DE3018516A1 - Druckkopf - Google Patents

Description

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' Dipl.-Ing. H. WeickmanW,- Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. RA.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

Dr.ing.h.liska 5- 3018516

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8000 MÜNCHEN 86, DEN ^ ?.

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

Martin Research Limited
Northbrook, Illinois

/v.St.A.

Druckkopf

■0 3 00-49/0 7-3

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. WeicSlmann, Dipl.-PhIts.-Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing, H. Liska 3018516

8000 MÜNCHEN 86, DEN (p POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

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.Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf Druckköpfe für auch als Datenterminale bezeichnete Dateneindeinrichtungen und insbesondere auf einen mit hoher Geschwindigkeit betreibbaren Punktmatrix- bzw. Mosaikdruckkopf von verbesserter Konstruktion, bei dem die Betätigungselemente der individuellen Druckelemente in einer kolinearen Konfiguration angeordnet sind.

In den vergangenen Jahren hat der zunehmende Einsatz von Kommunikationssystemen auf der Grundlage von Daten zu der Forderung nach wirtschaftlichen Schnell-Datenendeinrichtungen geführt, durch die die durch elektrische Signale zugeführte Information umgesetzt wird, um auf Papier oder einem anderen, einen Druck festhaltenden Aufzeichnungsträger gedruckt zu werden. In typischer Weise umfassen derartige Fernschreiber bzw. Fernschreibmaschinen einen Anschlag-Druckkopf, der das Papier gegen eine Walze andrückt bzw. anschlägt, wenn er sich über das Papier bewegt. Auf dem Papier herzustellende Abdrücke werden mittels eines Farbbandes hervorgerufen oder durch chemische Umsetzung des Papiers. Der Druckkopf kann entweder von der Typenstangenart sein, bei der die Abdrücke durch ein ausgewähltes Zeichen eines einzelne Zeichen umfassenden Zeichensatzes gebildet werden, oder er kann vom Matrixtyp sein, bei welchem ausgewählte Druckelemente aus einer Vielzahl von einzelnen Druckelementen gegen das Papier

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geführt bzw. angetrieben werden, um die gewünschten Zeichen zu bilden, wenn der Druckkopf schrittweise über die S.eite geführt wird. Eine bevorzugte Konstruktion eines Fernschreibers vom Matrixtyp wird an anderer Stelle näher beschrieben.

Eine besonders erfolgreiche Ausführungsform eines Matrixdruckers ist der Punktmatrixdrucker, bei dem die Druckoperation mittels einer Vielzahl von langgestreckten stabförmigen Druckdrähten ausgeführt wird, die in einer Reihe bzw. Matrix derart angeordnet sind, daß ihre Enden der Druckoberfläche benachbart sind. Um ein vorgegebenes Zeichen zu drucken, werden ausgewählte Druckdrähte bzw. -nadeln derart angetrieben, daß sie mit dem Papier in Kontakt gelangen, um eine Punktmatrix zu drucken, die insgesamt das Zeichen bildet. Der Zeichenabdruck kann in einer einzigen Operation vorgenommen werden, falls eine mehrere Spalten umfassende Matrix von Drucknadeln vorgesehen ist. Der betreffende Zeichenabdruck kann aber auch in mehreren Schritten ausgeführt werden, sofern eine eine einzige Spalte umfassende Matrix von Drucknadeln' vorgesehen ist. Bei jeder Art von Punktmatrixdrucker werden die Drucknadeln mit hoher Geschwindigkeit viele Male beim Drucken jeder Textzeile betätigt, und zwar entweder einmal pro Zeichen oder mehrere Male pro Zeichen.

Jede der Drucknadeln in einem Punktmatrixdrucker ist mit einer Betätigungsanordnung verbunden, die gewöhnlich einen Elektromagneten enthält» der eine Kraft auf das eine Ende der Drucknadel gegen das Papier ausübt. Ferner ist ein Federteil vorgesehen, welches die Drucknadel in eine Jficht-Ansehlagstellung zurückführt. Um Platz für die Betätigungsanordnungen bereitzustellen, die im Durchmesser gewöhnlich viel größer sind als die Drucknadeln, sind die Druckknöpfe so konstruiert worden, daß die Betätigungsanprdnungen in Abstand entfernt vorgesehen waren, und zwar

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entweder bogenförmig in einer horizontalen Ebene oder bogenförmig in einer vertikalen Ebene versetzt. Von diesen in Abstand vorgesehenen Betätigungsanordnungen sind die Drucknadeln entweder auf die Druckoberfläche in einer geraden Linie gerichtet worden, weshalb der Aufschlag auf das Papier unter einem Winkel erfolgte, wie dies in der US-PS 37 29 079 angegeben ist, oder aber die betreffenden Drucknadeln sind durch geeignet gekrümmte Röhren oder Hülsen derart geführt worden, daß sie auf das Papier unter rechtem Winkel zur Druckfläche auftrafen.

