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什么是薄膜技术

 
“薄膜”是热敏打印头的一种生产工艺,热敏打印头基本上分为两种,厚膜打印头和薄膜打印头。京瓷热敏打印头全部为采用京瓷独特薄膜生产工艺制造的薄膜打印头。
 
薄膜工艺
京瓷的薄膜工艺主要使用于氧化铝材料的陶瓷基板。基板上涂有一层玻璃材质的涂釉层,之后将在涂釉层上采用京瓷独自的镀膜技术镀上加热线。
 
将微米级的一层电阻材料附着在整个陶瓷基板表面,然后再镀一层的金属电极。这两层都可以说是“薄膜”。这些薄膜是采用溅镀或化学蒸汽镀膜的工艺实施的。下图1-1表示了在这两层薄膜上面涂布了一层感光显影膜,在曝光后,光线穿过感光显影膜第一掩蔽层露光并显影,这样,薄膜部分就被蚀刻掉形成了一个个金属电极构造,如图1-2所示。
 
(图1) 图案形成前的陶瓷衬底
  电极图案形成后的陶瓷衬底
  陶瓷衬底加热元件处理
图1-3中,上述电极处理之后,再使用照相平版印刷工艺通过打印头模板,只蚀刻掉电极层的一部分,使薄膜加热点暴露出来,最后加热点和金属电极部分再被覆盖上一层陶瓷材料的耐磨保护膜。这层保护膜很薄,可以有效地将加热点产生的热量传导到热敏纸或色带上。这样热敏打印头的核心部分就形成了。
 
薄膜加热点
加热点的厚度非常薄,而且具有独特的材料特性,因此每个加热点都具有较高的电阻。每个加热点的表面都形成完
整的矩形形状,所以计算能量密度(mJ/mm²)是非常重要的。每个加热点的整个表面都与热介质相接触,因而热
面积达到了最大。加热点的厚度非常薄,层内积聚的热量微乎其微,加热后冷却的速度也很快。
 
薄膜技术与厚膜技术的比较
热敏打印头的另外一种镀膜工艺——丝网——是京瓷从未使用过的。它在整个的打印头陶瓷基板上印刷一层较厚的电阻材料形成铸型膜。此铸型膜位于电极的上面,加热点之间没有明显的间隙。与京瓷薄膜打印头完整的矩形形状相比,其加热点有时会呈轻微的“蝴蝶”形,厚膜打印头的电极结构更复杂(如下图所示),因而要求产生的(电极)是打印分辨率的两倍,这就限制了厚膜打印头的打印分辨率。
 
(图2) 打印头加热元件的概念
  (原图由京瓷绘制)
 
在上面两个图中,公共母线电极沿着顶部,为所有的加热点上提供电压,底部的每个电极均连接到驱动IC之中。当接通电源时,允许电流通过,加热点开始加热。每个图均显示了三个加热点。
 
京瓷薄膜打印头具有完整加热点矩形形状的另一个效果是整个加热线上的所有加热点都具有非常近似的电阻值。薄膜打印头每个加热点的面积以及加热点之间的间隔尺寸要大大小于厚膜打印头。各个加热点之间较小的电阻材料量差异意味着较小的电阻值差异。而加热点之间的电阻值差异则直接导致了点与点之间的打印能量差异。这就使得采用厚膜打印头难以打印有连续色调变化的图像,如彩色照片或单色灰度打印。
 
第三个差别在于加热点内的热量积聚。与薄膜打印头相比,当二者的表面温度相同时,厚膜打印头的涂釉层中间温度较高。温度过高会缩短加热点的寿命,作为解决方案,例如减小脉冲间隔,但这样做会增加控制的复杂程度。还有,位于厚膜打印头加热点中心的热量需要更长的时间才能消散,其热响应速度不如薄膜高,从另一个角度来看,形成打印白点也需要较长的时间。在没有历史控制时,厚膜打印头的最高打印速度比薄膜要低,而在相同打印速度下,厚膜打印头需要更为复杂的历史控制。

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