-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine integrierte
Schaltungseinrichtung, beispielsweise einen
wärmeempfindlichen Aufzeichnungskopf.
-
Der wärmeempfindliche Aufzeichnungskopf (im folgenden kurz
"Kopf") ist so aufgebaut, daß Heizabschnitte, die
unmittelbar oder durch ein Farbband mit einem Aufzeichnungsmedium,
z. B. wärmeempfindlichem Papier oder Aufzeichnungspapier, in
Kontakt stehen, selektiv in Punktform durch Aufzeichnung
elektrischer Signale erwärmt werden, so daß ein Bild auf dem
Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet werden kann.
-
Der so aufgebaute Kopf kann allgemein wie folgt beschrieben
werden: auf einem isolierenden Substrat ist eine Heizschicht
ausgebildet; eine Vielzahl von Gegenelektroden ist auf der
Heizschicht angeordnet und bildet den Heizabschnitt, der
seinerseits mit einer isolierenden Deckfolie zum Schutz der
Gegenelektroden und der Heizschicht versehen ist; die die
Gegenelektroden bildenden Signalelektroden werden, wie beim
später beschriebenen Linien- bzw. Zeilentyp mit Signalen
gespeist, die einem objektiven Bildmuster von einer
integrierten Schaltung (im folgenden kurz "IC") entsprechen.
-
Im Kopf des an späterer Stelle beschriebenen Reihentyps ist
wie beispielsweise in der Fig. 14 und der entlang der Linie
XV-XV von Fig. 14 entstandenen Schnittdarstellung gemäß
Fig. 15 dargestellt, eine über einem Isoliersubstrat 203
ausgebildete Glasierschicht 216 mit einer Heizschicht 208
versehen, die mit Gegenelektroden, bestehend aus einer
gemeinsamen Elektrode 209 und einzelnen Signalelektroden 210
bestückt ist, die sich durch einen Spalt 211 getrennt
gegenüberstehen und einen Heizabschnitt 202 bilden. Die
Heizschicht 208 und die den Elektrodenspalt 211 bildenden
Elektroden 209 und 210 sind durch eine Schutzschicht 217
abgedeckt und geschützt. Diese Schutzschicht 217 entfällt
übrigens in der Fig. 14.
-
Bei diesem Kopf wird der Heizabschnitt 202, der direkt oder
über ein Farbband mit einem Aufzeichnungsmedium in Kontakt
steht, z. B. wärmeempfindlichem Papier oder
Aufzeichnungspapier, selektiv in Punktform durch Aufzeichnung
elektrischer Signale erwärmt werden, so daß ein Bild auf dem
Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet werden kann.
-
Da die obengenannten elektrischen Signale durch die
Signalelektroden 210 geliefert werden, nimmt die Dichte des durch
die gemeinsame Elektrode 209 fließenden Stroms zu, wenn die
Anzahl der selektiv zu erwärmenden Heizabschnitte größer
wird, so daß die gemeinsame Elektrode durch die
Ionenwanderung zerstört wird. Um dies zu verhindern, muß die Breite
des ebenen Abschnitts der gemeinsamen Elektrode 209 so groß
gewählt werden, daß sie im Vergleich zu den Signalelektroden
210 mit 50 bis 200 um etwa zwischen 0,5 und 2,0 mm beträgt.
-
In Europa und Amerika andererseits wird als
Aufzeichnungspapier rauhes Papier mit einer Glätte von 5 bis 10 sec und
rauher Oberfläche bevorzugt. Dieses rauhe Papier muß mittels
eines hohen Drucks an die Heizabschnitte 202 angepreßt
werden, da die Aufzeichnung (oder der Druck) durch das normale
Aufzeichnungsverfahren sehr unklar wird. Als Mittel, diesen
hohen Druck auszuüben, der durch eine Phantomlinie in der
Fig. 15 angedeutet ist, wird ein Aufzeichnungspapier 30
vorzugsweise in geneigter Lage gegen den Kopf gepreßt. Bei dem
dem Stand der Technik entsprechenden Kopf kann jedoch das
Aufzeichnungspapier 30 gegenüber dem Kopf nicht in eine
geneigte Lage gebracht werden, da es durch die breite an der
Seitenkante des Kopfes angeordnete gemeinsame Elektrode 209
behindert wird. Diese Anordnung der breiten gemeinsamen
Elektrode 209 an der Seitenkante des Kopfes behindert
außerdem
die Verkleinerung der Kopfgröße in einer anderen
integrierten Schaltungseinrichtung.
-
Speziell beim Kopf gehen die neuesten Tendenzen dahin, die
Anzahl der Punkte zu erhöhen, um die Qualität des gedruckten
oder aufgezeichneten Bildes zu verbessern, und die Größe des
Substrats zu verkleinern, um die Produktionskosten zu
senken. Mit steigender Anzahl von Punkten muß die gemeinsame
Elektrode verbreitert werden, um die Ionenwanderung zu
verhindern; das Substrat selbst wird größer. Zur Erfüllung der
Anforderung, das aufgezeichnete Ergebnis unmittelbar nach
der Aufzeichnung betrachten zu können, müssen die
Heizabschnitte so nah wie möglich an der Stirnfläche des Kopfes
angeordnet werden. Diese Notwendigkeit wird weitgehend nicht
erfüllt, da die breite gemeinsame Elektrode an der
Seitenkante des Substrats angeordnet ist.
