DE2927415A1

DE2927415A1 - Druckeranordnung vom punktmatrix-typ

Info

Publication number: DE2927415A1
Application number: DE19792927415
Authority: DE
Inventors: Kaoru Hamada
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1978-07-14
Filing date: 1979-07-06
Publication date: 1980-01-24
Also published as: GB2029770B; US4306497A; FR2430851B1; IT7968419A0; JPS5514216A; DE2927415C2; GB2029770A; IT1119016B; FR2430851A1

Description

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PATENTANWÄLTE

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u.Z.: Pat 122/1-79E München, den 06.07. 1979

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NIPPON ELECTRIC CO., LTD Tokyo, Japan

DRUCKERANORDNUNG VOM PUNKTMATRIX-TYP

Priorität: 14. Juli 1978 Japan Aktenzeichen: 53-86269

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GEYER, HAGEMANN & PARTNER

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NIPPON ELECTRIC CO., LTD München, den 6.07. 1979 Tokyo, Japan vS/6/mi

u.Z.: Pat 122/1-79E

Druckeranordnung vom Punktmatrix-Typ

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckeranordnung vom Punktmatrix-Typ, insbesondere auf eine Druckeranordnung mit einer Schlittenvorrichtung, die einen Druckkopf mit mehreren vor einer zu bedruckenden Papierbahn angeordneten Druckelementen aufweist, wobei die Druckelemente vorzugsweise direkt vor der zu bedruckenden Papierbahn und quer über diese ausgerichtet sind und die Papierbahn auf der Walze des Druckers angeordnet ist.

Eine derartige Druckeranordnung ist als Hochgeschwindigkeitsdrucker einsetzbar, mit welchem unterschiedlichste Schriftzeichen gedruckt werden können. Deswegen wird ein derartiger Drucker auch häufig mit dem Ausgang von Systemen, wie etwa einer Rechenanlage oder dergleichen verbunden bzw. als Ausgangsmodul in einem solchen System verwendet .

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Bekanntlich wird die Druckgeschwindigkeit derartiger Drukker hauptsächlich durch zwei Größen festgelegt. Die eine Größe ist die Periode bzw. Zeitspanne, die für eine Hin- und Herbewegung des Druckkopfes benötigt wird. Die andere Größe ist die Periode bzw. Zeitspanne, die für die wiederholten Druckbewegungen der Druckelemente benötigt wird, die parallel zueinander in einer Reihe auf dem Druckkopf angeordnet sind. Um einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb zu erreichen, ist eine Verkürzung der beiden oben genannten Perioden nötig. Da jedoch ein Druckkopf aus einer Vielzahl von Teilen aufgebaut ist, hat er ein beachtliches Trägheitsmoment, das raschen Bewegungen bzw. Bewegungsänderungen einen Widerstand entgegensetzt. Der Aufbau bekannter Drucker führt auch dazu, daß eine Erhöhung der Druckgeschwindigkeit zu einer Vergrößerung unerwünschter Schwingungen und Geräuschentwicklung führt. Demgemäß würden die bei einem Hochgeschwindigkeitsbetrieb von Drukkern auftretenden Probleme dann geringer werden, wenn das Auftreten von Schwingungen und Geräuschentwicklung bzw. Rauschen während des Drückens ausreichend unterdrückt werden könnte. Zwar würde die Unterdrückung unerwünschter Schwingungen und Geräusche einen beachtlichen Fortschritt darstellen, gleichwohl aber könnten auch dann noch Probleme auftreten, beispielsweise insoweit als sie den Schutz gegen Abnutzung von Teilen, die einer gleitenden und drehenden Bewegung unterworfen sind, sowie die Gewährleistung eines guten Zustandes derartiger und anderer

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Teile, usw. betreffen. Ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb hat in der Regel eine relativ rasche Abnutzung,insbesondere einen raschen Abrieb von Teilen zur Folge. Dies wiederum führt dazu, daß häufiger gewartet, inspiziert, geschmiert und repariert werden muß sowie gegebenenfalls abgenutzte Teile ausgetauscht werden müssen. Geht man von herkömmlichen Schlittenvorrichtungen bei Druckern aus, dann müssen bei der Auslegung derartiger Drucker für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb eine Menge gleitender und sich drehender Teile verwendet werden. Dies bringt nicht nur Schwierigkeiten im Hinblick auf eine Miniaturisierung der Schlittenvorrichtungsmechanik mit sich. Es führt auch zu Schwierigkeiten bei einer Feineinstellung der mechanischen Teile und Wartung derselben.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Druckeranordnung unter weitestgehender Beibehaltung ihrer bisherigen Vorteile derart weiterzuentwickeln, daß deren Teile einem geringen Verschleiß unterworfen sind. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Schlittenvorrichtung eine Ausgleichsmasse aufweist, die elastisch an den Druckkopf gekoppelt ist, derart daß die Ausgleichsmasse, der Druckkopf und die Kopplungsmittel ein gekoppeltes elastisches Schwingungssystem bilden.

