TW202039266A - 熱感列印頭及熱感列印機 - Google Patents

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角尾卓史
土肥正克
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Abstract

本發明係一種熱感列印頭及熱感列印機，其課題為提升熱感列印頭之信賴性者。 解決手段係有關本實施形態之熱感列印頭，係具備：形成於基板上方之第1蓄熱層，和形成於第1蓄熱層上方之發熱部，和自第1蓄熱層遍佈於基板所形成，電性連接於發熱部之電極，和以被覆電極之CVD法所形成之阻障層。

Description

熱感列印頭及熱感列印機
本發明之實施形態係有關熱感列印頭及熱感列印機。 本申請係將申請於2019年3月19日之日本國專利申請2019-050956號作為基礎，自此申請享有優先的利益。本申請係由參照此申請，包含所有同申請之內容。
熱感列印頭係使電阻元件發熱，經由此熱而形成文字或圖形等之圖像於熱感列印媒體等之輸出用裝置。此熱感列印頭係廣泛使用於條碼印表機，數位製版機，影像列印機，掃描器，標籤列印機等之記錄機器。
在熱感列印頭中係於陶瓷基板的上面，依序配置有蓄熱層，電阻元件層，導電體層，保護膜。電阻元件層，導電體層，保護膜自蓄熱層遍佈於陶瓷基板的上面所配置。多孔性的陶瓷基板之上面係與由玻璃等所成之蓄熱層表面不同，存在有細微之凹狀的孔。因此，當例如以濺鍍法而將電阻元件層等進形成膜時，形成於陶瓷基板之上面的層，和形成於孔的內壁面的層則個別成長，有著於陶瓷基板之上面與孔的內壁面之邊緣，形成層的界面或裂縫情況。
當沿著形成於電阻元件層或導電體層之裂縫等的面而形成有保護膜時，對於保護膜的表面亦產生有龜裂等之缺陷。對於電阻元件層或導電體層之裂縫等的間隙內部未形成有保護膜，而呈填滿裂縫所形成之情況，有著保護膜則從電阻元件層或導電體層剝離，以及於保護膜的表面產生有龜裂等之缺陷者。
當於保護膜產生有剝離或缺陷時，自其部分侵入有空氣中的硫磺成分或水分等之腐蝕物質，而有形成電極之導電體層產生腐蝕，以及斷線情況。導電體層之腐蝕或斷線係顯著出現在導電體層之界面或裂縫等之附近。
當在熱感列印頭，產生導電體層之腐蝕或斷線時，印刷品質則降低，以及熱感列印頭之壽命則變短等，熱感列印頭之信賴性降低。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2013-202968號公報
[發明欲解決之課題]
本發明係於上述之情事之下所作為的構成，其課題為提升熱感列印頭之信賴性者。 為了解決課題之手段
為了解決上述課題，有關本實施形態之熱感列印頭係具備：形成於基板上方之第1蓄熱層，和形成於第1蓄熱層上方之發熱部，和自第1蓄熱層遍佈於基板所形成，電性連接於發熱部之電極，和以被覆電極之CVD法所形成之阻障層。
另外，有關本實施形態之熱感列印機係具備：有關本實施形態之熱感列印頭，和前述熱感列印頭所具備之運送列印媒體於發熱部上之運送機構，和按壓前述列印媒體於前述發熱部之壓紙輥。
以下，對於本發明之實施形態，參照圖面加以說明。然而，本實施形態係為例示，本發明之技術範圍係未限定於此。另外，圖面係模式性之構成，尺寸係與現實的構成不同。
圖1係有關實施形態之熱感列印頭100的上面圖。如圖1所示，熱感列印頭100係具備：散熱板20，頭部基板30，電路基板40。頭部基板30及電路基板40係於散熱板20之主面上，相互鄰接，由接著劑所固定。對於接著劑係可使用兩面接著膠帶，有著軟性之聚矽氧樹脂等之熱硬化性樹脂接著劑。在此，圖1所示之方向X係主掃描方向，而方向Y係列印媒體的移動方向之副掃描方向。
散熱板20係例如，以鋁等之熱傳導率高之金屬所形成之平板。
頭部基板30係具有印字於列印媒體之機能。頭部基板30係如圖1所示，將主掃描方向X作為長度方向之構件。頭部基板30係如圖2所示，由支持基板9，形成釉料層之第1蓄熱層10a，第2蓄熱層10b，電阻元件層11，導電體層12，阻障層17，保護膜13所構成。
