DE2910859A1

DE2910859A1 - Druckkopf fuer einen rasterdrucker

Info

Publication number: DE2910859A1
Application number: DE19792910859
Authority: DE
Inventors: Cheng-Hua Wang
Original assignee: Digital Equipment Corp
Current assignee: Digital Equipment Corp
Priority date: 1978-03-24
Filing date: 1979-03-20
Publication date: 1979-10-04
Also published as: FR2420429B1; GB2017588A; CA1125087A; DE2910859C2; JPS6344551B2; US4214836A; GB2017588B; JPS54131424A; FR2420429A1

Description

DIPL.-PHYS. F. ENDLICH ογημεγινο 16.3. 1979 *~ Ki

PATENTANWALT O

phone"* München 84 se se

TELEGRAMMADRESSE : _{pATENDL|CH m0}NCHEN CABLE ADDRESS : DIPL.-PHYS. F. ENDLICH POSTFACH. D - 8Ο34 G E R M E R I N G

TELEX: 82 1730 PATE

Anwaltsakte: D-4595

Anmelder: Digital Equipment, Maynard/USA

Druckkopf für einen Rasterdrucker

Die Erfindung betrifft einen Druckkopf für einen Raster-,Mosaikoder Matrixdrucker der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegegebenen Art.

Ein derartiger Drucker weist eine Anzahl Druckelemente auf, welche wahlweise vorgefahren bzw. vorgeschoben werden können, um auf Papier oder anderes Bahnmaterial aufzutreffen, das an einer Auflagplatte oder Walze gehalten ist. Ein Bahnmaterial mit einer Auflage, wie beispielsweise ein Karbonfarbband, ist zwischen dem Druckkopf und dem Papier angeordnet, so daß, wenn ein Druckelement auf das Farbband auftrifft, ein Zeichen auf das Papier gedruckt wird. Das naheliegendste und bekannteste Beispiel für einen derartigen Druckkopf ist eine herkömmliche Schreibmaschine, bei welcher die einzelnen Druckelemente ein geprägtes. Zeichen tragen, das jeweils auf das Papier gedruckt wird, wenn das Druckelement betätigt wird. Infolgedessen ist ein einzelnes Druckelement für jedes zu druckende Zeichen erforderlich.

In einem Raster-jMosaik- oder Matrixdrucker (wobei im folgenden nur noch von Rasterdrucker gesprochen wird), sind die Zeichen

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aus sehr kleinen, entsprechend angeordneten Punkten zusammengesetzt. Diese Punkte werden mittels eines Druckkopfes mit verhältnismäßig wenigen identischen Druckelementen in Form von dünnen Drähten gebildet, deren entsprechende Enden an der Arbeitsseite des Kopfes gegenüber der Auflageplatte oder Walze angeordnet sind. Ein vorgegebenes Zeichen wird dadurch gebildet, daß ausgewählte Drähte abwechselnd zu der Platte oder Walze hin vorstehen und der Druckkopf und die Walze oder Platte relativ zueinander verschoben werden. Somit kann beispielsweise in einem üblichen Rasterdrucker der Druckkopf eine vertikale Spalte von sieben Drähten enthalten, die horizontal bezüglich der Platte oder Walze um fünf Schritt für jedeZexchenstelle bewegbar sind. Mit anderen Worten jede Zeichenstelle kann als ein 5x7 -Raster oder eine entsprechend große Matrix betrachtet werden, wobei die Gleichheit des Zeichens an dieser Stelle dadurch festgelegt wird, welche der sieben Drähte in der vertikalen Spalte an jeder der fünf horizontalen Stellen in dem Raster betätigt werden. Da die in dem Druckkopf eines Rasterdruckers verwendeten Druckelemente klein und leicht sind, haben sie eine verhältnismäßig geringe Trägheit, so daß der Drucker mit einer hohen Geschwindigkeit drucken kann. Rasterdrucker werden daher oft verwendet, um Daten von schnellen Rechnern auszudrucken.

Bei einer herkömmlichen Ausführungsform eines hier hauptsächlich interessierenden Druckkopfes ist ein Satz von Druckdrähten in dem Druckkopf entlang einer parallel zu der Achse des Kopfes verlaufenden Richtung verschiebbar gehaltert. Die jeweiligen Enden dieser Drähte sind in einer vertikalen Spalte an dem Arbeits- oder Ausgangsende des Kopfes ausgerichtet, welche gegenüber der Walze oder Platte angeordnet sind, und das übliche Karbonfarbband sowie das Papier werden zwischen dem Kopf und der Platte oder Walze durchgezogen. Die anderen Enden der Drähte, die jeweils in einem Amboß enden, sind bezüglich der Kopfachse am anderen, gegenüberliegenden Ende des Kopfes entsprechend verteilt. Jedem Druckdraht ist ein durch ein Solenoid betätigtes Teil zugeordnet, wobei die Betätigungsteile jeweils entsprechend angeordnet sind, um auf die zugeordneten Druckdrahtambosse aufzutreffen.

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Die bei den herkömmlichen Druckern dieser Art verwendeten Betätigungsteile weisen üblicherweise einen Elektromagneten oder ein Solenoid, der bzw. das parallel zu der Druckkopfachse ausgerichtet ist, und einen Hammer auf, der verschwenkbar gegenüber dem Solenoid angebracht und dessen Ende gegenüber dem Amboß an einem benachbarten Druckdraht angeordnet ist. Wenn das Solenoid erregt wird, zieht es seinen Hammer an, welcher dann auf den zugeordneten Druckdrahtamboß auftrifft, der dann den Draht entlang der Druckkopfachse verschiebt.Folglich wird der Druckdraht augenblicklich aus dem Arbeitsende des Druckkopfes vorgeschoben und trifft auf das Farbband und das Papier auf, wodurch ein gedruckter Punkt auf dem Papier erzeugt wird.

Jedes Betätigungsteil weist auch immer eine gesonderte Feder auf, um dessen Hammer weg von dem Solenoid vorzuspannen, um dadurch sicherzustellen, daß der Hammer eine ausreichende Strecke zurücklegt, damit der Druckdraht mit einem entsprechenden Impuls immer dann auftrifft, wenn das Solenoid erregt wird. Herkömmliche Drucker dieser Art haben auch eine gesonderte, kleine Rückholschraubenfeder für jeden Druckdraht, um sicherzustellen, daß jeder Draht genau und vollständig nach jeder Betätigung in den Druckkopf zurückgezogen wird.

Obwohl die herkömmlichen Druckköpfe, bei welchen derartige Druckdrähte und Betätigungsglieder verwendet sind, in großem "Umfang benutzt werden, sind sie nicht so wirksam, wie sie sein könnten, und zwar deswegen, weil ihre Betätigungsteile verhältnismäßig schlechte magnetische Eigenschaften und eine hohe Trägheit aufweisen. Folglich ist eine verhältnismäßig große Energie erforderlich, um jedes Betätigungsteil anzutreiben, damit es seine Federvorspannung überwindet und damit der zugeordnete Druckdraht mit einer ausreichenden Kraft auf das Papier auftrifft, um zuverlässig einen scharfen Punkt zu drucken. Ein derart hoher Energieverbrauch spiegelt sich bei den herkömmlichen Druckern nicht nur in höheren Betriebskosten wieder, sondern es wird auch eine beträchtliche Energiemenge als Wärme in dem Druckkopf verschwendet.

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Diese Wärme beeinflußt die einzelnen Teile des Kopfes nachteilig, wodurch die Wartungs- und Instandhaltungskosten für den Kopf höher werden und seine Lebensdauer kürzer wird.

