DE69318895T2

DE69318895T2 - Schwingrahmenvorrichtung für einen Drucker

Info

Publication number: DE69318895T2
Application number: DE69318895T
Authority: DE
Inventors: Atsuhisa Kobayashi; Hitoshi Moriyama; Haruhiko Tokunaga
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1992-07-24
Filing date: 1993-07-09
Publication date: 1998-10-01
Anticipated expiration: 2013-07-10
Also published as: DE69331241T2; EP0798125A3; KR940005420A; EP0798125B1; EP0580330A2; DE69318895D1; EP0798125A2; DE69331241D1; KR970011085B1; US5338121A; EP0580330B1; EP0580330A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Pendeiwagen- Gerät zur Verwendung bei einem Drucker, beispielsweise einem Zeilendrucker.
Bei Zeilendruckern oder anderen, ähnlichen Druckern ist es erforderlich, daß sich eine mit einem Kugelkopf ausgestattete Druck-Pendelwagen-Einheit mit großer Geschwindigkeit hin- und herbewegt, wobei ein Linearmotor als Antriebsgerät der Druck-Pendelwagen-Einheit verwendet wird.
Zu diesem Zweck ist eine Reihe elektromagnetischer Spulen an einer Druck-Pendelwagen-Einheit angebracht, die mit einem daran montierten Druckkopf entlang einer abstützenden Welle beweglich ist, und eine Reihe von Permanentmagneten ist an einem Grundrahmen befestigt, so daß sie den elektromagnetischen Spulen zugewandt ist, wodurch ein Linearmotor gebildet wird.
Wenn beim Betrieb Strom durch die an der Druck- Pendelwagen-Einheit angebrachten elektromagnetischen Spulen geleitet wird, so wird gemäß der Linke-Hand-Regel von Fleming ein Schub in den elektromagnetischen Spulen induziert. Durch geeignete Steuerunq des Stroms, mit dem die elektromagnetischen Spulen versorgt werden, kann die Richtung des Schubs geändert werden, um so das Hin- und Herbewegen der Druck-Pendelwagen-Einheit zu bewirken.
Da die elektromagnetischen Spulen an der Druck- Pendelwagen-Einheit montiert sind, wird die Druck- Pendelwagen-Einheit schwerer, wenn das Fassungsvermögen der elektromagnetischen Spulen zur Steigerung der Ausgangsleistung des Motors vergrößert wird, was zu einem Anwachsen der Last führt. Demgemäß kann die Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegung nicht in dem Maße gesteigert werden, wie es bei der gesteigerten Motorleistung erwartet wurde.
Ein Zeilendrucker enthält ebenfalls Leitungsdrähte, um die elektrischen Spulen an einer Energieversorgung anzuschließen. Die Leitungsdrähte sind zur Energieversorgung an einem Ende am Grundrahmen befestigt und an dem anderen Ende an der Druck-Pendelwagen-Einheit, so daß sich die Leitungsdrähte an diesem Ende zusammen mit der Druck-Pendelwagen-Einheit hin- und herbewegen. Es ist daher möglich, daß die Leitungsdrähte durch die wiederholte Hin- und Herbewegung beschädigt werden oder die Verbindung unterbrochen wird.
Zusätzlich kann bei einem Zeilendrucker mit größerem Gewicht die Hin- und Herbewegung eine erhöhte Vibration des gesamten Druckers bewirken.
Um die Vibrationserzeugung zu unterdrücken, -wird gewöhnlich eine Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit verwendet.
Eine Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit weist genauer gesagt etwa dasselbe Gewicht wie die Druck-Pendelwagen-Einheit auf und wird in gekoppelter Beziehung zur Hin- und Herbewegung der Druck-Pendelwagen-Einheit angetrieben, so daß dich die beiden Pendelwagen-Einheiten parallel zueinander in entgegengesetzten Richtungen bewegen. Die Ausgleichs- Pendelwagen-Einheit dient somit dem Aufheben von im Grundrahmen des Druckers erzeugten Reaktionskräften, die durch die Hin- und Herbewegung der Druck-Pendelwagen- Einheit bewirkt werden.
Beispielsweise offenbart die US-A-4 941 405 einen Pendelwagen-Drucker mit einer Druck-Pendelwagen-Einheit und einer Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit, bei dem die Druck- und die Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit gemeinsam von einem einzigen Elektromotor angetrieben werden. Bei der Verwendung versetzt der Elektromotor die Druck- Pendelwagen-Einheit in Rückwärts- und Vorwärtsrichtung in Schwingung, indem die Druck-Pendelwagen-Einheit bei einer Ihrer natürlichen Frequenzen in Vibration versetzt wird. Die Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit bewegt sich bezüglich der Druck-Pendelwagen-Einheit in einer gegenläufigen Weise hin und her, vermittelt durch mechanische Kopplung zwischen der Druck- und Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit, die von auf Spannung gehaltenen Federn bereitgestellt wird.
