TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen
Punktmatrix-Nadeldruckkopf für einen Drucker, der eine Vielzahl von
Drucknadeln selektiv so antreibt, daß die Drucknadeln zum
Drucken durch ein Farbband auf ein Aufzeichnungsblatt
schlagen.
STAND DER TECHNIK
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Drucker mit einem herkömmlichen Punktmatrix-Nadeldruckkopf
haben wegen ihrer Vorteile breite Anwendung gefunden, die
eine große Wahlmöglichkeit unter verschiedenen
Aufzeichnungsmedien und die Möglichkeit der Verwendung eines
Durchschreibpapiers als Aufzeichnungsmedium einschließen. Der
Punktmatrix-Nadeldruckkopf treibt die Nadeln durch die
magnetische Anziehung von Permanentmagneten oder
Elektromagneten an.
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In letzter Zeit wird bei den meisten Druckern der sogenannte
federbelastete Punktmatrix-Nadeldruckkopf wegen seiner hohen
Ansprechgeschwindigkeit verwendet.
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Der federbelastete Punktmatrix-Nadeldruckkopf ist mit Ankern
ausgerüstet, von denen jeder eine Drucknadel festhält und
von einer vorgespannten Blattfeder für eine Hin- und
Herbewegung getragen wird. Der Anker wird durch die magnetische
Anziehung eines Permanentmagneten gegen die Federkraft der
vorgespannten Blattfeder an einen Kern gezogen. Beim Drucken
wird eine um den Kern gewickelte Wicklung erregt, um den
Anker von dem Permanentmagneten zu lösen, indem durch die
Wicklung ein magnetischer Fluß mit einer Polarität erzeugt
wird, die umgekehrt zu der des Permanentmagneten ist.
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Bei dem federbelasteten Punktmatrix-Nadeldruckkopf ist es
möglich, daß der Streufluß, der mit einem magnetischen Fluß
auftritt, der durch den Elektromagneten zum Aufheben des
durch den Permanentmagneten erzeugten magnetischen Flusses
erzeugt wird, eine magnetische Beeinflussung des
magnetischen Flusses in dem benachbarten Anker und Kern verursacht,
wodurch eine Änderung des magnetisches Flusses in dem
benachbarten Anker und Kern hervorgerufen wird. Die
Auswirkung der magnetischen Beeinflussung auf die Änderung des
magnetischen Flusses nimmt mit der Anzahl von simultan zum
Drucken angetriebenen Drucknadeln zu. Jede Wicklung benötigt
einen Erregungsstrom, der größer als derjenige ist, der beim
einzelnen Antreiben der Drucknadel zum Lösen des
entsprechenden Ankers vom Kern benötigt wird. Dies erhöht den
Stromverbrauch und die Wärmeerzeugungsrate des Druckkopfs.
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Da die Variation des Erregungsstroms die Funktion des
gelösten Ankers beeinflußt, muß die Dauer der Stromzufuhr
zur Wicklung in Abhängigkeit von der Anzahl von simultan zum
Drucken anzutreibenden Drucknadeln gesteuert werden.
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Der Stromverbrauch und die Wärmeerzeugung des
federbelasteten Punktmatrix-Nadeldruckkopfs werden durch magnetische
Beeinflussung insbesondere dann weiter vergrößert, wenn der
federbelastete Punktmatrix-Nadeldruckkopf miniaturisiert
ist, in einer kompakten Bauweise ausgebildet ist und mit
einer hohen Druckgeschwindigkeit betrieben wird.
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Zur Lösung derartiger Probleme wurden viele Verbesserungen
entwickelt. Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 58-
96568 offenbart einen Punktmatrix-Nadeldruckkopf, bei dem
die magnetische Beeinflussung ausgenützt wird, indem
benachbarte Kerne jeweils mit entgegengesetzten Polaritäten
magnetisiert werden. Dieser bekannte
Punktmatrix-Nadeldruckkopf ist in den Figuren 1 bis 3 gezeigt. Figur 1 ist eine
Schnittansicht dieses bekannten Punktmatrix-Nadeldruckkopfs,
Figur 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in
Figur 1 und Figur 3 ist eine perspektivische Ansicht eines
wesentlichen Teils des Punktmatrix-Nadeldruckkopfs von Figur
1.
