DE2719506C2

DE2719506C2 - Schreibkopfelektrode für Metallpapierdrucker

Info

Publication number: DE2719506C2
Application number: DE2719506A
Authority: DE
Inventors: Dietrich J. Dr.-Ing. Bahr; Karl-Heinz 7033 Herrenberg Burckardt; Wilhelm Dr.-Ing. 7030 Dagersheim Spruth
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1977-05-02
Filing date: 1977-05-02
Publication date: 1983-10-27
Also published as: US4170779A; FR2389490B1; DE2719506A1; JPS53135646A; IT7822796A0; CA1104200A; IT1112626B; FR2389490A1; GB1559153A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schreibkopf-Elektrode für Metallpapierdrucker mit höchstem Auflösungsvermögen.

In der DE-AS 2150 715 ist ein Verfahren zum Herstellen eines mit Kontaktierungen versehenen, aus einer Leiterplatte gebildeten Elektrodendruckkopfes beschrieben, der Informationen auf einen Aufzeichnungsträger druckt Dabei dienen die vorderen Enden von z. B. aus Wolfram bestehenden Leiterbahnen als Elektroden.

In der DE-AS 11 16 418 ist ein als Elektrode wirkender Schreibstift zum Erzeugen von Schreibspuren durch Einwirkung eines elektrischen Potentials auf metallisierte Aufzeichnungsträger beschrieben. Der Schreibstift besteht aus einem in bekannter Weise durch Legieren oder Sintern eines oder mehrerer Schwermetalle der V. bis VII. Nebengruppe des Periodischen Systems, z. B. Wolfram, Molybdän, Tantal, Rhenium, mit hochschmelzenden Edelmetallen, vorzugsweise der Platingruppe, hergestellten Werkstoff oder aus einem durch Legieren oder Sintern eines oder mehrerer leitender Salze dieser Schwermetalle, wie z. B. der Karbide, Boride, Nitride, mit hochschmelzenden Edelmetallen, vorzugsweise der Platingruppe, hergestellten Werkstoff.

Bei Metallpapierdruckern (Elektroerosionsdruckern) wird ein metallbeschichteter Aufzeichnungsträger mit Hilfe eines Elektrodenschreibkopfes beschrieben. Dieser kann eine oder mehrere einzeln ansteuerbare Elektroden umfassen, welche mit der Metalloberfläche des Aufzeichnungsträgers in Kontakt stehen. Bei Erregung einer Elektrode mit einer elektrischen Spannung wird an der Berührungsstelle Elektrode/Aufzeichnungsträger im Kontaktbereich die Metallschicht des Aufzeichnungsträgers ausgebrannt und somit ein sichtbares Bildelement erzeugt. Durch entsprechende Ansteuerung aller Elektroden und bei entsprechendem Vorschub des Schreibkopfes über den Aufzeichnungsträger lassen sich Text und graphische Bildinformationen optisch sichtbar aufzeichnen.

Das Auflösungsvermögen des Druckbildes ist dabei durch die Größe eines Bildelementes bestimmt, welches wiederum von der Stärke der Schreibelektrode abhängt. Zur Erzielung von Druckbildern hoher Auflösung ist deshalb die Verwendung sehr dünner Elektroden unumgänglich. Die Möglichkeiten zur Herstellung dünner Elektroden ist jedoch begrenzt.

Zum einen ist es nicht möglich, sehr dünne Elektroden aus blankem Elektrodendraht zu ziehen, zum anderen ist es auch nicht möglich, sehr dünne Schreibelektroden durch einen Ätzvorgang (siehe auch deutsche Offenlegungsschrift 21 62 438) herzustellen.

Unabhängig von den Problemen, die mit der Herstellung feinster Schreibelektroden verbunden wären, treten auch Probleme bei der Verwendung sehr dünner Schreibelektroden auf, wenn man diese einmal voraussetzt. Üblicherweise sind Schreibelektroden in einer Stützmasse des Schreibkopfes eingebettet

Für eine einwandfreie Kontaktgabe mit dem Aufzeichnungsträger und aus Abriebgründen müsseu sie aus der Stützmasse des Schreibkopfes hervorstehen. Dies wäre jedoch für dünnste Elektroden eine nicht einzuhaltende Forderung, da sie selbst bei geringem Hervorstehen aus der Stützmasse nicht ausreichend mechanisch knick- bzw. biegefest sind. Sie müßten deshalb fast bis zur Schreibspitze in die Stützmasse eingebettet sein, was jedoch den Forderungen aus Gründen eines hohen Abriebes entgegensteht

Um Abriebproblemen zu begegnen, könnten mechanisch ausreichend stabile dünne Elektroden in Glasröhrchen geführt werden, -vie bereits vorgeschlagen wurde. Für extrem dünne Elektroden, welche mechanisch nicht ausreichend stabil sind, versagt jedoch eine solche Lösung aus Gründen der Nachführung.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, Elektroden für Metallpapierdrucker höchsten Auflösungsvermögens vorzusehen, welche mechanisch ausreichend stabil sind, um genügend aus der Stützmasse des Schreibkopfkörpers hervorzustehen, oder um sicher nachgeführt werden zu können.

Diese Aufgabe der Erfindung wird in vorteilhafter Weise durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind dem kennzeichnenden Teil des Unteranspruches zu entnehmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Sie zeigt eine ausschnittsweise Schnittdarstellung einer ummantelten Elektrode.

