DE2530888C3 - Elektrodenkopf für Elektro-Erosions-Drucker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektrodenkopf für Elektro-Erosions-Drucker mit einer oder mehreren Schreibelektroden zur Erzeugung von Schreibspuren auf einem metallbeschichteten Aufzeichnungsträger, wobei die Schreibelektrode ständig auf dem Aufzeichnungsträger aufliegt und diesen zur Herstellung und Aufrechterhaltung der notwendigen Auflagekraft geringfügig durchbiegt.

Bei Elektro-Erosions-Druckern oder allgemein bei Registriergeräten, deren Aufzeichnungsspuren auf metallbeschichtete Aufzeichnungsträger, sogenanntes Metallpapier geschrieben werden, werden elektrische Schreibelektroden verwendet, die den Metallbelag des Aufzeichnungsträgers an den Kontaktpunkten zwischen dem Metallbelag und den aufliegenden Elektroden ausbrennen, wenn sowohl dem Metallbelag des Aufzeichnungsträgers als auch der aufliegenden Elektrode Strom zugeführt wird. Bei derartigen Schreibvorrichtungen ist es daher notwendig, daß das Metallpapier und die Elektrode lagemäßig aufeinander eingestellt sind, damit der notwendige Stromübergang an der gewünschten Stelle erfolgen kann, Weiterhin darf die Elektrode auf dem Metallpapier nur mit geringem Druck aufliegen, um einen unnötigen Verschleiß der Elektrode sowie das Einreißen des Aufzeichnungsträgers oder des Belages zu vermeiden.

Aus der deutschen Patentschrift 11 10 437 ist es bekannt, die als Auflagefläche für den Aufzeichnungsträger dienende Unterlage im Wirkbereich der Schreibelektrode mit einer schmalen Nut zu versehen. Das Metallpapier wird über diese Nut hinweg gezogen, wobei die Spannung des Aufzeichnungsträgers und die Breite der Nut so aufeinander abgestimmt sind, daß der Aufzeichnungsträger unter der Elektrode eine schwache Mulde bildet, d.h. die Elektrode biegt den Aufzeichnungsträger geringfügig durch.

In der deutschen Patentschrift 23 12 846 ist eine Vorrichtung beschrieben, bei der der Aufzeichnungsträger im Bereich der Elektrode konvex gebogen, auflagefrei und spannungsarm geführt ist und der Kontaktdruck zwischen dem Aufzeichnungsträger und der Elektrode dadurch aufgebracht wird, daß die Elektrodenspitzen die konvexe Biegung des Aufzeich-

'-5 nungsträgers geringfügig eindrücken.

Üblicherweise wird bei Elektro-Erosions-Druckern der Elektrodenkopf zum Herstellen der Schreibspuren quer zur Transportrichtung des Papiers über das Papier bewegt. Dabei liegt die einzelne Elektrode oder der Elektrodenkopf, der aus mehreren kammartigen, nebeneinanderliegenden Elektroden gebildet wird, beispielsweise bekannt aus der DE-OS 23 53 182 oder DE-OS 23 50 026, auf dem Metallpapier auf. Bei der Bildung der Mulde, die zum Kontaktieren zwischen den Elektroden und dem metallbeschichteten Aufzeichnungsträger notwendig ist, unterliegen die äußeren Ränder einer einzelnen Elektrode oder die äußeren Elektroden einer größeren AuflageKraft als die mittleren Bereiche der Einzelelektrode oder die mittleren Elektroden. Dadurch ergibt sich eine erhöhte Belastung der Kanten, die sich der Muldenform in ihrer Oberflächengestaltung anpassen.

Aus der DE-OS 22 26 815 ist ein Elektrodenkopf bekannt, bei dem die einzelnen Elektroden in einen

J5 Kunststoffblock eingebettet sind. Der Kunststoffblock dient dabei zur Stütze und zur Stabilisierung der sehr dünn ausgeführten Schreibelektroden. Das Material für diesen Kunststoffblock ist weniger abriebfest als das Material der Schreibelektroden, damit stets der Kontakt zwischen dem Metallbelag des Aufzeichnungsträgers und dem Elektrodenmaterial gewährleistet ist. Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem der Vermeidung der seitlichen Abrundung der Schreibelektroden ist mit Hilfe dieser Entgegenhaltung nicht zu lösen.