Ein weiteres Beispiel eines Pendelwagen-Druckers mit einer Druck-Pendelwagen-Einheit und einer Ausgleichs- Pendelwagen-Einheit ist in der GB-A-2 063 579 offenbart. Die Ausgleichs- und die Druck-Pendelwagen-Einheit sind längliche, scheibenartige Elemente, die an entgegengesetzten Seiten eines Rollenpaares angeordnet sind, so daß die Rotation der Rollen die Bewegung der Pendelwagen- Einheiten in entgegensetzte Richtungen bewirkt, vermittelt durch eine mechanische Kopplung zwischen den jeweiligen Unterseiten der Pendelwagen-Einheiten und Abschnitten an den Qberflächen der Rollen. Die Pendelwagen- Einheiten werden durch Magnetkraft mit den Rollen in Kontakt gehalten, die von an wenigstens einer der Pendelwagen-Einheiten angeordneten elektromagnetischen Spulen und an den sich nicht hin- und herbewegenden Teilen befestigten Permanentmagneten bereitgestellt wird, wobei die Magneten und die elektromagnetischen Spulen derart mit Energie versorgt werden, daß auch seitliche Kräfte zum Hin- und Herbewegen der Druck-Pendelwagen-Einheit erzeugt werden und somit zum Hin- und Herbewegen der Ausgleichs- Pendelwagen-Einheit in entgegengesetzte Richtung.
Wenn sich jedoch die Druck-Pendelwagen-Einheit und die Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit parallel zueinander in entgegengesetzte Richtungen bewegen, so wird durch die Bewegung der beiden Pendelwagen-Einheiten ein Drehmoment bewirkt. Folglich wird in dem gesamten Drucker eine Rotationsvibration erzeugt, was zum Beispiel durch unerwünschte Bewegung des Druckpapiers zu einer Verschlechte rung der Druckqualität führt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Pendelwagen-Gerät für einen Drucker zur Verfügung gestellt, wobei das Gerät eine Druck-Pendelwagen-Einheit mit einem Druck- Pendelwagen zum Tragen eines Druckkopfes, eine Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit mit etwa demselben Gewicht wie die Druck-Pendelwagen-Einheit und Mittel zum Antreiben der Pendelwagen-Einheiten aufweist, so daß sie sich in entgegengesetzte Richtungen hin- und herbewegen, wobei das Pendelwagen-Gerät einen solchen Aufbau hat, daß sich die Pendelwagen-Einheiten während des Betriebs hin- und herbewegen, wobei sich ihre jeweiligen Schwerpunkte parallel und entlang zusammenfallender oder nahezu zusammenfallender Linien bewegen, gekennzeichnet durch einen ersten Linearmotor, der zum Antreiben der Druck- Pendelwagen-Einheit eingerichtet ist, und einen zweiten Linearmotor, der zum Antreiben der Ausgleichs- Pendelwagen-Einheit eingerichtet ist.
Eine Ausführung der Erfindung kann damit so gestaltet sein, daß die Betriebsgeschwindigkeit der Hin- und Herbewegung einer Druck-Pendelwagen-Einheit vergrößert werden kann, wobei die Leitungsdrähte, die die Energieversorgung mit den elektromagnetischen Spulen verbinden, weniger dazu geneigt sind, die Verbindung zu unterbrechen.
Zum besseren Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie man dieselbe in die Tat umsetzt, wird nun lediglich beispielhaft auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen:--
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung, wobei eine Druck- Pendelwagen-Einheit und eine Ausgleichs-Pendelwagen- Einheit gezeigt werden;
Fig. 2 ist eine Draufsicht der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung, wobei eine Druck-Pendelwagen- Einheit und eine Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit gezeigt werden;
Fig. 3 ist eine seitliche Schnittansicht der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung, wobei eine Druck-Pendelwagen-Einheit und eine Ausgleichs-Pendelwagen- Einheit gezeigt werden;
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf Permanentmagneten in der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ist eine Draufsicht auf elektromagnetische Spulen in der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ist eine schematische Draufsicht der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung, wobei eine Druck- Pendelwagen-Einheit und eine Ausgleichs-Pendelwagen- Einheit gezeigt werden;
Fig. 7 zeigt schematisch die Konfiguration eines Schaltkreises der ersten Ausführung der Erfindung;
Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 ist eine teilweise Frontansicht der dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 ist eine teilweise perspektivische Ansicht einer vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 ist eine teilweise perspektivische Ansicht einer fünften Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht einer sechsten Ausführung der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 14 ist eine schematische Ansicht einer siebten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine erste Ausführung der vorliegenden Erfindung, wie sie in einem Zeilendrucker angewendet wird. Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils des Zeilendruckers, der eine Druck- Pendelwagen-Einheit und eine Aus gl eichs-Pendelwagen- Einheit enthält. Fig. 2 und 3 sind jeweils eine Draufsicht und eine seitliche Schnittansicht desselben Teils des Zeilendruckers.
Ein Grundrahmen 1 ist an einem Gehäuse 50 befestigt. Ein Paar paralleler abstützender Wellen 2 und 3 erstrekken sich horizontal und sind an beiden ihrer Enden an dem Grundrahmen befestigt. Jn Fig. 1 wurde eine Darstellung.
des Gehäuses 50 sowie des Grundrahmens 1 fortgelassen, und in Fig. 2 wurde eine Darstellung des Gehäuses 50 fortgelassen.
