DE69108978T2 - Aufzeichnungskopf mit Elektrodenaufzeichnungsfeld und rückleitendem Elektrodenblatt jeweils auf den entgegengesetzten Seiten eines isolierenden Substrates, das ein dünnwandiges Schlusstück enthält. - Google Patents
Aufzeichnungskopf mit Elektrodenaufzeichnungsfeld und rückleitendem Elektrodenblatt jeweils auf den entgegengesetzten Seiten eines isolierenden Substrates, das ein dünnwandiges Schlusstück enthält.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Aufzeichnungskopf zum Aufzeichnen oder Drucken von Bildern, z.B. Schriftzeichen und grafischen Darstellungen, durch das Anlegen eines elektrischen Stroms an ein Aufzeichnungsmedium oder ein Band oder einen Film oder eine andere Art eines Zwischenelements, das zwischen dem Aufzeichnungsmedium und dem Aufzeichnungskopf angeordnet ist. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung die Konstruktion eines distalen Endabschnitts eines solchen Aufzeichnungskopfes, bei dem der Kopf das Aufzeichnungsmedium oder das Zwischenelement kontaktiert.
- Verschiedene Typen von Aufzeichnungsköpfen zur Aufzeichnung durch Anlegen eines elektrischen Stroms an ein Aufzeichnungsmedium oder ein Zwischenelement wurden bisher vorgeschlagen. Insbesondere ist ein Aufzeichnungskopf mit einer Laminar- oder Mehrschichtstruktur bekannt, die ein oder mehrere Substrate und eine Anordnung von Aufzeichnungselektroden sowie eine Anordnung von Rückleitungselektroden enthält, die durch das oder die Substrate gestutzt oder darauf ausgebildet sind. Beispiele des Aufzeichnungskopfes dieses Typs sind in den offengelegten Veröffentlichungsnummern 61-35972, 62-292461, 54-141140, 58-12790 und 61-230966 der ungeprüften japanischen Patentanmeldungen geoffenbart. EP-A-0342995 offenbart einen Aufzeichnungskopf, der aus einem Substrat besteht, auf dem eine Vielzahl an Aufzeichnungselektroden und eine Rückleitungselektrode mit einer dazwischen angeordneten Isolierschicht ausgebildet sind.
- Wie dies in den oben angeführten Veröffentlichungen geoffenbart ist, ist der Aufzeichungskopf des obigen Typs ausgebildet, sodaß ein elektrischer Strom an eine leitende Schicht bzw. eine Schicht mit elektrischem Widerstand angelegt wird, die auf einem geeigneten Aufzeichnungsmedium oder einem geeigneten planaren Zwischenstützelement in Form eines Blattes, Filmes oder Bandes ausgebildet, darauf beschichtet oder dadurch getragen wird. Die leitende Schicht bzw. die Schicht mit elektrischem Widerstand kann auf einer Walze oder einem anderen Stützelement ausgebildet sein oder eine Innenschicht des Aufzeichnungsmediums oder Stützelements darstellen. Durch die in einem Aufzeichnungsvorgang vorgesehene Verwendung eines Zwischenbandes oder -filmes, das bzw. der beispielsweise mit einer Schicht mit elektrischem Widerstand und einer Farbschicht versehen ist, bewirkt ein durch den Aufzeichnungskopf an die Schicht mit elektrischem Widerstand angelegter Strom, daß Joule-Wärme durch die Widerstandsschicht erzeugt wird, wodurch ausgewählte lokale Bereiche der Farbschicht erhitzt werden und das Farbmaterial in diesen erhitzten lokalen Bereichen schmilzt, verdampft oder diffundiert. Als Ergebnis wird das Farbmaterial auf die geeigneten lokalen Bereiche des Aufzeichnungsmediums übertragen, um ein schwarzes Bild oder ein Farbbild zu erzeugen. Wenn ein elektrischer Strom direkt an ein Aufzeichnungsmedium angelegt wird, werden die entsprechenden lokalen Bereiche des Mediums aufgrund der durch einen elektrischen Strom entstehenden Joule-Wärme oder aufgrund der Entfernung des Abdeckmaterials von der Oberfläche des Mediums infolge einer darauf auftretenden elektrischen Entladung in geeigneter Weise gefärbt.
- Die auf dem Aufzeichnungsmedium oder dem Zwischenstützelement angeordnete Schicht mit elektrischem Widerstand kann eine elektrisch leitende Schicht, eine elektrisch leitende Farbschicht bzw. Farbschicht mit elektrischem Widerstand (die auch als farbtragende Schicht dient), eine wärmeempfindliche Schicht mit einem Elektrolyten oder jede beliebige Form einer Schicht sein, durch die elektrischer Strom fließen kann.
