熱頭、打印機及熱頭的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種熱頭（10），其中包括：支撐基板（12）；在支撐基板（12）的一個表面側以層疊狀態配置的上板基板（14）；中間層（13），其配置在支撐基板（12）與上板基板（14）之間，接合這些支撐基板（12）和上板基板（14），具有在上板基板（14）與支撐基板（12）之間形成空腔部（23）的貫通孔（13a）；以及在上板基板（14）的與支撐基板（12）相反一側的表面上的與空腔部（23）對置的位置形成的發熱電阻體（15），上板基板（14）具有比中間層（13）的熔點低的熔點。由此，發揮均勻且充分的絕熱效果，確保印字品質的同時抑制對支撐基板的散熱。
【專利說明】熱頭、打印機及熱頭的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及熱頭(thermal head)、打印機及熱頭的制造方法。
【背景技術】
[0002]一直以來，眾所周知搭載于以小型手提式終端機為代表的小型信息設備終端的熱敏打印機，以及用于該熱敏打印機，并基于印相數據選擇性地驅動多個發熱元件來對感熱記錄介質進行印相的熱頭。在小型信息設備終端中，要求電池的持續時間長久，需要減少熱敏打印機的消耗功率的具有高印字效率的熱頭。
[0003]如上所述的現有的熱頭具備:上板基板；以層疊狀態接合到上板基板的一面側的由玻璃材料構成的支撐基板；在上板基板的另一面側設置的發熱電阻體；以及設置在上板基板與支撐基板之間并在與發熱電阻體對置的區域形成空腔部的中間層，通過由空腔部形成的高絕熱性能和支撐基板的蓄熱效果，有效利用在發熱電阻體產生的熱，從而謀求提高發熱效率。
[0004]然而，該現有的熱頭中，中間層由具有比上板基板及支撐基板的熔點低的熔點的板狀的玻璃材料形成，會在熔融時因中間層的粘度下降而填埋空腔部的一部分，或者因上板基板的載荷而空腔部不能維持形狀而崩潰。因此，存在不能穩定地得到所希望的中空形狀，無法發揮均勻且充分的絕熱效果的問題。
【發明內容】
[0005]因而，在該【技術領域】中，盼望能夠發揮均勻且充分的絕熱效果并確保印字品質的同時抑制對支撐基板的散熱的熱頭及打印機，以及能夠簡單制造這種熱頭的制造方法。
[0006]本發明的一種方式，提供一種熱頭，其中包括:支撐基板；以層疊狀態配置在該支撐基板的一個表面側的上板基板；中間層，其配置在該上板基板與所述支撐基板之間，接合這些上板基板和支撐基板，具有在該上板基板與支撐基板之間形成空腔部的貫通孔或凹部；以及在所述上板基板中與所述支撐基板相反一側的表面上的與所述空腔部對置的位置形成的發熱電阻體，所述上板基板具有比所述中間層的熔點低的熔點。
[0007]本發明的一種方式，具有沿厚度方向層疊支撐基板、中間層、上板基板及發熱電阻體的層疊結構，在支撐基板與上板基板之間的與發熱電阻體對置的區域，具備由中間層的貫通孔或凹部形成的空腔部。在表面形成有發熱電阻體的上板基板，作為儲存發熱電阻體上產生的熱的蓄熱層起作用，此外，在支撐基板與上板基板之間的與發熱電阻體對置的區域形成的空腔部，作為截斷發熱電阻體上產生的熱的絕熱層起作用。因而，抑制發熱電阻體上產生的熱經由上板基板傳遞并擴散到支撐基板，從而能夠提高該熱的利用率。
[0008]在該情況下，由于上板基板具有比中間層的熔點低的熔點，所以在中間層上對上板基板進行熱處理而形成之際，能夠防止中間層的粘度下降而貫通孔或凹部崩潰或變形。因而，利用中間層，能以層疊狀態接合支撐基板和上板基板，并且維持貫通孔或凹部的形狀而形成所希望形狀的空腔部。由此，能夠發揮均勻且充分的絕熱效果，并確保印字品質的同時抑制對支撐基板的散熱。
