专利名称:加热电阻元件、热式打印头、打印机、以及加热电阻元件的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种加热电阻元件，一应用该加热电阻元件的热式打印头和一种打印机，以及加热电阻元件的制造方法。
背景技术：
一种加热电阻元件应用于例如热敏式打印机的热式打印头中。在一典型结构中，一用玻璃或类似物制成的储热层放置在一用氧化铝陶瓷或类似物制成的基板上，所述储热层设有多个加热电阻器。
这里，热敏式打印机是热转印打印机和直接热敏式打印机及类似打印机的统称。所述热转印打印机通过热式打印头将被加热的、熔融的墨水转印至被打印的物体上，所述直接热敏式打印机通过热式打印头直接在热的纸上形成图像。
在一热敏式打印机中，通过使热式打印头的加热电阻器选择性地产生热量，通过对要加热的物体，例如在理想位置的墨带或热敏纸进行加热，墨水被融化并按一理想图案转印至一要打印的目标体上，或者，一理想的图案在一张热敏纸上形成。
最近几年中，随着设备应用这种加热电阻元件，能够通过电池驱动且主要用于体积小、重量轻的便携式设备的节能产品被广泛应用。进一步说，最近，由于能量情况考虑到拯救环境，例如处于休眠状态时无能耗的节能被积极提倡，甚至对于不用电池的固定电气设备也是如此。因此，提高能量的效率十分必要。
也就是说，在一个传统的加热电阻元件中，加热电阻器产生的大部分热量没用在作为加热过程目标的印刷或类似目的上，同时热量通过形成加热电阻元件或储热层的材料传至基板一侧。
因此，通过尽可能地阻止加热电阻器产生的热量传至基板，通过充分利用用于加热过程例如印刷的热量(也就是提高热效率)，进行了许多尝试以达到加热电阻元件的节能。
进一步说，当热式打印头连续执行印刷输出时，由于热量不断地传至基板，来自基板的热辐射不能与热传递保持一致，于是整个热式打印头达到一相当高的温度。由于这种温度的升高是印刷质量恶化的一个因素，为了实现高质量的连续印刷，必须提高热式打印头的热效率。
关于热效率已经提高的热式打印头，已公开的日本专利申请No.Hei6-166197公开了一种结构。这种热式打印头具有这样的结构一绝缘基板的表面上具有多个相互间隔地放置的加热电阻器，所述基板由绝缘的基板体和形成于绝缘基板体表面上的釉下的层组成，热式打印头里设有给加热电阻器供电的线路。曾尝试过使带状空心部分作为具有低热传导率的隔热层，以降低从加热电阻器传递至绝缘基板侧的热量，这样，便可以通过提供一带状空心部分提高热效率。所述带状空心部分在釉下的层的厚度方向上的中点处沿加热电阻器排列方向延伸的。
当釉下的层形成时，通过在釉下的层内嵌入一带状的纤维素树脂，同时通过在烘烤过程中气化该纤维素树脂，形成带状空心部分。
然而，在公开的日本专利申请No.Hei6-166197中公开的热式打印头具有下列问题。
首先，尽管一在加热电阻器下提供的空心部分具有在绝缘基板体方向上的隔热效果，由于空心部分形成于厚度方向的中点处，釉下的层必须制造的相对厚些，因此，传递至釉下的层的热量在釉下的层积累。相应地，由于传递至加热电阻器表面侧的热量比较少，热效率是低的。
其次，树脂材料气化形成空心部分的尺寸精度比较低，所以不能形成一个精确形状的空心部分。因此，由于形成的带状空心部分沿加热电阻器的排列方向横过多个加热电阻器，在加热电阻器处的釉下的层的强度较低，这样，由于在印刷过程中施加于加热电阻器的压力，空心部分容易变形。特别地，由于一个夹在打印纸和加热电阻器的之间的鼓沿着加热电阻器排列的方向布置，这里有个担心就是釉下的层沿加热电阻器排列的方向破裂。
第三，在传统的在釉下的层的厚度方向中点处提供一空心部分的方法中，一由纤维素树脂制造的气化元件层被印刷在釉下的层的一个表面上以形成带状然后被烘干。此后，与较低的釉下层一样由相同隔热材料制成的用于形成粘结层的一釉下表面层在一表面上形成并被烘干。此外，通过在大约1300℃下烘烤这种层状的绝缘材料，汽化器元件层会被汽化。因此，为了在加热电阻器下面提供空心部分，复杂的加工过程是必要的，并且在加工中需要较多时间。
发明内容本发明就是在上述情况下产生的，本发明的一个目的就是提供一种加热电阻元件、一热式打印头和一应用所述加热电阻元件的打印机以及一制造所述加热电阻元件的方法，所述加热电阻元件可以提高加热电阻器的热效率，减少能耗，提高位于加热电阻器下面的基板的强度，以及能够获得简单的低成本的加工。
为了解决上述问题，本发明采用下列技术方案。
根据本发明第一方面，提供一种加热电阻元件，包括一基板；一形成于基板一表面的、由玻璃制造的储热层；储热层上有加热电阻器，多个空心部分和弯曲的空心部分之一在与一表面上形成加热电阻器的位置隔开的位置处、在储热层中与加热电阻器相对的区域通过利用千万亿分之一秒的激光加工形成。
在这种结构的加热电阻元件中，由于空心部分形成在储热层中与加热电阻器相对的区域，空心部分起到一隔热层的作用，从而控制了从加热电阻器流至基板热量的流入。
空心部分在储热层上通过用千万亿分之一秒的激光加工而成。
因此，根据本发明所述的加热电阻元件，与传统的具有空心部分的加热电阻元件相比，加工过程简化了，加工成本降低了。
进一步说，由于在储热层里的保持在多个空心部分之间或多个弯曲的空心部分之间的部分起到支撑储热层中上部和下部的柱的作用，储热层，甚至空心部分周围的强度得到充分的保证。
