Термопечатающая головка

 

))

В.M. Мордвинцев, А.И. Якубинская и В.JL: -:.Леви)н-"

) {72) Авторы изобретения

/

Проектно-технологический и научи ед а е ий институт Научно-производственного объединения Темп (71) Заявитель (54 ) ТЕРМОПЕЧАТМОЩАЯ ГОЛОВКА

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано. при формировании символов на термочувствительном носителе в устройствах печати безударного типа.

Известна тонкопленочная термопечатающая головка (ТПГ), представляющая собой стеклянное основание, на котором сформированы резистивные нагревательные элементы, состоящие из тонкопленочных резисторов и находящихся в электрическом контакте с ними подводящих проводников (1).

Такая ТПГ обеспечивает малые затраты энергии на цикл печати, однако недостатком ее является большое время остывания термопечатающих элементов, что связано с низкой теплопроводностью стеклянной подложки.

Это приводит к низкому быстродействию ТПГ, .а значит — к низкой скорости печати.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является термопечатающая головка, содержащая теплоотводящее основание, закрепленную на нем изоляционную подложку, на которой расположены нагревательные элементы, и защитный слой износостойкого материала, покрывающий рабочую поверхность головки. Теплоотводящее основание выполнено из керамики, а

5 изоляционная подложка - в виде слоя глазури. Керамика, обладая высокой теплопроводностью, эффективно отводит и рассеивает тепло от нагревательных элементов. Слой глазури, обладающий низкой теплопроводностью, позволяет локализовать нагрев и снизить затраты электроэнергии. Хорошее качество поверхности глазури обеспечивает возможность создания на ней тонкопленочных резистивных нагревательных элементов. Наличие теплоотвода и малая толщина слоя глазури позволяет уменьшить время охлаждения термопечатающих элементов, т,е. увеличить быстродействие ТПГ. Изменением толщины слоя глазури можно регулировать соотношение между затратами электроэнергии и быстродействием. Для существующих типов термочувствительной бумаги оптимальные толщины слоя глазури составляют

50 — 70 мкм (2).

Однако при такой конструкции толщина слоя глазури однозначно определяет как затраты электроэнергии, необходимые для достижения заданной

1000761 температуры рабочей поверхности ТПГ, так и быстродействие (тепловую постоянную времени ТПГ), т.е. эти характеристики являются жестко связанными:. увеличение быстродействия приводит к увеличению затрат электроэнергии,и наоборот,, уменьшение ее затрат уменьшает быстродействие. Это ограничивает возможности выбора оптимального баланса между потребляемой электроэнергией и быстродейст- 10 вием. Кроме того, нанесение на ке рамический теплоотвод слоя глазури такой толщины с поверхностью, приемлемой для создания тонкопленочных резисторов, является сложной техно- 15 логической задачей.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства без увеличения затрат электроэнергии.

Поставленная цель достигается 20 тем, что в термопечатающей головке в месте расположения нагревательных элементов введен теплоотводяший слой, соединенный с теплоотводящим основанием.

Теплоотводящий слой может быть расположен как между нагревательным элементом и защитным слоем, так и между нагревательным элементом и изоляционной подложкой.

При таком техническом решении тепловой поток от нагревательных элементов отводится в основном через введенный слой из материала с высокой теплопроводностью (теплоотводящий слой), а не через слой из материала с низкой теплопроводностью (теплоизолирующий слой), как в прототипе. Поэтому тепловые характеристики ТПГ определяются параметрами теплоотводящего слоя. Быстродействие 40 определяется лишь длиной его участка, соединяющего нагревательный элемент и теплоотвод, и температуропроводностью материала. Затраты электроэнергии, необходимые для достиже- g5 ния заданной температуры рабочей поверхности ТПГ зависят, кроме того, от поперечного сечения теплоотводящего слоя (канала), уменьшая которое, можно уменьшать затраты электроэнергии при сохранении постоянным быстродействие ТПГ. Таким образом, путем выбора геометрии теплоотводящего слоя обеспечивается независимое изменение быстродействия и затрат электроэнергии, что позволяет осуществить ее экономию при одновременном увеличении быстродействия ТПГ.

