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Drucker mit Zeichenrad und Hammer Die Erfindung betrifft einen Drucker
mit einem kontinuierlich rotierenden Zeichenrad, dessen Zeichenelemente an von einem
zentralen Teil des Zeichenrades strahiförmig ausgehenden Speichen sitzen, ferner
mit einer auf der einen Seite des Zeichenrades angeordneten Walze und einem auf
der anderen Seije des Zeichenrades angeordneten Dru¢khemmer.
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Sie findet bevorzugt Anwendung fUr einen elektrisch betriebenen Drucker
für fliegenden Druck.
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Die meisten elektrischen Schreibmaschinen, dis derseit in Verwendung
sind, haben mehrere Typen, die durch Niederdrücken von Tasten mechanisch ausgelöst
werden, so daß sie mit Papier oder einem anderen blattförmigen Material, das auf
einer zylindrisohen Walze gehaltert ist, in Kontakt kommen. Diese Schreibmaschinen
sind grundsätzlich mechanische Vorrichtungen, in'denen der elektrische Antrieb lediglich
eine Hilfsfunktion
hat, um die benötigte manuelle Kraft zu reduzieren.
Sie weisen ebenso viele einzelne Elemente auf wie alle rein mechanischen Schreibmaschinen
und sind demgemäß kostspielig und mechanisch kompliziert.
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Um die Geschwindigkeit zu steigern und die Kompliziertheit und die
Kosten herabzusetzen, hat man Drucker in Gebrauch genommen, bei denen ein kontinuierlich
rotierendes Rad auf den auf dem Umfang verteilten Speichen Typen oder Zeichenelemente
trägt, wobei das auserwählte Zeichenelement von einem Hammer angeschlagen wird und
dadurch einen Abdruck auf einem Schreibmedium formt. Eine Druckvorrichtung mit einem
kontinuierlich rotierenden Zeichenrad ist in der US-PS 3 442 365 beschrieben.
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Da der Hammer eine verhältnismäßig lange Zeitspanne mit dem aus&jwählten
Zeichenelement in Kontakt bleibt und sich das Zeichenrad während dieses Kontaktes
weiterbewegt, sind die Abdrucke oft verwischt und lassen im allgemeinen die scharfe
Begrenzung vermissen, die man bei einem guten Druck erwartet.
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Es sind bereits einige Versuche unternommen worden, um das Problem
des Verschmierens zu lösen. Gemäß der US-PS 3 677 386 wird das rotierende Zeichenrad
kurzzeitig angehalten, wenn der Hammer anschlägt. Dieses Stoppen wird durch eine
komplizierte Anhaltevorrichtung erreicht, die auf die Bewegung des Hammers zum Kontakt
mit einer Speiche des Zeichenrades anspricht, um das Rad anzuhalten, und dadurch
einen Abschaltmecha nismus, der gleichzeitig die Verbindung zwischen dem Rad und
dem Elektromotor, der normalerweise das Rad dreht, unterbricht.
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In der US-PS~) 384 216 ist ein rotierendes Zeichenrad derart gehaltert,
daß, sobald irgendeines der vielen Typenelemete, die an den Speichen des Rades sitzen,
von dem Hammer in den zum Drucken nötigen Kontakt mit einem Papierblatt oder einem
Parbband gezwungen wird, eine Stelle auf dem Umfang des Rades an dem Papier festgeklemmt
wird, wodurch eine neue Achse erzeugt
wird, um die sich das gesamte
Zeichenrad drehen will.
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Die seitliche Schwenkung des Zeichens wird durch einen flexiblen Halteteil
erreicht.
