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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Thermokopf zur Verwendung
in einem Thermodrucker oder einem Faxgerät. Insbesondere bezieht sich
die Erfindung auf einen Thermokopf mit einer vorgewölbten Glasurschicht
und auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Thermokopfes.
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STAND DER
TECHNIK
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Es
ist ein Thermokopf bekannt, der eine auf einem isolierenden Substrat
wie eine konvexe Linse in vorspringender Weise vorgewölbte Glasurschicht umfasst
sowie eine auf der vorgewölbten
Glasurschicht gebildete Widerstandsheizschicht. Die vorgewölbte Glasurschicht
dient zur Erleichterung des Kontakts des Transferbandes oder des
thermosensitiven Aufnahmepapiers mit der Widerstandsheizschicht.
Sie dient auch zur Verbesserung der Wärmeerhaltung an den heizenden
Teilen. Ein Thermokopf dieser Ausbildung ist beispielsweise in der
japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung
No. 7-23265 offenbart.
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Zur
leichteren Erläuterung
wird die besondere Anordnung des Thermokopfs der obigen Veröffentlichung
unter Bezugnahme auf 8 der Zeichnungen der Anmeldung
beschrieben. Wie in der Zeichnungsfigur dargestellt, ist in dem
bekannten Thermokopf eine vorgewölbte
Glasurschicht 22 aus amorphen Glas auf einem keramischen
isolierenden Substrat 21 ausgebildet. Eine elektrodentragende
Glasurschicht 23 aus kristallisiertem Glas überlappt
teilweise einen Randbereich 22a der vorgewölbten Glasurschicht 22.
Außerdem
sind auf der elektrodentragenden Glasurschicht 23 eine
Heizwiderstandsschicht 25 und eine Elektrodenschicht 24 ausgebildet.
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Bei
dieser Anordnung ist die elektrodentragende Glasurschicht 23 an
der Grenze zwischen dem Randbereich 22a der vorgewölbten Glasurschicht 22 und
dem isolierenden Substrat 21 vorhanden. Die Höhendifferenz
an der Grenze ist auf diese Weise reduziert. Es ist daher möglich zu
verhindern, dass die Heizwiderstandsschicht 25 und die
Elektrodenschicht 24, die beide mit geringer Dicke auf
der elektrodentragenden Glasurschicht ausgebildet sind, unterbrochen
werden oder aufgrund einer großen Höhendifferenz
nicht den richtigen Widerstand aufweisen.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen konventionellen Thermokopf ist die
vorgewölbte
Glasurschicht 22 aus amorphen Glas hergestellt, während die
elektrodentragende Glasurschicht 23 aus dem nach folgendem
Grund aus kristallisiertem Glas hergestellt ist. Bei der Ausbildung
der elektrodentragenden Glasurschicht 23 wird auf die vorgewölbte Glasurschicht 22 ein
pastenförmiges
Glasmaterial für
die elektrodentragende Glasurschicht aufgedruckt. Die aufgedruckte
Glaspaste wird dann aufgeschmolzen. Wenn dann die Schmelztemperatur
für die
Glaspaste gleich oder höher
als die Schmelztemperatur für
die vorgewölbte
Glasurschicht 22 ist, erweicht die vorher gebildete vorgewölbte Glasurschicht 22 in
nicht akzeptabler Weise und verformt sich, wodurch Beeinträchtigungen
entstehen. Beispielsweise kann der vorspringende Teil der vorgewölbten Glasurschicht 22 in
unerwünschter
Weise in seiner Höhe
reduziert werden. Um eine solche Beeinträchtigung zu vermeiden, wird üblicherweise
die elektrodentragende Glasurschicht 23 aus kristallisiertem
Glas hergestellt, welches bei einer im Vergleich zu dem zur Bildung der
vorgewölbten
Glasurschicht 22 verwendeten amorphen Glas niedrigeren
Temperatur aufgeschmolzen werden kann.
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Bei
der herkömmlichen
Anordnung sind die elektrodentragende Glasurschicht 23 und
die vorgewölbte
Glasurschicht 22 aus unterschiedlichem Material hergestellt.
Zur Bildung dieser beiden Glasurschichten 22, 23 ist
es daher notwendig, zwei Arten von Material vorzubereiten und jedes
Material selektiv einzusetzen, je nach der Art der Glasurschichten. Eine
derartige Prozedur ist lästig,
und es ist die Produktionseffizienz verbesserungsfähig.
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Weiterhin
sind bei einem derartigen Thermokopf im allgemeinen die Oberflächen der
Widerstandsheizschicht 25 und der Elektrodenschicht 24 durch
eine (nicht dargestellte) isolierende Schutzschicht überdeckt,
die aus einem Glasmaterial hergestellt ist. Es ist vorzuziehen,
die isolierende Schutzschicht aus einem amorphen Glas herzustellen,
welches eine glattere Oberfläche
als ein kristallisiertes Glas bieten kann, da die isolierende Schutzschicht
in direkten Kontakt mit einem Tintentransferband oder einem thermosensitiven
Aufnahmepapier gebracht wird. Wenn die isolierende Schutzschicht
aus amorphen Glas hergestellt wird, sind die Materialien der elektrodentragenden
Glasurschicht 23 und der isolierenden Schutzschicht der
Art nach verschieden. Wenn daher die elektrodentragende Glasurschicht 23 aus
kristallisiertem Glas hergestellt ist, wird die Anzahl der bereitzustellenden
Materialien noch größer, wodurch
die Produktionseffizienz abfällt.
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Bei
dem konventionellen Thermokopf besteht die elektrodentragende Glasurschicht 23 aus kristallisiertem
Glas, welches eine gröbere
Oberfläche
darbietet als amorphes Glas. Es sind daher Ausbrüche in der Widerstandsheizschicht 25 und
der auf der Oberfläche
der elektrodentragenden Glasurschicht befindlichen Elektrodenschicht 24 zu
befürchten.
