METHOD AND ARRANGEMENT FOR CONTROLLING A ROW OF RECORDING ELECTRODES FOR RECORDING INFORMATION ON AN ELECTROSENSITIVE RECORD CARRIER

Abstract: 1. Method of controlling the print electrodes of a print head comprising several electrodes and serving to record information on an electrosensitive record carrier, said print head moving substantially parallel to the surface of the record carrier, characterized in that upon being activated by a print data pulse, an electrode receives a print current pulse consisting of a firing pulse of short duration and high amplitude and a self-extinguishing burn-out pulse of low amplitude and substantially longer duration than the firing pulse, and that upon activation of several electrodes, a time-staggered print current pulse is applied to each electrode such that the firing pulse of a print current pulse is overlapped in time only by the respective burn-out pulse of preceding print current pulses.

Description: Verfahren und Anordnung zum Ansteuern einer Reihe von Schreibelektroden für eine Aufzeichnung von Informationen auf einem elektrosensitiven Aufzeichnungsträger Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Ansteuern einer Reihe von Schreibelektroden für eine Aufzeichnung von Informationen auf einem elektrosensitiven Aufzeichnungsträger, vorzugsweise auf einem mit einer metallischen oder metallhaltigen Schicht überzogenen Aufzeichnungsträger, mittels eines auf einem relativ parallel zur Oberfläche des Aufzeichnungsträgers bewegbaren, mit einer Reihe von durch Druckimpulse ansteuerbaren Schreibelektroden versehenen Schreibkopfes und einer Steuerschaltung für die zeitgerechte Erzeugung der Druckimpulse aus zugeführten digitalen oder analogen Signalen. Derartige Verfahren und Anordnungen sind in den verschiedensten Ausführungsarten seit langem bekannt. So zeigt beispielsweise die US Patentschrift 3 631 510 eine Registriervorrichtung, bei der eine Anzahl in einer Zeile angeordneter Fingerelektroden über einen Zeichengenerator taktgesteuert erregbar sind. Die Elektroden liegen dabei fest auf dem Papier auf, während eine Gegenelektrode grossflächig in einiger Entfernung von den Schreibelektroden ebenfalls auf der metallisierten Oberfläche aufliegt. Selektiv an den Elektroden zugeführte Stromimpulse bewirken ein Verdampfen des Aluminiums an der Kontaktstelle. Zur Verbesserung der Sichtbarkeit der aufgezeichneten Punkte werden zu jedem Punkt mehrere Impulse zugeführt. Aus der USxPS 3 441 946 ist eine weitere Anordnung für ein mit elektrosensitivem Papier arbeitendes Registrier gerät bekannt. Die Eingangsimpulse werden in eine Anzahl kurzer Impulse umgewandelt, die nach Verstärkung der Schreibelektrode zugeführt werden, die einerseits über das Papier geführt wird, das sich ausserdem noch weiter bewegt. Die Antriebsgeschwindigkeit der Schreibelektrode wird mit der Frequenz der Schreibimpulse koordiniert. D.h. die Ausgangsfrequenz eines steuernden Oszillators kann dabei entsprechend sich ändernden Bedingungen, wie z.B. einem anderen Massstab und einer entsprechend geringeren oder höheren Geschwindigkeit des Registrierpapiers verändert werden. Damit erreicht man, dass alle auf dem Registrierpapier aufgezeichneten Punkte im wesentlichen immer vergleichbare Abstände voneinander aufweisen. Da die Impulse bei diesen elektrosensitiven Papieren bei ausreichender Amplitude sofort zu einer guten Markierung führen, können sie relativ kurz sein. Dadurch kann der Leistungsbedarf minimal gehalten werden. Dies sind jedoch keine Elektroerosionsverfahren, die bekanntlich die Markierung eines Punktes durch Ausbrennen der Metall schicht mittels eines Lichtbogens bewirken. Aus der DE-PS 22 15 519 sind schliesslich ein Verfahren und eine Anordnung zur Aufzeichnung von Informationen nach dem Elektroerosionsverfahren auf Metallregistrier- papier als Aufzeichnungsträger mit einem eine Anzahl von Elektroden aufweisenden Druckkopf bekannt, bei welchem zur Vermeidung einer Brückenbildung zwischen den Elektroden die Einschaltdauer der den einzelnen Elektroden nacheinander zugeführten Schreibimpulse in jedem Fall kürzer gewählt wird, als die Zeit, nach der der Ausbrennvorgang von alleine beendet sein würde. Mit an deren Worten werden bei diesem bekannten Verfahren die Elektroden unter Strom abgeschaltet. Dazu ist es aber zwingend erforderlich, dass der eine Ausbrennvorgang beendet sein muss, bevor der nächste gezündet werden kann. Das Schalten unter Strom hat aber einmal einen verstärkten Mäterialverschleiss an der Elektrode und zum andern einen verstärkten Materialtransport zur Folge, wobei sich das verdampfte Metall einmal auf den Elektroden selbst niederschlägt und zum andern die sich zwischen den Elektroden ablagernden staubfeinen Abfallprodukte elektrisch leitend machen kann. D.h. hier kann eine Brückenbildung eben nicht ausgeschlossen werden. Ausserdem ist die Ablagerung von Metall auf den Elektrodenspitzen insbesondere dann, wenn es sich um sehr feine dünne Elektroden handelt, ausserordentlich lästig und führt bei den heute üblichen sehr dünnen Aluminiumschichten zu den sehr unerwünschten Schleifspuren. Will man jedoch eine aussergewöhnlich hohe Auflösung bei der Aufzeichnung von Informationen auf einem metallisierten Aufzeichnungsträger erreichen, dann sind die bisher bekannten Verfahren und Anordnungen nicht so recht brauchbar. Bei diesem bekannten Verfahren werden also sehr kurze Stromimpulse hoher Amplitude verwendet, die zwar sofort eine Markierung hervorrufen, jedoch unverhältnismässig grosse Punkte ausbrennen würden, wenn der Stromfluss durch die Elektroden nicht unterbrochen würde. Die Anmelderin hat jedoch erkannt, dass das Abschalten der Elektroden unter Strom erhebliche Nachteile mit sich bringt. Gemäss einem in einer gleichzeitig eingereichten Anmeldung der Anmelderin (Aktenzeichen der Anmelderin GE 982 003) beschriebenen Vorschlag soll deshalb bei einem Verfahren der eingangs genannten Art in der Weise vorgegangen werden, dass die Amplitude und die Dauer jedes Schreibstromimpulses so gewählt wird, dass der durch den einzelnen Druckimpuls ausgelöste Schreibvorgang spätestens mit dem Ende des Druckimpulses beendet ist. Vorzugsweise ist die Anordnung dabei so getroffen, dass für die Aufzeichnung von Information nach dem Elektroerosionsverfahren auf einem elektrosensitiven, mit einer metallischen oder metallhaltigen Schicht überzogenen Aufzeichnungsträger die Dauer und Amplitude eines jeden Schreibstrompulses während des Ausbrennvorganges über den die Elektrode durchfliessenden Strom überwacht wird und dass der Druckimpuls dann beendet wird, wenn das Ende des Ausbrennvorganges durch die Beendigung des Stromflusses durch die Elektrode festgestellt wird. Von besonderem Vorteil ist es aber, wenn die Dauer der Druckimpulse auf einem Wert konstant gehalten wird, bei dem normalerweise bei vorgegebener Stärke und Form des Schreibstromimpulses der einzelne Schreibvorgang bzw. Ausbrennvorgang mit grösster Wahrscheinlichkeit bereits beendet ist. Man hat ausserdem immer schon den Wunsch gehabt, die einzelnen Zündimpulse möglichst dicht aufeinanderfolgen zu lassen, um eine möglichst hohe Auflösung zu bekommen. Wenn jedoch der Druckkopf eine grössere Anzahl von in einer Reihe oder in mehreren Reihen angeordneter Schreibelektroden enthält, kann dann, wenn eine Anzahl von Elektroden gleichzeitig betätigt werden, am Kontaktwiderstand zum Aluminiumüberzug des Aufzeichnungsträgers ein so hoher Spannungsabfall auftreten, dass die durch die einzelnen Elektroden bewirkte Elektroerosion stark gestört wird, so dass sich eine Menge Leerstellen bilden kann. Dieser Spannungsabfall kann klein gehalten werden, wenn jeweils nur wenige Elektroden gleichzeitig gezündet werden. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, durch die die Elektroden betätigt werden können, ohne dass es zu einer Akkumulierung der Widerstände und Spannungsabfälle an den einzelnen Elektroden kommt. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass jeder Schreibstromimpuls aus einem ersten Abschnitt mit relativ hoher Amplitude und relativ kurzer Dauer und einem zweiten Abschnitt relativ geringer Amplitude und relativ langer Dauer besteht. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die einzelnen selektiv nacheinander betätigbaren Elektroden derart angesteuert werden, dass während der Dauer eines Schreibstromimpulses bereits die nächsten Schreibstromimpulse einander zeitlich überlappend, eingeleitet werden. Vorzugsweise geht man dabei so vor, dass bei einer Dauer eines Druckimpulses von T Zeiteinheiten bei einer Unterteilung eines Zeitabschnittes T in m Taktperioden der jeweils nächstfolgende Druckimpuls nach 1 T und der 2 m darauffolgende Druckimpuls nach m T und der nächstfol3 gende Druckimpuls nach m T angelegt wird. Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen im einzelnen erläutert. In den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 eine Anzahl gestaffelter Druckimpulse gemäss der Erfindung und Fig. 2 schematisch eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von gestaffelten Schreibstrom impulsen. In Fig. 1 erkennt man zunächst rein schematisch einige Schreibstromimpulse der Amplitude i und der Dauer 6a in Mikrosekunden. Man sieht, dass jeder Schreibstromimpuls aus einem sehr kurzen steil ansteigenden und steil abfallenden Abschnitt -relativ hoher Amplitude und einem wesentlich längerem Abschnitt wesentlich geringerer Amplitude besteht. Alle diese Schreibstromimpulse sind gleich lang und gleichartig aufgebaut. Der erste Abschnitt mit relativ hoher Amplitude und sehr kurzer Dauer ist der sog. Zündimpuls, d.h., dieser Impuls bewirkt an der Schreibelektrode, die auf der Oberfläche eines mit einem metallischen Oberzug versehenen Aufzeichnungsträgers aufliegt, das Enstehen eines punktförmigen Loches und Zünden eines Lichtbogens. Wenn der Lichtbogen einmal gezündet hat, dann kann die Stromstärke dieses Impulses drastisch verringert werden auf einen zweiten relativ niedrigeren Wert, der gerade noch ausreicht, den Lichtbogen für eine kurze Zeitdauer am Brennen zu halten. Durch die Auswahl der Amplituden der beiden Abschnitte eines Schreibstromimpulses lässt sich also die Zeitspanne, in der der Ausbrennvorgang unterhalb der Schreibelektrode auf natürliche Weise beendet wird, in Grenzen einstellbar machen. Diese Impulsform hat aber noch eine ganze Reihe von weiteren Vorteilen. Wie bereits in der Beschreibungseinleitung ausgeführt, ist es bei gleichförmig hohen Schreibstromimpulsen praktisch nicht möglich, diese Schreibstromimpulse sehr dicht aneinander heranzuführen, da dies zu Brückenbildung zwischen den Elektroden führen könnte und ausserdem weitere Nachteile aufweist. Insbesondere müssen Schreibstromimpulse mit derartig hohen Stromamplituden, wenn mit hoher Auflösung geschrieben werden soll, unbedingt nach ganz kurzer Zeit unter Strom abgeschaltet werden. Diese neuartige Impulsform gemäss der Erfindung erlaubt es jedoch, die Impulslänge, die sich im wesentlichen aus der Dauer des Ausbrennimpulses, der auf den Zündimpuls folgt, ergibt, so einzustellen, dass mit hoher Auflösung gearbeitet werden kann. Wenn man nunmehr aber die Schreibstromimpulse dichter einanderrücken will, so ist dies erstmalig mit dieser neuen Impulsform möglich. Wenn man beispielsweise die Dauer eines jeden Schreibstromimpulse zu T wählt, dann kann man, ganz allgemein gesagt, bereits nach 1 T beispielsweise 1/3 T und den nächsten Schreibstromimpuls, 2 beispielsweise nach m T oder im vorliegenden Beispiel nach 2/3 T einleiten. Man sieht sofort, dass die einzelnen Zündimpulse einen recht grossen Abstand voneinander aufweisen und so die Gefahr einer Brückenbildung einwandfrei beseitigt ist. Diese Anordnung hat aber noch den weiteren sehr grossen Vorteil, dass die Belastung der Stromversorgungsschaltung des gesamten Gerätes gleichmässiger wird, insbesondere aber, dass sich die bei hohen Stromstärken der Zündimpulse auftretenden Spannungsabfälle nicht mehr addieren. Durch diese überlappende Ansteuerung der einzelnen Schreibelektroden wird also eine wesentlich bessere Auslastung des Stromversorgungsteils gewährleistet oder mit anderen Worten, der Stromversorgungsteil kann für eine wesentlich kleinere Dauerleistung ausgelegt werden. In Fig. 2 ist rein schematisch eine Anordnung zur Erzeugung von gestaffelten oder sich überlappenden Schreibstromimpulsen dargestellt. Ober eine n-adrige Sammelleitung I kommen die Datenbits 1 bis n an und werden einem Datenregister 2 an n Eingängen zugeführt Ein Einstelleingang 3 dient der Einstellung des Datenregisters. Weiterhin ist ein Schieberegister 6 vorgesehen, dem Taktimpulse über eine Taktimpulsleitung 7 am Takteingang zugeführt werden. Ausserdem gelangen die Druckimpulse über eine Eingangsleitung 8 an das Schieberegister 6. Dieses Schieberegister besitzt n Stufen mit n Ausgangsleitungen, die als Sammelleitung 10 an einer Gruppe von parallel liegenden UND-Gliedern U1 bis angeschlossen sind. Diese UND-Glieder weisen Ausgangsleitungen 111 bis 11n auf, die nach den Elektrodentreiberstufen führen. Um die Arbeitsweise dieser Schaltungsanordnung an einem Beispiel zu erläutern, sei angenommen, dass die Taktimpulse einen Abstand von a, z.B. 0,5 s, aufweisen, während der dem Schieberegister 6 zugeführte Druckimpuls eine Länge von 6a aufweist. Die zur Ansteuerung der Elektrodentreiberstufen über n Leitungsadern der Sammelleitung 1 ankommenden Daten werden parallel in das Datenregister eingespeist und gehen über die n Adern der Sammelleitung 4 über Leitungen 51 bis 5n an die ersten Eingänge der UND-Glieder U1 bis Un Dadurch werden für die einzelnen Datenbits die UND-Glieder entsperrt. Der in das Schieberegister 6 über Leitung 8 einlaufende Druckimpuls wird im Schieberegister durch die Taktimpulse weitergeschoben. Dies hat zur Folge, dass jedes UND-Glied in der Weise für die Dauer eines Druckimpulses entsperrt wird, dass in dem angenommenen Beispiel 2a nach dem Durchschalten des UND-Gliedes U1 das UND-Glied U2 durchgeschaltet wird. Ebenso wird 2a nach dem Durchschalten des UND-Gliedes U2 das UND-Glied U3 durchgeschaltet usw. Wenn das hier nicht dargestellte UND-Glied U4 durch den nächsten, aus dem Schieberegister 6 herauskommenden Druckimpuls, durchgeschaltet wird, wird das UND-Glied U1 gleichzeitig gesperrt. Man sieht also, dass sich, die Druckimpulse und damit auch die Schreibstromimpulse in der in Fig. 1 dargestellten Weise überlappen. Ganz allgemein gesagt hat das Schieberegister dabei mindestens n Stufen, vorzugsweise aber 2n oder xn Stufen, aber in jedem Fall nur n Ausgänge. Die Ausgänge können dann so gelegt werden, dass am Ausgang 1 für z.B. 6 Taktperioden a ein Ausgangssignal ansteht. Es könnte aber der erste Ausgang auch so gelegt werden, dass für 5 oder 7 oder gar 8 Taktperioden a ein Ausgangssignal erzeugt wird. Das am Ausgang 2 auftretende Ausgangssignal würde bei einer Dauer des Druckimpulses von 6 Taktperioden mit dem 3. Taktimpuls beginnen und mit dem 8. Taktimpuls enden usw. D.h. bei Zeiteinheiten von 0,5 jjsek. je Taktimpuls könnten durch eine entsprechend kurze Unterteilung des Schieberegisters Druckimpulse von 2,5 sei., 3 sei., 3,5 ;sei. oder 4 psek. erzeugt werden. Damit kann man aber die Auflösung des Druckes variieren. Dabei besteht gemäss Fig. 1 jeder Schreibstromimpuls, wie bereits näher erläutert, aus einem relativ kurzen Abschnitt mit hoher Amplitude und einem relativ langem Abschnitt mit relativ geringer Stromam Amplitude. Man sieht also, dass durch die Erfindung eine völlig neuartige Ansteuerung für die Elektrodentreiberstufen eines Elektroerosionsdruckers geschaffen wurde, durch die die Zündimpulse wesentlich näher aneinandergerückt werden können. Ausserdem wird durch die Form und die überlappende Anordnung der Schreibstromimpulse eine Brückenbildung mit Sicherheit vermieden. Ferner wird durch die Form der Schreibstromimpulse einerseits eine sichere Zündung des zum Ausbrennen erforderlichen Lichtbogens erreicht, wobei dann der eigentliche Ausbrennvorgang bei dr geringst möglichen Stromstärke ablaufen kann. Schliesslich lässt sich durch die Erfindung eine im wesentlichen gleichmässige Belastung der Stromversorgung eines Elektroerosionsdruckers auch dann erreichen, wenn eine grössere Anzahl von Schreibelektroden in sehr kurzer Zeit nacheinander betätigt werden. In diesem Zusammenhang sei noch kurz darauf hingewiesen, dass man es hier mit einem dynamischen Schreibvorgang zu tun hat. Der Grund für die nacheinanderfolgende Betätigung der Elektroden liegt nämlich darin, dass eine gleichzeitige Betätigung, wie eingangs erläutert, nicht möglich ist. Wenn man aber die einzelnen Schreibelektroden zeitlich gegeneinander gestaffelt ansteuert, so erhält man einen Ausrichtfehler, den man mechanisch kompensieren kann. Wird nämlich eine Schreibelektrode zeitlich verzögert angesteuert mit der Zeitdifferenz nt, so legt sie relativ zu dem Aufzeichnungsträger den Wert as bei einer Geschwindigkeit v = as/t zurück. Die Teilung der Schreibelektroden auf dem Schreibkopf wird dann um ¯s = at x v korrigiert, so dass jede Schreibelektrode wieder an ihrer Sollwertkoordinate druckt. Man erreicht also damit ein quasi-gleichzeitiges Drucken und man kompensiert damit nicht nur den durch das Papier verursachten Spannungsabfall, sondern auch die Kumulierung der Spannungsabfälle an den einzelnen Elektroden, die bei gleichzeitiger Betätigung einander überlagern würden. Damit werden aber die Toleranzen von diesen Parametern unabhängig, d.h., die durch diese Effekte verursachten Schwankungen im Druckpunktdurchmesser werden kompensiert und die Anzahl der Leerstellen als Funktion des Schwärzungsgrades (Anzahl der gleichzeitig betätigten Schreibelektroden) und die Schwankungen der Spannungsabfälle am Papier werden korrigiert. Man erreicht damit eine wesentlich höhere Druckqualität und die Anforderungen an die Qualität des Aufzeichnungsträgers des mit einem Aluminiumüberzug versehenen Papiers können etwas verringert werden.

Claims: PATENTANSPROCHE 1. Verfahren zum Ansteuern einer Reihe von Schreib elektroden für eine Aufzeichnung von Informationen auf einem elektrosensitiven Aufzeichnungsträger, vorzugsweise auf einem mit einer metallischen oder metallhaltigen Schicht überzogenen Aufzeichnungs träger, mittels eines auf einem relativ parallel zur Oberfläche des Aufzeichnungsträgers bewegbaren, mit einer Reihe von durch Druckimpulse ansteuerba ren Schreibelektroden versehenen Schreibkopfes Und einer Steuerschaltung für die zeitgerechte Erzeu gung der Druckimpulse aus digitalen oder analogen Signalen, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schreibstromimpuls aus einem ersten Ab schnitt relativ hoher Amplitude und relativ kurzer Dauer und einem zweiten Abschnitt relativ niedri ger Amplitude und relativ langer Dauer besteht. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt eines jeden Schreibstrom- impulses als Zündimpuls und der zweite Abschnitt als selbstlöschender Ausbrennimpuls verwendet wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Schreibelektroden derart selek tiv nacheinander angesteuert werden, dass während der Dauer eines Schreibstromimpulses bereits die nächsten Schreibstromimpulse, einander zeitlich überlappend, eingeleitet werden. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Dauer eines Druckimpulses von T Zeiteinheiten der jeweils nächstfolgende Druckim puls bei einer Unterteilung eines Zeitabschnittes T in m Taktperioden nach m T, der darauffolgende Druckimpuls nach m T und der nächstfolgende Druck impuls nach m T angelegt werden. 5. Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Datenregister (2), dem die der Ansteuerung dienenden n Datenbits über eine Datensammelleitung zugeführt werden, ferner durch ein mindestens n-stufiges Schieberegister (SR; 6), dem eingangsseitig einmal Taktimpulse über eine Taktimpulsleitung (7) und Druckimpulse über eine Leitung (8) zuführbar sind, dass das Schieberegister n Ausgänge aufweist und dass die n Ausgangsleitungen (4; 51 ... 5n) des Datenregi sters und die n Ausgangsleitungen (9; 101 bis 10n) des Schieberegisters jeweils paarweise mit den Eingängen von n UND-Gliedern verbunden sind, an deren Ausgangsleitungen (111 bis 11n) Elektroden treiberstufen angeschlossen sind. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schieberegister x n Stufen enthält, dass daher die Taktimpulsfrequenz x mal grösser ist als bei n Stufen und dass zur Erzeugung der auftreten den Schreibstromimpulse an den n Ausgängen der UND-Glieder (U1 bis Un) die Ausgänge des Schiebe registers (6) so angeordnet sind, dass nur an jeder x-ten Stufe eine Ausgangsleitung angeschlossen ist.

Inventors: GOLDRIAN, GOTTFRIED, DIPL.-ING., RUDOLPH, VOLKER, DR., WOHNSDORF, MANFRED
Applicants: IBM DEUTSCHLAND GMBH, INTERNATIONAL BUSINESS MACHINES CORPORATION
Application year: 1982
Main classification: G01D15
IPC codes: B41J2, G01D15, G06K15, B41M5