DE2456816C3

DE2456816C3 - Druckkopf für Drahtdrucker

Info

Publication number: DE2456816C3
Application number: DE2456816A
Authority: DE
Inventors: Daniel P. Darwin
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1973-12-11
Filing date: 1974-11-30
Publication date: 1982-10-07
Also published as: SE7415240L; DE2456816B2; AU7422674A; JPS5642469B2; FR2253629B1; NL177007B; NL177007C; CA1023615A; ES433444A1; FR2253629A1; IT1022792B; US3897865A; NL7415670A; DE2456816A1; JPS5091415A; BE823228A; GB1450346A; SE401414B; CH576870A5

Description

35

Die Erfindung betrifft einen Dr jkkopf für Drahtdrucker der im Oberbegriff des Patentanspruches gekennzeichneten Art

Drahtdrucker sind in verschiedenen Ausführungen bereits bekanntgeworden. Nach der deutschen Auslegeschrift 12 39 874 ist ein Druckkopf für Drahtdrucker bekannt, bei dem zwischen den Führungsbohrungen für die Druckdrahtenden und den Enden der Führungsrohre für die Druckdrähte im Druckkopf eine mit einer unter Überdruck stehenden Flüssigkeit gefüllte Kammer angeordnet ist. Dadurch soll das Eindringen kleinster Farbstoffteilchen, die an den Druckenden haften, in das Innere des Druckkopfes und in die Führungen der Druckdrähte vermieden werden, was zu erhöhter Reibung und Abnutzung führen würde. so

In dem US-Patent 3108 534 ist eine frühe Form eines Matrix-Druckkopfes beschrieben, in welchem eint Vielzahl von Druckdrähten von an einem Ende des Druckkopfes aufgefächert angeordneten Betätigungsvorrichtungen derart zwangsgeführt sind, daß sie an der Druckseite des Kopfes eine gerade Linie bilden. Ein ähnlicher Druckkopf ist im US-Patent 35 84 575 beschrieben, bei welchem sich Führungskanäle für die Druckdrähte zwischen Elektromagneten und einem Mundstück entlang eines gekrümmten Pfades erstrek- _Μ ken, welcher zwar der freien Durchbiegung der Druckdrähte entspricht, im Mundstück jedoch in konvergierende Kanäle übergeht, welche die Drähte einander näherbringen, so daß in ihrer betätigten Position die Drähte einer geraden Linie folgen. Auch bei diesem Patent sind die Betätigungsmagnete in Form eines Fächers angeordnet, so daß die Längen der einzelnen Druckdrähte verschieden sind. Derartige Anordnungen führen zu außergewöhnlichen Abnutzungserscheinungen an den äußeren, am meisten durchgebogenen Drähten.

Ähnliches gilt für die in den US-Patenten 36 27 096 und 35 92 311 beschriebenen Druckköpfe. Hier sind die Druckdrähte in Einkerbungen in einem massiven Führungsblock geführt, wobei die äußeren Drähte wiederum wegen ihrer stärkeren Durchbiegung einem großen Verschleiß unterliegen.

Ein Versuch zur Lösung dieser Probleme v.Tirde in dem US-Patent 34 67 232 beschrieben, in welchem die Drähte in einem Konus angeordnet sind, wobei die Betätigungselemente kreisförmig an einem Ende des Druckkopfes untergebracht sind und die Drähte in geraden Linien in einem Mundstück zusammenlaufen, welches ihre Richtung leicht ändert um die Drähte zu veranlassen, auf eine gerade Linie zusammenzulaufen, wenn sie in ihrer betätigten Position sind. Bei dieser Anordnung ergeben sich zwar gleiche Drahtlängen, jedoch keine parallele Ausrichtung der Druckdrähte vor ihrem Austritt aus dem Druckkopf. Die Parallelausrichtung der Drähte vor dem Austreten aus dem Druckkopf ist wünschenswert, aber mit den beschriebenen Anordnungen schwer zu erreichen. Außer der Parallelität der Druckdrähte und ihrer kontinuierlichen Führung von dem Betätigungselement bis zu dem dem Aufzeichnungsträger zugewandten Ende ist es wichtig, übermäßiges Verbleien der betätigten Druckdrähte zu vermeiden, da dadurch unsauberer Druck entsteht Außerdem muß die gegenseitige Störung der Druckdrähte durch Berührung, wie im Falle der konvergier enden Druckdrähte, verhindert werden.

