DE2951534A1

DE2951534A1 - Drucker

Info

Publication number: DE2951534A1
Application number: DE19792951534
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Ozawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1978-12-23
Filing date: 1979-12-20
Publication date: 1980-06-26
Also published as: US4443124A; JPS602994B2; JPS5586776A; DE2951534C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Drucker mit einem
20 Druckhammer, einem Farbband und einer Einrichtung zum
Zuführen des Farbbandes.

Durch die steile Entwicklung der Elektronik in
letzter Zeit besteht in erhöhtem Maße die Tendenz, mecha-

25 nische Bauteile und Elemente eines Druckers durch elektronische zu ersetzen mit dem Ziel einer weiteren Verbesserung der Zuverlässigkeit der Drucker. Da jedoch verschiedene separate Antriebsquellen und elektrische Steuerungselemente in diesem Fall für eine Bewegung des Wagens, für

30 eine Drehung des Typenrades und eine Betätigung der Einrichtung zum Zuführen des Farbbandes und des Druckhammers benötigt werden, werden die Kosten eines derartigen, elektronische Bauteile und Elemente verwendenden Druckers relativ groß im Vergleich zu einem bekannten Drucker mit

35 mechanischen Einzelteilen.

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Prordnnr Rnntf (München) KIo 3539 844

Postscheck (München! KIo 670-43-804

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Aufgabe der Erfindung ist demzufolge die Schaffung eines kostengünstigen Druckers der vorgenannten Bauart durch Verringerung der Zahl der elektrischen Elemente, die für das Steuerungssystem des Druckers erforderlich sind.

Aufgabe der Erfindung ist ferner die Schaffung eines Druckers, bei dem die Antriebsquellen höchst wirkungsvoll verwendet werden.
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Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ist vorgesehen, für die Betätigung der Einrichtung zum Zuführen des Farbbandes und des Druckhammers eine einzige gemeinsame Antriebsquelle zu verwenden.
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Die Erfindung basiert auf der Überlegung, daß bei bekannten Elektronik-Druckern die Antriebsquelle des Druckhammers eine vergleichsweise lange Ruhezeit besitzt und die lange Ruhezeit nutzbar gemacht wird und die Einrichtung zum Zuführen des Farbbandes durch die Antriebsquelle angetrieben werden kann, die auch den Druckhammer antreibt.

Im Zusammenhang mit den vorstehenden Ausführungen ist es ferner Aufgabe der Erfindung, einen Drucker der vorgenannten Bauart zu schaffen, bei dem der Druckhammer durch Federenergie wie auch durch elektrische Energie für eine Hin- und Herbewegung des Hammers bewegt werden kann, wobei ein Drucken und Zuführen des Farbbandes durch eine einzige Hin- und Herbewegung des Druckhammers vollzogen werden können.

Aufgabe der Erfindung ist ferner die Schaffung eines Druckers, bei dem in einem einzigen Druckzyklus ein Zuführen des Farbbandes während der Vorwärtsbewegung des Druckhammers und ein Drucken während der Rückwärtsbewegung des Hammers erfolgen.

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Aufgabe der Erfindung ist darüber hinaus die

Schaffung eines Druckers, bei dem die Federenergie, die einen Teil der Druckenergie bildet, während des Verlaufs der Vorwärtsbewegung des Druckhammers aufgespeichert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Druckers,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die im Drucker gemäß Fig. 1 verwendete elektromagnetische Einrichtung,

Fig. 3 in schematischer Ansicht eine mit der elektromagnetischen Einrichtung betätigbare Ratscheneinrichtung ,
20

Fig. 4 eine Beziehungskurve zwischen Federkraft und elektromagnetischer Energie, die während der Zeit der Zuführung des Farbbandes erhalten wird,

Fig. 5 eine ähnliche Beziehungskurve, die während eines Drückens erhalten wird,

Fig. 6 einen Zeitplan eines Druckers nach dem Stand der Technik, und
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Fig. 7 einen ähnlichen Zeitplan yemäß der Erfindung .

