DE69110523T2 - Ansteuerverfahren für ein thermisches Druckelement. - Google Patents

Ansteuerverfahren für ein thermisches Druckelement.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein thermisches Aufzeichnungsverfahren wie z.B. das wärmempfindliche Aufzeichnen, Wärmetranskriptionsaufzeichnen, Stromleitungswärme-empfindliches Aufzeichnen, Stromleitungs-Transkriptionsverfahren, Thermo-Tintenstrahl usw. sowie das Ansteuerungsverfahren für den Heizwiderstand in der thermischen Aufzeichnungsvorrichtung.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine thermische Aufzeichnungsmethode, in der elektrischer Strom durch einen Heizwiderstand, wie z.B. ein Thermokopf und ein Thermo-Tintenstrahlkopf (beide werden als Thermokopf bezeichnet) bzw. einen Heizwiderstand der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht eines Stromleitungsthermopapiers (nachstehend werden sowohl der oben beschriebene Heizwiderstand als auch die oben beschriebene Stromleiter-Heizwiderstandschicht als Heizwiderstand bezeichnet, um eine allzu verwirrende Terminologie zu vermeiden) geleitet wird, um im Heizwiderstand Wärme zu erzeugen, und der Temperaturanstieg des Heizwiderstands infolge dieser Wärmeerzeugung führt das Aufzeichnen auf einem Aufzeichnungsmediun aus. Bei den sogenannten Wärmeaufzeichnungsmethoden wie z.B. das wärmempfindliche Aufzeichnen, Wärmetranskriptionsaufzeichnen, Thermo-Tintenstrahlaufzeichnen, Stromleitungswärme-empfindliche Aufzeichnen, Stromleitungs-Transkriptionsverfahren usw. wird der oben beschriebene Heizwiderstand so ausgeführt, daß ein Temperaturbereich als Grenze vorgegeben wird, und der Heizwiderstand das Merkmal aufweist, daß er in etwa schrittweise in dem unter dieser Grenze liegenden unteren Temperaturbereich zu einem niedrigeren Widerstandswert übergeht, und in einem über dieser Grenze liegenden höheren Temperaturbereich zu einem höheren Widerstandswert übergeht, und wenn die Temperatur vor Anlegen der Spannung an den oben genannten Teil des Heizwiderstands unterhalb der obigen Temperaturgrenze liegt, wird ein Spannungsimpuls an den oben genannten Heizwiderstand gelegt um Strom durch ihn hindurchzuführen, und auf diesem Weg kommt es zu einem scharfen Anstieg der Temperatur des oben genannten Heizwiderstands mit einem höheren Stromverbrauch als bei der Temperatur vor dem Anlegen der Spannung an den oben genannten Heizwiderstand in dem oben beschriebenen spezifischen Temperaturbereich, und sobald die Temperatur die obige Temperaturgrenze erreicht hat, wird noch während des obengenannten Spannungsimpulses ein schwächerer Anstieg der Temperatur des obigen Heizwiderstands mit geringerem Stromverbrauch bis zum Ende des angelegten Spannungsimpulses bewirkt. Auch in dem Fall, in dem der obige Heizwiderstand bei Anlaufen des Anlegens der oben genannten Spannung auf einer höheren Temperatur, als die obige Temperaturgrenze, steht, verändert sich durch Beibehalten des beschriebenen schwachen Temperaturanstiegs während der obigen Impulsstromleitung die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs des obigen Heizwiderstands gemäß der Temperatur vor dem Anlegen der Spannungsimpulse an den Heizwiderstand, und zusammen mit dieser Art Steuerfunktion durch die Temperatur wird eine Wärmeerzeugung bewirkt, so daß die Temperaturanstiegsspitze des obigen Heizwiderstands durch die konstante Impulsbreite eine konstante Temperatur erreicht und ausgeglichen wird, und die Vielzahl der obigen Heizwiderstände in der Thermoaufzeichnungsvorrichtung usw., die mit diesen Heizwiderständen ausgerüstet ist, wird auf eine Vielzahl von Blöcken aufgeteilt, und Stromleitungsimpulse werden zur Wärmeerzeugung in Zeitverschachtelung auf die oben beschriebenen Heizwiderstände in den entsprechenden Blöcken gegeben.
  • Aufgrund der wenigstens zwei Zustände des ersten Stromverbrauchszustands entsprechend dem vorgenannten steilen Temperaturanstieg, in dem die Stromverbrauchswerte in den entsprechenden Heizwiderständen während der Zeit des Anlegens des obigen Stromdurchgangsimpulses im obigen Heizwiderstand höher sind, und aufgrund des zweiten Stromverbrauchszustand mit dem obigen langsamen Temperaturanstieg mit einem geringeren Stromverbrauch, der sich weitgehend vom ersten Stromverbrauchszustand unterscheidet, und da der obige erste Stromverbrauchszustand die obige Vielzahl von Blöcken in Zeitverschachtelung in einem Zeittakt treibt, daß sich der obige erste Stromverbrauchszustand während der Zeit des Anlegens der Stromdurchgangsimpulse zu dem Heizwiderstand in einem anderen beliebigen Block nicht mit dem obigen ersten Stromverbrauchszustand eines in einem anderen Block angeordneten Heizwiderstands überlappt, und ferner in einem solchen Takt, daß der obige zweite Stromverbrauchszustand während der Zeit des Anlegens des Stromdurchgangsimpulses an den Heizwiderstand im obigen beliebigen Block und der obige erste Stromverbrauchszustand in der Zeit des Anlegens des Leitungsimpulses an den in einem anderen Block enthaltenen Heizwiderstand mit Verzögerung gegenüber diesem Block angelegt wird, und durch Treiben der obigen Vielzahl von Blöcken in Zeitverschachteiung kommt es in thermischen Aufzeichnungsvorrichtungen zu ausgezeichneten Charakteristiken, wie das Reduzieren des Antriebsspitzenstroms oder dergl.
  • In herkömmlichen thermischen Aufzeichnungsverfahren, bei denen z.B. das wärmempfindliche Aufzeichnungsverfahren zum Aufzeichnen durch Wärmeübertragung vom Heizwiderstand eines Thermokopfs direkt auf das wärmeempfindliche Papier und dergl. erfolgt, bei Thermo-Tintenstrahlsystemen, in denen durch die in einem Heizwiderstand eines Thermokopfs erzeugte Wärme Luftblasen erzeugt werden und die flüssige Tinte durch den Druck dieser Blasen ausgestoßen wird, werden Verbundmetallwiderstände aus Rutheniumoxid, Tantalnitrid usw. und Thermet-Widerstände, die mit Isoliermaterial wie z.B. Siliziumoxid in einem hochschmelzenden Metall wie z.B. Tantal und so weiter beschichtet sind, eingesetzt.
  • Wenn an den oben beschriebenen Heizwiderstand des herkömmlichen Thermokopfs eine geeignete Spannung angelegt wird, fließt ein elektrischer Strom durch den Heizwiderstand und erzeugt Joulesche Wärme, und durch Beibehalten dieses Zustands für eine vorgegebene Zeitspanne wird die zum Aufzeichnen erforderliche Wärmeenergie auf wärmeempfindliches Papier usw. gebracht. Die im obigen Heizwiderstand erzeugte Wärme wird bestimmt vom Widerstandswert des Heizwiderstands, der angelegten Spannung und der Zeit, die diese Spannung angelegt wird; und in einer allgemeinen thermisch aufzeichnenden Vorrichtung wird die im Heizwiderstand generierte Wärme abgestimmt auf den am besten geeigneten Wert durch einen bestimmten Vorgang, so daß aufgrund der wärmeempfindlichen Merkmale des eingesetzten wärmeempfindlichen Papiers, der Merkmale der Wärmeübertragung vom Heizwiderstand auf das wärmeempfindliche Papier, der Hintergrundtemperatur im Umfang des Heizwiderstands, der Temperatur des Aufzeichnungsmediums selbst usw., die oben beschriebene angelegte Spannung bzw. die Zeit, während der die Spannung angelegt wird, so geregelt wird, daß die beste Aufzeichnungsqualität der objektiven Aufzeichnungskonzentration in der harmonischen Aufzeichnung erzielt wird.
  • Wenn z.B. in der elektrischen Leitungstranskriptionsmethode unter Verwendung des Tintengeberblatts und dergl. mit einer elektrischen Leiterwärme-Heizwiderstandsschicht und dem elektrischen Leiterkopf gearbeitet wird, wird Kohlefarbe und dergl. als eine solche oben beschriebene elektrische Leiterwärme-Heizwiderstandsschicht benutzt und Strom wird der obigen elektrischen Leiterwärme-Heizwiderstandsschicht durch den Stromleitungskopf zugeführt, um das Tintengeberblatt selbst Wärme erzeugen zu lassen und die Tinte zu schmelzen oder zu sublimieren, und die Tinte wird auf das Aufzeichnungsinedium transkribiert. Auf die gleiche Weise wie in der obigen wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmethode wurde ausgeführt, daß die am besten brauchbare Aufzeichnungsqualität oder die objektive Aufzeichnungskonzentration in der harmonischen Aufzeichnung erhalten werden kann, um die erzeugte Wärmeenergie in der Stomleitungs-Heizwiderstandsschicht mittels solcher Bedingungen wie der Blattwiderstand der elektrischen Leiterwärme-Heizwiderstandsschicht, die Temperatur des Tintengeberblatts selbst, die Elektrodentemperatur des Stromleitungskopfs usw. auf den besten Wert einzustellen.
  • In der herkömmlichen Wärmeaufzeichnungsmethode ist die Einstellung der Wärmeenergie zum Aufzeichnen durch Einstellung der angelegten Spannung und der spannungsanlegenden Impulsbreite extrem schwierig, und das macht das Aufzeichnungsgerät groß und teuer.
  • Zwar kann die durch die an den Heizwiderstand angelegten Impulsspannung generierte Wärmeenergie bestimmt werden durch die Spannung oder die Impulsbreite des obigen Impulses, aber die Temperatur des Heizwiderstands wird sich durch die Anwendungsperiode der obigen Impulse, den zeitlichen Ablauf des angelegten Impulses sowie die Anzahl der kontinuierlichen Anlegungsmomente, den zeitlichen Ablauf der Impulsanwendung, d.h. den zeitlichen Ablauf der Wärmeerzeugung durch die Heizwiderstände im Umfang des betrachteten Heizwiderstands, die Temperatur des tragenden Substrats des Thermokopfs, die Temperatur des Tintengeberblatts und der flüssigen Tinte, die Umgebungstemperatur usw. verändern.
