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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Anschlagpunktdrucker und
insbesondere auf einen Anschlagpunktdruckkopf, der zur Ausführung des
Drucks von Elektromagneten Gebrauch macht.
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Die US-A-4 669 898 offenbart einen Druckkopf für einen Anschlagdrucker, der
in der Lage ist, auf der Oberfläche eines auf einer Schreibwalze angeordneten
Papierblattes Zeichen zu erzeugen. Die Zeichen setzen sich aus einer Matrix
von Punkten zusammen, die von einer Vielzahl von Drucknadeln herrühren,
welche gegen ein Farbband anschlagen. Die Drucknadeln werden mittels eines
Nasenteils des Druckkopfes zu dem Farbband geführt. Die Drucknadeln des
Druckkopfes werden unter der Steuerung durch eine Elektromagnetanordnung,
die in dem Körper des Druckkopfes untergebracht ist, betätigt, um das
Farbband zu berühren und Punkte auf einem Papier zu erzeugen. Der Mechanismus
zur tatsächlichen Betätigung der Drucknadeln umfaßt eine Vielzahl von Ankern,
die mit den angetriebenen Enden der Drucknadeln verbunden sind und
innerhalb des Druckkopfes von Federelementen getragen werden, die die Anker in
Richtung auf eine Druck- oder Anschlagposition vorspannen, in der die
Druckenden der Drucknadeln das Farbband berühren. Die Anker werden durch von
einem Dauermagneten erzeugte Magnetkräfte gegen die Vorspannung der
Federelemente in eine nicht-druckende oder gespannte Position gezogen. Die
Auswirkung des Dauermagneten auf einzelne Anker wird selektiv mittels einer
Vielzahl von Elektromagneten aufgehoben, damit das Federelement seinen
Anker und die an ihm angebrachte Drucknadel in die Druck- oder
Anschlagposition vorstoßen kann.
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Bei diesem bekannten Druckkopf sind die Elektromagnete nebeneinander längs
eines Rings innerhalb des ringförmigen Dauermagneten angeordnet. Wenn bei
diesem Aufbau eine Vielzahl von Elektromagneten gleichzeitig erregt wird,
erstreckt sich der von den einzelnen erregten Elektromagneten erzeugte
Magnetfluß in die Kerne benachbarter Elektromagnete in einer Richtung
entgegengesetzt
zu dem von diesen benachbarten Elektromagneten selbst erzeugten
Magnetfluß. Diese Erscheinung der "magnetischen Interferenz" beeinträchtigt
damit die Freigabe der Anker und verschlechtert so die Druckqualität aufgrund
einer unzureichenden Druckkraft oder eines unzureichenden Anschlages. Zur
Lösung dieses Problems kann die den Elektromagneten gelieferte elektrische
Energie erhöht werden, um die magnetische Interferenz zu kompensieren.
Diese Lösung hat jedoch Nachteile, da der Drucker aufgrund einer
entsprechend großen Stromversorgung teuerer wird und von den Elektromagneten
mehr Wärme erzeugt wird, was die zulässige Druckdauer begrenzt.
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Ein Anschlagpunktdrucker gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in der
JP-A-60-1 68663 offenbart. Bei diesem Drucker sind ein erstes und ein zweites
magnetisches Nebenschlußelement vorgesehen, von denen das zweite
Nebenschlußelement bei einer Ausführungsform in Form eines geschlossenen Rings
außerhalb des Umfangs der Anordnung von Elektromagneten angeordnet ist.
Die magnetischen Nebenschlußelemente dienen dazu, einen ersten und einen
zweiten geschlossenen Magnetkreis zu schaffen, die verhindern, daß der
Magnetfluß von einem erregten Elektromagnet in den Kern benachbarter
Elektromagnete eintritt.
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Die beanspruchte Erfindung soll diese Nachteile beheben. Sie löst die Aufgabe,
einen Anschlagpunktdrucker mit einem Anschlagpunktdruckkopf zu schaffen,
bei dem die magnetische Interferenz ohne Notwendigkeit einer Erhöhung des
Leistungsverbrauchs verringert ist.
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Diese Aufgabe wird mit einem Anschlagpunktdrucker wie beansprucht gelöst.