- In einem Aufzeichnungs- oder Druckvorgang durch den Aufzeichnungskopf zur Verwendung mit dem Aufzeichnungsmedium oder Zwischenstützelement (siehe oben) müssen die Aufzeichnungselektroden und die Rückleitungselektrode oder -elektroden mit der Schicht mit elektrischem Widerstand des Aufzeichnungsmediums oder Stützelements in elektrischem Kontakt gehalten werden. Zu diesem Zweck bestehen die Elektroden, die in den bekannten und in den obigen Veröffentlichungen geoffenbarten Aufzeichnungsköpfen verwendet werden, aus einem Material, das einen höheren Grad an Verschleißfestigkeit aufweist als das Material der Substratstruktur und das Material einer für die Köpfe verwendeten elektrisch isolierenden Schicht.
- Die bloße Auswahl der für die Elektroden, die Substratstruktur und die Isolierschicht geeigneten Materialien reicht jedoch nicht aus, um einen guten elektrischen Kontakt der Elektroden mit der Schicht mit elektrischem Widerstand über einen längeren Zeitraum zu gewährleisten. Mit Zunahme der Gesamtbetriebszeit des Aufzeichnungskopfes nützt sich entweder eine Aufzeichnungselektrodenanordnung oder eine Rückleitungselektrodenanordnung mehr ab als die andere Elektrodenanordnung, wodurch ein schlechter elektrischer Kontakt dieser Elektrodenanordnung mit der Schicht mit elektrischem Widerstand oder die Abtrennung der Elektrodenanordnung vom Substrat aufgrund der Reibung dazwischen bewirkt wird. Somit ist es schwierig, einen guten elektrischen Kontakt zwischen den Elektroden und der Widerstandsschicht aufrechtzuerhalten.
- Ein weiteres Problem tritt auf, wenn der Aufzeichnungskopf betrieben wird, einen Druckvorgang bei hoher Geschwindigkeit durchzuführen. ln diesem Fall neigt das Farbmaterial dazu, sich über die vorgesehenen Flächen der ausgewählten lokalen Bereiche des Aufzeichnungsmediums auszubreiten, was auf die Wärme zurückzuführen ist, die durch die mit Energie beaufschlagte Schicht mit elektrischem Widerstand erzeugt wird, wodurch die gedruckten Bilder wahrscheinlich verschwommen oder verschleiert sind. Daher besteht die Notwendigkeit, die Qualität des Druckens durch den Aufzeichnungskopf des oben angeführten Typs zu verbessern.
- Demzufolge ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Aufzeichnungskopf zum Aufzeichnen durch Anlegen eines elektrischen Stroms an ein Aufzeichnungsmedium oder ein Zwischenelement, das zwischen dem Kopf und dem Medium angeordnet ist, bereitzustellen, welcher Aufzeichnungskopf einen ausgezeichneten elektrischen Kontakt der Elektroden mit dem Medium oder dem Zwischenelement sicherstellt und die wirkungsvolle Ableitung der Wärme ermöglicht, die durch die Schicht mit elektrischem Widerstand erzeugt wird, um einen übermäßigen Temperaturanstieg zu verhindern, wodurch ein Aufzeichnungsvorgang hoher Geschwindigkeit und Qualität ermöglicht wird.
- Das obige Ziel kann gemäß dem Prinzip der vorliegenden Erfindung erreicht werden, die einen Aufzeichnungskopf nach Anspruch 1 bereitstellt.
- Der erfindungsgemäße Aufzeichnungskopf kann einen guten elektrischen Kontakt der Aufzeichnungs- und Rückleitungselektroden mit der Schicht mit elektrischem Widerstand über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten und die durch die Widerstandsschicht erzeugte Wärme wirkungsvoll ableiten, um einen übermäßigen Anstieg seiner Betriebstemperatur zu verhindern, wodurch eine hohe Qualität der gedruckten Bilder selbst bei einer sehr hohen Druckgeschwindigkeit sichergestellt wird.
- Die zumindest eine Rückleitungselektrode kann entweder eine einzelne gemeinsame Rückleitungselektrode in Form eines Blattes eines Metalls oder einer Metallegierung oder eine Vielzahl an Rückleitungselektroden sein, die den Aufzeichnungselektroden entsprechen. Im letzteren Fall nehmen die Rückleitungselektroden die Form beabstandeter paralleler Streifen oder eines kammartig gemusterten Blattes mit parallelen Streifenabschnitten an. Die einzelne gemeinsame Rückleitungselektrode ist jedoch aufgrund der verbesserten Kontaktstabilität und wirkungsvollen Wärmeableitung wünschenswert.
- Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage der nachstehend angeführten Entdeckung in Zusammenhang mit einem Aufzeichnungskopf mit einer Laminarstruktur, die verschleißfeste Aufzeichnungs- und Rückleitungselektroden enthält, entwickelt. Die Rückleitungselektrode(n) weist/weisen verbesserte Härte und Verschleißfestigkeitswerte auf, wenn die Rückleitungselektrode(n) aus einem Blatt (eventuell einer Folie) eines ausgewählten Metalls oder einer ausgewählten Metallegierung und nicht aus einem Metallfilm oder einem Metallegierungsfilm besteht/bestehen. Die Verbesserung der Härte und Verschleißfestigkeit gewährleistet über einen langen Zeitraum einen ausgezeichneten elektrischen Kontakt der Rückleitungselektrode(n) mit der Schicht mit elektrischem Widerstand.
- Die vorliegende Erfindung beruht auch auf der Entdeckung, daß die durch die Widerstandsschicht erzeugte Wärme leicht und wirkungsvoll durch das Metall- oder Metallegierungsblatt der Rückleitungselektrode(n) abgeleitet werden kann, das eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, wodurch ein ansonsten möglicher übermäßiger Anstieg der Betriebstemperatur des Aufzeichnungskopfes vermieden werden kann, wodurch man einen Aufzeichnungsvorgang hoher Qualität und Geschwindigkeit ermöglicht.
- Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung derzeit bevorzugter erfindungsgemäßer Ausfürungsformen in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen, worin:
- Figuren 1 und 2 fragmentarische Vorderansichten im Querschnitt zweier unterschiedlicher Formen eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopfes in einer Ebene parallel zur Erstreckungsrichtung der Elektroden sind;
- Fig.3 eine fragmentarische perspektivische Ansicht des distalen Endabschnitts des Aufzeichnungskopfes von Fig.1 ist; und
- Fig.4 eine fragmentarische perspektivische Ansicht des distalen Endabschnitts des Aufzeichnungskopfes von Fig.2 ist.
- AUSFÜHRLLCHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Bezugnehmend auf die Vorderschnittansichten der Figuren 1 und 2 und die perspektivischen Ansichten der Figuren 3 und 4 sind zwei unterschiedliche Formen des Aufzeichnungskopfes dargestellt, der gemäß dem erfindungsgemäßen Prinzip konstruiert ist, wobei jede von ihnen eine Laminar- oder Mehrschichtstruktur aufweist. In diesen Figuren dienen die gleichen Bezugszeichen dazu, funktionell korrespondierende Elemente anzuzeigen.
- In Figuren 1 und 2 kennzeichnet Bezugszeichen 2 ein Substrat aus einem elektrisch isolierenden Material. Auf einer der gegenüberliegenden Hauptflächen des Substrats 2 ist eine Anordnung an Aufzeichnungselektroden 2 in Form einer Vielzahl paralleler Streifen ausgebildet, die in der zur Zeichnungsebene senkrechten Richtung im gleichen Abstand voneinander positioniert sind. An der anderen Hauptfläche des Substrats 2 ist eine Rückleitungselektrode 6 durch eine Klebeschicht 8 befestigt. Die Rückleitungselektrode 6 besteht aus einem Blatt aus einem Metall oder einer Legierung. Weiters ist eine Verstärkungsschicht 10 durch eine weitere Klebeschicht 8 am Substrat 2 befestigt, sodaß die korrespondierenden Endabschnitte der Aufzeichnungselektroden 4 in der Masse der Klebeschicht 8 eingebettet sind. Somit besteht die Laminarstruktur des Aufzeichnungskopfes aus dem Substrat 2, der Aufzeichnungselektrodenanordnung 4, dem Rückleitungselektrodenblatt 6, der Verstärkungsschicht 10 und Klebeschichten 8, um das Rückleitungsblatt 6 und die Verstärkungsschicht 10 am Substrat 2 zu befestigen.
- Das Substrat 2 besitzt einen proximalen Abschnitt (den oberen Abschnitt in Figuren 1 und 2), der sich während des Betriebs des Kopfes entfernt vom Aufzeichnungsmedium befindet, und einen dünnwandigen distalen Endabschnitt 2a (den unteren Abschnitt in den Figuren), der sich über eine geeignete Länge oder Entfernung in der Richtung hin zum Aufzeichnungsmedium vom proximalen Abschnitt erstreckt, um mit dem Aufzeichnungsmedium oder dem planaren Zwischenstützelement in Gleitkontakt zu treten. Der dünnwandige distale Endabschnitt 2a weist eine Dicke "d" auf, die, gemessen in der Richtung senkrecht zur Erstreckungsrichtung des distalen Endabschnitts 2a vom proximalen Abschnitt, geringer als die Dicke des proximalen Abschnitts ist. Der distale Endabschnitt 2a, der über eine Länge "L" eine Dicke "d" aufweist, entsteht durch Bilden einer Ausnehmung oder eines Ausschnitts im Endabschnitt einer der gegenüberliegenden Hauptflächen des Substrats 2. Mit dem solcherart gebildeten dünnwandigen distalen Endabschnitt 2a besitzt der Aufzeichnungskopf einen korrespondierenden vertieften distalen Endabschnitt.
