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Dokumentenidentifikation DE69103672T2 23.02.1995
EP-Veröffentlichungsnummer 0457574
Titel Aufzeichnungskopf mit zwei so übereinandergelegten Substraten, dass die Elektroden tragende Oberfläche eines Substrates der nicht Elektroden tragenden Oberfläche des anderen Substrates gegenüberliegt.
Anmelder NGK Insulators, Ltd., Nagoya, Aichi, JP
Erfinder Takeuchi, Yukihisa, Nishikamo-gun, Aichi-ken, JP;
Hirota, Toshikazu, NGK Insulators, Ltd., Nagoya-shi, Aichi-ken, JP
Vertreter Zimmermann, H., Dipl.-Ing.; Graf von Wengersky, A., Dipl.-Ing.; Kraus, J., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Busch, T., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 80331 München
DE-Aktenzeichen 69103672
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 15.05.1991
EP-Aktenzeichen 913043709
EP-Offenlegungsdatum 21.11.1991
EP date of grant 31.08.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.02.1995
IPC-Hauptklasse B41J 2/395
IPC-Nebenklasse B41J 2/335   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen einen Aufzeichnungskopf zum Aufzeichnen oder Drucken von Bildern wie Schriftzeichen und graphischen Darstellungen durch Anlegen eines elektrischen Stroms an ein Aufzeichnungsmedium, oder an ein band oder einen Film oder eine andere Art von Zwischenelement, das zwischen dem Aufzeichnungsmedium und dem Aufzeichnungskopf angeordnet ist. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung die Konstruktion eines distalen Endabschnitts eines- solchen Aufzeichnungskopfes, an dem der Kopf das Aufzeichnungsmedium oder Zwischenelement berührt.

Besprechung des Stands der Technik

Es wurden bislang verschiedene Typen von Aufzeichnungsköpfen zum Aufzeichnen durch Anlegen eines elektrischen Stroms an ein Aufzeichnungsmedium oder ein Zwischenelement vorgeschlagen. Siehe z.B. EP-A- 0 342 995. Insbesondere ist ein Aufzeichnungskopf mit einer laminaren oder aus mehreren Schichten bestehenden Struktur bekannt, der ein oder mehrere Substrate sowie eine Anordnung von Aufzeichnungselektroden und eine Anordnung von Rückleitungselektroden enthält, die durch das oder die Substrate abgestützt oder auf diesem oder diesen ausgebildet sind. Beispiele dieser Art von Aufzeichnungskopf sind in den Veröffentlichungsnummern 61- 35972, 62-292461, 54-141140, 58-12790 und 61-230966 der nicht geprüften offengelegten Japanischen Patentanmeldungen geoffenbart.

Wie in den oben angeführten Veröffentlichungen geoffenbart ist, ist der Aufzeichnungkopf der oben erwähnten Typen so eingestellt, daß ein elektrischer Strom an eine elektrische Widerstandsschicht oder eine leitende Schicht angelegt wird, die auf einem geeigneten Aufzeichnungsmedium oder einem geeigneten planaren Trägerzwischenelement in Form einer Folie, eines Films oder eines Bandes ausgebildet, darauf beschichtet oder davon getragen wird. Die elektrische Widerstandsschicht oder leitende Schicht kann auf einer Walze oder einem anderen Trägerelement ausgebildet sein oder eine Innenschicht des Aufzeichnungsmediums oder Trägerelementes darstellen. In einem Aufzeichnungsvorgang unter Verwendung eins Zwischenbandes oder einer Zwischenfolie mit einer elektrischen Widerstandsschicht und einer Farbschicht bewirkt z.B. ein über den Aufzeichnungskopf an die Widerstandsschicht angelegter Strom, daß durch die Widerstandsschicht Joule-Wärme erzeugt wird und das Farbmaterial in diesen erwärmten lokalen Bereichen schmilzt, verdampft oder diffundiert. Ab Folge davon wird das Farbmaterial auf die entsprechenden lokalen Bereiche des Aufzeichnungsmediums übertragen, sodaß ein schwarzes oder färbiges Bild entsteht. Wenn ein elektrischer Strom direkt an ein Aufzeichnungsmedium angelegt wird, werden die geeigneten lokalen Bereiche des Mediums aufgrund der durch einen elektrischen Strom erzeugten joule-Wärme oder aufgrund der Entfernung des Abdeckmaterials von der Mediumoberfläche in Folge einer darauf auftretenden elektrischen Entladung in geeigneter Weise gefärbt.

Die auf dem Aufzeichnungsmedium oder dem Trägerzwischenelement vorgesehene elektrische Widerstandsschicht kann eine elektrisch leitende Schicht, eine elektrisch leitende oder eine elektrische Widerstandsfarbschicht (die auch als farbtragende Schicht dient), eine wärmeempfindliche Schicht mit einem Elektrolyten oder jede andere Form von Schicht sein, durch die elektrischer Strom fließen kann.

In einem Aufzeichnungs- oder Druckvorgang durch den Aufzeichnungskopf zur Verwendung mit dem Aufzeichnungsmedium oder dem Trägerzwischenelement, wie dies oben beschrieben ist, müssen die Aufzeichnungselektroden und die Rückleitungselektrode(n) in elektrischem Kontakt mit der elektrischen Widerstandsschicht des Aufzeichnungsmediums oder des Trägerelements gehalten werden. Zu diesem Zweck sind die Elektroden, die in den bekannten, in den oben angeführten Veröffentlichungen geoffenbarten Aufzeichn ungköpfen verwendet werden, aus einem Material, das eine höhere Verschleißfestigkeit als das Material der Substratstruktur aufweist, und dem für die Köpfe verwendeten elektrisch isolierenden Schichtmaterial gebildet.