Die konventionelle Anordnung ist daher auch im Hinblick auf die
Vermeidung der Ausbrüche
in der Widerstandsheizschicht 25 und in der auf der Oberfläche der
elektrodentragenden Glasurschicht 23 befindlichen Elektrodenschicht 24 verbesserungsfähig.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines Thermokopfs,
der ordnungsgemäß hergestellt
werden kann, ohne dass Beeinträchtigungen
wie die Höhenverminderung
des vorspringenden Teils der vorgewölbten Glasurschicht und das
Auftreten von Ausbrüchen
in der Elektrodenschicht oder der Widerstandsheizschicht auftreten.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines
Verfahrens zur Herstellung eines solchen Thermokopfs.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Thermokopf mit
folgenden Merkmalen angegeben: ein isolierendes Substrat; eine auf
einer Fläche
des isolierenden Substrats gebildete vorgewölbte Glasurschicht aus amorphen Glas;
eine auf der gewölbten
Glasurschicht gebildete Widerstandsheizschicht; eine auf der Oberfläche des isolierenden
Substrats gebildete elektrodentragende Glasurschicht, die die gewölbte Glasurschicht
teilweise überlappt;
und eine Elektrodenschicht auf der elektrodentragenden Glasurschicht,
die Widerstandsheizschicht teilweise überlappt. Sowohl die vorgewölbte Glasurschicht
als auch die elektrodentragende Glasurschicht bestehen aus amorphen Glas.
Die elektrodentragende Glasurschicht hat eine geringere Dicke als
die vorgewölbte
Glasurschicht.
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Die
Vorzüge
der vorgenannten Anordnung werden unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele
nachstehend beschrieben.
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Die
elektrodentragende Glasurschicht und die vorgewölbte Glasurschicht können aus
dem gleichen amorphen Glasmaterial hergestellt sein. Dabei kann
das gleiche amorphe Glasmaterial beispielsweise Aluminiumglas sein.
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Alternativ
können
die elektrodentragende Glasurschicht und die vorgewölbte Glasurschicht
aus unter einander verschiedenen amorphen Glasmaterialien hergestellt
sein. In diesem Fall können
die vorgewölbte
Glasurschicht beispielsweise aus amorphen Aluminiumglas und die
elektrodentragende Glasurschicht beispielsweise aus amorphen Bleiglas bestehen.
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Die
Elektrodenschicht und die Widerstandsheizschicht können durch
eine isolierende Schutzschicht aus einem amorphen Glas überdeckt
sein. In diesem Fall können
die isolierende Schutzschicht und die elektrodentragende Glasurschicht
aus dem gleichen amorphen Glas (beispielsweise Aluminiumglas oder
Bleiglas) hergestellt sein.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist die Oberfläche
des isolierenden Substrats vollständig von der elektrodentragenden
Glasierschicht überdeckt
mit Ausnahme eines Bereichs, der mit der vorgewölbten Glasurschicht versehen
ist. Mindestens ein Steuer-IC ist direkt auf der elektrodentragenden
Glasurschicht zur selektiven Beheizung der Widerstandsheizschicht
angebracht.
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Nach
einem anderen Ausführungsbeispiel
ist die steuerungtragende Glasurschicht auf der Oberfläche des
isolierenden Substrats in einer Position gebildet, die von der vorgewölbten Glasurschicht
entfernt ist und mindestens einen Steuer-IC trägt. Die elektrodentragende
Glasurschicht bildet eine Brücke zwischen
der vorgewölbten
Glasurschicht und der steuerungtragenden Glasurschicht.
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Bei
jedem der vorgenannten Ausführungsbeispiele
besteht die elektrodentragende Glasurschicht aus einem amorphen
Glasmaterial (beispielsweise Bleiglas) mit einem niedrigeren Erweichungspunkt
als die vorgewölbte
Glasurschicht. Bei dem letztgenannten Ausführungsbeispiel sind die steuerungtragende
Glasurschicht und die vorgewölbte Glasurschicht
aus dem gleich amorphen Glasmaterial hergestellt (z.B. Aluminiumglas).
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Nach
einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung
eines Thermokopfes angegeben, welches folgende Schritte umfasst: Bilden
einer vorgewölbten
Glasurschicht aus einem amorphen Glas auf einer Oberfläche eines
isolierenden Materials; Bilden einer elektrodentragenden Glasurschicht
auf der Oberfläche
des isolierenden Substrats, derart dass die elektrodentragende Glasurschicht
teilweise die vorgewölbte
Glasurschicht überlappt;
und Bildung einer Widerstandsheizschicht und einer Elektrodenschicht
in überlappender
Anordnung auf der vorgewölbten
Glasurschicht. Die Ausbildung der elektrodentragenden Glasurschicht
umfasst einen ersten Verfahrensschritt, in dem eine amorphe Glaspaste
derart aufgedruckt wird, dass die amorphe Glaspaste die vorgewölbte Glasurschicht
teilweise überdeckt
und eine geringere Dicke als die Höhe der vorgewölbten Glasurschicht
aufweist, und einen zweiten Verfahrensschritt, in welchem die aufgedruckte
amorphe Glaspaste bei einer Temperatur aufgeschmolzen wird, die
geringer ist als die Schmelztemperatur der vorgewölbten Glasurschicht.
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Das
vorgenannte Verfahren kann auch noch den Schritt der Anbringung
mindestens eines Steuer-IC's
auf der elektrodentragenden Glasurschicht umfassen. Der Steuer-IC
ist elektrisch mit der Elektrodenschicht verbunden. Darüber hinaus
kann die die steuerungtragende Glasurschicht zusammen mit der vorgewölbten Glasurschicht,
jedoch im Abstand von dieser ausgebildet werden. Die steuerungtragende
Glasurschicht kann mindestens einen mit der Elektrodenschicht elektrisch
verbundenen Steuer-IC tragen.
