DE1136519B - Druckkopf zur elektrographischen Aufzeichnung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

B52385IXc/43a

ANMELDETAG: 6. MARZ 1959

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 13. SEPTEMBER 1962

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckkopf zur elektrographischen Aufzeichnung.

Buchstaben und Ziffern können sowohl durch eine Vielzahl von Punkten als auch durch Linien gebildet werden. Ein Druckkopf, der mit Hilfe entsprechend ausgebildeter Druck- und Gegenelektroden fünfunddreißig Punkte von entsprechender Größe erzeugen kann, die in fünf Spalten und in sieben Zeilen angeordnet sind, wobei die Punkte gleich weit voneinander entfernt sind, kann aus Buchstaben und Ziffern be- ίο stehende lesbare Zeichen und Symbole drucken. Derartige Druckköpfe werden als Matrixdruckköpfe bezeichnet. Ein Matrixdruckkopf, der fünfunddreißig Punkte drucken kann, die in fünf Spalten und in sieben Zeilen angeordnet sind, wird zuweilen als ein 5 X 7-Matrixdruckkopf bezeichnet. Selbstverständlich ist die Anzahl der Punkte, die die Elektroden eines Matrixdruckkopfes drucken sollen, weitgehend von dem Grad der gewünschten Lesbarkeit abhängig. Ebenso kann die Anzahl der Spalten und der Zeilen in einer Matrix abgeändert werden, wobei das Minimum ein Kopf darstellt, der jeweils nur eine einzige Reihe von Punkten drucken kann.

Ein elektrographischer Druck mittels eines derartigen Druckkopfes kann dadurch insbesondere in seiner Zuverlässigkeit verbessert werden, daß neben den Druckelektroden Initiativelektroden verwendet werden, die dazu dienen, elektrisch geladene Teilchen in den Spalt zwischen einer Druckelektrode und der zugehörigen Gegenelektrode einzuführen. Die Einführung der geladenen Teilchen in den Spalt erfolgt dabei durch einen Lichtbogen zwischen der Druckelektrode und einer Initiativelektrode, die beide im Druckkopf angeordnet sind. In derartigen Druckköpfen, bei denen zum Einleiten des Druckvorganges ein Lichtbogen gebildet wird, wird die Amplitude der zur Durchführung des elektrographischen Druckes erforderlichen Spannungen gesenkt. Außerdem braucht in dem Spalt keine besondere Atmosphäre ausgebildet werden. In einer elektrographischen Aufzeichnungsvorrichtung mit einer Vielzahl solcher Druckköpfe stellen ferner die Initiativelektroden und die Druckelektroden ein Mittel dar, mit dem die Stelle gesteuert werden kann, an der der Druckvorgang stattfinden soll.

In Druckköpfen mit Initiativelektroden und Druckelektroden wird der Druckvorgang eingeleitet, indem ein Lichtbogen zwischen den Enden einer Initiativelektrode und einer Druckelektrode erzeugt wird. Dadurch werden in der Druckstation in den Spalt zwischen dem Druckkopf und der Gegenelektrode elekirisch geladene Teilchen oder Ionen eingeführt. Die Lichtbogen sind von sehr kurzer Dauer, aber trotz-Druckkopf zur elektrographischen Aufzeichnung

Anmelder:

Burroughs Corporation, Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Kosel, Patentanwalt, Bad Gandersheim, Braunschweiger Str. 22

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 9. Mai 1958 (Nr. 734 196)

Richard S. Howell, King of Prussia, Pa. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt worden

dem wird Energie, hauptsächlich in Form von Hitze, freigegeben.

