EP1064154A1 - Dispositif d'impression thermique - Google Patents

Dispositif d'impression thermique

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EP1064154A1
EP1064154A1 EP99907705A EP99907705A EP1064154A1 EP 1064154 A1 EP1064154 A1 EP 1064154A1 EP 99907705 A EP99907705 A EP 99907705A EP 99907705 A EP99907705 A EP 99907705A EP 1064154 A1 EP1064154 A1 EP 1064154A1
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EP
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support
resistive line
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conductive layer
line
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EP99907705A
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EP1064154B1 (fr
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Eric Chassende-Baroz
Olivier Gery
Laurent Coldre
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Axiohm SA
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Axiohm SA
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/345—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads characterised by the arrangement of resistors or conductors

Definitions

  • the present invention relates to a thermal printing device or a thermal printer head.
  • a thermal printing device generally comprises a ceramic plate which constitutes the basic support of all the functional and circuit elements connecting a line of heating points (a resistive line) to integrated circuits for controlling these points in response to received signals.
  • an external processor for controlling these points in response to received signals.
  • the well-known principle of a thermal printhead lies in the control of the opening and closing of an electrical circuit which comprises a portion of resistive line, which, when the circuit is supplied, heats up by effect Joule and radiate towards a thermally sensitive support which is close (practically in contact with the line except for a protective coating) of this portion of resistive line so that the color of the support at the point of contact changes (for example from white to black).
  • the resistive line is arranged astride consecutive conductive sections. One section in two is connected to a common conductor on one side of this line, each of the other sections extending on the other side of this line and comprising electronic means for opening or closing it housed in an integrated circuit (called driver) assigned to the control of several drivers (for example sixty four).
  • driver integrated circuit assigned to the control of several drivers (for example sixty four).
  • the command to activate a heating point therefore consists in closing the common conductor and one of the above-mentioned sections on a power source.
  • the current then flows in the portion of the resistive line which is between two consecutive sections connected to the common conductor and which overlaps said conductor.
  • the resistive line is located in the vicinity of one of the longitudinal edges of the ceramic plate. Between this edge and this line extends the common conductor. Furthermore, the connections of the print head on the one hand to the power source and on the other hand to the driver control processor, are made on the side of the longitudinal edge of the wafer opposite to that close to the resistive line. It is therefore necessary to extend the common conductor up to this edge and in current print heads, this extension extends along a transverse edge of the wafer. The cross-section of the common conductor and its extension depends directly on the maximum amount of current which must pass through them and this is important (several amps) if all the heating points are activated.
  • a thickness of this given common conductor, this section depends on its width and the part of the common conductor transverse to the wafer can be of a width of the order of a centimeter.
  • This drawing common to all the printheads, and in particular those concerned with the printing of tickets (printing width between 60 and 120 mm) imposes a wafer of a greater length than the printing width (around 8 to 15%). It is understood that the transverse size of the print head is by construction greater than the length of the resistive line therefore the width of the impression to be produced, a value which may become unacceptable in certain applications.
  • the current technological trend being towards maximum miniaturization of products and in particular of information processing products, there is a need to reduce this space requirement so that the transverse dimension of the thermal printing mechanism is as close as possible to the width. of the media (paper strip) to receive this print
  • the present invention aims to meet this need by providing a printhead whose resistive line is of a length equal to the dimension longitudinal of the ceramic plate which forms the head support.
  • the means of the invention which make it possible to meet this objective also lead to being able to envisage a modular construction of the printheads so that by juxtaposing modules in the direction of the resistive line one can easily obtain a range of printer distinguished by their printing width.
  • the invention therefore relates to a thermal printing device comprising a flat support of rectangular shape, equipped on one of its faces parallel to one of its longitudinal edges, with a resistive line overlapping sections of conductor arranged perpendicularly to the latter, extending alternately on one side and the other of the resistive line, one of the series of sections being derived from a common conductor which is constituted by a conductive layer covering the support while the resistive line and the sections of conductors which it overlaps are formed on an insulating layer covering the conductive layer.