Weiterhin ist aus der DE-OS 2162 629 eine elektrographische Aufzeichnungsvorrichtung bekannt, welche einen Aufzeichnungskopf aus vielen einzelnen kleinen Aufzeichnungselektroden und in Bewegungs-

^r)0 richtung des Aufzeichnungsmediums davor und dahinter auf der gleichen Seite relativ großflächige Gegenelektroden enthält. Das elektrographische Aufzeichnungsmedium enthält eine dielektrische Schicht, auf der mit Hilfe der Aufzeichnungselektrode dort eine elektrische Ladung aufgebracht wird, wo sowohl die Gegenelektroden als auch die entsprechenden Aufzeichnungselektroden mit ausreichender Spannung beaufschlagt sind, so daß eine Ladungsanhäufung am Ort der Aufzeichnungselektrode stattfinden kann. Für

W) eine zufriedenstellende Aufzeichnung ist es bei dieser bekannten Anordnung erforderlich, daß die unbedeckten Endflächen der Aufzeichnungselektroden gegenüber dem Aufzeichnungsträger zurückgesetzt sind, d. h. einen geringen Abstand aufweisen. Dies kann dabei entweder durch entsprechende Zurücksetzung der Endflächen der Aufzeichnungselektroden erfolgen oder dadurch, daß das Aufzeichnungsmedium kleine Abstandspartikel enthält, welche den gewünschten Ab-

stand zwischen der dielektrischen Schicht und den Endflächen der Aufzeichnungselektroden sicherstellen. — Dieses bekannte Aufzeichnungssystem, welches nach einem anderen Verfahren als die erfindungsgemäße Anordnung arbeitet, arbeitet nach dem Verfahren der Ladungsbildung an gewünschten Stellen im Gegensatz zum Wegbrennen der Metallbeschichtung beim Erfindungsgegenstand. Weiterhin ist dieser bekannten Anordnung das Problem der Abnutzung der AufzeichnungselektroJen aufgrund von Kontaktierung mit dem iu Aufzeichnungsträger fremd, da die Aufzeichnungselektroden auf dem Aufzeichnungsmedium nicht aufliegen.

Eine weitere bekannte Anordnung, die in der DE-AS 11 81 464 beschrieben ist, betrifft ebenfalls einen elektrographischen Aufzeichnungskopf. Bei diesem muß zwischen den Aufzeichnungselektroden und dem Aufzeichnungsträger ebenfalls ein Spalt vorhanden sein. Weiterhin erfolgt die Aufzeichnung mit Hilfe elektrischer Ladungen, d. h. auf Feldeffekten beruhend, und nicht aufgrund von aufliegendem Kontakt und Ausbrennen der Metallschicht, wie dies beim Erfindungsgegenstand der Fall ist. Deswegen ist dieser Entgegenhaltung das der Erfindung zugrundeliegende Problem und die damit verbundene Aufgabe zur Lösung fremd.

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem besteht nun darin, daß die Elektrode nicht gleichmäßig auf ihrer gesamten Stirnseite abgenutzt wird, was überwiegend durch Abrieb und nur geringfügig durch Abbrand erfolgt, sondern daß die Abnutzung verstärkt an den Rändern auftritt. Die Elektrode paßt sich somit jo allmählich der zunächst ungleichförmigen Flächenbelastung an. Durch unvermeidliche Änderungen der Auflagekraft, was beispielsweise durch Änderung der Spannkraft des Aufzeichnungsträgers hervorgerufen sein kann, ändert sich die Form der Mulde, die durch die j5 aufliegenden Elektroden hervorgerufen ist. Dadurch liegen die Elektroden nicht mehr gleichmäßig auf dem Aufzeichnungsträger auf, insbesondere nicht in ihren Randbereichen. Als Folge davon ergibt sich bei gleichbleibendem Anpreßdruck und verkleinerter Auflagefläche eine erhöhte Flächenpressung, und damit stärkere Kratzspuren. Weiterhin wird die Breite der ausgebrannten Spur kleiner und bei gleichbleibendem elektrischen Verhältnissen, d. h. bei gleicher Schreibspannung erhöht sich die Stromdichte in der verbleibenden Auflagefläche. Die Elektrode wird dadurch heißer und kann solche Temperaturen erreichen, daß die Wärmekapazität der Elektrode ausreicht, um nach Schluß der Spannungszuführung, nach Brennschluß also, die Metallbeschichtung, meist eine Aluminiumschicht, -,0 anzuschmelzen und aufzureißen. Optisch macht sich das so bemerkbar, daß die Schreibspur an der gewünschten Stelle nicht sauber endet, sondern auch eine spitz auslaufende sogenannte »Fahne« verlängert wird. Durch die kleinere Auflagefläche wird außerdem noch ^ die Wärmeabführung in die Metallbeschichtung während der Schreibpausen erschwert.

