EP0384095B1 - Matrixnadeldruckkopf der vorgespannten Bauart - Google Patents
Matrixnadeldruckkopf der vorgespannten Bauart Download PDFInfo
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- EP0384095B1 EP0384095B1 EP89730039A EP89730039A EP0384095B1 EP 0384095 B1 EP0384095 B1 EP 0384095B1 EP 89730039 A EP89730039 A EP 89730039A EP 89730039 A EP89730039 A EP 89730039A EP 0384095 B1 EP0384095 B1 EP 0384095B1
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- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/22—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of impact or pressure on a printing material or impression-transfer material
- B41J2/23—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of impact or pressure on a printing material or impression-transfer material using print wires
- B41J2/27—Actuators for print wires
- B41J2/28—Actuators for print wires of spring charge type, i.e. with mechanical power under electro-magnetic control
Definitions
- the invention relates to a matrix needle printhead of the pretensioned type with a base plate made of soft magnetic material, an annular permanent magnet arranged thereon, a spacer ring made of soft magnetic material, a spring clamped radially on the outside, to each of which an armature body is fastened radially on the inside, each against the core of one each arranged on the base plate electromagnetic coil can be biased, the magnetic flux generated by the permanent magnet can be canceled or displaced by energizing the electromagnetic coil and the armature body, to which a pressure element is attached, can be fired against a call drawing medium and, moreover, the main magnetic flux circuit formed via the permanent magnet, if applicable a secondary magnetic flux circuit is formed via a short-circuit body, with each electromagnetic coil being partially or completely surrounded on its circumference by means of soft magnetic materials and thereby against the magnetic field of neighboring elec Romagnetspulen is shielded (DE-A-31 10 798; DE-A-36 44 185).
- Such a matrix needle printhead which is generally equipped with a permanent magnet in a manner differing from the hinged armature type, brings about a first main magnetic flux circuit via the core of the electromagnetic coil, the armature body or armature, the spacer ring, the permanent magnet, the base plate and back.
- This optimization of the holding force of the permanent magnet can now be set according to the known proposal by a magnetic property of the shunt ring such that the magnetic resistance of the adjusting yoke increases with increasing temperature of the adjusting yoke (shunt ring).
- the present invention is therefore not based on the calling of the two known solutions, i.e. the optimization of the holding force, but the new call to avoid influencing the performance of two adjacent electromagnetic coils of the permanent magnet / electromagnet system.
- the object is achieved according to the invention in that all of the electromagnetic coils are encapsulated by means of a flowable mass of magnetically non-conductive material, into which the soft magnetic particles are mixed.
- the soft magnetic materials act as resistors for neighboring electromagnetic fields, so that the previous field weakening can be eliminated as far as possible and thus the reduction in performance no longer occurs or an increase in performance by the aforementioned 30% can be achieved.
- a partition made of soft magnetic material is arranged between every two solenoid coils.
- Such a partition can e.g. can be easily manufactured together with the base plate as a one-piece sintered piece.
- Complete shielding is achieved in that at least one is surrounded by adjacent electromagnetic coils by means of a ring made of soft magnetic material.
- Another possibility to rule out the mutual influence of the magnetic fields is formed by the additionally applicable improvement that diametrically opposed electromagnetic coils are shielded from one another by means of a core ring or by means of core ring segments which are concentric or in elliptical shape to the printhead center axis.
- a matrix needle pressure head of the pretensioned type has a base plate 1 made of soft magnetic material, an annular permanent magnet 2, a spacer ring 3, also made of soft magnetic material, and a spring 4 for each pressure element 4a, a mounting plate 5, one on the spring, which is clamped radially on the outside 4 attached armature body 6, which can be tightened against a core 7 of an electromagnetic coil 8 with the help of the permanent magnet 2.
- the main magnetic flux circuit 9 is canceled.
- the energization of the electromagnetic coil 8 thus abolishes the force of the permanent magnet 2 and the bias energy stored in the spring 4 becomes free for the firing of the pressure element 4a.
- An air gap 10 is temporarily created between the core 7 and the armature body 6.
- a shunt magnetic circuit is not drawn because it is not required for understanding the invention.
- each electromagnetic coil 8 is surrounded on its circumference 8a by means of soft magnetic materials (for example soft iron, steel with a low carbon content) 11, as shown by Partitions 12 arranged on both sides can be made of soft iron, for example.