In dem Fall, daß die Drucknadeln längs einer geraden Linie geleitet werden, um das Papier unter einem Winkel zu berühren, wird auf dem Papier ein Abdruck gebildet, der weniger optimal ist. Außerdem müssen die Drucknadeln und das Betätigungsglied sorgfältig eingestellt werden, um eine unzulässige Verschlechterung des gedruckten Zeichens zu vermeiden. In dem Fall, daß die Drucknadeln bzw. Druckdrähte geführt sind, wie durch ein Rohr oder eine Hülse, zeigt die Reibung zwischen den Drähten bzw. Nadeln und der Hülse die Neigung, die Ansprechzeit der betreffenden Nadeln zu verringern, wodurch der Druckkopf für Anwendungsfälle bei hoher Geschwindigkeit unzuverlässig wird. Infolge von Schmutz, Fett, Feuchtigkeit oder anderen Fremdstoffen, die sich in der Hülse ansammeln, hat sich überdies gezeigt, daß die Drucknadeln dazu neigen, hängen zu bleiben, und zwar insbesondere in dem Fall, daß der Fernschreiber in einer stark unterkühlten oder sonstwie widrigen Umgebung betätigt wird. Dadurch wird der Drucker unzuverlässig, was zum Wartungsaufwand hinzukommt.

Ein weiteres Problem in Verbindung mit Punktmatrix- bzw* Mosaik-Druckköpfen ergibt sich aus der extrem schnellen Betätigung, die bezüglich der Drucknadeln bei hohen Druckraten erforderlich ist, und zwar insbesondere bei

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solchen Druckköpfen, die eine einzige vertikale Spalte von Drucknadeln verwenden, bei der die einzelnen Drucknadeln mehrere Male betätigt werden müssen, um ein einziges Zeichen wiederzugeben. In dem Fall, daß lange Drucknadeln verwendet werden, wie in den in Abstand vorgesehenen Matrizenköpfen, neigt die mechanische Trägheit der langen Nadeln dazu, die maximale Druckgeschwindigkeit zu begrenzen«, Aus diesem Grunde ist es wünschenswert, daß die Drucknadel-Betätigungsanordnungen so nah wie möglich bei der Druckfläche positioniert sind, um die Länge der Drucknadeln zu minimieren.

Ein weiterer Nächteil der in Abstand vorgesehenen Drucknadel-Betätigungsanordnungen liegt darin, daß der Druckkopf ein verhältnismäßig großes Volumen erfordert, wodurch der Aufbau und die Konstruktion des Schlittens kompliziert sind, der für den Transport des'Druckkopfes über das Papier .benötigt wird.

Eine Ausführungsform der Druckkopfkonstruktion, die die obigen Nachteile überwindet, stellt eine kolineare Anordnung dar, bei der die Druckelemente Seite an Seite in enger paralleler räumlicher Beziehung angeordnet sind, wobei die einzelnen elektromagnetischen Betätigungsglieder der Druckelemente koaxial zu den Drucknadeln angeordnet sind, und zwar ein Betätigungsglied hinter dem anderen. Beispiele für derartige kolineare Druckköpfe sind in den US-Patentschriften 39 63 108, 38 34 506 und 38 20 643 angegeben. Bedauerlicherweise sind derartige kolineare Druckköpfe bisher jedoch unnötigerweise groß und komplex im Aufbau gewesen, wodurch sie in unerwünschter Weise langsam und teuer für den Einsatz bei Fernschreibern sind. Die vorliegende Erfindung schafft demgegenüber einen kolinear ausgebildet.en Druckkopf von verbesserter Konstruktion, bei dem in geringem Abstand vorgesehene Drucknadeln in Verbindung mit einzelnen Betätigungsanordnungen vorgesehen

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sind, die aus identischen Komponenten aufgebaut sind, welche für die Unterbringung in einer kompakten selbstausrichtenden Gestell- bzw. Rahmenanordnung geeignet sind*

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen neuen und verbesserten Druckkopf für die Verwendung in einem Fernschreiber oder dgl. zu schaffen. Darüber hinaus soll ein neuer und verbesserter Druckkopf geschaffen werden, der einfacher im Aufbau 'und zuverlässiger im Betrieb ist.

Schließlich soll ein neuer und verbesserter kolinearer Druckkopf geschaffen werden, bei dem die Drucknadel-Betätigungsglieder aus identischen Komponenten gebildet sind, um die Herstellungs-Wirtschaftlichkeit zu verbessern.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die in den Patentansprüchen erfaßte Erfindung.

Gemäß der Erfindung ist ein Druckkopf eines solchen Typs geschaffen, der selektiv auf einer Druckaufnahmefläche eine Matrix aus Punkten innerhalb einer bestimmten zeichenbildenden Matrix druckt. Der Druckkopf enthält eine Vielzahl von parallel zueinander verlaufenden, in Abstand vorgesehenen Druckelementen, die zu entsprechenden Stellen in der Matrix ausgerichtet sind. Ein Ende jedes Druckelementes ist dabei neben der Druckaufnahmefläche positioniert. Zur Vorspannung der Elemente sind Rückstelleinrichtungen vorgesehen, die die betreffenden Elemente in den Druckaufzeichnungsträger freigebende Rückziehstellungen vorspannen. Ferner ist eine Vielzahl von magnetisch leitenden Stirnplatten in paralleler Abstandsbeziehung weitgehend hintereinander angeordnet, wobei jede der betreffenden Platten eine Öffnung aufweist, die zur Aufnahme zumindest eines Teiles der durchgehenden Druckelemente dient. Außerdem sind