  • Im thermischen Aufzeichnungsmechanismus ist die Größenordnung der im Heizwiderstand erzeugten Wärme kein Problem, aber sie hängt ab von der Temperatur der farberzeugenden Schicht im wärmeempfindlichen Papier und von der Temperatur der Tintenschicht, oder mit anderen Worten, sie hängt ab von der Temperatur des Heizwiderstands. Wenn also die Temperatur während der Zeit der Wärmeerzeugung gleichmäßig gemacht werden soll, um eine gleichmäßig aufzeichnende thermische Aufzeichnung zu bekommen, muß der Heizwiderstand dazu gebracht werden, daß er die Wärme geirtäß der Festlegung der Angleichung der oben beschriebenen angelegten Spannung bzw. der Spannungsimpulsbreite so erzeugt, daß die Temperatur des Heizwiderstands bis zur vorgeschriebenen Temperatur ansteigt durch Erfassen bzw. Annahme der thermischen Umgebungsinformationen und der bis dahin abgelaufenen thermischen Vorgänge, in die der Heizwiderstand bei der Wärmeerzeugung versetzt wird, wie oben beschrieben ist.
  • Die Mittel zum Erfassen der Informationen, das Mittel zur Festlegung der Annahmen, und die Mittel zur Festlegung der Aufzeichnungsbedingungen sind sehr hardwareaufwendig, sie umfassen z.B. verschiedene Arten Temperaturfühler zum Erfassen der Temperatur des Thermokopfsubstrats und der Umgebung, Speicher zum Abspeichern der bis dahin angefallenen Daten, Simulatoren, wie die CPU, zur Durchführung der arithmetischen Behandlung, Gatterschaltungen usw. Auch die Software zum Betrieb dieser Hardware ist extrem kompliziert. Insbesondere in einer großen, hochgenauen thermischen Aufzeichnungsvorrichtung mit einer großen Anzahl Heizwiderstände und der Vorrichtung zur Durchführung einer harmonischen Aufzeichnung werden die zu verarbeitenden Informationen sehr zahlreich und der Aufbau der Vorrichtung wird unhandlich und teuer, und schließlich kommt es dahin, daß die Aufzeichnungsqualität darunter leidet. Auch die Verarbeitungszeit für die Informationserfassung, Annahme und Festlegung der Aufzeichnungsbedingungen unterliegt den CPU-eigenen Einschränkungen usw. und ist ein Hindernis für die Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung.
  • Zwar wurde ferner in einem Thermokopf eine Glasurschicht als Temperaturspeicherschicht zur Erhöhung der Wärmewirksamkeit im allgemeinen vorgesehen, aber da diese Glasurschicht im Dickschichtverfahren aufgetragen wird, erreicht die Dickenschwankung über ±20% des Durchschnittswerts, und die Wärmespeicherwirkung dieser Glasurschicht in den einzelnen Thermoköpfen schwankt nach Zufallsverteilung sehr weit. Ganz gleich, wie genau die Information der thermischen Umgebung des wärmeproduzierenden Widerstands auf die oben beschriebene Weise auch erfaßt und verarbeitet wird, es ist infolge der Schwankungen der Wärmecharakteristik des Thermokopfs nicht möglich, eine genaue Steuerung der Temperaturerzeugung auszuführen. Wenn eine genauere Wärmeerzeugungssteuerung durchzuführen ist, müssen die Schwankungen der Wärmecharakteristik der einzelnen Thermoköpfe in die Überlegungen als Steuerungsparameter einbezogen werden, und bei der Massenfertigung tritt der Nachteil auf, daß diese Angleichung für jedes Aufzeichnungsinstrument einzeln durchgeführt werden muß. Wenn also ein Thermokopf im Gerät ersetzt werden muß, ist es im wesentlichen sehr schwierig, die Einstellung des Aufzeichnungsgeräts auf die Einstellung der Einzelcharakteristiken des Thermokopfs abzugleichen. Die Schwankungen der Wärmekapazität und des Wärmewiderstands tritt auch im Randteil der Heizwiderstandsschicht in den stromdurchflossenen Wärmeaufzeichnungsteilen auf und somit entsteht das gleiche Problem wie beim oben beschriebenen Thermokopf.
  • Schon die JP-A-2 034 361 beschreibt Maßnahmen zur Minimierung der Qualitätsverschlechterung eines Thermodrucks durch Vorsehen eines Thermistormaterials mit einer positiven Widerstands-Temperatur-Charakteristik im Heizwiderstand. Der gleiche Vorschlag wird in JP-A-61 035 265 gemacht, die die Anwendung einer Widerstandsvorrichtung mit einer positiven Widerstandscharakteristik lehrt, die mit einem wärmeerzeugenden Element zusammengeschaltet wird mit dem Zweck der automatischen Reduktion des Stromflusses durch die Widerstandsvorrichtung, sobald die Temperatur über einen bestimmten Grenzwert ansteigt, so daß auch für längere Zeit die Wärmeerzeugung auf der höchsten Temperatur konstant gehalten werden kann.
  • Auch JP-A-62 181 162 lehrt Maßnahmen zur Vermeidung der Überhitzung bei kontinuierlichem Drucken und bewirkt eine Reduktion des Stromverbrauchs durch die Anwendung einer Widerstandsvorrichtung, deren elektrischer Widerstand durch einen Phasenübergang bei einer Temperatur von 50ºC bis 100ºC, um den Stromfluß zu reduzieren und auf einer vorbestimmten Höhe zu stabilisieren, und um ferner den Stromverbrauch beim kontinuierlichen Drucken einzuschränken.
  • Die Änderung des elektrischen Widerstands in einem elektrisch-thermischen Umwandlungselement in einem Aufzeichnungssystem mit Flüssigkeitseinspritzung wird in EP-A-267 567 geoffenbart zwecks Harmonisierung des Druckens.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Temperatursteuerung hoher Präzision vorzusehen, um die Schwankungen der thermischen Charakteristiken im Thermokopf einer Druckvorrichtung zu kompensieren, so daß auch das Auswechseln eines Thermokopfs gegen einen solchen mit abweichenden thermischen Charakteristiken infolge der Massenproduktion nicht die hohe Druckgualität verschlechtert. Das trifft insbesondere zu für sehr empfindliches Druckpapier, bei dem die Temperatur der Farberzeugungsschicht sehr kritisch ist, so daß die Druckqualität in sehr engen Grenzen von der Temperatur des Heizwiderstands abhängt.
  • Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 erreicht. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist Gegenstand eines Unteranspruchs.
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht mit dem Ziel der Lösung unterschiedlicher Probleme zwecks Halten der Temperatur des obigen Heizwiderstands auf einer gleichmäßigen Höhe, und vereinfacht die Kompliziertheit der Temperatursteuerung des Heizwiderstands herkömmlicher Lösungen durch Vorsehen einer Temperatur-Selbststeuerungsfunktion, die verhindert, daß die Temperatur des Heizwiderstands über eine vorgeschriebene Temperatur ansteigt, und ist ferner dazu bestimmt, deren ausgezeichnete Charakteristiken mit einer niedrigeren Stromspitze zu realisieren.
  • Die vorliegende Erfindung bewirkt, daß der Heizwiderstand eine sich fast stufenförmig ändernde Charakteristik aufweist durch Festlegung eines vorgegebenen Temperaturbereichs als Abgrenzung gegen einen kleineren Widerstandswert im darunterliegenden Temperaturbereich, bzw. gegen einen höheren Widerstandswert in einem darüberliegenden Temperaturbereich, und wenn die Temperatur vor dem Anlegen der Spannung an den Heizwiderstand geringer ist, als die obige festgelegte Temperaturgrenze, durch Anlegen eines Spannungsimpulses, zwecks Durchleiten eines Stroms, von der Temperatur vor dem Anlegen der Spannung an den obigen Heizwiderstand bis die obigen festgelegte Temperaturgrenze erreicht ist, somit gibt es einen steilen Temperaturanstieg des obigen Heizwiderstands in kurzer Zeit mit höherem Stromverbrauch, und nach Erreichen der obigen Temperaturgrenze mit dem Spannungsimpuls bis zum Ende des Anlegens der Spannung einen sanfteren Temperaturanstieg des obigen Heizwiderstands mit geringerem Stromverbrauch zwecks Durchführung der Aufzeichnung, in Fällen, in denen der obige Heizwiderstand während des Anlegens des elektrischen Impulses schon auf einer höheren Temperatur als die obige festgelegte Temperaturgrenze steht, wird der obige sanftere Temperaturanstieg zur Durchführung des Druckvorgangs beibehalten, und einhergehend damit wird eine Vielzahl der obigen Heizwiderstände in der so verbesserten Wärmeaufzeichnungsvorrichtung in eine Vielzahl von Blöcken unterteilt und beim Takten des Antriebs des Blocks zum Anlegen des Stromleitimpulses zwecks Wärmeerzeugung in Zeitverschachtelung für die obigen, in den entsprechenden Blöcken enthaltenen Heizwiderstände, und in Bezug auf wenigstens zwei Zustände des ersten Stromverbrauchszustands entsprechend dem obigen steilen Temperaturanstieg, in dem der Stromverbrauch in dem entsprechenden Heizwiderstand während der Zeit des obigen Stromleitimpulses durch den Heizwiderstand größer ist, und dem zweiten Stromverbrauchszustand entsprechend dem obigen sanfteren Temperaturanstieg mit dem kleineren Stromverbrauch, der sich von dem des ersten Stromverbrauchszustand weitgehend unterscheidet, und die obige Vielzahl von Blöcken in Zeitverschachtelung betrieben wird mit einem Takt, so daß sich der obige erste Stromverbrauchszustand während der Zeit des Anlegens des Stromleitimpulses an den Heizwiderstand in einem beliebigen Block nicht mit dem Stromverbrauchszustand während der Zeit des Anlegens des Stromleitimpulses an den Heizwiderstand in einem beliebigen anderen Block überlappt, und ferner mit einem solchen Takt, daß sich der obige zweite Stromverbrauchszustand während der Zeit des Anlegens eines Stromleitimpulses an den Heizwiderstand in dem obigen beliebigen Block und der obige erste elektrische Stromverbrauchszustand während der Zeit des Anlegens des Stromleitimpulses an den Heizwiderstand in einem anderen Block, einen Stromleitimpuls zeitlich nach dem im ersten Block anlegt.
  • Wenn der Heizwiderstand eine höhere Temperatur als die obige festgelegte Temperaturgrenze aufweist, wird angenommen, daß der Heizwiderstand der erste Heizer ist, wenn dann dieser auf einer niedrigeren Temperatur als die obige Temperaturgrenze steht, dann entsteht daraus ein Zustand, daß der andere, der zweite Heizer parallel mit dem obigen ersten Heizer in der Schaltung des obigen Heizwiderstands zusammengeschaltet wird.
  • Wenn also in Fällen, in denen eine konstante Spannung angelegt wird, die Temperatur des Heizwiderstands unter der oben eingestellten Temperaturgrenze liegt, wird der elektrische Leiter des obigen ersten Heizers und der des obigen zweiten Heizers gleichzeitig stromführend, und der im Heizwiderstand verbrauchte Strom steigt steil an. Wenn die Temperatur die obige eingestellte Temperaturgrenze erreicht oder überschreitet, schaltet der obige zweite Heizer die elektrische Leitung infolge des Anstiegs des Widerstandswerts ab oder gerät in einen Leitzustand für einen geringfügigen Strom, und es besteht im wesentlichen nur mehr der Leitzustand des ersten Heizers. D.h. der obige zweite Heizer übernimmt die Rolle eines Hilfsheizers, bis die Temperatur des Heizwiderstands in den Bereich der oben eingestellten Temperaturgrenze kommt. Auch der Verbrauchsstrom im Heizwiderstand geht über von Zustand des größeren Stroms in den Zustand des kleineren Stroms durch Anlegen des obigen eingestellten Temperaturbereichs als Grenzwert.
