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Die Erfindung betrifft einen Nadeldruckerkopf für einen
Drucker.
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Es ist ein Nadeldruckerkopf bekannt, bei dem ein durch den
magnetischen Fluß eines Permanentmagneten angezogener
Tauchkern in direktem Kontakt mit einem Magnetkern oder über
einen zwischen dem Tauchkern und dem Magnetkern angeordneten
Abstandhalter in indirektem Kontakt mit dem Kern gehalten
wird, wenn kein Druckvorgang durchgeführt wird.
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Bei einem solchen bekannten Nadeldruckerkopf jedoch sind der
Tauchkern und der Kern starker Abnutzung ausgesetzt, woraus
eine kurze Lebensdauer resultiert, da der Tauchkern und der
Kern entweder direkt oder indirekt über den Abstandhalter bei
der Rückkehr des Tauchkerns in einen Bereitschaftszustand
nach Drucken heftig miteinander zusammenstoßen. Darüber
hinaus weist ein Material mit hoher mechanischer Stärke im
allgemeinen keine guten magnetischen Eigenschaften auf, so
daß es nicht praktikabel ist, den Tauchkern und den Kern aus
hochfestem Material mit hoher Abnutzungswiderstandsfähigkeit
auszubilden. Wenn der Abstandhalter andererseits dick genug
ausgebildet ist, um die Zusammenstoßenergie zu absorbieren,
verringert sich die Effizienz des magnetischen Kreises.
Infolgedessen muß die Dicke des Abstandhalters beschränkt
sein, so daß nicht gesagt werden kann, daß das Vorsehen eines
Abstandhalters zwischen dem Kern und dem Tauchkern geeignet
ist, mit dem oben angeführten Zusammenstoßproblem fertig zu
werden.
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Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung einen
langlebigen Nadeldruckerkopf zu schaffen, der geeignet ist,
das Ausmaß der Abnutzung des Tauchkerns und des Magnetkerns
zu verringern, ohne dafür die Effizienz des magnetischen
Kreises zu opfern.
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In der DE-A-3, 149, 300 ist ein Nadeldruckerkopf für einen
Drucker offenbart, umfassend ein Druckelement mit einem
Druckernadelteil und einem von einem Federteil getragenen
Tauchkernteil, wobei der Federteil den Druckernadelteil in
eine Druckposition desselben drängt, einen Elektromagneten;
einen Permanentmagneten, der wirksam ist, den Tauchkernteil
auf einen Teil des Elektromagneten zu anzuziehen, wenn nicht
gedruckt wird, um den Federteil zu halten und dadurch den
Druckernadelteil in einer Nicht-Druckposition desselben; wobei
der Elektromagnet, wenn er erregt wird den Permanentmagneten
beim Anziehen des Tauchkernteils unwirksam macht, um ein
Drucken zu bewirken, so daß die Feder bewirkt, daß sich der
Druckernadelteil zu seiner Druckposition bewegt, wobei ferner
das Druckelement einen Anschlagteil aufweist, der mit einem
von dem Kopf getragenen Stoppelement eingreifen kann. Die
Anordnung ist jedoch derart, daß der Anschlagteil nicht gegen
den Stoppelementteil schlägt, bis nicht der Tauchkernteil
gegen einen Teil des Elektromagneten schlägt, wenn der
Elektromagnet entregt wird und dementsprechend der
Permanentmagnet beim Anziehen des Tauchkernteils wieder
wirksam wird. Dies ist eine Hilfe beim Dämpfen der
oszillierenden Bewegung des Tauchkernteils, verursacht aber
immer noch beträchtliche Abnutzung des letzteren.
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Erfindungsgemäß ist daher ein Nadeldruckerkopf für einen
Drucker vorgesehen, umfassend ein Druckelement mit einem
Druckernadelteil und einem von einem Federteil getragenen
Tauchkernteil, wobei der Federteil den Druckernadelteil in
eine Druckposition desselben drängt, einen Elektromagneten;
einen Permanentmagneten, der wirksam ist, den Tauchkernteil
auf einen Teil des Elektromagneten zu anzuziehcn, wenn nicnt
gedruckt wird, um den Federteil zu halten und dadurch den
Druckernadelteil in einer Nicht-Druckposition desselben; wobei
der Elektromagnet, wenn er erregt wird, den Permanentmagneten
beim Anziehen des Tauchkernteils unwirksam macht, um ein
Drucken zu bewirken, so daß die Feder bewirkt, daß sich der
Druckernadelteil zu seiner Druckposition bewegt, wobei ferner
das Druckelement einen Anschlagteil aufweist, der mit einem
von dem Kopf getragenen Stoppelement eingreifen kann, dadurch
gekennzeichnet, daß die Anordnung derart ist, daß dann, wenn
der Elektromagnet entregt wird und der Permanentmagnet beim
Anziehen des Tauchkernteils wieder wirksam wird, der
Anschlagteil gegen den Stoppelementteil gleichzeitig mit oder
bevor der Tauchkernteil gegen irgendeinen Teil des
Elektromagneten treffen kann, trifft, wodurch die
Aufprallkraft zwischen dem Tauchkernteil und irgendeinem
solchen Teil verhindert oder verringert wird.