Die bloße Auswahl der für die Elektroden geeigneten Materialien, der Substratstruktur und der Isolierschicht reicht jedoch für das Aufrechterhalten des guten elektrischen Kontakts der Elektroden mit der elektrischen Widerstandsschicht über einen längeren Zeitraum nicht aus. Mit Zunahme der akkumulativen Betriebszeit des Aufzeichnungskopfes nützt sich eine der Aufzeichnungselektrodenanordnung und Rückleitungselektrodenanordnung mehr als die andere Elektrodenanordnung ab, was zu einem schlechten elektrischen Kontakt dieser Elektrodenanordnung mit der elektrischen Widerstandsschicht oder zu einer Trennung der Elektrodenanordnung vom Substrat aufgrund von dazwischen auftretender Reibung führt. Somit ist es schwierig, einen guten elektrischen Kontakt zwischen den Elektroden und der Widerstandsschicht über einen ausreichend langen Zeitraum aufrechtzuerhalten.

Um die ausgezeichneten Betriebseigenschaften des Aufzeichnungskopfes mit minimalem "Übersprechen" aufrechtzuerhalten und die Druckqualität zu verbessern, ist es erforderlich, daß der Abstand zwischen den Aufzeichnungselektroden und den Rückleitungselektroden klein und gleichbleibend ist. Wenn eine zwischen den beiden Elektrodenanordnungen befindliche elektrische Isolerschicht zur Erfüllung der obigen Bedingung eine relativ kleine Dicke aufweist, ist es bei der Herstellung des Aufzeichnungskopfes äußerst schwierig, eine solche Isolierschicht zu bilden oder ihre Dicke zu steuern. Weiters kann die Isolierschicht mit kleiner Dicke zu einer verringerten mechanischen Festigkeit des Aufzeichnungskopfes führen. Aus diesem Grund ist die obige Vorgangsweise zur Sicherstellung ausgezeichneter Betriebseigenschaften des Aufzeichnungskopfes nicht praktikabel.

Eine weitere Vorgangsweise, von der man annehmen kann, daß sie die hervorragenden Betriebseigenschaften des Aufzeichnungskopfes aufrechterhält, ist die Verwendung von zwei Substraten, die jeweilige Elektrodenanordnungen, d.h. Aufzeichnungslelektroden und Rückleitungselektroden, abstützen. Diese beiden Substrate sind durch einen Klebstoff verbunden, wobei eine elektrisch isolierende Schicht zwischen den Hauptflächen der beiden Substrate, auf denen die Elektrodenanordnungen ausgebildet sind, angeordnet ist. Diese laminare Struktur muß jedoch zwei Kleberschichten enthalten, eine zwischen der Isolierschicht und dem ersten Substrat und die andere zwischen der Isolierschicht und dem zweiten Substrat. Die Kleberschichten neigen dazu, unterschiedliche Dickewerte aufzuweisen, wobei dies von der Menge des aufgetragenen Klebstoffs oder der jeweiligen Auftragungsart des Klebstoffs abhängt. Weiters variiert die Dicke jeder Klebstoffschicht zumeist von einem Schichtabschnitt zum anderen. Dementsprechend ist es schwierig, den Abstand zwischen den Aufzeichnungs- und Rückleitungselektroden genau zu steuern; aus diesem Grund ist es schwierig, die durch den Aufzeichnungskopf erzielte Druckqualität zu verbessern.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Daher ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Aufzeichnungskopf zum Aufzeichnen durch Anlegen eines elektrischen Stroms an ein Aufzeichnungsmedium oder ein Zwischenelement vorzusehen, das zwischen dem Kopf und dem Medium angeordnet ist, welcher Aufzeichnungskopf einen ausgezeichneten elektrischen Kontakt der Elektroden mit dem Medium oder Zwischenelement sicherstellt, wobei zwischen den Aufzeichnungs- und Rückleitungselektroden ein konstanter Abstand eingehalten wird, um einen hochqualitativen Aufzeichnungsvorgang über einen längeren Verwendungszeitraum zu ermöglichen, während der Kopf gleichzeitig eine ausreichende mechanische Gesamtfestigkeit aufweist.

Das obige Ziel kann gemäß dem erfindungsgemäßen Prinzip erreicht werden, das einen Aufzeichnungskopf vorsieht, der betreibbar ist, einen elektrischen Strom an eine elektrische Widerstandsschicht anzulegen, die auf einem Aufzeichnungsmedium oder einem zwischen dem Medium und dem Aufzeichnungskopf angeordneten planaren Zwischenelement ausgebildet ist, und der zwei Substrate und zumindest eine auf einer der gegenüberliegenden Hauptflächen jedes der beiden Substrate ausgebildete Elektrode umfaßt, wobei die beiden Substrate und die Elektroden eingestellt sind, um an einem distalen Ende des Aufzeichnungskopfes in Kontakt mit der elektrischen Widerstandsschicht gehalten zu werden, worin zumindest eines der beiden Substrate eine elektrische Isoliereigenschaft und eine niedrigere Verschleißfestigkeit als die zumindest eine Elektrode aufweist, die auf dem zumindest einen Substrat ausgebildet ist, und worin jedes zumindest eine Substrat einen proximalen Abschnitt und einen distalen Endabschnitt aufweist, der sich vom proximalen Abschnitt über einen vorbestimmten Abstand zum Kontakt mit der elektrischen Widerstandsschicht erstreckt. Der distale Endabschnitt weist eine geringere Dicke als der proximale Abschnitt auf, wie dies in einer zur Ausdehnungsrichtung des distalen Endabschnitts senkrecht verlaufenden Richtung gemessen wird. Weiters sind die beiden Substrate so aufeinandergelegt, daß eine nicht-elektrodentragende der einander gegenüberliegenden Hauptflächen eines der beiden Substrate einer elektrodentragenden der einander gegenüberliegenden Hauptflächen des anderen Substrats zugewandt ist. Die zumindest eine Elektrode, die auf der oben erwähnten anderen Hauptfläche des oben erwähnten anderen Substrats angeordnet ist, liegt zwischen den beiden Substraten.

