DE69227710T2

DE69227710T2 - Wärme-Aufzeichnungskopf mit Endkontakten und Heizabschnitten, die auf schmalwandigen Stirnseiten eines Keramikteiles angebracht sind

Info

Publication number: DE69227710T2
Application number: DE69227710T
Authority: DE
Inventors: Toshikazu Ngk Insulators Ltd. Tenpaku-Ku Nagoya-Shi Aichi-Ken Hirota; Yukihisa Miyoshi-Cho Nishikamo-Gun Aichi-Ken Takeuchi
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1991-01-22
Filing date: 1992-01-22
Publication date: 1999-05-27
Anticipated expiration: 2012-01-23
Also published as: EP0496596A2; EP0732214A2; EP1097819A1; EP0732214A3; EP0732214B1; EP0856410B1; EP0496596B1; DE69227710D1; EP0496596A3; EP0856410A1; DE69232550D1; DE69229240T2; US5422661A; DE69229240D1; DE69232550T2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Thermo-Aufzeichnungskopf vom Endkontakt- Typ, der sich für Drucker, Faxgeräte und andere Aufzeichnungsgeräte eignet, die wärmeempfindliche Aufzeichnungsmedien oder Thermo-Bilderzeugungsbänder, -filme oder andere zwischengelagerte Medien zwischen dem Aufzeichnungskopf und dem Aufzeichnungsmedium besitzen.