Ein Druck-Pendelwagen 12 sitzt verschiebbar auf der ersten abstützenden Welle 2, die in einem zentralen Abschnitt des Grundrahmens 1 angeordnet ist. Der Druck- Pendelwagen 12 ist mit einem Druckkopf 11 ausgestattet, der eine Vielzahl von in einer Reihe angeordneten Drucknadeln aufweist. Der Druck-Pendelwagen 12 wird von der ersten abstützenden Welle 2 und einer Rolle 13 getragen, die in der Lage ist, sich auf dem Grundrahmen 1 zu bewegen.
Der Druckkopf 11 ist im vorliegenden Beispiel vom elektromagnetischem Auslösetyp. Der Druckkopf 11 weist eine horizontal angeordnete Reihe von (zum Beispiel) 12 Druckkopf-Anordnungen 11a des 24-Nadel-Typs auf. Jede Druckkopf-Anordnung 11a ist aus 4 Sätzen von 6 Druckelementen gebildet, die jeweils in einer vorderen oberen, einer vorderen unteren, einer hinteren oberen und einer hinteren unteren Stufe derart angeordnet sind, daß die beiden Sätze von Druckelementen in den vorderen und hinteren oberen Stufen bezüglich derer in den vorderen und hinteren unteren Stufen symmetrisch angeordnet sind. Die Druckelemente dienen dem Drucken von Punkteinheiten mittels Drucknadeln.
Wenn der Druckkopf 11 angetrieben wird, so stehen die distalen Enden der Drucknadeln in Richtung des in Fig. 3 gezeigten Pfeiles A vor, wobei sie durch ein Farbband (nicht gezeigt) auf das Druckpapier aufschlagen, welches in Richtung des Pfeiles B durch die Papier- Zuführung 4 in Richtung des Pfeiles B zugeführt wird. So mit erfolgt ein Drucken von Punkten durch Aufschlag. Ein Joch 14, bei dem es sich um eine planare Eisenplatte handelt, ist an der Unterseite des Druck- Pendelwagens 12 angebracht. Eine Vielzahl rechteckiger plattenförmiger Permanentmagnete 15 ist in einer Reihe auf der unteren Oberfläche des Jochs 14 entlang einer Linie angeordnet, die sich parallel zur Achse der ersten abstützenden Welle 2 erstreckt. Die Permanentmagnete 15 sind alle in Richtung ihrer Dicke magnetisiert. Das heißt, daß jeder Permanentmagnet 15 zwei Magnetpole an seiner oberen und unteren Endfläche aufweist.
Die Permanentmagnete 15 werden unter Verwendung von Magneten aus seltenen Erden gebildet, die ein starkes magnetisches Verhalten aufweisen. Es können zum Beispiel Samarium-Cobalt-Magnete verwendet werden. Demgemäß sind die Permanentmagnete 15 im Vergleich zu Ferrit-Magneten oder anderen Magneten dünn und leicht (z. B. betragen Dicke und Gewicht jeweils 1/5 des Wertes im Falle letzterer)
Jeder Permanentmagnet 15 hat eine geringfügig größere Breite als jede Druckkopf-Anordnung 11. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist eine Serie von elf Permanentmagneten 15 so angeordnet, daß sich die Nord- und Südpole miteinander abwechseln. Von den elf Permanentmagneten 15 sind neun aneinandergrenzend in einer Reihe angeordnet, wobei die anderen beiden an den jeweiligen Enden der Reihe angeordnet sind und Abstände zwischen ihnen und den jeweiligen Enden der Reihe vorgesehen sind.
Der Druck-Pendelwagen 12, der Druckkopf 11, das Joch 14 und die an dem Druck-Pendelwagen 12 angebrachten Permanentmagnete 15 bilden somit eine Druck-Pendelwagen Einheit 10, die entlang der ersten abstützenden Welle 2 beweglich ist.
Eine Reihe elektromagnetischer Spulen 16 ist an einer Spulenbasis 18 befestigt, die aus einer an dem Grundrahmen 1 befestigten Eisenplatte gebildet ist, so daß die elektromagnetischen Spulen 16 den Permanentmagneten 15 der Druck-Pendelwagen-Einheit 10 über einen kleinen Spalt zugewandt sind.
Somit bilden die Permanentmagnete 15 und die elektromagnetischen Spulen 16 einen Linearmotor (erster Linearmotor) zum Antreiben der Druck-Pendelwagen-Einheit 10. Leitungsdrähte 19 werden zum Versorgen der elektromagnetischen Spulen 16 verwendet.
Jede elektromagnetische Spule 16 ist derart spiralförmig gewickelt, daß sie die doppelte Breite aufweist als jeder Permanentmagnet 15. Wie in Fig. 5 schematisch dargestellt ist, sind sechs elektromagnetische Spulen 16 aneinandergrenzend angeordnet. Es sollte beachtet werden, daß die äußeren Kanten jedes Paars benachbarter elektromagnetischer Spulen 16 miteinander in Kontakt stehen, wenngleich sie in Fig. 5 schematisch voneinander getrennt dargestellt sind.
Von den sechs elektromagnetischen Spulen 16 werden die beiden endständigen, die im folgenden als elektromagnetische Spulen 16a bezeichneten werden (d. h. die beiden, die an den Enden der Reihe elektromagnetischer Spulen 16 angeordnet sind) dazu verwendet, den Betrieb des ersten Linearmotors umzukehren. Die elektromagnetischen Spulen 16a sind in Serie mit denselben Leitungsdrähten verbunden. Die vier anderen zwischen den elektromagnetischen Spulen 16a angeordneten elektromagnetischen Spulen 16b werden verwendet, um den ersten Linearmotor mit einer konstanten Geschwindigkeit anzutreiben. Die elektromagnetischen Spulen 16b sind paarweise in Serie an Leitungsdrähten angeschlossen, die von denen der endständigen elektromagnetischen Spulen 16a verschieden sind.