这里，用千万亿分之一秒激光的激光加工是通过光化电离来实施的，更具体地说，因为，在激光加工过程中应用千万亿分之一秒的激光，要被加工的部分直接地被激光束分解，工件不会被热量或等离子体损坏，这不同于普通的激光加工。
进一步说，当一工件由可透激光的材料，例如玻璃制造时，工件的内部可以用千万亿分之一秒的激光进行激光加工，通过在工件内部聚集激光不会伤害工件表面。
进一步说，当玻璃用千万亿分之一秒的激光进行加工时，将要被加工的部分会汽化以在将要被加工的部分处形成空心部分。这里，由于玻璃的要加工部分被推压至要加工部分的外围，所以在工件中要加工部分的外围的材料密度增加。
因此，在根据本发明所述的加热电阻元件中，空心部分在由玻璃制造的储热层中不伤及表面地形成，并且储热层中的空心部分的周围的密度得到增加，所以储热层的、甚至空心部分周围的强度得到充分地保证。
再者，由于千万亿分之一秒的激光是一种具有特别短的脉冲宽度的光，该激光可被聚集至大约直径1微米。由于光化电离是一个取决于强度的过程，在用千万亿分之一秒激光的激光加工过程中，等于或小于在激光聚集点处的发光的通量直径的范围可以被加工。
因此，在根据本发明所述的加热电阻元件中，储热层内的空心部分的形状和位置可得到高精度地控制。这样，空心部分可以精确地以理想的形状形成于与加热电阻器相对的位置处。从加热电阻器传递至基板的热流量也可以得到有效地控制。
这里，如果从形成加热电阻器的储热层表面至空心部分的距离小于1微米，储热层在空心部分与加热电阻器之间的厚度是如此之小以至于很难保证强度。进一步说，如果从形成加热电阻器的储热层表面至空心部分的距离大于30微米，从加热电阻器传递至储热层的热量扩散至所要传递的空心部分的周围直至基板。这样，加热电阻器与基板之间的隔热性能下降。
因此，优选的是，从形成加热电阻器的储热层表面至空心部分的距离设定为等于或大于1微米至小于或等于30微米的一个范围。
这里，当基板由陶瓷制造时，由于基板表面有形成于其上的微小的不规则，所以对储热层表面来说，很难在基板上形成一完全的平面。
由于储热层由玻璃制成且透明，所以很难掌握储热层的实际表面形状。
这里，通过在离储热层表面一定距离、沿表面的某一位置处提供一反射层，储热层的表面形状可以根据反射层的表面形状而定，甚至当储热层表面不是平面时，空心部分可以沿着储热层表面形成。
这样，通过为储热层各部分固定从表面至空心部分的距离，储热层各部分的强度和隔热性能可以保持恒定，质量也变得稳定。
这里，反射层可以由一金属层、有机物层、有色玻璃层或类似物形成。
例如，当储热层由叠层方法、例如CVD(化学汽相沉积)准备好时，在叠层加工过程中，具有如上所述反射层的储热层可以容易地通过在已经呈片状的玻璃层上形成反射层进而在反射层上形成一玻璃层而准备好。
在加热电阻元件中，优选的是，空心部分在储热层厚度方向上的尺寸大于空心部分在储热层表面方向上的尺寸。
在此实施例中，由于沿储热层表面、储热层内空心部分之间余下部分的横截面变小，经过这些部分传递的热减少，从加热电阻器传递至基板的热流量也可以被有效地控制。
根据本发明第二方面，提供一种加热电阻元件，包括一基板；一形成于基板上的储热层；在储热层中的加热电阻器，在所述储热层内与加热电阻器相对的区域有一空心部分，以及，储热层中与空心部分邻近的部分的比重设定为大于储热层中的其他部分。
在所述加热电阻元件中，由于储热层中与空心部分邻近的部分的比重大于其他部分(也就是密度更大)，储热层、甚至空心部分周围的强度得到充分的保证。
根据本发明的第二方面，优选的是，储热层中与空心部分邻近的部分比储热层中的其他部分硬。
在所述加热电阻元件中，由于储热层、甚至空心部分周围的强度得到充分的保证，储热层作为包括空心部分的整体的强度可以得到保证。
根据本发明的第二方面，优选的是，储热层表面与空心部分相对的部分制成凸面。
这样，由于在加热电阻器侧与该加热电阻器相对的区域中的储热层表面比其他区域凸出，加热电阻器从储热层凸出的量变大，因此，当这种加热电阻元件用作热式打印头时，由于在印刷过程中加热电阻器施加到将要印刷的物体上的推力增加，印刷效率得到提高。
根据本发明的第二方面，优选的是，空心部分由激光加工形成。进一步说，根据本发明的第二方面，更优选的是，空心部分由激光加工形成，加工过程中的激光用千万亿分之一秒的激光。
这样，通过激光加工形成空心部分，如上所述，在不破坏储热层表面的情况下，可以在储热层中临近该空心部分的部分制造具有高的密度和硬度的加热电阻元件。
根据本发明的第一或第二方面，优选的是，储热层中空心部分的密度随着空心部分靠近加热电阻器所在的表面而降低。
这样，因为，在所述储热层中，储热层的密度随着从支撑所述储热层的基板的距离的增加而增加，这种储热层内具有空心部分的结构的强度可以保证。
根据本发明的第二方面，优选的是，空心部分在储热层内用千万亿分之一秒的激光经过激光加工形成，同时千万亿分之一秒的激光的输出随着距加热电阻器所在的表面的距离的减少而减弱。
用于储热层激光加工过程中的千万亿分之一秒的激光的输出越强，形成于储热层中的空心部分越大，千万亿分之一秒的激光的输出越弱，形成于储热层中的空心部分越小。