支持基板9係由具有耐熱性的絕緣體材料所成，例如，氧化鋁等之陶瓷所成。支持基板9係亦可為包含SiN，SiC，石英、AlN、或者Si,Al,O,N等之精密陶瓷亦可。支持基板9係例如，板厚為0.5mm～1.0mm程度之長方形之平板。支持基板9係因由多孔性的陶瓷所構成之故，對於支持基板9之上面9a係存載有細微凹狀的孔。
第1蓄熱層10a及第2蓄熱層10b係形成於支持基板9之上面9a。第1蓄熱層10a及第2蓄熱層10b係例如，將由SiO2 所成之玻璃的粉末作為成材料所形成。第1蓄熱層10a係限定配置於發熱部14附近。第2蓄熱層10b係對於第1蓄熱層10a而言隔離於Y軸方向所形成。對於第1蓄熱層10a及第2蓄熱層10b之上面係未形成有細微的凹狀的孔。
電阻元件層11係於第1蓄熱層10a及第2蓄熱層10b之上方，自第1蓄熱層10a遍佈於第2蓄熱層10b所形成。電阻元件層11係例如，由TaSiO，NbSiO，TaSiNO，TiSiCO系之電阻元件材料所形成。
導電體層12係層積於電阻元件層11之上方所形成。導電體層12係例如，將Al，Cu，AlCu合金等之金屬作為主材料所形成。自導電體層12係露出之電阻元件層11則作為發熱部14而發揮機能。
電阻元件層11及導電體層12係於形成於支持基板9之上面9a與上面9a之凹狀的孔之內壁面的邊緣附近，形成有層的介面或裂縫者。
阻障層17係被覆自第1蓄熱層10a遍佈於第2蓄熱層10b所形成之電阻元件層11與導電體層12。形成於電阻元件層11與導電體層12之上面的層之界面與裂縫等之間隙係經由阻障層17所埋入。對於阻障層17之上面係未形成有層的界面或裂縫者。阻障層17係例如，將SiON作為材料，以CVD(chemical vapor deposition method)法所形成。
保護膜13係形成於阻障層17上。保護膜13係以SiO2 膜、SiN膜、SiON膜、SiC膜等之硬質而自緻密之熱導電率高之絕緣體材料所形成。當於保護膜13之表面材料至少包含Si與碳時，因熱導電率變高之故而為最佳。
圖3係有關實施形態之頭部基板30之上面圖。於圖3以斜線所示的部分則為發熱部14。發熱部14係如圖13所示，朝向主掃描方向X，以間距P而形成為陣列狀。決定此發熱部14之面積與經由間距P，列印於列印媒體之圖像的密度(點/英寸)。對於發熱部14之一端係連接有個別電極15，對於另一端係連接有共通電極16。導電體層12則成為圖3所示之個別電極15及共通電極16。個別電極15係寬度為G，而間距則以P進行配列。然而，將共通電極16之寬度作為較個別電極15為大亦可。
圖1所示之電路基板40係依據控制裝置80(在圖1中係略圖示)之控制，具有供給電流至頭部基板30之機能。電路基板40係如圖4所示，於散熱板20之主面上，呈與頭部基板30鄰接而進行配置。電路基板40係施以將銅作為素材的配線之環氧等作為素材的基板。對於電路基板40係安裝有特定數的驅動用IC41與連接器44。
驅動用IC41係因應頭部基板30之發熱部14的數量而進行安裝。驅動用IC41係具有可控制供給至發熱部14之開關機能的控制元件。具體而言，驅動用IC41係依據藉由連接器44而自控制裝置80受訊之控制信號，對於各頭部基板30之發熱部14，控制來自電源裝置90之電流的供給。
圖5係為了對於頭部基板30與電路基板40之連接而說明的圖。驅動用IC41之輸出側的端子係藉由銲接線42而電性連接於頭部基板30之個別電極15及共通電極16。
如圖4所示，驅動用IC41及銲接線42係經由環氧系樹脂所成之封閉材43所封閉。經由封閉材43，保護連接頭部基板30與電路基板40之銲接線42及驅動用IC41。作為呈以封閉材43，亦保護頭部基板30之個別電極15及共通電極16、電路基板40之配線部分亦可。對於封閉材43係主要使用熱硬化性樹脂之環氧系樹脂塗料，但亦有使用在熱硬化後具有某種程度的柔軟性之聚矽氧樹脂者。