In dem in der oben beschriebenen Weise aufgebauten ersten Linearmotor wird, wenn Strom durch die in dem von den Permanentmagneten 15 erzeugten magnetischen Feld plazierten elektromagnetischen Spulen 16 geleitet wird, auf Grundlage der Linke-Hand-Regel von Fleming ein Schub in den elektromagnetischen Spulen 16 induziert.
Da jedoch die elektromagnetischen Spulen 16 unbeweglich an dem Grundrahmen befestigt sind, wirkt die Kraft in Reaktion auf den Schub auf die Permanentmagnete 15. Folglich bewegt sich die Druck-Pendelwagen-Einheit 10 entlang der ersten abstützenden Welle 2.
Durch entsprechende Kontrolle des den elektromagnetischen Spulen 16 zugeführten Stromes kann die Druck- Pendelwagen-Einheit 10 geradlinig, mit hoher Geschwindigkeit auf der ersten abstützenden Welle 2 hin- und herbewegt werden.
Zusätzlich wird ein Fühler 17 zum Ermitteln der Position zur Verfügung gestellt, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Der Fühler 17 zum Ermitteln der Position umfaßt in dem Joch 14 der Druck-Pendelwagen-Einheit 10 ausgebildete Schlitze sowie einen an dem Grundrahmen 1 angebrachten durchlässigen Photo-Meßfühler. In den Figuren 1 und 3 wurde auf eine Darstellung des Fühlers 17 zum Ermitteln der Position verzichtet.
Ein in derselben Art wie der Druck-Pendelwagen 12 gebildeter Ausgleichs-Pendelwagen 22 sitzt verschiebbar auf der zweiten abstützenden Welle 3, die parallel zur ersten abstützenden Welle 2 angeordnet ist.
Ein Gegengewicht 21 ist an dem Ausgleichs- Pendelwagen 22 montiert, und ein Joch 24 ist an der Unterseite des Ausgleichs-Pendelwagens 22 angebracht. Eine Reihe von Permanentmagneten 25, die den Permanentmagneten 15 der Druck-Pendelwagen-Einheit 10 ähnlich sind, sind an der unteren Oberfläche des Jochs 24 angebracht.
Eine Rolle 23 ist drehbar an dem Ausgleichs- Pendelwagen 22 angebracht, so daß sich der Ausgleichs- Pendelwagen 22 auf dem Grundrahmen 1 bewegt. Der Ausgleichs-Pendelwagen 22 wird durch die Rolle 23 und die zweite abstützende Welle 3 unterstützt.
Der Ausgleichs-Pendelwagen 22 weist weiterhin ein Paar Arme 22a auf, die daran derart befestigt sind, daß sie jeweils von den beiden seitlichen Enden des Grundrahmens 1 vorstehen. Die Arme 22a sind gebogen, so daß sie sich bis zum anderen Ende des Grundrahmens 1 über die Position der Druck-Pendelwagen-Einheit 10 hinaus erstrekken, und eine Gegengewichts-Einheit 21a ist an den distalen Enden der Arme 22a angebracht.
Somit wird aus dem Ausgleichs-Pendelwagen 20, dem Gegengewicht 21, dem Joch 24, den Permanentmagneten 25 und den Armen 22a, die zusammen mit der an den distalen Enden der Arme 22a angebrachten Gegengewichts-Einheit 21a an dem Ausgleichs-Pendelwagen 22 angebracht sind, eine Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit 20 gebildet.
Die Elemente der Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit 20 sind als eine Einheit parallel zur Druck-Pendelwagen- Einheit 10 beweglich. An der Gegengewichts-Einheit 21a sind Rollen 31 drehbar befestigt, so daß sich die Gegengewichts-Einheit 21a auf dem Grundrahmen 1 bewegt.
Die Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit 20 ist so ausgebildet, daß Ihr Gesamtgewicht wenigsten nahezu gleich dem der Druck-Pendelwagen-Einheit 10 ist.
Die Verteilung des Gewichtes in der Ausgleichs- Pendelwagen-Einheit 20 ist so gewählt, daß, wie in Figur 6 gezeigt, die Bewegungslinie C des Schwerpunktes der gesamten Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit 20 während der Bewegung entlang der zweiten abstützenden Welle 3 wenigstens nahezu mit der Bewegungslinie D der Schwerpunktes der Druck-Pendelwagen-Einheit 10 während der Bewegung entlang der ersten abstützenden Welle 2 zusammenfällt (e 0).
Es wird Bezug auf die Fig. 1 bis 3 genommen, wonach eine Spulenbasis 28 an dem Grundrahmen 1 befestigt ist und eine Reihe elektromagnetischer Spulen 26, die den in Fig. 5 gezeigten elektromagnetischen Spulen 16 ähnlich sind, derart an der Spulenbasis 1 befestigt ist, daß sie der Reihe der an dem Ausgleichs-Pendelwagen 22 angeordneten Permanentmagnete 25 über einen kleinen Spalt zugewandt ist.
Die Permanentmagnete 25 und die elektromagnetischen Spulen 26 bilden somit einen Linearmotor zum Antreiben der Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit 20 (zweiter Linearmotor). Leitungsdrähte 29 werden zur Versorgung der elektromagnetischen Spulen 26 mit elektrischer Energie verwendet.
Durch entsprechende Kontrolle des Stroms, der durch die elektromagnetischen Spulen 26 geführt wird, kann die Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit 20 geradlinig, mit hoher Geschwindigkeit entlang der zweiten abstützenden Welle 3 hin- und herbewegt werden.
Fig. 7 zeigt schematisch den Aufbau eines Schaltkreises für den ersten und den zweiten Linearmotor. Die elektromagnetischen Spulen 16 und 26 werden aus einem einzigen Antriebs-Schaltkreis 5 mit demselben Antriebsstrom versorgt, so daß sich die Druck-Pendelwagen Einheit 10 in die Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit 20 relativ zueinander in entgegengesetzte Richtungen mit derselben Geschwindigkeit bewegen, um so eine Hin- und Herbewegung mit hoher Geschwindigkeit auszuführen.