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Bezugnehmend auf die Figuren 1 bis 3 wird ein kreisförmiger
Grundrahmen 11 aus einem nichtmagnetischen Material, wie
Aluminium, gebildet. Eine Vielzahl von Kernen 12 mit einer
Form, die im wesentlichen dem Buchstaben L gleicht, sind auf
dem Grundrahmen 11 in einer radialen Anordnung so
angeordnet, daß sich ihre aufragenden Abschnitte an der Seite der
Mitte des Druckkopfs befinden. Um die aufragenden Abschnitte
der Kerne 12 sind Wicklungen 13 gewickelt, um Elektromagnete
14 zu bilden. Permanetmagnete 15 sind jeweils auf den
hinteren Enden der Kerne 12, nämlich Abschnitten der Kerne
12 nahe dem Umfang des Druckkopfs, angeordnet. Die
jeweiligen Polaritäten der Permanentmagnete 15 auf den benachbarten
Kernen 12 sind einander entgegengesetzt.
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Auf den Permanentmagneten 15 sind jeweils Seitenjoche 16
angeordnet. Blattfedern 17 sind so angeordnet, daß ihre
freien Enden gegenuber den entsprechenden Elektromagneten 14
gelegen sind. Anker 18 sind jeweils an den freien Enden der
Blattfedern 17 befestigt. Obere Joche 19 sind auf den
Blattfedern 17 angeordnet. Ein aus einem nichtmagnetischen
Material, wie Aluminium, gebildeter Deckrahmen 20 ist auf
den oberen Jochen 19 angeordnet. Der Deckrahmen 20 ist in
seinem mittigen Abschnitt einstückig mit einer Nadelführung
21 ausgerüstet, um die Spitzen der Drucknadeln 22 in einer
vorbestimmten Anordnung zu halten und diese zu führen. Die
auf den Permanentmagneten 15 angeordneten Seitenjoche 16,
die Blattfedern 17, die oberen Joche 19 und der Deckrahmen
20 sind mit Schrauben 23 miteinander verbunden.
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Im folgenden wird die Arbeitsweise des so aufgebauten
Punktmatrix-Nadeldruckkopfs beschrieben.
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Bei Nichtbetätigung ist der Permanentmagnet 14 nicht erregt.
Der durch den Permanentmagneten 15 erzeugte magnetische Fluß
durchläuft dann das Seitenjoch 16, das obere Joch 19, den
Anker 18 und den Kern 12 in der durch einen Pfeil e
gekennzeichneten Reihenfolge. Der Anker 18 wird daher gegen die
Federkraft der Blattfeder 17 an den Anker 12 gezogen, so daß
die Blattfeder 17 vorgespannt und die Drucknadel 22
zurückgezogen wird.
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Beim Durchführen einer Druckoperation durch selektives
Antreiben der Drucknadeln 22 wird die Wicklung 13 erregt,
die der zum Drucken anzutreibenden Drucknadel 22 entspricht.
Dann durchläuft ein magnetischer Fluß mit einer Polarität,
die der des Permanentmagneten 15 entgegengesetzt ist, den
Anker 17, das obere Joch 19 und das Seitenjoch 16 in der
durch Pfeile f und g gekennzeichneten Reihenfolge, um den
durch den Pfeil e gekennzeichneten magnetischen Fluß
aufzuheben. Dadurch wird der Anker 18 vom Kern 12 gelöst. Als
Folge wird die Drucknadel 22 durch die gespeicherte Energie
der Blattfeder 17 vorgeschoben, um einen Punkt auf dem
Aufzeichnungsmedium zu drucken. Die Drucknadeln 22 werden
somit selektiv angetrieben, um Zeichen mit Punktmatrizen zu
drucken.
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Die Polarität des durch den Pfeil g gekennzeichneten
magnetischen Flusses ist entgegengesetzt zu der des durch einen
Pfeil h gekennzeichneten magnetischen Flusses im
benachbarten Permanentmagneten 15. Der durch den Elektromagneten 14
erzeugte magnetische Fluß hebt den von dem benachbarten
Permanentmagneten 15 erzeugten magnetischen Fluß auf. Wenn
die benachbarten Wicklungen 13 simultan erregt werden, hebt
daher der durch eine der benachbarten Wicklungen 13 erzeugte
magnetische Fluß den von demjenigen Permanentmagneten 15
erzeugten magnetischen Fluß auf, der der anderen Wicklung 13
entspricht, und umgekehrt. Daher können die Elektromagneten
14 durch Zuführen eines vergleichsweise kleinen
Erregungsstroms zu den Wicklungen 13 ausreichend magnetisiert werden.
Der Punktmatrix-Nadeldruckkopf arbeitet somit mit einer
vergleichsweise kleinen Stromverbrauchsrate.