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Weitere
Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
klarer werden, die nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Draufsicht, die die Hauptteile eines Thermokopfes entsprechend
einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung erkennen lässt;
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2 ist
eine vergrößerte Schnittansicht nach
der Linie X-X;
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3 ist
eine Schnittansicht eines Steuer-IC's und seiner relevanten Teile, die auf
dem Thermokopf angebracht sind;
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4 ist
eine vergrößerte schematische Schnittansicht
des Thermokopfes der 1 während der Herstellung;
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5 ist
ein Querschnitt eines Thermokopfes nach einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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6 ist
eine Draufsicht der Hauptteile des Thermokopfes nach 5;
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7 ist
eine Schnittansicht des Thermokopfes nach 5 während der
Herstellung; und
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8 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
der Hauptteile eines Thermokopfes des Standes der Technik.
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DIE BESTE WEISE, DIE ERFINDUNG
AUSZUFÜHREN
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im Einzelnen nachstehend unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen beschrieben.
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1–3 zeigen
einen Thermokopf entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 ist
eine Draufsicht der Hauptteile des Thermokopfes, und 2 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
der wesentlichen Teile nach der Linie X-X in 1. 3 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
der wesentlichen Teile des Thermokopfes der 1 während der
Herstellung.
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Der
Thermokopf der 1–3 gehört zu der
sogenannten Dickschichtbauweise. Gemäß 2 umfasst
der Thermokopf ein keramisches isolierendes Substrat 1.
Das isolierende Substrat 1 weist eine Oberfläche mit
einer vorgewölbten
Glasurschicht 2, eine elektrodentragende Glasurschicht 3, eine
Elektrodenschicht 4, eine Widerstandsheizschicht 5 und
eine isolierende Schutzschicht 6 auf, die in dieser Reihenfolge übereinander
angeordnet sind.
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Die
vorgewölbte
Glasurschicht 2 ist als Streifen einer vorbestimmten Breite
ausgebildet, der in einem Bereich nahe einer der Kanten der Oberfläche des
isolierenden Substrats 1 angeordnet ist. Die vorgewölbte Glasurschicht
besteht aus einem amorphen Glas wie z.B. Aluminiumglas (SiO2-Al2 O3).
Die vorgewölbte
Glasurschicht 2 wird erhalten, in dem amorphe Glaspaste
einer vorbestimmten Dicke auf die Oberfläche des isolierenden Substrats 1 aufgedruckt und
bei ungefähr
1200°C aufgeschmolzen
wird. Beispielhafte spezifische Abmessungen der vorgewölbten Glasurschicht 2 können sein
ungefähr
1200 μm für ihre Breite
L und ungefähr
50 μm für ihre vorgewölbte Höhe H (die
maximale Dicke).
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Die
elektrodentragende Glasurschicht 3 umfasst einen ersten
Teil 3a, der einen Bereich B auf einer Seite der vorgewölbten Glasurschicht 2 bedeckt, sowie
einen zweiten Teil 3b, der einen Bereich C auf der gegenüberliegenden
Seite der vorgewölbten
Glasurschicht 2 bedeckt. Der erste Teil 3a überlappt
einen Längsrand 2a der
vorgewölbten
Glasurschicht 2, während
der zweite Teil 3b den anderen Längsrand 2b der vorgewölbten Glasurschicht 2 überlappt.
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Die
elektrodentragende Glasurschicht 3 besteht aus dem gleichem
amorphen Glasmaterial, welches auch für die vorgewölbte Glasurschicht 2 verwendet
worden ist. Die Dicke der elektrodentragenden Glasurschicht ist
jedoch weitaus geringer als diejenige der vorgewölbten Glasurschicht 2.
Beispielsweise kann die elektrodentragende Glasurschicht 3 eine
Dicke t von ungefähr
6 μm aufweisen,
während die überlappende
Dicke der vorgewölbten
Glasurschicht 2 und der jeweiligen Längsränder 2a, 2b ungefähr 300 μm beträgt.
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Die
elektrodentragende Glasurschicht 3 wird geschaffen, indem
nach der Bindung der vorgewölbten
Glasurschicht 2 eine amorphe Glaspaste in vorbestimmter
Dicke derart aufgedruckt wird, dass sie die jeweiligen Längsränder 2a, 2b der
vorgewölbten Glasurschicht 2 überdeckt.
Anschließend
wird die Glaspaste aufgeschmolzen. Die Schmelztemperatur bei dem
letzteren Verfahrensschritt sollte jedoch niedriger als die Schmelztemperatur
zur Herstellung der vorgewölbten
Glasschicht 2 sein. Die elektrodentragende Glasurschicht 3 und
die vorgewölbte
Glasurschicht 2 sind insofern ähnlich, als sie beide aus amorphen
Glas bestehen. Es hat jedoch die elektrodentragende Glasurschicht 3 eine
geringere Dicke und ist daher leichter aufheizbar. Auf diese Weise ist es
möglich,
die elektrodentragende Glasurschicht 3 ordnungsgemäß bei einer
niedrigeren Temperatur aufzuschmelzen als die Schmelztemperatur
zur Bildung der vorgewölbten
Glasurschicht 2.
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Wie
in 1 dargestellt, umfasst die Elektrodenschicht 4 mehrere
individuelle Elektroden 4a und eine gemeinsame Elektrode 4b mit
mehreren kammartigen Zähnen 4b1.
Die kammartigen Zähne 4b1 der
gemeinsamen Elektrode 4b und die individuellen Elektroden 4a sind
im Wechsel angeordnet. Die Elektrodenschicht 4 kann hergestellt
werden, in dem ein vorbestimmtes Muster einer leitfähigen Paste,
die z.B. Gold als Hauptkomponente enthält, nach der Dickfilm-Druckmethode
aufgedruckt wird. Die Dicke der Elektrodenschicht 4 kann
beispielsweise ungefähr
0,6 μm betragen.
