DE2331536A1

DE2331536A1 - Einrichtung mit einem thermographischen druckkopf und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE2331536A1
Application number: DE2331536A
Authority: DE
Inventors: John Joseph O'neill; John Louis Vossen
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1972-06-21
Filing date: 1973-06-20
Publication date: 1974-01-17
Also published as: GB1389387A; US3736406A; DE2331536C3; JPS5340456B2; AU476058B2; AU5698773A; FR2190057A5; IT986440B; SE392840B; JPS4958841A; NL7308317A; CH567305A5; CA990341A; DE2331536B2

Description

7520-73/Dr.v.B/Ro.
RCA 65,931
US-Ser.No. 264,832
Filed: June 21, 1972

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Einrichtung mit einem thermographischen Druckkopf und Verfahren zu dessen Herstellung.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen thermographischen Druckkopf und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Der neue Druckkopf eignet sich besonders für die Codierung von Etiketten, die an Packungen anzubringen sind, z.B. für einen Supermarkt, zur Identifizierung des Geschäfts, des Herstellers, der Menge und/oder des Preises der Packung.

Es ist bekannt, Packungen mit Etiketten zu versehen, die einen Code aus einer Anzahl konzentrischer Ringe aufweisen, der mit einem Laserstrahl gelesen werden kann. Um praktisch brauchbar zu sein, muß man mit einer Einrichtung zum Markieren oder

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Codieren von Etiketten in einem Supermarkt mit dem gleichen Druckkopf pro Sekunde etwa ein Etikett drucken können. Wenn man 40 Coderinge und etwa 3 oder 4 Markierungs- oder Kennzeichenringe verwendet, kann man mit einem 10-zifferigen Markierungscode arbeiten. Aus praktischen Gründen soll die Breite jedes gedruckten Ringes jedoch etwa 280 ,um + 25,Um betragen und die Ringe sollen gleichförmig und reproduzierbar sein. Die bisher in Betracht gezogenen Etikettendruckeinrichtungen lassen jedoch alle aus einem oder mehreren der folgenden Gründe zu wünschen übrig: Hohe Kosten, langsame Arbeitsgeschwindigkeit, schwieriges Auswechseln der Druckmuster und komplizierte mechanische Konstruktion. Es ist z.B. bekannt, mit vorgedruckten Etiketten, elektrographischen und elektrophotographischen Verfahren sowie Kugelschreibern, die mittels einer Magnetspule betätigt werden, zu arbeiten, alle diese Einrichtungen weisen jedoch einen oder mehrere der oben erwähnten Mängel auf.

Durch die Erfindung werden diese Mängel weitestgehend vermieden.

Eine Einrichtung, die sich insbesondere dazu eignet, um an Packungen Etiketten anzubringen, die einen Code mit mehreren konzentrischen Ringen enthalten und mit einem Lichtbündel ablesbar sind, enthält gemäß der Erfindung ein thermographisches Druckwerk mit einem thermographischen Druckkopf, welcher eine mehrschichtige Struktur auf einem elektrisch isolierenden Substrat enthält. Eine erste Schicht aus elektrisch leitfähigem Material umfaßt eine Vielzahl von getrennten Anschlußleitungen. Eine zweite Schicht aus elektrisch isolierendem Material ist auf der ersten Schicht angeordnet und eine dritte Schicht aus elektrisch leitfähigem Material enthält eine Vielzahl von getrennten elektrischen Leitern, die bestimmte Anschlüsse der ersten Schicht durch Durchbrüche kontaktieren, welche in der isolierenden zweiten Schicht gebildet sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines thermographischen Druckkopfes gemäß der Erfindung enthalten die erste und die dritte Schicht aus elektrisch leitfähigem Material Molybdän und das Verhältnis des spezifischen Flächenwiderstandes der dritten Schicht zu dem der ersten Schicht

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liegt zwischen 2,7 und 10.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines thermographischen Druckkopfes für eine Einrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die oberste (dritte) Metallschicht des thermographischen Druckkopfes gemäß Fig. 1, welche mehrere konzentrische Ringe enthält;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die unterste (erste) Metallschicht des thermographischen Druckkopfes gemäß Fig. 1, welche mehrere getrennte Anschlußleitungen enthält;

Fig. 4-11 geschnittene Teilansichten des thermographischen Druckkopfes während verschiedener Stufen einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens gemäß der Erfindung; der Maßstab dieser Figuren ist größer als der der vorangegangenen Figuren; und

Fig. 12 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer einen thermographischen Druckkopf der oben dargestellten Art enthaltenen Einrichtung zum Drucken von Etiketten auf thermographisches Papier.

In Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein thermographischer Druckkopf 10 dargestellt, mit dem, wenn er entsprechend mit Energie versorgt wird, Etiketten auf handelsüblichem thermographischen Papier mit einer Geschwindigkeit von etwa einem Etikett pro Sekunde gedruckt werden können. Der Druckkopf IO enthält eine mehrschichtige Struktur auf einem Substrat 12 aus elektrisch isolierendem Material, z.B. einer Scheibe aus Hart- oder Geräteglas, wie es z.B. unter dem Handelsnamen "Pyrex" im Handel ist. Auf der Oberfläche 14 der einen Seite des Substrats 12 befindet sich eine erste Schicht 13 (Fig. 3), welche eine Vielzahl von getrennten, relativ schmalen, länglichen Anschlußleitungen 16 und eine im Vergleich zu diesen wesentlich größere gemeinsame Anschlußleitung 18 aus elektrisch leitfähigem

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Material bildet, wie in Fig. 3 genauer dargestellt ist.

Die länglichen Anschlußleitungen 16 verlaufen in radialen Richtungen bezüglich eines gemeinsamen Punktes und weisen zum Anschließen dienende Klemmenteile 17 auf, die parallel zueinander verlaufen. Die gemeinsame Anschlußleitung 18 hat einen halbkreisförmigen Bereich, von dem ein zum Anschluß dienender Klemmenteil 20 vorspringt.

Über den Anschlußleitungen 16 und 18 der ersten Schicht 13, von diesen jedoch durch eine dünne zweite Schicht 28 (Fig. 10) aus Isoliermaterial getrennt, ist eine dritte Schicht 21 (Fig. 2) aus elektrisch leitfähigem Material angeordnet, welche eine Vielzahl von durch enge Abstände getrennten Leitern in Form konzentrischer Ringe, die einen kreisförmigen Fleck 24 umgeben, bildet. Jeder Ring 22 ist mit der gemeinsamen Anschlußleitung 18 und einer eigenen Anschlußleitung 16 durch Öffnungen 30 verbunden, welche in der trennenden Isolierschicht 28 gebildet sind. Die Konstruktion des Druckkopfes 10 geht noch besser aus der Beschreibung eines Verfahrens zu seiner Herstellung hervor, das unter Bezugnahme auf die Fig. 4-11 erläutert wird.

Bei der Konstruktion des Druckkopfes 10 müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden. Der Druckkopf IO ist im wesentlichen eine Dünnschicht-Heizvorrichtung, deren Ringe 22 jeweils zwei Anschlußleitungen (16 und 18) aufweisen, die sie jeweils an um 180° getrennten Stellen kontaktieren. Da die Ringe 22 konzentrisch sind, ist der Druckkopf 10 eine Metallisierungsstruktur mit mehreren Ebenen, welche die beiden (obere und untere) metallische^ Schichten 13 und 21 enthält, die durch die Isolierschicht 28 getrennt sind, durch die Öffnungen 30 (Fig. 8) geätzt sind, um die erste und dritte, jeweils durch Metallisierung erzeugte Schicht 13 und 21 an gewünschten Kontaktstel-."¹Bn zu verbinden.

