SU1000761A1

SU1000761A1 - Thermal printing head

Info

Publication number: SU1000761A1
Application number: SU802978645A
Authority: SU
Inventors: Виктор Матвеевич Мордвинцев; Альбина Ивановна Якубинская; Валерий Львович Левин
Original assignee: Проектно-технологический и научно-исследовательский институт научно-производственного объединения "Темп"
Priority date: 1980-09-08
Filing date: 1980-09-08
Publication date: 1983-02-28

Description

Изобретение относитс к приборостроению и может быть использованопри формировании символов на термочувствительном носителе в устройствах печати безударного типа.The invention relates to instrumentation and can be used in the formation of symbols on a heat-sensitive carrier in printing devices of the non-impact type.

Известна тонкопленочна термопечатгиоща головка (ТПГ) , представл юща собой стекл нное основание, на котором сформированы резистивные нагревательные элементы, состо щие из тонкопленочных резисторов и наход щихс в электрическом контакте с ними подвод щих проводников l.A known thin-film thermopressing head (TPG) is a glass substrate on which resistive heating elements are formed, consisting of thin-film resistors and electrical supply conductors l which are in electrical contact with them.

Така ТПГ обеспечивает малые затраты энергии на цикл печати, однако недостатком ее вл етс большое врем остывани термопечатающих элементов , что св зано с низкой теплопроводностью стекл нной подложки. Это приводит к низкому быстродействию ТПГ, а значит - к низкой скорости печати.This TPG provides low energy costs for the printing cycle, but its disadvantage is the long cooling time of the thermal elements, which is associated with the low thermal conductivity of the glass substrate. This leads to low speed TPG, and therefore - to a low print speed.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату вл етс термопечатающа головка, содержаща теплоотвод щее основание, закрепленную на нем изол ционную подложку, на которой расположены нагревательные элементы , и защитный слой износостойкого материала, покрывающий рабочую поверхность головки. Теплоотвод щее основание выполнено из керамики, а изол ционна подложка - в виде сло глазури. Керамика, облада высокой теплопроводностью, эффективно отводит и рассеивает тепло от нагревательных элементов. Слой глазури, обладающий низкой теплопроводностью, Closest to the proposed technical essence and the achieved result is a thermal head, containing a heat sink base, an insulating substrate fixed on it, on which heating elements are located, and a protective layer of wear-resistant material covering the working surface of the head. The heat-removing base is made of ceramic, and the insulating substrate is in the form of a glaze layer. Ceramics, having a high thermal conductivity, effectively removes and dissipates heat from the heating elements. Glaze layer with low thermal conductivity

10 позвол ет локализовать нагрев и снизить затраты электроэнергии, хорошее качество поверхности глазури обеспечивает возможность создани на ней тонкопленочных резистивных нагрева 10 allows localization of heat and reducing energy costs; good glaze surface quality allows thin-film resistive heating to be created on it.

15 тельных элементов. Наличие теплоотвода и мёша толщина сло глазури позвол ет уменьшить врем охлаждени термопечатающих элементов, т.е. увеличить быстродействие ТПГ. Измене20 нием толщины сло глазури можно регулировать соотношение между затратами электроэнергии и быстродействием . Дл существующих типов термочувствительной бумаги оптимальные 15 solid elements. The presence of heat sink and mesh thickness of the glaze layer reduces the cooling time of the thermal elements, i.e. Increase TPG speed. By changing the thickness of the glaze layer, you can adjust the ratio between energy costs and speed. For existing types of heat-sensitive paper, optimal

25 толщины сло глазури составл ют 50 - 70 мкм 23 .The thickness of the glaze layer is 25 to 50 microns 23.