In dem wie oben konstruierten erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf kann der Abstand zwischen den Aufzeichnungs- und Rückleitungselektroden, der am distalen Ende des Kopfes gemessen wird, genau auf einen erwünschten Wert eingestellt werden, wodurch man den guten Kontakt der Elektroden mit der elektrischen Widerstandsschicht sicherstellt und eine hervorragende Druckqualität durch den Aufzeichnungskopf über einen längeren Zeitraum ermöglicht.

Die auf den beiden Substraten ausgebildeten Elektroden bestehen aus zumindest einer auf einem der beiden Substrate ausgebildeten Aufzeichnungselektrode und zumindest einer Rückleitungselektrode. In diesem Fall können die Aufzeichnungslelektrode(n) oder die Rückleitungselektrode(n) oder sowohl Aufzeichnungs- als auch Rückleitungselektrode(n) auf dem oder den geeigneten Substraten ausgebildet sein, deren Verschleißfestigkeit niedriger als jene der Elektrode(n) ist.

Der Aufzeichnungskopf kann weiters eine Verstärkungsschicht zum Verstärken eines dünnwandigen distalen Endabschnitts des Kopfes aufweisen, der/die den distalen Endabschnitt des oder der Substrate enthält. Das Substrat mit dem distalen Endabschnitt weist eine Ausnehmung auf, die die Dicke des distalen Endabschnitts bestimmt. Die Verstärkungsschicht greift zumindest teilweise in die Ausnehmung ein, um den distalen Endabschnitt des Kopfes zu verstärken. Die Verstärkungsschicht kann auch als wärmeabstrahlende Schicht wirken.

Im allgemeinen weist der Aufzeichnungskopf eine Vielzahl an Aufzeichnungselektroden und eine Vielzahl an den Aufzeichnungsleketroden entsprechenden Rückleitungselektroden oder eine einzige gemeinsame Rückleitungselektrode auf.

Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage des unten beschriebenen Ergebnisses entwickelt.

Zum Aufrechterhalten des guten elektrischen Kontakts der Elektroden mit der elektrischen Widerstandsschicht über einen längeren Verwendungszeitraum ist es vorteilhaft, die Elektroden relativ zu den Substraten solcherart anzuordnen, daß die Elektroden stromaufwärts der Substrate in Richtung der relativen Gleitbewegung der Widerstandsschicht angeordnet sind. Anders gesagt ist es vorteilhaft, die Elektroden auf einer der gegenüberliegenden Hauptflächen jedes Substrats auszubilden, die in die der Bewegungsrichtung der Widerstandsschicht entgegengesetzte Richtung gerichtet ist. Zu diesem Zweck sind die beiden elektrodentragenden Substrate gemäß dem erfindungsgemäßen Prinzip so aufeinandergelegt, daß die Hauptflächen der beiden Substrate, auf denen die Elektroden ausgebildet sind, die in die der Bewegungsrichtung der Widerstandsschicht entgegengesetzte Richtung gerichtet sind. Gemäß dieser Anordnung liegt die Hauptfläche eines der Substrate, auf dem die Elektroden nicht ausgebildet sind, der Hauptfläche des anderen Substrats gegenüber, auf dem die Elektroden ausgebildet sind. Die vorliegende Anordnung ist auch insofern vorteilhaft, als die Elektrode(n), die auf einem Substrat ausgebildet ist/sind, dessen Kontakt mit der Widerstandsschicht schlechter ist als jener der Elektrode(n), die auf dem anderen Substrat ausgebildet ist/sind, zum guten Kontakt mit der Widerstandsschicht (gemeinsam mit dem korrespondierenden Substrat) positioniert werden kann/können. Zum Beispiel kann/können die Elektrode(n), deren Kontakt relativ schlecht ist, während des Betriebs des Aufzeichnungskopfes näher zur Widerstandsschicht positoniert werden. Alternativ dazu kann das Substrat, das die Elektrode(n) abstützt, deren Kontakt mit der Widerstandsschicht relativ schlecht ist, aus einem Material gebildet werden, dessen Verschleißfestigkeit höher als die der anderen Elemente ist.

Die vorliegende Erfindung beruht auch auf dem folgenden Ergebnis. Das Vorsehen des dünnwandigen distalen Endabschnitts auf einem Substrat ist nämlich beim genauen Bestimmen des erwünschten, am distalen Ende des Kopfes gemessenen Abstands zwischen den Elektroden auf den beiden Substraten vorteilhaft. Genauer gesagt wird der Abstand zwischen den Aufzeichnungs- und Rückleitungselektroden durch die Dicke des dünnwandigen distalen Endabschnitts eines Substrats und die Dicke nur einer Klebeschicht bestimmt, die zwischen diesem einen Substrat und den Elektroden auf dem anderen Substrat angeordnet ist. Da der distale Endabschnitt problemlos mit hoher Präzision durch Bearbeiten des geeigneten Substrats gebildet werden kann und nur eine Kleberschicht zwischen diesem Substrat und den Elektroden auf dem anderen Substrat verwendet wird, kann der Abstand von Elektrode zu Elektrode mit vergleichsweise höherer Genauigkeit gesteuert werden. Da weiters der distale Endabschnitt des Substrats auch als Schicht zum elektrischen Isolieren der Elektroden auf den beiden Substraten dient, ist es nicht erforderlich, eine elektrisch isolierende Schicht mit einer kleinen Gesamtdicke zwischen den beiden Substraten anzuordnen. In dieser Hinsicht ist der erfindungsgemäße Aufzeichnungskopf relativ leicht herzustellen und weist eine relativ hohe mechanische Festigkeit auf.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Obige und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung derzeit bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungsformen in Verbindung mit den beigelegten Zeichnungen, worin:

