DE3305703A1 - Druckkopf fuer einen punktdrucker - Google Patents

Description

Druckkopf für einen Punktdrucker

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Punktdrucker vom mechanischen Typ, um ein Punktmatrixdrucken von Zeichen, Kurven usw. bei Datenverarbeitungsanwendungen durchzuführen, und insbesondere betrifft die Erfindung einen verbesserten Druckkopf zur Verwendung in einem solchen Punktdrucker.

Verschiedene Arten von Vorrichtungen sind zum Hochgeschwindigkeitsdrucken von Buchstaben, Zahlen, Kurven usw. bei Datenverarbeitungsanwendungen verwandt worden. Die mechanischen Arten von Hochgeschwindigkeitsdruckern weisen einige Vorteile -gegenüber nicht mechanischen Druckern auf, wie z.B. die Fähigkeit gleichzeitig eine Anzahl von Kopien während des Druckvorganges zu erzeugen. Die höchsten, mit mechanischen Druckern erzeugten Druckgeschwindigkeiten werden mit Punktmatrixdruckern erreicht, bei denen Zeichen, usw. als Punktmuster gedruckt werden, wobei die Punkte durch Anschlagen von entsprechend schmalen Elementen in der Form von dünnen Drähten oder Stäben durch ein Farbband auf das Druckpapier gedruckt werden. Bei einer Art solcher Drucker, welche allgemein als Punktzeilendrucker bezeichnet wird, sind die schmalen, stabförmigen Druckelemente (welche im folgenden als Druckstäbe bezeichnet werden) nebeneinander in einer Reihe angeordnet und in einem Druckkopf befestigt, welcher so angetrieben wird, daß er horizontal von einer Seite zur anderen hin- und herbewegt wird, wobei die Druckstäbe mit ihren Spitzen nahe benachbart zu einem Farbband angeordnet sind, welches nahe der Oberfläche des Druckpapieres entlang läuft. Wenn der Druckkopf das Druckpapier in einer Richtung überquert, werden die Druckstäbe be-

tätigt, um an dem Papier anzuschlagen, damit aufeinanderfolgend ein Satz von Punkten gedruckt wird, wobei diese Punkte Teile von Zeichen usw. bilden, welche gedruckt werden sollen. Bei Beendigung der Querbewegung des Druckerkopfes, wird das Druckpapier welches im allgemeinen von einer Platte getragen wird, senkrecht um einen Punktschritt vorgeschoben, woraufhin der Druckkopf eine überquerung in der entgegengesetzten Richtung durchführt und eine andere Reihe von Punkten druckt, um den nächsten Teil eines jeden Zeichens zu bilden. Somit können Zeichen usw. in der Form von Punktmatritzen durch aufeinanderfolgendes überqueren des Druckpapiers durch den Druckkopf und aufeinanderfolgenden Vorschub des Papieres gedruckt werden. Die Formen der Zeichen oder Kurven, welche auf diese Art gedruckt werden, werden durch elektrische Signale bestimmt, die die Betätigung der Druckstäbe steuern und von einer Datenverarbeitungseinheit herkommen, so daß solche Punktliniendrucker ein hohes Maß an Flexibilität bezüglich des Druckinhaltes aufweisen. Im allgemeinen bildet jeder der Druckstäbe nur

eine kleine Anzahl von Zeichen in einer Reihe von Zeichen, z.B. entspricht die tatsächliche horizontale Bewegungsstrecke welche von dem Druckkopf durchgeführt wird, der Breite von 2,3 oder 4 Zeichen, d.h. einer oder zwei Spalten in eiern

Ausdruck.
25

Bei solchen Punktzeilendruckern sind die Druckstäbe an einzelnen Blattfedern befestigt, welche normalerweise in einem vorgespannten Zustand aufgrund magnetischer Anziehung gehalten werden, welche durch einen Permanentmagnet ausge-30

übt wird. Wenn ein Punkt von einem der Druckstäbe gedruckt werden soll, bewirkt ein Signal von der Datenverarbeitungseinheit einen Stromimpuls, der in einer diesem Druckstab entsprechenden Spule in einer Richtung derart fließt, daß

die magnetische Anziehungskraft der Blattfeder dieses 35

Druckstabes aufgehoben wird. Die Rückstellkraft der Blatt-

χ--1-

feder wirkt deshalb so, daß der Druckstab schnell nach außen

dem Druckkopfknopf bewegt wird, um auf dem Druckpapier anzuschlagen und ungefähr zum Zeitpunkt des Anschlages wird der Stromfluß in der entsprechenden Spule unterbrochen, wodurch die auf die Blattfeder wirkende, magnetische Anziehung wieder hergestellt wird. Als Ergebnis dieser Anziehung, und auch selbstverständlich wegen des Rückpralls der Blattfeder nach dem Anschlagen auf dem Druckpapier wird die Blattfeder schnell in ihre vorhergehende Lage zurückbewegt.

Um die höchstmögliche Druckgeschwindigkeit mit einem solchen Punktzeilendrucker zu erzielen, ist es erforderlich, daß sich jeder Druckstab von seiner normalen, ortsfesten Stellung (d.h. die Stellung, in welcher er durch die von einem Magnetkreis gelieferte magnetische Anziehung gehalten wird) auf dem Druckpapier so schnell wie möglich anschlägt und dann erneut so schnell wie möglich in seine stationäre Lage zurückkehrt. Ferner sollte der Stoß, mit

dem jeder Druckstab auf das Druckpapier schlägt, ausreichend groß sein, um eine Anzahl von gleichzeitig gedruckten Kopien zu ermöglichen, und er sollte auch äußerst gleichförmig erfolgen, um klar gedruckte Punktmuster sicherzustellen. In Bezug auf die Bewegungsgeschwindigkeit der Druckstäbe zu und nach dem Anschlag auf dem Druckpapier sind die mechanischen Eigenschaften der Blattfedern eine äußerst wichtige Größe. Diese Eigenschaften sollten in bezug auf den Abstand zwischen den Druckstäben und dem Papier optimalisiert und äußerst gleichförmig sein, um eine gleichmäßige Druckqualität zu garantieren. Damit solche optimalen Eigenschaften erhalten werden, sollten die Blattfedern aus den geeignetsten Werkstoffen hergestellt und mit geeigneter« Formen ausgebildet sein, jedoch bilden bei

den Druckköpfen für Punktzeilendrucker nach dem Stand der 35

Technik die Blattfedern selbst einen Teil des magnetischen

Pfades, welcher eine Vorspannung auf die Federn ausübt, und somit mußten die Blattfedern aus einem magnetisch durchlässigen Material hergestellt sein, was nicht notwendigerweise die besten mechanischen Eigenschaften schafft. Da also die Blattfedern Teil des magnetischen Kreises bilden, mußten die Form und die Querschnittsfläche jeder Feder in gewissem Ausmaß unter Berücksichtigung des magnetischen Weges statt unter Berücksichtigung des Erreichens optimaler mechanischer Eigenschaften bestimmt werden. Somit lassen solche Druckköpfe nach dem Stand der Technik keine Blattfeder zur Verwendung zu, welche die größtmöglichsten Druckgeschwindigkeiten erlauben. Ein weiterer Faktor, welcher die Druckgeschwindigkeit beeinflußt, ist die Art, in welcher der Aufbau und Abfall

des magnetischen Flusses als Ergebnis eines Stromimpulses in den Spulen bewirkt wird, welcher augenblicklich der magnetischen, auf die Druckstäbe wirkenden Vorspannung entgegenwirkt und dadurch das Auftreten eines Druckes bewirkt. Um die größtmöglichen Druckgeschwindigkeiten zu erzielen,

muß sich jeder Stromimpuls in einer vorbestimmten und gleichförmigen Weise aufbauen und muß ungefähr zu dem Zeitpunkt beendet sein, wenn der Druckstab auf das Papier schlägt, damit der Druckstab unmittelbar mit seiner Rückkehr beginnen kann. Jedoch bildet bei Druckköpfen für

Punktzeilendrucker nach dem Stand der Technik der Rahmen des Druckkopfes selbst einen Teil der magnetischen Kreise, welche die Blattfeder vorspannen, d.h. er ist allen diesen magnetischen Kreisen gemein. Somit kann eine magnetische

Kopplung zwischen benachbarten Spulen über den Rahmen auf-30

treten, so daß, wenn eine Anzahl von Spulen gleichzeitig

erregt wird , eine gegenseitige Störung zwischen ihnen auf treten kann. Diese Störung beeinträchtigt die Anstiegsgeschwindigkeit der Antriebsstromimpulse und kann eine vorzeitige Beendigung dieser Impulse bewirken, d.h. bevor 35

ein Druckstab an dem Druckpapier angeschlagen hat. Die

ir 4o>

Anziehungskraft, welche durch die magnetische Vorspannung ausgeübt wird, wird daraufhin auf die Blattfeder dieses Druckstabes wirken und die Druckdichte verringern. Dadurch kann eine Ungleichförmigkeit des Druckes bei solchen Punktzeilendruckern nach dem Stand der Technik auftreten, wenn eine Anzahl von Druckstäben gleichzeitig betätigt wird.