  • Somit übernimmt der obige Heizwiderstand selbst das Steuern der Wärmeerzeugung durch Verändern der Wärmeproduktionszeit des obigen Hilfsheizers gemäß der Temperatur des obigen Heizwiderstands direkt vor dem Anlegen der Spannungsimpulse. Daraus ergibt sich, daß sich ein Aufzeichnen mit einer gleichmäßigeren Temperatur in jeder thermischen Umgebung des Heizwiderstands erzielen läßt.
  • Auch in solchen Fällen, in denen die Stromzufuhr zu den entsprechenden Heizwiderständen im gleichen Takt anläuft, wenn eine Vielzahl von Heizwiderständen angetrieben werden sollen, nimmt der Gesamtstrom während der Zeit, bis die Temperatur des Heizwiderstands die oben eingestellte Temperaturgrenze erreicht, einen extrem hohen Wert an, wenn aber die obige Vielzahl von Heizwiderständen in eine Vielzahl von Blöcken unterteilt wird, nimmt die Stromspitze ab in Übereinstimmung mit der Anzahl dieser Teilungen. Wenn ferner dieser obige erste Stromverbrauchszustand nur im Zustand der Nichtüberlappung durch den Antrieb der elektrischen Leitung an die obigen entsprechenden Blöcke gemacht wird, und der obige zweite Stromverbrauchszustand mit Strom beschickt wird in einem Takt, in dem es unerheblich ist, daß er sich mit dem ersten und dem zweiten Stromverbrauchszustand eines anderen Blocks überlappt, obwohl der gesamte effektive Strom zunimmt, wird dem obigen zweiten Heizer aus einem beliebigen Block Strom in gewöhnlicher Zeit zugeführt, und der Zustand in dem wenigstens einer der obigen ersten Heizer mit Strom versorgt wird, kann hergestellt werden, und als Ergebnis wird der gesamte Strom zu einer beliebigen Zeit keine treppenabsatzähnliche Veränderungen aufweisen und die Fluktuation des Ausgangs eines elektrischen Quellenstroms verschwindet. Auch kann, weil die elektrischen Leitfähigkeitszeiten der obigen entsprechenden Blöcke sich teilweise überlappen, die Zeit zum Beenden der elektrischen Leitung zu allen gewöhnlichen Blökken nur geringer sein.
  • Jetzt soll anhand der Ausführungs formen die vorliegende Erfindung eingehend beschrieben werden.
  • Fig. 1 ist ein Grundriß des Thermokopfs in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 2 ist eine Schnittansicht des Heizwiderstands des Thermokopfs der Fig. 2;
  • Fig. 3 ist ein Grundriß des Heizwiderstands der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 4 und Fig. 5 sind Schnittansichten der entsprechenden Heizwiderstände in Fig. 3;
  • Fig. 6 ist ein Grundriß im Schnitt A-A' und Schnitt B-B' der Heizwiderstände in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 7 ist eine Schnittansicht C-C' des Heizwiderstandes der Fig. 6;
  • Fig. 8 ist ein Grundriß des Heizwiderstands der 5. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 9 ist die Schnittansicht D-D' des Heizwiderstands der Fig. 8;
  • Fig. 10, 11 und 12 sind Schaubilder, die die Veränderungen der Oberflächentemperatur der Heizwiderstände in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • Fig. 13 und 14 sind Schaubilder, die die Veränderung der Oberflächentemperatur bei der kontinuierlichen Wärmeerzeugung des Heizwiderstands in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • Fig. 15 und 16 sind Schaubilder, die die Temperaturänderungen in der harmonischen Steuerung der Oberflächentemperatur des Heizwiderstands in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • Fig. 17 und 18 sind Schaubilder, die die Verteilung der Oberflächentemperatur des Heizwiderstands in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • Fig. 19 ist ein wesentlicher Teil einer Schnittansicht der Stromleitung der wärmeempfindlichen Aufzeichnungsvorrichtung der 7. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 20 ist eine Schnittansicht des Tintengeberblatts der Stromdurchgangs-Transkriptionsanwendung der 8. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 21 ist eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils der 8. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 22 und 24 sind Zeitablaufpläne zur Darstellung des Antriebszeitablaufs und der Stromwellenform des Heizwiderstands in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 23 ist ein Schaubild zur Darstellung der Antriebsstrom- Wellenform des Heizwiderstands in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • Fig. 25 ist ein Schaubild zur Darstellung der Widerstandswertcharakteristik des Widerstands, der den Heizwiderstand in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • Die erste Ausführungsform
  • Fig. 1 ist ein Grundriß des Thermokopfs, der zur wärmeempfindlichen Aufzeichnung usw. eingesetzt wird, und bezieht sich auf das Antriebsverfahren der vorliegenden Erfindung, und Fig. 2 ist eine Schnittansicht des Heizwiderstandsteils dieses Thermokopfs. Auf einem Substrat 6 einer glasurbehandelten Aluminiumoxidkeramik usw. ist der Heizwiderstand 1, bestehend aus einer Dünnschicht eines Materials vorgesehen, das im unteren Temperaturbereich mit einer Grenze bei etwa 150ºC eine metallische Stromleitfähigkeit aufweist und im oberen Temperaturbereich die Leitfähigkeit eines elektrischen Halbleiters aufweist. Ein Anschluß dieses Heizwiderstands ist an eine Einzelelektrode 2 gelegt und ein anderer Anschluß ist mit der ersten gemeinsamen Elektrode 3 verbunden. Die oben beschriebene Einzelelektrode liegt am Schaltelement 4 für den Strom eines Transistors usw. Bezugszahl 5 bezeichnet die zweite gemeinsame Elektrode, die an das obige Schaltelement 4 gelegt ist. Beim Thermokopf ist es unerheblich, ob das obige Schaltelement 4 und die zweite gemeinsame Elektrode 5 in Thermokopf oder gesondert in der Aufzeichnungsvorrichtung vorgesehen sind.
  • Durch Öffnen und Schließen des obigen Schaltelements 4 wird ein positives Potential an die obige erste gemeinsame Elektrode, und ein negatives Potential an die obige zweite gemeinsame Elektrode gelegt, damit werden Spannungsimpulse an den obigen Heizwiderstand 1 gelegt. Wenn Spannungsimpulse an den Heizwiderstand 1 gelegt werden, wird Strom verbraucht und damit Joulesche Wärme gemäß der angelegten Spannung und dem Widerstandswert des Heizwiderstands 1 erzeugt, und der Temperaturanstieg des Heizwiderstands 1 läuft an. Wenn wir nun zunächst annehmen, daß die Temperatur des obigen Heizwiderstands unter der Temperaturgrenze des obigen Metall-Halbleiterübergangs liegt, d.h. in der Metallphase, dann liegt der Widerstandswert in einem unteren Bereich und es erfolgt ein größerer Stromverbrauch und damit kommt es zu einem scharfen Temperaturanstieg.
  • Fig. 10 ist ein Diagramm, das die Anderung der Oberflächentemperatur 71 des oben beschriebenen Heizwiderstands 1 in ihrem zeitlichen Ablauf beschreibt, die beim Anlegen der obigen Impulse entsteht. In dieser Figur ist Tc die Temperatur des Heizwiderstands 1 beim Übergang Metalleiter/Halbleiterzustand infolge der Änderung der elektrischen Leitfähigkeit des Heizwiderstands, dabei ist ton der Zeitpunkt, an dem der obigen Impuls angelegt wird, tp ist der Zeitpunkt, an dem die Oberfläche des Heizwiderstands 1 die obige Phasenübergangstemperatur Tc erreicht, und toff ist der Zeitpunkt des Endes des obigen Impulses. In der Zeit zwischen tp und toff weist der Heizwiderstand 1 einen höheren Widerstandswert auf als in der Metallphase des Metall/Halbleiterübergangs, und der Anstieg der Oberflächentemperatur des Heizwiderstands 1 ist dementsprechend schwächer, in etwa ab der obigen Phasenübergangstemperatur Tc. Die wahre Temperatur des Heizwiderstands kann etwas höher liegen als die obige Tc infolge der Wärmeträgheit aufgrund der Wärmekapazität und des Wärmewiderstands des Heizwiderstands selbst und der Struktur des Außenumfangs des Bauteiles. Der Anstieg der Oberflächentemperatur des Heizwiderstands von ton bei Zimmertemperatur auf tp dauert weniger als 0,2 ms für den Fall, daß die Fläche des Heizwiderstands 1 mit 0,015mm² gemäß der Heizwiderstandsdichte von 8 Punkten/mm angenommen wird, der Widerstandswert auf der Niedrigtemperaturseite des Heizwiderstand etwa 500Ω, der Widerstand auf der Hochtemperaturseite etwa 2000Ω, und die angelegte Spannung 20V beträgt und kein wärmeaufnehmendes Material, wie z.B. ein wärmeempfindliches Papier usw. an der Oberfläche des Heizwiderstands anliegt, und die Temperatur Tc mit etwa 150ºC als Basistemperatur des obigen Heizwiderstands angesetzt wird, und weiter steigt die Temperatur in etwa 1 ms auf über etwa 300ºC, was für eine wärmeempfindliche Aufzeichnung ausreicht. Da sich der Wärmewiderstand am Außenumfang des Heizwiderstands und die thermische Charakteristik der Wärmekapazität mit der Glasurdicke des obigen glasierten Substrats des Wärmekopfs und der Dicke der Schutzschicht über der Oberfläche des Heizwiderstands verändert, ändert sich auch diese Zeit individuell je nach Struktur des Thermokopfs. Jedoch wird die oben beschriebene Basistemperatur des Heizwiderstands bestimmt durch die oben genannte Phasenübergangstemperatur Tc, die vom Material abhängt, aus dem dieser Heizwiderstand besteht, und hängt nicht von der Wärmecharakteristik des oben beschriebenen Thermokopfs und von der Struktur des Thermokopfs ab, und läßt die Temperatur des Heizwiderstands in extrem kurzer Zeit auf die Temperaturhöhe der obigen Tc ansteigen.