Der spezifische Widerstand des Ringmusters der Heizvorrichtung soll so groß sein, daß man bei der Erhitzung mit mäßigen Stromdichten arbeiten kann, jedoch nicht so groß, daß

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zu hohe Spannungen erforderlich werden. Die isolierende zweite Schicht 28 und das Substrat 12 sollen eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit haben, um ein rasches Abkühlen der Ringe 22 zwischen den einzelnen Druckvorgängen zu ermöglichen, jedoch keine zu hohe Wärmeleitfähigkeit, damit keine zu hohen Spannungen erforderlich werden. Ferner soll die Wärmeleitfähigkeit der Isolierschicht 28 und des Substrats 12 so groß sein, daß sich die Ringe 22 zwischen den Druckvorgängen rasch abkühlen können, jedoch nicht so groß, daß sie während des Druckzyklus übermäßig viel Wärme von den Ringen 22 aufnehmen. Der spezifische Widerstand der Anschlußleitungen 16 und 18 soll kleiner sein als der der Ringe, jedoch nicht so klein, daß sie während des Druckzyklus zu viel Wärme aufnehmen oder ableiten. Die Isolierschicht 28 soll einem Mehrfachen der höchsten Spannung, die in der Anordnung verwendet wird, standzuhalten vermögen und die ganze Struktur soll sehr robust und kratzfest sein und ihre Parameter im Gebrauch nicht nennenswert ändern.

Bei einem bevorzugten Verfahren zum Herstellen eines thermographischen Druckkopfes der oben genannten Art geht man von einem Substrat 12 aus, von dem in Fig. 4 ein Teil im Schnitt dargestellt ist; es kann z.B. aus Hartglas, wie es unter dem Warenzeichen Corning Code 7740 Pyrex-Glas im Handel ist, bestehen. Ein solches Substrat 12 hat eine ausgezeichnete chemische Resistenz, einen mäßigen thermischen Expansionskoeffizienten (3,3 χ 10 /⁰C), es ist unempfindlich gegen Wärmeschocks und kann bei Temperaturen bis zu 490 °C verarbeitet werden, ohne weich zu werden. Die Wärmeleitfähigkeit des Substrats beträgt etwa 0,01 W/cm K. Ein zweckmäßiges Substrat 12 ist eine kreisförmige Scheibe mit einem Durchmesser von etwa 76 mm und einer Dicke von etwa 3,17 mm.

Auf die Oberfläche 14 der oberen Seite des Substrats 12 wird eine erste Schicht 13 aus elektrisch leitfähigem Material aufgebracht, wie in Fig. 5 dargestellt ist. Die erste Schicht ist eine zusammengesetzte Schicht, welche eine relativ dünne untere Lage aus einem Metall, wie z.B. Chrom, Titan, Hafnium, Tantal oder Legierungen hieraus, sowie eine im Vergleich hierzu

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wesentlich dickere obere Lage aus Molybdän enthält. Die relativ dünne Lage der zusammengesetzten ersten Schicht 13 wird zuerst auf die Oberfläche 14 des Substrats 12 aufgebracht, z.B. durch Aufdampfen oder Kathodenzerstäubung/ wie es an sich bekannt ist. Dies hindert die vergleichsweise dickere obere Lage aus Molybdän am Rekristallisieren, da es erforderlich ist, die Molybdänschicht auf einer metallischen Unterlage niederzuschlagen. Chrom wird den anderen Metallen, die oben in Verbindung mit der dünneren unteren Lage erwähnt wurden, vorgezogen, da Molybdän und Chrom mit dem gleichen Ätzmittel geätzt werden können. Die dickere obere Lage aus Molybdän wird auf die vorzugsweise aus Chrom bestehende Lage durch Zerstäuben mit einer hochfrequenzinduzier ten Spannung (-150 V) niedergeschlagen. Die Chromschicht ist zwischen 500 und 1000 8 dick während die Molybdänschicht eine Dicke von etwa 10 000 S. aufweist.

Die in Fig. 3 dargestellten Anschlußleitungen 16 und 18 werden durch ein bekanntes photolithographisches Verfahren gebildet. Hierbei wird z.B. die erste (zusammengesetzte) Schicht 13 mit einem Photolack überzogen, mittels einer Photomaske entsprechend dem gewünschten Muster von Anschlußleitungen belichtet, gegebenenfalls entv/ickelt und dann mit einem Ätzmittel geätzt, um die Anschlußleitungen 16 und 18 zu bilden, die in Fig. 6 teilweise dargestellt sind.