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Das Stoppelement kann einen Schichtaufbau haben und deshalb
Abschnitte aus Kunststoff, Metall und Gummimaterial
aufweisen. Der metallene Abschnitt kann darin ausgebildete
Schlitze aufweisen, um diesem Elastizität zu geben.
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Der Elektromagnet kann eine um einen Kern gewundene Spule
aufweisen, wobei der Kern und der Tauchkernteil zueinander
angrenzende Flächen aufweisen.
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Der Anschlagteil ist bevorzugterweise zwischen dem
Tauchkernteil und der Druckernadel angeordnet.
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Die Erfindung umfaßt auch einen Drucker, der mit einem
Nadeldruckerkopf wie im vorhergehenden ausgeführt,
ausgestattet ist.
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Daher ist im Fall der Erfindung der Nadeldruckerkopf derart
angeordnet, daß der Anschlagteil mit dem Stoppelement während
einer Rückkehr in den Bereitschaftszustand nach Drucken
zusammenstößt, wobei der größte Teil der kinetischen Energie
durch den Stopper absorbiert wird. Dementsprechend wird die
Zusammenstoßenergie zwischen dem Tauchkern und dem Kern
verringert, wenn der Anschlagteil mit dem Stoppelement
zusammenstößt, selbst dann, wenn der Tauchkern mit dem Kern
entweder direkt oder über einen Abstandhalter indirekt
zusammenstößt. Dementsprechend sind diese Elemente gegenüber
Abnutzung und Deformation weniger empfindlich, selbst dann,
wenn ein weiches magnetisches Material mit einer geringen
mechanischen Stärke aber ausgezeichneten magnetischen
Eigenschaften für den Tauchkern und den Kern verwendet wird.
Es ist daher möglich die Lebensdauer des Nadeldruckerkopfs zu
verlängern und die Effizienz des magnetischen Kreises zu
verbessern.
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Die Erfindung ist lediglich beispielhaft in den beigefügten
Zeichnungen erläutert, in denen:
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Figur 1 ein Querschnitt ist, der eine erfindungsgemäße
Ausführungsform eines Nadeldruckerkopfs für einen Drucker
darstellt;
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Figur 1A eine Figur 1 entsprechende, aber die verwendeten
magnetischen Kreise darstellende Ansicht ist;
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Figur 2 ein Querschnitt des Nadeldruckerkopfs von Figur 1
ist, der in geteilter Form mit einem Abstandhalter 1 als eine
Grenze dargestellt ist;
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Figur 3 eine vergrößerte Darstellung eines Teils von Figur 1
ist;
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Figur 4 eine vergrößerte Darstellung eines Teils von Figur 1
ist, wobei der Fall dargestellt ist, bei dem ein Stoppelement
des Nadeldruckerkopfs elastischer Deformation unterworfen ist;
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Figur 5 eine perspektivische Darstellung ist, welche einen
schichtartigen Aufbau des Stoppelements darstellt; und
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Figur 6 eine Draufsicht eines Druckers ist, an dem der
Nadeldruckerkopf der Figuren 1 bis 5 angebracht ist.
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Figur 6 ist eine schematische Draufsicht eines mit einem
erfindungsgemäßen Nadeldruckerkopf versehenen Nadeldruckers.
Der Nadeldrucker ist derart angeordnet, daß ein gewünschter
Buchstabe, Zeichen o. dgl. auf einem zwischen einer Walze P
und einem Tintenband R angeordneten Druckpapier K mittels
eines Nadeldruckerkopfs H gedruckt wird, welcher an einem
Träger C angebracht ist, wobei der Träger C zur Bewegung in
der Richtung einer Drucklinie verschiebbar angebracht ist.
