DE68902265T2 - Punktnadeldruckkopf. - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Nadel-Punkt-Druckkopf vom federgeladenen Typ) der in einem seriellen Drucker verwendet wird, und insbesondere einen Nadel-Punkt-Druckkopf vom federgeladenen Typ, der eine Konfiguration aufweist, in der zwei oder mehr Elektromagneten für jeweilige Drucknadeln durch ein gemeinsames Stromleitungssteuerungselement erregt werden.
• Verschiedenen Typen von Nadel-Punkt-Druckköpfen zur Verwendung in einem seriellen Drucker sind bekannt. Einer von diesen Druckern ist ein Nadel-Punkt-Druckkopf vom federgeladenen Typ, bei dem eine Blattfeder elastisch durch die Anziehung einer Armatur, die an der Blattfeder befestigt ist, wegen des magnetischen Flusses eines Permanentmagneten deformiert wird und dann durch Erregung eines Elektromagneten, der einen magnetischen Fluß erzeugt, welcher den magnetischen Fluß des Permanentmagneten auslöscht, frei gegeben wird, so daß die Armatur und eine Drucknadel, die an der Armatur befestigt ist, hervorstehen, um auf ein Druckpapier durch ein Farbband zu schlagen. Dies verursacht eine Übertragung von Farbe des Farbbands auf das Druckpapier, was das Drucken eines Punktes bewirkt. Bei solchen Nadel-Punkt- Druckköpfen ist es bekannt, daß Druckelemente, von denen jedes eine Drucknadel, eine Armatur) eine Blattfeder, einen Elektromagneten und einen Permanentmagneten aufweist, in einem Ring angeordnet sind. Ein Problem, das bei dem bekannten Nadel-Punkt-Druckkopf dieses Typs vorhanden ist, besteht darin, daß eine magnetische Störung und eine Strominduktion zwischen benachbarten Druckelementen mit begleitender Strominduktion und deshalb Energieverschwendung auftritt. Dies wird genauer mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
• Fig. 5 ist eine Seitenansicht) zur Hälfte im Querschnitt, die die mechanische Struktur eines allgemeinen Nadel-Punkt-Druckkopfes vom federgespannten Typ zeigt.
• Wie dargestellt wird, sind auf der peripheren Oberfläche eines scheibenförmigen Hinterjochs oder Basisjochs 7 ein ringförmiger Permanentmagnet 4, ein ringförmiges Zwischenjoch 5 und ein ringförmiges Vorderjoch 6 mit einem ersten ringförmigen Teil 6b übereinander angeordnet. Eine Blattfedereinheit 3 weist einen ringförmigen Trägerteil 3b und radiale Teile 3a auf, die von dem ringförmigen Teil 3b radial nach innen verlaufen, d. h. in Richtung der Zentralachse CA des scheibenförmigen Hinterjochs 7 verlaufen. Jeder der radialen Teile 3a wird auch als "Blattfeder" bezeichnet. Am freien Ende jedes Blattfeder-Radialteils 3a ist eine Armatur 2 befestigt. Der ringförmige Teil 3b der Blattfeder 3 ist starr zwischen dem ringförmigen Teil 6b des Vorderjochs 6 und dem Zwischenjoch 5 eingeklemmt. Das Vorderjoch 6 hat auch einen zweiten ringförmigen Teil 6c) der an den ersten ringförmigen Teil 6b anschließt und von dem ersten ringförmigen Teil 6b absteht, um gegenüber den Armaturen 2 angeordnet zu sein, und Radialteile 6a, die von dem zweiten ringförmigen Teil 6c nach hinten verlaufen (nach unten) wie in Fig. 5 zu sehen ist)) um zwischen benachbarten Armaturen 2 angeordnet zu sein.
• Die Armatur 2 hat ein freies Ende, mit dem ein Hinterende (Basisteil) einer Drucknadel 1 starr verbunden ist. Die Spitze (das Vorderende) der Drucknadel 1 ist so angeordnet) daß sie durch eine Führungsöffnung 11a der Nadelführung 11 hervorstehen kann, die das Vorderende der Mitte einer Vorderabdeckung 15 bildet. Die Drucknadeln 1 der jeweiligen Druckelemente werden in den Führungsöffnungen 11a gesammelt, so daß sie in einer vorgegebenen Anordnung sind. Die Vorderabdeckung 15 hat einen ringförmigen Teil 15b, der auf dem ringförmigen Teil 6b des Vorderjochs 6 liegt und an diesem befestigt ist.
• Im Zentralabschnitt des Hinterjochs 7 sind Kerne 8 angeordnet, auf denen Spulen 9 aufgewickelt sind) um Elektromagneten zu bilden. Die Kerne 8 stehen den hinteren Oberflächen der Armaturen 2 gegenüber.
• Obwohl eine Vielzahl von Nadeln 1, von Armaturen 2, die jeweils eine Nadel 1 tragen, von Plattenfeder-Radialteilen 3a, die jeweils eine Armatur 2 tragen und von Kernen 8 vorgesehen sind, die jeweils mit den Armaturen 2 verbunden sind, zeigt Fig. 5 aus Gründen der Vereinfachung nur jeweils eines dieser Teile.
• Die Drucknadeln 1, die Armaturen 2, die Blattfedern 3, der Permanentmagnet 4, das Zwischenjoch 5, das Vorderjoch 6, das Hinterjoch 7, die Kerne 8 und die Spulen 9 bilden Druckelemente. Im Druckkopf sind der Permanentmagnet 4, das Zwischenjoch 5, das Vorderjoch 6 und das Hinterjoch 7 gemeinsame Konstruktionsteile, während die beweglichen Teile, die aus den Drucknadeln 1, den Armaturen 2 und den Blattfedern 3 bestehen, und die Elektromagneten, die aus den Kernen 8 und den Spulen 9 bestehen, in einem Ring auf dem Hinterjoch 7 angeordnet sind, um eine Vielzahl von Druckelementen zu bilden.