Wie Fig. 7 zeigt, wird dann auf die Anschlußleitungen 16 und 18 der ersten Schicht 13 eine zweite Schicht 28 aus elektrisch isolierendem Material aufgebracht. Die Durchschlagsfestxgkeit der zweiten Schicht beträgt mindestens das 3- oder 4-Fache der maximalen Betriebsspannung (etwa 100 V) des Druckkopfes 10 und ist extrem robust sowie leicht ätzbar. Die Schicht 28 hat im wesentlichen die gleiche Wärmeleitfähigkeit wie das Substrat

Die zweite Schicht 28 ist aus einer relativ dünnen unteren Lage (Dicke etwa 5000 8) aus hochfrequenzzerstäubten Hart- oder Geräteglas (wie es z.B. unter dem Handelsnamen "Pyrex" erhältlich ist) und einer im Vergleich dazu wesentlich dickeren oberen Lage (Dicke etwa 45 000 S.) aus einem chemisch aus der Dampfphase niedergeschlagenen Borosilicatglas zusammengesetzt. Der

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zusammengesetzte Aufbau der zweiten Schicht 28 aus Pyrex-Glas (eingetragenes Warenzeichen) und Borosllicatglas verringert die Gefahr, daß die zweite Schicht 28 springt. Das die erste Lage bildende hochfrequenzzerstäubte Glas auf den Anschlußleitungen 16 und 18 bildet eine gleichförmige Oberfläche, auf der sich die Kondensationskerne des chemisch aus der Dampfphase niedergeschlagenen Borosilicatglases bilden können. Das die zweite Lage der zusammengesetzten Schicht 28 bildende Borosilicatglas besteht vorzugsweise aus 15-20 Mol% B₃O₃ und 85-80 Mol% SiO₂.

Die zweite Schicht 28 wird mit einem Photolack überzogen, durch eine Photomaske belichtet und geätzt, um auf übliche, photolithographische Weise eine Anzahl von Durchbrüchen oder Löchern 30 zu bilden, die bis zu den Anschlußleitungen 16 und 18 reichen und diese freilegen, wie Fig. 8 zeigt. Außerdem wird ein Teil der zweiten Schicht 28 weggeätzt, um die parallelen Klemmenteile 17 der Anschlußleitungen 16 und den Klemmenteil 20 der gemeinsamen Anschlußleitung 18 freizulegen, so daß dort elektrische Anschlüsse für die Stromversorgung des Druckkopfes 10 angebracht werden können.

Die dritte Schicht 21 aus elektrisch leitfähigem Material, wie Molybdän, wird durch Zerstäuben mit einer hochfrequenzinduzierten Vorspannung (-200V) auf die zweite Schicht 28 so aufgebracht, daß sie die ganze Oberfläche der zweiten Schicht 28 bedeckt und die Anschlußleitungen 16 und 18 der ersten Schicht 13 durch die Öffnungen 30 kontaktiert, wie'es in Fig. 9 dargestellt ist. Die dritte Schicht 21 wird durch Zerstäuben in der angegebenen und an anderer 9ElIe genauer beschriebenen Weise aufgebracht, da dieses Verfahren gewährleistet, daß das zerstäubte Metall in die öffnungen 30 hineinreicht und einen guten elektrischen Kontakt mit den Anschlußleitungen 16 und 18 macht.

In der dritten Schicht 21 wird dann ein Heizringmuster aus konzentrischen, als Heizvorrichtungen dienenden Ringen 22 gebildet, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Die dritte Schicht 21 wird hierfür mit einem Photolack überzogen, durch eine Photomaske, die das gewünschte Heizringmuster ergibt, belichtet und geätzt, um in bekannter Weise photolithographisch das Muster

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aus den konzentrischen Ringen 22 zu bilden, von dem ein Teil in Fig. 10 im Querschnitt dargestellt ist. Jeder Ring ist sowohl mit der gemeinsamen Anschlußleitung 18 als auch mit einer individuellen schmalen Anschlußleitung 16 verbunden. Die beiden Anschlüsse jedes Ringes sind bezüglich des kreisförmigen Fleckes 24 um 180° gegeneinander versetzt.