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Gemäß der Erfindung ist ein magnetisches Element in der Form eines C oder
der Form eines durch einen Spalt geöffneten Rings innerhalb der ringartigen
Anordnung von Elektromagneten vorgesehen. Das magnetische Element ist zur
Positionierung in ein zylindrisches Element eingepaßt. Mit diesem zusätzlichen
magnetischen Element geht selbst, wenn die Spulen einer Vielzahl von
Elektromagneten gleichzeitig erregt werden, ein Teil des erzeugten
magnetischen Flusses durch das magnetische Element anstelle der Kerne der
benachbarten Elektromagnete, wodurch der Einfluß der magnetischen Interferenz
wesentlich verringert wird. Infolge der Form eines C oder offenen Rings des
magnetischen Elements können Wirbelströme in der Umfangsrichtung des
magnetischen Elements nicht auftreten. Daher können die Leckflüsse von den
erregten Elektromagneten durch das magnetische Element gehen, ohne von
Wirbelströmen beeinflußt zu werden, was die Vermeidung der magnetischen
Interferenz durch das magnetische Element noch effektiver macht. Das
magnetische Element wird durch das zylindrische Element positioniert und fixiert, so
daß der Abstand zwischen den Elektromagneten und dem magnetischen
Element leicht in bezug auf alle Elektromagnete gleich gemacht werden kann.
Daher wird jeglicher verbleibender geringe Einfluß der magnetischen
Interferenz unter den Elektromagneten gleich gemacht, wodurch eine gleichförmige
Druckdichte erreicht wird.
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Wege zur Ausführung der Erfindung werden nachfolgend im einzelnen und
unter Bezug auf die schematischen Zeichnungen beschrieben, die lediglich
spezielle Ausführungsformen darstellen, und in denen:
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Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Anschlagpunktdruckkopfes gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
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Fig. 2 eine Draufsicht ist, die die relative Lage zwischen einem Seitenjoch und
einem Anker gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt,
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Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des magnetischen Elements gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist und
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Fig. 4 eine perspektivische Ansicht ist, die die Anordnung von Spulen der
Elektromagnete und des magnetischen Elements gemäß einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Fig. 5 ist eine Draufsicht auf einen Anschlagpunktdrucker gemäß einer
alternativen Ausführungsform der Erfindung.
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Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen, die eine Querschnittsansicht eines
Anschlagpunktdruckkopfes gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung
zeigt. Jede einer Vielzahl von Drucknadeln 1 (in Fig. 1 ist nur eine Drucknadel
gezeigt) ist mit ihrem angetriebenen Ende mit dem freien Ende eines
entsprechenden Ankers 2 verbunden (nur ein Anker ist in Fig. 1 gezeigt),
beispielsweise
mit Hilfe eines Silberlots. Die Drucknadeln bestehen aus Schnellstahl
oder einem Hartmetall. In der Nähe der Drucknadel 1 sind kreisförmige Löcher
2a in dem Anker 2 zur Verringerung des Gewichts des Ankers vorgesehen. Die
Drucknadeln 1 werden von einer Vielzahl von Nadelführungen 11, 11', die in
einem Nasenteil des Druckkopfes angeordnet sind, geführt und gehalten. Die
freien oder Druckenden der Drucknadeln 1 werden von einer Nadelendführung
11' aus Zirkonium-, Aluminium-, Titaniumoxidkeramik oder einem ähnlichen
Material mit guter Abriebbeständigkeit gehalten.
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Das andere, der Drucknadel 1 entgegengesetzte Ende jedes Ankers 2 ist, etwa
durch Verschweißung, an einer Blattfeder 7 fixiert, und die Blattfeder 7 ist
zwischen einer Federandruckplatte 8 und einem Seitenjoch 6 sandwichartig
angeordnet. Fig. 2 zeigt den Aufbau und die relative Lage zwischen dem
Seitenjoch 6, dem Anker und der Blattfeder 7. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, hat
der Anker 2 eine spezielle Form mit einem schmalen Abschnitt an der Seite, an
der die Drucknadel 1 befestigt ist, und einen weiteren Abschnitt an der Seite,
wo er an der Blattfeder 7 befestigt ist. Das Seitenjoch 6 ist im wesentlichen
ringförmig mit radial verlaufenden Zungen 6a, die durch Zwischenräume 6b
voneinander beabstandet sind. Die Zwischenräume 6b sind wenigstens
teilweise komplementär zu dem breiteren Abschnitt eines Ankers 2 geformt, um
einen Anker mit einem Spalt von annähernd 0,05 bis 0,03 mm zwischen der
Umfangsfläche wenigstens des breiteren Abschnitts des Ankers 2 auf der
einen Seite und dem umgebenden Material des Seitenjochs auf der anderen
Seite aufzunehmen.