Figuren 1-4 fragmentarische Aufriß-Querschnittsansichten verschiedener Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopfes entlang einer Ebene sind, die parallel zur Ausdehnungsrichtung der Elektroden verläuft;

Fig.5 eine fragmentarische perspektivische Ansicht des distalen Endabschnitts des Aufzeichnungskopfes von Fig.3 ist; und

Fig.6 eine fragmentarische perspektivische Ansicht des distalen Endabschnitts des Aufzeichnungskopfes von Fig.4 ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Bezugnehmend auf Figuren 14 sind vier verschiedene Ausführungsformen des gemäß des Prinzips der vorliegenden Erfindung konstruierten Aufzeichnungskopfes gezeigt, von denen jeder eine laminare oder aus vielen Schichten bestehende Struktur aufweist. In diesen Figuren gelten dieselben Bezugszeichen, um funktionell korrespondierende Elemente zu kennzeichnen. Im Betrieb wird ein Aufzeichnungsmedium oder Druckband oder ein anderes Zwischenelement relativ zum Aufzeichnungskopf von links nach rechts bewegt, wie dies in Figuren 1-4 durch Pfeile angezeigt ist.

In Figuren 1-4 kennzeichnet Bezugszeichen 2 ein erstes Substrat aus einem elektrisch isolierenden Material. Auf einer der einander gegenüberliegenden Hauptflächen des ersten Substrats 2 ist eine Anordnung an Aufzeichnungselektroden 6 in Form einer Vielzahl paralleler Streifen ausgebildet, die in der zu den Ebenen der Zeichnungsfiguren parallelen Richtung in einem gleichen Abstand voneinander angeordnet sind. Bezugszeichen 4 kennzeichnet ein zweites Substrat, das auch eine elektrisch isolierende Eigenschaft aufweist. Eine Anordnung an Rückleitungselektroden 8 in Form mehrerer beabstandeter paralleler Streifen ist auf einer Hauptfläche des zweiten Substrats 4 ausgebildet. Das erste und das zweite Substrat 2, 4 mit den Anordnungen der Aufzeichnungs- und Rückleitungselektroden 6, 8 sind solcherart durch eine Kleberschicht 10 miteinander verbunden, daß die Kleberschicht 10 zwischen der anderen, von den Aufzeichnungselektroden 6 entfernten, Hauptfläche des ersten Substrats 2 und der Hauptfläche des zweiten Substrats 4 angeordnet ist, auf dem die Rückleitungselektroden 8 ausgebildet sind. Die zwei Substrate 2, 4 sind so übereinander gelegt, um eine laminare Struktur zu bilden, daß die nicht-elektrodentragende Oberfläche des ersten Substrats 2 der Oberfläche des zweiten Substrats 4 gegenüberliegt, welche die Rückleitungselektroden 8 trägt, sodaß die Rückleitungselektroden 8 in der Masse der Kleberschicht 10 eingebettet sind.

Die Aufzeichnungsköpfe von Figuren 3 und 4 weisen eine Verstärkungsschicht 12 auf, die so ausgebildet ist, daß sie einen Endabschnitt der Hauptfläche der ersten Substrats 2 bedeckt, auf dem die Aufzeichnungselektroden 6 ausgebildet sind; weiters weisen sie eine wärmeabstrahlende Schicht 14 auf, die so ausgebildet ist, daß sie einen Endabschnitt der Hauptfläche des zweiten Substrats 4 abdeckt, auf dem die Rückleitungselektroden nicht ausgebildet sind. Diese Verstärkungs- und wärmeabstrahlende Schichten 12, 14 sind durch jeweilige Klebstoffschichten 10 mit den jeweiligen Substraten 2, 4 verbunden.

In den wie oben konstruierten Aufzeichnungsköpfen besteht das erste Substrat 2 aus einem Material, das auf guten Gleitkontakt der Elektroden 6, 8 mit einem Aufzeichnungsmedium oder einem planaren Trägerzwischenelement in Form einer Folie, eines Films oder eines Bandes ausgewählt ist. Genauer gesagt besteht das Substrat 2 aus einem Material, das eine niedrigere Verschleißfestigkeit als das Material der Elektroden 6, 8 aufweist. Vorzugsweise besteht das erste Substrat 2 aus einem Keramikmaterial, das eine niedrigere Verschleißfestigkeit und eine geringere Härte als das Material der Elektroden 6, 8 aufweist und leicht verarbeitet oder mit hoher Präzision geformt werden kann. Es ist besonders wünschenswert, das Substrat 2 aus einem Keramikmaterial zu bilden, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus folgenden Materialien besteht: sehr gut bearbeitbares, glimmerhältiges Glaskeramikmaterial; Tonerde (Al&sub2;O&sub3;) mit einer relativ niedrigen Verschleißfestigkeit; Bornitrid (BN); sehr gut bearbeitbares, bornitridhältiges Keramikmaterial; sehr gut bearbeitbares, borinitridhältiges Glaskeramikmaterial; sehr gut bearbeitbares, bornitrid- und aluminiumnitrid- (AIN) hältiges Keramikmaterial; und senr gut bearbeitbares, bornitrid- und aluminiumnitridhältiges Glaskeramikmaterial. Insbesondere ist das sehr gut bearbeitbare, glimmerhältige Glaskeramikmaterial bevorzugt zu verwenden.