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In der US-PS 3 442 365, die einen Drucker mit einem kontinuierlich
rotierenden Zeichenrad, dessen Zeichen an flexiblen Speizehen sitzen, und mit einem
Druckhammer betrifft, der beim Drukken mit einem ausgewählten Zeichenkissen in Kontakt
gebracht wird, verhindert eine gezähnte Scheibe, die zwischen dem Druckhammer und
dem Zeichenrad angeordnet ist und sich mit dem Zeichenrad dreht, das Drucken dann,
wenn bei Betätigung des Druckhammers das gewählte Zeichenkissen oder -element nicht
annähernd korrekt ausgerichtet ist. An seiner Rückseite ist Jedes Zeichenkissen
mit einer Einsenkung versehen, um das Zeichen beim Drucken auszurichten. Da Jedoch
die Einsenkung einen Teil des Zeichenkissens darstellt und sich kontinuierlich mit
diesem dreht, ist es schwierig, den Hammer mit der rotierenden Einsenkung zur Passung
zu bringen, wie dies in der PS erläutert ist. Daher macht es auch Schwierigkeiten,
einen unverwischten Druck zu erzielen.
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Die Erfindung strebt an, einen Drucker zu schaffen, der scharf begrenste
Typenabdrücke mit einem rotierenden Zeichenrad liefert. Dies wird im Prinzip dadurch
erreicht, daß der Drucker, der mit einem kontinuierlich rotierenden Speichenrad
versehen ist, das Verschmieren durch Steuerung der Bewegung der zeichentragenden
Speichen, nachdem diese von dem Druckhammer angeschlagen sind, reduziert. Hierzu
ist erfindungsgemäß bei einem Drucker der eingangs erwähnten Art zwischen der Walse
und dem Zeichenrad ein stationäres Element angeordnet, das ene dem Zeichenrad zugekehrte
geformte Fläche hat, die eine merkliche seitliche Bewegung der Speichen verhindert,
wenn diese von dem Druckhammer getroffen werden. Das Element kann eine Zahnstange
sein, die sich entlang der Bahn eines Schlittens er-.
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streckt. Es kann auch eine lineare Bewegung entlang der Walze
ausführen
Jedenfalls ist es gerade unter der gewünschten Druckposition angeordnet. Die Kerben
in der Zahnstange können an den vorgegebenen Druckpositionen des Druckers liegen
und die Weite der Kerben, die quadratisch oder gerundet sein können, ist nur etwas
größer als die Breite der Speichen unter den zeichentragenden Flächen der Speichen.
Es können mehr Zähne in der Zahnstange vorhanden sein, so daß die zeichentragende
Speiche mit mehreren der feinen Zähne der Zahnstange in Kontakt kommt.
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Im Betrieb wird der Hammer zu einem Zeitpunkt vor der gewWnschten
Druckposition betätigt und stößt das ausgewählte Zeichenelement aus seiner normalen
Lage vorwärts zur Walze. Wenn sich das Zeichenelement unter Verbiegen der Speiche
vorwärtsbewegt, beginnt die Speiche in eine Kerbe oder in Kerben der Zahnstange
einzugreifen. Die Form der gerben zwingt die Speiche auf einer stabilisierten Bahn
vorwärts zum Tisch0 Auf diese Weise hört zwar das Zeichenrad nie auf, sich zu drehen,
aber das Zeichenelement, das von den Kerben der Zahnstange kurzzeitig in einer nichtrotierenden
Lage gehalten wird, wird daran gehindert, mit dem Farbband oder einem Druckmedium
in wischenden Kontakt zu kommen, so daß ein klarerer Druck erzeugt wird.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorzüge der Brfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Zeichnungen.
Darin zeigen: Fig.1 eine Aufsicht eines erfindungsg;emäßen Druckers; Fig.2 eine
vergrößerte Schnittansicht nach der Linie 2-2 der Fig.1; Fig.3 einen Schnitt nach
der Linie 3-3 der Fig.2; Oligo4 eine perspektivische Ansicht eines Teils des in
Fig.1 dargestellten Druckers; und FigO5 graphische Ansichten zweier Ausfuhrungsformen
des erfindungsgemäßen gezahnten Elementes.
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In den Fig.1, 2 und 3 ist ein Drucker insgesamt gezeigt, wobei die
uebliche Abdeckung entfernt ist. An einem Rahmen 10 ist eine Walse 11 befestigt,
die Knöpfe 12 und 13 zum Drehen der Walze trägt und um die das Papier (nicht gezeigt)
gelegt ist.
