热敏头以及具备该热敏头的热敏打印的制造方法
热敏头以及具备该热敏头的热敏打印的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种热响应性能提高的热敏头以及具备该热敏头的热敏打印机。热敏头(X1)具备:基板(7);电极，其设置在基板(7)上;发热部(9)，其与电极连接;保护层(25)，其设置在发热部(9)，保护层(25)具有在发热部(9)设置的含有碳氮化硅的第一层(25A)和在第一层(25A)设置的含有氧化硅的第二层(25B)，从而热敏头(X1)的热响应特性提高。
【专利说明】热敏头以及具备该热敏头的热敏打印机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热敏头以及具备该热敏头的热敏打印机。
【背景技术】
[0002]以往，作为传真机或图像打印机等的印相设备提出了各种热敏头。例如，专利文献I中记载的热敏头具备:基板、在基板上设置的电极、与电极连接的发热部、在发热部设置的保护层。在该热敏头中公开了保护层由第一层、第二层和第三层构成，其中，所述第一层由含有氧化硅及/或氮化硅的无机质材料构成，所述第二层由全氢聚硅氮烷的烧结体构成，所述第三层由含有氮化硅及/或碳化硅的无机质材料构成(参照专利文献I)。
[0003]【在先技术文献】
[0004]【专利文献】
[0005]专利文献1:日本特开2003-94707号公报
【发明内容】
[0006]【发明要解决的课题】
[0007]但是，在专利文献I中记载的热敏头中，存在第一层的热传导性低、热敏头的热响应特性低的可能性。
[0008]【用于解决课题的手段】
[0009]本发明的一实施方式所涉及的热敏头具备:基板；电极，其设置在基板上；发热部，其与电极连接；保护层，其设置在发热部的上表面。而且，保护层具有在发热部的上表面设置的含有碳氮化硅的第一层和在第一层设置的含有氧化硅的第二层。
[0010]本发明的一实施方式所涉及的热敏打印机具备:所述的热敏头；输送机构，其向保护层上输送记录介质；压辊，其向保护层上按压记录介质。
[0011]【发明效果】
[0012]根据本发明，能够提供热响应特性提高的热敏头以及具备该热敏头的热敏打印机。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为表不本发明的热敏头的一实施方式的俯视图。
[0014]图2为图1的热敏头的1-1线剖视图。
[0015]图3为图2所示的区域P的放大图。
[0016]图4为表示本发明的热敏打印机的一实施方式的简要结构的图。
[0017]图5为在图2所示的区域P中的本发明的热敏头的其他实施方式的放大图。
[0018]图6为说明残余应力的测定方法的说明图。
[0019]图7为在图2所示的区域P中的本发明的热敏头的又一实施方式的放大图。
[0020]图8为表示在图2所示的区域P中的图7所示的热敏头的变形例的放大图。【具体实施方式】
[0021]第一实施方式
[0022]以下，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的热敏头的一实施方式。如图1、2所示，本实施方式的热敏头Xl具备:散热体1、在散热体I上配置的头基体3、与头基体3连接的柔性印刷配线板5(以下，称为FPC5)。另外，图1中省略FPC5的图示，而由单点划线表示配置有FPC5的区域。
[0023]散热体I形成为板状，在俯视观察时呈长方形状。散热体I由例如铜或铝等金属材料形成。而且，具有使由头基体3的发热部9产生的热中无助于印相的热的一部分散热的功能。虽然没有进行图示，在散热体I的上表面设置有两面胶带或粘接剂，由此将散热体I与头基体3粘接。
[0024]头基体3具备:在俯视观察时呈长方形状的基板7;在基板7上设置且沿着基板7的长边方向排列的多个发热部9;沿着发热部9的排列方向在基板7上并排配置的多个驱动 IClI。
[0025]基板7由氧化铝陶瓷等电气绝缘性材料或单晶硅等半导体材料形成。
[0026]在基板7的上表面形成有蓄热层13。蓄热层13具有:在基板7的上表面整体形成的基底部13a;沿着多个发热部9的排列方向以带状延伸，且截面呈大致半椭圆形状的隆起部13b。隆起部13b具有将印相的记录介质良好地压贴在形成于发热部9上的下述的保护层25的功能。
[0027]而且，蓄热层13由例如热传导性低的玻璃形成，并发挥通过临时存储在发热部9产生的热的一部分来缩短使发热部9的温度上升所需的时间，从而提高热敏头Xl的热响应特性的功能。蓄热层13例如以通过以往周知的网板印刷等将玻璃粉末中混合适当的有机溶剂而得到的规定的玻璃膏涂布在基板7的上表面并将其烧结的方式形成。
[0028]如图2所示，在蓄热层13的上表面设置有电阻层15。电阻层15介于蓄热层13和下述的共用电极17、单体电极19、IC-FPC连接电极21之间。如图1所示，在俯视观察时，具有与这些共用电极17、单体电极19以及IC-FPC连接电极21同形状的区域(以下，称为介在区域)以及从共用电极17与单体电极19之间露出的图示例中24处的多个区域(以下，称为露出区域)。另外，在图1中，共用电极17、单体电极19以及IC-FPC连接电极21掩盖该电阻层15的介在区域。
[0029]电阻层15的各露出区域形成上述的发热部9。而且，如图1所示，多个发热部9在蓄热层13的隆起部13b上以列状配置。为了便于说明，图1中将多个发热部9简化表示，例如，以600dpi?2400dpi等的密度配置。
[0030]电阻层15由例如TaN系、TaSiO系、TaSiNO系、TiSiO系、TiSiCO系或NbSiO系等电阻较高的材料形成。因此，当在下述的共用电极17与单体电极19之间施加电压而对发热部9供给电流时，因焦耳热使发热部9发热。
[0031]如图1、2所示，在电阻层15的上表面，更具体地讲在上述的介在区域的上表面设置有共用电极17、多个单体电极19以及多个IC-FPC连接电极21。这些共用电极17、单体电极19以及IC-FPC连接电极21由具有导电性的材料形成，例如，由铝、金、银以及铜中的任意一种金属或它们的合金形成。[0032]共用电极17用于将多个发热部9与FPC5连接。如图1所示，共用电极17具有主配线部17a、副配线部17b、导线部17c。主配线部17a沿着作为基板7的左侧的长边的、一方的长边延伸。副配线部17b分别沿着基板7的一方以及另一方的短边延伸，一端部与主配线部17a连接。导线部17c从主配线部17a向各发热部9单独延伸，前端部分别与各发热部9连接。而且，共用电极17通过使副配线部17b的右侧的另一端部与FPC5连接，从而使FPC5与各发热部9之间电连接。
[0033]多个单体电极19用于将各发热部9与驱动ICll连接。如图1、2所示，各单体电极19以一端部与发热部9连接，另一端部配置在驱动ICll的配置区域的方式，从各发热部9向驱动ICll的配置区域单独以带状延伸。而且，通过使各单体电极19的另一端部与驱动ICll连接，使各发热部9与驱动ICll之间电连接。更具体地讲，单体电极19将多个发热部9分为多个组，并使各组的发热部9与对应于各组设置的驱动ICll电连接。
[0034]另外，在本实施方式中，如上所述共用电极17的导线部17c和单体电极19与发热部9连接，导线部17c与单体电极19对置配置。于是，与作为电阻体的发热部9连接的电极配线成对地形成。
[0035]多个IC-FPC连接电极21用于将驱动IClI与FPC5连接。如图1、2所示，各IC-FPC连接电极21的一端部配置在驱动ICll的配置区域。而且，以另一端部配置在作为基板7的右侧的长边的、另一方的长边的附近的方式呈带状延伸。而且，多个IC-FPC连接电极21的一端部与驱动ICll连接，而另一端部与FPC5连接。由此，使驱动ICll与FPC5电连接。
[0036]更具体地讲，与各驱动ICll连接的多个IC-FPC连接电极21由具有不同功能的多个配线构成。多个IC-FPC连接电极21由例如IC电源配线(未图示)、接地电极配线(未图示)、IC控制配线形成。IC电源配线具有供给用于使驱动ICll动作的电源电流的功能。接地电极配线具有使驱动ICll以及与驱动ICll连接的单体电极19保持在例如OV?IV的接地电位的功能。IC控制配线具有供给下述的电气信号的功能，该电气信号用于以控制驱动ICll内的开关元件的开启.关闭状态的方式使驱动ICll动作。
[0037]如图1、2所示，驱动ICll与多个发热部9的各组对应配置，并且与单体电极19的另一端部和IC-FPC连接电极21的一端部连接。可以使用公知的驱动IC11，该驱动ICll用于控制各发热部9的通电状态，在内部具有多个开关元件，各开关元件为开启状态时处于通电状态，各开关元件为关闭状态时处于不通电状态。
[0038]虽然没有进行图示，在各驱动ICll中，与连接于各驱动ICll的各单体电极19对应，而在内部设置有多个开关元件。而且，如图2所示，在各驱动ICll中，与各开关元件连接的一方的连接端子lla(以下，称为第一连接端子Ila)连接于单体电极19。与各开关元件连接的另一方的连接端子llb(以下，第二连接端子Ilb)连接于IC-FPC连接电极21的接地电极配线。由此，在驱动ICll的各开关元件为开启状态时，连接于各开关元件的单体电极19和IC-FPC连接电极21的接地电极配线电连接。
