DE2652033C2

DE2652033C2 - Schreibkopf für Metallpapierdrucker

Info

Publication number: DE2652033C2
Application number: DE2652033A
Authority: DE
Inventors: Dietrich Jürgen Dr. Bahr; Karl-Heinz 7033 Herrenberg Burckardt
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1976-11-15
Filing date: 1976-11-15
Publication date: 1984-10-25
Also published as: JPS5387223A; US4157554A; DE2652033A1; CA1084104A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schreibkopf für Metallpapierdrucker mit nachstellbaren und federnd auf den Aufzeichnungsträger aufliegenden Elektroden.

Mach dem deutschen Patent 12 66 030 ist ein Schreib kopf für Metallpapierdrucker bekannt, bei dem die Schreibelektroden im Schreibkopt nachstellbar gehaltert sind und auf dem Aufzeichnungsträger mit geringem Druck federnd aufliegen.

Die beschriebene Nachstelleinrichtung weist eine Blechscheibe auf, auf der ein Elektrodendraht aufgewikkelt und mit seinem einen Ende an ihr eingeklemmt ist. Der nicht auf der Scheibe liegende Abschnitt des Drahtes liegt bei auf dem Aufzeichnungsträger aufsitzendem Elektrodenende unter einer gewissen Biegespannung innen an den Wänden eines Kontaktrahmens an. wodurch eine federnde Auflage des Elektrodendrahtes auf dem Aufzeichnungsträger gewährleistet wird. Nutzen sich die Schreibelektroden an ihrem freien Ende ab, so federt der Elektrodendraht zunächst nach und kann in gewissen Zeitabständen durch manuelles Verdrehen der Scheibe nachgestellt v/erden.

Mit dieser Anordnung lassen sich aufgrund der Stärke der verwendeten Elektroden nur geringe Auflösungen erreichen. Nach diesem Patent sind die Elektroden als Blattfedern ausgebildet. Diese Möglichkeil stellt bei dikkeren Elektroden einen gangbaren Weg dar. Für eine größere Auflösung, d.h. bei Verwendung von Elektroden mit kleineren Durchmessern, läßt sich von dieser Möglichkeit wegen ungenügender mechanischer Festigkeit der Elektroden und dem relativ hohen l-lckir;;tlfnverschleiß kein Gebrauch machen.

Es ist allgemein bekannt, daß elektroerosive Aufzeichnungsverfahren für metallisiertes Papier als Aufzeichnungsträger einen permanenten Kontakt zwischen den Elektroden und der Metallschicht erfordern. Das heißt, daß die Elektroden dauernd auf dem Papier schleifen müssen. Dieses Schleifen und der Erosionsprozeß beim Verdampfen von Teilen der Metallschicht beim Schreibvorgang führt zu einem Verschieb der Elektroden. Dieser Verschleiß ist um so größer, je dünner die Elektroden sind. Für eine geringe Auflösung können dickere Elektroden (mechanisch stabil) so weit aus dem Schreibkopfkörper herausragen, daß der ikrhreibkopf für viele Anwendungen eine ausreichende Lebensdauer hat.

Dünnere Elektroden hingegen, wie sie für eine größere Auflösung erforderlich sind, sind mechanisch instabiler und einem stärkeren Verschleiß ausgesetzt S^:.e müssen deshalb fast bis zu ihrer Schreibspitze in eine nichtleitende Stützmasse des Schreibkopfkörpers eingebetici werden. Eine völlige Einbettung bis hin zur Spitze ist nicht erwünscht, da sonst der permanente Kontakt zwischen Elektroden und Aufzeichnungsträger wegen der natürlichen Rauhigkeit des letzteren nicht gewährleistet ist. Läßt man nun bei Schreibköpfen die Elektroden um etwa die Elektrodenstärke (um eine genügende Knickfestigkeit zu gewährleisten) hervorstehen, so ist die Lebensdauer eines solchen Schreibkopfes nicht ausreichend, weil die Elektroden zu schnell einem Verschleiß unterliegen. Auch wenn das Einbettungsmaterial (z. B.

jo Kunststoff) wesentlich weicher und damit abriebfreudiger gewählt werden kann als das Elektrodenmaterial (Molybdän, Wolfram), so ist ohne zusätzliche Hilfsmittel nicht gewährleistet, daß der Kunststoff sich von selbst so weit abarbeitet, daß die Elektroden stets genügend

j5 lang aus dem Schreibkopfkörper herausragen.