-
Im Zuge unserer intensiven Untersuchungen kamen wir zu dem
Ergebnis, daß die obengenannten Probleme gelöst werden,
indem die gemeinsame Elektrode über der Glasierschicht durch
aufeinanderfolgendes Lamellieren der Isolierschicht, der
Heizschicht und der Signalelektroden auf der gemeinsamen
Elektrode so aufgebaut wird, daß ein Abschnitt frei bleibt,
um den Heizabschnitt zu bilden, und indem verhindert wird,
daß die breite gemeinsame Elektrode die Seitenkante des
Substrats bedeckt. Als Ergebnis weiterer Untersuchungen haben
wir außerdem festgestellt, daß die Temperatur der
gemeinsamen Elektrode in dem auf diese Weise aufgebauten Kopf unter
den Heizabschnitten auf einen hohen Wert ansteigt, wenn die
Punktdichte (d. h. die Dichte der Heizabschnitte) weiter
erhöht wird, um eine höhere Auflösung des
Aufzeichnungsergebnisses zu erzielen, der selbst ohne Vorliegen einer Spannung
auf 200 bis 300ºC gehalten wird. Wenn die gemeinsame
Elektrode heiß wird, geht die Alkalikomponente, die
beispielsweise in Form von Na in der Glasierschicht enthalten ist, in
den ionisierten Zustand über und diffundiert durch die
gemeinsame Elektrode in die Heizschicht, wodurch der
Widerstand der Heizschicht altert, was die Lebensdauer des Kopfes
verkürzt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß
die Lebensdauer des Kopfes als beendet angesehen wird, wenn
sich der Widerstand bezogen auf einen Sollwert um ±15%
ändert. Bei der bisher beschriebenen Ausführung wird
außerdem als Material für die gemeinsame Elektrode ein Metall mit
einem hohen Schmelzpunkt verwendet, da die Isolierschicht
bei einer hohen Temperatur aufgebracht wird. Außerdem wurde
festgestellt, daß der Hauptbestandteil SiO&sub2; der
Glasierschicht und das Material der gemeinsamen Elektrode im heißen
Zustand einer Reaktion unterliegen, in der sie in den festen
Aggregatszustand übergehen, wodurch die gemeinsame Elektrode
oxidiert und ihre Haftfähigkeit verringert wird.
-
Die Aufgaben der vorliegenden Erfindung bestehen darin,
einen Aufzeichnungskopf bereitzustellen, mit dem die
obenbeschriebenen miteinander verknüpften Probleme der Baugröße
und der Ionenwanderung in der gemeinsamen Elektrode, der
Aufzeichnung auf rauhem Papier, der Erhöhung der Punktanzahl
bei einer breiten und einseitig angeordneten gemeinsamen
Elektrode, des Temperaturanstiegs in der gemeinsamen
Elektrode und der Reaktionen im festen Aggregatszustand zwischen
der gemeinsamen Elektrode und der Glasierschicht gelöst
werden können.
-
Die US-A-4259564 beschreibt einen integrierten,
wärmeempfindlichen Aufzeichnungskopf, der Signalelektroden sowie
eine gemeinsame Elektrode umfaßt, die mit einer Heizschicht
verbunden sind, wobei die Elektroden und die Heizschicht von
einer Glasierschicht getragen werden, die ihrerseits auf
einem isolierenden Substrat aufliegen und mit einer
Schutzschicht versehen sind.
-
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
eine Verlängerung der gemeinsamen Elektrode einen Teil der
Oberfläche der Glasierschicht bedeckt, wobei diese
Verlängerung und der Rest der Oberfläche der Glasierschicht mit
einer Isolierschicht bedeckt sind, die ihrerseits die
Heizschicht trägt, auf der die Elektroden angeordnet sind.
-
Diese Kombination von Merkmalen gestattet die Lösung der
obenbeschriebenen miteinander verknüpften technischen
Probleme.
-
Die JP-A-5812870 beschreibt einen Aufzeichnungskopf, bei dem
eine Heizschicht zwischen einer unteren Elektrode und einer
oberen Elektrode angeordnet ist, um die Wärme wirksam zu
nutzen und um die Leistungsaufnahme zu verringern.
-
Nunmehr werden beispielhafte Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen
beschrieben.
-
Die Fig. 1 bis 13 stellen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung dar; dabei zeigen:
-
Fig. 1 eine Draufsicht eines Abschnitts eines
wärmeempfindlichen Aufzeichnungskopfes des Reihentyps;
-
Fig. 2 eine Ansicht des Inneren des wärmeempfindlichen
Aufzeichnungskopfes gemäß Fig. 1;
-
Fig. 3 eine Schnittdarstellung entlang III-III von
Fig. 2;
-
Fig. 4 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines
Abschnitts eines anderen wärmeempfindlichen
Aufzeichnungskopfes des Reihentyps;
-
Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht eines weiteren
wärmeempfindlichen Aufzeichnungskopfes des Reihentyps;
-
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts
eines wärmeempfindlichen Aufzeichnungskopfes des
Zeilentyps;
-
Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Abschnitt des
wärmeempfindlichen Aufzeichnungskopfes gemäß Fig. 6;
-
Fig. 8 ein vergrößerter Schnitt entlang der Linie VIII-VIII
in Fig. 7;
-
Fig. 9 ein vergrößerter Schnitt eines Abschnitts gemäß
Fig. 8;
-
Fig. 10 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines
Abschnitts eines weiteren wärmeempfindlichen
Aufzeichnungskopfes des Zeilentyps;
-
Fig. 11 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines
Abschnitts einer weiteren Ausführungsform gemäß
Fig. 3;
-
Fig. 12 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer weiteren
Ausführungsform gemäß Fig. 8; und
-
Fig. 13 ein vergrößerter Schnitt eines Abschnitts von
Fig. 12.