Nach der deutschen Offenlegungsschrift 21 50 402 ist ein aus Kunststoff gegossener Führungskörper für in gekrümmten Bahnen verlaufende Drucknadeln bekannt Die Führungskanäle für diese Drucknadeln haben zusätzlich noch die Funktion einer Kapillarwirkung für die Druckfarbe.

In dem deutschen Gebrauchsmuster 70 24 223 ist ein Mosaikdruckkopf mit einer aus zwei treppenartigen Absätzen versehenen Teilen beschrieben, bei dem die treppenartigen Absätze der Führung der Dtucknadeln dienen.

Die Hauptschwierigkeiten mit den bekannten Anordnungen ergeben sich durch ungleiche Längen und ungleiche Durchbiegungen der Druckdrähte, was zu vorzeitigem Verschleiß der am meisten beanspruchten oder am meisten gebogenen Drähte führt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Druckkopf anzugeben, der bei einfacher Herstellung der Führungsteile für die Drucknadeln die genannten Nachteile eines vorzeitigen Verschleißes nicht aufweist und somit eine anhaltende hohe Druckqualität liefert

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches angegebenen Maßnahmen gelöst.

Der erfindungsgemäße Druckkopf ist einfach herzustellen; die Schmierung ist nicht aufwendig, der Verschleiß der Drucknadeln ist minimiert. Der erfindungsgemäße Druckkopf weist eine lang anhaltende hohe Druckqualität auf.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Druckkopf gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Rückansicht des in Fig. 1 gezeigten Druckkopfes;

Fig.3A einen Schnitt entlang der Linie 3A-3A in Fig.l;

F i g. 3B eine Ansicht des dem Aufzeichnungsträger zugewandten Endes des Druckkopfes der Fig. 1;

F i g. 4A bis 4C schematisch die geometrische Form der inneren und äußeren Fühningsteile des Druckkopfes.

Fig. 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Druckkopf 1 hat eine im wesentlichen konische Form. Er kann beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein, wie Nylon, doch ist auch die Verwendung von Metall möglich, wobei die Entscheidung bezüglich des Werkstoffes von den Kosten und den möglichen Schwierigkeiten bei der Herstellung diktiert wird. Der Druckkopf 1 besteht im wesentlichen aus zwei Teilen, nämlich einer Drahtführung 2 und einem die Antriebsvorrichtungen für die Druckdrähte enthaltenden Teil 3. Die Drahtführung 2 besteht aus einem äußeren Konus 31 (Fig.l) und einem inneren Konus 28 mit Rillen zum Führen der Drähte, dargestellt in der F i g. 4. Eine Vielzahl von einzelnen Drähten 4 ist in einer kreisförmigen Konfiguration am Antriebsteil 3 des Druckkopfes 1 angeordnet. Die kreisförmig;; Anordnung der Antriebselemente ist in F i g. 2 dargestellt Jeder einzelne Draht 4 passiert eine öffnung 5 in einem zugeordneten, fest angeordneten Polstück 6 und endet in einem beweglichen Anker 7, an welchem er auf eine später zu beschreibende Art befestigt ist. Der Anker 7 besteht aus Weicheisen. Er ist zusammen mit dem Polstück 6 in der öffnung einer ringförmigen elektromagnetischen Spule 8 angeordnet, die auf einen Spulenkörper 9 gewickelt ist, dessen hohler innerer Teil den Kern und Luftspalt der elektromagnetischen Antriebsvorrichtung für den Druckdraht bildet

Unter dem Einfluß der Druckfeder 10 wird der Anker 7 in der Darstellung der F i g. 1 nach links gehalten, wobei der zugeordnete Draht 4 bezüglich der Mündung

12 des Druckkopfes 1 sich in seiner zurückgezogenen Stellung befindet. Der Anker 7 wird durch einen Amboß

