DE3872438T2 - Magnetographischer druckkopf mit gekreuzten elementen. - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Die vorliegende Erfindung betrifft Druckköpfe zum magnetographischen Drucken von Bildern, und zwar im einzelnen einen Druckkopf, der aus gekreuzten Gruppen länglicher magnetisierbarer Stäbe aufgebaut ist, bei denen die einzelnen Bildelemente, d.i. Pixel, auf einem magnetischen Medium an den Kreuzungsstellen der Stäbe dieser zwei Gruppen ausgebildet werden, wobei die einzelnen Pixel durch selektive Magnetisierung der Stäbe in den einzelnen Gruppen angesprochen werden. Diese Druckkopfkonstruktion vereinfacht den komplizierten Aufbau und vermindert die Kosten unter Beibehaltung einer hohen Auflösung.
• Magnetographische Drucksysteme benutzen einen Druckkopf mit einem magnetisierbaren Medium und einen Toner zum Herstellen eines Bildes auf einem Blatt Papier oder einem anderen Bildträgermaterial. Das Magnetmedium kann auf einer Trommel oder auf einem Band aufgebracht sein. Beispielhaft wird eine Trommel oder ein Band mit dem Magnetmedium beschichtet. Eine übliche Form des Druckkopfes enthält eine Anordnung von Magnetkernen, die mit einem Satz elektrischer Leiter verkettet sind. Die Magnetkerne bilden zusammen mit den elektrischen Leitern Elektromagnete, die durch Anlegen eines elektrischen Stromes an die ausgewählten elektrischen Leiter selektiv erregbar sind.
• Der Druckkopf wird an der Oberfläche des Magnetmediums entlang positioniert, damit jeder Elektromagnet im Bereich unmittelbar unter dem Endpunkt, d.i. dem Druckelementteil eines Magnetkerns ein magnetisches Feld auf das Medium aufbringen kann, um so ein Zeichen auf das Magnetmedium auf zubringen. Die Erregung der verschiedenen Elektromagnete führt zur Ausbildung eines Satzes Zeichen auf dem Magnetmedium, wobei dieser Satz Zeichen ein Bild darstellt, das vom Druckkopf auf das Magnetmedium geschrieben wird. Das Material des Magnetmediums hat genügend Koerzitivkraft, um den Magnetisierungszustand beizubehalten, bis ein magnetisches Feld, das vom Druckelement des Magnetkopfs ausgesandt wird, genügend stark wird, daß es den Magnetisierungszustand verändert. Damit bleibt der Bereich eines Pixel leer bzw. wird nur dann bedruckt, wenn von den durch die elektrischen Leiter fließenden Strömen ein genügend starkes Magnetfeld erzeugt wird. Das magnetische Bild wird sichtbar gemacht durch Einfärben mit magnetischer Druckfarbe, wobei diese Druckfarbe durch die örtlichen Magnetfelder der magnetisch beschriebenen Bereiche angezogen wird. Dann wird dieser Toner auf Papier übertragen und so das Bild auf dem Papier produziert.
• Bei vielen Druckanwendungen ist es erwünscht, ein Bild mit hoher Auflösung zu erzeugen. Zum Beispiel ist eine solche hohe Auflösung beim Drucken kleiner Schriftzeichen erforderlich, wie bei einem Text mit neun Druckpunkten. Als weiteres Beispiel gilt der Fall des Druckens eines Bildes, in dem kleine Einzelheiten wiedergegeben müssen. Um diesen hochauflösenden Druck schnell zu erzeugen, muß ein Druckkopf konstruiert werden, der eine Anordnung vieler kleiner, eng beabstandeter Druckelemente aufweist, wobei die Größe eines Druckelements in maßlicher Übereinstimmung mit der kleinsten wiederzugebenden Einzelheit sein muß.
• Beim Bau eines Druckkopfes mit eng beabstandeten, hochauflösenden Druckelementen kommt es jedoch zu einem Problem. Bisher wurden sowohl die Druckelemente als auch die entsprechenden elektrischen Leiter zu ihrer Erregung mit aufwendiger, hochauflösender Verarbeitungstechnik hergestellt, und weil diese Leiter über verhältnismäßig große Entfernungen elektrisch durchgängig sein müssen, muß diese hochauflösende Verarbeitung über einen großen Bereich gemacht werden. Diese Überlegungen machen große, seitenbreite, hochauflösende Druckköpfe übermäßig komplex und damit teuer in der Produktion.
• GB-A-1 573 577 beschreibt einen Druckkopf für einen magnetographischen Drucker, der zwei Gruppen von Elementen aufweist, die so betrieben werden, daß sie ein erstes und ein zweitens Magnetfeld erzeugen. Diese Magnetfelder werden so kombiniert, daß sie auf einem magnetisierbaren Medium ein magnetisches Zeichen hinterlassen.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein verbesserter Druckkopf für einen magnetographischen Drucker.
• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckkopf für einen Drucker zum selektiven Drucken auf einem magnetisierbaren Medium, der eine erste und eine zweite Gruppe von Elementen aufweist, die betrieben werden, um ein erstes und ein zweites Magnetfeld zu erzeugen, so daß nur die Summe der beiden Magnetfelder die Koerzitivkraftschwelle des Mediums zum Aufdrucken eines magnetischen Zeichens überschreitet.
