DE2602194A1

DE2602194A1 - Thermischer drucktraeger

Info

Publication number: DE2602194A1
Application number: DE19762602194
Authority: DE
Inventors: Takeshi Miwa; Juichiro Ozawa
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-01-21
Filing date: 1976-01-21
Publication date: 1976-07-22
Also published as: DE2602194C2; US4030408A

Description

Pa'ttntanv.äüj BODO München 22 · Steinsdorfstraße 21 - 22 ■ Telefon 089 / 29 84 62

A 7649

JUICHIRO OZAWA, c/o Susumu Industrial Co., Ltd. No. 14, Umamawashi-cho, Kamitoba, Minami-ku, Kyoto-shi / JAPAN

Thermischer Druckträger

Die Erfindung betrifft einen thermischen Druckträger mit verlängerter Lebensdauer und mit dem ein genaues thermisches Muster auf ein wärmeempfindliches Papier aufgebracht werden kann, wobei dieses Papier in der Weise zubereitet ist, daß farbige Abbildungen auf den Flächen entstehen, welche einer vorbestimmten Wärmemenge ausgesetzt worden sind. Auf diese Weise lassen sich Schriftzeichen, Figuren oder Muster, welche sich in Farben darstellen, auf einfache Weise erzeugen.

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In herkömmlicher Weise werden derartige thermische Druckträger bzw. thermische Druckköpfe in Verbindung mit Widerstandsfilmelementen verwendet, welche durch Vakuumaufdampfen hergestellt worden sind. Wärmeerzeugende Elemente aus einem dickeren Widerstandsfilm, welcher im Siebdruckverfahren hergestellt worden ist oder Widerstands elemente, welche aus Kristallhalbleitern, zu deren Erzeugung ein selektives Dispersionsverfahren durchgeführt worden ist, hergestellt sind (diese Widerstandselemente werden im folgenden als wärmeerzeugende Elemente bezeichnet), sind in Reihen oder in Form einer Matrix angeordnet. Unter Anwendung Joule'scher Wärme, welche durch einen gepulsten elektrischen Strom, der wahlweise durch diese Elemente geschickt wird, erzeugt ist, kann man Muster, Schriftzeichen oder Figuren auf einem wärmeempfindlichen Papier sichtbar machen. Wenn das wärmeempfindliche Papier aufliegend auf dem Druckträger auf diesem abgerollt wird, ergeben sich Schwierigkeiten dahingehend, daß der Druckträger sich abnutzt und die wärmeerzeugenden Elemente aufgrund der Reibung zwischen den wärmeerzeugenden Elementen und dem wärmeempfindlichen Papier abgenutzt werden. Um die Druckträger vor den im vorstehenden beschriebenen Beschädigungen zu schützen, hat man beispielsweise auf der Oberfläche der wärmeerzeugenden Elemente verschiedene abriebfeste Überzüge aufgebracht. Durch den abriebfesten Überzug auf den wärmeerzeugenden Elementen wird jedoch der thermische Widerstand zwischen den wärmeerzeugenden Elementen und dem wärmeempfindlichen Papier erhöht und es entstehen Schwierigkeiten hinsichtlich des War me Verlustes bei derartigen thermischen Druckträgern. Es ist daher bis jetzt noch nicht gelungen, eine zufriedenstellende Druckmöglichkeit zusammen mit einer ausreichenden Lebensdauer des Druckträgers zu erhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen thermischen Druckträger bzw. Druckkopf mit langer Lebensdauer zu zeigen, der eine hervor-

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ragende thermische Beeinflussung des wärmeempfindlichen Papieres gewährleistet, wobei gleichzeitig der Abrieb des Druckträgers bzw. die Abnutzung des Druckträgers aufgrund der Reibung mit dem wärmeempfindlichen Papier auf ein Minimum gesenkt ist.