Besprechung des Stands der Technik

Als Thermo-Aufzeichnungskopf für eine Aufzeichnungsvorrichtung wie z. B. einen Drucker und einen Faxempfänger ist ein Thermokopf des Seitenkontakt-Typs bekannt, in dem ein IC-Antriebsabschnitt und ein elektrischer Widerstands-Abschnitt beide auf der gleichen Seite eines Substrats angeordnet sind, die einer der gegenüberliegenden Hauptflächen des Substrats entspricht. Es ist ferner ein Thermokopf vom Endkontakt-Typ bekannt, der in JP-60-24965, 60-8081 und 61-40168 geoffenbart ist. Im Thermokopf vom Endkontakt-Typ ist nur der wärmeerzeugende elektrische Widerstands-Abschnitt auf einer Endfläche des Substrats ausgebildet. US-4.968.996 zeigt einen auf einer gefasten Kante einer Basisplatte ausgebildeten Thermokopf.
Der Thermokopf vom Endkontakt-Typ wird aufgrund zahlreicher Vorteile gegenüber dem Seitenkontakt-Typ häufig eingesetzt. Zu diesen Vorteilen zählen: besserer Kontakt des wärmeerzeugenden Abschnitts mit einem wärmeempfindlichen Papier oder Thermodruckband oder -film; Weglassen eines Reliefabschnitts, der für den Seitenkontakt-Typ erforderlich ist, um Kontakt zwischen der Antriebsschaltung und einer Platte des Aufzeichnungsgeräts zu vermeiden; verkleinerte Größe des Kopfes; und leichte Bildung einer Endfläche mit einem hohen Maß an Flachheit für den wärmeerzeugenden Abschnitt.
Zur Verbesserung der Qualität von durch den Thermokopf vom Endkontakt-Typ aufgezeichneten Bildern besteht die Notwendigkeit, den Abstand zwischen Aufzeichnungselektroden und einer oder mehreren Rückleitungselektroden, die elektrisch mit elektrischen Widerstands-Filmen des wärmeerzeugenden Abschnitts verbunden sind, zu minimieren. Dieser Abstand sollte weiters für alle Aufzeichnungselektroden einheitlich sein. Da die Aufzeichnungs- und Rückleitungselektroden an den gegenüberliegenden Seiten des Substrats angeordnet sind, sollte die Substratdicke verringert werden, um das obige Kriterium zu erfüllen. Eine Verringerung der Substratdicke in einem dieses Kriterium erfüllenden Ausmaß führt jedoch zu Schwierigkeiten mit der Handhabung oder Verarbeitung eines solchen dünnen Substrats, zu einer unzulänglichen mechanischen Festigkeit des Substrats und anderen Nachteilen. Außerdem weiß man, daß der bekannte Thermokopf vom Endkontakt-Typ in seinen Kontakteigenschaften und seiner Wärmeerzeugungsreaktion nicht vollkommen zufriedenstellend ist.
Der bekannte Thermo-Druckkopf vom Endkontakt-Typ ist aufgrund seiner strukturellen Anordnung mit einem weiteren Nachteil verbunden, wie in Fig. 18 zu sehen ist, worin der wärmeerzeugende Abschnitt 104 von einem Basiselement 108, auf dem die Thermokopf-Anordnung abgestützt ist, hin zum wärmeempfindlichen Papier oder Thermo-Bilderzeugungsband oder -film ragt. Der bekannte Thermokopf des Endkontakt- Typs kann im allgemeinen die durch den wärmeerzeugenden Abschnitt erzeugte Wärme weder rasch noch wirksam zur Basis oder zu anderen Elementen des Druckers strahlen, weshalb die aufgezeichneten Bildpunkte verschwommen, verschmiert oder vergrößert sind, die Bildpunkte aufgrund längerer Wärmeeinwirkung vom wärmeerzeugenden Abschnitt verzerrt sind u. dgl.
Der in Fig. 18 gezeigte bekannte Thermokopf vom Endkontakt-Typ enthält eine Glasurschicht 106, die auf der Endfläche des Substrats 102 ausgebildet ist, so daß die elektrischen Widerstands-Filme des wärmeerzeugenden Abschnitts 104 auf der Glasurschicht 106 ausgebildet sind. Die Glasurschicht ist vorgesehen, da es schwierig ist, eine ausreichend hohe Oberflächenfinish-Qualität der Endfläche zu erzielen. Die Glasurschicht 106 stellt verbesserte Thermoeigenschaften des wärmeerzeugenden Abschnitts 104 sicher und kann Unterbrechungen elektrischer Verbindung der elektrischen Widerstands-Filme des wärmeerzeugenden Abschnitts 104 mit den Aufzeichnungs- und Rückleitungselektroden 110 und 112 verringern. Es ist jedoch schwierig, die Glasurschicht 106 einheitlich auf der Endfläche des Substrats 102 auszubilden. Außerdem gibt es hinsichtlich der Konfigurationen des Substrats 102 und der Glasurschicht 106 zur Erhaltung erwünschter Eigenschatten des wärmeerzeugenden Abschnitts 104 Grenzen. Anders ausgedrückt ist die gestalterische Freiheit der Glasurschicht 106 für die erwünschte Wärmeeigenschaft des wärmeerzeugenden Abschnitts 104 zu gering, um die beabsichtigte Funktion der Glasurschicht zu erfüllen.
Es wurde ferner, z. B. in JP-A-54-118842, ein Thermo-Aufzeichnungskopf des Endkontakt-Typs vorgeschlagen, der ein Substrat mit einem dünnwandigen Endabschnitt verwendet, auf dem der wärmeerzeugende elektrische Widerstands-Abschnitt ausgebildet ist. Dieser Aufzeichnungskopf ist mit dem Problem mangelnder mechanischer Festigkeit im dünnwandigen Endabschnitt verbunden. Dieses Problem ist insbesondere dann gravierend, wenn der wärmeerzeugende Abschnitt ausgebildet ist, das wärmeempfindliche Papier oder den Thermo-Bilderzeugungsfilm bzw. das Thermo- Bilderzeugungsband unter einem vergleichsweise hohen Druck zu kontaktieren.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher ein erstes Ziel der Erfindung, einen Thermo-Aufzeichnungskopf vom Endkontakt-Typ bereitzustellen, der für verbesserte Kontakteigenschaften mit einem Aufzeichnungsmedium oder Thermoband oder -film oder einem anderen Thermo- Bildaufzeichnungs-Zwischenmedium sowie eine verbesserte Wärmeerzeugungsreaktion sorgt, so daß die Qualität der aufgezeichneten Bilder hervorragend ist.
Es ist ein zweites Ziel der Erfindung, einen Thermo-Aufzeichnungskopf vom Endkontakt- Typ bereitzustellen, der ausreichend hohe mechanische Festigkeit in seinem Aufzeichnungsendabschnitt und eine lange Lebenserwartung mit verbesserter Betriebszuverlässigkeit aufweist.
Ein drittes Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Thermo-Aufzeichnungskopfs vom Endkontakt-Typ, der verbesserte wärmeerzeugende Eigenschatten für eine hohe Präzision der Bildreproduktion sogar bei vergleichsweise hoher Aufzeichnungsgeschwindigkeit sicherstellt.
Ein erster Aspekt der Erfindung ist ein in Patentanspruch 1 dargelegter Thermo- Aufzeichnungskopf vom Endkontakt-Typ.
Im gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung konstruierten Thermo-Aufzeichnungskopf vom Endkontakt-Typ ist der wärmeerzeugende elektrische Widerstands-Abschnitt auf zumindest der Endfläche des dünnwandigen Abschnitts des Keramiksubstrats ausgebildet, und die Aufzeichnungs- und Rückleitungselektroden zur Energiebeaufschlagung des wärmeerzeugenden Abschnitts sind auf dem Substrat ausgebildet. In dieser Anordnung kann der wärmeerzeugende Abschnitt günstigerweise mit einem wärmeempfindlichen Papier oder einem anderen Aufzeichnungsmedium oder einem Thermo-Bildaufzeichnungs-Zwischenmedium wie z. B. einem Farbband oder einem Farbfilm in Kontakt gebracht werden und besitzt eine hohe Betriebsreaktion. Der vorliegende Aufzeichnungskopf ist somit imstande, einen hochqualitativen Aufzeichnungsvorgang durchzuführen. Außerdem ermöglicht das im dünnwandigen Endabschnitt des Keramiksubstrats angeordnete wärmeabstrahlende Element, daß die durch den wärmeerzeugenden Abschnitt erzeugte Wärme rasch abgestrahlt wird, wodurch der Aufzeichnungskopf Bilder ohne Verschwimmen, Verschmieren oder Ausdehnen aufgezeichneter Bildpunkte und ohne Verzerrung der aufgezeichneten Bilder aufgrund langer Wärmeeinwirkung des wärmeerzeugenden Abschnitts auf das Aufzeichnungsmedium oder das Thermo-Bildaufzeichnungs-Zwischenmedium aufzeichnen kann.
Das wärmeabstrahlende Element kann in Form einer Folie mit der herkömmlichen Rückleitungselektrode verbunden sein. Alternativ dazu kann das wärmeabstrahlende Element in Kontakt mit den Aufzeichnungselektroden angeordnet sein.
Das Keramiksubstrat besteht vorzugsweise aus Automatenglaskeramik mit Glimmer. Das wärmeabstrahlende Element besteht vorzugsweise aus einem Material mit zumindest einer Hauptkomponente, die aus der Gruppe bestehend aus Automatenglaskeramik, Automatenglaskeramik mit Glimmer, Automatenaluminiumoxid, Automatenbornitrid, Automatenaluminiumnitrid, Messing, Kupfer, Aluminium und Bronze ausgewählt ist.
Die Dicke des dünnwandigen Abschnitts des Keramiksubstrats (gemessen an der Endfläche) liegt vorzugsweise im Bereich von 10-400 um, noch bevorzugter im Bereich von 20-100 um.
Der wärmeerzeugende Abschnitt kann direkt auf der Endfläche des dünnwandigen Endabschnitts des Keramiksubstrats ohne Glasurschicht zwischen dem wärmeerzeugenden Abschnitt und dem Keramiksubstrat ausgebildet sein.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung bietet einen Thermo-Aufzeichnungskopf vom Endkontakt-Typ, wie in Anspruch 10 beschrieben.
Die Wärmeleitfähigkeit des Materials des Keramiksubstrats liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,0084 J·s&supmin;¹·cm&supmin;¹·K&supmin;¹ (0,002 cal·cm/s·cm²·ºC) und 0,042 J·s&supmin;¹·cm&supmin;¹·K&supmin;¹ (0,01 cal·cm/s·cm²·ºC). Das wärmeabstrahlende Element kann aus einem Material bestehen, das eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die höher als jene des Materials des Keramiksubstrats und höher als 0,042 J·s&supmin;¹·cm&supmin;¹·K&supmin;¹ (0,01 cal·cm/s·cm²·ºC) ist.
Um die durch den wärmeerzeugenden elektrischen Widerstands-Abschnitt erzeugte Wärme für thermisch aufgezeichnete Bilder wirkungsvoll zu nutzen, ist es erforderlich, die Thermo- bzw. Wärmespeichereigenschaft des Endabschnitts des Substrats, auf dem der wärmeerzeugende Abschnitt ausgebildet ist, präzise zu steuern. In einem bekannten Thermo-Aufzeichnungskopf unter Verwendung eines Substrats aus Aluminiumoxid oder Metall mit vergleichsweise hoher Wärmeleitfähigkeit ist die Wärmespeichereigenschaft des Kopfes gering, und die durch den wärmeerzeugenden Abschnitt erzeugte Wärme wird oft abgeleitet, ohne wirkungsvoll zum Thermoaufzeichnen von Bildern genutzt zu werden. Im bekannten Thermo-Aufzeichnungskopf von Fig. 18 ist die Glasurschicht 106 eines Glasmaterials auf dem Substrat 102 ausgebildet, um die Wärmespeicherfähigkeit des Substrats zu erhöhen. Die Bildung der Glasurschicht 106 steigert jedoch die Herstellungskosten des Aufzeichnungskopfes und verringert die gestalterische Freiheit hinsichtlich der Thermoeigenschaften des Kopfes aufgrund der Beschränkungen in bezug auf das Material, die Konfiguration und das Bildungsverfahren der Glasurschicht 106. Während ein Thermo-Aufzeichnungskopf unter Verwendung eines zylindrischen Glasstabs als Substrat bekannt ist, weist diese Art von Aufzeichnungskopf das Problem minderwertiger Qualität aufgezeichneter Bilder aufgrund einer allzu hohen Wärmespeicherfähigkeit des Glasstabs auf.
Das obige Problem kann unter Verwendung eines Keramiksubstrats aus einem Material gelöst werden, dessen Wärmeleitfähigkeit niedriger ist als die relativ hohe Wärmeleitfähigkeit von Aluminiumoxid oder Metall und höher ist als die relativ niedrige Wärmeleitfähigkeit eines Glasmaterials. Die Verwendung des Substrats, dessen Wärmeleitfähigkeit - wie oben beschrieben - gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung bestimmt wird, ermöglicht es, auf die üblicherweise erforderliche Glasurschicht zu verzichten, wodurch die Herstellungskosten des Aufzeichnungskopfes gesenkt werden.
Außerdem ermöglicht es die Verwendung des Keramiksubstrats, dessen Wärmeleitfähigkeit wie oben bestimmt wird, die Wärmespeicherfähigkeit des dünnwandigen Endabschnitts des Aufzeichnungskopfes zu steuern, indem die Form und das Volumen des Substrats in geeigneter Weise ermittelt werden. Somit verfügt der vorliegende Aufzeichnungskopf hinsichtlich der Thermoeigenschaften über ein höheres Maß gestalterischer Freiheit.
Das Vorsehen des wärmeabstrahlenden Elements angrenzend an den wärmeerzeugenden Abschnitt auf dem dünnwandigen Endabschnitt des Substrats gemäß dem zweiten und dritten Aspekt der Erfindung ermöglicht eine wirkungsvolle Ableitung der durch den wärmeerzeugenden Abschnitt erzeugten Wärme, nachdem die erzeugte Wärme wirkungsvoll für das Thermoaufzeichnen genutzt wurde. Das wärmeabstrahlende Element aus einem Material, dessen Wärmeleitfahigkeit hoher als jene des Materials des Keramiksubstrats und hoher als 0,042 J·s&supmin;¹·cm&supmin;¹·K&supmin;¹ (0,01 cal·cm/s·cm²·ºC) ist, sorgt für eine Verhinderung des Verschwimmens, Verschmierens und Ausdehnens aufgezeichneter Bildpunkte und die Verzerrung der Bildung aufgrund längerer Wärmeeinwirkung des wärmeerzeugenden Abschnitts auf das Aufzeichnungsmedium oder das Terhmo-Bildaufzeichnungs-Zwischenmedium. Der erfindungsgemäße Aufzeichnungskopf zeigt eine verbesserte wärmeabstrahlende Eigenschaft, insbesondere wenn der Aufzeichnungsvorgang bei hoher Geschwindigkeit durchgeführt wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN

Obige und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen, worin:
Fig. 1 eine fragmentarische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines nicht der Erfindung entsprechenden Thermo-Aufzeichnungskopfes vom Endkontakt-Typ ist;
Fig. 2 eine fragmentarische Querschnittsvorderansicht einer weiteren nicht der Erfindung entsprechenden Ausführungsform ist;
Fig. 3 eine fragmentarische Querschnittsansicht eines Beispiels eines nicht der Erfindung entsprechenden Thermo-Aufzeichnungskopfes unter Verwendung eines laminierten Substrats ist;
Fig. 4 eine fragmentarische Querschnittsansicht einer weiteren nicht der Erfindung entsprechenden Ausführungsform ist, worin zwei Verstärkungselemente an gegenüberliegenden Seiten eines Substrats angeordnet sind, die gegenüberliegenden Hauptflächen des Substrats entsprechen;
Fig. 5 eine fragmentarische Querschnittsansicht einer modifizierten Ausführungsform des Aufzeichnungskopfes von Fig. 4 ist;
Fig. 6 eine fragmentarische perspektivische Ansicht einer weiteren nicht der Erfindung entsprechenden Ausführungsform ist, die ein wärmeabstrahlendes Element besitzt;
Fig. 7-10 fragmentarische Querschnittsansichten von Modifikationen der Ausführungsform von Fig. 6 sind, die Ausführungsformen der Erfindung sind;
Fig. 11-12 fragmentarische Querschnittsansichten von Keramiksubstraten der Erfindung sind, deren Endflächen auf die gegenüberliegenden Hauptflächen nicht normal stehen;
Fig. 13 eine fragmentarische Querschnittsansicht des Keramiksubstrats der Erfindung ist, dessen Endfläche an ihren Enden abgerundet ist;
Fig. 14 eine fragmentarische perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Thermo-Aufzeichnungskopfes vom Endkontakt-Typ ist;
Fig. 15 eine fragmentarische Querschnittsansicht des Aufzeichnungskopfes von Fig. 14 ist;
Fig. 16 eine fragmentarische perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist;
Fig. 17 eine fragmentarische Querschnittsansicht des Aufzeichnungskopfes von Fig. 16 ist; und
Fig. 18 ein bekannter Thermo-Aufzeichnungskopf vom Endkontakt-Typ ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Bezug nehmend auf Fig. 1-3 sind drei unterschiedliche Ausführungsformen des nicht der Erfindung entsprechenden Thermo-Aufzeichnungskopfes vom Endkontakt-Typ dargestellt, worin eine Vielzahl an Aufzeichnungselektroden 4 in Form paralleler beabstandeter Streifen auf einer von gegenüberliegenden Hauptflächen des Keramiksubstrats 2 ausgebildet ist, so daß die Aufzeichnungselektroden 4 in einer zu den Hauptflächen parallelen und zu einer Endfläche des Substrats 2 normalen Richtung voneinander beabstandet sind. Auf der anderen Hauptfläche des Substrats 2 ist eine gemeinsame Rückleitungselektrode 6 in Form einer Folie ausgebildet, deren Form jener des Substrats 2 ähnelt. Auf der oben angeführten Endfläche des Substrats 2 ist ein wärmeerzeugender elektrischer Widerstands-Abschnitt 8 ausgebildet, der aus einer Vielzahl elektrischer Widerstands-Filme besteht und die jeweiligen Aufzeichnungselektrodenstreifen 4 mit der gemeinsamen Rückleitungselektrodenfolie 6 verbindet. Jeder elektrische Widerstands-Film 8 besitzt eine Lange, die ausreicht, um zumindest die Dicke des Keramiksubstrats 2 abzudecken, wobei eine geeignete Dicke ab der Endfläche des Substrats 2 gemessen wird. Bezugszeichen 8 identifiziert sowohl den wärmeerzeugenden Abschnitt als auch die elektrischen Widerstands-Filme, die den wärmeerzeugenden Abschnitt bilden.
Die in Fig. 1-3 gezeigten Thermo-Aufzeichnungsköpfe besitzen alle ein Verstärkungselement 12 mit geeigneter Dicke. Im Aufzeichnungskopf von Fig. 1 ist das Verstärkungselement 12 mit einer Kleberschicht 10 mit der gemeinsamen Rückleitungselektrode 6 verbunden. In den Aufzeichnungsköpfen der Fig. 2 und 3 ist das Verstärkungselement 12 durch die Kleberschicht 10 mit der Hauptfläche des Substrats 2 verbunden, auf dem die Aufzeichnungselektrodenstreifen 4 ausgebildet sind. In jedem Aufzeichnungskopf der Fig. 1-3 ist das Verstärkungselement 12 zumindest in der Nahe oder angrenzend an den Endabschnitt des Substrats 2 vorgesehen. Demzufolge besitzt der Aufzeichnungskopf eine einstückige Laminarstruktur.
Wie aus Fig. 1-3 ersichtlich, ist das Keramiksubstrat 2 der Thermo-Aufzeichnungskopfe vom Endkontakt-Typ zumindest im Endabschnitt, in dem der wärmeerzeugende Abschnitt 8 (die elektrischen Widerstands-Filme) vorgesehen ist, dünnwandig. In Fig. 2 wird der dünnwandige Endabschnitt durch ein Preßformverfahren oder durch Schneiden oder maschinelles Bearbeiten des Rohlings für das Substrat hergestellt, um Material vom Rohling abzutragen, so daß die Dicke über eine vorbestimmte Lange (gemessen ab der Endfläche, auf der der wärmeerzeugende Abschnitt 8 ausgebildet ist) verringert wird. In Fig. 3 werden eine dünne gebrannte oder grüne Keramiktafel 2a und eine vergleichsweise dicke gebrannte oder grüne Keramiktafel 2b miteinander laminiert oder verbunden und zur einstückigen Ausbildung bedarfsgemäß wärmebehandelt, so daß der dünnwandige Endabschnitt des Keramiksubstrats durch die dünne Keramiktafel 2a gebildet wird. Im Thermo-Aufzeichnungskopf von Fig. 2 ist das Keramiksubstrat 2 mit einer Schulterfläche zwischen dem dünnwandigen Endabschnitt und dem dickwandigen proximalen Abschnitt versehen Wahrend diese Schulterfläche eine flache geneigte Oberfläche ist, die mit den angrenzenden Oberflächen der dünnwandigen und dickwandigen Abschnitte des Substrats 2 einen stumpfen Winkel bildet, kann die Schulterfläche normal auf die angrenzenden Oberflächen oder eine gekrümmte Oberfläche stehen.
Die Dicke des dünnwandigen Endabschnitts des Keramiksubstrats 2 wird günstigerweise je nach den erforderlichen Aufzeichnungs- oder Thermobildaufzeichnungs- Eigenschaften des Aufzeichnungskopfes ausgewählt.
Die Aufzeichnungselektroden 4 und die gemeinsame Rückleitungselektrode 6, die auf den gegenüberliegenden Hauptflächen des Keramiksubstrats 2 ausgebildet sind, dienen dazu, die elektrischen Widerstands-Filme 8 mit Energie zu beaufschlagen, die beim Betrieb des Aufzeichnungskopfes mit einem geeigneten Aufzeichnungsmedium wie z. B. einem wärmeempfindlichen Papier oder einem Thermo-Bilderzeugungs-Zwischenmedium wie z. B. einem Band oder Film zwischen dem Aufzeichnungskopf und dem Aufzeichnungsmedium in Kontakt miteinander gehalten werden. Man beachte, daß der Abstand zwischen den Aufzeichnungs- und Rückleitungselektroden 4, 6 duch die Dicke des dünnwandigen Endabschnitts des Substrats 2 bestimmt wird. Da der Endabschnitt des Substrats 2 - wie oben beschrieben - dünnwandig ist, können die elektrischen Widerstands-Filme des wärmeerzeugenden Abschnitts 8 wirkungsvoll mit dem wärmeempfindlichen Papier oder Thermo-Bilderzeugungs-Zwischenmedium in Kontakt gebracht werden.
Die Aufzeichnungs- und Rückleitungselektroden 4, 6, die auf den gegenüberliegenden Hauptflächen des Substrats 2 ausgebildet sind, bestehen im allgemeinen aus einem elektrisch leitfähigen Material, üblicherweise aus einem Material, dessen Verschleißfestigkeit hoher ist als jene des Substrats 2. Es ist vorzuziehen, das elektrisch leitende Material für die Elektroden 4, 6 aus folgenden Materialien auszuwählen: aus Metallen wie z. B. Chrom, Titan, Molybdän, Wolfram, Nickel, Gold und Kupfer; und Legierung, Nitrid, Carbid und Borid, die eine oder mehrere der obigen Metalle enthalten. Die Elektroden 4, 6 werden aus dem ausgewählten Material durch ein herkömmliches Dünnfilm- oder Dickfilmbildungsverfahren oder andere geeignete Verfahren auf den jeweiligen Hauptflächen des Substrats 2 ausgebildet. Die Aufzeichnungselektroden 4 in Form von Streifen werden je nach der erwünschten Aufzeichnungsdichte, d. h dem Punkt-zu-Punkt-Abstand, zu einem geeigneten Muster ausgebildet, wahrend die gemeinsame Rückleitungselektrode 6 durch ein zweckmäßiges Verfahren - oder durch Ankleben einer zweckmäßig geformten Folie am Substrat 2 - als Folie auf dem Substrat 2 ausgebildet wird. Die gemeinsame Rückleitungselektrode 6 kann jedoch durch mehrere Rückleitungselektroden 6 ersetzt werden, die den Aufzeichnungselektroden 4 entsprechen. Die Elektroden 4, 6 können zwei oder mehrere Schichten aufweisen, die aus dem gleichen Material oder jeweiligen unterschiedlichen Materialien bestehen, die aus den oben angeführten elektrisch leitenden Materialien ausgewählt sind.