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Betätigungseinrichtungen mit einer Vielzahl von Magnetwicklungswindungen vorgesehen, die zwischen den betreffenden Paaren der Stirn- bzw. Endplatten vorgesehen sind und die zur selektiven Erzeugung eines Magnetfeldes zwischen den betreffenden benachbarten Paaren von Stirnplätten dienen. Überdies sind Einrichtungen mit einer -,Vielzahl von magnetischen Ankern vorgesehen, die mechanisch mit den betreffenden Druckelementen zwischen den Stirnplattenpaaren gekoppelt sind und die auf das dazwischen herrschende Magnetfeld ansprechen. Diese Einrichtungen dienen dazu, die Druckelemente derart anzutreiben, daß diese auf die Druckaufnahmefläche aufschlagen, und zwar auf die Ansteuerung der betreffenden einen Magnetwicklung hin.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Perspektivansicht eines Schnell-Fernschreibers mit einem Druckkopf gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Perspektivansicht des Fernschreiber-DruckkopfSchlittens zum Teil im Schnitt, um die Lagerung des Druckkopfes zu veranschaulichen. Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht des Druckkopfes längs der in Fig. 2 eingetragenen Linie 3-3. Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht des Druckkopfes längs der in Fig. 3 eingetragenen Linie 4-4. Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht des Druckkopfes längs der in Fig. 3eingetragenen Linie 5-5. Fig. 6 zeigt eine Explosions-Perspektivansicht eines Teiles des Druckkopfes, unter Veranschaulichung der Anordnung der einzelnen Komponenten in diesem Druckkopf. Fig. 6a zeigt eine vergrößerte Schnittansicht eines magnetischen Kolbens des Druckkopfes längs der in Fig.6 eingetragenen Linie 6a-6a, unter Veranschaulichung der Anbringung der zugehörigen Drucknadel an dem Kolben.

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Fig. 6b zeigt eine vergrößerte Schnittansicht des magnetischen Kolbens des Druckkopfes längs der in Fig. 6a eingetragenen Linie 6b-6b unter Veranschaulichung der Anbringung.

Fig. 6c zeigt eine vergrößerte Stirnansicht eines Drucknadel-Führungsteiles des Druckkopfes längs der in Fig. eingetragenen Linie 6c-6c.

Fig. 7 zeigt eine Explosions-Perspektivansicht einer vorderen Drucknadel-Betätigungsanordnung des Druckkopfes unter Veranschaulichung der Anordnung der einzelnen Komponenten in dieser Anordnung.

Fig. 8 zeigt eine vergrößerte Perspektivansicht einer Betätigungsanordnung für ein Druckelement, unter Veranschaulichung der Anbringung der betreffenden Anordnung an Druckkopf-Rahmenteilen.

Fig. 9 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht des vorderen Teiles des Druckkopfes.

Fig. 9a zeigt eine vergrößerte Vorderansicht des Druckkopfes längs der in Fig. 9 eingetragenen Linie 9a-9a, unter Veranschaulichung eines Matrix-Führungsblockes sowie parallel in Abstand vorgesehener Drucknadeln des Druckkopfes.

Fig. 10 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht längs der in Fig. 9 eingetragenen Linie 10-10, die zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des Druckkopfes brauchbar ist.

Im folgenden wird die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnungen und insbesondere unter Bezugnahme auf Fig. 1 näher betrachtet. Ein Druckkopf gemäß der Erfindung ist dabei in einem Sehne11-Fernschreiber 10 enthalten bzw. einbezogen. Dieser Fernschreiber ist ein Fernschreiber des Typs, der üblicherweise dazu benutzt wird, ihm zugeführte elektrische Signale in einen Drucktext umzusetzen. Der Fernschreiber enthält, wie dargestellt, ein Gehäuse 11, innerhalb dessen ein Gestell bzw. Rahmen

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vorgesehen ist, umfassend eine Grundplatte 12 und Seitenplatten 13 und 14. Eine Tastatur 15 von herkömmlichem Aufbau ist im vorderen Teil des Gehäuses untergebracht. Eine Walze 16 erstreckt sich über den hinteren Bereich zwischen den Seitenplatten 13 und 14; sie dient dazu, ein Blatt Papier 17 einzustellen, bei dem es sich entweder um eine Papierbahn von einer Rolle 18 handeln mag, ;Wie dies dargestellt ist, oder um gefaltetes Papier, das zum Bedrucken in entsprechende Stellung gebracht wird .

Eine Papierniederhalte-Rollenanordnung 20 dient dazu, das Papier 17 in entsprechender Stellung an der Walze 16 festzuhalten. Um das Papier 17 fortzubewegen, wird die Walze drehbar von einem Schrittmotor 21 angetrieben, der an der Seitenplatte 13 angebracht ist und der mit der Walze über einen gezahnten Antriebsriemen 22 und eine Antriebsrolle verbunden ist.

Auf dem Papier 17 werden sichtbare Zeichen durch den Druckkopf 24 erzeugt. Der Druckkopf ist so positioniert, daß das Drucken durch eine Druckkopf-Schlittenanordnung 25 erfolgt, die zur Ausführung einer Querbewegung über die Seite mittels zweier parallel verlaufender und in Abstand voneinander vorgesehener Pührungsstangeη 26 und 27 geeignet ist, die zwischen den Seitenplatten 13 und 14 verlaufen. Der Schlitten bzw. Wagen wird mittels eines zweiten Schrittmotors 30 bewegt, welcher auf der Grundplatte angebracht ist und welcher mit dem Schlitten bzw. Wagen über Zahnantriebsriemen 31 und 32 verbunden ist. Der Schlitten 25 ist mit dem Antriebsriemen 32 über dessen Rückseite (bei Betrachtung gemäß Fig. 1) verbunden, so daß dann, wenn der Riemen durch den Motor 30 angetrieben wird, der Schlitten bzw. Wagen längs der Zeile fortbewegt wird. Eine auswechselbare Farbband-Kassette 33 wird von dem Druckkopfschlitten getragen; sie enthält ein Farbband 34, welches zwischen den Druckelementen des

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Druckkopfes 24 und der Seite 17 positioniert ist, um jeden Anschlag des Druckkopfes auf dem Papier sichtbar zu machen.