Das erste Substrat 2 weist einen proximalen Abschnitt (den in Figuren 14 ersichtlichen oberen Abschnitt), der während des Betriebs des Kopfes vom Aufzeichnungsmedium entfernt angeordnet ist, sowie einen dünnwandigen distalen Endabschnitt 2a (den in den Figuren ersichtlichen unteren Abschnitt) auf, der sich über eine geeignete Länge oder einen geeigneten Abstand in der Richtung zum Aufzeichnungsmedium zum Gleitkontakt mit dem Aufzeichnungsmedium oder dem planaren Trägerzwischenelement erstreckt. Der dünnwandige distale Endabschnitt 2a weist eine Dicke "d" auf, die kleiner als die Dicke des proximalen Abschnitts ist, wobei sie in der Richtung gemessen wird, die zur Ausdehnungsrichtung des distalen Endabschniffs 2a vom proximalen Abschnitt senkrecht verläuft. Der distale Endabschnitt 2a, der eine Dicke "d" über eine Länge "L" aufweist, ensteht durch das Ausbilden einer Ausnehmung oder eines Ausschnitts im Endabschnitt einer der einander gegenüberliegenden Hauptflächen des Substrats 2. Mit dem auf diese Weise ausgebildeten dünnwandigen distalen Endabschnitt 2a weist der Aufzeichnungskopf einen korrespondierenden ausgenommenen distalen Endabschnitt auf.

Die Dicke "d" und die Länge "L" des distalen Endabschnitts 2a des ersten Substrats 2 werden in geeigneter Weise in Abhängigkeit von den Materialien des Substrats 2 und der Elektroden 6,8, der erforderlichen Eigenschaften des distalen Endabschnitts während eines Aufzeichnungsvorgangs und der erwünschten Güte des elektrischen Kontakts der Elektroden 6,8 mit der Widerstandsschicht des Aufzeichnungsmediums oder planaren Trägerzwischenelements bestimmt. Im allgemeinen beträgt die Dicke "d" vorzugsweise 150 um oder weniger, noch bevorzugter liegt sie in einem Bereich von 25-90 um, während die Länge "L" vorzugsweise in einem Bereich von 50-4000 um, noch bevorzugter in einem Bereich von 100-1000 um liegt.

Der dünnwandige distale Endabschnitt 2a des ersten Substrats kann durch Schleifen, Spalten oder ein anderes Präzisionsbearbeiten des Substrats 2 gebildet werden, sodaß eine Ausnehmung oder ein Ausschnitt im Endabschnitt von zumindest einer der einander gegenüberliegenden Hauptflächen des Substrats 2 entsteht, damit der Ausschnitt eine erwünschte Tiefe in Abhängigkeit von der Dicke "d" des distalen Endabschnitts 2a aufweist. Nach dem Bilden des distalen Endabschnitts 2a werden die Aufzeichnungselektroden 6 auf einer der einander gegenüberliegenden Hauptflächen des ersten Substrats 2 gebildet. Im Falle des Aufzeichnungskopfes von Fig.2 werden die Aufzeichnungselektroden 6 auf der Hauptfläche des Substrats 2 gebildet, die zum Bilden des distalen Endabschnitts 2a nicht maschinell oder auf andere Weise bearbeitet wird. In diesem Fall kann das Substrat 2 zum Bilden des distalen Endabschnitts 2a geformt werden, nachdem die Elektroden 6 auf dem Substrat 2 gebildet sind. Es ist auch möglich, anfänglich das den distalen Endabschnitt 2a aufweisende Substrat 2 zu bilden. Weiters können ein dünnwandiges Substratelement und ein dickwandiges Substratelement miteinander verbunden werden, um das Substrat 2 mit dem dünnwandigen distalen Endabschnitt 2a zu bilden.

In den Beispielen von Figuren 1-4 entsteht der distale Endabschnitt 2a durch das Bilden einer geneigten Schulterfläche angrenzend an das proximale Ende des distalen Endabschnitts 2a. Die Schulterfläche ist relativ zur Seitenfläche des distalen Endabschnitts 2a mit der Länge "L" geneigt, sodaß diese zwei Flächen außerhalb des Substrats 2 einen stumpfen Winkel bilden. Die geneigte Schulterfläche kann jedoch durch eine Schulterfläche, die zur Ausdehnungsrichtung des distalen Endabschnitts 2a senkrecht (zur Richtung der Dicke "d" parallel) verläuft, oder durch eine abgerundete Schulterfläche oder Ausrundung ersetzt sein, die einen geeigneten Bogen radius aufweist und in der Seitenfiäche des distalen Endabschnitts 2a endet.

Das zweite Substrat 4 besteht vorzugsweise aus demselben oder einem ähnlichen Material wie das erste Substrat 2, um zahlreiche Vorteile wie verringerte Wärmespannungen an der Verbindungsgrenzfläche zwischen den beiden Substraten 2,4 und das gleiche Reibungsverhalten hinsichtlich der elektrischen Widerstandsschicht des Aufzeichnungsmediums oder planaren Trägerzwischenelements zu erzielen. Zur Erreichung eines guten Kontakts der Rückleitungselektroden 8 mit der elektrischen Widerstandsschicht besteht das zweite Substrat 4 vorzugsweise aus einem Element mit relativ hoher Verschleißfestigkeit, das aus den Elementen mit niedriger Verschleißfestigkeit ausgewählt ist, die aus der Gruppe folgender Materialien ausgewählt sind: oben beschriebene, für das erste Substrat 2 verwendete Materialien; Al&sub2;O&sub3;; AIN mit einer Dicke von 100 um oder weniger, und BN-hältiges AIN.