13 gehalten, der aus nichtmagnetischem Material, wie beispielsweise Wolframkarbid oder einem ähnlich harten Material besteht, um der Abnutzung zwischen der Schlagfläche des Ankers 7 und dem Amboß 13 zu widerstehen. Jeder Amboß 13 ist durch einen Arm einer vielarmigen Blattfeder 14 federnd gehalten. Die Blattfeder 14 ist an der Rückseite des Antriebteils 3 des Druckkopfes 1 mittels einer Schraube 15 und einer Platte 16 befestigt, so daß der Amboß 13 mit Druck an der Rückseite 18 des Elektromagneten anliegt. Der C-förmige magnetische Pfad des Elektromagneten besteht aus dem L-förmige;> Bügel 17 und dem geraden Teil 18, die beide aus ferromagnetischem Materil hergestellt sind. In dem Teil 18 ist eine öffnung vorgesehen, in welcher eine Verlängerung des Spulenkörpers 9 zentriert ist. Die Spule 8 kann beispielsweise 230 Windungen Kupferdraht aufweisen und an eine Stromquelle angeschlossen sein, die Stromimpulse von etwa 3,5 Ampere bei 24 Volt mit einer Dauer von 375 MikroSekunden liefert. Mit diesen Werten erzeugt die Spule genug Kraft am Anker 7, um die Kraft der Feder 10 zu überwinden und dem Anker zu gestatten, sich so weit nach rechts zu bewegen, bis er an das ortsfeste Polstück 6 anstößt, so daß der ihm zugeordnete Druckdraht 4 aus der Mündung 12 des Druckkopfes 1 hervorragt. Auf einer Leiterplatte 35 sind die Stromzuführungen für sämtliche Spulen 8 und die üblichen UnterdrückCr-Dioden untergebracht. Die einzelnen Teile, aus dt-'nen der Antrirbsteil 3 des Druckkopfes 1 besteht, sind auf einem Chassis 19 angeordnet, das als Flausch an der Rückseite des inneren Konus 28 der Drahtführung 2 ausgebildet sein kann (Fig. 4).

Damit ei gibt sich eine Struktur mit sehr kleiner Masse, was den Druckkopf für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet macht, insbesondere in Druckwerken, bei denen ein entlang der Druckzeile verschiebbarer Druckkopf erforderlich ist, da nur sehr wenig Kraft für diese Verschiebung aufgewandt werden muß. Die Vorteile verschiebbarer Druckköpfe mit sehr kleiner Masse liegen auf der Hand.

Die einzelnen Druckdrähte 4 bestehen vorzugsweise aus Wolframkarbid und haben einen Durchmesser von ungefähr 03 mm, so daß sie sehr flexibel sind und dem zu beschreibenden gekrümmten Pfad leicht angepaßt werden können. Eine Tellerfeder 21 ist zwischen dem Bügel 17 und dem Spulenkörper 9 angeordnet, um den letzteren gegen das Teil 18 zu halten, wenn die Spule 8 unter Strom steht

In Fig. 2 ist die Rückseite des in Fig. 1 gezeigten Druckkopfes dargestellt Die nichtmagnetischen Ambosse 13, die Blattfeder 14 sowie vKü Platte 16 und Schraube 15 sind dargestellt Der Druckkopf weist acht symmetrisch angeordnete Ambosse 13 auf, die acht Antriebseinheiten entsprechen. Demnach weist das bevorzugte Ausführungsbeispiel acht Druckdrähte 4 auf, es ist jedoch bekannt, daß die Anzahl der Drähte den jeweiligen Gegebenheiten, beispielsweise den Charakteristiken verschiedener Schriftarten angepaßt werden kann. Fig.3A zeigt einen Schnitt durch die Führung vor der Mündung 12 des Druckkopfes 1 mit den in der Drahtführung 2 ruhenden Druckdrähten 4. Die Enden der Druckdrähte sind bei ihrem Eintritt in die Mündung 12 parallel, aber sie liegen nicht auf einer vertikalen Linie, sondern sind leicht nach rechts und links von der Vertikalen versetzt F i g. 3B zeigt eine einfache Anordnung von Löchern in einer Führung 24, die am Ende der Drahtführung 2 befestigt ist, welche die Drähte in eine vertikale Linie ausrichtet.