Es wurde nun festgestellt, daß diese Hitze in schädlicher Weise das Isoliermaterial beeinflußt, das bisher zur Herstellung der Druckköpfe und zur Lagerung der Initiativ- und Druckelektroden in den Köpfen verwendet worden ist. Wenn das Material z. B. aus Epoxyharz besteht, bewirkt die Hitze die Entfernung des Epoxyharzes, wahrscheinlich durch Verdampfen, zwischen den Elektroden. Wenn das Isoliermaterial zwischen den Elektroden entfernt ist, können die Lichtbogen an anderen Stellen auftreten, statt zwischen den Enden der Initiativ- und Druckelektroden. Wenn die Lichtbogen nicht zwischen den Enden der Initiativ- und Druckelektroden auftreten, wird kein Druck eingeleitet, weil die geladenen Teilchen nicht in den Spalt zwischen der Druckseite und der Gegenelektrode eingeführt werden. Wenn ferner bei der Zerstörung des Isoliermaterials ein leitender Rückstand entsteht, bildet dieser mit der Zeit einen Weg geringen Widerstandes zwischen den Elektroden, so daß kein Lichtbogen auftritt und infolgedessen kein Druck ausgelöst wird.

Ferner wurde festgestellt, daß dann, wenn zwischen den Initiativelektroden und den Druckelektroden Iso-

209 640/181

liermaterialien verwendet werden, wie ζ. B. Glas oder Glimmer, die von den Lichtbogen im wesentlichen nicht entfernt, erodiert oder verdampft werden, nach der Benutzung eines Druckkopfes während mehrerer Stunden die Isoliermaterialien mit einem leitenden Film überzogen sind, insbesondere an der Stelle, an der die Lichtbogen darüber hinweggehen. Auch dieser Film bildet mit der Zeit einen Weg geringen Widerstandes, der das Auftreten der· erforderlichen abreißenden Initiativentladungen verhindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bei den in der beschriebenen Art aufgebauten Druckköpfen auftretenden Störungen, die bis zur Außerbetriebsetzung des Druckkopfes führen können, zu beseitigen. Es werden dazu bei Druckköpfen mit einer oder mehreren Druckelektroden und einer oder mehreren Initiativelektroden, deren Enden jeweils in einer Ebene mit der Druckseite des Druckkopfes liegen, wobei die Initiativelektroden dicht neben der oder den Druckelektrode(n) angeordnet sind, erfindungsgemäß zwisehen jeder Initiativelektrode und der zugehörigen Druckelektrode zwei dünne Schichten eingefügt, von denen die eine Schicht aus elektrisch isolierendem, durch elektrische Lichtbogen von kurzer Dauer nicht erodierbarem Material und die zweite Schicht aus elektrisch isolierendem durch elektrische Lichtbogen erodierbarem Material besteht.

Dadurch wird auch bei langen Betriebszeiten mit Sicherheit die Erzeugung der erforderlichen Lichtbogen gewährleistet. Es wird sowohl die Erzeugung eines schädlichen erodierten Kanals im Isoliermaterial zwischen den beiden Elektroden als auch die Bildung eines leitenden Films auf dem Isoliermaterial zuverlässig verhindert. Der nach der Erfindung aufgebaute Druckkopf ist außerdem baulich leicht ausführbar und weist eine hohe Lebensdauer auf.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Teiles einer Druckstation zur elektrographischen Aufzeichnung,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht der Druckseite des Matrixdruckkopfes gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine ähnliche Ansicht einer abgeänderten Ausführungsform der Druckseite,

Fig. 4 sehr stark vergrößerte Einzelheiten des Aufbaus des Druckkopfes nach der Erfindung nach längerer Betriebszeit,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4.