  • This particular arrangement of the common conductor makes it possible not to reserve a particular portion of the support in particular in the vicinity of one or of its two transverse ends for the passage of this common conductor. It follows from this that the resistive line can extend longitudinally from a transverse end to the other of the support thus allowing a print line as wide as the support which means that one can build printer heads thermal whose transverse dimensions are reduced to the maximum.
  • the insulating layer leaves exposed a strip of the conductive layer adjacent to one of the edges of the support forming the implantation zone of a series of sections of conductors and extending between this edge of the support and the resistive line, the conductive layer being cut into slots in the vicinity of the other longitudinal edge of the support to form areas of its connection to a power source, areas also left uncovered by the insulating layer.
  • the invention also relates to a thermal printing head which is characterized in that it comprises at least two modules each consisting of a device as described above, these devices being juxtaposed and connected so that their lines resistive lines are aligned with each other.
  • FIGS. 1 to 4 illustrate four of the essential steps in the process for manufacturing a thermal printing device according to the invention.
  • a rectangular ceramic plate 1 covered with a first layer of glass 2 and, over practically its entire surface, with a second conductive layer 3, for example made of gold.
  • This layer 3 covers practically the entire surface of the ceramic plate, except as regards reserves 4, 5 and 6, along a longitudinal edge 1b of the plate, in which the glass layer 2 is left visible. coating techniques in thin or thick layers used for the manufacture of a device according to the invention are known in themselves and are not described in more detail in the following.
  • the device in FIG. 1 is equipped with an insulating layer 7, the geometry of which is such that it leaves a margin 8 in the vicinity of the longitudinal edge of the plate where conductive layer 3 remains visible.
  • the insulating layer 7 covers the reserves 4, 5 and 6 previously formed in the conductive layer 3, but leaves exposed the zones 9, 10, 11 and 12 of this layer 3 which constitute connection areas of the conductive layer to an electrical power source.
  • the third step in manufacturing the device according to the invention consists in covering the insulating layer 7 as well as the margin 8 with two layers of gold, first fine then thick, which bear the common reference 13 in FIGS. 3, 3A and 3B.
  • the areas 9, 10, 11 and 12 remain uncovered and isolated from the conductive layers 13 covering the insulating layer 7.
  • the electrical continuity between the layer 13 and the conductive layer 3 is produced at the margin 8.
  • a resistive line 17 is produced by depositing an appropriate product, this line 17 extending over the entire length of the wafer 1 since the sections of conductors 14 and 15 could have been etched over the entire length.
  • a layer of protective glass (not shown) then covers the entire surface.
  • the conductors 18 will also have been etched in the vicinity of the edge 1b of the wafer and between the above-mentioned areas 9, 10, 11 and 12, these conductors 18 allowing the connection of the circuits to the power source and to the various control members or processors to which the printing device must be connected.
  • the advantages of such a structure are significant.
  • the cross section of the supply common is important since it consists of the cross section of the conductive layer 3.
  • the supply current which circulates in this common conductor is very well distributed inside the conductive layer 3, regardless of the location of the heating point along the resistive line 17.
  • this resistive line has heating points up to the transverse ends of the support 1 of the printing device.
  • This structure also has the advantage of allowing a juxtaposition of two or more supports such as those shown in Figures 4, 4A and 4B, associated by their transverse ends to form a resistive line of greater length. These supports can simply be held edge to edge so that the resistive line of one is aligned with the resistive line of the other. A particular machining of these transverse edges as well as a particular control of the heating points which are adjacent makes it possible to obtain a printing continuity over the entire length of the resistive strip.
  • the structure of the printing device according to the invention makes it possible to envisage the modular construction of thermal printer heads from the same manufacturing process, thus being able to suit different printing widths using streamlined production much less expensive than the production tools hitherto used and which were necessarily dedicated to each width or type of printhead.

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

Dispositif d'impression thermique comprenant un support plan (1) de forme rectangulaire, équipé sur l'une de ses faces, parallèlement à l'un de ses bords longitudinaux (1a), d'une ligne résistive (17) chevauchant des tronçons (14, 15) de conducteurs disposés perpendiculairement à cette dernière et s'étendant alternativement d'un côté et de l'autre de la ligne résistive (17), l'une (14) des séries de tronçons étant issue d'un conducteur commun qui est constitué par une couche conductrice recouvrant le support et dans lequel la ligne résistive (17) et les tronçons de conducteurs (14, 15) qu'elle chevauche sont formés sur une couche isolante (7) recouvrant la couche conductrice (3).