Diese Lösung hat den Vorteil, daß die erfindungsgemäße

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Druckeranordnung dynamisch besser ausgeglichen ist, da die Schwingung, die sich infolge des bei der Hin- und Herbewegung des Druckkopfes wirksam werdenden Trägheitsmomentes ergibt, zumindest weitgehend innerhalb des gekoppelten elastischen Schwingungssystemes absorbiert wird. Denn infolge der elastischen Kopplung zwischen der Ausgleichsmasse und dem Druckkopf sowie Ausgestaltung dieser beiden Massen zu einem gekoppelten elastischen System wird die resultierende Schwingung des Gesamtsystemes geringer als diejenige des Druckkopfes.

Gleichzeitig wird durch den dynamischen Schwingungsausgleich auch die Geräuschentwicklung vermindert.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind eine erste elastische Einrichtung zur Ankopplung der Ausgleichsmasse an den Druckkopf und eine zweite elastische Einrichtung zur Bindung der Ausgleichsmasse an eine Grundstruktur vorgesehen, wobei die elastischen Einrichtungen vorzugsweise als Blattfedern ausgestaltet sind. Hierdurch wird mit einfachen Mitteln ein dynamischer Schwingungsausgleich der Druckeranordnung erzielt, wobei insbesondere die Zahl der einem Verschleiß unterworfenen Teile reduzierbar ist und die verbleibenden Teile infolge der Schwingungsabsorption einem geringeren Verschleiß unterworfen sind.

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Eine weitere Verringerung des Verschleißes der Teile wird gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel durch eine Zwangseinrichtung herbeigeführt, die eine gegenphasige Schwingung zwischen dem Druckkopf und der Ausgleichsmasse erzwingt. Durch die gegenphasige Schwingung dieser beiden Massen wird die resultierende Schwingung des gesamten gekoppelten Systems in besonderem Maße reduziert. Vorzugsweise weist hierbei die Zwangseinrichtung einen auf einer festen Achse drehbar gelagerten Verbindungshebel auf, dessen eines Ende in eine im Mittelabschnitt des Druckkopfes ausgeformte öffnung und dessen anderes Ende in ein im Mittelabschnitt der Ausgleichsmasse ausgeformtes, der öffnung im Mittelabschnitt des Druckkopfes gegenüberliegendes Loch schwingungsfähig eingeführt sind. Durch diese Maßnahme wird mit wenig Teilen eine gegenphasige Schwingung erzwungen. Die Reduzierung der Anzahl der Teile dient der Reduzierung der Schwingung und damit der Reduzierung von Verschleißerscheinungen.

Zur weiteren Verringerung von Verschleißerscheinungen sind die in die öffnung im Mittelabschnitt des Druckkopfes und das Loch im Mittelabschnitt der Ausgleichsmasse eingeführten Enden des Verbindungshebels jeweils von einem Paar elastischer Elemente eingespannt, wobei das eine Paar am Druckkopf und das andere Paar an der Ausgleichsmasse befestigt und die elastischen Elemente vorzugsweise aus elastischem Gummi aufgebaut sind.

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Eine weitere Erhöhung des Schwingungsausgleiches wird dadurch erzielt, daß die Schlittenvorrichtung eine Einrichtung zur Hin- und Herbewegung des Druckkopfes mit einer Frequenz aufweist, die gleich dem \/3-fachen der Eigenfrequenz eines aus den ersten elastischen Gliedern aufgebauten ersten elastischen Systems und eines aus den zweiten elastischen Gliedern aufgebauten zweiten elastischen Systems ist.

Die erfindungsgemäße Druckeranordnung zeichnet sich durch besonders kleine Abmessungen aus, die insbesondere durch die geringe Anzahl der benötigten Teile und den dynamischen Schwingungsausgleich möglich geworden sind.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme der beigefügten schematischen Darstellungen noch näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Druckeranordnung vom Punktmatrix-Typ, in welcher einzelne Teile weggebrochen sind, um auch das Innere der Druckeranordnung erkennen zu können;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Teiles des in Fig. 1 dargestellten Druckkopfes, in welcher die

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Verbindungen und Funktionen des Druckkopfes, der Ausgleichsmasse, des Befestigungsgliedes bzw. der Grundstruktur und der ersten und zweiten elastischen Einrichtungen zur Verbindung der drei vorstehend genannten Teile besonders deutlich dargestellt sind;

Figuren 3A und 3B eine zum Drucken mit dem in Fig. 1 dargestellten Drucker erforderliche Punktanordnung (Fig. 3A) und die Bewegungsbahn des Druckkopfes während des Drückens (Fig. 3B);

Fig. 4 die gegenüber der Zeitachse aufgetragenen Positionen des sich hin und her bewegenden Druckkopfes r

Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Wirkungsprinzips der erfindungsgemäßen Druckeranordnung, insbesondere des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels;
Figuren 6A und 6B Kennlinien der Phasen-Tastfrequenz (Hin- und HerSchwingfrequenz)-und der Tastampli— tuden-Tastfrequenzbeziehungen eines sich bewegenden Versuchskörpers (Druckkopf) P;

Figuren 6C und 6D die Phasen-Tastfrequenz-und Tastamplituden-Tastfrequenzkennlinien einer versuchsweise hergestellten Ausgleichsmasse; Figuren 7A und 7B die Phasen-Tastfrequenz-und Tastgeschwindigkeits-(Hin- und Herbewegungsgeschwindigkeits-)Tastfrequenzbeziehungen eines Versuchs-

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weise hergestellten sich bewegenden Körpers P; Figuren 7C und 7D die Phasen-Tastfrequenz-und Tastgeschwindigkeits-Tastfrequenzbeziehungen einer versuchsweise hergestellten Ausgleichsmasse R; Figuren 8A und 8B die Phasen-Tastfrequenz-und Tastbe-

schleunigungs-(Beschleunigung der Hin- und Herbewegung) Tastfrequenzkennlinien eines versuchsweise hergestellten sich bewegenden Körpers P; Figuren 8C und 8D die Phasen-Tastfrequenz und Tastbeschleunigungs-Tastfrequenzkennlinien einer versuchsweise hergestellten Ausgleichsmasse R; und
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht der wesentlichen Teile eines weiteren, sich aus einer Modifizierung des Ausführungsbeispiels in Fig. 1 ergebenden Ausführungsbeispiels der Erfindung.

