专利名称：热能头和打印装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将墨带上的彩色材料热转移到打印介质上的热能头和打印装置。
背景技术：
作为将图像或字符打印到打印介质上的打印装置，具有一种热转移打印装置(此后简单称为打印装置)，该打印装置将形成设置在墨带的一个表面上的墨层的彩色材料升华，以便将彩色材料热转移到打印介质上，由此打印彩色图像或字符。打印装置设置用于将墨带上的彩色材料转移到打印介质上的热能头以及布置在面向热能头的位置上并支承墨带和打印介质的压辊。
在打印装置中，墨带和打印介质重叠，使得墨带面向热能头，并且打印介质面向压辊，并且墨带和打印介质在热能头和压辊之间运行，同时压辊将墨带和打印介质压靠在热能头上。在这种情况下，打印装置通过热能头将热能从墨带的后表面侧施加在与热能头和压辊之间运行的墨带的墨层上，并且通过热能升华彩色材料，以便将彩色材料热转移到打印介质上，由此打印彩色图像或字符。
在这种热转移打印装置中，在较高速度下打印时，由于热能头需要快速加热到高温，功率消耗变得较大。因此，在家用打印装置中特别难以增加打印速度同时实现低功率消耗。为了通过家用热转移打印装置实现高速打印，需要改善热能头的热效率，以便减小功率消耗。
作为过去使用的热转移打印装置的热能头，例如采用图20所示的热能头100。热能头100包括形成在陶瓷衬底101上的玻璃层102、热量产生电阻器103、用于使得热量产生电阻器103产生热量的一对电极104a、104b、用于保护顺序形成在玻璃层102上的热量产生电阻器103以及电极104a、104b的保护层105。在热能头100中，从该对电极104a、104b之间的间隙暴露的一对热量产生电阻器103形成用于产生热量的热量产生区段103a。玻璃层102形成为具有大致圆形形状，以便使得热量产生区段103a面向墨带和打印介质。
由于具有高的热传导性的陶瓷衬底101用于热能头100中，从热量产生区段103a产生的热能从玻璃层102经由陶瓷衬底101辐射以便快速降低温度，因此提供优选的响应。但是，在热能头100中，由于热量产生区段103a内的热能腐蚀到陶瓷衬底101的侧部，以便降低温度，将温度升高到升华点的功率消耗增加，因此使得热效率更差。按照热能头100，虽然可以获得优选的响应，热效率降低，并且因此需要长时间加热热量产生区段103a，以便获得所需深度，这造成大的功率消耗，并且使其难以改善打印速度，同时实现低功率消耗。
为了解决这种问题，本发明的发明人发明了图21所示的热能头110。这种热能头将作为本发明的现有技术描述，其中热能头110使用具有比陶瓷衬底低的热传导性的玻璃层111而不是陶瓷衬底，以便防止将彩色材料热转移到打印介质过程中的热能传导到衬底侧。热能头110包括热量产生电阻器112、一对电极113a、113b以及顺序形成在设置有具有大致圆弧形状的伸出区段111a的玻璃层111上的保护层114。玻璃层111的伸出区段111a形成类似的大致圆弧形状，以便使得从该对电极113a、113b之间的间隙暴露并产生热量的热量产生电阻器112的热量产生区段112a面向墨带和打印介质。
在热能头110中，由于具有比图20所示的陶瓷衬底101低的热传导性的玻璃层111用作陶瓷衬底101，从热辐射区段1128产生的热量变得难以辐射到玻璃层111的侧部。因此，在热能头110中，传导到墨带侧的热能量可以增加，因此在将彩色材料热转移到打印介质中，可快速升高温度。因此，变得可以减小功率消耗，以便将温度升高到升华温度，因此使得热效率更加优选。但是，在热能头110中，存储在玻璃层111内的热能变得难以辐射，因此由于玻璃层111内存储的热能，热能头110的温度不马上降低，与热能头100的情况相比，这将降低响应。因此，在热能头110中，由于即使改善了热效率，响应降低，也难以增加打印速度。
由于需要改善热能头100的降低的热效率以及热能头110的降低的响应，以便在热转移打印装置中以减小的功率消耗实现高质量图像或字符的高速打印，本发明的发明人进一步发明了一种图22所示的热能头120。此热能头将在下面进一步作为本发明的现有技术来描述，其中热能头120包括热量产生电阻器122、一对电极123a、123b、顺序形成在玻璃层121上的保护层124，玻璃层具有形成大致圆弧形状的伸出区段121a，以便使得从该对电极123a、123b之间的间隙暴露的热量产生电阻器122的热量产生区段122a面向墨带和打印介质，并且在玻璃层121内，形成填充空气的凹槽区段125。
在热能头120内，通过为玻璃层121提供凹槽区段125，由于具有比玻璃低的热传导性的空气的性质，凹槽区段125的热传导性降低，因此与使用的陶瓷衬底101的图20所示的热能头100相比，到玻璃层121侧的热辐射可进一步受到抑制。因此，在热能头120中，传导到墨带侧的热量增加，并且因此在热转移彩色材料时，用于将温度升高到彩色材料的升华温度的功率消耗可以减小，因此使得热效率优选。另外，在热能头120中，由于通过为玻璃层121设置凹槽区段125，玻璃层121的厚度制成较薄，以便减小玻璃层121的热量存储能力，与玻璃层111内没有凹槽的图21所示的热能头110的情况相比，存储在玻璃层121内的热量可在较短时间周期内辐射，因此在不热转移彩色材料时，快速降低温度，因此使得响应优选。按照这种情况，在热能头120中，通过为玻璃层121设置凹槽区段125，使得热效率和响应优选。换言之，可以同时在热能头120中解决所述的热能头100和热能头110的缺陷。
