DE3134753A1

DE3134753A1 - Thermischer druckkopf

Info

Publication number: DE3134753A1
Application number: DE19813134753
Authority: DE
Inventors: Hideo Kyoto Taniguchi; Yutaka Takatsuki Osaka Tatsumi
Original assignee: Toyo Electronics Industry Corp Kyoto; Toyo Electronics Industry Corp
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1980-09-08
Filing date: 1981-09-02
Publication date: 1982-06-24
Also published as: US4476377A; JPS5749579A; IT8149247A0; US4489485A; IT1171513B; FR2489749A1; JPS6150789B2; US4463246A; FR2489749B1

Description

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KÜHHORNSHOFWEG 10 S-öfcT.

POSTSCHECK-KONTO FRANKFURT/M. 3423-605

DRESDNER BANK. FRANKFURT/M. 2300308 TELEFON: 56 10 78

TELEGRAMM: KNOPAT Κι J

<J* QQ TELEX: 411 877 KNOPA D

TOYO ELECTRONICS INDUSTRY CORPORATION KYOTO, JAPAN

Thermischer Druckkopf

Die Erfindung "bezieht sich auf einen thermischen Druckkopf nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. 5

Bei einem bekannten thermischen Druckkopf ist auf einer Unterlage aus elektrisch isolierendem Material, wie Keramik, eine Glasurschicht aufgebracht, auf deren Oberfläche thermische Druckelemente aus elektrischem Widerstandsmaterial vorgesehen sind. In der Regel wird die Glasurschicht dadurch ausgebildet, daß die Glasur auf der Oberfläche der Unterlage aufgebracht und das aufgebrachte Material gesintert wird. Durch dan .'5irrturn wird Jedoch der Hand der Glasurschicht erhöht, so daß er vorspringt. Der Vorsprung wird offenbar durch die Oberflächenspannung des Glasurmaterials gebildet, während es abkühlt und aushärtet, nachdem es bis zum Erweichen erwärmt wurde.

Wenn ein Druckkopf mit einem derartigen Vorsprung auf der Glasur- oder Glasschicht gegen ein Blatt aus wärmeempfindlichem Papier zum thermischen Bedrucken gedrückt wird, verbleibt ein Spalt zwischen dem

Papier und den thermischen Druckelementen des Druckkopfes, so daß eine wirksame Übertragung der Wärme von den Druckelementen auf das Papier verhindert und demzufolge ein unvollständig eingefärbter oder schwacher Abdruck bewirkt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Druckkopf der gattungsgemäßen Art anzugeben, der einen klaren Abdruck ergibt.
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Diese Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Maßnahmen gelöst.

Weiterbildungen dieser Lösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Druckkopfes wird ein Vorsprung am Rand der Glasurschicht vermieden. Zwischen den thermischen Druckelementen und dem wärmeempfindlichen Papier ist daher ein enger Kontakt sichergestellt, der einen klaren Abdruck ergibt. Ein auf der Unterlage vorgesehener Hilfsvorsprung verhindert ein Kippen des Druckkopfes um den die Druckelemente aufweisenden Vorsprung, so daß die Druckelemente stets großflächig gegen das zu bedrukkende Papier gedrückt werden.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachstehend anhand der Zeichnungen bevorzugter AusführungsbeispieLe näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht eines bekannten thermischen Druckkopfes,

Fig,, 2 eine Seitenansicht des Druckkopfes nach Fig» 1,

Fig. 3 eine Unteransicht des Druckkopfes nach Fig. 1,

Figo 4 eine Seitenansicht des Druckkopfes nach Fig. 1 während des Betriebs,

Fig. 5 eine Vorderansicht eines abgewandelten Druckkopfes,

Fig. 6 eine Seitenansicht des Druckkopfes nach

Fig. 5,
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Fig» 7 eine Unteransicht des Druckkopfes nach

Fig. 5,

Fig. 8 eine Seitenansicht des Druckkopfes nach Fig_e 5 während des Betriebs,

Fig«, 9 eine schematische Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig„10 eine Seitenansicht des Druckkopfes nach Fig. 9,

Fig.11 ein vergrößerter Querschnitt des

Druckkopfes nach Fig. 9, 30

Fig.12 ein vergrößerter Teil der Glasurschicht

nach Fig. 9,

Fig.13 eine schematische Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 14 eine vergrößerte Vorderansicht eines Teils der Glasurschient nach Fig. 13_f

Fig. 15 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Druckkopfes während des Betriebs,

Fig. 16 und 17 schematische Darstellungen von Fehllagen des Druckkopfes,

Fig. 18 eine schematische Seitenansicht eines

weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 19 eine perspektivische Ansicht des Druckkopfes

nach Fig. 18 und
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Fig. 20 einen vergrößerten Querschnitt des Druckkopfes nach Fig. 19.