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Beim in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist insbesondere der wesentliche Teil der Druckeinrichtung, auf den sich die Erfindung bezieht, gezeigt. Der gesamte Drukker ist mit dem Bezugszeichen 10 versehen. Er weist eine Papierzuführung 12 auf, die im wesentlichen aus einer Walze 12a zur Weiterförderung eines darauf angeordneten Bogens Papier 11 oder einer Papierrolle, einem Paar von Mitnehmerstift-Spurkränzen 12b an den beiden Enden der Walze 12a und einem Papierfördermotor 12c für den Antrieb der Walze 12a und der Mitnehmer stift-Spurkränze 12b besteht. Hierbei sind in bekannter Weise ein Mitnehmerstift-Spurkranz oder beide Mitnehmerstift-Spurkränze 12b in Richtung der Papierfördermotorachse verschieblich angeordnet, so daß deren gegenseitiger Abstand der Breite des auf der Walze 12a angeordneten Papieres 11 anpaßbar ist. Der gegenseitige Abstand der Mitnehmerstifte längs des Umfanges der Mitnehmerstift-Spurkränze 12b ist den vorgegebenen Abständen von Löchern angepaßt, die in Form von Lochreihen zu beiden Seiten des Papieres 11 angeordnet sind.

Eine Drehung der Mitnehmer-Spurkränze 12b sorgt für den Vorschub bzw. die Ausgabe des bedruckten Dokumentes in Richtung des in Fig. 1 wiedergegebenen Pfeiles A. Der Drucker 10 umfaßt ferner eine Wagen- bzw. Schlittenvorrichtung 25. Die Schlittenvorrichtung 25 besteht im wesentlichen aus einem Druckkopf 14 in Form einer dünnen Platte mit darauf angeordneten Druckelementen 13.., 13_, 13_, 13., ..., 13 ? einer Trag- bzw. Stützstruktur 15 mit vier

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Tragbeinen 15a, 15b, 15c und 15d, von denen jedes Tragbein in Form eines umgekehrten L ausgebildet ist und von der Grundplatte der Stützstruktur 15 nach oben ragt; einer relativ dünnwandigen Ausgleichsmasse 16, insbesondere in Form einer dünnwandigen Platte, die unter dem Druckkopf 14 so angeordnet ist, daß sie zwischen den Tragbeinen 15a und 15b sowie den Tragbeinen 15c und 15d liegt und bewegbar ist, wobei die Masse der Ausgleichsmasse 16 derjenigen des Druckkopfes 14 angepaßt ist; ersten E-förmigen Blattfedern 18 und 19, die an ihren beiden äußeren Enden mit umgebogenen Abschnitten 14a des Druckkopfes 14 sowie umgebogenen Abschnitten 16a der Ausgleichsmasse 16 verbunden sind, um eine Verbindung zwischen dem Druckkopf 14 und der Ausgleichsmasse 16 herzustellen; zweitenBlattfedern 20 und 21, deren äußere Enden mit den Tragbeinen 15a, 15b, 15c und 15d verbunden sind, um eine Verbindung zwischen der Ausgleichsmasse 16 und der Stützstruktur 15 herzustellen; einem Antrieb 23 zur Hin- und Herbewegung des Druckkopfes 14 in einer quer zur Förderrichtung des Papieres 11 verlaufenden Richtung (diese Richtung verläuft im dargestellten Ausführungsbeispiel rechtwinklig zur Förderrichtung des Papieres 11); und einem Verbindungselement 24 zwischen dem Antrieb 23 und dem Druckkopf 14. Ein zwischen der Schlittenvorrichtung 25 und der Papierzuführung 12 angeordnetes Farbband ist in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel nicht zu sehen. Die Druckelemente 13.. bis 13

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sind in einer Reihe auf dem Druckkopf 14 ausgerichtet und haben untereinander gleiche Abstände. Die Druckelemente 13.J bis 13 sind als Punktdrucker ausgestaltet und weisen ein Drahtstück zum Drucken von Punkten auf dem Bogen Papier 11 auf. Ferner sind die Druckelemente 13-bis 13 mit einem Antrieb, insbesondere einem Solenoid bestückt, mit dessen Hilfe das Drahtstück rückwärts und vorwärts bewegbar ist. Erhält das Solenoid ein Treibsignal von einer (nicht dargestellten) Treiberschaltung, dann wird das Drahtstück nach vorne gegen das Papier bewegt und erzeugt mit Hilfe des (nicht dargestellten) Farbbandes einen Punkt auf dem Bogen Papier 11. Der Antrieb 23 weist einen Mitnehmer, einen Linearmotor und so weiter auf. Er bewegt den Druckkopf 14 mittels des Verbindungselementes 24 hin und her, und zwar in einer rechtwinklig zur Papiervorschubrichtung verlaufenden Richtung (- beim dargestellten Ausführungsbeispiel bewegt der Antrieb den Druckkopf 14 von rechts nach links und links nach rechts -). Die Hubstrecke der Hin- und Herbewegung des Druckkopfes 14 ist so ausgelegt, daß sie nahezu gleich dem Abstand zwischen den Druckelementen 13.. bis 13 ist.