  • Wie zu den herkömmlichen, technisch problematischen Punkten bereits erklärt wurde, gibt es im Thermokopf zwar die Schwankungen der Wärmecharakteristiken wie z.B. die Wärmeverteilungscharakteristik usw. im Heizwiderstand, aber obwohl diese Schwankungen in der Zeitkonstanten des Temperaturanstiegs und beim Abkühlen oberhalb der oben beschriebenen Tc auftreten, d.h. nach der oben beschriebenen tp, und die Schwankungen des Temperaturanstiegsgradienten von der obigen ton auf tp, d.h. eine kleine Schwankung in der Zeit tp abhängen, aber es gibt keinen Fall, wo der Wert der obigen Tc selbst schwankt. Der farberzeugende Mechanismus bei der Wärmeerzeugung ist eine chemische Reaktion durch die Wärme des wärmeerzeugenden Mittels im direkt wärmeempfindlichen System, und die Reaktionsgeschwindigkeit hängt ab von der Temperatur, und im Wärmetranskriptionssystem und im Thermo-Tintenstrahler hängt sie ab von der physikalischen Phasenänderung wie das physikalische Schmelzen, Sublimieren und Verdampfen der Tinte, und die Aufzeichnung wird von der Temperatur der Tinte geregelt. Daher werden bei der vorliegenden Erfindung, bei der die Aufzeichnung durch die Temperaturkonstante Tc am mittleren Punkt des Temperaturanstiegs geregelt wird, im Gegensatz zu den Fällen, in denen die Temperatur nicht direkt gesteuert werden kann, wie in herkömmlichen Fällen, die Auswirkungen der Schwankung der Wärmecharakteristik des Thermokopfs usw. auf die Aufzeichnungscharakteristik weit kleiner.
  • Auch die Schwankungen des Widerstandswerts können von der Widerstandsschichtdicke usw. bewirkt werden, unabhängig von der Art des Thermokopfs usw. in Bezug auf die vorliegende Erfindung, aber obwohl eine solche Schwankung in der erfindungsgemäßen wärmeaufzeichnenden Vorrichtung, als Schwankung der Zeit von der obigen ton bis Tc, und im Temperaturanstiegsgradienten von tp bis toff vorkommt, so hängt die obige Tc nur vom Material ab und nicht vom Widerstandswert selbst, und wie schon bei der obigen Schwankung der Thermalcharakteristik ist die Auswirkung der Widerstandswertschwankung auf die Aufzeichnungscharakteristik extrem klein.
  • Wenn gewünscht wird, den Temperaturanstiegsgradienten durch die Schwankung des Widerstandswerts des obigen Heizwiderstands und die Spitzentemperaturschwankung an der Zeit toff kleiner und einheitlicher zu machen, kann das dadurch geschehen, daß die angelegte Spannung oder der Strom so geregelt werden, daß sie in der elektrischen Leistung gleichmäßig gemacht werden durch Anpassen an die Größe des Widerstandswerts des Heizwiderstands in der Phase der elektrischen Halbleiter-Stromleitfähigkeit auf der Hochtemperaturseite des obigen Heizwiderstands, bzw. der elektrischen Leistung von tp bis toff (in Wirklichkeit von ton bis toff).
  • Wenn ferner eine strengere Einheitlichkeit gefordert wird, genügt es, wenn die angelegte Spannung gemäß der Größe des Widerstandswerts des Heizwiderstands in der Phase der elektrischen Metalleitfähigkeit im unteren Temperaturbereich geregelt wird. In diesem Fall muß der Temperaturgradient von ton bis tp, d.h. bis zur obigen Tc gleichmäßig gemacht werden, und die Zeit von ton bis tp kann nicht direkt eingestellt werden, und nur die Spannungsregelung bzw. Stromregelung kann ausgeführt werden.
  • Die Zeit von ton bis tp in der allgemeinen Aufzeichnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist extrem kürzer als die Zeit von ton bis toff, und da sie von der Temperatur Tc selbst gesteuert wird, zeigt sich der Angleicheffekt an die Aufzeichnungscharakteristiken im Hochtemperaturbereich im Intervall zwischen tp und toff stärker. Also kann im Falle der Einstellung der angelegten Spannung bzw. des Stroms, so daß sie in elektrischer Leistung gleichmäßig wird, durch Einregeln der Größe des Widerstandswerts des Heizwiderstands in der Phase der elektrischen Halbleiterleitfähigkeit im Hochtemperaturbereich des obigen Heizwiderstands die Wirkung der obigen Einstellung von ton bis tp vernachlässigt werden. Im Gegenteil, im Falle der Einregelung der angelegten Spannung bzw. des Stroms in Übereinstimmung mit der Größe des Widerstandswerts des Heizwiderstands in der Phase der elektrischen Metalleitfähigkeit im obigen Niedrigtemperaturbereich muß der Effekt dieser Einstellung auf das Temperaturverhalten von tp bis toff berücksichtigt werden.
  • Wie oben bereits beschrieben, obwohl die Wirkung der Schwankungen der thermischen Charakteristiken auf den Thermokopf und die Schwankungen des Widerstandswerts auf die Aufzeichnungscharakteristiken der vorliegenden Erfindung extrem gering sind, wird, auch wenn die obige Phasenübergangstemperatur, d.i. die Zwischensteuerungstemperatur Tc gemäß Fig. 12 höher und näher an der Spitzentemperatur Tl liegt, die zu einer hinreichenden Aufzeichnung erforderlich ist, eine gleichmäßigere Aufzeichnung möglich. Auch wenn der Stromverbrauch im Hochtemperaturbereich kleiner ist im Vergleich zum Stromverbrauch im Niedrigtemperaturbereich als Tc, oder wenn der Konstantspannungsantrieb in Erwägung gezogen wird, ist der Spannungswert im Hochtemperaturbereich höher als im Niedrigtemperaturbereich und der Unterschied ist größer, und eine gleichmäßigere Aufzeichnung wird möglich.
  • Besonders wenn die Bedingungen zur Durchführung einer gleichmäßigeren Aufzeichnung, wie oben beschrieben, in hoch ausreichendem Grad erfüllt wurden, wird die Konzentrationsharmonie bei der wärmeempfindlichen Aufzeichnung usw. auf einfache Weise und mit hoher Harmonie durch die Steuerung der Impulszeit beim Anlegen von ton bis toff realisiert werden.
  • Zwar wurde die Temperatur des Metall-Halbleiterübergangs des obigen Heizwiderstands auf etwa 150ºC festgesetzt, kann aber auch im Falle von Hochgeschwindigkeits-Aufzeichnungsvorrichtungen mit einer höheren Spitzentemperatur bei einer auf einem Fahrzeug montierten Aufzeichnungsvorrichtung zum Einsatz von hochtemperatur-farbaufzeichnungswärmeempfindlichem Papier und thermischer Tintenstrahlvorrichtung zur Aufzeichnung kurzer Impulse verändert werden, wenn der Heizwiderstand ein Heizwiderstand mit einer hohen Phasenübergangstemperatur wie z.B. 200ºC, 250ºC usw. ist, und wenn der Widerstandswert des Heizwiderstands niedrig gemacht wird (oder die angelegte Spannung hoch ist) um eine hohe elektrische Leistung zu erzielen, wird die Farberzeugungsreaktion usw. des wärmeempfindlichen Papiers durch die hohe Temperatur in genügend kurzer Zeit bewirkt, und auch mit der kurzen Anwendungsimpulsbreite (toff-ton) der Zeit von der oben beschriebenen tp bis toff, läßt sich die wärmeerzeugende Spitzentemperatur mit Sicherheit erreichen, und eine gleichmäßige Aufzeichnung wird möglich. Im Gegenteil, im Thermokopf usw. geringer Geschwindigkeit und geringer elektrischer Leistung ist es ausreichend, daß der Widerstandswert der Niedrigtemperaturseite und der Widerstandswert der Hochtemperaturseite höher gemacht werden (oder die angelegte Spannung verkleinert wird), um die Temperatur schrittweise auf Tc ansteigen zu lassen, und weiter müßte sie nach und nach die Spitzentemperatur erreichen. In diesem Falle, da die Spitzentemperatur nicht zu hoch werden darf, genügt es, die obige Phasenübergangstemperatur Tc auf 120ºC zu senken usw.
    • Die zweite Ausführungsform
  • Fig. 3 ist eine diagrammatische Darstellung zur Erklärung der zweiten Ausführungsform der vdrliegenden Erfindung, und zeigt eine Grundrißansicht des wesentlichen Teils eines Thermokopfs, ausgerüstet mit einem Heizwiderstand entsprechender Beschaffenheit, der zwischen die Einzelelektrode 2 und die gemeinsamen Elektrode 3 gelegt ist und parallel zum ersten Widerstand 7 geschaltet ist, der aus üblichen wärmeerzeugenden Widerstandsmaterialien wie Tantalnitrid, Thermet usw. besteht, und der obige erste Widerstand 7 und der zweite Widerstand 8, bestehend aus einem Schichtmuster zum Bewirken des Metall/Nichtmetall (Isolator) Phasenübergangs, sind als laminierte Schichten ausgebildet. Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A' des Heizwiderstands, und Fig. 5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B'. Wenn nun an die Einzelelektrode 2 und die gemeinsame Elektrode 3 Spannung angelegt wird, wenn die Temperatur zu diesem Zeitpunkt unter der obigen Phasenübergangstemperatur Tc2 des obigen zweiten Widerstands 8 liegt, wird die Wärme zur Durchführung der Aufzeichnung im ersten Widerstand 7 und im zweiten Widerstand 8 generiert, und wenn die Temperatur des Heizwiderstands (d.h. die Temperatur des zweiten Widerstands) die obige Tc2 erreicht, dann wird der zweite Widerstand in ein Nichtmetall (d.i. einen Isolator) überführt und ergibt eine Wärmeentwicklung in einem Maße, daß sie im Vergleich zur Wärmeentwicklung im ersten Widerstand in etwa vernachlässigbar ist. Wenn also in diesem Zustand nur eine kleine Wärmeentwicklung im Vergleich zum Wärmeentwicklungszustand bei einer Temperatur, die unter der obigen Tc2 liegt, gefunden wird, ändert sich der Temperaturanstieg auf der Oberfläche des Heizwiderstands auf die gleiche Weise wie in der Figur, die die Temperaturveränderung in Fig. 10 darstellt. Der Oberflächentemperaturanstieg des Heizwiderstands von ton bis tp entspricht, wenn der Flächenbereich des Heizwiderstands 7, 8 mit 0,015mm² beträgt, einer Heizwiderstandsdichte von 8 Punkte/mm, dann ist der Widerstandswert des ersten Widerstands 2200Ω, der Widerstandswert im unteren Temperaturbereich von unter der obigen Tc des zweiten Widerstands etwa 650Ω, und der Widerstandswert auf der Hochtemperaturseite 20kΩ. Damit ist der parallele Widerstandswert unter der Temperatur des obigen Tc2 etwa 500Ω, und wird über Tc2 etwa 2000Ω, und die Widerstandscharakteristik gleich der obigen ersten Ausführungsform wird erreicht, und somit sind die wärmeerzeugenden Charakteristiken ebenfalls in etwa gleich. Zwar führt in dem obigen Widerstandswertbeispiel der zweite Widerstand die Widerstandsänderung durch Festlegen von Tc2 als Grenzwert etwa 30mal durch, aber durch geeignete Auswahl läßt sich auch ein Material finden, das sich um mehr als zwei Größenordnungen ändert. Zwar wurden nun in der ersten Ausführungsform zwei Arten des Widerstandswertes in der Nähe der Tc2 realisiert, aber da sie in der zweiten Ausführungsform mit parallelen Widerständen erzeugt wurden, wird die Freiheit der Wahl des Materials zur Erzeugung des erforderlichen Widerstandswerts sehr groß.