Nach den Fig. 1 bis 3 hat der Druckkopf eine Unterlage 1 aus elektrisch isolierendem Material, wie Keramik. Auf der Unterlage 1 ist eine Glasurschicht 2 durch Aufdrucken und anschließendes Sintern ausgebildet. Auf der Oberfläche der Glasurschicht 2 sind thermische Druckelemente 3 vorgesehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Druckelemente in einer einzigen geraden Reihe angeordnet. Sie können in Abhängigkeit vom Anwendungsfall des Druckkopfes auch anders angeordnet sein.

Die Druckelemente 3 bestehen aus einem elektrischen Widerstandsmaterial. Sie sind in Form von Streifen auf der Glasurschicht im Druckverfahren aufgebracht oder im Vakuum aufgedampft, so daß sie in Längsrichtung der Glasschicht auseinanderliegen. Ferner sind an jedem Streifen zwei elektrisch leitende

— ν —

Schichten in der Weise angebracht, daß sie einen Abstand quer zu demjenigen Teil des Streifens aufweisen, der frei bleiben soll, um als thermisches Druckelement zu wirken.
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Wenn die beiden leitfähigen Schichten an eine elektrische Spannungsquelle angeschlossen werden, wird der zwischen den beiden leitfähigen Schichten liegende elektrische Widerstandsstreifen erwärmt, so daß er als Druckelement wirkt.

Zur Ausbildung der Glasurschicht wird Glasurmaterial auf der Unterlage im Siebdruckverfahren aufgebracht und dann gesintert. Wie bereits erwähnt wurde, wird beim Sintern der Rand der Glasurschicht überhöht, so daß er einen Vorsprung 4 bildet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist am oberen Ende der Glasurschicht kein Vorsprung vorhanden. Pies wird dadurch erreicht, daß eine einzige Glasschicht in der Weise aufgebracht wird, daß sie sich über eine querverlaufende mittlere Grenzlinie auf einer plattenförmigen Unterlage hinwegerstreckt, deren Fläche doppelt so groß wie die der Unterlage eines einzelnen Druckkopfes ist, und daß dann die plattenförmige Unterlage längs der Grenzlinie in zwei Unterlagen zerschnitten wird, so daß an den Schnittenden der beiden getrennten Unterlagen kein Vorsprung gebildet wird. In der Praxis wird eine noch größere plattenförmige Unterlage verwendet, auf der zahlreiche Glasurschichten aufgesintert sind, wobei jede Schicht eine doppelt so große Fläche wie die eines einzelnen Druckkopfes bedeckt.

Wenn der Druckkopf 1 gemäß Fig. 4 gegen eine Schreibmaschinen-Walze 5 gedrückt wird, liegt praktisch nur der Vorsprung 4 der Glasschicht 2 an der Walze 5 an,

so daß ein guter Kontakt zwischen den Druckelementen 3 auf der Oberfläche der Glasurschicht und einem (nicht dargestellten) Blatt aus wärmeempfindlichen Papier auf der Oberfläche der Walze 5 verhindert wird. Die Folge ist, daß entweder überhaupt kein Abdruck möglich ist oder der Farbabdruck unvollständig oder zu schwach wird.

Wenn jedoch die Breite W der Glasurschicht 2 bis auf weniger als 0,8 mm und gleichzeitig ihre Dicke auf weniger als 40 Mikrometer verringert wird, hat sich gezeigt, daß sich die Vorsprünge an den sich gegenüberliegenden Rändern der Glasurschicht so vereinigen, daß die Glasurschicht zu einem langgestreckten Vorsprung oder Wulst wird, der etwa einer Nissen-Hütte ähnelt und eine Querschnittsform wie eine plankonvexe Linse aufweist. Am unteren Ende der Glasschicht 2 wird jedoch immer noch ein Vorsprung gebildet.

