CN88203630U

CN88203630U - 数字扫描式热敏书写头

Info

Publication number: CN88203630U
Application number: CN 88203630
Authority: CN
Inventors: 江林
Original assignee: Dai Xuechun
Current assignee: Dai Xuechun
Priority date: 1988-02-21
Filing date: 1988-02-21
Publication date: 1988-11-30

Abstract

数字扫描式热敏书写头由玻璃或陶瓷材料的基板、热敏电阻、二极管、金属膜电容、外接可调电阻和电路通用接口等组成，其主要结构特征是应用微细加工工艺将基板、热敏电阻、二极管和电容等组件制成一体，可便于替换进口的各类热敏打印机的热敏书写头，只需按原有逻辑匹配设计一块电路板，并配置电脑并联8位输出接口即可。本实用新型还采用了微分电路来提升初始加热电流，实现快速加热和散热，从而缩短了书写时间，并由于借助可调电阻来调节温度则能适应不同热敏纸的要求，该电路电容还兼起散热作用。

Description

一种适用于热敏打印机的热敏书写头。

近年来，在图文传真书写、视频图片印刷、电脑和文件打印领域中出现了一种无声打印机即目前市场上销售的热敏打印机，由于它的无声、快速、简单、可靠等众多优点，得到日益广泛地应用，与其配套使用的热敏书写头，经不断地改进，已由早期的热针型、厚膜型发展到目前的高密度薄膜型，采用大规模集成电路工艺制成。在品类繁多的进口产品中，日本田中制作所技术部和三菱公司推出的热敏书写头可作为代表（如图1b、图2b所示）其结构特点是：在基板上按所设计的电路图形经掩模、光刻蚀和真空蒸镀等微细加工工艺将热敏电阻、二极管、驱动器、锁存器和译码器等做成集成块，产品的性能优良：打印密度5～6点／毫米，打印时间10毫秒／线，散热时间2～5毫秒，并且由于采取在铝板上涂敷釉层衬底使与热敏纸有良好的接触而获得高热传导率，又由于电阻、电容、导线均采用镍铬合金和钽等稳定性好的合金材料而获得高发热效率；并且在发热体外层采用了高硬度绝缘性良好的耐磨保护层（五氧化二钽和二氧化硅），从而起到了耐磨和防氧化的双重作用，但是该产品对使用条件要求极高，使用不善极易损坏，而我国目前工艺水平尚无法生产。欲购热敏书写头，必须购置包括书写头、逻辑匹配板在内的整个集成块，则价格昂贵，约相当于整机价格的一半。并且各类进口的热敏打印机的书写头均无通用接口，并且还需使用专门的热敏纸。

国内仅有上海仪器仪表研究所研制生产的热敏型记录仪，与其配套使用的热敏书写头，由陶瓷基板及置于板上的七个热敏电阻和外接驱动电路组成，还需由步进电机和高速回转轴带动在热敏纸上作横向移动来实现书写，基本上还属移动式记录仪，噪音达55分贝，并且只能记录阿拉伯数字和部份英文字母，而不具备打印汉字和图形的功能。

本实用新型之目的在于提供一种与数字器件有通用接口的，能适于国内现有的热敏打印机和热敏纸使用的，而且我国目前工艺水平能实现的，具有较好性能价格比的基板、发热电阻、阵列二极管和金属膜电容一体式的数字扫描式热敏书写头，以解决现有技术存在的问题。

本实用新型可以采取如下技术解决方案：应用半导体器件制造工艺－－微细加工工艺中的精缩制版、光刻掩模和真空蒸镀等工艺技术，在玻璃或陶瓷基板的A面（如图1a所示），根据电路原理图（图2a）在其上作图并蒸镀所需数量的发热热敏电阻和公共导电薄膜，以及用外延法生成与热敏电阻数量相等、起反向阻流作用的阵列N型二极管，使热敏电阻的一端与二极管相接，另一端与公共导电薄膜相接，此公共导电薄膜一直延至基板的另一面（图1a中的B面），并在两面溅射一层二氧化硅绝缘层，然后在B面再蒸镀一层金属膜形成金属膜电容，兼起基板的散热和热敏电阻热特性均匀化的作用，同时，该电容与一外接可调大功率电阻构成微分电路，用以提高热敏电阻的电流峰值（如图3a所示），加速发热和散热时间，从而提高了热敏纸的书写速度，至此形成了基板、热敏电阻、金属膜电容、阵列二极管一体式的热敏书写头，其性能指标为：打印密度2～10点／毫米；打印速度15毫米／线。只需按各类热敏打印机书写头之逻辑匹配关系设计一电路接口即可使用本实用新型的热敏书写头。