• Fig. 6 ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A der Fig. 5. In der Figur bezeichnen die Referenzzeichen 2a bis 2c Armaturen, die Referenzzeichen 8a bis 8c sind Kerne und die Referenzzeichen 9a bis 9c bezeichnen Spulen. Die Armaturen 9a und der Kern 8a; die Armaturen 9b und der Kern 8b und die Armaturen 9c und der Kern 8c bilden jeweils Elektromagnete.
• Fig. 6 zeigt drei Elektromagnete, die benachbart zueinander in Fig. 5 sind, und entsprechende Armaturen 2.
• Der Druckbetrieb jedes Druckelements des Druckkopfes ist wie folgt:
• Zuerst, wenn die Spule 9 in der oben beschriebenen Struktur nicht erregt wird, fließt der Magnetfluß vom Permanentmagneten 4 durch einen magnetischen Weg, der aus dem Zwischenjoch 5, dem Vorderjoch 6, der Armatur 2, den Kernen 8 und dem Hinterjoch 7 besteht, also entlang einer Schleife, die durch den Pfeil P1 angegeben wird. Die Armatur 2 wird zum Kern 8 hin angezogen, da der Abstand zwischen der Armatur 2 und dem Kern 8 kleiner als der Abstand zwischen der Armatur 2 und der nach hinten gerichteten (nach unten wie in Fig. 5 und Fig. 6 zu sehen ist) gegenüberstehenden Oberfläche des zweiten ringförmigen Teils 6c des Vorderjochs 6 ist und weil das Meiste des magnetischen Flusses zwischen der Armatur 2 und dem Vorderjoch 6 durch den Spalt zwischen der Armatur 2 und den seitlichen gegenüberliegenden Oberflächen der Radialteile 6a des Vorderjochs 6 fließt, und weniger durch die nach hinten gerichtete (nach unten gerichteten, wie in Fig. 5 und Fig. 6 gezeigt wird) gegenüberstehende Oberfläche des zweiten ringförmigen Teils 6c des Vorderjoches 6. Im Ergebnis wird die Blattfeder 3 elastisch ausgelenkt oder gebogen und eine Formänderungsenergie wird in der Blattfeder 3 gespeichert.
• Wenn in diesem Zustand die Spule 9 erregt wird, löscht der magnetische Fluß, der im Kern 8 durch die Spule 9 erzeugt wird, den magnetischen Fluß aus, der durch den Permanentmagneten 4 erzeugt wird. Deshalb wird die Armatur vom Kern 8 freigegeben. Im Ergebnis erlangt die Blattfeder 3a wieder ihren ursprünglichen Zustand und die Armatur 2 und die Drucknadel 1 werden nach vorne getrieben, wodurch die Spitze der Drucknadel 1 in Vorwärtsrichtung (nach oben, wie in der Figur zu sehen ist) durch die Führungsöffnung 11a in der Vorderabdeckung 15 geschleudert wird und ein Punkt, der einen Teil eines Zeichens oder eines anderen Druckergebnisses bildet, auf ein Druckpapier durch ein Farbband ER gedruckt wird, das zwischen der Nadel 1 und dem Druckpapier PP auf einer Walze PL angeordnet ist.
• Das Obenstehende beschreibt den Betrieb eines Druckelements. Durch Verwendung einer Steuerschaltung, die nicht gezeigt wird, mit der selektiv die Spulen der jeweiligen Druckelemente in Abhängigkeit von den Druckdaten erregt werden können, können Zeichen, Ziffern und Punktkonfigurationen auf das Druckpapier PP gedruckt werden.
• Bei dieser Art von Nadel-Punkt-Druckkopf des Stands der Technik werden zwei oder mehr räumlich benachbarte Elektromagnete zu einem Block zusammengefaßt, wodurch alle Elektromagneten in eine Vielzahl von Blöcken aufgeteilt werden. Ein gemeinsames Stromleitungssteuerungselement wird für jeden Block vorgesehen, um die Erregung der Spulen der Elektromagneten zu steuern.
• Fig. 7 ist ein Diagramm einer Treiberschaltung für die Spulen 9 des Nadel-Punkt-Druckkopfs des Stands der Technik. Drei Elektromagneten, die in Fig. 6 gezeigt werden, werden zu einem Block zur Steuerung der Erregung zusammengefaßt.
• Wie gezeigt wird, sind erste Enden der Spulen 9a bis 9c mit einem Kollektor eines PNP-Transistors T-d zum Steuern der Erregung der Spulen 9a bis 9c verbunden. Der Emitter des Transistors T-d ist mit einem ersten oder positiven Anschluß einer Spannungsversorgung E verbunden, die elektrische Energie den Spulen 9a bis 9c zuführt. Zweite Enden der Spulen 9a bis 9c sind mit Kollektoren der NPN-Transistoren T-a, T-b und T-c verbunden, die die Erregung der Spulen 9a bis 9c individuell steuern, und außerdem mit den Anoden der Dioden D-a, D-b und D-c verbunden.
• Die Katoden der Dioden D-a, D-b und D-c sind mit dem ersten Anschluß der Spannungsversorgung E verbunden. Die Emitter der Transistoren T-a, T-b und T-c sind mit den ersten Enden der Spulen 9a bis 9c über eine Diode D-d zum Leiten eines fließenden Stromes verbunden. Die Emitter der Transistoren T-a, T-b und T-c sind auch mit Erde G verbunden. Der zweite oder negative Anschluß der Spannungsversorgung ist auch geerdet.
• Obwohl nicht dargestellt, ist die Konfiguration anderer Blöcke ähnlich.
• Der Betrieb der oben beschriebenen Konfiguration wird nachfolgend erläutert.
• Z.B. wird angenommen, daß die Spule 9a erregt ist, so daß die Armatur 2a, die mit der Spule 9a verbunden ist, und die Drucknadel 1 hervorstehen, um den Druck zu bewirken.
