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Dokumentenidentifikation DE69233500T2 15.09.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0000683053
Titel Thermodruckkopf und Vorrichtung dafür
Anmelder Rohm Co. Ltd., Kyoto, JP
Erfinder Taniguchi, Hideo, Kyoto-shi, Kyoto, JP;
Onishi, Hiroaki, Kyoto-shi, Kyoto, JP
Vertreter Weickmann & Weickmann, 81679 München
DE-Aktenzeichen 69233500
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 28.01.1992
EP-Aktenzeichen 951107226
EP-Offenlegungsdatum 22.11.1995
EP date of grant 13.04.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.09.2005
IPC-Hauptklasse B41J 2/335

Beschreibung[de]

Die folgende Erfindung betrifft einen Thermodruckkopf mit einer verbesserten Wirksamkeit sowie sein Herstellungsverfahren.

Thermoköpfe werden in jene vom Teilüberzugstyp, Doppelteilüberzugstyp und Überkantentyp eingeteilt. Wie in 12 gezeigt ist, umfasst der Thermokopf vom Teilüberzugstyp ein Substrat 1, eine auf dem Substrat benachbart zu seinem Kantenabschnitt gebildete, partielle Überzugsschicht 2 mit einer Breite von ungefähr 300 &mgr;–1200 &mgr; und einer nach außen konvexen Konfiguration, eine über der partiellen Überzugsschicht 2 gebildete Widerstandsfilmschicht 3, gemeinsame und individuelle Elektroden 5 und 6, welche auf der Widerstandsfilmschicht 3 an den oberen Positionen der Überzugsschicht 2 gegenüberliegend gebildet sind, um einen Heizabschnitt 4 oben auf der Überzugsschicht 2 zu bilden, und einen Schutzfilm 7, welcher diese Schichten insgesamt bedeckt. Der Thermokopf vom Doppelteilüberzugstyp ist dem Thermokopf vom Teilüberzugstyp ähnlich, abgesehen davon, dass ein Teil der an dem Heizabschnitt 4 platzierten Überzugsschicht 2 durch Ätzen o. Ä. des Überzugs, wie durch 2a in 13 gezeigt, zu einer aufwärts konvexen Konfiguration gebildet ist.

Der Thermokopf vom Überkantentyp ist ein Thermokopf, bei dem die Überzugsschicht 2 und der Heizabschnitt 4 derart gebildet sind, dass sie, wie in 14 gezeigt, die Kante des Substrats 1 bedecken. 15 zeigt eine Modifikation des in 14 dargestellten Thermokopfes, bei der der Kantenabschnitt des Substrats 1 schräg geschnitten ist, um eine Schräge 1B angrenzend an die obere Fläche 1A des Substrats 1 und eine Kantenfläche 1C zu bilden, welche an die Schräge 1B angrenzt und orthogonal zu der oberen Fläche 1A steht. Überzugsschichten 2A, 2B und 2C sind über den entsprechenden Flächen 1A, 1B bzw. 1C gebildet. Der Heizabschnitt 4 ist an der Schräge 1B gebildet.

Um das Bedrucken eines rauen Blattes zu ermöglichen und die Effizienz des Thermokopfes zu vergrößern, ist es erforderlich, Druck auf das Farbband, das Übertragungsblatt und die Schreibwalze am Heizabschnitt zu fokussieren. Bei Thermoköpfen vom Teilüberzugstyp und Doppelteilüberzugstyp wird das Eingreifen der Überzugsschicht 2 mit der Gummiwalze 10 durch das Farbband 8 und das Übertragungsblatt 9 am Heizabschnitt 4 jedoch erweitert und so keine ausreichende Druckkonzentration am Heizabschnitt 4 vorgesehen, wie in 16 zu sehen ist. Ein solches Problem kann in gewisser Weise durch den Thermokopf vom Überkantentyp überwunden werden. Derzeit jedoch muss der Thermokopf vom Überkantentyp aus 14 ein Substrat umfassen, welches eine Dicke von ungefähr 2 mm aufweist, so dass die inhärenten Vorteile des Thermokopfes vom Überkantentyp nicht voll erzielt werden.

Der Herstellung der konventionellen Thermoköpfe ist gemein, dass ein Substrat für jeden individuellen Thermokopf an seiner Seitenkante bearbeitet werden muss, bevor Filmbildung und Mustergebung erfolgen. So kann eine Reihe von Thermoköpfen nicht aus einem einzigen, großen Substrat gefertigt werden. Wenn es erwünscht ist, einen Thermokopf vorzusehen, bei welchem die Wirksamkeit durch das Fokussieren von Druck auf den Heizabschnitt verbessert ist, wird die Produktion schwierig und teuer, was zu einer Erhöhung der Kosten für einen Thermokopf führt.

