加热电阻元件及其制造方法、热敏头和打印机技术

本发明专利技术涉及加热电阻元件及其制造方法、热敏头和打印机。具体而言，提供了一种加热电阻元件，包括：隔离衬底（９）；结合到隔离衬底（９）表面上的聚热层（１０）；以及设置在聚热层（１０）上的加热电阻器（１１），其中：在隔离衬底（９）和聚热层（１０）之间的结合表面（９ａ）的至少其中之一上，该隔离衬底（９）和聚热层（１０）的至少其中之一在与加热电阻器（１１）相对的区域中设有凹进部分（１６），以形成中空部分（１７）；以及该凹进部分（１６）在其各个角部处具有１０μｍ或更大的曲率半径。相应地，可抑制由热或负载所引起应力集中的发生以提高耐用性，并且实现了足够的强度和加热效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及加热电阻元件及其制造方法、热，敏头和打印才几。
技术介绍
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，采用了以下方式蚀刻硅衬底，并形 成凹进部分(具有大于等于lpm且小于等于l(XVm的深度)，以通过在 700。C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10,到100pm的厚度)结合于其上。在这种情况下， 难以制造或操作具有100(im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。。可通过进行各向异性蚀刻而形成凹进部分，其包括大致等于加热 电阻器尺寸的开口并具有较大的深度尺寸，但所形成的凹进部分具有 带有急剧弯曲的角部的形状。因此，热或负载在角部处引起应力集中， 这或会在其中生成裂口或裂紋。此外，在这种情况下，由于在硅衬底 的凹进部分的开口附近的角部处引起的应力集中，也对结合到硅衬底 上以封闭凹进部分的开口的薄板玻璃施加了应力，罔此不能使用厚度 尺寸为10pm或更小的薄板玻璃，这限制了热效率的提高。另一方面，在进行各向同性蚀刻的情况下，凹进部分形成为使得其角部具有预定值或更大的曲率半径。然而，在这种情况下，凹进部 分的深度尺寸可设定为不超过凹进部分开口尺寸的大约二分之一，并 且在提供了深的凹进部分的情况下，开口尺寸相对于加热电阻器会变 得更大，这使得难以获得期望的强度。
技术实现思路
鉴于上述情况提出了本专利技术，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由 热或负载所引起应力集中的发生以提高耐用性并且还实现了足够的 强度和加热效率。为了达到上述目的，本专利技术提供了以下方式。本专利技术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，其中在隔离村底和聚热层之间的结合表面的至少其中之一上，该隔离衬底和聚热 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；以及该中空部分包括在其各个角部处具有l(Vm或更大 的曲率半径。基于本专利技术，隔离衬底和聚热层相互结合，其中，凹进部分在隔 离衬底和聚热层的至少一个结合表面上形成，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-丈地使用。在这种情况下，凹进部分在其各个角部处具有10(im或更大的曲率半径，结果抑制了位于凹进部分各个角部处发生的应力集中，并且即便当加热加热电阻器或负载起作用时，隔离衬底和聚热层也保持在良好状态。此外，通过常规的各向同性蚀刻不能形成具有比开口尺寸 的二分之一更大的深度尺寸的凹进部分。结果，基于本专利技术，可抑制由热或负载所引起应力集中的生成以提高耐用性，并且能够实现足够的强度和加热效率。在上述专利技术中，中空部分的深度可设定为大于等于l(im且小于等 于100nm。因此，当包含在中空部分中的气体的厚度充分地保证为liim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lOOiim或更小时，加热电阻元 件的厚度可制作得较小。此外，在上述专利技术中，聚热层的厚度可设定为大于等于2pm且 小于等于100 nm。在上述本专利技术中，隔离衬底和聚热层可由无^5威玻璃形成。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，无石威玻璃比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，在上述专利技术中，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。结果，即便是当隔离衬底和聚热层由相同的玻璃材料形成时隔离 衬底和聚热层也可以容易地相互结合，并且隔离衬底和聚热层之间的 热膨胀系数的差异可得以消除，以抑制由于热量而引起的翘曲(wr叩) 或变形。此外，在上述专利技术中，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，施加给加热电阻器的压紧力可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，在上述专利技术中，气体优选地为惰性气体。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，在上述专利技术中，中空部分可以与外界完全地密封，并且该中空部分的内部可降压到大气压力或更低。结果，即使当温度由于加热电阻器的运行而改变时，也可抑制中空部分的内压力的变化。此外，本专利技术提供了包括上述任何一种加热电阻元件的热敏头。 基于本专利技术，即便是在长时间使用之后也可防止中空部分成为热源的不利，并且可防止因诸如3也尾的现象所导致的打印质量下降。 此外，本专利技术提供了包括上述热敏头的打印机。 基于本专利技术，可以低成本、长时间清晰而无间断地打印。此外，本专利技术提供了用于加热电阻元件的制造方法，包括凹进 部分形成步骤，即在隔离衬底和聚热层之间的结合表面的至少其中之 一上形成凹进部分；结合步骤，即使得隔离衬底和聚热层之间的结合 表面相互附着，以结合该隔离衬底和聚热层；以及电阻器形成步骤， 即在聚热层上的一定位置处形成加热电阻器，该位置与凹进部分相 对，其中，该凹进部分形成步骤包括形成在各个角部处具有lOpm或 更大曲,率半径的凹进部分。基于本专利技术，在凹进部分形成步骤中，形成了在各个角部处具有 10um或更大曲率半径的凹进部分，因此，抑制了在通过将隔离衬底 和聚热层相互结合而形成的中空部分的各个角部处所引起的应力集 中，并且可制造出具有改善的隔离效率的加热电阻元件。在上述专利技术中，凹进部分形成步骤可包括通过喷石少形成凹进部分。此外，凹进部分形成步骤可包括通过使用模具(die)进行高温压制 而形成凹进部分。结果，通过喷砂或高温压制可容易地形成在各角部处均具有1 Opm 或更大曲率半径的凹进部分，并且该凹进部分与通过蚀刻或类似方法 光滑地形成凹进部分的情况相比具有充分地更为粗4造的内表面。相应地，除了上述效果之外，提高了包含在中空部分(通过封闭凹进部分形 成)内的气体的气态分子和隔离衬底之间接触的机会，以促进热量更为 活跃地从气体散失到隔离衬底，结果是可容易地制造加热电阻元件， 该加热电阻元件即^f更是长时间使用之后也免于中空部分成为热源的 不利。基于本专利技术，获得了可抑制由热或负载所引起应力集中的发生以 提高耐用性以及实现足够的强度和加热效率的效果。附图说明在附图中图1为示出了根据本专利技术实施例的热敏式打印机结构的垂直截面图2为示出了根据本专利技术实施例的热敏头的前视图，其中，该热 敏头设置在图1的热敏式打印机中；图3为沿着图2的a 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加热电阻元件，包括：　隔离衬底；　结合到所述隔离衬底的表面上的聚热层；以及　设置在所述聚热层上的加热电阻器，　其中：　在所述隔离衬底和所述聚热层之间的结合表面的至少其中之一上，所述隔离衬底和所述聚热层的至少 其中之一在与所述加热电阻器相对的区域中设有凹进部分，以形成中空部分；以及　所述中空部分在其各个角部处具有１０μｍ或更大的曲率半径。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：顷石圭太郎，师冈利光，东海林法宜，佐藤义则，三本木法光，
申请(专利权)人：精工电子有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]