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Ein Schlitten 14 ist an Stangen 16 und 17, die am Rahmen 10 befestigt
sind, linear hin- und herbeweglich. Der Schlitten 14 weist ein rotierendes Zeichenrad
18 auf, an dem auf Speichen 37 (am besten aus Fig.3 ersichtlich) mehrere Zeichenelemente
24 angebracht sind. Perner trägt der Schlitten einen Hammer 19 zum Anschlagen eines
ausgewählten Zeichenelementes 24 und eine farbbandpatrone 21 mit einem Farbband
22, das zwischen dem oberen Teil des Zeichenrades 18 und dem nicht dargestellten,
zu bedruckenden Papier liegt. Das Farbband 22 wird von einem Schrittmotor 26 fortbewegt,
siehe Fig.1.
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Wie weiter aus den Fig.1 und 2 ersichtlich, trägt der Schlitten 14
auch noch einen Motor 27 mit einer Welle 28. Auf dem einen Ende 29 der Welle sitzt
das rotierende Zeichenrad 18. Das Zeichenrad 18 weist in der Mitte eine Nabe 31
auf, die vorzugsweise aus Gummi ist und mit einem Versteifungsring 32 versehen ist,
so daß das Zeichenrad 18 bequem vom Wellenende 29 abgenommen und beispielsweise
gegen ein anderes Zeichenrad mit einem unterschiedlichen Schriftsatz ausgetauscht
werden kann. Auf dem anderen Ende 33 der Welle 28 ist ein Wandler 34 befestigt,
der Positionssignale liefert, die eine Beziehung zur Rotationslage der Welle und
damit des Zeichenrades 18 haben. Der Wandler 34 weist eine stationäre Scheibe 35
neben einer Scheibe 36 auf, die sich mit der Welle 28 dreht. Die elektrische Wechaelwirkung
zwischen diesen beiden Scheiben 35 und 36 erzeugt die Positionssignale, die zur
Betätigung des Hammers dienen. Im wesentlichen haben die Scheiben 35 und 36 mehrere,
praktisch parallele Leiter auf ihren Oberflächen und eine der Scheiben wird mit
einem Hochfrequenzsignal von einen Oszillator belegt.
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Dieses Signal wird an die andere Scheibe angekoppelt, wodurch Positionssignale
entstehen, aus denen Geschwindigkeit und Position der Welle 28 und damit des Zeichenradeo
18 ermittelt werden
können. Einzelheiten derartiger Wandler und
der zugehört gen Hilfssysteme sind in der US-PS 3 663 800 beschrieben.
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In Fig.3 ist das Zeichenrad 18 genauer dargestellt. Es besteht aus
mehreren, praktisch gleichen Speichen 37, die von einer zentralen Nabe 38 ausgehen
und jeweils ein Zeichenelement 24 tragen. In einem typischen Fall beträgt-die Tiefe
in Richtung zur Walze 11 0,76 mm und die Breite in RotaXionsrichtung des Rades t,O
mm. Ein derartiges Profil liefert offensichtlich eine größere Biegsamkeit in Richtung
der Rotationsachse des Zeichenrades 18 oder, anders ausgedrückt, zu dem zu bedruckenden
Papier hin, während die Steifigkeit in Drehrichtung des Zeichenrades 18 größer ist.
Die Speichen 37 können aus einem zu 350 glasverstärktem Nylonmaterial bestehen;
dieser prozentuale Glasanteil sorgt für eine lange Haltbarkeit des Zeichenrades
18.
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Wie weiter Fig.1 zeigt, wird der Schlitten 14 von einem Schlittenmotor
38 bewegt, der am Rahmen 10 montiert ist. Der Motor 38 hat eine Welle 39, auf deren
einem Ende eine Riemenscheibe 41 mit mehreren Rillen sitzt, die zum Antreiben eines
Seiles 42, das mit dem Schlitten 14 verbunden ist, dient. Die Verbindung ist über
Riemenscheiben 43, 44, 45 und 46 hergestellt.