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Die
Widerstandsheizschicht 5 wird auf der Elektrodenschicht 4 an
einer Stelle ausgebildet die dem Zentralteil, in Breitenrichtung
gesehen, bzw. dem Scheitel der vorgewölbten Glasurschicht 2 entspricht.
Im einzelnen ist die Widerstandsheizschicht 5 als Streifen
ausgebildet, an dem abwechselnd die individuellen Elektroden 4a und
die kammartigen Zähne 4b1 der
gemeinsamen Elektrode 4b angreifen. Die Widerstandsheizschicht 5 hat
Bereiche oder Punkte zwischen den Zähnen 4b der gemeinsamen Elektrode.
Wenn einer ausgewählten
individuellen Elektrode 4a eine Spannung aufgeprägt wird,
wird ein entsprechender Punktbereich der Widerstandsheizschicht 5 zwischen
den benachbarten Zähnen 4b der
gemeinsamen Elektrode aufgeheizt. Durch diesen Punktbereich werden
in einer solchen Anordnung ein Transfer-Farbband oder ein thermosensitives
Aufnahmepapier aufgeheizt. Die Widerstandsheizschicht 5 wird
ebenfalls nach dem Dickfilm-Druckverfahren hergestellt und hat eine
Dicke von beispielsweise ungefähr
3,5 μm.
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Wie
in 3 dargestellt ist, erfolgt die Steuerung der der
Widerstandsheizschicht 5 aufzuprägenden Spannung durch mehrere
Steuer-IC's 7 (nur ein
Steuer-IC ist in 3 dargestellt),
die auf dem zweiten Teil 3b der elektrodentragenden Glasurschicht 3 angebracht
sind. Die Ausgangsanschlüsse der
Steuer-IC's 7 sind über Golddrähte W1 an
die individuellen Elektroden 4a angeschlossen, während die
Eingangsanschlüsse
der Steuer-IC's über Golddrähte W2 mit
einem leitfähigen
Verdrahtungsmuster 8 auf dem ersten Teil 3a der
elektrodentragenden Glasurschicht verbunden sind. Das leitfähige Verdrahtungsmuster 8 ist
elektrisch mit geeigneten (nicht dargestellten) Anschlüssen verbunden,
so dass die nötigen
Antriebsspannungen und verschiedenen Steuersignale den Steuer-IC's 7 zugeführt werden.
Das leitfähige
Verdrahtungsmuster 8 kann gleichzeitig mit der Elektrodenschicht 4 ausgebildet werden
(d.h. zusammen mit den individuellen Elektroden 4a und
der gemeinsamen Elektrode 4b). Die Steuer-IC's 7 und
die Anschlussbereiche der Golddrähte
W1, W2 sind zum Schutz mit hartem Harz 9 überdeckt.
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Die
isolierende Schutzschicht 6 überdeckt die Widerstandsheizschicht 5 und
die Elektrodenschicht 4 zu deren Schutz. Die isolierende
Schutzschicht 6 kann aus einem amorphen Glas bestehen, welches
dem amorphen Glas ähnelt,
aus dem die vorgewölbte
Glasurschicht 2 oder die elektrodentragende Glasurschicht 3 hergestellt
sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist die isolierende Schutzschicht 6 aus dem gleichen Material
hergestellt, welches für
die vorgewölbte
Glasurschicht 2 und die elektrodentragende Glasurschicht 3 verwendet
worden ist. Die isolierende Schutzschicht 6 ist beträchtlich
dünner
als die vorgewölbte
Glasurschicht 2 und kann beispielsweise eine Dicke von
6 μm haben. Wenn
zur Herstellung der isolierenden Schutzschicht 6 aufgedrucktes
amorphes Glas aufgeschmolzen wird, kann das Aufschmelzen bei einer
niedrigeren Temperatur als der Schmelztemperatur der vorgewölbten Glasurschicht 2 vollzogen
werden, wie beim Aufschmelzen der elektrodentragenden Glasurschicht 3.
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In
dem Thermokopf der vorstehend geschilderten Ausbildung wird die
elektrodentragende Glasurschicht 3 so ausgebildet, dass
sie die jeweiligen Längsränder 2a, 2b der
vorgewölbten
Glasurschicht 2 überdeckt.
Auf diese Weise wird der Höhenunterschied
zwischen der vorgewölbten
Glasurschicht 2 und dem isolierenden Substrat 1 bis
zu einem gewissen Grade von der elektrodentragenden Glasurschicht 3 abgefangen.
Darüberhinaus
kann die elektrodentragende Glasurschicht 3, die aus amorphen Glas
hergestellt ist, schon dadurch eine Oberfläche aufweisen, die glatter
als die Oberfläche
eines kristallisierten Glases ist. Die elektrodentragende Glasurschicht 3 ist über die
gesamte Oberfläche
des isolierenden Substrats 1 ausgebildet, mit Ausnahme
eines Bereichs der mit der vorgewölbten Glasurschicht 2 versehen
ist. Auf diese Weise kann die gesamte Elektrodenschicht 4 (4a, 4b)
auf der Oberfläche
der elektrodentragenden Glasurschicht ausgebildet werden. Demzufolge
ist es, obwohl die Elektrodenschicht 4 mit einer bemerkenswert
geringen Dicke von ungefähr
0,6 μm versehen
ist, möglich
zu verhindern, dass die individuellen Elektroden 4a oder
gemeinsame Elektrode 4b den elektrischen Kontakt verlieren.
Die Vermeidung des Kontaktverlustes der individuellen Elektroden 4a oder
der gemeinsamen Elektrode 4b ermöglicht eine Unterbindung eines Kontaktverlustes
der Widerstandsheizschicht 5 auf der Efektrodenschicht 4.