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Bei diesem bekannten Punktmatrix-Nadeldruckkopf ist jedoch
dem Herstellungsprozeß eine Beschränkung auferlegt. Da die
jeweiligen Polaritäten der einzelnen benachbarten, den
Drucknadeln 22 entsprechenden Permanentmagneten 15 einander
entgegengesetzt sind, ist es nicht möglich, die
Permanentmagneten 15 nach dem Zusammenbau des Punktmatrix-
Nadeldruckkopfs gleichzeitig in einem magnetischen Feld
einer gewählten Intensität zu magnetisieren. Die vorher mit
entgegengesetzten Polaritäten mit einer gewünschten
Magnetisierungsintensität magnetisierten Permanentmagneten 15
müssen vielmehr beim Zusammenbau des
Punktmatrix-Nadeldruckkopfs durch ein kompliziertes Herstellungsverfahren einzeln
angeordnet werden, welches schwierig zu kontrollieren ist.
Außerdem müssen zusätzlich zu den Permanentmagneten 15 die
Blattfedern 17, die Seitenjoche 16 und die oberen Joche 19
einzeln angebracht werden, was die Kosten des Punktmatrix-
Nadeldruckkopfs erhöht.
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Es ist also eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das bei
dem herkömmlichen Punktmatrix-Nadeldruckkopf gegebene
Problem zu lösen und einen Punktmatrix-Nadeldruckkopf
bereitzustellen, der dazu geeignet ist, durch ein einfaches
Herstellungsverfahren hergestellt zu werden und mit einer
relativ niedrigen Stromverbrauchsrate zu arbeiten.
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Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Punktmatrix-Nadeldruckkopf bereitzustellen, der für ein
stabiles Betriebsverhalten geeignet ist, ohne durch
unterschiedliche Konfigurationen von magnetischen Pfaden
beeinflußt zu werden.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt einen
Punktmatrix-Nadeldruckkopf bereit, der folgendes umfaßt: Anker, von denen
jeder an seinem freien Ende mit einer Drucknadel fest
ausgerüstet ist, Kerne, die jeweils gegenüber den Ankern
angeordnet sind, Blattfedern, die jeweils mit den Ankern
verbunden sind und nach Art eines Auslegers gehalten sind,
einen Permanentmagneten zum magnetischen Anziehen der Anker
an die entsprechenden Kerne gegen die Federkraft der
Blattfedern, und Wicklungen, die jeweils um die Kerne gewickelt
sind, um bei Erregung einen magnetischen Fluß zu erzeugen,
um die Anker durch Aufheben des durch den Permanentmagneten
erzeugten magnetischen Flusses von den Kernen zu lösen,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Gegenpolen
entlang einem Kreis angeordnet ist, die Kerne innerhalb der
Anordnung von Gegenpolen so angeordnet sind, daß sie jeweils
mit den Gegenpolen Paare bilden, und die Paare von Gegenpol
und Kern, die mit dem am Gegenpol befestigten
Permanentmagneten ausgerüstet sind, und die Paare von Gegenpol und
Kern, die mit dem am Kern befestigten Permanentmagneten
ausgerüstet sind, abwechselnd angeordnet sind.
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Jedes mit dem Permanentmagneten nahe dem Gegenpol
ausgerüstete Paar von Gegenpol und Kern weist zusätzlich zu dem
magnetischen Pfad, der den Gegenpol und den Anker
durchläuft, einen magnetischen Pfad auf, der den Gegenpol und den
Permanentmagneten durch den Anker durchläuft.
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Erfindungsgemäß ist die Vielzahl von Kernen entlang einem
Kreis angeordnet, und die Vielzahl von innerhalb der
Anordnung von Gegenpolen angeordneten Kerne bilden Paare,
wobei die Paare von Gegenpol und Kern, die jeweils mit dem
am Gegenpol befestigten Permanentmagneten ausgerüstet sind,
und die Paare von Gegenpol und Kern, die jeweils mit dem am
Kern befestigten Permanentmagneten ausgerüstet sind,
abwechselnd angeordnet sind.
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Da der Punktmatrix-Nadeldruckkopf der vorliegenden Erfindung
mit nur einem einzigen Permanentmagneten ausgerüstet ist und
nicht mit einzelnen Permanentmagneten ausgerüstet zu werden
braucht, kann der Permanentmagnet nach dem Zusammenbau des
Punktmatrix-Nadeldruckkopfs zu einer gewünschten
Magnetisierungsintensität magnetisiert werden, indem der Punktmatrix-
Nadeldruckkopf in ein intensives Magnetfeld gebracht wird,
was das Herstellungsverfahren vereinfacht.
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Da der Punktmatrix-Nadeldruckkopf der vorliegenden Erfindung
mit einem einzigen Permanentmagneten ausgerüstet ist, können
die Anker auf einer einzigen Blattfeder gehalten sein.
