DE3524031A1 - Verfahren und thermotransfer-matrixdrucker zum zeilenweisen matrixdrucken von schriftzeichen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Thermotransfer- Matrixdrucker zum zeilenweisen Matrixdrucken von Schriftzeichen nach dem Thermotransferprinzip mit einer zylindrischen Druckwalze, deren Länge zumindest der Zeilenlänge entspricht und auf deren Walzenoberfläche erwärmbare Matrixpunkte sequenziell ansteuerbar sind.

Thermodrucker lassen sich allgemein wie folgt einteilen: Beim Thermo-Drucken wird thermosensitives Papier mit einem heizbaren Druckkopf durch Erwärmen ausgewählter Stellen des Papiers bedruckt, indem sich die erwärmten Stellen verfärben.

Beim Thermotransferdruckverfahren wird eine farbhaltige Wachs­ schicht durch die Trägerfolie hindurch mit Hilfe eines heizbaren Druckelementes geschmolzen und auf gewöhnliches Papier übertragen.

Beim Elektro-Transferdrucken besteht das Farbband aus einer farb­ haltigen Wachsschicht, einer Trägerfolie, einer metallischen, elektrisch leitfähigen Schicht und einer Widerstandsschicht mit geringerer elektrischer Leitfähigkeit. Über Schleifkontakte wird die Widerstandsschicht durch elektrischen Strom erwärmt und dadurch wird die Farbschicht geschmolzen. Die elektrisch leit­ fähige Schicht dient hierbei zur Stromrückführung.

Dem Elektro-Transfer-Verfahren haftet der Nachteil an, daß ein Farbband mit speziellem Aufbau benötigt wird. Die an einem Thermo­ farbband verbrauchten Stellen sind außerdem nicht regenerations­ fähig, worin der Nachteil des Farbbandes begründet ist.

Das eingangs bezeichnete Verfahren bzw. ein Thermotransfermatrix­ drucker ist aus der DE-PS 15 49 911 bekannt. Das Ziel des bekannten Vorschlags ist die Schaffung einer Druckvorrichtung, die mit einer sehr kleinen Anzahl von Schleifringen auskommen kann. Die Schleifringe dienen der digitalen Übertragung von Daten für Taktsteuerung, Datengatter, Taktgatter, Schieberegister u.dgl.

Das bekannte Verfahren geht im übrigen davon aus, über eine Trommel ein wärmeempfindliches Papier zu führen und so den Vorteil eines Umschlingungswinkels von ca. 180° auszunutzen. Das bekannte Verfahren bedarf daher ebenfalls eines Spezialpapiers.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei Verwendung eines gewöhnlichen Papiers die Verwendung eines Farbbandes zu vermeiden.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Walze durch synchrones Drehen mit der Geschwindigkeit eines auf einem Schreibwiderlager aufliegenden Aufzeichnungsträgers bewegt wird, daß in ausgewählter Schreibstellung eine sich auf der Walzenoberfläche über den Matrixpunkten befindliche Thermofarbe punkt- bzw. punktzeilenweise tangential auf den Aufzeichnungs­ träger übertragen wird und daß die Schriftzeichen durch punktzeilenweises kontinuierliches Bewegen des Aufzeichnungs­ trägers gebildet werden. Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens ist weder ein Spezialpapier noch ein Farbband erforderlich.

Eine hohe angestrebte Auflösung der Walzenmantelfläche durch die Matrixpunkte wird fortwährend dadurch erreicht, daß in Drehrich­ tung der Walze vor der Schreibstellung Thermofarbe auf frei geschriebene Matrixpunkte übertragen wird.

Das Wiederauftragen von Thermofarbe wird hierbei dadurch begünstigt, daß die zum Schreiben erwärmten Matrixpunkte zum wiederholten Auftragen von Thermofarbe selektiv erneut ansteuerbar sind. Die Selektion der bereits abgedruckten Punkte kann vorteil­ hafterweise in entsprechenden Speichereinrichtungen abgespeichert werden und später erneut aktiviert werden.

Der Thermotransfer-Matrixdrucker zur Ausübung des Verfahrens ist dahingehend gestaltet, daß einem Schreibwiderlager gegenüber­ liegend eine auf Dicke eines Aufzeichnungsträgers eingestellte oder einstellbare kreiszylindrische Walze vorgesehen ist, daß die Walze von einem aus elektrisch kurzzeitig erhitzbaren Matrix­ punkten gebildeten Netz umgeben ist und daß dem Umfang der Walze zumindest eine Thermofarbstation zugeordnet ist, die in einem thermofarbübertragenden Kontakt mit einem Mantelstreifen des Matrixpunktnetzes steht. Ein derartiger Thermotransfer-Matrix­ drucker ist nahezu wartungsfrei, weil das Matrixpunktnetz mit der Thermofarbe überzogen ist und die erhitzbaren Matrixpunkte gegen äußere Einflüsse abgedeckt sind.