Die Dicke des zweiten Substrats 4 beträgt vorzugsweise 100 um oder weniger. Die Hauptfläche des zweiten Substrats 4, auf dem die Elektroden 8 ausgebildet sind, entspricht der Form nach der Oberfläche der ersten Substrats 2, auf dem die Elektroden 6 nicht ausgebildet sind. In den Beispielen von Figuren 1 und 3 weist das zweite Substrat 4 eine planare Form auf. Im Beispiel von Fig.2 weist das zweite Substrat 4 einen dickwandigen distalen Endabschnitt auf, der in den dünnwandigen distaien Endabschnitt 2a des ersten Substrats eingreift. Im Beispiel von Fig.4 weist das zweite Substrat 4 einen dünnwandigen distalen Endabschnitt 4a auf, der dem distalen Endabschnitt 2a ähnelt.

In den Aufzeichnungsköpfen von Figuren 3 und 4 sind die verstärkende und die wärmeabstrahlende Schicht 12, 14 wie oben beschrieben vorgesehen. Die Verstärkungsschicht 12 ist mit der Kleberschicht 10 an den Endabschnitt der Oberfäche des ersten Substrats 2 gebunden, auf dem die Aufzeichnungselektroden 6 ausgebildet sind und das den Auschnitt aufweist, der den distalen Endabschnitt definiert. Diese Verstärkungsschicht 12 verstärkt den dünnwandigen distalen Endabschnitt 2a des Substrats 2, sodaß ein Abschnitt der Verstärkungsschicht 12 in den im distalen Ende des Substrats 2 ausgebildeten Ausschnitt eingreift. Die wärmebsstrahlende Schicht 14 ist mit einer anderen Kleberschicht 10 an die Oberfläche des zweiten Substrats 4 gebunden, auf dem die Rückleitungselektroden 8 nicht ausgebildet sind. Die wärmeabstrahlende Schicht 14 besteht aus Bornitrid, Aluminiumnitrid oder einem anderen Material, das einen hohen Grad an Wärmeleitfähigkeit aufweist.

Das Vorsehen der Verstärkungsschicht 12 zum Verstärken des dünnwandigen distalen Endabschnitts 2a des Substrats 2 bedeutet, daß eine Beschichtung nicht vorhanden ist, die ansonsten das distale Ende des Aufzeichnungskopfes abdeckt und die sich aufgrund des Gleitkontakts mit dem Aufzeichnungsmedium oder dem planaren Trägerzwischenelement durch Reibung abnützt oder vom Kopf trennt. Aufgrund des Abnützens einer solchen Beschichtung können sich aus der Beschichtung entfernte Teilchen zwischen den Enden der Elektroden 6,8 und dem Aufzeichnungsmedium oder Trägerzwischenelement verfangen, was zu einer Verschlechterung der Druckqualität durch den Aufzeichnungskopf führt.

Die in den Aufzeichnungsköpfen von Figuren 3 und 4 vorgesehene Verstärkungsschicht 12 ist vorzugsweise ein Folienelement, das niedrigere Verschleißfestigkeits- und Härtewerte als das Material der Elektroden 6,8 aufweist. Zu besonders bevorzugten Folienelementen für die Verstärkungsschicht 12 zählen eine sehr gut bearbeitbare Glaskeramikschicht, die glimmerhältig ist oder nicht, eine sehr gut bearbeitbare Keramikschicht und eine Metallschicht, deren Oberfläche einer elektrischen Isolierbehandlung unterzogen wird oder nicht. Wenn die Verstärkungsschicht 12 aus einer Schicht eines Materials mit hoher Wärmeleitfähigkeit wie Bornitrid, Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid besteht, kann die Verstärkungsschicht 12 auch als wärmeabstrahlende Schicht dienen. Wenn die Verstärkungsschicht 12 aus dem gleichen Material wie das erste Substrat 2 besteht, d.h. wenn das Material der Schicht 12 denselben Wärmedehungskoeffizienten wie das Substrat 2 aufweist, ist der Aufzeichnungskopf wirksam vor Wärmespannungen zwischen dem Substrat 2 und der Verstärkungsschicht, vor Abtrennung der Schicht 12 vom Substrat und vor einer Verwerfung oder Verformung der Schicht 12 geschützt.

Die mit der von den Rückleitungselektroden fernliegenden Hauptfläche des zweiten Substrats 4 verbundene wärmeabstrahlende Schicht 14 besteht im allgemeinen aus einem ähnlichen Material wie die Verstärkungsschicht 12. Die wärmeabstrahlende Schicht 14 strahlt nicht nur Wärme ab, sondern verstärkt auch den distalen Endabschnitt des Aufzeichnungskopfes. Die wärmeabstrahlende Schicht 14 kann jedoch auch nur zum Verstärken des Kopfes verwendet werden, wenn die Verstärkungsschicht 12 auch eine wärmeabstrahlende Funktion erfüllt.

jede zum Verbinden des ersten und zweiten Substrats 2,4 mit der Verstärkungs- und Wärmeabstrahlungsschicht 12,14 verwendete Kleberschicht kann ein anorganischer Klebstoff, der z.B. Tonerde, Silika, Bornitrid oder ein anderes anorganisches Material enthält, oder ein Klebstoff auf Harzbasis sein, der z.B. Epoxy, Phenol oder Polyimid enthält. Alternativ dazu kann die Kleberschicht 10 eine Mischung eines anorganischen Materials wie Tonerde, Silika oder Bornitrid und einem Harz sein. Unter diesen Klebstoffen wird ein anorganischer Klebstoff, der Tonerde, Silika, Bornitrid oder ein anderes anorganisches Material enthält, am bevorzugtesten verwendet.