Einige der herkömmlichen Köpfe werden auch dadurch nachteilig beeinflußt, daß die wiederholten Betätigungen der Druckdrähte zu einem übermäßigen Verschleiß der Drahtambosse sowie der Drahtführungen führen, welche dazu dienen, die Drähte in dem Kopf örtlich festzulegen. Die erste Schwierigkeit ist dem wiederholten Auftreffen der Hammer auf die einzelnen Ambosse zuzuschreiben, während der Verschleiß auf unzweckmäßige Anordnungen der Druckdraht-Betätigungsteile und der Drahtführungen zurückzuführen ist, was zu einem übermäßigen Druchbiegen der Drähte entlang der Bahnen zu dem vorderen Ende des Kopfes hin führen. Darüber hinaus neigen die Druckdrähte in einigen herkömmlichen Köpfen dazu, festzuklemmen, da Papier- und Staubpartikel sich ständig in dem Kopf sammeln und die einzelnen kleinen Rückführschraubenfedern nicht in der Lage sind, den aufgrund einer derartigen Verschmutzung vorliegenden Widerstand zu überwinden und die Drähte richtig zurückzuziehen. Durch alle diese Faktoren werden die Schwierigkeiten bezüglich der Wartung und Instandhaltung des Kopfes noch größer. Schließlich sind die herkömmlichen Köpfe verhältnismäßig kompliziert und schwierig zusammenzubauen, so daß sie in der Herstellung teuer sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Druckkopf für einen Raster- oder Matrixdrucker zu schaffen, welcher einen niedrigen Energieverbrauch hat und infolgedessen wirksamer ist als vergleichbare herkömmliche Druckköpfe dieser &rt und dessen Teile leicht hergestellt und zusammengebaut werden können, so daß der Kopf preiswerter hergestellt werden kann als die herkömmlichen Druckköpfe. Ferner soll gemäß der Erfindung ein Druckkopf geschaffen werden, welcher einen verhältnismäßig großen dynamischen Druckbereich aufweist und welcher sich durch eine verhältnismäßig leise Arbeitsweise auszeichnet. Ferner soll gemäß der Erfindung ein Druckkopf für einen Raster- oder Ma-

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trixdrucker geschaffen werden, welcher eine lange Lebensdauer hat und eine minimale Wartung erfordert und welcher zum Betätigen eine verhältnismäßig geringe Energie erfordert, um Zeichen hoher Güte zu schaffen.

Bei dem erfindungsgemäßen Druckkopf ist ähnlich wie bei herkömmlichen Druckköpfen ein Satz von kleinen, feinen Druckdrähten verwendet, die verschiebbar in dem Kopf gehaltert sind, so daß mittels Betätigungsteilen bestimmte ausgewählte Drähte augenblicklich aus dem vorderen Ende des Kopfes vorgeschoben werden können, um auf ein Karbonfarbband aufzutreffen und um zeichenbildende Punkte auf Papier, das auf einer Platte oder Walze angeordnet ist, unter dem Farbband in Gegenüberlage" von dem Druckkopf zu drucken.

Bei dem erfindungsgemäßen Druckkopf sind jedoch alle Druckdraht-Betätigungsteile in einem einheitlichen Solenoidrahmenaufbau gehaltert, so daß die Betätigungsteile richtig um die Achse des Druckkopfes herum verteilt sind. Durch diese Anordnung ist nicht nur die Leistungsfähigkeit des Kopfes erhöht, sondern auch das Zusammenbauen vereinfacht, wie später noch beschrieben wird. Der Rahmenaufbau weist eine ferromagnetische Platte mit einer am Umfang ausgebildeten Anordnung von im Abständen voneinander.angeordneter ferromagnetischer Zähne auf, die fest mit der Platte verbunden sind. Von der Platte steht bei jedem Zahn ein Stift oder ein Stab vor, welcher als Solenoidkern fungiert bzw. arbeitet. Eine Wicklung in Form einer Spule ist verschiebbar an jedem Stift vorgesehen, um jedes Betätigungsteil-Solenoid zu vervollständigen.

Jedes Betätigungsteil weist auch, anstelle des üblichen, verhältnismäßig schweren, unelastischen Hammers und der zugehörigen Feder, einen einzigen, im allgemeinen L-förmigen_f leichten ferromagnetischen Blattfederarm auf, der gegenüber der Polseite des entsprechenden Betätigungsteil-Solenoids angeordnet ist. Der kurze Schenkel des Federarms ist an einem Zahn des Rahmenaufbaus befestigt, während das gegenüberliegende Ende des Feder-

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arms gegenüber dem Solenoid verläuft und unmittelbar mit dem Ende eines Druckdrahtes verbunden ist. Da der Druckdrahtamboß durch eine direkte Verbindung mit dem Federarm ersetzt ist, ergeben sich bei dem erfindungsgemäßen Druckkopf keine Schwierigkeiten bezüglich des Amboßverschleißes. Ferner braucht bei dem erfindungsgemäßen Druckkopf keine gesonderte Druckdraht-Rückholfeder vorgesehen zu sein, da der Federarm selbst diese Funktion ausführt. Hierdurch ist nicht nur der Aufbau des Druckkopfes vereinfacht, sondern auch ein Festklemmen eines Druckdrahtes infolge der Staubbildung in dem Kopf weitgehend verhindert, da der Federarm stark genug ist,um den zugeordneten Federdraht zurückzuholen, selbst wenn eine derartige Verschmutzung vorliegt.

Obwohl es auf den ersten Blick so scheint, daß der einzelne, ferromagnetische Federarm den üblichen Hammer, dessen Rückführfeder und die Druckdraht-Rückführfeder ersetzt, welche bei jedem Druckdraht in den herkömmlichen Köpfen vorgesehen sind,ist dies in Wirklichkeit nicht der Fall, und zwar deswegen, da Metalle mit guten Federeigenschaften ausnahmslos schlechte magnetische Kenndaten aufweisen. Infolgedessen ist es überhaupt nicht naheliegend, daß dasselbe Metallteil sowohl die Funktion einer Feder als auch die des Solenoidarms eines sehr-leistungsfähigen Druckdraht-Betätigungsteils hat. Im Gegenteil, man würde vielmehr denken, daß ausreichende Impulse durch die Solenoids den Federarmen nicht erteilt werden würden, zumindest nicht ohne daß eine übermäßig hohe Eingangsenergie für den Kopf erforderlich ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Druckkopf ist jedoch eine Einrichtung zum Formen der magnetischen Kraftlinien vorgesehen, die durch jedes Solenoid erzeugt werden, wenn es erregt wird, so daß eine maximale Anzahl dieser Kraftlinien vom zugeordneten Federarm geschnitten wird. Insbesondere ist eine spezielle magnetische Nebenschlußplatte auf den gegenüberliegenden Seiten der Federarme bezüglich der Rahmenzähne und der Solenoids des Betätigungsteile

angeordnet. Die Platte schafft einen Nebenschlußweg für die magnetischen Flüsse, die durch die erregten Solenoids erzeugt werden, während die Zähne getrennte magnetische Rückleit-

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wege für jedes Solenoid schaffen, so daß das von einem Betätigungsteil erzeugte Magnetfeld benachbarte Betätigungsteile nicht beeinflußt. Dadurch verbrauchen die Betätigungsteile verhältnismäßig wenig Energie,obwohl eine hohe magnetische Leistung erreicht ist, so daß der Druckkopf wirksam arbeiten kann, und auch noch Zeichen hoher Güte gedruckt werden.

Der erfindungsgemäße Druckkopf hat auch den Vorteil, daß die Druckdraht-Betätigungsteile und die Drahtführungen in dem Kopf so ausgebildet und um die Achse des Kopfes herum verteilt sind, daß die Drähte eine minimale Verformung auf ihren verschiedenen Bahnen durch den Kopf erfahren, wodurch im Unterschied zu herkömmlichen Druckköpfen der Verschleiß bei der Drahtführung auf ein Minimum herabgesetzt ist. Aufgrund derselben Form und Anordnung ist es auch möglich, daß alle Druckdrähte derselben theoretischen Kurve durch den Druckkopf folgen, so daß jeder Druckdraht, wenn er in das vordere Betätigungsende des Kopfes eingesetzt wird, automatisch seinen Weg durch die richtigen öffnungen in den verschiedenen,entlang des Kopfes in Abständen voneinander angeordneten Führungen findet, so daß sein Ende an der entsprechenden Stelle in der Spalte an dem vorderen Arbeitsende des Kopfes eintrifft. Es ist daher beinahe überflüssig darauf hinzuweisen, daß durch dieses Merkmal das Zusammenbauen des Kopfes sehr vereinfacht ist und dadurch auch die Herstellungskosten ge r inger s ind.