in

Anhand der Fig. 2 wird der Zusammenhang bzw. die Verbindung zwischen dem Druckkopf 14, der Ausgleichsmasse 16 und der Stützstruktur 15 beschrieben. Hierbei handelt es sich um Merkmale, die für vorliegende Erfindung von besonderer Bedeutung sind. Zunächst wird auf die Verbindung

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und den Zusammenhang zwischen dem Druckkopf 14 und der Ausgleichsmasse 16 unter Einschluß der ersten Blattfeder 18 eingegangen. Am in Fig. 2 dargestellten linken Ende des Druckkopfes 14 ist der umgebogene Abschnitt 14a nach unten geführt. Ferner ist der Mittelbereich des linken Endes des Druckkopfes 14 ausgenommen, wobei dessen Breite so gewählt ist, daß sich die Ausgleichsmasse 16 in ihrer Längsrichtung durch diesen Mittelabschnitt bewegen kann. Die verbleibenden umgebogenen Abschnitte 14a (einer ist in der Zeichnung nur dargestellt) sind mit den Endabschnitten von Außenschenkeln 18a und 18b der ersten Blattfeder 18 verbunden. Zur dauerhaften Verbindung sind hierfür beispielsweise Schrauben 25a und 25b vorgesehen. Gleichzeitig ist der Endabschnitt eines Mittelschenkels 18c der in Form eines umgekehrten E ausgestalteten ersten Blattfeder 18 mit dem umgebogenen Abschnitt 16a am linken Ende der Ausgleichsmasse 16 verbunden, wobei wiederum Schrauben 26a und 26b als Verbindungselemente vorgesehen sind. Demgemäß wird eine seitliche Bewegung des Druckkopfes 14, beispielsweise eine Bewegung nach links, zunächst über die Außenschenkel 18a und 18b auf den Mittelschenkel 18c und von dort schließlich weiter auf die Ausgleichsmasse 16 übertragen. Die andere erste Blattfeder 19 ist so ausgestaltet, daß sie zwischen dem Druckkopf 14 und der Ausgleichsmasse 16 die gleiche Funktion übernimmt wie die zuvor beschriebene erste Blattfeder 18.

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Im folgenden wird der Zusammenhang bzw. die Verbindung zwischen der Ausgleichsmasse 16 und der Stützstruktur 15 unter Berücksichtigung der zweiten Blattfeder 20 erläutert. Die Ausgleichsmasse 16 ist mit einer Vorkragung 16b bestückt, die von einem Abschnitt ausgeht und nach unten vorsteht, der gegenüber dem umgebogenen Abschnitt 16a mit einem Abstand nach innen versetzt ist. Die Vorkragung 16b ist mit Schrauben 27a (nicht dargestellt) und 27b mit einem Mittelschenkel 20c der in Form eines umgekehrten E ausgestalteten zweiten Blattfeder 20 verbunden. Gleichzeitig sind Außenschenkel 20a und 20b der zweiten Blattfeder 20 mit Schrauben 28a und 28b fest mit seitlich vorstehenden Enden der Tragbeine 15a und 15b der Stützstruktur 15 verbunden. Die seitlich vorstehenden Enden der Tragbeine 15a und 15b stehen in Längsrichtung der Ausgleichsmasse 16 vor. Aufgrund dieser Anordnung wird eine Bewegung der Ausgleichsmasse in der einen Richtung, beispielsweise nach links, zunächst auf den Mittelschenkel 20c der zweiten Blattfeder 20 und schließlich über die Außenschenkel 20a und 20b auf die Stützstruktur 15 übertragen. Die andere zweite Blattfeder 21 ist so ausgelegt und zwischen der Ausgleichsmasse 16 und der Stützstruktur 15 angeordnet, daß sie in gleicher Weise wie die vorgenannte zweite Blattfeder 20 wirkt.

Anhand der Figuren 3 bis 8 wird nun die Arbeitsweise des dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Im folgen-