在此，對於頭部基板30之作成方法，參照圖2同時進行說明。準備規定尺寸之支持基板9，於支持基板9之上面9a，形成玻璃所成之第1蓄熱層10a及第二蓄熱層10b。第1蓄熱層10a及第二蓄熱層10b係例如，將以有機溶劑而混合由SiO2 所成之玻璃的粉末之玻璃料，印刷於支持基板9上之後，進行燒成而形成第1蓄熱層10a，第二蓄熱層10b。
接著，於第1蓄熱層10a及第二蓄熱層10b之上方，遍佈於第1蓄熱層10a及第二蓄熱層10b，經由濺鍍裝置等之薄膜形成裝置，依序層積電阻元件層11及導電體層12。
接著，蝕刻除去形成發熱部14之部分的導電體層12。在圖3所示的例中，以寬度G，長度L，蝕刻除去導電體層12。蝕刻除去此導電體層12之部分的電阻元件層11則成為發熱部14。
接著，形成被覆個別電極15，共通電極16及發熱部14之阻障層17。阻障層17係例如，以CVD法而形成SiON所成的膜。CVD法係指：利用化學反應而合成材料的方法之一。對於CVD法係經由供給之化學種或所要求之特性，有著種種之變化。例如，有著熱CVD法，觸媒化學氣相成長法，光CVD法，電漿CVD法，磊晶CVD法，原子層堆積法，有機金屬氣相成長法等。亦有對於化學反應的控制並用使用熱之熱CVD法或電漿法等之情況。
作為CVD法之特徵係當與PVD(Physical Vapor Deposition)法等之真空蒸鍍法做比較時，有著在凹凸的表面亦可以均一的厚度進行製膜之優點。隨之，阻障層17係埋入形成於電阻元件層11及導電體層12的層之界面或裂縫等之缺損而形成。對於阻障層17之上面係未產生界面或裂縫等之缺損者。
更且，形成被覆阻障層17之保護膜13。為了以銲接線42連接個別電極15及共通電極16與電路基板40，而對於個別電極15及共通電極16之該處的阻障層17與保護膜13係設置開口部。作為如以上而作成頭部基板30。
接著，對於頭部基板30之動作加以說明。對於頭部基板30係依據電路基板40之控制，供給電流至個別電極15與共通電極16之間。在電阻元件層11與導電體層12接觸的部分中，自電路基板40所供給之電流係流動電阻低之導電體層12之故，電阻元件層11係未產生發熱。但在蝕刻除去導電體層12之部分中，電流係因流動在電阻高之電阻元件層11之故，電阻元件層11則發熱。蝕刻除去此導電體層12之部分的電阻元件層11則做為發熱部14而發揮機能。
上述，對於具備；上述之熱感列印頭100之熱感列印機200，參照圖6進行說明。圖6係熱感列印機200之模式的構成圖。如圖6所示，熱感列印機200係具備；上述之熱感列印頭100，壓紙輥50，運送機構60。
運送機構60係經由運送媒體61而將列印媒體70與黏著於列印媒體70之油墨色帶71運送至副掃描方向Y。壓紙輥50係與運送媒體61同時將列印媒體70與油墨色帶71，按壓於頭部基板30之發熱部14附近。電路基板40之軀動用IC41係自控制裝置80接受控制信號，呈發熱對應於所印刷之圖像的畫素之發熱部14，而自電源裝置90供給電流至該發熱部14。軀動用IC41係對應於經由運送機構60之列印媒體70的移動速度，高速控制對於發熱部14之通電的開啟・關閉。發熱部14係進行供給電流之間發熱。經由壓紙輥50而按壓於頭部基板30之油墨色帶71的油墨係僅溶解位置於發熱之發熱部14上方之部分的油墨，再附著於引刷媒體70。
熔融油墨色帶71之油墨的殘餘熱係藉由熱容量小之第1蓄熱層10a，支持基板9，散熱板20而進行散熱。第1蓄熱層10a係因熱容量小之故，隨著發熱部14之高速的溫度變化而高速產生溫度變化。對於發熱部14之電流供給停止之後，第1蓄熱層10a當長時間維持高溫狀態時，未供給電流的發熱部14之周邊亦成為持續高溫狀態。其結果，對於列印媒體70係成為形成模糊之圖像。在有關本實施形態之熱感列印頭100中，因隨著發熱部14之高速的溫度變化而第1蓄電層10a之溫度亦高速產生變化之故，熱感列印機200係與列印媒體70之高速移動同時，可形成鮮明的圖像於列印媒體70。