Sowohl JP-A-62111764 als auch JP-A-1257064 offenbaren einen Thermokopf, umfassend

  • (a) ein Substrat mit einer im Wesentlichen planaren oberen Fläche und einer Kante;
  • (b) eine Überzugsschicht, welche gebildet ist, um die obere Fläche des Substrats benachbart zu der Kante zu bedecken;
  • (c) einen auf der Überzugsschicht gebildeten Widerstandsfilm;
  • (d) ein auf dem Widerstandsfilm gebildetes Elektrodenmuster; und
  • (e) einen zwischen dem Elektrodenmuster gebildeten Heizabschnitt zum Ausführen des Druckens in Thermoübertragungsweise, wenn das Elektrodenmuster mit elektrischem Strom versorgt wird.

Das US-Patent 4,968,996 beschreibt einen Thermodruckkopf, bei welchem die Basisplatte mit einer Druckendfläche versehen ist, welche schmäler ist als die Dicke der Basisplatte, indem eine geneigte Fläche entlang einer der Eckkanten der Endfläche anliegend an eine der Hauptflächen der Basisplatte gebildet ist. Alternativ kann eine schmälere Endfläche, welche als die Druckendfläche dient, definiert sein, indem geneigte Flächen entlang der zwei Eckkanten der ursprünglichen Endfläche der Basisplatte gebildet sind. In jedem Fall kann durch geeignete Selektion der Breite der Druckendfläche eine Überzugsschicht von geeigneter Qualität über der Druckendfläche gebildet sein, indem die Oberflächenspannung der Überzugsschicht in ihrem geschmolzenen Zustand genutzt wird. Durch Abschrägung der Seitenkanten der Ecken entlang den lateralen Enden der Druckendfläche ist der Thermodruckkopf mit einer glatten Kontaktfläche versehen, welche eine laterale Breite für einen guten Kontakt mit einem Printmedium und einen hohen Glättegrad für die Bewegung des Druckkopfes bezüglich des Printmediums aufweist.

Dennoch bleibt es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Thermokopf vorzusehen, welcher kostengünstig mit einer erhöhten Druckkonzentration am Heizabschnitt und somit mit einer verbesserten Druckeffizienz hergestellt werden kann.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Thermokopf vorzusehen, welcher eine verbesserte Effizienz aufweist und hervorragend von dem Farbband getrennt werden kann.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Thermokopf vorzusehen, welcher eine verbesserte Effizienz aufweist und bei dem der Mustergebungsprozess vereinfacht ist.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren für die kostengünstige Herstellung eines Thermokopfes mit einer verbesserten Druckeffizienz vorzusehen.

Die vorliegende Erfindung sieht einen Thermokopf vor, umfassend

  • (a) ein Substrat mit einer im Wesentlichen planaren oberen Fläche, einer Seitenfläche und einer Kante zwischen der oberen Fläche und der Seitenfläche des Substrats;
  • (b) eine an der oberen Fläche des Substrats benachbart zu der Kante gebildete Überzugsschicht;
  • (c) einen an der Überzugsschicht gebildeten Widerstandsfilm;
  • (d) ein auf dem Widerstandsfilm gebildetes Elektrodenmuster; und
  • (e) einen zwischen dem Elektrodenmuster gebildeten Heizabschnitt zum Ausführen des Druckens in Thermoübertragungsweise, wenn das Elektrodenmuster mit elektrischem Strom versorgt wird;
dadurch gekennzeichnet, dass die Überzugsschicht eine im Wesentlichen planare obere Fläche gegenüber der oberen Fläche des Substrats aufweist und eine Seitenfläche aufweist, welche bündig mit der Seitenfläche des Substrats zwischen der oberen Fläche und der Kante derart gebildet ist, dass die Überzugsschicht die Seitenfläche des Substrats nicht bedeckt, wobei sich die Seitenfläche im Wesentlichen orthogonal zu der oberen Fläche von der Kante erstreckt, um einen Eckabschnitt zwischen der oberen Fläche und der Seitenfläche zu bilden, wobei der Heizabschnitt an dem Eckabschnitt gebildet ist.

Bei diesem Thermokopf ist der Heizabschnitt derart gebildet, dass der Eckabschnitt der Überzugsschicht bedeckt ist. Daher wird Druck nicht unnötigerweise auf die Abschnitte der Überzugsschicht und des Substrats verteilt, welche außerhalb des Heizabschnitts liegen. Der Druck wird während des Betriebs vollständig auf den Heizabschnitt fokussiert. Das Überzugssubstrat ist halb eingeschnitten, so dass das Substrat direkt zum nachfolgenden Schritt, wie beispielsweise der Filmbildung oder Mustergebung ohne vollständige Teilung bewegt wird. So können Thermoköpfe als Massenware mit einer Reduzierung der Kosten für einen Thermokopf hergestellt werden.

Da der größte Teil des Heizabschnitts an dem Thermokopf auf dem Eckabschnitt gebildet ist, ist der Abstand zwischen dem Heizabschnitt und der Seitenkantenfläche des Substrats kleiner, was die Trennung des Farbbands von dem Heizabschnitt verbessert.