• Erfindungsgemäß wird der Druckkopf dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente der ersten und der zweiten Gruppe langgestreckt ausgeführt sind und die Gruppen über Kreuz angeordnet sind, um in Projektion die Kreuzungspunkte auf dem Medium zu definieren.
• Gemäß einer erfindungsgemäßen Auführungsform wird ein magnetisierbares Medium durch den Magnetkopf geführt, um alle Pixel eines Bildes in einem hochauflösenden Format aufzunehmen. Der Druckkopf wird aus zwei Gruppen langgestreckter, magnetisierbarer Stäbe aufgebaut, wobei in jeder Gruppe die Stäbe parallel zueinander angeordnet sind. Eine Gruppe wird so über die andere gelegt, daß eine zweidimensionale Anordnung von Kreuzungspunkten entsteht. Die Stäbe der einen Gruppe werden aus der Rechtwinkligkeit gegenüber der anderen Gruppe etwas schräg angeordnet, um die Linien der Kreuzungspunkte in Bezug auf die Laufrichtung des Mediums etwas versetzt zu erhalten. Einzelne Stäbe in jeder Gruppe werden selektiv durch Ströme magnetisiert, die in elektrischen Leitern laufen, die um diese Stäbe gewickelt sind. An einem Kreuzungspunkt zwischen zwei Stäben verstärkt sich daher das entstehende Magnetfeld, das magnetische Medium wird zwischen den zwei Stabgruppen hindurchgeführt, mit dem Erfolg, daß an jedem Kreuzungspunkt durch die selektive Magnetisierung der Stäbe ein Pixel gedruckt werden kann. Durch Anwendung von vielen Stäben im Druckkopf kann eine große zweidimensionale Anordnung von Pixelstellen vorgesehen werden, wobei die einzelnen Pixel durch die Magnetisierung eines sich schneidenden Stabpaars an der Pixelstelle angesprochen werden kann. In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform weist der Druckkopf eine genügend große Anzahl Stäbe auf, die sich über die gesamte Breite des magnetischen Mediums erstrecken, so daß sich eine Hin- und Herbewegung des Druckkpfs über dem Medium während des Vorschubs des Mediums in Längsrichtung durch den Druckkopf erübrigt. Zur höchsten Auflösung wird ein vertikal gerichtetes magnetisierbares Medium bevorzugt.
• In einer erfindungsgemäßen Ausbildungsform liegt jeder Stabkante der ersten Gruppe die entsprechende Kante der Stäbe der zweiten Gruppe gegenüber. Die gegenüberliegenden Kanten der Stäbe sind in der Form einer Messerschneide ausgebildet. Die Stabkante konzentriert das magnetische Feld in einer Dimension und erzeugt so eine hohe Auflösung in einer Richtung. Da die Stäbe einer Gruppe in etwa senkrecht zu den Stäben der anderen Gruppe liegen, liefert die obige Flußkonzentration eine hohe Auflösung in zwei Dimensionen.
• In einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die einander gegenüberliegenden Kanten eines Stabsatzes mit einem Satz Füßchen versehen, die sich in Richtung zu den Kanten des gegenüberliegenden Stabsatzes erstrecken. Um die Ausrichtung der Füßchen mit den Stäben der zweiten Gruppe zu ermöglichen, sind die gegenüberliegenden Kanten der Stäbe der zweiten Gruppe im wesentlichen breiter als die Durchmesser der Füßchen, vorzugsweise im Verhältnis 10:1. Diese Füßchen bewirken eine zweidimensionale Konzentration des Magnetflusses an dem Punkt, an dem der Magnetfluß durch das magnetische Medium dringt.
• In beiden erfindungsgemäßen Ausführungsformen können die Stäbe jeder der beiden Gruppen in einem Vergußmaterial wie z.B. in einer Schicht aus Polyimid oder verschleißfestem Epoxidmaterial eingebettet sein, das elektrisch isolierend und unmagnetisch ist und das den Elementen des Druckkopfs entlang dem magnetischen Medium eine glatte Oberfläche verleiht und auch die Isolierung der elektrischen Leiter gegen das Stabmetall, wie Nickel und Eisen, aus denen die Stäbe gefertigt sein können, besorgt. Beide erfindungsgemäßen Ausführungsformen ergeben ein hochauflösendes Bild, während sich der komplizierte Aufbaus vereinfachen läßt und somit eine wirtschaftliche Fertigung des Druckkopfs möglich wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
• Die obigen Aspekte und weitere Merkmale der Erfindung werden in der nachstehenden Beschreibung anhand der begleitenden Zeichnungen näher beschrieben, in diesen sind:
• Fig. 1 eine stilisierte Ansicht eines Drucksystems, das einen magnetographischen Druckkopf einer erfindungsgemäßen Ausführungsform benutzt;
• Fig. 2 ein Aufriß des Druckkopfs gemäß Fig. 1;
• Fig. 3 eine Endansicht einer unteren Druckanordnung des Druckkopfs aus Fig. 2;
• Fig. 4 ein Grundriß der unteren Druckanordnung aus Fig. 2;