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den wird davon ausgegangen, daß der Drucker mit einer 5 χ 7-Matric ausgerüstet ist. Unter Zugrundelegung dieser Matrix wird die Zahl "3" mittels einer Punktgruppe gemäß der Darstellung in Fig. 3A geschrieben. Diese Punktgruppe wird durch Hin- und Herbewegung oder Tasten bzw. Abtasten (diese Ausdrücke werden als gleichbedeutend betrachtet) des Druckkopfes 14 in der in Fig. 3B dargestellten Weise erzeugt. Im einzelnen beginnt der Druckkopf 14 am linken Ende der ersten Zeile und bewegt sich längs dieser nach rechts. Am rechten Ende der ersten Zeile ändert er seine Bewegungsrichtung und wandert nunmehr längs der zweiten Zeile vom rechten Ende zu deren linkem Ende. Danach erfolgt eine erneute Bewegungsumkehr am linken Ende der zweiten Zeile sowie die Abtastung der dritten Zeile von links nach rechts. Der Druckkopf 14 wiederholt die oben geschilderte Bewegung, bis das gesamte Schriftzeichen getastet ist. Während dieser Bewegung des Druckkopfes wird das Druckelement jedesmal dann betätigt, wenn es sich an einer Druckposition befindet. Hierdurch wird das gewünschte Schriftzeichen, in diesem Fall die Zahl "3", gedruckt. Zum weiteren Verständnis wird der Druckvorgang anhand der Fig. 4 beschrieben. In dieser Figur ist die Bewegungsbahn des Druckkopfes 14 auf der Zeitachse dargestellt. Demgemäß können dieser Kurve die einzelnen DruckkopfPositionen zu bestimmten Zeitpunkten entnommen werden. Zum Zeitpunkt t* befindet sich das Druckelement des Druckkopfes 14 in der Position D-. Diese Position entspricht

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dem Punkt in der äußersten linken oberen Ecke in Fig. 3A. Wandert man auf der Zeitachse weiter zu den Punkten t~ und t.,, dann bewegt sich das Druckelement nach rechts zur Position D₅ im Zeitpunkt t.,. Das Druckelement überstreicht hierbei die Positionen D„_r D₃ und D.. Die in Fig. 3A dargestellte Ziffer "3" wird wie folgt gedruckt. In der ersten Zeile werden während der Zeitspanne t₁ bis t-, Punkte in den Positionen D.. bis D. gedruckt - nicht jedoch in der Position Dr. Danach wird die Bewegungsrichtung des Druckkopfes 14 mittels des Antriebes 23 rasch umgekehrt, und der Druckkopf 14 zum Zeitpunkt t₅ in die Position D_n. gebracht. Während dieser Zeitspanne fördert der Papierfördermotor 12c den Bogen Papier 11 um eine Zeile weiter nach oben. Der Druckkopf 14 befindet sich danach am rechten Ende der zweiten Zeile. Nun wird der Druckkopf 14 längs der zweiten Zeile nach links bewegt und erreicht schließlich zum Zeitpunkt t_ die Position D., das heißt das linke Ende der zweiten Zeile (vgl. Fig. 3B), Während dieser Bewegung des Druckkopfes 14 wird lediglich in der Position D₁- ein Punkt gedruckt - nicht dagegen in einer der Positionen D. bis D... In dieser Weise durchläuft der Druckkopf 14 gemäß Fig. 3B nacheinander alle Zeilen, bis die Abtastoperation beendet ist. Hierbei werden an den für das gewünschte Bezugszeichen - in diesem Fall die Ziffer "3" - vorgesehenen Positionen Punkte gedruckt.

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Während des Drückens arbeiten bzw. wirken die Bauelemente bzw. Bestandteile des Druckers gemäß der Erfindung wie folgt. Im mittleren Punkt der Bewegungsbahn des Druckkopfes 14, das heißt in dessen Position D₃ in Fig. 4, befindet sich das Paar der ersten Blattfedern 18 und 19 sowie das Paar der zweiten Blattfedern 20 und 21 in ihrem natürlichen Ruhezustand bzw. nicht-ausgelenkten Zustand. In diesem Zustand liegen die Blattfedern 18, 19, 20 und 21 parallel zueinander.

Die der Erfindung zugrundeliegende Idee wird anhand der schematischen Darstellung des wesentlichen Teiles der Erfindung in Fig. 5 noch näher erläutert. Das Bezugszeichen P steht für einen bewegten Körper, beispielsweise den Druckkopf 14 einschließlich der Druckelemente 13,. bis 13 im vorstehenden Ausführungsbeispiel, während das Bezugszeichen R eine Ausgleichsmasse, beispielsweise die Ausgleichsmasse 16 des vorangehenden Ausführungsbeispiels repräsentiert. Ferner sind erste elastische Glieder Q₁ und Q₂ sowie zweite elastische Glieder S₁ und S_? vorgesehen, die jeweils mit dem bewegten Körper P bzw. mit der Ausgleichsmasse R fest verbunden sind. Die elastischen Glieder Q₁ und Q₂ entsprechen den ersten Blattfedern 18 und 19 im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel; sie bilden ein erstes elastisches System. Die elastischen Glieder S₁ und S₃ entsprechen den zweiten Blattfedern 2 0 und 21; sie bilden ein zweites elastisches System. Bei

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den folgenden Erläuterungen wird davon ausgegangen, daß der bewegte Körper P und die Ausgleichsmasse R im Hinblick auf die Masse einander entsprechen; ferner davon, daß die ersten und zweiten elastischen Glieder Q₁, Q„, S₁ und S_ gleichen Aufbau haben. Ausgehend von diesen Voraussetzungen beginnen das mit dem bewegten Körper P fest verbundene erste elastische System und das mit der Ausgleichsmasse R fest verbundene zweite elastische System mit der gleichen Eigenfrequenz ω zu schwingen, wenn der bewegte Körper P zu einer Hin-und Herbewegung in Richtung des Doppelpfeiles B veranlaßt wird - beispielsweise mittels des Antriebes 23 in Fig. 1 - und hierbei einer Zwangskraft bzw. externen Kraft P ausgesetzt ist, die der folgenden Gleichung genügt:

F = X₀ sin ω t,

mit: X_Q: Tastamplitude

ω : Winkelgeschwindigkeit.