Die elektrischen Widerstands-Filme 8 des wärmeerzeugenden Abschnitts, die auf der Endfläche des dünnwandigen Endabschnitts des Substrats 2 ausgebildet sind, sind Filme, die durch ein Dünnfilm- oder Dickfilmbildungsverfahren ausgebildet werden, und bestehen vorzugsweise aus einem Material mit hohem elektrischem Widerstand, das hervorragende Pulseigenschaften bei hoher Temperatur aufweist. Im allgemeinen ist das Material für die elektrischen Widerstands-Filme 8 aus folgender Gruppe ausgewählt: einer Zusammensetzung, die hauptsächlich aus einem Metall mit hohem Schmelzpunkt besteht, oder einer Legierung eines solchen Metalls mit hohem Schmelzpunkt; einer Zusammensetzung, die hauptsächlich aus einem Gemisch eines solchen Metalls oder einer solchen Legierung mit hohem Schmelzpunkt und einem Oxid, Nitrid, Borid oder Carbid besteht, einer Zusammensetzung, die hauptsächlich aus einem Nitrid, Carbid, Borid oder Silicid von zumindest einem Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Titan, Tantal, Chrom, Zirconium, Hafnium, Vanadium, Lanthan, Molybdän und Wolfram besteht, und einer Zusammensetzung, die hauptsächlich aus einem Oxid von Ruthenium besteht. Die elektrischen Widerstands-Filme 8 werden duch ein herkömmliches Dünnfilm- oder Dickfilmbildungsverfahren je nach der erwünschten Aufzeichnungsdichte zu einem günstigen Muster geformt. Diese getrennten Filme 8 können jedoch durch einen einzigen fortlaufenden Streifen ersetzt werden, der die gesamte Endfläche des Substrats abdeckt. Die Filme 8 sind ausgebildet, um zumindest die gesamte Dicke der Endfläche des dünnwandigen Endabschnitts des Substrats 2 zu bedecken.
Die Filme 8 bedecken die Endabschnitte der Elektroden 4, 6 (siehe Fig. 1-3), so daß die Filme 8 die Aufzeichnungs- und Rückleitungselektroden 4, 6 verbinden. In diesem Fall werden die Filme 8 nach dem Ausbilden der Elektroden 4, 6 auf den jeweiligen Hauptflächen des Substrats 2 ausgebildet.
Da der Endabschnitt des Thermo-Aufzeichnungskopfes, auf dem der aus den elektrischen Widerstands-Filmen 8 bestehende wärmeerzeugende Abschnitt ausgebildet ist, dünnwandig ist (siehe oben), ist das Verstärkungselement 12 auf zumindest einer Seite des Substrats 2 angeordnet, um zumindest den dünnwandigen Endabschnitt des Kopfes zu verstärken. Das Verstärkungselement 12 ist mittels der Kleberschicht 10 mit der Rückleitungselektrode 6 oder der Hauptfläche des Substrats 2 verbunden, auf der die Aufzeichnungselektroden 4 ausgebildet sind.
Die Kleberschicht 10 zum Binden der Verstärkungsschicht 12 am Substrat 2 oder der gemeinsamen Rückleitungselektrode 6 kann aus einem anorganischen Material, das Aluminiumoxid, Siliciumoxid oder Bornitrid enthält, oder einem harzartigen Material, das Epoxyharz, Phenol oder Polyimid enthält, bestehen. Die Kleberschicht 10 kann ein Gemisch solcher anorganischer und harzartiger Materialien sein. Es ist jedoch wünschenswert, ein anorganisches Material mit Aluminiumoxid, Siliciumoxid oder Bornitrid zu verwenden.
Bezug nehmend auf Fig. 4 sieht man einen nicht der Erfindung entsprechenden Thermo- Aufzeichnungskopf, in dem zwei Verstärkungselemente 12 auf den gegenüberliegenden Seiten des Substrats 2 angeordnet sind. Das Verstärkungselement 12, das auf der Oberfläche des Substrats 2 ausgebildet ist, auf der die Aufzeichnungselektroden 4 angeordnet sind, deckt nur den Endabschnitt des Substrats 2 angrenzend an den wärmeerzeugenden Abschnitt 8 ab. Eine Glasurschicht 14 aus einem Glasmaterial oder einem anderen elektrisch isolierenden Material ist ebenfalls vorhanden, um die Endfläche und die gegenüberliegenden Hauptflächen des Substrats 2 abzudecken, so daß die Aufzeichnungs- und Rückleitungselektroden 4, 6 auf der Glasurschicht 14 ausgebildet sind. Die Glasurschicht 14 dient nicht nur dazu, die Wärmeübertragungsgeschwindigkeit der elekrischen Widerstands-Filme 8 zu senken, sondern auch dazu, die Bindekraft zwischen den Filmen 8 und dem Substrat 2 zu steigern.
In Fig. 5 sind zwei Verstärkungselemente 12 mittels der jeweiligen Kleberschichten 10 mit der Rückleitungselektrode 6, die auf einer Hauptoberfläche des Substrats 2 ausgebildet ist, und der Hauptfläche des Substrats 2, auf der die Aufzeichnungselektroden 4 ausgebildet sind, verbunden. Die Verstärkungselemente 12 werden nach dem Formen der elektrischen Widerstands-Filme 8 ausgebildet, um die Endfläche des Substrats 2 abzudecken. Das Verstärkungselement 12 auf der Rückleitungselektrode 6 deckt nur den Endabschnitt des Substrats 2 ab, das eine geneigte Schulterfläche aufweist.
Bezug nehmend auf Fig. 6-10 sind Thermo-Aufzeichnungsköpfe vom Endkontakt- Typ beschrieben, die ein wärmeabstrahlendes Element 26 anstelle des Verstärkungselements 12 aufweisen, das in den oben beschriebenen Aufzeichnungsköpfen vorhanden ist. Wie das Verstärkungselement 12 ist jedes wärmeabstrahlende Element 26 solcherart angeordnet, daß ein Ende des Elements 26 in der Nähe oder angrenzend an den wärmeerzeugenden Abschnitt 8 (elektrische Widerstands-Elemente 8) positioniert ist, der auf der Endfläche des Substrats 2 ausgebildet ist.
In Fig. 6-10 liegt die Dicke des Substrats 2, die an der Endfläche gemessen wird, auf der der wärmeerzeugende Abschnitt 8 ausgebildet ist, innerhalb des Bereichs von etwa 10-400 um, vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von etwa 20-100 um. Wenn die Dicke unter 10 um liegt, ist die Länge der elektrischen Widerstands-Filme 8 (gemessen in Dickerichtung des Substrats 2) nicht ausreichend, um eine hohe Qualität der durch den Kopf aufgezeichneten Bilder sicherzustellen. Wenn die Dicke größer als 400 um ist, ist das Ende der elektrischen Widerstands-Filme 8 fern vom wärmeabstrahlenden Element 26 so weit von diesem entfernt, daß die durch die Widerstands-Filme 8 erzeugte Wärme dazu neigt, im Endabschnitt des Aufzeichnungskopfes gespeichert zu werden. Um das beabsichtigte Aufzeichnungsergebnis zu erzielen, sollte die an der Endfläche gemessene Dicke des Substrats innerhalb des obigen Bereichs gehalten werden.
Der nicht der Erfindung entsprechende Thermo-Aufzeichnungskopf von Fig. 6 ist mit Ausnahme des wärmeabstrahlenden Elements 26 strukturell mit dem Kopf von Fig. 1 identisch. Der Aufzeichnungskopf von Fig. 7, der eine Ausführungsform der Erfindung darstellt, verwendet das Substrat 2 mit dem gleichen dünnwandigen Endabschnitt wie in Fig. 2. In dieser Ausführungsform von Fig. 7 ist das wärmeabstrahlende Element 26 mittels der Kleberschicht 10 mit der Rückleitungselektrode 6 verbunden. In der Ausführungsform von Fig. 8, einer Ausführungsform der Erfindung, besitzt das Substrat 2 einen dünnwandigen Endabschnitt mit einer flächen geneigten Oberfläche, die in der Endfläche des Substrats endet - im Gegensatz zur geneigten Schulterfläche des Substrats 2 von Fig. 7. In der Ausführungsform von Fig. 8 werden die elektrischen Widerstands- Filme 8 vor dem Formen der Elektroden 4, 6 auf dem Substrat 2 gebildet.
Die Aufzeichnungsköpfe der Fig. 9 und 10 sind bis auf das wärmeabstrahlende Element 26 mit den Köpfen von Fig. 3 bzw. 5 identisch. In der Ausführungsform von Fig. 10 ist das wärmeabstrahlende Element 26 im Kontakt mit der Rückleitungselektrode 6 angeordnet, während das Verstärkungselement 12 in Kontakt mit den Aufzeichnungselektroden 4 angeordnet ist. Das Verstärkungselement 12 erfüllt den gleichen Zweck wie oben und besteht aus dem oben beschriebenen Material.
Das in Fig. 6-10 verwendete Keramiksubstrat besteht aus einem geeigneten Material wie z. B. einem Glasmaterial, einem Glaskeramikmaterial, einem maschinell (eicht bearbeitbaren oder Automatenkeramikmaterial und Zirconiumoxid, vorzugsweise Automatenglaskeramikmaterial mit Glimmer. Das Substrat 2 muß nämlich ein geeignetes Ausmaß an Wärmespeicherfähigkeit aufweisen, um die erzeugte Wärme wirkungsvoll auf die erwünschten lokalen Punkte auf dem Aufzeichnungsmedium oder dem Thermo-Bilderzeugungs-Zwischenmedium zu konzentrieren. In dieser Hinsicht besteht das Substrat 2 vorzugsweise aus einem Automatenglaskeramikmaterial mit Glimmer, da dessen Wärmespeicherfähigkeit hoher als jene von Aluminiumoxid und Aluminiumnitrid und geringer als jene eines Glasmaterials ist.
Die Verwendung des Automatenglaskeramikmaterials mit Glimmer ist auch dann wünschenswert, wenn das Substrat 2 mechanisch geschnitten oder bearbeitet wird, um den dünnwandigen Endabschnitt zu formen, wie in den Ausführungsformen der Fig. 7 und 8. Das Automatenglaskeramikmaterial mit Glimmer kann leicht mit hoher Präzision geschnitten werden, wodurch der dünnwandige Endabschnitt wunschgemäß geformt und dimensioniert werden kann.
Außerdem macht die Verwendung eines Automatenglaskeramikmaterials, das die wünschenswerte Wärmespeicherfähigkeit aufweist, eine Glasurschicht überflüssig, die üblicherweise zwischen dem Substrat und dem wärmeerzeugenden Abschnitt 8 (den elektrischen Widerstands-Filmen) angeordnet ist, wodurch die Herstellungskosten des Aufzeichnungskopfes gesenkt werden und eine Verkürzung der Lebensdauer des wärmeerzeugenden Abschnitts 8 aufgrund einer Reaktion des wärmeerzeugenden Abschnitts und der Glasurschicht verhindert wird.
Das wärmeabstrahlende Element 26, das angeordnet ist, um an den wärmeerzeugenden Abschnitt 8 anzugrenzen, der an der Endfläche des Substrats 2 ausgebildet ist, dient dazu, die durch den wärmeerzeugenden Abschnitt 8 erzeugte Wärme wirkungsvoll abzustrahlen, wodurch der Aufzeichnungskopf den Aufzeichnungsvorgang ohne Verschwimmen, Verschmieren oder Ausdehen der Bildpunkte und ohne Verzerrung der aufgezeichneten Bilder aufgrund der langen Wärmeeinwirkung der elektrischen Widerstands-Filme des wärmeerzeugenden Abschnitts 8 auf das Aufzeichnungsmedium oder das Thermo-Bilderzeugungs-Zwischenmedium wie z. B. ein thermisch schmelzbares Farbband durchführen kann.