Bei einer anderen Ausführungsform des Druckkopfes werden höhere Druckgeschwindigkeiten dadurch erreicht, daß der Federarm und das Solenoid jedes Betätigungsteils so angebracht sind, daß der Federarm in Richtung auf das Solenoid vorgespannt ist. Dann sind anstelle der Nebenschlußscheibe Dauermagnete von den Solenoids aus gesehen auf den gegenüberliegenden Seiten der Federarme angeordnet. Die Feldstärke jedes Dauermagneten ist so gewählt, daß er die Eigenvorspannung des gegenüberliegenden Federarms überwindet, so daß dieser Federarm gegen einen festen Gummianschlag und weg von dem zugeordneten Solenoid gezogen wird. Folglich

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enthält im Ruhezustand jeder Federarm eine beträchtliche potentielle Energie.

Strom wird an jedes Betätigungsteil-Solenoid in einer solchen Richtung angelegt, daß er die entgegengesetzte Polarität zu dem Dauermagnetpol, der dem Solenoid gegenüberliegt und eine Feldstärke hat, welche zumindest das von diesem Dauermagneten erzeugte Feld aufhebt. Folglich wird die potentielle Energie in dem dazwischenliegenden Federarm unmittelbar in kinetische Energie umgewandelt, so daß sich der Arm schnell zu dem Solenoid hin mit einer Geschwindigkeit bewegt, die nicht nur der Feldstärke des Solenoids, sondern auch der potentiellen Energie in dem Federarm proportional ist.

Bei einem Entregen jedes Solenoids zieht dann der zugeordnete Dauermagnet den dazwischenliegenden Federarm zurück zu seinem Anschlag, wodurch dann der entsprechende Druckdraht unmittelbar in den Kopf zurück^-gezogen wird; der Anschlag dient dazu, das Armprellen sowie das Geräusch auf ein Minimum herabzusetzen. Infolgedessen können die Betätigungsteile in dieser Ausführungsform eines Druckkopfes die Druckdrähte schneller und mit einer größeren Kraft antreiben, wobei weniger Energie benötigt wird als bei den Betätigungsteilen in vergleichbaren herkömmlichen Druckköpfen dieser Art.

Da beide Druckkopfausführungen für eine zufriedenstellendes Drucken weniger Energie erfordern, wird weniger Energie in den Köpfen als Wärme verschwendet. Dies spiegelt sich dann in niedrigeren Wartungskosten und in langerenLebenserwartungen für die Köpfe wieder.

Bei dem erfindungsgemäßen Druckkopf für einen Raster- oder Matrixdrucker ist somit der übliche Satz Drähte verwendet, die verschiebbar in dem Kopf gehaltert sind und welche wahlweise durch Erregen von Solenoid-Betätigungsteilen aus dem vorderen Ende

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des Kopfes auf eine Auflageplatte oder Walze zu verschoben bzw. ausgefahren werden. Anstelle der üblichen Solenoidhämmer, von Rückführfedern und Druckdraht-Rückführfedern ist ein einziger Satz von einheitlichen ferromagnetischen Federarmen unmittelbar mit den Druckdrähten verbunden und gegenüber den Solenoids angeordnet, die in einem einheitlichen Solenoidrahmenaufbau gehaltert sind. In dem Kopf ist ferner eine Nebenschlußplatte angebracht und bezüglichder Solenoids auf den gegenüberliegenden Seiten der Federarme angeordnet. Die Nebenschlußplatte oder -scheibe und der Rahmenaufbau bilden das Magnetflußmuster für jedes erregte Solenoid, so daß eine maximale An zahl von Kraftlinien jedes Solenoids den zugeordneten Federarm schneidet, um einen maximalen dynamischen Druckbereich und einen maximalen Wirkungsgrad zu. erhalten. Eine höhere Druckgeschwindigkeit kann durch Vorspannen jedes Federarms in Richtung auf das zugeordnete Solenoid hin und durch Ersetzen der Nebenschlußscheibe erhalten werden; hierbei ist eine Gruppe von Dauermagneten bezüglich ihres Solenoids auf den gegenüberliegenden Seiten der Federarme angeordnet. Ihre Magnetfeldstärken sind so gewählt, um die Eigenvorspannungen der zugeordneten Federarme zu überwinden, so daß jeder Federarm im Ruhezustand in einem vorgegebenen Abstand von seinem Solenoid angeordnet istund eine entsprechende potentielle Energie enthält. Wenn es erregt wird, erzeugt jedes Solenoid ein Feld, welches dem von dem entsprechenden Dauermagneten erzeugten Feld entgegengesetzt und in der Stärke zumindest gleich ist, so daß die potentielle in dem zugeordneten Federarm gespeicherte Energie als kinetische Energie freigegeben wird, welche dazu beiträgt, den Federarm schnell zu bewegen, um den zugeordneten Druckdraht sofort zu verschieben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teil einer perspektivischen Ansicht eines Rasteroder Matrixdruckers mit einem Druckkopf gemäß der Erfindung;

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Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 1; Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 der Fig. 2;

Fig. 4 eine Draufsicht entlang der Linie 4-4 von Fig. 2,WoLeI einzelne Teile weggelassen sind;

Fig. 5A und 5B Kurvendarstellungen zur Erläuterung der Arbeitsweise der erfxndungsgemaßen Druckköpfe;

Fig. 6 eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung, in welcher eine abgewandelte Ausführungsform eines Druckkopfes dargestellt ist, der in dem Drucker der Fig. 1 verwendet werden kann;

Fig. 7 eine Schnittansicht entlang der Linie 7-7 der Fig. 6 und

Fig. 8 einen Teil einer Schnittansicht, in welcher ein Betätigungsteil im einzelnen wiedergegeben ist, das in dem Druckkopf der Fig. 6 verwendet werden kann.

In Fig. 1 weist ein in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichneter Drukker die übliche Auflage oder Platte 12 auf, die ein Blatt Papier S trägt. Die dargestellte Auflage 12 ist zylindrisch, könnte aber genausogut auch eben sein. Unmittelbar gegenüber der Walze 12 ist ein in seiner Gesamtheit mit 14 bezeichneter Druckkopf dargestellt. Der Druckkopf ist an einem Wagen 12 entsprechend gehaltert, so daß sein vorderes oder Arbeitsende 14a unmittelbar gegenüber der Walze 12 und dem dort vorgesehenen Blatt Papier angeordnet ist. Der Wagen 18 ist entlang von zwei im Abstand voneinander angeordneter Führungsstangen 19 bewegbar, die parallel zur Achse der Walze 12 angeordnet sind, und die üblichen, nicht näher dargestellten Einrichtungen, die normalerweise in Druckern dieser Art benutzt werden, können verwendet werden, um den Wagen 16 entlang der Führungsstangen 19 in die richtige Stellung zu bringen.

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Ein herkömmliches übertragungsmittel, wie beispielsweise ein Karbonfarbband R, ist um das vordere Kopfende 14a geführt. Das Farbband kann von Spulen abgewickelt und auf solche aufgewickelt werden. Vorzugsweise wird jedoch das Farbband aus einer nicht dargestellten Kassette gezogen, die an dem Wagen 16 bei dem Kopf 14 angeordnet ist. Da die Farbbandzuführung nicht Teil der Erfindung ist, wird sie hier im einzelnen nicht näher beschrieben.

Die verschiedenen elektrischen Anschlüsse an dem Kopf 14 werden vorteilhafterweise über eine gedruckte Schaltungsplatte B vorgenommen, die an dem Kopf oder an dem Schlitten 16 befestigt ist. Die Platte weist gedruckte Leitungen P auf, die zwischen dem Kopf 14 und einer Gruppe von Anschlüssen T verlaufen, die so angeordnet sind, daß sie in eine entsprechende Gruppe von Steckbuchsenanschlüssen an einem nicht dargestellten, flexiblen Kabelbaum gesteckt werden können.