Da die einzelnen, aus der Drahtführung 2 hervorragenden Druckdrähte 4 parallel sind, treten im ungeführten Teil der Drähte zwischen dem Ende der Drahtführung 2 und der Führungsnase 24 keine wesentlichen Biegekräfte auf, welche die Drähte veranlassen könnten, von ihrer parallelen Ausrichtung abzuweichen oder durch gegenseitige Berührung sinem größeren Verschleiß zu unterliegen. Es kann indessen für eine geeignete Schmierung der einzelnen Drähte 4 gesorgt werden, indem in der Führungsnase 24 eine Ausnehmung 25 vorgesehen wird, in welche ein mit einem Schmiermittel gesättigtes Material eingesetzt werden kann, welches; in einer Öffnung 26 mit der freien Länge der Drähte in Kontakt kommt. Bei dem mit Schmiermittel getränkten Material kann es sich beispielsweise um ein einfaches Filzkissen handeln.

Beim Zusammenbau des Druckkopfes 1 werden die Drahtführung 2 mit ihrer Führungsnase 24 und der äußere Konus 31 mittels Schrauben 20 mit dem inneren Konus 28 verschraubt. Die Leiterplatte 35 wird zwischen den äußer'n Konus 31 und das Chassis 19 des inneren Konus 28 eingeklemmt. Dann werden die L-förmigen Bügel 17 des magnetischen Kreises sowie die ortsfesten Polstücke 6 eingesetzt. Dann werden die Tellerfedern 21 und die Spulenkörper 9 auf die Polstücke 6 aufgesetzt. Die Anker 7 werden nun eingesetzt, wobei die Druckdrähte durch die öffnungen in den Polstücken 6 hindurchragen, in den Rillen der Drahtführune 2 ruhen und in der Führunesnase 24

geführt sind. Schließlich wird der magnetische Kreis eines jeden der Elektromagnete durch Aufsetzen der Teile 18 vervollständigt. Die Ambosse 13 werden mittels eines Zapfens an der Blattfeder 14 befestigt und durch die Platte 16 sowie die Schraube 15 an ihrem Platz gehalten. Damit ist der Zusammenbau des Druckkopfes 1 beendet. Die einzelnen Druckdrähte 4, die nach dem Zusammenbau des Druckkopfes weiter als nötig aus der Führungsnase 24 hervorragen, werden auf gleiche Länge abgeschliffen, so daß sie ungefähr 0,075 mm aus dei Führungsnase 24 hervorstehen.

In den F i g. 4A bis 4C ist ein typischer innerer Konus

28 mit einem darüberliegenden äußeren Konus 31 dargestellt. Obwohl der innere Konus 28 bisher als »konisch« beschrieben worden ist, sei darauf hingewiesen, daß seine Oberfläche in verschiedener Hinsicht von einer wahren konischen Form abweicht. Die Oberfläche des Konus 28 kann beschrieben werden als Übergang einer kreisförmigen Ebene an einem Ende in eine der Ebene parallele Linie am anderen Ende, deren Länge kleiner als der Durchmesser des Kreises der ersten Ebene ist (und wobei die Linie als entarteter Kreis aufgefaßt werden kann). Bei einem Druckkopf mit acht Druckdrähten, wie im bevorzugten Ausführungsbeispiel, ergibt sich daher eine Art sternförmiger Grundriß, wie das die F i g. 4A zeigt. Von der kreisförmigen Ebene

29 ausgehend hat der Konus eine konkave Oberfläche, in welche Rillen 30 eingearbeitet sind, die sich bis zur Führungsnase 24 erstrecken, wo sie parallel und nahezu colinear sind, wie das die Fig. 4A zeigt: Wegen der versetzten Anordnung der Druckdrähte gemäß F i g. 3A endet der Konus 28 in einem schmalen Rechteck, außerhalb dessen die Druckdrähte 4 ein Stück weit ungeführt sind, bevor sie in die Führungsnase 24 eintreten. Der Konus 28 kann ein Kunststoff-Preßteil sein, wobei die Rillen 30 bereits beim Preßvorgang hergestellt werden können. Zur Gewichtsersparnis können die Rillen 30 auf schmalen Rippen angeordnet sein, zwischen denen das Material weitgehend weggelassen ist. Die Rücken der Rippen folgen dabei der beschriebenen konkav-konischen Form. Die Krümmung der konkaven Form des Konus 28 wird bestimmt durch die räumliche Anordnung der Antriebsmagnete auf dem Chassis 19 des Druckkopfes sowie durch die freie Durchbiegung der einzelnen Druckdrähte über die Länge zwischen den Antriebsmagneten und dem Eintritt der Drähte in die Führungsnase 24. Je kürzer die Drähte, um so kleiner ist der Krümmungsradius für eine vorgegebene Anordnung der Antriebsmagnete. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die einzelnen Druckdrähte etwa 7,5 cm lang und der Durchmesser des Chassis 19 beträgt angenähert 6 cm. Die Länge des schmalen Rechtecks in welches die Drähte entlang ihres konkaven Pfades schließlich konvergieren, beträgt angenähert 2,5 mm, was der Höhe der /u druckenden Zeichen entspricht, wobei die acht Druckdrähte 4 je einen Durchmesser von etwa 0,27 mm aufweisen.

