DE69209333T2

DE69209333T2 - Thermodruckkopf und Vorrichtung dafür

Info

Publication number: DE69209333T2
Application number: DE69209333T
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Onishi; Hideo Taniguchi
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1991-01-30
Filing date: 1992-01-28
Publication date: 1996-08-08
Anticipated expiration: 2012-01-29
Also published as: EP0683053B1; DE69233500T2; TW243426B; DE69233500D1; EP0497551B1; TW212157B; US5367320A; EP0683053A2; DE69209333D1; KR920015238A; KR100238516B1; EP0683053A3; EP0497551A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Thermodruckkopf mit verbesserter Wirkung.
Thermoköpfe werden in einen Teilglasurtyp, einen Doppelteilglasurtyp und einen randumschließenden Typ klassifiziert. Wie in Fig. 20 gezeigt, umfaßt der Thermokopf vom Teilglasurtyp ein Substrat 1, eine Teilglasurschicht 2, die auf dem Substrat nahe dessen Randabschnitt gebildet ist, mit einer Dicke gleich etwa 300µ - 1200µ und einer nach außen konvexen Konfiguration, eine Widerstandsfilmschicht 3, die auf der Teilglasurschicht 2 gebildet ist, gemeinsame und einzelne Elektroden 5, 6, die auf der Widerstandsfilmschicht 3 an oben liegenden Stellen der Glasurschicht 2 einander entgegengesetzt ausgebildet sind, um oben auf der Glasurschicht 2 einen Erwärmungsabschnitt 4 zu bilden, und einen Schutzfilm 7, der diese Schichten insgesamt bedeckt. Der Thermokopf vom Doppelteilglasurtyp ähnelt dem Thermokopf vom Teilglasurtyp, außer daß ein an dem Erwärmungsabschnitt 4 angeordneter Abschnitt der Glasurschicht 2 durch Glasurätzung oder dgl. zu einer nach oben konvexen Konfiguration geformt ist, wie in Fig. 21 mit 2a gezeigt.
Der Thermokopf vom randumschließenden Typ weist die Glasurschicht 2 und den Erwärmungsabschnitt 4 auf, der so ausgebildet ist, daß er den Rand des Substrats 1 bedeckt, wie in Fig. 22 gezeigt. Fig. 23 zeigt eine Modifikation des in Fig. 22 gezeigten Thermokopfs, bei dem der Randabschnitt des Substrats 1 schräg geschnitten ist, um eine Schräge 1B zu erhalten, die sich an die Deckfläche 1A anschließt, und eine Randseite 1C, die sich an die Schräge 1B anschließt und orthogonal zur Deckfläche 1A verläuft. Glasurschichten 2A, 2B und 2C sind auf den jeweiligen Flächen 1A, 1B und 1C gebildet. Der Erwärmungsabschnitt 4 ist an der Schräge 4B ausgebildet.
Um irgendein rauhes Blatt bedrucken zu können und um die Wirkung des Thermokopfs zu verbessern, muß man an dem Erwärmungsabschnitt Druck auf das Farbband, das Transferblatt und die Walze ausuben. Bei den Thermoköpfen vom Teilglasur- und Doppelteilglasurtyp weitet sich jedoch der Eingriff der Glasurschicht 2 mit der Gummiwalze 10 durch das Farbband 8 und das Transferblatt 9 an dem Erwärmungsabschnitt 4 aus, so daß man keine ausreichende Druckkonzentration an dem Erwärmungsabschnitt 4 erhält, wie aus Fig. 24 ersichtlich. Dieses Problem vermeidet im gewissen Umfang der Thermokopf vom randumschließenden Typ. Derzeit muß jedoch der Thermokopf vom randumschließenden Typ nach Fig. 22 ein Substrat einer Dicke gleich etwa 2 mm aufweisen, so daß man die den Thermokopf vom randumschließenden Typ eigenen Vorteile nicht vollständig erreichen kann.
Der Herstellung herkömmlicher Thermoköpfe ist es gemeinsam, daß ein Substrat für jeden einzelnen Thermokopf an seinem Seitenrand bearbeitet werden muß, bevor die Filmbildung und Musterbildung durchgeführt werden. Somit ist es nicht möglich, aus einem einzelnen groß bemessenen Substrat eine Vielzahl von Thermoköpfen herzustellen. Wenn man einen Thermokopf mit verbessertem Wirkungsgrad vorsehen will durch Fokussieren von Druck auf den Erwärmungsabschnitt, wird die Herstellung kompliziert und teuer, was zur Erhöhung der Kosten für einen Thermokopf führt.
Die JP-A-62111764 und die JP-A-1257064 offenbaren beide einen Thermokopf, umfassend:
a) ein Substrat mit einer im wesentlichen ebenen Oberfläche und einem Rand;
b) eine Glasurschicht, die zum Bedecken der Oberfläche des Substrats nahe dem Rand ausgebildet ist;
c) einen Widerstandsfilm, der auf der Glasurschicht gebildet ist;
d) ein Elektrodenmuster, das auf dem Widerstandsfilm gebildet ist; und
e) einen Erwärmungsabschnitt, der inmitten des Elektrodenmusters gebildet ist, um im Thermotransferverfahren einen Druckvorgang durchzuführen, wenn dem Elektrodenmuster elektrischer Strom zugeführt wird.
Ziel einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Thermokopfanzugeben, der bei erhöhter Druckkonzentration an dem Erwärmungsabschnitt und somit bei verbesserter Druckwirkung kostengünstig hergestellt werden kann.
Ein Ziel einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, einen Thermokopfanzugeben, dessen Wirkung verbessert ist und der von dem Farbband besonders gut getrennt werden kann.