[0039]对于上述的电阻层15、共用电极17、单体电极19以及IC-FPC连接电极21来说，例如，譬如利用溅射法等以往周知的薄膜成形技术将构成各部分的材料层依次层叠在蓄热层13上以后，利用以往周知的光刻等将层叠体加工成规定的图案，从而形成各部分。另外，也可以通过同一工序同时形成共用电极17、单体电极19以及IC-FPC连接电极21。
[0040]如图1、2所示，在形成于基板7的上表面的蓄热层13上，形成有将发热部9、共用电极17的一部分以及单体电极19的一部分覆盖的保护层25。另外，在图1中，为了便于说明，由单点划线表示保护层25的形成区域，并省略对它们进行图示。保护层25以将蓄热层13的上表面的左侧区域覆盖的方式设置。更具体地讲，在发热部9、共用电极17的主配线部17a、作为副配线部17b的左侧的区域的一部分区域、导线部17c以及作为单体电极19的左侧的区域的一部分区域上形成有保护层25。
[0041]保护层25保护发热部9、共用电极17以及单体电极19的覆盖区域不受因大气中含有的水分或灰尘的附着而造成的腐蚀或因与印相的记录介质的接触而造成的磨损的影响。如图3所示，保护层25具备:在发热部9的上表面、共用电极17的上表面以及单体电极19的上表面形成的第一层25A;在第一层25A的上表面形成的第二层25B;在第二层25B的上表面形成的第三层25C。保护层25直接形成于发热部9、共用电极17以及单体电极19上。
[0042]以下，利用图3说明构成保护层25的各层。
[0043]第一层25A由碳氮化硅(SiCN)形成，且为电气绝缘层。另外，SiCN的比电阻为I X IO9~I X IO12 Ω.Cm。第一层25A的厚度例如设置为0.05~0.5 μ m。形成第一层25A的SiCN含有具有非化学计量性的组成的物质。而且，第一层25A直接形成于发热部9的上表面、共用电极17的上表面以及单体电极19的上表面上。
[0044]上述的SiCN具有如0.05~0.15ff/m.K的高热传导率，由此，能够有效传递由发热部13发出的热。因此，能够设置为热响应特性提高的热敏头XI。由此，能够提高热敏头Xl的网点再现性，从而能够设置为印字不均较少的热敏头XI。
[0045]而且，SiCN的热膨胀系数在热敏头Xl进行印字的温度域中为10.0X10_6/°C。因此，能够接近形成下述的第二层25B的氧化硅(SiO2)的热膨胀系数8.0X10_6/°C。由此，能够提高第一层25A与第二层25B的密接性，从而能够设置为难以发生剥落的保护层25。而且，由于第一层25A与第二层25B的热膨胀系数接近，因此即使在印相时那样热敏头Xl变得高热的情况下，也能够抑制第一层25A与第二层25B的剥落。
[0046]第一层25A虽然如图3所示与共用电极17以及单体电极19的双方接触，然而如上所述由于具有电气绝缘性，从而防止了共用电极17与单体电极19之间的电短路，并且覆盖而保护了发热部9、共用电极17以及单体电极19。而且，第一层25A由SiCN形成，而第一层25A自身不含有氧原子，因此构成不会由于形成第一层25A的SiCN造成发热部9、共用电极17以及单体电极19氧化的结构。
[0047]而且，由SiCN构成的第一层25A介于发热部9、共用电极17、单体电极19与在第一层25A上形成的含有SiO2的第二层25B之间。因此，能够通过第一层25A抑制形成第二层25B的SiO2中含有的氧向发热部9、共用电极17以及单体电极19扩散，从而能够抑制发热部9、共用电极17以及单体电极19的氧化。
[0048]因此，能够抑制发热部9、共用电极17以及单体电极19的电阻因氧化而变化，从而能够抑制发热部9的发热温度偏离规定温度 。
[0049]第二层25B由SiO2形成，且在第一层25A上形成。第二层25B的厚度设置为
1.0 μ m~5.5 μ m。另外，形成第二层25B的SiO2也含有具有非化学计量性的组成的物质。而且，第二层25B具有使发热部9、共用电极17以及单体电极19不暴露于外气地进行密封的功能。而且，第二层25B直接设置在第一层25A的上表面。[0050]第三层25C设置在第二层25B上，并由碳化硅(SiC)形成。SiC在维氏硬度下具有1800Hv?2200Hv左右的硬度。因此，通过由SiC形成第三层25C，能够将第三层25C设置为耐磨损层。而且，第三层25C直接设置在第二层25B的上表面。
[0051]而且，SiC的比电阻为1Χ108Ω.cm，并具有导电性，因此通过由该SiC形成第三层25C，能够使在第三层25C产生的静电向外部放电，从而能够降低第三层25C因静电而被破坏的可能性。
[0052]第三层25C如下所述通过非偏压溅射法形成。第三层25C的厚度例如设置为I μ m?6 μ m。另外，形成第三层25C的SiC通过化学式可以表示为Si3C4,也含有具有非化学计量性的组成的物质。而且，也可以通过含有大量碳的SiC(以下，有时称为C-SiC)形成第三层25C。该情况也能够进一步提高导电性，从而更能使在第三层25C产生的静电放电。
[0053]优选由SiCN形成第一层25A，由SiO2形成第二层25B，由SiC形成第三层。通过将各层设置为这种组成，在形成保护层25时，当通过非偏压溅射法分别形成构成保护层25的各层时，通过将溅射对象设置为SiC，并利用Ar+N的气体形成第一层25A，由此能够兼用作用于形成第三层25C的溅射对象的SiC。
[0054]由此，例如，在将两个溅射对象收纳在一个炉的内部并利用能够使用的结构的溅射装置来形成保护层25时，通过作为溅射对象而使用SiC以及SiO2，能够连续形成第一层25A、第二层25B以及第三层25C，从而能够不变更炉地形成保护层25。因此，能够提高生产性。而且，能够以一个炉生成保护层25，不需要替换炉，因此能够抑制保护层25中含有杂质。
[0055]例如，能够按照如下方式形成具有上述的第一层25A、第二层25B以及第三层25C的保护层25。
[0056]首先，通过非偏压溅射法在发热部9、共用电极17以及单体电极19上形成第一层25A。更具体地讲，将SiCN作为溅射对象，利用Ar气体并通过非偏压溅射法形成SiCN的第一层 25A。
[0057]而且，也可以利用Ar+N2的气体并通过非偏压溅射法来形成第一层25A。更具体地讲，也可以将SiC作为溅射对象，使N相对于Ar的摩尔比成为10?80摩尔％地混入N2气体，通过非偏压溅射法来形成SiCN的第一层25A。
[0058]接下来，通过非偏压溅射法在第一层25A上形成第二层25B。更具体地讲，将SiO2作为溅射对象，并利用Ar气体通过非偏压溅射法来形成SiO2的第二层25B。
[0059]接下来，在第二层25B上通过非偏压溅射法形成第三层25C。更具体地讲，将SiC作为溅射对象，利用Ar气体通过非偏压溅射法来形成SiC的第三层25C。
[0060]另外，在通过C-SiCN形成第一层25A时，准备C-SiCN的溅射对象，利用Ar气体进行非偏压溅射从而能够形成C-SiCN的第一层25A。而且，也可以将C-SiC用作溅射对象，并使用Ar+N2的气体而通过非偏压溅射法来形成C-SiCN的第一层25A。
[0061]同样，在通过C-SiC形成第三层25C时，能够将C-SiC用作溅射对象，使用Ar气体而通过非偏压溅射法来形成C-SiC的第一层25A。
[0062]另外，在形成第一层25A时，也可以使用Ar+N2的气体使发热部9氮化。例如，也可以通过利用TaSiO系材料形成发热部9，并使用Ar+N2的气体使发热部9氮化，从而将一部分的发热部9形成为TaSiNO系材料。[0063]通过如上方式，能够形成具有第一层25A、第二层25B以及第三层25C的保护层
25。另外，形成各层时进行的溅射法可以适宜使用例如公知的高频溅射法等。
[0064]如图1、2所示，在形成于基板7的上表面的蓄热层13上，设置有局部覆盖共用电极17、单体电极19以及IC-FPC连接电极21的覆盖层27。另外，在图1中，为了便于说明，以单点划线表示覆盖层27的形成区域，并省略它们的图示。覆盖层27以局部覆盖蓄热层13的上表面的与保护层25相比靠右侧的区域的方式设置。覆盖层27用于保护共用电极
17、单体电极19以及IC-FPC连接电极21的覆盖区域不受因与大气的接触造成的氧化或因大气中含有的水分等的附着造成的腐蚀的影响。另外，为了使共用电极17以及单体电极19的保护更加可靠，如图2所示，覆盖层27与保护层25的端部重叠地形成。覆盖层27例如能够以环氧树脂或聚酰亚胺树脂的树脂材料形成。而且，覆盖层27例如能够利用网板印刷法等厚膜成形技术形成。
[0065]另外，如图1、2所示，连结下述的FPC5的共用电极17的副配线部17b以及IC-FPC连接电极21的端部从覆盖层27露出，如下所述与FPC5连接。