Die vorliegende Erfindung sieht auch ein Verfahren zum Herstellen eines Thermokopfes vor, welches die folgenden Schritte umfasst:

  • (a) Bilden einer Überzugsschicht auf einer im Wesentlichen planaren, oberen Fläche eines Substrats, wobei die Überzugsschicht eine im Wesentlichen planare obere Fläche gegenüber der oberen Fläche des Substrats umfasst;
  • (b) Schneiden von wenigstens der Überzugsschicht, um wenigstens eine Nut mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt zu bilden, wobei das Bilden dieser Nut so ausgelegt ist, dass eine Seitenfläche zwischen der oberen Fläche der Überzugsschicht und dem Boden der Nut gebildet wird, wobei die Seitenfläche im Wesentlichen orthogonal zu der oberen Fläche verläuft, um einen Eckabschnitt zwischen der oberen Fläche und der Seitenfläche zu bilden;
  • (c) Bilden einer Widerstandsfilmschicht über der oberen Fläche, der Seitenfläche und dem Eckabschnitt;
  • (d) Bilden eines Heizabschnitts auf dem Eckabschnitt durch Bilden eines Musters von Elektrodenleitern auf der Widerstandsfilmschicht; und
  • (e) Schneiden des Substrats benachbart zu der Überzugsschicht in der im Schritt (b) gebildeten Nut derart, dass die Seitenfläche bündig mit einer Seitenfläche des Substrats ist, wobei die Überzugsschicht die Seitenfläche nicht bedeckt.

Gemäß diesem Verfahren kann eine Vielzahl von Thermoköpfen gleichzeitig gebildet werden, von denen jeder Druck auf den Heizabschnitt fokussieren kann, um die Effizienz beim Drucken zu verbessern, wobei nicht durchgehende, halb eingeschnittene Nuten verwendet werden, um das Substrat in eine Vielzahl von Thermoköpfen zu teilen, einen Film zu bilden und einen Heizabschnitt an jedem durch diese Nuten gebildeten Eckabschnitt auszubilden. Ein abgerundeter Eckabschnitt kann gebildet sein, um jegliche Bildung von Graten und/oder Ausschnitten zu verhindern. Die Filmbildungs- und Musterbildungsschritte können so leicht an der glatten Fläche des Thermokopfes erfolgen und so den Heizabschnitt mit einer stabilen Konfiguration bilden.

Beispiele der vorliegenden Erfindung werden jetzt mit Bezug zu den Zeichnungen erläutert, für die gilt:

1 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des primären Teils einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäß gebildeten Thermokopfes;

2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des primären Teils einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäß gebildeten Thermokopfes;

3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des primären Teils einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäß gebildeten Thermokopfes;

4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des primären Teils einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäß gebildeten Thermokopfes;

5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des primären Teils einer alternativen Anordnung eines Thermokopfes;

6 ist eine Ansicht, welche einen Schritt eines Verfahrens zur Herstellung des Thermokopfes aus 5 darstellt;

7 ist eine Ansicht, welche einen Schritt eines Verfahrens zur Herstellung des Thermokopfes aus 5 darstellt;

8 ist eine Ansicht, welche einen Schritt eines Verfahrens zur Herstellung des Thermokopfes aus 5 darstellt;

9 ist eine Ansicht, welche einen Schritt eines Verfahrens zur Herstellung des Thermokopfes aus 5 darstellt;

10 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel für ein Drucksystem darstellt, das einen erfindungsgemäß gebildeten Thermokopf umfasst;

11 ist eine Ansicht, welche die Details des Druckmechanismus eines Drucksystems erläutert, welches einen erfindungsgemäß gebildeten Thermokopf umfasst;

12 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des primären Teils eines nach dem Stand der Technik gebildeten Thermokopfes;

13 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des primären Teils eines nach dem Stand der Technik gebildeten Thermokopfes;

14 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des primären Teils eines nach dem Stand der Technik gebildeten Thermokopfes;

15 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des primären Teils eines nach dem Stand der Technik gebildeten Thermokopfes; und

16 ist eine Ansicht, welche den Thermokopf nach dem Stand der Technik während seines Betriebs darstellt.

1 zeigt eine Querschnittsansicht des primären Teils einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäß gebildeten Thermokopfes 100. Der Thermokopf 100 umfasst ein Substrat 101, eine untere Überzugsschicht 102, welche an der oberen Fläche des Substrats 101 gebildet ist, eine an der unteren Überzugsschicht 102 gebildete Widerstandsfilmschicht 103, an der Widerstandsschicht 103 gebildete gemeinsame und individuelle Elektroden 105, 106 und einen Schutzfilm 107, welcher so gebildet ist, dass er alle Schichten und Elektroden bedeckt.

In dem Thermokopf 100 wird Wärme an einem Abschnitt der Widerstandsfilmschicht 103 erzeugt, an dem die Elektroden 105 und 106 nicht gebildet sind. So definiert ein Teil des Schutzfilms 107, welcher den Wärme erzeugenden Teil der Widerstandsfilmschicht 103 bedeckt, einen Heizabschnitt 104, an dem ein Farbband oder wärmeempfindliches Blatt anliegt, um das Drucken auszuführen.

