DE2727558A1

DE2727558A1 - Vielfachelektrodenschreibkopf fuer elektroerosionsdrucker

Info

Publication number: DE2727558A1
Application number: DE19772727558
Authority: DE
Inventors: Dietrich Juergen Dr Ing Bahr; Karl Heinz Burckardt
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1977-06-18
Filing date: 1977-06-18
Publication date: 1979-01-04
Also published as: FR2394402A1; FR2394402B1; CA1109162A; GB1562585A; JPS547931A; JPS567234B2; IT7824495A0; US4186406A; DE2727558C2; IT1108998B

Description

Böblingen, 13. Juni 1977 blu-sr

Anmelderin:

IBM Deutschland GmbH Pascalstraße STUTTGART

Amtliches Aktenzeichen:

Aktenz. der Anmelderin:

Neuanmeldung

Docket GE 977

Bezeichnung:

Vielfachelektrodenschreibkopf für Elektroerosionsdrucker

Vertreter:

Patentassessor Dipl.-Ing. K. W. BLUTKE 7030 BÖBLINGEN Sindelfinger Str.

809881/0233

GE 977 002

Die Erfindung betrifft einen Vielfachelektrodenschreibkopf für Elektroerosionsdrucker (Metallpapierdrucker)der im Oberbegriff des Anspruches 1 gekennzeichneten Art.

Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur An-

Steuerung eines solchen Vielfachelektrodenschreibkopfes und eine Steuerschaltung zur Ansteuerung desselben.

Bei bisher bekannt gewordenen Elektroerosionsdruckern mit einem Vielfachelektrodenschreibkopf ist jeder Elektrode ein Treiber zugeordnet ( IBM-TDB 6.73 s.1594)· Die einzelnen Elektroden erhalten zu unterschiedlichen Zeiten über die ihnen zugeordneten Treiber die Schreibpulse. Bei üblichen Elektroerosionsdruckern bewegt sich der Schreibkopf über den Aufzeichnungsträger. Dabei sind die Elektroden des Schreibkopfes mit den zugeordneten Treiberschaltungen Über einzelne Leitungen verbunden, die zusammen mit dem Schreibkopf bewegt werden. Aus Raum- und Gewichtsgründen können die Treiber nicht auf dem Schreibkopf untergebracht sein. Auf diese Art und Weise ist für einen Vielfachelektrodenschreibkopl mit einer großen Anzahl von Elektroden auch eine große Zahl von LeitungsZuführungen zu den einzelnen Elektroden erforderlich.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Vielfachelektrodenschreibkopf und ein Verfahren und eine Anordnung zur Ansteuerung desselben zur Minimierung der erforderlichen !LeitungsZuführungen vorzusehen.

Diese Aufgabe der Erfindung wird in vorteilhafter Weise durch die im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1, 2 und angegebenen Maßnahmen gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird

809881/0233

GE 977 002

im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schreibkopfes mit auf einer Schrägen angeordneten Elektroden, die gegenseitig unterschiedlich versetzt sind, !

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Steuerschaltung mit den ElektrodenadreBleitungen und der gemeinsamen Impulsleitung,

Fig. 3 A-E eine schematische Übersicht einer Impulsfolge zur Ansteuerung der Elektroden,

Fig. 4 eine schematische Darstellung für eine Ansteuerung zweier Elektroden mittels zweier j

ι Dioden und einer gemeinsamen Diodenzu- j

fUhrungsleitung. ;

In Fig. 1 ist ein Schreibkopf 10 mit auf einer Schrägen J angeordneten Elektroden E1, E2, E3, E4..., dargestellt. > Die Elektroden sind horizontal gegeneinander versetzt; der gegenseitige Versatz der Elektroden ist unterschiedlich ■ groß. Aus Gründen der Klarheit sei dieser erfindungsgemäße j Vielfachelektrodenschrelbkopf mit einem solchen verglichen, bei dem - wie bereits vorgeschlagen- der gegenseitige Elektrodenversatz konstant ist. Für einen einfachen Vergleich sind die Elektroden des letzteren in punktgestrichelter Darstellung in Fig. 1 mit angegeben.