Das wärmeabstrahlende Element 26 ist vorzugsweise aus einem Material gebildet, das hauptsächlich aus maschinell leicht bearbeitbarem oder Automatenaluminiumoxid, maschinell bearbeitbarem Automatenbornitrid, Automatenaluminiumnitrid, Messing, Kupfer, Aluminium, Bronze oder einem Gemisch dieser Materialien besteht. Für guten Gleitkontakt des Aufzeichnungskopfes ist es wünschenswert, daß das wärmeabstrahlende Element 26 hauptsächlich aus Automatenaluminiumoxid, Automatenbornitrid oder Aluminiumnitrid besteht. Zwecks Verbesserung der Wärmeabstrahlung ist das wärmeabstrahlende Element 26 vorzugsweise solcherart positioniert, daß sein an den wärmeerzeugenden Abschnitt 8 angrenzendes Ende direkt mit dem wärmeempfindlichen Papier (dem Aufzeichnungsmedium) oder dem Thermo-Bilderzeugungs- Zwischenmedium wie z. B. einem Farbband oder -film in Kontakt treten kann. Es ist also wünschenswert, daß die Endfläche des wärmeabstrahlenden Elements 26 mit den Kontaktflächen der elektrischen Widerstands-Filme 8 fast bündig ist.
Die Endfläche des Substrats 2, auf der der wärmeerzeugende Abschnitt 8 ausgebildet ist, muß auf die gegenüberliegenden Hauptflächen des Substrats, auf dem die Aufzeichnungs- und Rückleitungselektroden 4, 6 ausgebildet sind, nicht normal stehen, wie dies in den Ausführungsformen der Fig. 7-10 der Fall ist. Die Endfläche des Substrats 2 kann relativ zu den Hauptflächen geneigt sein (siehe Fig. 11), oder sie kann eine abgerundete oder bogenförmig gekrümmte Oberfläche angrenzend an die Hauptflächen sein (siehe Fig. 12). Außerdem kann die Endfläche des Substrats 2 an den an die Hauptflächen angrenzenden Kanten angefast oder abgerundet sein (siehe Fig. 13).
Bezug nehmend auf Fig. 14-17 sind weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Thermo-Aufzeichnungskopfes beschrieben.
In Fig. 14-17 identifiziert Bezugszeichen 60 ein Keramiksubstrat 60 mit einem dünnwandigen Endabschnitt. Das Substrat 60 besitzt eine Vielzahl an Aufzeichnungselektroden 62 in Form von Streifen, die auf einer seiner gegenüberliegenden Oberflächen ausgebildet sind, und eine gemeinsame Rückleitungselektrode 64 in Form einer Folie, die auf der anderen Hauptfläche ausgebildet ist. Der dünnwandige Endabschnitt des Substrats 60 besitzt eine Endfläche, auf der ein wärmeerzeugender Abschnitt ausgebildet ist, der aus elektrischen Widerstands-Filmen 66 besteht. Die Aufzeichnungs- und Rückleitungselektroden 62, 64 sind elektrisch mit den elektrischen Widerstands-Filmen 66 verbunden. Ein wärmeabstrahlendes Element 68 ist mittels einer Kleberschicht 70 mit der gemeinsamen Rückleitungselektrode 64 verbunden, so daß ein Ende des wärmeabstrahlenden Elements 68 an die Endfläche des dünnwandigen Endabschnitts des Substrats 60 angrenzt.
In der Ausführungsform der Fig. 14 und 15 ist der dünnwandige Endabschnitt des Keramiksubstrats 60 teilweise durch eine flache geneigte Oberfläche definiert, die sich von der Hauptfläche erstreckt, auf der die Rückleitungselektrode 64 ausgebildet ist. Die geneigte Oberfläche nähert sich der anderen Hauptfläche, auf der die Aufzeichnungselektroden 66 ausgebildet sind. Das wärmeabstrahlende Element 68 ist ausgebildet, um die geneigte Oberfläche und einen Endabschnitt der Hauptfläche abzudecken, von der sich die geneigte Oberfläche erstreckt. Die Endfläche, auf der die elektrischen Widerstands-Filme 66 ausgebildet sind, ist geneigt, um einen stumpfen Winkel zwischen einer Verlängerungslinie der Endfläche und der Hauptfläche, auf der die Aufzeichnungselektroden 62 ausgebildet sind, zu formen. Die elektrischen Widerstands- Filme 66 sind durch eine Schutzschicht 72 abgedeckt.
In der Ausführungsform der Fig. 16 und 17 besitzt das Substrat 60 die gleiche Konfiguration wie das Substrat 2 von Fig. 2 und weist eine Glasurschicht 74 auf, die die Endfläche des dünnwandigen Endabschnitts und eine der gegenüberliegenden Hauptflächen abdeckt. Die elektrischen Widerstands-Filme 66 und die Aufzeichnungselektroden 62 sind auf den jeweiligen Abschnitten der Glasurschicht 74 ausgebildet, die die Endfläche der einen der einander gegenüberliegenden Hauptfläche abdecken. Die gemeinsame Rückleitungselektrode 64, die auf der anderen Hauptfläche ausgebildet ist, und die Aufzeichnungselektroden 62 sind elektrisch mit den auf der Endfläche ausgebildeten elektrischen Widerstands-Filmen 66 verbunden. Wie in der vorhergehenden Ausführungsform der Fig. 14 und 15 ist das wärmeabstrahlende Element 68 am Kontakt mit der Rückleitungselektrodenfolie 64 angeordnet, wahrend ein Verstärkungselement 76 im Kontakt mit den Aufzeichnungselektroden 62 angeordnet ist, um die mechanische Festigkeit des dünnwandigen Endabschnitts des Substrats 60 zu verbessern. Das wärmeabstrahlende und das Verstärkungselement 68, 76 sind durch jeweilige Kleberschichten 70 verbunden. Auch in dieser Ausführungsform sind die Filme 66 durch die Schutzschicht 72 abgedeckt
Wahrend der Endabschnitt des Substrats mit der Endfläche in der Ausführungsform der Fig. 14 und 15 sowie in der Ausführungsform der Fig. 16 und 17 unterschiedlich geformt ist, kann die Konfiguration des dünnwandigen Endabschnitts in geeigneter Weise ausgewählt werden. Der dünnwandige Endabschnitt des Substrats 60 der Fig. 14 und 15 mit der geneigten Oberfläche, die direkt in der Endfläche endet, weist eine relativ hohe mechanische Festigkeit auf, so daß die Filme 66 mit relativ hohem Kontaktdrück auf ein wärmeempfindliches Papier oder ein(en) Thermo-Bilderzeugungs- Film oder -Band gepreßt werden können. In der Ausführrungstorm der Fig. 16 und 17 besitzt der dünnwandige Endabschnitt des Substrats 60 einen Abschnitt konstanter Dicke, der die Endfläche aufweist, und einen Abschnitt variabler Dicke, der durch eine geneigte Oberfläche definiert ist, die einen stumpfen Winkel im Verhältnis zur Hauptfläche bildet, auf der sich die Rückleitungselektrode 64 befindet. Die geneigte Oberfläche kann jedoch durch eine Schulterfläche, die normal auf die Hauptflächen steht (siehe Fig. 3), oder eine gekrümmte Oberfläche ersetzt werden.
Die Dicke "d" des Substrats 60, die an der Endfläche gemessen wird, an der die elektrischen Widerstands-Filme 66 ausgebildet sind, liegt im Bereich von etwa 10-400 um, vorzugsweise im Bereich von etwa 20-100 um, wie dies in Fig. 6-13 der Fall ist, die Grunde hierfür sind die gleichen wie in bezug auf Fig. 6-13 beschrieben.
In den Ausführungsformen der Fig. 14-17 besteht das Keramiksubstrat 60 aus einem Material, dessen Wärmeleitfähigkeit niedriger ist als jene des wärmeab strahlenden Elements 68, sie fallt in den Bereich zwischen 0,0084) J·s&supmin;¹·cm&supmin;¹·K&supmin;¹ (0,002 cal·cm/s·cm²·ºC) und 0,13 J·s&supmin;¹·cm&supmin;¹·K &supmin;¹ (0,03 cal·cm/s·cm²·ºC), vorzugsweise in den - Bereich zwischen 0,0084 J s&supmin;¹ cm&supmin;¹ K&supmin;¹ (0,02 cal·cm/s·cm²·ºC) und 0,042 J·s&supmin;¹·cm&supmin;¹·K&supmin;¹ (0,01 cal·cm/s·cm²ºC). Das Material für das Substrat 60, dessen Wärmeleitfähigkeit in den obigen Bereich fällt, besitzt noch bevorzugter eine Wärmekapazität von höchstens 2,3 J·K&supmin;¹·cm&supmin;³ (0,55 cal/ºC·cm³) pro Volumseinheit. Die thermischen Eigenschaften des dünnwandigen Kopfabschnitts des Substrats 60 können durch geeignete Auswahl des Materials des Substrats mit den oben angeführten thermischen Eigenschaften gesteuert werden. Beispielsweise konnte das Keramiksubstrat 60 aus einem Glaskeramikmaterial, einem maschinell leicht bearbeitbaren oder Automatenglaskeramikmaterial oder einem Glaskeramikmaterial mit Glimmer bestehen. Während das Material des Substrats 60 je nach Wärmeleitfähigkeit des verwendeten wärmeabstrahlenden Elements 28 bestimmt wird, ist ein Automatenglaskeramikmaterial mit Glimmer am bevorzugtesten.
Das Keramiksubstrat 60 muß ein geeignetes Maß an Wärmespeichervermögen aufweisen, um die erzeugte Wärme an den erwünschten lokalen Punkten auf dem Aufzeichnungsmedium oder dem Thermo-Bifdaufzeichnungsmedium wirkungsvoll zu konzentrieren. In dieser Hinsicht besteht das Substrat 60 vorzugsweise aus einem Automatenglaskeramikmaterial mit Glimmer, da seine Wärmespeicherfähigkeit hoher als jene von Aluminiumoxid und Aluminiumnitrid und geringer als jene eines Glasmaterials mit relativ niedriger Wärmeleitfähigkeit ist. Das Automatenglaskeramikmaterial mit Glimmer ist auch für den raschen Temperaturanstieg des Substrats 60 und die wirkungsvolle Ausnutzung der durch die elektrischen Widerstands-Filme 66 erzeugten Wärme vorzuziehen, da seine Wärmekapazität pro Volumseinheit geringer als bei Aluminiumoxid und Metallen ist. Die geeignete Auswahl des Materials des Substrats 60 ermöglicht eine erwünschte Wärmeerzeugungsreaktion des Kopfes, d. h. eine erwünschte Wärmeübertragung von den elektrischen Widerstands-Filmen 66 zum Aufzeichnungsmedium oder dem Thermo-Bildaufzeichnungs-Zwischenmedium, so daß die Qualität der durch den Kopf aufgezeichneten Bilder verbessert wird. Das Automatenglaskeramikmaterial mit Glimmer ist aufgrund der leichten und Präzisen Ausbildung des dünnwandigen Endabschnitts des Substrats 60 vorzuziehen, wobei das Substrat 60 mechanisch geschnitten oder maschinell bearbeitet wird, um den dünnwandigen Endabschnitt zu formen.