[0009]在上述一種方式中，所述上板基板形成在比所述中間層的所述貫通孔或凹部的開口面積大且比所述支撐基板的所述一個表面的面積小的范圍也可。
[0010]通過這樣構成，在支撐基板的一個表面上，上板基板具有局部隆起的形狀。因而，能夠在層疊方向上使發熱電阻體相對支撐基板的一個表面更加突出。由此，在將熱頭搭載于熱敏打印機的情況下，能夠提高壓紙棍軸(platen roller)對發熱電阻體的接觸。此外，由于能夠削減上板基板的材料，所以能夠謀求低成本化。
[0011]本發明的一種方式是提供一種打印機，其中包括:上述任一種的熱頭；和加壓機構，向該熱頭的所述發熱電阻體壓上感熱記錄介質的同時輸送。
[0012]依據本發明的一種方式，通過確保印字品質的同時抑制對支撐基板的散熱的熱頭，能以較少的功率高效率地對感熱紙進行印刷。因而，能夠使電池的持續時間長久。
[0013]本發明的一種方式是提供一種熱頭的制造方法，其中包括:中間層形成工序，在支撐基板的一個表面，配置具有比該支撐基板的熔點低的熔點的中間層材料并進行熱處理，形成具有貫通孔或凹部的中間層；上板基板形成工序，在通過該中間層形成工序而形成的所述中間層的表面，配置具有比該中間層的熔點低的熔點的上板基板材料并進行熱處理，以閉塞所述貫通孔或所述凹部的開口部的方式形成上板基板；以及電阻體形成工序，在通過該上板基板形成工序而形成的所述上板基板的表面中與所述貫通孔或所述凹部對置的區域，形成發熱電阻體。
[0014]依據本發明的一種方式，通過上板基板形成工序，上板基板和支撐基板夾著中間層而以層疊狀態配置，閉塞貫通孔或凹部的開口部，從而形成在上板基板與支撐基板之間具有空腔部的層疊基板。空腔部作為截斷熱從上板基板側傳遞到支撐基板側的中空絕熱層而起作用。因而，通過電阻體形成工序，在上板基板的表面上以與中間層的貫通孔或凹部對置的方式形成發熱電阻體，從而用空腔部抑制在發熱電阻體中產生的熱經由上板基板散到支撐基板側，形成增大能夠利用的熱量的熱頭。
[0015]在該情況下，由于上板基板材料具有比中間層材料的熔點低的熔點，所以在用上板基板形成工序來在中間層上熱處理上板基板而形成之際，能夠防止中間層的粘度下降而貫通孔或凹部崩潰或變形的情況。因而，在上板基板形成工序中，能夠在支撐基板上以層疊狀態形成上板基板，并且維持中間層的貫通孔或凹部的形狀而能夠形成所希望形狀的空腔部。由此，能夠簡單地制造能夠發揮均勻且充分的絕熱效果并確保印字品質的同時抑制對支撐基板的散熱的熱頭。
[0016]在上述本發明的一種方式中，所述上板基板形成工序，在所述中間層的表面配置所述上板基板材料后，在垂直方向上使所述支撐基板的所述上板基板材料側朝下而進行熱處理也可。
[0017]通過這樣構成，在利用上板基板形成工序對上板基板材料進行熱處理之際，能夠防止上板基板材料的粘度超過表面張力的極限而降低，中間層的貫通孔或凹部垂下的情況。因而，高精度地在支撐基板與上板基板之間形成空腔部，能夠更加簡單地制造具有所希望形狀的空腔部的熱頭。
[0018]依據上述本發明的一種方式所涉及的熱頭及打印機，得到能夠發揮均勻且充分的絕熱效果并確保印字品質的同時抑制對支撐基板的散熱的效果。此外，依據上述本發明的 一種方式所涉及的熱頭的制造方法，得到能夠簡單地制造這種熱頭的效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明的一實施方式涉及的熱敏打印機的概要結構圖。
[0020]圖2是從保護膜側沿層疊方向觀察圖1的熱頭的平面圖。