Der Druckkopfschlitten 25 und sein zugehöriges Antriebssystem werden an anderer Stelle näher beschrieben.

In Fig. 2 ist der Druckkopfschlitten bzw. -wagen 25 dargestellt} er enthält eine Grundplatte 35, die auf einer Führungsstange 26 mittels zweier Lager 36 gleitbar gelagert ist. Die Farbbandkassette 33 ist an der Grundplatte 35 mittels Federklemmen bzw. -bügel 37 befestigt, die an jedem Ende der Grundplatte angeordnet sind. Ein Farbband-Antriebszahnrad 38 auf der Oberseite der Grundplatte wird während der Vorwärtsbewegung des Druckkopfschlittens drehbar angetrieben, um das Farbband 34 innerhalb der Kassette 33 fortzubewegen.

Der in Fig. 2 dargestellte Druckkopf 24 enthält an seinem vorderen Ende oder Druckende einen eine Matrix festlegenden Führungsblock 40, der zwischen einem Rahmen angeordnet ist/ welcher aus zwei parallel und in Abstand zueinander verlaufenden L-förmigen flachen Seitenplatten 41 und 42 besteht. Die Seitenplatten sind an ihren vorderen Enden an der Grundplatte 35 befestigt, und zwar mittels zweier Klemmen 43, die vorstehende Nasen- bzw. Lappenteile enthalten, die in geeignet bemessene Schlitze in den Seitenplatten hineinragen. Die Klemmteile sind ihrerseits an der Grundplatte mittels herkömmlicher Maschinenschrauben 44 befestigt. Die hinteren Enden der Seitenplatten sind an der Grundplatte mittels einer Klemme 45 befestigt, die an der Grundplatte mittels einer Maschinenschraube 46 befestigt ist (Fig. 3).

Um das vordere Ende des Schlittens bzw. Wagens 25 und den Druckkopf 24 abzustützen, ist eine Querplatte 47 in einer

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vertikalen Ebene angeordnet, die rechtwinklig zur Achse des Druckkopfes zwischen den nach unten zeigenden Teilen der Seitenplattenteile 41 und 42 verläuft. Dieses Teil wird in der betreffenden Stellung durch nach außen abstehende Nasen- bzw. Lappenteile gehalten, die in komplementär bemessene Schlitze 48 eingreifen, welche in den Seitenplatten vorgesehen sind. Zwei Führungsrollen 50 und 51 sind an dem Querteil 47 drehbar angebracht und in solchem Abstand vorgesehen, daß sie in obere und untere Seiten der Führungsstange 27 eingreifen. Auf diese Weise wird eine zangsweise vertikale Positionierung des Schlittens und des Druckkopfes in bezug auf die Führungsstange 27 erzielt.

In Fig. 3 ist der Druckkopf 24 als sieben Druckelemente enthaltender Druckkopf veranschaulicht, dessen Druckelemente in Form von geraden und parallel sowie in Abstand voneinander vorgesehenen stangenartigen Drucknadeln 52a bis 52g vorliegen, die übereinander in einer vertikalen Ebene angeordnet sind. Die Anschlag- oder Arbeitsenden der Drucknadeln sind in entsprechenden Führungsöffnungen innerhalb des Führungsblockes 40 aufgenommen. Auf eine axiale Verschiebung der Drucknadeln (nach rechts gemäß Fig. 3) hin schlagen die Anschlagenden der Nadeln das Papier gegen die Walze 16, wodurch das dazwischen befindliche Farbband 34 veranlaßt wird, eine sichtbarere Markierung oder einen Punkt auf dem Papier hervorzurufen.

Um eine axiale Verschiebung der betreffenden Drucknadeln 52a Tois 52g auf das Auftreten eines elektrischen Signales hin zu bewirken, ist jedem Druckdraht eine individuelle Betätigungsanordnung zugehörig, die eine feststehende metallische Endplatte bzw. Stirnplatte 53, einen magnetischen Anker 54, einen nichtmetallischen Spulenkörper 55, eine elektrische Magnetwicklung 56, ein Flachfederelement 57 und ein nichtmagnetisches topfförmiges

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Führungselement 58 umfaßt. Die Komponenten 53 bis 58 der Betätigungsanordnungen sind für sämtliche sieben Drucknadeln gleich; sie sind weitgehend hintereinander angeordnet. Wie am besten aus Fig. 4 und 5 hervorgeht, werden die feststehenden Endplatten 53a bis 53h des Druckkopfes in vertikaler paralleler Abstandsausrichtung mittels gegenüberliegend vorstehender Nasen-bzw. Lappenteile 60 gehalten, die in komplementär bemessene Schlitze 61 in den Seitenplatten 41 und 42 eingreifen. In entsprechender Weise werden die Spulenkörper 55a bis 55g in ihrer Lage durch vorstehende Lappenteile 62 gehalten, die in Bereiche derselben Schlitze eingreifen. Da die anderen Elemente der Betätigungsanordnungen an den Endplatten und Spulenkörpern angebracht sind, führt die Ausrichtung dieser Elemente zu einer Zwangsausrichtung der gesamten Betätigungsanordnungen. JMach dem Zusammenbau kann eine Epoxydschicht oder eine Schicht aus einem anderen geeigneten Verbindungsmaterial (nicht dargestellt) zwischen die Seitenplatten und über die Außenflächen der Endplatten, der Spulenkörper und Magnetwicklungen der Betätigungsanordnungen aufgebracht werden, um die Ausrichtung dauernd beizubehalten und um einen Schutz gegen unachtsame Beschädigung zu erzielen.