Поскольку максимальная толщина теплоизолирующего слоя, который выполняет лишь функцию механического носителя нагревательного элемента, не ограничивается, снимается проблема создания тонкого теплоизолирующего слоя контролируемой толщины с хорошим качеством поверхности. 65

На фиг.1 представлен вариант го- ловки с расположением теплоотводящего слоя между нагревательным элементом и защитным слоем; на фиг.2 то же, с расположением теплоотводящего слоя между нагревательным элементом и изоляционной подложкой.

Предлагаемая термопечатающая головка (фиг.1) содержит металлическое теплоотводящее основание 1, на котором наклеена изоляционная подложка

2 из материала с низкой теплопроводностью, например, стеклянная подложка толщиной О, 5 мм. Термопечатающие нагревательные элементы расположены на подложке 2 и имеют следующую структуру: нагревательный резистор 3, подводящий проводник 4 и разделительный слой 5. В месте расположения нагревательных элементов вв еден теплоотводящий слой б из материала с высокой теплопроводностью. Сверху всей конструкции термопечатающей головки расположен защитный слой износостойкого материала 7. Край изоляционной подложки 2 имеет скос, позволяющий нанести на ее торец теплоотводящий слой б. Припой 8 обеспечивает хороший тепловой контакт слоя 6 с теплоотводящим основанием 1 и фактически является его частью. Такая конструкция может быть использована, например, в линейных ТПГ.

Теплоотводящий слой б (фиг.2) ,может быть выполнен также в виде слоя на поверхности подложки 2 и столбов, находящихся в контакте с теплоотводящим основанием 1. На слой б нанесены нагревательные элементы, имеющие структуру: нагревательный резистор 3 и подводящие проводники 4. Защитный слой 7 предохраняет нагревательный резистор 3 от окисления и обеспечивает износостойкость ТПГ. Такая конструкция обеспечивает малую длину участка теплоотводящего слоя 6, соединяющего нагревательный резистор 3 с теплоотводящим основанием 1 даже при больших размерах нагревательного резистора

3, и может быть использована, например, в ТПГ сегментного типа.

Таким образом, предлагаемая ТПГ обеспечивает экономию электроэнергии при одновременном увеличении быстродействия. Она не требует создания тонкого теплоизолирующего слоя контролируемой толщины с высоким качеством поверхности, Это позволяет обойти проблему получения глазурованной керамики, пригодной для нанесения тонкоплейочных резисторов, при одновременном улучшении основных параметров ТПГ.

Предлагаемая ТПГ позволяет увеличить быстродействие по сравнению с известными термопечатающими головками, максимальная скорость печати

1000761

Формула изобретения

10 ф ф бг ф Ф

Б б рб ф (Pue. 2

BIIП)!ПИ Заказ 1355/39 Тираж 641 Подписное

Филиал !П!П "Патент",г.ужгород, ул.Проектная, которых не превышает 40 Гц. Это позволит заменить печатающие устройства ударного типа в координатографах и системах малых вычислительных машин, где требуется скорость печати 50

400 Гц, на термопечатающие устройства.

1. Термопечатающая головка, преимущественно тонкопленочная, содержащая теплоотводящее основание, закрепленную на нем изоляционную подложку, на которой расположены нагре- 15 вательные элементы, и защитный слой износостойкого материала, покрывающий рабочую поверхность головки, о тличающая с я тем,что,c целью повышения быстродействия без увеличения затрат электроэнергии,в нее введен в месте расположения нагревательных элементов теплоотводящий слой, соединенный с основанием.

2. Головка по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что теплоотводящий слой расположен между нагревательным элементом и защитным слоем.

3. Головка по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что теплоотводящий слой расположен между нагревательным элементом и изоляционной подложкой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент CIIIA N 4038517,êë.346-76, опублик. 1980.

2. Дэнси Цусин Гаккай Ромбунси, 1977, т. 160-D, Р 2, с. 167, перевод Р A-52783 (прототип).