• Fig. 5 ein Grundriß einer oberen Druckanordnung des Druckkopfs in Blickrichtung nach oben entlang der Linie 5-5 in Fig. 2;
• Fig. 6 eine auseinandergezogene, isometrische Ansicht des Druckkopfs, wobei ein Teil der oberen Druckanordnung teilweise weggeschnitten ist, um die Druckstäbe der oberen Druckanordnung sichtbar zu machen und die Durchführung eines magnetischen Mediums zwischen den oberen und den unteren Druckstäben des Druckkopfs besser darstellen zu können;
• Fig. 7 eine schematische Darstellung der Form einer Gruppe der oberen Druckelemente im Verhältnis zu einer Gruppe der unteren Druckelemente, wobei die Druckelemente die Form von scharfkantigen Stäben und von Stäben mit Füßchen in den verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen annehmen können;
• Fig. 8 zeigt ein Raster von Zeichen, das einem magnetischen Medium durch die Aktivierung aller Kreuzungspunkte der Anordnung der Druckelemente aus Fig. 7 aufgedruckt wurde;
• Fig. 9 ist ein Aufriß des Druckkopfs in einer alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsform, in dem die unteren Druckelemente als Stäbe mit sich von diesen erstreckenden Füßchen ausgeführt wurden;
• Fig. 10 ist eine Endansicht der unteren Druckanordnung des Druckkopfs aus Fig. 9;
• Fig. 11 ist ein Grundriß der unteren Druckanordnung aus Fig. 9;
• Fig. 12 ist eine fragmentarische Grundrißdarstellung in Blickrichtung nach oben zur oberen Druckanordnung des Druckkopfs entlang der Linie 12-12 in Fig. 9; und
• Fig. 13 ist eine Schnittansicht der oberen Druckanordnung entlang der Linie 13-13 in Fig. 12 und zeigt die flachen Kanten der oberen Druckelemente der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
• Die Fig. 1 zeigt anhand einer vereinfachenden Darstellung eines magnetographischen Drucksystems 20 die Anwendung eines erfindungsgemäß gebauten Druckkopfs. Das System 20 benutzt ein magnetisches Medium in der Form eines Bands 22, welches mittels der Antriebswalze 28 und über eine Leerlaufwalze 30 durch einen Durchlaß 24 in einem Druckkopf 26 geführt wird. Der Druckkopf 26 ist erfindungsgemäß gebaut, um Druckzeichen magnetographisch auf das magnetische Medium des Bands 22 aufzudrucken. Das System 20 beinhaltet einen Farbstoffverteiler 32 und eine Baugruppe einschließlich einer Rolle 34 zur Führung eines Papierblatts am Band 22 entlang, während das Band 22 durch den Kopf 26 läuft. Eine Antriebseinheit 46 treibt die Antriebswalze 28 drehend an zum Transport des Bandes 22 vom Druckkopf 26 am Farbstoffverteiler 32 vorbei zum Blatt 36 an der Rolle 34.
• Im Betrieb druckt der Druckkopf 26 magnetische Zeichen auf das Band 22. Der bedruckte Bereich des Bands 22 läuft vom Kopf 26 zum Farbstoffverteiler 32, um dort Toner aufzunehmen, und läuft dann weiter zum Papierblatt 36 zur Übertragung eines Bildes auf das Papierblatt 36. Der Toner aus dem Farbstoffverteiler 32 bleibt an denjenigen Stellen auf dem magnetischen Medium des Bandes 22 haften, an denen das Magnetfeld verändert wurde, wobei diese Magnetfeldänderungen durch die Magnetfelder hervorgerufen wurden, die vom Druckkopf 26 auf das Band 22 übertragen wurden. Somit stimmen die Stellen, an denen die Tonerpartikel haften bleiben, mit dem Bild überein. Durch Übertragung des Toners auf das Papierblatt 36 entsteht das Bild auf dem Papierblatt 36.
• Erfindungsgemäß beinhaltet der Druckkopf 26 elektrische Leiter 40, die in zwei Sätzen angeordnet werden, wobei ein Satz aus x-Leitern und der andere Satz aus y-Leitern besteht, wobei x und y die Achsen eines Bezugssystems darstellen, das in Fig. 1 angegeben ist. Die Leiter 40 werden mit Strom aus einem Stromtreiber 42 beschickt, der einzelne, wohlbekannte (nicht dargestellte) Treiberschaltkreise beinhaltet und Stromimpulse zu den betreffenden Leitern 40 sendet. Ein Speicher 44 speichert Informationen zur Steuerung der Ausgabe der Magnetimpulse an bestimmte angewählte Elektromagnete des Druckkopfs 26, wie noch beschrieben wird, um die einzelnen Pixel des Bildes zu erzeugen. Der Speicher 44 gibt Steuersignale an den Stromtreiber 42, um die bestimmten Leiter 40 zu aktivieren, ein Zeichen auf das Band 22 zu setzen. Eine Antriebseinheit 46 treibt die Walze 28 an, die das Band 22 durch den Druckkopf 26 führt. Der Betrieb des Speichers 44 ist mit der Rotation der Walze 28 über ein Steuergerät 48 koordiniert, das sowohl an den Speicher 44 als auch an die Antriebseinheit 46 gekoppelt ist. Die Koordinierung der Walzenrotation und der Aktivierung des Druckkopfs 26 ist wohlbekannt und wird derzeit allgemein bei magnetographischen Druckern verwendet.