Diese Aufgabe wird durch einen thermischen Druckträger gelöst, der gekennzeichnet ist durch eine Isolator grundplatte, deren obere Fläche mit mehreren linearen Ausnehmungen versehen ist und deren zwischen den Ausnehmungen verbliebene Flächenteile mit einem wärmeempfindlichen Papier beim Druckvorgang in Berührung bringbar sind, wobei die wärmeerzeugenden Elemente gegen Abnutzung geschützt sind.

In den Figuren sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Anhand dieser Figuren soll die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 Konstruktionen des thermischen Druckträgers;

Fig. 5 eine Seitenansicht;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der Anordnung der Fig. 5;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungs

beispieles;

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Vorrichtung der Fig. 4;

Fig. 9 eine Seitenansicht davon;

Fig. 10 eine vergrößerte schnittbildliche Ansicht entlang der

Linie A-A in der Fig. 7;

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Fig. 11 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungs-

beispieles;

Fig. 12 eine Ansicht von oben und eine Ansicht von unten der

Ausführungsform nach der Fig. 11;

Fig. 14 die gesamte Umfangsfläche des Körpers in der Fig. 11;

Fig. 15 ein elektrisches Schaltbild für das Ausführungsbeispiel

in der Fig. 11;

Fig. 16 Schnittbilder entlang der Linien B-B und C-C der Fig.

und 17 ,

und

Fig. 18 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Fig. 16.

Eine Isolatorgrundplatte 1 besteht aus Keramik. Der Querschnitt dieser Platte ist in der Fig. 1 dargestellt. Durch maschinelle Bearbeitung sind in einer oberen Oberfläche 2 der Isolator grundplatte mehrere Ausnehmungen bzw. Vertiefungen 3 eingebracht, wie das in Fig. 2 dargestellt ist. Diese Ausnehmungen besitzen bevorzugt eine Tiefe von 10 - 5 μ, eine Breite von 0,1 -0,3 mm und einen Abstand von 0,3 -0,5 mm. Neben der maschinellen Herstellung ist auch die Herstellung durch Photoätzen möglich.

Anschließend werden wärmeerzeugende Elemente 5, beispielsweise Widerstandsfilme, aus Chromnickel auf Bodenflächen 4 der Ausnehmungen 3 aufgebracht. Anschließend werden abriebfeste Schutzfilme aus SiC, SiO₂ oder dgl. über den wärmeerzeugenden Elementen 5 aufgebracht, so daß die aus der Fig. 3 noch ersichtlichen Vertiefungen aufgefüllt werden. Es werden dann noch Elektroden 7a, 7b an beide

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Enden der wärmeerzeugenden Elemente 5 befestigt, so daß sich ein vollständiger thermischer Druckträger 8, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, ergibt.

Die Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf den Druckträger in der Fig. 4 und die Fig. 9 ist eine Seitenansicht davon. Wie zu ersehen ist, sind Verbindungsdrähte 11a und 11b für die Elektroden 7a und 7b vorgesehen. Die Enden der Verbindungsdrähte sind mit Anschlüssen 13a und 13b versehen. Über den wärmeerzeugenden Elementen 5 des thermischen Druckträgers ist eine Andruckrolle 14 angeordnet. Mit dieser kann ein wärmeempfindliches Papier 9 gegen die wärmeerzeugenden Elemente 5 angedrückt werden. Aufgrund der Drehung der Andruckrolle wird das wärmeempfindliche Papier in Pfeilrichtung weitergeschoben.

Ein AusfUhrungsbeispiel eines thermischen Druckträgers 81 besitzt eine zylindrische Form und wird von einem Paar Trägerplatten 10 abgestützt. Die thermischen Elektroden 7a, 7b liegen außer Berührung mit dem wärmeempfindlichen Papier 9, welches in die Nähe der oberen Oberfläche der wärmeerzeugenden Elemente 5 gebracht ist. Diese Ausführungsform des thermischen Druckträgers 81 ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt, wobei in der Fig. 6 eine perspektivische Ansicht gezeigt ist. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind an den thermischen Elektroden 7a, 7b Verbindungsdrähte 11a, 11b angeschlossen.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu ersehen, daß der thermische Druckträger gemäß der Erfindung gegenüber den zu erwartenden Abnützungen infolge der Reibung beim Transport des wärmeempfindlichen Papiers, welches mit der oberen Oberfläche des thermischen Druckträ-