Aus diesem Grunde ist es erforderlich, die Elektroden entsprechend ihrem Verschleiß nachzustellen. Von einer solchen Lösungsmöglichkeit wurde L·..—cits bei Schreibköpfen geringer Auflösung, d. h. mit dicken Elektroden, Gebrauch gemacht. Für dünne Elektroden, also Schreibköpfe mit einer hohen Auflösung, ist eine solche Forderung entsprechend des höheren Verschleißes noch akuter.

Zur Vermeidung der aufgezeigten Nachteile ist es Aufgabe der Erfindung, bei einem Schreibkopf für einen Drucker für Metallpapier mit hoher Auflösung eine einfach herzustellende und genau im Schreibkopf anordenbare Elektrodenführung für die sehr dünnen nachzuführenden Schreibelektroden anzug· hen.

Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Maßnahmen gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchcn zu entnehmen.

V) Für eine Schreibkopfanordnung mit dünnen Elektroden sind immer zwei Forderungen zu erfüllen:

1. Die Elektroden müssen in dem Schreibkopfträger genau geführt sein und einen genauen Abstand

br voneinander aufweisen. Wegen der bei hohen Auflösungen genauen Positionierung der Elektroden sind sehr enge Toleranzen einzuhalten.

2. Aus dem Schreibkopfträger herausragende Schreibspitzen der Elektroden müssen Abmessun-

h5 gen aufweisen, die unterhalb der Knicklänge liegen.

Die klee, die Elektroden mittels einer Lochmaske zu führen, deren Löcher durch mechanisches Bohren her-

jestellt werden, versagt, weil es nicht möglich ist, kleine Löcher in genauen Abständen voneinander zu bohren. Hingegen ist es möglich, Glasrohre entsprechender Geiauigkeit zu ziehen, die außerdem den Vorteil glatter Innenwände haben. Solche dünnen, genau kalibrierten Glasrohre sollen erfindungsgemäß zur Führung der Elektroden verwendet werden. Die glatten Innenwände dieser Glasröhrchen haben den Vorteil, daß der Verschleiß in der Füiirung außerordentlich reduziert, wenn nicht gar verhindert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 Schnittansicht eines Schreibkopfes mit einer Lochmaske, bei der die Elektroden in dünnen Glasröhrchen geführt sind und federnd auf der Aufzeichnungsoberfläche aufliegen,

Fig.2 Darstellung eines Schreibkopfes nach Fig. 1, bei dem die Elektroden über Vorschubwalzen nachführbar sind,

F i g. 3 schematische Teilschnittansicht der Vorschubwalzen im Berührungsbereich,

F i g. 4 schematische Schnittansicht eines Schreibkopfes mit dünnen, in Glasröhrchen geführten Elektroden, wobei die Glasröhrchen im Mittelteil erweitert sind und bei dem die Elektroden über Vorschubwalzen nachführbar sind.

In F i g. 1 ist gezeigt, wie die Elektroden 7 im Schreibkopfkörper 9 geführt werden. Genauigkeitsgründe erfordern eine exakte Führung der Elektroden 7 in dem Schreibkopfkörper 9 und einen genauen Abstand voneinander. Dabei sind Toleranzen von wenigen μπι einzuhalten. Die direkte Verwendung einer Lochmaske zur Führung und Beabstandung der Elektroden entfällt. Denn das Bohren derartig kleiner Löcher in genauen Abständen voneinander mit den oben angegebenen Toleranzen ist nicht möglich. Demgegenüber lassen sich jedoch genau kalibrierte Glasrohre 8 mit den erforderlichen Genauigkeiten herstellen, die außerdem den Vorteil glatter Innenwände haben. Aus diesem Grunde werden die Elektroden 7 in nebeneinanderliegenden, genau kalibrierten Glasrohren 8, welche in Kunststoff vergossen oder in Glas geschmolzen werden, geführt (F i g. 1). Eine derartige Glasröhrchenlochmaske erfüllt alle Anforderungen, die an die genaue Führung und genaue ßeabstandung.der Schreibkopfelektroden gestellt werden. Zudem weisen die Glasröhrchen 8 glatte Innenwände auf, so daß bei der Führung der Elektroden innerhalb der Glasröhrchen nur außerordentlich geringe Verschleißerscheinungen auftreten, sofern sie überhaupt ins Gewicht fallen.

Die Elektroden müssen aus Gründen der Aufzeichnungsträgerrauhigkeit und aus Gründen des Verschleißes in Doppelpfeü/ichtung bewegbar sein. Wegen des hohen Verschleißes ist auch eine Nachführung der Elektroden erforderlich.

