DE69115598T2

DE69115598T2 - Antriebsvorrichtung für Druckdrähte

Info

Publication number: DE69115598T2
Application number: DE1991615598
Authority: DE
Inventors: Yoshikiyo C O Seiko E Futagawa; Akio C O Seiko Epson Mitsuishi
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1990-08-21
Filing date: 1991-08-20
Publication date: 1996-08-01
Anticipated expiration: 2011-08-21
Also published as: EP0472407A1; EP0472407B1; DE69115598D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung, die nicht kostenaufwendig und dennoch in der Lage ist, die Ansteuerung von Drucknadeln eines Nadelpunktdruckers wirkungsvoll auszuführen, der Zeichen, Ziffern, Bilder usw. durch Punktdrucken darstellt.
Ein Beispiel einer Druckvorrichtung nach dem Stand der Technik wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. Fig. 1 ist eine vereinfachte Darstellung, die eine Ausführung zeigt, die in der japanischen offengelegten Patentbeschreibung Nr. 161,549 aus dem Jahr 1987 offenbart wird und vom Antragsteller erfunden wurde. Eine Spannung V&sub1; wird, wie dargestellt, über einen Kondensator 2 von einer nichtdargestellten Spannungsquelle aus über Eingangsanschluß 1 angelegt. An einem Anschluß des Kondensators 2 ist ein Spannungsregler 3 einschließlich eines Steueranschlusses 3a zur Steuerung der Erzeugung seiner Ausgangsspannung Vp angeschlossen. Parallel zu dem Spannungsregler 3 ist eine Reihenschaltung angeschlossen, die eine Diode 4, eine Spule 5, die eine nichtdargestellte Drucknadel ansteuert, sowie einen FET-Transistor 6 enthält, der den der Spule 5 von dem Spannungsregler 3 zugeführten Strom steuert. Der Gate-Elektrode 6a werden die Druckdaten zugeführt. Eine Diode 7 ist an eine Verbindungsstelle zwischen der Spule 5 und Transistor 6 angeschlossen. Die Diode 7 dient dazu, den durch in der Spule 5 gespeicherte elektromagnetische Energie erzeugten Strom zu dem Kondensator 2 zurückzuführen.
In Fig. 1 bezeichnet i&sub1; den Strom, der von dem Spannungsregler 3 durch die Spule 5 fließt, wenn der Transistor 6 im EIN-Zustand ist, während i&sub2; den Strom bezeichnet, der durch die Diode 4, Spule 5 und Transistor 6 fließt und durch die in der Spule 5 gespeicherte elektromagnetische Energie erzeugt wird, wenn der Spannungsregler 3 im AUS-Zustand ist. i&sub3; bezeichnet den Strom, der durch die in der Spule 5 gespeicherte elektromagnetische Energie erzeugt wird, wenn der Spannungsregler im AUS-Zustand und der Transistor 6 ebenfalls im AUS-Zustand ist.
Bei dieser Vorrichtung nach dem Stand der Technik nimmt, da der Spannungsregler 3 normalerweise vom Vorwiderstandssystem (dropper system) ist, bei dem eine Spannungsdifferenz V&sub1;-Vp groß ist, der Leistungsverbrauch des Reglers 3 selbst zu, so daß der Gesamtwirkungsgrad abnimmt. Das heißt, bei dem Vorwiderstandssystem verbraucht der Spannungsregler 3 eine hohe Leistung, die durch (V&sub1;-Vp)x i(Strom) ausgedrückt wird.
US-A-4 637 742 offenbart eine Nadelansteuerungsschaltung, die die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 aufweist. EP-A- 0306347 offenbart eine Zerhackeranordnung für eine Nadeldrukkeran steuerung.