Der Thermokopf 100 ist dadurch gekennzeichnet, dass er den Heizabschnitt 104 an einem Eckabschnitt 123 umfasst. Ein solcher Eckabschnitt 123 ist durch eine Schnittstelle zwischen der oberen Fläche 121 und der Seitenfläche 122 an der Überzugsschicht 102 definiert. Genauer ist die Widerstandsfilmschicht 103 von der oberen Überzugsseite 121 zu der seitlichen Überzugsseite 122 gebildet, während gleichzeitig der Heizabschnitt 104 an dem Eckabschnitt 123 gebildet ist. Die gemeinsame Elektrode 105 befindet sich an der seitlichen Überzugsseite 122, während die individuelle Elektrode 106 an der oberen Überzugsseite 121 angeordnet ist. Das Drucken erfolgt also an dem Heizabschnitt 104, welcher an dem Eckabschnitt 123 gebildet ist.

2 zeigt einen Thermokopf 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Thermokopf 200 umfasst einen partiellen Überzug 202 anstatt der unteren Überzugsschicht 102 des Thermokopfes der ersten Ausführungsform. Da der Thermokopf 200 den partiellen Überzug 202 umfasst, ist ein Teil einer Widerstandsfilmschicht 203 direkt auf dem Substrat 201 platziert. So nimmt die Dicke des partiellen Überzugs 202 an dem Thermokopf 200 in Richtung des Kantenabschnitts des Substrats 201 nach und nach ab. In ähnlicher Weise umfasst der Thermokopf 200 einen Heizabschnitt 204, welcher an einem durch eine Schnittstelle zwischen der oberen Überzugsseite 221 und der seitlichen Überzugsseite 222 definierten Eckabschnitt 223 gebildet ist. Eine gemeinsame Elektrode 205 ist an der seitlichen Überzugsseite 222 gebildet, während eine individuelle Elektrode 206 an der oberen Überzugsseite 221 gebildet ist.

Da der Heizabschnitt an dem Eckabschnitt der Überzugsschicht gebildet ist, welche sich orthogonal oder im Wesentlichen orthogonal zu der oberen Seite des Substrats an jedem der in den 1 und 2 gezeigten Thermoköpfe 100 und 200 erstreckt, können die Thermoköpfe 100 oder 200 Druck auf den Heizabschnitt fokussieren, wenn der Thermokopf durch ein wärmeempfindliches Papierblatt gegen eine Walze gedrückt wird.

3 zeigt eine Querschnittsansicht der primären Teile einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäß gebildeten Thermokopfes. Der Thermokopf der dritten Ausführungsform ist im Wesentlichen derselbe wie derjenige der ersten Ausführungsform. Jedoch unterscheidet sich die dritte Ausführungsform von der ersten Ausführungsform dadurch, dass der Thermokopf der dritten Ausführungsform im Gegensatz zu dem Thermokopf der ersten Ausführungsform, welcher eine schart gebildete Ecke 123 aufweist, einen gerundeten Eckabschnitt 523 umfasst.

Komponenten, welche denjenigen der ersten Ausführungsform ähneln, sind durch ähnliche Bezugszeichen gekennzeichnet und werden nicht weiter beschrieben. Der gerundete Eckabschnitt 523 dient dazu, jegliche Bildung von Graten und/oder Ausschnitten zu verhindern und die Musterbildung zu fördern.

4 zeigt eine Querschnittsansicht der primären Teile eines Thermokopfes 800 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Thermokopf 800 umfasst eine Basisanordnung, welche ein Substrat 801, eine an der oberen Seite des Substrats 801 gebildete untere Überzugsschicht 802, eine an der unteren Überzugsschicht 802 gebildete Widerstandsfilmschicht 803, an der Widerstandsfilmschicht 803 gebildete gemeinsame und individuelle Elektroden 805, 806 und eine Schutzschicht 807 umfasst, die gebildet ist, um die Widerstandsfilmschicht 803 und die Elektroden 805, 806 zu bedecken. Diese Basisanordnung unterscheidet sich nicht von derjenigen des gemäß der ersten Ausführungsform gebildeten Thermokopfes 100.

Der Thermokopf 800 ist dadurch gekennzeichnet, das ein Heizabschnitt 822 an einer Stelle gebildet ist, welche zu der Mitte des Substrats von einem Überzugsschichteckabschnitt 823 versetzt ist, welcher durch eine Schnittstelle zwischen der oberen Überzugsseite 821 und der seitlichen Überzugsseite 822 definiert ist. Mit anderen Worten ist die Widerstandsfilmschicht 803 von der oberen Überzugsseite 821 zu der seitlichen Überzugsseite 822 gebildet. Die gemeinsame Elektrode 805 ist an dem oberen Abschnitt der seitlichen Überzugsseite 822 gebildet, während die individuelle Elektrode 806 mit Ausnahme von deren Kante an der oberen Überzugsseite 821 gebildet ist. Auf diese Weise ist der Heizabschnitt 804 an einer Position gebildet, welche von dem Eckabschnitt 823 zu der Mitte des Substrats hin verschoben ist.