[0066]而且，在覆盖层27形成有用于使连接驱动ICll的单体电极19以及IC-FPC连接电极21的端部露出的开口部27a，这些配线经由开口部27a而与驱动ICll连接。而且，对于驱动IC11，在与单体电极19以及IC-FPC连接电极21连接的状态下，为了驱动ICll自身的保护以及驱动ICll与这些配线的连接部的保护，而通过由环氧树脂或硅树脂等树脂构成的覆盖构件29进行覆盖而被密封。
[0067]如图1、2所示，FPC5沿着基板7的长边方向延伸，如上所述与共用电极17的副配线部17b以及各IC-FPC连接电极21连接。FPC5为在绝缘性的树脂层的内部布置有多个印刷配线的周知的配线板，各印刷配线经由连接器31而与未图示的外部的电源装置以及控制装置等电连接。这种印刷配线一般情况下例如由铜箔等金属箔、通过薄膜成形技术形成的导电性薄膜或通过厚膜印刷技术形成的导电性厚膜形成。而且，对于通过金属箔、导电性薄膜等形成的印刷配线，例如，通过对它们进行光刻等而实施局部蚀刻，由此设置图案。
[0068]更具体地讲,如图2、3所示,对于FPC5,在绝缘性的树脂层5a的内部形成的各印刷配线5b在头基体3侧的端部露出，并通过导电性接合材料、例如由钎焊材料或在电气绝缘性的树脂中混入有导电性粒子的各向异性导电材料(ACF)等构成的接合材32 (参照图2)，与共用电极17的副配线部17b的端部以及各IC-FPC连接电极21的端部连接。
[0069]而且，当FPC5的各印刷配线5b经由连接器31而与未图示的外部的电源装置以及控制装置等电连接时，共用电极17与例如保持为20?24V的正电位的电源装置的正极侧端子电连接。单体电极19经由驱动ICll以及IC-FPC连接电极21的接地电极配线，而与保持O?IV的接地电位的电源装置的负极侧端子电连接。因此，当驱动ICll的开关元件处于开启状态时，向发热部9供给电流，从而发热部9发热。
[0070]而且，同样，当FPC5的各印刷配线5b经由连接器31而与未图示的外部的电源装置以及控制装置等电连接时，IC-FPC连接电极21的上述的IC电源配线与共用电极17同样，与保持为正电位的电源装置的正极侧端子电连接。由此，利用与驱动ICll连接的IC-FPC连接电极21的IC电源配线与接地电极配线的电位差，向驱动ICll供给用于使驱动ICll动作的电流。而且，IC-FPC连接电极21的上述的IC控制配线与进行驱动ICll的控制的外部的控制装置电连接。由此，从控制装置发出的电气信号向驱动ICll供给。根据电气信号，以控制驱动ICll内的各开关元件的开启?关闭状态的方式使驱动ICll动作，由此能够选择性地使各发热部9发热。
[0071]在FPC5与散热体I之间设置有由酚醛树脂、聚酰亚胺树脂或玻璃环氧树脂等树脂构成的加强板33。虽然没有进行图示，通过两面胶带或粘接剂等将加强板33粘接于FPC5的下表面，从而发挥加强FPC5的功能。而且，通过两面胶带或粘接剂等使加强板33与散热体I的上表面粘接，由此使FPC5固定在散热体I上。
[0072]接下来，参照图4说明本发明的热敏打印机的一实施方式。图4为本实施方式的热敏打印机Z的简要结构图。
[0073]如图4所示，本实施方式的热敏打印机Z具备上述的热敏头X1、输送机构40、压辊50、电源装置60以及控制装置70。热敏头Xl安装在设置于热敏打印机Z的框体上的安装构件80的安装面80a。另外，该热敏头Xl以发热部9的排列方向沿着作为与下述的记录介质P的输送方向S正交的方向的主扫描方向、换言之沿着与图4的纸面正交的方向的方式，安装在安装构件80。[0074]输送机构40将热敏纸、转印墨的受像纸等记录介质P向图4的箭头方向输送，并将该记录介质P向热敏头Xl的多个发热部9上输送、更具体地讲、向保护层25上输送，且具有输送辊43、45、47、49。输送辊43、45、47、49例如可以通过由丁二烯橡胶等构成的弹性构件43b、45b、47b、49b覆盖由不锈钢等金属构成的圆柱状的轴体43a、45a、47a、49a的方式构成。另外，虽未进行图示，但在记录介质P为转印墨的受像纸等时，在记录介质P与热敏头Xl的发热部9之间，与记录介质P —起输送墨薄膜。
[0075]压辊50用于将记录介质P向热敏头Xl的发热部9上按压，并以沿着与记录介质P的输送方向正交的方向延伸的方式配置，且以在将记录介质P按压在发热部9上的状态下能够旋转的方式支承两端部。压辊50例如可以通过由丁二烯橡胶等构成的弹性构件50b覆盖由不锈钢等金属构成的圆柱状的轴体50a的方式构成。
[0076]电源装置60用于供给如上所述用于使热敏头Xl的发热部9发热的电流以及用于使驱动ICll动作的电流。控制装置70用于为了如上所述使热敏头Xl的发热部9选择性地发热，而将控制驱动ICll的动作的控制信号向驱动ICll供给。
[0077]如图4所示，本实施方式的热敏打印机Z利用压辊50将记录介质按压在热敏头Xl的发热部9上，并且利用输送机构40向发热部9上输送记录介质P，同时利用电源装置60以及控制装置70选择性地使发热部9发热，由此能够在记录介质P进行规定的印相。另外，当记录介质P为受像纸等时，使与记录介质P —起输送的墨薄膜的墨热转印于记录介质P，由此能够进行对记录介质P的印相。
[0078]第二实施方式
[0079]以下，利用图5说明第二实施方式所涉及的热敏头X2。
[0080]在图5所示的热敏头X2中，保护层25由第一层25A、第二层25B以及第三层25C形成，第二层25B设置于第一层25A上，且由密接层25B1和致密层25B2构成，第三层25C设置于致密层25B2上，其他结构与热敏头Xl同样。另外，对同一构件标注同一符号，以下同样。
[0081]第二层25B由SiC以及SiO2形成，且由在第一层25A上形成的密接层25B1和在密接层25B1上形成的致密层25B2形成。像这样，由于第二层25B由SiC以及SiO2形成，因此能够提高与形成第一层25A的SiCN的密接性，从而能够提高第一层25A与第二层25B的接合强度。而且，当由SiC形成第三层25C时，能够提高与形成第三层25C的SiC的密接性，从而能够提高第三层25C与第二层25B的接合强度。
[0082]优选密接层25B1以1.1~2.1摩尔％含有SiC。由此，能够通过SiO2确保密封性并且提高密接层25B1的热传导率，从而能够形成为热响应性提高的热敏头X2。
[0083]优选致密层25B2以5.9~11.2摩尔％含有SiC。由此，能够通过SiO2确保密封性并且提高致密层25B2的热传导率，从而能够形成为热响应性提高的热敏头X2。
[0084]而且，由于致密层25B2中含有的SiC的含有率多于密接层25B1中含有的SiC的含有率，因此能够提高第三层25C1与致密层25B2的密接性。
[0085]另外，能够使自发热部9的距离远的致密层25B2的热传导率高于自发热部9的距离近的密接层25B1的热传导率，从而能够向与记录介质(未图示)接触的保护层25的表面准确地传递发热部9的热，从而能够提高图像质量。
[0086] 而且，对于热敏头X2，密接层25B1中含有的碳的含有率少于第一层25A中含有的碳的含有率。因此，密接层25B1中含有的碳的含有率少于第一层25A以及致密层25B2。
[0087]由此，在保护层25中，在第一层25A与致密层25B2之间设置有热传导率低的密接层25B1。因此，密接层25B1具有作为临时存储由发热部9发出的热的蓄热部的功能。
[0088]如下所述，密接层25B1通过非偏压溅射法形成。密接层25B1的厚度设置为例如
0.5 μ m~2.5 μ m。如下所述，致密层25B2由偏压溅射法形成。致密层25B2的厚度设置为例如0.5 μ m~3 μ m。
[0089]像这样，通过利用非偏压溅射法形成密接层25B1，利用偏压溅射法形成致密层25B2，从而使密接层25B1的残余应力小于致密层25B2的残余应力。而且，形成致密层25B2的SiO2比形成密接层25B1的SiO2致密。
[0090]即，通过利用偏压溅射法形成致密层25B2，产生在利用非偏压溅射法形成的密接层BI中产生的残余应力的2~5倍的残余应力，从而能够使致密层25B2致密。
[0091]另外，第二层25B的密接层25A以及致密层25B的残余应力能够通过长方形基板的弯曲的位移来测定。如图5所示，通过在长方形的基板的一面通过溅射而形成薄膜，将变形的基板的截面视作圆弧并测定位移S，由此能够测定残余应力。
[0092]更具体地讲，当将基板的杨氏模量记作E，将基板的泊松比记作V，将基板的长度记作L，将基板的厚度记作b，将薄膜的厚度记作d，将基板的位移记作δ时，残余应力σ可以通过EXb2XS^X (1-Vr1Xr2XcT1X δ的计算式求出。而且,残余应力也可以通过X射线衍射法、牛顿环法求出。
[0093]另外，本发明的非偏压溅射法指相对于进行溅射时在成膜的基板侧施加偏压的公知的偏压溅射法，在成膜的基板侧不施加偏压的公知的溅射法。
[0094]对作为第二实施方式的热敏头的保护层25的形成方法进行说明。首先，通过非偏压溅射法形成第一层25Α。更具体地讲，使SiCN作为溅射对象，通过非偏压溅射法形成由SiCN构成的第一层25Α。