Als Metall für die Ringe 22 wird Molybdän bevorzugt. Metalle mit höherer Leitfähigkeit haften entweder nicht gut an Glas oder wandern unter dem Einfluß der Elektrizität. Außerdem haften Oxide gut an Molybdän. Der einzige mögliche Nachteil der Verwendung von Molybdän im Druckkopf 10 beruht auf der Oxydation. Molybdän oxydiert in Luft vollständig bei 500 ⁰C und das Oxid verdampft vollständig bei 650 ⁰C. Da die Oxydationstemperatur jedoch ungefähr doppelt so hoch ist als die Betriebstemperatur (etwa 250 ⁰C) des Druckkopfes, spielt dieser Nachteil keine Rolle.

Die Eigenschaften der als Heizvorrichtungen dienenden Ringe 22 bestimmen weitgehend die Eigenschaften der anderen Materialien, die im Druckkopf 10 verwendet werden. Die Ringe 22 des Druckkopfes 10 sind 254 ,um (0,01 Zoll) breit und haben gegenseitige Abstände von etwa 25,Um (0,001 Zoll). Es wurde festgestellt, daß der optimale spezifische Flächenwiderstand der Ringe zwischen etwa 0,5 und 0,75 0hm pro Quadrat beträgt. Bei Flächenwiderständen in diesem Bereich ist die höchste Betriebsspannung (Spannung am äußersten Ring 22) auf etwa 90 bis 100 V begrenzt. Der spezifische Widerstand kann dadurch gesteuert werden, daß man die dritte Schicht 21 durch Zerstäuben mit einer hochfrequenzinduzierten Substratvorspannung (-200 V) niederschlägt. Unter diesen Zerstäubungsbedingungen beträgt der spezifische Widerstand des Molybdäns etwa 24 χ 10 0hm cm. Die Dicke der Ringe 22, die für den gewünschten spezifischen Flächenwiderstand der Schicht 21 erforderlich ist, liegt also im Bereich zwischen etwa 2800 R und 4600 S.. Dieser Bereich ist verhältnismäßig groß und läßt sich leicht einhalten.

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Beim Druck von Etiketten mit dem thermographischen Druckkopf IO wird mit konstanter Leistung gearbeitet und die Stromdichte beträgt unabhängig von der Dicke der dritten Schicht 21

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8,5 χ IO A/cm . Dieser Wert liegt wesentlich unterhalb der Grenze, auf welcher bei Molybdän ein elektrischer Materialtransport zum Problem wird. Die mechanische Beanspruchung des durch Zerstäuben aufgebrachten Molybdäns ist verhältnismäßig klein (ungefähr 10^ dyn/cm ) und wird unter den oben erwähnten Bedingungen des Aufbringens durch Druckkräfte verursacht. Dies ist bei einem Niederschlagen durch andere Verfahren nicht immer der Fall.

Unabhängig vom spezifischen Widerstand und der Steuerung der Beanspruchungen oder mechanischen Spannungen kann jede mangelhafte Verbindung zwischen der ersten und dritten Schicht 13 bzw. 21 durch die öffnungen 30 zu örtlichen heißen Stellen und schließlich Stromunterbrechungen im Druckkopf 10 führen. Um dies zu verhindern, wird die erste Schicht 13 etwa 10 000 R dick gemacht. Die Ringe müssen außerdem bei dieser Struktur etwa 2024 Stufen kreuzen, ohne daß Sprünge, Kerben oder dünne Stellen auftreten. Der Druckkopf 10 enthält außerdem etwa 88 öffnungen 30, die jeweils eine Höhe zwischen 4,5 und 5,0 ,um haben. Die Wände dieser öffnungen müssen gleichmäßig überzogen sein. Für eine einwandfreie Randbedeckung muß ein ausgewogenes Verhältnis zwischen der Niederschlagsgeschwindigkeit beim Zerstäuben und der Hochfrequenzvorspannung bestehen, wie es z.B. im Journal of Vacuum Science and Technology, Band 8, Seite Sl2 (1971) beschrieben ist. Die Hochfrequenzvorspannung wird so gewählt, daß sich eine maximale Wiederζerstäubung unter kleinen Winkeln ergibt, um die Bedeckung von Seitenwänden zu gewährleisten, und die Geschwindigkeit des Niederschlagens wird mit etwa 37 8/Minute relativ klein gehalten.