Однако при такой конструкции толщина сло глазури однозначно определ ет как затраты электроэнергии, не30 обходимые дл достижени заданнойHowever, with this design, the thickness of the glaze layer is unambiguously defined as the cost of electricity required for achieving a given

температуры раОочей поверхности ТПГ так и быстродействие (тепловую посто нную времени ТПГ) , т.е. эти характеристики вл ютс жестко св занHHMHi , увеличение быстродействи приводит к увеличению затрат электроэнергии , и наоборот, уменьшение ее затрат уменьшает быстродействие. Эт ограничивает возможности выбора оптимального баланса между потребл емой электроэнергией и быстродействием . Кроме того нанесение на кера чес-кий теплоотвод сло , глазури такой толщины с поверхностью, приемлемой дл создани тонкопленочных резисторов, вл етс сложной технологической задачей.TPO surface operating temperatures and speed (TPG thermal time constant), i.e. these characteristics are strictly related to HHMHi, an increase in speed leads to an increase in the cost of electricity, and vice versa, a decrease in its costs reduces speed. This limits the choice of the optimal balance between consumed electricity and speed. In addition, applying a layer of such thickness to the ceramics heatsink with a surface that is acceptable for creating thin-film resistors is a complex technological task.

Цель изобретени - повышение бысродействи устройства без увеличени затрат электроэнергии.The purpose of the invention is to increase the speed of the device without increasing the cost of electricity.

Поставленна цель достигаетс тем, что в термопечатающей головке в месте расположени нагревательных элементов введен теплоотвод ший сло соединенный с теплоотвод щим основанием .This goal is achieved by the fact that in the thermal head at the location of the heating elements a heat dissipating layer is introduced connected to the heat dissipating base.

Теплоотвод щий слой может быть расположен как между нагревательным элементом и защитным слоем, так и между нагревательным элементом и изол ционной подложкой.The heat sink can be located both between the heating element and the protective layer, and between the heating element and the insulating substrate.

При таком техническом решении тепловой поток от назгревательных элемеьЛгов отводитс в основном чере введенный слой из материала с высокой теплопроводностью (теплоотвод щий слой), а не через слой из материала с низкой теплопроводностью (теплоизолирующий слой), как в прототипе . Поэтому тепловые характеристики ТПГ определ ютс параметрами теплоотвод щего сло . Быстродействие определ етс лишь длиной его участка , соедин ющего нагревательный элемент и теплоотвод, и температуропроводностью материала. Затраты электроэнергии , необходимые дл достижени заданной температуры рабочей поверхности ТПГ завис т, кроме того, от поперечного сечени теплоотвод щего- сло (канала), уменьша которое , можно уменьшать затраты электроэнергии при сохранении посто нным быстродействие ТПГ. Таким образом, путем выбора геометрии теплоотвод щего сло обеспечиваетс независимое изменение быстродействи и затрат электроэнергии, что позвол ет осуществить ее экономию при одновременном увеличении быстродействи ТПГ. Поскольку максимальна толщина теплоизолирующего сло , который выполн ет лишь функцию механического носител нагревательного элемента, не ограничиваетс , снимаетс проблема создани тонкого теплоизолирующего сло контролируемой толщины с хорошим качеством поверхности.With this technical solution, the heat flux from the heating elements is removed through the introduced layer of a material with high thermal conductivity (heat-removing layer), rather than through a layer of material with low thermal conductivity (heat-insulating layer), as in the prototype. Therefore, the thermal characteristics of a THG are determined by the parameters of the heat sink layer. The speed is determined only by the length of its portion connecting the heating element and the heat sink and the thermal diffusivity of the material. The cost of electricity required to achieve a predetermined temperature of the TPG working surface depends, in addition, on the cross section of the heat sink layer (channel), which can be reduced by reducing the cost of electricity while maintaining the speed of the TPG. Thus, by choosing the geometry of the heat-removing layer, an independent change in the speed and cost of electricity is obtained, which allows for its saving while simultaneously increasing the speed of the THG. Since the maximum thickness of the heat insulating layer, which fulfills only the function of the mechanical carrier of the heating element, is not limited, the problem of creating a thin heat insulating layer of a controlled thickness with good surface quality is eliminated.

На фиг.1 представлен вариант головки с расположением теплоотвод щего сло между нагревательным элементом и защитным слоем; на фиг.2 то же, с расположением теплоотвод щего сло между нагревательным элементом и изол ционной подложкой.Figure 1 shows a variant of a head with an arrangement of a heat-conducting layer between the heating element and the protective layer; 2, with the location of the heat sink layer between the heating element and the insulating substrate.