Die Aufzeichnungselektroden 6 und Rückleitungselektroden 8, die auf den jeweiligen Hauptflächen des ersten und zweiten Substrats 2,4 ausgebildet sind, bestehen aus einem elektrisch leitenden Material, das einen höheren Grad an Verschleißfestigkeit aufweist als das Material des ersten Substrats 2, das die Aufzeichnungselektroden 6 trägt. Vorzugsweise ist ein Hauptanteil des elektrisch leitenden Materials für die Elektroden 6,8 aus der Gruppe ausgewählt, die aus folgenden Materialien besteht: aus Metallen wie Chrom, Titan, Tantal und Zirkon; und aus Verbindungen dieser Metalle. Diese Materialien werden aufgrund ihrer vergleichsweise hohen Verschleißfestigkeit und ihrer vergleichsweise niedrigen Verbrauchsrate in Folge einer elektrischen Wirkung während der Verwendung des Kopfes bevorzugt verwendet. Insbesondere werden Chrom und eine chromhältige Legierung oder Verbindung als Hauptkomponente des elektrisch leitenden Materials für die Elektroden 6,8 bevorzugt verwendet. Am bevorzugtesten bestehen die Elektroden hauptsächlich aus einer Legierung oder Verbindung, die sowohl Chrom als auch Stickstoff enthält. Die Elektroden 6,8 können durch einleitendes Bilden von jeweiligen Filmen des ausgewählten elektrisch leitenden Materials hergestellt werden. Dabei wendet man ein geeignetes Verfahren an wie Sputtern, Abscheiden aus deer Dampfphase, Ionenplattieren, CVD (chemisches Abscheiden aus deer Dampfphase), Beschichten, Bedrucken oder Plattieren an, bevor die Filme durch ein geeignetes Verfahren wie Ätzen oder Abtragen in die jeweiligen Anordnungen beabstandeter paralleler Elektrodenstreifen 6,8 gebracht werden. Es ist wünschenswert, daß die Elektroden 6,8 eine Dicke von zumindest 1 um aufweisen. Gegebenenfalls werden die Elektroden 6,8 mit Nickel, Zinn, Chrom, Kupfer, Gold oder einem anderen geeigneten Metall plattiert.

Bezugnehmend auf die schematischen perspektivischen Ansichten der Figuren 5 und 6 sind Aufzeichnungsköpfe dargestellt, deren Schnittansichten des distalen Endabschnitts jeweils in den Figuren 3 bzw. 4 gezeigt werden. Im Betrieb wird der Aufzeichnungskopf solcherart in Gleitkontakt mit der elektrischen Widerstandsschicht des Aufzeichnungsmediums oder Trägerzwischenelements bewegt, daß die elektrische Widerstandsschicht, wie aus Figuren 5 und 6 ersichtlich, nach oben oder, wie aus Figuren 3 und 4 ersichtlich, nach rechts bewegt wird. Diese Richtung der Relativbewegung zwischen Aufzeichnungskopf und Widerstandsschicht ist zur Erreichung einer höheren Stabilität des elektrischen Kontakts zwischen den Elektroden 6,8 und der Widerstandsschicht vorteilhaft.

Die Testproben der in Figuren 3 und 4 (Figuren 5 und 6) dargestellten Aufzeichnungsköpfe) wurden folgendermaßen hergestellt.

Das erste Substrat 2 wurde aus einer sehr gut bearbeitbaren glimmerhältigen Glaskeramikplatte gebildet, und ein durch Sputtern auf einer der einander gegenüberliegenden Hauptflächen der Glaskeramikplatte aufgebrachter Chromfilm wurde mittels eines Photoätzverfahrens mit einem Muster versehen, um eine Anordnung voneinander beabstandeter paralleler Chromstreifen zu bilden. Diese Chromstreifen wurden in einer Stickstoffgas- und Wasserstoffgas enthaltenden Atmosphäre wärmebehandelt. Somit wurde eine Anordnung der Aufzeichnungselektroden 6 in Form von 480 Chromstreifen auf dem ersten Substrat 2 gebildet, wobei die Elektrodenstreifen 6 einen Abstand von 125 um zwischeneinander aufweisen. jeder Elektrodenstreifen 6 weist eine Breite von 70 um und eine Dicke von 6 um auf. Der distale Endabschnitt 2a des Substrats 2 weist eine Dicke "d" von 70 um und eine Länge von 1000 um auf.

Das zweite, für den Aufzeichnungskopf der Figuren 3 und 5 verwendete Substrat 4 wurde aus einer 100 um-dicken Al&sub2;O&sub3;-platte gebildet. Das Substrat 4 für den Aufzeichnungskopf der Figuren 4 und 6 wurde aus einer glimmerhältigen, sehr gut bearbeitbaren Glaskeramikplatte hergestellt, welche die gleiche Konfiguration wie das erste Substrat 2 aufweist. Auf einer der einander gegenüberliegenden Hauptflächen des zweiten Substrats 4 wurde eine Anordnung an Rückleitungselektroden 8 in gleicher Weise wie die Aufzeichnungselektroden 6 gebildet.

Die Verstärkungsschicht 12 wurde durch maschinelles Bearbeiten einer sehr gut bearbeitbaren glimmerhältigen Glaskeramikplatte gebildet, die der für das erste Substrat 2 verwendeten Glaskeramikplatte ähnelt. Die wärmeabstrahlende Schicht 14 wurde als Schicht 14 des Aufzeichnungskopfes der Figuren 4 und 6 aus einer Bornitridplatte gebildet (durch maschinelles Bearbeiten der Bornitridplatte). Die so hergestellte Verstärkungsschicht 12, das erste und zweite Substrat 2,4 und die wärmeabstrahlende Schicht 14 wurden übereinandergelegt und mit einem Tonerdeenthaltenden anorganischen Klebstoff miteinander verbunden, wie dies aus Figuren 5 und 6 ersichtlich ist, worin der Klebstoff mit 10 bezeichnet ist. Somit wurden die Aufzeichnungsköpfe der Figuren 5 und 6 jeweils mit einer Laminarstruktur hergestellt.