[0021]圖3是圖2的熱頭的A —A縱剖視圖。
[0022]圖4是說明圖2的熱頭的制造方法的流程圖。
[0023]圖5A是說明本發明的一實施方式涉及的熱頭的制造方法的支撐基板加工工序的縱剖視圖；圖58、圖5C是同樣說明中間層形成工序的縱剖視圖；圖?、圖5E是同樣示出上板基板形成工序的縱剖視圖。
[0024]圖6是構成本發明的一實施方式涉及的熱頭的層疊基板的縱剖視圖。
[0025]圖7是構成本發明的一實施方式的第I變形例涉及的熱頭的層疊基板的縱剖視圖。
【具體實施方式】
[0026]以下，參照附圖，對本發明的一實施方式涉及的熱頭、打印機及熱頭的制造方法進行說明。
[0027]如圖1所示，本實施方式涉及的熱敏打印機(打印機)100包括:主體框架2 ;7jC平配置的壓紙輥軸4 ;與壓紙輥軸4的外周面對置配置的熱頭10 ;向壓紙輥軸4與熱頭10之間輸送感熱紙(感熱記錄介質)3的送紙機構6 ;以及使熱頭10以規定的按壓力壓上感熱紙3的加壓機構8。
[0028]通過加壓機構8的工作，感熱紙3及熱頭10壓上壓紙輥軸4。由此，壓紙輥軸4的載荷經由感熱紙3加到熱頭10上。然后，使熱頭10的發熱部壓上感熱紙3，從而感熱紙3發色并被印字。
[0029]如圖2所示，熱頭10大致以平板狀形成。該熱頭10包括:由玻璃材料構成的層疊基板11 ;在層疊基板11上形成的多個發熱電阻體15 ;在層疊基板11上與各發熱電阻體15相接地形成的電極部17A、17B ;以及覆蓋發熱電阻體15及電極部17A、17B并保護它們不被磨損、腐蝕的保護膜19。箭頭Y示出用壓紙輥軸4進行的感熱紙3的輸送方向。
[0030]如圖3所示，層疊基板11被固定于由鋁等金屬、樹脂、陶瓷或玻璃等構成的板狀部件的散熱板9，能夠通過散熱板9進行散熱。該層疊基板11以層疊狀態配置固定在散熱板9的平板狀的支撐基板12、在表面形成有發熱電阻體15的平板狀的上板基板14、和配置在支撐基板12與上板基板14之間并接合這些支撐基板12和上板基板14的中間層13而構成。
[0031]支撐基板12由氧化鋁材料、硅材料或金屬材料(銅、鉭)等構成，例如，具有零點幾到Imm左右的厚度。在本實施方式中，作為支撐基板12，例示說明例如由氧化鋁材料構成的陶瓷基板。該支撐基板12，例如具有1300?1450°C左右的熔融溫度(燒成溫度)。
[0032]中間層13由玻璃衆料(paste)、生片(green sheet)或薄板玻璃構成，具有例如50?IOOym左右的厚度。在本實施方式中，作為中間層13，例示說明例如由玻璃漿料構成的玻璃層。該中間層13例如具有1000?1200°C左右的熔融溫度。[0033]此外，中間層13具有沿厚度方向貫通的貫通孔13a。貫通孔13a形成在板厚方向上與發熱電阻體15對置的位置。該貫通孔13a具有沿著支撐基板12的長邊方向延伸的大致矩形狀的開口部，以在板厚方向上對置的大小形成所有的發熱電阻體15。
[0034]上板基板14由玻璃漿料、生片或薄板玻璃構成，具有例如10?100 μ m左右的厚度。在本實施方式中，作為上板基板14，例示說明由玻璃漿料構成的玻璃基板。該上板基板14例如具有600?900°C的熔融溫度。
[0035]此外，上板基板14遍及支撐基板12的一個表面大致整個區域而形成。此外，上板基板14在與支撐基板12側相反一側配置的一個表面形成有發熱電阻體15,作為儲存發熱電阻體15中產生的一部分熱的蓄熱層而起作用。