• Das Drucken eines Punktes innerhalb eines Druckzyklusses kann in drei Stufen unterteilt werden. Die erste Stufe dauert vom Beginn der Erregung des ausgewählten Elektromagneten bis ungefähr zum Beginn der Vorwärtsbewegung der zugeordneten Armatur und der zugeordneten Drucknadel. Die zweite Stufe dauert von ungefähr dem Beginn der Vorwärtsbewegung der Armatur und der Drucknadel bis ungefähr zum Aufschlagen der Drucknadel auf dem Druckpapier. Die dritte Stufe dauert von ungefähr dem Aufschlagen der Drucknadel auf dem Druckpapier bis zum Aufhören des Stroms aufgrund der elektromotorischen Kraft, die in der Spule induziert wird. Der Beginn der Vorwärtsbewegung der Armatur und der Drucknadel und das Aufschlagen der Drucknadel auf dem Druckpapier kann durch eine Einrichtung, die nicht gezeigt wird, oder durch Verwendung von Timingelementen, wenn man davon ausgeht, daß der Aufschlag zu vorgegebenen Zeitpunkten auftritt, festgestellt werden.
• Fig. 8 ist ein Diagramm, das die Signalverläufe der Ströme zeigt, die durch die Spule 9a in der ersten, der zweiten und der dritten Stufe fließen. Die Teile [1],[2] und [3] entsprechen der ersten Stufe, der zweiten Stufe bzw. der dritten Stufe.
• Bei der ersten Stufe ist ein Signal DT1, das am Transistor T-d anliegt, auf NIEDRIG (aktiv), so daß der Transistor T-d EIN ist. Außerdem ist ein Signal DT-2, das am Transistor T-a anliegt, auf HOCH, so daß der Transistor T-a auf EIN ist. Die anderen Transistoren T-b und T-c sind auf AUS gehalten. Der Strom fließt, wie mit dem Pfeil [1] gezeigt wird, vom ersten Anschluß der Spannungsversorgung E, durch den Transistor T-d, die Spule 9a und dann durch den Transistor T-a auf Erde. Aufgrund dieses Stroms wird der Elektromagnet dazu erregt, einen Magnetfluß zu erzeugen und die zugeordnete Armatur mit zugeordneter Drucknadel beginnt sich zu bewegen.
• Bei der zweiten Stufe ist das Signal DT1 auf HOCH (inaktiv), während das Signal DT2 auf HOCH ist, so daß der Transistor T-a auf EIN gehalten wird, während der Transistor T-d auf AUS ist. Obwohl die Spule 9a gegenüber der Spannungsversorgung E isoliert ist, verursacht eine elektromotorische Kraft, die in der Spule 9a induziert wird, einen Strom, der durch den Weg, der durch den Pfeil E23 gezeigt wird, fließt, d. h. von der Spule 9a, durch den Transistor T-a, die Diode D-d und dann zurück zur Spule 9a.
• Bei der dritten Stufe ist das Signal DT2, das an dem Transistor T-a angelegt wird, auch NIEDRIG, so daß der Transistor T-a auch auf AUS ist.
• Aufgrund der elektromotorischen Kraft, die nach wie vor in der Spule 9a induziert wird, fließt ein Strom über den Weg, wie er mit dem Pfeil [3] gezeigt wird, von der Erde über die Diode D-a, und die Spulen 9a, die Diode D-a und dann durch den ersten Anschluß der Spannungsversorgung E. Dieser Strom nimmt sehr schnell ab.
• Ein Problem beim oben beschriebenen Stand der Technik besteht darin, daß durch den Elektromagneten mit erregter Spule auch ein induzierter Strom durch eine Spule eines Elektromagneten fließt, der benachbart zu dem Elektromagneten mit der erregten Spule angeordnet ist.
• Dieses Phänomen wird nachfolgend genauer beschrieben.
• D.h., daß der auslöschende Magnetfluß, der erzeugt wird, wenn die Spule 9a des Elektromagneten erregt wird, nicht nur durch den Kern 8a in Richtung entgegengesetzt zum anziehenden Magnetfluß sondern auch durch benachbarte Armaturen 2b und 2c und Kerne 8b und 8c entlang der Schleifen P2 und P3 fließt, um eine magnetische Störung zu verursachen.
• Im Ergebnis fließt ein Strom durch die Spulen 9b und 9c der benachbarten Elektromagnete, und obwohl nur die Spule 9a gemäß Fig. 7 erregt wird, fließen auch Induktionsströme durch die Spulen 9b und 9 c. D.h., daß die Ströme aufgrund der magnetischen Störung durch den Transistor T-d, dann durch die Spulen 9b und 9c und dann durch die Dioden D-b und D-c fließen.
• Aufgrund des Induktionsstroms, der durch die Spulen des benachbarten Elektromagneten fließt, der nicht erregt ist, wird Energie verschwendet.
• Eine Anordnung der oben diskutierten Art ist in dem veröffentlichten japanischen Patent Nr. 60-225768 veröffentlicht.
Überblick über die Erfindung
• Die vorliegende Erfindung ist dafür vorgesehen, diese Probleme zu lösen, und ihre Aufgabe besteht darin, einen Nadel-Punkt-Druckkopf mit einem niedrigeren Leistungsverbrauch anzugeben, indem ein nicht beabsichtigter Induktionsstrom durch einen Elektromagneten, der räumlich benachbart zu der Spule des erregten Elektromagneten ist, eliminiert oder reduziert wird.
• Um die oben beschriebene Aufgabe zu erfüllen, sieht die vorliegende Erfindung einen Nadel-Punkt-Druckkopf vor, der aufweist:
• eine Vielzahl von Druckelementen, die in einem Ring angeordnet sind, wobei jedes der Druckelemente aufweist:
• eine Armatur, an der die Drucknadel befestigt ist;