Demnach besteht der Vielfachelektrodenschreibkopf mit gleichmäßigen Elektrodenversatz aus den punktgestrichelt dargestellten Elektroden ET, E2', E3*, E4* etc. Diese einzelnen

809881/0233

GE 977 002

-χ-

Elektroden sind horizontal um die Größe S gegeneinander versetzt. Ein Schreibkopf mit einer solchen Anordnung der Elektroden erfordert für jede einzelne Elektrode eine Elektrodenzuleitung, welche mit einem entsprechenden Treiber verbunden ist. Es sei vorausgesetzt, daß sich der Schreibkopf 10 in Schreibrichtung in angegebener Pfeilrichtung über den Aufzeichnungsträger bewegt. Dabei erhalten die einzelnen Elektroden ΕΓ , E2\ E3¹ und E4¹ über die ihnen zugeordneten Treiber zu bestimmten Zeitpunkten einen kurzzeitigen Schreibimpuls. Ein solcher Schreibkopf hat so viele Zuleitungen zu den Elektroden, wie es Elektroden gibt.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung der einzelnen Elektroden auf dem Schreibkopf wird die Zahl der Zuleitungen zum Schreibkopf minimiert. Dazu ist gemäß Fig. 2 ein Decodierer 20 erforderlich, welcher in herkömmlicher Weise einfach

und leicht ausgeführt und mit auf dem beweglichen Elektroden- :schreibkopf untergebracht werden kann. Auf den Zuführungsleitungen (21) zum Decodierer 20 ist die Adresse einer anzusteuernden Elektrode dualverschlüsselt; eine weitere Leitung 22 trägt eine Folge von Schreibpulsen für die einzelnen Elektroden in zeitlich serieller Folge. Zum besseren Verständnis seien nun die Verhältnisse detailliert dargestellt:

Die Elektroden E1, E2, E3, E4 etc. des erfindungsgemäßen Vielfachelektrodenschreibkopfes sind in Fig. 1 gestrichelt j dargestellt. Gegenüber einer Elektrodenanordnung für einen j Vielfachelektrodenschreibkopf mit gleichmäßig versetzten Elektroden ET, E2', E3', E4¹, etc. zeigen diese einen zusätzlichen horizontalen Versatz. So ist die Elektrode E2 gegenüber der Elektrode E1 nicht nur um das Stück S sondern zusätzlich noch um die Entfernung Δχ versetzt. Die Elektrode E3 zeigt gegenüber der Elektrode E2 einen horizontalen Versatz von S + 2Δχ; die Elektrode E4 zeigt gegenüber der

809881/0233

GE 977 002

ζ_ψζ. - - -π

Elektrode E3 einen horizontalen Versatz von S + 3Δχ.

Bel einer derartigen Anordnung der Elektroden E1, E2, E3, I E4 etc. ist es möglich, diese Elektroden über eine gemeinsame j Schreibpulssteuerleitung anzusteuern. Wäre bei einem herkömmlichen Schreibkopf zu gleichen Zeitpunkten die Elektrode E1¹ sowie die Elektrode E2¹ mit einem Schreibpuls zu beaufschlagen, so wäre hierfür selbstverständlich für jede Elektrode eine einzelne Elektrodenzuleitung erforderlich. Ist hingegen die Elektrode E2 gegenüber E2* um besagtes Δχ weiter versetzt, so ist es für eine derartige Elektrodenanordnung möglich, die Elektrode E2 erst zu einem späteren Zeitpunkt als die Elektrode E1 zu erregen, nämlich dann, wenn sie sich in Pfeilrichtung um das Stück Δχ auf die Position bewegt hat, welche durch die gedachte Elektrode E2* angedeutet ist. Erst zu diesem Zeitpunkt, also nach der Zeit At, welche der Schreibkopf benötigt, um sich um das Stück Ax weiter zu bewegen, erfährt diese Elektrode E2 einen kurzzeitigen Schreibpuls. D.h., wenn der Schreibpuls für die Elektrode E1 zum Zeitpunkt ti (=t) gegeben wird, erhält die Elektrode E2 erst zu einem späteren Zeitpunkt (t2 = t-t-At) einen kurzzeitigen Schreibpuls, wobei die Zeiten ti und t2 um At differieren. Die Elektrode E3 erhält ihren Schreibpuls erst dann, wenn sie sich in die Position der gedachten Elektrode E3¹ bewegt hat, wenn sich also der Schreibkopf um die Strecke 2Δχ in der Zeit 2At weiter bewegt hat, also zum Zeitpunkt t3 = t+2At usw.

Dadurch, daß die einzelnen kurzzeitigen Schreibpulse nacheinander auf die einzelnen Elektroden E1, E2, E3 etc. gegeben werden, ist es möglich, die Ansteuerung dieser Elektroden über eine gemeinsame Schreibpulssteuerleitung erfolgen zu lassen. Die Zuleitung der Schreibpulse auf e. ntsprechenden Elektroden erfolgt über eine Adressierlogik, die später im Zusammenhang mit Fig. 2 und Fig. 3 noch genauer beschrieben wird.