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Auf dem anderen Ende der Welle 39 des Schlittenmotors 38 ist eine
Scheibe 47 drehbar gehaltert, die mit einer unbewegten Scheibe 48 elektrisch zusammenwirkt,
um Signale für die Stellung der Welle 39 und des Schlittens 14 zu liefern. Der Wandler
47-48 ist praktisch gleich gebaut wie der Wandler 34. Zum automatischen Papiertransport
ist ein am Rahmen 10 befestigter Papiermotor 51 vorgesehen, der die Walze 42 über
ein Zahnradgetriebe 52 bewegt. Der Motor 51 ist ein Schrittmotor, der zweckmäßigerweise
das Papier in Vielfachen von 0,53 mm (1/48 Zoll) vorschiebt.
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Um ein Vermischen der gedruckten Zeichen zu verhindern, ist zwischen
der Walze 11 und dem Zeichenrad 18 am Rahmen 10 eine
Zahnstange
60 angebracht. Die Lage der Zahnstange 60, des Zeichenrades 18, der Walze 11 und
eines Solenoids 19 für den Hammer zueinander ist am besten aus Fig.4 ersichtlich,
wobei die Zwischenräume übertrieben dargestellt sind. In dieser Fig. ist lediglich
eine der Speichen 37 gezeigt, während die übrigen Speichen gestrichelt durch einen
unterteilten Kreis 18a angedeutet sind. Wie aus Fig.5 ersichtlich, können die Speichen
37 einen zugespitsten Ansatz haben, der zur Zahnstange 60 hinweist. Die Zahnstange
60 erstreckt sich mit ihrer längsrichtung entlang der Bahn des Schlittens und liegt
knapp unter der gewünschten Druckposition, d.i. gerade unter der Stelle, wo ein
Zeichenelement 24 von dem Hammer 19 getroffen würde. Die dem Zeichenrad 18 zugekehrte
Seite der Zahnstange 60 hat eine ausgebogte Fläche mit Vertiefungen 60a. Die lage
der Vertiefungen 60a entspricht den vorgegebenen Druckpositionen des Zeichenrades
18. Wenn beispielsweise in einer Standardzeile, die gedruckt oder geschrieben werden
soll, der Mittenabstand swischen den Zeichen etwa 2,4 mm (3/32 Zoll) beträgt, haben
die Vertiefungen 60a einen Abstand von 2,4 mm voneinander. Die Tiefe der Vertiefungen
ist zwar nicht kritisch, doch ist s eine Tiefe von etwa 0,8 mm (1/32 Zoll) angemessen,
wenn die gesamte Tiefe der Zahnetange 60 etwa 1,6 mm (1/16 Zoll) beträgt und der
Abstand zwischen der Walze 11 und dem Zeichenrad 18 (in dessen unverbogener lage)
etwa 2,4 mm ist. Die Zahnstange 60 kann in herkömmlichen Fräsverfähren hergestellt
sein und aus Metall oder Kunststoff bestehen. In dem gezeigten Bespiel besteht die
gebogte Fläche der Zahnstange 60 aus einer Reihe von aneinandergrenzenden bogenförmigen
oder elliptischen Abschnitten, doch ist diese Struktur nicht kritisch, vielmehr
kann z.B. auch eine Fläche in der Form von Zinnen und Scharten verwendet werden,
wobei die Breite der Zinnen nur ein wenig größer ist als die Breite w der Speichen
des Zeichenrades an einer Stelle knapp unter der gewünschten Druckposition, d.i.
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knapp unter der Stelle, wo die Zeichenelemente 24 getroffen werden.
Anstelle einer Zahnstange, die sich über die gesamte Länge der Bahn des Schlittens
erstreckt und an dem Rahmen 10
gehaltert ist, kann auch eine Zahnstange
verwendet werden, die zwischen der Walze 11 und dem Zeichenrad 18 mit Hilfe eines
nicht gezeigten, mit dem Hammerschlitten verbundenen Halters befestigt ist. Bei
dieser Ausführungsform braucht die Zahnstange ge nur einen einzigen Zahn zu haben,
da sie in die richtige Lage bewegt wird, während der Hammerschlitten in Stellung
läuft.