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Wie in Fig. 1 gezeigt, weist eine Kernbasis 3 aus Siliziumstahl oder einer
Eisenkobaltlegierung eine Vielzahl von Kernabschnitten 3a auf, deren Anzahl
der Anzahl von Ankern entspricht, und ist so angeordnet, daß jeder
Kernabschnitt 3a der Unterseite eines entsprechenden Ankers 2 gegenüberliegt. Eine
Spule 10 ist um jeden Kernabschnitt 3a zur Bildung der Elektromagneten
gewickelt.
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Radial innerhalb dieser Elektromagneten befindet sich ein im wesentlichen
ringförmiges magnetisches Element 13. Das magnetische Element 13 ist mit einer
Preßpassung auf ein zylindrisches Element 12a aufgesetzt, das sich an der
Innenseite einer hinteren Abdeckung 12 befindet. Auf dieser Weise wird das
magnetische Element 13 positioniert und fixiert. Das magnetische Element 13
kann aus reinem Eisen, Baustahl oder Werkzeugstahl bestehen. Eine
perspektivische Ansicht des magnetischen Elements 13 ist in Fig. 3 gezeigt. Gemäß Fig.
3 weist das magnetische Element diese Ausführungsform im wesentlichen die
Form eines Rings mit einem einen Spalt bildenden Ausschnitt auf. Die Breite D
des Spalts ist im zusammengebauten Zustand des Druckkopfs annähernd 0,03
bis 0,3 mm. Aufgrund dieses Spalts, dessentwegen das magnetische Element
auch als C-förmiges magnetisches Element bezeichnet werden kann, kann kein
elektrischer Strom in der durch einen Pfeil E in Fig. 3 angegebenen Richtung
fließen. Die Breite D des Spalts soll so klein wie möglich sein. Der
Innendurchmesser des magnetischen Elements 13 ist etwas kleiner als der
Außendurchmesser des zylindrischen Elements 12a, das eine Kegelstumpfform
aufweist. Infolge seines Spalts wird das magnetische Element 13 leicht
aufgeweitet, wenn es auf das zylindrische Element 1 2a aufgepresst wird, so daß die
Fixierung des magnetischen Elements 13 an dem zylindrischen Element 12a
leicht zu bewerkstelligen ist und die Genauigkeit und die Größen dieser Teile
nicht besonders kritisch sind. Das zylindrische Element 12a ist mit einem
Stufenabschnitt 12b versehen, und das magnetische Element 13 wird auf das
zylindrische Element 12a aufgedrückt, bis es gegen den Stufenabschnitt 12b
stößt. Auf diese Weise kann das magnetische Element 13 bei seiner Fixierung
an dem zylindrischen Element 12a leicht in seiner Axialrichtung positioniert
werden. Die hintere Abdeckung 12 und die Kernbasis 3 werden mittels einer
Montagelehre (nicht gezeigt) positioniert, wenn die hintere Abdeckung 12 an
der Kernbasis 3 angebracht wird. Demzufolge kann der Abstand zwischen
jeder der Vielzahl von Elektromagneten, die jeweils eine um einen
Kernabschnitt 3a der Kernbasis 3 gewickelte Spule 10 aufweisen, und dem
magnetischen Element 13 gleichförmig gemacht werden.
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Unter Rückkehr zur Fig. 1 soll nun die Wirkung des magnetischen Elements 13
im Betrieb beschrieben werden. In einem Bereitschaftszustand erstreckt sich
der von einem Dauermagneten 4 erzeugte magnetische Fluß durch die
Jochplatte 5, das Seitenjoch 6, den Anker 2 und die Kernbasis 3. Infolge dieses
Flusses wird der Anker 2 an die Stirnfläche des entsprechenden
Kernabschnitts 3a der Kernbasis 3 angezogen und dort gehalten, wobei die Blattfeder
7 verbogen und damit gespannt wird. Wenn die Spule 10 von einem Strom
erregt wird, der in einer Richtung zur Aufhebung des Flusses von dem
Dauermagneten 4 fließt wird der Anker 2 von der Anzugskraft, die ihn an der
Stirnfläche des Kernabschnitts 3a hält, gelöst und infolge der in der verbogenen
Blattfeder 7 gespeicherten Energie in der Richtung eines Pfeiles B gedreht.
Dadurch wird die Drucknadel 1 vorgestoßen und schlägt an einem zu
bedruckenden Medium (nicht gezeigt) zur Ausbildung eines Punktes an. Nach dem
Anschlagen und nach Abschalten der Spule 10 wird der Anker 2 von der
Anzugskraft des Dauermagneten 4 und einem Rückstoß infolge des
Anschlagens wieder an den Kernabschnitt 3a der Kernbasis 3 angezogen und dort
gehalten. Damit ist ein Zyklus des Druckprozesses beendet.