/ist
gers in Berührung liegt, geschützt:. Diese Schutzwirkung ergibt sich insbesondere durch die Oberfläche der Isolator grundplatte 1 an Flächenbereichen 12, welche zwischen den Ausnehmungen bzw. Einschnitten

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übrig geblieben sind und welche abriebfest sind. Aufgrund dieser verbliebenen Flächenbereiche kann der Schutzfilm 6 relativ dünn bemessen werden und demzufolge gewährleistet der thermische Druckträger nach der Erfindung eine ausgezeichnete thermische Ansprechbarkeit, wobei die Lebensdauer des Druckträgers gegenüber bekannten Druckträgern verlängert ist.

In der Fig. 7 ist ein Druckträger dargestellt, dessen wärmeerzeugende Elemente 5 den gleichen Aufbau haben wie die war meerzeugenden Elemente in der Fig. 5. Die wärmeerzeugenden Elemente sind in Form einer Matrix eingebettet, wobei deren Funktion und Wirkung im wesentlichen die gleiche ist wie im vorstehenden beschrieben.

Die Fig. 10 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt entlang der Linie A-A in der Fig. 7, wobei mit 15 und 16 Elektroden bezeichnet sind, die an beiden Seiten der wärmeerzeugenden Elemente vorgesehen sind. Mit 17 und 18 sind Verbindungsleiter bezeichnet, welche von den Elektroden durch die Isolator grundplatte 1 zur Bodenfläche der Platte durchgeführt sind. Die unteren Enden der Anschlußleiter sind mit Anschlüssen 19, 20 versehen, an die Leitungen 21 und 22 angeschlossen sind.

In den Fig. 11 bis 18 sind weitere Ausführungsbeispiele dargestellt mit thermischen Druckträgern, welche für ein Linienpunkte-System anwendbar sind.

Die thermischen Druckträger vom sogenannten Linienpunkte-Typ sind . so ausgestaltet, daß mehrere äußerst kleine wärmeerzeugende Elemente in einer Reihe angeordnet sind. Diese Druckträger wurden zunächst zum Aufzeichnen von Buchstaben, Figuren oder dgl. für den Ausgangsdrucker von Minirechnern, Fernbildempfängern und dgl. mehr verwendet. Für die Verbesserung der Druckqualität ist eine bedeutend

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höhere Punktdichte der wärmeerzeugenden Elemente erwünscht. Als Standard gilt gegenwärtig eine Dichte von 3 bis 4 Punkten pro mm. Man ist jedoch bestrebt, noch kleinere wärmeerzeugende Elemente herzustellen und Dichten zu erreichen von etwa 5 bis 6 Punkten pro mm, wobei der Abstand ρ der in einer Linie angeordneten Punkte etwa 0,2 bis 0,16 mm beträgt.

Um thermische Druckträger mit einer derart hohen Dichte herzustellen, ergeben sich nicht nur Probleme hinsichtlich der geringen Abmessungen der wärmeerzeugenden Elemente aus Widerstandsmaterial, sondern es ergibt sich auch das Problem, wie die Elektroden für die äußeren Anschlußdrähte mit den sehr kleinen wärmeerzeugenden Elementen verbunden werden können, wobei insbesondere der im vorstehenden genannte geringe Abstand zwischen den einzelnen wärmeerzeugenden Elementen vorhanden sein soll. Die Abstände zwischen den Elektroden sind sehr gering, was insbesondere zu unvermeidbaren technischen Schwierigkeiten führt, wenn die Elektroden 7a, 7b an beiden Seiten der wärmeerzeugenden Elemente vorgesehen sind, um sie mit den Anschlußdrähten lla und 11b, wie es in den Fig. 5 bzw. 6 dargestellt ist, zu verbinden. In der Fig. 5 sind die Elektroden an den rechten und linken Seiten der wärmeerzeugenden Elemente und in den Fig. 11 bis 15 an den oberen und unteren Seiten der wärmeerzeugenden Elemente angeordnet.