Die Aufgabe vorliegender Erfindung besteht bei einem Elektrodenkopf der eingangs genannten Art darin, daß vorstehend genannte Problem zu lösen und insbesondere darin, über eine lange Benutzungsdauer eine einwandfreie Auflage der Schreibelektroden auf dem metallbeschichteten Aufzeichnungsträger, insbesondere auch bei etwas variierendem Auflagedruck, eine unverändert konstante Auflagefläche zwischen der b5 oder den Schreibelektroden und dem Aufzeichnungsträger sicherzustellen. Damit soll eine optimale Schreibqualität über sehr lange Zeit ermöglicht werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß in Transportrichtung des Aufzeichnungsträgers gesehen vor und hinter der mit elektriscner Spannring beaufschlagbaren Schreibelektroden Blindelektroden angeordnet sind. Vorteilhafterweise sind die Blindelektroden in ihrem aufliegenden Querschnitt größer gestaltet als es dem aufliegenden Querschnitt der einzelnen Schreibelektroden entspricht

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Elektrodenkopfes sind in den Unteransprüchen niedergelegt.

In vorteilhafter Weise wird durch die erfindungsgemäße Verwendung von Blindelektroden sichergestellt, daß die schreibende Einzelelektrode oder bei Verwendung von Mehrfachelektroden die mittleren Schreibelektroden gleichmäßig auf dem Aufzeichnungsträger aufliegen, diesem gegenüber immer die gleiche Auflagefläche haben, da sie keinem seitlichen Abrieb unterworfen sind, und somit eine optimale Schreibqualität sichergertellt ist.

Anhand der in den Figuren '.'^-gestellten Ausführungsbeispieie ist Aufbau und Wirkungsweise des erfindungsgemäß gestalteten Elektrodenkopfes im nachfolgenden näher erläutert. Die Figuren zeigen im einzelnen

F i t\ 1 zur Erläuterung des der Erfindung zugrundeliegenden Problems eine Anordnung mit einer einzelnen Elektrode;

F i g. 2 eine Einzelelektrode mit seitlich angeordneten Blindelektroden gemäß der Erfindung;

Fig.3 in Unteransicht und Seitenansicht eine erfindungsgemäß gestaltete Elektrodenkammanordnung;

Fig.4 schematisch die Unteransicht eines weiteren Elektrodenkopfs mit Führungs- bzw. Blindelektroden und

Fig. 5 eine weitere Elektrodenkopfanordnung schematisch in Unteransicht, gestaltet gemäß der Erfindung.

Anhand der in F i g. 1 schematisch dargestellten Anordnung einer Einzelelektrode in bezug auf einen metallbeschichteten Aufzeichnungsträger soll das der Lrfindung zugrundeliegende Problem nochmals erläutert werden. Über eine Auflage 1 und 2 wird ein Aufzeichnungsträger 3 mit einer Metallbeschichtung 4 in Richtung y durch nicht dargestellte Transport- und Antriebsmittel hinweggezogen. Zwischen den Auflagern 1 und 2 drückt eine Schreibelektrode 5 den Aufzeichnungsträger 3,4 ein, so daß eine gewisse Mulde gebildet wird. Die Form dieser Mulde oder Krümmung bewirkt, daß die Schreibelektrode 5 mit der Zeit an ihrer Stirn- oder Auflagefläche eine der Form der Mulde angepaßte Rundung erhält. Die Schreibelektrode 5 wird durch eine Steuerschaltung 6, die nicht näher erläutert ist mit Spannung von einer Spannungsquelle 7 beaufschlagt, deren anderer Pol über einen Schleifkontakt 8 auf der Müallbeschichtung 4 des Aufzeichnungsträgers 3 aufliegt. Wenn die Spannungsquelle 7 über die Steuerschaltung 6 mit der Schreibelektrode 5 verbunden ist, dann wird im Auflagebereich der Elektrode der Metallbelag 4 ausgebrannt. Dieser Ausbrennbereich ist in F ig, 1 mit 9 bezeichnet