[0095]接下来，在第一层25Α上，通过非偏压溅射法与偏压溅射法依次形成构成第二层25Β的密接层25Β1与致密层25Β2。更具体地讲，首先，使SiO2作为溅射对象，在基板7侧不施加偏压而通过非偏压溅射法形成由SiO2构成的密接层25Β1。接下来，同样使SiO2作为溅射对象，对基板7侧施加偏压的同时通过偏压溅射法形成由SiO2构成的致密层25B2。然后，在构成第二层25B的致密层25B2上通过溅射法形成第三层25C。更具体地讲，能够使SiC作为溅射对象，通过非偏压溅射法形成由SiC构成的第三层25C而形成保护层25。
[0096]像这样，含有SiO2以及SiC的第二层25B通过利用非偏压溅射法而在第一层25A上形成的密接层25B1与利用偏压溅射法而在该密接层25B1上形成的致密层25B2形成。因此，能够抑制第二层25B从第一层25A上剥落，并且能够提高基于该第二层25B的密封性。
[0097]S卩，在第二实施方式的热敏头X2中，通过利用非偏压溅射法形成密接层25B1，利用偏压溅射法形成致密层25B2，由此使密接层25B1的残余应力小于致密层25B2的残余应力。因此，例如，与在第一层25A上直接通过偏压溅射法形成致密层25B2的情况相比，换言之，例如，与第一层25A上的密接层25B1通过偏压溅射法形成的情况相比，能够抑制第二层25B从第一层25A上剥落。
[0098]而且，如上所述通过利用非偏压溅射法形成密接层25B1而利用偏压溅射法形成致密层25B2，由此使形成致密层25B2的SiO2比形成密接层25B1的SiO2致密。因此，例如，与在密接层25B1上未形成致密层25B2的情况相比，换言之，例如，与密接层25B1上的致密层25B2通过非偏压溅射法形成的情况相比，能够提高基于第二层25B的密封性。由此，能够抑制大气中含有的水分等侵入第二层25B内，从而能够抑制因该水分等附着于发热部9、共用电极17以及单体电极19而造成的腐蚀的发生。
[0099]另外，可以通过例如使对SiC的溅射对象施加的RF电压值变化来调节密接层25B1以及致密层25B2的SiC的含有率。也可以通过其他一般公知的方法调节密接层25B1以及致密层25B2的SiC的含有率。
[0100]如上述为了比较而例示的情况那样，在第一层25A上直接通过偏压溅射法形成薄膜层的情况会造成第一层25A的表面削减。由此，尤其是第一层25A中，将共用电极17以及单体电极19的端部覆盖的区域(以下，称为配线端部覆盖区域)的厚度容易变薄。而且，通过偏压溅射法形成第一层25A上的密接层25B1以及该密接层25B1上的致密层25B2的双方的情况使密接层25B1以及致密层25B2的配线端部覆盖区域的厚度容易变薄。
[0101]相对于此，在第二实施方式所涉及的热敏头X2中，由于通过非偏压溅射法形成第一层25A上的密接层25B1，因此不会使第一层25A的表面削减，第一层25A的配线端部覆盖区域的厚度难以变薄。而且，密接层25B1的配线端部覆盖区域也难以变薄。因此，能够使第一层25A以及密接层25B1的配线端部覆盖区域的厚度厚，从而能够提高基于绝缘层25A以及密接层25B1的密封性。另外，在本实施方式中，由于第三层25C具有导电性，因此通过以这种方式确保第一层25A的厚度，也能够抑制静电从第三层25C向共用电极17以及单体电极19泄漏。
[0102]另外，在第二实施方式所涉及的热敏头X2中，示出了通过非偏压溅射法形成密接层25B1而通过偏压溅射法形成致密层25B2的例子，然而并不限定于此。也可以通过非偏压溅射法形成密接层25B1以及致密层25B2的双方。
[0103]第三实施方式
[0104]利用图7、8对第三实施方式所涉及的热敏头X3进行说明。
[0105]在热敏头X3中，如图7所示，在蓄热层13上形成共用电极17以及单体电极19，在形成有共用电极17以及单体电极19的蓄热层13上形成有电阻层15。在该情况下，通过位于共用电极17与单体电极19之间的电阻层15的区域形成发热部9。通过设置为这种结构，能够降低在与记录介质(未图示)接触的保护层25的表面产生高度差的可能性，从而能够提高热敏头X3与记录介质的接触程度。
[0106]图8所示的热敏头X3'为热敏头X3的变形例，第三层25C由下层25C1、在下层25C1之上设置的中层25C2、在中层25C2之上设置的上层25C3形成。
[0107]下层25C1由SiON形成。中层25C2由SiC形成。上层25C3由SiON形成。通过设置为这种结构，能够提高第三层25C的滑动性，从而能够降低产生与记录介质(未图示)的粘着的可能性。
[0108]下层25C1具有提高中层25C2与致密层25B2的密接性的功能。通过设置下层25C1，能够提高中层25C2与致密层25B2的密接性，从而能够提高中层25C2与致密层25B2的接合强度。
[0109]中层25C2作为降低因与记录介质的接触造成保护层25磨损的耐磨损层而发挥功能。通过设置中层25C2，能够设置为耐磨损性提高的保护层25。
[0110]上层25C3具有提高记录介质的滑动性的功能。通过在与记录介质接触的保护层25的最表层设置上层25C3，能够提高记录介质的滑动性，从而能够降低与记录介质的粘着产生的可能性。
[0111]以上，对本发明的一实施方式进行了说明，而本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离其主旨的前提下可以进行各种变更。
[0112]在上述实施方式的热敏头Xl中，第三层25C由SiC形成，并不限定于此，例如，也可以通过化学式由Si3N4表示的氮化硅(SiN)或五氧化钽(Ta2O5)等来形成。另外，形成该第三层25C的SiN或Ta2O5也含有具有非化学计量性的组成的物质。像这样通过SiN形成第三层25C的情况可以例如使SiN作为溅射对象而通过非偏压溅射法形成。而且，通过Ta2O5形成第三层25C的情况可以例如使Ta2O5作为溅射对象而通过非偏压溅射法形成。
[0113]而且，在图1~3所示的热敏头Xl中，在蓄热层13形成有隆起部13b，在隆起部13b上形成有电阻层15，然而并不限定于此。例如，也可以在蓄热层13不形成隆起部13b，而在蓄热层13的基底部13b上配置电阻层15的发热部9。或者，可以不形成蓄热层13而将电阻层15配置在基板7上。
[0114]而且，示出了在基板7的平坦面上设置发热部9的例子，然而并不限定于此，例如，也可以在基板7的侧面设置发热部9。更具体地讲，也可以在连接基板7的一方的主面与另一方的主面的侧面上设置发热部9。该情况下也可以形成为热响应性提高的热敏头。
[0115]另外，将与头基体3连接的外部配线基板的例示设置为FPC，然而并不限定于此。例如，也可以使用使有机树脂硬化的刚性基板。
[0116]另外，在热敏头Xl~X3中，示出了在第二层25B上设置有第三层25C的例子，然而并不限定于此。在保护层25仅由第一层25A以及第二层25B构成的情况下，由于第一层25A含有SiCN，因此也能够形成为热响应特性提高的热敏头Xl。
[0117]【符号说明】
[0118]Xl~X3-热敏头
[0119]Z-热敏打印机
[0120]1-散热体[0121]3-头基体
[0122]5-柔性印刷配线板
[0123]7-基板
[0124]9-发热部
[0125]11-驱动 IC
[0126]17-共用电极
[0127]17a_主配线部
[0128]17b_副配线部
[0129]17c-导线部
[0130]19-单体电极
[0131]21-1C-FPC 连接电极
[0132]25-保护层
[0133]25A-第一层
[0134]25B-第二层
[0135]25B1-密接层
[0136]25B2-致密层
[0137]25C-第三层
[0138]25C1-下层
[0139]25C2-中层
[0140]25C3-上层
[0141]27-覆盖层
【权利要求】
1.一种热敏头，其特征在于，具备: 基板； 电极，其设置在该基板上； 发热部，其与该电极连接； 保护层，其设置在该发热部， 该保护层具有在所述发热部设置的含有碳氮化硅的第一层和在该第一层设置的含有氧化硅的第二层。
2.如权利要求1所述的热敏头，其特征在于， 所述保护层还具有在所述第二层设置的含有碳化硅、氮化硅、碳氮化硅、或五氧化钽的第三层。
3.如权利要求1或2所述的热敏头，其特征在于， 所述第二层还含有碳化硅。
4.如权利要求3所述的热敏头，其特征在于， 所述第二层包括在所述第一层设置的密接层和在该密接层设置的致密层， 该致密层中含有的碳化硅的含有率多于所述密接层中含有的碳化硅的含有率。
5.如权利要求4所述的热敏头，其特征在于， 所述密接层中含有的碳的含有率少于所述第一层中含有的碳的含有率。
6.如权利要求4或5所述的热敏头，其特征在于， 所述密接层的残余应力小于所述致密层的残余应力。
7.一种热敏打印机，其特征在于，具备: 权利要求1至6中的任意一项所述的热敏头； 输送机构，其向所述保护层上输送记录介质； 压辊，其向所述保护层上按压所述记录介质。
【文档编号】B41J2/335GK103492186SQ201280018782
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年5月15日 优先权日:2011年5月16日
【发明者】桝谷浩史, 藤原义彦, 越智康二 申请人:京瓷株式会社