Zu diesem Zweck werden die Druck-Pendelwagen-Einheit 10 und die Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit 20 in umgekehrter Beziehung zueinander im Sinne entweder der Polaritäten der Permanentmagnete 15 und 25 oder der Wicklungsrichtung der elektromagnetischen Spulen 16 und 26 angeordnet.
Einem Regler 6 zum Regeln des Betriebs des Antriebs- Schaltkreises 5 werden Signale zum Umkehren der Bewegungsrichtung und zur Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit von dem Fühler 17 zum Ermitteln der Position aus der Druck-Pendelwagen-Einheit 10 zugeführt, um so eine rückgekoppelte Regelung der Hin- und Herbewegung zu bewirken.
Dem Regler 6 werden weiterhin Signale von einem Fühler 27 zum Ermitteln der Position zugeführt, der an der Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit 20 bereitgestellt ist, um so das Auftreten eines Auskuppelns oder anderer Schwierigkeiten mit der Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit 20 zu beobachten.
Bei der wie oben beschrieben ausgebildeten ersten Ausführung des Druck-Pendelwagen-Gerätes sind die elektromagnetischen Spulen 16 und 26 von sowohl dem ersten als auch dem zweiten Linearmotor an dem Grundrahmen 1 befestigt, und die Permanentmagneten 15 und 25 sind jeweils an dem Druck-Pendelwagen 12 und dem Ausgleichs- Pendelwagen 22 angebracht, bei denen es sich um bewegliche Bauteile handelt.
Selbst wenn das Fassungsvermögen der elektromagnetischen Spulen 16 und 26 vergrößert wird, um die Ausgangsleistung der Linearmotoren zu vergrößern, tritt demgemäß keine Vergrößerung des Gewichtes der bewegliche Bauteile auf. Daher kann die Hin- und Herbewegung der Druck- Pendelwagen-Einheit 10 und der Ausgleichs-Pendelwagen Einheit 20 in einfacher Weise beschleunigt werden.
Da weiterhin die Leitungsdrähte 19 und 29 der elektromagnetischen Spulen 16 und 26 nicht an den beweglichen Bauteilen angeschlossen sind, liegt keine Wahrscheinlichkeit vor, daß durch die wiederholte Hin- und Herbewegung die Verbindung der Leitungsdrähte 19 und 29 unterbrochen würde.
Da die Permanentmagnete dünn und leicht hergestellt werden können, indem man Magnete aus seltenen Erden mit einem starken magnetischen Verhalten verwendet, ist es möglich, die Gesamtgewichte der Pendelwagen-Einheiten 10 und 20 zu verringern und die Spalte zwischen einerseits den Jochen 14 und 24 und andererseits den Spulenbasen 18 und 28 zu verringern, um so die magnetische Flußdichte zu vergrößern. Somit ist es möglich eine Vergrößerung der Ausgangsleistung der Linearmotoren und ebenso eine Vergrößerung ihrer Geschwindigkeiten zu verwirklichen.
Wenngleich bei dieser Ausführung der im unmittelbar vorangehenden beschriebene Aspekt der vorliegenden Erfindung sowohl bei der Druck-Pendelwagen-Einheit 10 als auch bei der Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit 20 Anwendung findet, so kann dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung bei einem Drucker, der nicht mit einer Ausgleichs- Pendelwagen-Einheit 20 ausgestattet ist, auch nur bei der Druck-Pendelwagen-Einheit 10 angewendet werden.
Wenn sich bei dem Druck-Pendelwagen-Gerät dieser Ausführung die Druck-Pendelwagen-Einheit 10 entlang der ersten abstützenden Welle 2 hin- und herbewegt, so bewegt sich die Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit 20, die wenigstens nahezu dasselbe Gewicht wie die Druck-Pendelwagen- Einheit 10 aufweist, entlang der zweiten abstützenden Welle 3 in einer Richtung, die der Bewegungsrichtung der Druck-Pendelwagen-Einheit 10 entgegengesetzt ist, mit derselben Geschwindigkeit wie die Druck-Pendelwagen- Einheit 10 in gekoppelter Beziehung zu dieser.
Demgemäß wird die in dem Grundrahmen 1 durch das Hin- und Herbewegen der Druck-Pendelwagen-Einheit 10 induzierte Reaktionskraft durch die Hin- und Herbewegung der Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit 20 ausgelöscht.
Während der Hin- und Herbewegung bewegt sich zusätzlich der Schwerpunkt der Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit 20 auf einer Linie, die gleich oder nahezu gleich der Be wegungslinie des Schwerpunktes der Druck-Pendelwagen- Einheit 10 ist. Demgemäß wird nur eine geringe oder keine Drehbewegung durch das Hin- und Herbewegen der Pendelwagen-Einheiten 10 und 20 induziert.
Die Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit 20 kann so ange ordnet sein, daß der Ausgleichs-Pendelwagen 22 und die Gegengewichts-Einheit 21a unter Verwendung von Seilen oder Gürteln anstelle der Arme 22a verbunden sind, so daß die Gegengewichts-Einheit 21a sich in derselben Richtung und mit derselben Geschwindigkeit bewegt wie der Ausgleichs-Pendelwagen 22.
Fig. 8 zeigt eine zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung, bei der die Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit 20 mit Permanentmagneten 125 ausgestattet ist, die ein relativ schwaches magnetisches Verhalten aufweisen, zum Beispiel Ferrit-Magneten, die ein schwächeres magnetisches Verhalten aufweisen als die Permanentmagnete 15 der Druck-Pendelwagen-Einheit 10, bei welchen es sich um Magnete aus seltenen Erden handelt.