-
Die Fig. 14 und 15 zeigen ein dem Stand der Technik
entsprechendes Beispiel:
-
Fig. 14 ist eine Ansicht des Inneren des
wärmeempfindlichen Aufzeichnungskopfes des Reihentyps; und
-
Fig. 15 ist ein vergrößerter Schnitt entlang der Linie
XV-XV von Fig. 14.
-
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung bezieht sich der
Begriff "Schaltelement" auf mindestens eine Einheit, die
eine elektrische Schaltung bildet.
-
Zunächst wird die Betriebsweise der vorliegenden Erfindung
in Zusammenhang mit dem Heizabschnitt des Kopfes und dessen
Umgebung beschrieben.
-
Der Kopf ist im wesentlichen in zwei Bauarten unterteilt -
in den Reihentyp, bei dem die Aufzeichnung durch Verfahren
des Kopfes im rechten Winkel bezogen auf die
Vorschubrichtung
des Aufzeichnungspapiers erfolgt, und in den Zeilentyp,
bei dem die Aufzeichnung bei feststehendem Kopf erfolgt.
-
Die erste Beschreibung betrifft den Reihentyp.
-
Der Reihentyp ist in zwei weitere Untertypen unterteilt - in
den Longitudinal-Einzeilendrucktyp, bei dem Köpfe in einer
Reihe angeordnet sind, und den sequentiellen
Spaltendrucktyp, bei dem die Köpfe in Form einer Matrix angeordnet sind.
Da diese beiden Untertypen jedoch hinsichtlich der Struktur
der Heizabschnitte identisch sind, bezieht sich die folgende
Beschreibung auf den Longitudinal-Einzeilendrucktyp.
-
Wie die Fig. 1 zeigt, ist ein Kopf 20 so angeordnet, daß im
allgemeinen vierundzwanzig Heizabschnitte 2 in einer Reihe
parallel zur Vorschubrichtung X des Aufzeichnungspapiers (in
den Zeichnungen nicht dargestellt) angeordnet sind und daß
der Kopf 20 so ausgeführt ist, daß er seine Druckoperation
während des Verfahrens in einer Richtung Y im rechten Winkel
zur Vorschubrichtung X des Aufzeichnungspapiers ausführt.
-
Gemäß der Darstellung in Fig. 2 sind normalerweise
vierundzwanzig Heizschichten (z. B. aus Tantalnitrid) 8 über eine
beispielsweise aus Siliziumoxid hergestellte Glasierschicht
16 angeordnet und in gerader Form über ein Isoliersubstrat
(auf Basis von Keramik, z. B. Tonerde) 3 ausgebildet, die so
ausgeführt sind, daß die Enden einer Seite mit einer
gemeinsamen Elektrode 9 aus z. B. Aluminium oder Gold verbunden
sind, während die anderen Enden mit Signalelektroden 10 aus
z. B. Aluminium oder Gold verbunden sind, um so die Signale
an die Signalelektroden 10 für die Heizabschnitte 2 zu
übergeben.
-
Die gemeinsame Elektrode 9 und die Signalelektroden 10 sind
thermisch an die Leitungen 15 der Kupferfolie in der
Nachbarschaft der an den Endabschnitten des Isoliersubstrats 3
angeformten wärmeabführenden Abschnitte 3a kontaktiert. Die
Leitungen 15 werden auf einem Plastikträgerfilm 14 geführt,
so daß sich zusammen mit dem Trägerfilm 14 eine flexible
gedruckte Schaltung 7 ergibt. Die Leitungen 15 sind
mindestens an ihren Endabschnitten mit Lot versehen, die
gemeinsame Elektrode 9 sowie die Signalelektroden 10 sind
mindestens an ihren Endabschnitten vernickelt, wenn sie aus
Aluminium bestehen, um die Verbindungen zwischen den Leitungen
15 und der gemeinsamen Elektrode 9 sowie den
Signalelektroden 10 sicherzustellen.
-
Die flexible gedruckte Schaltung 7 ist mit dem Stecker einer
Treiberschalteinheit, die auf den Zeichnungen nicht
dargestellt ist, verbunden, um an die Heizabschnitte 2 eine
gleichgerichtete Vorspannung anzulegen, wodurch die
Verfahrbewegung des Kopfes durch den Anschluß der flexiblen
gedruckten Schaltung 7 unterstützt wird.
-
Auf diese Weise erfolgt in den Heizabschnitten 2 die
Wärmeerzeugung selektiv als Reaktion auf die gepulsten Signale
von den Signalelektroden 10, so daß der Kopf 20 druckt,
während er in der Richtung Y gemäß der Fig. 1 verfahren
wird.
-
Im folgenden wird der Zeilentyp beschrieben.
-
Wie in der Fig. 6 beispielhaft dargestellt, ist ein Kopf 120
so aufgebaut, daß ein Isoliersubstrat 103 mit einem
Heizabschnitt 102 und einer Typenplatte 105, auf der eine Anzahl
IC-Chips 104 (beispielsweise vierundsechzig) angebracht ist,
über einer gemeinsamen Grundplatte 101 in einem konstanten
Abstand 106 angeordnet sind. Die elektrischen Anschlüsse
zwischen den IC-Chips 104 und dem Heizabschnitt 102 werden
durch eine Filmträgerband 107 hergestellt, das über den
obengenannten Abstand 106 und zwischen der Typenplatte 105
sowie dem Isoliersubstrat 103 geführt ist.
-
Dieses Anschlußverfahren wird im einzelnen anhand der Fig. 7
und 8 beschrieben, die beide eine vergrößerte
Schnittdarstellung entlang der Linie VIII-VIII gemäß Fig. 7 zeigen.