Verkürzt man die Länge der Glasurschicht ebenfalls bis auf etwa 0,8 mm, dann wird auch die Bildung des Vorsprungs am Längsende der Glasurschicht verhindert. Eine so geringe Länge reicht jedoch nicht zur Aufbringung mehrerer thermischer Druckelemente auf der Glasschicht aus.

Wenn ein derartiger Druckkopf, der nur am unteren Ende der Glasschicht 2 einen Vorsprung aufweist, gegen eine Schreibmaschinen-Walze gedrückt wird, legt sich ebenfalls praktisch nur der Vorsprung an der Walze an. Um die Anlage dieses Vorsprungs an der Walze zu vermeiden, kann die Glasschicht langer als die Oberfläche der Walze ausgebildet werden, wie es in Fig. 8 dargestellt ist, so daß sich die Glasschicht nur in dem neben dem Vorsprung 4 liegenden

Bereich an der Walze anlegt. Wenn jedoch die Glasschicht nicht hinreichend lang ausgebildet Wird, hat selbst eine geringfügige Relatiwerschiebung zwischen Druckkopf und Walze beim Dructei zur Folge, daß der Vorsprung dennoch gegen die Walze gedrückt wird. Um dies zu vermeiden, muß eine solche Relatiwerschiebung eng begrenzt werden.

Um die Bildung eines derartigen Vorsprungs gemäß den Fig. 5 und 6 am unteren Ende der Glasurschicht zu vermeiden, ist erfindungsgemäß ein Bereich oder Teil zur Verringerung der Oberflächenspannung des MaIH¹IaIs der Glasurschicht in der Nähe des Längsendes der Glasurschicht, in dem der Vorsprung gebildet würde, vorgesehen. Der Verringerungsbereich oder -teil kann dadurch ausgebildet werden, daß die Glasurmaterialmenge pro Flächeneinheit der Berührungsfläche mit der Unterlage in diesem Bereich oder Teil kleiner als in den anderen Bereichen oder Teilen der Glasurschicht gewählt wird.

Wie die Fig. 9 bis 11 zeigen, wird bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel die Glasur auf der Oberfläche einer Unterlage 1 durch Drucken und Sintern zur Ausbildung einer Glasurschicht 2 aufgebracht, auf der mehrere thermische Druckelemente ausgebildet werden.

Wie Fig. 11 im einzelnen zeigt, wird jedes Druckelement 3 in der Weise ausgebildet, daß über der Glasurschicht 2, die einen plankonvexen Querschnitt aufweist, eine Heizschicht aus einem elektrischen Widerstandsmaterial aufgebracht wird und dann zwei elektrisch leitende Schichten 7 und 7¹ auf der Heizschicht 6 an sich gegenüberliegenden Seiten dieser Schicht 6 quer zur

Glasurschicht aufgebracht werden, wobei die obere Fläche der Heizschicht 6 freigelassen wird, um das Druckelement 3 zu bilden.

Die gesamte Oberfläche des Druckkopfes ist vorzugsweise mit einem Schutzfilm 8 aus reibfestem Material überzogen.

Da hierbei die Breite und Dicke der Glasurschicht 2 kleiner als 0,8 mm bzw. 40 Mikrometer gewählt sind, ergibt sich an den seitlichen Rändern der Glasurschicht kein Vorsprung, so daß diese Glasurschicht als einzelner langgestreckter Vorsprung oder Wulst, ähnlich der Form einer Nissen-Hütte, erscheint.

Um die Glasurschicht 2 mit einem Bereich zur Veringerung der Oberflächenspannung der Glasur zu versehen, 1st der Hauptteil oder -bereich 12 der Glasurschicht 2, in dem die Heizelemente angeordnet sind, mit einer nach unten gerichteten Verlängerung 11 versehen, die sich zum unteren Ende hin verjüngt, so daß sie den Verringerungsbereich bildet. Im einzelnen wird die Glasur auf der Unterlage 1 im Siebdruckverfahren mittels einer Siebdruckform aufgebracht, die ein Muster mit einem sich verjüngenden Ende entsprechend der Form der in Fig. 9 dargestellten Glasschicht aufweist. Wenn das Sieb oder die Siebdruckform nach dem Siebdrucken entfernt wird, expandiert die Glasur des verjüngten Teils 11 leicht zur Seite, so daß die Dicke des Teils 11 zu seinem unteren Ende hin allmählich abnimmt j wie es in Fig. 10 dargestellt ist. Bei dieser Ausbildung ist die Glasurmenge pro Flächeneinheit im Teil 11 kleiner als im Teil 12.