Die Permanentmagnete 125 benötigen ein beträchtlich größeres Fassungsvermögen als die Magnete aus seltenen Erden, um dieselbe magnetische Flußdichte zu erhalten. Demgemäß steigt deren Gewicht an.
Folglich wird es unnötig, ein Gegengewicht an dem Ausgleichs-Pendelwagen 22 anzubringen, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, oder es ist lediglich erforderlich, ein kleines Gegengewicht daran anzubringen. Daher ist eine effiziente Struktur verwirklicht. Da weiterhin die Fernt-Magnete billiger sind als die Magnete aus seltenen Erden, können die Kosten des Gerätes vermindert werden.
Fig. 9 zeigt eine dritte Ausführung der vorliegenden Erfindung, bei welcher beide Endbereiche 14a des an dem Druck-Pendelwagen 12 angebrachten Joches 14 so gebogen sind, daß sie den jeweils äußeren Seiten der beiden endständigen Permanentmagnete 15 über einen kleinen Spalt zugewandt sind.
Vermittelt durch die oben beschriebene Anordnung wird der magnetische Fluß, der seitwärts aus den endständigen Permanentmagneten isa entweicht, effektiv über die Endabschnitte 14a des Joches 14 auf das Joch 14 übertragen, ohne in den Außenbereich zu entweichen.
Demgemäß ist es möglich, das Entweichen von magnetischem Fluß in die Umgebung während der Hin- und Herbewegung der Druck-Pendelwagen-Einheit 10 zu eliminieren, wodurch andernfalls Fluktuationen in dem magnetischen Umgebungsfeld bewirkt werden könnten, was zum Beispiel die Bildschirme verschiedener Anzeigen instabil machen könnte.
Die Fig. 11 und 12 zeigen jeweils vierte und fünfte Ausführungen der vorliegenden Erfindung, bei denen ein für die Montage der Permanentmagnete 15 an dem Druck- Pendelwagen 12 vorgesehenes Joch eine Struktur aufweist, durch die ein geschlossener Magnetkreis gebildet wird.
Selbst das flache, plattenförmige Joch 14, wie es in der ersten Ausführung gezeigt ist, kann das Entweichen von magnetischem Fluß aus der Rückseite das Joches 14 verhindern, d. h. aus dessen Seite, die der Seite entgegengesetzt ist, an welcher die Permanentmagnete 15 ange bracht sind, vorausgesetzt das Joch 14 ist hinreichend dick.
Jedoch kann das Joch 14 nicht immer hinreichend dick gewählt werden, da die auf den Linearmotor wirkende Last zu groß werden könnte. Weiterhin ist es in vielen Fällen, aufgrund von in dem Joch 14 zur Befestigung am Druck- Pendelwagen 12 vorgesehener Löcher, nicht möglich, das Entweichen von magnetischem Fluß aus der Rückseite des Joches 14 vollständig zu eliminieren.
Demgemäß wird bei der vierten in Fig. 11 gezeigten Ausführung ein Joch 114, an dem die Permanentmagnete 15 angebracht sind, als ringförmige Struktur ausgebildet, so daß ein geschlossener Magnetkreis entsteht.
Bei der fünften in der Fig. 12 gezeigten Ausführung wird ein Hilfsjoch 214 mit einer Vielzahl von Beinen in Form der Zähne eines Kamms auf die Außenseite des flachen, plattenförmigen Joches 14 gelegt, an dem die Permanentmagnete 15 angebracht sind, wobei man eine Jochstruktur erhält, die einen geschlossenen Magnetkreis bildet.
Mit einer solchen Struktur kann das möglicherweise auftretende Entweichen von magnetischen Fluß innerhalb des Joches eingeschlossen werden, so daß kein Fluß in die Umgebung entweicht und Fluktuationen des umgebenden Magnetfeldes bewirkt.
Wenngleich bei den in den Fig. 9 bis 12 gezeigten Ausführungen drei bis fünf die Beschreibung mit Bezug auf das Joch der Druck-Pendelwagen-Einheit 10 erfolgte, so sollte beachtet werden, daß im Falle einer vorgesehenen Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit eine ähnliche Struktur vorzugsweise für das Joch der Ausgleichs-Pendelwagen- Einheit übernommen wird.
Fig. 13 zeigt eine sechste Ausführung der vorliegenden Erfindung, bei der die gesamte Druck-Pendelwagen- Einheit 10 mit einer magnetischen Abschirmung 30 abgedeckt ist, die zum Beispiel aus einer Eisenplatte gebildet ist. Das Bezugszeichen 50 bezeichnet ein Druckergehäuse
Im allgemeinen weist die Druckerausstattung verschiedene Abdeckungen auf. Soweit daher das Abdeckmaterial ein magnetisches Material ist und die Abdeckungen nicht mit magnetischen Fluß gesättigt sind, kann eine ausreichende magnetische Abschirmwirkung durch das Verbinden so vieler Abdeckungen wie möglich erhalten werden, um eine magnetische Abschirmung zu konstruieren, die einen geschlossenen Magnetkreis bildet.
Für den Fall, daß die Abdeckungen aus Kunststoffmaterial gebildet sind, oder für den Fall, daß eine Sättigung des magnetischen Flusses nicht allein durch die Abdeckungen verhindert werden kann, und somit die magnetische Abschirmwirkung nicht perfekt ist, ist es erforderlich, einen geschlossenen Magnetkreis innerhalb der Abdeckungen mittels einer magnetischen Abschirmung 30 aus magnetischen Material zu bilden.