• eine Blattfeder mit einem freien Ende, das die Armatur trägt;
• einen Elektromagneten mit einem Kern, auf dem eine Spule gewickelt ist und der der Armatur gegenübersteht;
• einen Permanentmagneten zum Erzeugen eines Magnetflusses in dem Kern des Elektromagneten, um die Armatur anzuziehen;
• gemeinsame Stromleitungs-Steuerelemente, von denen jedes in Verbindung mit einer Vielzahl von Elektromagneten vorgesehen ist, die erste Enden der Spulen des zugeordneten Elektromagneten mit einem ersten Anschluß einer Gleichspannungsversorgung verbinden und dazu verwendet werden, elektrische Ströme durch die Spulen der zugeordneten Elektromagneten zu steuern;
• individuelle Stromleitungssteuerelemente, die für die jeweiligen Elektromagnete vorgesehen sind, wobei jedes individuelle Stromleitungssteuerelement ein zweites Ende der Spule des vorher zugeordneten Elektromagneten mit einem zweiten Anschluß der Gleichstromversorgung verbindet, um elektrischen Strom durch die Spule des zugeordneten Elektromagneten zu steuern;
• eine erste Stromwegeinrichtung, die für jeden Elektromagneten vorgesehen ist und es einem elektrischen Strom erlaubt, von dem ersten Anschluß der Stromversorgung durch die Spule des Elektromagneten zu dem zweiten Anschluß der Stromversorgung zu fließen, wenn das zugeordnete gemeinsame Stromleitungssteuerelement und das zugeordnete individuelle Stromleitungssteuerelement beide auf EIN sind;
• eine zweite Stromwegeinrichtung, die für jeden Elektromagneten vorgesehen ist und einen elektrischen Strom aufgrund einer elektromotorischen Kraft erlaubt, die in der Spule induziert wird, durch die Spule zu fließen, wenn das zugeordnete gemeinsame Stromleitungssteuerelement auf AUS ist und das zugeordnete individuelle Stromleitungssteuerelement auf EIN ist;
• eine dritte Stromwegeinrichtung, die für jeden Elektromagneten vorgesehen ist und einen elektrischen Strom aufgrund einer elektromotorischen Kraft erlaubt, die in der Spule induziert wird, von dem zweiten Anschluß der Stromversorgung durch die Spule zu dem ersten Anschluß der Stromversorgung zu fließen, wenn das zugeordnete gemeinsame Stromleitungssteuerelement und das zugeordnete individuelle Stromleitungssteuerelement beide auf AUS sind;
• dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagneten in zwei Gruppen aufgeteilt sind, von denen jede mindestens drei Elektromagneten aufweist, die benachbart zueinander sind, und daß der Elektromagnete, der zur gleichen Gruppe gehört, mit dem gleichen gemeinsamen Stromleitungssteuerelement verbunden ist.
• Wenn eine Spule eines Elektromagneten erregt wird, tritt fast keine magnetische Störung in dem Elektromagneten des gleichen Blocks auf der eine Spule hat, die nicht erregt wird. Das Phänomen, bei dem ein Induktionsstrom durch die Spulen der benachbarten Elektromagneten fließt, kann auf ein Minimum begrenzt werden. Die elektrische Energie, die pro Druckelement verbraucht wird, kann reduziert werden. Eine Verschwendung von Energie wird deshalb reduziert und ein Nadel -Punkt- Druckkopf mit reduziertem Energieverbrauch wird bereitgestellt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
• Fig. 1 ist ein Verdrahtungsdiagramm, das eine erste Ausführungsform eines Nadel-Punkt-Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
• Fig. 2 ist ein Verdrahtungsdiagramm, das eine zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
• Fig. 3 ist ein Verdrahtungsdiagramm, das eine dritte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
• Fig. 4 ist ein Verdrahtungsdiagramm, das einen bekannten Nadel -Punkt- Druckkopf zeigt, der in dem Experiment verwendet wurde;
• Fig. 5 ist eine Seitenansicht, halb im Querschnitt, die die mechanische Struktur eines allgemeinen federgespannten Nadel-Punkt-Druckkopfs zeigt;
• Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A der Fig. 5;
• Fig. 7 ist ein Diagramm, das eine Treiberschaltung für Spulen eines bekannten Nadel-Punkt-Druckkopfs zeigt, und
• Fig. 8 ist ein Diagramm, das die Signalverläufe von Strömen in der Fig. 7 zeigt.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
• Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
• Die mechanische Struktur des Nadel-Punkt-Druckkopfes dieser Ausführungsform ist identisch zu der Struktur, die mit Bezug auf die Fig. 5 und 6 obenstehend beschrieben wurden.
• Die Erfindung ist durch die einzigartige Verdrahtung der Spulen der Elektromagneten und die Stromleitungssteuerelemente gegeben.
• Fig. 1 ist ein Verdrahtungsdiagramm, das eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Genauer ist Fig. 1 ein Diagramm, das zeigt, wie die Spulen der Elektromagneten und ein Transistor, der dem gemeinsamen Stromleitungssteuerelement entspricht, miteinander verbunden sind. In Fig. 1 geben die Positionen 9-1 bis 9-24 auf dem Kreis, der schematisch das Hinterjoch 7 angibt, die physikalischen Positionen der Elektromagneten mit den Spulen an.