- Im so konstruierten Aufzeichnungskopf, worin die Aufzeichnungselektroden 4 und die Rückleitungselektrode 6 auf gegenüberliegenden Hauptflächen des Substrats 2 ausgebildet sind, wird der an den Enden gemessene Abstand zwischen den Elektroden 4, 6 zum Gleitkontakt mit dem Aufzeichnungsmedium oder dem planaren Zwischenstützelement durch die Dicke "d" des distalen Endabschnitts 2a und eine Dicke "d'" der Klebeschicht 8 zwischen dem Substrat 2 und der Rückleitungselektrode 6 bestimmt. Da die Dicke "d" des distalen Endabschnitts 2a durch das maschinelle Bearbeiten des Substrats 2 genau gesteuert werden kann und da nur die Klebeschicht 8 zwischen dem distalen Endabschnitt 2a und der Rückleitungselektrode 6 angeordnet ist, kann der Abstand zwischen den Elektroden 4, 6 genau gesteuert werden, wodurch sich eine verbesserte Qualität des Druckens durch den vorliegenden Aufzeichnungskopf ergibt.
- Das Substrat 2 mit dem relativ dicken proximalen Abschnitt und dem relativ dünnen distalen Endabschnitt 2a dient auch als Schicht zum elektrischen Isolieren der Elektroden 4, 6 und macht somit eine ansonsten erforderliche elektrisch isolierende Schicht überflüssig, deren Dicke über den gesamten Bereich ausreichend gering ist. Demzufolge ist der vorliegende Aufzeichnungskopf vergleichsweise leicht herzustellen und weist eine erhöhte mechanische Festigkeit auf. Der erfindungsgemäße Aufzeichnungskopf weist nämlich eine ausreichend kleine Entfernung ("d" + "d'") zwischen den Aufzeichnungs- und Rückleitungselektroden 4, 6 auf, der am distalen Ende gemessen wird, an dem die Elektroden 4, 6 das Aufzeichnungsmedium oder das planare Zwischenstützelement kontaktieren, wodurch ein Aufzeichnungsvorgang mit einer erwünschten Bildpunktgröße und einem Minimum an Übersprechen zwischen den Elektroden 4, 6 durchgeführt werden kann. Die oben angeführte Entfernung ("d" + "d'") ist in der Verschleißrichtung des distalen Endes des Kopfes konstant. Der erfindungsgemäße Aufzeichnungskopf mit ausreichender mechanischer Festigkeit ist auch hinsichtlich seines einfachen Einbaus in eine Druckvorrichtung vorteilhaft.
- Die Dicke "d" und die Länge "L" des distalen Endabschnitts 2a des Substrats 2 werden in geeigneter Weise bestimmt, wobei dabei die Materialien des Substrats 2 und der Elektroden 4, 6, die erforderlichen Eigenschaften des distalen Endabschnitts während eines Druckvorgangs und die erwünschte Kraft des elektrischen Kontakts der Elektroden 4, 6 mit der Widerstandsschicht des Aufzeichnungsmediums oder des planaren Zwischenstützelements berücksichtigt werden. Im allgemeinen beträgt die Dicke "d" vorzugsweise 150 um oder weniger und liegt noch bevorzugter in einem Bereich von 25-90 um, während die Länge "L" vorzugsweise in einem Bereich von 50-4000 um, noch bevorzugter in einem Bereich von 100-1000 um, liegt.
- Der dünnwandige distale Endabschnitt 2a des Substrats 2 kann durch Schleifen, Schneiden oder ein anderes maschinelles Präzisionsbearbeitungsverfahren des Substrats 2 gebildet werden, um eine Ausnehmung oder einen Ausschnitt im Endabschnitt von zumindest einer der gegenüberliegenden Hauptflächen des Substrats 2 zu schaffen, sodaß der Ausschnitt je nach Dicke "d" des distalen Endabschnitts 2a eine erwünschte Tiefe aufweist. Nach dem Bilden des distalen Endabschnitts 2a werden die Aufzeichnungselektroden 4 auf einer der gegenüberliegenden Hauptflächen des Substrats 2 gebildet. Im Falle des Aufzeichnungskopfes von Fig.2 werden die Aufzeichnungselektroden 4 auf der Hauptfläche des Substrats 2 gebildet, das nicht zur Schaffung des distalen Endabschnitts 2a maschinell oder auf eine andere Weise bearbeitet ist. In diesem Fall kann das Substrat 2 zum Bilden des distalen Endabschnitts 2a nach dem Ausbilden der Elektroden 4 auf dem Substrat 2 geformt werden. Es ist auch möglich, anfänglich das Substrat 2 zu bilden, das den distalen Endabschnitt 2a aufweist. Weiters können ein dünnwandiges Substratelement und ein dickwandiges Substratelement miteinander verbunden werden, um das Substrat 2 mit dem dünnwandigen distalen Endabschnitt 2a zu schaffen.