Wenn also zwei Körper, deren Massen einander äquivalent sind (in diesem Ausführungsbeispiel der bewegte Körper P und die Ausgleichsmasse R), so bewegt werden, daß deren Phasen einander gegensinnig sind, dann kann das von einer Grundplatte T aus betrachtete Gesamtsystem als ruhendes System betrachtet werden. Wenn also die Tastfrequenz so gewählt wird, daß sie gleich der Eigenfrequenz des ersten und zweiten elastischen Systemes ist, dann sollte es im Prinzip möglich sein, diejenige Schwingung vollständig zu absorbieren bzw. kompensieren, die dadurch hervorgerufen

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wird, daß der bewegte Körper P zu Tastzwecken beschleunigt oder dessen Bewegungsrichtung rasch umgekehrt wird.

Die vorstehende Problematik wird anhand der Figuren 6 bis 8 weiter vertieft, wobei spezielle Werte für den bewegten Körper P, die Ausgleichsmasse R und die ersten und zweiten elastischen Glieder Q₁, Q_, S₁ und S„ angegeben werden. Die Masse des bewegten Körpers P und der Ausgleichsmasse R sei jeweils 600 g; die Federkonstante der elastischen Glieder Q.., Q„, S und S„ sei 1,279 kg/mm oder 1,279 kp/mm; die Tastamplitude X_Q des bewegten Körpers P sei 3,14 mm. Wenn der bewegte Körper P unter diesen Bedingungen mit der Zwangskraft F = X„ sin« t hin- und herbewegt wird, ergeben sich für den bewegten Körper P und die Ausgleichsmasse R die in den Figuren 6 bis 8 wiedergegebenen Kennlinien. Die links in Fig. 6 dargestellten Kennlinien geben die Phasen-Tastfrequenzbeziehung und die Tastamplituden-Tastfrequenzbeziehungen des bewegten Körpers P wieder, wenn die Tastamplitude eine Konstante mit dem Wert 3,14 mm und die Phase bzw. Phasenverschiebung gleich null ist. Die rechts in Fig. 6 dargestellten Kurven zeigen die entsprechenden Kennlinien für die Phase und die Tastamplitude der Ausgleichsmasse R in Abhängigkeit von der Tastfrequenz. Die links in Fig. 7 dargestellten Kennlinien geben die Phasen-Tastfrequenzbeziehung sowie die Tastgeschwindigkeits-Tastfrequenzbeziehung für den bewegten Körper P wieder. Die rechts in Fig. 7 darge-

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stellten Kurven geben die Kennlinien der Ausgleichsmasse R im Hinblick auf deren Phase und Tastgeschwindigkeit wieder. In gleicher Weise sind in Fig. 8 in den linken Kurven die Phasen-Tastfrequenz und die Tastbeschleunigungs-Tastfrequenzkennlinien für den bewegten Körper P und in den rechten Kennlinien die entsprechenden Beziehungen für die Ausgleichsmasse R wiedergegeben.

Aus den Figuren 6 bis 8 ergibt sich, daß der Frequenz von 40 Hz besondere Bedeutung zukommt. Denn bei einer Frequenz von 40 Hz haben die Tastamplitude, die Tastgeschwindigkeit und die Tastbeschleunigung des bewegten Körpers P und der Ausgleichsmasse R vollständig gleiche Werte. Sie schwingen bei dieser Frequenz jedoch gegenphasig. Mit anderen Worten befindet sich das aus dem bewegten Körper P und der Ausgleichsmasse R gebildete Gesamtsystem in einem stabilen Zustand.

Die Frequenz von 40 Hz ist gleich derjenigen Frequenz, die man durch Multiplikation der Eigenfrequenz der ersten und zweiten elastischen Glieder Q ", Q„, S₁ und S- mit dem Faktor Vi erhält.

Aus den Figuren 6 bis 8 ergibt sich weiterhin, daß der Resonanzpunkt der Ausgleichsmasse R vor derjenigen Stelle liegt, in welcher der stabilisierte Zustand und eine Frequenz, die sich aus einer Multiplikation der Eigenfre-

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quenz mit dem Faktor v3 ergibt, vorliegen. Dieser Resonanzpunkt entspricht demjenigen Punkt, in welchem die Phasen des bewegten Körpers P und der Ausgleichsmasse R vom gleichsinnigen Zustand in den gegensinnigen Zustand übergehen. An diesem Übergangspunkt treten häufig anomale Schwingungsverhältnisse, insbesondere starke Schwingungen im bewegten Körper P auf. Diese anomalen Schwingungsverhältnisse wirken sich auf den Druckkopf des vorliegenden Druckers aus.

Das nachstehende Ausführungsbeispiel ist eine vorteilhafte Weiterentwicklung des ersten Ausführungsbexspieles im Sinne der Erfindung, welche der Vermeidung dieser Resonanzphänomene dient.

In Fig. 9 ist das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung im wesentlichen insoweit dargestellt, als es die Weiterentwicklung des ersten Ausführungsbeispiels gemäß der Fig. 1 betrifft. - Gleiche oder gleich wirkende Teile sind in beiden Ausführungsbexspielen mit den gleichen Bezugszeichen versehen. - Auf dem in Fig. 9 dargestellten Druckkopf 14 sind wiederum die Druckelemente angeordnet.