    • Die dritte Ausführungsform
  • Wenn die Widerstandskonstruktion so ausgeführt wird, daß der Verbrauch an elektrischer Energie per Einheitsfläche im Temperaturbereich über der obigen Tc2 durch Verwenden der Struktur der obigen zweiten Ausführungsform mit einer großen Freiheit der Materialauswahl im gewissen Maße niedrig wird, dann erreicht die Temperatur der Heizwiderstandsoberfläche wie in Fig. 11 an der sich ändernden Kurve 72 der Heizwiderstandsfläche gezeigt wird, auch wenn durch Anlegen einer Gleichspannung der Elektrizitätsverbrauch stationär wird, die Gleichgewichtstemperatur Te, bei der die Wärmeerzeugung und die Wärmeabstrahlung gleich sind, und in diesem Temperaturbereich brennt der Heizwiderstand nicht durch und die obige Gleichgewichtstemperatur Te kann beibehalten werden solange die Spannung angelegt wird. Es ist möglich, den Zustand zum Beibehalten der Gleichgewichtstemperatur auch unter Verwendung eines gewöhnlichen Widerstands wie z.B. des obigen ersten Widerstands zu erzeugen, aber da bei der vorliegenden Erfindung die Temperatursteuerung so erfolgt, daß die Bezugstemperatur auf die obige Tc2 eingestellt wird, die etwas niedriger als die obige Gleichgewichtstemperatur Te ist, kann die obige Gleichgewichtstemperatur Te durch die Temperaturbedingungen der Umgebung kaum beeinflußt werden, und der Temperaturanstieg auf Tc2 wird unterstützt durch die Wärmeerzeugung des obigen zweiten Widerstands, so daß hier der Vorteil auftritt, daß die Gleichgewichtstemperatur Te in kürzerer Zeit und mit geringeren Zeitschwankungen erreicht wird. Wenn die auf diese Weise stabilisierte Gleichgewichtstemperatur Te wie oben beschrieben erreicht wird, läßt sich die Reproduzierbarkeit einer harmonischen Aufzeichnungssteuerung durch die Zeitablaufsteuerung der toff verstärken, und eine harmonische Schrift ausgezeichneter Qualität läßt sich erzeugen.
    • Die vierte Ausführungsform
  • Es ist auch möglich, den obigen ersten Widerstand 7 der zweiten Ausführungsform aus einem Material zum Bewirken des Metall/Nichtmetall-Übergangs (Isolator/Halbleiter) bei Tc1 zu erzeugen, die sich von der Phasenübergangstemperatur Tc2 des obigen ersten Widerstands 7 unterscheidet.
  • Wenn z.B. die Phasenübergangstemperatur Tc1 des ersten Widerstands mit 200ºC und die Phasenübergangstemperatur des zweiten Widerstands mit 150ºC angenommen wird, und eine konstante Spannung an den Heizwiderstand dieser Bauart angelegt wird, dann zeigt die Oberflächentemperatur des Heizwiderstands ein Verhalten, wie es in der Anderungskurve der Oberflächentemperatur des Heizwiderstands in Fig. 12 gezeigt wird. Ein sanfter Anstieg von ton beim Anlegen der Anlaufspannung auf die Temperatur Tc2 wird bewirkt und dann wird ein noch sanfterer Temperaturanstieg auf Tc1 bewirkt, und der anschließende Temperaturanstieg erfolgt sehr langsam oder geht in einen stabilen Zustand nicht über Tc1 über. Die Bedingungen zum Bewirken eines Temperaturanstiegs nicht über diese Temperatur Tc1 sind so, daß der parallele Widerstand des obigen ersten und zweiten Widerstands im Temperaturbereich über der obigen Tc1 hoch ist, und die Wärmeproduktion nicht ausreicht, um die Temperatur bis über Tc1 steigen zu lassen, und während an den obigen zweiten Widerstand bei einer Temperatur in der Nähe der obigen Tc1 weiterhin eine Spannung angelegt ist, um zu bewirken, daß der Zustand, in dem der obige Phasenübergang von der Metallphase in die Nichtmetallphase und von der Nichtmetallphase in die Metallphase stattfindet, auch weiterhin bestehen bleibt. Wenn dieser Zustand realisiert wird, läßt sich die harmonische Aufzeichnung leicht auf die gleiche Weise ausführen, wie im Falle der Realisierung der obigen Gleichgewichtstemperatur Te, und da der Hochtemperaturbereich zwischen Tc2 und Tc1 so eingerichtet ist, daß er einen langsam steigenden Temperaturgradienten aufweist, wird dadurch der Wärmeschock am Umfang des Heizwiderstands im Hochtemperaturteil gemildert, und auf diese Weise bekommt der Heizwiderstand eine Wärmeerzeugungsstruktur hoher Zuverlässigkeit.
  • Die Art und Weise, wie sich die Temperatur der Oberfläche des Heizwiderstands in den Fällen ändert, in denen die Strukturen der ersten und der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 3 mit kontinuierlichen Impulsen angetrieben werden, wird in Fig. 13 gezeigt, und die Art und Weise, wie sich die Temperatur der Oberfläche des Heizwiderstands in den Fällen ändert, in denen die Strukturen des Heizwiderstands der dritten und vierten Ausführungsform mit kontinuierlichen Impulsen angetrieben werden, wird in Fig. 14 gezeigt. Die Zwischentemperatur Tc bis zu der die Temperatur mit einem steilen Gradienten ansteigt und die vom ersten Impuls bis zum n-ten Impuls reicht, ist konstant; zwar ist die Temperaturanstiegs zeit durch den ersten Impuls ein bißchen länger wird in einem Grad, daß die Anfangshintergrundtemperatur des Heizwiderstands niedrig, aber nach dem zweiten Impuls wird die Wärmeerzeugungskurve fast gleich. Auf die oben beschriebene Weise läßt sich ganz ohne Steuerung des Antriebs die Selbststeuerung auf eine konstante Wärmeerzeugungstemperatur ausführen. Zwar ist nun der Umstand, daß die Wärmeerzeugsungsanstiegszeit lang ist, kein besonderes Problem, jedoch läßt sich in Fällen, in denen eine genaue Aufzeichnungskonzentration erforderlich ist, die Zeit der Beibehaltung der Spitzentemperatur durch Verlängern der angelegten Impulsbreite gleichmäßig nur im Falke des ersten Impulses, d.h. wenn die Hintergrundtemperatur niedrig ist, in einem solchen Grad steuern, daß der Temperaturanstieg lange dauert.
  • In der Aufzeichnungsvorrichtung zur Ausführung einer harmonischen Aufzeichnung wird ganz allgemein die harmonische Steuerung durch die Länge der angelegten Impulsbreite ausgeführt, unabhängig von der Art der Vorrichtung, wie z.B. ein direktes wärmeempfindliches System, ein Sublimations-Transkriptionssystem und Aufzeichnung durch elektrische Leitung. Da sich in der herkömmlichen Wärmeaufzeichnungsmethode die Spitzentemperatur des Heizwiderstands zusammen mit der Länge der Impulsbreite weitgehend verändert, wird die harmonische Steuerung schwierig, aber da in der vorliegenden Erfindung sich wenigstens die Zwischentemperatur der Wärmeerzeugung und das Temperaturanstiegsverfahren selbst auf einen konstanten Wert einregelt, ist es möglich, eine harmonische Steuerung auszuführen, bei der die Spitzentemperatur der Wärmeerzeugung und die Gesamtenergie, die auf die Tinte usw. übertragen wird, mit guter Reproduzierbarkeit gesteuert werden können, und insbesondere in der dritten und vierten Ausführungsform kann der Zustand, in dem die Spitzentemperatur gleichmäßiger ist, hergestellt werden, und eine genaue Harmonie läßt sich erzielen. Zwar gibt es in den herkömmlichen Beispielen einen solchen Fall, daß die entsprechende Konzentrationssteuerung von etwa 64 Harmonischen ausgeführt wird, aber bei der absoluten Steuerung sind höchstens 16 Harmonische die Grenze. Im Thermokopf nach der vorliegenden Erfindung, wie aus der obigen Erklärung hervorgeht, ist die absolute Steuerung leicht und auch 128 Harmonische und 256 Harmonische sind möglich. Fig. 15 ist ein Diagramm, das die Temperaturwellenform der Oberflächentemperatur des Heizwiderstands gegen die an den Heizwiderstand angelegte Impulsbreite in der Wärmeaufzeichnungsmethode der ersten und der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei der harmonischen Steuerung aufträgt, und Fig. 16 ist ein Diagramm, das die Temperaturwellenform der ähnlichen Hei zwiderstand-Oberflächentemperatur der dritten und der vierten A&sführungsform darstellt. In den entsprechenden Figuren ist, obwohl die Heizwiderstands-Temperaturwellenformen (18-1, 20-1) durch die ersten harmonischen Impulse (19-1, 21-1) den Kühlabfall in der Mitte des Temperaturanstiegsverfahrens anlaufen lassen, aber auch in der harmonischen Impulseinstellung, wie oben beschrieben, wenn die Endableitung fast aller Impulse zur n-ten Harmonischen erst nach der Zeit zum Erreichen der selbstgesteuerten Zwischentemperatur Tc (oder Tc2) erfolgt, die Präzision der Harmonischen sehr hoch.
    • Die fünfte Ausführungsform
  • In der obigen zweiten Ausführungsform, dargestellt in den Fig. 3, 4 und 5, obwohl die ebenen Formen des obigen ersten Widerstands und des zweiten Widerstands gleich waren, gibt es jedoch einen Fall, in dem der erste Widerstand 10 und der zweite Widerstand 11 parallel sind wie in Fig. 6. Fig. 7 ist eine Schnittansicht entlang der Linie C-C' des Heizwiderstands in Fig. 6. Die Form dieses ersten Widerstands 10 stimmt überein mit der externen Form des Heizwiderstands, und der zweite Widerstand 11 ist im Teil a in einer Form ausgebildet, in der sich ein Schlitz b im Mittelteil des Heizwiderstands öffnet. Auf dem obigen zweiten Widerstand 11 ist der obige erste Widerstand 10 lamellenförmig aufgeschichtet.
  • Wenn an den Heizwiderstand der fünften Ausführungsform Spannungsimpulse angelegt werden, damit er Wärme erzeugt, wird die Veränderung im Temperaturanstiegsverfahren der Temperaturverteilung der Heizwiderstandsoberfläche im Schnitt C-C' der Fig. 6 so, wie die Verteilungskurve 77 der Temperaturverteilung der Heizwiderstandoberfläche in Fig. 18 zeigt. Der Teil a, in dem der obige erste Widerstand und der zweite Widerstand aufeinandergeschichtet sind, führt einen prompten Temperaturanstieg durch, bis die Temperatur Tc erreicht ist, und der Teil b wird ein Temperaturtal. Wenn der Teil a über die Temperatur Tc im gesamten Bereich a und b ansteigt, wird nur im obigen ersten Widerstand Wärme erzeugt, und eine gleichmäßige, sanfte Temperaturerzeugung bewirkt. Im Zustand über dieser Tc diffundiert die Wärme in Teil a des Umfangs in den Teil b, der das Wärmetal der obigen Temperatur darstellt, und die Oberflächentemperaturverteilung der Abschnittsfläche des Heizwiderstands nähert sich einer Trapezform an; im Gegensatz zur Temperaturverteilung im herkömmlichen Heizwiderstand, die im Mittelteil eine Temperaturspitze ausbildet, bildet sie eine Wärmeerzeugungsverteilung aus, die der Form des Heizwiderstands getreu folgt.