-
Über dem Isoliersubstrat 103 ist ein Siliziumoxidfilm (oder
eine Glaslerschicht) 116 aufgebracht, der als Fundament
dient, und über dem eine Heizschicht 108 ausgebildet ist.
Über dieser Heizschicht 108 sind eine gemeinsame Elektrode
109 sowie eine Vielzahl von Signalelektroden 110
ausgebildet, die in der Längsrichtung der Elektrode 109 über der
Heizschicht 108 angeordnet sind. Die beiden Elektroden 109
und 110 bilden mit ihren stirnseitigen Abschnitten 111 den
Heizabschnitt 102. Andererseits sind die IC-Chips 104 in der
jeweils vorgegebenen Anzahl auf jeder der Typenplatten 105
angebracht, die an einer mit 130 gekennzeichneten Trennlinie
aneinander angefügt sind und die durch Drähte 113 aus Au
oder Al mit den Anschlußflächen 112 verbunden sind, die in
einem vorgegebenen Muster auf den Typenplatten 105
angeordnet sind. Die obengenannten Verdrahtungsmuster sind
übrigens vereinfacht dargestellt.
-
Das Filmträgerband 107 ist so behandelt, daß eine Anzahl
(z. B. 64, in der Figur auf 6 reduziert) von Leitungen 115
aus Kupferfolie z. B. auf einer Polyimidbasis 114 haften, die
der Anzahl der obengenannten Signalelektroden 110 und Drähte
113 entspricht. Andererseits ist das Isoliersubstrat 103
zusätzlich mit einem verschleißbeständigen Schutzfilm (oder
einem isolierenden Abdeckfilm) 117 versehen.
-
Die Materialien der einzelnen den Kopf bildenden Komponenten
unterscheiden sich übrigens nicht von denjenigen des zuvor
beschriebenen Reihentyps.
-
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand der
Ausführungsformen näher erläutert.
Ausführungsform 1
-
Bei der Ausführungsform 1 wird die vorliegende Erfindung auf
einen Kopf des Reihentyps angewandt.
-
Gemäß Fig. 3, die einen vergrößerten Schnitt entlang der
Linie III-III von Fig. 2 zeigt, wird eine Verlängerung 9a
der gemeinsamen Elektrode 9 aus Mo, W oder Ta mit einer
Dicke von 2 um zwischen der Glasierschicht 16 und einer
Schutzschicht 17, d. h. das über die Oberfläche der
Glasierschicht 16 bis zu deren Rand geführt. Die Wärme des
Heizabschnitts 2 kann nicht in das Isoliersubstrat 3 abgeleitet
werden, da die obige Verlängerung 9a so ausgeführt ist, daß
sie die Oberfläche des Isoliersubstrats 3 nicht erreicht.
-
Die obige Verlängerung 9a ist mit einer Isolierschicht 18
aus SiO&sub2; oder Si&sub3;N&sub4; mit einer Dicke von 2 bis 3 um umhüllt,
die ihrerseits von der Heizschicht 8 aus Ta&sub2;N mit einer
Dicke von 700 Å bedeckt ist. Auf dieser Heizschicht 8 sind
wiederum die gemeinsame Elektrode 9 und die Signalelektroden
10 angeordnet, die aus Au oder Al bestehen und eine Dicke
von 1 um haben. Die gemeinsame Elektrode 9 ist mit dem
Randabschnitt ihrer Verlängerung 9a zu einer integralen Struktur
verbunden. Die Verlängerung 9a der gemeinsamen Elektrode 9
ist auf eine Breite zwischen 1,2 und 0,3 mm eingestellt und
somit etwas schmäler als die Breite der Glasierschicht 16,
die zwischen 1,5 und 0,5 mm beträgt. Als Ergebnis überlappen
die Verlängerung 9a der gemeinsamen Elektrode 9 und die
Signalelektroden 10 einander mit ihren Endabschnitten über
der Isolierschicht 18 und der Heizschicht 8. Aufgrund des
Aufbaus des bisher beschriebenen Kopfes kann die
obengenannte Verlängerung 9a hinreichend breit gewählt werden,
um die Ionenwanderung zu vermeiden.
-
Der Heizabschnitt 2 und seine Umgebung im Bereich des Kopfes
sind auf folgende Weise ausgebildet.
-
Das aus Tonerde bestehende Isoliersubstrat 3 wird im
Siebdruckverfahren mit Glaspulver SiO&sub2; bedruckt und dann bei 700
bis 800ºC gesintert, um die Glasierschicht 16 (mit einer
Dicke von 30 bis 100 um) herzustellen.
-
Anschließend wird die Verlängerung 9a der gemeinsamen
Elektrode 9 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs über der
Glasierschicht wie üblich durch Sputtern, Aufdampfen oder
Photoätzen hergestellt.
-
Danach wird die Isolierschicht 18 wie die obige Verlängerung
9a über der Verlängerung 9a der gemeinsamen Elektrode
innerhalb eines vorgegebenen Bereichs und über der Isolierschicht
3 ausgebildet.
-
Daraufhin wird die Heizschicht 8 über der Isolierschicht 18
und der zuvor genannten Verlängerung 9a mit Ausnahme der
freiliegenden Randbereiche durch Sputtern,
Elektronenstrahlbedampfen oder Photoätzen aufgebracht.
-
Im nächsten Schritt werden die gemeinsame Elektrode 9 und
die Signalelektroden 10 durch die üblichen Verfahren des
Aufdampfens oder Photoätzens aufgebracht. Die gemeinsame
Elektrode 9 wird so verlängert, daß sie mit dem
freiliegenden Randbereich der obengenannten Verlängerung 9a zu
einer integralen Struktur verschmilzt.