Die oben beschriebene Struktur, bei der das Entweichen magnetischen Flusses durch die magnetische Abschirmung 30 verhindert wird, kann unter Verwendung der im allgemeinen vorgesehenen Abdeckungen des Druckers aufgebaut werden, wobei die Last des Linearmotors nicht vergrößert wird. Daher ist sie ausgesprochen wirkungsvoll.
Bei einem Drucker, der mit der Ausgleichs- Pendelwagen-Einheit 20 ausgestattet ist, ist es zu bevorzugen, ebenso die Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit 20 mit einer magnetischen Abschirmung 30 abzudecken, bei der es sich um dieselbe oder um eine andere handeln kann als bei der Druck-Pendelwagen-Einheit 10 vorgesehen.
Fig. 14 zeigt schematisch eine siebte Ausführung der vorliegenden Erfindung, bei der ein Paar Ausgleichs- Pendelwagen-Einheiten 120 vorgesehen ist, die einander über die Druck-Pendelwagen-Einheit 10 zugewandt sind, wobei jede der Ausgleichs-Pendelwagen-Einheiten 120 mit der Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit 20 der ersten Ausführung übereinstimmt, außer daß keine Arme 22a und keine Gegengewichts-Einheit 21a vorgesehen sind. Das Bezugszeichen 32 bezeichnet eine abstützende Welle.
Bei der siebten Ausführung wird das Gesamtgewicht der beiden Ausgleichs-Pendelwagen-Einheiten 120 wenigsten nahezu gleich dem Gewicht der Druck-Pendelwagen-Einheit 10 gewählt. Die beiden Ausgleichs-Pendelwagen-Einheiten 120 sind so angeordnet, das die Bewegungslinie des gemeinsamen Schwerpunktes der beiden Ausgleichs- Pendelwagen-Einheiten 120 mit der Bewegungslinie des Schwerpunktes der Druck-Pendelwagen-Einheit 10 zusammen fällt oder nahezu zusammenfällt, wobei die beiden Ausgleichs-Pendelwagen-Einheiten 120 im Betrieb so angetrieben werden, daß sie sich als Tandem bewegen, d. h. in derselben Richtung und mit derselben Geschwindigkeit.
Es sollte festgehalten werden, daß drei oder mehr Ausgleichs-Pendelwagen-Einheiten 120 vorgesehen sein können. Es ist ebenso möglich, eine Vielzahl von Ausgleichs- Pendelwagen-Einheiten zum Beispiel mit einer Gegengewichts-Einheit zu kombinieren, die daran über Arme oder dergleichen verbunden ist.
Vorzugsweise sind bei den oben beschriebenen Ausführungen die Permanentmagnete an dem Druck-Pendelwagen angebracht, welcher ein bewegliches Bauteil ist, während die elektromagnetischen Spulen an einem festen Bauteil vorgesehen sind. Daher wird, selbst wenn das Fassungsvermögen der elektromagnetischen Spulen vergrößert wird, das Gewicht des beweglichen Bauteils nicht vergrößert. Daher ist es möglich die Ausgangsleistung des Linearmotors entsprechend den Anfordernissen zu vergrößern und somit die Hin- und Herbewegung des Druck-Pendelwagens zu beschleunigen. Da weiterhin bei dieser Anordnung die zu den elektromagnetischen Spulen führenden Leitungsdrähte nicht mit einem beweglichen Bauteil des Druckers verbunden sind, besteht keine Möglichkeit, die Verbindung der Leitungsdrähte aufgrund der wiederholten Hin- und Herbewegung zu unterbrechen. Somit kann eine hervorragende Haltbarkeit und Zuverlässigkeit erreicht werden.
Wenn darüber hinaus die Permanentmagnete unter Verwendung von Magneten aus seltenen Erden gebildet werden, welche ein gutes magnetisches Verhalten aufweisen, so ist es möglich, das Gewicht der Druck-Pendelwagen-Einheit zu vermindern und die magnetische Flußdichte zu vergrößern.
Somit kann die Hin- und Herbewegung der Druck- Pendelwagen-Einheit beschleunigt werden.
Es ist ebenso möglich, das Entweichen des magnetischen Flusses zu verhindern und somit nachteilige Wirkungen auf die Umgebung zu vermeiden, indem man die beiden Enden des Joches biegt oder indem man das Joch in einer Struktur mit geschlossenem Magnetkreis ausbildet oder indem eine magnetische Abschirmung bereitgestellt wird. Wenn Permanentmagnete mit einem relativ schlechten magnetischen Verhalten als Permanentmagnete auf dem Ausgleichs-Pendelwagen vorgesehen sind, so ist es möglich, das Gewicht des an dem Ausgleichs-Pendelwagen angebrachten Gegengewichtes zu vermindern und so eine effizientere Struktur zu erlangen.
Da die Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit dasselbe oder nahezu dasselbe Gewicht wie die Druck-Pendelwagen-Einheit aufweisen kann und sich parallel zur Druck-Pendelwagen- Einheit in einer entgegengesetzten Richtung zur Bewegungsrichtung letzterer bewegt, wird die durch die Bewegung der Druck-Pendelwagen-Einheit in dem Grundrahmen erzeugte Reaktionskraft durch die Ausgleichs-Pendelwagen Einheit ausgelöscht. Somit wird die Erzeugung von Vibrationen unterdrückt. Da sich weiterhin der Schwerpunkt der Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit auf derselben oder nahezu derselben Linie bewegt wie die Bewegungslinie des Schwerpunktes der Druck-Pendelwagen-Einheit, wird kein oder ein geringes Drehmoment durch die Bewegungen der beiden Pendelwagen-Einheiten induziert. Im Ergebnis wird die im Drucker erzeugte Vibration vermindert, und eine ausge zeichnete Druckqualität kann erreicht werden. Ebenso können Geräusche vermindert werden.