Ein Ziel einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, einen Thermokopfanzugeben, dessen Wirkung verbessert ist und bei dem der Musterbildungsprozeß vereinfacht ist.
Ein Ziel einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren kostengunstiger Herstellung eines Thermokopfs mit verbesserter Druckwirkung anzugeben.
Die vorliegende Erfindung gibt einen Thermokopf an, umfassend:
a) ein Substrat mit einer im wesentlichen ebenen Oberfläche und einem Rand;
b) eine Glasurschicht, die zum Bedecken der Oberfläche des Substrats nahe dem Rand ausgebildet ist;
c) einen Widerstandsfilm, der auf der Glasurschicht gebildet ist;
d) ein Elektrodenmuster, das auf dem Widerstandsfilm gebildet ist; und
e) einen Erwärmungsabschnitt, der inmitten des Elektrodenmusters gebildet ist, um im Thermotransferverfahren einen Druckvorgang durchzuführen, wenn dem Elektrodenmuster elektrischer Strom zugeführt wird; dadurch gekennzeichnet, daß die Glasurschicht eine Deckfläche aufweist, die der Oberfläche des Substrats gegenüberliegt, und eine Schrägfläche, die zwischen der Deckfläche und dem Rand durch derartiges Schneiden der Glasurschicht gebildet ist, daß die Dicke der Glasurschicht zu dem Rand hin abnimmt, wobei an dem Schnittpunkt zwischen der Deckfläche und der Schrägfläche ein Eckabschnitt gebildet ist und wobei der Erwärmungsabschnitt an dem Eckabschnitt oder der Schrägfläche gebildet ist.
Bei diesem Thermokopf ist der Erwärmungsabschnitt so ausgebildet, daß er die Schrägfläche oder den Eckabschnitt der Glasurschicht bedeckt. Daher wird Druck nicht unnötig auf Abschnitte der Glasurschicht und das Substrat verteilt, die außerhalb des Erwärmungsabschnitts liegen. Bei Betrieb wird der Druck vollständig auf den Erwärmungsabschnitt konzentriert. Das Glasursubstrat wird derart zur Hälfte geschnitten, daß das Substrat in dem nachfolgenden Schritt, wie etwa der Filmbildung oder Musterbildung, entfernt wird, ohne vollständige Abtrennung. Somit können Thermoköpfe massenweise hergestellt werden mit einer Minderung der Kosten für einen Thermokopf.
Weil der Großteil des Erwärmungsabschnitts in dem Thermokopf an dem Schrägabschnitt oder an dem Eckabschnitt gebildet ist, ist der Abstand zwischen dem Erwärmungsabschnitt und der Seitenrandfläche des Substrats kleiner, was die Trennung des Farbbands von dem Erwärmungsabschnitt verbessert.
Die vorliegende Erfindung gibt auch ein Verfahren zur Herstellung eines Thermokopfs nach Anspruch 1 an, das die Schritte umfaßt:
a) Bilden einer Glasurschicht auf einem im wesentlichen ebenen Substrat;
b) Schneiden wenigstens der Glasurschicht zur Bildung wenigstens einer Nut mit im wesentlichen trapezoidalem Querschnitt, wobei die Bildung der Nut dazu ausgelegt ist, die Schrägfläche zwischen einer Deckfläche der Glasurschicht und dem Boden der Nut auszubilden;
c) Bilden einer Widerstandsfilmschicht über die Deck- und Schrägflächen und Bemustern eines Erwärmungsabschnitts durch Musterbildung von Elektrodenleitern auf der Widerstandsfilmschicht;
d) Bilden eines Schutzfilms zum Abdecken der von den Elektrodenleitern nicht bedeckten Widerstandsfilmschicht, der Elektrodenleiter und eines zwischen den Elektrodenleitern gebildeten Erwärmungsabschnitts; und
e) Schneiden des Substrats nahe der Glasurschicht in der in Schritt b) gebildeten Nut zur Bildung einer Mehrzahl von Thermoköpfen.
Nach einem Verfahren einer Ausführung der vorliegenden Erfindung können einer Mehrzahl von Thermoköpfen, von denen jeder Druck auf den Erwärmungsabschnitt zur Verbesserung der Druckwirkung konzentrieren kann, gleichzeitig hergestellt werden, durch Bildung von nicht durchgehend halbgeschnittenen Nuten, die zur Teilung des Substrats in eine Mehrzahl von Thermoköpfen verwendet werden, und Filmbildung und Musterbildung eines Erwärmungsabschnitts auf jeder der Schrägflächen oder der Eckabschnitte, die durch diese Nuten gebildet sind. Um das Erzeugen von Graten und/oder Ausbrüchen zu vermeiden, kann ein abgerundeter Eckabschnitt gebildet werden. Somit können die Filmbildungs- und Musterbildungsschritte leicht auf der geglätteten Fläche des Thermokopfs durchgeführt werden und somit den Erwärmungsabschnitt mit einer stabilen Konfiguration formen.
Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung können die zur Bildung einer Mehrzahl von Thermoköpfen verwendeten Nuten auf dem Substrat derart ausgebildet werden, daß sie durch die Glasurschicht nach unten verlaufen und einen trapezoidalen oder im wesentlichen trapezoidalen Querschnitt aufweisen. Die Ecke der so gebildeten Glasurschicht kann durch Wärmebehandlung abgerundet werden. Dann werden eine Widerstandsfilmschicht und ein Elektrodenleiter auf den Eckabschnitten oder den Schrägflächen der Glasurschicht gebildet und bemustert, um einen Erwärmungsabschnitt auszubilden.