    • Die sechste Ausführungsform
  • Wie im Grundriß des Heizwiderstands gemäß Fig. 8 und im Schnittdiagramm des Heizwiderstands entlang der Linie D-D' in Fig. 9 gezeigt wird, wenn der zweite Widerstand 11 in den Fig. 6 und 7 im Gegensatz dazu im Teil b vorgesehen ist und nicht im Teil a, dann tritt die Verteilungskurve 76 der Heizwiderstandoberflächentemperatur gemäß Fig. 17 ein und die Temperaturspitze steht im Teil b, d.h. der Mittelteil des Heizwiderstands wird schärfer als beim herkömmlichen Widerstand, und weil die Temperatur höher ist, tendiert Tc mehr dazu, sich der herkömmlichen Schärfe anzunähern, so daß der Einsatz dieser Ausführungsform in der harmonischen Methode des Netzpunktsystems durch die Anwendung der Energieangleichung beim wärmeempfindlichen Aufzeichnen zur Verbesserung der Reproduzierbarkeit im harmonischen Bereich der niedrigen Konzentration (kleiner Bereich) führt, was bisher schwierig war. Diese Methode ist auch anwendbar für die Luftblasenerzeugung in einer flüssigen Tinte, die eine spontane Hochtemperatur erfordert, wie z.B. beim Thermo-Tintenstrahl.
    • Die siebte Ausführungsform
  • Zwar bezieht sich die obige Beschreibung auf Ausführungsformen zur gleichmäßigen Steuerung der wärmeerzeugenden Temperatur des Heizwiderstands zum Aufbringen der Wärme auf das Aufzeichnungsmedium wie z.B. das wärmeempfindliche Papier, oder auf das Tintengeberpapier zur Transkription auf ein Aufzeichnungsmedium, oder auf eine flüssige Tinte, aber beim Stromdurchgangswärmeaufzeichnungsverfahren, in dem Spannungsimpulse durch einen Stromdurchgangskopf mit einer Stromdurchgangselektrode zum wärmeempfindlichen Papier innerhalb einer Wärmeerzeugungsschlcht aus Tintengeberpapier angelegt werden, und das wärmeempfindliche Papier und das Tintengeberblatt selbst die Wärme erzeugt, um durch Verwendung einer laminierten Wärmeerzeugungsschicht die Wärme zu erzeugen, wobei die erste Widerstandsschicht ein gewöhnliches Widerstandsmaterial wie eine Kohleschicht als obige Wärmeerzeugungsschicht aufweist, und die zweite Widerstandsschicht zusammengesetzt ist aus Materialien zum Bewirken des Metall/Nichtmetall-Phasenübergangs z.B. bei der Temperatur Tc2, läßt sich die Gleichmäßigkeit der Aufzeichnung erreichen durch die gleichmäßige Selbststeuerung der wärmeerzeugenden Zwischentemperatur. Nachstehend wird die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit dieser Stromdurchgangs-Wärmeaufzeichnung erklärt.
  • Fig. 19 ist eine Schnittansicht einer stromdurchgangswärmeempfindlichen Aufzeichnungsvorrichtung und das stromdurchgangs-wärmeempfindliche Aufzeichnungspapier 50 enthält eine farberzeugende Aufzeichnungsschicht 51, die obige zweite Phasenübergangsschicht 52 und die obige erste gewöhnliche Widerstandsschicht 53, und diese zweite Widerstandsschicht 52 ist eine Schicht, gebildet aus gleichmäßigem Farbauftrag oder Aufdampfen eines Materials enthaltend einen Hauptbestandteil aus einem elementaren Stoff, in dem die elektrische Leitfähigkeit im unteren Temperaturbereich unter einer bestimmten Temperatur metallisch wird und im höheren Temperaturbereich nichtmetallisch wird. Obwohl der bestimmte Temperaturbereich Tc2 zum Bewirken der Anderung der obigen elektrischen Leitfähigkeit unterschiedlich sein kann je nach Aufzeichnungsvorrichtung, wie z.B. einer Hochgeschwindigkeitsaufzeichnungsvorrichtung, ist ein Typ mit geringem Stromverbrauch, harmonischer Aufzeichnung usw., z.B. von etwa 100ºC bis 150ºC, bevorzugt. Das obige stromdurchlässige wärmeempfindliche Aufzeichnungspapier 50 legt Spannungsimpulse zwischen der Stromdurchgangselektrode 61 und der Rückstromelektrode 62 in dem Zustand an, in dem das obige stromdurchlässige wärmeempfindliche Papier zwischen der Walze 66 und dem Stromdurchgangskopf 60 zusammengedrückt wird, um die obigen ersten und zweiten Widerstandsschichten 52, 53 Wärme produzieren zu lassen. Wenn die obige laminierte wärmeerzeugende Schicht die obige wärmeerzeugende Temperatur Tc2 erreicht, steigt der Widerstandswert in der obigen zweiten Widerstandsschicht 53 ganz plötzlich an und erzeugt fast keine Wärme mehr, und ein sanfter Temperaturanstieg der farberzeugenden Schicht 51 wird durch die Wärmeerzeugung in der obigen ersten Widerstandsschicht 52 bewirkt und die Farberzeugung findet statt.
    • Die achte Ausführungsform
  • Fig. 20 ist eine Schnittansicht eines Stromdurchgangs- Transkriptions-Tintengeberpapiers, das mit einer wärmeschmelzenden Tintenschicht 56, einer elektrischen Leiterschicht 54 und einer gemischten wärmeerzeugenden Widerstandsschicht 55 versehen ist, die mit zweiten Widerstandspartikeln 58, die ein Material mit elementaren Stoffen enthalten, in dem die elektrische Leitfähigkeit den Übergang in die Metallleitfähigkeit im unteren Temperaturbereich unter der bestimmten Temperatur Tc2 durchführt, und den Übergang in die nichtmetallische Leitfähigkeit im hohen Temperaturbereich durchführt, als Hauptbestandteil und mit ersten Widerstandspartikeln 57 durchsetzt ist. Fig. 21 ist eine Schnittansicht einer Stromdurchgangs-Aufzeichnungsvorrichtung, die dieses Tintengeberpapier benutzt, und der Strom zwischen der Stromdurchgangselektrode 61 des Stromdurchgangskopfs und der Rückstromelektrode 65, die von diesem Stromdurchgangskopf angeordnet ist, fließt in der Hauptsache in der Tiefenrichtung dieser Schicht. Die obigen zweiten Widerstandspartikel 58 zum Bewirken des Phasenübergangs und die obigen ersten Widerstandspartikel 57 bilden einen parallelen Stromkreis zwischen der obigen Stromdurchgangselektrode 61 und der obigen elektrischen Leitfähigkeitsschicht 54, und beide erzeugen Wärme unter der oben spezifizierten Temperatur Tc2, und oberhalb Tc2 tragen die zweiten Widerstandspartikel fast nichts zur Wärmeerzeugung bei.
  • Die oben beschriebene gemischte Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 55 und die elektrische Leiterschicht 54 können im Tintengeberblatt auch fehlen und statt dessen in einem anderen Blatt als dem Tintengeberblatt als gesondertes wärmeerzeugendes Blatt vorgesehen sein.
  • In einer Ausführungsform, die eine Materialschicht (oder Partikel) zum Bewirken des Metall/Nichtmetall-Übergangs und eine gewöhnliche Widerstandsschicht (oder Partikel) in der wärmeerzeugenden Schicht der obigen Fig. 19 und 21 verwendet, steigt in der obigen wärmeerzeugenden Widerstandsschicht die Temperatur auf die obige vorgeschriebene Temperatur (Tc oder Tc2) auf die gleiche Weise an wie bei der Wärmeaufzeichnung im Thermokopf, der mit ersten und zweiten Widerständen gemäß der obigen zweiten Ausführungsform ausgerüstet ist, ohne von der Stromdurchgangsspannung, der Stromdurchgangszeit, der Temperatur des Stromdurchgangskopfes, der Temperatur des wärmeempfindlichen Stromdurchgangspapiers mit der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht vor dem Stromdurchgang, der Walze und der Umgebungstemperatur usw. abhängig zu sein, und anschließend wird ein schwacher Temperaturanstieg bewirkt. Somit wird die wärmeerzeugende Spitzentemperatur eine stabilisierte Temperatur erzeugen, indem die oben festgelegte Temperatur (Tc oder Tc2) zur Basis gemacht wird, und somit ist keine herkömmliche Temperatursteuerung erforderlich und eine gleichmäßige Wärmeaufzeichnung läßt sich realisieren.
    • Ausführungsformen des Antriebsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung
  • Als nächstes soll das Verfahren der Wärmeerzeugung und des Antriebs der vorliegenden Erfindung in allen obigen Ausführungsformen erklärt werden jeweils unter Bezugnahme auf die betreffende Ausführungsform.
  • Fig. 23 zeigt die Wellenform 41 des Stroms, der durch den Heizwiderstand bzw. die Heizwiderstandsschicht fließt, wenn Spannungsimpulse wie 42 an die obigen Heizwiderstände bzw. Heizwiderstandsschicht angelegt werden. Wenn nun vor dem Durchgang des Stroms die Heizwiderstandstemperatur z.B. unter Tc (bzw. Tc2) liegt, ist der Widerstandswert des zweiten Widerstands in der obigen zweiten Ausführungsform niedrig, und der Widerstandswert des Heizwiderstands wird in etwa parallel zum Widerstandswert des ersten Widerstands, und der Widerstandswert liegt niedrig und ein stärkerer Strom fließt in ihnen. Dieser Zustand dauert bis zum Zeitpunkt tp, wenn der zweite Widerstand in den Temperaturbereich Tc2 eintritt, wo er in die Hochtemperaturphase übergeht, und nach diesen Zeitpunkt reduziert sich der Strom in dem Maße, wie der Widerstandswert des zweiten Widerstands ansteigt, und dieser Zustand dauert bis zum Endpunkt des Stromdurchgangsimpulses. Im Fall eines Antriebs mit konstanter Spannung wird der Widerstandswert des Heizwiderstands vor tp etwa 500Ω, und wenn er nach tp auf 2000Ω hochgeht, nimmt der Strom nach tp auf 1/4 ab. Strenggenommen hat der Widerstandswert des obigen ersten Widerstands eine kleine Temperaturabhängigkeit und wenn es ein allgemeiner Thermet-Widerstand ist, hat er einen Widerstands-Temperaturkoeffizienten von einigen hundert ppm/ºC, und auch der obige zweite Widerstand hat eine kleine Temperaturabhängigkeit des Widerstandswerts auch im Temperaturbereich, der von der Phasenübergangstemperatur entfernt liegt, wo sich der Widerstandswert weitgehend ändert, so daß eine kleine Veränderung des Stromwerts auch in der Zeitspanne des Anlegens der Impulse vor der Zeit tp und nach tp auftritt. Auch unterliegt der obige Stromwert dem Einfluß der L- und C-Komponenten des Heizwiderstands-Schaltkreises. Jedoch ist der Einfluß auf die obigen Stromwerte äußerst gering im Vergleich zu den Stromwertveränderungen in der Nähe der obigen Zeitpunkts tp.
