[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器中，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，采用了以下方式：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(anodicbonding)将用作聚热层的薄板玻璃(具有10μm到100μm的厚度)结合于其上。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。。 

在这种情况下，由加热电阻器产生的大部分热量受控于用作隔热层的中空部分以流向隔离衬底侧，并有效地用作用于打印的热量。另一方面，未用于打印的一部分热量从加热电阻器经由与该加热电阻器接触的聚热层传递到包含在中空部分内的气体，并进一步地从包含在中空部分内的气体传递到隔离衬底。 

然而，在常规的加热电阻器中，中空部分通过蚀刻或激光加工形成，因此，中空部分内表面在隔离衬底侧的表面形成得极其光滑，由此存在着中空部分的热量难以传递到隔离衬底侧的不利。也就是说， 热量从包含在中空部分内的气体传递到隔离衬底是在气态分子撞着隔离衬底的情况下进行的，但当隔离衬底的表面光滑时，单位时间内气态分子撞着隔离衬底的数目减少。为此，传递给气体的热量难以释放到隔离衬底侧而聚集在气体中。因此，如果长时间地进行打印，则中空部分成为热源，这会产生打印质量下降的问题，例如发生打印字符沿进纸方向连在一起的拖尾现象。 

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包含在中空部分内的气体中的聚热并提高打印质量。 

为了达到上述目的，本发明提供了以下方式。 

本发明提供了加热电阻元件，包括：隔离衬底；结合到隔离衬底表面上的聚热层；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结合表面的至少其中之一上，隔离衬底和聚热层的至少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；且设置在聚热层中的中空部分的内表面光滑地形成，并且设置在隔离衬底中的中空部分的内表面形成为具有0.2μm或更大的表面粗糙度Ra。 

基于本发明，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该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，中空部分在隔离衬底侧上的内表面加工成具有0.2μm或更大的表面粗糙度Ra，因此，其表面面积与通过蚀刻或类似方法所形成的凹进部分内表面相比得以扩大，并且对于密封在中空部分内的气态分子而言可增加撞着隔离衬底的机会。结果，传递给气体 的热量可迅速地传递给隔离衬底以散失，因此，可防止发生在中空部分内聚热的不利。 

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的厚度充分地保证为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，在隔离衬底的结合表面和聚热层的结合表面处于相互附着的状态下，隔离衬底和聚热层可通过加热到退火点至软化点的温度范围而相互结合。