Die Konstruktion der Betätigungsanordnungen ist in Fig. 6 bis 8 veranschaulicht. Die Betätigungsanordnung für die untere Drucknadel 52g, die kennzeichnend ist für die sieben Betätigungsanordnungen des Druckkopfes, ist dabei insbesondere als eine Endplatte 53g, ein KunststoffLaihrungselement 58a, einen magnetischen Kolben 54g, eine Rückführfeder 57g, einen Spulenkörper 55g und eine Magnetwicklung 56g enthaltende Betätigungsanordnung veranschaulicht. Das Kunststofführungselement 58g, welches generell topfförmig ausgebildet ist, enthält an seinem geschlossenen Ende eine vertikale schlitzartige Öffnung 63, durch die Drucknadeln 52a bis 52f zu den entsprechenden weiter hinten positionierten Betätigungsanordnungen verlaufen. Das Führungselement ist in einer Ausnehmung 64 aufgenommen, die an der Vorderseite (Fig.7)

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der Endplatte vorgesehen ist. Um eine Zwangsausrichtung in bezug auf die Endplatte 53g zu erreichen, enthält das Führungselement 58g einen in Rückwärtsrichtung sich erstreckenden Keilnut enteil 65, der in einer schlitzförmigen Ausnehmung 75 am geschlossenen Ende der Ausnehmung 64 aufgenommen ist. Die Öffnung 63 ist dabei so dimensioniert, daß sie bis zu sieben Drucknadeln aufnimmt, die in einer vertikalen Ebene übereinander angeordnet sind. Die betreffende Öffnung dient dabei dazu, die Drucknadeln in dieser Konfiguration beizubehalten. In dem Fall, daß eine zusätzliche Führung bezüglich der Drucknadeln erwünscht ist, kann die Öffnung 63 gegebenenfalls mit einer Vielzahl von Auskerbungen längs ihrer gegenüberliegenden Seitenwände versehen sein, um parallel in Abstand voneinander vorgesehene Kanäle bzw. Nuten festzulegen, innerhalb welcher entsprechende Drucknadeln gleitbar aufgenommen sind.

Bei der dargestellten Betätigungsanordnung endet wie bei allen Betätigungsanordnungen die untere Drucknadel an ihrem zugehörigen magnetischen Kolben, während die übrigen Drucknadeln durch das Führungselement und die Endplatte zu den anderen weiter zurückliegenden Betätigungsanordnungen verlaufen. Obwohl lediglich eine zusätzliche Drucknadel 52f als Drucknadel gezeigt ist, die durch die Öffnung 63 verläuft -dies ist der Klarheit halber in Fig. 6 veranschaulicht - dürfte einzusehen sein, daß in der Praxis insgesamt sechs Drucknadeln 52a bis 52f sich tatsächlich durch die Öffnung 63in dem Führungselement 58g erstrecken.

Gemäß Fig. 6c enthält der der dargestellten Betätigungsanordnung zugehörige magnetische Anker 54g einen schlitzförmigen Nut bzw. Kanal 66, durch den sieben Drucknadeln 52a bis 52g des Druckkopfes aufgenommen sind. Die untere Drucknadel 52g ist an dem Anker an der Unterseite der Nut angebracht, und zwar durch Anstauchen oder durch andere geeignete Mittel. Die betreffende Drucknadel endet unmittelbar

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vor der Rückseite des Ankers, wie dies dargestellt ist, lim ein Anstauchen hinter der Nadel zur Erzielung einer verbesserten mechanischen Festigkeit zu ermöglichen.

Die zweite Drucknadel von der unteren Drucknadel 52f aus sowie die übrigen Drucknadeln 52a bis 52e (in Fig. 6 nicht dargestellt) verlaufen durch die Nut hindurch, sind aber nicht an dem Anker angebracht. Auf eine axiale Verschiebung des Ankers hin wird somit lediglich die untere Drucknadel verschoben. Um den Kolben in genauer Ausrichtung zu der Drucknadel zu halten, ist der zylindrische Hauptkörperteil des Ankers in einer die Form einer Bohrung' aufweisenden Ausnehmung 67 (Fig. 7) gleitbar aufgenommen, welche von komplementären Abmessungen in dem vorderen Ende des Führungsteiles 58g vorgesehen ist. Die Tiefe der Ausnehmung 67 genügt dabei, um den Anker in seiner nicht betätigten Stellung aufzunehmen. Auf eine Betätigung des Ankers hin erstreckt sich lediglich ein Teil des Körpers über die Ausnehmung hinaus, so daß die Ausrichtung während des gesamten Betätigungszyklüs der Drucknadel beibehalten bleibt.