• Das für den Nadel-Punkt-Druckkopf gezeigte Beispiel hat 24 Drucknadeln. In der Figur geben die Bezugszeichen 9-1 bis 9-24 Spulen der Elektromagneten entsprechend den Bezugszeichen 9a bis 9c der Fig. 7 an. 12 ungerad numerierte Spulen 9-1 bis 9-23 und 12 gerad numerierte Spulen 9-2 bis 9-24 sind angeordnet, wobei sie auf die rechte Seite bzw. auf die linke Seite des Hinterjochs 7 aufgeteilt sind.
• Die Spulen 9-1 bis 9-24 sind auf den Kernen 8 (siehe Fig. 5) aufgewickelt, aber die Kerne sind in Fig. 1 nicht dargestellt.
• Die Bezugszeichen T-1 bis T-6 bezeichnen Transistoren, die gemeinsame Stromleitungs-Steuerelemente sind, die dem Element T-d nach Fig. 7 entsprechen. Die Bezugszeichen T9-1 bis T9-23 sind Transistoren, die individuelle Stromleitungs-Steuerelemente sind, welche den Elementen T-a bis T-c der Fig. 7 entsprechen.
• Bei dieser Ausführungsform sind, wie dargestellt, erste Enden der Spulen 9-1 bis 9-13 miteinander verbunden und über den Transistor T-1 mit einem ersten, positiven Anschluß der Spannungsversorgung E verbunden. Ähnlich sind erste Enden der Spulen 9-3 und 9-15, erste Enden der Spulen 9-5 und 9-17, erste Enden der Spulen 9-7 und der Spulen 9-19, erste Enden der Spulen 9-9 und der Spulen 9-21, erste Enden der Spulen 9-11 und 9-23 miteinander verbunden und über die Transistoren T2 bis T6 mit dem positiven Anschluß der Spannungsversorgung E verbunden. Zweite Enden der Spulen 9-1 bis 9-23 sind mit jeweiligen Kollektoren der Transistoren T9-1 bis T9-23 verbunden.
• Anders ausgedrückt bilden in dem Nadel-Punkt-Druckkopf gemäß der vorliegenden Ausführungsform zwei Elektromagneten einen Block, und die Elektromagneten, die zu einem Block gehören, haben Spulen, deren Erregung durch ein gemeinsames Stromleitungs-Steuerelement gesteuert wird, z. B. sind die Spulen 9-1 und 9-13 so angeordnet, daß sie nicht räumlich benachbart zueinander auf dem Hinterjoch 7 sind.
• Die 12 gerad numerierten Spulen 9-2 bis 9-24 sind mit Transistoren in einer Art versehen, die ähnlich zu der ist, welche mit Bezug auf die ungerad numerierten Spulen 9-1 bis 9-23 beschrieben wurde.
• Obwohl nicht dargestellt, sind für die 24 Spulen 9-1 bis 9-24 die Dioden vorgesehen, die den Dioden D-a bis D-d der Fig. 7 entsprechen. Des weiteren bestehen die Druckelemente des Druckkopfes aus einer Drucknadel 1, der Armatur 2, der Blattfeder 3, dem Permanentmagneten 4, dem Zwischenjoch 5, dem Vorderjoch 6, dem Hinterjoch 7, den Kernen 8 und den Spulen 9, wie mit Bezug auf Fig. 5 erläutert wurde.
• Die Effekte der vorliegenden Erfindung bezüglich der obenstehenden Konfiguration sind wie folgt:
• Die Erregung der Spulen 9-1 bis 9-24 wird auf die gleiche Art und Weise bewirkt, wie sie mit Bezug auf Fig. 7 erläutert wurde. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Spulen 9-3 und 9-15 der Elektromagneten, die durch ein gemeinsames Stromleitungs-Steuerelement erregt werden, wie z. B. dem Transistor T2, aber so angeordnet, daß sie nicht raumlich benachbart zueinander, wie obenstehend beschrieben wurde, sind, so daß, wenn z. B. die Spule 9-3 erregt wird und ein Magnetfluß durch die Kerne der benachbarten Elektromagneten mit den Spulen 9-1 und 9-5 fließt, kein Strom durch die Spulen 9-1 und 9-5 der benachbarten Elektromagneten und durch die gemeinsamen Stromleitungs-Steuerelemente T-1 und T-3 für die benachbarten Elektromagneten fließt, da die gemeinsamen Stromleitungs-Steuerelemente auf AUS sind. Des weiteren, da der Elektromagnet, dessen Spule 9-15 mit dem gleichen Stromleitungs-Steuerelement T-2 verbunden ist, räumlich gegenüber dem Elektromagneten mit der Spule 9-3 getrennt ist, ist der Magnetfluß des Elektromagneten mit der Spule 9-3 vernachlässigbar, so daß der Strom aufgrund der magnetischen Störung vernachlässigbar ist.
• Wenn die elektromotorische Kraft, die in den Spulen 9-1 und 9-5 aufgrund der magnetischen Störung induziert wird, in einer Richtung von dem zweiten Ende zum ersten Ende vorliegt, kann ein Strom durch den Weg ähnlich zu dem Wege [3] der Fig. 7 fließen. Aber der Wert dieses Stromes ist sehr klein. Des weiteren kann es geschehen, daß simultan mit dem Leiten des gemeinsamen Stromleitungs-Steuerelements T-2, auch das gemeinsame Stromleitungs-Steuerelement T-3 oder das individuelle Stromleitungs-Steuerelement T9-5, das mit der Spule 9-5 des benachbarten Elektromagneten verbunden ist, auf EIN sind. In diesem Fall kann ein Strom aufgrund einer magnetischen Störung fließen. Aber die Wahrscheinlichkeit dafür, daß dies passiert, ist kleiner als 100%, so daß der Strom aufgrund der magnetischen Störung und damit auch der Energieverbrauch kleiner ist als wenn die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht verwendet wird.