但是，在热能头120中，伸出区段121a的厚度通过为玻璃层121设置凹槽区段125来降低，因此热能头120的实际强度减小。由于热能头120通过压辊以大约45千克每单位面积的力压靠，特别是具有小厚度的伸出区段121a会损坏。因此，热能头120中，需要增加玻璃层121的实际强度，使其能够承受来自于压辊的压力。
现有技术在JP-A-8-216443中描述。
发明内容
因此希望一种具有优选热效率和响应并且适用于增加玻璃层的实际强度的热能头和打印装置。
按照本发明的实施例，提供一种热能头，该热能头包括具有形成在一个表面上的伸出区段和形成在面向伸出区段的另一表面上的凹入凹槽区段的玻璃层、大致线性布置在伸出区段上的多个热量产生电阻器，以及设置在每个热量产生电阻器的两侧上的一对电极，其中在该对电极之间暴露的每个热量产生电阻器的一部分限定为热量产生区段，玻璃层设置凹槽区段，以便面向热量产生区段的线，并且增强区段设置在凹槽区段的热量产生区段的线的两侧上。
另外，按照本发明的另一实施例，提供一种打印装置，该打印装置包括热能头，该热能头包括具有形成在一个表面上的伸出区段和形成在面向伸出区段的另一表面上的凹入凹槽区段的玻璃层、大致线性布置在伸出区段上的多个热量产生电阻器，以及设置在每个热量产生电阻器的两侧上的一对电极，其中在该对电极之间暴露的每个热量产生电阻器的一部分限定为热量产生区段，玻璃层设置凹槽区段，以便面向热量产生区段的线，并且增强区段设置在凹槽区段的热量产生区段的线的两侧上。
按照本发明的实施例，凹槽区段设置层面向玻璃层的热量产生区段的线，并且增强区段布置在凹槽区段的热量产生区段的线的两侧上，因此可以获得优选的热效率和响应，并且可以增加玻璃层的实际强度。因此，按照本发明的实施例，可以实现高速打印。
图1是使用采用本发明实施例的热能头的打印装置的示意图；图2是表示热能头和条带引导件之间的关系的局部透视图；图3是热能头的透视图；图4是热能头的局部透视图；图5A和5B是头区段的截面图，其中图5A是整个头区段的截面图，图5B是放大表示凹槽区段的导前端侧的局部截面图；图6是头区段的平面图；图7是头区段的另一实例的截面图；图8A和8B是头区段的另一实例的截面图，其中图8A是整个头区段的截面图，图8B是放大表示伸出区段的局部截面图；图9是只表示图8A和8B所示的头区段的玻璃层的截面图；图10是玻璃层的截面图，其中伸出区段在两侧具有小于中心区段的曲率半径；图11A和11B是设置增强区段的玻璃层的截面图；图12是图11A和11B所示的玻璃层的局部截面图；图13是表示作为玻璃层材料的玻璃材料的截面图；图14是表示玻璃层的截面图；图15是表示热量产生电阻器和一对电极在玻璃层上形成图案的状态的截面图；图16是表示电阻器保护层设置在热量产生电阻器和该对电极上的状态的截面图；图17是表示凹槽区段通过刀具在成形过程中的状态的局部截面图；图18是热能头的局部透视图；图19是表示玻璃层通过粘合剂层粘接到热辐射构件上的状态的截面图；图20是现有技术的热能头的截面图；图21是作为现有技术说明的热能头的截面图；以及图22是作为现有技术说明的热能头的截面图。
具体实施例方式
此后，将参考附图详细描述使用采用本发明实施例的热能头的热转移打印装置。
图1所示的热转移打印装置1(此后称为打印装置1)是用于将墨带的彩色材料升华以便将彩色材料热转移到打印介质上并且使用采用本发明实施例作为记录头的热能头2的染色剂升华打印机。打印装置1将通过热能头2产生的热能施加在墨带3上，由此升华墨带3上的彩色材料，以便将其热转移到打印介质4上，因此打印彩色图像或字符。打印装置1是家用打印装置，并且能够在作为打印介质4的具有例如明信片尺寸的物体上打印。
这里使用的墨带3由长树脂薄膜形成，并且在热转移过程中还未使用的墨带3的一部分围绕供应卷筒3a卷绕的同时在热转移过程中已经使用的墨带4的一部分围绕卷绕卷筒3b卷绕的状态下容纳在墨盒中。墨带3设置有在长树脂薄膜的一侧上重复形成在一个平面内的转移层3c，转移层3c包括由黄色材料形成的墨层、由品红色材料形成的墨层、由兰绿色材料形成的墨层，并且层压层由层压薄膜形成，以便热转移到打印介质4上，从而改善打印在打印介质4上的图像或字符的稳定性。
如图1所示，打印装置1设置热能头2、布置在面向热能头2的位置上的压辊5、用于引导安装其上的墨带3运行的多个条带引导件6a、6b、用于将打印介质4和墨带3一起在热能头2和压辊5之间运行的夹紧辊子7a以及主导辊子7b、用于将已经进行打印的打印介质4弹出的弹出辊子8以及用于朝着热能头2承载打印介质4的供应辊子9。如图2所示，通过利用例如螺钉的固定构件11将附接构件10附接在打印装置1的壳体侧部上，将热能头2设置在打印装置1上。
用于引导墨带3的条带引导件6a、6b布置在热能头2的前部和后部，即相对于热能头2位于墨带3从中进入的侧部以及墨带3从中弹出的侧部。条带引导件6a、6b在热能头2的前部和后部并在热能头2和压辊2之间引导墨带3和打印介质4，使得相互重叠的墨带3和打印介质4邻靠在与其大致相互垂直的热能头2上，因此，热能头2的热能可以可靠地供应到墨带3上。
条带引导件6a相对于热能头2布置在墨带3从中进入的侧部。墨带引导件6b在下端表面12内具有弯曲表面，并且引导从布置在热能头2的上部位置上的供应卷筒3a供应的墨带3，以便在热能头2和压辊5之间进入。
条带引导件6b相对于热能头2布置在墨带3从中弹出的侧部内。条带引导件6b具有均匀形成在下端上的平区段13以及从与热能头2相对的平区段13的端部大致垂直升高并且用来将墨带3与打印介质4分离的分离区段14。条带引导件6b在热转移过程之后通过平区段13去除墨带3的热量，并且接着通过分离区段14大致垂直于打印介质4升高墨带3，以便将墨带3与打印介质4分离。条带引导件6b通过例如螺钉的固定构件15附接在热能头2上。