- soft magnetic materials for example soft iron, steel with a low carbon content
- an electromagnetic coil 8 is surrounded by a ring 13 made of soft magnetic material.
- a third exemplary embodiment shows that all of the electromagnetic coils 8 are encapsulated with a flowable mass 14 made of magnetically non-conductive material, with mass 14 e.g. Soft iron powder or ferromagnetic powdered materials are mixed in and distributed.
- Another measure for shielding external magnetic fields form a core ring or core ring segments 15, which are arranged concentrically to the printhead center axis 16 (see FIGS. 7 and 8).
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- Impact Printers (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft einen Matrixnadeldruckkopf der vorgespannten Bauart mit einer Grundplatte aus weichmagnetischem Werkstoff, einem darauf angeordneten ringförmigen Dauermagneten, einem Distanzring aus weichmagnetischem Werkstoff, einer jeweils radial außen eingespannten Feder, an der radial innen jeweils ein Ankerkörper befestigt ist, der jeweils gegen den Kern einer jeweils auf der Grundplatte angeordneten Elektromagnetspule vorspannbar ist, wobei der durch den Dauermagneten erzeugte Magnetfluß durch Bestromen der Elektromagnetspule aufhebbar bzw. verdrängbar und der Ankerkörper, an dem ein Druckelement befestigt ist, gegen einen Rufzeichnungsträger abschießbar ist und wobei zudem über den Dauermagneten gebildeten Hauptmagnetflußkreis ggf. ein Nebenmagnetflußkreis über einen Kurzschlußkörper gebildet ist, wobei jede Elektromagnetspule an ihrem Umfang teilweise oder ganz mittels weichmagnetischen Werkstoffen umgeben und dadurch gegen das Magnetfeld benachbarter Elektromagnetspulen abgeschirmt ist (DE-A-31 10 798; DE-A-36 44 185).
- Ein derartiger Matrixnadeldruckkopf, der im allgemeinen abweichend von der Klappankerbauart mit einem Dauermagneten ausgerüstet ist, bewirkt über den Kern der Elektromagnetspule, über den Ankerkörper bzw. Anker, den Distanzring, den Dauermagneten, die Grundplatte und zurück einen ersten Hauptmagnetflußkreis.
- Es ist schon vorgeschlagen worden (DE 31 10 798), zur Optimierung des Hauptmagnetflußkreises einen parallelen Widerstand, der aus einem Kurzschlußkörper gebildet wird, als einen Nebenmagnetflußkreis zu schaffen, der den Hauptmagnetflußkreis auf eine Intensität reduziert, so daß eine geringe Bestromung (Ampere-Windungszahl) der Elektromagnetspule ausreicht, um das Magnetfeld des Dauermagneten vollends aufzuheben, d.h. den an der Feder befestigten Ankerkörper, an dem sich ein Druckelement befindet, abzuschießen, so daß das Druckelement auf dem Papier einen Punkt erzeugt.
- Diese sogenannte Optimierung der Feldlinienführung läßt das Produkt aus Stromstärke mal Windungszahl sinken, so daß entweder mit geringerer Stromstärke oder mit geringerer Windungszahl des Kupferdrahtes oder mit etwas weniger verringerter Stromstärke und weniger verringerter Windungszahl konstruiert werden kann. Hierbei schlägt eine verringerte Stromstärke durch reduzierte Verlustwärme zu Buche.
- Diese Optimierung der Haltekraft des Dauermagneten kann nunmehr nach dem bekannten Vorschlag durch eine magnetische Eigenschaft des Nebenschlußringes derart eingestellt werden, daß der magnetische Widerstand des Einstelljoches mit steigender Temperatur des Einstelljoches (Nebenschlußringes) zunimmt.
- Ein anderer bekannter Vorschlag (DE-Patent 36 44 185), der sich ebenfalls mit der Optimierung der Haltekraft beschäftigt, löst das Optimierungsproblem dadurch, daß die Dicke des Nebenschlußringes in Abhängigkeit des Hauptschlußmagnetkreises mit dem Dauermagneten variabel ist und zur Abstimmung auf den Arbeitspunkt ein Nebenschlußring mit der entsprechenden Dicke eingesetzt ist.