[0036]發熱電阻體15由例如Ta類、硅化物類等的材料構成，以大致矩形狀形成。此外，發熱電阻體15具有長邊方向的長度大于中間層13的貫通孔13a的寬度尺寸的尺寸。各發熱電阻體15使長邊方向朝著上板基板14的寬度方向而配置，沿著上板基板14的長邊方向(中間層13的貫通孔13a的長邊方向)以規定的間隔排列。
[0037]電極部17A、17B由個別地連接到發熱電阻體15的長邊方向的一端的多個個別電極17A、和共同連接到所有發熱電阻體15的長邊方向的另一端的公共電極17B構成。電極部17AU7B采用例如Al、Al — S1、Au、Ag、Cu、Pt等的布線材料。
[0038]這些電極部17A、17B向發熱電阻體15供給來自外部電源(未圖示)的電力，能夠使發熱電阻體15發熱。發熱電阻體15中的個別電極17A與公共電極17B之間的區域，S卩，發熱電阻體15中的位于中間層13的貫通孔13a的大致正上方的區域成為發熱部15a。
[0039]保護膜19形成在包括發熱電阻體15、電極部17A、17B在內的上板基板14的一個表面。保護膜 19 采用 Si02、Ta205、SiA10N、Si3N4、類金剛石碳(diamond like carbon)等的保護膜材料。
[0040]這樣構成的熱頭10中，中間層13的貫通孔13a的各開口部被支撐基板12及上板基板14分別閉塞，從而在支撐基板12與上板基板14之間形成空腔部23。空腔部23具有與所有的發熱電阻體15對置的聯通結構。該空腔部23作為抑制各發熱電阻體15的發熱部15a中產生的熱從上板基板14側傳遞到支撐基板12側的中空絕熱層而起作用。
[0041]接著，利用圖4的流程圖來說明這樣構成的熱頭10的制造方法。
[0042]本實施方式涉及的熱頭10的制造方法，包括:中間層形成工序SI，在支撐基板12的一個表面配置中間層材料而形成中間層13 ;上板基板形成工序S2，在通過中間層形成工序SI而形成的中間層13的表面配置上板基板材料，形成上板基板14 ;以及電阻體形成工序S3，在通過上板基板形成工序S2而形成的上板基板14的表面形成發熱電阻體15。
[0043]中間層形成工序SI中，在支撐基板12的一個表面的形成貫通孔13a的區域以外的區域，配置具有比支撐基板12的熔點低的熔點的中間層材料并進行熱處理。具體而言，中間層形成工序SI中，在如圖5 Ca)所不的支撐基板12的一個表面,如圖5B所不地網版印刷玻璃漿料，然后，如圖5C所示地熔融而形成中間層13。作為玻璃漿料，例如，可采用熔點比支撐基板12的燒成溫度低且比上板基板14的熔融溫度高的玻璃料。
[0044]上板基板形成工序S2中，在中間層13的表面，配置具有比中間層13的熔點低的熔點的上板基板材料并進行熱處理，以閉塞中間層13的貫通孔13a的開口部的方式形成上板基板14。具體而言，上板基板形成工序S2中，如圖5D所示，網版印刷熔融溫度比支撐基板12及中間層13低的玻璃漿料，然后，如圖5E所示，熔融而形成上板基板14。
[0045]在上板基板形成工序S2中，上板基板14在熔融時柔軟，而相對中間層13的貫通孔13a的寬度而言粘度、表面張力充分大。因而，玻璃漿料不會下垂到貫通孔13a而埋沒到中間層13，以閉塞貫通孔13a的開口部的方式能夠在中間層13的表面上架橋玻璃漿料而形成上板基板14。
[0046]此時，在中間層13的表面印刷玻璃漿料后，利用夾具等，以使支撐基板12的玻璃漿料側在垂直方向上朝下的方式設置后燒成也可。由此，可靠地防止玻璃漿料流入貫通孔13a，能夠更加穩定地形成上板基板14。
[0047]通過上板基板形成工序S2，在支撐基板12的一個表面以夾著中間層13而閉塞貫通孔13a的開口部的方式形成上板基板14，從而如圖6所示，形成在支撐基板12與上板基板14之間具有空腔部23的層疊基板11。在此，中間層13的厚度成為空腔部23的厚度，因此中空絕熱層的厚度的控制變得容易。