- In den Beispielen der Figuren 1 und 2 wird der distale Endabschnitt 2a durch das Bilden einer geneigten Schulterfläche angrenzend zum proximalen Ende des distalen Endabschnitts 2a geschaffen. Die Schulterfläche ist relativ zur Seitenfläche des distalen Endabschnitts 2a mit der Länge "L" geneigt, sodaß diese zwei Flächen außerhalb vom Substrat 2 einen stumpfen Winkel bilden. Die geneigte Schulterfläche kann durch eine Schulterfläche, die zur Erstreckungsrichtung des distalen Endabschnitts 2a senkrecht ist (parallel zur Richtung der Dicke "d"), oder durch eine abgerundete Schulterfläche oder eine Abrundung ersetzt werden, die einen geeigneten Krümmungsradius aufweist und in der Seitenfläche des distalen Endabschnitts 2a endet.
- In den wie oben konstruierten Aufzeichnungsköpfen wird das Substrat 2 aus einem Material gebildet, das zum guten Gleitkontakt der Elektroden 4, 6 mit einem Aufzeichnungsmedium oder einem planaren Zwischenstützelement in Form eines Blattes, Filmes oder Bandes ausgewählt ist. Genauer gesagt besteht das Substrat 2 aus einem Material, das eine geringere Verschleißfestigkeit als das Material der Elektroden 4, 6 aufweist. Vorzugsweise besteht das Substrat 2 aus einem Keramikmaterial, das eine geringere Verschleißfestigkeit und Härte als das Material der Elektroden 4, 6 aufweist und das leicht und mit hoher Präzision bearbeitet und geformt werden kann. Es ist besonders wünschenswert, das Substrat 2 aus einem Keramikmaterial zu bilden, das aus der Gruppe ausgewählt ist, zu der die folgenden Materialien zählen: maschinell leicht bearbeitbarer, Glaskeramikmaterial-enthaltender Glimmer; Tonerde (Al&sub2;O&sub3;) mit einer relativ geringen Verschleißfestigkeit; Bornitrid (BN); maschinell leicht bearbeitbares, Keramikmaterial-enthaltendes Bornitrid; maschinell leicht bearbeitbares, Glaskeramikmaterial-enthaltendes Bornitrid; maschinell leicht bearbeitbares, Keramikmaterial-enthaltendes Bornitrid und Aluminiumnitrid (AlN); und maschinell leicht bearbeitbares, Glaskeramikmaterial-enthaltendes Bornitrid und Aluminiumnitrid. Insbesondere wird maschinell leicht bearbeitbarer, Glaskeramikmaterial-enthaltender Glimmer vorzugsweise verwendet.
- Die auf den jeweiligen Hauptflächen des Substrats 2 angeordneten Aufzeichnungselektroden 4 bestehen aus einem elektrisch leitenden Material, das einen höheren Grad an Verschleißfestigkeit aufweist als das Material des Substrats 2, das die Aufzeichnungselektroden 4 stützt. Vorzugsweise wird ein Hauptanteil des elektrisch leitenden Materials für die Elektroden 4 aus der Gruppe ausgewählt, die Metalle wie Chrom, Titan, Tantal und Zirkon sowie Verbindungen dieser Metalle umfaßt. Diese Materialien eignen sich aufgrund ihrer vergleichsweise hohen Verschleißfestigkeit und ihrer geringen Abnützungsrate infolge eines elektrischen Effekts während der Verwendung des Kopfes. Insbesondere eignen sich Chrom und eine chromhältige Legierung oder Verbindung als Hauptkomponente des elektrisch leitenden Materials für die Elektroden 4. Noch bevorzugter bestehen die Elektroden 4 hauptsächlich aus einer Legierung oder Verbindung, die sowohl Chrom als auch Stickstoff enthält. Die Elektroden 4 können durch folgende Schritte hergestellt werden: Bilden eines Films des ausgewählten elektrisch leitenden Materials durch ein geeignetes Verfahren, z.B. Sputtern, Dampfablagern, Ionenplattieren, CVD (chemisches Dampfablagern), Beschichten, Bedrucken oder Plattieren, und durch anschließende Musterbildung des Films zu jeweiligen Anordnungen beabstandeter paralleler Elektrodenstreifen 4 durch ein geeignetes Verfahren, z.B. Ätzen oder Ablösen. Günstigerweise besitzen die Elektroden 4 eine Dicke von zumindest 1 um. Im Bedarfsfall werden die Elektroden 4 mit Nickel, Zinn, Chrom, Kupfer, Gold oder einem anderen geeigneten Metall plattiert.