-
Schließlich werden die Elektroden 9 und 10 durch Sputtern
mit der Schutzschicht 17 aus Ta&sub2;O&sub5; oder Al&sub2;O&sub3; versehen, die
eine Dicke von 5 um hat.
-
Der Abstand vom Rand der Glasierschicht 16 zum
Kopfendabschnitt beträgt 200 um (gegenüber 1 bis 2 mm bei einem dem
Stand der Technik entsprechenden Kopf).
-
Das Farbband 30 kann dadurch von der Oberseite des
Heizabschnitts 2 aus nach unten geneigt werden, wie durch eine
gestrichelte Linie in derselben Figur angedeutet, so daß der
auf das Farbband wirkende Druck erhöht werden kann, um
gleichmäßige Aufzeichnung auf rauhem Papier zu
gewährleisten. Darüber hinaus kann der Kopf um 10 bis 20% kleiner
ausgeführt werden als ein dem Stand der Technik
entsprechender Kopf.
-
Des weiteren wird die Verlängerung 9a der gemeinsamen
Elektrode über die Glasierschicht 16 mit der glatten
Oberfläche so ausgeformt, daß eine gleichförmige Dicke
hergestellt wird. Dies resultiert darin, daß aus der die
Verlängerung 9a überlagernde Isolierschicht 18 sämtliche
Fehler, z. B. Nadelstichporen, entfernt werden, so daß die
Verlängerung 9a und die Heizschicht 8 keinesfalls
kurzgeschlossen werden, wodurch wiederum der Flächenwiderstand
gegenüber demjenigen des dem Stand der Technik
entsprechenden Kopfes um etwa 40% reduziert werden kann. Da die
gemeinsame Elektrode 9 einschließlich ihrer Verlängerung 9a
über der Glasierschicht 16 angeordnet ist, geht keine Wärme
des Heizabschnitts 2 über die gemeinsame Elektrode 9 in das
Isoliersubstrat verloren, so daß der thermische Wirkungsgrad
verbessert werden kann.
-
Bei dem Kopf gemäß dem Stand der Technik besteht dagegen die
Tendenz, daß die Temperatur der Heizabschnitte innerhalb der
Anordnung an den beiden Stirnseiten niedriger und im
zentralen Bereich des Kopfes höher liegt. Im Gegensatz dazu ist
bei dem Kopf gemäß der vorliegenden Erfindung die
obengenannte Verlängerung 9a mit hervorragender Wärmeleitfähigkeit
wie oben beschrieben über der Glasierschicht 16 angeordnet,
so daß der Heizabschnitt 2 eine gleichförmige
Wärmeverteilung erhält, die ausgezeichnete Aufzeichnungsergebnisse
gestattet.
Ausführungsform 2
-
Gemäß dieser in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist
in der Isolierschicht 18 im Bereich ihres Endabschnitts mit
einem Kontaktloch 18a ausgebildet, das bis zur Verlängerung
9a der gemeinsamen Elektrode 9 verläuft und das in seinem
zentralen Bereich maskiert bzw. abgedeckt wird, wenn die
Heizschicht ausgeformt wird, so daß die zuvor beschriebene
Verlängerung 9a in diesem Abschnitt freiliegt und damit die
gemeinsame Elektrode 9 am zentralen Abschnitt des
Kontaktloches 18a angeschlossen werden kann.
-
Dank der obenbeschriebenen Konstruktion wird eine höhere
Festigkeit der Umgebung des Heizabschnittes 2 erreicht.
-
Ansonsten ist diese Ausführungsform ähnlich der
obenbeschriebenen Ausführungsform 1.
Modifizierte Ausführungsform
-
Gemäß dieser in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist
der Kopf 20 an beiden Stirnseiten mit Laschen 20a
ausgeführt, das gestrichelt angedeutete Farbband 30 wird in eine
von den Laschen 20a gebildete Nut 20b eingesetzt, so daß die
Laschen 20a als Führung für das Farbband 30 dienen. Die
gemeinsame Elektrode kann entsprechend einer der
Ausführungsformen 1 oder 2 ausgebildet sein.
-
Bei einer schnellen Aufzeichnung durch den Kopf des
Serientyps kommt das Farbband häufig außer Eingriff mit dem Kopf,
so daß die Aufzeichnung nicht mehr möglich ist. Durch das
Anformen der obenbeschriebenen Führung besteht jedoch keine
Gefahr, daß das Farbband und der Kopf außer Eingriff
geraten.
Ausführungsform 3
-
Bei dieser und einer später beschriebenen Ausführungsform 4
ist die vorliegende Erfindung auf einen Kopf des Zeilentyps
angewandt.
-
Wie in der Fig. 9, einer vergrößerten Ansicht eines
Abschnitts der Fig. 8, dargestellt, ist eine Verlängerung 109a
der gemeinsamen Elektrode 109 so ausgeformt, daß sie die
Glasierschicht 116 bedeckt, die ihrerseits mit einer
Isolierschicht 118 bedeckt ist, ausgenommen im Endabschnitt der
Verlängerung 109a, wo der Bereich in der Nähe des
Endabschnitts der obigen Verlängerung 109a und die Isolierschicht
118 mit der Heizschicht 108 bedeckt sind. Über der
Heizschicht 108 sind - getrennt durch einen Spalt 111 - die
gemeinsame Elektrode 109 und die Signalelektroden 110
einander gegenüberliegenden angeordnet, so daß sie den
Heizabschnitt 102 bilden. Die gemeinsame Elektrode 109 erstreckt
sich entlang der Stirnseite der Heizschicht 108 nach unten,
bis sie in ihre Verlängerung 109a übergeht. Die gemeinsame
Elektrode 109 und die Signalelektroden 110 mit dem Abschnitt
der Heizschicht 108 unterhalb des Spalts 111 zwischen den
Elektroden sind bedeckt und geschützt durch eine
verschleißbeständige Schutzschicht 117.