[0048]電阻體形成工序S3中，在上板基板14的表面中與中間層13的貫通孔13a對置的區域形成發熱電阻體15。具體而言，在電阻體形成工序S3中，利用濺鍍法、CVD (化學氣相生長法)及蒸鍍等的薄膜形成法，在上板基板14上成膜發熱電阻體材料的薄膜，利用剝離(lift-off)法、蝕刻法等來成形該發熱電阻體材料的薄膜，從而形成所希望形狀的發熱電阻體15。
[0049]接著，如果在層疊基板11的一個表面形成了發熱電阻體15，則通過電極形成工序S4來在層疊基板11的一個表面形成電極部17A、17B，并通過保護膜形成工序S5來形成保護膜19。這些電極部17A、17B及保護膜19能夠利用現有熱頭中的這些部件的制造方法來制作。
[0050]例如，電極形成工序S4中，與電阻體形成工序S3同樣地，通過濺鍍法、蒸鍍法等來在上板基板14上成膜上述布線材料，利用剝離法或蝕刻法來形成該膜，在網版印刷之后燒成布線材料等，而形成所希望形狀的個別電極17A及公共電極17B。
[0051]保護膜形成工序S5中，在形成發熱電阻體15、電極部17A、17B之后，利用濺鍍法、離子鍍、CVD法等，在上板基板14上成膜上述保護膜材料，從而形成保護膜19。
[0052]通過以上各工序，完成在支撐基板12和上板基板14夾著中間層13而以層疊狀態接合的層疊基板11的一個表面具有發熱電阻體15、電極部17A、17B及保護膜19，在這些支撐基板12與上板基板14之間的與發熱電阻體15對置的區域形成有空腔部23的熱頭10。
[0053]在此，由于上板基板14具有比中間層13的熔點低的熔點，所以在上板基板形成工序S2中，中間層13上對上板基板14進行熱處理而形成之際，能夠防止中間層13的粘度下降而貫通孔13a崩潰或變形的情況。因而，通過中間層13，能夠以層疊狀態接合支撐基板12和上板基板14，并維持貫通孔13a的形狀而形成所希望形狀的空腔部23。
[0054]接著，對這樣制造的熱頭10及熱敏打印機100的作用進行說明。
[0055]在要用本實施方式涉及的熱敏打印機100來在感熱紙3印字時，首先，對熱頭10的一方的個別電極17A選擇性地施加電壓。由此，電流在連接所選擇的個別電極17A和與之對置的公共電極17B的發熱電阻體15中流動，從而發熱部15a發熱。
[0056]接著，使加壓機構8工作，使熱頭10朝著利用壓紙輥軸4輸送的感熱紙3壓上。壓紙輥軸4沿著與發熱電阻體15的排列方向平行的軸周圍旋轉，朝著與發熱電阻體15的排列方向正交的Y方向輸送感熱紙3。對該感熱紙3壓上發熱電阻體15的發熱部15a,從而感熱紙3發色而被印字。
[0057]在該情況下，層疊基板11的空腔部23作為中空絕熱層而起作用，從而熱頭10能夠減少發熱部15a中產生的熱中經由作為蓄熱層的上板基板14傳遞到支撐基板12側的熱量，并減小熱容量。由此，有效利用發熱電阻體15中產生的熱，能夠提高發熱效率。
[0058]如以上說明的那樣，依據本實施方式涉及的熱頭10及熱敏打印機100，通過中間層13，以層疊狀態接合支撐基板12和上板基板14，并維持貫通孔13a的形狀而形成所希望形狀的空腔部23，能夠發揮均勻且充分的絕熱效果，確保印字品質的同時抑制對支撐基板12的散熱。此外，依據本實施方式涉及的熱頭的制造方法，能夠簡單地制造這種熱頭。
[0059]在本實施方式中，例示說明了印刷玻璃漿料后熔融而形成上板基板14的方法，但是，作為上板基板14，在利用薄板玻璃的情況下，在中間層13的表面以層疊狀態配置上板基板而接合它們即可。