Wie oben hinsichtlich der vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben, kann eine in Fig. 16 und 17 angeführte Glasurschicht 74 entfallen, wenn ein Glaskeramikmaterial für das Substrat 60 verwendet wird. Das wärmeabstrahlende Element 68, das an die elektrischen Widerstands-Filme 66 an der Endfläche des dünnwandigen Endabschnitts des Substrats 60 angrenzt, besteht aus einem Material, dessen Wärmeleitfähigkeit zumindest 0,042 J·s&supmin;¹·cm&supmin;¹·K&supmin;¹ (0,01 cal·cm/s·cm²·ºC) beträgt. Das wärmeabstrahlende Element 68 mit einer solchen Wärmeleitfähigkeit kann die durch die elektrischen Widerstands-Filme 66 erzeugte Wärme wirkungsvoll abstrahlen, wodurch das Verschwimmen, Verschmieren oder Ausdehnen von durch den Kopf aufgezeichneten Bildpunkten verhindert wird. Obwohl das wärmeabstrahlende Element 68 günstigerweise gemeinsam mit dem Substrat 60 verwendet wird, dessen Wärmeleitfähigkeit in den oben angeführten Bereich fällt, muß die Wärmeleitfähigkeit des Substratmaterials nicht in diesen Bereich fallen, sofern die Wärmeleitfähigkeit des wärmeabstrahlenden Materials 68 zumindest 0,042 J·s&supmin;¹·cm&supmin;¹·K&supmin;¹ (0,01 cal·cm/s·cm²·ºC) beträgt.
Das wärmeabstrahlende Element 68 besteht aus einem Material, das in Zusammenhang mit dem wärmeabstrahlenden Element 26 in Fig. 6-10 beschrieben ist. Zur Verbesserung der Wärmeabstrahlung ist es wünschenswert, daß das wärmeabstrahlende Element 68 für den direkten Kontakt mit dem Aufzeichnungs- oder Zwischenmedium ausgebildet ist.
Vorzugsweise besteht das Verstärkungselement 76 aus einem Material, dessen Härte geringer ist als jene der Elektroden 74, 64 und dessen Verschleißfestigkeit geringer ist als jene der elektrischen Widerstands-Filme 66. Wenn eine Schutzschicht 72 vorgesehen ist, ist die Verschleißfestigkeit des Materials für das Verstärkungselement 76 vorzugsweise geringer als Jene der Schutzschicht 72. Es ist besonders günstig, ein Metall-, Keramik-, Glas- oder Glaskeramikmaterial zu verwenden, dessen Knoop-Harte höchstens 1000 kp/mm², vorzugsweise höchstens 500 kp/mm², betragt. Die relativ geringe Verschleißfestigkeit des Verstärkungselements 76 stellt sicher, daß die elektrischen Widerstands-Filme 66 über einen geeigneten geringen Abstand endseitig vom Substrat 60 aus dem Verstärkungselement 76 ragen, so daß die Filme 66 mit dem wärmeempfindlichen Papier oder Thermo-Bilderzeugungs-Zwischenband oder -film in Gleitkontakt gehalten werden. Das Verstärkungselement 76 verstärkt somit den Aufzeichnungskopf, um ihm ausreichend hohe mechanische Festigkeit zu verleihen, wahrend ein guter Kontakt der Filme 66 mit dem Aufzeichnungsmedium oder Thermo- Bilderzeugungs-Zwischenmedium ermöglicht wird.
Das Verstärkungselement 76 besteht vorzugsweise aus einem leicht abnützbaren Material mit zumindest einer Hauptkomponente, die aus maschinell leicht bearbeitbarem oder Automatenglaskeramikmaterial, Automatenglaskeramikmaterial mit Glimmer, Automatenaluminiumoxid, Automatenbornitrid, Automatenaluminiumnitrid, Messing, Kupfer, Aluminium und Bronze ausgewählt ist. Um die Eigenschaft des Gleitkontakts des Aufzeichnungskopfes zu verbessern, besteht das Verstärkungselement 76 hauptsächlich aus Automatenglaskeramikmaterial mit Glimmer, Automatenaluminiumoxid, Automatenbornitrid oder Automatenaluminiumnitrid. Man beachte, daß das Verstärkungselement 76, das hauptsächlich aus Automatenaluminiumoxid, Automatenbornitrid oder Automatenaluminiumnitrid besteht, eine beträchtlich hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, wodurch die durch die elektrischen Widerstands-Filme 66 erzeugte Wärme wirkungsvoll abgestrahlt werden kann.
Der Thermo-Aufzeichnungskopf mit dem Verstärkungselement 76, das positioniert ist, um zumindest den dünnwandigen Endabschnitt zu bedecken, verfügt in seinem Endabschnitt über erhöhte mechanische Festigkeit und ist somit vom Ablosen oder Abblattern der elektrischen Widerstands-Filme 66 (und der Schutzschicht 72) geschützt, welcher Vorgang aufgrund des Gleitkontakts der Filme 66 (oder der Schutzschicht 72) mit dem, wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmedium oder Thermo-Bilderzeugungs- Zwischenmedium auftreten kann. Demzufolge ist der vorliegende Aufzeichnungskopf nicht mit dem Problem der Qualitätsverschlechterung der aufgezeichneten Bilder verbunden, das sich ansonsten aufgrund des Materials ergibt, das sich von den Filmen 66 lost und zwischen dem wärmeerzeugenden Abschnitt und dem Aufzeichnungsmedium oder Zwischenmedium einfügt. Somit besitzt der erfindungsgemäße Aufzeichnungskopf gegenüber dem bekannten Thermo-Aufzeichnungskopf vom Endkontakt-Typ einen strukturellen Vorteil
Die Schutzschicht 72 besteht aus einem elektrischen Isoliermaterial wie z. B. Siliciumoxiden, Sliciumnitriden, Siliciumcarbiden, Tantaloxiden und Glasmaterialien. Die Schutzschicht 72 schützt die Filme 66 und Endabschnitte der Elektroden 74, 64 wirkungsvoll vor Oxidation und Abnutzung und dient auch als elektrischer Isolator. Die Schutzschicht 72 wird durch ein bekanntes Verfahren wie z. B. Sputtern, CVD und Dickfilmbildung geformt. Die Schicht 72 kann eine einzelne Schicht eines oben angeführten ausgewählten Isoliermaterials oder eine Laminarstruktur sein, die aus zwei oder mehreren Schichten unterschiedlicher Isoliermaterialien besteht.
Die Kleberschichten 70 und die Glasurschicht 74 ähneln den Kleberschichten 10 und der Glasurschicht 14, die oben beschrieben sind. Die Aufzeichnungs- und Rückleitungselektroden 62, 64 und die elektrischen Widerstands-Filme 66 bestehen aus jenen Materialien, die in Zusammenhang mit den Elektroden 4, 6 und den elektrischen Widerstands-Filmen 8 beschrieben wurden.
Die Breite der wärmeerzeugenden Filme 66 muß nicht die gleiche wie die Breite "d" der Endfläche des dünnwandigen Endabschnitts des Substrats 60 sein. Außerdem sind der Winkel und die Form der die Filme 66 tragenden Endfläche im Verhältnis zu den Hauptflächen des Substrats 60 sowie die Konfiguration des dünnwandigen Endabschnitts des Substrats 60 nicht auf jene von Fig. 15 und 17 beschrankt.
Beispielsweise kann die Endfläche eine konvexe Oberfläche sein oder abgerundete Enden aufweisen.
Fünf Thermo-Aufzeichnungsköpfe vom Endkontakt-Typ wurden zum Vergleich der Aufzeichnungsköpfe von Fig. 14 und 15 sowie Fig. 16 und 17 als Beispiele 1 und 2 mit den Vergleichsbeispielen 3, 4 und 5 hergestellt. Die Aufzeichnungsköpfe der Vergleichsbeispiele 3 und 4 sind strukturell mit den Köpfen der Beispiele 1 und 2 identisch, verwenden aber ein Keramiksubstrat, dessen Wärmeleitfähigkeit nicht in den oben angeführten Bereich fällt. Der Aufzeichnungskopf gemäß Vergleichsbeispiel 5 ist ein bekannter Kopf, wie er in Fig. 18 dargestellt ist. Die Wärmeleitfähigkeit des Substrats und des wärmeabstrahlenden Elements der Beispiele 1-5 ist in nachstehender Tabelle 1 veranschaulicht. Tabelle 1
*: Einheit = cal·cm/s·cm²·ºC = 4 · 2 J·s&supmin;¹·cm&supmin;¹·K&supmin;¹
Die Thermo-Aufzeichnungsköpfe der Beispiele 1-5 wurden hinsichtlich der Qualität der aufgezeichneten Bilder untersucht. Die erfindungsgemäßen Aufzeichnungsköpfe der Beispiele 1 und 2 waren imstande, hochqualitative Bilder mit hoher Geschwindigkeit aufzuzeichnen, ohne daß die Bildpunkte verschwammen oder sich ausdehnten oder die Bilder aufgrund langer Wärmeeinwirkung des Kopfes verzerrt waren.
Die Aufzeichnungsköpfe der Vergleichsbeispiele 3 und 5 wiesen das Problem des Verschwimmens oder Ausdehnens von Bildpunkten und der Verzerrung der Bilder aufgrund der langen Wärmeeinwirkung des Kopfes auf, welches Problem aufgrund der Wärmespeicherung im Kopf auftritt. Die Auflosung und Klarheit der aufgezeichneten Bilder waren nicht zufriedenstellend. Der Aufzeichnungskopf des Vergleichsbeispiels 4 wies eine geringe Bildwiedergabeempfindlichkeit und niedrige Dichte der aufgezeichneten Bilder auf.
Wahrend die Erfindung unter Bezugnahme auf ihre derzeit bevorzugten Ausführungsformen und auf die beiliegenden Abbildungen ausführlich beschrieben wurde, ist zu beachten, daß die Erfindung nicht auf die Details der dargestellten Ausführungsformen beschrankt ist, sondern zahlreichen Veränderungen und Modifikationen unterzogen werden kann, die für Fachleute auf dem Gebiet im Lichte der obigen Lehren offenkundig sind.