Wenn die auf diese Weise gebildete Glasschicht dann j erwärmt und anschließend abgekühlt wird, ist wegen der geringen Menge der Glasur im Teil 11 nur eine kleine Oberflächenspannung wirksam, so daß im Teil 11 nur ein geringer oder kein Vorsprung ausgebildet wird. Sollte dennoch ein Vorsprung ausgebildet werden, wäre er niedriger als die Höhe oder Dicke des Hauptteils 12.

Fig. 12 veranschaulicht die Abmessungen der in Fig. 9 dargestellten Glasurschicht. Wie bereits erwähnt wurde, ist es durch Verringerung der Breite der Glasurschicht auf weniger als 0,8 mm möglich, der Schicht eine Form ähnlich einer Nissen-Hütte zu geben. Durch : Verringerung der Breite des unteren Endes der sich verjüngenden Verlängerung 11 auf weniger als 0,3 mm ist es möglich, jegliche Bildung eines Vorsprungs an dieser zu verhindern.

Fig. 13 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, bei dem die Glasschicht 2 bei 14 \ zwischen den Teilen 12 und 11 durch Bildung einer Aus- : sparung 13 auf der einen Seite oder beiden Seiten der ' |_; Schicht eingeschnürt ist. Auch in diesem Falle ex- 'f pandiert der Teil 11, wenn die Schicht 2 im Siebdruck- , ^! verfahren hergestellt wird, aufgrund der Duktilität j der Glasur zur Seite, so daß der Teil 11 wegen der i Aussparungen 13 dünner als der Teil 12 wird. Wenn ^: dann die Glasschicht 2 gesintert und abgekühlt wird, ist nur eine kleine Oberflächenspannung wirksam, so daß im Teil 11 nach Fig. 9 kein Vorsprung gebildet wird. Sollte dennoch ein Vorsprung gebildet werden, wäre er kleiner als die Dicke des Teils oder Breichs 12.

Wählt man die Breite der Glasurschicht 2 kleiner als 0,8 mm und den Durchmesser jeder Aussparung 13 größer

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als 0,5 mm und mithin die Breite des eingestellten Teils 14 kleiner als 0,3 mm, dann ist es möglich, jegliche Vorsprungbildung im Teil 11 zu verhindern.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Teil 11 weggelassen werden. Wenn der Teil 11 vorhanden bleibt, muß seine Länge jedoch kleiner als 0,8 mm sein. Eine größere Länge würde die Bildung eines Vorsprungs am unteren Ende des Teils 11 bewirken.

Wenn ein Herstellungsverfahren angewandt, bei dem ein Vorsprung am oberen Ende der Glasurschicht gebildet wird, kann ebenfalls ein Oberflächenspannung-Verringerungsbereich ähnlich dem in Fig. 9 oder 13 dargestellten in der Nähe des oberen Ende der Glasurschicht vorgesehen sein.

Bei dieser Ausbildung ist es möglich, die Bildung von Vorsprüngen längs des Randes der Glasurschicht zu verhindern und einen guten Kontakt zwischen den thermischen Druckelementen und einem Blatt aus wärmeempfindlichen Papier an der Schreibmaschinen-Walze sicherzustellen, ohne die Glasurschicht unnötig zu verlängern.

Wenn die thermischen Druckelemente in der erwähnten Weise auf der Oberfläche einer Glasurschicht in Form einer Nissen-Hütte ausgebildet werden, ist es möglich, einen guten Kontakt zwischen den thermischen Druckelementen 3 und einem Blatt aus wärmeempfindlichem Papier an der Schreibmaschinen-Walze zu bewirken und dadurch die Farbdichte und Deutlichkeit des Abdrucks zu steigern.