【专利摘要】本发明提供一种热响应性能提高的热敏头以及具备该热敏头的热敏打印机。热敏头(X1)具备:基板(7);电极，其设置在基板(7)上;发热部(9)，其与电极连接;保护层(25)，其设置在发热部(9)，保护层(25)具有在发热部(9)设置的含有碳氮化硅的第一层(25A)和在第一层(25A)设置的含有氧化硅的第二层(25B)，从而热敏头(X1)的热响应特性提高。
【专利说明】热敏头以及具备该热敏头的热敏打印机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热敏头以及具备该热敏头的热敏打印机。
【背景技术】
[0002]以往，作为传真机或图像打印机等的印相设备提出了各种热敏头。例如，专利文献I中记载的热敏头具备:基板、在基板上设置的电极、与电极连接的发热部、在发热部设置的保护层。在该热敏头中公开了保护层由第一层、第二层和第三层构成，其中，所述第一层由含有氧化硅及/或氮化硅的无机质材料构成，所述第二层由全氢聚硅氮烷的烧结体构成，所述第三层由含有氮化硅及/或碳化硅的无机质材料构成(参照专利文献I)。
[0003]【在先技术文献】
[0004]【专利文献】
[0005]专利文献1:日本特开2003-94707号公报
【发明内容】
[0006]【发明要解决的课题】
[0007]但是，在专利文献I中记载的热敏头中，存在第一层的热传导性低、热敏头的热响应特性低的可能性。
[0008]【用于解决课题的手段】
[0009]本发明的一实施方式所涉及的热敏头具备:基板；电极，其设置在基板上；发热部，其与电极连接；保护层，其设置在发热部的上表面。而且，保护层具有在发热部的上表面设置的含有碳氮化硅的第一层和在第一层设置的含有氧化硅的第二层。
[0010]本发明的一实施方式所涉及的热敏打印机具备:所述的热敏头；输送机构，其向保护层上输送记录介质；压辊，其向保护层上按压记录介质。
[0011]【发明效果】
[0012]根据本发明，能够提供热响应特性提高的热敏头以及具备该热敏头的热敏打印机。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为表不本发明的热敏头的一实施方式的俯视图。
[0014]图2为图1的热敏头的1-1线剖视图。
[0015]图3为图2所示的区域P的放大图。
[0016]图4为表示本发明的热敏打印机的一实施方式的简要结构的图。
[0017]图5为在图2所示的区域P中的本发明的热敏头的其他实施方式的放大图。
[0018]图6为说明残余应力的测定方法的说明图。
[0019]图7为在图2所示的区域P中的本发明的热敏头的又一实施方式的放大图。
[0020]图8为表示在图2所示的区域P中的图7所示的热敏头的变形例的放大图。【具体实施方式】
[0021]第一实施方式
[0022]以下，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的热敏头的一实施方式。如图1、2所示，本实施方式的热敏头Xl具备:散热体1、在散热体I上配置的头基体3、与头基体3连接的柔性印刷配线板5(以下，称为FPC5)。另外，图1中省略FPC5的图示，而由单点划线表示配置有FPC5的区域。
[0023]散热体I形成为板状，在俯视观察时呈长方形状。散热体I由例如铜或铝等金属材料形成。而且，具有使由头基体3的发热部9产生的热中无助于印相的热的一部分散热的功能。虽然没有进行图示，在散热体I的上表面设置有两面胶带或粘接剂，由此将散热体I与头基体3粘接。
[0024]头基体3具备:在俯视观察时呈长方形状的基板7;在基板7上设置且沿着基板7的长边方向排列的多个发热部9;沿着发热部9的排列方向在基板7上并排配置的多个驱动 IClI。
[0025]基板7由氧化铝陶瓷等电气绝缘性材料或单晶硅等半导体材料形成。
[0026]在基板7的上表面形成有蓄热层13。蓄热层13具有:在基板7的上表面整体形成的基底部13a;沿着多个发热部9的排列方向以带状延伸，且截面呈大致半椭圆形状的隆起部13b。隆起部13b具有将印相的记录介质良好地压贴在形成于发热部9上的下述的保护层25的功能。
[0027]而且，蓄热层13由例如热传导性低的玻璃形成，并发挥通过临时存储在发热部9产生的热的一部分来缩短使发热部9的温度上升所需的时间，从而提高热敏头Xl的热响应特性的功能。蓄热层13例如以通过以往周知的网板印刷等将玻璃粉末中混合适当的有机溶剂而得到的规定的玻璃膏涂布在基板7的上表面并将其烧结的方式形成。
[0028]如图2所示，在蓄热层13的上表面设置有电阻层15。电阻层15介于蓄热层13和下述的共用电极17、单体电极19、IC-FPC连接电极21之间。如图1所示，在俯视观察时，具有与这些共用电极17、单体电极19以及IC-FPC连接电极21同形状的区域(以下，称为介在区域)以及从共用电极17与单体电极19之间露出的图示例中24处的多个区域(以下，称为露出区域)。另外，在图1中，共用电极17、单体电极19以及IC-FPC连接电极21掩盖该电阻层15的介在区域。
[0029]电阻层15的各露出区域形成上述的发热部9。而且，如图1所示，多个发热部9在蓄热层13的隆起部13b上以列状配置。为了便于说明，图1中将多个发热部9简化表示，例如，以600dpi?2400dpi等的密度配置。
[0030]电阻层15由例如TaN系、TaSiO系、TaSiNO系、TiSiO系、TiSiCO系或NbSiO系等电阻较高的材料形成。因此，当在下述的共用电极17与单体电极19之间施加电压而对发热部9供给电流时，因焦耳热使发热部9发热。
[0031]如图1、2所示，在电阻层15的上表面，更具体地讲在上述的介在区域的上表面设置有共用电极17、多个单体电极19以及多个IC-FPC连接电极21。这些共用电极17、单体电极19以及IC-FPC连接电极21由具有导电性的材料形成，例如，由铝、金、银以及铜中的任意一种金属或它们的合金形成。[0032]共用电极17用于将多个发热部9与FPC5连接。如图1所示，共用电极17具有主配线部17a、副配线部17b、导线部17c。主配线部17a沿着作为基板7的左侧的长边的、一方的长边延伸。副配线部17b分别沿着基板7的一方以及另一方的短边延伸，一端部与主配线部17a连接。导线部17c从主配线部17a向各发热部9单独延伸，前端部分别与各发热部9连接。而且，共用电极17通过使副配线部17b的右侧的另一端部与FPC5连接，从而使FPC5与各发热部9之间电连接。
[0033]多个单体电极19用于将各发热部9与驱动ICll连接。如图1、2所示，各单体电极19以一端部与发热部9连接，另一端部配置在驱动ICll的配置区域的方式，从各发热部9向驱动ICll的配置区域单独以带状延伸。而且，通过使各单体电极19的另一端部与驱动ICll连接，使各发热部9与驱动ICll之间电连接。更具体地讲，单体电极19将多个发热部9分为多个组，并使各组的发热部9与对应于各组设置的驱动ICll电连接。
[0034]另外，在本实施方式中，如上所述共用电极17的导线部17c和单体电极19与发热部9连接，导线部17c与单体电极19对置配置。于是，与作为电阻体的发热部9连接的电极配线成对地形成。
[0035]多个IC-FPC连接电极21用于将驱动IClI与FPC5连接。如图1、2所示，各IC-FPC连接电极21的一端部配置在驱动ICll的配置区域。而且，以另一端部配置在作为基板7的右侧的长边的、另一方的长边的附近的方式呈带状延伸。而且，多个IC-FPC连接电极21的一端部与驱动ICll连接，而另一端部与FPC5连接。由此，使驱动ICll与FPC5电连接。
[0036]更具体地讲，与各驱动ICll连接的多个IC-FPC连接电极21由具有不同功能的多个配线构成。多个IC-FPC连接电极21由例如IC电源配线(未图示)、接地电极配线(未图示)、IC控制配线形成。IC电源配线具有供给用于使驱动ICll动作的电源电流的功能。接地电极配线具有使驱动ICll以及与驱动ICll连接的单体电极19保持在例如OV?IV的接地电位的功能。IC控制配线具有供给下述的电气信号的功能，该电气信号用于以控制驱动ICll内的开关元件的开启.关闭状态的方式使驱动ICll动作。
[0037]如图1、2所示，驱动ICll与多个发热部9的各组对应配置，并且与单体电极19的另一端部和IC-FPC连接电极21的一端部连接。可以使用公知的驱动IC11，该驱动ICll用于控制各发热部9的通电状态，在内部具有多个开关元件，各开关元件为开启状态时处于通电状态，各开关元件为关闭状态时处于不通电状态。
[0038]虽然没有进行图示，在各驱动ICll中，与连接于各驱动ICll的各单体电极19对应，而在内部设置有多个开关元件。而且，如图2所示，在各驱动ICll中，与各开关元件连接的一方的连接端子lla(以下，称为第一连接端子Ila)连接于单体电极19。与各开关元件连接的另一方的连接端子llb(以下，第二连接端子Ilb)连接于IC-FPC连接电极21的接地电极配线。由此，在驱动ICll的各开关元件为开启状态时，连接于各开关元件的单体电极19和IC-FPC连接电极21的接地电极配线电连接。