Dann wird ein Schutzfilm über der Widerstandsfilmschicht, dem Elektrodenleiter und dem Erwärmungsabschnitt gebildet. Schließlich wird das Substrat zum Erhalt einer Mehrzahl von Thermoköpfen in den Nuten geschnitten.
Beispiele der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen beschrieben, worin:
Fig. 1 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Hauptteils einer ersten Ausführung eines erfindungsgemäß aufgebauten Thermokopfs;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Hauptteils einer zweiten Ausführung eines erfindungsgemäß aufgebauten Thermokopfs;
Fig. 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Hauptteils einer dritten Ausführung eines erfindungsgemäß aufgebauten Thermokopfs;
Fig. 4 ist eine Ansicht mit Darstellung eines Schritts eines Verfahrens zur Herstellung des Thermokopfs der dritten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 5 ist eine Ansicht mit Darstellung eines Schritts eines Verfahrens zur Herstellung des Thermokopfs der dritten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 6 ist eine Ansicht mit Darstellung eines Schritts eines Verfahrens zur Herstellung des Thermokopfs der dritten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 7 ist eine Ansicht mit Darstellung eines Schritts eines Verfahrens zur Herstellung des Thermokopfs der dritten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 8 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Hauptteils einer vierten Ausführung eines erfindungsgemäß aufgebauten Thermokopfs;
Fig. 9 ist eine Ansicht mit Darstellung der Muster des Elektroden- und Widerstandsfilms in dem Thermokopf der vierten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 10 ist eine Ansicht mit Darstellung der Muster des Elektroden- und Widerstandsfilms einer Modifikation der vierten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 11 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Modifikation der vierten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 12 ist eine Ansicht mit Darstellung eines Schritts eines Verfahrens zur Herstellung des Thermokopfs der vierten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 13 ist eine Ansicht mit Darstellung eines Schritts eines Verfahrens zur Herstellung des Thermokopfs der vierten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 14 ist eine Ansicht mit Darstellung eines Schritts eines Verfahrens zur Herstellung des Thermokopfs der vierten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 15 ist eine Ansicht mit Darstellung eines Schritts eines Verfahrens zur Herstellung des Thermokopfs der vierten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 16 ist eine Ansicht mit Darstellung eines Beispiels eines Drucksystens, das einen nach einer erfindungsgemäßen Ausführung aufgebauten Thermokopf aufweist;
Fig. 17 bis 19 sind Ansichten mit Darstellung der Details des Druckmechanismus eines Drucksystems, das einen nach einer erfindungsgemäßen Ausführung aufgebauten Thermokopf aufweist;
Fig. 20 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Hauptteils eines herkömmlich aufgebauten Druckkopfs;
Fig. 21 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Hauptteils eines herkömmlich aufgebauten Druckkopfs;
Fig. 22 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Hauptteils eines herkömmlich aufgebauten Druckkopfs;
Fig. 23 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Hauptteils eines herkömmlich aufgebauten Druckkopfs; und
Fig. 24 ist eine Ansicht mit Darstellung eines in Betrieb befindlichen herkömmlichen Thermokopfs.
Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführung eines erfindungsgemäß aufgebauten Thermokopfs 300. Der Thermokopf 300 umfaßt ein Substrat 301, eine untere Glasurschicht 302, die auf der Deckfläche des Substrats 301 gebildet ist, wobei die untere Glasurschicht eine Deckfläche 321 aufweist, wobei eine Schrägfläche 324 in der unteren Glasurschicht 302 durch schräges Abschneiden deren Randabschnitts gebildet ist, und einen Eckabschnitt 323, der durch einen Schnittpunkt zwischen der Glasurdeckfläche 321 und der Schrägfläche 324 gebildet ist. Auf der Glasurdeckfläche 321 und der Schrägfläche 324 ist ein Widerstandsfilm 303 ausgebildet. Zur Bildung eines Erwärmungsabschnitts 304 ist eine gemeinsame Elektrode 305 auf der Glasurschrägfläche 324 ausgebildet, während eine Einzelelektrode 306 auf der Glasurdeckfläche 321 angeordnet ist. Der Eckabschnitt 323 des Thermokopfs 300 hat einen Schrägwinkel α. Ein Schutzfilm 307 ist so ausgebildet, daß er alle Schichten und Elektroden bedeckt.
Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht des Hauptteils einer zweiten Ausführung eines erfindungsgemäß aufgebauten Thermokopfs 400. Der Thermokopf 400 umfaßt eine Teuglasurschicht 402 und eine Glasurschrägfläche 424, die durch schräges Schneiden der Teuglasurschicht 402 an deren Rand gebildet ist. Der Thermokopf 400 umfaßt ferner einen Eckabschnitt 423, der an einem Schnittpunkt zwischen der Glasurdeckflche 421 und der Glasurschrägfläche 424 in der Teilglasurschicht 402 gebildet ist. Auf dem Eckabschnitt 423 ist ein Erwärmungsabschnitt 404 gebildet.
Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht des Hauptteils einer dritten Ausführung eines erfindungsgemäß aufgebauten Thermokopfs. Der Thermokopf 600 der dritten Ausführung ist im wesentlichen der gleiche wie der der ersten Ausführung.
Jedoch unterscheidet sich die dritte Ausführung von der ersten Ausführung darin, daß der Thermokopf der dritten Ausführung einen gerundeten Eckabschnitt 623 aufweist, während der Thermokopf der ersten Ausführung eine schärfer ausgebildete Ecke 323 aufweist. Die der ersten Ausführung ähnlichen Komponenten sind mit ähnlichen Bezugszahlen bezeichnet und werden nicht weiter beschrieben. Der gerundete Eckabschnitt 623 dient dazu, jedes Entstehen von Graten oder Ausbrüchen zu beseitigen und um die Musterbildung zu fördern.
Ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Thermokopfs wird nun in Verbindung mit dem Thermokopf 600 beschrieben, der nach der dritten erfindungsgemäßen Ausführung aufgebaut ist.
Eine halbgeschnittene Nut 311 mit einer Tiefe d gleich oder größer als der Dicke der Glasurschicht 302 wird zuerst auf dem Keramiksubstrat 301 gebildet, auf deren Oberseite die Glasurschicht 302 gebildet wurde, wie in Fig. 4 gezeigt. Bei den ersten und dritten Ausführungen ist diese Nut 311 derart ausgebildet, daß ein Eckabschnitt 323 oder 623 in der Glasurschicht 302 an jedem Oberrand der Nut 311 mit einem Schragwinkel α gebildet wird. Somit wird eine Schrägfläche 324 in der Glasurschicht 302 an jeder Seitenwand der Nut 311 gebildet. Die Tiefe d der Nut 311 kann gleich oder kleiner als die Dicke der Glasurschicht 302 sein. Dies trifft für den Fall zu, daß die Glasurschicht eine relativ große Dicke hat oder daß die Schräge einen relativ großen Winkel (Schrägwinkel) hat. Obwohl nicht dargestellt, ist tatsächlich eine Mehrzahl solcher Nuten 311 auf dem Substrat 301 ausgebildet, wobei das Substrat eine solche Abmessung hat, daß von diesem eine Mehrzahl von Thermoköpfen abgeschnitten werden kann.
Wenn das Substrat zur Bildung der halbgeschnittenen Nuten bearbeitet wird, können an den Eckabschnitten 323 oder 623 der Glasurschicht 302 Grate und/oder Ausbrüche entstehen. Ferner ist die Oberflächenglattheit geringer. Daher wird das Substrat 301 einer Wärmebehandlung bei 800ºC bis 1000ºC unterzogen, wobei dieser Temperaturbereich für die herkömmlichen Glasurmaterialien geeignet ist, jedoch für ein Glasmaterial mit einem höheren Weichpunkt, das später zu bearbeiten ist, 1000ºC nicht überschreiten soll. Eine solche Wärmebehandlung rundet die Eckabschnitte 623 der Glasurschicht 302 ab, wobei sich die Oberflächenglattheit verbessert, wie in Fig. 5 gezeigt. Dies erleichtert den nachfolgenden Musterbildungsvorgang.
Nach der Wärmebehandlung werden die Widerstandsfilmschicht 303, die gemeinsame Elektrode 305 und die Einzelelektroden 306 durch an sich bekannte fotolithografische Techniken gebildet und bemustert. Dann wird der Schutzfilm 307 ausgebildet zum Erhalt des Substrats vor der Teilung, wie in Fig. 6 gezeigt. Schließlich wird das Substrat entlang einer Linie A-A in Fig. 6 in eine Mehrzahl einzelner Thermoköpfe 600 unterteilt, wie in Fig. 7 gezeigt. Hierdurch lassen sich Thermoköpfe erhalten, die nach der dritten erfindungsgemäßen Ausführung aufgebaut sind.
Weil die Glasurschicht 302 zur Bildung der Nuten halbgeschnitten ist und jeder der Eckabschnitte 623 mit einem Schrägwinkel gebildet ist, kann dieses Verfahren eine Vielzahl von Thermoköpfen gleichzeitig herstellen, wie bei dem herkömmlichen Prozeß zur Herstellung ebener Köpfe.
Wenn die Filmbildung und Musterbildung ohne jede Wärmebehandlung durchgeführt wird, nachdem die Grate und/oder Ausbrüche in dem Schritt von Fig. 4 entfernt wurden, kann man einen Thermokopf erhalten, wie er nach der dritten Ausführung von Fig. 1 aufgebaut ist.
Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren zur Bildung eines Thermokopfs beschrieben wurde, bei dem auf der Deckfläche des Substrats 301 eine untere Glasurschicht 102 oder 302 gebildet ist, kann es im wesentlichen in ähnlicher Weise zur Herstellung eines Thermokopfs angewendet werden, der eine Teilglasur 402 aufweist, wie in Fig. 2 gezeigt.