- Das Metall- oder Legierungsblatt, das die Rückleitungselektrode 6 bildet, besteht aus einem elektrisch leitenden Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, die aus Cr, Ti, Ta, Ni, W, Mo, Legierungen dieser Metalle, rostfreien Stählen und Fe-Ni-Legierungen besteht. Zur Verbesserung der Dauerhaftigkeit der Elektrode 6 ist es besonders wünschenswert, Cr, Ti, Ta, rostfreie Stähle und Fe-Ni- Legierungen, insbesondere Ti und Fe-Ni-Legierungen, zu verwenden, die verringerte Wärmespannungen zwischen dem Substrat 2 und der Elektrode 6 gewährleisten und das Verziehen oder die Verformung der Elektrode 6 sowie eine Trennung der Elektrode 6 vom Substrat wirkungsvoll verhindern.
- Die Dicke des Metall- oder Legierungsblatts der Rückleitungselektrode 6 wird je nach den Materialien der Elektroden 4, 6, der Dicke "d" des distalen Endabschnitts 2a, den erforderlichen Eigenschaften des distalen Endabschnitts 2a während eines Aufzeichnungsvorgangs und der erwünschten Kraft des elektrischen Kontakts der Aufzeichnungs- und Rückleitungselektroden 4, 6 mit der Widerstandsschicht des Aufzeichnungsmediums oder des planaren Zwischenstützelements in geeigneter Weise bestimmt. Im allgemeinen beträgt die Dicke der Elektrode 6 vorzugsweise 2000 um oder weniger und liegt noch bevorzugter innerhalb eines Bereichs von 20-500 um.
- Im Beispiel von Fig.1 ist die Verstärkungsschicht 10 angeordnet, um teilweise in die Ausnehmung oder den Ausschnitt im Substrat 2 einzugreifen, um den dünnwandigen distalen Endabschnitt 2a zu bilden. Diese Verstärkungsschicht 10, die durch die Kleberschicht 8 mit dem Substrat 2 verbunden ist, dient dazu, den dünnwandigen distalen Endabschnitt 2a zu verstärken. Im Beispiel von Fig.2 hingegen ist das Blatt der Rückleitungselektrode 6 durch eine weitere Kleberschicht 8 mit dem Substrat 2 verbunden, sodaß das Blatt der Oberflächenkonfiguration der Ausnehmung oder des Ausschnitts in der Hauptfläche des Substrats 2 entfernt von den Aufzeichnungselektroden 4 folgt. Diese Elektrode 6 fungiert auch als Element zur Verstärkung des distalen Endabschnitts 2a des Substrats 2. Der distale Endabschnitt 2a wird weiter durch die Verstärkungsschicht 10 verstärkt, die durch die Kleberschicht 8 mit der Hauptfläche des Substrats 2 entfernt vom Rückleitungselektrodenblatt 6 verbunden ist.
- Die in den Aufzeichnungsköpfen der Figuren 1 und 2 vorgesehene Verstärkungsschicht 10 ist vorzugsweise ein Blattelement, das niedrigere Verschleißfestigkeits- und Härtewerte aufweist als das Material der Elektroden 4, 6. Zu besonders bevorzugten Blattelementen für die Verstärkungsschicht 10 zählen ein maschinell leicht bearbeitbares Glaskeramikblatt, das Glimmer enthalten kann oder auch nicht, ein maschinell leicht bearbeitbares Keramikblatt und ein Metallblatt, dessen Oberfläche für eine elektrische Isolierung behandelt sein kann oder auch nicht. Wenn die Verstärkungsschicht 10 aus einem Blatt eines Materials mit hoher Wärmeleitfähigkeit besteht, z.B. Bornitrid oder Aluminiumnitrid, kann die Verstärkungsschicht 10 auch als wärmeausstrahlende Schicht dienen. Wenn die Verstärkungsschicht 10 aus dem gleichen Material wie das Substrat 2 besteht, d.h. wenn das Material der Schicht 10 den gleichen Wärmedehnungskoeffizienten wie das Substrat 2 aufweist, wird der Aufzeichnungskopf wirkungsvoll vor Wärmespannungen zwischen dem Substrat 2 und der Verstärkungsschicht 10, vor der Abtrennung der Schicht 10 vom Substrat 2 oder einem Verziehen oder Verformen der Schicht 10 geschützt.
- Die Kleberschichten 8, die zum Verbinden der Rückleitungselektrode 6 und der Verstärkungsschicht 10 mit dem Substrat 2 dienen, können ein anorganischer Klebstoff, der z.B. Tonerde, Silika oder Bornitrid enthält, oder ein harzartiger Klebstoff sein, der z.B. Epoxy, Phenol oder Polyimid enthält. Alternativ dazu können die Kleberschichten 8 ein Gemisch eines anorganischen Materials wie Tonerde, Silika oder Bornitrid und eines Harzes sein. Unter diesen Klebstoffen ist ein anorganischer Klebstoff, der Tonerde, Silika, Bornitrid oder ein anderes anorganisches Material enthält, bevorzugt.