Um die Drucknadeln in eine nicht betätigte Stellung zurückzuführen, in der sie das Papier freigeben, und zwar auf eine Betätigung hin, wird eine Rückstellkraft auf den Anker 44g mittels der Rückführfeder 57g ausgeübt. Diese Feder enthält eine mittlere Öffnung 80, durch die ein erster im Durchmesser verminderter Vorderteil 81a des Ankers derart aufgenommen ist, daß die zwischen dem den größeren Durchmesser besitzenden Hauptkörper des Ankers und dem den verminderten Druchmesser besitzenden Bereich gebildete ringförmige Schulter an der Feder anliegt. Eine Ausnehmung 68 an der Rückseite des Spulenkörpers 55g schafft den Platz für die Feder, um sich auf die Betätigung des Ankers hin nach vorn hin auszubiegen. Zwei Nuten 69 am jeweiligen Ende der Ausnehmung nehmen komplementär bemessene Nasenteile an den Enden der Feder auf, um die

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Feder in Ausrichtung zu halten. Eine die Form einer Bohrung aufweisende öffnung 70, die den Spulenkörper 55g durchzieht, schafft den Raum für einen zweiten Ankerteil 81b, der einen weiteren verminderten Durchmesser aufweist. Dieser Ankerteil wird während der Vorwärtsverschiebung der Drucknadel 52g aufgenommen.

Die Vorderseite des Spulenkörpers 55g enthält einen zentralen, im wesentlichen zylindrischen Kernteil 71, über welchen die ringförmige Magnetwicklung 56g aufgenommen ist. Ein zentraler zylindrischer Kernteil 74 steht von der Rückseite einer zusätzlichen Endplatte 53h ab; er wirkt mit dem Kernteil 71 dahingehend zusammen, daß die Magnetwicklung in genauer Ausrichtung gehalten wird. Zwei elektrische Kontakte 72 und 73 stehen von der Magnetwicklung 56g aus nach unten ab, um die Verbindung der Wicklung mit einer externen Erregerquelle zu erleichtern.

In Fig. 9 ist die zusätzliche Endplatte 53h zwischen dem vorderen Ende der Magnetwicklung 56g und dem Führungsblöck 40 als Endplatte veranschaulicht, die wie die Endplatten 53a bis 53g eine schlitzförmige öffnung 75 enthält, durch die sieben Drucknadeln 52a bis 52g hindurchragen. Der Führungsblock 40 enthält eine vertikal ausgerichtete schlitzförmige Öffnung 76 mit ausgekerbten Seitenwänden, die individuelle Kanäle bzw. Nuten für die sieben Drucknadeln des Druckkopfes festlegen. Dadurch, daß die Vorderseite des Führungsblockes in unmittelbarer Nähe des Papieres ist, legen diese Kanäle bzw. Nuten mit einem hohen Genauigkeitsgrad die einzelnen Matrixpositionen der Drucknadeln fest. Eine Öffnung 77 in der Oberfläche des Führungsblockes 40 erleichtert dabei den Zugriff zum Innenraum des Führungsblockes für Reinigungszwecke. Gegenüberliegend abstehende Nasen- bzw. Läppenteile 78 stehen von dem Führungsblock ab und ragen in komplementär bemessene öffnungen 79 (Fig.2) hinein, die in den Seitenplatten 41 und 42 vorgesehen sind.

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Dadurch wird der Führungsblock in seiner Stellung gesichert.

Die Arbeitsweise der sieben Drucknadeln-Betätigungsanordnungen des Druckkopfes wird anhand der Fig. 9 und 10 erläutert. Dabei sei angenommen, daß es erwünscht ist, die untere Drucknadel 52g zu betätigen. Dazu wird die Magnetwicklung 56g gespeist, indem ein geeigneter Strom an die Anschlüsse 72 und 73 der Wicklung abgegeben wird. Dies bewirkt, daß sich ein Magnetfluß zwischen den benachbarten metallischen Endplatten 53g und 53h ausbildet, die als Magnetpolstücke wirken. Dadurch wird der magnetische Anker 54g veranlaßt, sich axial nach vorn zu verschieben, da Magnetpole entgegengesetzter Gattung in dem Anker gebildet werden und da der betreffende Anker versucht, den magnetischen Kreis zu schließen. Zu diesem Zweck ist der ringförmige Zwischenraum zwischen dem zylindrischen Körperteil des Ankers 54g und der Seitenwand der Ausnehmung 64 relativ klein, und der Abstand zwischen dem hinteren Ende des Ankers und der Rückwand der Ausnehmung 64 ist relativ groß gemacht. Dadurch ist ein magnetischer Kreis gebildet, der eine nahezu rechtwinklige Schnittfläche zu dem Anker 54g aufweist. Dadurch ist ausgeschlossen, daß der Anker sich in : Rückwärtsrichtung bewegt, um den magnetischen Kreis zu schließen. Da die Drucknadel 52g an ihrem hinteren Ende an dem Stössel bzw. Kolben 54g angebracht ist, wird das vordere Ende der betreffenden Drucknadel gegen das Farbband 34 und die Walze bzw. Schreibwalze 16 angetrieben. Dies führt dazu, daß ein sichtbares punktförmiges Bild auf dem Papier 17 gebildet wird. Das Federteil 57g wird ebenfalls mit der Bewegung des Ankers in Vorwärtsrichtung verschoben. Auf die Unterbrechung des die Magnetwicklung 56g durch durchfließenden Stromes hin übt das Federteil eine ausreichende Kraft auf den Anker aus, um die Drucknadel 52g in ihre nicht betätigte Stellung zurückzuführen.

Das Potential für die gegenseitige Beeinflussung bzw.

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Wechselwirkung zwischen benachbarten Betätigungsanordnungen ist/durch die Endplatten 53a bis 53h minimiert, die einen Weg niedrigen magnetischen Widerstandes für das Magnetfeld schaffen, welches durch die dazwischenliegenden Magnetwicklungen erzeugt wird. Dadurch wird jeglicher Nebenschlußweg wirksam nebengeschlossen, der zu benachbarten Betätigungsanordnungen hin exisitert.