Claims

1. Thermo-Aufzeichnungskopf vom Endkontakt-Typ, mit einem Keramiksubstrat (2), das eine Endfläche am Aufzeichnungsende des Kopfes aufweist, wobei der Kopf ferner einen wärmeerzeugenden elektrischen Widerstands-Abschnitt (8), der auf zumindest der Endfläche des Substrats ausgebildet ist, Aufzeichnungs- und Rückleitungselektroden (4, 6), die auf dem Substrat ausgebildet und elektrisch mit dem wärmeerzeugenden Abschnitt verbunden sind, um ihn mit Energie zu versorgen, und zusätzlich zu den Elektroden ein wärmabestrahlendes Element (26) besitzt, das an einer von gegenüberliegenden Oberflächen des Substrats angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß:

das Keramiksubstrat (2) ein plattenförmiges Element aus Keramikmaterial ist und einen dicken Abschnitt zwischen zueinander parallelen Abschnitten gegenüberliegender Hauptflächen des plattenförmigen Elements und einem dünnen Abschnitt, der aus dem dicken Abschnitt in seitlicher Richtung des plattenförmigen Elements zur Endfläche ragt, besitzt, wobei der dünne Abschnitt eine Dicke besitzt, die kleiner ist als jene des dicken Abschnitts, wobei der wärmeerzeugende Abschnitt (8) in Dickerichtung des plattenförmigen Elements eine Länge besitzt, die zumindest gleich der Dicke des plattenförmigen Elements an der Endfläche davon ist, und wobei ein Abschnitt des wärmeabstrahlenden Elements (26) auf einer der gegenüberliegenden Hauptflächen am dünnen Abschnitt des Keramiksubstrats positioniert ist.