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Gemäß Fig. 1 dient eine an sich bekannte Druckwalze 1 zum Zuführen von Aufzeichnungspapier 2. Obgleich nicht dargestellt, umfaßt der Drucker einen Wagen, auf dem ein Motor 3 in bekannter Weise befestigt ist. In einer Stellung entsprechend der Druckposition auf der Druckwalze 1 ist ein Typen(druck)rad 4 vorgesehen, das an der Antriebswelle des Motors 3 befestigt ist. Das Typenrad 4 bildet ein Auf zeichnungsglied zum Schreiben von Information auf das Aufzeichnungspapier. Hinter dem Typenrad ist ein Druckhammer 6 vorgesehen, der mittels einer elektromagnetischen Einrichtung 5 in einer später im einzelnen noch beschriebenen Weise nach vorne und nach hinten bewegt wird. Der Druckhammer 6 bildet eine Einrichtung zum Betätigen des Aufzeichnungsglieds.

Auf der Nichtdruckseite des Druckhammers 6 befindet sich ein L-förmiger Hebel 8, der um einen Stift 7 in einer in etwa horizontalen Ebene schwenkbar ist. Der Schwenkstift 7 ist am vorerwähnten Wagen befestigt, der nicht gezeigt ist. Zwischen dem einen Arm 8a des Hebels und einer festen Platte 9 befindet sich eine Druckfeder 10, die eine Vorspannkraft aufweist, die den Hebelarm 8a gegen die Endoberfläche des Druckhammers 6 auf der Nichtdruckseite drängt. Am Ende eines weiteren Arms 8b des L-förmigen Hebels befindet sich ein Stift 11, der eine Ratschenklinke 12 abstützt, die um den Stift drehbar ist. Auf dem Stift 11 ist eine Torsions(schraub)feder 13 angeordnet, deren eines Ende am Hebel 8 und das andere Ende an der Ratschenklinke 12 befestigt ist. Unter der Federkraft der Torsions(schraub) feder 13 wird die Ratschenklinke 12 in einen Eingriff mit einer Ratsche 14 gebracht. Die Ratsche 14 weist an ihrer oberen Oberfläche ein Zahnrad 15 auf, das integral bzw. einstückig mit der Ratsche ausgebildet ist. Das Zahnrad 15 steht in einer Berührung mit 5 einem Zahnrad 16 auf einem Arm 18. Ein Farbband 17 liegt zwischen den beiden Zahnrädern 15 und 16. Das zweite

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Zahnrad 16 ist drehbar auf dem einen Ende des Arms 18 abgestützt, während das andere Ende des Arms mit einem Schwenkstift 19 verbunden ist. Eine Blattfeder 20 drückt den Arm 18, und eine Arretierblattfeder 21 verhindert, daß die Ratsche 14 eine Gegendrehung ausführt.

Fig. 2 zeigt im einzelnen die elektromagnetische Einrichtung. Der Druckhammer 6 umfaßt einen Druckabschnitt 6a, einen zylindrischen Spulenabschnitt 6b zum Abstützen einer Spule 2.2 sowie einen Antriebsabschnitt 6c zum Zuführen des Farbbandes. Der Druckhammer ist insgesamt durch Lager 24 und 24 verschieblich abgestützt, die in der Abdeckung 23a bzw. dem Boden 23b eines Gehäuses 23 vorgesehen sind. Auf der inneren Umfangsoberfläche des Gehäuses befindet sich ein zylindrischer Magnet 25, der die Spule 22 umgibt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Magnet 25 so magnetisiert, daß dessen N-PoI auf der Innenseite und dessen S-PoI auf der Außenseite liegt. Alternativ kann ein Magnet Verwendung finden, der in der entgegengesetzten Polarität magnetisiert ist. Zwischen der inneren Oberfläche der Abdeckung 23a und dem Spulenabschnitt 6b befindet sich eine Druckfeder 26. Flexible Leitungsdrähte 27 und 28 erstrecken sich von der Spule 22. Der eine Leitungsdraht 27 steht mit Masse 29 in Verbindung, während der andere Draht 28 mit der Emitterverbindung der Transistoren 30 und 31 verbunden ist. Zwischen dem Magneten 25 und der Bodenfläche des Gehäuses befindet sich eine nichtmagnetische Substanz 32.