Die Ringe 22 können bloß bleiben, da sie jedoch sehr enge Abstände haben, besteht dann die Gefahr, daß sich zwischen ihnen Staubteilchen ansammeln, die zu Überschlägen und Ausbrennen führen können. Um dies zu verhindern, wird auf den Heizringen durch eine mechanische Maske eine vierte Schicht 34 aus hartem

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Geräteglas, z.B. "Pyrex"-Glas (ca. 8O_f5% SiO^, 11,8% B₃O₃, 2,3% Al₃O₃, 4,4% Na₂O, 0,26% K₂O, 0,21% CaO, 0,22% As₃O₃ usw.) durch Hochfrequenzzerstäuben niedergeschlagen. Die vierte Schicht 34 ist etwa 6000 R dick.

Es wurde empirisch bestimmt, daß das Verhältnis des spezifischen Flächenwiderstandes der als Heizvorrichtung dienenden Ringe zum spezifischen Flächenwiderstand der AnschlußMtungen zwischen 2,7 und 10 liegen muß. Wenn dieses Verhältnis größer ist, d.h. wenn die Anschlußleitungen 16 und 18 besser leiten, nehmen sie während des Drückens zuviel Wärme von den Ringen 22 auf. Man müsste den Ringen dann beim Drucken mehr Energie zuführen, was einige nachteilige Nebenwirkungen ergibt, nämlich:

1. Zum Drucken werden unerwünscht hohe Leistungen benötigt.

2. Die Durchschlagsfestigkeit der Isolierschicht -28 muß entsprechend erhöht werden.

3. Die Segmente der Ringe 22, von denen keine Wärme abgeleitet wird, werden überhitzt und drucken breitere Linien auf das thermographische Papier.

4. Durch die überhitzung treten Harzbestandteile aus dem thermographischen Papier aus, mit dem die Etiketten gedruckt werden und das ausgetretene Material polymerisiert auf dem Druckkopf 10, was schließlich zu überschlagen zwischen den Ringen 22 und zu einer Zerstörung des Druckkopfes 10 führt.

Wenn andererseits die Anschlußleitungen 16 und 18 keine ausreichende Leitfähigkeit haben, werden sie so heiß, daß sie drucken. Um sicher zu gehen, verwendet man für den spezifischen Flächenwiderstand der Anschlußleitungen 16 und 18 Werte zwischen 0,075 und 0,185 Ohm pro Quadrat.

In Fig. 12 ist schematisch eine Einrichtung zum Drucken von Etiketten auf einen Streifen 36 thermographischen Papiers dargestellt, die den oben beschriebenen Druckkopf 10 enthält. Der Streifen 36 aus dem thermographischen Papier wird von einer Vorratsrolle 38 abgezogen, die drehbar auf einer festen Welle 40 gelagert ist, und auf eine Aufwickelrolle 42 aufgewickelt,

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welche auf einer angetriebenen Welle 44 angeordnet ist. Der Druckkopf 10 ist parallel zur einen Seite des Streifens 36 aus dem thermographischen Papier in geringem Abstand von diesem angeordnet.

Bei der anderen Seite des Streifens 36 aus dem thermographischen Papier ist gegenüber dem Ringmuster des Druckkopfes 10 eine elastische Matte 46 angeordnet, deren Querschnittsdurchmesser im wesentlichen gleich dem Gesamtdurchmesser des Ringmusters des Druckkopfes 10 ist. Die Matte 46 ist senkrecht zum Druckkopf in den durch einen Doppelpfeil 48 angegebenen Richtungen hin- und herbeweglich, so daß das thermographische Papier periodisch gegen den Druckkopf 10 gepreßt werden kann, um auf dem thermographischen Papier Etiketten zu drucken.