Bei derartigen Rasterdruckern wird der Kopf 14 so gesteuert, daß er, wenn er relativ zu der Walze 12 bewegt wird, über das Farbband R auf das von der Walze gehaltene Papier auftrifft, um gedruckte Zeichen C zu übertragen, die aus einer Vielzahl sehr kleiner Punkte zusammengesetzt sind. Der Deutlichkeit halber sind die Buchstaben und die sie bildenen Punkte in größeren Abständen voneinander dargestellt als es in Wirklichkeit der Fall ist. Mit Hilfe des Kopfes 14 in dem Drucker 10 können mit hoher Geschwindigkeit zuverlässig klare Zeichen gedruckt werden. Wenn der Drucker folglich in Verbindung mit einem Datenverarbeitungssystem verwendet wird, können aus dem System ausgelesene Daten mit einer maximalen Geschwindigkeit gedruckt werden. Noch dazu ist aus Gründen, die nachstehend angeführt werden, der Druckkopf 14 preiswert herzustellen und zusammenzubauen, und obendrein sehr wirksam, so daß das Vorhergesagte mit einer minimalen Energie erreicht werden kann. Dieser Wirkungsgrad spiegelt sich auch in niedrigeren Betriebskosten wieder.

In Fig. 2 bis 4 weist der Kopf 14 ein langgestrecktes, im allgemeinen rechteckiges Gehäuse 32 auf, das an einem Ende und an seiner

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Oberseite offen ist. Das Gehäuse 32 verjüngt sich an einem Ende 32a und wird schmäler, um dadurch das vordere Arbeitsende 14a zu bilden, das, wie am besten aus Fig. 4 zu ersehen ist, ein schmales Rechteck ist. Das gegenüberliegende andere Ende des Gehäuses 32 endet in einem zylindrischen Rohr 34, wobei die Rohrbohrung 36 sich in das Gehäuse 32 öffnet und mehr oder weniger koaxial zu dem Gehäuse ist. Die Bohrung 36 ist an der Stelle 36a angesenkt, wodurch ein ringförmiger Rahmen in der Mitte des Rohrs 34 gebildet ist. Das Rohr 34 ist auch mit einem radialen Flansch 34a an seinem nach innen gerichteten Ende versehen.

über dem Rohr 34 ist ein in seiner Gesamtheit mit 40' bezeichneter einheitlicher Solenoidrahmenaufbau angeordnet. Der Aufbau weist eine etwa halbkreisförmige, ferromagnetische, gestanzte Metallplatte 42 mit einer öffnung 44 auf, welche das Rohr 34 aufnimmt.-Die Platte istan dem Rohr mit ihren geraden obersten Kanten 42a ausgerichtet. Der untere, gebogene Rand der Platte 42 ist mit einer Gruppe von sieben in Abständen voneinander angeordneten, nach rückwärts verlaufenden Zähne 42b ausgebildet, die etwas über das Ende des Rohrs 34 hinaus vorstehen. Die Platte ist durch eine zylindrische Hülse 45 gehalten, die an dem Rohr 34 anliegt, und die Platte sowie die Hülse sind mittels Stellschrauben 47 befestigt, die durch öffnungenin dem Rohrflansch 34a und in der Platte verlaufen, wobei die Schrauben in entsprechende, mit Gewinde versehene Bohrungen in dem Hülsenende geschraubt sind.

An der Platte 42 innerhalb der Zähne 42b ist eine Gruppe von Elektromagneten oder Solenoids angebracht. In dem dargestellten Kopf sind sieben derartiger Solenoids 1 bis 7 vorgesehen, welche der Anzahl der vertikalen Punkte in einer üblichen 5 χ 7-Zeichenmatrix oder einem gleichgroßen Raster entsprechen. Wenn die Anzahl der vertikalen zeichenbilenden Punkte in der Matrix 11 sein soll, was eine andere im allgemeinen verwendete Zahl ist, dann würden elf Solenoids an der Platte 42 angebracht sowie elf Zähne 42b ausgebildet sein.

Die Solenoids 1 bis 7 sind identisch. Infolgedessen ist nur das

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Solenoid 4 in Fig. 2 im einzelnen dargestellt. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, weist es einen ferromagnetischen Kern oder einen Stift 46 auf, von welchem ein Ende 46a in einer.entsprechenden öffnung 4 9 in der Platte 42 aufgenommen und dort gestaucht, genietet oder auf andere Weise befestigt ist. Das andere Ende des Kerns verläuft eben bezüglich des benachbarten Zahn 42b. Der Kern 46 ist von einer Wicklung 48 in Form einer Spule (siehe Fig. 1) umgeben. Während des Zusammenbaus des Kopfs wird die Spule auf den Kern 46 geschoben und mittels eines entsprechenden Klebstoffs gehalten. Die in Fig. 2 schematisch dargestellte Wicklung 48 ist so angeordnet, daß wenn sie über Leitungen 48a mit einer entsprechenden als Batterie B dargestellten Stromquelle verbunden ist, sie den Kern 46 magnetisiert, um dadurch Nord-(Nordpol) und Süd- (S-)Pole an den beiden Enden des Kerns auszubilden, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Wie am besten aus Fig. 1 und 3 zu ersehen ist, sind die Solenoids 1 bis 7 an der Platte 42 in einer im allgemeinen halbkreisförmigen Anordnung angebracht. Ihre Wicklungsleitungen 48a sind alle über Bahnen P der gedruckten" Schaltungsplatte mit der Stromquelle B verbunden, so daß die freien Enden der Kerne 46 alle dieselbe Polarität, d.h. einen Südpol, aufweisen.

In Fig. 1 bis 3 ist jedem Solenoid 1 bis 7 ein nachgiebiger, elastisch federnder, im allgemeinen L-förmiger ferromagnetischer Federarm 52 zugeordnet. Das Armmaterial sollte gute Feder- und ziemlich gute magnetische Eigenschaften aufweisen, wie beispielsweise Blaustahl 1095. Der kurze Schenkel 52a jedes Arms 52 ist verhältnismäßig breit und liegt an der Außenwandung des angrenzenden Zahns 42b an, so daß der Arm 42 über dem freien Ende des am nächsten bei diesem Zahn angeordneten Solenoids liegt. Die Armschenkel 52a sind an den Zähnen 42b mittels zwei Stellschrauben 54 befestigt, welche durch den Arm vorstehen und in entsprechende, mit Gewinde versehene öffnungen in den Zähnen, geschraubt sind. Infolgedessen bildet der Satz Arme 52 eine im allgemeinen halbkreisförmige Anordnung, wobei die Arme radial nach innen vorstehen und die Hülse 45 an der Stelle 45a (Fig.2 und 3) ausgeschnitten ist, damit sie diesen angepaßt ist.

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Wie am besten aus Fig.1 zu ersehen ist, verjüngen sich die Armenden radial nach innen zu den zugeordneten Solenoids hin, um sehr schmale Verlängerungen oder Finger 52b zu bilden, welche nahe beieinander in einem Halbkreis gruppiert sind.

In Fig.1 bis 4 weist der Kopf 14 einen Satz von sieben Druckdrähten 62 auf, von welchen jeweils ein Ende 62a in eine sehr kleine Hülse 64 (Fig.1 und 2) vorsteht, die am Armende 52b angebracht und durch Lötmittel, Klebemittel oder ein anderes entsprechendes Mittel befestigt ist. Das andere Ende 62b jedes Drahtes steht verschiebbar durch eine von sieben in vertikalem Abstand voneinander angeordneter öffnungen 68 in einem Lagerstein 72 vor, das an dem schmalen Ende des Gehäuses 32 an dem vorderen Kopfende 14a mittels Epoxyharz oder eines anderen entsprechenden Mittels befestigt ist.