Eine weitere Betrachtung bei der Konstruktion solcher Druckköpfe betrifft, daß die durch die Spulen hindurchfließenden ■^ Antriebsströme ausreichend große sind, daß eine Erwärmung der Spulen auftritt, wobei die Stärke der Erwärmung schnell mit der Druckgeschwindigkeit ansteigt, d.h. wenn die Geschwindigkeit, mit welcher Stromimpulse an die Spulen angelegt werden, zunimmt. Diese Erwärmung führt zu einer Erwärmung des Rahmens, wobei, da der Druckkopf im allgemeinen, eine Vielzahl von Längselementen umfaßt, welche miteinander verbunden und aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt sind, eine Verbiegung wegen des Unterschiedes der linearen Ausdehnungskoeffizienten dieser Elemente auftreten kann.

Somit stellt die in den Spulen erzeugte Wärme ein schwerwiegendes Problem in bezug auf die Erhöhung der Druckgeschwindigkeit bei Punktzeilencrucken nach dem Stand der Technik dar.

Mit einem Druckkopf für einen Punktzeiiendrucker nach der Erfindung werden die vorgenannten Schwierigkeiten, welche bei Druckköpfen nach dem Stand der Technik auftreten, wirkungsvoll aufgrund einer neuen Ausgestaltung überwunden, welche in vorteilhafter Weise eine konstruktive 30

Einfachheit und leichte Herstellbarkeit aufweist. Ein wesentliches Merkmal bezüglich der leichten Herstellbarkeit besteht darin, daß bei einem Druckkopf für einen Punktzeiiendrucker nach der Erfindung die Lage der Druckstäbe

genau eingestellt und die Druckstäbe dann in ihren Lagen 35

festgesetzt werden können, ohne daß eine magnetische An-

Ziehung auf die Blattfeder ausgeübt wird. Bei Druckkopfen nach dem Stand'der Technik wirkt diese magnetische Anziehung bzw. Vorspannung auf die Blattfedern, welche die Druckstäbe tragen, während solche Lageeinstellung durchgeführt wird, und da die Genauigkeit dieser Einstellung kritisch bezüglich der erreichten Druckqualität ist, stellt die sich ergebende Schwierigkeit der Lageeinstellung einen schwerwiegenden Nachteil bei solchen Druckköpfen für Punktzeilendrucker nach dem Stand der Technik vom Standpunkt der leichten Herstellbarkeit dar. Bei einem Druckkopf nach der Erfindung wird die magnetische Anziehung durch Magnetblöcke erzeugt, von denen ein jeder einen Permanentmagnet aufweist, welcher ohne weiteres von dem Druckkopfrahmen entfernt werden kann, so daß die Lageeinstellung der Druckstäbe ohne die Wirkung einer magnetischen Anziehung auf diese durchgeführt werden kann, wodurch diese Lageeinstellung in hohem Maße vereinfacht wird. Ferner ist bei einem Druckkopf für einen Punktzeilendrucker nach der Erfindung wenigstens ein magnetischer Weg für jede Blatt-

feder vorgesehen, d.h. für jeden der Druckstäbe. Somit wird die vorhergehende Wechselwirkung bzw. Störung, welche sich aus einer gegenseitigen, elektromagnetischen Kopplung zwischen benachbarten Spulen ergibt, wenn eine Anzahl von

Spulen gleichzeitig erregt Werden, praktisch ausgeschlossen. 25

Dies stellt eine gleichförmige Druckdichte und auch die Fähigkeit des gleichförmigen Druckes von Kopien sicher.

Durch die Erfindung wird ein Druckkopf für einen Punktzeilendrucker geschaffen, welcher durch Anschlagen auf 30

periodisch vorgeschobenes Druckpapier Punktmuster druckt und umfaßt: einen einstückig ausgebildeter. Rahmen, welcher aus nicht magnetischem Material besteht, eine längliche Form aufweist und mit seiner Längsrichtung in einer zu

der Vorschubrichtung des Druckpapiers senkrechten Richtung 35

angeordnet ist, eine Vielzahl von ersten Jochen, welche aus

einem magnetisch durchlässigen Material gebildet sind, in gleichmäßigen Abständen entlang des Rahmens angeordnet und an diesem fest befestigt sind,wobei jedes der ersten Joche einen nach außen vorstehenden Spulenkern aufweist, eine Vielzahl von Spulen, von denen eine jede um einen entsprechenden dieser Spulenkerne herum ausgebildet ist, eine Vielzahl von magnetischen Blöcken, von denen ein jeder entfernbar an einem entsprechenden der ersten Joche befestigt ist und einen Permanentmagnet und ein zweites Joch aufweist, die gegenseitig fest aneinander angeordnet sind, wobei jedes der zweiten Joche aus einem magnetisch permeablen Material gebildet ist und einen magnetischen Kopplungsabschnitt aufweist, welcher nahe der äußeren Spitze des Spulenkernes des entsprechenden ersten Joches

angeordnet ist, und wobei bei jedem der Permanentmagnete ein magnetischer Pol mit dem entsprechenden ersten Joch und der entgegengesetzte Pol mit dem entsprechenden zweiten Joch gekoppelt ist, eine Blattfeder-Befestigungseinrichtung und eine Vielzahl von längs des Rahmens in Reihe angeordneter

Blattfedern, wobei jede der Blattfedern ein fest an dem Rahmen mittels der Blattfeder-Befestigungseinrichtung befestigtes, festes Ende und ein freies Ende aufweist, welches nahe dem äußeren Ende eines entsprechenden Spulenkernes angeordnet ist, eine Vielzahl von Ankern, von denen ein jeder

aus einem magnetisch permeablen Material besteht und fest

an dem freien Ende einer entsprechenden der Blattfedern angeordnet ist, und eine Vielzahl von in Reihe angeordneten Druckstäben, von denen jeder eine schmale, stabförmige Ausbildung aufweist und fest an einem entsprechenden der Anker 30

angeordnet ist und nach außen von diesem hervorsteht, wobei jeder der Magnetblöcke zusammen mit dem entsprechenden ersten Joch und dem Anker einen Magnetkreis für den Magnetfluß des Permanentmagneten bildet, wobei durch den magnetischen

Kreis normalerweise das freie Ende der entsprechenden der 35

Blattfedern in Berührung mit der Spitze des entsprechenden

Spulenkernes durch die auf den entsprechenden Anker ausgeübte, magnetische Anziehung gehalten wird, und wobei die Blattfeder-Befestigungseinrichtung so angeordnet ist, daß

sie eine vorbestimmte Verschiebung zwischen dem freien 5

Ende und dem festen Ende einer jeden der Elattfedern ermöglicht, wobei sich das freie Ende in dem magnetisch zurückgehaltenen Zustand befindet, wodurch ein vorbestimmtes Maß an Rückstellkraft durch jede der Blattfedern in dem magnetisch zurückgehaltenen Zustand ausgeübt wird und wobei jede der Spulen auf einen durch sie hindurchgehenden Erregungsstromimpuls ansprechen kann, um kurzzeitig einen

zu dem magnetischen Fluß des entsprechenden Permanentmagneten entgegengesetzt wirkenden magnetischen Fluß zu

_ erzeugen und dadurch kurzzeitig die entsprechende Blatt-15

feder aus ihrem magnetisch zurückgehaltenen Zustand freizugeben, wodurch der entsprechende Druckstab nach auSen schnellt und auf das Druckpapier schlägt.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Endteilansicht eines Druckkopfes für einen Punktzeilendrucker nach dem Stand der Technik, um die einen Magnetkreis bildenden Teile zu zeigen,

Fig. 2 eine teilweise aufgeschnittene Schrägansicht zur Darstellung der wesentlichen Ausbildung einer Ausführungsform eines Druckkopfes für einen Punktliniendrucker nach der Erfindung,

Fig. 3 eine vertikale Schnittdarstellung des

Druckkopfes gemäß Fig. 2, wobei eine Druckpapierplatte und ein Band dargestellt sind, und
5

Fig. 4 eine Teilschnittdarstellung der Druckkopfausbildung gemäß Fig. 2 und 3, um die Lagebeziehung zwischen einem Blattfeder-Halteteil und dem Ende eines Spulenkernes darzustellen.