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In
dem vorbeschriebenen Thermokopf bestehen die vorgewölbte Glasurschicht 2,
die elektrodentragende Glasurschicht 3 und die isolierende Schutzschicht 6 sämtlich aus
dem gleichem amorphen Glas. Es ist daher bei der Herstellung des
Thermokopfes nicht nötig,
eine separate Paste kristallisierten Glases zusätzlich zu dem amorphen Glas herzustellen.
Es kann daher, da die vorstehenden drei Schichten aus einem einzigen
Material bestehen, das Materialmanagement erleichtert werden.
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Wie
schon beschrieben, haben die elektrodentragende Glasurschicht 3 und
die isolierende Schutzschicht 6 eine Dicke, die geringer
als die Höhe H
der vorgewölbten
Glasurschicht 2 ist. Sie können daher bei einer Temperatur
aufgeschmolzen werden, die geringer als die Schmelztemperatur für die vorgewölbte Glasurschicht 2 ist.
Es ist daher beim Aufschmelzen der elektrodentragenden Glasurschicht 3 und
der isolierenden Schutzschicht 6 möglich zu verhindern, dass die
Vorsprungshöhe
H der vorgewölbten
Glasurschicht 2 sich vermindert. Als Ergebnis verbleibt
die Vorsprungshöhe
H der vorgewölbten Glasurschicht 2 auf
einem vorbestimmten Wert, so dass das Kontaktverhalten (und daher
die Druckqualität)
des Thermokopfes auf einem Transferband oder thermosensitiven Papier
verbessert sind.
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Es
ist ferner die Widerstandsheizschicht 6 durch eine isolierende
Schutzschicht aus amorphen Glas mit einer glatten Oberfläche überdeckt.
Auf diese Weise wird ein satter Kontakt mit dem Transferband oder
thermosensitiven Papier erreicht. Wenn darüber hinaus die isolierende
Schutzschicht aus dem gleichen Material wie die elektrodentragende Glasurschicht
hergestellt wird, haften die isolierende Schutzschicht 6 und
die elektrodentragende Glasurschicht 3 in vorteilhafter
Weise aneinander. Die isolierende Schutzschicht kann daher daran
gehindert werden, sich leicht abzulösen. Darüber hinaus wird die mechanische
Festigkeit der elektrodentragenden Glasurschicht 3 verbessert.
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Die
Oberfläche
der elektrodentragenden Glasurschicht 3 ist glatt. Es besteht
daher ein zusätzlicher
Vorteil insoweit, dass der Steuer-IC 7 mit verbesserter
Haftung direkt auf der Oberfläche
angebracht werden kann.
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In
den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist
die vorgewölbte
Glasurschicht 2 mit einer Breite von ungefähr 1200 μm und einer
Dicke von ungefähr 50 μm ausgebildet,
während
die elektrodentragende Glasurschicht 3 eine Dicke von ungefähr 6 μm aufweist.
Die spezifischen Abmessungen jedes Elements der vorliegenden Erfindung
können
jedoch auf viele Weise verändert
werden. Die elektrodentragende Glasurschicht 3 beispielsweise
sollte jedoch vorzugsweise eine Dicke von 5–20 μm haben, wenn die vorgewölbte Glasurschicht 2 die
vorerwähnte
Dicke aufweist. Dies deshalb, dass bei einer Überschreitung der Dicke der
elektrodentragenden Glasurschicht 3 über 20 μm hinaus die Aufschmelztemperatur
für diese
Schicht ansteigt, so dass es schwierig wird einen Abstand der Aufschmelztemperatur
für diese
Schicht von der Schmelztemperatur für die vorgewölbte Glasurschicht 2 einzuhalten.
Wenn die Dicke nicht mehr als 5 μm
beträgt,
ist es schwierig die Höhendifferenz
an der Grenze zwischen der vorgewölbten Glasurschicht 2 und
dem isolierenden Substrat zu absorbieren. Unter Beachtung der vorgenannten
Umstände
ist es erfindungsgemäß möglich, die Dicke
der elektrodentragenden Glasurschicht 3 geeignet in Abhängigkeit
von der Dicke der vorgewölbten
Glasurschicht 2 zu bestimmen.
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In
dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist
der Thermokopf der sogenannten Dickfilm-Bauweise als zu beschreibendes
Beispiel genommen worden. Die vorliegende Erfindung ist darauf jedoch nicht
beschränkt,
sondern ebenfalls bei einem Thermokopf der sogenannten Dünnfilm-Bauweise
einsetzbar. Bei einem Thermokopf der Dünnfilm-Bauweise können der
Schritt der Bildung eines dünnen Films
durch Aufdampfen oder Sputtern und ein Schritt des Ätzens des
Dünnfilms
wiederholt werden, um nacheinander vorbestimmte Bereiche zu bilden. Außerdem hat
ein Thermokopf der Dünnfilm-Bauweise
die Elektrodenschicht und die Widerstandsheizschicht gegenüber dem
Dickfilmtyp in umgekehrter Anordnung. Entsprechend der vorliegenden
Erfindung können
jedoch die Elektrodenschicht und die Widerstandsheizschicht in jeder
beliebigen Anordnung übereinander
vorgesehen sein.
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Weiterhin
ist in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel
die elektrodentragende Glasurschicht so ausgebildet, dass sie die
jeweiligen Längsränder 2a, 2b der
vorgewölbten
Glasurschicht 2 überlappt. Wenn
jedoch die gemeinsame Elektrode 4b beispielsweise auf der
Oberfläche
der vorgewölbten Glasurschicht 2 allein
ausgebildet wird, verliert die gemeinsame Elektrode 4b nicht
den Kontakt wegen der plötzlichen
Höhenänderung
zwischen der vorgewölbten
Glasurschicht 2 und dem isolierenden Substrat 1.
