Thermodruckkopf wird auf folgende Weise hergestellt.

Zuerst wird eine Metallpaste auf der Basis Au oder Pt auf das Substrat 1 gedruckt, das beispielsweise aus Aluminium­ oxid-Keramik hergestellt sein kann. Die Einbrenntemperatur dieser Metallpaste soll möglichst hoch liegen. Bisher be­ reitete es Schwierigkeiten, daß die Einbrenntemperatur der Glasurschicht höher als die der Metallpaste war. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde eine Au Paste mit einer Einbrenntemperatur von 870 bis 880°C verwendet.

Nachdem dem Au Paste eingebrannt wurde, wie in Fig. 2 ge­ zeigt, wird die erste Glasurteilschicht 2a gedruckt. Diese Glasurteilchicht 2a ist so beschaffen, daß sie nach dem Einbrennen zu kristallisiertem Glas wird. Die Metallpaste und das im allgemeinen nicht kristallisierte Glas sind schlecht benetzbar, so daß sie beim Einbrennen sich leicht voneinander trennen. Dies ist ein anderer Grund, warum diese Herstellung bislang nicht realisiert werden konnte. Dieses Problem kann jedoch dadurch, daß kristallisiertes Glas zwischengesetzt wird, gelöst werden. Das kristalli­ sierte Glas weist jedoch eine starke Oberflächenrauheit auf und eignet sich daher nicht zur Bildung des Wärmeerzeu­ gungselements. Wenn ferner die gemeinsame Elektrode 4 eine große Breite aufweist, muß die Breite der Glasurteilschicht 2a notwendigerweise ebenfalls groß sein. Dies aber würde bedeuten, daß das eigentliche Ziel eines guten Papierkon­ takts nicht erreicht werden kann. Erfindungsgemäß wird des­ halb das nicht kristallisierte Glas mit einer Breite von weniger als 1,0 mm auf das kristallisierte Glas gedruckt, wodurch einerseits die gewünschte Oberflächenglätte und andererseits der angestrebte gute Papierkontakt gewährlei­ stet werden.

Die Glasurschicht 2 wird durch gleichzeitiges Einbrennen der ersten Glasurteilschicht 2a und der zweiten Glasurteil­ schicht 2b hergestellt, und zwar bei einer Einbrenntempera­ tur von 850°C ±10°C, die etwas niedriger als diejenige für die Metallpaste ist. Mit diesen Maßnahmen kann die der Er­ findung zugrunde liegende Aufgabe zufriedenstellend gelöst werden, wobei eine gute Haftung zwischen der Metallpaste und der Glasurschicht 2 (der ersten Glasurteilschicht 2a und der zweiten Glasurteilschicht 2b) erzielt wird.

Auf dem auf die vorbeschriebene Weise ausgebildeten Sub­ strat 1 werden die Wärmeerzeugungsschicht und die Elektro­ denschicht unter Anwendung einer Vakuumdünnschichttechnik, etwa der Zerstäubungstechnik, ausgebildet. Mit Hilfe der Fotolithographie werden dann das Wärmeerzeugungselement und die Elektroden in die gewünschte Form gebracht, und schließlich wird ebenfalls durch eine Vakuumdünnschicht­ technik ein wärmebeständiger, isolierender Passivierungs­ film aufgebracht.

Die Breite und die Dicke der gemeinsamen Elektrode 4 werden nach Maßgabe der Punktdichte und Punktanzahl des Thermo­ druckkopfes festgelegt. Bei einem Kopf mit den Standardwer­ ten von 48 Punkten und 240 dpi (Punkten pro Zoll) für Seri­ endrucker erhält die gemeinsame Elektrode 4 beispielsweise ein Dicke von 10 µm und eine Breite von 1,0 mm. Bei diesen Werten tritt selbst dann kein Spannungsabfall aufgrund des Elektrodenwiderstands auf, wenn alle Punkte gleichzeitig zum Druck angeschaltet werden. Bei einem anderen Beispiel wurde für einen Druckkopf mit den Standardwerten von 960 Punkten und 240 dpi für einen 4-Zoll Zeilendrucker die Dicke der gemeinsamen Elektrode 4 zu 15 µm und ihre Breite zu 5,0 mm gewählt. Auch in diesem Fall wurde keine Vermin­ derung der Druckdichte infolge eines Spannungsabfalls beob­ achtet.

Zur Verbesserung der Wirkung des Rand- oder Kanteneffekts ist es wichtig, daß sich die Glasurschicht 2 möglichst nah an dem Rand des Substrats 1 befindet. Es hat sich als wir­ kungsvoll erwiesen, den Abstand zwischen diesem Rand und der Glasurschicht 1 geringer als 0,1 mm zu machen. Wenn die Dicke der Glasurschicht 2 50 µm beträgt und der Abstand zwischen dem Flächenrand der Glasurschicht 2 und dem des Substrats 1 0,1 mm beträgt, kann der Druckkopf um etwa 10° gegenüber dem Papier geneigt werden. Dadurch kann die Druckqualität auf rauhem Papier wesentlich verbessert wer­ den. Wenn der Neigungswinkel weniger als 6° beträgt, ergibt sich beim Druck auf rauhem Papier im Vergleich zu herkömm­ lichen Druckköpfen keine Verbesserung. Es hat sich schließ­ lich herausgestellt, daß die Kosten zur Herstellung des er­ findungsgemäßen Druckkopfes um etwa 10% unter denen übli­ cher Thermodruckköpfe lagen.

Claims (4)

1. Thermodruckkopf mit wenigstens einem Wärmeer­ zeugungselement, Elektroden (4, 4a, 5) und einem Passivie­ rungsfilm (6), bei dem auf einem Teil eines wärmebeständi­ gen, isolierenden Substrats (1) eine Glasurschicht (2) aus­ gebildet ist, auf der sich das Wärmeerzeugungselement be­ findet, und ein Teil (4a) einer der Elektroden (4) unter der Glasurschicht (2) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gla­ surschicht (2) einen Zweischichtenaufbau aus kristallisier­ tem Glas (2a) und nichtkristallisiertem (2b) aufweist, wo­ bei die Schicht aus kristallisiertem Glas (2a) zwischen der Schicht aus nichtkristallisiertem Glas (2b) und dem darun­ ter befindlichen Elektrodenteil (4a) liegt.

2. Thermodruckkopf nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schicht aus kristalli­ siertem Glas (2a) eine der Breite des Elektrodenteils (4a) unter der Glasurschicht (2) in etwa entsprechende Breite aufweist, während die Schicht aus nichtkristallisiertem Glas (2b) eine geringere Breite hat.

3. Thermodruckkopf nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schicht aus nichtkri­ stallisiertem Glas (2b) eine Breite von weniger als 1,0 mm hat.

4. Thermodruckkopf nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus nichtkristallisiertem Glas (2b) einen höheren Erweichungspunkt als die Schicht aus kristallisiertem Glas (2a) hat.