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Drucknadel-Ansteuerungsvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, den Leistungsverbrauch eines Druckersystems insgesamt zu verringern, indem der Spannungsregler als Zerhackereinrichtung ausgelegt wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine kostengünstige Drucknadel-Ansteuerungsvorrichtung zu schaffen, indem die Bauelemente des Druckers zusammen mit einem Druckkopf auf einem Wagen angebracht werden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine neuartige Drucknadel-Ansteuervorrichtung zu schaffen, bei der die Eingangsspannung für den Spannungsregler auf eine hohe Spannung eingestellt werden kann, so daß die in den Ansteuerungsschaltungen gespeicherte elektromagnetische Energie schnell zu einem Kondensator am Eingang des spannungsreglers zurückgeführt werden kann, um so eine hohe Energieausnutzung und eine hohe Ansprechgeschwindigkeit zu erreichen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Drucknadel-Ansteuerungsvorrichtung geschaffen, bei der eine Vielzahl von Drucknadeln, die auf einem Wagen eines Druckers angebracht sind, Druckdaten entsprechend angesteuert werden, wobei die Ansteuerungsvorrichtung umfaßt:
einen Spannungsregler, dem eine Gleichspannung zugeführt wird, und der eine Gleichspannung abgibt, die niedriger ist als die zugeführte Gleichspannung;
eine Vielzahl von Drucknadel-Ansteuerungsspulen, die jeweils durch die Ausgangsspannung des Spannungsreglers erregt werden;
eine Vielzahl von Schalteinrichtungen, die zwischen dem Spannungsregler und den Ansteuerungsspulen vorhanden sind und elektrische Verbindung zwischen selbigen öffnen und schließen;
Schaltbetätigungseinrichtungen, die die Vielzahl von Schalteinrichtungen in Reaktion auf die Druckdaten betätigen; und gekennzeichnet dadurch, daß
die Ansteuerungsvorrichtung des weiteren Einwegelemente umfaßt, die in den Ansteuerungsspulen gespeicherte elektromagnetische Energie zu einer Eingangsseite des Spannungsreglers zurückführen, und dadurch, daß
der Spannungsregler eine Zerhackereinrichtung enthält, die die Eingangsgleichspannung intermittierend zerhackt und die Ausgangsgleichspannung erzeugt, wobei der Spannungsregler des weiteren eine Glättungsspule und einen Kondensator umfaßt, die die zerhackte Ausgangsspannung des Spannungsreglers glätten, und wobei Leitungskonstanten der Glättungsspule und des Kondensators so festgelegt sind, daß die darin gespeicherte Energie geringer ist als die in den Ansteuerungsspulen gespeicherte elektromagnetische Energie.
In den beigefügten Zeichnungen ist:
Fig. 1 ein Schaltbild, das eine Drucknadel-Ansteuerungsvorrichtung nach dem Stand der Technik zeigt;
Fig. 2 ein Schaltbild, das eine Ausführung der erfindungsgemäßen Drucknadel-Ansteuerungsvorrichtung zeigt;
Fig. 3 ein Diagramm, das Wellenformen an verschiedenen Teilen eines bei der vorliegenden Erfindung eingesetzten Spannungsreglers zeigt;
Fig. 4 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Stromwellenformen und dem zeitlichen Ablauf der Ansteuerung der Drucknadel zeigt; und
Fig. 5 eine Perspektivansicht, die eine Einsatzmöglichkeit der erfindungsgemäßen Drucknadel-Ansteuerungsvorrichtung zeigt.
Eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben, bei der die gleichen Bezugszeichen und -buchstaben die gleichen Elemente wie in Fig. 1 kennzeichnen.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung sind über die Eingangseinschlüsse 1 parallel ein Kondensator 2 und ein Spannungsregler 10 vom Zerhackertyp geschaltet. Der Spannungsregler 10 wird durch einen Regler 10a und eine Glättungsschaltung 10b gebildet. Der Regler 10a besteht aus einem FET-Transistor 10, einem Transformator 13, der dem Transistor 11 über einen Vorspannungswiderstand 12 ein unterbrochenes Hochfrequenz- Steuersignal zuführt, sowie aus einer Steuerschaltung 14, die dem Transformator 13 beim Empfang einer Ausgangsspannung Vp, die über eine Leitung 14b zurückgeführt wird, ein Steuersignal zuführt. Es kann eine direkte Verbindung ohne den Transformator 13 verwendet werden, jedoch erhöht sich dadurch die für die Steuerung benötigte elektrische Energie. Die Glättungsschaltung 10b besteht aus einer Diode 15, einer Drossel 17 und einem Kondensator 16.