在具有这种构造的打印装置1中，如图1所示，卷绕卷筒3b在卷绕方向上卷绕，以便在卷绕方向上运行墨带3，并且打印介质4夹持在夹紧辊子7a和主导棍子7b之间，并且通过在弹出方向上(图1箭头A的方向)在热能头2和压辊5之间转动主导辊子7b和弹出辊子8并同时将压辊5压靠热能头2而在弹出方向上运行。在打印操作中，热能首先从热能头2施加在墨带3的黄色墨层上，以便将黄色材料热转移到在与墨带3重叠的同时运行的打印介质4上。在将黄色材料热转移之后，为了将品红色材料热转移到形成有图像或字符并且已经热转移黄色材料的图像形成区段上，供应辊子9朝着热能头2转动(图1箭头B的方向)以便将打印介质4反向供应到热能头2，因此使得图像形成区段的导前端部面向热能头2，并且墨带3的品红色墨层面向热能头2。接着，类似于热转移黄色材料的情况，热能同样施加在品红色墨层上，以便将品红色材料热转移到打印介质4的图像形成区段上。对于兰绿色材料和层压薄膜来说，它们也类似于热转移品红色材料的情况而热转移到图像形成区段上，因此彩色图像或字符通过将兰绿色材料和层压薄膜顺序地热转移到打印介质4上来打印。
用于这种打印装置1的热能头2可打印在垂直于打印介质4的运行方向的方向上(即打印介质4的宽度方向上)在两个边缘上具有边框的加框图像，以及没有边框的无框图像。热能头2在由图3所示的箭头L的方向标示的方向上具有大于打印介质4宽度的尺寸，使得彩色材料可热转移到打印介质4的宽度方向上的两个边缘上。
如图3所示，热能头2设置头区段20，以便将墨带3的彩色材料热转移到附接在热辐射构件50上的打印介质4上。如图4和5A所示，头区段20设置玻璃层21、布置在玻璃层21上的热量产生电阻器22、布置在热量产生电阻器22两侧上的一对电极23a、23b以及布置在热量产生电阻器22的周边上以及附近的电阻器保护层24。在热能头2中，在该对电极23a、23b之间暴露的热量产生电阻器22的一部分限定为热量产生区段22a。玻璃层21设置该对电极23a、23b、热量产生电阻器22以及形成在其上表面上的电阻器保护层24，并且形成头区段20的底层。
如图4和5A所示，玻璃层21在面向墨带3的外表面上具有大致圆弧形的伸出区段25以及位于其内表面上凹槽区段26。玻璃层21由具有例如500℃的软化点的玻璃制成，以便形成大致矩形形状。伸出区段25在沿着其长度方向(图2的L方向)的宽度方向上在玻璃层21的大致中央位置上形成为具有大致半圆柱形形状。通过在面向墨带3的表面上提供具有大致圆弧形状的伸出区段25，玻璃层21改善了布置在伸出区段25上的热量产生区段22a与墨带3的接触状态。
应该注意到伸出区段25的中央区段25a可以是大致平坦的。另外，足够的是玻璃层21由具有由玻璃作为代表的预定表面性能、热性能等的材料制成，并且这里玻璃的概念包括例如合成石英的合成宝石或人工石、合成红宝石或合成蓝宝石或高密度陶瓷。
如图4和5A所示，设置在玻璃层21的内表面上的凹槽区段26在热能头2的方向上(图4的L方向)面向大致线性布置在伸出区段25上的热量产生区段22a的线22b，并且形成为具有朝着热量产生区段22a的凹入形状。另外，在玻璃层21内，用于存储通过热量产生区段22a产生的热量的热量存储区段27限定在伸出区段25和凹槽区段26之间。
在玻璃层21中，通过设置凹槽区段26，按照具有比玻璃低的热传导性的空气的性质，防止热能传导到整个层上，并且可容易在热量产生区段22a和凹槽区段26之间存储在热量存储区段27内。在玻璃层21中，由于通过设置凹槽区段26防止热能辐射到整个层上，可防止通过热量产生区段22a产生的热能辐射，因此可以增加传导到墨带3上的热量。因此，通过玻璃层21可以改善热能头2的热效率。另外，由于在玻璃层21中，在将彩色材料热转移到打印介质4的过程中，彩色材料可以通过存储在热量存储区段27内的热能以低功率消耗马上加热到升华温度，可以使得热能头2的热效率优选。另外，由于在玻璃层21内，通过形成凹槽区段26，使得热量存储区段27的厚度变薄，以便减小热量存储区段27的热量存储能力，可以在短时间周期内辐射热量，因此，在热量产生区段22a不加热时，热能头2的温度可快速降低。按照如上所述，热能头2的热效率和响应可通过设置由凹槽区段26的玻璃层21来改善。因此，使用提供优选响应的热能头2，可以低功率消耗在高速下打印高质量图像和字符，而不造成例如图像和字符模糊的问题。
用于产生热能的热量产生电阻器22形成在玻璃层21的伸出区段25的侧表面上，如图5A所示。热量产生电阻器22由例如Ta-N或Ta-SiO2的具有高电阻和高热阻的材料制成。在热量产生电阻器22的该对电极23a、23b之间暴露并产生热量的热量产生区段22a大致线性布置在伸出区段25上，并且各自形成略微大于将要热转移的点尺寸的尺寸，以便分配热能，并且具有大致矩形或方形形状。热量产生电阻器22通过光刻技术在玻璃层21上形成图案。
设置在热量产生电阻器22的两侧上的该对电极23a、23b为热量产生区段22a供应来自于未详细示出的电源的电流，以便使得热量产生区段22a产生热量。该对电极23a、23b由具有例如铝、金或铜的具有良好导电性的材料制成。如图3和6所示，该对电极23a、23b包括电连接到所有热量产生区段22a上的公共电极23a以及单独电连接到每个热量产生区段22a上的单个电极23b，并且在热量产生区段22a上相互远离布置。