• Die Fig. 2 - 8 erklären den Aufbau des Druckkopfs 26 gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Der Druckkopf 26 besteht aus einer oberen Druckanordnung 50 und einer unteren Druckanordnung 52. Die obere Druckanordnung 50 umfaßt eine obere Platte 54 mit Endwänden 56, die sich senkrecht dazu erstrecken, und einen Satz oberer Druckelemente, die als Stäbe 58 ausgebildet sind, die sich von der Innenfläche der oberen Platte 54 in Richtung auf die Mitte des Durchlasses 24 erstrecken. Die untere Druckanordnung 52 umfaßt eine untere Platte 60 mit einem Satz unterer Druckelemente, die den oberen Druckelementen gegenüberliegen, wobei die unteren Druckelemente als Stäbe 62 ausgebildet sind, die sich von der Bodenplatte 60 aus zur Mitte des Durchlasses 24 nach oben erstrecken. Die Druckstäbe 58 und 62 sind in Fig. 1 teilweise gestrichelt dargestellt.
• Die unteren Stäbe 62 sind parallel zueinander angeordnet und erstrecken sich in x-Richtung quer zur Vorschubrichtung des Bands 22 (Fig. 1). Die oberen Schienen 58 sind parallel zueinander und etwas gegen die y-Koordinatenachse leicht schräg geneigt angeordnet. Wie aus den Fig. 6 und 7 am besten ersichtlich ist, schafft die Anordnung der oberen Gruppe Druckstäbe 58 über der Gruppe der unteren Druckstäbe 62 ein Raster von Kreuzungspunkten 64, die sich in Projektion der Gruppe der oberen und der unteren Druckelemente auf das Band 22 ausbilden. Die Schräge der oberen Druckelemente bezüglich eines Zustands der Rechtwinkligkeit gegenüber den unteren Druckelementen verursacht ein Einrücken der nachfolgenden Reihen der Kreuzungspunkte 64. Wie nachstehend erklärt wird, kann jedes dieser Druckelemente wie ein Elektromagnet durch Strom in den Stromleitern 40 (Fig. 1 und 6) magnetisiert werden. Die Aktivierung nur eines unteren Druckelements oder nur eines oberen Druckelements reicht nicht aus, die Koerzitivkraft des magnetischen Mediums des Bands 22 zu überwinden. Jedoch ruft die gleichzeitige Aktivierung eines Magnetfelds sowohl im oberen Druckelement als auch im unteren Druckelement ein genügend großes Magnetfeld im Bereich des Kreuzungspunktes 64 der beiden aktivierten Druckelemente hervor, um die magnetische Koerzitivkraft des Bandes 22 zu überwinden und ein Zeichen auf das magnetische Medium des Bandes 22 zu setzen.
• Der Sinn d.h. die Richtung eines Magnetfelds, das durch ein Druckelement auf einen Kreuzungspunkt 64 aufgebracht wird, hängt ab von der Richtung des im Leiter 40 um das Druckelement fließenden Stroms. Das kombinierte Magnetfeld, das von den zwei Druckelementen an einem Kreuzungspunkt 64 erzeugt wird, ist die algebraische Summe der Felder der betreffenden einzelnen Druckelemente. Im Abhängigkeit von den Stromrichtungen im Leiter 40 des betreffenden Druckelements kann das kombinierte Magnetfeld am Kreuzungspunkt 64 größer oder kleiner sein als ein Schwellenwert zur Überwindung der magnetischen Koerzitivkraft des Bands 22, d.h. es druckt ein Zeichen auf das Band 22 oder aber es hinterläßt einen unbedruckten Bereich.
• Fig. 8 zeigt ein Raster aller möglichen Zeichen 66, die sich bei Stillstand des Bandes 22 durch selektive Aktivierung der Druckelemente für jeden Kreuzungspunkt 64 aufbringen lassen. Bei der Bewegung des Bandes 22 am Druckkopf 26 vorbei lassen sich die Zeichen 66 in aufeinanderfolgenden Reihen beim Drucken einer Punktmatrix selektiv ineinander verzahnen, um so eine Bildform zu produzieren, die ein genaues, feinaufgelöstes Bild ergibt. Das x-y-Koordinatenachsensystem wird dem Raster der Zeichen 66 überlagert, um die Auswirkung der Einrückung der aufeinanderfolgenden Reihen der Zeichen 66 entsprechend der Schräge der oberen Druckelemente gegenüber einer rechtwinkligen Anordnung zu den unteren Druckelementen zu zeigen. Die Reihen der Zeichen 66 stehen parallel zur x- Achse. Durch die Bewegung des Bandes 22 in y-Richtung lassen sich Zeichen 66 aus den verschiedenen der Zeichen der Reihen und Spalten der Druckelemente in einer Druckzeile aufdrucken, die parallel zur x-Achse steht, um alle Bildpunkte durch den Druckkopf 26 produzieren zu lassen.