609881/0233

977 002

' Es sei an dieser Stelle betont, daß die Ansteuerung des er- ; findungsgemäßen Schreibkopfes im Vergleich mit einer herj kömmlichen Anordnung von Elektroden ET, E2', E3'_f E4* ; zu sehen ist. Das durch die Elektroden zu erzeugende Druckbild soll in beiden Fällen, also für den herkömmlichen und den erfindungsgemäßen Schreibkopf das gleiche sein. In Fig. 2 ist schematisch dargestellt, wie die Elektroden adressiert und mit Schreibpulsen beaufschlagt werden. Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Schreibkopf mit 32 Elektroden. Die Adresse einer adressierten Elektrode ist auf den fünf Leitungen (2⁵ - 32) 21 dual verschlüsselt. Diese dual verschlüsselte Adresse wird einem herkömmlichen Decodierer 20 zugeleitet, der entsprechend der Elektrodenanzahl von 32 auch 32 Ausgangsleitungen 1, 2, 3 bis 32 aufweist. Aufgabe des Decodierers ist es, für eine auf den Leitungen 21 dual verschlüsselte Adresse einer Elektrode die dieser Elektrode zugeordnete Ausgangsleitung des Decodierers zu erregen. Jede Ausgangsleitung des Decodierers 1 bis 32 führt auf ein UND-Glied 101, 102, 103 bis 132. Auf den zweiten Eingang aller dieser UND-Glieder führt die gemeinsame Schreibpulsleitung 22. Über die Schreibpulsfolge wird im Zusammenhang mit Fig. 3 näheres ausgesagt. Beim Vorhandensein eines Schreibpulses und einer aktivierten Ausgangsleitung des Decoders wird das entsprechende UND-Glied für den Schreibpuls durchlässig; der Ausgang des UND-Gliedes ist mit einer der Elektroden E1-E32 verbunden. Ist z.B. zu einem bestimmten Zeitpunkt die Ausgangsleitung 2des Decodierers 20 aktiviert und liegt zu diesem Zeitpunkt ein Schreibpuls auf der gemeinsamen Leitung 22 vor, so wird das UND-Glied 102 für diesen Schreibpuls durchlässig und die Elektrode E2 wird angesteuert. Im folgenden wird etwas über die Zeitrelationen der Schreibpulsfolge ausgesagt. Es wurde bereits bemerkt, daß die Ak ti vierringe Zeitpunkte für die einzelnen Elektroden E1, E2, E3, E4 etc. zu unterschiedlichen Zeitpunkten liegen. Wenn die Elektrode E1 zum Zeitpunkt ti eine Erregung erfährt,

009881/0233

GB 977 002

-X-

würde der ErregungsZeitpunkt für die Elektrode E2 zu dem Zeitpunkt t2, der der Elektrode E3 zum Zeitpunkt t3 etc. liegen. Zwischen den benachbarten Zeitpunkten tritt immer eine Zeitdifferenz von At auf. Es ist selbstverständlich, daß zu den einzelnen ErregungsZeitpunkten eine Erregung der betreffenden Elektrode durch einen Schreibpuls erfolgen kann oder auch nicht (fehlender Schreibpuls). In dem in Fig. 3 gegebenen Beispiel sei angenommen, daß alle Elektroden El, E2, E4 etc. zu den entsprechenden Zeitpunkten durch einen Impuls erregt werden sollen. Demzufolge müßte eine Schreibpulsfolge (Fig. 3A) vorgesehen sein, bei der zu den Zeitpunkten ti, t2, t3, t4 etc. kurzzeitige Schreibpulse auftreten. Der zeitliche Abstand benachbarter Schreibpulse würde, wie bereits ausgeführt, der Zeitdifferenz At entsprechen. Bein Vorliegen einer solchen Impulsfolge auf der geneinsamen Erregerleitung 22 (Flg. 2) müßte zur Erregung der einzelnen Elektroden eine mit dieser Impulsfolge synchro-» nisierte^Adressierung der Elektroden erfolgen. D.h., zum Zeltpunkt ti müßte die erste Elektrode E1 adressiert werden, zum Zeitpunkt t2 die zweite Elektrode E2, zum Zeitpunkt t3 die dritte Elektrode E3 usw.. Die Maßnahmen für eine solche Synchronisation sind herkömmlicher Art und gehören nicht zum Gegenstand der Erfindung; sie werden deshalb auch nicht näher beschrieben.