Description

Dispositif d'impression thermique.
La présente invention concerne un dispositif d'impression thermique ou une tête d'imprimante thermique. Un tel dispositif comporte en général une plaquette de céramique qui constitue le support de base de tous les éléments fonctionnels et de circuiterie reliant une ligne de points chauffants (une ligne résistive) à des circuits intégrés de commande de ces points en réponse à des signaux reçus d'un processeur extérieur.
Le principe bien connu d'une tête d'impression thermique réside dans la commande de l'ouverture et de la fermeture d'un circuit électrique qui comporte une portion de ligne résistive, laquelle, lorsque le circuit est alimenté, s'échauffe par effet joule et rayonne en direction d'un support sensible thermiquement qui est à proxi- mité (pratiquement au contact de la ligne à un revêtement de protection près) de cette portion de ligne résistive de sorte que la couleur du support au point de contact vire (par exemple du blanc au noir) .
La ligne résistive est disposée à cheval sur des tronçons conducteurs consécutifs. Un tronçon sur deux est relié à un conducteur commun d'un côté de cette ligne, chacun des autres tronçons s 'étendant de l'autre côté de cette ligne et comprenant des moyens électroniques de son ouverture ou de sa fermeture logée dans un circuit intégré (appelé driver) affecté à la commande de plusieurs conducteurs (par exemple soixante quatre) . La commande de l'activation d'un point chauffant consiste donc à refermer sur une source d'alimentation le conducteur commun et l'un des autres tronçons susdits . Le courant circule alors dans la portion de ligne résistive qui est comprise entre deux tronçons consécutifs reliés au conducteur commun et qui chevauche ledit conducteur.
Usuellement, la ligne résistive est située au voisinage de l'un des bords longitudinaux de la plaquette de céramique. Entre ce bord et cette ligne s'étend le conducteur commun. Par ailleurs, les connexions de la tête d'impression d'une part à la source d'alimentation et d'autre part au processeur de commande des drivers, s'effectuent du côté du bord longitudinal de la plaquette opposé à celui voisin de la ligne résistive. Il est donc nécessaire de prolonger le conducteur commun jusque vers ce bord et dans les têtes d'impression actuelles, cette prolongation s'étend le long d'un bord transversal de la plaquette . La section du conducteur commun et de sa prolongation dépend directement de la quantité maximale de courant qui doit les parcourir et celle-ci est importante (plusieurs ampères) si tous les points chauffants sont activés. A épaisseur de ce conducteur commun donné, cette section dépend de sa largeur et la partie du conducteur commun transversale à la plaquette peut être d'une largeur de l'ordre du centimètre. Ce dessin, commun à toutes les têtes d'impression, et notamment celles concernées par l'impression de tickets (de largeur d'impression comprise entre 60 et 120 mm) impose une plaquette d'une longueur plus importante que la largeur d'impression (de l'ordre de 8 à 15 %) . On comprend que l'encombrement transversal de la tête d' impression est par construction plus important que la longueur de la ligne résistive donc que la largeur de l'impression à réaliser, d'une valeur qui peut devenir inacceptable dans certaines applications. La tendance technologique actuelle étant à la miniaturisation maximale des produits et notamment des produits de traitement de l'information, il existe un besoin de réduire cet encombre- ment pour que la dimension transversale du mécanisme d'impression thermique soit au plus près de la largeur du support (bande papier) devant recevoir cette impression.
La présente invention a pour objectif de répondre à ce besoin en fournissant une tête d'impression dont la ligne résistive est d'une longueur égale à la dimension longitudinale de la plaquette de céramique qui forme le support de la tête. Les moyens de l'invention qui permettent de répondre à cet objectif conduisent en outre à pouvoir envisager une construction modulaire des têtes d'impression de sorte qu'en juxtaposant des modules dans le sens de la ligne résistive on peut obtenir aisément une gamme d' imprimante se distinguant par leur largeur d' impression.
A cet effet, l'invention a donc pour objet un dispositif d'impression thermique comprenant un support plan de forme rectangulaire, équipé sur l'une de ses faces parallèlement à l'un de ses bords longitudinaux, d'une ligne résistive chevauchant des tronçons de conducteur disposés perpendiculairement à cette dernière, s 'étendant alternativement d'un côté et de l'autre de la ligne résistive, l'une des séries de tronçons étant issue d'un conducteur commun qui est constitué par une couche conductrice recouvrant le support tandis que la ligne résistive et les tronçons de conducteurs qu'elle chevauche sont formés sur une couche isolante recouvrant la couche conductrice .
Cette disposition particulière du conducteur commun permet de ne pas réserver une portion particulière du support notamment au voisinage de l'une ou de ses deux extrémités transversales pour le passage de ce conducteur commun. Il résulte de cela que la ligne résistive peut s'étendre longitudinalement d'une extrémité transversale à l'autre du support autorisant ainsi une ligne d'impression aussi large que le support ce qui signifie que l'on peut construire des têtes d'imprimantes thermiques dont l'encombrement transversal est réduit au maximum.
De manière préférée, la couche isolante laisse à découvert une bande de la couche conductrice adjacente à l'un des bords du support formant la zone d'implantation d'une série de tronçons de conducteurs et s 'étendant entre ce bord du support et la ligne résistive, la couche conductrice étant découpée en créneaux au voisinage de l'autre bord longitudinal du support pour former des plages de sa connexion à une source d'alimentation, plages laissées également découvertes par la couche isolante.
L'invention a également pour objet une tête d' impression thermique qui est caractérisée par le fait qu'elle comporte au moins deux modules constitués chacun par un dispositif tel que décrit ci-dessus, ces dispositifs étant juxtaposés et reliés de manière que leurs lignes résistives soient dans l'alignement l'une de l'autre.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description donnée ci- après à titre d'exemple d'un de ses modes de réalisation. II sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels les figures 1 à 4 ainsi que les coupes correspondantes 1A à 4B illustrent quatre des étapes essentielles du procédé de fabrication d'un dispositif d'impression thermique conforme à l'invention. Aux figures 1, 1A et 1B, on a représenté une plaquette de céramique rectangulaire 1 recouverte d'une première couche de verre 2 et, sur pratiquement toute sa surface, d'une seconde couche 3 conductrice par exemple en or. Cette couche 3 recouvre pratiquement toute la surface de la plaquette en céramique sauf en ce qui concerne des réserves 4, 5 et 6, le long d'un bord longitudinal lb de la plaquette, dans lesquelles est laissée apparente la couche de verre 2. Les techniques de revêtement en couches minces ou épaisses utilisées pour la fabrication d'un dispositif selon l'invention sont connues en elles-mêmes et ne sont pas décrites plus en détail dans ce qui suit.
Aux figures 2, 2A et 2B, le dispositif de la figure 1 est équipé d'une couche isolante 7 dont la géométrie est telle qu'elle laisse découverte une marge 8 au voisinage du bord la longitudinal de la plaquette où couche 3 conductrice reste apparente. Du côté du bord lb, la couche isolante 7 recouvre les réserves 4, 5 et 6 précédemment ménagées dans la couche conductrice 3 , mais laisse découvertes les zones 9, 10, 11 et 12 de cette couche 3 qui constituent des plages de connexion de la couche conductrice à une source d'alimentation électrique. La troisième étape de fabrication du dispositif selon l'invention consiste à recouvrir la couche isolante 7 ainsi que la marge 8 de deux couches d'or, d'abord fine puis épaisse, qui portent la référence commune 13 sur les figures 3, 3A et 3B. Les plages 9, 10, 11 et 12 restent découvertes et isolées des couches conductrices 13 recouvrant la couche isolante 7. La continuité électrique entre la couche 13 et la couche conductrice 3 est réalisée au niveau de la marge 8.
On procède ensuite comme représenté schématique- ment aux figures 4, 4A et 4B au gravage , de manière connue, de la couche 13 pour réaliser les différents tronçons de conducteurs 14 reliés électriquement à la couche conduc- trice 3 par la marge 8 et des tronçons de conducteurs 15 qui aboutissent aux emplacements réservés 16 des circuits intégrés assurant la commande et le contrôle du fonctionnement de la tête d'impression. A l'endroit où les conducteurs 14 et 15 sont voisins et disposés les uns entre les autres de manière connue, on réalise une ligne résistive 17 par un dépôt de produit approprié, cette ligne 17 s 'étendant sur toute la longueur de la plaquette 1 puisque les tronçons de conducteurs 14 et 15 ont pu être gravés sur la totalité de cette longueur. Une couche de verre de protection non représentée recouvre ensuite l'ensemble de cette surface. Bien entendu, avant la mise en place de cette couche de protection non représentée, on aura également procédé aux gravures des conducteurs 18 au voisinage du bord lb de la plaquette et entre les plages 9, 10, 11 et 12 susdites, ces conducteurs 18 permettant la connexion des circuits à la source d'alimentation et aux différents organes de commande ou processeurs auxquels le dispositif d' impression doit être connecté . Les avantages d'une telle structure sont importants. Tout d'abord la section du commun d'alimentation est importante puisqu'elle est constituée par la section de la couche conductrice 3. En outre, le courant d'alimentation qui circule dans ce conducteur commun est très bien réparti à l'intérieur de la couche conductrice 3 et ce, quelle que soit la localisation du point chauffant le long de la ligne résistive 17. Enfin, cette ligne résistive possède des points chauffants jusqu'aux extrémités transversales du support 1 du dispositif d'impression. Cette structure présente également l'avantage de permettre une juxtaposition de deux ou plusieurs supports tels que ceux représentés aux figures 4, 4A et 4B, associés par leurs extrémités transversales afin de constituer une ligne résistive de plus grande longueur. Ces supports peuvent être de manière simple maintenus bord à bord de sorte que la ligne résistive de l'un soit alignée avec la ligne résistive de l'autre. Un usinage particulier de ces bords transversaux ainsi qu'une commande particulière des points chauffants qui sont adjacents permet d'obtenir une continuité d'impression sur toute la longueur de la bande résistive. La structure du dispositif d'impression selon l'invention permet d'envisager la construction modulaire de têtes d'imprimantes thermiques à partir d'un même processus de fabrication, pouvant ainsi convenir à des largeur d'impression différentes au moyen d'outils de production rationalisés beaucoup moins coûteux que les outils de production jusqu'ici employés et qui étaient nécessairement dédiés à chaque largeur ou type de tête d'impression.