Die wie oben hergestellten Aufzeichnungsköpfe wurden, eingebaut in einer Aufzeichnungsvorrichtung, geprüft, wobei die Elektroden 6,8 mit der elektrischen Widerstandsschicht auf einer farbtragenden Zwischenschicht, die zwischen einem Aufzeichnungspapier und dem Aufzeichnungskopf angeordnet war, während sich wiederholender Druckzyklen in Gleitkontakt gehalten wurden. Es wurde die Qualität der durch die einzelnen Aufzeichnungsköpfe gedruckten Bilder bewertet. Die Prüfung ergab zufriedenstellende Ergebnisse auf allen Prüfproben, und zwar eine ausreichend hohe Dichte und Klarheit oder Schärfe der gedruckten Bilder sowie einen ausgezeichneten Kontaktzustand der Elektroden 6,8 hinsichtlich der farbtragenden Zwischenfolie.


Anspruch[de]

1. Aufzeichnungskopf, der betreibbar ist, um elektrischen Strom an eine elektrische Widerstandsschicht anzulegen, die auf einem Aufzeichnungsmedium oder einem ebenen Zwischenelement ausgebildet ist, das zwischen dem genannten Medium und dem Aufzeichnungskopf angeordnet ist, zwei Substrate umfassend, wobei zumindest eine Elektrode auf einer von gegenuberliegenden Hauptflächen iedes der beiden Substrate ausgebildet ist, wobei die genannten beiden Substrate und die genannten Elektroden so ausgebildet sind, um an einem distalen Ende des Aufzeichnungskopfes mit der genannten elektrischen Widerstandsschicht in Kontakt gehalten zu werden, dadurch gekennzeichnet, daß:

zumindest eines der genannten beiden Substrate (2, 4) eine elektrisch isolierende Eigenschaft und eine niedrigere Verschleißfestigkeit als die zumindest eine genannte Elektrode (6, 8) aufweist, die an dem zumindest einen genannten Substrat ausgebildet ist;

jedes zumindest eine genannte Substrat einen proximalen Abschnitt und einen distalen Endabschnitt (2a, 4a) aufweist, der sich zum Kontakt mit der genannten elektrischen Widerstandsschicht in einem vorbestimmten Abstand (L) vom proximalen Abschnitt weg erstreckt, wobei der genannte distale Endabschnitt eine Dicke (d) aufweist, die in einer zur Erstreckungsrichtung des genannten distalen Endabschnitts senkrechten Richtung kleiner als iene des genannten oroximalen Abschnitts ist: und daß

die genannten beiden Substrate (2, 4) übereinandergelegt sind, sodaß eine nicht-elektrodentragende der genannten gegenuberliegenden Hauptflächen eines der genannten beiden Substrate einer elektrodentragenden der genannten gegenüberliegenden Hauptflächen des anderen Substrats zugewandt ist.

2. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 1, worin die genannte zumindest eine Elektrode auf einem der genannten beiden Substrate (2, 4) aus zumindest einer Aufzeichnungselektrode (6) besteht, während die genannte zumindest eine Elektrode auf dem anderen der genannten beiden Substrate aus zumindest einer Rückleiterelektrode (8) besteht, wobei die genannten beiden Substrate aus jeweiligen Materialien gebildet sind, die eine geringere Verschleißfestigkeit aufweisen als jene der Auszeichnungs- und Rückleiterelektroden.

3. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, der weiters eine Verstarkungsschicht (12, 14) zum Verstärken eines dünnwandigen distalen Endabschnitts des Kopfes umfaßt, der den genannten distalen Endabschnitt (2a, 4a) des zumindest einen der genannten beiden Substrate enthält, wobei jedes zumindest eine genannte Substrat eine Ausnehmung aufweist, welche die genannte Dicke (d) des genannten distalen Endabschnitts bestimmt, wobei die Verstärkungsschicht zumindest teilweise in die genannte Ausnehmung eingreift.

4. Aufzeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Dicke des genannten distalen Endabschnitts (2a, 4a) 150 um oder weniger ist.

5. Aufzeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Dicke des genannten distalen Endabschnitts (2a, 4a) innerhalb eines Bereichs von 25 - 90 um liegt.

6. Aufzeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die Länge des genannten distalen Endabschnitts innerhalb eines Bereichs von 50 - 4000 um liegt.

7. Aufzeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die Länge des genanntes distalen Endabschnitts innerhalb eines Bereichs von 100 - 1000 um liegt.

3. Aufzeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin jedes genannte zumindest eine der beiden Substrate, das eine niedrigere Verschleißfestigkeit aufweist, aus einem Material besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus: ausgezeichnet verarbeitbarem glimmerhältigen Glaskeramikmaterial; Aluminiumoxid mit einer relativ geringen Verschleißfestigkeit; Bornitrid; ausgezeichnet verarbeitbarem bornitridhältigen Keramikmaterial; ausgezeichnet verarbeitbarem bornitridhältigen Glaskeramikmaterial; ausgezeichnet verarbeitbarem bornitrid- und aluminiumnitridhältigen Keramikmaterial; und ausgezeichnet verarbeitbarem bornitrid- und aluminiumnitridhältigen Glaskeramikmaterial

9. Aufzeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin die genannte zumindest eine auf jedem der beiden Substrate ausgebildete Elektrode aus einem elektrisch leitenden Material gebildet ist, dessen Hauptkomponente aus einem Metall besteht, das zumindest ein Material enthält, das aus der Gruppe bestehend aus Chrom, Titan, Tantal und Zirkonium oder einer Verbindung davon ausgewählt ist.

10. Aufzeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin jedes der genannten beiden Substrate den genannten distalen Endabschnitt aufweist.







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