Der in Fig. 1 dargestellte Druckkopf 10 ist ein Matrixdruckkopf mit einem vorzugsweise aus Epoxyharz gebildeten Hauptteil. Der Kopf 10 ist für die Verwendung in einem Blattdrucker geeignet. Die Druckseite 12 des Kopfes 10 hat im wesentlichen die Form einer ebenen Fläche. Die Anordnung der Initiativelektroden 14, die als Stiftelektroden ausgebildet sind, auf der Druckseite 12 ist genauer in Fig. 2 veranschaulicht. Die fünfunddreißig Initiativelektroden 14 sind in Spalten und Zeilen angeordnet, und zwar sieben Elektroden in jeder Spalte und fünf Elektroden in jeder Zeile. Die die Matrix bildenden Initiativelektroden 14 sind im wesentlichen im gleichen Abstand voneinander angeordnet. Sieben Druckelektroden 16 in Form von stabförmigen Leitern mit rechteckigem Querschnitt sind in einem verhältnismäßig geringen Abstand von jeder Zeile von Initiativelektroden 14 angeordnet. Die sieben Druckelektroden 16 sind durch einen (nicht dargestellten) Leiter zur Klemme 18 (Fig. 1) parallel geschaltet. Der Druckkopf 10 ist mit fünfunddreißig Klemmen 20 versehen, die einzeln durch (nicht dargestellte) Leiter mit den entsprechenden Initiativelektroden 14 verbunden sind. Jeder Stromkreis, der aus einer Initiativelektrode 14, einer Klemme 20 und dem dieselben verbindenden Leiter besteht, ist von den anderen Stromkreisen elektrisch isoliert.

In Fig. 3 ist die Druckseite 22 eines abgeänderten Druckkopfes dargestellt, bei welchem fünf Druckelektroden 24 den fünf Spalten von Initiativelektroden 26 zugeordnet sind. Der Abstand zwischen den Initiativelektroden 26 auf der Druckseite 22 ist im wesentlichen gleich.

Fig. 4 zeigt eine stark vergrößerte Ansicht von zwei Initiativelektroden 14« und 14 b sowie ihrer zugehörigen Druckelektrode 16 a des Druckkopfes 10, nachdem der Druckkopf während mehrerer Stunden benutzt worden ist. Die Initiativelektroden 14 und die Druckelektroden 16 können aus einem guten elektrischen Leiter hergestellt sein, wie z. B. Kupfer, nichtrostendem Stahl, Wolfram oder Platin. Die Druckelektrode 16 α ist von den Initiativelektroden 14 a, 14 b durch zwei dünne Schichten 30, 32 elektrisch isolierenden Materials isoliert. Die Schicht 30 besteht vorzugsweise aus einem Material, wie z. B. Glas oder Glimmer, das auch beim Auftreten von Millionen von Lichtbogen zwischen den Initiativelektroden 14 und den zugehörigen Druckelektroden 16 nicht erodiert, entfernt oder verdampft wird, wenn der Druckkopf während eines verhältnismäßig langen Zeitraumes in einer elektrographischen Aufzeichnungsvorrichtung in Gebrauch ist. Die Schicht 32 besteht vorzugsweise aus einem Material, das die Eigenschaft aufweist, daß der den Lichtbogen naheliegende Teil durch die Lichtbogen verhältnismäßig leicht entfernt, erodiert oder verdampft wird und daß es bei seiner Entfernung keinen elektrisch leitenden Rückstand hinterläßt. Ein Material, das diese Eigenschaften aufweist, ist z. B. Polyäthylen-Terephtalat.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat die Druckelektrode 16 a eine Breite von 0,05 mm, die Schicht 30 eine Dicke von 0,0325 bis 0,0375 mm und die Schicht 32 eine Dicke von ungefähr 0,025 mm. Die Initiativelektroden 14«, 14 b haben einen Durchmesser von 0,075 mm und sind von der Druckelektrode 16 α durch die Schichten 30, 32 um etwa 0,0625 mm entfernt. Der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Initiativelektroden 14 a, 14 b beträgt 0,4 mm. Vor Inbetriebnahme des Druckkopfes liegen die Endflächen der Initiativelektroden 14, der Druckelektroden 16, der Schicht 30 und der Schicht 32 mit der Druckseite 12 in der gleichen Ebene.