Auf Grund einer solchen Position des Heizabschnitts 804 kann der Thermokopf 800 in geeigneter Weise durch ein wärmeempfindliches Blatt oder Band gegen die Walze gedrückt werden, während ein gewisser Druck auf den Heizabschnitt 804 konzentriert ist. Folglich können das Heizen und das Drücken gleichzeitig und effizient durchgeführt werden. Darüber hinaus kann die Musterbildung leichter durchgeführt werden, da der größte Teil des Heizabschnitts 804 an der oberen Fläche 821 der Überzugsschicht 802 gebildet ist, und die gemeinsame Elektrode anliegend an die obere Kante der Seitenwand des Substrats gebildet ist.

Durch Bilden von Nuten 811 in einer rechteckigen Konfiguration kann der Thermokopf 800 gemäß einem Verfahren hergestellt werden, welches dem nachfolgend in Zusammenhang mit den 6 bis 9 beschriebenen ähnlich ist.

Der Thermokopf der vierten Ausführungsform erleichtert die Musterbildung, da der Heizabschnitt an der oberen Fläche der Überzugsschicht an einer Stelle gebildet ist, welche von dem Eckabschnitt der Überzugsschicht hin zur Mitte des Substrats versetzt ist.

5 zeigt eine Querschnittsansicht des primären Teils eines Thermokopfes 900 gemäß einer alternativen Anordnung, welche nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist.

Der Thermokopf 900 umfasst eine Basisanordnung, welche ein keramisches Substrat 901, eine an der oberen Seite des Substrats 901 gebildete untere Überzugsschicht 902, eine an der unteren Überzugsschicht 902 gebildete Widerstandsfilmschicht 903, an der Widerstandsfilmschicht 903 gebildete gemeinsame und individuelle Elektroden 905, 906 und eine Schutzschicht 907 umfasst, die derart gebildet ist, dass sie die Widerstandsfilmschicht 903 und die Elektroden 905, 906 bedeckt.

Der Thermokopf 900 ist dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kantenabschnitt 902a der Überzugsschicht 902 nach außen erstreckt und so einen gewölbten Abschnitt 925 an der oberen Kante der Überzugsschicht 902 bildet, welcher durch eine Schnittstelle zwischen der oberen Überzugsseite 921 und der seitlichen Überzugsseite 922 gebildet ist. An dem gewölbten Abschnitt 925 ist ein Heizabschnitt 904 gebildet, indem die gemeinsame Elektrode 905 an der seitlichen Überzugsseite 922 und die individuelle Elektrode 906 an der oberen Überzugsseite 921 gebildet ist.

Der Thermokopf 900 aus 5 kann gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt werden.

Wie in 6 gezeigt ist, wird zunächst eine halb eingeschnittene Nut 911 mit einer Tiefe d, welche der Dicke der Überzugsschicht 902 entspricht oder dicker ist, an dem keramischen Substrat 901 auf der oberen Fläche, an der die Überzugsschicht 902 gebildet worden ist, gebildet. Diese Nut 911 wird in einer rechteckigen Ausführung derart gebildet, dass ein Eckabschnitt 923 an der Überzugsschicht 902 an jeder oberen Kante der Nut 911 mit einem Winkel &agr; gebildet wird.

Die Tiefe d der Nut 911 kann der Dicke der Überzugsschicht 902 entsprechen oder geringer sein. Dies trifft zu, wenn die Überzugsschicht eine relativ große Dicke aufweist. Trotz fehlender Darstellung ist eine Vielzahl solcher Nuten 911 tatsächlich an dem Substrat 901 gebildet und weist derartige Maße auf, dass eine Vielzahl von Thermoköpfen dadurch weg geschnitten werden kann.

Wird das Substrat bearbeitet, um die halb eingeschnittenen Nuten zu bilden, können sich an den Eckabschnitten 923 der Überzugsschicht 902 Grate und/oder Ausschnitte bilden. Ferner liegt eine geringere Oberflächenglätte vor. Daher wird das Substrat 901 einer Wärmebehandlung bei 900°C unterzogen.

Wird das gesamte Substrat bei einer erhöhten Temperatur von ungefähr 900°C wärmebehandelt, wird die Überzugsschicht 902 an dem Substrat 901 auf eine Temperatur erwärmt, welche den Erweichungspunkt, an dem die Überzugsschicht 902 eine Fließfähigkeit aufweist, überschreitet. In einem solchen Fließzustand wird die Temperatur der Überzugsschicht 902 geringfügig verringert, um die Fließfähigkeit auf dem gewünschten Niveau beizubehalten, während eine gewünschte Viskosität aufrecht erhalten wird. Unter solchen Umständen wird ferner nur die Oberfläche der Überzugsschicht 902 erwärmt. Folglich wölbt sich die Kante der Überzugsschicht 902 aufgrund der Oberflächenspannung an der Überzugsschicht 902. Dies ist das gleiche Phänomen wie bei einem großen Flüssigkeitstropfen, welcher in der Mitte einen ausgesparten Abschnitt und an der Peripherie einen erhobenen Abschnitt umfasst. Der daraus folgende, gewölbte Kantenabschnitt ist ein in 7 gezeigter gewölbter Abschnitt 925. Der gewölbte Abschnitt 925 erfüllt eine wirksame Funktion bei der alternativen Anordnung aus 5.