Gemäß dargestelltem Ausführungsbeispiel wird eine Quelle +V an beide Enden der Spule 22 angelegt, wenn ein antreibendes Signal der Basis 30a des Transistors 30 eingegeben wird, um diesen einzuschalten. In dieser Betriebsphase wird der Druckhammer 6 in der Zuführungsrichtung des Farbbandes (Vorwärtsbewegung) bewegt, d.h. in der Rieh-

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tung des Pfeils Λ, und zwar unter der Wirkung des Magneten 25 und der Spule 22. Wenn der andere Transistor 31 ein antreibendes Signal an seiner Basiselektrode 31a empfängt und leitend wird, wird eine Quelle -V an beide Enden der Spule 22 angelegt, so daß der Druckhammer 6 in der entgegengesetzten Richtung (Rückwärtsbewegung) bewegt wird, d.h. in Richtung des Pfeils B.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des vorstehend beschriebenen Druckers erläutert:

In den Fig. 2 und 3 ist die Vorrichtung in ihrer Ruhestellung gezeigt, in der beide Transistoren 30 und 31 abgeschaltet sind und der Druckhammer 6 unter dem Gleichgewicht ruhig gehalten wird, das zwischen den beiden auf Druck beanspruchten Schraubfedern gehalten wird.

Wird in dieser Stellung ein antreibendes Signal an die Basis 30a des Transistors 30 angelegt, überwinden die elektromagnetische Energie sowie die Federkraft der auf Druck beanspruchten Schraubfeder 26' in Kombination die Federkraft der Schraubfeder 10. Demzufolge wird der Druckhammer 6 in Richtung des Pfeils A bewegt, während die Feder 10 zusammengedrückt und der L-förmige Hebel 8 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Durch diese Drehung des Hebels 8 wird die Ratschenklinke 12 unter der Wirkung der Torsionsfechraub)feder 13 angetrieben, so daß die Ratsche 14 um einen Zahn schrittweise gedreht wird. Aufgrund der Drehung der Ratsche 14 wird auch das Zahnrad 15 gedreht, um das Farbband 17 um eine vorbestimmte Abschnittslänge zuzuführen.

Wird in der nächsten Phase der Transistor 30 ausgeschaltet und ein antreibendes Signal an die Basis 31a des Transistors 31 angelegt, wird der Druckhammer 6 in Richtung des Pfeils B durch die Gesamtwirkung der elektro-

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magnetischen Energie und der Federkraft der auf Druck beanspruchten Schraubfeder 10 bewegt, während die Feder 26 zusammengedrückt wird. Der Druckhammer schlägt das Typenrad 4, um das Aufzeichnungspapier 2 zu bedrucken.

Bei einer Ausdehnung der Druckschraubfeder 10 wird der Hebel 8 in die Stellung gemäß Fig. 3 zurückgestellt, der seinerseits die Klinke 12 in einen Eingriff mit dem nächsten Zahn der Ratsche 14 bringt.

Wird der Transistor 31 nach einem Drucken ausgeschaltet, wird durch die Ausdehnung der Druckschraubfeder 26 der Druckhammer 6 in Richtung des Pfeils A bis zur Start-(Verweil-)Stellung gemäß den Fig. 2 und 3 bewegt .

In den Fig. 4 und 5 ist die Beziehung zwischen der elektromagnetischen Energie und der Federkraft (Federenergie) dargestellt, die auf den Druckhammer 6 durch die beiden Druckschraubfedern 10 und 26 ausgeübt wird.

Die strichpunktierte Kurve a zeigt die Federkraft der Feder 10, während die gestrichelte Kurve b die Federkraft der Feder 26 veranschaulicht und die ausgezogene Kurve c die resultierende Kraft beider Federn 10 und darstellt. In der Verweilstellung ist die auf den Druckhammer ausgeübte Federkraft 0. Während der Bewegung des Federhammers 6 in Richtung der Zuführung des Farbbandes gemäß gezeigtem Pfeil B oder in Druckrichtung gemäß Pfeil A neigt die Druckschraubfeder 10 oder 26 dazu, den Hammer zurück in seine Verweilstellung zu bewegen.