Die in Fig. 1 dargestellte Elektrode wird im Betrieb zur Herstellung der Schreibspuren senkrecht zur Zeichenebene sowie senkrecht zur Transportrichtung y des metallbeschichteten Aufzeichnungsträgers 3 bewegt. Dadurch entsteht mit der Zeit eine Abrundung der Stirnfläche 9 der Elektrode entsprechend der Rundung, die die Mulde zwischen den Auflagern 1 und 2 bildet. Es

kommt nun öfters vor, daß die Muldenform flacher wird, wie das durch die strichpunktierte Darstellung angedeutet ist, und in der der Aufzeichnungsträger 3' weniger stark durch die Elektrode 5' durchgebogen ist. Da nunmehr die Muldenkrümmung des Aufzeichnungsträgers 3' geringer ist. die Rundung der Elektrode jedoch unverändert bleibt, entstehen an den Rändern der Elektrode 5' Zwischenräume 10. in denen die Elektrode in ihren Randbereichen nicht mehr vollständig auf dem Aufzeichnungsträger 3 bzw. dessen Beschichtung 4 aufliegt. Dadurch wird bei einer solchen Konstellation in diesen mit 10 bezeichneten Randbereichen der Metallbelag 4 nicht mehr sauber und über die gesamte Stirnfläche der Elektrode ausgebrannt. Es ergeben sich hier all die Schwierigkeiten und Probleme, welche im vorstehenden einleitenden Teil der Beschreibung bereits erwähnt wurden.

In F i g. 2 ist eine der Darstellung in F i g. I ähnliche Anordnung gezeigt, die jedoch die enindungsgemäBe Lösung beinhaltet. Der Elektrodenkopf 11 enthält neben der Schreibelektrode 5 seitlich je eine Blindelektrode 12. die in Papiertransportrichtung j vor und hinter der Schreibelektrode 5 angeordnet sind. Die einzelnen Elektroden, d. h. die Schreibelektrode 5 und die Blindelektrode 12 sind durch Isolationsteile 13 voneinander isoliert. Den Blindelektroden 12 wird keine Schreibspannung zugeführt wie dies bei der Schreibelektrode 5 der Fall ist. Durch die Blindelektroden 12 wird die seitliche erhöhte Abnutzung durch die Muldenbildung zwischen den Auflagern 1 und 2 übernommen und sichergestellt, daß die Schreibelektrode 5 mit ihrer gesamten Stirnfläche immer ganz auf dem Aufzeichnungsträger 3 mit seiner Metallbeschichtung 4 aufliegt. Dadurch ist eine gleichbleibend gute Schreibqualität, soweit es die geometrischen Auflageverhältnisse betrifft, für den Langzeitbetrieb dieses Elektrodenkopfes 11 sichergestellt.

Die Fig. 3 zeigt einmal in Seitenansicht und zum anderen in Unteransicht einen kammartig ausgestalteten Elektrodenkopf 15 mit einer Reihe von Schreibelektroden 16 sowie seitlich davon breit ausgestaltete Bürdelek'rcden !7

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X-Richtung. eingezeichnet in Fig. 3B. über das Papier beim Schreiben bewegt. Dabei liegen sowohl die Schreibelektroden 16. die untereinander und von den Blindelektroden 17 durch Isolationsteile 18 getrennt sind, als auch die Blindelektroden 17 auf dem Aufzeichnungsträger auf, der in dieser Figur nicht dargestellt ist. Die erhöhte Flächenpressung in den Randbereichen wird von den Blindelektroden 17 aufgenommen. Zur Sicherstellung eines in etwa gleichen Materialabriebs zwischen dem Aufzeichnungsträger und den auf ihm aufliegenden Elektroden sowohl bei den Schreibelektroden 16 als auch bei den Blindelektroden 17 sind diese in ihrem Querschnitt größer ausgeführt als die einzelnen Schreibelektroden 16. Vorzugsweise ist der aufliegende Querschnitt der Blindelektroden 2 bis 5 mal größer als die Stirnfläche

derSchreibelekiroden 16.

In F i g. 4 ist eine weitere Ausführungsform eines Elektrodenkopfes 19 gezeigt, der aus zwei gleichen Elektrodenkämmen 20 zusammengesetzt ist, die jedoch um 180° verdreht zum Elektrodenkopf 19 zusammengefügt sind. Diese Unteransicht zeigt, daß der Elektrodenkamm 20 Schreibelektroden 21 und nur an einer Seite eine Blindelektrode 22 enthält. Fügt man diese beiden Elektrodenkämme 20 wie in der F i g. 4 dargestellt um 180° verdreht zusammen, dann enthält dieser Elektrodenkupf 19 in Schrcibrichtung /V gesehen beidseitig je eine Blindelektrode. die in Transportrichtung Y'gesehen vor und hinter den Schreibelektroden 21 angeordnet ist. Bei diesem F.leklrodenkopf 19 sind die einzelnen Schreibelektroden 21 der beiden Elektrodenkäinme 20 um die Breite einer Schreibelektrode 21 gegeneinander versetzt.