Darüber hinaus führt die Wärmebehandlung zu einem gerundeten Eckabschnitt und einer glatteren Oberfläche, sodass der nachfolgende Musterbildungsvorgang erleichtert wird. Wird das gesamte Substrat nach und nach abgekühlt, nachdem es zuvor bei 900°C wärmebehandelt wurde und nur die Oberfläche bei einer Temperatur geringfügig unter 900°C bearbeitet wurde, weist der gewölbte Abschnitt eine Krümmung R gleich 100 und eine Höhe gleich 7 &mgr; auf. Wird die Überzugsschicht 902 nach und nach abgekühlt, wird daher in dem amorphen Glas keine Belastung erzeugt. Dies führt zu einem stabilen Thermokopf.

Nach der Wärmebehandlung werden der Widerstandsfilm 903, die gemeinsame Elektrode 905 und die individuellen Elektroden 906 gebildet und mittels des bekannten Photolitographieverfahrens gerastert. Dann wird der Schutzfilm 907 gebildet, um, wie in 8 gezeigt, das Vor-Teilungs-Substrat zu bilden. Schließlich wird das Substrat entlang einer Linie A-A in 8 in eine Vielzahl von individuellen Thermoköpfen 900, welche in 9 gezeigt sind, aufgeteilt. Folglich ist es möglich, Thermoköpfe 900 zu erzielen, welche gemäß der zuvor beschriebenen alternativen Anordnung gebildet sind.

Obgleich die alternative Anordnung mit einer rechteckigen Ausführung der Nuten beschrieben worden ist, kann das halbe Einschneiden mit einem Winkel ausgeführt werden, um den gewölbte Abschnitt auf dieselbe Weise zu erzielen. Obgleich die alternative Ausführungsform mit Bezug zu dem Substrat beschrieben worden ist, welches vollständig mit der Überzugsschicht bedeckt ist, kann sie ebenfalls in ähnlicher Weise mit einem Substrat vom partiellen Überzugstyp einschließlich einer Überzugsschicht gebildet sein, welche eine geringere Größe aufweist, als der gesamte Flächenbereich des Substrats.

Ist der oben genannte Winkel &agr; stumpf, wird die Kante der Überzugsschicht durch Wärmebehandlung gerundet. Ein gewölbter Kantenabschnitt wird normalerweise nicht gebildet. Gibt es andere Faktoren, wie einen Winkel &agr; nahe 90 Grad oder die vergrößerte Dicke der Überzugsschicht, kann ein gewölbter Kantenabschnitt wie in der alternativen Anordnung in 5 gebildet sein. In einem solchen Fall kann der resultierende Thermokopf als Thermodruckkopf einschließlich eines gewölbten Kantenabschnitts 925 Anwendung finden.

In der ersten bis vierten Ausführungsform entspricht die Größe des Heizabschnitts ungefähr 100 &mgr; bis ungefähr 200 &mgr;, wobei dessen Neigung ungefähr 60 &mgr; entspricht.

Bei der alternativen Anordnung in 5 sind die halb eingeschnittenen Nuten von rechteckigem oder im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt gebildet, und der gewölbte Abschnitt ist an dem Kantenabschnitt der Überzugsschicht durch Wärmebehandlung gebildet. Da der Heizabschnitt an dem gewölbten Abschnitt vor dem Schneiden des Substrats gebildet und gerastert wird, kann eine Reihe kostengünstiger Thermoköpfe mit verbesserter Wirksamkeit gleichzeitig hergestellt werden. In jedem Fall kann der Thermokopf dieser alternativen Anordnung klarer drucken, da der Heizabschnitt in größerer Nähe zu dem Druckabschnitt gebildet ist.

10 zeigt die Anordnung eines Drucksystems 40 einschließlich eines Thermokopfes, weicher gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist. Das Drucksystems 40 umfasst eine Einlassöffnung 44 zum Einführen eines Dokuments 42 in das System, eine Zuführrolle 46 zum Transportieren des Dokumentes zu dem Thermokopf, einen Bildsensor 48 zum Lesen des Dokuments, einen Druckabschnitt 50 zum Drucken eines Aufzeichnungsblattes 54 und einer Aufzeichnungswalzenrolle 52, welche benachbart zu dem Druckabschnitt 50 angeordnet ist. Das Drucksystem 40 wird durch elektrische Energie aktiviert. Werden Dokumente 42 durch die Einlassöffnung 44 in das Drucksystem 40 eingeführt, werden sie durch Trennmittel 43 voneinander getrennt und nacheinander zu dem Bildsensor 48 transportiert. Das Muster auf der Oberfläche des Dokuments 42 wird an dem Bildsensor 48 zu elektrischen Signalen konvertiert. Auf der Basis dieser elektrischen Signale wird das Aufzeichnungsblatt 54 an dem Druckabschnitt 50 gedruckt. Um das Drucken auf rauem Papier zu ermöglichen, verwendet das Drucksystem ein Farbband 62. Obgleich das Drucksystem als Kopiergerät oder Fax einschließlich eines Lesemechanismus beschrieben worden ist, kann der Thermokopf aller Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in einem Drucker ohne Lesemechanismus verwendet werden.

