[发明专利]加热电阻元件及其制造方法、热敏头和打印机

说明书

技术领域

本发明涉及加热电阻元件及其制造方法、热敏头和打印机。

背景技术

通常，在设置于打印机热敏头中的加热电阻元件中，为了提高加热电阻器的加热效率并降低功耗，在与加热电阻器相对的区域中形成中空部分，并使得该中空部分用作具有低热传导率的隔热层，由此控制从加热电阻器流到隔离衬底侧的热量(例如参见JP 2007-83532A)。

作为形成中空部分的方法，采用以下方式：使硅衬底经受蚀刻或激光加工，并形成凹进部分(具有大于等于1μm且小于等于100μm的深度)，以通过在700℃或更低温度下进行的阳极结合(anodic bonding)将用作聚热层的薄板玻璃(具有10μm到100μm的厚度)结合在其上。在这种情况下，难以制造或操作具有100μm或更小厚度的薄板玻璃，因此，将具有相对易于操作的厚度的薄板玻璃结合到硅衬底表面上，然后通过蚀刻或抛光来去除(chipped)所结合表面相反一侧的表面，以获得期望的厚度尺寸。

然而，通过阳极法结合到硅衬底上的薄板玻璃通常为含有碱性成分的苏打玻璃或Pyrex(注册商标)玻璃，且具有以下问题。

即在使用便宜的苏打玻璃的情况下，硅衬底和薄板玻璃之间的热膨胀系数的差异较大(硅衬底：3.3×10^-6/℃，苏打玻璃：8.6×10^-6/℃)，因此，在结合步骤之后或在作为热敏头使用时在加热电阻元件中产生翘曲(wrap)或变形，这改变了与热敏纸的接触，使得打印质量下降。

反之，因为Pyrex(注册商标)玻璃具有与硅衬底大致相同的热膨胀系数(3.2×10^-6/℃)，所以上述不利很难发生，但问题在于材料昂贵且其加工性较差。换句话讲，Pyrex(注册商标)玻璃的蚀刻速度为苏打玻璃的大约十分之一，因此难以通过蚀刻、抛光或类似方法来加工Pyrex(注册商标)玻璃以获得期望的厚度尺寸。

发明内容

鉴于上述情况提出了本发明，因此其目的在于提供加热电阻元件及其制造方法、热敏头和打印机，其中，该加热电阻元件能够抑制因热膨胀系数的差异而引起的变形，以提高打印质量。

为了达到上述目的，本发明提供了以下方法。

本发明提供了加热电阻元件，包括：包括玻璃材料的隔离衬底；聚热层，其包括与该隔离衬底的玻璃材料相同的材料，且通过加热到形成该隔离衬底和该聚热层的相同玻璃材料的退火点至软化点的温度范围，在附着到隔离衬底表面上的状态下结合到隔离衬底上；以及设置在聚热层上的加热电阻器，其中，在隔离衬底和聚热层之间的至少一个结合表面上，隔离衬底和聚热层的其中之一在与加热电阻器相对的区域中设有凹进部分，以形成中空部分。

根据本发明，隔离衬底和聚热层(其中凹进部分形成在隔离衬底和聚热层的至少一个结合表面上)相互结合，并且形成于隔离衬底和聚热层之间的中空部分形成在与加热电阻器相对的区域中。相应地，由加热电阻器所产生的热量到隔离衬底的传递受该中空部分控制，因此，热量可以被更为有效地使用。

在这种情况下，因为隔离衬底与聚热层由相同的玻璃材料形成，所以不存在热膨胀系数的差异，并且不会因加热电阻器的加热而产生翘曲或变形，从而可保持较高的打印质量。

在上述发明中，中空部分的深度可设定为大于等于1μm且小于等于100μm。

因此，当包含在中空部分中的气体厚度充分地保证为1μm或更大时，可获得极好的隔热效果，并且可将加热电阻元件的功耗抑制得较低。此外，当中空部分的深度设定为100μm或更小时，加热电阻元件的厚度可制作得较小。

此外，在上述发明中，隔离衬底和聚热层可由无碱玻璃形成。

结果，即使在长时间使用之后碱离子也不会被洗脱。因此，可防止碱离子对加热电阻器以及位于聚热层和隔离衬底附近的电极，或设置在其附近的驱动器IC产生不利影响。

此外，无碱玻璃比Pyrex(注册商标)玻璃更便宜，且其可加工性更为优异，由此加热电阻元件可以以低成本地制造。

此外，在上述发明中，中空部分可以与外界完全地密封，并且其内部可充有气体。

结果，施加到加热电阻器上的压紧力可以由充入中空部分的气体的压力来支承，因此，可提供具有高耐压能力的加热电阻元件。

此外，在上述发明中，气体可为惰性气体。

因此，可防止加热电阻器退化(如氧化)，并且可提高其可靠性和耐用性。

此外，在上述发明中，中空部分可以与外界完全地密封，并且其内部可降压至大气压力或更低。

因此，即便是当由于加热电阻器的运行引起温度变化时，也可以抑制中空部分内压力的变化。