• Durch die Anwendung der versetzten Anordnung der Kreuzungspunkte 64 kann den Zeichen 66 ein Durchmesser gegeben werden, der viel kleiner ist, als der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Kreuzungspunkten 64. Der Versatz der aufeinanderfolgenden Reihen Kreuzungspunkte 64 bewirkt beim Vorschub des Bandes 22 am Druckkopf 26 vorbei das Setzen von Zeichen 66 an Stellen zwischen den Kreuzungspunkten 64 in einer Kreuzungspunktreihe. Somit können bei Einsatz einer hinreichend großen Anzahl unterer Druckelemente die Zeichen 66 so eng gesetzt werden wie man will und soweit es die physikalischen Gegebenheiten der Geometrie der einzelnen Druckstäbe 58 bzw. 62 zulassen. Es gibt eine hinreichende Zahl oberer Druckelemente, die sich in der oberen Druckelementgruppe quer über die Breite des Bandes 22 erstrecken und, auf ähnliche Weise erstrecken sich die unteren Druckelemente über die Breite des Bandes 22, um den Druck von Bildern durch den Kopf 26 bis zur Breite des Bandes 22 zuzulassen, ohne daß eine Querbewegung (in x-Richtung) des Druckkopfs 26 erforderlich wird, um eine volle Datenzeile auf das Band 22 zu drucken.
• Der Einsatz von sich überkreuzenden Druckelementgruppen zum Erzeugen von Zeichen an den Kreuzungspunkten 64 auf einem magnetisierbaren Medium ist ein bedeutsames Merkmal der Erfindung. Die in ihre entsprechenden Platten 54 und 60 eingesetzten Stabgruppen 58 und 62 lassen sich vorfertigen und erleichtern ferner das Wickeln der elektrischen Leiter 40 um die einzelnen oberen Stäbe 58 und unteren Stäbe 62. Die Platte 54, die Endwände 56 und die Stäbe 58 der oberen Druckanordnung 50 werden vorzugsweise aus einem magnetischen Werkstoff niedriger Koerzitivkraft wie z.B. Permalloy, das bekanntlich eine Legierung aus Nickel und Eisen enthält, gefertigt. Das Wickeln der x-Leiter 40 um die unteren Stäbe 62 und der y-Leiter 40 um die oberen Stäbe 58 wird in Fig. 6 dargestellt, in der beispielhaft ein einziger x-Leiter um einen einzigen Stab 62 in einer einzigen Windung gewickelt ist, und ein einziger y-Leiter um einen einzigen oberen Stab 58 in einer einzigen Windung gewickelt ist. Dabei ist natürlich zu verstehen, daß jeweils ein gesonderter Leiter 40 um jeden einzelnen unteren Stab 62 und um jeden einzelnen oberen Stab 58 gewickelt wird, wie in Fig. 6 beschrieben ist. Die Fig. 6 wurde auch im Hinblick auf die Anzahl der gezeigten unteren Stäbe vereinfacht, wobei die Figuren nur vier dieser Stäbe zeigen, während in der Praxis mehr Stäbe 62 eingesetzt werden. In den beiden bevorzugten, erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden entsprechend der diagrammatischen Darstellungen der Fig. 7 und 8, acht untere Stäbe 62 eingesetzt.
• Nehmen wir jetzt Bezug auf den Durchlaß 24 (Fig. 1 und 6) im Druckkopf 26; dieser Durchlaß 24 hat die Konfiguration eines Spalts zwischen den oberen Kanten der unteren Stäbe 62 und den unteren Kanten der oberen Stäbe 58, wobei dieser Spalt etwas breiter ist als die Dicke des Bandes 22, damit das Band 22 zwischen den obigen Kanten der Stäbe 62 und 58 durchlaufen kann. Der Magnetfluß, der vom Elektromagnet des bestimmten angewählten unteren Stabes 62 und vom Elektromagnet des angewählten oberen Stabs 58 erzeugt wird, fließt seriell auf diesem Pfad durch das Band 22, wobei ein Rückfluß durch die obere Platte 54, die Endwände 56 und die Bodenplatte 60 vorgesehen ist. Die Reihenanordnung des Elektromagnets, der durch den ausgewählten Stab 62 gebildet wird, und des Elektromagnets, der durch den angewählten Stab 58 gebildet wird, stellt am Kreuzungspunkt 64 der angewählten Stäbe 62 und 58 einen einzigen Elektromagnet dar. Daher kann der im x- Leiter fließende Strom und der im y-Leiter 40 fließende Strom als auf einen einzigen Magnetkern mit dem Durchlaß 24 als Spalt am angewählten Kreuzungspunkt 64 angesehen werden. Hier ist anzumerken, daß die Endwände 56 fest auf den Enden der unteren Platte 60 ruhen um den Spalt im Durchgang 24 herzustellen, und auch um einen Rückweg niedriger Reluktanz für den magnetischen Fluß zu liefern. (Nicht dargestellte) Kanäle können an der oberen Fläche der Bodenplatte 60 und/oder an der unteren Fläche der Endwände 56 eingearbeitet sein, um einen Zugang für die x-Leiter 40 zu bilden, während die Endwände 56 fest auf der Bodenplatte 60 sitzen.