- Aufgrund langjähringer Erfahrungen in der Praxis und aufgrund von Versuchen wurde jedoch festgestellt, daß die Leistungsfähigkeit eines vorgespannten Systems Dauermagnet/Elektromagnet nicht nur von der Optimierung der Haltekraft des Dauermagneten abhängig ist, sondern daß die gleichzeitige Bestromung zweier benachbarter oder mehrerer Elektromagnetspulen wegen des gleichzeitigen Abdruckens zweier Druckpunkte in einem Schriftzeichen, wie z.B. in einem Buchstaben "E", "F" und anderen, zu einer gegenseitigen Durchflutung mehrerer Elektromagnetfelder führt, bei der benachbarte Magnetfelder gegensinnig wirken und zu einer wesentlich schlechteren Aufhebung bzw. Verdrängung des Magnetfeldes führen. Es wurde gemessen, daß die Druckschnelligkeit durch diese gegenseitige Beeinflussung der Magnetfelder um ca. 30 % absinkt.
- Der vorliegenden Erfindung liegt daher nicht die Rufgabe der beiden bekannten Lösungen zugrunde, d.h. die Haltekraft-Optimierung, sondern die neue Rufgabe, die leistungsmindernde Beeinflussung zweier benachbarter Elektromagnetspulen des Dauermagnet/Elektromagnet-Systems zu vermeiden.
- Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sâmtliche Elektromagnetspulen mittels einer fließsfähigen Masse aus magnetisch nicht leitendem Werkstoff in die weichmagnetische Partikel eingemischt sind umgossen ist. Die weichmagnetischen Werkstoffe wirken für benachbarte Elektromagnetfelder als Widerstände, so daß die bisherige Feldschwächung weitestgehend beseitigt werden kann und somit die Leistungsverminderung nicht mehr auftritt bzw. eine Leistungssteigerung um die erwähnten 30 % erreicht werden kann.
- Die praktische Anwendbarkeit des Erfindungsgrundgedankens wird dadurch gesteigert, daß bei teilweiser Abschirmung einer Elektromagnetspule zwischen jeweils zwei Elektromagnetspulen eine Trennwand aus weichmagnetischem Werkstoff angeordnet ist. Eine solche Trennwand kann z.B. leicht zusammen mit der Grundplatte hergestellt werden als einteiliges Sinterstück.
- Eine vollständige Abschirmung wird dadurch erzielt, daß von benachbarten Elektromagnetspulen zumindest eine mittels eines Ringes aus weichmagnetischem Werkstoff umgeben ist.
- Eine andere Möglichkeit, die gegenseitige Beeinflussung der Magnetfelder auszuschließen, wird durch die zusätzlich anwendbare Verbesserung gebildet, daß sich diametral gegenüberliegende Elektromagnetspulen mittels eines Kernrings oder mittels Kernringsegmenten, die konzentrisch oder in Ellipsen-Form zur Druckkopfmittelachse liegen, gegeneinander abgeschirmt sind.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1
- einen halbseitigen Querschnitt durch den Matrixnadeldruckkopf der vorgespannten Bauart,
- Fig. 2
- eine Draufsicht zu Fig. 1, um 90 Grad gedreht, bei abgenommenem Anker,
- Fig. 3
- den halbseitigen Querschnitt gemäß Fig. 1 für ein zweites Ausführungsbeispiel,
- Fig. 4
- eine Draufsicht zu Fig. 3 bei abgenommenem Anker,
- Fig. 5
- den halbseitigen Querschnitt gemäß Fig. 1 für ein zweites Ausführungsbeispiel,
- Fig. 6
- die Draufsicht zu Fig. 5 bei abgenommenem Anker,
- Fig. 7
- den halbseitigen Querschnitt gemäß Fig. 1 für ein drittes Ausführungsbeispiel und
- Fig. 8
- eine Draufsicht auf Fig. 7 bei abgenommenem Anker.
- Ein Matrixnadeldrukkopf der vorgespannten Bauart weist eine Grundplatte 1 aus weichmagnetischem Werkstoff auf, ferner einen ringförmigen Dauermagneten 2, einen Distanzring 3, ebenfalls aus weichmagnetischem Werkstoff, außerdem eine jeweils radial außen eingespannte Feder 4 für jedes Druckelement 4a, eine Befestigungsplatte 5, einen an der Feder 4 befestigter Ankerkörper 6, der jeweils gegen einen Kern 7 einer Elektromagnetspule 8 anziehbar ist mit Hilfe des Dauermagneten 2. Bei Bestromen einer Elektromagnetspule 8 wird der Hauptmagnetflußkreis 9 aufgehoben. Die Bestromung der Elektromagnetspule 8 hebt somit die Kraft des Dauermagneten 2 auf und die in der Feder 4 gespeicherte Vorspannungsenergie wird frei für das Abschießen des Druckelementes 4a. Hierbei entsteht zwischen dem Kern 7 und dem Ankerkörper 6 vorübergehend ein Luftspalt 10.
- Ein Nebenschlußmagnetkreis ist nicht gezeichnet, weil ein solcher für das Verständnis der Erfindung nicht benötigt wird.
- Die Abschirmung der Elektromagnetspulen 8 untereinander erfolgt nach einem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1 und 2) dadurch, daß jede Elektromagnetspule 8 an ihrem Umfang 8a mittels weichmagnetischer Werkstoffe (z.B. Weicheisen, Stahl mit geringem Kohlenstoff-Gehalt) 11 umgeben ist, was wie gezeichnet durch beidseitig angeordnete Trennwände 12 z.B. aus Weicheisen erfolgen kann.
- Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 3 und 4) wird eine Elektromagnetspule 8 mittels eines Ringes 13 aus weichmagnetischem Werkstoff umgeben.
- Ein drittes Ausführungsbeispiel (Fig. 5 und 6) zeigt, daß sämtliche Elektromagnetspulen 8 mit einer fließfähigen Masse 14 aus magnetisch nicht leitendem Werkstoff umgossen sind, wobei in diese Masse 14 z.B. Weicheisenpulver bzw. ferromagnetische pulverisierte Werkstoffe eingemischt und verteilt sind.
- Eine andere Maßnahme zur Abschirmung von fremdeinwirkenden Magnetfeldern (Elektromagnetfelder und Dauermagnetfelder) bilden einen Kernring oder Kernringsegmente 15, die konzentrisch zur Druckkopfmittelachse 16 angeordnet sind (s. Fig. 7 und 8).
Claims (4)
- Matrixnadeldruckkopf der vorgespannten Bauart, mit einer Grundplatte aus weichmagnetischem Werkstoff, einem darauf angeordneten ringförmigen Dauermagneten, einem Distanzring aus weichmagnetischem Werkstoff, einer jeweils radial außen eingespannten Feder, an der radial innen jeweils ein Ankerkörper befestigt ist, der jeweils gegen den Kern einer jeweils auf der Grundplatte angeordneten Elektromagnetspule vorspannbar ist, wobei der durch den Dauermagneten erzeugte Magnetfluß durch Bestromen der Elektromagnetspule aufhebbar und der Ankerkörper, an dem ein Druckelement befestigt ist, gegen einen Aufzeichnungsträger abschießbar ist und wobei zu dem über den Dauermagneten gebildeten Hauptmagnetflußkreis ggf. ein Nebenmagnetflußkreis über einen Kurzschlußkörper gebildet ist,
wobei jede Elektromagnetspule (8) an ihrem Umfang (8a) teilweise oder ganz mittels weichmagnetischen Werkstoffen (11) umgeben und dadurch gegen das Magnetfeld benachbarter Elektromagnetspulen (8) abgeschirmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Elektromagnetspulen (8) mittels einer fließfähigen Masse (14) aus magnetisch nicht leitendem Werkstoff, in die weichmagnetische Partikel eingemischt sind, umgossen ist. - Matrixnadeldruckkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei teilweiser Abschirmung einer Elektromagnetspule (8) zwischen jeweils zwei Elektromagnetspulen (8) eine Trennwand (12) aus weichmagnetischem Werkstoff (11) angeordnet ist. - Matrixnadeldruckkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß von benachbarten Elektramagnetspulen (8) zumindest eine mittels eines Ringes (13) aus weichmagnetischem Werkstoff (11) umgeben ist. - Matrixnadeldruckkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich diametral gegenüberliegende Elektramagnetspulen (8) mittels eines kernrings oder mittels Kernringsegmenten (15), die konzentrisch oder in Ellipsen-Form zur Druckkoptmittelachse (16) liegen, gegeneinander abgeschirmt sind.
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