Claims

REVENDICATIONS 1. Dispositif d'impression thermique comprenant un support plan (1) de forme rectangulaire, équipé sur l'une de ses faces, parallèlement à l'un de ses bords longitudinaux (la) , d'une ligne résistive (17) chevauchant des tronçons (14, 15) de conducteurs disposés perpendiculairement à cette dernière et s 'étendant alternativement d'un côté et de l'autre de la ligne résistive (17), l'une (14) des séries de tronçons étant issue d'un conducteur commun, caractérisé en ce que le conducteur commun est constitué par une couche conductrice recouvrant le support et en ce que la ligne résistive (17) et les tronçons de conducteurs (14, 15) qu'elle chevauche sont formés sur une couche isolante (7) recouvrant la couche conductrice (3) .
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche isolante (7) laisse à découvert une bande (8) de la couche conductrice (3) adjacente à 1 ' un des bords (la) du support, formant la zone d'implantation d'une série (14) de tronçons de conducteurs et s 'étendant entre ce bord (la) du support (1) et la ligne résistive
(17), la couche conductrice (3) étant découpée en créneaux au voisinage de l'autre bord (lb) longitudinal du support pour former des plages (9, 10, 11, 12) de sa connexion à une source d'alimentation, également laissées découvertes par la couche isolante (7) .
3. Dispositif d'impression thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ligne résistive (17) est de longueur égale à la dimension longitudinale du support (1) .
4. Tête d'impression thermique, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins deux modules constitués chacun par un dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, ces dispositifs étant juxtaposés et reliés de manière que leur ligne résistive (17) soit dans l'alignement l'une de l'autre.
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