Es dürfte aus; Fig. 9 ersichtlich sein, daß die einzelnen Betätigungsanordnungen - obwohl sie grundsätzlich in einer kölinearen Anordnung hintereinander angeordnet sind - tatsächlich etwas versetzt in einer vertikalen Richtung vorgesehen sind, und zwar fortschreitend von der Vorderseite zu der Rückseite des Druckkopfes. Dies wird durch eine Versetzung zwischen der Achse der Bohrung 64 an der Vorderseite und der Achse des zylindrischen Uberstandes 74 an der Rückseite der jeweiligen Endplatte 53 erreicht. Infolge der Versetzung wird die unterste Drucknadel irgendeiner bestimmten Betätigungsanordnung an der Unterseite des Kanales bzw. der Nut 66 des magnetischen Ankers 54 aufgenommen, der der betreffenden Betätigungsanordnung zugehörig ist. Dadurch ist es möglich, identische Endplatten 53, magnetische Anker 54, Spülenkörper 55, Magnetwicklungen 56, Federteile 57 und Führungsteile 58 in jeder Betätigungsanordnung zu verwenden. Demgemäß sind die Anzahl unterschiedlicher Komponenten, die in.dem Druckkopf benötigt sind, sowie die Herstellkosten und die Kosten für den Zusammenbau des Druckkopfes erheblich herabgesetzt.

In der Praxis ist die unterste Drucknadel jeder Betätigungsanordnung an ihrem zugehörigen magnetischen Anker mittels eines Stauchwerkzeuges sicher befestigt, welches sich nach unten in den Kanal bzw. die Nut innerhalb des Ankerteiles erstreckt. In Abstand vorgesehene keilförmige Arbeitsflächen an diesem Werkzeug verschieben die Wände des Ankerkanales auf jeder Seite der unteren Drucknadel und hinter dem Abschlußende der betreffenden Nadel, um die

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betreffende Drucknadel in der Position sicher festzulegen.

Zusätzlich zu der Schaffung einer Druckkopfanordnung, die eine minimale Anzahl an einzelnen Teilen erfordert, ist die Druckkopfanordnung gemäß der Erfindung kompakt und wirksam. Das einzige erforderliche Gehäuse wird durch zwei parallele und in Abstand voneinander vorgesehene Seitenplatten gebildet, die die Haupt-Druckkopfkomponenten in der entsprechenden Position festlegen. Dadurch wird der Zusammenbau nicht nur vereinfacht, sondern überdies sind komplizierte Gehäusekonstruktionen vermieden, die bei anderen Druckkopfkonstruktionen benötigt werden. Da die Magnetspulen 56a bis 56g hintereinander angeordnet sind, benötigt der Druckkopf eine minimale Breite. Da die Drucknadeln in einer geraden Linie arbeiten und rechtwinklig auf das Papier auftreffen, werden Abdrücke hoher Qualität erhalten, wobei keine Möglichkeit dafür existiert, daß die Bewegung der Nadeln durch Führungsrohre oder dgl. behindert wird. Darüber hinaus bringt die Konstruktion eine minimale Gleitreibung zwischen den Drucknadeln und den Führungselementen mit sich. Der eine geringe Masse besitzende magnetissbe Stößel bzw. Kolben ist für jede Drucknadel möglich und minimiert die Trägheitseffekte während des Betriebs mit hoher Geschwindigkeit.

Die Verbindungen zwischen den einzelnen Magnetwicklungen 56a bis 56g und einem Mehrleiterkabel 82 (Fig. 3), welches die Signale zu dem Druckkopf hinleitet, werden mittels einer einzigen gedruckten Schaltungsplatte 83 hergestellt, die zwischen den Rahmenteilen .41 und 42 aufgehängt ist. Die Anschlüsse 72 und 73 der Wicklungen verlaufen nach unten zu der Schaltungsplatte hin, wo sie elektrisch mittels einer leitenden Folie auf der Schaltungsplatte mit einem mehrere Stifte umfassenden Verbinder 84 verbunden sind. Ein dazu passender mehrere Stifte umfassender Verbinder am Ende des Kabels 82 komplettiert die Verbindung zu den

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einzelnen Leitern des Kabels 82. Die Schaltungsplatte 83 wird in ihrer Stellung mittels Lappenteile 86 gehalten, die in geeignet bemessene Ausnehmungen (Fig. 2) hineinragen, welche in den Seitenplatten 41 und 42 vorgesehen sind»

Somit ist ein kompakter, effizienter und wirtschaftlicher Schnell-Druckkopf gezeigt worden, der seinerseits angepaßt ist für die Verwendung in Schnelldruckern, bei denen Zuverlässigkeit, Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit bedeutende Faktoren sind. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit einem Druckkopf erläutert worden ist, der sieben in einer vertikalen Ebene angeordnete Drucknadeln enthält, dürfte einzusehen sein, daß die Erfindung auch mit anderen Zahlen und Anordnungen von Drucknadeln ausgeführt werden kann.