本实用新型附图说明如下：

图1：a.本实用新型之结构示意图；

b.日本田中制作所与三菱公司之热敏书写头结构简图；

图2：a.本实用新型之电路原理图；

b.日本田中制作所与三菱公司之热敏书写头电路原理图；

图3：微分电路作用示意图（a.一般电路；b.微分控制电路）

现结合附图对本实用新型作进一步描述：

图1a中所示之热敏书写头包括由硼硅酸玻璃材料（也可以用氧化铝、铍陶瓷片或氟玻璃膜金属板）制成的基板（1）、镍铬合金膜（也可以用氮化钽、铬、锆或铜材）形成的热敏电阻（2）、铝金属膜导体（3）、起反向阻流作用的N型二极管（4）和（4a）、镀金铝导线（5）、外接导线基座（6）、用于密封的硅胶（7）、五氧化二钽的耐磨层（8）、二氧化硅的绝缘层（9）、电容两极引线（10）和（10a）、电容的二氧化硅绝缘层（11）和外极板金属片（12）等元件组成。

具体实施过程如下：在净化车间条件下，应用微细加工技术，将一块长150毫米、宽50毫米、厚2毫米（全长曲度不超过5～10微米的硼硅酸玻璃基板（也可以用氧化铝、铍陶瓷片或氟玻璃膜金属板）用四氯化碳和无水乙醇去油清洗并烘干，放入真空镀膜机（真空度为10^－5～10^－6水银毫米以上）用含镍80％和铬20％的镍铬合金丝（也可以用氮化钽、铬或铜材）通电蒸发成蒸气沉积于基板上（此时温度为350℃）形成公共导电膜，然后根据图2a所示的电路原理图在其上作图，用光刻掩模法在沉积的导电膜上制成热敏电阻（其阻值在0.2～600欧姆范围内），再用外延扩散法制成与热敏电阻相等数量的N型二极管（阵列），与此同时在基板的B面（图1a）蒸发沉积一层厚度为1～5微米的镍铬合金膜，即由A面导电膜延伸而形成的，并用超声切焊机将沉积生成的热敏电阻的公共导电膜与作为电容一个极板的金属膜焊接在一起，将阵列二极管的两极用25微米金丝分别焊在热敏电阻和基板上，再在基板的两面上分别用真空溅射法溅射一层二氧化硅（也可以用硅胶或火漆）作为绝缘层，然后再在B面上蒸发沉积一层镍铬金属膜形成金属膜电容（电容为500～20000微微法），它与一外接可调大功率电阻（0～2千欧）组成微分电路，用以提高热敏电阻上初始电流峰值（如图3a所示），最后在二极管和引线处用绝缘硅胶充填，以防氧化并兼起绝缘作用。其工作过程是这样的：由电脑8位数字输出口发出与所印字符相对应的矩形脉冲电流经数字驱动开关到热敏书写头，其中的微分电路形成的脉冲电流峰值使热敏电阻加热，此时与基板紧密接触的热敏纸受热后颜色发生变化，形成字符和图象，其字符和图象的点阵与书写头上的发热热敏电阻相对应。

本实用新型相比现有技术具有如下优点：

1、采用基板、热敏电阻、金属膜电容、阵列二极管一体式结构便于替换进口热敏打印机的热敏书写头，只需根据该类产品的逻辑关系设计电路接口并配置电脑8位输出接口即可使用本发明之热敏书写头；

2、采用微分电路用以提升热敏电阻之初始电流峰值，实现快速加热和散热，从而缩短了书写时间，并且由于可调电阻可调节温度变化从而可适应不同热敏纸要求；

3、结构简单，工艺要求低，适于我国目前工艺水平生产，成本仅为国外同类产品价格的1／10。

Claims

1、一种热敏书写头，由基板、发热电阻、二极管、驱动器、锁存器和译码器等组成，其特征在于：应用微细加工工艺，按电路原理图将基板、热敏电阻、二极管和金属膜电容做成一体，即在玻璃或陶瓷基板的一面制成所需数量的发热热敏电阻(阵列)和起反向阻流作用的N型二极管(阵列)，二者一一串接，并溅射一层绝缘层，阵列二极管的每端与外部驱动电路即电脑8位数字输出口、数字开关按逻辑关系连接；在基板的另一端制成金属膜电容(由两层导电膜及其间夹有一层绝缘层形成)，它还兼有快速散热的作用，该电容的一极与热敏电阻做成一体，另一极与外驱动电路相接，其两极还并联一外接可调电阻，二者组成微分电路，用以提高热敏电阻上的电流峰值和热敏纸的书写速度。

2、根据权利要求1的热敏书写头，其特征是：基板可用硼硅酸玻璃、氧化铝和铍陶瓷片或氟玻璃膜金属板制成；

3、根据权利要求1的热敏书写头，其特征是：热敏电阻的阻值为0.2～600欧姆；

4、根据权利要求1的热敏书写头，其特征是：微分电路中的电容容值为500～20000微微法，可调大功率电阻的阻值为0～2千欧；

5、根据权利要求1的热敏书写头，其特征是：热敏电阻、金属膜电容的极板和导电体薄膜可用镍铬合金、氮化钽、铬、锆或铜等材料蒸镀而成。