2. Thermo-Aufzeichnungskopf vom Endkontakt-Typ nach Anspruch 1, worin die Rückleitungselektrode aus einer gemeinsamen Rückleitungselektrodenplatte (6) besteht und das wärmeabstrahlende Element (26) mit der gemeinsamen Rückleitungselektrodenplatte verbunden ist.

3. Thermo-Aufzeichnungskopf vom Endkontakt-Typ nach Anspruch 1, worin das wärmeabstrahlende Element (26) im Kontakt mit der Vielzahl an Aufzeichnungselektroden (4) angeordnet ist.

4. Thermo-Aufzeichnungskopf vom Endkontakt-Typ nach Anspruch 1 oder zumindest eine Rückleitungselektrode aus einer gemeinsamen Rückleitungselektrode 6 in Form einer Platte besteht, die mit der anderen Hauptfläche des plattenförmigen Elements (2) verbunden ist als jene, auf der das wärmeabstrahlende Element (26) angeordnet ist.

5. Thermo-Aufzeichnungskopf vom Endkontakt-Typ nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das wärmeabstrahlende Element (26) aus einem Material besteht, das zumindest eine Hauptkomponente aufweist, die aus der Gruppe, bestehend aus Automatenglaskeramik, Automatenglaskeramik mit Glimmer, Automatenaluminiumoxid, Automatenbornitrid, Automatenaluminiumnitrid, Messing, Kupfer, Aluminium und Bronze ausgewählt ist.

6. Thermo-Aufzeichnungskopf vom Endkontakt-Typ nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die Dicke des dünnen Abschnitts des plattenförmigen Elements (2), gemessen an der Endfläche, innerhalb des Bereichs von 10-400 um liegt.

7. Thermo-Aufzeichnungskopf vom Endkontakt-Typ nach Anspruch 6, worin die Dicke des dünnen Abschnitts des plattenförmigen Elements (2) innerhalb des Bereichs von 20- 100 um liegt.

8. Thermo-Aufzeichnungskopf vom Endkontakt-Typ nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin das Keramikmaterial des plattenförmigen Elements (2) Automatenglaskeramik mit Glimmer ist.

9. Thermo-Aufzeichnungskopf vom Endkontakt-Typ nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin der wärmeerzeugende Abschnitt (8) direkt auf der Endfläche des dünnen Abschnitts des plattenförmigen Elements (2) ausgebildet ist.

10. Thermo-Aufzeichnungskopf vom Endkontakt-Typ, umfassend ein Keramiksubstrat (60) mit einem Endabschnitt am Aufzeichnungsende des Kopfes, einen wärmeerzeugenden elektrischen Widerstands-Abschnitt (66) am Endabschnitt des Substrats, Aufzeichnungs- und Rückleitungselektroden (62, 64), die elektrisch mit dem wärmeerzeugenden Abschnitt verbunden sind, um ihn mit Energie zu versorgen, und zusätzlich zu den Elektroden ein wärmeabstrahlendes Element (68), das solcherart angeordnet ist, daß ein Abschnitt des wärmeabstrahlenden Elements an den wärmeerzeugenden elektrischen Widerstands-Abschnitt (66) angrenzt, wobei das Keramiksubstrat aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit besteht, die geringer ist als jene des Materials des wärmeabstrahlenden Elements (68) und innerhalb des Bereichs von 0,0084 bis 0,13 J·s&supmin;¹·cm&supmin;¹·K&supmin;¹ (0,002 cal·cm/s·cm²·ºC und 0,03 cal·cm/s·cm²·ºC) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß:

das Keramiksubstrat (60) ein plattenförmiges Element aus einem Keramikmaterial ist und einen dicken Abschnitt zwischen zueinander parallelen Abschnitten gegenüberliegender Hauptflächen und einen dünnen Abschnitt mit dem besagten Endabschnitt, der vom dicken Abschnitt in seitlicher Richtung des plattenförmigen Elements zur Endfläche ragt, besitzt, wobei der dünne Abschnitt eine Dicke aufweist, die kleiner ist als jene des dicken Abschnitts, wobei der wärmeerzeugende Abschnitt (8) in Dickerichtung des plattenförmigen Elements eine Lange aufweist, die zumindest gleich der Dicke des plattenförmigen Elements an der Endfläche davon ist.

11. Thermo-Aufzeichnungskopf vom Endkontakt-Typ nach Anspruch 10, worin die Wärmeleitfähigkeit des Keramikbereichs im Bereich von 0,0084 bis 0,042 J·s&supmin;¹·cm&supmin;¹·K&supmin;¹ (0,002 cal·cm/s·cm²·ºC und 0,01 cal·cm/s·cm²·ºC) liegt

12. Thermo-Aufzeichnungskopf vom Endkontakt-Typ nach Anspruch 10 oder 11, worin das wärmeabstrahlende Element (68) aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit besteht, die hoher als jene des Keramikmaterials und hoher als 0,042 J·s&supmin;¹·cm&supmin;¹·K&supmin;¹ (0,01 cal·cm/s·cm²·ºC) ist.

13. Thermo-Aufzeichnungskopf vom Endkontakt-Typ umfassend ein Keramiksubstrat (60) mit einem Endabschnitt am Aufzeichnungsende des Kopfes, einen wärmeerzeugenden elektrischen Widerstands-Abschnitt (66) am Endabschnitt des Substrats, Aufzeichnungs- und Rückleitungselektroden (62, 64), die elektrisch mit dem wärmeerzeugenden Abschnitt verbunden sind, um ihn mit Energie zu versorgen, und zusätzlich zu den Elektroden ein wärmeabstrahlendes Element (68), das solcherart angeordnet ist, daß ein Abschnitt des wärmeabstrahlenden Elements an den wärmeerzeugenden elektrischen Widerstands-Abschnitt (66) angrenzt, wobei das wärmeabstrahlende Element aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit besteht, die hoher ist als jene des Materials des Keramiksubstrats (60) und hoher als 0,042 J·s&supmin; ¹·cm&supmin;¹·K&supmin;¹ (0,01 cal·cm/s·cm²·ºC) ist, dadurch gekennzeichnet, daß:

das Substrat (60) ein plattenförmiges Element aus einem Keramikmaterial ist und einen dicken Abschnitt zwischen zueinander parallelen Abschnitten gegenüberliegender Hauptflächen und einen dünnen Abschnitt mit dem besagten Endabschnitt, der vom dicken Abschnitt in seitlicher Richtung des plattenförmigen Elements zur Endfläche ragt, besitzt, wobei der dünne Abschnitt eine Dicke aufweist, die kleiner ist als jene des dicken Abschnitts, wobei der wärmeerzeugende Abschnitt (8) in Dickerichtung des plattenförmigen Elements eine Lange aufweist, die zumindest gleich der Dicke des plattenförmigen Elements an der Endfläche davon ist.

14. Thermo-Aufzeichnungskopf vom Endkontakt-Typ nach einem der Anspruche 10 bis 13, worin das Keramikmaterial eine Wärmekapazität von höchstens 2,3 J·K&supmin;¹·cm&supmin;³ (0,55 cal/ºC·cm³) besitzt.

15. Thermo-Aufzeichnungskopf vom Endkontakt-Typ nach einem der Anspruche 1 bis 14, worin der dünne Abschnitt zwischen zueinander parallelen Abschnitten der Hauptflächen des Substrats angeordnet ist.