Somit ergeben die oben beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungen einen Thermokopf, bei dem Druck vollständig auf den Erwärmungsabschnitt konzentriert werden kann, weil der Erwärmungsabschnitt an dem Eckabschnitt in der Glasurschicht gebildet ist. Ein solcher Thermokopf kann einen verbesserten Wärmetransfer von Farbstoff auf ein rauhes Blatt durchführen. Die erhöhte Druckkonzentration kann die Druckwirkung mit geringerer Energie und ohne übermäßige Wärmeakkumulation verbessern und einen Hochgeschwindigkeitsdruckvorgang erreichen. Der Abstand der Bandtrennung, der später beschrieben wird, kann erfindungsgemäß vermindert werden. Dies trägt weiter zu einer Verbesserung der Druckwirkung bei.
Weil die Film- und Musterbildung auf dem Substrat durchgeführt werden, vor der Trennung zur Bildung der Erwärmungsabschnitte an den Eckabschnitten durch Bildung der nicht durchgängigen halbgeschnittenen Nuten und der abgerundeten Eckabschnitte in der Glasurschicht, kann eine Mehrzahl von kostengünstigen Thermoköpfen hergestellt werden, die jeweils eine verbesserte Druckwirkung aufweisen.
Fig. 8 zeigt eine Querschnittsansicht des Hauptteils eines Thermokopfs 700, der nach einer vierten erfindungsgemäßen Ausführung aufgebaut ist. Der Thermokopf 700 umfaßt ein Substrat 701, eine auf der Deckfläche des Substrats 701 gebildete untere Glasurschicht 702, eine auf der Glasurschicht 702 gebildete Widerstandsfilmschicht 703, auf der Widerstandsfilmschicht 703 gebildete gemeinsame und Einzelelektroden 705 und 706, und einen die Widerstandsfilmschicht 703 und die Elektroden 705, 706 bedeckenden Schutzfilm 707, wobei alle diese Komponenten eine Grundanordnung für den Thermokopf bilden. Diese unterscheidet sich nicht von denen der ersten und dritten Ausführungen.
Der Thermokopf 700 der vierten Ausführung ist durch die Tatsache gekennzeichnet, daß er aufweist: eine Glasurschrägfläche 724, die durch schräges Schneiden einer Glasurschicht 702 an deren Rand gebildet ist, einen Glasureckabschnitt 723, der durch einen Schnittpunkt zwischen der Glasurdeckfläche 721 und der Glasurschrägfläche 724 festgelegt ist, und einen Erwärmungsabschnitt 704, der auf der Glasurschrägfläche 724 anstatt an dem Glasureckabschnitt 723 gebildet ist. Insbesondere ist eine Widerstandsfilmschicht 703 von der Glasurdeckfläche 721 zu der Glasurschrägfläche 724 gebildet. Eine gemeinsame Elektrode 705 ist auf der Glasurschrägfläche 721 an einer Stelle nahe deren Rand gebildet, wobei jede Einzelelektrode 706 von der Glasurdeckfläche 721 zu dem Glasureckabschnitt 723 gebildet ist. Der Erwärmungsabschnitt 704 ist an einer Stelle nahe dem Rand der Glasurschicht angeordnet, anstatt an dem Glasureckabschnitt 723.
Weil der Thermokopf 700 der vierten Ausführung den Erwärmungsabschnitt 704 aufweist, der auf der Glasurschrägfläche 724 an einer Stelle nahe dem Rand der Glasurschicht anstatt dem Glasureckabschnitt 723 gebildet ist, kann ein gewisser Druckanteil auf dem Erwärmungsabschnitt 704 konzentriert werden, wenn der Thermokopf durch ein wärmeempfindliches Blatt oder Band gegen eine Walze gedrückt wird. Dies bedeutet, daß der gleiche Druck auf das wärmeempfindliche Blatt oder Band wirkt. Aufgrund der Tatsache, daß der Erwärmungsabschnitt 704 auf dem Substrat 701 nahe dessen Rand angeordnet ist, kann die Trennung des Bands, die später beschrieben wird, zusätzlich zum Anlegen des Drucks gegen das wärmeempfindliche Blatt oder Band verbessert werden, um klar gedruckte Buchstaben zu erhalten.
Fig. 9 ist eine Draufsicht auf den Thermokopf 700, der nach der vierten erfindungsgemäßen Ausführung aufgebaut ist, mit Darstellung eines Musters, in dem die Widerstandsfilmschicht 703, die gemeinsame Elektrode 705 und die Einzelelektrode 706 auf dem Thermokopf 700 angeordnet sind.
Wie aus Fig. 9 ersichtlich, umfaßt die gemeinsame Elektrode 705 einen gemeinsamen Elektrodenabschnitt 705a und einen gemeinsamen Umkehrelektrodenabschnitt 705b. Diese Elektrodenabschnitte 705a und 705b wirken mit der Einzelelektrode 706 zusammen, um an der Widerstandsfilmschicht 703 Wärme zu erzeugen.
In Fig. 8 ist der Abstand von dem Rand P des Erwärmungsabschnitts 704 zu dem Rand Q des Thermokopfs ein Trennungsabstand, der zum Trennen eines gedruckten Blatts von einem Farbband erforderlich ist. Wie aus Fig. 9 ersichtlich, liegt der Rand P des Erwärmungsabschnitts auf der Grenze zwischen der Widerstandsfilmschicht 703 und der gemeinsamen Umkehrelektrode 705b, während der Rand Q des Thermokopfs auf dem Rand des Schutzfilms 707 liegt. Wenn als Wärmetransfermittel ein Farbband verwendet wird, so wird dies von einem thermisch bedruckten Blatt durch den Abstand zwischen den Rändern P und Q hindurchgezogen. Daher wird dieser Abstand als Bandtrennungsabstand bezeichnet. Wenn dieser Bandtrennungsabstand größer wird, geschieht der Druckvorgang weniger klar.