Über die Nachführung der Elektroden gibt F i g. 2 Auskunft. In dieser Darstellung ist der Eiektrodendraht mit 7 gekennzeichnet. Er wird in dem Glasröhrchen 13 geführt, welches in der Kunststoffeinbettung 14 liegt. Das Schreibende der Elektrode ist mit 10 gekennzeichnet, die Elektrode wird über ein Paar Vorschubwalzcn 11 und 12 in Richtung Aufzeichnungsträger nachgeführt. Die Walzen bewegen sich dabei in angegebener Pfeilrichtung. Die eine Vorschubwalze 11 besteht aus härterem Material, z. P, Acryinitrilbutadienstyrol, die andere Vorschubwalze 12 aus weicherem Material, wie z. B. Polyurethan. Zur Führung der Elektroden ist die harte Walze 11 mit entsprechenden Rillen versehen (F i g. 3). F i g. 3 zeigt die Walzen in einer der Richtung 5 (F i g. 2) gemäßen Sicht im Berührungsbereich. Die harte Walze in F i g. 3 ist wieder mit 11 gekennzeichnet, die weiche Walze mit 12. Die Führungsrillen 16 in der harten Walze 11 dienen der Führung der Elektroden 7. Bei entsprechendem Druck der Walzen gegeneinander werden die Elektroden an den den Rillen 16 gegenüberliegenden Stellen 17 in die weiche Walze 12 etwas eingedrückt

Der elektrische Kontakt zu den Elektroden 9 erfolgt über die harte Walze 11, die zu diesem Zweck im Bereich der Rillen 16 ringförmig mit einer leitenden Schicht versehen ist Die elektrische Zuführung zu dieser leitenden Rillenschicht erfolgt über Schleifkontakte. Durch diese Lösung entfällt das aufwendige Galvanisieren der Elektrodenenden, wie es für eine herzustellende Lötverbindung erforderlich wäre. Außerdem können auf diese Ar» und Weise nahezu unbegrenzt lange Elektroden verwendet werden. Zur recht: .itigen Nachstellung der Elektroden, bevor eine Qüa'iiüUsrriinderung im Druckbild sichtbar wird, ist in der Nähe der Elektrodenspitzen eine Kontaktstelle angebracht 15 (siehe F i g. 2). Wenn sich die Elektroden abgeschliffen haben, berührt diese Kontaktstelle die Oberfläche des Metalipapiers, wobei ein Signal erzeugt wird. Dieses Signal kann in Form eines brennenden Lämpchens den Bediener veranlassen, die Elektroden manuell nachzustellen. Dieses Signal kann aber ebensogut auch dafür verwendet werden, daß der Druckschlitten aus dem Druckbereich herausgsfahren wird, wobei er über einen Arm ein an der harten Walze befestigtes Ratschenrad diese Walze um einen bestimmten Winkel in Pfeilrichtung (F i g. 2) dreht Auf diese Art und Weise kann eine vollautomatische

j5 Nachstellung der Elektroden erreicht werden.

Wie bereits beschrieben, müssen zur Erhöhung der Kontaktsicherheit zwischen der. Elektroden 7 und der aufgrund der Rauhigkeit welligen Metallpapier(6;oberfläche die Elektroden einzeln federnd angeordnet sein.

F i g. 1 zeigt in einer Schnittansicht, wie die Elektroden in dem Glasröhrchen geführt sind und sich bezüglich der welligen Papieroberfläche in Doppelpfeilrichtung federnd bewegen können.

Aus dem Stand der Technik sind Vorschläge bekannt, Elektroden federnd anzuordnen. Bei einer derartigen Ausführungsform einer federnden Elektrodenanordnung — allerdings für Druckköpfe geringer Auflösung — sind Elektroden als Blattfedern ausgebildet. Eine solche Blattfeder ist in der Halterung fixiert und an ihrem Schreibende zur Aufzeichnungsoberfläche hin rechtwinklig abgebogen. Die Blattfederelektrode liegt unter Vorspannung auf dem Aufzeichnungsträger auf und k^nn iO::nit der Rauhigkeit des Papiers folgen. Ein entsprechender Verschleiß an der Schreibspitze der Elektrode wird durch die Vorspannung der Elektroden ausgeglichen, die weiterhin an der Metallpapieroberfläche aufliegt. Eine solche Lösung ist für Druckköpfe hohen Auflösungsvermöpens, also für Elektroden geringer Durchmesser (kleiner als 0,1 mm) nicht realisierbar, weil

to derart dünne Elektroden eine ungenügende mechanische Festigkeit bei einem relativ hohen Verschleiß aufweisen. Da der erforderliche Federweg wegen der begrenzten Rauhigkeit des Papiers < 15 μ verhältnismäßig klein ist, bieter die zur Führung der Elektroden