公共电极23a布置在与下面描述的电源柔性板80在玻璃层21的伸出区段25上粘接其上的侧部相对的一侧上。公共电极23a电连接到所有热量产生区段22a上，并且其两端通向电源柔性板80沿着玻璃层21的窄侧粘接其上以便电连接到电源柔性板80上的侧部上。公共电极23a连接到经由电源柔性板80电连接到未示出的电源上的刚性板70上，因此将电源与每个热量产生区段22a连接。
单个电极23b布置在横过玻璃层21的伸出区段25粘接有下面描述的信号柔性板90的侧部上。单个电极23b一对一设置在热量产生区段22上。单个电极23b电连接到连接到控制回路上的信号柔性板90上，以便控制刚性板70的热量产生区段22a的驱动。
公共电极23a和单个电极23b为由用于控制热量产生区段22a的驱动的回路选择的热量产生区段22a供应电流长达预定时间周期，由此使得热量产生区段22a产生热量以便将温度升高到足够升化将要热转移到打印介质4上的彩色材料的点。
应该注意到在头区段22中，热量产生电阻器22不响应设置在玻璃层21的整个表面上，而是可以将热量产生电阻器22布置在伸出区段25的一部分上，并且公共电极23a以及单个电极23b的端部形成在热量产生电阻器22上。
如图4所示，设置成头区段20的最外部层的电阻器保护层24覆盖整个热量产生电阻器22和公共电极23a以及单个电极23b的热产生区段22a侧端部，并且保护热产生区段22a和围绕热量产生区段22a布置的该对电极23a、23b不在热能头2和墨带相互接触时造成摩擦等情况。电阻器保护层24由包括具金属的无机材料制成，这种材料具有出色的机械性能，例如在高温下的高强度和耐磨性以及例如热阻和热冲击阻力和热传导性的热性能，并且由例如包括硅(Si)、铝(Al)、氧(O)和氮(N)的SIALON(商标名称)制成。
在具有如上所述构造的头区段20中，如图4、5A和5B所示，凹槽区段26在与大致线性形成在头区段20的长度方向(图4的L方向)的热量产生区段22a的线22b相对应地形成在玻璃层21的内表面上，以便使得宽度W1(壁表面30的延长线和凹槽区段26的顶表面31a的延长线的交叉部之间的距离)等于或长于热量产生区段22a的长度L1。在玻璃层21中，热能头2的热效率可进一步通过形成凹槽区段26来改善，以便使得宽度W1等于或大于热量产生区段22a的长度L1。
更详细来说，在玻璃层21中，热量存储区段27的两端的厚度通过形成凹槽区段26变薄，以便与其中凹槽区段26形成具有小于热量产生区段22a的长度L1的情况相比，使得宽度W1等于或大于热量产生区段22a的长度L1。因此，在玻璃层21中，变得难以将存储在热量存储区段27内的热能从热量存储区段27的两端辐射到周边区域，即凹槽区段26的周边区段28。特别是，在玻璃层21中，通过形成凹槽区段26以便使得宽度W1大于热量产生区段22a的长度，与其中宽度W1等于热量产生区段22a的长度的情况相比，热量存储区段27的两端的厚度变薄，因此，热辐射变得更难。如上所述，由于可以在玻璃层21中抑制热量辐射到周边区段28，可以进一步增加传导到墨带3的热量，并且进一步改善热能头2的热效率。
应该注意到热产生区段22a的长度例如是200μm，凹槽区段26的宽度在50μm到700μm的范围内，并且优选是在200μm到400μm的范围内。
另外，如图5A和10所示，在玻璃层21中，与中央部分25a内的曲率半径R1相比，伸出区段25形成为在两个侧部15b内具有较小的曲率半径R2(R1＞R2)。例如，在玻璃层21中，中央部分25a的曲率半径R1设置成2.5μm，并且两个侧部25b的曲率半径R2设置成例如1.0μm。在玻璃层21中，两个侧部25b和凹槽26之间的玻璃层21的厚度变小，即热量存储区段27的两端的厚度通过形成伸出区段25变小，以便与形成伸出区段25使其在两个侧部25b具有大于中央部分25a的曲率半径R1的曲率半径R2的情况相比(R1≤R2)，在两个侧部25b内具有小于中央部分25a的曲率半径R1的曲率半径R2。因此，由于热量存储区段27的热量存储能力进一步减小，并且从凹槽区段26的两个边缘辐射到周边区段28的热量同样进一步减小，可以进一步改善其热效率。另外，由于在玻璃层21中，伸出区段25的宽度通过形成伸出区段25减小，以便在两个侧部25b具有小于中央部分25a的曲率半径R1的曲率半径R2，可以减小层的整个尺寸。
另外，如图5A所示，在玻璃层21中，凹槽区段26形成使得壁表面30从热量产生区段22a的相对侧大致垂直升高，即底端29的侧部。在具有这种凹槽区段26的玻璃层21中，由于通过压辊5造成压靠热能头2并在底端29的侧部上从伸出区段25的侧部作用在凹槽区段26的两端29a上的压力不集中在两端29a上，而是在玻璃层21的底表面21a内分布，因此增加了抵抗来自于压辊5的压力的实际强度。因此，在玻璃层21中，可以防止由于来自于压辊5的压力造成的两端29a的变形或损坏，并且因此可以因此防止玻璃层21的变形或损坏。
应该注意到可以形成玻璃层21，如图7所示，与导前端31的侧部内相比，使得面向热量产生区段22a的长度方向的壁表面20之间的距离在底端29的侧部内更长。按照这种玻璃层21，由于与导前端21的侧部内相比，面向热量产生区段22a的长度方向的壁表面30之间的距离在底端29的侧部内更长，在使用压模进行热压模制来模制凹槽区段26的情况中，去模变得更加容易。因此，玻璃层21可容易通过压模形成，因此改善生产效率。