-
Ansonsten ist diese Ausführungsform ähnlich der
obenbeschriebenen Ausführungsform 1.
Ausführungsform 4
-
Gemäß dieser Ausführungsform und entsprechend der obigen
Ausführungsform 2 bedeckt die Isolierschicht 118 die gesamte
Fläche der Verlängerung 109a der gemeinsamen Elektrode 109
und ist im Bereich ihres Endabschnitts mit einem Kontaktloch
118a ausgebildet, durch das die gemeinsame Elektrode 109 bis
zur obengenannten Verlängerung 109a verläuft, wenn die
gemeinsame Elektrode 109 so ausgebildet ist, daß sie als
integrales Element sowohl die gemeinsame Elektrode 109 als
auch die Verlängerung 109a umfaßt, wie die Fig. 10 zeigt.
-
Ansonsten ist diese Ausführungsform ähnlich der
obenbeschriebenen Ausführungsformen 2 und 3.
-
Alle der bisher beschriebenen Ausführungsformen zielen auf
den wärmeempfindlichen Aufzeichnungskopf ab. Darüber hinaus
kann eine kleine Größe der Einrichtung erzielt werden, indem
die vorliegende Erfindung auf eine andere integrierte
Schaltung angewendet wird, bei der eine gemeinsame Elektrode und
eine Vielzahl von Signalelektroden in einer Vielzahl von
Schaltungselementen einander gegenüberliegend angeordnet
sind, wie beispielsweise eine Eingangsschaltung eines
Leuchtdioden- oder eines Laserdiodenfeldes.
Ausführungsform 5
-
Wie in der der Fig. 3 entsprechenden Fig. 11 dargestellt,
sind die Isolierschicht 16 und das Isoliersubstrat 3 mit
einer Schicht 19 bedeckt, die aus einem Nitrid, z. B. Si&sub3;N&sub4;
oder BN besteht und eine Dicke von 100 bis 5000 Å hat und
ihrerseits von der Verlängerung 9a der gemeinsamen Elektrode
9 bedeckt wird. Diese Verlängerung 9a besteht aus Mo, W oder
Ta, hat eine Dicke von 1 bis 2 um und erstreckt sich bis zum
Rand der Glasierschicht 16. Die Wärme des Heizabschnitts 2
kann nicht in das Isoliersubstrat 3 abgeleitet werden, da
die obige Verlängerung 9a so ausgeführt ist, daß sie einen
Bereich der Glasierschicht 16 bedeckt.
-
Die obengenannte Verlängerung 9a ist mit einer
Isolierschicht 18 aus Si&sub3;N&sub4; oder SiO&sub2; mit einer Dicke von 0,5 bis
5 um bedeckt, die ihrerseits mit einer Heizschicht 8 aus
Ta&sub2;N bedeckt ist, deren Dicke zwischen 500 und 1500 Å liegt.
Die Heizschicht 8 ist mit der gemeinsamen Elektrode 9 und
den ihr gegenüberliegend angeordneten Signalelektroden 10
bedeckt, die aus Au oder Al bestehen und eine Dicke von 1
bis 2 um haben. Die gemeinsame Elektrode 9 ist mit dem
Randbereich der Verlängerung 9a zu einer integralen Struktur
verbunden. Die Verlängerung 9a der gemeinsamen Elektrode 9
ist auf eine Breite von 1,2 bis 0,3 mm eingestellt und somit
etwas schmäler als die Glasierschicht mit einer Breite von
1,5 bis 0,5 mm. Als Ergebnis überlappen die Verlängerung 9a
der gemeinsamen Elektrode 9 und die Signalelektroden 10
einander mit ihren Endabschnitten über der Isolierschicht 18
und der Heizschicht 8. Aufgrund des Aufbaus des bisher
beschriebenen Kopf es kann die obengenannte Verlängerung 9a
hinreichend breit gewählt werden, um die Ionenwanderung zu
vermeiden.
-
Die obige Schicht 19 aus einem Nitrid, z. B. Si&sub3;N&sub4; oder BN,
fungiert als eine Diffusionssperrschicht, um zu verhindern,
daß die Alkalikomponente der Glasierschicht 16 selbst bei
Erwärmung der obengenannten Verlängerung 9a der gemeinsamen
Elektrode 9 in die Verlängerung 9a eindiffundiert. Als
Ergebnis wird verhindert, daß die obige Alkalikomponente in
die Heizschicht 8 gelangt, so daß ein stabiler Widerstand
der Heizschicht 8 für einen langen Zeitraum gewährleistet
werden kann und auch die Haftfähigkeit der obengenannten
Verlängerung 9a über einen langen Zeitraum erhalten bleibt.
-
Der Heizabschnitt 2 und dessen Umgebung im Bereich des
Kopfes sind auf die folgende Weise ausgebildet.
-
Das aus Tonerde bestehende Isoliersubstrat 3 wird im
Siebdruckverfahren mit Glaspulver SiO&sub2; bedruckt und dann bei 700
bis 800ºC gesintert, um die Glasierschicht 16 (mit einer
Dicke von 30 bis 100 um) herzustellen.