Wird eine Spannung +V an die Spule 22 angelegt, um den Druckhammer aus seiner Verweilstellung in die

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Endstellung der Zuführung des Farbbandes zu bewegen, wird eine bestimmte Menge an elektromagnetischer Energie hervorgerufen, wie dies durch die ausgezogene Kurve E1 in Fig. 4- gezeigt ist. Die tatsächlich dem Hammer für ein Zuführen des Farbbandes erteilte Energiemenge ist durch den Schraffurbereich S ausgedrückt, die durch Abziehen der resultierenden Federkraft c von der elektromagnetischen Energie E1 erhalten wird.

Nach einem Zuführen des Farbbandes wird eine Spannung -V angelegt, um den Druckhammer 6 aus der Endstellung der Zuführung des Farbbandes zur Druckstellung zu bewegen. Die zu der Zeit erzeugte elektromagnetische Energie ist durch die ausgezogene Kurve E2 in Fig. 5 gezeigt. Die für ein Bewegen des Druckhammers zu dieser Zeit verfügbare tatsächliche Energiemenge ist durch den Schraffurbereich S2 ausgedrückt. Im Bereich der Endstellung der Zuführung des Farbbandes bis zur Verweilstellung entspricht die tatsächliche Energie S1 der Summe der elektromagnetischen Energie E2 und der Federkraft c und im Bereich der Verweilstellung bis zur Druckstellung dem Gleichgewicht zwischen E2 und c.

Wie aus Vorstehendem hervorgellt, wird v/ährend einer Bewegung des Druckhammers 6 in der Zuführungsrichtung des Farbbandes eine Federenergiemenge angesammelt bzw. gespeichert, die dem Schraffurbereich S2 entspricht. Demzufolge kann die Bev/egungsgeschwindigkeit des Druckhammers 6 durch diese aufgespeicherte Energie vergrößert und gleichzeitig der Strom zur Spule 22 durch diese aufgespeicherte Energie verringert werden.

Fig. 6 zeigt ein Zeitabstimmungsdiagramm eines Druckers nach dem Stand der Technik. 35

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Zu Beginn eines Druckzyklus wird der Antrieb des Typenrads gleichzeitig mit der Zuführung des Farbbandes gestartet. Nach einer Auswahl eines zu druckenden Zeichens wird das Typenrad angehalten und anschließend der Druckhammer betätigt, um ein Drucken zu bewirken. Nach einem Drucken wird der Wagen einen gewissen vorbestimmten Abstand bewegt, um den Druckzyklus zu vollenden.

Es geht deutlich hervor, daß die Betriebszeit des Druckhammers sehr kurz und seine Ruhezeit lang ist.

Fig. 7 zeigt ein ähnliches Zeitabstimmungsdiagramm eines Druckers nach der Erfindung.

Nach einem Antrieb des Typenrads und vor Abschluß einer Zeichenauswahl wird der Druckhammer einmal betätigt, um das Farbband zuzuleiten. Zur Zeit des Anhaltens des Typenrads wird der Druckhammer abermals für ein Drucken betätigt. Nach einem Drucken wird der Wagen einen bestimmten Abstand bewegt, um den Druckzyklus zu vollenden. Im Falle eines kontinuierlichen Druckbetriebs ist es zweckmäßig, den Antrieb des Typenrads und die Zuführung des Farbbandes während der Bewegung des Wagens durchzuführen.

Der Vorteil der Erfindung geht klar aus den vorgenannten beiden Zeitabstimmungsdiagrammen hervor. Gemäß der Erfindung werden ein Drucken und ein Zuführen des Farbbandes durch eine einzige Vorwärts- und Rückwärtsbewegung einer einzigen Antriebsquelle ausgeführt. Demzufolge kann die Anzahl der erforderlichen Antriebsquellen und der elektrischen Elemente im Steuerungssystem, auf ein Minimum verringert werden, wodurch die Ausgestaltung eines kostengünstigen Druckers ermöglicht wird. Weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß die einzige und gleiche

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Antriebsquelle vollständig und höchst wirkungsvoll verwendet werden kann.

Da die Zuführung des Farbbandes unmittelbar vor einem Druckbetrieb gemäß der Erfindung ausgeführt wird, ist es nicht immer erforderlich, den Druckhammer nach einem Drucken in einer konstanten Stellung zu positionieren. Zu Beginn eines Druckbetriebs befindet sich der Druckhammer fortwährend in einer bestimmten Stellung, d.h. in der Endstellung der Zuführung des Farbbandes. Für ein Drucken beginnt sich der Druckhammer immer aus der Endstellung der Zuführung des Farbbandes zu bewegen. Dies schafft den weiteren Vorteil einer größeren und stabileren Druckqualität.