• Experimentelle Daten bezüglich des Energieverbrauchs eines Nadel -Punkt- Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung und eines bekannten Nadel-Punkt-Druckkopfes, wenn sie in Betrieb sind, werden nachfolgend beschrieben.
• Im Experiment hat der Nadel-Punkt-Druckkopf gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Aufbau, wie er in Fig. 1 gezeigt wird, während der bekannte Nadel-Punkt-Druckkopf den Aufbau hat, wie er in Fig. 4 gezeigt wird.
• D.h., daß gemäß dem Aufbau der Fig. 4 die Spulen 9-1 und 9-3 der Elektromagneten, die räumlich benachbart zueinander sind, mit einem Transistor T1 verbunden sind. Ähnlich sind die Spulen 9-5 und 9-7 mit einem Transister T2 verbunden; die Spulen 9-9 und 9-11 mit einem Transistor T3 verbunden; die Spulen 9-13 und 9-15 mit einem Transistor T4 verbunden; die Spulen 9-17 und 9-19 mit einem Transistor T5 verbunden; und die Spulen 9-21 und 9-23 mit einem Transistor T6 verbunden.
• Die zwei Nadel-Punkt-Druckköpfe wurden dazu verwendet, 100 Zeichen die willkürlich ausgewählt wurden, zu drucken. Der mittlere Energieverbrauch war wie folgt
• Bekannter Nadel-Punkt-Druckkopf: 212 Watt.
• Nadel-Punkt-Druckkopf gemäß der vorliegenden Ausführungsform: 201 Watt.
• Es ist zu sehen, daß der Energieverbrauch des Nadel-Punkt-Druckkopfs gemäß der vorliegenden Ausführungsform um etwa 5% gegenüber dem Energieverbrauch des bekannten Nadel-Punkt-Druckkopfes geringer ist.
• Es wurde auch bestätigt, daß der Nadel-Punkt-Druckkopf der vorliegenden Ausführungsform einen wesentlichen Vorteil hat, wenn es das Druckmuster erfordert, daß mehrere Drucknadeln, die benachbart zueinander sind, simultan angetrieben werden.
• Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
• Fig. 2 ist ein Verdrahtungsdiagramm, das eine zweite Ausführungsform des Nadel-Punkt-Druckkopfs gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In der Fig. 2 werden die Spulen so gezeigt, daß sie entlang einer Geraden angeordnet sind, aber es wird darauf hingewiesen, daß sie tatsächlich entlang des Umfangs eines Hinterjochs angeordnet sind. Bei dieser zweiten Ausführungsform sind die Spulen 9-1 und 9-23 mit einem Transistor T1 verbunden; die Spulen 9-3 und 9-21 mit einem Transistor T2 verbunden; die Spulen 9-5 und 9-19 mit einem Transistor T3 verbunden; die Spulen 9-7 und 9-17 mit einem Transistor T4 verbunden; die Spulen 9-9 und 9-15 mit einem Transistor T5 verbunden; die Spulen 9-11 und 9-13 mit einem Transistor T6 verbunden.
• In diesem Fall werden die Spulen 9-11 und 9-13 der Elektromagneten, die räumlich benachbart zueinander angeordnet sind, gemeinsam durch den Transistor T6 gesteuert. Aber die Spulen 9-1 bis 9-9 und 9-15 bis 9-23, die durch die Transistoren T-1 bis T-5 gesteuert werden, sind nicht räumlich benachbart zueinander angeordnet. Dementsprechend wird ein Ergebnis ähnlich zu dem der ersten Ausführungsform erhalten.
• Fig. 3 ist ein Verdrahtungsdiagramm, das eine dritte Ausführungsform des Nadel-Punkt-Druckkopfes gemäß der Erfindung zeigt. In Fig. 3 werden die Spulen auch so gezeigt, daß sie entlang einer Geraden angeordnet sind, aber es wird darauf hingewiesen, daß sie tatsächlich entlang des Umfangs eines Hinterjochs angeordnet sind. In dieser dritten Ausführungsform, wie dargestellt wird, sind die Spulen 9-1, 9-9 und 9-17 mit einem Transistor T1 verbunden, die Spulen 9-3, 9-11 und 9-19 mit einem Transistor T2 verbunden, die Spulen 9-5, 9-13 und 9-21 mit einem Transistor T3 verbunden und die Spulen 9-7, 9-15 und 9-23 mit einem Transistor T4 verbunden.
• In dieser dritten Ausführungsform hat jeder Block drei Elektromagnete, und jeder Block ist mit den Transistoren T1 bis T4 verbunden, und die Elektromagnete in jedem Block sind so angeordnet, daß sie nicht räumlich benachbart zueinander sind. Bei dieser Konfiguration können ähnliche Ergebnisse wie bei der ersten Ausführungsform erhalten werden.
• Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Es können vielmehr verschiedenste Modifikationen bezüglich der Verdrahtung mit Hinblick auf die Gesamtanzahl der Elektromagnete und mit Hinblick auf die Anzahl der Transistoren, die die Stromleitungs-Steuerelemente sind, ausgeführt werden.
• Wie beschrieben wurde, sind gemäß der vorliegenden Erfindung zumindest einige der Elektromagnete mit Spulen, die durch gemeinsame Stromleitungs-Steuerelemente erregt werden, so angeordnet, daß sie nicht räumlich benachbart zueinander sind. Im Ergebnis wird der Energieverbrauch aufgrund der magnetischen Störung zwischen benachbarten Elektromagneten reduziert. Ein Nadel-Punkt-Druckkopf mit reduziertem Energieverbrauch kann dadurch geschaffen werden.
• Des weiteren kann die Erzeugung von Wärme durch den Elektromagneten reduziert werden und das Drucken kann mit einem hohen Wirkungsgrad bewirkt werden, da der Energieverbrauch pro Druckelement reduziert ist.