Mit dem Spannungsregler 10 sind Reihenschaltungen von Spulen 18-1 ... 18-n verbunden, die nicht dargestellte Drucknadeln ansteuern, sowie Spulenansteuerungsschaltungen 19-1 ... 19-n, denen die Ausgangsspannung des Spannungsreglers 10 zugeführt wird. Mit n Drucknadeln sind n Spulen 18-1 ... 18-n und n Spulenansteuerungsschaltungen 19-1 ... 19-n verbunden. Jede der Spulenansteuerungsschaltungen 19-1 ... 19-n wird durch einen Transistor 20 und eine Diode 21 gebildet. Die Kathodenelektroden von n Dioden 21 sind über eine Leitung 22 mit dem Kondensator 2 verbunden.
Die Steuerungsschaltung 14 ist über eine Leitung 14a mit einer Systemsteuerung 30 verbunden. Ein Drucksignalgenerator 31 ist zwischen die Systemsteuerung 30 und entsprechende Gate-Elektroden von n Transistoren 20 geschaltet. Der Drucksignalgenerator 31 besteht aus einem Schieberegister 31a, einer Latch- Schaltung 31b sowie einer Freigabeschaltung 31c.
Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung wird durch Spannung VDD von ungefähr 5 Volt angetrieben. Wenn eine Spannung V&sub1; von einer nichtdargestellten Spannungsquelle aus über die Eingangseinschlüsse 1 an den Kondensator 2 und die Konstantspannungsquelle 10 angelegt wird, erzeugt der Transistor 11 eine Ausgangsspannung mit unterbrochener Wellenform von einigen 10 KHz bis einigen MHz an seiner Ausgangsleitung A. Diese Ausgangsspannung wird durch die Glättungsschaltung lob geglättet, so daß eine Ausgangsspannung Vp erzeugt wird. Diese Ausgangsspannung Vp wird über die Leitung 14b zu der Steuerschaltung 14 zurückgeführt, so daß Schaltung 14 ein Steuersignal zum Transformator 13 leitet. Wenn keine Ausgangsspannung an der Ausgangsleitung A anliegt, würde der durch die in der Drossel 17 gespeicherte elektromagnetische Energie erzeugte Strom durch die in Reihe verbundenen Spulen 18-1 ... 18-n, die Spulenansteuerungsschaltung 19-1 ... 19-2 und Diode 15 geglättet.
Die zahnförmige Ausgangsspannung Vp würde durch die sogenannte Zerhackerwirkung geglättet. Wenn sich der Transistor 11 im EIN-Zustand befindet, beträgt sein Spannungsabfall weniger als 0,5 V, d.h., daß geringer Energieverlust vorliegt. Beim Vorwiderstandssystem ist jedoch der Energieverlust aufgrund des Unterschiedes zwischen den Spannungen V&sub1; und Vp groß. Normalerweise werden Bereiche ausgewählt, die Vp = 20-35 V und V&sub1; = 40-60 V entsprechen.
Die in Fig. 3 dargestellten Diagramme zeigen die Funktion des Spannungsreglers 10, wobei Kurve (a) ein EIN-AUS-Signal darstellt, das der Steuerschaltung 14 von der Systemsteuerung 3 über die Leitung 14a zugeführt wird, Kurve (b) das unterbrochene Steuersignal zeigt, das dem Transistor 11 zugeführt wird, und Kurve (c) die Wellenform der Ausgangsspannung Vp darstellt. Die Anstiegszeit tr und die Abfallzeit tf sollten jeweils mehrere Mikron betragen, da die Anstiegszeit und die Abfallzeit ausreichend geringer sein sollte als ungefähr 200 µs der Ansteuerungsperiode der Drucknadeln.
Wenn der Systemsteuerung 30 von außen eine Druckinformation zugeführt wird, sendet sie ein EIN-AUS-Signal über die Leitung 14a an den Spannungsregler 10. Die Systemsteuerung 30 sendet darüber hinaus ein Druckinformationssignal, ein Schiebetakt-, ein Latch-Impuls- sowie ein Freigabesignal über Leiter 30a an den Drucksignalgenerator 31. Die Systemsteuerung 30 erzeugt, obwohl nicht dargestellt, andere Steuersignale zur Steuerung anderer Mechanismen des Druckers.
