EP1064154B1 - Dispositif d'impression thermique - Google Patents

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EP1064154B1
EP1064154B1 EP99907705A EP99907705A EP1064154B1 EP 1064154 B1 EP1064154 B1 EP 1064154B1 EP 99907705 A EP99907705 A EP 99907705A EP 99907705 A EP99907705 A EP 99907705A EP 1064154 B1 EP1064154 B1 EP 1064154B1
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resistive
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EP99907705A
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EP1064154A1 (fr
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Eric Chassende-Baroz
Olivier Gery
Laurent Coldre
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Axiohm SA
Original Assignee
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 device thermal print head or thermal printer head.
  • Such a device generally comprises a plate of ceramic which constitutes the basic support of all the functional and circuitry elements connecting a line of heating points (a resistive line) to integrated circuits for controlling these points in response to signals received from an external processor.
  • the well-known principle of a print head thermal lies in controlling the opening and closure of an electrical circuit that includes a portion resistive line, which, when the circuit is energized, heats up by Joule effect and radiates towards a thermally sensitive support which is nearby (practically in contact with the line to a coating near) of this resistive line portion of 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. Every other stretch 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 including electronic means of sound opening or closing 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 of activating a heating point therefore consists in closing on a power source the common conductor and one of the other sections mentioned above. The current then flows in the portion of resistive line which is between two consecutive sections connected to the common conductor and which overlaps said conductor.
  • the resistive line is located at vicinity of one of the longitudinal edges of the insert of ceramic. Between this edge and this line extends the common conductor.
  • the head connections on the one hand to the power source and on the other hand to the driver control processor take place on the side of the longitudinal edge of the insert opposite to that close to the resistive line. It is therefore necessary to extend the common conductor up to this edge and in the current printheads this extension extends along a transverse edge of the wafer.
  • the common conductor section and its extension directly depends on the maximum amount of current that has to run through them and this one is important (several amps) if all the heating points are enabled. With the thickness of this given common conductor, this section depends on its width and the part of the conductor common transverse to the plate can be of a width on the order of a centimeter.
  • This drawing common to all printheads, especially those affected by ticket printing (including print width between 60 and 120 mm) requires a plate with a length greater than the printing width (of the order of 8 to 15%). It is understood that the transverse size of the printhead is by design more important than the length of the resistive line so that the width of the impression to be made, of a value which can become unacceptable in some applications.
  • the trend current technology being at maximum miniaturization products and in particular treatment products information, there is a need to reduce this clutter so that the transverse dimension of the mechanism thermal printing is as close as possible to the width of the support (paper strip) to receive this print.
  • Document JP.A 03 153363 reveals a common feed with several transverse branches to the plate to improve the distribution of the current Power. These branches create extra thicknesses which complicate the manufacture of the head.
  • the present invention aims to respond to this need by providing a printhead whose resistive line is of length equal to dimension longitudinal of the ceramic plate which forms the head support.
  • the means of the invention which allow to meet this objective, without complication of manufacturing and further lead to ability to consider modular head construction so that by juxtaposing modules in the sense of the resistive line you can easily get a printer range distinguished by their printing width.
  • the invention therefore relates to a thermal printing device according to claim 1.
  • This particular arrangement of the driver common allows not to reserve a particular portion support especially in the vicinity of one or both transverse ends for the passage of this conductor common. It follows from this that the resistive line can extend longitudinally from a transverse end to the other of the support thus authorizing a printing line as wide as the support which means you can build thermal print heads that take up space transverse is reduced to the maximum.
  • the invention also relates to a head thermal printing which is characterized by the fact that it comprises at least two modules each made up by a device as described above, these devices being juxtaposed and connected in such a way that their lines resistive lines are aligned with each other.
  • FIGs 1, 1A and 1B there is shown a rectangular ceramic plate 1 covered with a first layer of glass 2 and, over practically all of its surface, of a second conductive layer 3 for example in gold.
  • This layer 3 covers almost the entire surface of the ceramic plate except in the case of reserves 4, 5 and 6, along a longitudinal edge 1b of the plate, in which the layer is left visible glass 2.
  • Thin film coating techniques or thick used for manufacturing a device according to the invention are known in themselves and are not described in more detail below.
  • the device of the Figure 1 is equipped with an insulating layer 7, the geometry is such that it leaves a margin of discovery 8 in the vicinity of the edge the longitudinal of the plate where conductive layer 3 remains visible.
  • the insulating layer 7 covers the reserves 4, 5 and 6 previously provided in the conductive layer 3, but lets discover zones 9, 10, 11 and 12 of this layer 3 which constitute connection pads 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 and the margin 8 of two layers of gold, first fine then thick, which have the common reference 13 on the Figures 3, 3A and 3B. Tracks 9, 10, 11 and 12 remain discovered and isolated from the conductive layers 13 covering the insulating layer 7. The electrical continuity between layer 13 and conductive layer 3 is made at margin level 8.
  • FIGS. 4, 4A and 4B we then proceed as shown schematically FIGS. 4, 4A and 4B during engraving, in a known manner, of layer 13 to make the different sections of conductors 14 electrically connected to the conductive layer 3 by margin 8 and sections of conductors 15 which lead to the reserved spaces 16 of the circuits integrated ensuring command and control of operation of the print head.
  • a resistive line 17 is produced by an appropriate product deposit, this line 17 extending over the entire length of the plate 1 since the sections of conductors 14 and 15 could be engraved on the entire length.
  • a layer of protective glass covers the entire surface.
  • this protective layer not shown, the engravings of the conductors 18 in the vicinity of the edge 1b of the wafer and between the above ranges 9, 10, 11 and 12, these conductors 18 allowing the connection of circuits to the source power supply and to the various control units or processors to which the printing device should be logged.
  • This structure also has the advantage of allow a juxtaposition of two or more supports such as those represented in FIGS. 4, 4A and 4B, associated by their transverse ends in order to constitute a longer resistive line. These supports can be simply kept side by side so that the resistive line of one is aligned with the resistive line on the other. A special machining of these transverse edges as well as a special order of heating points which are adjacent provides a printing continuity over the entire length of the strip resistive.
  • the structure of the printing device according to the invention makes it possible to envisage the modular construction of thermal print heads from the same process manufacturing, thus being able to suit widths different printing using production tools streamlined much less expensive than production so far employed and who were necessarily dedicated to each width or type of print head.