[0039]对于上述的电阻层15、共用电极17、单体电极19以及IC-FPC连接电极21来说，例如，譬如利用溅射法等以往周知的薄膜成形技术将构成各部分的材料层依次层叠在蓄热层13上以后，利用以往周知的光刻等将层叠体加工成规定的图案，从而形成各部分。另外，也可以通过同一工序同时形成共用电极17、单体电极19以及IC-FPC连接电极21。
[0040]如图1、2所示，在形成于基板7的上表面的蓄热层13上，形成有将发热部9、共用电极17的一部分以及单体电极19的一部分覆盖的保护层25。另外，在图1中，为了便于说明，由单点划线表示保护层25的形成区域，并省略对它们进行图示。保护层25以将蓄热层13的上表面的左侧区域覆盖的方式设置。更具体地讲，在发热部9、共用电极17的主配线部17a、作为副配线部17b的左侧的区域的一部分区域、导线部17c以及作为单体电极19的左侧的区域的一部分区域上形成有保护层25。
[0041]保护层25保护发热部9、共用电极17以及单体电极19的覆盖区域不受因大气中含有的水分或灰尘的附着而造成的腐蚀或因与印相的记录介质的接触而造成的磨损的影响。如图3所示，保护层25具备:在发热部9的上表面、共用电极17的上表面以及单体电极19的上表面形成的第一层25A;在第一层25A的上表面形成的第二层25B;在第二层25B的上表面形成的第三层25C。保护层25直接形成于发热部9、共用电极17以及单体电极19上。
[0042]以下，利用图3说明构成保护层25的各层。
[0043]第一层25A由碳氮化硅(SiCN)形成，且为电气绝缘层。另外，SiCN的比电阻为I X IO9~I X IO12 Ω.Cm。第一层25A的厚度例如设置为0.05~0.5 μ m。形成第一层25A的SiCN含有具有非化学计量性的组成的物质。而且，第一层25A直接形成于发热部9的上表面、共用电极17的上表面以及单体电极19的上表面上。
[0044]上述的SiCN具有如0.05~0.15ff/m.K的高热传导率，由此，能够有效传递由发热部13发出的热。因此，能够设置为热响应特性提高的热敏头XI。由此，能够提高热敏头Xl的网点再现性，从而能够设置为印字不均较少的热敏头XI。
[0045]而且，SiCN的热膨胀系数在热敏头Xl进行印字的温度域中为10.0X10_6/°C。因此，能够接近形成下述的第二层25B的氧化硅(SiO2)的热膨胀系数8.0X10_6/°C。由此，能够提高第一层25A与第二层25B的密接性，从而能够设置为难以发生剥落的保护层25。而且，由于第一层25A与第二层25B的热膨胀系数接近，因此即使在印相时那样热敏头Xl变得高热的情况下，也能够抑制第一层25A与第二层25B的剥落。
[0046]第一层25A虽然如图3所示与共用电极17以及单体电极19的双方接触，然而如上所述由于具有电气绝缘性，从而防止了共用电极17与单体电极19之间的电短路，并且覆盖而保护了发热部9、共用电极17以及单体电极19。而且，第一层25A由SiCN形成，而第一层25A自身不含有氧原子，因此构成不会由于形成第一层25A的SiCN造成发热部9、共用电极17以及单体电极19氧化的结构。
[0047]而且，由SiCN构成的第一层25A介于发热部9、共用电极17、单体电极19与在第一层25A上形成的含有SiO2的第二层25B之间。因此，能够通过第一层25A抑制形成第二层25B的SiO2中含有的氧向发热部9、共用电极17以及单体电极19扩散，从而能够抑制发热部9、共用电极17以及单体电极19的氧化。
[0048]因此，能够抑制发热部9、共用电极17以及单体电极19的电阻因氧化而变化，从而能够抑制发热部9的发热温度偏离规定温度 。
[0049]第二层25B由SiO2形成，且在第一层25A上形成。第二层25B的厚度设置为
1.0 μ m~5.5 μ m。另外，形成第二层25B的SiO2也含有具有非化学计量性的组成的物质。而且，第二层25B具有使发热部9、共用电极17以及单体电极19不暴露于外气地进行密封的功能。而且，第二层25B直接设置在第一层25A的上表面。[0050]第三层25C设置在第二层25B上，并由碳化硅(SiC)形成。SiC在维氏硬度下具有1800Hv?2200Hv左右的硬度。因此，通过由SiC形成第三层25C，能够将第三层25C设置为耐磨损层。而且，第三层25C直接设置在第二层25B的上表面。
[0051]而且，SiC的比电阻为1Χ108Ω.cm，并具有导电性，因此通过由该SiC形成第三层25C，能够使在第三层25C产生的静电向外部放电，从而能够降低第三层25C因静电而被破坏的可能性。
[0052]第三层25C如下所述通过非偏压溅射法形成。第三层25C的厚度例如设置为I μ m?6 μ m。另外，形成第三层25C的SiC通过化学式可以表示为Si3C4,也含有具有非化学计量性的组成的物质。而且，也可以通过含有大量碳的SiC(以下，有时称为C-SiC)形成第三层25C。该情况也能够进一步提高导电性，从而更能使在第三层25C产生的静电放电。
[0053]优选由SiCN形成第一层25A，由SiO2形成第二层25B，由SiC形成第三层。通过将各层设置为这种组成，在形成保护层25时，当通过非偏压溅射法分别形成构成保护层25的各层时，通过将溅射对象设置为SiC，并利用Ar+N的气体形成第一层25A，由此能够兼用作用于形成第三层25C的溅射对象的SiC。
[0054]由此，例如，在将两个溅射对象收纳在一个炉的内部并利用能够使用的结构的溅射装置来形成保护层25时，通过作为溅射对象而使用SiC以及SiO2，能够连续形成第一层25A、第二层25B以及第三层25C，从而能够不变更炉地形成保护层25。因此，能够提高生产性。而且，能够以一个炉生成保护层25，不需要替换炉，因此能够抑制保护层25中含有杂质。
[0055]例如，能够按照如下方式形成具有上述的第一层25A、第二层25B以及第三层25C的保护层25。
[0056]首先，通过非偏压溅射法在发热部9、共用电极17以及单体电极19上形成第一层25A。更具体地讲，将SiCN作为溅射对象，利用Ar气体并通过非偏压溅射法形成SiCN的第一层 25A。
[0057]而且，也可以利用Ar+N2的气体并通过非偏压溅射法来形成第一层25A。更具体地讲，也可以将SiC作为溅射对象，使N相对于Ar的摩尔比成为10?80摩尔％地混入N2气体，通过非偏压溅射法来形成SiCN的第一层25A。
[0058]接下来，通过非偏压溅射法在第一层25A上形成第二层25B。更具体地讲，将SiO2作为溅射对象，并利用Ar气体通过非偏压溅射法来形成SiO2的第二层25B。
[0059]接下来，在第二层25B上通过非偏压溅射法形成第三层25C。更具体地讲，将SiC作为溅射对象，利用Ar气体通过非偏压溅射法来形成SiC的第三层25C。
[0060]另外，在通过C-SiCN形成第一层25A时，准备C-SiCN的溅射对象，利用Ar气体进行非偏压溅射从而能够形成C-SiCN的第一层25A。而且，也可以将C-SiC用作溅射对象，并使用Ar+N2的气体而通过非偏压溅射法来形成C-SiCN的第一层25A。
[0061]同样，在通过C-SiC形成第三层25C时，能够将C-SiC用作溅射对象，使用Ar气体而通过非偏压溅射法来形成C-SiC的第一层25A。
[0062]另外，在形成第一层25A时，也可以使用Ar+N2的气体使发热部9氮化。例如，也可以通过利用TaSiO系材料形成发热部9，并使用Ar+N2的气体使发热部9氮化，从而将一部分的发热部9形成为TaSiNO系材料。[0063]通过如上方式，能够形成具有第一层25A、第二层25B以及第三层25C的保护层
25。另外，形成各层时进行的溅射法可以适宜使用例如公知的高频溅射法等。
[0064]如图1、2所示，在形成于基板7的上表面的蓄热层13上，设置有局部覆盖共用电极17、单体电极19以及IC-FPC连接电极21的覆盖层27。另外，在图1中，为了便于说明，以单点划线表示覆盖层27的形成区域，并省略它们的图示。覆盖层27以局部覆盖蓄热层13的上表面的与保护层25相比靠右侧的区域的方式设置。覆盖层27用于保护共用电极
17、单体电极19以及IC-FPC连接电极21的覆盖区域不受因与大气的接触造成的氧化或因大气中含有的水分等的附着造成的腐蚀的影响。另外，为了使共用电极17以及单体电极19的保护更加可靠，如图2所示，覆盖层27与保护层25的端部重叠地形成。覆盖层27例如能够以环氧树脂或聚酰亚胺树脂的树脂材料形成。而且，覆盖层27例如能够利用网板印刷法等厚膜成形技术形成。
[0065]另外，如图1、2所示，连结下述的FPC5的共用电极17的副配线部17b以及IC-FPC连接电极21的端部从覆盖层27露出，如下所述与FPC5连接。
[0066]而且，在覆盖层27形成有用于使连接驱动ICll的单体电极19以及IC-FPC连接电极21的端部露出的开口部27a，这些配线经由开口部27a而与驱动ICll连接。而且，对于驱动IC11，在与单体电极19以及IC-FPC连接电极21连接的状态下，为了驱动ICll自身的保护以及驱动ICll与这些配线的连接部的保护，而通过由环氧树脂或硅树脂等树脂构成的覆盖构件29进行覆盖而被密封。