Das erfindungsgemäße Prinzip des Thermotransfer-Matrixdruckers ist ferner nicht nur für Schwarz-Weiß-Aufzeichnungen anwendbar, sondern auch für bunte Aufzeichnungen, indem nach weiteren Merkmalen der Erfindung für Mehrfarbendruck mehrere Thermofarbstationen am Umfang der Walze vorgesehen sind.

Gegenüber dem in der DE-Patentschrift 15 49 911 aufgezeigten System von Druckelementgruppen, die aus thermischen Druckköpfen bestehen, wobei jeder Matrixpunkt aus einem Körper aus Halbleiter­ material besteht, welcher mit einer Schicht aus Silizium-Karbid überzogen ist, ist das erfindungsgemäße System erheblich einfacher gestaltet. In Verbesserung der Erfindung ist nämlich vorgesehen, daß das Matrixpunktnetz auf der kreiszylindrischen Walze mittels Zeilen- und Spaltenelektroden gebildet ist und daß Zeilen- und Spaltenelektroden auch an den Schnittstellen mittels einer Wider­ standsmaterialschicht isoliert sind. Das Matrixpunktnetz liegt somit ganz außen auf dem Mantel des Druckzylinders und kann auf diesen leicht aufgebracht werden. Durch Anlegen einer Spannung an eine Zeilen- und Spaltenelektrode wird die Widerstandsschicht im Kreuzungspunkt der beiden Elektroden erwärmt, wodurch ein Farb­ punkt gedruckt werden kann. Die Punkte einer Zeile können somit durch gleichzeitiges Bestromen einer "Zeilen-Elektrode" und aller für diese Zeile benötigten "Spalten-Elektroden" auf einmal gedruckt werden. Durch Anlegen einer Spannung an zwei benachbarte "Zeilen-Elektroden" wird ein achsenparalleler Mantelstreifen des kreiszylindrischen Walzenmantels erwärmt, was für die oben beschriebene Regenerier-Einrichtung von Bedeutung ist.

Eine industriell wirtschaftliche und technisch leicht zu beherrschende Herstellung des Matrixpunktnetzes wird außerdem dadurch begünstigt, daß die Zeilen- und Spaltenelektroden aus elektrischen Leitern bestehen, die jeweils auf einer Trägerfolie befestigt sind und daß die sich kreuzenden elektrischen Leiter von Zeilen- und Spaltenelektroden, die Trägerfolien und die Widerstandsmaterialschicht eine Einheit bilden.

Die Herstellung eines solchen Thermotransfer-Matrixdruckers kann außerdem dadurch verbessert werden, indem die Zeilen- und Spalten­ elektroden zusammen mit der Widerstandsmaterialschicht in der Art einer gedruckten Schaltung hergestellt sind, die zusammen mit den Trägerfolien flexibel ist. Bei entsprechend hoher Flexion kann das Matrixpunktnetz besonders formgenau um die Walze gelegt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Ansteuerelektronik im Innenraum der kreiszylindrischen Walze ange­ ordnet ist und daß die Zuleitungen für serielle Datenbits, elektrischen Strom und die Rückleitungen an mehrere Schleifringe angeschlossen sind.

Eine andere Verbesserung der Erfindung besteht darin, daß die Ansteuerelektronik im Innenraum der Walze angeordnet und mit einer Treiberschaltung und einem Schieberegister ausgestattet ist.

Es ist ferner vorgesehen, daß die kreiszylindrische Walze aus einem axial geschlitzten Rohrstück besteht und daß die Enden der flexiblen gedruckten Schaltung durch den Schlitz in das Rohrinnere ragen.

Vorteilhafterweise ist hier die Ansteuerelektronik durch den axialen Schlitz der Walze mit den Spaltenelektroden verbunden.

Der Aufbau des Kernstücks eines solchen Thermotransfer-Matrix­ druckers ist dabei derart gestaltet, daß auf die zylindrische Walze nacheinander die Spaltenelektroden als geätzte Leitungen, die senkrecht zur Längsachse der Walze verlaufen, die Widerstands­ schicht, die Zeilenelektroden, die parallel zur Längsachse der Walze verlaufen, die Trägerfolie und die Thermofarbschicht haftend aufgetragen sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der zylindrischen Walze mit Schreib­ widerlager, Aufzeichnungsträger und Thermofarbstation,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Schichtaufbaus der zylindrischen Walze gemäß Einzelheit A in Fig. 1 und

Fig. 3 eine Abwicklung des um die zylindrische Walze gewickelten Matrixpunktnetzes mit elektrischen Anschlüssen.