如以上說明，有關本實施形態之熱感列印頭100係具有：以被覆形成於以多孔性的陶瓷所形成之支持基板9之上面9a的電極之CVD法所形成之阻障層17。如圖8所示，對於以多孔性的陶瓷所形成之支持基板9之上面9a係有著細微的凹狀的孔9f。因此，當例如，以濺鍍法將電阻元件層11等進行成膜時，如圖9所示，形成於支持基板9之上面9a的層，和形成於孔9f的內壁面的層則個別成長，於支持基板9之上面9a，和孔9f之內壁面的邊緣9g，有形成層的界面或裂縫等之缺損12g情況。
如圖10所示，以CVD法所形成之阻障層17係因埋入層的界面或裂縫等之缺損12g進行成膜之故，對於阻障層17係未產生有缺損。更且，於阻障層17上方，形成有保護膜13。對於阻障層17係因有著邊緣17g之故，對於形成於阻障層17上方之保護膜13係有缺損13g之情況。但自缺損13g浸透之腐蝕物質係由阻障層17所遮斷。隨之，經由形成阻障層17之時，可經由自缺損13g浸透之腐蝕物質而防止形成電極之導電體層產生腐蝕而斷線者。經由此，可提升熱感列印頭之信賴性者。
在此，對於無阻障層17情況進行說明。對於支持基板9之上面9a係有細微的凹狀的孔9f。因此，如圖9所示，當例如，以濺鍍法將電阻元件層11等進行成膜時，支持基板9之上面9a的膜，和孔9f的內壁面的膜則個別成長，於支持基板9之上面9a，和孔9f之內壁面的邊緣9g，有形成膜的界面或裂縫等之缺損12g情況。當自缺損12g之上方，例如以濺鍍法將保護膜13進行成膜時，如圖11所示，對於保護膜13亦容易形成有缺損13g。當大氣中的硫磺成分或水分則自缺損13g浸透時，有著形成電極之導電體層12則產生腐蝕，長時間經過後至斷線的可能性。
因可經由設置阻障層17而抑制導電體層12之腐蝕之故，可分離配置第1蓄熱層10a與第2蓄熱層10b。經由限定於發熱部14附近而配置第1蓄熱層10a，而可縮小第1蓄熱層10a之熱容量。隨之，即使高速開啟・關閉發熱部14，第1蓄熱層10a係亦可對應於其開啟・關閉而高速進行溫度變化，發熱部14附近的溫度亦對應於發熱部14之控制速度而高速進行變化。經由此，可使熱感列印頭100之熱回應性提升。
＜＜變形例1＞＞ 在上述之說明中，如圖2所示，對於支持基板9之上面9a，依序形成第1蓄熱層10a及第2蓄熱層10b，電阻元件層11，導電體層12，阻障層17，保護膜13之情況進行過說明。但，未必將熱感列印頭100之層構成限定於此等。例如，如圖7所示，於導電體層12與阻障層17之間，亦可形成第2保護膜13b。經由設置第1保護膜13a與第2保護膜13b之時，更可使熱感列印頭100之耐久性提升。
然而，在上述之說明中，對於第1蓄熱層10a與第2蓄熱層10b之上方亦設置阻障層17之情況進行過說明，但亦可作為成僅於第1蓄熱層10a與第2蓄熱層10b之間設置阻障層17。
另外，在上述之說明中，對於頭部基板30則具有第1蓄熱層10a與第2蓄熱層10b之情況進行過說明。但未必限定頭部基板所具有之蓄熱層的數量。例如，蓄熱層可為1個，或亦可為3個。蓄熱層為3個之情況，對於各蓄熱層以外的部分，設置阻障層亦可，而遍佈於各蓄熱層設置阻障層亦可。
另外，在上述之說明中，對於使用油墨色帶71而印刷於列印媒體70之情況進行過說明，但印刷方法係未必限定於此。例如，列印媒體70亦可為感熱紙。列印媒體70為感熱紙之情況，位置於經由通電而發熱之發熱部14上方之列印媒體70之畫素則進行感熱而著色。
另外，圖5係成為驅動用IC41切換所有的配線的圖，但圖5所示之配線圖案係為一例，而未必限定於此。例如，亦可作為呈由未藉由驅動用IC41而將共通電極16直接連接於連接部44。
另外，在圖6中，係成為以列印媒體70為連續之狀態所運送的圖，但列印媒體70係亦可由分離之複數的列印媒體所構成。另外，列印媒體70之材質係為各種紙，塑料，薄膜，金屬等，而未必限定材質。
如根據有關以上所述之至少一個實施形態之熱感列印頭，經由具備以被覆電極之CVD法所形成之阻障層之時，可提升熱感列印頭的信賴性。
雖已說明過本發明之幾個實施形態，但此等實施形態係作為例而提示之構成，未特意限定發明之範圍者。此等新穎之實施形態係可由其他種種形態而實施，在不脫離發明的內容範圍，可進行種種省略，置換，變更者。此等實施形態或其變形係與包含於發明範圍或內容之同時，包含於記載於申請專利範圍之發明與其均等的範圍。