Предлагаема термопечатающа головка (фиг.1) содержит металлическое теплоотвод щее основание 1, на котором наклеена изол ционна подложка 2 из материала с низкой теплопроводностью , например, стекл нна подложка толщиной 0,5 мм. Термопечатающие нагревательные элементы расположены на подложке 2 и имеют следующуюструктуру: нагревательный резистор 3 подвод щий проводник 4 и разделительный слой 5. В месте расположени нагревательных элементов введен теплоотвод щий слой б из материала с высокой теплопроводностью. Сверху всей конструкции термопечатающей головки расположен защитный слой износостойкого материала 7. Край изол ционной подложки 2 имеет скос, позвол ющий нанести на ее торец теплоотвод щий слой 6. Припой 8 обеспечивает хороший тепловой контакт сло 6 с теплоотвод щим основанием 1 и фактически вл етс его частью. Така конструкци может быть использована/ например , в линейных ТПГ.The proposed thermal print head (Fig. 1) contains a metal heat sink base 1, on which an insulating substrate 2 of a material with low thermal conductivity is glued, for example, a glass substrate 0.5 mm thick. Thermal printing heating elements are located on the substrate 2 and have the following structure: heating resistor 3 supply conductor 4 and separation layer 5. At the location of the heating elements a heat dissipating layer b is inserted from a material with high thermal conductivity. A protective layer of wear-resistant material 7 is located on top of the entire thermal head design. The edge of the insulating substrate 2 has a bevel that makes it possible to apply a heat removing layer 6 onto its end. Solder 8 provides good thermal contact of the layer 6 with the heat removing base 1 and is actually part of it . Such a design can be used / for example, in linear TPGs.

Теплоотвод щий слой б (фиг.2) может быть вьаполнен также в виде сло на поверхности подложки 2 и столбов, наход щихс в контакте с теплоотвод щим основанием 1. На слой б нанесены нагревательные элементы , имеющие структуру: нагревательный резистор 3 и подвод щие проводники 4. Защитный слой 7 предохран ет нагревательный резистор 3 от окислени и обеспечивает износостойкость ТПГ. Така конструкци обеспечивает малую длину участка теплоотвод щего сло б, соедин ющего нагревательный резистор 3 с теплоотвод щим основанием 1 даже при больших размерах нагревательного резистора 3, и может быть использована, например , в ТПГ сегментного типа.The heat dissipating layer b (Fig. 2) can also be filled as a layer on the surface of the substrate 2 and the pillars in contact with the heat sink base 1. The heating elements having the structure: heating resistor 3 and lead wires 4. The protective layer 7 protects the heating resistor 3 from oxidation and ensures the wear resistance of the TPG. Such a construction provides a small length of the heat-conducting layer section connecting the heating resistor 3 with the heat-removing base 1 even for large sizes of the heating resistor 3, and can be used, for example, in a THG segment type.

Таким образом, предлагаема ТПГ обеспечивает экономию электроэнергии при одновременном увеличении быстродействи . Она не требует создани тонкого теплоизолирующего сло контролируемой толщины с высоким качеством поверхности. Это позвол ет обойти проблему получени глазурованной керамики пригодной дл нанесени тонкопленочных резисторов, при одновременном улучшении основных параметров ТПГ.Thus, the proposed TPG provides energy savings while increasing speed. It does not require the creation of a thin insulating layer of controlled thickness with high surface quality. This avoids the problem of making glazed ceramics suitable for applying thin film resistors, while at the same time improving the basic parameters of a THG.

Предлагаема ТПГ позвол ет увеличить быстродействие по сравнению с известными термопечатающими головками , максимальна скорость печатиThe proposed TPG allows to increase the speed in comparison with the known thermal heads, the maximum printing speed

Claims

Claim

1. Thermal print head, mainly thin-film, containing a heat sink Base, an insulating substrate fixed on it, on which heating elements are located, and a protective layer of wear-resistant material covering the working surface of the head, characterized in that, in order to improve performance without increasing energy costs, a heat sink layer connected to the base is introduced into it at the location of the heating elements.

2. Head pop. 1, characterized in that the heat sink layer is located between the heating element and the protective layer.

3. Head pop. 1, characterized in that the heat sink layer is located between the heating element and the insulating substrate.