Es wird nun auf die Zeichnungen bezug genommen, von denen Fig. 1 eine Teildarstellung von einem Ende eines typischen Druckkopfes für einen Punktzeilendrucker nach dem Stand der Technik zeigt, wobei alle diejenigen Bauteile außer jenen, welche zur Ausbildung eines magnetischen Kreises erforderlich sind, aus der Figur weggelassen werden sind. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Vielzahl von Blattfedern, welche in Reihe mit gleichmäßigen Abständen in einer zur Zeichenebene der Fig. 1 senkrechten Richtung angeordnet sind. Ein schmaler, stabförmiger Vorsprung 12, welcher im folgenden als Druckstab bezeichnet wird, ist fest an der Blattfeder 10 nahe einem ihrer Enden befestigt, und das andere Ende der Blattfeder 10 ist fest an einem Halteteil 16 mittels einer Schraube 14 angeordnet, welche die Blattfeder 10, ein Halteelement 16, einen Permanentmagnet 18 und ein gemeinsames Rückführelement 20 für den magnetischen Fluß zusammenklemmt. Das Halteelement 16 und die Blattfeder 10 sind aus einem magnetisch

permeablen Material hergestellt. Eine Vielzahl von Spulenkernen 22 (d.h. von Polstücken), die ebenfalls aus einem magnetisch permeablen Material wie das Rückführelement bestehen, sind fest an dem Rückführelement 20 angeordnet, wobei das freie Ende eines jeden Spulenkernes 22 dem

freien Ende einer der Blattfedern 10 gegenüberliegend und nahe an diesem angeordnet ist. Das Halteelement 16

ist an einem Pol des Permanentmagneten 18 befestigt, während das gemeinsame Rückführelement 20 an dem anderen Pol befestigt ist. Man sieht somit, daß ein Magnetkreis gebildet ist, welcher sich von einem Pol des Permanentmagneten 18 über das gemeinsame Rückführelement 20, den Spulenkern 22, die Blattfeder 10 (ihr freies Ende ist an das freie Ende des Spulenkernes 22 aufgrund der magnetischen Wirkung hin gezogen) zu dem Halteelement 16 erstreckt. Die Blattfeder 10 ist derart angeordnet, daß ihr freies Ende durch die magnetische Anziehung an das freie Ende des Spulenkernes 22 entgegen einer von der Feder hervorgerufenen Rückstellkraft angezogen ist. Eine Spule 24 ist um den Kern 22 herumgewickelt, und wenn ein Stromimpuls durch die Spule 24 über Verbindungsleitungen 26 von einem

äußeren Schaltkreis (nicht gezeigt) hindurchgeht, wird ein magnetischer Fluß durch die Spule 24 derarr erzeugt, daß dieser dem magnetischen Fluß in dem Kern 22 entgegenwirkt, welcher aufgrund des Permanentmagneten 18 vorliegt. Das Ende der Blattfeder 10 wird dadurch von dem Kern 22 freige-

geben und aufgrund der Federrückstellkraft bewegt und schnellt von dem Ende des Kernes 22 fort, wodurch der Druckstab 12 auf ein Farbband und ein Druckpapier (nicht gezeigt) anschlägt, um einen Punkt auf dem Papier zu

drucken. Um eine maximale Druckgeschwindigkeit mit zu-25

friedenstellender Druckdichte zu erhalten, ist es wünschenswert, daß die von dem Kern 22 auf die Blattfeder 10 ausgeübte Anziehung unmittelbar nach dem Anschlagen auf dem Druckpapier wieder hergestellt wird, d.h. daß der Strom

in der Spule 24, welcher einen die letztgenannte Anziehung 30

aufhebenden Magnetfluß erzeugt, unmittelbar zum Zeitpunkt des Anschlagens aufhört zu fließen. Die Blattfeder 10 wird dadurch schnell auf das freie Ende des Kernes 22 zurückbewegt.

Bei einem solchen Druckkopf nach dem Stand der Technik erstrecken sich das Rückführelement 20 und der Permanentmagnet 18 jeweils in Längsrichtung zu einer zur Zeichenebene der Fig. 1 senkrechten Richtung, und dies gilt für alle Magnetkreise der Vielzahl von Blattfedern und Spulen 24. Als Ergebnis hiervon werden, wenn Erregungsstromimpulse gleichzeitig einer Anzahl von Spulen zugeführt werden, diese Ströme aufgrund der elektromagnetischen Kopplung über das gemeinsame Rückführelement 20 gegenseitig wechselwirken. Diese Wechselwirkung ist besonders schwerwiegend in dem Fall, in dem benachbarte Spulen gleichzeitig erregt werden,und dies kann zu einem Aufhören des Erregerstromflusses in den Spulen führen, während die Druckstäbe gerade in Richtung zum Anschlagen auf das Druckpapier vorschnellen.

Als Ergebnis hiervon wird die magnetische Anziehung durch die Kerne 22 zu diesem Zeitpunkt wieder hergestellt, wodurch die Geschwindigkeit der Druckstäbe in Richtung zu dem Papier verringert und eine Abnahme der Druckdichte auf dem Papier bewirkt wird. Dieser Vorgang hat einen ungleichmäßigen Druck zur Folge und ist daher äußerst unerwünscht.

Eine weitere Schwierigkeit, welche bei solchen Druckköpfen für Punktzeilendrucker nach dem Stand der Technik auftritt, besteht darin, daß die Blattfedern 10 einen Teil eines magnetischen Kreises bilden und deshalb aus einem magnetischen Material hergestellt sein müssen. Um eine maximale Druckgeschwindigkeit zu erreichen, sollte der Werkstoff für die Blattfedern 10 aufgrund von

°® mechanischen Überlegungen ausgewählt werden, welche durch die Form der Federn und durch die Bewegungsstrecke der freien Enden der Federn usw. bestimmt werden. Jedoch ist es bei solchen Druckköpfen nach dem Stand der Technik erforderlich, den Werkstoff für diese Federn aufgrund von Betrachtungen hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften

des Werkstoffes auszuwählen. Die Arten von Werkstoffen, ;

welche zur Herstellung der Blattfedern 10 verwendet werden können, sind daher stark begrenzt, und es ist nicht möglich den geeignetsten Werkstoff für eine maximale '

Druckgeschwindigkeit auszuwählen. :

Eine weitere Schwierigkeit, welche in Bezug auf Blattfedern bei solchen Punktzeilendruckern nach dem Stand der Technik auftritt, besteht darin, daß die Form der Federn nicht frei aufgrund von mechanischen Überlegungen bestimmt werden kann, damit die schnellste Bewegung der Druckstäbe zum Anschlag auf dem Druckpapier und von diesem zurück erzielt wird, sondern die Feder muß auch geeignet sein, einen Teil des magnetischen Kreises zu bilden. Anders

ausgedrückt bedeutet dies, daß die Querschnittsfläche einer jeden Feder nicht unterhalb eines gewissen Wertes über die Länge der Feder verringert werden kann, da dieses eine Verringerung des magnetischen Flusses in dem Magnetkreis hervorruft und damit eine Verringerung der Größe

der auf die freien Enden der Blattfedern 10 durch die Kerne 22 ausgeübten Anziehungskraft.

Eine Ausführungsform eines Druckkopfes für einen Punktzeilendrucker nach der Erfindung, welche so ausgestaltet 25

ist, daß sie die vorhergehend beschriebenen, beim Stand

der Technik auftretenden Nachteile überwindet, wird nun zunächst unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 näher erläutert. Fig. 2 zeigt eine perspektivische Teildarstellung des Druckkopfes, wobei eine Abdeckung entfernt 30

und ein Teil weggeschnitten ist, um das Verständnis zu erleichtern. Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung der Druckkopfausbildung gemäß Fig. 2 wobei eine befestigte Abdeckung in ihrer Lage und ferner eine Platte, Druck_o_ oapier und ein Farbband dargestellt sind, um die Be-Schreibung der Funktionsweise des Druckkopfes zu erleichtern.

Das Bezugszeichen 30 bezeichnet einen Rahmen, welcher als eine einstückige Einheit aus einem nicht magnetischen und ein geringes, spezifisches Gewicht aufweisenden Material ausgebildet ist. Der Rahmen 30 weist eine längliche Form auf, wobei Fig. 2 nur ein Ende von ihm zeigt. Ein Blattfeder-Halteabschnitt 34 des Rahmens 30 ist am oberen Teil des Rahmens ausgebildet, wie es gezeigt ist, und hinter diesem Halteabschnitt 34 ist eine Vielzahl von Stü'czstreben ausgebildet, welche sich von der Rückseite des Blattfeder-Halteabschnittes 34 erstrecken und gleichmäßig beabstandet angeordnet sind, wodurch eine Vielzahl von Öffnungen 33 zwischen den Stützstreben 32 gebildet wird. Diese öffnungen 33 dienen dazu, eine Verformung des Rahmens 30 aufgrund einer Temperaturerhöhung zu verhindern

und auch die Wärmeabfuhr von einem Satz von Spulen durch noch zu beschreibende Mittel zu ermöglichen. Ein Blattfeder-Befestigungsteil 36 aus einem Werkstoff mit einem geeigneten, hohen Grad an mechanischer Dauerhaftigkeit ist an einer vertikalen, sich in Längsrichtung erstreckenden

Seite des Blattfeder-Halteabschnittes befestigt. Eine Vielzahl von Blattfedern 40 sind von einander gleichmäßig beabstandet in einer Reihe angeordnet,und dadurch in ihrer Lage festgelegt, daß sie zwischen dem Blattfeder-Befestigungsteil 36 und einer Klemmplatte 42 eingeklemmt sind, wobei

ein Abstandsteil 38 zwischen den Blattfedern 40 und dem

Blattfeder-Befestigungsteil 36 angeordnet ist. Das Zusammenklemmen erfolgt durch Befestigungsschrauben 44, welche in Sackbohrungen eingeschraubt werden, die in dem Blattfeder-Halteteil 36 vorgesehen sind, wobei die Befestigungs-30

schrauben durch in der Klemmpaltte 42 vorgesehene Bohrungen hindurchgehen.

Jede Blattfeder 40 weist einen Anker 46 auf, der aus einem magnetisch permeablen Werkstoff ausgebildet und von zylinderförmiger Gestaltung ist. Jeder Anker 46 befindet sich mit

Paßsitz in einer Bohrung, welche an dem freien Ende der entsprechenden'Blattfeder 40 vorgesehen ist. Ein Grundloch ist an der Außenseite eines jeden Ankers 46 ausgebildet, und ein Druckstab 48, welcher einen kurzer, Stab mit kleinem Durchmesser umfaßt, ist in diesem Grundloch befestigt und steht von dem Anker 46 hervor. Die Druckstäbe 48 bestehen aus einem festen und abreibwiderstandsfähigen Material und dienen dazu, Punkte durch Anschlagen auf einem Druckpapier auf diesem zu drucken. Eine Vielzahl von Positionierungslöchern 62 ist in dem Rahmen 30 ausgebildet, und die Löcher sind in einer Reihe mit gleichmäßigen Abständen angeordnet, welche den Abständen der Blattfedern 40 entsprechen. Eine Vielzahl von ersten Jochen 50 aus einem magnetisch permeablen Werkstoff ,wie z.B. Siliciumeisen_)Si_nc» jeweils mit einem

zylinderförmigen Vorsprung 52 versehen, der in ein entsprechendes der Positionierungslöcher 62 in dem Rahmen 30 paßt. Jedes der ersten Joche 50 ist fest an dem Rahmen 30 mittels einer Befestigungsschraube 60 für das erste Joch angeordnet, welche durch ein Positionierungsloch 62 hin-

durchgeht und in eine Sackbohrung 64 eingeschraubt wird, die in dem zylinderförmigen Vorsprung des entsprechenden ersten Joches 50 vorgesehen ist. Die erster. Joche 50 sind dadurch in einer Reihe mit Abständen abgeordnet, welche

den Abständen der Blattfedern 40 entsprechen. 25

Jedes der ersten Joche 50 ist ferner mit einem Spulenkern 56 von zylinderförmiger Form versehen, welcher im wesentlichen konzentrisch mit dem zylinderförmigen Vor-

sprung 52 des ersten Joches ist und sich in entgegenge-30

setzter Richtung von diesem erstreckt. Die Stirnfläche des Endes des Spulenkernes 56 ist in Beziehung zu der Rückseite des freien Endes einer entsprechenden der Blattfedern 40 derart positioniert, daß bei Abwesenheit einer gegenseitigen magnetischen Anziehungskraft zwischen ihnen ein Spalt vorbestimmter Breite zwischen der Kernstirnfläche

und der Rückseite der Blattfeder 40 vorliegt, wobei die Stirnseite nahe der Rückseite des entsprechenden Ankers 48 angeordnet ist. Jedes der ersten Joche 50 weist einen Stützabschnitt 51 mit einer durchgehenden Bohrung 53 auf. ° Wenn die ersten Joche 50 aus einem Werkstoff wie z.B . Siliciumeisen hergestellt werden, weisen diese ein hohes Maß an magnetischer Permeabilität zusammen mit einer großen spezifischen Widerstandsfähigkeit auf, wodurch ausgezeichnete Magnetflußeigenschaften vorliegen und der Anteil an in ihnen fließenden Wirbelströmen gering ist.

Eine Spule 61 ist um jeden der Spulenkerne 56 herum ausgebildet, wobei jede dieser Spulen 61 über Verbindungsleitungen 83 mit einem elektrischen Schaltkreis (dieser ist nicht dargestellt) verbunden ist, von dem Erregungssignale zur Steuerung des Druckvorganges erzeugt werden. Eine Vielzahl von Magnetblöcken 64 ist ebenfalls an dem Rahmen 30 befestigt, wobei jeder entfernbar an einem entsprechenden der ersten Joche 50 befestigt ist. Jeder dieser Magnetblöcke

64 umfaßt eine Magnetbefestigungsplatte 66, einen Permanentmagnet 68 und ein zweites Joch 70, die miteinander in dieser Reihenfolge fest mit einem geeigneten Mittel, wie z.B. einem Kleber verbunden sind. Eine Sackbohrung 67 ist in

jeder der Magnetbefestigungsplatten 66 ausgebildet, und eine 25

Magnetblock-Befestigungsschraube 76 geht durch die Durchbohrung 53 hindurch und ist in das Sackloch 67 eingeschraubt um dadurch den Magnetblock 64 an dem entsprechenden der erste Joche 50 lösbar zu befestigen. Gemäß Fig. 2 erstreckt sich

jedes der zweiten Joche 70 nach oben in Richtung zu dem 30

freien Ende der entsprechenden Blattfeder 40 und ist mit einem U-förmigen ausgeschnittenen Abschnitt an dem oberen Ende versehen. Dieser U-förmige Abschnitt, der im folgenden als magnetischer Kopplungsabschnitt 71 bezeichnet wird, ist derart angeordnet, daß er nahe der zylinderförmigen

Oberfläche des Ankers 46 liegt und diese teilweise umfaßt,

wobei ein kleiner Spalt beibehalten wird. Ferner ist dieser magnetische Kopplungsabschnitt 71 so angeordnet, daß ein vorbestimmter Abstand zwischen der Rückseite des oberen Endes des zweiten Joches 70 und der Vorderseite des freien Endes der entsprechenden Blattfeder 40 vorhanden ist (der Ausdruck "vorne", welcher hier verwandt wird, bezieht sich auf die rechte Seite eines Bauteils, wenn man Fig. 2 ansieht, während der Ausdruck "rück" die entgegengesetzte Seite bezeichnet) . Als Ergebnis dieser Anordnung kann ¹^ der magnetische Pfad, welcher durch das zweite Joch 70, und über einen Luftspalt in den Anker 46 führt und somit durch den Spulenkern 56 (an dessen Stirnfläche die Rückseite des Ankers 46 normalerweise aufgrund der magnetischen Anziehung anliegt) sehr klein gemacht werden, und eine starke magnetische Anziehung wird auf den Anker 46 ausgeübt und damit auf das freie Ende der Blattfeder 40 durch den in diesen Magnetkreis durch den Permanentmagnet 68 erzeugten Magnetfluß. Ferner unterstützt diese U-förmige Ausgestaltung des magnetischen Kopplungsabschnittes 71 die

leichte Entfernbarkeit der Magnetblöcke 64 von der Druckkopfanordnung oder deren Anordnung an dieser während der Herstellung oder bei der Wartung. Als weiteres Ergebnis dieser U-förmig ausgeschnittenen Ausbildung des magnetischen Kopplungsabschnittes 71 ergibt sich, daß der Abstand zwischen

diesem Abschnitt des zweiten Joches 70 und dem Anker 40 ohne weiteres eingestellt werden kann, damit die Stärke der auf das freie Ende der Blattfeder 40 wirkenden, magnetischen Anziehungskraft so eingestellt wird.

Bei dieser Ausführungsform ist ein getrennter Magnetkreis, welcher auf einem der Magnetblöcke 64 beruht, für jede Blattfeder 40 vorgesehen. In jedem Magnetblock 64 stößt die Magnetbefestigungsplatte 66 an einem Pol des Permanentmagnet 68 an, während das zweite Joch 70 an dem gegenüber-35

liegenden Pol anstößt. Man sieht, daß dadurch ein Magnet-

vr

kreis gebildet wird, welcher sich durch das erste Joch den Spulenkern 56, den Anker 46 (und teilweise durch das freie Ende der Blattfeder 40), durch den Luftspalt des magnetischen Kopplungsabschnittes 71 und dann durch das zweite Joch 70 erstreckt. Der Magnetfluß in diesem Magnetkreis wirkt, den Anker 46 zu halten und damit das freie Ende der Blattfeder 46 an der Stirnseite des Spulenkernes 56 und er dient auch dazu, das freie Ende der Blattfeder 46 schnell nach hinten auf die Stirnseite des Spulenkernes 56 nach dem Anschlagen des entsprechenden Druckstabes auf dem Druckpapier zu ziehen.

Da der Rahmen des Druckkopfes aus nicht magnetischem Werkstoff besteht und ein einzelner Magnetkreis für jede der ¹^ Blattfedern 40 ausgebildet ist, ist eine gegenseitige Wechselwirkung zwischen Spulen 61 aufgrund der elektromagnetischen Kopplung zwischen ihnen selbst dann äußerst gering,wenn Erregungsströme durch eine Anzahl von Spulen

auf benachbarten Kernen gleichzeitig hindurchgehen. 20

Die Vorderseite des Druckkopfes, welche die Vorderseiten der zweiten Joche 70 umfaßt, ist gegenüber Staubeintritt mittels einer Abdeckung 78 abgedichtet, die in Fig. 2 nicht dargestellt ist. In der Abdeckung 78 sind Öffnungen ausgebildet, durch die die Druckstäbe nach außen vorstehen können, wenn sie in Richtung auf das Druckpapier bewegt werden. Eine Bandmaske 79 ist ist auch vorgesehen, welche mit ihrem unteren Ende an der Abdeckung 78 durch Punktschweißen befestigt ist. Eine Vielzahl von öffnungen,

welche jenen in der Abdeckung 78 entsprechen, sind in der Bandmaske 79 vorgesehen, damit die Druckstäbe das Farbband erreichen, wenn sie nach außen in Richtung zu dem Druckpapier bewegt werden. Das Farbband 37 ist zwischen

der Bandmaske 79 und der Abdeckung 78 angeordnet und 35

läuft zwischen diesen in einer zu der Reihe von Druckstäben

48 parallelen Richtung.

Bei dieser Ausführungsform ist auch ein seitliches Element für den magnetischen Weg vorgesehen. Dieses ^ Element besteht aus einem geeigneten magnetisch permeablen Material in der Form einer länglichen Platte und ist fest mit den oberen Seiten der gesamten Spulen 61 verbunden. Dieses seitliche Element 80 für den magnetischen Weg dient dazu, die gegenseitige Wechsel- *0 wirkung zwischen den in den Spulen 61 fließenden Erregungsströmen und insbesondere die schwerwiegende elektromagnetische Wechselwirkung zu verringern, welche, auftreten kann, wenn eine Anzahl von benachbarten Spulen gleichzeitig erregt wird- Die Verwendung dieses seitlichen Elementes 80 für den magnetischen Weg zusammen mit dem Vorsehen getrennter, unabhängiger Magnetkreise für jede der Spulen ergibt ein hohes Maß an Unterdrückung solcher elektromagnetisch hervorgerufene" Wechselwirkungen zwischen Erregungsströmen, und dadurch wird in wirkungs-

voller Weise die Wiederholungsgeschwindigkeit, mit der Erregungsstromimpulse an die Spulen 61 angelegt werden können, erhöht, wodurch die Druckgeschwindigkeit erhöht werden kann. Zu dieser erhöhten Geschwindigkeit liegt eine gleichförmige Druckdichte und die Fähigkeit der Herstellung gleichförmiger Kopien vor, da die Geschwindigkeit, mit der jeder Druckstab auf das Farbband und das Papier während des Drückens schlägt gleichmäßiger bzw. stabiler ist als es bei den Punktdruckköpfen nach dem

Stand der Technik möglich war, wobei dies das Ergebnis 30

dieser elektromagnetischen Wechselwirkungseffekte ist, welche zwischen den Antriebsspulen 61 auftreten.

Das Bezugszeichen 81 bezeichnet eine Vielzahl von

Wärmeabführrippen, welche in enger Berührung mit der 35

Oberseite eines seitlichen Elementes 80 für den ma-

gnetischen Weg stehen und nach außen aus der Druckkopfanordnung durch die zwischen den Rippen 32 ausgebildeten Öffnungen hervorstehen. Das seitliche Element 80 für den magnetischen Weg dient neben seiner vorhergehend beschriebenen Wirkung, die elektromagnetischen Viechseiwirkungen zu verringern, auch dazu, Wärme zu absorbieren und gleichförmig zu verteilen, welche in den Spulen 61 aufgrund der in ihnen fließenden Erregerströme erzeugt wird. Diese Wärme wird von dem seitlichen Element 80 für den magnetischen Weg zu den Wärmeabführrippen 81 fortgeführt und dann an die Umgebung abgegeben, wodurch eine äußerst wirkungsvolle Wäremabführung geschaffen wird und damit große Erregungsströme mit einer großen Wiederholungsgeschwindigkeit an die Spulen 61 angelegt werden können, damit da-

¹^ durch hohe Druckgeschwindigkeiten erhalten werden.

Es wird darauf hingewieser», daß die Verringerung der elektromagnetischen "Wechselwirkung zwischen den in den Spulen 61 fließenden Erregerströmen, welche bei dieser *® vorhergehend beschriebenen Ausführungsform erreicht wird, auch dazu dient, die Wärmeerzeugung in den Spulen 61 zu verringern, da diese Art von Wechselwirkung wirken kann, die Wellenformen der in den Spulen 61 fließenden Erregerstroraimpulse so zu verändern, daß eine erhöhte Wärmeerzeugung in den Spulen hervorgerufen wird. Diese erhöhte Wärmeerzeugung in den Spulen wird zunehmend schwerwiegender, wenn die maximale Druckgeschwindigkeit und damit die Wiederholungsgeschwindigkeit der durch die Spulen 61 hindurchgehenden Erregerstromimpulse erhöht

werden, und deshalb hatte die zunehmende Erwärmung eine der Schwierigkeiten gebildet, welcher bei der Erhöhung der Druckgeschwindigkeit von Punktzeilenc'ruckern mit Anschlag begegnet' worden sind.

Ein wesentliches Merkmal bei einem Druckkopf für einen Punktzeilendrucker nach der Erfindung besteht darin,

33Q5703

daß die Blattfedern 40 keinen Teil des Magnetkreises bilden, d.h. sie müssen nicht aus einem magnetischen Material hergestellt sein. Im Falle herkömmlicher Druckköpfe wurden aus Gründen konstruktiver Einfachheit die Blattfedern selbst aus einem magnetisch permeablen Werkstoff hergestellt und dadurch direkt einer magnetischen Anziehung ausgesetzt. Aus diesem Grund mußte die Ausbildung solcher Blattfedern bei Druckköpfen nach dem Stand der Technik unter Berücksichtigung sowohl magnetischer als auch mechanischer überlegungen erfolgen, und solche magnetischen Berücksichtigungen beeinträchtigen die Form der Federn ebenso wie die für ihre Herstellung verwandtenWerkstoffe. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß bei Blattfedern, die einen Teil eines Weges für einen Magnetfluß bilden, die Querschnittsfläche der Federn über einem gewissen Wert über die gesamte Länge der Feder gehalten werden mußte, um eine ausreichend geringe magnetische Reluktanz zu erzielen. Andererseits ist es erforderlich, um die Zeit, welche für einen Druckstab erforderlich ist, um von einer Lage, in der er magnetisch an der Stirnfläche eines Spulenkernes gehalten wird, in die Anschlagstellung auf dem Druckpapier zu gelangen, und dann zurück zu der Kernstirnfläche, die Masse der Feder soweit wie möglich zu verringern. Dies kann dadurch erzielt werden, daß eine geeignete Form für die Blatt-

²^ feder mit einer geeigneten Änderung der Querschnittsfläche von dem festen Ende zu dem freien Ende der Feder ausgewählt wird. Ferner ist es notwendig, einen geeigneten Werkstoff zu verwenden, um die Blattfedern herzustellen, damit eine maximale Bewegungsgeschwindigkeit der Druckstäbe erzielt

wird. Somit wird, wie vorhergehend beschrieben, bei der Erfindung ein Anker aus einem geeigneten, magnetisch permeablen Werkstoff gebildet und fest an dem freien Ende einer jeden der Blattfedern UO befestigt, während der Werkstoff der Blattfedern selbst keine Rolle in bezug auf den Magnetkreis spielt. Weiterhin ist, wie es Fig. 2

- 56-

zeigt, die Form einer jeden Blattfeder 40 in einem Druckkopf nach der Erfindung so ausgebildet, daß die Gesamtmasse der Feder so klein wie möglich ist, oder genauer gesagt, so ausgebildet, daß die tatsächliche Trägheit von jedem der Anker 46 minimalisiert ist. Dies wird dadurch erreicht, daß eine im wesentlichen schräg verlaufende Form für jede Blattfeder 40 oder eine Form ausgewählt wird, bei der der mittlere Bereich in Längsrichtung der Feder eine geringere Breite als die Breite an dem festgelegten und an dem freien Ende der Feder aufweist.

Eine solche Verringerung der tatsächlichen Trägheit von jedem der Anker 46 ist von besonderer Bedeutung, um eine hohe Druckgeschwindigkeit und eine lange Lebensdauer zu erzielen. Wenn das freie Ende einer der Blattfedern 40 aus dem Zustand des magnetischen Zurückhaltens an der Kernstirnfläche aufgrund eines durch die entsprechende Spule 61 hindurchfließenden Erregungsstromes freigegeben ■ wird, und anschließend gegen das Farbband und das Druckpapier schlägt, dann sollte, damit die höchstmögliche Druckgeschwindigkeit erhalten wird, der Druckstab sofort zu der Kernstirnfläche zurückschnellen. Jedoch kann dann, wenn der Werkstoff, die Form und die Größe der Blattfeder unter magnetischen Gesichtspunkten bestimmt werden, so daß die mechanischen Eigenschaften nictit optimalisiert sind, der Druckstab wegen der zu hohen Trägheit an das Papier und die Platte während einer nicht notwendigen Zeitdauer gedrückt bleiben. Zusätzlich kann anschließend die Rück seite der Blattfeder gegen die magnetische Anziehungs-

^O fläche der Kernstirnfläche bei der Rückkehr aufprallen oder an dieser reiben, wodurch zusätzlich die zur Durchführung eines jeden Punktdruckvorganges erforderliche Zeit verlängert wird. Dieser Vorgang, welcher zum Zeitpunkt des Anschlagens an der Druckplatte und an der Kernspitze auf-^α tritt, hat eine schnelle Beeinträchtigung der Plattenoberfläche und eine Abnutzung der Seiten der Blattfeder und

R7.

der Kernspitze zur Folge, welche miteinander in Berührung kommen, wodurch die Betriebszeit des Druckers verringert sowie die maximal erreichbare Druckgeschwindigkeit begrenzt wird. Zusätzlich zu diesen Vorgängen führen Dr ehschwingungen der Blattfeder während der Bewegung zum Anschlagen auf dem Druckpapier und der Rückkehr von diesen dazu, die zur Durchführung eines Punktdruckvorganges erforderliche Zeit zu verlängern oder zumindest diese Zeit instabil.zu machen.

Bei einem Druckkopf nach der Erfindung jedoch sind diese Schwierigkeiten im wesentlichen ausgeschlossen, indem ein. für die Blattfedern 40 geeigneter Werkstoff ausgewählt wird und diese Federn mit der optimalen Form und optimalen Dicke in bezug auf die von jedem Druckstab aus einer magnetisch zurückgehaltenen Stellung in eine Anschlagstellung auf dem Druckpapier zurückzulegende Strecke ausgewählt wird, und auch in bezug auf die an jedem der Anker 46 durch den entsprechenden Kern ausgeübte Anziehungskraft. Eine Optimalisierung der Eigenschaften der Blattfeder auf diese Weise führt zu einer wesentlichen Erhöhung der maximal erreichbaren Druckgeschwindigkeit zusammen mit einer erhöhten Zuverlässigkeit und längeren Betriebsdauer.

Ein anderes schwerwiegendes Problem, welches bei herkömmlichen Punktzeilendruckern auftritt, besteht in der Notwendigkeit der Bearbeitung und Positionierung gewisser Bauteile in ihrer Beziehung zueinander ,wie z.B. ein vorbestimmtes Maß an Biegekraft vorzusehen, d.h. die an dem freien Ende einer jeden Blattfeder auftretende Rückstellkraft, die normalerweise entgegengesetzt zu der von dem entsprechenden Magnetkreis erzeugten magnetischen ■ Anziehungskraft wirkt. Wenn angenommen wird, daß die Federn identische, mechanische Eigenschaften aufweisen, dann wird die Größe dieser Rückstellkraft im wesentlichen durch die Biegestrecke des freien Endes der Blattfeder-

relativ zu ihrem festen Ende bestimmt. Diese Auslenkung wird durch die relative Lage einer magnetisch anziehenden Seite (d.h. die Stirnfläche des entsprechenden Spulenkernes) und eine Seite bestimmt, an welcher das feste Ende einer Blattfeder befestigt ist. Beim Stand der Technik sind die Bauteile, an denen diese Seiten ausgebildet sind, im allgemeinen als getrennte Gegenstände hergestellt und bearbeitet und ihre relative Lage. nach, dem Zusammenbau des Druckkopfes hängt deshalb von der Genauigkeit, mit der die Bearbeitung durchgeführt worden ist, oder von dem Maß der Genauigkeit ab, mit der die relative Lage zum Zeitpunkt des Zusammenbaues eingestellt worden ist. Im erstgenannten Fall liegen die Bearbeitungskosten sehr hoch, während im letztgenannten

Fall die Verwendung teurer Meßausrüstung und lange Arbeitszeiten zum Einstellen erforderlich sind. Wenn das Maß der von den Blattfedern ausgeübten Rückstellkräfte nicht ausreichend gleichförmig ist, dann kann kein zufriedenstellender Betrieb erhalten werden, da die Druck-

dichte nicht gleichförmig ist. Aus diesen Gründen war es bisher nicht möglich, einen Punktzeilendrucker herzustellen, welcher eine hohe Druckqualität zusammen mit niederen Herstellungskosten vereint.

Diese Schwierigkeiten werden wirkungsvoll durch einen Druckkopf nach der Erfindung überwunden, wie es nun unter Bezugnahme auf die Fig. 4 beschrieben wird. Diese zeigt eine vereinfachte, Teilschnittansicht der Druckkopfaus-

führungsform gemäß Fig. 2 und 3, um die Lagebeziehung 30

zwischen einer der Blattfedern 40, dem entsprechenden Spulenkern 56 und der Seite 37 eines Blattfeder-Halteteils 36 zu zeigen. Bei einer sich in dem Zustand befindenden Blattfeder 40, in eiern ihr freies Ende magnetisch

an der Stirnseite des Spulenkernes 56 gehalten wird, muß 35

die Größe der magnetischen Anziehungskraft, die auf die

Blattfeder 40 wirkt, ausreichend groß sein, um die als Ergebnis ihrer Auslenkung von der Blattfeder 40 hervorgerufene Rückstellkraft zu überwinden. Die Größe dieser Rückstellkraft wird durch die mechanischen Eigenschaften der Blattfeder 40, d.h. durch die Dicke, die Form und den Werkstoff der Feder bestimmt, und das Maß der Federauslenkung in diesem magnetisch angezogenen Zustand, d.h. durch das Maß der relativen Verschiebung 41 zwischen dem freien Ende der Blattfeder 40 und ihrem befestigten Ende. Die an dem freien Ende der Blattfeder 40 angreifende magnetische Anziehungskraft, d.h. an dem Anker 46 für den statisch ausgelenkten Zustand gemäß Fig. 4 kann dadurch maximalisiert werden, daß die Endfläche des Spulenkernes 56, welche mit dem Bezugszeichen 57 bezeichnet ist, ko-

planar mit der Rückseite des freien Endes der Blattfeder 40 ist, wenn diese Rückseite durch die magnetische Anziehung an der Fläche 57 gehalten wird. Dieser Zustand kann dadurch erreicht werden, daß eine geeignet flach abgeschrägte Fläche als Stirnfläche 57 des Spulenkernes

56 ausgebildet wird, wie es im folgenden beschrieben wird.

Die Größe der relativen Auslenkung 41 zwischen dem freien Ende und dem festgelegten Ende der Blattfeder 40 wird bei -dieser Ausführungsform durch die Dicke des Abstandsteils bestimmt, da die äußerste Spitze der abgeschrägten Endfläche

57 des Spulenkernes 56 in der gleichen Ebene 40 wie die

vertikale äußere Längsfläche 37 des Blattfeder-Befestigungsteils 36 angeordnet ist, d.h. die Seite, an der das Abstandsteil 38 anliegt.

Es ist ziemlich einfach, das Abstandsteil 38 kostengünstig als eine längliche, flache Platte herzustellen, deren Dicke mit hoher Genauigkeit festgelegt ist. Bei der Verwendung von Herstellungsverfahren nach dem Stand der Technik wäre es schwierig und kostspielig, genau die ο

relativen Lagen der Außenfläche 37 des Blattfeder-Be-

festigungsteils 36 und der Endfläche 57 des Spulenkernes 56 einzustellen und diese Lagen in Beziehung auf den Neigungswinkel der Endfläche 57 einzustellen. Bei dieser Ausführungsform eines Druckkopfes nach der Erfindung wird diese Schwierigkeit dadurch überwunden, daß die Bearbeitung und der Zusammenbau der Bauteile, die in Fig. 3 und 4 gezeigt sind,auf die folgende Weise erfolgt. Zunächst werden das Blattfeder- Befestigungsteil 36 und die gesamten Spulenkerne 56 fest an dem Rahmen 30 in der vorhergehend beschriebenen Weise angeordnet. Die äußere, vertikale Seite 37 des Blattfeder-Befestigungsteils 36 und die Endseite des Spulenkernes 56 werden dann so bearbeitet, daß sie genau koplanar werden, d.h. daß beide Seiten in der mit dem Bezugszeichen 90 in Fig. 4 bezeichneten Ebene

liegen (d.h. eine senkrecht zu der Zeichenebene der Fig.

verlaufenden Ebene). In diesem Zustand wird die Bearbeitung der Stirnfläche des Spulenkernes dann so durchgeführt, daß eine flache, abgeschrägte Seite in einer Ebene liegt, welche unter einem Winkel ψ in bezug auf die Ebene 90 verläuft. Diese Bearbeitung wird durchgeführt, bis die vorhergehend ausgebildete, in der Ebene 90 an der Stirnseite des Spulenkernes 56/Seite vollkommen entfernt ist und die Bearbeitung des Spulenkernes 56 wird dann zu diesem Zeitpunkt beendet.
25

Bei diesem Vorgang ist eine flache, abgeschrägte Seite 57 an der Stirnfläche des Spulenkernes 56 ausgebildet worden, welche in einer Ebene 92 liegt, die unter einem vorbestimmten Winkel 9 ⁱⁿ bezug auf die Ebene 90 der End-SO

fläche 37 des Blattfeder-Befestigungselementes 36 geneigt ist. Ferner liegt nun der äußerste Punkt der Stirnfläche in der gleichen Ebene wie die Endseite 37 des Blattfeder-Befestigungsteils 36. Das Abstandsstück 38 der gesamten

Blattfedern 40 und die Blattfeder-Klemmplatte 42 werden 35

dann in der vorhergehend beschriebenen Weise zusammenge-

baut und die Lage der Druckstäbe 48 wird genau eingestellt.

Diese Lageeinstellung kann schnell und ohne weiteres durchgeführt werden, da an diesem Punkt keine magnetische An-Ziehung auf die Anker 46 ausgeübt wird, welche eine Anziehung der Enden der Blattfeder 40 an die Stirnflächen der Spulenkerne 56 bewirkt. Diese Lageeinstellung der Druckstäbe kann ohne weiteres dadurch durchgeführt werden, daß ein geeignetes Positionierungswerkzeug oder Auslegearm verwandt wird, welcher eine Reihe von öffnungen an den erwünschten Stellen der Druckerstäbe aufweist, in welche die Druckerstäbe passen. Die Blattfeder-Klemmplatte 42 kann dann angezogen werden, um die Blattfedern 40 in ihrer Lage festzuklemmen, wie es vorhergehend beschrieben worden ist. Die Magnetblöcke 64 können dann, in ihren Lagen befestigt werden, woraufhin die freien Enden der Blattfedern 40 in Berührung mit den Endflächen der entsprechender. Spuler kerne 56 gebracht werden, d.h. in den in Fig. 4 ausgelenkten Zustand. Der Wert des Winkels γ wird so ausgewählt, daß die Rückseite des freien Endes einer jeden Blattfeder 40 in enge Berührung über die gesamte Fläche der abgeschrägten Stirnfläche 57 des entsprechenden Spulenkernes 56 kommt, so daß eine maximale magnetische Anziehungskraft ausgeübt wird, mit der jede der Blattfedern 40 im ausgelenkten Zustand entgegen der von der Feder hervorgerufenen Rückstellkraft zurückgehalten wird. Dieser hohe Wert der magnetischen, auf die Blattfedern 40 ausgeübten Anziehungskraft hilft, einen stabileren Druckbetrieb und eine gleichförmige Druckdichte sicherzustellen, und zwar aufgrund der Tatsache, daß ein Zurückprallen des Ankers 46 von der Stirnfläche des Spulenkernes 56 im wesentlichen aufgrund der hohen Anziehungskraft ausgeschlossen ist, und es wird auch das Erreichen hoher Druckgeschwindigkeiten unterstützt, da das Ausschließen ° eines solchen Zurückprallens eine Verringerung derjenigen

Zeit ermöglicht, welche nach einem Druckvorgang mittels eines Druckstabes verstreichen muß, bevor der nächste Druckvorgang durch diesen Druckstab erfolgen kann. Ferner dient die Verhinderung eines solchen Zurückprallens der Anker von den Stirnflächen der Spulenkerne 56 dazu, die Abnutzungsgeschwindigkeit der genannten Stirnflächen und der Rückseiten der freien Enden der Blattfedern 40 zu verringern.

Es ist offensichtlich, daß die Ausgestaltung eines Druckkopfes nach der Erfindung, wie er vorhergehend beschrieben worden ist, zusammen mit einem Herstellungsverfahren, wie es beschrieben worden ist, dazu führt, die Erfordernisse an hohe Herstellungstoleranzen der Bauteile vor ihrem Zu-

sammenbau oder an Präzisionsmessungen der relativen Lagen der Bauteile zum Zeitpunkt des Zusammenbaues auszuschließen und daß lediglich eine Möglichkeit gegeben sein muß, Metall flächen so zu bearbeiten, daß sie genau innerhalb einer vorbestimmten Ebene liegen. Mit einer solchen Ausgestaltun und einem solchen Zusammenbauverfahren wird die Größe der Auslenkung einer jeden Blattfeder 40, d.h. die relative Verschiebung zwischen dem festen Ende und dem freien Ende einer jeden Feder in dem magnetisch zurückgehaltenen Zustand hauptsächlich durch die Dicke des Abstandsteils 25

38 bestimmt, und wie es vorhergehend erwähnt worden ist, kann diese Dicke mit einer hohen Genauigkeit durch bekannte Herstellungsverfahren bei geringen Kosten hergestellt werden. Somit ermöglicht die Ausgestaltung und das Herstellung verfahren, welche bei dieser Ausführungsform der Erfindung *

vorgesehen sind, einen Druckkopf für einen Punktzeilendrucker herzustellen, welcher eine sehr hohe Druckgeschwin« keit und eine hohe Gleichförmigkeit der Druckdichte aufweist und trotzdem kostengünstiger hergestellt werden kann

als es bisher bei solchen Druckköpfen praktisch durchführ-35

bar war.

Es wird darauf hingewiesen, daß es erwünscht ist, um eine lange Lebensdauer zu erzielen, eine Schutzschicht aus einem sehr widerstandsfähigen Material gegenüber einer

Abnützung an der. Flächen des Spulenkernes 56 und der ο

Blattfedern 40 vorzusehen, welche aneinander anschlagen, wenn die freien Enden der Blattfedern 40 magnetisch an die 3£erne angezogen werden. Jedoch ändert die Verwendung einer solchen Schutzschicht nicht die grundsätzlichen _ Eigenschaften dieser Ausbildung und des Herstellungsverfahrens eines Druckkopfes nach der Erfindung, wie es vorhergehend beschrieben wurde. Wenn solche Schutzschichten vorgesehen werden, dann können ihre Wirkungen durch eine geeignete Zunahme der Dicke des Abstandsteils 38 ausge-,-glichen werden um dadurch die erwünschte Größe für die relative "Verschiebung 41 zwischen dem freien Ende und dem festgelegten Ende einer jeden Blattfeder 40 zu erhalten.

2Q Aus der vorhergehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform eines Druckkopfes nach der Erfindung folgt, daß ein solcher Druckkopf wesentliche Vorteile bezüglich des Standes der Technik aufweist, und zwar in Hinblick auf eine erhöhte, maximale Druckgeschwindigkeit und eine verbesserte Gleichförmigkeit der Druckdichte, sowie einer größeren Zuverlässigkeit zusammen mit wesentlich niederen Herstellungskosten und einer leichten Wartung.

Obgleich die Erfindung unter Bezugnahme auf eine besondere Ausführungsform dargestellt und beschrieben worden ist, wird darauf hingewiesen, daß verschiedene Änderungen und Abwandlungen an diese Ausführungsform in Betracht gezogen werden können, welche innerhalb des Erfir.dungsgedankens liegen, wie er in den Ansprüchen ausgedrückt ist. Die vorhergehende Beschreibung sollte daher im beschreibenden und nicht in einem einschränkenden Sinn verstanden werden.

Claims (10)

1. Patentansprüche

   25 f 1 .J Druckkopf für einen Punktzeilendrucker, mit dem durch Anschlagen von auf periodisch vorgeschobenem Druckpapier Punktmuster druckbar sind, gekennzeichnet durch einen einstückig ausgebildeten Rahmen (30), welcher aus nicht-magnetischem Material besteht, eine längliche Form aufweist und mit seiner Längsrichtung in einer zu der Vorschubrichtung des Druckpapiers senkrechten Richtung angeordnet ist, durch eine Vielzahl von ersten Jochen (50)j welche aus einem magnetisch permeablen Material gebildet, in gleichmäßigen Abständen entlang des Rahmens (30) angeordnet und an diesem fest befestigt sind, wobei jedes der ersten Joche (50) einen nach außen vorstehenden

   33057C

   Spulenkern (56) aufweist, durch eine Vielzahl von Spulen (61), von denen eine jede um einen entsprechenden dieser Spulenkerne (56) herum ausgebildet ist, durch eine Vielzahl von magnetischen Blöcken (64), von denen ein jeder entfernbar an einem entsprechenden der ersten Joche (50) befestigt ist und einen Permanentmagnet (68) und ein zweites Joch (70) aufweist, die gegenseitig fest aneinander angeordnet sind, wobei jedes der zweiten Joche (70) aus einem magnetisch permeablen Material gebildet ist und einen magnetischen Kopplungsabschnitt (71) aufweist, welcher nahe der äußeren Spitze des Spulenkerns (56) des entsprechenden ersten Joches (50) angeordnet ist, und wobei bei jedem der Permanentmagnete (68) ein magnetischer Pol mit dem entsprechenden ersten Joch (50) und der entgegengesetzte Pol mit dem entsprechenden zweiten Joch (70) gekoppelt ist, durch eine Blattfeder-Befestigungseinrichtung (36) und eine Vielzahl von längs des Rahmens (30) in Reihe angeordneter Blattfedern, wobei jede der Blattfedern ein fest an dem Rahmen (30) mittels der Blattfeder-Befestigungseinrichtung (36) befestigtes, festes Ende und ein freies Ende aufweist, welches nahe dem äußeren Ende eines entsprechenden Spulenkernes (56) angeordnet ist, durch eine Vielzahl von Ankern (46)i von denen ein jeder aus einem magnetisch permeablen Materialbesteht und fest an dem freien Ende einer entsprechenden der Blattfeder (40) angeordnet ist und durch eine Vielzahl von in Reihe angeordneten Druckstäben (48), von denen jeder eine schmale, stabförmige Ausbildung aufweist und fest an einem entsprechenden der Anker (46) angeordnet ist und nach außen von diesem hervorsteht, wobei"jeder der Magnetblöcke (64) zusammen mit dem entsprechenden ersten Joch (50) und dem Anker einen Magnetkreis für den Magnetfluß des Permanentmagneten bildet, wobei durch den magnetischen Kreis normalerweise das freie Ende der entsprechenden der Blattfedern (40) in Berührung mit der Spitze des entsprechenden Spulenkernes (56) durch die auf den entsprechenden Anker

   (46) ausgeübte, magnetische Anziehung gehalten wird, und wobei die Blattfeder-Befestigungseinrichtung (36) so angeordnet ist, daß sie eine vorbestimmte Verschiebung zwischen dem freien Ende und dem festen Ende einer jeden der Blattfedern (40) ermöglicht, wobei sich das feste Ende in dem magnetisch zurückgehaltenen Zustand befindet, wodurch ein vorbestimmtes Maß an Rückstellkraft durch jede der Blattfedern (40) in dem magnetisch zurückgehaltenen Zustand ausgübt wird und jede der Spulen auf einen durch sie hindurchgehenden Erregungsstromimpuls ansprechen kann, um kurzzeitig einen zu dem magnetischen Fluß des entsprechenden Permanentmagneten (68) entgegengesetzt wirkenden magnetischen Fluß zu erzeugen und dadurch kurzzeitig die entsprechende Blattfeder (40) aus ihrem magnetisch zurückgehaltenen Zustand freizugeben, wodurch der entsprechende Druckstab (48) nach außen schnellt und auf das Druckpapier aufschlägt.
2. 2. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß die Blattfeder-Befestigungseinrichtung ein Blattfederbefestigungsteil (36), welches fest an dem Rahmen (30) befestigt ist und eine äußere, sich in Längsrichtung erstreckende ebene Seite (37) aufweist, ein Abstandsteil (38) flacher, längerlicher Form und vorbestimmter Dicke, welches zur Anlage an der ebenen Seite (37) des Blattfederbefestigungsteils (36) positioniert ist, und eine Klemmplatte (42) aufweist, durch die die festen Enden einer jeden der Blattfedern (40)

   gegen das Abstandsteil (38) drückbar ist. 30
3. 3- Druckkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die vorstehende Stirnfläche (57) eines jedes Spulenkernes (56) abgeschrägt ist und in einer Ebene (92) verläuft, welche unter einem vorbestimmten Winkel (|)) in bezug auf die Ebene (90) der ebenen Seite (37) des Blattfederbefestigungsteils (36)

   330570;

   geneigt ist, und daß der am weitesten außen liegende Punkt der abgeschrägten Stirnfläche (57) in der Ebene (90) der ebenen Seite (37) des Blattfederbefestigungsteils (36) positioniert ist.
4. 4. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich. net , daß jede der Blattfedern (40) eine festgelegte Dickenabmessung· aufweist und derart ausgebildet ist, daß ein mittlerer Bereich von ihr eine kleinere Breitenabmessung als die Breitenabmessungen an ihrem festen Ende und ihrem freien Ende aufweist.
5. 5. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (30) aus einem Metall mit geringem spezifischen Gewicht hergestellt ist.
6. 6. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (33) mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Blattfederhalteabschnitt (34), an dem die Blattfedern (40) mittels der Blattfederbefestigungsteile (36) befestigt sind ,und mit einer Vielzahl von Stützabschnitten (51) ausgebildet ist, welche gleichmäßig beabstandet sind, um der; Blattfederhalteabschnitt (34) mit dem Körper des Rahmens (30) zu verbinden, wobei zwischen den Stützabschnitten (51) Öffnungen ausgebildet sind.
7. 7- Druckkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß ferner eine Vielzahl von Wärmeabführrippen (81) vorgesehen sind, von denen eine jede einen nahe der Spulen positionierten Abschnitt zur Aufnahme von Wärme von jenen aufweist und sich nach außen durch eine der Öffnungen zwischen den Stützabschnitten (51) erstreckt, um dadurch Wärme an die Umgebung abzuführen.
8. 8. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch' gekennzeichnet, daß ferner ein seitliches Element (80) für einen magnetischen Pfad in der Form einer länglichen, flachen Platte aus einem magnetisch permeablen Material vorgesehen und in enge Berührung mit einer Vielzahl der Spulen (61) angeordnet ist.
9. 9. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kopplungsabschnitt (71) von einem jeden der zweiten Joche (70) in der Form eines U-förmigen Ausschnittsbereiches des zweiten Joches (70) und jeder Anker (46) zylinderförinig ausgebildet ist, und daß jeder der magnetischen Kopplungsabschnitte (71) nahe an dem entsprechenden Anker und dessen Umfang teilweise umgebend angeordnet ist.
10. 10.. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der magnetischen Blöcke (64) ferner eine magnetische Befestigungsplatte (67) aufweist, die aus einem magnetisch permeablen Material besteht und fest an dem Permanentmagneten (68) an dem Pol des Permanentmagneten befestigt ist, der demjenigen Pol gegenüberliegt, an dem das zweite Joch (70) befestigt ist, und daß die Magnetbefestigungsplatte (67) Mittel (50,51,76) aufweist, um den entsprechenden Magnetblock (64) lösbar an dem Rahmen (30) zu befestigen.