[0067]如图1、2所示，FPC5沿着基板7的长边方向延伸，如上所述与共用电极17的副配线部17b以及各IC-FPC连接电极21连接。FPC5为在绝缘性的树脂层的内部布置有多个印刷配线的周知的配线板，各印刷配线经由连接器31而与未图示的外部的电源装置以及控制装置等电连接。这种印刷配线一般情况下例如由铜箔等金属箔、通过薄膜成形技术形成的导电性薄膜或通过厚膜印刷技术形成的导电性厚膜形成。而且，对于通过金属箔、导电性薄膜等形成的印刷配线，例如，通过对它们进行光刻等而实施局部蚀刻，由此设置图案。
[0068]更具体地讲,如图2、3所示,对于FPC5,在绝缘性的树脂层5a的内部形成的各印刷配线5b在头基体3侧的端部露出，并通过导电性接合材料、例如由钎焊材料或在电气绝缘性的树脂中混入有导电性粒子的各向异性导电材料(ACF)等构成的接合材32 (参照图2)，与共用电极17的副配线部17b的端部以及各IC-FPC连接电极21的端部连接。
[0069]而且，当FPC5的各印刷配线5b经由连接器31而与未图示的外部的电源装置以及控制装置等电连接时，共用电极17与例如保持为20?24V的正电位的电源装置的正极侧端子电连接。单体电极19经由驱动ICll以及IC-FPC连接电极21的接地电极配线，而与保持O?IV的接地电位的电源装置的负极侧端子电连接。因此，当驱动ICll的开关元件处于开启状态时，向发热部9供给电流，从而发热部9发热。
[0070]而且，同样，当FPC5的各印刷配线5b经由连接器31而与未图示的外部的电源装置以及控制装置等电连接时，IC-FPC连接电极21的上述的IC电源配线与共用电极17同样，与保持为正电位的电源装置的正极侧端子电连接。由此，利用与驱动ICll连接的IC-FPC连接电极21的IC电源配线与接地电极配线的电位差，向驱动ICll供给用于使驱动ICll动作的电流。而且，IC-FPC连接电极21的上述的IC控制配线与进行驱动ICll的控制的外部的控制装置电连接。由此，从控制装置发出的电气信号向驱动ICll供给。根据电气信号，以控制驱动ICll内的各开关元件的开启?关闭状态的方式使驱动ICll动作，由此能够选择性地使各发热部9发热。
[0071]在FPC5与散热体I之间设置有由酚醛树脂、聚酰亚胺树脂或玻璃环氧树脂等树脂构成的加强板33。虽然没有进行图示，通过两面胶带或粘接剂等将加强板33粘接于FPC5的下表面，从而发挥加强FPC5的功能。而且，通过两面胶带或粘接剂等使加强板33与散热体I的上表面粘接，由此使FPC5固定在散热体I上。
[0072]接下来，参照图4说明本发明的热敏打印机的一实施方式。图4为本实施方式的热敏打印机Z的简要结构图。
[0073]如图4所示，本实施方式的热敏打印机Z具备上述的热敏头X1、输送机构40、压辊50、电源装置60以及控制装置70。热敏头Xl安装在设置于热敏打印机Z的框体上的安装构件80的安装面80a。另外，该热敏头Xl以发热部9的排列方向沿着作为与下述的记录介质P的输送方向S正交的方向的主扫描方向、换言之沿着与图4的纸面正交的方向的方式，安装在安装构件80。[0074]输送机构40将热敏纸、转印墨的受像纸等记录介质P向图4的箭头方向输送，并将该记录介质P向热敏头Xl的多个发热部9上输送、更具体地讲、向保护层25上输送，且具有输送辊43、45、47、49。输送辊43、45、47、49例如可以通过由丁二烯橡胶等构成的弹性构件43b、45b、47b、49b覆盖由不锈钢等金属构成的圆柱状的轴体43a、45a、47a、49a的方式构成。另外，虽未进行图示，但在记录介质P为转印墨的受像纸等时，在记录介质P与热敏头Xl的发热部9之间，与记录介质P —起输送墨薄膜。
[0075]压辊50用于将记录介质P向热敏头Xl的发热部9上按压，并以沿着与记录介质P的输送方向正交的方向延伸的方式配置，且以在将记录介质P按压在发热部9上的状态下能够旋转的方式支承两端部。压辊50例如可以通过由丁二烯橡胶等构成的弹性构件50b覆盖由不锈钢等金属构成的圆柱状的轴体50a的方式构成。
[0076]电源装置60用于供给如上所述用于使热敏头Xl的发热部9发热的电流以及用于使驱动ICll动作的电流。控制装置70用于为了如上所述使热敏头Xl的发热部9选择性地发热，而将控制驱动ICll的动作的控制信号向驱动ICll供给。
[0077]如图4所示，本实施方式的热敏打印机Z利用压辊50将记录介质按压在热敏头Xl的发热部9上，并且利用输送机构40向发热部9上输送记录介质P，同时利用电源装置60以及控制装置70选择性地使发热部9发热，由此能够在记录介质P进行规定的印相。另外，当记录介质P为受像纸等时，使与记录介质P —起输送的墨薄膜的墨热转印于记录介质P，由此能够进行对记录介质P的印相。
[0078]第二实施方式
[0079]以下，利用图5说明第二实施方式所涉及的热敏头X2。
[0080]在图5所示的热敏头X2中，保护层25由第一层25A、第二层25B以及第三层25C形成，第二层25B设置于第一层25A上，且由密接层25B1和致密层25B2构成，第三层25C设置于致密层25B2上，其他结构与热敏头Xl同样。另外，对同一构件标注同一符号，以下同样。
[0081]第二层25B由SiC以及SiO2形成，且由在第一层25A上形成的密接层25B1和在密接层25B1上形成的致密层25B2形成。像这样，由于第二层25B由SiC以及SiO2形成，因此能够提高与形成第一层25A的SiCN的密接性，从而能够提高第一层25A与第二层25B的接合强度。而且，当由SiC形成第三层25C时，能够提高与形成第三层25C的SiC的密接性，从而能够提高第三层25C与第二层25B的接合强度。
[0082]优选密接层25B1以1.1~2.1摩尔％含有SiC。由此，能够通过SiO2确保密封性并且提高密接层25B1的热传导率，从而能够形成为热响应性提高的热敏头X2。
[0083]优选致密层25B2以5.9~11.2摩尔％含有SiC。由此，能够通过SiO2确保密封性并且提高致密层25B2的热传导率，从而能够形成为热响应性提高的热敏头X2。
[0084]而且，由于致密层25B2中含有的SiC的含有率多于密接层25B1中含有的SiC的含有率，因此能够提高第三层25C1与致密层25B2的密接性。
[0085]另外，能够使自发热部9的距离远的致密层25B2的热传导率高于自发热部9的距离近的密接层25B1的热传导率，从而能够向与记录介质(未图示)接触的保护层25的表面准确地传递发热部9的热，从而能够提高图像质量。
[0086] 而且，对于热敏头X2，密接层25B1中含有的碳的含有率少于第一层25A中含有的碳的含有率。因此，密接层25B1中含有的碳的含有率少于第一层25A以及致密层25B2。
[0087]由此，在保护层25中，在第一层25A与致密层25B2之间设置有热传导率低的密接层25B1。因此，密接层25B1具有作为临时存储由发热部9发出的热的蓄热部的功能。
[0088]如下所述，密接层25B1通过非偏压溅射法形成。密接层25B1的厚度设置为例如
0.5 μ m~2.5 μ m。如下所述，致密层25B2由偏压溅射法形成。致密层25B2的厚度设置为例如0.5 μ m~3 μ m。
[0089]像这样，通过利用非偏压溅射法形成密接层25B1，利用偏压溅射法形成致密层25B2，从而使密接层25B1的残余应力小于致密层25B2的残余应力。而且，形成致密层25B2的SiO2比形成密接层25B1的SiO2致密。
[0090]即，通过利用偏压溅射法形成致密层25B2，产生在利用非偏压溅射法形成的密接层BI中产生的残余应力的2~5倍的残余应力，从而能够使致密层25B2致密。
[0091]另外，第二层25B的密接层25A以及致密层25B的残余应力能够通过长方形基板的弯曲的位移来测定。如图5所示，通过在长方形的基板的一面通过溅射而形成薄膜，将变形的基板的截面视作圆弧并测定位移S，由此能够测定残余应力。
[0092]更具体地讲，当将基板的杨氏模量记作E，将基板的泊松比记作V，将基板的长度记作L，将基板的厚度记作b，将薄膜的厚度记作d，将基板的位移记作δ时，残余应力σ可以通过EXb2XS^X (1-Vr1Xr2XcT1X δ的计算式求出。而且,残余应力也可以通过X射线衍射法、牛顿环法求出。
[0093]另外，本发明的非偏压溅射法指相对于进行溅射时在成膜的基板侧施加偏压的公知的偏压溅射法，在成膜的基板侧不施加偏压的公知的溅射法。
[0094]对作为第二实施方式的热敏头的保护层25的形成方法进行说明。首先，通过非偏压溅射法形成第一层25Α。更具体地讲，使SiCN作为溅射对象，通过非偏压溅射法形成由SiCN构成的第一层25Α。
[0095]接下来，在第一层25Α上，通过非偏压溅射法与偏压溅射法依次形成构成第二层25Β的密接层25Β1与致密层25Β2。更具体地讲，首先，使SiO2作为溅射对象，在基板7侧不施加偏压而通过非偏压溅射法形成由SiO2构成的密接层25Β1。接下来，同样使SiO2作为溅射对象，对基板7侧施加偏压的同时通过偏压溅射法形成由SiO2构成的致密层25B2。然后，在构成第二层25B的致密层25B2上通过溅射法形成第三层25C。更具体地讲，能够使SiC作为溅射对象，通过非偏压溅射法形成由SiC构成的第三层25C而形成保护层25。