• Die in die Leiter 40 zu schickende Strommenge hängt ab von der Anzahl der Windungen der gewickelten Spule und auch von dem Spalt, der durch den Durchlaß 24 im Bereich des Kreuzungspunkts der Stäbe 62 und 58, die die Reluktanz des Magnetkreises ausmachen, gebildet wird. Wenn beispielsweise insgesamt 9 Amperewindungen erforderlich sind, um an einem Kreuzungspunkt 64 ein Magnetfeld zu erzeugen, das stark genug ist, die Koerzitivkraft des Bandes 22 zu überwinden, dann wäre es vorteilhaft, die Amperewindungen zwischen den zwei sich kreuzenden Stäben so aufzuteilen, daß 6 Amperewindungen von einem der Stäbe und 3 Amperewindungen vom anderen Stab erzeugt würden. Die elektrischen Ströme, die von dem Stromtreiber 42 und dem Speicher 44 (Fig. 1) ausgehen, sehen die obigen 9 Amperewindungen zum Erregen des Gesamtmagnetfelds am Kreuzungspunkt 64 vor. Das wird erreicht durch Einspeisen eines Stroms von +3A in den angewählten x-Leiter 40, eines Stroms von -3A in die übrigen x-Leiter 40, und eines Stroms von +6A in den angewählten y-Leiter 40 zwecks Erregung der Magnetfelder im entsprechenden unteren Stab 62 und im oberen Stab 58 eines angesteuerten Kreuzungspunkts 64. Der obere Stab 58 dient dabei als Kern eines Elektromagnets mit einer einzigen Windung des y-Leiters 40 um den Stab 58, und auf ähnliche Weise dient der angewählte Stab 62 als Kern eines Elektromagnets mit einer einzigen Windung des x-Leiters 40 um den angewählten Stab 62.
• Im vorliegenden Beispiel sind die obigen 9 Amperewindungen ein Schwellenwert zum Verändern des magnetischen Zustands des Mediums des Bands 22, während der Unterschied der erregten Magnetfelder unterhalb der obigen Schwelle liegt, wie jetzt unter Hinweis auf die Verwendung sowohl des positiven als auch des negativen Werts des Stroms beschrieben werden soll. Dieses Verfahren sieht die 9 Amperewindungen vor zum Aktivieren des angewählten Magnetkerns, der durch den Kreuzungspunkt 64 dargestellt wird, während andere solche Kerne nur 3 Amperwindungen aufnehmen. Die 9 Amperewindungen für den angewählten Kreuzungspunkt liefern ein Feld, das genügt, um die Koerzitivkraft des magnetisierbaren Druckmediums des Bands 22 am angewählten Kreuzungspunkt zu überwinden, während die Kreuzungspunkt-Elektromagnete, die 3 Amperewindungen aufnehmen, weniger als die erforderliche Feldstärke zum Umsteuern des Magnetmediums an den Stellen dieser Kreuzungspunkte erzeugen, weshalb diese Stellen des Magnetbands 22 ihren magnetischen Zustand unverändert beibehalten. Die obigen Stromverhältnisse sehen ein Verhältnis von 2:1 für ein zuverlässiges selektives Magnetisieren des Druckmediums des Bandes 22 vor.
• Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird die genaue Lokalisierung des Flußpfades an einem Kreuzungspunkt 64 erreicht durch Vorsehen einer messerschneidenscharfen Kante an den Druckstäben 58 und 62, wobei diese messerschneidenscharfen Kanten an den unteren Stäben 62 oben, und an den oberen Stäben 58 unten vorgesehen sind. Somit liegen sich die messerschneidenscharfen Kanten der oberen und der untern Stäbe gegenüber, und zwar auf den beiden Seiten des Bands 22 innerhalb des Durchlasses 24. Die Spaltenbreite des Durchlasses 25, in Fig. 2 mit A gekennzeichnet, ist der Abstand zwischen einer Ebene, in der die messerschneidenscharfen Kanten der oberen Druckstäbe liegen, und einer Ebene, in der die messerschneidenscharfen Kanten der unteren Druckstäbe liegen. Ebenso dargestellt in Fig. 2 ist ein Pfad eines Magnetflusses, der erhalten wird durch die Aktivierung eines angewählten oberen Stabs 58A und eines unteren Stabs 62. Jeder untere Stab 62 hat einen dreieckigen Querschnitt, wie in Fig. 3 gezeigt wird. Die Querschnittsform der oberen Stäbe 58 ist die gleiche wie die der unteren Stäbe 62. In Fig. 3 sind messerscharfe Kanten bei 68 gezeigt. Hier ist anzumerken, daß eine messerscharfe Kante 68 nicht physikalisch scharf zu sein braucht, sondern nur eine hinreichend kleine Ausdehnung in der quer zur Stablängsrichtung 58, 62 liegenden Richtung aufweisen muß, um den gewünschten Auflösungsgrad zu erreichen. Ferner wird darauf hingewiesen, daß die Geometrie des Stabs 62, weil ein Stab 62 ja in einer Dimension langgestreckt und in der Querrichtung sehr schmal ist (Messerschneide), den Magnetflußpfad nur in der Querrichtung verengt, und zwar in der y-Richtung unter Bezugnahme auf die Koordinatenachsen der Fig. 1. Auf ähnliche Weise wirkt ein Stab 58 der oberen Druckanordnung 50 dahingehend, daß der Flußpfad in der x-Richtung verschmälert wird, wegen der Überkreuzanordnung zwischen den oberen Stäben 58 und den unteren Stäben 62. Fig. 4 zeigt die Parallelbeziehung der unteren Stäbe 62 und Fig. 5 zeigt sowohl die Parallelbeziehung der oberen Stäbe als auch die Schrägstellung dieser Stäbe gegenüber einer Vorderseite 70 der oberen Platte 54.