-
Über dem Isoliersubstrat 3 mit der Glasierschicht 16 wird
dann durch Sputtern die Nitridschicht 19 aufgebracht, die
als die obengenannte Diffusionssperrschicht für die
Alkalikomponenten fungiert und die ihrerseits durch Sputtern mit
einem Metall mit einem hohen Schmelzpunkt, z. B. Mo, W oder
Ta, bedeckt und so einer Musterbildung unterworfen, daß sich
die Verlängerung 9a der gemeinsamen Elektrode 9 ergibt.
-
Danach wird die Isolierschicht 18 wie die obige Verlängerung
9a über der Verlängerung 9a der gemeinsamen Elektrode
innerhalb eines vorgegebenen Bereichs und über dem
Isoliersubstrat 3 ausgebildet.
-
Daraufhin wird die Heizschicht 8 über der Isolierschicht 18
und der zuvor genannten Verlängerung 9a mit Ausnahme der
freiliegenden Randbereiche durch Sputtern,
Elektronenstrahlbedampfen oder das Musterbildungs-Verfahren aufgebracht.
-
Im nächsten Schritt werden die gemeinsame Elektrode 9 und
die Signalelektroden 10 durch das Verfahren des Aufdampfens
oder das Sputtern- und Musterbildungs-Verfahren aufgebracht.
Die gemeinsame Elektrode 9 wird so verlängert, daß sie mit
dem freiliegenden Randbereich der obengenannten Verlängerung
9a zu einer integralen Struktur verschmilzt.
-
Alle der obengenannten Musterbildung-Behandlungen erfolgen
nach dem Verfahren der Photoätzung.
-
Schließlich werden die Elektroden 9 und 10 durch Sputtern
mit der Schutzschicht 17 aus Ta&sub2;O&sub5;, Al&sub2;O&sub3; oder SiN versehen,
die eine Dicke von 5 bis 10 um hat.
-
Wenn übrigens die Nitridschicht 19, die Verlängerung 9a der
gemeinsamen Elektrode 9 und die Isolierschicht 18 durch
kontinuierliches Sputtern schichtweise aufgebaut werden, so
kann diese Schichtstruktur wirksam die Verunreinigung
verhindern und die Haftfähigkeit der obengenannten Verlängerung
9a verbessern. In diesem Fall kann die Musterbildungs-
Behandlung der obigen Verlängerung 9a durch Maskieren
während des Sputterns erfolgen.
-
Der Abstand vom Rand der Glasierschicht 16 zum
Kopfendabschnitt beträgt 200 um (gegenüber 1 bis 2 mm bei einem dem
Stand der Technik entsprechenden Kopf).
-
Das Farbband 30 kann dadurch von der Oberseite des
Heizabschnitts 2 aus nach unten geneigt werden, wie durch eine
gestrichelte Linie in derselben Figur angedeutet, so daß der
auf das Farbband wirkende Druck erhöht werden kann, um
gleichmäßige Aufzeichnung auf dem rauhen Papier zu
gewährleisten. Darüber hinaus kann der Kopf um 10 bis 20% kleiner
ausgeführt werden als ein dem Stand der Technik
entsprechender Kopf.
-
Des weiteren wird die Verlängerung 9a der gemeinsamen
Elektrode über die Glasierschicht 16 mit der glatten Oberfläche
so ausgeformt, daß eine gleichförmige Dicke hergestellt
wird. Dies resultiert darin, daß aus der die Verlängerung 9a
überlagernde Isolierschicht 18 sämtliche Fehler, z. B.
Nadelstichporen, entfernt werden, so daß die Verlängerung 9a
und die Heizschicht 8 keinesfalls kurzgeschlossen werden,
wodurch wiederum der Flächenwiderstand gegenüber demjenigen
des dem Stand der Technik entsprechenden Kopfes um etwa 40%
reduziert werden kann. Da die gemeinsame Elektrode 9
einschließlich ihrer Verlängerung 9a über der Glasierschicht
16 angeordnet ist, geht keine Wärme des Heizabschnitts 2
über die gemeinsame Elektrode 9 in das Isoliersubstrat
verloren, so daß der thermische Wirkungsgrad verbessert
werden kann.
-
Bei dem Kopf gemäß dem Stand der Technik besteht dagegen die
Tendenz, daß die Temperatur der Heizabschnitte innerhalb der
Anordnung an den beiden Stirnseiten niedriger und im
zentralen Bereich des Kopfes höher liegt. Im Gegensatz dazu ist
bei dem Kopf gemäß der vorliegenden Erfindung die
obengenannte Verlängerung 9a mit hervorragender Wärmeleitfähigkeit
wie oben beschrieben über der Glasierschicht 16 angeordnet,
so daß der Heizabschnitt 2 eine gleichförmige
Wärmeverteilung erhält, die ausgezeichnete Aufzeichnungsergebnisse
gestattet.
-
Dank der Ausbildung der Nitridschicht (bzw. der
Diffusionssperrschicht) 19 über der Glasierschicht 16 wird außerdem
verhindert, daß die Alkalikomponente der Glasierschicht 16
in die übereinanderliegenden Schichten eindiffundiert, so
daß eine Alterung des Kopfes sowohl aufgrund einer
Widerstandsänderung der Heizschicht 8 als auch einer
Verschlechterung der Haftfähigkeit der Verlängerung 9a der gemeinsamen
Elektrode 9 selbst bei einer Erhöhung der Punktdichte
verhindert wird, und somit ein Kopf mit hervorragender
Haltbarkeit und Zuverlässigkeit bereitgestellt wird.
Ausführungsform 6
-
Bei dieser Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung
auf einen Kopf des Zeilentyps angewandt.