Der Druckkopf 10 ist durch elektrische Leitungen, wie eine mit dem Klemmenteil 20 der gemeinsamen Anschlußleitung 18 verbundene Leitung 50 und eine Anzahl von Leitungen 52 (von denen in Fig. 12 nur eine dargestellt ist), die jeweils mit den Klemmenteilen 17 verschiedener Anschlußleitungen 16 verbunden sind, und durch geeignete, nicht dargestellte Erregungs- und Schaltvorrichtung mit einer elektrischen Energiequelle verbunden, die z.B. eine Spannung von etwa 100 V oder weniger liefern kann. Die Ringe 22 können dadurch wahlweise entsprechend einem vorgegebenen Code eingeschaltet und erhitzt werden. Das thermographische Papier wird durch die gewählten, eingeschalteten und erhitzten Ringe 22 thermisch beeinflußt und liefert ein aufgedrucktes codiertes Zeichen oder Etikett. Der Streifen 36 aus dem thermographischen Papier wird mittels der Matte 46 jedesmal gegen den Druckkopf 10 gedrückt, wenn der Druckkopf 10 für das Drucken eines Codeetiketts erregt wird.

Unter den oben erläuterten Bedingungen beträgt die Drucktemperatur etwa 250 °C und die heizbaren Rinqe 22 durchlaufen im Betrieb zyklisch einen Temperaturbereich von 225 ⁰C pro Sekunde. Dies setzt voraus, daß alle Parameter bei der Her-Ftellung des Druckkopfes 10 gut gesteuert werden, da schon ein einziger Fehler bei dem verwendeten Verfahren den Druckkopf IO unbrauchbar machen kann.

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Claims

Patentansprüche

ίΐ.). Einrichtung zum Anbringen von Etiketten oder Markierungen, die einen Code mit mehreren konzentrischen Ringen enthalten und mit einem Lichtbündel ablesbar sind, an Packungen, gekennzeichnet durch ein thermographisches Druckwerk mit einem thermographischen Druckkopf (10), welcher ein elektrisch isolierendes Substrat (12), eine erste Schicht (13) aus elektrisch leitfähigem Material, die mehrere getrennte Anschlußleitungen (16, 18) enthält und auf einer Oberfläche (14) des Substrats (12) angeordnet ist; eine zweite Schicht (28) aus elektrisch isolierendem Material, die auf Teilen der Anschlußleitungen und Teilen der Oberfläche des Substrats zwischen diesen Anschlußleitungen angeordnet ist und mehrere öffnungen (30) aufweist, die jeweils zu der ersten Schicht (13) führen; und eine dritte Schicht (21) aus elektrisch leitfähigem Material, die auf der zweiten Schicht angeordnet ist und getrennte Leiter (22) bildet, welche durch die öffnungen (30) jeweils zu zwei Anschlußleitungen (16, 18) führen und diese kontaktieren, enthält.
2.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkopf (10) noch eine vierte Schicht (34) aus elektrisch isolierendem Material enthält, die auf den Leitern (22) angeordnet ist.
3.) Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite und vierte Schicht des Druckkopfes zerstäubtes Glas mit einem Schmelzpunkt über 490 ⁰C und einem thermischen Expansionskoeffizienten von etwa 3,3 χ 10 /C enthalten und daß die zweite Schicht aus einer unteren Lage aus dem zerstäubten Glas und einer oberen Lage aus chemisch aus der Dampfphase niedergeschlagenem Borosilicatglas zusammengesetzt ist.
4.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Leiter (22) des Druckkopfes mehrere konzentrische Ringe enthalten und daß die Anschlußleitungen eine

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relativ große gemeinsame Anschlußleitung (18) und mehrere, im Vergleich zu dieser wesentlich schmälere, längliche Anschlußleitungen (16) enthalten; daß jeder, vorzugsweise ringförmige Leiter (22) mit der gemeinsamen Anschlußleitung (18) und einer eigenen länglichen Anschlußleitung (16) durch ein bestimmtes Paar von Öffnungen (30) verbunden ist, wobei die Öffnungen (30) jedes Paares gegeneinander um 180° bezüglich der Mitte der Leiter (22) versetzt sind.
5.) Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß jeder der länglichen Anschlußleitungen