• Gemäß der zweiten Ausführungsform des Druckkopfs 26, wie er in den Fig. 9-13 dargestellt ist, werden die oberen und die unteren Druckstäbe durch Anordnen eines Satzes Füße 72 verändert, die ein scharf definiertes Magnetfeld an jedem Kreuzungspunkt 64 (Fig. 7) bewirken. Jeder so geänderte untere Druckstab 74 weist im allgemeinen die gleiche Konfiguration auf wie der bereits beschriebene untere Stab 62, unterscheidet sich jedoch von dem Stab 62 dadurch, daß eine lineare Anordnung von Füßchen 72 sich von der oberen Kante des unteren Stabs aus nach oben erstreckt. Abgeänderte obere Druckstäbe 76 unterscheiden sich im Querschnitt von den oben beschriebenen oberen Stäben 58 durch Ausbildung einer flachen Oberfläche 78, die sich über die gesamte Länge jedes einzelnen oberen Druckstabs 76 erstreckt und den Füßchen 72 gegenüberliegt. Die flachen Oberflächen 78 geben den oberen Stäben 76 im Querschnitt ein trapezförmiges Aussehen. Die Stellen, an denen die oberen Stäbe 76 und die unteren Stäbe 74 an ihren entsprechenden Platten 54 und 60 angeordnet sind, sind die gleichen, wie sie bereits für die oberen Stäbe 58 und die unteren Stäbe 62 beschrieben wurde.
• Wie bereits in der Diskussion der Fig. 7 und 8 angesprochen, steht die Gruppe der oberen Druckelemente nicht genau rechtwinklig zu den unteren Druckelementen. Diese Anordnung der oberen und der unteren Druckelemente wird in der Bauart der Fig. 9-13 beibehalten. Jedes der Füßchen 72 steht an einem Kreuzungspunkt 64. Dementsprechend stehen die Reihen der Füßchen 72, wie in Fig. 11 dargestellt ist, gegenüber der Senkrechten zu den unteren Stäben 74 leicht schräg. Die Ausrichtung der Füßchenreihen 72 entspricht nach Stellung und Richtung den entsprechenden oberen Stäben 76. Somit steht immer ein Füßchen 72 einer flachen Oberfläche 78 eines oberen Stabs 76 gegenüber.
• Zwecks Erleichterung der Fertigung dieser Ausführungsform des Druckkopfs wird die Breite der flachen Oberflächen 78 wesentlich über den Durchmesser der Plattformen 72 hinaus vergrößert, vorzugsweise um den Faktor 10:1. Das erleichtert die Ausrichtung der Füßchen 72 mit den flachen Oberflächen 78 und stellt sicher, daß ein Füßchen 72 den Fluß zu einer flachen Oberfläche 78 leiten kann, selbst wenn es eine leichte Fehlausrichtung zwischen der Stellung eines Füßchens 72 und dem genauen Ort eines Kreuzungspunkts 64 geben sollte. Das obige Verhältnis 10:1 ist in den Fig. 9-13 nicht dargestellt, weil die Füßchen 72 größer gezeigt sind, um ihre Struktur besser sichtbar zu machen. Dementsprechend ist zu verstehen, daß die Struktur der Fig. 9-13 die Positionstoleranzen der Füßchen 72 lockert und dementsprechend den Bau dieser Ausführungsform des Druckkopfs erleichtert. Ein enger Flußpfad ist sowohl in der x-Dimension als auch in der y-Dimension sichergestellt wegen der Kreissymmetrie der einzelnen Füßchen 72 um ihre Achse, wobei die Achse parallel zur z-Koordinate in Fig. 1 verläuft. Die Füßchen 72 sind vorzugsweise zylinderförmig. Beide Ausführungsformen der Druckköpfe sind in der Lage, Zeichen 66 (Fig. 8) zu erzeugen, deren Durchmesser in der Größenordnung von nur ein paar Mils (1 Mil = 25,4 um) liegen mit einer Dichte der Druckpunkte, d.i. Pixel, in der Größenordnung von ein paar hundert Druckpunkten per Zoll (1 Zoll = 2,54 cm) über das Papierblatt 36 der Fig. 1, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform mehr als 240 Pixel erzielt werden. Die Spaltenbreite des Durchlasses 24, Dimension A in Fig. 2 und Dimension B in Fig. 9, ist beispielhaft in der Größenordnung von ein paar Mils (25,4 um).