Obwohl der Punktmatrix-Nadeldruckkopf der vorliegenden
Erfindung zusätzliche Teile, wie die Gegenpole, benötigt,
entfallen darüberhinaus zur Kostenverringerung Zwischenjoche
und Vorderjoche, die einzelne Bauteile ähnlich den einzelnen
Permanentmagneten des herkömmlichen
Punktmatrix-Nadeldruckkopfs sind, so daß der Punktmatrix-Nadeldruckkopf der
vorliegenden Erfindung mit geringeren Kosten hergestellt
werden kann.
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Da jedes der mit den Permanentmagneten nahe dem Gegenpol
ausgerüsteten Paare von Gegenpol und Kern zusätzlich zu
einem magnetischen Pfad, der den Gegenpol und den Anker
durchläuft, einen magnetischen Pfad aufweist, der den
Gegenpol und den Permanentmagneten durch den Anker
durchläuft, ist die magnetische Flußdichte im Anker erhöht, so
daß die auf den Anker wirkende magnetische Anziehungskraft
trotz des vergleichsweise großen Abstands zwischen dem
Permanentmagneten und der anziehenden Oberfläche des Kerns
vergrößert ist.
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Folglich wirkt die gleiche magnetische Anziehungskraft
sowohl auf die Anker, die den mit dem Permanentmagneten nahe
dem Gegenpol ausgerüsteten Paaren von Gegenpol und Kern
entsprechen, als auch auf diejenigen mit den
Permanentmagneten nahe dem Kern, so daß der Punktmatrix-Nadeldruckkopf
stabile Betriebseigenschaften aufweist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Figur 1 ist eine Schnittansicht eines herkömmlichen
Punktmatrix-Nadeldruckkopfs, Figur 2 ist eine Schnittansicht
entlang der Linie A-A in Figur 1, Figur 3 ist eine
perspektivische Ansicht eines wesentlichen Teils des herkömmlichen
Punktmatrix-Nadeldruckkopfs, Figur 4 ist eine Aufsicht eines
wesentlichen Teils eines erfindungsgemäßen Punktmatrix-
Nadeldruckkopfs in einer bevorzugten Ausführungsform, Figur
5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in Figur 4,
Figur 6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie C-C in
Figur 4, Figur 7 ist eine perspektivische Ansicht eines
wesentlichen Teils des Punktmatrix-Nadeldruckkopfs, Figur 8
ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des
Punktmatrix-Nadeldruckkopfs von Figur 7, Figur 9 ist eine
Schnittansicht eines wesentlichen Teils eines
erfindungsgemäßen Punktmatrix-Nadeldruckkopfs in einer anderen
Ausführungsform, Figur 10 ist eine Schnittansicht eines anderen
wesentlichen Teils des Punktmatrix-Nadeldruckkopfs, Figur 11
ist eine Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil des
Punktmatrix-Nadeldruckkopfs zeigt, bei dem ein Kopfrahmen
entfernt ist, Figur 12 ist eine Aufsicht eines wesentlichen
Teils des Punktmatrix-Nadeldruckkopfs, bei dem Anker, eine
Blattfeder und eine verbleibende metallische Platte entfernt
sind, und Figur 13 ist eine perspektivische Ansicht eines
wesentlichen Teils des Punktmatrix-Nadeldruckkopfs, bei dem
der Kopfrahmen entfernt ist.
BESTER WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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Figur 4 ist eine Aufsicht eines wesentlichen Teils eines
erfindungsgemäßen Punktmatrix-Nadeldruckkopfs einer ersten
Ausführungsform, Figur 5 ist eine Schnittansicht entlang der
Linie B-B in Figur 4, Figur 6 ist eine Schnittansicht
entlang der Linie C-C in Figur 4, Figur 7 ist eine
perspektivische Ansicht eines wesentlichen Teils des Punktmatrix-
Nadeldruckkopfs und Figur 8 ist eine auseinandergezogene
perspektivische Ansicht des Punktmatrix-Nadeldruckkopfs.
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Der Punktmatrix-Nadeldruckkopf weist, wie in den Figuren 5
und 6 gezeigt ist, zwei Arten von Kernen 35 auf, die in
einer radialen Anordnung abwechselnd angeordnet sind.
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Bezugnehmend auf die Zeichnungen ist folgendes gezeigt:
Anker 31, die an ihren Enden mit Drucknadeln 33 fest
ausgerüstet sind und an den freien Enden von Vorsprüngen einer
Blattfeder 32 zum Beispiel durch Laserschweißen befestigt
sind, ein im wesentlichen ringförmiger Permanentmagnet 34,
der in Richtung seiner Dickenabmessung magnetisiert ist, die
magnetischen Kerne 35, magnetische Gegenpole 36, eine
kreisförmige Grundplatte 37, die aus einem magnetischen
Material gebildet ist und die Kerne 35 und die Gegenpole 36
in einer abwechselnden kreisförmigen Anordnung festhält,
einen Abstandsring 38, an dem der Umfang der Blattfeder 32
befestigt ist, eine auf dem Permanentmagneten 34 angeordnete
Magnetplatte 39, die abwechselnd die Kerne 35 und die
Gegenpole 36 trägt, eine Schraube 40 zum
Miteinanderverbinden der Magnetplatte 39, des Permanentmagneten 34 und der
Grundplatte 37, eine Unterlegscheibe 40 a,
Erregungswicklungen 41, die jeweils um die Kerne 35 gewickelt sind, eine
verbleibende Platte 42, die zwischen den Kernen 35 und der
Blattfeder 32 und zwischen den Gegenpolen 36 und der
Blattfeder 32 angeordnet ist, um die Anker 31 und die oberen
Flächen der Kerne 35 zu schützen, und ein Kopfrahmen 43, der
den Umfang der Blattfeder 32 an dem Abstandsring 38
befestigt und eine Nadelführung 44 in einer korrekten Position
hält. Der Kopfrahmen 43 und die Grundplatte 37 sind an dem
Abstandsring 38 mit Schrauben 45 befestigt. Die Blattfeder
ist zwischen dem Deckrahmen 43 und dem Abstandsring 38
festgehalten.
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Löcher zum Aufnehmen der Kerne und Löcher zum Aufnehmen der
Gegenpole sind in einer kreisförmigen Anordnung in der
Grundplatte 37 abwechselnd ausgebildet. Die Kerne 35 sind in
jedes zweite Loch für die Kerne fest eingefügt, und die
Gegenpole, die den den eingefügten Kernen 35 benachbarten
Kernen entsprechen, sind in jedes zweite Loch für die
Gegenpole fest eingefügt.
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Löcher zum Aufnehmen der Kerne und Löcher zum Aufnehmen der
Gegenpole sind in einer kreisförmigen Anordnung in der
Magnetplatte 39 abwechselnd ausgebildet. Die Gegenpole 36,
die den an der Grundplatte 37 befestigten Kernen 35
entsprechen, und die Kerne 35, die den an der Grundplatte 37
befestigten Gegenpolen 36 entsprechen, sind in die
abwechselnden Löcher für die Kerne und die Gegenpole fest
eingefügt.
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Die Magnetplatte 39 und der Permanentmagnet 34 sind von
gleicher Form und sind mit Löchern und Aussparungen als
Freiräume für die an der Grundplatte 37 befestigten Kerne 35
und Gegenpole 36 ausgerüstet. Wenn der Permanentmagnet 34
und die Magnetplatte 37, die mit den Löchern und
Aussparungen ausgerüstet sind und die Kerne 35 und die Gegenpole 36
festhalten, koaxial mit Schrauben 45 an der Grundplatte 14
befestigt sind, so sind die Kerne 15 auf einem Kreis und die
Gegenpole 17 auf einem anderen Kreis angeordnet. Der
Punktmatrix-Nadeldruckkopf weist somit erste Magnetanordnungen
und zweite Magnetanordnungen auf, wobei die ersten
Magnetanordnungen jeweils aus dem an der Grundplatte 37
befestigten Kern 35 und dem an dem Permanentmagneten 34 befestigten
Gegenpol 36 bestehen, und wobei die zweiten
Magnetanordnungen jeweils aus dem an dem Permanentmagneten 34 befestigten
Kern und dem an der Grundplatte 37 befestigten Gegenpol
bestehen.
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Die auf der Grundplatte 37 vorgesehenen Kerne 35 und
Gegenpole 36 können einstückig mit der Grundplatte 27 ausgebildet
sein. Die auf der Magnetplatte 39 vorgesehenen Kerne 35 und
Gegenpole 36 können einstückig mit der Magnetplatte 39
ausgebildet sein.
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Die Blattfeder 32 ist auf dem Abstandsring 38 so angeordnet,
daß die jeweils auf den freien Enden der Vorsprünge der
Blattfeder 32 gehaltenen Anker 31 gegenüber den
entsprechenden Kernen 35 und Gegenpolen 36 gelegen sind. Die
verbleibende Platte 42 ist zwischen den Vorsprüngen der Blattfeder
32 und den Kernen 35 und zwischen den Vorsprüngen der
Blattfeder 32 und den Gegenpolen 36 angeordnet. Der
Kopfrahmen
ist auf dem Umfang der Blattfeder 32 angeordnet. Durch
den Kopfrahmen 43 geführte Schrauben 45 sind in die
Gewindelöcher des Abstandsrings 38 geschraubt, um die Blattfeder 32
und den Kopfrahmen 43 an dem Abstandsring 38 zu befestigen.
Somit sind alle Teile zum Aufbau des
Punktmatrix-Nadeldruckkopfs zusammengesetzt.
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In diesem Zustand sind die Spitzen der Drucknadeln 33 durch
die Drahtführung 44 in einer vorbestimmten Anordnung
gehalten.
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Jeder Anker 31 kann auf den entsprechenden Gegenpol 36
aufsetzen. Die verbleibende Platte 42 schützt die oberen
Flächen der Gegenpole 36, die Blattfeder 32 und die oberen
Flächen der Kerne 35. Selbst wenn die Anker 31 nicht auf die
entsprechenden Gegenpole 36 aufsetzen, schützt die
verbleibende Platte 42 die Berührungsflächen.
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Im folgenden wird die Arbeitsweise des so aufgebauten
Punktmatrix-Nadeldruckkopfs beschrieben.
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Wenn der Punktmatrix-Nadeldruckkopf nicht betätigt wird, ist
ein durch den Permanentmagneten 34 der zweiten
Magnetanordnung, bei der der Permanentmagnet 34 wie in Figur 5 gezeigt
angeordnet ist, erzeugter magnetischer Fluß in einem Pfad 46
eingeschlossen, der aus dem Kern 35, dem Anker 31, dem
Gegenpol 36 und der Grundplatte 37 besteht, wodurch der
Anker 31 gegen die Federkraft der Blattfeder 32 an den Kern
35 gezogen wird, wobei die Blattfeder 34 zum Speichern von
Energie verformt wird.
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Andererseits ist ein durch den Permanentmagneten 34 der
ersten Magnetanordnung, bei der der Permanentmagnet 34 wie
in Figur 6 gezeigt angeordnet ist, erzeugter magnetischer
Fluß in einem Pfad 47 eingeschlossen, der aus dem Gegenpol
36, dem Anker 31, dem Kern 35 und der Grundplatte 37
besteht, wodurch der Anker 31 an den Kern 35 gezogen wird.
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Die Polarität des in dem Pfad 16 eingeschlossenen
magnetischen Flusses und die des in dem Pfad 17 eingeschlossenen
Flusses sind einander entgegengesetzt.
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Wenn man, bezugnehmend auf Figur 7, die Drucknadeln 33 zum
Drucken selektiv antreibt, so wird die der gewählten
Drucknadel 33 entsprechende Erregungswicklung 41-b erregt, um
einen magnetischen Fluß einer durch einen Pfeil e
gekennzeichneten Polarität zu erzeugen, die der des
Permanentmagneten 34, dargestellt durch den Pfad 47, entgegengesetzt
ist. Außerdem durchläuft etwas von dem von der Wicklung 41-b
erzeugten magnetischen Fluß den benachbarten Anker 31-a und
den benachbarten Kern 35-a. Da die Polarität des durch die
Wicklung 41-b erzeugten magnetischen Flusses der des
magnetischen Flusses entgegengesetzt ist, der durch den
Permanentmagneten 34 erzeugt wird und den Anker 31-a und den Kern
35-a durchläuft, verringert etwas von dem durch die Wicklung
41-b erzeugten magnetischen Fluß den magnetischen Fluß, der
durch den Permanentmagneten 34 erzeugt wird und den Anker
31-a und den Kern 35-a durchläuft. Daher kann bei einer
simultanen Erregung der benachbarten Wicklungen 41-b und 41-
a für den normalen Druckbetrieb durch die Wicklung 41-a ein
kleinerer magnetischer Fluß f erzeugt werden, als derjenige,
der durch die Wicklung 41-a erzeugt werden muß, wenn nur die
Wicklung 41-a erregt wird. Dies verringert die
Stromverbrauchsrate des Punktmatrix-Nadeldruckkopfs.
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In dem Punktmatrix-Nadeldruckkopf werden die Kerne 35 zweier
verschiedener Bauarten verwendet, die auf die entsprechenden
Anker 31 jeweils unterschiedliche magnetische
Anziehungskräfte ausüben. Das heißt, daß eine magnetische
Anziehungskraft, die von demjenigen magnetischen Fluß auf den
entsprechenden Anker 31 ausgeübt wird, der in dem in Figur 6
gezeigten magnetischen Pfad eingeschlossen ist, kleiner ist
als diejenige, die von dem magnetischen Fluß auf den
entsprechenden Anker 31 ausgeübt wird, der in dem in Figur 5
gezeigten magnetischen Pfad eingeschlossen ist. Folglich
unterscheiden sich die Anker 31 in ihrem Betriebsverhalten
voneinander.
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Die Größe der auf den Anker 31 wirkenden magnetischen
Anziehungskraft hängt von der Größe des den Kern 35 und den
Anker 31 durchlaufenden magnetischen Flusses und von der
Größe des den Gegenpol 36 und den Anker 31 durchlaufenden
magnetischen Flusses ab, wobei sie hauptsächlich von der
Größe des ersteren abhängt. Die Größe des magnetischen
Flusses hängt von den Eigenschaften des Permanentmagneten,
der Güte und den magnetischen Widerständen der den
magnetischen Pfad bildenden Bauteile und dem Streufluß ab. Bei dem
in Figur 5 gezeigten magnetischen Pfad ist, verglichen mit
dem in Figur 6 gezeigten magnetischen Pfad, der
Permanentmagnet 34 unmittelbar unter dem Kern 35. Der Abstand
zwischen dem Permanentmagneten 34 und der dem Anker 31
zugewandten Endfläche des Kerns 35 ist bei ihm kürzer, und
nichts mit einem großen magnetischen Widerstand liegt
zwischen den Permanentmagneten 34 und dem Kern 35. Der
Streufluß ist daher bei ihm kleiner.
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Werden, mit anderen Worten, die jeweiligen Wicklungen der
benachbarten ersten und zweiten Magnetanordnungen simultan
erregt, so durchläuft der Streufluß der ersten
Magnetanordnung die zweite Magnetanordnung, um den von der Wicklung der
zweiten Magnetanordnung erzeugten magnetischen Fluß zu
vergrößern, und umgekehrt. Folglich werden die jeweiligen
induktiven Widerstände der Wicklungen vergrößert, um die
durch die Wicklungen fließenden Ströme zu verringern. Somit
können für den normalen Druckbetrieb durch die Wicklungen
geringere magnetische Flüsse erzeugt werden.
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Bei dem so aufgebauten Punktmatrix-Nadeldruckkopf wird der
Permanentmagnet 34 aus einem einzigen Stück verwendet, das
nach dem Zusammenbau des Punktmatrix-Nadeldruckkopfs
magnetisiert werden kann, was die Herstellungskosten verringert.
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Bei dem in Figur 6 gezeigten magnetischen Pfad sind der
Permanentmagnet 34 und der Kern 35 voneinander gesondert.
Der Streufluß ist daher groß. Da jedoch der Gegenpol 36 auf
dem Permanentmagneten 34 angeordnet ist und der Abstand
zwischen dem Permanentmagneten 34 und der zum Anker 31
gewandten Endfläche des Gegenpols 36 klein ist, ist die
magnetische Flußdichte in diesem Abschnitt hoch. Der
magnetische Pfad kann daher leicht gesättigt werden.
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Dementsprechend ist der magnetische Fluß in der Endfläche
des Kerns in dem magnetischen Pfad von Figur 5 größer als
der in der Endfläche des Kerns in dem magnetischen Pfad von
Figur 6, wohingegen die auf den Anker 31 wirkende
Anziehungskraft an der Endfläche des Gegenpols in dem
magnetischen Pfad von Figur 6 kleiner ist als die an der Endfläche
des Gegenpols in dem magnetischen Pfad von Figur 5.
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Im folgenden wird ein erfindungsgemäßer
Punktmatrix-Nadeldruckkopf einer zweiten Ausführungsform beschrieben.
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Figur 9 ist eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils des
Punktmatrix-Nadeldruckkopfs der zweiten Ausführungsform,
Figur 10 ist eine Schnittansicht eines anderen wesentlichen
Teils desselben Punktmatrix-Nadeldruckkopfs, Figur 11 ist
eine Aufsicht eines wesentlichen Teils desselben
Punktmatrix-Nadeldruckkopfs, bei dem ein Kopfrahmen entfernt
ist, Figur 12 ist eine Aufsicht eines wesentlichen Teils
desselben Punktmatrix-Nadeldruckkopfs, bei dem Anker, eine
Blattfeder und eine verbleibende metallische Platte entfernt
sind, und Figur 13 ist eine perspektivische Ansicht eines
wesentlichen Teils desselben Punktmatrix-Nadeldruckkopfs,
bei dem der Kopfrahmen entfernt ist.
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Bezugnehmend auf die Figuren 9 und 10 ist der
erfindungsgemäße Punktmatrix-Nadeldruckkopf, ähnlich dem herkömmlichen
Punktmatrix-Nadeldruckkopf, mit zwei Arten von Kernen 35 in
einer abwechselnden Anordnung ausgerüstet. Eine Vielzahl von
Gegenpolen 56-a und 56-b, die sich im Querschnitt
voneinander unterscheiden, sind abwechselnd um die kreisförmige
Anordnung der Vielzahl von Kernen 35 so angeordnet, daß sie
jeweils mit den Kernen 35 Paare bilden.
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Die Paare von Kern 35 und Gegenpol 35-a, von denen jedes mit
einem Permanentmagneten 34 unter dem Kern 35 ausgerüstet
ist, und die Paare von Kern 35 und Gegenpol 56-b, von denen
jedes mit dem Permanentmagneten 34 unter dem Gegenpol 56-b
ausgerüstet ist, sind abwechselnd angeordnet.
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Bei dem Paar von Kern 35 und Gegenpol 56-b, das mit dem
Permanentmagneten 34 unter dem Gegenpol 56-b ausgerüstet
ist, ist der Streufluß groß, da der Permanentmagnet 34
abseits von der Endfläche des Kerns 35 liegt. Daher ist die
auf einen Anker 31 ausgeübte magnetische Anziehungskraft
vergleichsweise klein.
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Ein Ankerjoch 51 ist am Umfang des Druckkopfs angeordnet, um
den den Anker 31 durchlaufenden magnetischen Fluß zu
vergrößern. Der Gegenpol 56-b bewirkt, daß der durch den
Permanentmagneten 34 erzeugte magnetische Fluß das Ankerjoch
51 entlang einem magnetischen Pfad 52 durchläuft. Die
Gegenpole 56-a, die einen magnetischen Pfad 46 definieren,
und die Gegenpole 56-b, die zwei magnetische Pfade 52 und 53
definieren, sind abwechselnd angeordnet. Die Gegenpole 56-b
sind auf dem Permanentmagneten 34 angeordnet.
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Das Ankerjoch 51 ist mit Vorsprüngen 54 ausgerüstet, die zu
den gegenüberliegenden Seiten der Anker 31 gerichtet sind,
um zu bewirken, daß der magnetische Fluß die Anker 31 durch
das Ankerjoch 51 durchläuft. Die Vorsprünge 54 sind nur für
die Anker 31 ausgebildet, die den auf den Permanentmagneten
34 angeordneten Gegenpolen 56-b entsprechen. Für die Anker
31, die den auf dem Permanentmagneten 34 angeordneten Kernen
35 entsprechen, ist kein Vorsprung ausgebildet.
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Bei dem Paar von Kern 35 und Gegenpol 56-a, bei dem der Kern
35 auf dem Permanentmagneten 34 angeordnet ist, ist der
durch den Permanentmagneten 34 erzeugte magnetische Fluß in
einem, wie in Figur 1 gezeigten magnetischen Pfad
eingeschlossen, der ähnlich dem magnetischen Pfad bei dem
herkömmlichen Punktmatrix-Nadeldruckkopf ist. Der durch den
Permanentmagneten 34 erzeugte magnetische Fluß ist in dem
das Ankerjoch 51 und den Anker 31 durchlaufenden
magnetischen Pfad 52 sowie in dem magnetischen Pfad 53
eingeschlossen, der dem des herkömmlichen Punktmatrix-Nadeldruckkopfs
entspricht, wodurch der den Anker 31 durchlaufende
magnetische Fluß vergrößert wird, um die auf den Anker 31
auszuübende magnetische Anziehungskraft zu vergrößern.
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Bei den obigen Ausführungsformen ist die Vielzahl von Kernen
innerhalb der Anordnung der Gegenpole so angeordnet, daß sie
mit den Gegenpolen Paare bilden. Die Kerne können jedoch
außerhalb der Anordnung der Gegenpole so angeordnet sein,
daß sie mit den Gegenpolen Paare bilden.
GEWERBLICHE VERWERTBARKEIT
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Der erfindungsgemäße Punktmatrix-Nadeldruckkopf ist zur
Verwendung bei einer Vorrichtung zur
Informationsverarbeitung geeignet, und zwar insbesondere bei einem Drucker zur
einfachen Hardcopy-Herstellung. Der
Punktmatrix-Nadeldruckkopf ist insbesondere geeignet zur Verwendung bei einem
seriellen Drucker, der mit einer geringen
Stromverbrauchsrate stabil arbeiten soll.