In dieser Figur stellt sich die Schreibelektrode 1 als eine von einem Mantel 2 umgebene eigentliche Elektrodenseele 3 dar. Die Seele 3 ist wie bei herkömmlichen nackten Schreibelektroden beispielsweise aus Wolfram oder Molybdän mit einem sehr hohen Schmelzpunkt hergestellt. Diese Seele weist einen äußerst geringen Durchmesser (<50μΐτι) — wie er für Elektroden höchsten Auflösungsvermögens erforderlich ist — auf. Der Mantel 3, der die eigentliche Seele 3 umgibt, besteht aus einer Schicht aus nieririgschmelzendem Metall wie Nickel, Kupfer, Silber oder Woodschem Metall. Dieser Mantel verleiht den Elektroden eine ausreichende mechanische Festigkeit. Über die Herstellung derartiger ummantelter Elektroden wird an späterer Stelle noch etwas ausgesagt.

Es wurde herausgefunden, daß das niedrigschmelzende Mantelmaterial in bezug auf das hochschmelzende Material der Schreibseele beim Schreibvorgang in keiner Weise stört, d. h., daß die Mantelquerschnittsfläche keine Vergrößerung des erzeugten Bildelementes bedingt, dessen Größe einzig und allein dem Wirkungsquerschnitt der Schreibseele zuzuschreiben ist Denn während des Schreibvorganges legt sich die Schreibseele 3 durch Verdampfung des sie umgebenden Mantelmaterials frei.

Als Mantelmaterial kommen niedrigschmelzende Materialien (niedrigschmelzend im Vergleich zum hohen Schmelzpunkt der z. B. aus Wolfram oder Molybdän bestehenden Seele 3) wie Nickel, Silber, Kupfer oder Woodsches Metall in Betracht, welche nicht nur ein für den Ausbrennvorgang erforderliches

Verhalten aufweisen, sondern welche zudem auch noch den für die Herstellung ummantelter Elektroden zu erfüllenden Forderungen genügen.

Dünne Drähte bzw. dünne Drahtelektroden können nach herkömmlicher Art aus nacktem Dral· tmaterial bis zu einer Stärke von ca. 5 μπι gezogen werden. Aus Gründen mechanischer Festigkeit müssen, wie Versuche gezeigt haben, Schreibkopfelektroden einen Durchmesser von > 50 μπι aufweisen. Höhere Auflösungen des Druckbildes waren demnach mit zylindrischen to Elektroden bisher nicht möglich. Diese Mindestdurchmesser für die Schreibkopfclektroden sind dadurch bedingt, daß sie um einen gewissen Betrag aus dem sie umhüllenden Schreibkopfkörper herausragen müssen, um die Rauhtiefe des Aufzeichnungsträgers — genügender Elektrodenabstand vorausgesetzt — mit genügender Sicherheit überwinden zu können, d. h. um auch die sogenannten »Täler« ausbrennen zu können. (Die Rtaihtiefen bewegen sich in der Größenordnung zwischen 0,5 μπι bei Mylar und ca. 20 μη? bei rauhem Rohpapier.)

Elektroden, welche durch Ätzvorgänge aus dünnen Wolfram- oder Molybdänfolien hergestellt werden, sind in ihren Abmessungen durch die Stärke des Rohmaterials der Folien begrenzt. Wolframfolien sind ab einer Stärke von ca. 25μηι, Molybdänfolien ab ca. 10 μπι erhältlich. Die Problematik dünner, durch Ätzvorgang hergestellter Elektroden ist die gleiche wie bei Elektroden, welche durch einen Ziehvorgang hergestellt werden.

Dünne Elektroden, wie sie für ein extrem hohes Auflösungsvermögen erforderlich sind, z. B. dünne Wolframdrähte mit <5μπι Durchmesser, können auf normale Weise nicht durch Ziehen aus einem stärkeren nackten Draht hergestellt werden.

Dünnste Drähte (3 bis 10 μπι Durchmesser), z. B. aus Wolfram, könnten jedoch herkömmlich dadurch hergestellt werden, daß stärkere Wolframdrähte mit einem Silbermantel umgeben und dann zusammen mit diesem Mantel feingezogen werden.

Nachdem die Herstellung feinster ummantelter Drähte nach herkömmlicher Art und Weise möglich ist, bieten diese bei ihrer Verwendung als Schreibkopfelektroden für Metallpapierdrucker (selbstverständlich ohne vorheriges Entfernen ihrer Ummantelung wie bei herkömmlichen Anwendungen) die Möglichkeit, Druckbilder höchster Auflösung zu erzeugen. Die ummantelten Elektroden weisen bei geringem, für die Auflösung erforderlichem Durchmesser der Seele einen Gesamtdurchmesser auf, der die erforderliche mechanische Stabilität der Elektroden beim Schreibvorgang gewährleistet. So können diese ummantelten Elektroden ausreichend aus dem Stützkörper des Schreibkopfes hervorstehen. Außerdem weisen solche Mantelelektroden auch eine ausreichende mechanische Festigkeit auf, wie sie für das mechanische Nachführen erforderlich ist, sofern sie in Führungen des Schreibkopfkörpers verlaufen. Als Material für die Seele der Elektrode kommt insbesondere Wolfram oder Molybdän in Frage, da diese Metalle, abgesehen von dem erforderlichen hohen Schmelzpunkt, auch eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen, die es gestattet, derartig dünne Drähte überhaupt herzustellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schreibkopfelektrode für einen Metallpapierdrucker höchsten Auflösungsvermögens, gekennzeichnet durch eine Seele hochschmelzenden Materials mit einer Ummantelung aus niedrigschmelzendem Material.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele aus Wolfram oder Molybdän besteht und die Ummantelung aus Silber, Nickel, Kupfer oder Woodschem Metall.