-
Wie in der Fig. 13, einer vergrößerten Ansicht eines
Abschnitts der Fig. 12, dargestellt, ist die Glasierschicht
116 mit einer Nitridschicht 119 bedeckt, die der
Nitridschicht (bzw. der Diffusionssperrschicht) 19 (gemäß der Fig.
11) der obigen Ausführungsform 5 entspricht. Die
Verlängerung 109a der gemeinsamen Elektrode 109 bedeckt die
Nitridschicht 119, die ihrerseits mit einer Isolierschicht 118
bedeckt ist, ausgenommen im Endabschnitt der obengenannten
Verlängerung 109a, wo der Bereich in der Nähe des
Endabschnitts der obigen Verlängerung 109a und die Isolierschicht
118 mit der Heizschicht 108 bedeckt sind. Über der
Heizschicht 108 sind - getrennt durch einen Spalt 111 - die
gemeinsame Elektrode 109 und die Signalelektroden 110
einander gegenüberliegenden angeordnet, so daß sie den
Heizabschnitt 102 bilden. Die gemeinsame Elektrode 109 erstreckt
sich entlang der Stirnseite der Heizschicht 108 nach unten,
bis sie in ihre Verlängerung 109a übergeht. Die gemeinsame
Elektrode 109 und die Signalelektroden 110 mit dem Abschnitt
der Heizschicht 108 unterhalb des Spalts 111 zwischen den
Elektroden sind bedeckt und geschützt durch eine
verschleißbeständige Schutzschicht 117.
-
Ansonsten ist diese Ausführungsform ähnlich der
obenbeschriebenen Ausführungsform 5.
-
Wie hierin bereits beschrieben, ist die auf der vorliegenden
Erfindung basierende integrierte Schaltungseinrichtung so
konzipiert, daß sich die Verlängerung der gemeinsamen
Elektrode über die Glasierschicht erstreckt und daß die
Isolierschicht zwischen der Verlängerung, der
Signalelektrode und/oder mindestens einem der Schaltungselemente
ausgeformt ist. Als Ergebnis hat die gemeinsame Elektrode
keinen großen Breitenbedarf auf der ebenen Oberfläche der
integrierten Schaltungseinrichtung, so daß die integrierte
Schaltungseinrichtung klein gehalten werden kann.
-
Wenn die vorliegende Erfindung beispielsweise auf einen
wärmeempfindlichen Aufzeichnungskopf angewandt wird, so kann
außerdem der Heizabschnitt bemerkenswert nahe am
Endabschnitt der Einrichtung angeordnet und das
Aufzeichnungsmedium kann durch den starken Druck aufgrund seiner
geneigten Position angepreßt werden, so daß selbst auf rauhem
Papier mit rauher Oberfläche ein Aufzeichnungsergebnis von
hoher Bildqualität erhalten wird. Da die Verlängerung der
gemeinsamen Elektrode über der Isolierschicht oberhalb der
Glasierschicht mit der glatten Oberfläche angeordnet ist,
ist weiterhin ein Aufzeichnungsergebnis hervorragender
Qualität aufgrund des reduzierten Flächenwiderstandes, des
verringerten Wärmeverlusts, des verbesserten thermischen
Wirkungsgrades und der gleichmäßigen Temperaturverteilung
der Heizabschnitte erzielbar.
-
Des weiteren ist die integrierte Schaltungseinrichtung auf
Basis der vorliegenden Erfindung so aufgebaut, daß die
Diffusionssperrschicht die Umgebung der Glasierschicht und den
Bereich zwischen dieser Glasierschicht und einer anderen
Schicht bedeckt, so daß sich die Verlängerung der
gemeinsamen Elektrode über die Diffusionssperrschicht erstreckt,
und so, daß die Isolierschicht zwischen der Verlängerung,
den Signalelektroden und/oder mindestens einem der
Schaltungselemente ausgeformt ist. Als Ergebnis lassen sich
folgende Wirkungen erzielen.
-
Insbesondere hat die gemeinsame Elektrode keinen großen
Breitebedarf auf der ebenen Oberfläche der integrierten
Schaltungseinrichtung, so daß die integrierte
Schaltungseinrichtung klein gehalten werden kann.
-
Wenn die vorliegende Erfindung beispielsweise auf einen
wärmeempfindlichen Aufzeichnungskopf angewandt wird, so kann
außerdem der Heizabschnitt bemerkenswert nahe am
Endabschnitt der Einrichtung angeordnet und das
Aufzeichnungsmedium kann durch den starken Druck aufgrund seiner
geneigten Position angepreßt werden, so daß selbst auf rauhem
Papier mit rauher Oberfläche ein Aufzeichnungsergebnis von
hoher Bildqualität erhalten wird. Da die Verlängerung der
gemeinsamen Elektrode über der Isolierschicht oberhalb der
Glasierschicht mit der glatten Oberfläche angeordnet ist,
ist weiterhin ein Aufzeichnungsergebnis hervorragender
Qualität aufgrund des reduzierten Flächenwiderstandes, des
verringerten Wärmeverlusts, des verbesserten thermischen
Wirkungsgrades und der gleichmäßigen Temperaturverteilung
der Heizabschnitte erzielbar. Besonders in dem Fall, in dem
die integrierte Schaltungseinrichtung auf Basis der
vorliegenden Erfindung auf den Kopf angewandt wird, kann z. B. ein
Altern des Kopfes aufgrund einer Widerstandsänderung der
Heizschicht selbst bei einer Erhöhung der Punktdichte
verhindert werden, so daß sich eine hinreichende Haltbarkeit
ergibt.