Bei Zuleitung der verschiedenen oben beschriebenen Signale schiebt das Schieberegister 31a des Drucksignalgenerators 31 das von der Systemsteuerung 30 zugeführte Druckdatensignal sequentiell und speichert das Signal. Die Latch-Schaltung 31b hält die gesteuerten Druckdaten, und die Freigabeschaltung 31c führt den Spulenansteuerungsschaltungen 19-1 ... 19-n über Leitungen 31d-1 ... 31d-n gespeicherte Druckdaten zu.
Das Verfahren der Ansteuerung der Drucknadeln wird unter Bezugnahme auf die in Fig. 4 dargestellten Diagramme beschrieben, wobei Kurve (a) die Ausgangswellenform des Spannungsreglers 10 zeigt, Kurve (b) die EIN-Zeit deg Transistors 20 zeigt, Kurve (c) den durch die Spulen 18-1 ... 18-n fließenden Strom zeigt. Die Kurve (c) zeigt, daß die Drucknadel zur Erzeugung von Punkten auf einem Aufzeichnungspapier angesteuert wird, bevor Strom i&sub2; endet. Der Buchstabe i&sub1; bezeichnet den von dem Spannungsregler 10 zu dem Transistor 20 fließenden Strom.
Durch die in den Ansteuerungsspulen 18 gespeicherte elektromagnetische Energie wird der Fluß von Strom i&sub2; bewirkt, der durch eine durch den Transistor 20, die Diode 15 und Drossel 17 gebildete Schleife fließt. Die in den Spulen 18 gespeicherte elektromagnetische Energie bewirkt, daß Strom i&sub3; fließt, der dem Strom am Ende des Stroms i&sub2; entspricht (d.h., zu dem Zeitpunkt, zu dem der Transistor 20 in die AUS-Stellung geschaltet wird). Der Strom i&sub3; fließt durch eine aus der Diode 21, dem Kondensator 2, der Diode 15 und der Drossel 17 bestehende Schleife, so daß Energie zu dem Kondensator 2 zurückgeführt und so der Wirkungsgrad der Ansteuerung der Drucknadel verbessert wird.
Im folgenden werden Gleichungen hergeleitet, die für die Ströme i&sub1;, i&sub2; und i&sub3; stehen. In den folgenden Gleichungen stehen R bzw. L für den Widerstand und die Induktivität der Spulen 18, und Spannungsabfälle der Dioden 15 und 21 sowie des Transistors 20 werden vernachlässigt.
i&sub1; = Vp/R (1-EXP(-t/t&sub0;)) ... (1)
i&sub2; = i&sub2;&sub0; EXP(-t/t&sub0;) ... (2)
i&sub3; = (i&sub3;&sub0;+V&sub1;/R) EXP(-t/t&sub0;)-V&sub1;/R ... (3)
wobei t = Zeit, i&sub2;&sub0; und i&sub3;&sub0; Endwerte der Ströme i&sub1; bzw. i&sub2; zei gen, t&sub0; = L/R und EXP eine Abkürzung für Exponential ist.
Mit diesem Verfahren der Ansteuerung der Drucknadel läßt sich eine einzigartige Ausnützung der in der Spule 18 gespeicherten elektromagnetischen Energie erreichen. Mit diesem Ansteuerungsverf ahren ist es möglich, die dem Spannungsregler 10 zugeführte Energie im Vergleich zu anderen Ansteuerungsverfahren um ungefähr 30 bis 40% zu verringern. Es ist vorteilhaft, den Strom i&sub3; schnell zu löschen, um das Frequenzverhalten der Drucknadel zu verbessern.
Aus der obenstehenden Gleichung kann die Zeit t&sub3;, zu der der Strom i&sub3; Null wird, wie folgt dargestellt werden:
t&sub3; = -t&sub0; log[V&sub1;/(Ri&sub3;&sub0;+V&sub1;)] (4)
Diese Gleichung zeigt, daß t&sub3; kleiner werden kann, wenn V&sub1; zunimmt. Da Vp auch dann konstant ist, wenn V&sub1; erhöht wird, ändert sich der Leistungsverbrauch nicht bemerkenswert, da der Spannungsregler 10 vom Zerhackertyp ist. Das heißt, die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß eine schnelle Ansprechcharakteristik erreicht wird, indem der Leistungsverbrauch verringert wird.