Das Prinzip der Erfindung beruht auf einer Zuordnung einer zylin­ drischen Walze 1 (einem Rohrstück) zu einem Aufzeichnungsträger 2, der aus gewöhnlichem Papier besteht, ferner zu einem Schreib­ widerlager 3 und zu einer Thermofarbstation 4. Der Aufzeichnungs­ träger 2 wird hierbei kontinuierlich bewegt, und als Schreibwider­ lager dient z. B. eine lose drehbare, zylindrische Widerlagerwalze 3 a. Um die zylindrische Walze 1 ist ein Matrixpunktnetz 5 gelegt, dessen Aufbau in Verbindung mit Fig. 2 näher beschrieben ist. Das Verfahren wird bei synchroner Geschwindigkeit der zylindrischen Walze 1, des Aufzeichnungsträgers 2 und der Widerlagerwalze 3 a ausgeübt. Die aus der Thermofarbstation 4 austretende Thermofarbe 4 a wird jeweils nur auf bestromte Matrixpunkte, aus denen die Schriftzeichen 6 gebildet wurden, wieder aufgetragen, so daß stets in Drehrichtung 7 vor der Schreibstelle 8 eine geschlosene Thermo­ farbschicht vorhanden ist.

Für Mehrfarbendruck befinden sich mehrere Farbstationen 4 mit den unterschiedlichen Grundfarben am Umfang der zylindrischen Walze 1.

Das Matrixpunktnetz 5 (Fig. 2) wird aus Spaltenelektroden 9, die senkrecht zur Längsachse 10 der Walze 1 verlaufen, aus einer Widerstandsmaterialschicht 11, die isolierend wirkt, aus Zeilen­ elektroden 12, die quer zur Längsachse 10 verlaufen, gebildet. Die Spaltenelektroden 9 und die Zeilenelektroden 12 sind jeweils in eine diese teilweise umschließende Trägerfolie 13 eingebettet. Die äußerste Schicht bildet die Thermofarbschicht 4 a.

Das Rohrinnere 1 a nimmt eine Ansteuerelektronik 14 auf, die Bestandteil des Matrixpunktnetzes 5 ist. Die entsprechenden Zu­ leitungen für serielle Datenbits, Stromzuführung und gemeinsame Rückleitung werden an angedeutet dargestellte Schleifringe 15 (Fig. 3) geführt. Die seriellen Daten können alternativ auch über einen aus einem Rotor und einem Stator bestehenden Transfomator übertragen werden.

In Fig. 3 ist der die Ansteuerelektronik 14 betreffende Teil als Streifen 16 sichtbar. Die Ansteuerelektronik 14 ist mit einem integrierten Schaltkreis ausgestattet, der eine Treiberschaltung 17 und mehrere Schieberegister 18 umfaßt. Auf der zylindrischen Walze 1 liegt die Trägerfolie 13 und auf dieser obenliegend die Spaltenelektroden 9. Die Spaltenelektroden 9 verlaufen sichtbar quer zur Längsachse 10 der Walze 1. Von den Schleifringen 15 aus­ gehend sind Leitungen 19, 20 und 21 für Taktsignale, Datenbits und Stromversorgung vorgesehen. Auf den Spaltenelektroden 9 liegt die Widerstandsmaterialschicht 11. Auf letzterer befindet sich die Trägerfolie 13 mit untenliegenden Zeilenelektroden 12, die parallel zur Längsachse 10 der Walze 1 verlaufen. Auf den Zeilen­ elektroden 12 ist die unter Wärme schmelzbare Thermofarbe 4 a in Fom einer dünnen Schicht aufgebracht. Für die Zeilenelektroden 12 sind ebenfalls integrierte Schaltkreise mit einer Treiber­ schaltung 17 a bzw. mit mehreren Schieberegistern 18 a vorgesehen. Außerdem sind analoge Leitungen 19 a, 20 a, 21 a für Taktsignale, Datenbits und die Stromversorgung vorgesehen.

Die Ansteuerelektronik 14 ist mit den Streifen 16 und 16 a (Fig. 3) in einen axialen Schlitz 1 b (Fig. 1) in das Rohrinnere 1 a geführt.

Die Wirkungsweise der elektronischen Schaltungen ist vergleichbar mit derjenigen in der DE-PS 15 49 911 und braucht daher nicht gesondert beschrieben zu werden.