另外，如图5A和5B所示，在玻璃层21中，凹槽区段26形成为使得凹槽区段26的导前端31侧部上的顶表面31a的两个端部拐角区段31b形成为大致圆弧形状，并且两个端部拐角区段31b之间的一对顶表面31a是大致平坦的。在玻璃层21中，通过将凹槽区段26的导前端31侧部上的两个端部拐角区段31b形成为大致圆弧形状，通过压辊压靠热能头2造成的从伸出区段25施加在两个端部拐角区段31b上的压力分散，因此增加抵抗来自于压辊5的压力的实际强度。因此，可以防止由来自于压辊5的压力造成在玻璃层21中的凹槽区段26的导前端31的侧部上的两个端部拐角区段31b的变形和损坏。
应该注意到如图8A、8B和9所示，在头区段20的玻璃层21中，凹槽区段26的顶表面31a可沿着伸出区段25的中央区段25a的表面形成为具有大致圆弧形状，使得凹槽区段26的导前端31的顶表面31a和伸出区段25的中央区段25a的表面之间的厚度(即伸出区段的厚度T1)变得大致恒定，即大致均等。如图9所示，在玻璃层21中，凹槽区段26的顶表面31a和中央区段25a同心形成，因此可使得伸出区段25的厚度T1大致均等。应该注意到伸出区段25的厚度T1在10μm到100μm的范围内，优选在20μm到40μm的范围内，特别优选为27.5μm。在玻璃层21中，通过使得伸出区段25的厚度T1大致均等，防止由来自于压辊5的压力造成的应力集中在凹槽区段26的两个端部拐角区段31b，以便防止伸出区段25的厚度T1不均匀分布。因此，在玻璃层21中，即使伸出区段25的厚度T1非常小，也可以获得高实际强度。另外，在玻璃层21中，通过使得伸出区段24的厚度T1大致均等，热量存储区段27的厚度变得大致均等，因此由于在热量存储区段27的厚度中没有不均匀分布，热量存储区段27的热平衡变得优选，由此使得热能头2的热效率和响应优选。
按照具有这种头区段20的热能头2，通过将凹槽区段26形成在玻璃层21上，通过热量产生区段22a产生的热能变得难以辐射到玻璃层21，并且热量产生区段22a可使用存储在热量存储区段27内的热量以低功率消耗加热到彩色材料的升华温度，因此可以改善热效率。另外，在热能头2中，由于通过将凹槽区段26设置在玻璃层21上，热量存储区段27的厚度变小，以便减小热量存储能力，热量辐射变得容易，因此改善响应。因此，在热能头2中，可通过将凹槽区段26形成在玻璃层21上，可以改善热效率和响应。
另外，在热能头2中，通过使得玻璃层21的凹槽区段26的宽度W1等于或大于热量产生区段22a的长度L1，热量存储区段27的两端的厚度变小，使其难以从热量存储区段27辐射热量，因此抑制通过热量产生区段22a产生的热能的辐射，以便进一步改善热效率。
另外，对于热效率来说，在热能头2中，通过使得两侧的曲率半径R2小于玻璃层21的伸出区段25的中央部分25a的曲率半径R1，热量存储区段27的两侧的宽度变窄，因此来自于热量存储区段27的热辐射变得难以进一步抑制通过热量产生区段22a产生的热能的辐射，并且可进一步改善热效率。
另外，在热能头2中，通过使得玻璃层21的凹槽区段26大致垂直升高并且将导前端31的侧部上的两个端部拐角区段31b形成具有如图5A和5B所示的圆弧形状，或者通过将伸出区段25如图9所示形成具有大致均等的厚度T1，可以增加实际强度。在热能头2中，通过增加玻璃层21的实际强度，即使在进行打印过程中从压辊5施加的压力造成大约45kg每单位面积的压力施加在玻璃层21上，也可以防止玻璃层21的变形或损坏，特别是防止具有小厚度的伸出区段25的变形或损坏。
如上所述，按照热能头2，由于热效率和响应是优选的，并且可以防止通过来自于压辊5的压力造成的玻璃层21和伸出区段25的变形和损坏，可以在高速下以低功率消耗打印高质量的图像或字符。另外，在热能头2中，如图7所示，通过形成凹槽区段26，与在导前端31内相比，使其壁表面30之间的宽度在底端29的侧部内更长，在使用例如压模进行热压模来模制凹槽区段26的情况下，去模更加容易，因此改善生产效率。
另外，在头区段20的玻璃层21中，如图11A和11B以及图12所示，凹槽区段26设置成面向大致线性平行于头区段20的长度方向(图11A和11B的L方向)布置的热量产生区段22a的线22b，并且用于增加强度的第一增强区段32在其配置方向上设置在热量产生区段22a的两侧上。第一增强区段32通过将玻璃层21形成具有较大厚度来形成。第一增强区段32的厚度T2大于伸出区段25的厚度T1(T2＞T1)。在玻璃层21中，通过在其长度方向上在凹槽区段26的两侧上设置具有大于伸出区段25的厚度T1的厚度T2的第一增强区段32，伸出区段25可被增强。因此，在玻璃层21中，在来自于压辊5的压力施加在玻璃层21上时，可防止通过来自于压辊5的压力造成的伸出区段25的变形或损坏。
另外，如图11A和11B以及图12所示，除了第一增强区段32之外，玻璃层21还设置各自形成在第一增强区段32内以便具有从伸出区段25朝着包括厚度T3的第一增强区段32逐渐增加的厚度的第二增强区段33。因此，在玻璃层21中，伸出区段25进一步通过设置第一增强区段32之外的第二增强区段33来增强。因此，在玻璃层21中，伸出区段25的实际强度增加，并且可以进一步防止由来自于压辊5的压力造成的伸出区段25的变形和损坏。
在热能头2中，通过在配置方向上在玻璃层21的热量产生区段22a的两侧上形成第一增强区段32和第二增强区段33，改善玻璃层21的实际强度，并且即使在打印操作中由来自于施加其上的压辊5的压力造成的强压力施加在玻璃层21上，也可以防止玻璃层21的变形和损坏，特别是防止具有较小厚度的伸出区段25的变形和损坏。
具有玻璃层21的头区段20可如下所述制造。首先，如图13所示，制备将要用作玻璃层21的材料的玻璃材料41，并且接着如图14所示，通过在玻璃材料41上进行热压制过程，以便模制在其上表面上具有伸出区段25的玻璃层21。
随后，虽然未详细示出，使用例如溅射的薄膜成形技术，形成热量产生电阻器22的电阻器薄膜形成在设置有伸出区段25的玻璃层21的表面上，并且另外，形成该对电极23a、23b的传导薄膜接着利用具有良好导电性的例如铝的材料形成，以便具有预定厚度。
随后，如图15所示，热量产生电阻器22和该对电极23a、23b使用例如光刻方法的图案形成技术形成图案，并且热量产生区段22a通过在该对电极23a、23b之间暴露热量产生电阻器22来形成。玻璃层21在不形成任何的热量产生电阻器22或该对电极23a、23b的部分内暴露。
随后，如图16所示，使用例如溅射工艺的薄膜成形技术，将电阻器保护层24在热量产生电阻器22和该对电极23a、23b上形成具有预定厚度的例如SIALON。
随后，如图17所示，通过例如切刀42切割，将具有凹入形状的凹槽区段26形成在与形成伸出区段25的玻璃层21的表面相对的表面上，即位于热能头2的内侧的表面上，以便面向热量产生区段22a的线22b，因此制造头区段20。如图17所示，通过切刀42形成凹槽区段26，第一增强区段32和第二增强区段33可在一系列切割过程中设置在玻璃层21上。
应该理解到在通过切割过程形成凹槽区段26之后，可以在凹槽区段26的内表面上进行氢氟酸处理，以便去除凹槽区段26的内表面上的划痕。另外，凹槽区段26可通过例如切割工艺的加工工艺之外的蚀刻工艺或热压工艺形成。
另外，在如图7所示形成凹槽区段26的情况下，由于壁表面30从导前端31的侧部朝着底端侧部变宽，去模变得容易，并且因此，凹槽26可通过使用压模的热压工艺形成。另外，在通过热压工艺形成凹槽区段26的情况下，可以通过上模形成伸出区段25，并且通过下模形成凹槽区段26，因此同时形成伸出区段25和凹槽区段26。
由于头区段20整体由玻璃层21形成而不使用陶瓷衬底，与使用陶瓷衬底101的图20所示的热能头100相比，可以通过省略陶瓷衬底来减小部件数量，因此构造可以变得更加简单。另外，按照热能头2，部件数量可以减小，并且因此，生产效率可以改善。
如图3和18所示，在具有如上所述的头区段20的热能头20中，头区段20经由粘合剂层60布置在热量辐射构件50上，并且头区段20和设置有用于头区段20的控制回路的刚性板70通过电源柔性板80和信号柔性板90相互电连接。在热能头2中，通过朝着热量辐射构件50弯曲电源柔性板80和信号柔性板90，刚性板70布置在热量辐射构件50的侧表面上。
热量辐射构件50用于在热转移彩色材料时有效地辐射由头区段20产生的热能，并且由具有高的热传导性的例如铝的材料制成。如图3和18所示，热量辐射构件50设置有在宽度方向的大致中央处并沿着长度方向(图18的L方向)形成在上表面上的附接有头区段20的附接伸出区段51。另外，热量辐射构件50设置用于沿着形成在电源柔性板80和信号柔性板90朝其弯曲的侧表面的上端处的侧表面弯曲的引导电源柔性板80和信号柔性板80的倾斜区段52以及用于定位形成在倾斜区段52的下端处的刚性板70的第一缺口区段53。另外，热量辐射构件50设置形成为使得设置在信号柔性板90上的随后描述的半导体芯片91布置在热量辐射构件50的侧部上的第二缺口区段54。
如图19所示，头区段20经由粘合剂层60附接在热量辐射构件50的附接伸出区段51上。粘合剂层60具有热传导性，并且有具有弹性的粘合剂形成。由于粘合剂层60具有热传导性，它有效地将头区段20产生的热量辐射到热量辐射构件50上。另外，由于粘合剂层60具有弹性，即使头区段20和热量辐射构件50由于热膨胀系数不同而不同地膨胀或收缩，也可以在头区段20产生热量时防止头区段20与热量辐射构件50分离。粘合剂层60的厚度例如是大约50μm。
如图19所示，粘合剂层60由具有热传导性的例如热固液体硅酮橡胶的树脂制成，其包括具有高硬度和热传导性的填充剂61。容纳其中的填充剂61是例如颗粒或线性形状的氧化铝。粘合剂层60包括在头区段20和热量辐射构件50之间用作间隔件的填充剂61，并且因此不通过由压辊5压靠的头区段20压缩，因此保持恒定厚度，使得玻璃层21的底端29的侧部上的端部29a不朝着热量辐射构件50变形。因此，在粘合剂层60中，由于通过填充剂61可保持厚度恒定，为了响应头区段20通过压辊5压靠而从伸出区段25施加在凹槽区段26的底端29的侧部上的两个端部29a的压力分布到玻璃层21的底表面21a，并且可通过玻璃层21的整个底表面21a接收。另外，在粘合剂层60中，可以通过填充剂相应转动，使得从压辊5施加的压力在平行于底表面21a的方向上逃逸。如上所述，在热能头2中，即使强压力从压辊5施加在玻璃层21上，也可防止玻璃层21朝着热量辐射构件50变形，因此可以防止玻璃层21的变形和损坏。
应该注意到粘合剂层60所容纳的填充剂61可具有等于或大于粘合剂层60的厚度的直径。由于粘合剂层60容纳具有等于或大于粘合剂层60厚度的直径的填充剂61，即使头区段20通过压辊5压靠，由于填充剂61，粘合剂层60也不通过头区段20压缩，因此其厚度可保持恒定，由此进一步防止玻璃层21变形和损坏。
如图3所示布置在热量辐射构件50的侧表面上的刚性板70设置未示出的电源线，并且用于将电流从电源供应到头区段20和未示出控制回路上，控制回路设置有多个安装其上的电气部件，并用来控制头区段20的驱动。如图3所示，形成电源线和信号线的柔性板71电连接到刚性板70上。刚性板70在热量辐射构件50的侧表面上布置在第一缺口53内，并且在两侧上通过例如螺钉的固定构件72固定在热量辐射构件50上。
如图3和6所示，电连接到刚性板70上的电源柔性板80在其一端电连接到用于刚性板70的未示出电源的连线上，并且在其另一端电连接到头区段20的公共电极23a上，由此将头区段20的公共电极23a和刚性板70的连线电连接，以便为每个热量产生区段22a供应电流。应该注意到电源柔性板80可电连接到具有薄膜的公共电极23a上，薄膜由包括传导颗粒的绝缘树脂材料形成，这种颗粒例如是介于电源柔性板80和公共电极23a之间的各向异性的传导薄膜(ACE)，可防止通过热量产生区段22a产生的热能经由公共电极23a辐射到电源柔性板80的侧部。
如图3和6所示，电连接到刚性板70的控制回路上的信号柔性板90在其一端电连接到刚性板70的未示出的控制回路上，并且在其另一端电连接到头区段20的单个电极23b上。多个信号柔性板90平行于热能头2的长度方向(图3的L方向)配置。
如6和18所示，每个信号柔性板90设置有半导体芯片，其设置用于驱动布置在其一个表面上的头区段20的每个热量产生区段22a的驱动回路，并且设置用于将半导体芯片91和布置在相同表面和与头区段20连接的侧部上的每个单个电极23b电连接的连接端子92。
设置在每个信号柔性板90上的半导体芯片91如图18所示布置在信号柔性板90内。如图6所示，半导体芯片91包括用于将与从刚性板70的控制回路传递的打印数据相对应的串行信号转换成并行信号的移位寄存器93以及用于控制热量产生区段22a的热量产生驱动的转换元件94。移位寄存器93将与打印数据相对应的串行信号转换成并行信号，并且锁定所转换的并行信号。转换元件94设置在布置在每个热量产生区段22a上的每个单个电极23b上。通过移位寄存器93锁定的并行信号控制转换元件94的接通/断开，以便控制每个热量产生区段22a的电流供应和供应时间周期，因此驱动和控制热量产生区段22a的热量产生。
如图6所示，连接端子92与一对一设置在热量产生区段22a上的每个单个电极23b相对应地设置，并且将单个电极23b和半导体芯片91相互电连接。如图4所示，连接端子92和单个电极23b经由薄膜95电连接，薄膜由含有传导颗粒的绝缘树脂材料制成，例如是保持在单个电极23b的侧部上的玻璃层21和信号柔性板90之间的各向异性的传导薄膜(ACF)。在热能头2中，通过由绝缘树脂材料制成的ACF将头区段20的单个电极23b和信号柔性板90的连接端子92连接，即使信号柔性板90靠近热量产生区段22a连接，也可防止通过热量产生区段22a产生的热能经由单个电极23b辐射到信号柔性板90的侧部，因此可以抑止热效率降低。因此，在热能头2中，凹槽区段26设置在头区段20的玻璃层21上，并且另外单个电极23b和信号柔性板90与ACF连接，由此进一步抑止热量产生区段22a的辐射，因此可以进一步改善热效率。另外，在热能头2中，由于通过将其与ACF连接，可以防止热量产生区段22a的热能经由单个电极23b辐射到信号柔性板90的侧部，可以保护布置在信号柔性板90上的半导体芯片91，而不受到热量影响。
应该理解到连接端子92和单个电极23b之间的电连接可通过与含有树脂并具有低热传导性的例如传导膏而不是例如ACF的薄膜95的材料电连接来形成。另外，在热能头2中，可以配置成半导体芯片91布置在外侧。
另外，在热能头2中，还可以配置成通过使得绝缘构件在热量辐射构件20和刚性板70、电源柔性板80或信号柔性板90之间，防止热量辐射构件50和半导体芯片91以及刚性板70和热量辐射构件50之间的电接触和机械接触。
如上所述，按照热能头2，通过将具有用于将串行信号转换成并行信号的位移寄存器93的半导体芯片91布置在信号柔性板90上以便将头区段20的单个电极23b和刚性板70的控制回路连接，可以在刚性板70和信号柔性板90之间使用串行传递，因此可以减小电连接点的数量。
按照具有如上所述构造的热能头2，通过将头区段20和刚性板70与电源柔性板80和信号柔性板90连接，刚性板70可自由围绕头区段20布置。如图3和18所示，在热能头2中，半导体芯片91面向热量辐射构件50的第二缺口54，并且电源柔性板80和信号柔性板90沿着热量辐射构件50的倾斜区段52弯曲，使得半导体芯片91来到内侧，因此刚性板70定位在热量辐射构件50的第一缺口53内。因此，在热能头2中，通过将刚性板70布置在热量辐射构件50的侧表面上，可以实现最小化，并且因此，整个打印装置1可减小尺寸。因此，采用热能头2，特别是对于家用打印装置来说，可以实现打印装置1所需的减小尺寸。
另外，在热能头2中，头区段20可经由粘合剂层60简单设置在热量辐射构件50上，该构造可以简化，并且可以容易制造，因此可以改善生产效率。另外，在热能头2中，通过将半导体芯片布置在内侧，可以保护半导体芯片91不受静电影响。
在热能头2中，通过将半导体芯片91布置在内侧，并且将刚性板70布置在热量辐射构件50的侧表面上，可以实现最小化，并且因此，如图1和2所示，打印介质4的入口侧内的条带引导件6a可以更加靠近热能头2布置。因此，使用热能头2的打印装置1可将墨带3和打印介质4引导到刚好进入热能头2和压辊5之间间隙之前的位置上，因此可以使得墨带3和打印介质4适当进入热能头2和压辊5之间的间隙，使得墨带3和打印介质4相对于热能头2形成大致直角，因此热能头2的热能适当地施加在墨带3上。另外，由于热能头2可紧凑形成，可以将自由提供给靠近热能头2运行的墨带3和打印介质4的运行路径的设计。
另外，由于半导体芯片91在热能头2内设置在信号柔性板90上，半导体芯片91可从头区段20的玻璃层21上去除，因此玻璃层21可制成更小，并且因此可以降低成本。
如图1和2所示，在打印图像或字符时，使用所述热能头2的打印装置1在热能头2和压辊5之间运行墨带3和打印介质4，同时通过压辊5将墨带3和打印介质4压靠热能头。
在这种情况下，虽然45千克每单位面积的力从压辊5施加在热能头2上，通过形成玻璃层21的凹槽区段26以便大致垂直升高并且在导前端31的侧部上形成两个端部拐角31b以便如上所述并如图5A和5B所示具有圆弧形状，通过形成伸出区段25以便具有如图8A和8B所示的大致均等的厚度，通过如图11A和11B在头区段20的长度方向上在两端上设置第一增强区段32和第二增强区段33，或者如图19所示通过在头区段20和热量辐射构件50之间将填充剂添加到粘合剂层60中，改善了实际强度，因此防止来自于压辊5的压力造成的玻璃层21的变形和损坏。
接着，墨带3的彩色材料热转移到在热能头2和压辊5之间运行的打印介质4上。在进行彩色材料热转移时，与打印数据相对应并传递到刚性板70的控制回路上的串行信号通过设置在信号柔性板90上的半导体芯片91的移位寄存器93转换成并行信号，由此转换的并行信号锁定，并且通过锁定的并行信号来控制为每个单个电极23b提供的转换元件94的接通/断开时间周期。在热能头2中，在转换元件94接通时，电流流过连接到转换元件上的热量产生区段22a长达预定时间周期，热量产生区段22a产生热量，并且因此产生的热能施加在墨带3上，因此彩色材料升华以便热转移到打印介质4上。在转换元件94断开时，流过连接到转换元件94上的热量产生区段22a的电流停止，由于热量产生区段22a停止产生热量，热能不施加在墨带3上，并且因此彩色材料不热转移到打印介质4上。在打印装置1中，用于打印数据的每一条线的串行信号从热能头2的控制回路传递到信号柔性板90的半导体芯片91上，并且通过重复如上所述的操作，黄色材料热转移到图像形成区段上。在黄色材料热转移之后，品红色和蓝绿色材料和层压薄膜顺序以类似方式热转移到图像形成区段上，因此打印一祯图像。
在墨带3的彩色材料热转移时，由于具有等于或大于热量产生区段22a的长度L1的宽度W1的凹槽区段26设置在热能头2的头区段20的玻璃层21上，通过热量产生区段22a产生的热能难以辐射到玻璃层21的侧部，并且存储在玻璃层21的热量存储区段27内的热能同样难以辐射到凹槽区段26的周边区段28上，因此到达墨带3的热量增加。另外，在热能头2中，通过将玻璃层21的伸出区段25的两侧25b的曲率半径R2形成为小于其中央部分25a的曲率半径R1，存储在热量存储区段27内的热能难以辐射到周边区段28。因此，在热能头2中，容易通过存储在玻璃层21的热量存储区段27内的热量来升高热量产生区段22a的温度。从如上所述的事实，热能头2具有优选的热效率。另外，在热能头2中，由于玻璃层21的热量存储能力通过在玻璃层21中设置凹槽区段26来减小，在热量产生区段22a不产生热量时，温度快速降低，因此可以获得优选的响应。因此，由于打印装置1可获得优选的热效率和响应，可以通过减小的功率消耗高速打印高质量的图像和字符。
如上所述，由于热能头2可制成更小，不由于来自于压辊5的压力造成玻璃层21的变形或损坏，并且具有优选的热效率和响应，即使在家用打印装置1中，也可通过减小的功率消耗高速打印高质量的图像和字符。
应该注意到虽然热能头2在通过家用打印装置1打印明信片的情况下用作实例，它不局限于家用打印装置1，而是可以适用于商用打印装置，其尺寸不特别受到限制，除了明信片之外，它也可适用于L尺寸相纸或普通纸，并且即使在这些情况下也可实现高速打印。
本领域普通技术人员将理解到根据结构要求和其它因素可以进行多种变型、组合、分组合以及选型，只要它们在所附权利要求或等同概念的范围内即可。
权利要求
1.一种热能头，包括具有形成在一个表面上的伸出区段和形成在面向伸出区段的另一表面上的凹槽区段的玻璃层；大致线性布置在伸出区段上的多个热量产生电阻器；以及设置在每个热量产生电阻器的两侧上的一对电极；其中在该对电极之间暴露的每个热量产生电阻器的部分限定为热量产生区段；玻璃层设置凹槽区段，以便面向热量产生区段的线；以及增强区段设置在凹槽区段的热量产生区段的线的两侧上。
2.如权利要求1所示的热能头，其特征在于各自具有从伸出区段的端部朝着增强区段之一逐渐增加的厚度的另外的增强区段形成在该增强区段的内侧。
3.一种打印装置，包括热能头，包括具有形成在一个表面上的伸出区段和形成在面向伸出区段的另一表面上的凹槽区段的玻璃层；大致线性布置在伸出区段上的多个热量产生电阻器；以及设置在每个热量产生电阻器的两侧上的一对电极；其中在该热能头中，在该对电极之间暴露的每个热量产生电阻器的部分限定为热量产生区段；玻璃层设置凹槽区段，以便面向热量产生区段的线；以及增强区段设置在凹槽区段的热量产生区段的线的两侧上。
全文摘要
一种热能头包括具有形成在一个表面上的伸出区段和形成在面向伸出区段的另一表面上的凹槽区段的玻璃层；大致线性布置在伸出区段上的多个热量产生电阻器；以及设置在每个热量产生电阻器的两侧上的一对电极；其中在该对电极之间暴露的每个热量产生电阻器的部分限定为热量产生区段；玻璃层设置凹槽区段，以便面向热量产生区段的线；以及增强区段设置在凹槽区段的热量产生区段的线的两侧上。
文档编号B41J2/335GK101037048SQ2007100878
公开日2007年9月19日 申请日期2007年3月19日 优先权日2006年3月17日
发明者小山升, 狩谷泉, 柳濑光雄, 森川彻 申请人:索尼株式会社