Wenn die Glasschicht 2 auf dem mittleren Teil der Unterlage 1 vorgesehen ist, ergibt sich die folgende

Schwierigkeit. Wenn die Unterlage A parallel zu einem Blatt D aus wärmeempfindlichen Papier gehalten wird, berührt das thermische Druckelement C an dor Oberseite der Glasurschicht B das Papier D richtig. Wenn die Unterlage A jedoch aus irgendeinem Grunde auf die eine oder andere Seite kippt, wie es in Fig. 6 dargestellt ist,entfernt sich das Druckelement C vom Papier D, so daß die Farbdichte des Abdrucks verringert oder der Abdruck undeutlich wird. Ferner hat eine relative Verschiebung von Unterlage A und wärmeempfindlichem Papier D zur Folge, daß die Kante E der Unterlage auf der Oberfläche des Papiers D reibtoder kratzt, so daß die Relatiwerschiebbarkeit der beiden Teile verringert und die Papieroberfläche verschmutzt wird.

Wenn die Glasurschicht B in der Nähe der einen Seitenkante der Unterlage A ausgebildet ist, wie es in Fig. 17 dargestellt ist, bewirkt ein Ungleichgewicht der Haft, mit der der Druckkopf an das wärmeempfindliche Papier D gedrückt wird, daß die Unterlage A kippt, so daß die Kante der Unterlage auf dem Papier reibt und kratzt und das Druckelement das Papier nicht richtig kontaktiert.

Erfindungsgemäß ist daher parallel zur Glasurschicht 2 auf der Oberfläche der Unterlage A eine Hilfsglasurschicht 20 ausgebildet. Die Hilfsglasurschicht 20 kann gleichzeitig mit der Glasurschicht 2 aus dem gleichen Material oder zu einem anderen Zeitpunkt hergestellt werden. Vorzugsweise haben die beiden Schichten die gleiche Form, nur daß auf der Hilfsglasschicht keine thermischen Druckelemente vorgesehen sind.

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3ei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 18 bis 20 bewirken die beiden Glasurschichten 2 und 20, daß die Unterlage auch dann parallel zu dem wärmeempfindlichen Papier D gehalten wird, wenn die Druckkraft mehr oder weniger ungleich verteilt ist bzw. unsymmetrisch aufgebracht wird.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1.) Thermischer Druckkopf zum thermischen Drucken mit einer Unterlage aus elektrisch isolierendem Material, mit einer auf der Unterlage so ausgebildeten Glasurschicht, daß sie darauf einen langgestreckten Vorsprung bildet, wobei die Glasurschicht einen Hauptteil und einen mit dem Hauptteil einteilig ausgebildeten und sich von diesem wegerstreckenden Verlängerungsteil aufweist und auf ifem Hauptteil der Glasurschicht mindestens ein thermisches Druckelement ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verlängerungsteil (11) der Glasurschicht (2) ein Bereich (11; 14) zur Verringerung der Oberflächenspannung der Glasurschicht (2) ausgebildet ist.

2. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verringerungsbereich (11; 14) eine geringere Glasurmenge pro Flächeneinheit als der Hauptteil (12) der Glasurschicht (2) aufweist.

3. Druckkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verringerungsbereich (14) schmaler als der Hauptteil (12) der Glasurschicht (2) ist.

4. Druckkopf nach, einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verringerungsbereich einen verengten Teil (14) aufweist, der durch eine Ausnehmung (13) in mindestens einer Seite der Glasurschicht (2) gebildet ist.

5. Druckkopf nach Anspruch. 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verringerungsbereich (11) eine geringere Dicke als der Hauptteil (12) der Glasurschicht (2) aufweist.

6. Druckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptteil (12) der Glasurschicht (2) einen plankonvexen Querschnitt und eine gekrümmte Oberfläche aufweist, auf der das thermische Druckelement (3) ausgebildet ist.

7. Druckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein langgestreckter Hilfsvorsprung (20) längsseits des langgestreckten Vorsprungs der Glasurschicht (2) auf der Unterlage (1) ausgebildet ist.

8. Druckkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsvorsprung im wesentlichen die gleiche Hghe wie der langgestreckte Vorsprung der Glasurschicht (2) aufweist.

9. Druckkopf nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsvorsprung (20) aus Glasur besteht.