Dieser Schwierigkeit kann aus dem Weg gegangen werden, wenn man eine Anordnung gemäß den Fig. 11 bis 18 verwendet. Die Ausführungsbeispiele in diesen Figuren besitzen einen zylindrischen Grundkörper la, an dessen Umfangsfläche wärmeerzeugende Elemente in geraden Linien und leitfähige Filme 23a und 23b, welche abwechselnd an die oberen und unteren Seiten benachbarter wärmeerzeugender Elemente 5 (O₁, 5„ ... 5 )

χ. δ η

angeschlossen sind, angeordnet sind. Die leitfähigen Filme bilden hierbei eine Zickzackanordnung und sind vom oberen Teil zum unteren Teil

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des zylindrischen Grundkörpers la entlang der Umfangsflache geführt, wo sie zu einem gemeinsamen Elektrodenanschluß 23 an der Unterseite des zylindrischen Grundkörpers zusammengeführt sind. Es wird hierdurch ein Verbindungssystem aus den leitfähigen Filmen 23a, 23b und dem gemeinsamen Elektrodenanschluß 23 gebildet.

In den vorstehend genannten Zeichnungen sind mit 24a und 24b Elektrodenanschlüsse bezeichnet für den Anschluß der Anschlußdrähte lla und 11b an die wärmeerzeugenden Elemente 5 (O₁, 5₀ ... 5 ). Die vorstehend

jl 4 η

genannten Elektrodenanschlüsse sind abwechselnd an beiden Seiten benachbarter wärmeerzeugender Elemente vorgesehen, so daß sich auch hier eine Zickzackanordnung ergibt. Die Elektrodenanschlüsse 24a und 24b sind zwischen den leitfähigen Filmen 23a, 23a und 23b, 23b entsprechend angeordnet, d.h. das wärmeerzeugende Element 5. ist mit dem Elektrodenanschluß 24a an seinem oberen Ende versehen und mit dem leit fähigen Film 23b an seinem unteren Ende verbunden. Das wärmeerzeugende Element 5„ ist an seinem oberen Ende mit dem leitfähigen Film 23a verbunden und mit dem Elektrodenanschluß 24b an seinem unteren Ende versehen. Demzufolge bilden die Elektrodenanschlüsse und die leitfähigen Filme, welche abwechselnd an benachbarten aufeinanderfolgenden wärmeerzeugenden Elementen vorgesehen sind, eine Zickzackanordnung. Demzufolge ist der Abstand ρ entsprechender Elektrodenanschlüsse 24a bzw. 24b doppelt so groß wie der Abstand ρ der wärmeerzeugenden Elemente in der Anordnung. Das bedeutet, daß die Elektrodenanschlüsse 24a und 24b einen Abstand voneinander aufweisen, welcher doppelt so groß ist als der Abstand der Elektrodenanschlüsse 7a, 7a

und 7b, 7b in den Vorrichtungen der Fig. 5 und 6, wo die

Elektrodenanschlüsse 7a, 7b für die Anschlußdrähte an beiden Seiten der wärmeerzeugenden Elemente angeordnet sind (in der Fig. 5 sind sie an der linken und rechten Seite der wärmeerzeugenden Elemente vorgesehen). Demzufolge ergeben sich Vorteile bei der Kontaktierung,

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beispielsweise durch Verlöten oder Verschweißen der Elektrodenanschlüsse 24a und 24b mit den Anschlußdrähten lla und 11b, welche zu äußeren Schaltungen geführt sind. .

Indem nun an die notwendigen Elektrodenanschlüsse 24a, 24b und an den gemeinsamen Elektrodenanschluß 23 gemeinsam eine Spannung eingelegt wird, können die notwendigen wärmeerzeugenden Elemente erhitzt werden, um dem Druckträger seine ihm zukommende Funktion zu verleihen.