Da die Drahtenden 62a in einer vertikalen Spalte angeordnet sind, werden die Drähte in einem gewissen Maße von dem einen Ende zu dem anderen verformt. Die Drähte 62 sind entlang ihrer gesonderten Bahnen in dem Gehäuse 32 durch einen Satz von sieben Trennwänden 74 geführt, die entlang des Gehäuses in vorgegebenen Abständen angeordnet sind." Jede Trennwand ist in Schlitzen 76 in den Seitenwänden des Gehäuses 32 befestigt, und die Trennwände sind entsprechend bemessen, so daß sie fest in dem Gehäuse sitzen. Folglich ist die am nächsten bei dem Lager 72 angeordnete Trennwand 74a ein verhältnismäßig schmales und kurzes Rechteck, während die Trennwand 74b (Fig.2 und 3), die auf dem Rahmen bzw. der Auflage 38 im Inneren des Rohres 34 aufsitzt, kreisförmig ist und einen seitlich vorstehenden Finger 78 aufweist, der in eine Vertiefung 82 in dem Rohr 34 vorsteht, um die Ausrichtung dieser Trennwand zu erhalten. Die Trennwände weisen sehr kleine Durchlässe 86 auf, in welchen die Druckdrähte 62 verschiebbar aufgenommen sind; hierbei befinden sich die Durchlässe 86 in den Trennwänden an verschiedenen Stellen, die dadurch den Druckdrähten angepaßt sind, wenn sie von dem einen Ende des Gehäuses zum anderen verlaufen. Die Oberseite des Gehäuses ist durch eine zweckmäßigerweise abnehmbare Ab-

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deckplatte 87 verschlossen (Fig.1 und 2).

Die halbkreisförmige Verteilung der Solenoids 1 bis 7 und der Federarme 52 sowie die Verteilung de.r Öffnungen 86 in den Trennwänden 74 sind entsprechend gewählt, um die Längsdurchbiegung oder -verformung der Druckdrähte 62 auf ein Minimum herabzusetzen. Insbesondere geht die Anordnung der Druckdrähte von einer halbkreisförmigen Form (Fig.3) immer mehr zu spitzen V-Formen über, bis schließlich die Drahtenden 62b an dem vorderen Ende des Druckkopfes eine vertikale Spalte (siehe Fig.4) bilden. Mit anderen Worten, wenn die spaltenförmig angeordneten Drahtenden 62b am vorderen Kopfende von oben nach unten als Drähte 1 bis 7 beziffert werden, sind die entsprechenden Drahtenden 62a, die am gegenüberliegenden Ende des Kopfes in einem Halbkreis angeordnet sind, wie aus Fig.3 zu ersehen ist, den Solenoids 1, 3, 5, 7, 6, 4 bzw. 2 entgegen dem Uhrzeigersinn um den Halbkreis herum zugeordnet, wie in dieser Figur dargestellt ist.

Vorzugsweise folgen die Druckdrahtbahnen in dem Kopf sehr gut derselben theoretischen Kurve, so daß kein Draht mehr als ein anderer verbogen wird und alle nur minimal gebogen sind. Diese Anordnung unterscheidet sich stark von den Anordnungen in den herkömmlichen Druckköpfen, deren Solenoids und innere Drahtenden in Form eines umgekehrten Trapezes oder in einer anderen derartigen Form angeordnet sind, die eine sehr starke Verformung zumindest einiger der Druckdrähte entlang ihrer Bahnen zu dem vorderen Kopfende erfordern. Folglich unterliegt der erfindungsgemäße Druckkopf einem minimalen Verschleiß, der auf seitliche Kräfte an den Stellen zurückzuführen ist, an welchen die Druckdrähte durch das Lager 72 und die Trennwände 74 hindurchgehen. Folglich haben das Lager und die Trennwände eine verhältnismäßig lange Lebensdauer, bevor sie ersetzt werden müssen, wodurch natürlich die Wartungskosten und die Kopfstillstands- oder -ausfallzeit auf ein Minimum herabgesetzt ist.

Da ferner alle Druckdrähte 62 um denselben minimalen Wert entlang ihrer Bahnen durch den Kopf gebogen werden, wenn sie in

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den Kopf von dem vorderen Ende aus eingesetzt werden, fädeln sie sich selbst automatisch durch die richtigen öffnungen 86 in den Trennwänden 74 und dem Lager 72 ein, insbesondere wenn die öffnungen für die Drähte bauschig bzw. entsprechend ausgerichtet und geformt sind, wie in Fig.2 an der Stelle 86a dargestellt ist. Wie dort zu sehen ist, sind diese bauschigen Ausbildungen an dem vorderen Kopfende weniger ausgeprägt, da die Drähte dort weniger verdreht sind.

In Fig.1 und 2 ist an dem freien Ende der Hülse 45 gegenüber den Federarmen 52 eine Platte 92 aus einem ferromagnetischen Material angeordnet. Diese Platte 92 wirkt als Anschlagteil und als eine sogenannte magnetische Nebenschlußplatte, wie anschließend noch ausgeführt wird. Diese Platte hat eine Mittenöffnung 94, die mit der Bohrung der Hülse 45 übereinstimmt, und ist an der Hülse mittels in entsprechenden Abständen angeordneten Stellschrauben 96 befestigt, die durch die Platte vorstehen und in mit Gewinde versehene öffnungen in dem Ende der Hülse 45 geschraubt sind. Eine dünne Lage 98 aus dämpfendem Gummi ist an der Innenseite der Platte 94 gegenüber den Armen 52 angebracht. Durch diese dünne Auflage ist das Zurückprallen des Arms 52 auf ein Minimum herabgesetzt und dazu beigetragen, den Kopf während des Betriebs zu beruhigen. Jeder Arm 52 liegt normalerweise an der Auflage 98 unter einem Winkel θ von etwa 93° an, um einen entsprechend breiten Spalt G zwischen dem entspannten Federarm und dem zugeordneten Solenoidkern zu schaffen

Die Platte 94 ist aus einem Metall, wie beispielsweise kaltgewalztem Stahl mit guten magnetischen Eigenschaften hergestellt. Die Scheibe trägt dazu bei, das Magnetfeld zu formen, das von jedem Solenoid erzeugt wird, wenn es erregt wird, so daß eine maximale Flußdichte in dem Spalt G zwischen jedem Arm und seinem Solenoid vorliegt. Der ferromagnetische Zahn 42b an welchem jeder Arm 52 angebracht ist, wirkt in derselben Richtung, da dadurch eine magnetische Rückführbahn für jedes Solenoid geschaffen ist und benachbarte Solenoids magnetisch voneinander isoliert sind, so daß jedes Betätigungsteil durch den Betrieb der

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benachbarten Betätigungsteile nicht beeinflußt werden.

Selbst wenn jeder Federarm 52 keine besseren magnetischen Eigenschaften hat, ist infolgedessen, solange die Nebenschlußscheibe92 vorhanden ist, der Magnetfluß in dem Spalt G ausreichend stark, so daß der Arm verhältnismäßig schnell und mit einer entsprechenden Kraft zu dem Solenoidkern 46 gezogen wird. Folglich druckt auch bei einer verhältnismäßig niedrigen Eingangsieistung der Kopf 14 mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit, und seine Druckdrähte 62 treffen auf das Farbband·R (Fig.1) mit einer ausreichenden Kraft auf, um zuverlässig klare, zeichenbildende Punkte auf das Papier zu drucken, das zwischen dem vorderen Kopfende 14a und der Walze 12 angeordnet ist. Darüber hinaus kann der Spalt G verhältnismäßig breit sein. Folglich braucht der Kopf nicht so bemessen zu sein, daß die Spalte eingestellt werden können, damit der Kopf sowohl einzelne als auch Mehrfachkopien drucken kann. Bei dem erfindungsgemäßen Kopf weist eine fest vorgegebene Breite des Spaltes G von etwa 0,0625+_ 0,00125mm für bis zu vier Kopien aus. Infolgedessen hat der erfindungsgemäße Druckkopf einen großen dynamischen Druckbereich.

In Fig.6 bis 8 ist eine weitere, in ihrer Gesamtheit mit 14·' bezeichnete Kopfausführungsform für höhere Druckgeschwindigkeiten dargestellt, als sie mit herkömmlichen Köpfen dieser Art erhalten werden können, z.B. es können 200 gegenüber 120 Zeichen pro Sekunde gedruckt werden, wenn in zwei Richtungen gedruckt wird. Der Kopf 14' ist dem Kopf 14 sehr ähnlich, so daß nur ein Teil davon dargestellt werden muß, und die dargestellten Teile, welche beiden Köpfen gemeinsam sind, tragen dieselben Bezugszeichen.