Claims (7)

1. Nadel-Punktdruckkopf, der aufweist:

eine Vielzahl von Druckelementen, die in einem Ring angeordnet sind, wobei jedes der Druckelemente aufweist:

eine Armatur (2), an der eine Drucknadel (1) befestigt ist;

eine Blattfeder (3), die ein freies Ende (3a) hat, welches die Armatur (2) trägt;

einen Elektromagneten mit einem Kern (8), auf dem eine Spule (9) gewickelt ist, und der der Armatur (2) gegenüber steht;

einen Permanentmagneten (4) zum Erzeugen des magnetischen Flusses in dem Kern (8) des Elektromagneten, um die Armatur (2) anzuziehen;

gemeinsame Stromleitungssteuerelemente (T-d; T-1-T-6), von denen jedes in Verbindung mit einer Vielzahl der Elektromagnete vorgesehen ist, die erste Enden der Spulen (9a-9c; 9- 1-9-23) des verbundenen Elektromagneten mit einem ersten Anschluß (+ve) einer Gleichstromversorgung (E) verbinden und verwendet werden, um elektrische Ströme durch die Spulen (9a- 9c; 9-1-9-23) der zugeordneten Elektromagnete zu steuern; individuelle Stromleitungssteuerelemente (T-a-T-c; T9-1- T9-23), die für die jeweiligen Elektromagnete vorgesehen sind, wobei jedes individuelle Stromleitungssteuerelement (T-a-T-c; T9-1-T9-23) ein zweites Ende der Spule (9a-9c; 9-1-9-23) des zugeordneten Elektromagneten mit einem zweiten Anschluß (-ve) der Gleichstromversorgung (E) verbindet, um elektrischen Strom durch die Spule (9a-9c; 9-1-9-23) des zugeordneten Elekromagneten zu steuern;

eine erste Stromwegeinrichtung (G), die für jeden Elektromagneten vorgesehen ist und es einem elektrischen Strom ([1]) erlaubt, von dem ersten Anschluß (+ve) der Stromversorgung (E) durch die Spule (9a-9c; 9-1-9-23) des Elektromagneten zu dem zweiten Anschluß (-ve) der Stromversorgung (E) zu fließen, wenn das zugeordnete gemeinsame Stromleitungssteuerelement (T-d; T-1-T-c) und das zugeordnete individuelle Stromleitungssteuerelement (T-a-T-c; T9-1-T9-23) beide auf EIN sind;

eine zweite Stromwegeinrichtung (D-d), die für jeden Elektromagneten vorgesehen ist und einem elektrischen Strom ([2]) auf Grund einer elektromotorischen Kraft erlaubt, die in der Spule (9a-9c; 9-1-9-23) induziert wird, durch die Spule (9a-9c; 9-1-9-23) zu fließen, wenn das zugeordnete gemeinsame Stromleitungssteuerelement (T-d) auf AUS ist und das zugeordnete individuelle Stromleitungssteuerelement (T-a-T-c; T9-1-T9-23, auf EIN ist;

eine dritten Stromwegeinrichtung (D-a-D-c), die für jeden Elektromagneten vorgesehen ist und einem elektrischen Strom ([3, auf Grund einer elektromotorischen Kraft erlaubt, die in der Spule (9a-9c; 9-1-9-23) induziert wird, von dem zweiten Anschluß (-ve) der Stromversorgung (E) durch die Spule (9a-9c; 9-1-9-23) zu dem ersten Anschluß (+ve) der Stromversorgung (E) zu fließen, wenn das zugeordnete gemeinsame Stromleitungssteuerelement (T-d; T-1-T-6) und das zugeordnete individuelle Stromleitungssteuerelement (T-a-T-c; T9-1-T9-23) beide auf AUS sind;

dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagneten (9-1-9-23) in zwei Gruppen aufgeteilt sind, von denen jede mindestens drei Elektromagneten aufweist, die benachbart zueinander sind, und daß keiner der Elektromagnete, der zur gleichen Gruppe gehört, mit dem gleichen gemeinsamen Stromleitungssteuerelement (T-1-T-6) verbunden ist.

2. Nadel-Punktdruckkopf, wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stromwegeinrichtung eine gemeinsame Diode (D-d) aufweist, die entlang der Serienverbindung aus dem individuellen Stromleitungssteuerelement (T-a-T-c) und der Spule (9a-9c) des Elektromagneten verbunden ist, um dem elektrischen Strom ([2]) auf Grund der elektromotorischen Kraft zu erlauben, die in der Spule (9a-9c) induziert wird, nachdem das gemeinsame Stromleitungssteuerelement (T-d) auf AUS geschaltet ist, durch die Spule (9a-9c), das individuelle Stromleitungssteuerelement (T-a-T-c) und die gemeinsame Diode (D-d) zu fließen.