In einem solchen Fall wird der Längsrand 2b der
vorgewölbten
Glasurschicht 2 nicht notwendig durch die elektrodentragende
Glasurschicht 3 überlappt,
sondern es kann nur der Längsrand 2a der
vorgewölbten
Glasurschicht 2 durch die elektrodentragende Glasurschicht 3 überlappt
sein.
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Die 5–7 zeigen
einen Thermokopf gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der Thermokopf dieser Ausführungsform
umfasst ein keramisches isolierendes Substrat 1' mit einer Oberfläche, auf
der übereinander
die vorgewölbte
Glasurschicht 2',
eine Glasurschicht 10 zur Anbringung der Steuerschaltung,
eine elektrodentragende Glasurschicht 3', eine Elektrodenschicht 4', eine Widerstandsheizschicht 5' und eine isolierende Schutzschicht 6' angeordnet
sind. Die Glasurschicht 10 zur Montage der Steuerschaltung
trägt Steuer-IC's 7'.
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Wie
bei der ersten Ausführungsform
ist die vorgewölbte
Glasurschicht 2' als
Streifen ausgebildet. Dieser Streifen hat eine vorbestimmte Breite
und einen Querschnitt, der von der Oberfläche des isolierenden Substrats 1 vorspringt.
Die vorgewölbte
Glasurschicht 2' kann
aus einem amorphen Aluminiumglas (SiO2-Al2 O3) mit einem Erweichungspunkt
von beispielsweise 900–950°C bestehen.
Die vorgewölbte
Glasurschicht 2' wird
dadurch hergestellt, dass auf die Oberfläche des isolierenden Substrats
mehrfach eine amorphe Glaspaste aufgedruckt wird, so dass die aufgedruckte
Paste eine vorbestimmte Dicke aufweist. Die aufgedruckte Glaspaste
wird beispielsweise bei einer Temperatur von 1000–1300°C aufgeschmolzen,
was nicht weniger als der vorerwähnte Erweichungspunkt
ist. Die vorgewölbte
Glasurschicht 2' hat
beispielsweise eine Breite von ungefähr 1200 μm und eine vorspringende Höhe (maximale
Dicke) von beispielsweise ungefähr
50 μm.
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Die
steuerungtragende Glasurschicht 10 ist auf dem isolierenden
Substrat 1' ausgebildet
und hat einen vorbestimmten Abstand von der vorgewölbten Glasurschicht 2'. Die steuerungtragende
Glasurschicht 10 kann aus dem gleichen Material hergestellt
sein, wie es für
die Ausbildung der vorgewölbten Glasurschicht 2' verwendet worden
ist. Wie bei der Herstellung der vorgewölbten Glasurschicht 2' wird die steuerungtragende
Glasurschicht 10 durch Aufdrucken einer Aluminiumglaspaste
bis zu einer vorbestimmten Dicke gebildet, die dann bei einer Temperatur
von beispielsweise 1000–1300°C aufgeschmolzen
wird. Die Aufschmelzvorgänge
für die steuerungtragende
Glasurschicht 10 und für
die vorgewölbte
Glasurschicht 2' können in
dem gleichen Arbeitsschritt gleichzeitig vorgenommen werden. Die Dicke
der steuerungtragenden Glasurschicht 10 kann kleiner sein
als die vorspringende Höhe
der vorgewölbten
Glasurschicht 2' und
z.B. 30–40 μm betragen.
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Die
elektrodentragende Glasurschicht 3' wird in den Bereichen B' und C' gebildet, die der
oberen Begrenzungsfläche
des isolierenden Substrats 1' entspricht,
mit Ausnahme eines Bereiches A',
der mit der vorgewölbten
Glasurschicht 2' versehen
ist, und eines Bereiches, der mit der steuerungtragenden Glasurschicht 10 versehen
ist. Im einzelnen ist die elektrodentragende Glasurschicht 3' in einen ersten Teil 3a' und einen zweiten
Teil 3b' unterteilt.
Der erste Teil 3a' ist
in dem Bereich B' ausgebildet,
der zwischen der vorgewölbten
Glasurschicht 2' und
der steuerungtragenden Glasurschicht 10 gelegen ist, so dass
der erste Teil 3a' den
Längsrand 2a' der vorgewölbten Glasurschicht
und einen Längsrand 10a der den
Antrieb tragenden Glasurschicht 10 überlappt. Der zweite Teil 3b' ist in dem
Bereich C' auf der
gegenüberliegenden
Seite der vorgewölbten
Glasurschicht 2' ausgebildet
und überlappt
den anderen Längsrand 2b' der vorgewölbten Glasurschicht 2'.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist die elektrodentragende Glasurschicht 3' (3a', 3b') im Gegensatz zu der vorgewölbten Glasurschicht 2' oder der steuerungtragenden
Glasurschicht 10 aus amorphen Glas wie z.B. Bleiglas (SiO2-PbO)
hergestellt, welches einen Erweichungspunkt von ungefähr 730°C aufweist.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich daher von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass
die elektrodentragende Glasurschicht 3' aus Bleiglas besteht, stimmt aber darin
mit dem zweiten Ausführungsbeispiel überein, dass
das Glas amorph ist. Die Dicke der elektrodentragenden Glasurschicht 2' ist merklich
kleiner als diejenige der vorgewölbten
Glasurschicht 2' oder
diejenige der steuerungtragenden Glasurschicht 10 und kann
beispielsweise etwa 10 μm
betragen.
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Wie
in 7 dargestellt, wird die elektrodentragende Glasurschicht 3' durch Auftragen
einer Bleiglaspaste und Aufschmelzen der Paste nach der Bildung
der vorgewölbten
Glasurschicht 2' und
der steuerungtragenden Glasurschicht 10 hergestellt. Der
Aufschmelzvorgang sollte bei einer niedrigeren Temperatur als dem
Erweichungspunkt (900–950°C) des Glases
vor sich gehen, welches zur Bildung der vorgewölbten Glasurschicht und der
steuerungtragenden Glasurschicht 10 verwendet worden ist.