因此，如上所述，通过保持用于储热层激光加工过程中的千万亿分之一秒的激光的输出随着距加热电阻器所在的储热层表面的距离的减少而减弱，在储热层中形成的空心部分随着空心部分靠近加热电阻器所在的表面而减小。
由于储热层的密度随着距支撑储热层的基板的距离的增加而增加，这种储热层内具有空心部分的结构的强度可以保证。
根据本发明的第一或第二方面，优选的是，基板和储热层通过一在他们之间的粘结层结合在一起，粘结层具有一在其中形成的凹入部分或开口，所述凹入部分或开口位于与储热层中加热电阻器所在的区域相对的部分，在储热层被粘结到基板上后，储热层具有用激光加工形成于其中的空心部分。
这样，粘结层的凹入部分或开口位于与储热层中加热电阻器所在的区域相对的部分和基板之间。更具体地说，粘结层的凹入部分或开口位于储热层基板侧进行激光加工的区域。
因此，当用激光在由玻璃制造的储热层中形成空心部分时，由于激光加工区域的玻璃可以进入粘结层的凹入部分或开口，可确保空心部分的形成，并提高产率。
进一步说，根据本发明所述的第三方面，提供一种包括根据本发明的上述提及的加热电阻元件中的任意一种的热式打印头。
因为这种热式打印头应用了高热效率、低制造成本的加热电阻元件，在降低成本的同时实现了低能耗。
进一步说，当一大功率的、输出等于或大于预定量的千万亿分之一秒的激光用于在加热电阻元件的储热层上进行加工时，空心部分在储热层中形成，空心部分周围的玻璃被移除。于是，加热电阻器侧上在储热层中形成空心部分的区域(即对着加热电阻器的部分)的表面比其他部分凸出。这就增加了加热电阻器从储热层的凸出量。随着使用加热电阻元件的热式打印头的加热电阻器凸出量的增加，因为在印刷过程中加热电阻器施加到将要印刷的物体上的推力增加，印刷效率得到提高。
进一步说，根据本发明的第四方面，提供一种使用根据本发明的如上所述的热式打印头的打印机。
因为这种打印机应用了高热效率、低制造成本的热式打印头，在降低成本的同时实现了低能耗。
进一步说，根据本发明的第五方面，提供一种加热电阻元件的制造方法，所述加热电阻元件包括基板，一形成于基板上由玻璃制造的储热层，储热层上有加热电阻器，所述制造方法包括在储热层与加热电阻器相对的区域通过激光加工形成一空心部分，所述激光用千万亿分之一秒的激光。
在制造加热电阻元件的方法中，由于空心部分在储热层上用千万亿分之一秒的激光加工形成，与传统的具有空心部分的加热电阻元件相比，制造过程得以简化，制造费用得到降低。
在制造加热电阻元件的方法中，优选的是，空心部分这样形成，即储热层中空心部分的密度随着空心部分靠近加热电阻器所在的表面而降低。
这样，因为，在储热层中，储热层的密度随着距支撑储热层的基板的距离的增加而增加，这种储热层内具有空心部分的结构的强度可以得到保证。
在制造加热电阻元件的方法中，优选的是，在激光加工过程中，空心部分用千万亿分之一秒的激光加工形成，所述千万亿分之一秒的激光的输出随着距加热电阻器所在的储热层表面的距离的减小而减弱。
用于储热层激光加工过程中的千万亿分之一秒的激光的输出变得越强，形成于储热层中的空心部分变得越大，千万亿分之一秒的激光的输出变得越弱，形成于储热层中的空心部分变得越小。
因此，如上所述，使用于储热层激光加工过程中的千万亿分之一秒的激光的输出随着距加热电阻器所在的储热层表面的距离的减少而减弱，在储热层中形成的空心部分随着空心部分靠近加热电阻器所在的表面而变小。
由于这种储热层的密度随着距支撑储热层的基板的距离的增加而增加，这种储热层内具有空心部分的结构的强度可以保证。
根据本发明的第六方面，提供一种加热电阻元件的制造方法，所述加热电阻元件包括基板，一形成于基板上的储热层，储热层上有加热电阻器，所述制造方法包括在储热层的与加热电阻器相对的区域通过激光加工形成一空心部分。
在制造加热电阻元件的方法中，由于空心部分在储热层上用激光加工形成，与传统的具有空心部分的加热电阻元件相比，制造过程得以简化，制造费用得到降低。
根据本发明的第六方面，优选的是，激光加工过程如此实施，即储热层中靠近空心部分的比重大于储热层中其他部分的比重。
这样，由于储热层、甚至空心部分周围的强度可以得到充分的保证，总体上，具有该强度的储热层的加热电阻元件可以确保制造成这样的结构，其中储热层具有该空心部分。
根据本发明的第六方面，优选的是，激光加工过程如此实施，即储热层中与空心部分邻近的部分比储热层中的其他部分硬。
这样，由于储热层、甚至空心部分周围的强度得到充分的保证，总体上，具有该强度的储热层的加热电阻元件可以确保制造成这样的结构，其中储热层具有该空心部分。
根据本发明的第六方面，优选的是，激光加工过程如此实施，即储热层表面与空心部分相对的部分制成凸面。
因而通过保持储热层表面在加热电阻器侧与加热电阻器相对的区域比其他区域凸出，加热电阻器距储热层的凸出量变大。因此，可以制造一种加热电阻元件，在印刷过程中，所述加热电阻元件具有加热电阻器施加到将要印刷的物体上的大的推力以及当被用作热式打印头时具有提高的打印效率。
根据本发明的第二方面，优选的是，空心部分由激光加工形成。进一步说，根据本发明的第二方面，更优选的是，空心部分由激光加工形成，加工过程中的激光用千万亿分之一秒的激光。
这样通过激光加工形成空心部分，如上所述，在储热层中与空心部分邻近的部分具有高的密度和硬度的加热电阻元件可以在不破坏储热层表面的情况下制造。