[0096]像这样，含有SiO2以及SiC的第二层25B通过利用非偏压溅射法而在第一层25A上形成的密接层25B1与利用偏压溅射法而在该密接层25B1上形成的致密层25B2形成。因此，能够抑制第二层25B从第一层25A上剥落，并且能够提高基于该第二层25B的密封性。
[0097]S卩，在第二实施方式的热敏头X2中，通过利用非偏压溅射法形成密接层25B1，利用偏压溅射法形成致密层25B2，由此使密接层25B1的残余应力小于致密层25B2的残余应力。因此，例如，与在第一层25A上直接通过偏压溅射法形成致密层25B2的情况相比，换言之，例如，与第一层25A上的密接层25B1通过偏压溅射法形成的情况相比，能够抑制第二层25B从第一层25A上剥落。
[0098]而且，如上所述通过利用非偏压溅射法形成密接层25B1而利用偏压溅射法形成致密层25B2，由此使形成致密层25B2的SiO2比形成密接层25B1的SiO2致密。因此，例如，与在密接层25B1上未形成致密层25B2的情况相比，换言之，例如，与密接层25B1上的致密层25B2通过非偏压溅射法形成的情况相比，能够提高基于第二层25B的密封性。由此，能够抑制大气中含有的水分等侵入第二层25B内，从而能够抑制因该水分等附着于发热部9、共用电极17以及单体电极19而造成的腐蚀的发生。
[0099]另外，可以通过例如使对SiC的溅射对象施加的RF电压值变化来调节密接层25B1以及致密层25B2的SiC的含有率。也可以通过其他一般公知的方法调节密接层25B1以及致密层25B2的SiC的含有率。
[0100]如上述为了比较而例示的情况那样，在第一层25A上直接通过偏压溅射法形成薄膜层的情况会造成第一层25A的表面削减。由此，尤其是第一层25A中，将共用电极17以及单体电极19的端部覆盖的区域(以下，称为配线端部覆盖区域)的厚度容易变薄。而且，通过偏压溅射法形成第一层25A上的密接层25B1以及该密接层25B1上的致密层25B2的双方的情况使密接层25B1以及致密层25B2的配线端部覆盖区域的厚度容易变薄。
[0101]相对于此，在第二实施方式所涉及的热敏头X2中，由于通过非偏压溅射法形成第一层25A上的密接层25B1，因此不会使第一层25A的表面削减，第一层25A的配线端部覆盖区域的厚度难以变薄。而且，密接层25B1的配线端部覆盖区域也难以变薄。因此，能够使第一层25A以及密接层25B1的配线端部覆盖区域的厚度厚，从而能够提高基于绝缘层25A以及密接层25B1的密封性。另外，在本实施方式中，由于第三层25C具有导电性，因此通过以这种方式确保第一层25A的厚度，也能够抑制静电从第三层25C向共用电极17以及单体电极19泄漏。
[0102]另外，在第二实施方式所涉及的热敏头X2中，示出了通过非偏压溅射法形成密接层25B1而通过偏压溅射法形成致密层25B2的例子，然而并不限定于此。也可以通过非偏压溅射法形成密接层25B1以及致密层25B2的双方。
[0103]第三实施方式
[0104]利用图7、8对第三实施方式所涉及的热敏头X3进行说明。
[0105]在热敏头X3中，如图7所示，在蓄热层13上形成共用电极17以及单体电极19，在形成有共用电极17以及单体电极19的蓄热层13上形成有电阻层15。在该情况下，通过位于共用电极17与单体电极19之间的电阻层15的区域形成发热部9。通过设置为这种结构，能够降低在与记录介质(未图示)接触的保护层25的表面产生高度差的可能性，从而能够提高热敏头X3与记录介质的接触程度。
[0106]图8所示的热敏头X3'为热敏头X3的变形例，第三层25C由下层25C1、在下层25C1之上设置的中层25C2、在中层25C2之上设置的上层25C3形成。
[0107]下层25C1由SiON形成。中层25C2由SiC形成。上层25C3由SiON形成。通过设置为这种结构，能够提高第三层25C的滑动性，从而能够降低产生与记录介质(未图示)的粘着的可能性。
[0108]下层25C1具有提高中层25C2与致密层25B2的密接性的功能。通过设置下层25C1，能够提高中层25C2与致密层25B2的密接性，从而能够提高中层25C2与致密层25B2的接合强度。
[0109]中层25C2作为降低因与记录介质的接触造成保护层25磨损的耐磨损层而发挥功能。通过设置中层25C2，能够设置为耐磨损性提高的保护层25。
[0110]上层25C3具有提高记录介质的滑动性的功能。通过在与记录介质接触的保护层25的最表层设置上层25C3，能够提高记录介质的滑动性，从而能够降低与记录介质的粘着产生的可能性。
[0111]以上，对本发明的一实施方式进行了说明，而本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离其主旨的前提下可以进行各种变更。
[0112]在上述实施方式的热敏头Xl中，第三层25C由SiC形成，并不限定于此，例如，也可以通过化学式由Si3N4表示的氮化硅(SiN)或五氧化钽(Ta2O5)等来形成。另外，形成该第三层25C的SiN或Ta2O5也含有具有非化学计量性的组成的物质。像这样通过SiN形成第三层25C的情况可以例如使SiN作为溅射对象而通过非偏压溅射法形成。而且，通过Ta2O5形成第三层25C的情况可以例如使Ta2O5作为溅射对象而通过非偏压溅射法形成。
[0113]而且，在图1~3所示的热敏头Xl中，在蓄热层13形成有隆起部13b，在隆起部13b上形成有电阻层15，然而并不限定于此。例如，也可以在蓄热层13不形成隆起部13b，而在蓄热层13的基底部13b上配置电阻层15的发热部9。或者，可以不形成蓄热层13而将电阻层15配置在基板7上。
[0114]而且，示出了在基板7的平坦面上设置发热部9的例子，然而并不限定于此，例如，也可以在基板7的侧面设置发热部9。更具体地讲，也可以在连接基板7的一方的主面与另一方的主面的侧面上设置发热部9。该情况下也可以形成为热响应性提高的热敏头。
[0115]另外，将与头基体3连接的外部配线基板的例示设置为FPC，然而并不限定于此。例如，也可以使用使有机树脂硬化的刚性基板。
[0116]另外，在热敏头Xl~X3中，示出了在第二层25B上设置有第三层25C的例子，然而并不限定于此。在保护层25仅由第一层25A以及第二层25B构成的情况下，由于第一层25A含有SiCN，因此也能够形成为热响应特性提高的热敏头Xl。
[0117]【符号说明】
[0118]Xl~X3-热敏头
[0119]Z-热敏打印机
[0120]1-散热体[0121]3-头基体
[0122]5-柔性印刷配线板
[0123]7-基板
[0124]9-发热部
[0125]11-驱动 IC
[0126]17-共用电极
[0127]17a_主配线部
[0128]17b_副配线部
[0129]17c-导线部
[0130]19-单体电极
[0131]21-1C-FPC 连接电极
[0132]25-保护层
[0133]25A-第一层
[0134]25B-第二层
[0135]25B1-密接层
[0136]25B2-致密层
[0137]25C-第三层
[0138]25C1-下层
[0139]25C2-中层
[0140]25C3-上层
[0141]27-覆盖层
【权利要求】
1.一种热敏头，其特征在于，具备: 基板； 电极，其设置在该基板上； 发热部，其与该电极连接； 保护层，其设置在该发热部， 该保护层具有在所述发热部设置的含有碳氮化硅的第一层和在该第一层设置的含有氧化硅的第二层。
2.如权利要求1所述的热敏头，其特征在于， 所述保护层还具有在所述第二层设置的含有碳化硅、氮化硅、碳氮化硅、或五氧化钽的第三层。
3.如权利要求1或2所述的热敏头，其特征在于， 所述第二层还含有碳化硅。
4.如权利要求3所述的热敏头，其特征在于， 所述第二层包括在所述第一层设置的密接层和在该密接层设置的致密层， 该致密层中含有的碳化硅的含有率多于所述密接层中含有的碳化硅的含有率。
5.如权利要求4所述的热敏头，其特征在于， 所述密接层中含有的碳的含有率少于所述第一层中含有的碳的含有率。
6.如权利要求4或5所述的热敏头，其特征在于， 所述密接层的残余应力小于所述致密层的残余应力。
7.一种热敏打印机，其特征在于，具备: 权利要求1至6中的任意一项所述的热敏头； 输送机构，其向所述保护层上输送记录介质； 压辊，其向所述保护层上按压所述记录介质。
【文档编号】B41J2/335GK103492186SQ201280018782
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年5月15日 优先权日:2011年5月16日
【发明者】桝谷浩史, 藤原义彦, 越智康二 申请人:京瓷株式会社
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