Claims

1. Pendelwagen-Gerät für einen Drucker, wobei das Gerät eine Druck-Pendelwagen-Einheit (10) mit einem Druck-Pendelwagen zum Tragen eines Druckkopfes, eine Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit (20) mit wenigstens nahezu demselben Gewicht wie die Druck-Pendelwagen-Einheit (10) und Mittel zum Antreiben der Pendelwagen-Einheiten aufweist, so daß sie sich in entgegengesetzte Richtungen hin- und herbewegen, wobei das Pendelwagen-Gerät einen solchen Aufbau hat, daß sich die Pendelwagen-Einheiten (10, 20) während des Betriebs hin- und herbewegen, wobei sich ihre jeweiligen Schwerpunkte parallel und entlang zusammenfallender oder nahezu zusammenfallender Linien (C, D) bewegen, gekennzeichnet durch einen ersten Linearmotor (15, 16), der zum Antreiben der Druck-Pendelwagen- Einheit (10) eingerichtet ist, und einen zweiten Linearmotor (25, 26), der zum Antreiben der Ausgleichs- Pendelwagen-Einheit (20) eingerichtet ist.

2. Pendelwagen-Gerät nach Anspruch 1, bei dem der erste und der zweite Linearmotor jeweils elektromagnetische Spulen (16, 26) und Permanentmagnete (15, 25) aufweist, wobei die Spulen des ersten Linearmotors entgegengesetzte Wicklungsrichtungen aufweisen als die Spulen des zweiten Linearmotors und die Magnete des ersten und des zweiten Linearmotors mit ausgerichteten Polaritäten angeordnet sind.

3. Pendelwagen-Gerät nach Anspruch 1, bei dem der erste und der zweite Linearmotor jeweils elektromagnetische Spulen (16, 26) und Permanentmagnete (15, 25) aufweist, wobei die Magnete des ersten Linearmotors mit entgegengesetzten Polaritäten angeordnet sind als die Magnete des zweiten Linearmotors und die Spulen des ersten und des zweiten Linearmotors mmit gleichen Wicklungsrichtungen angeordnet sind.

4. Pendelwagen-Gerät nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Permanentmagnete (15, 25) auf ihren jeweiligen Pendelwagen-Einheiten (10, 20) und die elektromagnetischen Spulen (16, 26) auf einem sich nicht hin- und herbewegenden Teil des Pendelwagen-Gerätes angeordnet sind.

5. Pendelwagen-Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem die Permanentmagnete Material aus seltenen Erden aufweisen.

6. Pendelwagen-Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem die Permanentmagnete Ferrit-Material aufweisen.

7. Pendelwagen-Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem die Druck-Pendelwagen-Einheit (10) ein Joch (14) für die Permanentmagnete (15) der Druck- Pendelwagen-Einheit (10) aufweist.

8. Pendelwagen-Gerät nach Anspruch 7, bei dem die Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit (20) ein Joch (24) für die Permanentmagnete (25) der Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit (20) aufweist.

9. Pendelwagen-Gerät nach Anspruch 7 oder 8, bei dem das oder jedes der Joche (14, 24) eine flache Platte ist.

10. Pendelwagen-Gerät nach Anspruch 7 oder 8, bei dem das oder jedes der Joche (14, 24) derart gebogene Endabschnitte (14a) aufweist, daß diese den jeweils äußeren Seiten der jeweils endständigen der jeweiligen Permanentmagnete (15, 25) zugewandt sind.

11. Pendelwagen-Gerät nach Anspruch 7 oder 8, bei dem das oder jedes der Joche (14, 24) so angeordnet ist, daß es einen geschlossenen Magnetkreis bildet.

12. Pendelwagen-Gerät nach Anspruch 11, bei dem das oder jedes der Joche (114, 124) eine ringförmige Struktur aufweist.

13. Pendelwagen-Gerät nach Anspruch 9 und 11, bei dem für das oder jedes der Joche ein Hilfsjoch (214, 224) vorgesehen ist, das ein Vielzahl sich von einer Seite des betreffenden Hilfsjochs erstreckender Beine zum Ausbilden einer kammähnlichen Struktur aufweist, wobei das oder je des der Hilfsjoche (214, 224) mit seinen Beinen auf sei nern jeweiligen, betreffenden, als flache Platte ausgebildeten Joch (14, 24) liegt.

14. Pendelwagen-Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches Antriebs-Schaltkreis-Mittel (5) zum Versorgen des ersten und des zweiten Linearmotors (15, 16, 25, 26) mit Antriebsströmen aufweist.

15. Pendelwagen-Gerät nach Anspruch 14, bei dem die Antriebs-Schaltkreis-Mittel (5) einen einzelnen Antriebs- Schaltkreis aufweisen, der so an den ersten und den zweiten Linearmotor (15, 16, 25, 26) angeschlossen ist, daß er beide Motoren mit demselben Antriebsstrom versorgt.

16. Pendelwagen-Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches eine Abdeckung (30) aufweist, die zum magnetischen Abschirmen der Druck-Pendelwagen-Einheit (10) angeordnet ist.

17. Pendelwagen-Gerät nach Anspruch 16, welches eine weitere Abdeckung (30) aufweist, die zum magnetischen Abschirmen der Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit (20) angeordnet ist.

18. Pendelwagen-Gerät nach Anspruch 16, bei dem die Abdeckung (30) so angeordnet ist, daß sie sowohl die Druck-Pendelwagen-Einheit (10) als auch die Ausgleichs- Pendelwagen-Einheit (20) magnetisch abschirmt.

19. Pendelwagen-Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit (20) einen auf einer Seite der Druck-Pendelwagen-Einheit angeordneten Ausgleichs-Pendelwagen (22) aufweist sowie eine Gegengewichts-Einheit (21a), die an der anderen Seite der Druck-Pendelwagen-Einheit (10) angeordnet ist und so durch Verbindungsmittel (22a) mit dem Ausgleichs- Pendelwagen (22) verbunden ist, daß sich die Bewegungslinien (C, D) der jeweiligen Schwerpunkte der Druck- und der Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit als zusammenfall end oder nahezu zusammenfallend erweisen.

20. Pendelwagen-Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Ausgleichs-Pendelwagen-Einheit einen ersten und einen zweiten auf den jeweiligen Seiten der Druck-Pendelwagen-Einheit (10) angeordneten Ausgleichs-Pendelwagen (120) aufweist, welche nicht verbunden und getrennt antreibbar sind, um sich in derselben Richtung mit derselben Geschwindigkeit derart zu bewegen, daß sich die Bewegungslinien (C, D) der jeweiligen Schwerpunkte der Druck- und der Ausgleichs-Pendelwagen- Einheit (10) als zusammenfallend oder nahezu zusammenfallend erweisen.