Die anderen Ansteuerungsverfahren, die durch die Kurven (d), (e) und (f) in Fig. 4 dargestellt sind, werden im folgenden beschrieben. Kurve (d) zeigt die Ausgangsspannung Vp des Spannungsreglers 10, während die Kurve (e) die EIN-Zeit des Transistors zeigt. Die hintere Hälfte der Kurve (e) wird von dem Drucksignalgenerator 31 gesteuert zerhackt. Dadurch wird der durch die Spule 18 fließende Strom mit Kurve (f) dargestellt. Auch in diesem Fall ist es möglich, die Drucknadel wirkungsvoll anzusteuern. Es versteht sich, daß die Anzahl der Windungen der Spule 18 verringert werden kann, um die Induktivität derselben zu verringern und so die Stromanstiegszeit zu verkürzen.
Die Drucknadel-Ansteuerungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eignet sich zum Einsatz bei einem Seriendrucker. Die Anzahl n der Drucknadeln beträgt vorzugsweise ungefähr 8 bis 48. Die Ansprechfrequenz beträgt 1-4 KHz, der Spitzenwert des Stromes i&sub1; beträgt ungefähr 0,5-2 A, und die Ansteuerungsenergie der Druckdrähte beträgt ungefähr 3-6 mJ in einem Zyklus.
Ein Beispiel für einen Drucker, bei dem die Drucknadel-Ansteuerungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, ist in Fig. 5 dargestellt. Bei diesem Drucker ist ein Druckkopf 42, der mit n Drucknadeln und n Spulen 18-1 ... 18-n versehen ist, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, auf einem Wagen 43 befestigt. Ein Druckdatensignal, ein Schiebetaktimpuls-, ein Latch-Impuls-, sowie ein Freigabesignal werden dem Druckkopf 42 von der Steuerkarte 47 über ein Kabel 46 zugeführt. Beim Empfang dieser Signale wird der Druckkopf 42 auf einem Riemen 44, der durch Riemenscheiben 45a und 45b angetrieben wird, nach links oder rechts bewegt, um Zeichen oder Punkte auf ein Aufzeichnungspapier 41 auf zudrucken, das um eine Walze 40 herum gerollt ist. Ein Farbband sowie ein Elektromotor, der die Riemenscheiben antreibt, sind in Fig. 5 nicht dargestellt.
Die Anzahl der in dem Kabel 46 enthaltenen Leiter ist normalerweise größer als (n+1), das die Summe n aus der Anzahl der Spulen 18-1 ... 18-n, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, sowie einem gemeinsamen Leiter für die Spulen darstellt. Wenn die Anzahl der Spulen groß ist, ist das Kabel 46 in 2 bis 4 Teilkabel unterteilt. In diesem Fall erhöhen sich nicht nur die Kosten, sondern auch die auf den Antriebsmotor wirkende Last nimmt zu.
Aus diesem Grund werden die Ansteuerungsschaltungen 19-1 ... 19-n und der Drucksignalgenerator 31 gemeinsam auf dem Wagen 43 angebracht, um die Anzahl der Kabel und der darin enthaltenen Leiter zu verringern.
Durch diesen Aufbau läßt sich die Anzahl der Leiter des Kabels auf die Summe der Leiter 30a, 22, eine gemeinsame Leitung zu den Spulen 18-1 ... 18-n VDD und GND (geerdete Leitung) verringern.
Da die Anzahl von in dem Leiter 30a enthaltenen Drähten vier beträgt, um ein Druckdatensignal, einen Schiebetaktimpuls, einen Latch-Impuls sowie ein Freigabesignal zu übertragen, beträgt die Gesamtzahl der Leiter mindestens 9. Wenn die Anzahl n von Spulen 18-1 ... 18-n 48 entspricht, beträgt die Mindestanzahl der Leiter normalerweise 49, jedoch läßt sich bei der eben beschriebenen verbesserten Konstruktion die erforderliche Anzahl der Leiter auflediglich 9 verringern.