Anstelle der Platte 92 weist der Kopf 14' ein scheibenförmiges Anschlagteil 110 aus nichtferromagnetischem Material, wie Aluminium, auf. Das Teil 110 ist mit einer Mittenöffnung 112 versehen, welche mit der Bohrung der Hülse 45 übereinstimmt. Ebenso ist eine scheibenförmige, nichtmagnetische Abdeckung 114 über dem Teil 110 angeordnet, um das Ende der öffnung 112 zu verschließen. Die Abdeckung 114 und das Anschlagteil 110 sind an

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der Hülse 45 mittels Schrauben 116 befestigt, die durch entsprechende öffnungen in der Abdeckung und dem Anschlagteil vorstehen und in mit Gewinde versehene Bohrungen in dem Ende der Hülse verschraubt sind.

Das Anschlagteil 110 weist gegenüber jedem Federarm 52" eine Ausnehmung oder Vertiefung 120 auf. Jede Vertiefung 120 ist schräg oder unter einem bestimmten Winkel angeordnet, so daß ihre Bodenfläche mehr oder weniger parallel zu dem Federarm verläuft. Mit Epoxyharz oder einem anderen entsprechenden Mittel ist in jeder Vertiefung 120 ein kleiner scheibenförmiger Anschlag 122 aus einem nichtelastisch federnden Material, wie dämpfender Gummi angebracht, um ein Zurückprallen des Arms und Geräusche auf ein Minimum herabzusetzen. Jeder Anschlag steht von dem Teil 110 in Richtung auf den zugeordneten Arm ein entsprechendes Stück vor, so daß er den Arm mehr oder weniger berührt, wenn sich der Arm in seiner in Fig.6 dargestellten Ruheoder nicht betätigten Stellung befindet.

Eine zweite Gruppe von Vertiefungen 126 ist auf der anderen Seite des Teils 110 ausgebildet. Jede Vertiefung 126 ist unmittelbar gegenüber einer Vertiefung 120 -angeordnet, und die Vertiefungen 126 haben einen etwas größeren Durchmesser als die Vertiefungen 120. In jeder Vertiefung ist ein zylindrischer Dauermagnet 128 angeordnet, wobei der Magnet 128 und der ihm gegenüberliegende Anschlag 122 koaxial und konzentrisch zu dem zugeordneten Solenoidkern 46 angeordnet sind. Die Magnete 128 sind ziemlich stark und aus Samariankobalt oder anderem seltene Erdenkobalt hergestellt. Ferner ist jeder Magnet 128 so angeordnet, daß sein dem Solenoid am nächsten liegendes Ende eine Polarität hat, die zu der des Solenoids entgegengesetzt ist. Folglich ist in dem in Fig.6 dargestellten Kopf bei welchem der Südpol jedes Solenoids dem entsprechenden Federarm gegenüberliegt, der zugeordnete Dauermagnet 128 so angeordnet, daß sein Nordpol demselben Arm gegenüberliegt.

In Fig,S ist ±n dem Kopf 14' jeder Federarm 52' vorgespannt,

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wenn er in dem Druckkopf eingebaut ist. Insbesondere ist der Arm 52' so ausgebildet, daß vor einem Einbau, wenn sich der Arm in einem entspannten Zustand befindet, er einen Winkel Θ¹ von weniger als 90° (z.B. 88°) bezüglich seines kurzen Schenkels bildet, wie durch gepunktete Linien'in Fig.8 dargestellt ist. Wenn dann der Federarm mittels Schrauben 54 an dem Zahn 42b befestigt ist, wird er gezwungen, einen Winkel Θ" von 90° bezüglich des Schenkels einzunehmen, da er an dem Ende seines SoIenoidkerns 46 anliegt, wie durch eine gestrichelte Linie in Fig.8 dargestellt ist. Normalerweise würde in dieser Stellung kein Spalt zwischen dem Federarm und dem Kern 46 vorliegen, so daß der Arm sich bei einer Erregung des Solenoids nicht bewegen könnte. Jedoch zieht bei dem erfindungsgemäßen Kopf der benachbarte Dauermagnet 128 den Federarm 52' an seinen Anschlag 122, wie in Fig.8 durch ausgezogene Linien dargestellt ist, wodurch ein entsprechender Spalt G zwischen dem Federarm und dem Solenoidkern 46 geschaffen wird. Auf diese Weise ist jeder Federarm 52' durch das Magnetfeld von den zugeordneten Dauermagneten 128 vorgespannt, so daß sich der Arm aus der durch eine ausgezogene Linie wiedergegebenen Stellung in seine gestrichelt wiedergegebene Stellung in Fig.8 bewegen kann. Natürlich ist die Länge jedes Druckdrahtes 62 so bemessen, daß wenn der entsprechende Federarm 52' sich in seiner durch'eine ausgezogene Linie wiedergegebenen Stellung befindet, das Ende -62b des Druckdrahtes in den Kopf zurückgezogen ist, wie in Fig.2 dargestellt ist. Wenn andererseits jeder Federarm in seine gestrichelt wiedergegebene Stellung gedrängt bzw. gezogen wird, steht das Ende 62b des angezogenen Druckdrahtes 62 über das Lager 72 hinaus vor,um so mit einem gewissen Druck an dem Übertragungsfarbband R anzuliegen, das an dem vorderen Kopfende 14a vorbeigezogen wird, wie anhand von Fig.1 und 2 beschrieben ist.

Das ungewöhnlich schnelle Ansprechen des Druckkopfes 14* ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß,selbst wenn jeder Arm durch einen Magneten 128 von seinem Solenoid weg vorgespannt ist, er auch zu diesem Solenoid hin vorgespannt ist. Folglich enthält der Arm eine beträchtliche potentielle Energie. Wenn infolgedes-

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sen das zugeordnete Solenoid erregt wird, ist die Polarität und die Feldstärke des Solenoids so gewählt, daß zumindest das Magnetfeld aufgehoben wird, das durch den zugeordneten Magneten 128 erzeugt wird. Folglich schließt die Energie, die verfügbar ist, um den Arm zu bewegen, nicht nur die in dem Spalt G mittels des Solenoids erzeugte, magnetische Energie, sondern auch die in dem Arm selbst gespeicherte, potentielle Energie mit ein, welche unmittelbar in kinetische Energie umgewandelt wird, wenn das zugeordnete Solenoid erregt wird. Mit anderen Worten, die durch die Feder und das Solenoid erzeugten Kräfte ergänzen einander, um den Arm zu bewegen. Da ein hoher Prozentsatz der Kraft, die zur Bewegung des Arms und des Druckdrahtes zur Verfügung steht, aus der in dem Arm gespeicherten, potentiellen Energie zu gewinnen ist, beeinflußt die Tatsache, daß der Arm nicht aus einem · Material mit besseren magnetischen Eigenschaften hergestellt ist, um zu dem Solenoid hin angezogen zu werden, die schnelle Arbeitsweise des Kopfes nicht nachteilig.

Infolgedessen bewegt sich jeder Arm 52" sehr schnell aus seiner durch eine ausgezogene Linie wiedergegebene Stellung in die strichpunktiert wiedergegebene Stellung, so daß für eine vorgegebene Eingangsleistung er den angezogenen Druckdraht 62 mit einer Kraft auftreffen läßt, die weitaus größer ist als sie in dem Fall sein würde, wenn der Arm nicht so vorgespannt ist. Ein Vergleich der Wellenformen in Fig.5A und 5B macht diese beträchtliche Verbesserung anschaulich. Fig.5A zeigt die Ergebnisse, die mit einem Druckkopf erhalten werden, wie er in Fig.2 dargestellt ist, dessen Arme 52 nicht vorbelastet und weg von ihren Solenoids durch Magnete 128 vorgespannt sind. Fig.5B zeigt die Ergebnisse, die mit einem Druckkopf erhalten werden, bei welchem die gerade beschriebenen, vorbelasteten bzw. vorgespannten Arme verwendet sind. In jedem Fall bildete der Arm einen Winkel von 93° bezüglich seines kurzen Schenkels, wenn er so angeordnet ist, wie durch die ausgezogenen Linien in Fig.8 dargestellt ist, d.h. wenn sein zugeordnetes Solenoid entregt war. In beiden Fällen wurde ein Strom von 2A für dieselbe Zeitdauer an das Solenoid angelegt, wie durch die Wellenformen A in Fig.5A und 5B darge-