  • Übrigens wird in den Wärmeaufzeichnungsgeräten entsprechender Systeme das Aufzeichnungsbild mit einer Vielzahl von Punkten angezeigt, und z.B. werden beim Thermokopf eine Vielzahl von kleinen Heizwiderständen eingesetzt und die entsprechenden Heizwiderstände zeichnen die obigen Punkte. Da die elektrische Quellenvorrichtung in der obigen Aufzeichnungsvorrichtung nicht beliebig groß gemacht werden kann, wird im allgemeinen die obige Vielzahl von Heizwiderständen in eine Anzahl Blöcke aufgeteilt, und ein zeitverschachtelter Antrieb wird zum Anlegen der Stromdurchgangsimpulse je Block ausgeführt, und die maximale elektrische Leistung, d.h. der maximale Strom für die Aufzeichnung wird klein. Bei der erfindungsgemäßen Aufzeichnungsvorrichtung, da im Stromdurchführungsimpuls für einen Punkt eine große Stromänderung vorkommt, auch wenn der Antrieb so aufgeteilt wird, daß es nicht zur Überlappung der Antriebszeit der betreffenden Blöcke kommt wie in Fig. 22 gezeigt wird, entsteht doch ein Verlust bei der Stromkapazität. Wenn aber der Zeitversatz des Antriebs der entsprechenden Blöcke, wie in Fig. 24 gezeigt wird, die Zeit von ton bis tp in Fig. 23 ausmacht und die Anzahl der Heizwiderstände in einem Block nur gering ist, wird die Anderung des Stroms, den die obige elektrische Quelle liefert, klein und der Gesamtstrom kann unterdrückt werden.
  • Fig. 24 ist ein Beispiel für eine Zeittafel, die die Zeit für das Anlegen der Impulse 46-i im blockunterteilten Antrieb, der auf der Grundlage der obigen Überlegungen konstruiert wurde, sowie die Stromwellenform 45-i des entsprechenden Blocks zeigt. Die Übergangszeit für den obigen unterteilten Antrieb ist dt. Der Stromspitzenteil (der Teil, der 44 in Fig. 23 entspricht) des N-ten Blocks überlappt den kleinen Stromteil (den Teil, der 43 in Fig. 23 entspricht), und der Stromspitzenteil des (N+1)ten Blocks überlappt auch den kleinen Stromteil eines anderen Blocks. Wie bereits beschrieben macht die Zeit von ton bis tp, die der oben beschriebene Stromspitzenteil wird, nur eine kleine Veränderung durch die Anfangstemperatur des betreffenden Heizwiderstands aus, und wird länger, je niedriger die obige Anfangstemperatur ist. Das geht darauf zurück, daß der Heizwiderstand einfach länger braucht, um die Temperatur au die obige Temperatur Tc zu erhöhen, wenn er von einer niedrigeren Temperatur aus anfangen muß. Da nun unter dem Gesichtspunkt der Effektivität der Stromquelle erwünscht ist, daß die Zeit von der obigen ton bis tp sich nicht zwischen den beschriebenen Blöcken, auch nicht spontan, überlappt, sollte der Teilantrieb für die Blöcke zeitlich so ausgeführt werden, daß dt ein bißchen länger ist, als die Zeit zwischen ton und toff in der niedrigsten Temperatur, die die Leistung der Temperatur der betroffenen Aufzeichnungsvorrichtung noch mit Sicherheit erbringt. Es gibt auch einen Fall, daß die Temperatur, die im Umfang des Heizwiderstands oder in der wärmeempfindlichen Widerstandsschicht erfaßt wird, und dt entsprechend dieser Temperatur verändert wird. Wenn der Block gemäß Fig. 24 angetrieben wird, im Vergleich mit dem Fall, daß der Block gemäß Fig. 22 getaktet angetrieben wird, kann das Antreiben aller Blöcke in kurzer Zeit abgeschlossen werden und wird zum Durchführen der Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung nützlich.
  • Für den Fall, daß der Teilantrieb in der Zeitverschiebung dt ausgeführt wird, die gegenüber der angelegten Impulsbreite (Zeit von ton bis toff) eine hinreichend kurze Zeitspanne ist, dann kommt es vorteilhafterweise zu einer getreueren Aufzeichnung, wie nachstehend beschrieben wird, zusätzlich zum Vorteil der wirksameren Ausnutzung der Stromquelle.
  • Nehmen wir als Beispiel den Fall des Thermokopfs, bei dem eine Vielzahl von Heizwiderständen linear angeordnet ist und die Aufzeichnung durch kontinuierliches und relatives Vorschieben des wärmeempfindlichen Papiers in senkrechter Richtung erfolgt, wenn aber eine gerade Linie in der Breite eines Bildpunkts in Richtung der Reihe der obigen Heizwiderstände aufgezeichnet werden soll, wenn die Verschiebungszeit dt der Blockteilung im Vergleich zu der Zeit, in der das wärmeempfindliche Papier relativ zur Breite der Linie entsprechend dem obigen 1 Bildpunkt vorgeschoben wird, so lange ist, daß sie nicht vernachlässigt werden kann, wird die obige Linie entsprechend der Position des obigen Blocks treppenförmig ausfallen. In der oben beschriebenen Unterteilungsmethode jedoch, in der dt verkürzt und die Teilungszahl vergrößert wurde, wird die Treppenstufenhöhe im Vergleich zur Kürze von dt gering, und stellt sich als gerade Linie dar, in der der obige Schrittunterschied nicht auffällig hervortritt. Somit ist das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung extrem nützlich beim Plotten von Figuren.
  • Übrigens, als Substanz zur Ausführung der obigen einen Serie von Metall/Nichtmetall-(bzw. Isolator/Halbleiter)-Übergängen werden Systeme mit Vanadiumverbindungen eingesetzt.
  • Durch Dotieren eines Vanadiumoxids mit einer geringen Menge Cr wird der Übergang der elektrischen Metall/Nichtmetall- (bzw. Isolator/Halbleiter)-Leitfähigkeit in einem Bereich erreicht, in dem die Temperatur höher als Zimmertemperatur ist. Im Hochtemperaturbereich wird die elektrische Nichtmetall-Leitfähigkeit erreicht, und im Tieftemperaturbereich wird die elektrische Metall-Leitfähigkeit erreicht. Sowohl Vanadium als auch Vanadiumoxid sind hochschmelzende Stoffe und können als Heizwiderstände eingesetzt werden. Als Dünnschichtausbildung läßt sich das Dünnschichtaufstäuben zum Herstellen eines Heizwiderstandsfilms benutzen. Die Produktion im Dickschichtprozeß, in dem die Verbindung als Pulver oder als Metallverbindung hergestellt wird und mit einen Binder versetzt wird, ist ebenfalls möglich. In der oben beschriebenen 8. Ausführungsform (die Ausführungsform für Stromdurchgangs-Wärmeaufzeichnung) werden Partikel, in denen der Partikeldurchmesser ordnungsgemäß gleichmäßig angeordnet ist, in etwa in der Dicke der Heizwiderstandsschicht benutzt. Jeder der oben beschriebenen Fälle, in dem der Vanadiumoxid- Bestandteil in einer Dünnschicht ausgebildet oder mit der richtigen Partikelgröße aufgebracht wird, erfordert mindestens eine polykristalline Struktur. Beim Aufstäuben kann ein Verfahren, in dem eine Legierungsunterlage aus metallischen Vanadium und Chrom, oder eine metallische Vanadiumunterlage, die in Chrom eingebettet ist, unter Verwendung von Argon und gasfömigem Sauerstoff bestäubt wird, wobei die Unterlage durch Sintern des Gemisches aus Vanadiumoxidpulver und Chromoxidpulver gebildet wird, unter Verwendung von Argongas oder Argongas gemischt mit geringen Mengen Sauerstoff durch Aufstäuben usw. benutzt werden. Jeder Aufstäubungsprozeß ist möglich, obwohl es erwünscht ist, daß die Temperatur der haftenden Schicht über einigen hundert ºC liegt, gibt es auch das Verfahren zum Verstärken der kristallisierenden Eigenschaften durch Ausführen der Laserbestrahlung nach Filmbildung oder durch Ausführung der Glühbehandlung im Vakuum.
  • In Fällen der Dotierung mit einer geeignete Menge Cr verändert sich die elektrische Leitfähigkeit um 2 bis 3 Größenordnungen, so daß sich bei Benutzen der Vorrichtung als Heizwiderstand und Heizwiderstandsschicht eines stromdurchgangs-wärmeempfindlichen Papiers der Stromverbrauch um 2 bis 3 Größenordnungen ändert, und unter dem Gesichtspunkt der Wärmeaufzeichnung tritt auch im wesentlichen die Anderung der Wärmeerzeugung/Nichtwärmeerzeugung auf. Wenn es also teilweise in einen gewöhnlichen Widerstand wie Tantalnitrid, Thermet usw. eingebracht wird, lassen sich die Heizwiderstände der einen oben beschriebenen Serie der Ausführungsformen herstellen.
  • Durch Veränderung des Cr-Anteils beim Dotieren des obigen Vanadiumoxid ist es möglich, die obige Übergangstemperatur abzuändern, und so wird bei der obigen Serie das Einstellen der Zwischentemperatur Tc möglich. Im nicht mit Cr dotierten Vanadiumoxid, obwohl die Veränderung des Widerstandswerts nur gering ist und nur eine leichte Veränderung der Temperatur bewirkt wird, tritt bei etwa 400ºC als Grenze ein Temperaturanstieg von fast einer Größenordnung auf und somit läßt sich ein solcher Einzelinaterialaufbau wie in der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung als Heizwiderstand erzielen und läßt sich auch kombiniert mit einem gewöhnlichen Widerstandsmaterial als Heizwiderstand einsetzen. Zum Beispiel läßt sich in der obigen zweiten Ausführungsform, obwohl der erste Widerstand und der zweite Widerstand als unterschiedliche Schichten der Widerstandsfilme vorgesehen sind, wenn das Phasenübergangsmaterial wie Vanadiumoxid usw. seine Phasenübergangscharakteristiken in einem Film gemischter Struktur mit anderen Metallen (z.B. Tantal) beibehalten kann, ein Heizwiderstand als Mischfilm ausbilden. In diesem Fall wird das Produkt ein einziger Heizwiderstandsfilm, der der gleiche ist wie in der obigen ersten Ausführungsform, und eine Vereinfachung der Verarbeitung wie Filmbildung des Heizwiderstands und Formstrukturierung können erreicht werden.