根据本发明的第五或第六方面，优选的是，基板和储热层通过一在他们之间的粘结层结合在一起，粘结层构造成具有一凹入部分或开口，所述凹入部分或开口位于与储热层中加热电阻器所在的区域相对的部分，在基板与储热层粘结到一起后，空心部分在储热层中通过激光加工形成。
这样，粘结层的凹入部分或开口位于与储热层中加热电阻器所在的区域相对的部分和基板之间。更具体地说，粘结层的凹入部分或开口位于储热层的基板侧的进行激光加工的区域。
因此，当在由玻璃制造的储热层中用激光加工形成空心部分时，由于激光加工区域的玻璃可以进入粘结层的凹入部分或开口，空心部分能够顺利形成，提高产率。
根据本发明的第五或第六方面，储热层可以如此构造，即在距**加热电阻器所在的**表面、沿该表面一定位置处提供一反射层，空心部分可以在储热层中与加热电阻器相对的区域通过应用千万亿分之一秒的激光加工形成，反射层作为加工位置的一个标记。
这样，由于空心部分在储热层中通过应用千万亿分之一秒的激光加工形成，反射层作为加工位置的一个标记设置在距储热层表面一定距离的某一位置处，即便当储热层表面不是平面的时候，空心部分可以沿着储热层表面形成。
如上所述，在加热电阻元件中，从表面至储热层各部分内空心部分的距离是不变的，由于储热层各部分的强度和隔热性能保持不变，所以质量也变得稳定。
根据本发明所述的加热电阻元件、热式打印头和打印机，可以同时实现低能耗和低的制造成本。进一步说，加热电阻元件的强度可以得到提高。
此外，根据本发明的制造加热电阻元件的方法，能够以一个较低的成本制造一个具有较低能耗的加热电阻元件。
图1是根据本发明第一实施例的热敏式打印机结构的纵剖面图。
图2是根据本发明第一实施例的热式打印头的平面图。
图3是沿图2中线α-α取的沿附2中箭头α向的剖视图。
图4是根据本发明第一实施例的热式打印头结构的剖视平面图。
图5是根据本发明第一实施例的热式打印头的另一例子的纵剖面图。
图6还是根据本发明第一实施例的热式打印头的另一例子的纵剖面图。
图7是根据本发明第二实施例的热式打印头结构的纵剖面图。
图8是根据本发明第三实施例的热式打印头结构的纵剖面图。
图9是根据本发明第四实施例的热式打印头结构的纵剖面图。
图10是根据本发明第五实施例的热式打印头制造过程的纵剖面图。
图11是根据本发明第五实施例的热式打印头结构的纵剖面图。以及图12是根据本发明的热式打印头的另一例子的剖视平面图。
具体实施方式参照附图，对本发明的各实施例的描述如下。
第一实施例
这个实施例说明的是本发明应用到热敏式打印机中的一个例子。
如附图1所示，根据第一实施例的热敏式打印机1具有主体框架2，水平布置的压板滚筒3，热式打印头(加热电阻元件)4与压板滚筒3的外表面相对布置，送纸机构6在压板滚筒3与热式打印头4之间传送热敏纸5，压力机构7以预定的压力将热式打印头4压向热敏纸5。
热式打印头4是如平面图2和剖视图3(图2中线α-α处沿附图2中箭头α向的剖视图)所示的板状，具有基板11，由例如玻璃制造的储热层12形成于基板表面的一侧，加热电阻器13设置在储热层12上，保护膜层14覆盖于储热层12和加热电阻器13上，保护储热层12和加热电阻器13免受磨损和腐蚀。
在此实施例中，多个加热电阻器13在热式打印头4中沿着压板滚筒3的纵向布置。
在热式打印头4中，与典型的热式打印头相似，绝缘基板，例如玻璃基板，硅基板，氧化铝陶瓷基板或类似这样的基板用作基板11。对于玻璃基板，包含有50％至80％的氧化硅。此外，对于氧化铝陶瓷基板，包含有95％至99.5％的铝氧化物。在此实施例中，基板11选用硅基板。
这里，如下文所述，由于储热层12由玻璃制成，当用特性与储热层12材料相似的硅基板作为基板11时，热式打印头4受热膨胀时产生的变形比较小。
此外，氧化铝陶瓷基板一般用作热式打印头的基板。因为氧化铝陶瓷基板的杨氏模量比玻璃基板或硅基板的大，机械强度比玻璃基板或硅基板的高，如下所述，当形成作为加热电阻器13的各种类型的薄膜时，由膜应力引起的变形不太可能发生。
储热层12是，例如，一由层叠方法例如CVD(化学汽相沉积)准备的玻璃层。在此实施例中，储热层12由厚度为5微米或大于5微米的玻璃层制成，优选的是从大约40微米至大约100微米，这样具有足够的机械强度。
加热电阻器13具有以预定的图案形成于储热层12上的加热电阻器层21，在储热层12中有独立的电极22和公共的电极23，这样可以接触加热电阻器层21。
如附图3所示，在储热层12中，多个空心部分26形成在距加热电阻器13所在的表面一定距离的某一位置、与加热电阻器13中加热电阻器层21相对的区域，空心部分26起到控制从储热层12上的加热电阻器13流至基板11的热流量的隔热层的作用。
这里，在储热层12中，当其尺寸接近加热电阻器层21的尺寸时，平面图中所示的空心部分26所在的区域可以小于或大于加热电阻器层21形成的区域。
当空心部分26所在区域大于加热电阻器13的有效热量生成区域时，加热电阻器13与基板11之间的隔热性能增加。另一方面，当空心部分26所在区域小于加热电阻器13的有效热量生成区域时，硅基板11的机械强度可以提高。
在此实施例中，如图3和图4中的平面图和剖视图所示，空心部分26布置在一个大于储热层12上形成的加热电阻器13的区域的范围内。