(16) des Druckkopfes in radialer Richtung bezüglich eines gemeinsamen Punktes verläuft und einen freiliegenden Klemmenteil

(17) aufweist; daß die Klemmenteile (17) parallel zueinander verlaufen; und daß auf den Ringen eine vierte Schicht (34) aus elektrisch isolierendem Material angeordnet ist.
6.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Verhältnis des spezifischen Flächenwiderstandes der dritten Schicht des Druckkopfes zu dem der ersten Schicht des Druckkopfes zwischen 2,7 und 10 liegt.
7.) Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Schicht des Druckkopfes eine Dicke von etwa 50 000 5? hat und daß der spezifische Flächehwiderstand der ersten Schicht zwischen 0,075 und 0,185 Ohm pro Quadrat beträgt.
8.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Schicht des Druckkopfes eine zusammengesetzte Schicht ist, die eine verhältnismäßig dünne untere Lage aus Chrom und eine verhältnismäßig dicke obere Lage aus Molybdän enthält.
9.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste und dritte Schicht (13 bzw. 21) des Druckkopfes (10) Molybdän enthalten.
10.) Verfahren zum Herstellen eines thermographischen Druckkopfes (1O) , dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Oberfläche (14) eines aus Isoliermaterial be-

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stehenden Substrats (12) eine erste Schicht (13) aus elektrisch leitfähigem Material niedergeschlagen wird und in dieser Schicht durch Ätzen eine Mehrzahl getrennter Anschlußleitungen (16, 18) gebildet wird; daß auf der ersten Schicht (13) und Teilen der Oberfläche (14) des Substrats (12) zwischen den Anschlußleitungen (16, 18) eine zweite Schicht (28) aus Isoliermaterial niedergeschlagen wird; daß in die zweite Schicht (28) Öffnungen (30) eingeätzt werden, die bis zu den Anschlußleitungen (16, 18) reichen und diese freilegen; daß auf der zweiten Schicht (28) eine dritte Schicht (21) aus elektrisch leitfähigem Material niedergeschlagen wird und daß in dieser Schicht durch Ätzen eine Mehrzahl getrennter Leiter (22) gebildet wird, die sich durch die Öffnungen (30) jeweils zu zwei Anschlußleitungen (16, 18) erstrecken und diese kontaktieren.
11.) Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem auf den Leitern (22) eine vierte Schicht (34) aus elektrisch isolierendem Material niedergeschlagen wird.
12.) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß bei dem Niederschlagen der zweiten Schicht aus Isoliermaterial zuerst durch Hochfreguenzzerstäubung eine verhältnismäßig dünne Lage aus Glas mit einem thermischen Expansionskoeffizienten von etwa 3,3 χ 10 /⁰C auf der ersten Schicht (13) , und dann auf dem hochfreguenzzerstäubten Glas durch chemisches Niederschlagen aus der Dampfphase eine im Vergleich zu der zerstäubten Glasschicht wesentlich dickere Schicht aus Borosilicatglas gebildet wird.
13.) Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß beim Niederschlagen der ersten Schicht (13) aus elektrisch leitfähigem Material zuerst durch Zerstäubung eine verhältnismäßig dünne Lage aus einem der Metalle Chrom, Titan, Hafnium, Tantal oder einer Legierung dieser Metalle, und dann darauf durch Zerstäuben mit einer hochfrequenzinduzierten Vorspannung eine verhältnismäßig dicke Lage aus Molybdän niedergeschlagen wird.

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14.) Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß beim Niederschlagen der dritten Schicht auf der zweiten Schicht durch Zerstäuben mit einer hochfrequenzinduzierten Vorspannung eine Lage aus Molybdän mit einer solchen Dicke niedergeschlagen wird, daß der spezifische Flächenwiderstand der dritten Schicht zu dem der ersten Schicht zwischen 2,7 und 10 liegt.

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