11 zeigt die Details des in 10 gezeigten Druckabschnitts 50. Mit Bezug zunächst zu 11(a), läuft das Aufzeichnungsblatt 54 auf der Gummiwalze 60 der Walzenrolle 52. Ein gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 4 gebildeter Thermokopf 64 wird durch ein Farbband 62 gegen das Aufzeichnungsblatt gedrückt. Der Thermokopf 64 ist in 11(a) schematisch dargestellt. Da der Thermokopf in der Nähe des Eckabschnitts des Thermokopfes gegen die Gummiwalze 60 gedrückt wird, wird die Druckkraft vergrößert. So weist die Gummiwalze durch die Druckkraft des Thermokopfes Aussparungen auf, wo das Drucken durchgeführt wird.

Durch Bewegen eines Heizabschnittes 68 in den ausgesparten Abschnitt der Gummiwalze 60 wird das Muster eines Buchstabens thermogeformt, während das Muster des Buchstabens unter Druck auf das Aufzeichnungsblatt gepresst wird. Eine Entfernung L zwischen dem Heizabschnitt 68 und dem Eckabschnitt 70 des Thermokopfes ist die Entfernung der Bandtrennung. Ist diese Entfernung der Bandtrennung L zu groß, käme das Farbband 62, nachdem die Thermoübertragung abgeschlossen ist, für einen längeren Zeitraum in Berührung mit dem Aufzeichnungsblatt 54. Dies würde das Farbband 62 abkühlen lassen bis das Aufzeichnungsblatt 54 am Trennungspunkt 72 von dem Farbband 62 getrennt ist. Das von dem Farbband 62 zu dem Aufzeichnungsblatt 54 übermittelte Muster des Buchstabens wird zum Farbband 62 zurückgebracht.

Ein zwischen dem Farbband 62 und dem Thermokopf eingeschlossener Winkel &thgr; wird als Trennungswinkel bezeichnet. Ist dieser Trennungswinkel zu groß, wird das Aufzeichnungsblatt 54 über einen längeren Zeitraum nach der Wärmeübertragung in Berührung mit dem Farbband 62 platziert, was auch gilt, wenn die Entfernung der Bandtrennung L zu groß ist. Dies führt zu demselben Druckfehler wie oben beschrieben. Wird ein erfindungsgemäß ausgeführter Thermokopf verwendet, kann jedoch die Entfernung der Bandtrennung L verringert werden oder entfallen und der Winkel &thgr; der Bandtrennung kann, wie beschrieben, ebenfalls verkleinert werden. So können erfindungsgemäße Thermoköpfe guten, klaren Druck erzeugen. 11(b) ist eine vergrößerte Ansicht des primären Teils aus 10, wobei die Gummiwalze 60 durch die Walzenrolle 52 ersetzt ist und der Thermokopf 64 stationär gehalten wird, wobei das Aufzeichnungsblatt von dem Rollmittel transportiert wird. Erfindungsgemäße Thermoköpfe können jedoch auch bei einem seriellen Drucksystem Anwendung finden, bei dem der Thermokopf 64 auf einer flachen Walze 79 beweglich ist, wobei eine Bandkassette 77 verwendet wird.

Der Thermokopf der vorliegenden Erfindung ist ökonomisch vorteilhaft, da eine Reihe kostengünstiger Thermoköpfe in Massenproduktion hergestellt werden können. Durch die Integration eines Thermokopfes in einem Drucksystem, kann letzteres zu einem Drucksystem modifiziert werden, bei dem Kosten und Leistung optimiert sind, um ökonomisches und klares Drucken durchzuführen.


Anspruch[de]
  1. Thermokopf, umfassend

    (a) ein Substrat (101, 201, 801) mit einer im Wesentlichen planaren oberen Fläche, einer Seitenfläche und einer Kante zwischen der oberen Fläche und der Seitenfläche des Substrats;

    (b) eine an der oberen Fläche des Substrats (101, 201, 801) benachbart zu der Kante gebildete Überzugsschicht (102, 202, 802);

    (c) einen an der Überzugsschicht (102, 202, 802) gebildeten Widerstandsfilm (103, 203, 803);

    (d) ein auf dem Widerstandsfilm (103, 203, 803) gebildetes Elektrodenmuster (105, 106; 205, 206; 805, 806); und

    (e) einen zwischen dem Elektrodenmuster (105, 106; 205, 206; 805, 806) gebildeten Heizabschnitt (104, 204, 804) zum Ausführen des Druckens in Thermoübertragungsweise, wenn das Elektrodenmuster (105, 106; 205, 206; 805, 806) mit elektrischem Strom versorgt wird;

    dadurch gekennzeichnet, dass die Überzugsschicht (102, 202, 802) eine im Wesentlichen planare obere Fläche (121, 221, 821) gegenüber der oberen Fläche des Substrats (101, 201, 801) aufweist und eine Seitenfläche (122, 222, 822) aufweist, welche bündig mit der Seitenfläche des Substrats (101, 201, 801) zwischen der oberen Fläche (121, 221, 821) und der Kante derart gebildet ist, dass die Überzugsschicht (102, 202, 802) die Seitenfläche des Substrats (101, 201, 801) nicht bedeckt, wobei sich die Seitenfläche (122, 222, 822) im Wesentlichen orthogonal zu der oberen Fläche (121, 221, 821) von der Kante erstreckt, um einen Eckabschnitt (123, 223, 823) zwischen der oberen Fläche (121, 221, 821) und der Seitenfläche (122, 222, 822) zu bilden, wobei der Heizabschnitt (104, 204, 804) an dem Eckabschnitt (123, 223, 823) gebildet ist.
  2. Thermokopf nach Anspruch 1, wobei die Überzugsschicht (102, 802) eine im Wesentlichen planare Schicht ist, welche die gesamte obere Fläche des Substrats (101, 801) bedeckt.
  3. Thermokopf nach Anspruch 1, wobei die Überzugsschicht (202) die obere Fläche des Substrats (201) nur teilweise bedeckt und ein Teil des Widerstandsfilms (205, 206) auf der oberen Fläche des nicht von der Überzugsschicht (202) bedeckten Substrats (201) gebildet ist.
  4. Thermokopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Überzugsschicht (102) wärmebehandelt ist, um den Eckabschnitt (523) abzurunden.
  5. Thermokopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Heizabschnitt (104, 204, 804) eine auf dem Widerstandsfilm (103, 103, 803) zwischen dem Elektrodenmuster (105, 106; 205, 206; 805, 806) gebildete Schutzschicht (107, 207, 807) umfasst.
  6. Verfahren zur Herstellung eines Thermokopfes nach Anspruch 1, umfassend die folgenden Schritte:

    (a) Bilden einer Überzugsschicht (102, 202, 802) auf einer im Wesentlichen planaren, oberen Fläche eines Substrats (101, 201, 801), wobei die Überzugsschicht (102, 202, 802) eine im Wesentlichen planare obere Fläche (121, 221, 821) gegenüber der oberen Fläche des Substrats (101; 201; 801) umfasst;

    (b) Schneiden von wenigstens der Überzugsschicht (102, 202, 802), um wenigstens eine Nut mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt zu bilden, wobei das Bilden dieser Nut so ausgelegt ist, dass eine Seitenfläche (122, 222, 822) zwischen der oberen Fläche der Überzugsschicht (121, 221, 821) und dem Boden der Nut gebildet wird, wobei die Seitenfläche (122, 222, 822) im Wesentlichen orthogonal zu der oberen Fläche (121, 221, 821) verläuft, um einen Eckabschnitt (123, 223, 823) zwischen der oberen Fläche (121, 221, 821) und der Seitenfläche (122, 222, 822) zu bilden;

    (c) Bilden einer Widerstandsfilmschicht (103, 203, 803) über der oberen Fläche und den Seitenflächen (121, 122; 221, 222; 821, 822) und dem Eckabschnitt (123, 223, 823);

    (d) Bilden eines Heizabschnitts auf dem Eckabschnitt (123, 223, 823) durch Bilden eines Musters von Elektrodenleitern (105, 106; 205, 206; 805, 806) auf der Widerstandsfilmschicht (103, 203, 803); und

    (e) Schneiden des Substrats (101, 201, 801) benachbart zu der Überzugsschicht (102, 202, 802) in der im Schritt (b) gebildeten Nut derart, dass die Seitenfläche (122, 222, 822) bündig mit einer Seitenfläche des Substrats (101, 201, 801) ist, wobei die Überzugsschicht (102, 202, 802), nicht die Seitenfläche bedeckt.
  7. Verfahren zum Herstellen eines Thermokopfes nach Anspruch 6, welches ferner den Schritt des Wärmebehandelns der Überzugsschicht (102) umfasst, um den Eckabschnitt (123, 223, 823) abzurunden.
  8. Verfahren zum Herstellen eines Thermokopfes nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, welches ferner den Schritt des Bildens eines Schutzfilms (107, 207, 807) umfasst, um die Widerstandsfilmschicht (103, 203, 803) zu bedecken, welche nicht von den Elektrodenleitern (105, 106; 205, 206; 805, 806) bedeckt ist.
  9. Drucksystem, welches einen Thermokopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5 umfasst.
Es folgen 8 Blatt Zeichnungen






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