此外，在此实施例中，如附图4所示，空心部分如此间隔错开，即相邻空心部分26之间的距离变得尽可能小，这使得储热层12在加热电阻器13的整个有效热量生成区域之上具有充分均衡的隔热性能。
在此实施例中，每个空心部分26具有直径大约1至10微米的球状的形状。更具体地说，在热式打印头4中，空心部分26的高度充分保证在最大约10微米，这样，空心部分26具有较高的隔热效果。再者，由于空心部分26的高度最大为或小于10微米，热式打印头4的厚度得到限制。
下面，描述一种根据上述实施例的热式打印头4的加工方法。
首先，通过层叠方法例如CVD(化学汽相沉积)在基板11(硅晶片)的一个表面上形成储热层12。
通过应用千万亿分之一秒的激光的激光加工，在储热层12内形成空心部分26。
这里，对于千万亿分之一秒的激光，应用一种具有功率为1×108瓦至1×1010瓦、脉冲长度为1×10-14秒至1×10-12秒的超高强度的超短脉冲激光。
此外，激光加工可以自动进行，例如，使用一种自动移动其焦点至一预定区域并连续实施多个点加工的激光加工装置。
随后，加热电阻器层21，独立电极22，公共电极23，以及保护膜层14依次在储热层12上形成。值得注意的是，加热电阻器层21，独立电极22，以及公共电极23形成顺序是任意的。此外，独立电极22和公共电极23可以在同一加工步骤中同时形成。
加热电阻器层21，独立电极22，公共电极23，以及保护膜层14可以用在传统的热式打印头中加工这些元件的方法准备好。
更具体地说，一薄膜，例如，一钽基或硅基加热电阻器材料使用一种薄膜成型方法，例如反应溅射法、CVD(化学汽相沉积)、或汽相沉积形成于储热层12上。通过离升、蚀刻或类似方法使加热电阻器材料的薄膜成形，这样就形成了具有理想的形状的加热电阻器13。
相似地，配线材料例如铝，铝-硅，金，银，铜或铂用反应溅射法，汽相沉积或类似方法成膜形地形成在储热层12上，通过离升或蚀刻方法，使配线材料成形，随后，配线材料被丝网印刷并烘干，或实施类似加工过程，从而形成理想形状的独立电极22和公共电极23。
在此实施例中，通过为每个加热电阻器13提供两个独立电极22和公共电极23，使得独立电极22中的一个交叠，有意的降低公共电极23的配线电阻值。
在加热电阻器层21，独立电极22，公共电极23这样形成后，保护膜材料例如SiO2，Ta2O5，SiALON，Si3N4，或钻石形碳形成于储热层12中，通过溅射法，离子电镀法，CVD(化学汽相沉积)，或类似方法形成保护膜层14。
于是，图1中所示的热式打印头被制成。
在上述结构的热式打印头4中，由于空心部分26形成于储热层12中与加热电阻器13相对的区域，空心部分26起到控制从加热电阻器13流至基板11的热流量的隔热层的作用。
这里，当从加热电阻器13所在的储热层12的表面至空心部分26的距离小于1微米时，储热层12的位于空心部分26和加热电阻器13之间的区域的厚度是如此之小，以至于强度很难得到保证。此外，当从加热电阻器13所在的储热层12的表面至空心部分26的距离大于30微米时，从加热电阻器13传至储热层12的热量沿着空心部分26周围的部分传播至基板11，结果就使加热电阻器13与基板11之间的隔热性能降低。
因此，优选的是，从加热电阻器13所在的储热层12的表面至空心部分26的距离设定在等于或大于1微米至小于或等于30微米之间，更优选的是，所述距离设定在等于或大于1微米至小于或等于10微米之间。
空心部分26是通过应用千万亿分之一秒激光的激光加工，在储热层12内形成的。
因此，与应用传统的具有空心的加热电阻元件的热式打印头相比，热式打印头4具有更简单的加工过程和更低的制造成本。
进一步说，由于储热层12中位于多个空心部分26之间的部分起到支撑储热层12中空心部分26的上下边缘的柱的作用，储热层12，甚至空心部分26周围的强度得到充分的保证。
这里，用千万亿分之一秒激光的激光加工是通过光化电离来实施的，更具体地说，在激光加工过程中应用千万亿分之一秒的激光，由于要进行加工的部分直接被激光束分解，工件不会由于热量或等离子而损坏，这不同于普通的激光加工。
进一步说，当一件工件由可透激光的材料，例如玻璃制造时，通过将激光聚集在工件内部，用千万亿分之一秒的激光进行激光加工可以加工产品内部而不伤及工件表面。
进一步说，当玻璃用千万亿分之一秒的激光进行加工时，将要被加工的部分会汽化以在该部分处形成空心。这里，由于要加工处的玻璃被推压至要加工部分的外围，所以工件要加工部分的外围具有较高的材料密度。
更具体的说，在本实施例中所述的热式打印头4中，空心部分26在由玻璃制成的储热层12中不破坏其表面地形成，在储热层12中，空心部分26周围的密度是比较高的，这样，储热层12，甚至空心部分26周围的强度得到充分的保证。
进一步说，由于千万亿分之一秒的激光是一种具有非常短的脉冲宽度的激光，所述激光可以被聚集至大约直径1微米。由于光化电离是一个取决于强度的过程，在用千万亿分之一秒激光的激光加工过程中，在激光聚集点处，小于发光通量直径的范围可以被加工。
因此，本实施例中所述的热式打印头4可以高精度地控制空心部分26在储热层12中的形状和位置，于是，空心部分26可以以精确的理想形状、精确地在与加热电阻器13相对的位置形成，且从加热电阻器13到基板11的热量流入能够得到有效控制。