Im einzelnen wird nach dem Aufdrucken der Glaspaste für die elektrodentragende
Glasurschicht 4 die Paste bei einer Temperatur von ungefähr 150°C getrocknet und
dann bei einer Temperatur von ungefähr 850°C aufgeschmolzen.
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Wie
in 6 dargestellt, umfasst die Elektrodenschicht 4' mehrere individuelle
Elektroden 4a' und
eine gemeinsame Elektrode 4b' mit
mehreren kammartigen Zähnen 4b1'. Die kammartigen
Zähne 4b1' der gemeinsamen
Elektrode 4b' sind
im Wechsel zu den einzelnen Elektroden 4a' angeordnet. Die Elektrodenschicht 4' wird durch
Aufdrucken einer leitfähigen
Paste, die beispielsweise Gold als Hauptkomponente (resinated gold)
umfasst, in einem vorbestimmten Muster nach einem Dickfilm-Druckverfahren hergestellt.
Die Dicke der Elektrodenschicht 4' kann beispielsweise ungefähr 0,6 μm betragen.
Die Elektrodenschicht 4' wird
durch Siebdrucken einer leitfähigen
Paste auf die vorgewölbte
Glasurschicht 2',
die elektrodentragende Glasurschicht 4' und die den Antrieb tragende Glasurschicht 10' mit anschließendem Aufschmelzen
der leitfähigen
Paste und Bemusterung derselben auf photolitographischem Wege erzeugt.
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Die
Widerstandsheizschicht 5' wird
auf der Elektrodenschicht 4' an
einer Stelle erzeugt, die in der Breitenrichtung einem mittleren
Teil (dem Scheitel) der vorgewölbten
Glasurschicht 2' entspricht.
Im Einzelnen wird die Widerstandsheizschicht 5' als Streifen
ausgebildet, der in Querrichtung abwechselnd von den individuellen
Elektroden 4a' und
den kammartigen Zähnen 4b1' der gemeinsamen
Elektrode 4b' gekreuzt
wird. Wenn einer ausgewählten der
individuellen Elektroden 4a' eine
Spannung aufgeprägt
wird, wird ein Teil der Widerstandsheizschicht 5' zwischen den
benachbarten Zähnen
der gemeinsamen Elektrode 4b' als
ein gemeinsamer Punktbereich aufgeheizt, um Wärme auf das Transferband oder
das thermosensitive Aufnahmepapier zu übertragen. Die Widerstandsheizschicht 5' wird ebenfalls
nach einem Dickfilm-Druckverfahren hergestellt und hat eine Dicke
von beispielsweise ungefähr
3,5 μm.
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Die
Steuerung der der Widerstandsheizschicht 5' aufgeprägten Spannung wird durch mehrere
Steuer-IC's 7' (von denen
nur einer in 5 dargestellt ist) bewerkstelligt,
die auf der steuerungtragenden Glasurschicht 10 angebracht
sind. Die Ausgangsanschlüsse
der Steuer-IC's 7' sind über Golddrähte W1' mit den jeweiligen
individuellen Elektroden 4a' verbunden.
Die Eingangsanschlüsse
der Steuer-IC's
sind über
Golddrähte
W2' mit einem leitfähigen Verdrahtungsmuster 8' auf der steuerungtragenden
Glasurschicht 10 verbunden. Das steuerungtragende Verdrahtungsmuster 8' dient zur Zuführung der
Arbeitsspannung und verschiedener Steuersignale zu den Steuer-IC's 7' und ist an
(nicht dargestellte) geeignete Terminals angeschlossen. Das leitfähige Verdrahtungsmuster 8' kann gleichzeitig
mit der Elektrodenschicht 4' (d.h.
den individuellen Elektroden 4a' und der gemeinsamen Elektrode 4b') hergestellt
werden. Die Steuer-IC's 7' und alle Verbindungsbereiche
der Golddrähte
W1', W2' sind zum Schutz
von einem harten Harz 9' umgeben.
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Die
isolierende Schutzschicht 6' überdeckt im
wesentlichen die ganze Widerstandsheizschicht 5' und die Elektrodenschicht 4' zu deren Schutz.
Die isolierende Schutzschicht 6' ist aus dem gleichen amorphen
Bleiglas hergestellt, wie es für
die elektrodentragende Glasurschicht verwendet worden ist. Die isolierende
Schutzschicht 6' kann
beispielsweise eine Dicke von 6 μm
aufweisen und ist deutlich dünner
als die vorgewölbte
Glasurschicht 2' und
die steuerungtragende Glasurschicht 10. Es kann daher, beim
Aufdrucken des amorphen Glases und Aufschmelzen desselben zur Ausbildung
der isolierenden Schutzschicht 6', dieser Schmelzvorgang wie beim
Aufschmelzen der elektrodentragenden Glasurschicht 3' bei einer niedrigeren
Temperatur als die Schmelztemperatur für die vorgewölbte Glasurschicht 2' und für die steuerungtragende
Glasurschicht 10 vorgenommen werden.
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Bei
dem Thermokopf des vorstehenden Ausführungsbeispiels werden die
individuellen Elektroden 4a' nicht
unmittelbar auf der Oberfläche
des isolierenden Substrats 1' ausgebildet,
sondern auf der Oberfläche
der elektrodentragenden Glasurschicht 3' (3a'). Bei den von den Erfindern durchgeführten Versuchen
war die mittlere Rauhigkeit entlang der Mittellinie der elektrodentragenden
Glasurschicht 4 vorteilhaft ungefähr 0,04 μm, während die mittlere Rauhigkeit
(Ra) entlang der Mittellinie des isolierenden Substrats 1' 0,3 μm betrug.