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Mit Bezug auf die Figuren 1 bis 5 wird eine Beschreibung
einer Ausführungsform des Nadeldruckerkopfs H gegeben. Figur
1 ist ein Querschnitt eines erfindungsgemäßen
Nadeldruckerkopfs. Der linke Teil von Figur 1 zeigt einen
Bereitschaftszustand, wenn nicht gedruckt wird und wenn eine
um einen magnetisierbaren Kern 5 gewundene elektromagnetische
Spule 2 nicht erregt ist, während der rechte Abschnitt den
Zustand zum Zeitpunkt des Druckens zeigt, wenn die
elektromagnetische Spule 2 erregt ist. Figur 2 stellt den
Nadeldruckerkopf in geteilter Form mit einem Abstandhalter 1
als eine Grenze dar.
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Wenn nicht gedruckt wird und während eines
Bereitschaftszustands, wird die Feder 7 und daher eine durch
diese getragene Druckernadel 8 in eine Nicht-Druckposition
derselben gedrängt, da ein magnetisierbarer Tauchkern oder
Anker 3, der an dem fernen Ende einer Feder 7 angebracht ist,
einer Anziehungskraft zum Kern 5 durch den von einem
Permanentmagneten 4 erzeugten magnetischen Fluß unterworfen
ist, wie in Figur 3, welche eine teilweise vergrößerte Ansicht
von Figur 1 ist, gezeigt ist. Der Permanentmagnet 4 ist
zwischen einem Teil des Kerns 5 und einem magnetisierbaren
Ringelement 10 angeordnet, wobei das letztere unterhalb eines
magnetisierbaren Ringelements 11 angeordnet ist. Da jedoch
ein zwischen dem Tauchkern 3 und der Druckernadel 8
angeordnetes Anschlagelement 6 durch ein Stoppelement 9
abgehalten wird, weiter nach vorne zu gehen, bevor der
Tauchkern 3 über den Abstandhalter 1 mit dem Kern 5 in
Kontakt kommt, wird eine Endfläche 3a des Tauchkerns 3 außer
Kontakt mit anderen Elementen gehalten.
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Zum Drucken wird durch Erregen der elektromagnetischen Spule
2 bewirkt, daß die Wirkung des durch den Permanentmagneten 4
erzeugten magnetischen Flusses verschwindet, wodurch die
Anziehungskraft auf den Tauchkern 3 zum Kern 5 hin aufgehoben
ist und bewirkt wird, daß die an dem fernen Ende des
Anschlagelements 6 befestigte Druckernadel 8 unter der
Vorspannkraft der Feder 7 bewegt wird, so daß sie von einem
Gehäuse 12 des Nadeldruckerkopfs nach außen und in eine
Druckposition vorspringt. Bei Vollendung der Erregung der
elektromagnetischen Spule 2 und des Druckens mittels der
gegen das Druckpapier K über das Tintenband R auftreffenden
Nadel 8 wird der Tauchkern 3 wiederum durch den von dem
Permanentmagneten 4 erzeugten magnetischen Fluß angezogen,
das Anschlagelement 6 schlägt gegen das Stoppelement 9 und
kinetische Energie wird durch das Stoppelement 9 absorbiert.
Wie in Figur 4 gezeigt, wird das Stoppelement 9 zu diesem
Zeitpunkt einer elastischen Deformation unterworfen, wodurch
der Tauchkern 3 über den Abstandhalter 1 mit dem Kern 5 in
Kontakt kommt. Da jedoch der größte Teil der kinetischen
Energie bereits durch das Stoppelement 9 absorbiert wurde,
ist ein Aufprall, dem der Tauchkern 3 der Abstandhalter 1 und
der Kern 5 während des Zusammenstoßes unterworfen sind,
klein, so daß es möglich ist, schwerwiegende Abnutzung des
Kerns und des Tauchkerns, welche beide aus einem weichen
magnetischen Material mit einer geringen mechanischen Stärke
bestehen, zu vermeiden. In Folge erholt sich das Stoppelement
9 von seiner elastischen Deformation und kehrt in den
Bereitschaftszustand, wie in Figur 3 gezeigt, zurück, wenn
nicht gedruckt wird.
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Die Art und Weise, in der die Vorrichtung von Figur 1
betrieben wird, ist schematisch in Figur 1A dargestellt, in
der die schraffierten Bereiche der Vorrichtung aus
magnetisierbaren Material gebildete Bereiche derselben
andeuten, durch welche der magnetische Fluß fließt, wenn ein
magnetisches Feld angelegt wird, wobei die Richtung des
magnetischen Flusses durch die Pfeile angedeutet ist.