Bei der Analyse der durch die Ansteuerungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verbrauchten Energie kommt man zu folgendem Ergebnis: der Kupferverlust der Spulen 18-1 ... 18-n beträgt 60-80%, der Eisenverlust des elektromagnetischen Kreises der Spulen 18-1 ... 18n beträgt 5-15%, die in eine mechanische Energie einschließlich einer Punktherstellungsenergie umgewandelte Energie beträgt 5-10%, und die durch solche Schaltungselemente wie Transistoren und dergleichen verbrauchte Energie beträgt ungefähr 5%.
Der Eisenverlust des elektromagnetischen Kreises kann leicht verringert werden, indem der Magnetkreis aus laminierten Eisenblechen oder Ferrit hergestellt wird, wodurch darüber hinaus der Wirkungsgrad bei der Ansteuerung der Drucknadel verbessert wird.
Bei der Umsetzung der Erfindung in die Praxis erreicht, wenn die Anzahl der Drucknadeln 48 beträgt, und wenn der Spitzenwert von i&sub1; 1 A beträgt, der Gesamtspitzenstrom 48 A. In einem derartigen Fall kann nicht immer ein stabiler Schaltvorgang des in Fig. 2 dargestellten Spannungsreglers 10 erreicht werden. In diesem Fall kann, indem die Anzahl der Spulen in vier Gruppen unterteilt wird, die jeweils aus 12 Spulen bestehen, indem vier Spannungsregler 10 vorgesehen werden und diese Spannungsregler im Zeitteilbetrieb angesteuert werden, der Spitzenstrom jedes Spannungsreglers 10 auf 12 A (48A/4) verringert werden. Die Beschränkung des Spitzenstroms trägt zur Verringerung der Last einer nichtdargestellten Spannungsquelle an der Eingangsseite des Spannungsreglers 10 bei. Darüber hinaus ist es auch möglich, den Spannungsabfall der Leitung aufgrund des Widerstandes und der Induktivität der Verdrahtungen zu verringern, so daß den Drucknadeln stabile Ansteuerungsenergie zugeführt werden kann.
Beispiele für die konkreten Werte der Bauelemente der vorliegenden Erfindung und Einstellbedingungen der Elemente werden im folgenden beschrieben.
Es wird davon ausgegangen, daß V&sub1; = 60 V, Vp = 20 V, die Induktivität L&sub1; der Drossel 17 10&supmin;&sup4;H, die Kapazität C des Kondensators 16 10&supmin;&sup7; F, die Äquivalenzinduktivität L&sub2; der Spulen 18-1 ... 18-n 2,4 x 10&supmin;³H betragen, und daß der Äquivalenzwiderstand R 12 Ohm beträgt. Des weiteren wird davon ausgegangen, daß Spannungsaufbaugleichungen VR1 und VR2 sind, wenn Strom nur einmal bzw. 12 mal durch die Spulen 18-1 ... 18-n geleitet wird.
VR1 = 60 - 2.4 exp(α&sub1;t) - 57.6 {cos (ω&sub1;t) + 9.3 x 10&supmin;&sup4; sin(ω&sub1;t)} exp(β&sub1;)
wobei α&sub1; = 4.8 x 10³, β&sub1; = -1.0 x 10², ω&sub1; = 3.23 x 10&sup5;
VR2 = 60 - 20 exp(α&sub2;t) - 40 { cos (ω&sub2;t) + 6.45 x 10&supmin;³ sin(ω&sub2;t) } exp(β&sub2;t)
wobei α&sub2; = -3.33 x 10³, β&sub2; = -8.33 x 10², ω&sub2; = 3.87 x 10&sup5;
Diese Gleichungen zeigen, daß die Anstiegszeit, in der die Spannung Vp des Spannungsreglers 10 20 V erreicht, durch die Anzahl der Spulen 18-1 ... 18-n nicht stark beeinflußt wird, sondern daß sich die Spannung Vp in nur wenigen µs aufbaut.
Wenn man davon ausgeht, daß die Abbauspannungen zum Zeitpunkt der Unterbrechung VF1 und VF2 am Ende eines Intervalls sind, in dem die Ausgangsspannung Vp auf einem konstanten Wert von 20 V gehalten wird, und daß der Ausgangswert i&sub0; = 1 A für eine der Spulen 18-1 ... 18-n beträgt, erhalten wir:
VF1 = - 2.38 exp(α&sub1;t) + 22.38 { cos(ω&sub1;t) - 1.6 x 10&supmin;³ sin(ω&sub2;t) } exp(β&sub1;t)
wobei α&sub1; = -4.3 x 10³, β&sub1; = -1.0 x 10², ω&sub2; = 3.23 x 10&sup5;
VF2 = -24 exp(α&sub3;t) + 44 {cos(ω&sub2;t) -2.5 x 10&supmin;³ sin(ω&sub2;t}) exp(β&sub2;t)
wobei α&sub2; = -3.33 x 10³, β&sub2; = -8.33 x 10², ω&sub2; = 3,87 x 10&sup5;
VF1 und VF2 sind einander nahezu gleich und werden durch die Anzahl der Spulen 18-1 ... 18-n nicht beeinflußt.