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Claims (16)

Patentanwälte Diplv-Ing. H. Weicicmann, Dipl.-Phvs. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann,Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. Liska *3 Π 1 R R 1 äOQÖ MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH S60 820 MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22 -;.:-■- Patentansprüche

1. Druckkopf zum Drucken einer Punktmatrix innerhalb einer bestimmten zeichenbildenden Matrix auf einer Druckaufnahmefläche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von parallel und in Abstand zueinander verlaufenden Druckelementen 02a bis 52g) vorgesehen ist, die zu entsprechenden Stellen in der Matrix ausgerichtet sind und deren jeweils eines Ende neben der Druckaufnahmefläche (16,17) posltiOniert ist,

daß eine Rückführeinrichtung (57g) vorgesehen ist, die die Druckelemente derart vorspannt, daß diese in die Druckaufnahmefläche freigebende Positionen rückziehbar sind,

daß eine Vielzahl von magnetisch leitenden Endplatten(53g, 53h) vorgesehen ist, die parallel und in Abstand zueinander weitgehend hintereinander angeordnet sind und die jeweils eine Öffnung zur Aufnahme zumindest eines Teiles der Druckelemente aufweisen, daß eine Betätigungseinrichtung mit einer Vielzahl von Magnetwindungen (56g) zwischen benachbarten Paaren von Endplatten (53g, 53h) derart vorgesehen ist, daß selektiv ein Magnetfeld zwischen ausgewählten Endplatten der benachbarten Paare von Endplatten erzeugbar ist,

und daß Einrichtungen mit einer Vielzahl von magnetischen Ankern (54) mechanisch mit den betreffenden Druckelementen zwischen den Endplattenpaaren gekoppelt

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sind und auf das dazwischen auftretende Magnetfeld derart anzusprechen vermögen, daß die betreffenden Druckelemente unter Anschlagen an der Druckaufnahmefläche (16,17) in dem Fall bewegbar sind, daß eine der betreffenden Magnetwicklungen (56) eine Speisung erfährt.

2. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endplatten von identischem Aufbau sind.

3. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung eine Vielzahl von Spulenkörpern (55) enthält, die zwischen benachbarten Plattenpaaren (53) angeordnet sind und die jeweils einen Kernteil zur Aufnahme der Wicklung und eine axial verlaufende öffnung für die Aufnahme zumindest eines Teiles der betreffenden Druckelemente umfassen.

4. Druckkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführeinrichtung eine Vielzahl von identischen Federelementen (57) enthält, die zwischen benachbarten Endplattenpaaren angeordnet sind und die in entsprechenden Spulenkörpern untergebracht und antriebsmäßig mit einem der Druckelemente in Eingriff bringbar sind«

5. Druckkopf nach An_spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endplatten jeweils Befestigungsohren aufweisen und daß eine Gehäuseanordnung mit zwei parallel und in Abstand zueinander verlaufenden Seitenplattenteilen (13,14) vorgesehen ist, die jeweils Lagerschlitze aufweisen, mit welchen sie die Befestigungsohren derart aufzunehmen vermögen, daß die betreffenden Endplatten weitgehend hintereinander angeordnet sind, wobei die betreffenden Öffnungen in den Platten weitgehend ausgerichtet zu den parallel und in Abstand voneinander vorgesehenen Druckelementen verlaufen.

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6. Druckkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenkörper (55) jeweils Befestigungsohren aufweisen und daß die Seitenplatten (13,14) der Gehauseanordnung jeweils Öffnungen für die Aufnahme der Befestigungsohren enthalten, derart, daß die betreffenden Spulenkörper (55) in solchen Stellungen gehalten sind, daß ihre Kernteile in weitgehender axialer Ausrichtung zu den betreffenden einen Druckelementen verlaufen.

7.Druckkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenkörper (55) jeweils eine Ausnehmung (68) βμΐ der dem Kernteil gegenüberliegenden Seite für die Aufnahme eines entsprechenden Federelementes (57) enthalten.

8. Druckkopf nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (57) jeweils ein Flachfederteil mit einer Mittelöffnung (80) enthalten, die zur Aufnahme zumindest eines Teiles der Druckelemente dient.

9. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Kolben generell zylinderförmig ausgebildet sind und jeweils eine radial verlaufende Nut enthalten, die zur Aufnahme zumindest eines Teiles der Druckelemente dient.

1.0. Druckkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Anker (54) jeweils an einem Druckelement fest angebracht ist, welches innerhalb des zugehörigen Kanales bzw. Schlitzes (66) neben dessen Boden aufgenommen ist.

11.Druckkopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das betreffende Druckelement an dem magnetischen Anker (54) durch Anstauchen am Boden des betreffenden Kanales (66) angebracht ist.

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12. Druckkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Magnetwicklungen|(56) jeweils zwei nach unten abstehende elektrische Anschlüsse (72,73) aufweisen und daß· das Gehäuse eine gedruckte Schaltungsplatte (83) enthält,ίdie zwischen den Seiten-

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platten angeordnet ist und die mit den vorstehenden Anschlüssen (72,73) zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den betreffenden Magnetwicklungen und einer externen Schaltungsanordnung verbunden ist.

13. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckelemente in einer vertikalen Ebene angeordnet sind.

14. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckelemente gerade zylindrische Draht- bzw. Nadelsegmente umfassen.

15. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Endplatten, die magnetischen Anker, die Spulenkörper, die Magnetwicklungen und die Federteile von identischem Aufbau sind,

16. Druckkopf nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckelemente in einer vertikalen Ebene angeordnet sind, daß die Druckelemente jeweils lediglich von ihrer entsprechenden Anschlagstelle in der Matrix zu ihrem entsprechenden Anker verlaufen und daß die Endplatten und die Spulenkörper in fortschreitend zunehmender Höhe derart angeordnet sind, daß jedes Druckelement in einer identischen bestimmten Lage in dem entsprechenden Anker aufgenommen ist.

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