Bei dem vorliegenden Wärmetransfersystem wurde gegenwärtig ein Farbband verwendet, das Farbstoff mit einer erhöhten Viskosität enthält, damit das Farbband auf rauhes Papier drucken kann. Dies erhöht den Bandtrennungsabstand. Wenn die Viskosität des Farbstoffs in dem Farbband reduziert wird, damit der Farbstoff vollständig in die rauhe Oberfläche des Druckblatts einfließen kann, verkleckert der Farbstoff auf dem Papier. Indem man dem Farbstoff eine gewisse Viskosität verleiht, kann der Farbstoff von dem Farbband auf das Druckpapier mit einem gegebenen Buchstabenmuster unter dem Druck von dem Thermokopf aufgebracht werden, wie bei dem Transferpapier. Insbesondere wird ein erwünschtes Buchstabenmuster thermisch auf dem Farbband gebildet und dann unter dem Druck von dem Thermokopf auf das Papier aufgebracht. Der Thermotransfer des Farbstoffs auf das rauhe Papier läßt sich erreichen, indem man dem Farbstoff eine gewisse Viskosität verleiht und dann beim Erwärmen von dem rauhen Papier trennt. Somit wird der Transfer und die Trennung des Farbstoffs bei der Erwärmung gleichzeitig durchgeführt. Wenn der Zeitabstand zwischen dem Transfer und der Trennung verkürzt wird, kann der Druck deutlicher gemacht werden. Wenn man diesen Zeitabstand vergrößert, wird der Transfer des Buchstabenmusters und dessen richtige Trennung von dem Farbband schwierig. Dies verschlechtert den Farbstofftransfer auf das Papier. Wenn ferner nach dem Erwärmen Zeit vergeht, kühlt sich der zu überführende Farbstoff ab und härtet aus, so daß der Farbstoff oder das gebildete Buchstabenmuster nicht auf das Papier übertragen wird. Daher muß der Abstand zwischen den Rändern P und Q, d.h. der Abstand der Bandtrennung, so klein wie möglich sein.
In Fig. 11 ist eine Modifikation der vierten Ausführung gezeigt, in der die gemeinsame Umkehrelektrode 705b weggelassen ist und die gemeinsame Elektrode 705a verbleibt. Ferner ist ein Randabschnitt 726 so ausgebildet, daß der Rand P des Erwärmungsabschnitts 704 mit dem Rand Q des Thermokopfs 700 an dem Randabschnitt 726 zusammenfällt. Somit wird der Abstand der Bandtrennung im wesentlichen null. Infolgedessen kann das Farbband besser getrennt werden, um den Druck zu verbessern.
Der Thermokopf von Fig. 11 kann nach den folgenden Prozessen hergestellt werden.
Wie in Fig. 12 gezeigt, wird zuerst eine halbgeschnittene Nut 711 mit einer Tiefe d gleich oder größer als der Dicke der Glasurschicht 702 auf dem Keramiksubstrat 701 gebildet, auf deren Deckfläche die Glasurschicht 702 gebildet wurde. Diese Nut 711 bekommt eine umgekehrt trapezoidale Konfiguration derart, daß ein Eckabschnitt 723 in der Glasurschicht 702 an jedem Oberrand der Nut 711 mit einem Schrägwinkel α gebildet wird. Somit wird an jeder Seitenwand der Nut 711 eine Schrägfläche 724 in der Glasurschicht 702 gebildet. Die Tiefe d der Nut 711 kann gleich oder kleiner als die Dicke der Glasurschicht 702 sein. Dies trifft für den Fall zu, daß die Glasurschicht eine relativ große Dicke hat oder wenn die Schräge einen relativ großen Winkel (Schrägwinkel) hat. Obwohl nicht dargestellt, ist tatsächlich eine Mehrzahl solcher Nuten 711 auf dem Substrat 701 mit einer derartigen Abmessung gebildet, daß von diesem eine Mehrzahl von Thermoköpfen abgeschnitten werden kann.
Wenn das Substrat zur Bildung der halbgeschnittenen Nuten bearbeitet wird, können Grate und/oder Ausbrüche an den Eckabschnitten 723 der Glasurschicht 702 entstehen. Ferner ist die Oberflächenglattheit geringer. Daher wird das Substrat 701 einer Wärmebehandlung bei 800ºC - 1000ºC unterzogen. Diese Wärmebehandlung rundet die Eckabschnitte 723 der Glasurschicht 702 ab und verbessert die Oberflächenglattheit, wie in Fig. 13 gezeigt. Dies erleichtert den nachfolgenden Musterbildungsvorgang.
Nach der Wärmebehandlung werden die Widerstandsfilmschicht 703, die gemeinsame Elektrode 705 und die Einzelelektroden 706 durch an sich bekannte fotolithografische Techniken gebildet und gemustert. Dann wird der Schutzfilm 707 gebildet zum Erhalt des Substrats vor der Teilung, wie in Fig. 14 gezeigt. Schließlich wird das Substrat entlang einer Linie A-A in Fig. 14 in eine Mehrzahl einzelner Thermoköpfe 700 geteilt, die in Fig. 15 gezeigt sind. Hierdurch lassen sich Thermoköpfe erhalten, die nach der vierten erfindungsgemäßen Ausführung aufgebaut sind, und ferner Thermoköpfe 700a, die nach der Modifikation der vierten Ausführung aufgebaut sind, wie in Fig. 11 gezeigt.