Wenn auf einem (nicht dargestellten) Aufzeichnungsmittel in dem Spalt zwischen der Druckseite 12 und der Gegenelektrode 33 ein elektrisch geladener Bereich hergestellt werden soll, wird der Vorgang der Herstellung oder des Drückens des geladenen Bereichs durch einen Lichtbogen zwischen der entsprechenden Druck- und Initiativelektrode eingeleitet; z. B. zwischen den Elektroden 16 a und 14 a, wenn der geladene Bereich auf dem Aufzeichnungsmittel zwischen der Initiativelektrode 14 a und der Gegenelektrode 33 zu drucken ist. Wenn die Isolierung zwischen den Initiativelektroden 14 und den Druckelektroden 16 aus dem gleichen Material bestünde, aus dem der übrige Teil des Druckkopfes hergestellt ist, würde die Lichtbogenbildung zwischen den Elektroden bewirken, daß das Isoliermaterial zwischen einer Initiativelektrode 14 und der Druckelektrode 16 sowie rund

um die Elektrode 14 in beträchtlicher Tiefe entfernt wird. Dies würde dem Lichtbogen zwischen einer Initiativelektrode 14 und der zugehörigen Druckelektrode 16 ermöglichen, innerhalb des Kopfes aufzutreten, statt zwischen den Enden der Elektroden und im wesentlichen in der Ebene der Druckseite 12. Wenn dies erfolgt, wird durch den Lichtbogen der Druckvorgang nicht in der oben beschriebenen Weise eingeleitet.

Wenn das Isoliermaterial ziwschen den Initiativelektroden 14 und den Druckelektroden 16 ganz aus Material bestünde, das durch die Lichtbogen zwischen den Initiativelektroden 14 und den Druckelektroden 16 nicht bis zu beträchtlicher Tiefe entfernt werden kann, würde dieses Material nach mehrstündigem Gebrauch des Druckkopfes mit einem leitenden Film überzogen, der die Elektroden 14,16 kurzschließt und eine Initiativentladung zwischen ihnen verhindert, was zu einem Versagen des elektrographischen Druckkopfes führt. Materialien, die durch das Auftreten der Lichtbogen entfernt werden und die einen leitenden Rückstand hinterlassen oder bilden, können ein Versagen des Druckkopfes bewirken, indem sie die Initiativelektrode mit der Druckelektrode kurzschließen und/oder den Lichtbogen ermöglichen, innerhalb des Druckkopfes statt im wesentlichen in der Ebene der Druckseite aufzutreten.

Durch die in den Fig. 4 und 5 veranschaulichte besondere Kombination der Isoliermaterialien ist die Aufgabe gelöst zu gewährleisten, daß die Lichtbogen zwischen den Enden der Initiativelektroden und der Druckelektroden und damit im wesentlichen in der Ebene der Druckseite des Druckkopfes auftreten. Diese Konstruktion verhindert auch, daß zwischen diesen Elektroden ein leitender Weg von geringem Widerstand gebildet wird.

In Fig. 5 ist die von einer großen Zahl von Lichtbogen auf die Isolierschichten 30, 32 ausgeübte Wirkung deutlicher veranschaulicht. Die von den Lichtbogen zwischen den Elektroden 14 b und 16 a erzeugte Hitze entfernt den äußeren Teil der Schicht 32, d. h. den an die Druckseite 12 angrenzenden Teil, und bildet den Spalt 34 zwischen der Schicht 30 und der Elektrode 14 b. Die Erhitzung der Elektrode 14 b bewirkt auch, daß ein Teil 36 des Harzes 38 entfernt wird, aus dem der Hauptteil des Kopfes 10 gebildet ist. Die Tiefe des Spaltes 34 oder die Strecke, die sich der Spalt in den Kopf 10 hinein erstreckt, ist sehr stark veränderlich, entspricht aber annähernd dem Abstand zwischen der Initiativelektrode 14 b und der Druckelektrode 16«. Da das Material der Schicht 32 bei seiner Entfernung keinen leitenden Rückstand hinterläßt oder bildet, besteht kein elektrisch leitender Weg geringen Widerstandes zwischen der Endfläche 40 der Schicht 30 und der Elektrode Ub.