Diese Gleichungen zeigen, daß die Aufbau- und die Abbaueigenschaften des Spannungsreglers 10 nicht von der Anzahl von Erregungen der Spulen 18-1 ... 18-n abhängen, so daß kein Unterschied zwischen den Energien für Druckpunkte besteht, wodurch ein qualitativ hochwertiger Druck gewährleistet ist.
Bei den oben beschriebenen Beispielen wurden die Werte der Bauelemente unter der Voraussetzung festgesetzt, daß L&sub1; = 10&supmin;&sup4;H < 2,4 x 10&supmin;³/12 = 2 x 10&supmin;&sup4;, daß 1/2CVp² = 1/2 x 10&supmin;&sup7; x 10² > 1/2 L&sub2;i&sub0;² = 1/2 x 2,4 x 10&supmin;³ x 1² gilt. Das heißt, es wurden verschiedene Bedingungen so festgelegt, daß die in der in Fig. 2 dargestellten Glättungsschaltung 10b gespeicherte Energie ausreichend kleiner ist als die Energie 3 mJ - 5 mJ, die zur Erregung der Spulen 18-1 ... 18-n benötigt wird, wobei J Joule bedeutet.
Die Zerhackerfrequenz f wird wie folgt bestimmt. Die von dem Spannungsregler 10 zugeführte elektrische Energie wird durch PS = 1/2L&sub1;i²f ausgedrückt, wobei davon ausgegangen wird, daß diese elektrische Energie größer ist als die Energie Vpi&sub0;n, die durch die Spulen 18-1 ... 18-n verbraucht wird. Geht man davon aus, daß n = 12, i&sub0; = 1A, Vp = 20 V, L&sub1; = 10&supmin;&sup4;H und i = ni&sub0;, wie dies durch zwei obenstehende Gleichungen bestimmt wurde, sollte f größer sein als ein Wert, der durch eine Gleichung f > Vp i&sub0; n/½/2L&sub1;i² = 34 KHz ausgedrückt wird. Des weiteren sollte f den Aufbau- und Abbaueigenschaften des Spannungsreglers 10 genügen. In verschiedenen oben beschriebenen Gleichungen finden sich Produkte des Dämpfungsausdrucks von EXPONENTIAL und eines SINUS-Schwingungsausdrucks. Demzufolge liegt, ausgehend von der Konstante ω&sub1;, bei Verwendung der oben erwähnten Werte der Bauelemente die Zerhackerfrequenz f vorteilhafterweise über 1 MHz, wodurch eine vorgegebene Aufbaukennlinie der Konstantspannungsquelle sowie die flache Kennlinie im Normalzustand gewährleistet ist.
Darüber hinaus ist es, wenn die Zerhackerfrequenz ausreichend hoch ist, möglich, den Wert der Drossel 17 und des Kondensators 16 der Glättungsschaltung 10b so zu verringern, daß das Volumen der Drucknadel-Ansteuerungsvorrichtung verkleinert werden kann und auch ihre Herstellungskosten verringert werden können. Die vorliegende Erfindung ist somit durch die Einstellung der Werte der Bauelemente gekennzeichnet.
Erfindungsgemäß kann, wie oben beschrieben, da ein EIN-AUS- Zerhackersystem zur Ansteuerung von Drucknadeln mit einer Ansteuerungsschaltung mit hohem Wirkungsgrad sowie die Konstantspannungsquelle eingesetzt werden, die dem Drucker eine Betriebsenergie zuführt, der Betriebswirkungsgrad der Vorrichtung verbessert werden. Darüber hinaus kann, da es möglich ist, den Eingangsspannungsregler auf einen hohen Wert einzustellen, die in den Spulen gespeicherte Energie schneller zurückgeführt werden, so daß ein hoher Energiewirkungsgrad sowie eine schnelle Ansprechcharakteristik erreicht werden.
Die Erfindung kann in anderen speziellen Formen ausgeführt werden, ohne von den grundlegenden Eigenschaften derselbe abzuweichen. Die vorliegende Ausführung ist daher in jeder Hinsicht als veranschaulichend und nicht als einschränkend anzusehen, wobei der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und nicht durch die obenstehende Beschreibung angegeben wird, und alle Veränderungen, die in die Bedeutung und den Bereich der Äquivalenz der Ansprüche fallen, somit darin eingeschlossen sind.