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Im Bereitschaftszustand geht der magnetische Fluß von dem
Permanentmagneten 4 durch den Kern 5 und den Tauchkern 3, so
daß eine magnetische Anziehungskraft F2 erzeugt wird,
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wobei Φ2 ist der magnetische Fluß,
µo ist die magnetische Permeabilität von Luft und
S ist die Querschnittsfläche des Tauchkerns 3 und des
Kerns 5, durch welche der magnetische Fluß
hindurchgeht.
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Die magnetische Anziehungskraft F2 ist so eingestellt, daß
sie größer als die durch die Feder 7 ausgeübte Kraft F1 ist.
Daraus ergibt sich, daß der Tauchkern 3 im
Bereitschaftszustand zum Kern 5 gezogen wird, und die Feder 7
nachgibt.
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Der durch die Spule 2 und den Kern 5 gebildete Elektromagnet
ist derart angeordnet, daß N und S Pole, wie in Figur 1A
gezeigt, erzeugt werden, wenn er zum Zeitpunkt des Druckens
erregt wird. Daraus ergibt sich, daß der magnetische Fluß des
Permanentmagneten 4, dessen N und S Pole wie angedeutet
angeordnet sind, nicht zwischen dem Kern 5 und dem Tauchkern
3 hindurchgeht. Als Ergebnis wird die Kraft F2 nicht erzeugt,
so daß die Feder 7 durch die Kraft F1 frei bewegt wird.
Daraus ergibt sich, daß die Druckernadel 8 aus dem Gehäuse 12
und in die Druckposition gedrängt wird.
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Wie in der perspektivischen Explosionsdarstellung von Figur 5
gezeigt, weist das Stoppelement 9 bei dieser Ausführungsform
einen Schichtaufbau auf, der einen Harzfilm oder
Kunststoffabschnitt 9a, einen Metallabschnitt 9b, der mit
Schlitzen 9d versehen ist, um ihm Elastizität zu geben, und
einen Gummiabschnitt 9c zum Absorbieren kinetischer Energie
umfaßt. Daher weist das Stoppelement 9 gleichzeitig eine
geeignete Fähigkeit zum Absorbieren von Energie und eine gute
Dauerhaftigkeit auf.
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Obwohl bei dieser Ausführungsform der Spalt zwischen der
Endfläche 3a des Tauchkerns 3 und einer Endfläche 5a des
Kerns 5 im Nicht-Druck- und Bereitschaftszustand auf 0,03 mm
eingestellt ist und die Dicke des Abstandhalters 1 auf
0,02 mm eingestellt ist, sollte angemerkt werden, daß der
Abstandhalter 1 nicht erforderlich ist, wenn der Spalt
zwischen der Endfläche 3a des Tauchkerns 3 und der Endfläche
5a des Kerns 5 im Nicht-Druck- und Bereitschaftszustand
angeordnet ist groß zu sein und innerhalb des Bereichs zu
liegen, bei dem die Auswirkung eines Abfalls der Effizienz
des magnetischen Kreises gering ist, so daß die Endfläche 3a
des Tauchkerns 3 und die Endfläche 5a des Kerns 5 nicht in
Kontakt miteinander gebracht werden, selbst dann, wenn das
Stoppelement 9 zum Zeitpunkt des Zusammenstoßes mit dem
Anschlagelement 6 einer elastischen Deformation unterzogen
ist.
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Um die obige Beschreibung zu vereinfachen, wurde nur auf ein
einziges Druckelement 6, 7, 8 Bezug genommen, welches einen
Druckernadelteil 8, einen Federteil 7 und einen Anschlagteil
6 aufweist. In der Praxis jedoch hat der Drucker eine vielzahl
von solchen Druckerelementen, wobei ein ringartiger
Permanentmagnet allen diesen Druckerelementen gemeinsam ist.
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Obwohl sich die obige Beschreibung darauf bezieht, daß das
Anschlagelement 6 das Stoppelement 9 trifft, bevor der
Tauchkern 3 den Kern 5 trifft, ist es darüber hinaus auch
möglich, die zwei Zusammenstöße gleichzeitig eintreten zu
lassen, da dies die Auswirkung hat, daß die Fläche des
Aufpralls vergrößert wird und infolgedessen seine wirksame
Kraft verringert wird.