Eine weitere Ausgestaltung gemäß der Erfindung für einen Eiektrodenkopf ist in F i g. 5 dargesieiii. Dabei enthält der dort gezeigte Elektrodenkopf 25 vier Reihen von je drei gegeneinander um die Breite einer Schreibelektrode versetzten Schreibelektroden 26 und jeweils der ersten und letzten Reihe von Schreibelektroden sind außerhalb des Schreibbereichcs Blindelektroden 27 in der untersten und 28 in der obersten Reihe außerhalb des Schreibbereiches zugeordnet.

Der Schreibbereich eines Elcktrodenkopfes wird durch ;,t.n Abstand der äußersten Schreibelek'.roden voneinander bestimmt und wie aus der versetzten Anordnung der Schreibelektroden 26 in F i g. 5 bzw. 21 in F i g. 4 hervorgeht, wird er durch die Schreibelektroden vollständig abgedeckt in der Weise, daß zwischen den Blindelektroden 27 rechts unten in F i g. 5 und 28 links oben bzw. 22 links unten und 22 rechts oben in F i g. 4 der gesamte Bereich des Metallbelages beim Überstreichen in x-Richtung ausgebrannt werden kann, wenn sämtliche Elektroden über die Steuerung 6 (Fi g. I) mit Schreibstrom beaufschlagt « erden.

Die Abmessungen der einzelnen Elektroden, insbesondere der Schreibelektrodcn hängt von der gewünschten Auflösung ab. Im allgemeinen beträgt die Rrpitp Hac ict Hipipnicrp AtKHphniinp pinpr .Srhrpihplpktrode in K-Transportrichtung. zwischen 30 und 250 Mikrometer und die Dicke einer einzelnen Elektrode beträgt etwa '/j bis zur Hälfte der Breite.

In vorteilhafter Weise wird durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Blindelektroden, die auch beispielsweise dazu benutzt werden können, um die richtige Auflage sämtlicher Schreibelektroden auf dem Aufzeichnungsträger festzustellen, beispielsweise dadurch, daß man feststellt ob die beidseitigen Blindelekiroden satt auf dem Aufzeichnungsträger aufliegen, sichergestellt, daß die Kantenabnutzung von den Schreibelektroden auf die Blindelektroden verlagert wird. Dadurch ist für die gesamte Lebensdauer des Elektrodenkopfes eine gleichmäßige Auflagefläche der Schreibelektroden auf dem Aufzeichnungsträger sichergestellt. Diese führt letztlich zu einer konstanten sauberen Schreibqualität.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrodenkopf für Elektro-Erosions-Drucker mit einer oder mehreren Schreibelektroden zur Erzeugung von Schreibspuren auf einem metallbeschichteten Aufzeichnungsträger, wobei die Schreibelektrode ständig auf dem Aufzeichnungsträger aufliegt und diesen zur Herstellung und Aufrechterhaltung der notwendigen Auflagekraft geringfügig durchbiegt, dadurch gekennzeichnet, daß in Transportrichtung (y) des Aufzeichnungsträgers (3, 4) gesehen vor und hinter der mit elektrischer Spannung beaufschlagbaren Schreibelektrode bzw. den Schreibelektroden (5,16,21,26) Blindelektroden (12,17,22,27,28) angeordnet sind.

2. Elektrodenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche der Blindelektroden (12, 17, 22, 27, 28) auf dem Aufzeichnungsträger (3, 4) größer, vorzugsweise 2 bis 5 mal größer, in als die Auflagefläche jeder einzelnen SchreibeleKtrode (5, 16, 21, 26) auf dem Aufzeichnungsträger (3.4).

3. Elektrodenkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Kopfanordnung (19), die aus zwei gleichen, um 180° verdreht angeordneten Elektrodenkämmen (20) besteht, die Blindelektrode (72) jeweils nur an einer Seite einer einen Elektrodenkamm (20) bildenden Reihe von Elektroden (21) angeordnet ist (F i g. 4).

4. Elektrodenkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Kopfanordnung (25), die mehrere Reihen von gestaffelten Schreibelektroden (26) entbMt, die Blindelektroden (27, 28) nur in den äußersten Reihen außerhalb des Schreibbereiches angeordnet r*id (F' g·⁵)·