• Vorteilhafterweise sollte in der Durchführung 24 eine glatte Oberfläche vorgesehen werden, um den Transport des Bands 22 durch den Druckkopf 26 zu erleichtern. Das wird auf einfache Weise bewirkt durch Ausfüllen der Leerräume zwischen den Druckstäben, d.i. der oberen und unteren Stäbe 58 bzw. 62 der ersten Ausführungsform und der oberen und unteren Stäbe 76 bzw. 74 der zweiten Ausführungsform, mit einem unmagnetischen, elektrisch isolierenden Material wie Polyimid oder verschleißfestem Epoxidmaterial. Das Polyimid ist biegsam und kann eingesetzt werden, wenn es erwünscht ist, den Druckkopf 26 flexibel zu machen. Das verschleißfeste Epoxidmaterial ist steif und besteht aus einer Matrix aus Keramikpartikeln oder Partikeln eines anderen Metalloxids, die in Epoxidharz eingebettet sind. Die Leiter 40 werden in das Epoxidmaterial bzw. Polyimid eingebettet, das dazu dient, die Leiter 40 in ihrer Stellung festzuhalten während es die Leiter gleichzeitig gegen das Metall der oberen und unteren Druckanordnungen 50 bzw. 52 isoliert. Die so entstehende Oberfläche ist abriebsfest gegenüber dem Band 22 und verleiht daher dem magnetographischen Drucksystem 20 eine lange Lebensdauer.
• Hinsichtlich alternativer (nicht dargestellter) Formen der elektrischen Leiter 40 wird bemerkt, daß ein einzelner Leiter in der Form eines Metallstreifens, z.B. Kupfer, ausgeführt werden kann, der auf einer Seite des Stabs 58, 74 aufplattiert ist, so daß der durch diesen Streifen fließende Strom innerhalb des Stabs ein Magnetfeld erzeugt. Für diesen streifenförmigen Leiter ist keine Isolierung erforderlich, weil der elektrische spezifische Widerstand des Magnetmaterials, beispielhaft Permalloy, etwa zehnmal so hoch ist wie der spezifische Widerstand des Kupferstreifens.
• Im Lichte der obigen Beschreibung wird es offensichtlich, daß die physikalische Struktur des Druckkopfs einen hochgenauen Druckprozeß zuläßt, während die Fertigung erleichtert und die Fertigungskosten für den Druckkopf minimiert werden. Die Konstruktion des Druckkopfs ist auf Robustheit und mechanische Einfachheit ausgelegt, läßt lange Abnützung zu und ermöglicht eine vergrößerte Auflösungskapazität und das Ansprechen einzelner Kreuzungspunkte der Druckstabanordnung. Die letztere wird erreicht durch Verlängerung der y-Stäbe und die Erhöhung der Anzahl der x-Stäbe unter geeigneter Einstellung des Schnittwinkels je nach Anzahl und Länge der x-Stäbe.
• Es wird darauf hingewiesen, daß die obige Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung nur hinweisenden Charakter hat und daß der Fachmann jederzeit Abänderungen vornehmen kann. Dementsprechend darf die Erfindung nicht als eingeschränkt auf die geoffenbarten Ausführungsformen verstanden werden; etwaige Einschränkungen gehen ausschließlich aus den nachfolgenden Ansprüchen hervor.

Claims (11)

1. Druckkopf für einen Drucker zum selektiven magnetographischen Drucken auf ein magnetisierbares Medium (22), mit einer ersten und einer zweiten Anordnung von Elementen, die zum Erzeugen eines ersten und eines zweiten Magnetfelds so betrieben werden können, daß lediglich die Summe der Felder die magnetische Koerzitivkraftschwelle des Mediums (22) übersteigt, um auf dieses ein magnetisches Zeichen (66) zu drucken, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente der ersten und der zweiten Anordnung langgestreckt sind und daß die Gruppen in kreuzender Beziehung angeordnet sind, um in Projektion auf das Medium (22) Kreuzungspunkte (64) festzulegen.

2. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Element der ersten und der zweiten Gruppe einen Teil (58, 62; 74, 76) aus magnetisierbarem Material besitzt.

3. Druckkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Element einen Leiter (40) für elektrischen Strom (42) besitzt, welcher den Teil (58, 62; 74, 76) umgibt, um einen Elektromagnet zu bilden.

4. Druckkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (40) in ein elektrisch isolierendes, nichtmagnetisches Material, wie ein verschleißbeständiges Epoxidharz, eingebettet ist.

5. Druckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gruppe in einem vertikalen Abstand von der zweiten Gruppe angeordnet ist, um einen Durchlaß (24) für die Bewegung des magnetisierbaren Mediums (22) festzulegen.

6. Druckkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Gruppe aus länglichen Stäben (58, 62) in einer Ober(54)- bzw. Unter(60)platte gebildet ist.

7. Druckkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die länglichen Stäbe je mit Mitteln zur Konzentration des Magnetfelds in Form einer Messerschneide (68) versehen sind, wobei die Messerschneiden der ersten und der zweiten Gruppe einander gegenüberstehen.

8. Druckkopf nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Gruppe Konzentrationsmittel in Form von magnetischen zylindrischen Füßchen (72) enthält, die mit parallelen Achsen angeordnet und an den Kreuzungspunkten (64) der länglichen Elemente gelegen sind.

9. Druckkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gruppe mit Füßchen versehen ist und die andere mit Magnetpolen, die gegenüber den Füßchen längliche Oberflächen besitzen.

10. Druckkopf nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberplatte (54) und die Unterplatte (60) über Endwände (56) mit niedriger magnetischer Impedanz zusammengefügt sind.

11. Druckkopf nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elementen der ersten und der zweiten Anordnung ein elektrisch isolierendes, nichtmagnetisches Material angeordnet ist, um an den Begrenzungen des Durchlasses (24) glatte Oberflächen zu bilden.