如上所述，在本实施例中所述的热式打印头4中，由于加热电阻器13产生的热量可以有效地利用在印刷中，加热电阻器13的热效率是高的。
进一步说，因为加热电阻器13以这样方式产生的热量不太可能被传至基板11，不中断的印刷输出不太可能会导致作为整体的热式打印头4的温度升高。因此，根据本实施例的热敏式打印机1可以进行高质量地连续打印。
如上所述，热式打印头4具有高的加热效率和低的制造成本。
因此，应用热式打印头4的热敏式打印机1在低成本的同时实现低能耗。
这里，这个实施例中已经描述了每个具有球状的形状的空心部分26的例子，但并不局限于此。如附图5所示，空心部分26在储热层12厚度方向上的尺寸可以大于空心部分26在沿储热层12表面方向上的尺寸。
这样，由于空心部分26可以更紧密地布置，储热层12中空心部分26之间的剩余部分沿储热层12表面方向的截面变小，从这些部分传递的热量减少，从加热电阻器至基板的热流量可以得到有效的控制。
进一步说，空心部分26沿储热层12表面方向的截面形状是任意的。例如，空心部分26的截面形状可以是近似六边形。通过布置空心部分26使其在平面图上呈蜂巢形，空心部分26可以更紧密地布置。
这里，当一大功率的、功率等于或大于预定量的千万亿分之一秒的激光被用于热式打印头4的储热层12的加工时，空心部分26在储热层12中形成，同时空心部分26周围的玻璃被移位。于是，如附图6所示，加热电阻器13侧在储热层12中形成空心部分26的区域(也就是与加热电阻器13相对的区域)的表面比其他区域凸出。这就增加了加热电阻器13从储热层12的凸出量。这样，热式打印头4随着加热电阻器13的凸出量而增加，在印刷过程中加热电阻器13施加到将要印刷的物体上的推力增加，结果是印刷效率得到提高。
第二实施例
参照附图7，下面说明本发明的第二实施例。
本实施例中所述的热敏式打印机用热式打印头31代替第一实施例中热敏式打印机1中的热式打印头4。
在下面的描述中，与第一实施例中描述的热式打印头4相似或相同的元件，用相同的附图标记表示并不再赘述。
热式打印头31具有储热层32，代替热式打印头4中的储热层12。
储热层32具有反射层33，反射层33位于距储热层12的表面一定距离的某一位置处，其中加热电阻器13沿着所述表面形成。
这里，反射层33可以由一金属层、有机物层、彩色玻璃层或类似物形成。
储热层32可以容易地准备，在准备过程中，通过应用叠层方法，在叠层过程的某个中点处，在层状的玻璃层32a上形成反射层33，进一步在反射层33上形成玻璃层32b。
例如，反射层33可以用叠层方法在层状的玻璃层32a上形成，也可以通过在层状的玻璃层32a上粘结反射材料制成。进一步说，层状的玻璃层32a的表面可以是有色的，有色的部分可以形成反射层33。
在上述结构的热式打印头31中，由于储热层32在沿表面、距表面一定距离的某一位置处具有反射层33，储热层32的表面形状可以根据反射层33的表面形状来估计。
因此，用千万亿分之一秒的激光进行激光加工时，反射层33作为加工位置的一个标记，空心部分26可以沿着储热层32的表面形成。
因此，在热式打印头31中，即使很难将基板11上的储热层32的表面完全平面化，例如，基板由陶瓷制成时，在储热层32各部分中从表面至空心部分26的距离也可以保持不变。
通过保持储热层32各部分从表面至空心部分26的距离不变，储热层32各部分的强度和隔热性能可以保持在一恒定水平，于是，质量也变得稳定。
在形成空心部分26的过程中，激光加工机器可以在反射层33上设定其焦点，或者可选择地，可以探测反射层33的位置并在上述位置上形成空心部分26。在附图7中，显示了一个激光加工机器的焦点设在反射层33上以形成空心部分26例子。
第三实施例
参照附图8，下面说明本发明的第三实施例。
本实施例中所述的热敏式打印机用热式打印头51代替第一实施例中热敏式打印机1中的热式打印头4。
在下面的描述中，与第一实施例中描述的热式打印头4相似或相同的元件，用相同的附图标记表示并不再赘述。
热式打印头51具有储热层52，代替热式打印头4中的储热层12。
在储热层52中，空心部分26也在储热层12的厚度方向上布置。更具体地，储热层52中空心部分26的密度随着空心部分26靠近加热电阻器13所在的表面而减少。在附图8中，显示了一个三排空心部分26沿着储热层52表面布置的例子。这三排在密度上相互不同并沿着储热层52的厚度方向布置。
在储热层52中，当空心部分26由激光加工形成时，储热层52里的激光加工区域在储热层52的厚度方向上移动，随着激光加工区域靠近加热电阻器所在的储热层52的表面，沿储热层52表面的激光加工区域之间的间隔变大。
在具有上述结构的热式打印头51中，由于储热层52的密度随着距支撑储热层52的基板11的距离的增加而增加，储热层52的强度可以得到保证，同时热式打印头51具有这样的结构，即储热层52内具有形成于其中的空心部分26。
因此，应用热式打印头51的热敏式打印机具有极好的耐用性。
第四实施例
参照附图9，下面说明本发明的第四实施例。
本实施例中所述的热敏式打印机用热式打印头61代替第一实施例中热敏式打印机1中的热式打印头4。
在下面的描述中，与第一实施例中描述的热式打印头4相似或相同的元件，用相同的附图标记表示并不再赘述。