Claims (13)

1. Verfahren zum zeilenweisen Matrixdrucken von Schriftzeichen nach dem Thermotransferprinzip mit einer zylindrischen Druckwalze, deren Länge zumindest der Zeilenlänge entspricht und auf deren Walzenoberfläche erwärmbare Matrixpunkte sequenziell ansteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze durch synchrones Drehen mit der Geschwindigkeit eines auf einem Schreibwiderlager aufliegenden Aufzeichnungs­ trägers bewegt wird, daß in ausgewählter Schreibstellung eine sich auf der Walzenoberfläche über den Matrixpunkten befindliche Thermofarbe punkt- bzw. punktzeilenweise tangential auf den Aufzeichnungsträger übertragen wird und daß die Schriftzeichen durch kontinuierliches Bewegen des Aufzeichnungsträgers gebildet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Drehrichtung der Walze vor der Schreibstellung Thermofarbe auf frei geschriebene Matrixpunkte übertragen wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Schreiben erwärmten Matrixpunkte zum wiederholten Auftragen von Thermofarbe selektiv erneut ansteuerbar sind.

4. Thermotransfer-Matrixdrucker zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einem Schreibwiderlager (3) gegenüberliegend eine auf Dicke eines Aufzeichnungsträgers (2) eingestellte oder einstellbare kreiszylindrische Walze (1) vorgesehen ist, daß die Walze (1) von einem aus elektrisch kurzzeitig erhitzbaren Matrixpunkten gebilde­ ten Netz (5) umgeben ist und daß dem Umfang der Walze (1) zumin­ dest eine Thermofarbstation (4) zugeordnet ist, die in einem thermofarbübertragenden Kontakt mit einem Mantelstreifen des Matrixpunktnetzes (5) steht.

5. Thermotransfer-Matrixdrucker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für Mehrfarbendruck mehrere Thermofarbstationen (4) am Umfang der Walze (1) vorgesehen sind.

6. Thermotransfer-Matrixdrucker nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Matrixpunktnetz (5) auf der kreiszylindrischen Walze (1) mittels Zeilen- und Spaltenelektroden (9, 12) gebildet ist und daß Zeilen- und Spaltenelektroden (9, 12) auch an den Schnittstellen mittels einer Widerstandsmaterialschicht (11) isoliert sind.

7. Thermotransfer-Matrixdrucker nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeilen- und Spaltenelektroden (9, 11) aus elektrischen Leitern bestehen, die jeweils auf einer Trägerfolie (13) befestigt sind und daß die sich kreuzenden elektrischen Leiter von Zeilen- und Spaltenelektroden (9, 12), die Trägerfolien (13) und die Widerstandsmaterialschicht (11) eine Einheit bilden.

8. Thermotransfer-Matrixdrucker nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeilen- und Spaltenelektroden (9, 12) zusammen mit der Widerstandsmaterialschicht (11) in der Art einer gedruckten Schaltung hergestellt sind, die zusammen mit den Trägerfolien (13) flexibel ist.

9. Thermotransfer-Matrixdrucker nach den Ansprüchen 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ansteuerelektronik (14) im Innenraum (1 a) der kreiszylin­ drischen Walze (1) angeordnet ist und daß die Zuleitungen für serielle Datenbits, elektrischen Strom und die Rückleitungen an mehrere Schleifringe (15) angeschlossen sind.

10. Thermotransfer-Matrixdrucker nach den Ansprüchen 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerelektronik (14) im Innenraum (1 a) der Walze (1) angeordnet und mit einer Treiberschaltung (17) und einem Schiebe­ register (18) ausgestattet ist.

11. Thermotransfer-Matrixdrucker nach den Ansprüchen 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die kreizylindrische Walze (1) aus einem axial geschlitzten Rohrstück besteht und daß die Enden der flexiblen gedruckten Schaltung durch den Schlitz (1 b) in das Rohrinnere (1 a) ragen.

12. Thermotransfer-Matrixdrucker nach den Ansprüchen 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerelektronik (14) durch den axialen Schlitz (1 b) der Walze (1) mit den Spaltenelektroden (9) verbunden ist.

13. Thermotransfer-Matrixdrucker nach den Ansprüchen 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf die zylindrische Walze (1) nacheinander die Spalten­ elektroden (9) als geätzte Leitungen, die senkrecht zur Längsachse (10) der Walze (1) verlaufen, die Widerstandsschicht (11), die Zeilenelektroden (12), die parallel zur Längsachse (10) der Walze (1) verlaufen, die Trägerfolie (13) und die Thermofarbschicht (4 a) haftend aufgetragen sind.