  • Fig. 25 ist ein Diagramm, das die Temperaturveränderung des Leitungswiderstands im Heizwiderstand zur Ausführung des Metall/Nichtmetall-Übergangs in der obigen ersten Ausführungsform zeigt. Da sich der Leitungswiderstand selbst mit der Schichtdicke und der Breite des Leiters bei mit etwa 0,5% Cr dotiertem Vanadiumoxid verändert, obwohl das ein Bezugswert ist, kommt es bei etwa 150ºC zu einer Widerstandsänderung von etwa 3 Größenordnungen, wie in der Leitungswiderstandskurve 31 gezeigt wird. Der Temperaturbereich zum Generieren der Widerstandsänderungen variiert mit der Cr-Dotierungsmenge, und wenn die Cr-Dotierungsmenge erhöht wird, verschiebt sich der Temperaturbereich des obigen Widerstandswerts schrittweise in Richtung zur tiefen Temperatur. Wenn die Cr-Dotierungsmenge im Vanadium einige % übersteigt, läßt sich, da die Veränderung des Widerstandswertanstiegs vom unteren Temperaturbereich zum höheren Temperaturbereich verschwindet, das erfindungsgemäße Ziel der Funktion der Vorrichtung nur mit Schwierigkeiten erreichen. Weil, wie oben beschrieben, die Cr-Dotierungsmenge die Anderung in der Temperaturcharakteristik infolge der mikroskopischen Ungleichförmigkeit im Muster der Cr-Dotierungsmenge im Vanadium bewirkt, kommt es dahin, daß die Veränderung des obigen Leitungswiderstands mit einer bestimmten Temperaturbreite so langsam ansteigt, wie z.B. bei der Kurve 32 in Fig. 25. Aber auch mit einer so langsam steigenden Kurve wie oben beschrieben läßt sich das Ziel der Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreichen. Auch wenn z.B. der Strom mit einer Flanke von Null Komma einigen mm zum Heizwiderstand geleitet wird, um einen Temperaturanstieg zu bewirken, wird der Temperaturanstieg im Heizwiderstand nicht besonders gleichmäßig generiert, so daß z.B., wenn die obige Substanz im Heizwiderstand eines Thermokopfs benutzt wird, die Anderung des Widerstandswerts im Heizwiderstand offensichtlich so langsam ansteigt, wie in Fig. 25 bei 32 gezeigt wird; aber auch in diesem Fall kommt es zu einem mikroskopisch generierten schnellen Temperaturanstieg auf die obige Zwischentemperatur Tc und zu einem langsamen Temperaturanstieg im Temperaturbereich über Tc. Daher hat, damit der Teil, in den dieser Temperaturanstieg langsam ist, zu einem schnelleren Temperaturanstieg übergeht, und der Teil, in dem der Temperaturanstieg schnell ist, schnell zu einem langsamen Temperaturanstieg übergeht, die vorliegende Erfindung die Funktion einer Korrektur der Temperaturverteilung im Heizwiderstand in Richtung zu einer stärkeren Gleichinäßigkeit, und hat im Vergleich zum herkömmlichen wärmeempfindlichen Aufzeichnungsverfahren usw. den Vorteil, daß die Aufzeichnung der einzelnen Punkte mit einer höheren Genauigkeit möglich wird.
  • In allen diesen oben beschriebenen Aus führungs formen, in denen sich die Zwischentemperatur Tc, bei der die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs im Heizwiderstand verändert wird, nicht ändert, auch wenn das Aufzeichnungsmedium, wie das wärmeempfindliche Papier usw. das als Wärmesenke wirkt, vom Heizwiderstand berührt wird oder auch nicht berührt wird, und sich die oben beschriebene Zwischentemperatur ändert und einen sanfteren Temperaturanstieg bewirkt, wird die Verschlechterung und Zerstörung des Heizwiderstands durch den abnormen Temperaturanstieg der Spitzentemperatur des Heizwiderstands wenn kein Papier am Heizwiderstand im Thermokopf, wie bei der herkömmlichen Wärmeaufzeichnung, beim erfindungsgemäßen Heizwiderstand kaum wahrscheinlich. Auch wird eine hohe Zuverlässigkeit in Situationen wie fehlerhafte Leistung, zu scharfes Treiben usw. durch die Treibersteuerungskreise und die CPU infolge Hintergrundrauschen usw. angezeigt.
  • Diese obigen Tatsachen haben auch allgemeine Auswirkungen, und zwar wird die Gefahr, daß der durch das wärmeempfindliche Papier fließende Strom infolge des Durchgehens des Schaltkreises so hoch wird, daß er eine abnorme Hitze entwickelt und zur Verbrennung und damit Zerstörung von Bauteilen der Vorrichtung, wie der Walze usw. führt, ausgeschaltet und damit erhöht sich die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Vorrichtung.
  • Übrigens ist es in den Vorrichtungen gemäß allen Ausführungsformen, den Widerstandscharakteristiken des Heizwiderstands, der wärmeempfindlichen Widerstandsschicht usw. nicht erforderlich, daß sich die elektrische Leitfähigkeit bei einer besonders vorgeschriebenen Temperatur diskontinuierlich verändert, und es ist unerheblich, daß sie in einem Temperaturbereich einer bestimmten Breite eine kontinuierliche Temperaturveränderung ausführt. Bei einer Veränderung des Widerstandswerts des oben beschriebenen Heizwiderstands um das etwa 1,5 bis 10fache wird eine hinreichende Wirkung erzielt. Diese Veränderung bedeutet das wahre Verhältnis des Widerstandswerts zum Einführen des elektrischen Stromverbrauchs (Energie), der eine Temperatur erzeugen kann, die ausreichend ist für die Wärmeerzeugung, die zum Aufzeichnen benötigt wird, und für einen Widerstandswert geeigneter Größe, daß der elektrische Stromverbrauch (Energie) wenigstens die Temperatur im Heizwiderstand und in der wärmeempfindlichen Widerstandsschicht beibehält.
    • (Auswirkungen der Erfindung)
  • Erfindungsgemäß werden die nachstehenden Wirkungen erzielt.
  • Unabhängig von herrschenden Umgebungstemperaturen, denen der Heizwiderstand usw. ausgesetzt ist, wird eine gleichmäßige und reproduzierbare Temperatursteuerung ermöglicht, und Aufzeichnungen hoher Qualität und gleichmäßiger Reproduzierbarkeit lassen sich erzielen.
  • Auch bei Schwankungen der Wärmecharakteristiken lassen sich Schwankungen der Aufzeichnungsmerkmale ausschließen.
  • Auch bei Schwankungen der Widerstandswerte des Heizwiderstands und der Schichtwiderstände des wärmeempfindlichen Papiers lassen sich Schwankungen der Aufzeichnung unterdrükken.
  • Die konzentrierte harmonische Steuerung mit hoher Präzision und die Steuerung zur Erzielung sauberer Druckpunkte ist leicht.
  • Die temperaturinformationserfassenden Schaltkreise wie Temperaturerfassung usw. und die Aufzeichnungskonzentrations- Korrekturschaltung in der Aufzeichnungsvorrichtung läßt sich leicht ausführen; es ist möglich, die betreffende Vorrichtung klein zu halten und zu einem geringen Preis herzustellen.
  • Bezüglich der Sicherheit gegen das Durchbrennen usw. des Heizwiderstands weist die Vorrichtung eine hohe Zuverlässigkeit und Sicherheit auf.
  • Die wärmeerzeugende Temperaturverteilung stimmt genau mit der Form des Heizwiderstands überein und erbringt eine ausgezeichnete Aufzeichnungsqualität.
  • Bezüglich des Antriebsverfahrens der vorliegenden Erfindung können auch die folgenden Wirkungen gezeigt werden.
  • Die Leistung der elektrischen Stromquelle kann klein gehalten werden.
  • Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung ist möglich.
  • Das Aufzeichnen einer geraden Linie durch eine Heizwiderstandsreihe oder einen Strom, der durch eine Elektrodenreihe fließt, ist genau ausführbar.
  • 1 Heizwiderstand,
  • 7, 10 erster Widerstand,
  • 8, 11 zweiter Widerstand,
  • 2 Einzelelektrode,
  • 3, 5 gemeinsame Elektrode,
  • 4 Schaltelement,
  • 18-N, 20-N Heizwiderstand-Oberflächentemperatur,
  • 19-N, 21-N harmonischer Strom-Durchgangsimpuls,
  • 31, 32 Widerstandswert-Charakteristik des Widerstands,
  • 41, 45, 47 Stromwellenform,
  • 42, 46, 48 Stromdurchgangsimpuls,
  • 50 Stromleitendes wärmeempfindliches Papier,
  • 51 Farberzeugende Aufzeichnungsschicht,
  • 52 erste Widerstandsschicht,
  • 53 zweite Widerstandsschicht,
  • 54 elektrische Leiterschicht,
  • gemischte wärmeerzeugende Widerstandsschicht,
  • 56 Tintenschicht,
  • 57 erste Widerstandspartikel,
  • 58 zweite Widerstandspartikel,
  • 60 Stromdurchgangskopf,
  • 61 Stromdurchgangselektrode,
  • Tc, Tc1, Tc2 Phasenübergangstemperatur des Widerstands,
  • Te Gleichgewichtstemperatur des Heizwiderstands,
  • Ton Stromdurchgangsimpuls-Einschaltzeit,
  • Toff Stromdurchgangsimpuls-Ausschaltzeit,
  • Tp Zeit zum Erreichen von Tp,
  • dt Antriebsumschaltzeit

Claims (2)

1. Verfahren zum Antreiben von Wärmewiderständen in Thermo- Aufzeichnungsgeräten, bestehend aus den folgenden Schritten: Aufteilen einer Vielzahl von Widerständen in eine Vielzahl von Blöcken, wobei jeder Heizwiderstand einen elektrischen Widerstandswert aufweist, der während des Anlegens eines konstanten Stromimpulses von einem ersten kleineren Widerstandswert in einem unteren Temperaturbereich abgestuft zu einem zweiten, höheren Widerstandswert in einem oberen Temperaturbereich übergeht; und Antreiben der Vielzahl von Heizwiderständen in der Vielzahl von Blöcken durch sequentielles Anlegen eines Impulses an jeden der Blöcke zwecks Generierens von Wärme der Reihe nach, so daß ein Strom, der mittels Anlegen eines konstanten Spannungsimpulses im Heizwiderstand generiert wird, sich abgestuft innerhalb der Impulsanlegzeit aus einem ersten Zustand mit einem starken Strom zu einem zweiten Zustand mit einem schwachen Strom verändert, und die Vielzahl der Blöcke sequentiell so angetrieben wird, daß der erste Zustand mit starkem Strom innerhalb der Impulsanlegzeit eines der Blöcke sich nicht mit dem ersten Zustand innerhalb der Impulsanlegzeit eines anderen Blocks überlappt.
2. Verfahren zum Antreiben von Heizwiderständen in einem Thermoaufzeichnungsgerät gemäß Anspruch 1, in dem die Vielzahl Blöcke sequentiell angetrieben werden, so daß sich der zweite Zustand mit einem schwachen Strom innerhalb der Impulsanlegzeit eines der Blöcke mit dem ersten Zustand mit einem starken Strom innerhalb der Impulsanlegzeit eines Blocks überlappt, an den als nächster ein Impuls angelegt wird.
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