3. Nadel-Punktdruckkopf, wie in Anspruch 2 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Stromwegeinrichtung individuelle Dioden (D-a, D-b, D-c) aufweist, die für jeweilige Spulen (9a, 9b, 9c) vorgesehen sind, wobei jede der individellen Dioden (D-a, D-b, D-c) entlang der Serienverbindung aus dem gemeinsamen Stromleitungssteuerelement (T-d) und der Spule (9a, 9b, 9c) verbunden ist, um dem elektrischen Strom ([3]) auf Grund einer elektromagnetischen Kraft zu erlauben, die in der Spule (9a-9c) induziert wird, nachdem das gemeinsame Stromleitungssteuerelement (T-d) und das individuelle Stromleitungssteuerelement (T-a-T-c) beide auf AUS geschaltet sind, durch den zweiten Anschluß (-ve) der Stromversorgung (E), die Spule (9a-9c), die individuelle Diode (D-a -c) und den ersten Anschluß (+ve) der Stromversorgung (E) zu fließen.

4. Nadel-Punktdruckkopf, wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Stromleitungssteuerelement (T-d) und das individuelle Stromleitungssteuerelement (T-a-T-c) beide auf EIN während einer ersten Stufe ([1]) des Druckbetriebes sind, die ungefähr bis zum Beginn der tatsächlichen Bewegung der Drucknadel (1) dauert.

5. Nadel-Punktdruckkopf, wie in Anspruch 4 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Stromleitungssteuerung (T-d) auf AUS und das individuelle Stromleitungssteuerelement (T-a-T-c) auf EIN während einer zweiten Stufe ([2) des Druckbetriebs ist, die ungefähr bis zum Aufschlagen der Drucknadel (1) auf das Druckpapier (PP) andauert.

6. Nadel-Punktdruckkopf, wie in Anspruch 3 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Anschluß und der zweite Anschluß der Stromversorgung (E) ein positiver Anschluß bzw. ein negativer Anschluß (+ve, -ve) ist;

daß das gemeinsame Stromleitungssteuerelement ein PNP-Transistor (T-d) ist, der einen Emitter hat, der mit dem ersten Anschluß (+ve) der Stromversorgung (E) verbunden ist;

daß das individuelle Stromleitungssteuerelement ein NPN-Transistor (T-a-T-c) ist, der einen Emitter hat, der mit dem zweiten Anschluß (-ve) der Stromversorgung (E) verbunden ist; daß die gemeinsame Diode (D-d) mit ihrer Anode mit den Emittern der NPN-Transistoren (T-a, T-b, T-c) für jeden Block verbunden ist und mit ihrer Kathode mit den ersten Enden der Spulen (9a, 9b, 9c) für jeden Block verbunden ist; und

daß die individuellen Dioden (D-a, D-b, D-c) mit ihren Anoden mit den zweiten Enden der Spulen (9a, 9b, 9c) und mit ihren Kathoden mit dem ersten Anschluß (+ve) der Stromversorgung (E) verbunden sind.

7. Nadel-Punktdruckkopf, wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkopf weiterhin aufweist:

ein hauptsächlich scheibenförmiges Hinterjoch (7);

ein Vorderjoch (6) mit einem ringförmigen Teil (6b) und Radialteilen (6a);

eine Blattfeder (3) mit einem Basisende (3b), das zwischen dem Vorderjoch (6) und einem Zwischenjoch (5) eingeklemmt ist, wobei die Feder (3) Radialteile (3a) hat, die radial nach Innen von dem Basisende (3b) verlaufen;

und Kombinationen aus Armatur (2) und Drucknadel (1), von denen jede mit jedem Radialteil (3a) der Blattfeder (3) verbunden ist, wobei die Drucknadel (1) an der Armatur (2) befestigt ist und die Armatur (2) an dem zugeordneten Radialteil (3a) der Blattfeder (3) befestigt ist, so daß die Armatur (2) in der Nachbarschaft des Vorderendes des Kerns (8) des Elektromagneten ist; und

daß der Kern (8) jedes Elektromagneten auf der Vorderoberfläche des scheibenförmigen Hinterjochs (7) und neben dem Zentrum des scheibenförmigen Hinterjochs (7) angeordnet ist, wobei die jeweilige Spule (9) auf dem Kern (8) gewickelt ist;

daß die Elektromagneten (8+9) in einem Ring neben dem Zentrum des scheibenförmigen Hinterjochs (7) angeordnet sind;

daß der Permanentmagnet (4) ringförmig ist;

daß der ringförmige Permanentmagnet (4) und der ringförmige Teil (6c) des Vorderjochs (6) gegenseitig zueinander gestapelt sind, auf der Vorderoberfläche des scheibenförmigen Hinterjochs (7) befestigt sind und auf dem Umfangsteil des scheibenförmigen Hinterjochs (7) angeordnet sind; und

daß die Radialteile (6a) des Vorderjochs (6) zwischen benachbarten Armaturen (2) angeordnet sind;

so daß die Armatur (2) in Richtung des Kerns (8) angezogen wird, wenn der Elektromagnet nicht erregt ist; und wenn der Elektromagnet erregt ist, der magnetische Fluß (P1) auf Grund des Elektromagneten den magnetischen Fluß auf Grund des Permanentmagneten (4) auslöscht und die Armatur (2) freigegeben ist, wobei die Drucknadel (1), die an der Armatur (2) befestigt ist, hervorsteht, um das Drucken zu bewirken.