In Fig. 3B ist der zeitliche Spannungaverlauf des Ausganges des der Elektrode El zugeordneten UND-Gliedes 101 wiedergegeben. Zu» Zeitpunkt ti liegt an dem UND-Glied 101 das Adrefl-Signal für die Elektrode E1 und auf der Leitung 22 der Schreibpuls für diese Elektrode E1 vor. Durch das Vorliegen beider Bedingungen wird das UND-Glied leitend und der Schreibpuls für die Elektrode E1 wird auf den Ausgang dieses UND-Gliedes durchgeschaltet. Eine analoge Betrachtung gilt für die Spannungsverläufe in den Fign. C, D und E, in denen das Ausgangssignal des UND-Gliedes 102 für die Elektrode E2, des UND-Gliedes 103 für die Elektrode E3 und des UND-Gliedes

•09881/0233

GE 977 002

/K>

104 für die Elektrode E4 wiedergegeben ist.

Es wurde bereits ausgeführt, daß die Schreibpulse kurzzeitig : sind und in Abständen At auftreten. Den Zeitrelationen einer j solchen Impulsfolge sind Grenzen gesetzt, welche durch die Anzahl der anzusteuernden Elektroden, der Zeitdauer der einzelnen Schreibpulse und ihres zeitlichen Abstandes voneinander bestimmt werden. Dieser Abstand At darf nur so klein gemacht werden, daß eine Separierbarkeit benachbarter Impulse durch die Steuerelektronik möglich ist. Die Zeitdauer eines Schreibpulses darf nicht kleiner sein als für die Erzeugung eines Schreibpunktes erforderlich ist. Durch eine Impulsfolge können immer soviele Elektroden angesteuert werden, wie sich in der Zeiteinheit unterbringen lassen, welche vergeht, wenn sich der Schreibkopf um die Strecke S weiter bewegt. Nur auf diese Weise ist es möglich, eine Eindeutigkeit zwischen einer Elektrode und den für sie vorgesehenen Schreibpuls zu gewährleisten. Obersteigt die Anzahl der anzusteuernden Elektroden das durch diese Grenze vorgegebene Maß, so muß für die überzähligen Elektroden eine weitere Ansteuerschaltung gemäß Fig. 2 vorgesehen werden.

Aus Fig. 2 geht deutlich hervor, wie die Zahl der Zuführungsleitungen zu den Elektroden minimiert wird. Es wird davon ausgegangen, daß der Decodierer und die verschiedenen UND-Schaltungen in integrierter Technik ausgeführt und auf dem beweglichen Schreibkopf untergebracht sind. Auf diese Art und Weise werden dem Schreibkopf lediglich die Adreßleitungen 21 und die gemeinsame Schreibpulssteuerleitung 22 zugeführt. D.h., für 32 Elektroden sind lediglich 5 Adressleitungen 21 und eine Schreibpulssteuerleitung 22, demnach insgesamt 6 Zuführungsleitungen erforderlich. Bei konventioneller Technik müßten dem Schreibkopf jedoch viel mehr, nämlich Treiberleitungen zugeführt werden.

In Fig. 4 ist eine Schaltung gezeigt, die die Ansteuerung

809881/0233

GE 977 002

zweier Elektroden mittels zweier Dioden und einer gemeinsamen Diodenzuführungsleitung ermöglicht. Durch diese Schaltung wird die Idee realisiert, zwei benachbarte Elektroden E1 und E2 über eine gemeinsame SchreibkopfZuführungsleitungen 225 zu unterschiedlichen Zeitpunkten ti und t2 zu erregen. Der Erregerpuls, der zum Zeitpunkt ti gegeben würde, hat zum Erregerpuls zum Zeitpunkt t2 eine unterschiedliche Polarität. Die Polarität des Schreibpulses zum Zeitpunkt ti wäre derart, daß dieser Impuls die Diode passieren könnte, d.h. er müßte eine negative Amplitude haben. Der Schreibpuls zum Zeitpunkt t2 wäre demnach positiv und könnte die Diode 223 passieren. Aus der Darstellung in Fig. 4 ist zu erkennen, daß die Dioden 224 und 223 entgegengesetzt geschaltet sind, die Diode 224 ist nur für negative Impulse in Richtung der Elektrode E1 durchlässig; die Diode 223 nur für positive Impulse in Richtung der Diode E2. Die Erzeugung von Impulsen unterschiedlicher Polarität zu bestimmten Zeitpunkten gehört zum Stand der Technik und ist nicht Gegenstand der Erfindung. Sie wird deshalb auch nicht näher beschrieben. Der positive Schreibpuls für die Elektrode E2 wird der Leitung 236 zugeführt. Die Leitung 236 führt auf das UND-Glied 234, dessen zweitem Eingang auf der Leitung 237 ein Synchronisationspuls zum Zeitpunkt t2 zugeführt wird. Der Ausgang des UND-Gliedes 234 wird über die Leitung 232 einer Verstärkerschaltung 231 zugeführt, deren Ausgang mit dem Schreibkopf über die Zuführungsleitung 225 zu den beiden Dioden 223 und 224 verbunden ist. Der positive Schreibpuls wird über die Diode 223 und die Leitung 229 der Elektrode E2 zugeführt.