ίο Der äußere Konus 31 kann eine beliebige äußere Gestalt aufweisen. Aus Gründen der Gewichtsersparnis sollte er auch äußerlich eine konische Form haben, da seine innere Oberfläche naturgemäß so gestaltet sein muß, daß sie der Kontur des inneren Konus 28 angepaßt

;5 ist.

Das Chassis 19, auf welchem die Antriebsmagnete befestigt sind, wird vorzugsweise als integraler Teil des inneren Konus 28 ausgebildet, wie das in den Fig. 4B und 4C dargestellt ist. Das erleichtert die Konstruktion und schafft eine gute Möglichkeit zur Befestigung des äußeren Konus 31 mittels der Schrauben 20, wie das die Fig. I und 4B zeigen und gestattet ferner die genaue Ausrichtung der Antriebsmagnete bezüglich der Rillen 30.

Offenbar ist der beschriebene Druckkopf gleichermaßen anwendbar in Druckwerken mit beweglichem wie ortsfestem Druckkopf. Die Herstellung dieses Druckkopfes ist ebenfalls sehr vereinfacht, da er im wesentlichen nur 2 Kunststoff-Preßteile für die Drahtführung aufweist. Wie erwähnt, haben die Druckdrähte des beschriebenen Kopfes etwa gleiche Länge und gleiche Durchbiegung sowie eine kontinuierliche Führung vom Antriebsende bis zu dem Punkt, an welchem die Drähte parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Einfachheit der Konstruktion sowie die Gleichheit der auftretenden Spannungen garantieren eine lange Lebensdauer.

Die Verwendung von aus Kunststoff gepreßten Führungsteilen führt zu einer Reduktion der Größe und Verringerung der Masse des Druckkopfes. Nach den Lehren der vorliegenden Erfindung hergestellte Druckköpfe mit Druckdrähten haben nach 3x10* Druckzyklen für jeden Druckdraht noch einwandfrei funktioniert. Diese Druckköpfe waren etwa 10 cm lang, bei einem

•»5 Chassis-Durchmesser von 6 cm, wobei der Biegeradius für die am Kopf parallel austretenden Druckdrähte etwa 15 cm beträgt. Die Gesamtmasse eines solchen Druckkopfes beläuft sich auf etwa 210 g.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1
Patentanspruch:

Druckkopf für Drahtdrucker, mit einer Vielzahl flexibler, durch Elektromagnete betätigbarer längsverschiebbarer Drucknadeln, welche zwischen entlang einer Kreislinie angeordneten Antriebsmagneten und einer die Drucknadeln in Spaltenrichtung ausrichtenden Führungsnase auf gekrümmten Bahnen teilweise in einem Kunststoff-Führungskörper geführt sind, wobei die vorderen Enden der Drucknadeln zwischen dem Kunststoff-Führungskörper und der Führungsnase frei verlaufen, und wobei die durch die Kreislinie gebildete gedachte Kreisfläche parallel zur Aufzeichnungsfläche verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der is Kunststoff-Führungskörper gebildet wird aus einem inneren, sich konkav verjüngenden Führungskörper (28), welcher an seiner dem Druckende abgewandten Seite einen kreisrunden und an der dem Druckende zugewandten Seite einen annähernd rechteckigen Querschnitt aufweist, und einem an diesen angepaßten äußeren Führungskörper (3t). daß der innere Führungskörper (31) mit Nuten (30) zur Aufnahme der Drucknadeln (4) versehen ist, in denen die Drucknadeln (4) durch das Anliegen am äußeren Führungskörper (31) gehalten werden, und daß die Drucknadeln (4) in ihrem frei verlaufenden Bereich zwischen den Führungskörpern (28, 31) und der Führungsnase (24) in an sich bekannter Weise mit einem Schmiermittel beaufschlagbar sind.