Es kann in Betracht gezogen werden, die elektromagnetische Einrichtung 5 lediglich für einen Druckbetrieb zu verwenden und die Farbbandzuführung dadurch auszuführen, daß nur die Druckschraubfeder 26 ausgedehnt wird, vorausgesetzt, da'ß als Druckfeder 26 eine stärkere Feder Verwendung findet. Dies ist jedoch im besonderen nicht nützlich, wenn es erwünscht ist, den Druckhammer mit großer Geschwindigkeit bei geringer elektrischer Energie zu betätigen, und zwar aufgrund einer hohen Last, die auf die elektromagnetische Einrichtung zur Zeit des Druckvorgangs ausgeübt wird.

Die anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschriebene Erfindung kann auf einfache Weise verschiedene Änderungen erfahren, die im Rahmen der Erfindung liegen. Der mit einem Typenrad versehene Drucker nach dem vorgenannten Ausführungsbeispiel steht nur beispielhaft für verschiedene Drucker, die die Erfindung verwenden können. Die Erfindung kann beispielsweise auch bei einem Drucker Anwendung finden, bei dem ein thermischer Kopf als Druckglied benützt wird und dieser thermische Kopf gegen

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ein Aufzeichnungsmedium über ein Farbband gedrückt wird, um die Farbe auf das Aufzeichnungsmedium zu übertragen.

Nach der Erfindung ist somit ein Drucker vorgesehen, der einen elektrisch betätigbaren Druck- oder Typenhammer und eine Einrichtung zum Zuführen eines Farbbandes aufweist. Die Zahl der für einen derartigen Drucker erforderlichen Einzelteile wird im wesentlichen dadurch verringert, daß eine einzige gemeinsame Antriebsquelle verwendet wird, um sowohl den Druckhammer als auch die Zuführungseinrichtung des Farbbandes zu betätigen.

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Claims

GRIlPP - Ppi I μδνμ Dipl.-Ing. H.Tiedtke RUPE rELLMANN Dipl.-Chem. G. Bühling Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2 Tel.: 089-539653 Telex: 5-24 845 tipat cable: Germaniapatent München 20. Dezember 1979 DE 0121 Patentansprüche

1. Drucker, gekennzeichnet durch

ein Aufzeichnungsglied zum Aufzeichnen von Information auf ein Aufzeichnungsmedium,

eine Farbstoffeinrichtung zum Übertragen des Farbstoffs auf das Aufzeichnungsmedium durch das Aufzeichnungsglied, ein Betätigungsglied zum Betätigen des Aufzeichnungsglieds und der Einrichtung mit dem Farbstoff, und durch einen Antrieb zum Bewegen des Betätigungsglieds nach .vorne und nach hinten, zum Betätigen der Einrichtung mit dem Farbstoff durch die Bewegung des Betätigungsglieds nach vorne und nach hinten,und um das Aufzeichnungsglied durch die Bewegung des Betätigungsglieds nach vorne und nach hinten gegen das Aufzeichnungsmedium zu drücken.

2. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied einen Eisenkern und der Antrieb eine Magnetspule umfaßt, um den Eisenkern in einer Bewegung nach vorne und nach hinten anzutreiben, und daß zwei elastische Glieder vorgesehen sind, die die Bewegung des Eisenkerns begrenzen.

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3. Drucker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Zuleiten zweier gesetzt gerichteter Erregerströme zur Magnets

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4. Drucker nach einem der Ansprüche 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung mit dem Farbstoff ein mit Farbstoff beschichtetes Farbband besitzt.

5. Drucker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb das Betätigungsglied so antreibt, daß Jas Drucken und das Zuführen des Farbbandes durch eine einzige Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Betätigungsglieds bewirkt werden kann.

6. Drucker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb in seinem Innern eine Energiemenge aufspeichert, die für ein Betätigen des Aufzeichnungsgliedes während der Zuführung des Farbbandes nutzbar ist,

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