Der negative Schreibpuls wird dem UND-Glied 234 über die Leitung 238 zugeführt. Dem zweiten Eingang des UND-Gliedes 234 wird über die Leitung 239 ein Synchronisationspuls zum Zeitpunkt ti zugeführt. Der Ausgang des UND-Gliedes 234 führt über die Leitung 233 zum Verstärker 231 und von dort

•09881/0239

GE 977 OO2

-χ-

aus über die gemeinsame Ausgangsleitung 225 zu den beiden Dioden 223 und 224, von denen jedoch nur die Diode 224 für das negative Signal leitend ist, so daß es über die Diode 224 und die Leitung 230 der Elektrode E1 zugeführt wird. Diese Schaltung der Ansteuerung zweier Elektroden mit entgegengesetzt geschalteten Dioden und Pulsen entgegengesetzter Polarität ermöglicht auch eine Minimierung der Zuführungsleitungen zum Schreibkopf um den Faktor 2. Die Dioden können leicht in integrierter Technik ausgeführt und auf dem Schreibkopf angeordnet werden. In diesem Zusammenhang sei nochmals hervorgehoben, daß die eigentliche Zuführungsleitung zum Elektrodenkopf die Leitung 225 ist.

008881/0233

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Vielfachelektrodenschrelbkopf für Elektroerosionsdrucker mit auf einer In Schreibrichtung ansteigenden Schräge angeordneten Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß

bei η Elektroden (ρ - 1, 2, 3 ...k ...η) die zweite Elektrode E2 bezüglich der ersten Elektrode El um S + Δχ horizontal versetzt 1st,

die dritte Elektrode E 3 bezüglich der zweiten Elektrode E2 um S + 2Δχ horizontal versetzt ist,

die vierte Elektrode E4 bezüglich der dritten Elektrode E3 um S + 3Δχ horizontal versetzt ist,

daß die (K+1)te Elektrode E(K+1) bezüglich der Kten Elektrode EK um S + ΚΔχ horizontal versetzt ist.

• 2. Verfahren zur Ansteuerung des Vielfachelektroden-

schreibkopfes nach Fig. 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
! die einzelnen Elektroden zu folgenden möglichen ! Zeitpunkten einen kurzzeitigen Schreibimpuls er-

ι halten:

die erste Elektrode E1 zum Zeitpunkt t,

j die zweite Elektrode E2 zum Zeitpunkt t + At, die dritte Elektrode E3 zum Zeitpunkt t + 2At, und die k-te Elektrode Ek zum Zeitpunkt t + (k-1)At, wobei der Elektrodenschreibkopf während der Zelt At,

609881/0239

die Distanz Δχ überstreicht.

3. Steuerschaltung zur Ansteuerung des Vielfachelektrodenschreibkopfes nach Anspruch 1, unter Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet/ daß jede der η-Elektroden dualverschlüsselt über m-Leitungen 21 adressierbar ist, wobei m die die Elektrodenanzahl η erfassende Zweierpotenz (2^m*n) ist, und daß diese m-Leitungen mit einem an sich bekannten Decodierschaltkreis 20 verbunden sind, dessen η-Ausgangsleitungen (1-32) über jeweils eine Torschaltung (101-132) zur Durchschaltung eines Schreibpulses mit jeweils einer Elektrode (E1-E32) verbunden sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Decodierschaltung 20 als integrierter Schaltkreis auf dem Vielfachelektrodenschreibkopf angeordnet ist.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und dadurch gekennzeichnet, daß so viele Elektroden über eine Zeitmultiplexleitung ansteuerbar sind, wie kurzzeitige Schreibpulse in der Zeit, in welcher sich der Schreibkopf um die Strecke S weiterbewegt, voneinander separierbar unterbringbar sind.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei benachbarten Elektroden eine gemeinsame Steuerleitung 225 zugeordnet ist, und daß diese Elektroden über entgegengesetzt gepolte Dioden 223, 224 mit Steuerpulsen entgegengesetzter Polarität ansteuerbar sind.

809881/0233