Weil die Glasurschicht 702 zur Bildung der Nuten halbgeschnitten ist und jeder der Eckabschnitte 723 mit einem Schrägwinkel gebildet ist, kann dieses Verfahren eine Vielzahl von Thermoköpfen gleichzeitig herstellen, wie bei dem herkömmlichen Prozeß bei der Herstellung ebener Köpfe.
Bei den ersten bis vierten Ausführungen beträgt die Größe des Erwärmungsabschnitts etwa 100µ bis etwa 200µ, wobei deren Abstand gleich etwa 60µ beträgt.
Fig. 16 zeigt die Anordnung eines Drucksystem 40 mit einem Thermokopf, der nach einer erfindungsgemäßen Ausführung aufgebaut ist. Das Drucksystem 40 umfaßt eine Einlaßöffnung 44 zum Einführen eines Dokuments 42 in das System, eine Förderrolle 46 zum Transportieren des Dokuments zu dem Thermokopf, einen Bildsensor 48 zum Lesen des Dokuments, einen Druckabschnitt 50 zum Drucken eines Aufnahmeblatts 54 und eine Aufnahmewalze 52, die nahe dem Druckabschnitt 50 angeordnet ist. Das Drucksystem 40 wird mit elektrischer Energie betrieben. Wenn Dokumente 42 in das Drucksystem 40 durch die Einlaßöffnung 44 eingesetzt werden, werden sie von Trennmitteln 43 voneinander getrennt und gleichzeitig zu dem Bildsensor 48 transportiert. Das Muster auf der Oberfläche des Dokuments 42 wird an dem Bildsensor 48 in elektrische Signale gewandelt. Auf Basis dieser elektrischen Signale wird das Aufnahmeblatt 54 an dem Druckabschnitt 50 bedruckt. Zum Aufbringen des Drucks auf rauhes Papier benutzt das Drucksystem ein Farbband 62. Obwohl das Drucksystem als eine Kopiermaschine oder eine Faksimilemaschine mit einem Auslesemechanismus beschrieben wurde, ist der erfindungsgemäße Thermokopf auch als Drucker ohne Auslesemechanismus verwendbar.
Die Fig. 17 bis 19 zeigen die Details des in Fig. 16 gezeigten Druckabschnitts 50. Zuerst zu Fig. 17. Das Aufnahmeblatt 54 läuft auf der Gummischicht 60 der Gummiwalze 52. Ein nach einem der ersten bis vierten Ausführungen aufgebauter Thermokopf 64 wird durch ein Farbband 62 gegen das Aufnahmeblatt gedrückt. Der Thermokopf 64 ist in Fig. 17 schematisch dargestellt. Weil der erfindungsgemäße Thermokopf gegen die Gummischicht 60 nahe dem Eckabschnitt des Thermokopfs gedrückt wird, erhöht sich dessen Druckkraft. Somit wird die Gummischicht durch die Druckkraft dort eingedellt, wo der Druck durchgeführt wird.
Durch Bewegen eines Erwärmungsabschnitts 68 in den eingedellten Abschnitt der Gummischicht 60 wird das Muster eines Buchstabens thermisch geformt, während das Muster des Buchstabens unter Druck auf das Aufnahmeblatt aufgebracht wird. Ein Abstand L zwischen dem Erwärmungsabschnitt 68 und dem Randabschnitt 70 des Thermokopfs ist der Bandtrennungsabstand. Wenn dieser Bandtrennungsabstand L zu groß ist, würde das Farbband 62 nach Abschluß des Thermotransfers für eine verlängerte Zeitperiode in Kontakt mit dem Aufnahmeblatt 54 gebracht. Hierbei kühlt sich das Farbband 62 ab, bis sich das Aufnahmeblatt 54 von dem Farbband 62 an der Trennstelle 72 getrennt hat. Das von dem Farbband 62 auf das Aufnahmeblatt 54 überführte Buchstabenmuster spiegelt sich auf dem Farbband 62 wider.
Ein zwischen dem Farbband 62 und dem Thermokopf eingeschlossener Winkel θ nennt sich Trennungswinkel. Wenn dieser Trennungswinkel zu groß ist, wird das Aufnahmeblatt 54 für eine verlängerte Zeitperiode nach dem Wärmetransfer in Kontakt mit dem Farbband 62 angeordnet, wie dies der Fall ist, wenn der Bandtrennungsabstand L zu groß ist. Dies führt zu demselben Druckfehler wie dem oben beschriebenen. Wenn man jedoch den erfindungsgemäß aufgebauten Thermodrucker verwendet, kann der Bandtrennungsabstand L reduziert oder auf null gebracht und der Bandtrennungswinkel θ ebenfalls gemindert werden, wie beschrieben. Somit kann der erfindungsgemäße Thermokopf guten klaren Druck erzeugen. Fig. 18 ist eine vergrößerte Ansicht des Hauptteils von Fig. 16, worin die Gummischicht 60 durch die Andruckrolle 52 ersetzt ist und der Thermokopf 64 stationär gehalten ist, wobei das Aufnahmeblatt durch Rollenmittel transportiert wird. Jedoch ist der erfindungsgemäße Thermokopf auch bei einem seriellen Drucksystem verwendbar, bei dem der Thermokopf 64 auf einer flachen Platte 79 beweglich ist, wobei eine Farbbandkassette 77 verwendet wird.
Der erfindungsgemäße Thermokopf ist wirtschaftlich vorteilhaft darin, daß eine Anzahl kostengünstiger Thermoköpfe massenproduziert werden kann. Durch Einbau eines Thermokopfs in ein Drucksystem läßt sich letzteres zu einem Drucksystem modifizieren, dessen Kosten und Leistung verbessert sind, um einen wirtschaftlichen und klaren Druck zu erhalten.