Der im vorstehendien beschriebene Druckträger weist in einer Linie eine hohe Punktdichte auf. Ferner besitzt er ein hohes thermisches Anspruchsvermögen und eine lange Lebensdauer, da er gegen Abrieb geschützt ist. Aufgrund der Flächenteile 12 auf der Umfangsflache des zylindrischen Grundkörpers la wird der Druckträger gegen Abrieb aufgrund der Reibung zwischen dem Druckträger und dem wärmeempfindlichen Papier 9, das unter Druckanwendung zur Anlage gebracht wird, geschützt. An den Stellen des Grundkörpers, an denen keine Ausnehmungen bzw. Einschnitte vorhanden sind, besteht der zylindrische Grundkörper aus einem gegen Abrieb widerstandsfähigen Material. Demzufolge kann der Schutzfilm 6, welcher über das wärmeerzeugende Element 5 gelegt ist, relativ dünn bemessen sein. Da ferner der Grundkörper la als Zylinder ausgebildet ist, können die leitfähigen Filme 23a, 23b auf der Umfangsfläche desselben und auch der gemeinsame Elektrodenanschluß 23, der sich an der Unterseite erstreckt sowie die Elektrodenanschlüsse 24a, 24b durch Vakuumaufdampfen eines leitfähigen Metalles hergestellt sein. Diese TeOe sind gegen Berührung mit dem wärmeempfindlichen Papier 9 geschützt, welches mit der oberen Oberfläche der wärmeerzeugenden Elemente 5 in Berührung gebracht wird.

Wie schon erwähnt, besitzt der thermische Druckträger gemäß der Erfindung Vorteile dahingehend, daß er eine ausgezeichnete Wärmeübertra-

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gung bei gleichzeitiger Verlängerung der Lebensdauer aufweist. Die Lebensdauerverlängerung ergibt sich aus der Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb und außerdem kann eine höhere Punktdichte erzielt werden. Dies resultiert daraus, daß man einen ausreichenden Abstand für die Anordnung der Elektrodenanschlüsse für die nach außen geführten Anschlußdrähte fur die wärmeerzeugenden Elemente gewinnt. Demzufolge ergibt sich ein breites Anwendungsfeld für den Druckträger. Er kann beispielsweise bei Bildtelegraphieempf ängern verwendet werden oder als Ausgaqgsdrucker yon Minicomputern und dgl. mehr, wobei die Herstellungskosten niedrig sind.

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Claims

Patentansprüche

1. \ Thermischer Druckträger, gekennzeichnet durch einen TSOliergrundkörper (1, la), dessen obere Fläche mit mehreren Ausnehmungen (3) versehen ist, in welchen wärmeerzeugende Elemente (5) eingebettet sind und durch zwischen den Ausnehmungen verbliebene Oberflächenteile (12) des Isolator grundkör per s, welche während des Druckvorganges mit einem wärmeempfindlichen Papier (9) in Berührung bringbar sind, so daß die wärmeerzeugenden Elemente vor Abrieb geschützt sind.

2. Thermischer Druckträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolatorgrundkörper als Platte oder zylinderförmig ausgebildet ist.

3. Thermischer Druckträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (3) mit den darin eingebetteten wärmeerzeugenden Elementen (5) auf der zylindrischen Umfangsfläche des Grundkörpers (la) in einer Reihe angeordnet sind in der Weise, daß der Reibungseinfluß des wärmeempfindlichen Papiers (9) auf die äußere Umfangsfläche des Grundkörpers beschränkt ist und daß Elektrodenanschlüsse (24a, 24b) für den Anschluß äußerer Anschlußdrähte (Ha, lib) an die wärmeerzeugenden Elemente abwechselnd an einer der beiden Seiten der in der Reihe aufeinanderfolgenden wärme erzeugenden Elemente angeordnet sind in der Weise, daß der Abstand (p) der Elektrodenanschlüsse größer ist als der Abstand (p) der aufeinanderfolgenden wärmeerzeugenden Elemente.

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