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stellt ist. Die Wellenformen B in diesen Figuren geben die Aufschlagkraft des Druckdrahtes 62 auf eine Walze wieder. Wie aus Wellenformen B in Fig.5A zu ersehen ist, erzeugte der nicht vorgespannte Arm eine Druckdraht-Aufschlagkraft von etwa 340g (0,751b) während aus Fig.5B zu ersehen ist, daß der Arm, wenn er (mechanisch) vorgespannt und durch einen Magneten 128 vorgespannt ist, wie oben beschrieben ist, eine Aufschlagkraft an dem Druckdraht von über 1800g (4lbs) entwickelte. Oder anders ausgedrückt, mit dem Kopf 14' kann dieselbe Druckaufschlagkraft wie mit einem Kopf mit nicht vorbelasteten und nicht vorgespannten Federarmen mit einem viermal kleineren Solenoid-Erregungsstrom erreicht werden. Somit ergibt sich bei dem Kopf 14' eine beträchtliche Erhöhung der Geschwindigkeit und des Wirkungsgrades bei Aufschlagdruckköpfen. Es können sogar noch höhere Aufschlagkräfte erhalten werden, wenn die Armvorspannung erhöht wird, indem der anfängliche Arrawinkel Θ¹ verringert und die Stärke des zugeordneten Magneten 128 erhöht wird.

Bei den Druckköpfen gemäß der Erfindung ist somit der Wirkungsgrad von Raster- oder Matrixdruckern beträchtlich erhöht, während gleichzeitig ihre Herstellungs- und Wartungskosten niedriger sind. Folglich können diese Drucker in ein Datenverarbeitungssystem eingebaut werden, um aus einem Rechner gelesene Daten mit niedrigeren Kosten, als es bisher möglich war, zuverlässig und mit einer entsprechend hohen Geschwindigkeit auszudrukken. Infolgedessen dürften diese Drucker in großem Umfang auf dem Gebiet der Datenverarbeitung angewendet werden.

Ende der Beschreibung

CRiGiMAL INSPECTED

Claims

DIPL.-PHYS. F. ENDLICH «*«ιμμ<ινο |6.3.1979

PATENTANWALT

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telex: 52 173ο pate

Anwaltsakte: D-4595

Anmelder: Digital Equipment,*Maynard / USA

Patentans pr ü c h e

/ 1. ^Druckkopf für einen Rasterdrucker, mit einem Gehäuse, einer itnzahl von Druckdrähten, Einrichtungen, um die Druckdrähte in dem Gehäuse verschiebbar einzustellen, und mit einer Anzahl Betätigungsteile zum Bewegen der Druckdrähte zwischen ausgefahrenen Stellungen, in welchen die Drahtenden von dem vorderen Kopfende vorstehen, in entsprechende, zurückgezogene Stellungen, in welchen die Drahtenden nicht mehr von dem vorderen Ende des Kopfes vorstehen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Betätigungsteil folgende Einrichtungen aufweist:

a) ein an dem Kopf (14; 14¹) angebrachtes Solenoid (1 bis I)₁ dessen Achse im allgemeinen parallel zu der Bewegungsrichtung der Druckdrahtenden zwischen seinen zwei Stellungen verläuft;

b) einen nachgebenden, elastisch federnden, ferromagnetischen Federarm (52), der in einem vorgegebenen Abstand gegenüber dem Polende des Solenoids (1 bis 7) angebracht ist;

c) eine Einrichtung (40, 54), um ein Ende (52a) des Federarms mit dem Gehäuse (32) auf der Seite des Solenoids (1 bis 7) zu verbinden;

d) eine Einrichtung (64) , um das andere Ende (52b) des Federarms (52) mit dem auf der Seite des Solenoids (1 bis 7) liegenden Endes eines Druckdrahtes (62) zu verbinden; und

e) eine Einrichtung (B). um das Solenoid (1 bis 7) mit einer

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Stromquelle zu verbinden/ so daß/ wenn das Solenoid (1 bis 7) erregt wird, es den Federarm (52) bewegt, um den daran befestigten Druckdraht (62) in eine seiner Stellungen zu bewegen, und wenn das Solenoid (1 bis 7) entregt wird, der Arm (52) in seine Ruhestellung zurückfedert, um so den daran befestigten Druckdraht (62) in die andere Stellung zu bewegen.

2. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Druckarm eine dünne, im allgemeinen L-förmige Blattfeder (52) ist, deren kurzer Schenkel mit dem Gehäuse (32) verbunden ist und deren langer Schenkel zu der dem Solenoid (1 bis 7) gegenüberliegenden Seite vorsteht, wo er mit dem Druckdraht (62) verbunden ist.

3. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl in Abständen voneinander entlang des Gehäuses (32) angeordneter Druckdraht-Führungen (74) jeweils eine Anordnung von Öffnungen (86) aufweisen, um jeweils einen anderen der Druckdrähte (62) verschiebbar aufzunehmen, so daß jeder Druckdraht (62) durch eine eindeutige Reihe von Öffnungen in den Führungen (64) auf seiner Bahn zwischen dem zugeordneten Federarm (52) und dem vorderen Ende (14a) des Kopfes (14) verläuft.

4. Druckkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der eindeutigen Reihe von Öffnungen (86) dieselbe theoretische Kurve durch den Kopf (14) festlegt, so daß alle Druckdrähte (62) im wesentlichen um denselben Wert zwischen ihren Enden gebogen sind.

5. Druckkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (86) in den Druckdraht-Führungen (74) bauchig, d.h. leicht geneigt (86a) ausgerichtet sind, um das Einfädeln jedes Druckdrahtes (62) durch die Reihe von Führungsöffnungen (86) zu erleichtern, wenn der Kopf (14) zusammengebaut wird.

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6. Druckkopf für einen Rasterdrucker, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung eine Anzahl von Druckdraht-Führungen (74) aufweist, die in vorgegebenen Abständen entlang des Gehäuses (32) in Richtung der Druckdrähte (62) angeordnet sind, wobei jede Führung (74) eine Anordnung von öffnungen (86) aufweist, um jeweils einen anderen der Druckdrähte (62) verschiebbar aufzunehmen, so daß jeder Druckdraht (62) auf seiner Bahn entlang des Gehäuses (32) durch eine eindeutige Reihe von öffnungen (86) in den Führungen (74) verläuft, und jede der Öffnungsreihe dieselbe theoretische Kurve entlang des Gehäuses (32) festlegt ·, so daß alle Druckdrähte (62) im wesentlichen um denselben Wert zwischen ihren Enden gebogen sind.

7. Druckkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten der öffnungen (86) durch die Drahtführungen (74) konisch zulaufen oder abgeschrägt sind, um ein Einfädeln jedes Druckdrahtes (62) durch die eindeutige Reihe von Führungsöffnungen (86) zu erleichtern, wenn der Kopf (14) zusammengebaut wird.

8. Druckkopf für einen Rasterdrucker, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsteile an einem einheitlichen Rahmenaufbau (40) angebracht sind, so daß sie um eine Achse des Druckkopfes (14) verteilt sind, und daß jedes Betätigungsteil ein an dem Rahmenaufbau (40) befestigtes Solenoid (1 bis 7), so daß dessen Achse im allgemeinen parallel zu der Bewegungsrichtung der Druckdrahtenden an dem vorderen Ende (14a) des Kopfes (14) verläuft, und einen Federarm

(52) aufweist, der gegenüber dem Polende jedes Solenoids (I bis 7) angeordnet ist, wobei ein Ende (52a) jedes Federarms (52) mit dem Rahmenaufbau (40) auf der Seite des entsprechenden Solenoids (1 bis 7) verbunden ist, und das andere Ende (52b) des Federarms an dem dem entsprechenden Solenoid gegenüberliegenden Ende eines Druckdrahtes (62) anliegt, so daß, wenn jedes Solenoid (1 bis 7) erregt wird, der dadurch erzeugte Magnetfluß den zugeordneten Magnetarm (52) aus einer ersten in eine zweite Stellung bewegt.

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so daß der an dem Federarm (52) angebrachte Druckdraht (62) sich zwischen den zwei Stellungen bewegt.

9. Druckkopf nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine bezüglich der Solenoids (1 bis 7) auf der anderen Seite der Federarme (52) an dem Druckkopf (14) angebrachte Einrichtung zum Formen der von den Solenoids (1 bis 7) erzeugten Magnetfelder, so daß, wenn ein Solenoid erregt wird, eine maximale Anzahl von magnetischen Kraftlinien durch den dem Solenoid (1 bis 7) zugeordneten Federarm (52) geschnitten werden.

10. Druckkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Formungseinrichtung eine ferromagnetische Platte (92) aufweist, die in Gegenüberlage von den Federarmen (52) verläuft.

11. Druckkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Solenoid (1 bis 7) einen ferromagnetischen Bolzen (46) , der mit einem Ende an dem Rahmenaufbau (40) angebracht ist, eine Drahtspule (48), die verschiebbar auf dem Bolzen (46) aufgenommen ist, und Einrichtungen zum Anbringen der Spule (48) auf dem Bolzen (46) aufweist.

12. Druckkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmenaufbau (40) aus einem ferromagnetischen Material hergestellt ist, und mit am Umfang in bestimmten Abständen voneinander angeordneten, ferromagnetischen Zähnen (42b) versehen ist, daß ein Ende (52a) jedes Federarms (52) an einem anderen der Zähne (42b) befestigt ist, und daß die Solenoids (1 bis 7) jeweils an dem Rahmenaufbau (40) befestigt sind, so daß der Rahmenaufbau (40) mit seinen Zähnen (42b) eine magnetische Rückführbahn für jedes Solenoid (1 bis 7) schafft, so daß das von einem Betätigungsteil erzeugte Feld nicht ein benachbartes Betätigungsteil beeinflußt.

13. Druckkopf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine ferromagnetische Platte (92) bezüglich der So-

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lenoids (1 bis 7) auf der anderen Seite der Federarme (52) angeordnet ist, und daß die Platte (92) Nebenschlußbahnen für die mittels der Solenoids (1 bis 7) erzeugten magnetischen Kraftlinien bildet.

14. Druckkopf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Aufprall aufnehmende Einrichtung (98) zwischen der Platte (92) und den Federarmen (52) angeordnet ist, um die Arme abzufedern, wenn sie sich von ihren jeweiligen Solenoids (1 bis 7) wegbewegen.

15. Druckkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennze ichn e t, daß eine an dem Kopf (14) angebrachte gedruckte Schaltungsplatte (B) eine Anzahl Anschlußleitungen für einen Anschluß an eine Stromquelle und gedruckte Leiterbahnen zwischen den Anschlüssen (T) und den Solenoids (1 bis 7) aufweist.

16. Druckkopf nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (122) zum Vorbelasten jedes Federarmes

(52) in Richtung auf das ihm zugeordnete Solenoid (1 bis 7), und durch Einrichtungen (128) zum Vorspannen jedes vorbelasteten Federarms (52) weg von dem zugeordneten Solenoid (1 bis 7), um einen Spalt (G) zwischen dem Arm (52) und dem Solenoid (1 bis 7) zu schaffen, wobei die durch die Vorspanneinrichtung (128) erzeugte Kraft bei Erregen des zugeordneten Solenoids (1 bis 7) verschoben wird, so daß die den Federarm (52) bewegende Energie die von dem erregten Solenoid erzeugte Energie und die in dem vorbelasteten Federarm (52) gespeicherte, potentielle Energie umfaßt.

17. Druckkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung einen Dauermagneten (128) aufweist, der in einem Abstand von dem jeweiligen Federarm (52) und auf der anderen Seite als das zugeordnete Solenoid (1 bis 7) angeordnet ist, wobei die Polarität des Dauermagneten (128) der des zugeordneten Solenoidpols entgegengesetzt ist.

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18. Druckkopf für einen Rasterdrucker, insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

a) ein langgestrecktes Gehäuse (32)_χ von welchem ein Ende (32a) das Arbeitsende (14a) des Kopfes (14) bildet;

b) eine Anzahl langer Druckdrähte (62) , die in dem Gehäuse (32) angeordnet sind und deren erste Enden (62b) in einer ausgewählten Konfiguration an dem einen Ende (32a) des Gehäuses angeordnet sind, wobei jeder Draht (62) einzeln zwischen einer ersten Stellung, in welcher das erste Ende (62b) in das Gehäuseende (32a) zurückgezogen ist, und einer zweiten Stellung verschiebbar ist, in welcher das erste Ende (62k) über das Gehäuseende (32a) hinaus vorsteht; und

c) eine Einrichtung in dem Gehäuse (32) , die mit den anderen Enden der Drähte (62) verbunden ist, um die Drähte (62) zwischen ihren beiden Stellungen zu bewegen, wobei diese Einrichtung

eine Anordnung von an dem Kopf (14) angebrachten Solenoids (1 bis 7), deren Anzahl der Anzahl der Druckdrähte (62) entspricht, und eine Gruppe von Federarmen (52) aus ferromagnetischem Material aufweist, wobei ein Ende (52a) jedes Arms (52) an dem Kopf (14) bei einem Solenoid (1 bis 7) befestigt und das andere Armende (52b) mit dem anderen Ende eines Druckdrahtes (62) verbunden ist, und wobei ein Mittelteil jedes Armes (52) durch einen benachbarten Solenoidkern (46) gespannt ist, so daß, wenn das Solenoid (1 bis 7) erregt wird, der gespannte Arm bezüglich des Solenoids bewegt wird, um so den zugeordneten Druckdraht (62) augenblicklich zwischen seinen zwei Stellungen zu bewegen.

19. Druckkopf nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine magnetische Nebenschlußeinrichtung (92) in einem vorgegebenen Abstand von jedem Federarm (52) bezüglich des zugeordneten Solenoids (1 bis 7) auf dessen anderen Seite angeordnet ist, um das Magnetfeld zu konzentrieren, das von dem Solenoid, wenn es erregt wird, erzeugt wird, so daß eine maximale Anzahl von Kraftlinien von dem durch das Solenoid (1 bis 7) gespannten Arm geschnitten werden.

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.20. Druckkopf nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Solenoids (1 bis 7) im allgemeinen kreisförmig angeordnet sind und ihre Längsachsen parallel zu der Längsachse des Gehäuses (32) ausgerichtet sind; daß die Federarme (52) in ähnlicher Weise angeordnet und radial bezüglich der Gehäuseachse ausgerichtet sind; und daß die Nebenschlußeinrichtung (92) eine ferromagnetische,in einem vorgegebenen Abstand von der Federarmanordnung angeordnete Platte aufweist.

21. Druckkopf nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch Einrichtungen (122) zum Vorbelasten jedes Federarms (52) in Richtung auf das zugeordnete Solenoid (1 bis 7); und durch eine Einrichtung (128) zum Vorspannen jedes vorbelasteten Federarms (52) weg von dem zugeordneten Solenoid (1 bis 7), um dadurch einen Spalt (G) zwischen dem Arm (52) und dem Solenoid (1 bis 7) zu schaffen, wobei die durch die Vorspanneinrichtung erzeugte Kraft bei Erregen des zugeordneten Solenoids (1 bis 7) seitlich verschoben wird, so daß die Energie zum Bewegen des Federarms (52) die von dem erregten Solenoid (1 bis 7) erzeugte Energie plus die in dem vorbelasteten Federarm (52) gespeicherte, potentielle Energie umfaßt.

22. Druckkopf nach Anspruch 21, dadurch g e k eη η ζ e i chn e t, daß die Vorspanneinrichtung einen Dauermagneten (128) aufweist, der in einem bestimmten Abstand von jedem Federarm (52) und bezüglich des zugeordneten Solenoids (1 bis 7) auf dessen anderer Seite angeordnet ist, und daß die Polarität des Dauermagneten (128) der des zugeordneten, erregten Solenoids (1 bis 7) entgegengesetzt ist.

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