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  • Electronic Switches (AREA)

Description

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 proximité (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. (Voir le document EP-A-513 660)
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 encombrement 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.
Le document JP.A 03 153363 revèle un commun d'alimentation avec plusieurs branches transversals à la plaquette pour améliorer la repartition du courant d'alimentation. Ces branches créent des surépaisseurs qui compliquent la fabrication de la tête.
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, sans complication de la fabrication et 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 conforme à la revendication 1.
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.
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 apparaítront au cours de la description donnée ci-après à titre d'exemple d'un de ses modes de réalisation.
Il 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 1b 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 1b, 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 schématiquement 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 conductrice 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 1b 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 (3)

  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) et au voisinage de celui-ci, 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, le conducteur commun étant constitué par une couche conductrice recouvrant le support, la ligne résistive (17) et les tronçons de conducteurs (14, 15) qu'elle chevauche étant formés sur une couche isolante (7) recouvrant la couche conductrice (3), caractérisé en ce que la couche conductrice (3) recouvre la totalité du support plan (1) jusqu'au bord (1b) du support opposé à celui voisin de la ligne résistive (17), à l'exception de réserves adjacentes à ce bord définissant entre elles des plages (9, 10, 11, 12) de sa connexion à une source d'alimentation et en ce que la couche isolante (7) recouvre la totalité du support à l'exception d'une part d'une bande (8) adjacente au bord (la) voisin de la ligne résistive (17) et d'autre part des plages (9, 10, 11, 12) de connexion, les tronçons de conducteurs (14, 15) étant réalisés en totalité sur cette couche isolante (7).
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ligne résistive (17) est de longueur égale à la dimension longitudinale du support (1).
  3. Tête d'impression thermique, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins deux modules constitués chacun par un dispositif selon la revendication 2, 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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