- Die Versuchsproben der in Figuren 1 und 2 dargestellten Aufzeichnungsköpfe (Figuren 3 und 4) wurden in folgender Weise hergestellt:
- Für die Versuchsprobe des Aufzeichnungskopfes der Figuren 1 und 3 wurde das Substrat 2 aus einem maschinell leicht bearbeitbaren, glimmerhältigen Blatt gebildet. Ein Chromfilm, der durch Sputtern auf einer der gegenüberliegenden Hauptflächen des Glaskeramikblattes entstand, wurde durch das Photoätzverfahren gemustert, um eine Anordnung beabstandeter paralleler Chromstreifen zu bilden. Diese Chromstreifen wurden in einer Stickstoffgas und Wasserstoffgas enthaltenden Atmosphäre wärmebehandelt.
- Somit wurde eine Anordnung der Aufzeichnungselektroden 4 in der Form von 480 Chromstreifen solcherart auf dem Substrat 2 gebildet, daß die Elektrodenstreifen 4 in einer Entfernung von 125 um voneinander beabstandet sind. Jeder Elektrodenstreifen 4 besitzt eine Breite von 70 um und eine Dicke von 6 'im. Der distale Endabschnitt 2a des Substrats 2 weist eine Dicke ''d¹¹ von 70 'im und eine Länge "L" von 800 um auf. An der anderen Hauptfläche des Substrats 2 wurde ein 200 um dickes Ti-Blatt als Rückleitungselektrode 6 mit einem anorganischen Tonerde-hältigen Klebstoff angebracht. Außerdem wurde ein maschinell leicht bearbeitbares Glaskeramikblatt verarbeitet, um die Verstärkungsschicht 10 zu bilden, die mit dem gleichen Klebstoff an der Hauptfläche des Substrats 2 angebracht wurde, auf der die Aufzeichnungselektroden 4 ausgebildet waren.
- Für die Versuchsprobe des Aufzeichnungskopfes der Figuren 2 und 4 wurde ein maschinell leicht bearbeitbares Glaskeramikblatt verarbeitet, um das Substrat 2 zu bilden, dessen distaler Endabschnitt 2a die Dicke "d" von 80 um und die Länge "L" von 1000 um aufweist. Auf einer der gegenüberliegenden Hauptflächen dieses Substrats 2 wurden in gleicher Weise wie bei der Probe der Figuren 1 und 3 die 480 Aufzeichnungselektroden 4 gebildet. Der Abstand der Elektroden 4 beträgt 167 um, und jede Elektrode 4 weist eine Breite von 80 um auf. Ein 500 um dickes Fe-Ni- Legierungsblatt wurde verarbeitet, um die Rückleitungselektrode 6 zu bilden, die an der anderen Hauptfläche des Substrats 2 angebracht wurde, um der Oberflächenkonfiguration der Ausnehmung zu folgen, die den distalen Endabschnitt 2a definiert. An der Hauptfläche des Substrats 2, auf dem die Aufzeichnungselektroden 4 ausgebildet sind, wurde ein maschinell leicht bearbeitbares Bornitrid und Boraluminium enthaltendes Keramikblatt als Verstärkungsschicht 10 angebracht. Ein anorganischer glimmerhältiger Klebstoff diente dazu, das Fe-Ni-Legierungsblatt 6 und die Glaskeramik- Verstärkungsschicht 10 am Substrat 2 anzubringen.
- Die wie oben hergestellten Aufzeichnungsköpfe wurden - eingebaut in eine Aufzeichnungsvorrichtung - untersucht, indem die Elektroden 4, 6 während wiederholter Druckvorgänge in Gleitkontakt mit einer Schicht mit elektrischem Widerstand auf einer farbtragenden Zwischenschicht zwischen einem Aufzeichnungspapier und dem Aufzeichnungskopf gehalten wurden. Die Qualität der durch die einzelnen Aufzeichnungsköpfe gedruckten Bilder wurde bewertet. Die Untersuchung zeigte durchgehend zufriedenstellende Ergebnisse auf beiden Versuchsproben, d.h. eine ausreichend hohe Dichte, Klarheit oder Schärfe der gedruckten Bilder und eine hervorragende Kontaktbedingung der Elektroden 6, 8 in bezug auf das farbtragende Zwischenblatt ohne einen übermäßigen Temperaturanstieg der Köpfe, selbst wenn der Druckvorgang bei recht hoher Geschwindigkeit durchgeführt wurde.
Claims (10)
1. Aufzeichnungskopf, der betreibbar ist, einen elektrischen Strom an eine Schicht mit
elektrischem Widerstand anzulegen, die auf einem Aufzeichnungsmedium oder einem
planaren Zwischenelement zwischen dem Medium und dem Aufzeichnungskopf
vorgesehen ist, umfassend ein elektrisch isolierendes Substrat (2), zumindest eine auf
einer von gegenüberliegenden Hauptflächen des Substrats (2) ausgebildete
Aufzeichnungselektrode (4) und zumindest eine Rückleitungselektrode (6);
wobei das Substrat (2) und die zumindest eine Aufzeichnungselektrode (4) ausgebildet
sind, an einem distalen Ende des Aufzeichnungskopfes in Kontakt mit der Schicht mit
elektrischem Widerstand gehalten zu werden;
wobei das Substrat (2) aus einem elektrisch isolierenden Material besteht, dessen
Verschleißfestigkeit geringer als jene der zumindest einen Aufzeichnungselektrode (4)
ist;
dadurch gekennzeichnet daß
das Substrat einen proximalen Abscnnitt bzw. Teil und einen distalen Endabschnitt bzw.
-teil 2a aufweist, Her sich über eine vorbestimmte Entfernung (L) vom proximalen
Abschnitt zum Kontakt mit der Schicht mit elektrischem Widerstand erstreckt, wobei der
distale Endabschnitt (2a) eine Dicke (d) aufweist, die geringer als jene des proximalen
Abscnnitts ist, gemessen in einer zur Erstreckungsrichtung des distalen Endabschnitts
(2a) senkrechten Richtung; und
daβ die zumindest eine Rückleitungselektrode (6) aus einem wärmeleitenden Blatt bzw.
Platte eines Metalls oder einer Metallegierung vorgeformt und durch ein Klebemittel (8)
mit der anderen der gegenüberliegenden Hauptflächen des Substrats (2) verbunden ist.
2. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 1, worin die zumindest eine auf der einen
Hauptfläche des Substrats (2) ausgebildete Aufzeichnungselektrode (4) aus einer
Vielzahl an Aufzeichnungselektroden besteht, die in einer zur Erstreckungsrichtung des
distalen Endabschnitts (2a) senkrechten Richtung voneinander beabstandet sind.
3. Aufzeichnungskopf nach Anspruch oder 2, worin die zumindest eine
Rückleitungselektrode (6) aus einer einzigen gemeinsamen Rückleitungselektrode in
Form des Blattes eines Metalls oder einer Metallegierung besteht.
4. Aufzeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1-3, weiters umfassend eine
Verstärkungsschicht (12) zum Verstärken eines dünnwandigen distalen Endabschnitts
des Kopfes, der den distalen Endabschnitt (2a) des Substrats enthält, wobei das Substrat
eine Ausnehmung aufweist, die die Dicke (d) des distalen Endabschnitts bestimmt,
wobei die Verstärkungsschicht zumindest teilweise in die Ausnehmung eingreift.
5. Aufzeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1-4, worin die Dicke des distalen
Endabschnitts (2a) 150 um oder kleiner ist.
6. Aufzeichnungskopf nacn einem ner Ansprüche 1-5, worin die Dicke des distalen
Endabschnitts (2a) im Bereich von 25-90 um liegt.
7. Aufzeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1-6, worin die Länge des distalen
Endabscnnitts in einem Bereich von 50-4000 um liegt.
8. Aufzeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1-7, worin die Länge des distalen
Endabscnnitts in einem Bereich von 100-1000 um liegt.
9. Aufzeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1-8, worin das Substrat (2) aus einem
Material besteht, das aus der Gruppe der folgenden Materialien ausgewählt ist: aus
maschinell leicht bearbeitbarem und glimmerhältigen Glaskeramikmaterial;
maschinell leicht bearbeitbarem und glimmerhältigen Glaskeramikmaterial;
Aluminiumoxid mit einer relativ geringen Verschleißfestigkeit; Bornitrid; maschinell
leicht bearbeitbarem und Bornitrid-hältigen Keramikmaterial; maschinell leicht
bearbeitbarem und Bornitrid-hältigen Glaskeramikmaterial; maschinell leicht
bearbeitbarem und Bornitrid- sowie Aluminiumnitrid-hältigen Keramikmaterial; sowie
aus maschinell leicht bearbeitbarem, Bornitrid- und Aluminiumnitrid-hältigen
Glaskeramikmaterial.
10. Aufzeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1-9, worin zumindest eine
Aufzeichnungselektrode (4) aus einem elektrisch leitenden Vaterial besteht, dessen
Hauptkomponente aus einem Metall gebildet wird, das zumindest ein Material enthält,
das aus der Gruppe der folgenden Materialien ausgewählt ist: aus Chrom, Titan, Tantal
und Zirkon oder einer Verbindung davon.
1. Aufzeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1-10, worin die
Rückleitungselektrode (6) aus einem elektrisch leitenden Material besteht, das aus der
Gruppe der folgenden Materialien ausgewählt ist: aus Cr; Ti; Ta; Ni; W; Mo;
Legierungen die zumindest ein Material der Gruppe Cr, Ti, Ta, Ni, W und Mo
enthalten, rostfreien Stählen; und Fe-Ni-Legierungen.
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