Claims

1. Thermokopf, umfassend:

a) ein Substrat (301, 401, 701) mit einer im wesentlichen ebenen Oberfläche und einem Rand;

b) eine Glasurschicht (302, 402, 702), die zum Bedecken der Oberfläche des Subtrats (301, 401, 701) nahe dem Rand ausgebildet ist;

c) einen Widerstandsfilm (303, 403, 703), der auf der Glasurschicht (302, 402, 702) gebildet ist;

d) ein Elektrodenmuster (305, 306, 405, 406, 705, 706), das auf dem Widerstandsfilm gebildet ist; und

e) einen Erwärmungsabschnitt (304, 404, 704), der inmitten des Elektrodenmusters (305, 306, 405, 406, 705, 706) gebildet ist, um im Thermotransferverfahren einen Druckvorgang durchzuführen, wenn dem Elektrodenmuster (305, 306, 405, 406, 705, 706) elektrischer Strom zugeführt wird; dadurch gekennzeichnet, daß die Glasurschicht (302, 402, 702) eine Deckfläche (321, 421, 721), die der Oberfläche des Substrats (301, 401, 701) gegenüberliegt, und eine Schrägfläche (324, 424, 724) aufweist, die zwischen der Deckfläche (321, 421, 721) und dem Rand durch derartiges Schneiden der Glasurschicht (302, 402, 702) gebildet ist, daß die Dicke der Glasurschicht (302, 402, 702) zu dem Rand hin abnimmt; wobei an dem Schnittpunkt zwischen der Deckfläche (321, 421, 721) und der Schrägfläche (324, 424, 724) ein Eckabschnitt (323, 423, 623, 723) gebildet ist und wobei der Erwärmungsabschnitt (304, 404, 704) an dem Eckabschnitt (323, 423, 623, 723) oder der Schrägfläche (324, 424, 724) gebildet ist.

2. Thermokopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasurschicht (302, 402, 702) eine im wesentlichen ebene Schicht ist, die die gesamte Oberfläche des Substrats (301, 401, 701) bedeckt.

3. Thermokopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasurschicht (302, 402, 702) die Oberfläche des Substrats (301, 401, 701) nur teilweise bedeckt, wobei der Widerstandsfilm (303, 403, 703) auf der von der Glasurschicht (302, 402, 702) nicht bedeckten Oberfläche des Substrats (301, 401, 701) gebildet ist.

4. Thermokopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasurschicht (302, 402, 702) zum Abrunden des Eckabschnitts (323, 423, 623, 773) thermisch behandelt ist.

5. Thermokopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Erwärmungsabschnitt (304, 404, 704) durch eine Schutzschicht (307, 407, 707) gebildet ist, die auf dem Widerstandsfilm (303, 403, 703) inmitten des Elektrodenmusters (305, 306, 405, 406, 705, 706) gebildet ist.

6. Verfahren zur Herstellung eines Thermokopfs nach Anspruch 1, umfassend die Schritte:

a) Bilden einer Glasurschicht (302) auf einem im wesentlichen ebenen Substrat (301),

b) Schneiden wenigstens der Glasurschicht zur Bildung wenigstens einer Nut (311) mit einem im wesentlichen trapezförmigen bzw. trapezoidalen Querschnitt, wobei die Bildung der Nut (311) dazu ausgelegt ist, die Schrägfläche (324) zwischen einer Deckfläche (321) der Glasurschicht (302) und dein Boden der Nut (311) auszubilden;

c) Bilden einer Widerstandsfilmschicht (303) über den Deck- und Schrägflächen (321, 324) und Bemustern

eines Erwärmungsabschnitts durch Musterbildung von Elektrodenleitern (305, 306) auf der Widerstandsfilmschicht (303);

d) Bilden eines Schutzfilms (307) zum Abdecken der von den Elektrodenleitern (305, 306) nicht bedeckten Widerstandsfilmschicht (303), der Elektrodenleiter und eines zwischen den Elektrodenleitern (305, 306) gebildeten Erwärmungsabschnitts (304); und

e) Schneiden des Substrats (301) nahe der Glasurschicht (302) in der in Schritt b) gebildeten Nut (311) zur Bildung einer Mehrzahl von Thermoköpfen.

7. Verfahren zur Herstellung eines Thermokopfs nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch den Schritt der Wärmebehandlung der Glasurschicht (302) zur Abrundung des Schnittpunkts zwischen der Deckfläche (321) und der Schrägfläche (324).

8. Drucksystem mit einem Thermokopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5.