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Wenn bei dem oben beschriebenen Druckprozess ein Strom durch die Spule 10
in der Richtung zur Aufhebung des magnetischen Flusses von dem
Dauermagneten 4 fließt, bildet ein Teil des von der Spule 10 erzeugten Flusses eine
Schleife A, die durch das neben der Spule 10 angeordnete magnetische
Element 13 geht. Wenn daher die Spulen einer Vielzahl von Elektromagneten
gleichzeitig erregt werden, werden entsprechende Schleifen A ausgebildet, und
der Teil des Flusses eines Elektromagneten, der sich in die Kerne der
benachbarten Elektromagneten erstreckt, wird verglichen mit dem Fall, daß kein
magnetisches Element 13 vorgesehen ist, extrem gering. Der Einfluß der
magnetischen Interferenz ist damit zur Erzielung einer guten Druckqualität
verringert. Außerdem ist es nicht nötig, den Betrag an elektrischer Energie zur
Kompensierung der magnetischen Interferenz zu erhöhen, weshalb die
Wärmeerzeugung der Spulen und die Kapazität der Stromquelle gering sein können
und der Drucker billig wird.
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Wenn, wie oben erwähnt, Schleifen A gebildet werden, könnte ein
Wirbelstrom in der Richtung des Pfeiles E in Fig. 3 in dem magnetischen Element 13
auftreten. Infolge der C-Form des magnetischen Elements 13, das mit dem
Spalt der Breite D versehen ist, fließt jedoch kein Wirbelstrom in der Richtung
E. Dadurch wird die Wirkung des magnetischen Elements 13 zur
Unterdrückung der magnetischen Interferenz weiter verbessert. Das C-förmige
magnetische Element 13 hat eine Wirkung auf die magnetische Interferenz, die
um 30 % höher als die eines vergleichbaren magnetischen Elements in
geschlossener Ringform ist.
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Wenn der Abstand zwischen dem Elektromagnet aus der Spule 10 und dem
Kernabschnitt 3a auf der einen Seite und dem magnetischen Element 13 nicht
für alle Elektromagnete gleich ist, tritt ein Unterschied in der Höhe der
magnetischen Interferenz unter den Elektromagneten auf. Dies würde zu einer
ungleichförmigen Druckdichte führen. Gemäß der erläuterten Ausführungsform
kann jedoch der Abstand zwischen den Elektromagneten und dem
magnetischen Element 13 konstant gehalten werden, damit eine gleichförmige
Druckqualität erzielt wird, weil das magnetische Element 13 in seiner radialen und
seiner axialen Richtung durch das zylindrische Element 12a der hinteren
Abdeckung 12 positioniert und fixiert wird.
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Das Ausmaß der Wirkung der magnetischen Interferenz kann durch Änderung
der Dicke t des magnetischen Elements 13 geändert werden. Durch Änderung
seiner Dicke t kann daher das magnetische Element 13 zur Erzielung optimaler
Zustände für einzelne Arten von Druckköpfen eingestellt werden.
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Fig. 4 ist eine perspektivischen Ansicht des magnetischen Elements 13 und
der Anordnung von Spulen 10 eines Anschlagpunktdruckkopfes gemäß einer
zweiten Ausführungsform der Erfindung. Wie in Fig. 4 gezeigt, ist die
Außenumfangsseite des magnetischen Elements 13 so geformt, daß sie den
gegenüberliegenden Spulen 10 im wesentlichen komplementär ist. Abgesehen von
dieser speziellen Ausgestaltung des magnetischen Elements 13 stimmt die
zweite Ausführungsform mit der ersten Ausführungsform vollkommen überein.
Mit dieser zweiten Ausführungsform können daher die gleichen Wirkungen wie
mit der ersten Ausführungsform erzielt werden, und darüber hinaus wird die
Abstrahlfähigkeit des Druckkopfes verbessert, da die von den Spulen erzeugte
Hitze über das magnetische Element 13 leicht entweichen kann.
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Fig. 5 zeigt schematisch einen Anschlagpunktdrucker gemäß einer alternativen
Ausführungsform der Erfindung. Gewünschte Zahlen und Zeichen werden auf
Druckpapier P gedruckt, das zwischen einer Schreibwalze 27 und einem
Farbband 25 angeordnet ist, und zwar mittels eines Anschlagpunktdruckkopfes 20,
der an einem Wagen 26 montiert ist, welcher in der Druckrichtung beweglich
gelagert ist.