In seiner Mitte weist er eine schmale Rechtecköffnung 40 auf, deren Längsseite rechtwinklig zur Längsrichtung des Druckkopfes verläuft. Im Mittelabschnitt der Ausgleichsmasse 16 ist eine Vertiefung 41 derart ausgebildet, daß sie der Rechtecköffnung 40 im Druckkopf 14 gegenüberliegt.

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Im Boden der Vertiefung 41 ist ein weiteres Rechteckloch 41a vorgesehen, das im wesentlichen der Rechtecköffnung 40 im Druckkopf 14 genau gegenüberliegt. Zusätzlich zu den ersten¹ Blattfedern 18 und 19 sind der Druckkopf 14 und die Ausgleichsmasse 16 über einen Verbindungshebel schwingungsmäßig miteinander verbunden. Das eine Ende 42a der Verbindungsstange bzw. des Verbindungshebeis 42 hat einen rechteckigen Querschnitt, dessen Abmessungen ein wenig kleiner als diejenigen der Rechtecköffnung 40 im Druckkopf 14 sind. Dieses Ende 42a führt durch die Rechtecköffnung 40 hindurch und ragt über die obere Oberfläche des Druckkopfes 14. Dieser überstehende Abschnitt des einen Endes 42a wird von einem Paar elastischer Gummiteile 44a und 44b gehalten. Diejenigen Enden der Gummiteile 44a und 44b, die gegen den Verbindungshebel 42 anliegen, sind abgerundet, damit der Verbindungshebel 42 leicht schwingen kann. Die Gummiteile 44a und 44b sind mit Schrauben 45 und 46 an ihren anderen Enden mit dem Druckkopf 14 verbunden. Auch das andere Ende 42b des Verbindungshebels 42 hat einen rechteckigen Querschnitt, dessen Abmessungen ein wenig kleiner als diejenigen des im Boden der Vertiefung 41 der Ausgleichsmasse 16 ausgeformten Rechteckloches 41a sind. Auch dieses Ende ragt durch das Rechteckloch 41a soweit hindurch, daß es die Vertiefung 41 überragt. Auch dieser vorstehende Abschnitt des anderen Endes 42b des Verbindungshebels 42 wird von elastischen Gummiteilen 48a und 48b gehalten. Diejenigen

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Enden der Gummiteile 48a und 48b, die am anderen Ende 42b des Verbindungshebels 42 anliegen, sind abgerundet, damit der Verbindungshebel 42 leicht schwingen kann. Die anderen Enden der Gummiteile 48a und 48b sind mit Schrauben 49 und 50 am Boden der Vertiefung 41 befestigt.

Durch den Mittelabschnitt des Verbindungshebels 42 ist ein Durchgangsloch 42c parallel zu den Längsseiten der Rechtecköffnung 40 und des Rechteckloches 41a geführt. Durch dieses Durchgangsloch 42c ist eine Achse 52 geführt. Die Achse 52 erstreckt sich zwischen Stützeinrichtungen 53a und 53b (die Stützeinrichtung 53b ist nicht dargestellt) . Die Stützeinrichtungen 53a und 53b stehen von der Stützstruktur 15 nach oben ab.

Aufgrund dieser Anordnung führt der Verbindungshebel eine Zwangsbedingung derart herbei, daß der Druckkopf und die Ausgleichsmasse 16 bezüglich der Achse 52 genau gegenphasig zueinander schwingen.

Wird der Druckkopf 14 zu einer Hin- und Herbewegung veranlaßt, muß er an sich zunächst den Resonanzpunkt durchqueren, bevor er in den stabilisierten Schwingungszustand übergeht, in welchem die Frequenz gleich ν3 mal der Eigenfrequenz ist. Der Verbindungshebel 42 sorgt jedoch für eine gegenphasige Bewegung des Druckkopfes 14 und der Ausgleichsmasse 16. Hierdurch wird eine gegebenenfalls

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nachteilige, anomale Druckerschwingung vermieden.

Der am besten stabilisierte Zustand wird dann erreicht, wenn die Tastfrquenz\/3 mal der Eigenfrequenz wird. Unter Umständen wird die Tastfrequenz durch weitere Faktoren beeinflußt, beispielsweise durch den von den Druckelementen beim Punkt-Drucken hervorgerufenen Widerstand. Auch in diesem Fall bewirkt der Verbindungshebel 42 eine Unterdrückung der oben genannten nachteiligen Einflüsse. Denn der Verbindungshebel 42 sorgt für eine gegenphasige Schwingung des Druckkopfes und der Ausgleichsmasse. Hierdurch wird eine stabile Hochgeschwindigkeits-Hin- und Herbewegung herbeigeführt.

Die erfindungsgemäße Lehre führt zu einer Druckkopfanordnung mit relativ wenig Teilen, die einer Stoßbelastung und einem gegenseitigen Eingriff unterworfen sind. Allein dadurch werden die Geräusch- und Abriebprobleme deutlich reduziert. Auch ein Schmieren der erfindungsgemäßen Druckkopfanordnung ist selten notwendig. Die Tastfrequenz ist gerade v3 mal der Eigenfrequenz des elastischen Teiles, so daß der Antrieb nur stark genug sein muß, um den Druckwiderstand zu überwinden. Die erfindungsgemäße Lehre führt demnach zu einem Druckkopf, der sich mit Hochgeschwindigkeit hin- und herbewegt, ohne daß eine besondere Wartung oder Justierung der Vorrichtung nötig wäre.