热式打印头61具有储热层62，代替热式打印头4中的储热层12。
在储热层62中，空心部分26也在储热层12的厚度方向上布置。更具体地，空心部分26通过用千万亿分之一秒的激光进行激光加工形成于储热层62中。千万亿分之一秒的激光的输出设定为随着空心部分26靠近加热电阻器13所在的表面而降低。
用于储热层62激光加工过程中的千万亿分之一秒的激光的功率变得越高，形成于储热层62中的空心部分26变得越大，同时千万亿分之一秒的激光的功率变得越低，形成于储热层中的空心部分26变得越小。
因此，如上所述，用于储热层62激光加工过程中的千万亿分之一秒的激光的功率随着距加热电阻器13所在的储热层62的表面距离的减少而降低，形成于储热层62内的空心部分26随着空心部分26靠近加热电阻器13所在的表面而变小。
在附图9中，显示了一个三排空心部分26沿着储热层62表面布置的例子。所述三排空心部分26的尺寸互不相同，并沿着储热层62的厚度方向布置。附图9中，在组成三排空心部分26中的空心部分26中，最靠近基板11的一排空心部分用26L表示，最靠近加热电阻器13的一排空心部分用26S表示，位于上述两排空心部分之间的空心部分用26M表示。需要注意的是，尽管附图9所示的例子中，空心部分26之间的间隔(也就是空心部分26中心之间的间隔)在各自排的空心部分26中是不变的，但本发明不限于此，空心部分26之间的间距可以是任意的。
在上述结构的热式打印头61中，由于储热层62的密度随着距支撑储热层62的基板11的距离的增加而增加，储热层62的强度可以得到保证，同时热式打印头61具有这样的结构，即储热层62内具有形成于其中的空心部分26。
因此，应用热式打印头61的热敏式打印机具有极好的耐用性。
第五实施例
参照附图10和附图11，下面说明本发明的第五实施例。这里，图10是根据此实例的热式打印头71的制造过程的纵剖面图，图11是根据此实施例的加工好的热式打印头71的结构的纵剖面图。
本实施例中所述的热敏式打印机用热式打印头71代替第一实施例中热敏式打印机1中的热式打印头4。
在下面的描述中，与第一实施例中描述的热式打印头4相似或相同的元件，用相同的附图标记表示并不再赘述。
热式打印头71具有储热层72，代替热式打印头4中的储热层12。
储热层72不是用叠层方法形成于基板11上的，而是由通过粘结层73与基板11粘结在一起的玻璃板构成，换句话说，在热式打印头71中，基板11和储热层72通过他们之间的粘结层73粘结在一起。
粘结层73具有一凹入部分或开口，所述凹入部分或开口位于与储热层72上与加热电阻器13所在的区域相对的区域，在此实施例中，开口74延伸至基板11，在粘结层73中与储热层72上加热电阻器13所在的区域相对的区域形成。
进一步说，储热层72具有图11所示的，位于其内的空心部分26，空心部分26在如附图10所示的储热层72被粘结至基板11上后，通过激光加工形成。
在上述结构的热式打印头71中，如上所述，粘结层73中的开口74位于储热层72的基板11侧的进行激光加工的区域。
因此，当用激光在由玻璃制造的储热层72中加工形成空心部分26时，由于激光加工区域的玻璃72a可以进入粘结层73的开口74，空心部分26能够顺利形成，提高产率。
因此，应用热式打印头71的热敏式打印机可以降低制造成本。
这里，在此实施例中，尽管显示了一个空心部分26在具有反射层33的储热层32中形成的实施例，所述反射层33起到标记作用，但本发明不限于此，例如，空心部分26可以以基板和储热层12之间的边界作为标记形成。
需要注意的是，尽管，在上述各个实施例中，显示了热式打印头中的加热电阻器层21，独立电极22，以及公共电极23用薄膜加工准备的例子，但本发明不限于此，加热电阻器层21，独立电极22，以及公共电极23也可以用厚膜加工准备，所述厚片加工用金树脂盐酸、钌氧化物或类似物质。
此外，尽管在上述各个实施例中，显示了多个空心部分26位于储热层12(或储热层32)中与加热电阻器13的加热电阻器层21相对的区域，但本发明不限于此，例如，如附图12所示，一曲折的空心部分26可以在储热层12上与加热电阻器13的加热电阻器层21相对的区域、距加热电阻器13所在的表面一定距离的某一位置处通过用千万亿分之一秒的激光加工形成。
在此实施例中，空心部分26a同时起到控制从加热电阻器13至基板11的热流入量的隔热层的作用。此外，由于在储热层12(或储热层32)中位于空心部分26a之间的部分(也就是夹在空心部分26a之间的部分)起到支撑储热层12(或储热层32)中空心部分26a的上下部分的支柱的作用，储热层12(或储热层32)、甚至空心部分26a周围的强度得到保证。
需要注意的是，此实施例中的曲折形状包括规则的纵横延伸的弯曲几何形状。
此外，本发明可应用于各种形式的热式打印头，无论这些热式打印头是全釉面型结构，部分釉面型还是边缘接近型等其他结构。
此外，本发明可应用于各种形式的热敏式打印机，例如一用热敏纸的直接热敏式打印机，一用热传送墨带的例如熔融的或升华型打印机，或最近的，在图像被印刷至一片状介质上后，在一刚性介质上重复转印被印图像的打印机。
此外，除了上述各实施例提及的热式打印头4和31外，本发明还可以应用到具有其他膜状加热元件的电子元件，例如具有与热式打印头4和31类似结构的热敏式擦写磁头，需要热固定的打印机等的固定加热器，以及光导型光学元件的薄膜加热电阻元件。此外，本发明还可应用于热敏式喷墨头和泡式喷墨头。