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Im Betrieb wird das Zeichenrad 18 kontinuierlich gedreht. Vorzugsweise
dreht sich das Zeichenrad 18 gegensinnig zur Fortbewegungsrichtung des Schlittens.
Die Stellung des Zeichenrades 18 wird kontinuierlich von dem Wandler 34 gefühlt
und wenn sich das gewünschte Zeichenelement 24 der Druckposition nähert, wird der
Druckhammer 19 zu einem Zeitpunkt vor der gewünschten Druckposition betätigt, wobei
dieser Zeitpunkt in herkömmlicher Weise von der Rotationageschwindigkeit des Zeichenrades
18 und der Anlaufzeit des Hammers 19 bestimmt wird. Der Schlagteil 19a des Hammers
19 stößt das angeschlagene Zeichenelement aus seiner normalen Lage (in der Ebene
des Zeichenrades) zur Walse 11 hin. Während sich das Zeichenelement vorwärts bewegt,
indem sich die Speiche 37, über die es an der Nabe des Speichenrades 18 befestigt
ist, biegt, beginnt diese Speiche, mit den Wänden einer Vertiefung 60a der Zahnstange
60 in Kontakt zu kommen. Durch diesen Kontakt mit den Wänden wird die Speiche auf
eine verhältnismäßig stabilisierte Bahn in einer zur Walze 11 annähernd senkrechten
Richtung gezwungen. Wenn dann der Aufprall zwischen dem Zeichenelement und dem Druckmedium
stattfindet, bewegt sich das Zeichenelement praktisch senkrecht zum Druckmedium
und überträgt seine Form durch das Farbband hindurch auf das Druckmedium, wobei
das gewünschte Zeichen gedruckt wird. Da praktisch nur eine senkrechte Bewegung
zwischen dem Zeichenelement 24 und dem Papier (durch das Parbband) zum Zeitpunkt
des Zusammenstoßes stattfindet, wird das Verwischen und Verschmieren des gedruckten
Zeichens weitgehend vermieden. Obwohl also die Nabe sich ständig dreht, wird doch
mittels der Zahnstange 60 verhindert, daß das Zeichenelement über das Papier in
seitlicher Richtung wisch, Die Beseitigung
des Stopp-Startbetriebs
des Zeichenrades 18, die durch das Vorhandensein der Zahnstange 60 möglich wird,
erlaubt höhere Druckgeschwindigkeiten und einen klareren Ausdruck der Zeichen.
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Wenn der Drucker zum Drucken, in proportionalen Abständen dient, können
die Zähne der Zahnstange 60 nicht immer mit allen gewünschten Druckpositionen gefluchtet
sein. Diese Schwierigkeit kann dadurch überwunden werden, daß man die Zähne der
Zahnstange sehr fein und flach macht. Zum Beispiel können zwischen 72 und 120 Zähne
pro Zoll (25 mm) vorgesehen werden, die eine. Tiefe von etwa 0,4 mm (1/64 Zoll)
haben, anstelle der 10 bis 12 Zähne auf einen Zoll mit einer Tiefe von etwa 0,8
mm (1/32 Zoll) in dem vorher beschriebenen Drucker. Bei dieser Ausführungsform können
die Speichen des Zeichenrades feine Kämme haben, die sich in Längsrichtung erstrecken,
so daß, wenn ein Zeichenelement angeschlagen wird, die dieses Element tragende Speiche
mit mehreren feinen Kämmen in Berührung kommt, wie in Fig. 5 gezeigt. In dieser
Fig. ist einmal eine Speiche 37 skizziert, die mit der beschriebenen Zahnstange
mit einem Zahn in Kontakt kommt, und zum zweiten eine Speiche für den Kontakt mit
mehreren Zähnen.
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In beiden Fällen wird die Speiche durch den Kontakt mit den Wänden
eines oder mehrerer Zähne der Zahnstange 60 gezwungen, auf einer verhältnismäßig
stabilisierten Bahn in einer zur Walze 11 praktisch senkrechten Richtung zu laufen.