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In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde als Beispiel für ein elastisches Glied eine Blattfeder genannt. Die gleiche Funktion und Wirkung können aber auch eine Spiralfeder, ein Gummielement oder dergleichen erfüllen. Unter Umständen müßten dann die oben erläuterten Ausführungsbeispiele ein wenig strukturell verändert werden. Der anhand der Fig. 5 beschriebene wesentliche Aufbau bleibt aber erhalten. Demgemäß umfaßt die Erfindung auch Ausführungsbeispiele, in denen andere elastische Glieder als Blattfedern verwendet werden.

In den voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde zunächst davon ausgegangen, daß der Druckkopf und die Ausgleichsmasse einander äquivalente Massen und die Federkonstanten der elastischen Glieder einander gleich sind. Diese Einschränkungen sind jedoch nicht unbedingt erforderlich. Wenn nämlich das Massenverhältnis nicht gemäß demjenigen der vorstehenden Ausführungsbeispiele ist, können die erfindungsgemäßen Wirkungen dadurch erzielt werden, daß die wahre (eigene) Winkelgeschwindigkeit - diese wird durch die dem Massenverhältnis entsprechende Federkonstante bestimmt - der externen vom Antrieb herrührenden Winkelgeschwindigkeit angenähert wird.

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Leerseite

Claims

GEYER, HAGEMANN & PARTNER.

PATENTANVVAITE

DcrfoiuIu"*tr.ii5i· 60 ■ Postfach 400745 · 8000Miinchen 40 -Telefon O8'J/3O4071* -Telex 5-216136 hage d -Telegramm fuReypatent ·Telekopierer OS¹) 104071

NIPPON ELECTRIC CO., LTD München, den 06.07. 1979 Tokyo, Japan vS/6/mi

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ANSPRÜCHE

.\ Druckeranordnung vom Punktmatrix-Typ mit einer Schlittenvorrichtung, die einen Druckkopf mit mehreren vor einer zu bedruckenden Papierbahn angeordneten Druckelementen aufweist, dadur c h ge ken η ζ e i c h η e t , daß die Schlittenvorrichtung (25) eine Ausgleichsmasse (R; 16) aufweist, die elastisch an den Druckkopf (P; 14) gekoppelt ist, derart daß die Ausgleichsmasse (R; 16), der Druckkopf (P; 14) und die Kopplungsmittel (Q₁T Q₂r S-w S„; 18, 19, 20, 21) ein gekoppeltes elastisches Schwingungssystem bilden.
2. Druckeranordnung nach Anspruch 1 mit direkt vor der zu bedruckenden Papierbahn und quer über diese ausgerichteten Druckelementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlittenrarrichtung (25) eine erste elastische Einrichtung ("Q₁-J-" Q₂;- 18, 19) zur Ankopplung der Ausgleichsmasse (R; 16) an den Druckkopf (P; 14) und eine zweite elastische Einrichtung (S₁, S„; 20, 21) zur Bindung der Aus-

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gleichsmasse (R; 16) an eine Grundstruktur (T; 15) aufweist.
3. Druckeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Zwangseinrichtung (40, 41a, 42, 52) zur Erzwingung einer gegenphasigen Schwingung zwischen dem Druckkopf (P; 14) und der Ausgleichsmasse (R; 16).
4. Druckeranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangsexnrichtung (40, 41a, 42, 52) einen auf einer festen Achse (52) drehbar gelagerten Verbindungshebel (42) aufweist, dessen eines Ende (42a) in eine im Mittelabschnitt des Druckkopfes (P; 14) ausgeformte öffnung (40) und dessen anderes Ende (42b) in ein im Mittelabschnitt der Ausgleichsmasse (R; 16) ausgeformtes, der öffnung (40) gegenüberliegendes Loch (41a) schwingungsfähig eingeführt sind.
5. Druckeranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in die öffnung (40) und das Loch (41a) eingeführten Enden (42a, 42b) des Verbxndungshebels (42) jeweils von einem Paar elastischer Elemente (44a, 44b, 48a, 48b) eingespannt sind, wobei das eine Paar (44a, 44b) am Druckkopf (P; 14) und das andere Paar (48a, 48b) an der Ausgleichsmasse (R; 16) befestigt ist.
6. Druckeranordnung nach einem der vorstehenden Ansprü-

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ehe, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Glieder (Q₁, Q₂, S₁, S₂; 18, 19, 20, 21) Blattfedern sind.
7. Druckeranordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente (44a, 44b, 48a, 48b) im wesentlichen aus elastischem Gummi bestehen.
8. Druckeranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlittenvorrichtung

(25) eine Einrichtung (23, 24) zur Hin- und Herbewegung des Druckkopfes (P; 14) mit einer Frequenz, die gleich dem V 3-fachen der Eigenfrequenz eines aus den ersten elastischen Gliedern (Q₁, Q~; 18, 19) und den zweiten elastischen Gliedern (S₁, S„; 20, 21) aufgebauten ersten und zweiten elastischen Systems ist, aufweist.

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