9:支持基板 9a:上面 9f:孔 9g:邊緣 10a:第1蓄熱層 10b:第2蓄熱層 11:電阻元件層 12:導電體層 12g:缺損 13:保護膜 13a:第1保護膜 13b:第2保護膜 13g:缺損 14:發熱部 15:個別電極 16:共通電極 17:阻障層 17g:邊緣 20:散熱板 30:頭部基板 40:電路基板 41:驅動用IC 42:銲接線 43:封閉材 44:連接器 50:壓紙輥 60:運送機構 61:運送媒體 70:列印媒體 71:油墨色帶 80:控制裝置 90:電源裝置 100:熱感列印頭 200:熱感列印機
[圖1]係有關實施形態之熱感列印頭的上面圖。 [圖2]係有關實施形態之頭部基板之剖面圖。 [圖3]係有關實施形態之頭部基板之上面圖。 [圖4]係有關實施形態之電路基板之剖面圖。 [圖5]係為了對於有關實施形態之頭部基板與電路基板之連接而說明的圖。 [圖6]係有關實施形態之熱感列印機的構成圖。 [圖7]係有關變形例1之頭部基板之剖面圖。 [圖8]係為了對於阻障層之效果而說明的圖。 [圖9]係為了對於阻障層之效果而說明的圖。 [圖10]係為了對於阻障層之效果而說明的圖。 [圖11]係為了對於阻障層之效果而說明的圖。
9:支持基板
9a:上面
10a:第1蓄熱層
10b:第2蓄熱層
11:電阻元件層
12:導電體層
13:保護膜
14:發熱部
17:阻障層
20:散熱板
30:頭部基板

Claims (12)

  1. 一種熱感列印頭，其中具備：形成於基板之上方的第1蓄熱層， 和形成於前述第1蓄熱層之上方的發熱部， 和自前述第1蓄熱層遍佈於前述基板所形成，電性連接於前述發熱部的電極， 和以被覆前述電極之CVD法所形成之阻障層。
  2. 如請求項1之熱感列印頭，其中於前述阻障層之上方，形成有保護膜。
  3. 如請求項1之熱感列印頭，其中於前述電極與前述阻障層之間，形成有第2保護膜。
  4. 一種熱感列印頭，其中具備：形成於基板之上方的第1蓄熱層， 和形成於前述第1蓄熱層之上方的發熱部， 和於前述基板之上方，與前述第1蓄熱層隔離所形成之第2蓄熱層， 和自前述第1蓄熱層遍佈於前述第2蓄熱層所形成，電性連接於前述發熱部的電極， 和以被覆前述電極之CVD法所形成之阻障層。
  5. 如請求項4之熱感列印頭，其中於前述阻障層之上方，形成有保護膜。
  6. 如請求項4之熱感列印頭，其中於前述電極與前述阻障層之間，形成有第2保護膜。
  7. 一種熱感列印機，其中具備：具備形成於基板之上方的第1蓄熱層， 與形成於前述第1蓄熱層之上方的發熱部， 與自前述第1蓄熱層遍佈於前述基板所形成，電性連接於前述發熱部的電極， 與以被覆前述電極之CVD法所形成之阻障層的熱感列印頭， 和於前述熱感列印頭所具備之發熱部上，運送列印媒體之運送機構， 和於前述發熱部，按壓前述列印媒體之壓紙輥。
  8. 如請求項7之熱感列印機，其中於前述阻障層之上方，形成有保護膜。
  9. 如請求項7之熱感列印機，其中於前述電極與前述阻障層之間，形成有第2保護膜。
  10. 一種熱感列印機，其中具備：具備形成於基板之上方的第1蓄熱層， 與形成於前述第1蓄熱層之上方的發熱部， 與於前述基板之上方，和前述第1蓄熱層隔離所形成之第2蓄熱層， 與自前述第1蓄熱層遍佈於前述第2蓄熱層所形成，電性連接於前述發熱部的電極， 與以被覆前述電極之CVD法所形成之阻障層的熱感列印頭， 和於前述熱感列印頭所具備之發熱部上，運送列印媒體之運送機構， 和於前述發熱部，按壓前述列印媒體之壓紙輥。
  11. 如請求項10之熱感列印機，其中於前述阻障層之上方，形成有保護膜。
  12. 如請求項10之熱感列印機，其中於前述電極與前述阻障層之間，形成有第2保護膜。
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