[0060]在該情況下，100 μ m以下厚度的薄板玻璃在制造、操作上存在困難而且高價。于是，取代將這種較薄的薄板玻璃直接接合到中間層13，而首先將具有易于制造、操作的厚度的薄板玻璃接合到中間層13的表面，然后通過蝕刻、研磨等來將薄板玻璃加工到所希望厚度也可(薄板化工序)。由此，能夠在中間層13的表面容易且低價地形成極薄的上板基板14。
[0061]本實施方式能夠如下進行變形。
[0062]在本實施方式中，使中間層13具有貫通孔13a，但是作為第I變形例，使中間層13具有在上板基板14與支撐基板12之間形成空腔部的凹部也可。
[0063]在這種情況下，也在中間層13的表面以閉塞凹部的開口部的方式形成上板基板14，能夠在支撐基板12與上板基板14之間的與發熱電阻體15對置的區域形成空腔部。在此，中間層13的凹部的深度成為空腔部23的厚度，因此容易控制中空絕熱層的厚度。
[0064]此外，在本實施方式中，如圖6所示，在支撐基板12的一個表面的大致整個區域形成上板基板14，但是作為第2變形例，例如，如圖7所示，上板基板14形成在比中間層13的貫通孔13a或凹部的開口面積大且比支撐基板12的一個表面的面積小的范圍也可。
[0065]由此，在支撐基板12的一個表面上具有上板基板14局部隆起的形狀。因而，能夠對支撐基板12的一個表面使發熱電阻體15沿著層疊方向更加突出。由此，在熱敏打印機100上搭載熱頭10的情況下，能夠提高壓紙輥軸4對發熱電阻體15的接觸。此外，能削減上板基板14的材料，因此能謀求低成本化。
【權利要求】
1.一種熱頭，其中包括: 支撐基板； 上板基板，以層疊狀態配置在該支撐基板的一個表面側； 中間層，配置在該上板基板與所述支撐基板之間，接合這些上板基板和支撐基板，具有在該上板基板與支撐基板之間形成空腔部的貫通孔或凹部；以及 發熱電阻體，形成在所述上板基板中與所述支撐基板相反一側的表面上的與所述空腔部對置的位置， 所述上板基板具有比所述中間層的熔點低的熔點。
2.根據權利要求1所述的熱頭，其中，所述上板基板形成在比所述中間層的所述貫通孔或凹部的開口面積大且比所述支撐基板的所述一個表面的面積小的范圍。
3.—種打印機，其中包括: 權利要求2所述的熱頭；和 加壓機構，向該熱頭的所述發熱電阻體壓上感熱記錄介質的同時輸送。
4.一種打印機，其中包括: 權利要求1所述的熱頭；和 加壓機構，向該熱頭的所述發熱電阻體壓上感熱記錄介質的同時輸送。
5.一種熱頭的制造方法，其中包括: 中間層形成工序，在支撐基板的一個表面，配置具有比該支撐基板的熔點低的熔點的中間層材料并進行熱處理，形成具有貫通孔或凹部的中間層； 上板基板形成工序，在通過該中間層形成工序而形成的所述中間層的表面，配置具有比該中間層的熔點低的熔點的上板基板材料并進行熱處理，以閉塞所述貫通孔或所述凹部的開口部的方式形成上板基板；以及 電阻體形成工序，在通過該上板基板形成工序而形成的所述上板基板的表面中與所述貫通孔或所述凹部對置的區域，形成發熱電阻體。
6.根據權利要求5所述的熱頭的制造方法，其中，所述上板基板形成工序，在所述中間層的表面配置所述上板基板材料后，在垂直方向上使所述支撐基板的所述上板基板材料側朝下而進行熱處理。
【文檔編號】B41J2/335GK103507423SQ201310243321
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月19日 優先權日:2012年6月19日
【發明者】三本木法光, 頃石圭太郎, 師岡利光 申請人:精工電子有限公司