Wenn die individuellen Elektroden 4a' auf der glatten Oberfläche der
elektrodentragenden Glasurschicht 3' ausgebildet werden, wird eine
Unterbrechung der individuellen Elektroden 4a' wegen der Rauhigkeit
der darunter vorhandenen Oberfläche
wirksam vermieden. Bei den vorerwähnten Experimenten wurde herausgefunden,
dass das Auftreten von Unterbrechungen auf ein Zwanzigstel reduziert
werden kann, wenn die individuellen Elektroden 4a' auf der elektrodentragenden
Glasurschicht 3' ausgebildet
werden, im Vergleich zu dem Fall, dass die individuellen Elektroden 4a' direkt auf der
Oberfläche
des isolierenden Substrats 1' gebildet werden.
Dies gilt auch für
die kammartigen Zähne 4b1' der gemeinsamen
Elektrode 4b' auf
der elektrodentragenden Glasurschicht 3'.
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Es
sollte festgehalten werden, dass die Höhendifferenz zwischen der vorgewölbten Glasurschicht 2' und dem isolierenden
Substrat 1' in
einem gewissen Grade von der elektrodentragenden Glasurschicht 3' aufgefangen
wird, da die elektrodentragende Glasurschicht 3' die jeweiligen
Längsränder 2a', 2b' der vorgewölbten Glasurschicht 2' überlappend
ausgebildet ist. Da die elektrodentragende Glasurschicht 3' ferner aus
amorphen Glas hergestellt ist, hat sie eine glattere Oberfläche als
wenn sie aus kristallisiertem Glas hergestellt würde. Weiter wird die elektrodentragende
Glasurschicht 3' über die Oberfläche des
isolierenden Substrats hin ausgeformt, mit Ausnahme der Bereiche,
die mit der vorgewölbten
Glasurschicht 2' und
der steuerungtragenden Glasurschicht 3' versehen sind. Die gesamte Elektrodenschicht 4' (4a', 4b') kann auf der
Oberfläche
der elektrodentragenden Glasurschicht 3' ausgebildet werden. Auf diese
Weise kann eine Unterbrechung der individuellen Elektroden 4a' oder gemeinsamen
Elektrode 4b' sogar
vermieden werden, wenn die Elektrodenschicht 4' die bemerkenswert
geringe Dicke von ungefähr
0,6 μm aufweist.
Ferner kann wegen der Verhinderung der Unterbrechung der individuellen
Elektroden 4a' oder
der gemeinsamen Elektrode 4b' auch
die Unterbrechung der auf der Elektrodenschicht 4' angebrachten
Widerstandsheizschicht 5' vermieden
werden.
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Die
elektrodentragende Glasurschicht 3' und die isolierende Schutzschicht 6' des Thermokopfes sind
beide aus dem gleichen amorphen Bleiglas hergestellt. Bei der Herstellung
des Thermokopfes werden die vorgewölbte Glasurschicht 2' und die steuerungtragende
Glasurschicht 10' aus
Aluminiumglaspaste gebildet. Dann wird an stelle der Aluminiumglaspaste
zur Bildung der elektrodentragenden Glasurschicht 3' Bleiglaspaste
eingesetzt. Es besteht keine Notwendigkeit der Ersetzung der Bleiglaspaste durch
Aluminiumglaspaste zur Herstellung der isolierenden Schutzschicht 6'. Dadurch wird
die Materialhandhabung vereinfacht.
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Wie
schon beschrieben, ist die Dicke der elektrodentragenden Glasurschicht 3' und der isolierenden
Schutzschicht 6' deutlich
geringer als die Höhe
der vorgewölbten
Glasurschicht 2' oder
die Dicke der steuerungtragenden Glasurschicht 10'. Das Bleiglas
hat einen niedrigeren Erweichungspunkt als das Aluminiumglas. Die
Aufschmelztemperatur kann daher niedriger gewählt werden als in dem ersten Ausführungsbeispiel.
Die vorspringende Höhe
der vorgewölbten
Glasurschicht 2' verringert
sich daher nicht, wenn die elektrodentragende Glasurschicht 3' und die isolierende
Schutzschicht 6' aufgeschmolzen werden.
Als Ergebnis wird ein vorbestimmter Wert der vorspringenden Höhe der vorgewölbten Glasurschicht
zuverlässig
eingehalten, wodurch die Anlage (und daher die Druckqualität) des Thermokopfes
relativ zu dem Transferfarbband oder dem thermosensitiven Druckpapier
verbessert werden.
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Da
die Widerstandsheizschicht 5' durch
die isolierende Schutzschicht 6' aus amorphen Glas und mit glatter
Oberfläche überdeckt
ist, kann die Widerstandsheizschicht in sattem Kontakt mit dem Transferfarbband
oder dem thermosensitiven Druckpapier gebracht werden. Wenn darüber hinaus
die isolierende Schutzschicht 6' aus dem gleichen Bleiglasmaterial
besteht, wie es für
die elektrodentragende Glasurschicht 3' verwendet worden ist wird die
isolierende Schutzschicht in vorteilhafter Weise mit der elektrodentragenden
Glasurschicht 3' verbunden.
Auf diese Weise kann die isolierende Schutzschicht 6' sich nicht
leicht ablösen,
und verstärkt
die elektrodentragende Glasurschicht 3' mechanisch.
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Die
bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind vorstehend beschrieben worden. Die Erfindung
ist jedoch auf diese Ausführungsbeispiele nicht
beschränkt,
sondern kann in vielerlei Weise variiert werden. Beispielsweise
kann die elek trodentragende Glasurschicht 4 (4') oder die vorgewölbte Glasurschicht 2 (2') aus irgendeinem
Glasmaterial bestehen, solange dieses Material amorph ist.