*5 verwendeten Glasröhrchen eine Möglichkeit, daß die Elektroden ständig federnd auf der Aufzeichnungsoberfläche anliegen. In Fig.4 ist gezeigt, wie das zur Führung der Elektrode 7 verwendete Glasröhrchen 18, wel-

ches in Kunststoff 20 eingebettet ist. in '-einem Mi'telteil 19 erweitert ist. Durch diese Erweiterung 19 kann die Elektrode 7 zwei Ex:trcmstellungen einnehmen. In der einen Extremsiellunj; vcrläult die Elektrode in der Mittellinie des Glasröhrchens (ausgezogen), in der anderen Extremstellung verläuft die Elektrode in der piinkticrtgesirichelten Position, wobei sie an der Wandung des erweiterten Mittelteiles des Glasröhrchens im Punkt anliegt. Für die ausgesogene Darstellung der Elektrode kann diese bei Druck auf die Elektrodcnspitze in dem in Mittelteil des Glasrohrchens nach außen ausweichen, bis sie im Extremfalle die punkiiert-gcstrichclte Lage einnimmt. Der Durchmesser des erweiterten Mittelteils des Glasröhrchens ist so zu bestimmen, daß der Federweg der Spitze zwischen den beiden beschriebenen Ex- r, tremlagen des Elektrodendrahtes im Mittelteil des Glasröhrchens aufgenommen werden kann. Die Elektroden sollen in ihrer Grundposition in dem Mittelteil des Giasröhrchens eine federnde, von der Mittellinie des Glasröhrchens abweichende Stellung einnehmen. Der Durchmesser wird jedoch durch die Forderung begrenzt, daß bei einer Auslenkung des Elektrodendrahtcs keine Knickung auftreten darf. Die Auslenkung des Eiektrodendrahtes muß immer innerhalb des elastischen Bereiches erfolgen, so daß die Elektrode bei Entlastung r> in ihre ausgezogen dargestellte Ausgangslage zurückgeht. Zweckmäßigerweisc wird die Form des erweiterten Mittelteils der elastischen Linie des Elektrodendrahtes angepaßt sein. ■' ir Nachführung des Elektrodendrahtes werden die in F i g. 2 beschriebenen Vorschubwalzen verwendet. Wegen der ständigen Relativbewegung zwischen den Elektroden und den Innenseiten der Glasführungen ist die absolut glatte Oberfläche des Glases von wesentlicher Bedeutung. Hierdurch werden Verschleißerscheinungen im höchsten Ausmaß mini- r, rnicii bzw. vermieden.

Die Ausnutzung der elastischen Auslenkung des Elektrodendrahtes im Sinne einer Federwirkung gestattet eine angepaßte Dosierung des Anpreßdruckes der Elektrode auf den Aufzeichnungsträger und damit eine er- -to hebliche Reduzierung möglicher Schleifspuren auf der Aufzeichnungsoberfläche.

Für eine Grobsäuberung der Elektrodenspit/.en von Schreibrückständen etc. kann außerhalb des Druckbereiches eine Bürste verwendet werden, über die der 4', Schreibkopf etwa einmal pro Druckseitc fährt, wobei Verunreinigungen abgestreift werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schreibkopf für Metallpapierdrucker mit nachstellbaren und federnd auf dem Aufzeichnungsträger aufliegenden Elektroden, dadurch g e kennzeichneu daß die Elektroden (7) in dünnen Glasröhrchen (18) geführt sind.

2. Schreibkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasröhrchen (18) in einem Kunststoffträger vergossen oder in Glas eingeschmolzen sind.

3. Schreibkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasröhrchen (18) in ihrem Mittelteil (19) erweitert sind.

4. Schreibkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Rückseite des Schreibkopfes herausragenden Abschnitte der Elektroden K>] durch zwei sich gegenüberliegende drehbare Vorschubwaizeu (11, !2) gehaitert smd, wobei die eine Vorschubwalze (11) Rillen (16) aufweist und aus hartem Material und die andere Vorschubwalze (12) aus weichem Material besteht.

5. Schreibkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorschubwalze (11) aus Acrylnitrilbutadienstyrol und die zweite aus Polyurethan besteht.

6. Schreibkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er auf der dem Aufzeichnungsträger zugewandten ^eite eine Kontaktstelle (15) aufweist, durch deren Berührung mit den Aufzeichnungsträger ein Signal für den Elektrodenvorschub vorgebbar ist.