Claims

1. Drucknadel-Ansteuerungsvorrichtung, bei der eine Vielzahl von Drucknadeln, die auf einem Wagen eines Druckers angebracht sind, Druckdaten entsprechend angesteuert werden, wobei die Ansteuerungsvorrichtung umfaßt:

einen Spannungsregler (10), dem eine Gleichspannung zugeführt wird, und der eine Gleichspannung abgibt, die niedriger ist als die zugeführte Gleichspannung;

eine Vielzahl von Drucknadel-Ansteuerungsspulen (18-1 ..., 18-n), die jeweils durch die Ausgangsspannung des Spannungsreglers (10) erregt werden;

eine Vielzahl von Schalteinrichtungen (19-1, ..., 19-n), die zwischen dem Spannungsregler (10) und den Ansteuerungsspulen (18-1, ..., 18-n) vorhanden sind und elektrische Verbindung zwischen selbigen öffnen und schlie-

Schaltbetätigungseinrichtungen (31), die die Vielzahl von Schalteinrichtungen (19-1, ..., 19-n) in Reaktion auf die Druckdaten betätigen; und gekennzeichnet dadurch, daß

die Ansteuerungsvorrichtung des weiteren Einwegelemente (21) umfaßt, die in den Ansteuerungsspulen (18-1, ..., 18-n) gespeicherte elektromagnetische Energie zu einer Eingangsseite des Spannungsreglers (10) zurückführen, und dadurch, daß

der Spannungsregler (10) eine Zerhackereinrichtung (10a) enthält, die die Eingangsgleichspannung intermittierend zerhackt und die Ausgangsgleichspannung erzeugt, wobei der Spannungsregler (10) des weiteren eine Glättungsspule (17) und einen Kondensator (16) umfaßt, die die zerhackte Ausgangsspannung des Spannungsreglers (10) glätten, und wobei Leitungskonstanten der Glättungsspule(17) und des Kondensators (16) so festgelegt sind, daß die darin gespeicherte Energie geringer ist als die in den Ansteuerungsspulen (18-1, ..., 18-n) gespeicherte elektromagnetische Energie.

2. Drucknadel-Ansteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, die des weiteren eine Einrichtung (30) zum Ansteuern des Spannungsreglers in einem vorgegebenen Zeitablauf umfaßt.

3. Drucknadel-Ansteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Schaltbetätigungseinrichtungen (31) eine Einrichtung enthalten, die in einem Abschnitt eines Intervalls, in dem die elektrische Verbindung durch entsprechende Schalteinrichtungen geschlossen wird, Zerhackerfunktion der entsprechenden Schalteinrichtungen ausführt.

4. Drucknadel-Ansteuerungsvorrichtung nach einem dere vorangehenden Ansprüche, wobei die Ansteuerungsspulen (18-1, ..., 18-n), die Schalteinrichtungen (19-1, ..., 19-n), die Schaltbetätigungseinrichtungen (31) und die Einwegelemente (21) auf dem Wagen angebracht sind.

5. Drucknadel-Ansteuerungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zerhackereinrichtung (10a) des Spannungsreglers (10) einen Transistor (11) umfaßt.