Die Endfläche 40 der Schicht 30 wird durch das Auftreten der Lichtbogen nicht entfernt und infolgedessen bleibt diese Endfläche mit der Endfläche 42 der Initiativelektrode 14 b, der Endfläche 44, der Druckelektrode 16 α und der Druckseite 12 des Druckkopfes 10 in einer Ebene liegen. Wenn auf der Endfläche 40 der Schicht 30 eine leitende Ablagerung oder ein Film gebildet wird, was anscheinend nur erfolgt, wenn ein elektrischer Lichtbogen in unmittelbarer Nähe dieser Fläche auftritt, bleibt noch immer der Spalt 34 zwischen der Initiativelektrode 14 b und der Druckelektrode 16 a. Der Lichtbogen wird quer zu diesem Spalt auftreten, und zwar im wesentlichen in der Ebene der Druckseite 12 des Druckkopfes, und den Druckvorgang einleiten.

Durch die Verwendung einer Kombination von Isoliermaterialien, die die oben beschriebenen Eigenschaften aufweisen, und Isolierung der Initiativelektroden von den Druckelektroden wird ein Matrixdruckkopf erhalten, der während eines bedeutend längeren Zeitraumes zuverlässig arbeitet.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Druckkopf zur elektrographischen Aufzeichnung mit einer oder mehreren Druckelektroden und einer oder mehreren Initiativelektroden, deren Enden jeweils in einer Ebene mit der Druckseite des Druckkopfes liegen, wobei die Initiativelektroden dicht neben der oder den Druckelektrode(n) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder Initiativelektrode (14, 26) und der zugehörigen Druckelektrode (16, 24) zwei dünne Schichten (30, 32) eingefügt sind, von denen die eine Schicht (30) aus elektrisch isolierendem, durch elektrische Lichtbogen von kurzer Dauer nicht erodierbarem Material und die zweite Schicht (32) aus elektrisch isolierendem, durch elektrische Lichtbogen erodierbarem Material besteht.

2. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht (32) aus durch die Lichtbogen erodierbarem Material derart beschaffen ist, daß das durch die Lichtbogen erodierte Material bei seiner Entfernung keinen elektrisch leitenden Rückstand hinterläßt.

3. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endfläche (40) der Schicht (30) aus dem durch die Lichtbogen nicht erodierbaren Material mit der Druckseite (12) des Druckkopfes in gleicher Ebene liegt.

4. Druckkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endfläche der Schicht (32) aus dem durch die Lichtbogen erodierbaren Material vor Inbetriebnahme des Druckkopfes mit der Druckseite (12) des Druckkopfes in gleicher Ebene liegt.

5. Druckkopf nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welchem die Initiativelektroden in einer oder mehreren Zeilen oder Spalten angeordnet sind, während die Druckelektrode(n) als stabförmige(r) Leiter mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet ist (sind) und sich längs einer der Zeilen oder Spalten der Initiativelektroden und dicht neben denselben erstreckt (erstrecken), dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten zwischen jeder Zeile oder Spalte von Initiativelektroden und der nächstliegenden Druckelektrode angeordnet sind.

6. Druckkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (30) aus nicht erodierbarem Material mit der Druckelektrode (16, 24) in Berührung steht, während die Schicht (32) aus erodierbarem Material zwischen der Schicht (30) aus nicht erodierbarem Material und den Initiativelektroden (14, 26) der nächstliegenden Zeile oder Spalte angeordnet ist und mit denselben in Berührung steht.

7. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (32) aus erodierbarem Material aus PoIyäthylen-Terephthalat besteht.

8. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (30) aus nicht erodierbarem Material aus Glas besteht.

9. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (30 und 32) zusammen mit den Elek-

troden in ein Vergußmaterial, Epoxyharz, eingebettet sind.

vorzugsweise

In Betracht gezogene Druckschriften: Skeist, Irving, »EpoxyResins«, London 1958; »Polyesters and their Applications« by Bjorksten Laboratories, Inc., London 1956, S. 199 bis 224.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen