DE3532262C2 - Punktmatrix-Druckkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Punktmatrix-Druckkopf nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Punktmatrix-Druckkopf sind 24 Elektro­ magnete 2, 2 . . . an der Innenfläche eines Gehäuses 1 an­ geordnet, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Eine Vergrößerung der Anzahl der Druckelemente bewirkt, daß auch das Gehäuse 1 sich vergrößert und der Druckkopf selbst größer wird. Die Druckelemente (Drucknadeln) werden durch Elektromagnete in Richtung zum Papier bewegt, um darauf Buchstabensymbole und ähnliches zu drucken. Rückgeholt werden die Druckelemente durch Federn. Um beim Bewegen der Druckelemente in Richtung des Druckpapiers die Rückholkräfte der Federn zu überwinden, müssen die Elektromagnete bei den bekannten Druckköpfen ausreichend stark sein.

Dadurch sind vergleichsweise starke und damit großvolu­ mige Magneten notwendig, so daß sich relativ große Druckköpfe ergeben.

Ein dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entsprechen­ der Punktmatrix-Drucker ist aus der DE 31 48 553 A1 be­ kannt. Bei diesem Drucker sind die Punktdruckelemente durch flache, aneinander anliegende Bleche gebildet sind, die je­ weils mit Vorsprüngen versehen sind. In die Vorsprünge je­ des Punktdruckelements greift jeweils eine Ankerverlänge­ rung eines Elektromagneten ein. Die einzelnen Elektromagnete sind jeweils mit separatem Joch ausgestattet und winklig zueinander angeordnet. Die Rückholung der Punktdruckelemente aus der Druckstellung in ihre Ruhestellung ist nicht er­ läutert.

In der DE 34 22 321 A1 ist ein Nadeldruckkopf gezeigt, dessen Elektromagneten auf insgesamt vier Winkelflächen an­ geordnet sind. Alle Elektromagnete sind in zwei axial beab­ standeten Ebenen angeordnet. Die Anker der Elektromagnete sind abgewinkelt und wirken auf die Rückseite von Druckna­ deln ein, die jeweils durch Rückholfedern in ihre Ruhestel­ lung vorgespannt sind. Der Einsatz von Rückholfedern be­ dingt allerdings entsprechend stark dimensionierte Elektro­ magneten, die bei einer Druckbetätigung die Gegenkraft der Rückholfeder überwinden und zusätzlich der Drucknadel aus­ reichende Antriebsenergie für klares Druckbild vermitteln müssen. Durch diese stark dimensionierten und entsprechend größeren Elektromagnete ergibt sich insgesamt ein großes Volumen des Druckkopfs.

In der US-P 4 453 840 ist ein Nadeldruckkopf offen­ bart, dessen Druckelemente durch gekrümmt geführte Nadeln gebildet sind, die jeweils durch einen eigenen Elektroma­ gneten aktiviert werden. Die Elektromagnete sind bei dieser Druckschrift in drei unterschiedlichen, axial beabstandeten Ebenen angeordnet. Die einzelnen Druckernadeln sind durch separate Druckfedern in Ruhelage vorgespannt. Auch bei den bekannten Drucker ergibt sich somit großes Bauvolumen.

In der DE 22 16 967 B2 ist ein Schreibkopf für zusam­ mengesetzte Schrift oder Codezeichen offenbart, der zwei Druckstäbe mit halbkreisförmigen Querschnitten aufweist. Die beiden Druckstäbe werden durch zwei Elektromagnete se­ lektiv in die Abdruckposition beschleunigt. Weiterhin ist ein gemeinsamer Rückholmagnet vorhanden, dessen Ankerplatte mit halbschalenförmigen Anschlagflächen der Druckstäbe in Wirkverbindung gebracht wird, um die Druckstäbe in die Ruhe­ position zurückzuführen. Die beiden Druckstäbe sind an ihren Druckenden mit Strichtypen bestückt, durch die sich Striche auf dem Aufzeichnungsträger erzeugen lassen. Der bekannte Drucker ist nicht als Punktmatrix-Drucker einzu­ stufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Punkt­ matrix-Druckkopf zu schaffen, der kompakt aufbaubar ist und geringe Antriebsenergie benötigt.

Die Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.

Bei der Erfindung sind die (Vortriebs-)Elektromagnete somit auf einem gemeinsamen Joch angeordnet, das an seinem horizontalen, d. h. sich in Achsrichtung erstreckenden Steg jeweils endseitig Drehlager für die Elektromagnet-Anker trägt. Diese Anker treten mit Vorsprüngen der Druckelemente in Eingriff. Die (Vortriebs-)Elektromagnete sind auf dem Joch mit gegenseitig unterschiedlichem Abstand zur Gehäuse­ mitte angeordnet. Somit ergibt sich eine Jochgestaltung, die an ihren beiden Anker besitzt, die durch die zwischen den Ankern auf dem Joch angeordneten Elektromagne­ ten betätigt werden. Schon hierdurch ergibt sich kompakter Aufbau. Des weiteren sind bei dem erfindungsgemäßen Druck­ kopf keine starken Rückholfedern vorhanden, deren Feder­ kraft durch die Vortriebs-Elektromagnete überwunden werden müßte. Statt dessen erfolgt die Rückstellung eines zur Ab­ druckstelle bewegten Druckelements durch einen Rückstell­ Eletromagneten. Durch diese Gestaltung können die Vor­ triebs-Elektromagnete entsprechend schwächer und damit räumlich kleiner ausgelegt werden. Der Rückstell-Elektroma­ gnet wirkt seinerseits über einen Anker auf einen weiteren Vorsprung der jeweiligen Druckelemente ein. Durch die kamm­ artige Feder werden dabei die nicht betätigten Druckele­ mente in ihrer Ruhelage gehalten. Die kammartige Feder läßt sich für diese Funktion sehr schwach dimensionieren, so daß sie die Bewegung des in Abdruckrichtung durch Erregung des jeweiligen Elektromagneten beschleunigten Druckelements kaum behindert. Diese Bewegung ist aufgrund der kammartigen Ausgestaltung, die eine entsprechend einfache Verformung des betreffenden "Federzahns" erlaubt, besonders wenig be­ hindert. Durch Anbringung der kammartigen Feder im hinteren Gehäusebereich, in dem sich somit auch die Gehäuse-Rückwand befindet, läßt sich die Feder sehr einfach in die Gehäuse- Rückwand integrieren, so daß der zusätzliche Raumbedarf extrem gering ist. Zudem wird die Feder durch das Gehäuse ge­ schützt, so daß unbeabsichtigte, gegebenenfalls dauerhafte Verformungen der Feder ausgeschlossen werden können.

Durch den beanspruchten Gegenstand wird somit ein Punktmatrix-Druckkopf geschaffen, der sich insgesamt durch kompakten Aufbau und geringeren Leistungsbedarf auszeichnet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen in größeren Einzelheiten erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 ein Detail einer beispielhaften Ausführungsform des Punktmatrix-Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 einen Längsschnitt eines Teils des Punktmatrix- Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2,

Fig. 4 eine weitere Ansicht eines Teiles des Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 5 eine Fig. 4 entsprechende Darstellung eines Punktmatrix-Druckkopfes gemäß dem Stand der Technik.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Punktmatrix-Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Joch 3 ist fest mit der Innenseite eines Gehäuses 1 verbunden. Das Joch 3 ist speziell stufenförmig ausgebildet und Elektromagnete 2₁, 2₂ sind an der Innenseite des vertikalen Teiles des Jochs 3b, 3c angeordnet und befestigt. Drehlager 4₁, 4₂ sind an beiden Enden des horizontalen Teils 3a des Jochs 3 angeordnet, Anker 5₁, 5₂ werden von diesen Drehlagern 4₁, 4₂ gehalten und die Anker 5₁, 5₂ werden durch die Elektromagnete 2₁, 2₂ bewegt und betätigt. Von dem durch das Drehlager 4₂ gestützten Anker 5₂ auf der linken Seite in Fig. 1 wird der äußere bzw. der untere Teil 5a des Ankers 5₂ vom Drehpunkt aus durch die äußere bzw. untere Seite des Elektromagneten 2₂ betätigt und bewegt. Der innere bzw. obere Teil 5b des Ankers 5₂ vom Drehpunkt aus bewegt sich folglich vorwärts (links) und rückwärts (rechts). Die innere bzw. obere Seite 5c des durch das Drehlager 4₁ gestützten Ankers 5₁ auf der rechten Seite wird durch die innere bzw. obere Seite des Magneten 2₁ bewegt und betätigt. Am rechten Anker 5₁ ist die Strecke l₁ von dem Drehlager 4 auf der rechten Seite zu der Mitte des inneren (oberen) Magneten 2₁ gleich der Strecke l₁′ von dem Drehlager 4₂ auf der linken Seite zu der Mitte des äußeren (unteren) Magneten 2₂ und auch die Strecke l₂ von dem Drehlager 4₁ auf der rechten Seite zu dem inneren (oberen) Ende 5c des Ankers 5₁ auf der rechten Seite ist gleich der Strecke l₂′ von dem Drehlager 4₂ auf der linken Seite zu dem inneren (oberen) Ende 5b des Ankers 5₂ auf der linken Seite ist. Folglich gilt l₂ : l₁=l₂′ : l₁′ und die zurückgelegte Strecke des inneren (oberen) Endes der Anker 5₁, 5₂ ist immer die gleiche und auch die Bewegungsrichtung der Anker ist identisch.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil des Punktmatrix-Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung. An der Innenseite des Gehäuses 1 ist das stufenförmige Joch 3 fest mit den Ankern 5₁, 5₂ verbunden, die durch rechte und linke Drehlager 4₁, 4₂ gestützt sind, die an der Außenseite des inneren (oberen) und äußeren (unteren) vertikalen Jochs 3b, 3c angeordnet sind und durch die Elektromagnete 2₁, 2₂, die fest mit dem vertikalen Joch verbunden sind, bewegt werden. Des weiteren sind eine Mehrzahl von Punkt-Druckelementen 6, 6 . . ., die aus dünnen Plättchen bestehen, aneinander angrenzend angeordnet, um die Punktmatrix in der Mitte des Gehäuses zu bilden. Auf der Seite des Mittelteils der Druckelemente sind Vorsprünge 6a, 6b. . . vorgesehen, die mit den inneren Enden der einzelnen Anker 5₁, 5₂. . . in Eingriff stehen. Damit sich die Bewegungen der einzelnen Anker 5₁, 5₂. . . gegenseitig nicht stören, befinden sich die einzelnen Vorsprünge an unterschiedlichen Positionen, die individuell mit dem Endteil der einzelnen Anker 5₁, 5₂. . . verbunden sind. Diese Verbindungs- bzw. Eingriffspunkte mit den einzelnen Vorsprüngen befinden sich auf der rechten Seite der Vor­ sprünge, damit die Druckelemente 6 in Richtung des Druckbereiches bewegt werden. Des weiteren weisen die Druckelemente 6 Rückhol-Vorsprünge 6c, 6c. . . auf, die in Eingriff mit Rückholankern 5′ stehen. Zwei Rückhol- Elektromagnete 2′ genügen, um die Druckelemente 6 rückwärts in ihre Ruhelage zu bewegen. Einer dieser Rückholanker 5′ ist auf der Innenseite des Gehäuses angeordnet und der andere ist auf der gegenüberliegenden Seite im Inneren des Gehäuses angeordnet. Die Druckelemente 6 weisen an beiden Enden erweiterte Teile auf, in denen Löcher vorgesehen sind, in die Führungen 7, 7′ eingepaßt sind. Durch diese Führungen 7, 7′ wird die Bewegungsrichtung der Druckelemente 6 in Richtung des Druckbereichs ausgerichtet. Auf der Vorderseite des Gehäuses ist ein Führungsloch 1′ vorgesehen. Aus diesem Führungsloch 1′ schnellen die Druckteile der einzelnen Druckelemente 6 entsprechend der Bewegung der Anker hervor und wieder zurück.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2. Wie in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellt ist, sind kammartige Federn 8, 8′ auf beiden Seiten der Druckelemente 6 im hinteren Teil des Gehäuses 1 befestigt und die inneren Andruckelemente der kammartigen Federn 8, 8′ werden gegen die Druckelemente 6 (6₁, 6₂ . . . 6 _x, 6 _y, 6 _z) gehalten und die einzelnen Enden dieser Andruckelemente sind in eine Seite eines Einschnitts 9 in dem erweiterten rückwärtigen Endbereich der Druckelemente 6 eingeführt. Wenn die einzelnen Druckelemente 6 durch die Anschlags- und Rückholanker 5 betätigt und bewegt werden, stoppen diese kammartigen Federn die Mitbewegung von oberen und unteren Druckelementen, die an das durch einen Anker bewegte Druckelement 6 angrenzen, und wenn die Anker 5′ durch die Elektromagnete 2′ rückwärts bewegt werden, verhindern die kammartigen Federn das Prellen der Druckelemente 6 und halten die Druckelemente 6 immer in ihrer Ruheposition. Werden die Druckelemente 6 durch Drücken auf die rechte Seite der Vorsprünge 6a, 6b mittels der Anker 5₁, 5₂ betätigt, stehen die Innenseiten der Anker 5₁, 5₂ mit den Vorsprüngen in Kontakt und zwischen den Innenseiten der Anker 5 und den Vorsprüngen tritt kein Spiel auf. Die zurückgelegte Strecke der einzelnen Druckelemente ist daher genau identisch, so daß die gedruckten Buchstaben, Symbole oder ähnliches ein klares Druckbild aufweisen. Da die Längen der einzelnen Hebelarme der Anschlags- und Rückholanker 5₁, 5₂ . . ., 5′ wie bereits erwähnt die Relation l₂ : l₁=l₂′ : l₁′ erfüllen, ist die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der einzelnen Anker exakt gleich groß. Da die Druckelemente 6 immer in ihrer Ruhelage gehalten werden, ist die Bewegung der Druckelemente 6 in Zusammenhang mit der Bewegung der Anker 5₁, 5₂ sehr gleichmäßig und genau.

Bei einem Punktmatrix-Druckkopf gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, kleine Elektromagneten zu verwenden, da es nicht mehr nötig ist, starke Rückholfedern wie bei bisher bekannten Punktmatrix-Druckköpfen zu benutzen. Wird beispielsweise, wie in Fig. 4 gezeigt, die gleiche Zahl von 24 Anschlagmagneten wie bei herkömmlichen Punktmatrix-Druckköpfen verwendet, deren Stärke im Vergleich zu herkömmlichen jedoch gering ist, und werden auch zwei Rückholmagnete verwendet, um die Druckelemente, wie zuvor erläutert, in ihre Ruhelage rückzuholen, ist die benötigte elektrische Kapazität bzw. Leistung, die bei dieser neuentwickelten Technologie benötigt wird, sehr klein. Folglich kann der Druckkopf sehr klein ausgebildet sein, so daß der Punktmatrixdrucker selbst einen sehr kompakten Aufbau aufweist und toter Raum neben der Druckmatrix vermieden wird, der bei herkömmlichen Matrixdruckköpfen vorhanden ist. Nicht nur die benötigte elektrische Leistung des Druckkopfes ist sehr klein, sondern auch andere Halbleiterbauelemente, Schrittmotoren und ähnliches werden in geringerer Anzahl benötigt oder können kleiner ausgeführt werden, wodurch die Kosten des Punktmatrixdruckers verringert werden.

Claims (4)

1. Punktmatrix-Druckerkopf mit mehreren Elektromagneten (2₁, 2₂), deren Anker (5₁, 5₂) mit Vorsprüngen (6a, 6b) von in der Mitte des Druckkopf-Gehäuses (1) angeordneten Druck­ elementen (6) in Eingriff stehen, dadurch gekennzeichnet,
daß an der Innenseite des Gehäuses (1) ein stufenför­ mig ausgebildetes Joch (3) befestigt ist, das einen hori­ zontalen Teil (3a) und vertikale Bereiche (3b, 3c) auf­ weist, an denen die Elektromagnete (2₁, 2₂) so angeordnet sind, daß sie parallel zum horizontalen Teil (3a) des Jochs ausgerichtet sind und einige Elektromagnete oberhalb und andere Elektromagnete unterhalb des horizontalen Jochteils liegen,
daß die durch die Elektromagneten betätigbaren Anker (5₁, 5₂) an Drehlagern (4₁, 4₂) angeordnet und gehalten sind, die an den beiden Enden des horizontalen Teils (3a) des Jochs (3) vorgesehen sind, wobei die Endbereiche (5b, 5c) der Anker (5₁, 5₂) in Richtung zur Mitte des Gehäuses (1) ausgerichtet sind und in gleicher Arbeitsrichtung ar­ beiten,
daß zur Rückholung des oder der betätigbaren Druckele­ mente (6) zumindest ein weiterer Elektromagnet (2′) vorge­ sehen ist, der über einen Anker (5′) mit einem weiteren Vorsprung (6c) der jeweiligen Druckelemente (6) zusammen­ wirkt, und
daß im hinteren Bereich im Inneren des Gehäuses (1) eine kammartige Feder (8, 8′) vorgesehen ist, deren einzelne, nach innen ragenden Federelemente (8, 8′) in die Druckelemente (6) eingreifen.

2. Punktmatrix-Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Elektromagnete (2₁, 2₂) fest mit dem vertikalen Bereich des Jochs (3) verbunden sind.

3. Punktmatrix-Druckkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckelemente (6) aus flachen dün­ nen Plättchen bestehen und die Federelemente (8, 8′) in eine der beiden Seiten eines erweiterten Teils der Druckelemente (6) eingeführt sind, derart, daß die kammartige Feder (8, 8′) nicht be­ tätigte Druckelemente immer in ihrer Ruhelage hält und die Mitbewegung von oberen und unteren, an ein durch den Anker betätigtes Druckelement angrenzenden Druckelementen verhin­ dert, und die Reibung zwischen den einzelnen Druckelementen vermindert.

4. Punktmatrix-Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (6a, 6b) der Druckelemente (6) im Mittelteil angeordnet sind und in einem Endbereich der Druckelemente jeweils eine Vertiefung (9) vor­ handen ist, in die die kammartige Feder (8, 8′) eingreift.