权利要求
1.一种加热电阻元件，包括基板；形成于基板一表面的、由玻璃制成的储热层；设置在储热层上的加热电阻器；其中多个空心部分和弯曲的空心部分之一在与一表面上形成加热电阻器的位置隔开的位置处、在储热层中与加热电阻器相对的区域通过利用千万亿分之一秒的激光加工形成。
2.如权利要求
1所述的加热电阻元件，其特征在于从加热电阻器所在的储热层表面至空心部分的距离设定为等于或大于1微米至小于或等于30微米的范围内。
3.如权利要求
1所述的加热电阻元件，其特征在于储热层具有位于距加热电阻器所在的表面一定距离的反射层，加热电阻器沿该表面形成。
4.如权利要求
1所述的加热电阻元件，其特征在于空心部分在储热层厚度方向上的尺寸大于空心部分沿储热层表面方向上的尺寸。
5.一种加热电阻元件，包括基板；位于基板上的储热层；以及设置在储热层上的加热电阻器，其中所述储热层与加热电阻器相对的区域有一空心部分，以及，储热层中与空心部分邻近的部分的比重设定为大于储热层中的其他部分。
6.如权利要求
5所述的加热电阻元件，其特征在于储热层中与空心部分邻近的部分比储热层中的其他部分硬。
7.如权利要求
5所述的加热电阻元件，其特征在于储热层表面与空心部分相对的部分形成凸面。
8.如权利要求
5所述的加热电阻元件，其特征在于空心部分由激光加工形成。
9.如权利要求
5所述的加热电阻元件，其特征在于空心部分由千万亿分之一秒的激光加工形成。
10.如权利要求
1或5所述的加热电阻元件，其特征在于储热层中空心部分的密度随着空心部分靠近加热电阻器所在的表面而降低。
11.如权利要求
1或5所述的加热电阻元件，其特征在于空心部分在储热层内用千万亿分之一秒的激光经过激光加工形成，千万亿分之一秒的激光的输出随着距加热电阻器所在的表面的距离的减少而减弱。
12.如权利要求
1或9所述的加热电阻元件，其特征在于基板和储热层通过一在他们之间的粘结层结合在一起，所述粘结层具有凹入部分或开口，所述凹入部分或开口位于储热层中与加热电阻器所在的区域相对的部分，所述储热层具有在储热层被粘结到基板上后用激光加工形成的空心部分。
13.一种包含有权利要求
1所述加热电阻元件的热式打印头。
14.一种使用权利要求
13所述热式打印头的打印机。
15.一种加热电阻元件的制造方法，所述加热电阻元件包括基板，形成于基板上的用玻璃制造的储热层，储热层上有加热电阻器，所述制造方法包括在储热层与加热电阻器相对的区域通过激光加工形成空心部分，所述激光是千万亿分之一秒的激光。
16.如权利要求
15所述的加热电阻元件的制造方法，进一步包括空心部分这样形成，使得储热层中空心部分的密度随着空心部分靠近加热电阻器所在的表面而降低。
17.如权利要求
15所述的加热电阻元件的制造方法，进一步包括在激光加工过程中，空心部分用千万亿分之一秒的激光加工形成，所述千万亿分之一秒的激光的输出随着距加热电阻器所在的储热层表面的距离减小而减弱。
18.一种加热电阻元件的制造方法，所述加热电阻元件包括基板，形成于基板上的储热层，储热层上有加热电阻器，所述制造方法包括在储热层与加热电阻器相对的区域通过激光加工形成空心部分。
19.如权利要求
18所述的加热电阻元件的制造方法，进一步包括激光加工过程如此实施，使得储热层中靠近空心部分的比重大于储热层中其他部分的比重。
20.如权利要求
18所述的加热电阻元件的制造方法，进一步包括激光加工过程如此实施，使得储热层中与空心部分邻近的部分比储热层中的其他部分硬。
21.如权利要求
18所述的加热电阻元件的制造方法，进一步包括储热层表面与空心部分相对的部分通过激光加工制成凸面。
22.如权利要求
15所述的加热电阻元件的制造方法，其特征在于基板和储热层通过一在他们之间的粘结层结合在一起，所述粘结层具有凹入部分或开口，所述凹入部分或开口位于储热层中与加热电阻器所在的区域相对的部分，所述储热层具有在储热层被粘结到基板上后用激光加工形成的空心部分。
23.如权利要求
15所述的加热电阻元件的制造方法，进一步包括储热层如此形成，使得在距加热电阻器所在的表面一定距离的位置处提供一反射层，以及，在储热层中与加热电阻器相对的区域通过应用千万亿分之一秒的激光加工形成空心部分，所述反射层作为加工位置的标记。
专利摘要
本发明涉及一种热式打印头，所述热式打印头具有基板；形成于基板一表面的、由玻璃制造的储热层，储热层上有加热电阻器。多个空心部分在与一表面上形成加热电阻器的位置隔开的位置处、在储热层中与加热电阻器相对的区域通过利用千万亿分之一秒的激光加工形成。这样，提供一种加热电阻元件，以及应用加热电阻元件的热式打印头和打印机，和一种加热电阻元件的制造方法，所述加热电阻元件提高了加热电阻器热效率以减少能耗，提高了加热电阻器下基板的强度，使得加工过程简单化、成本低。
文档编号H05B3/10GK1990259SQ200610064280
公开日2007年7月4日 申请日期2006年10月25日
发明者东海林法宜, 佐藤义则, 师冈利光 申请人:精工电子有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan