DE2229010A1

DE2229010A1 - Druckerkopf-Anordnung

Info

Publication number: DE2229010A1
Application number: DE19722229010
Authority: DE
Inventors: Robert Roslyn N.Y. Howard (V.StA.)
Original assignee: Centronics Data Computer Corp
Current assignee: Centronics Data Computer Corp
Priority date: 1971-06-14
Filing date: 1972-06-14
Publication date: 1972-12-21
Also published as: CH556743A; NL159614B; NL7208041A; CA977207A; BE784874A; FR2161879A1; CH584608A5; DE2229010C3; GB1365397A; FR2161879B1; NL7902212A; GB1365395A; DE2229010B2; US3690431A; JPS53106B1

Description

Patentanwälte
Dipl. Ing. C Wallach

Dipl. Ing. G. Koch \ I₁, J_unj 1972

Dr. T. Haibach
8 München 2
Kaufimerstr.8,Tel.24O275 IJ 801 - Fk/Hl

Centronics Data Computer Corporation Hudson, New Hampshire / USA

Druckerkopf-Anordnung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckerkopf-Anordnung zur Verwendung bei Punktmatrix-Druckern sowie auf Magnetspulenbetätigungseinrlchtungen für derartige Druckerkopf-Anordnungen, die aufgrund Ihrer schnellen Beschleunigung in der Auftreffrichtung und ihrer schnellen RUokkehr in die Normalstellung vor einer darauffolgenden erneuten Ansteuerung sowie ihrer minimalen Prellerscheinungen für derartige Druckerkopf-Anordnungen besonders vorteilhaft sind.

Bei Punktmatrix-Druckern werden die zu druckenden Zeichen duroh selektives Auftreffen von einem oder mehreren von sieben vertikal ausgerichteten dünnen Druckdrähten auf ein Farbband gebildet, um so "Punkte" auf die Oberfläche des Papierdokumentes zu drucken. Hehrere gedruokte Spalten werden so aneinandergefügt, daß irgendein Zeichen oder Symbol gebildet wird, und zwar typiaoherweiee in einer 5x7 -Punktmatrix· Selbstverständlich kann eine Matrix mit Irgendeiner anderen Größe verwendet werden,

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falls dies gewünscht ist. Da die Druokgeschwindigkeit ein wesentliches Merkaal bei derartigen Anordnungen ist« ist es sehr wi ch tig j eine Betätigungseinrichtung zu schaffen, die die Druckdrahte schnell auftreffen läßt und diese schnell in die Ruhestellung zurtiokführt» wobei ein minimales Prellen auftreten soll, so daß die gesamte Druokerkopf-Anordnung bei hohen Geschwindigkeiten arbeiten kann. Bei Punktmatrlx-Druokern kann die Druokgeechwindigkeit in der Größenordnung von 165 Zeichen pro Sekunde liegen» wobei 60 Zeichenzeilen in der Minute gedruckt werden (wobei ί®άβ Zeile bis zu 132 Zeichen enthält) · Zur Erzielung dieser Geschwindigkeit sind Magnetspulenbetätigungseinrlohtungen erforderlich,die die dünnen Druckdrähte in einem Zeitintervall von 1 msec oder weniger von der Ruhestellung in die Auftreffstellung und in die Ruhestellung zurückführen können, wobei zur gleichen Zeit ein Auftreffen mit ausreichender Kraft erfolgt, um einen klar lesbaren Punkt auf dem Papierdokument oder einer anderen za bedruckenden Oberfläche zu erzeugen·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckerkopf-Anordnung der eingangs genannten Art mit einer Magnetspulenbetätlgungseinrichtung zu schaffen, die sehr einfach aufgebaut und herstellbar 1st und die sehr hohe Arbeitsgeschwindigkeiten ermöglicht·

Sine erfindungsgemäße Druokerkopf-Anordnung weist eine Magnetspulenbetätlgungseinrlohtung mit einem Gehäuse zur Unterbringung der Spule und des Ankers auf. Ein stempeiförmiges Teil 1st in das vordere Ende des Gehäuses eingeschraubt und mit einer axial ausgerichteten langgestreckten Öffnung zur Aufnahme und hin- und herversohiebbaren Befestigung eines dünnen langgestreckten Druckdrahtes versehen· Das hintere Ende des Druokdrahtee ist fest an de» vorderen Ende des Magnetspulenankers befestigt. Das hintere Ende des Ankers ist fest an einem Federelement mit der

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Form eines Wagenrades an dessen Hittelteil befestigt. Die Umfange« teile des Federelementes liegen an einem ringförmigen Abstandsstück an, das an einer hierfür in eiern Magnetspulaageliäuse" vor» gesehenen Schulter anliegt. Der hintere Teil des Anfeergefeluses liegt gegen ein Kappenteil an, das in das hintere Ende dea Gehäuses eingeschraubt ist und dieses abdichtet» Bas liappeßteil ist einstellbar« um die Größe der auf das Federelement ausgeübten Beanspruchung oder Spannung (d.h. der Vorspannung) einzustellen· Bin "Halbspulen"-Element, das in dem Magnetspulengehäuse angeordnet ist« wirkt mit dem stempeiförmigen Teil 35usammen, um einen ringförmigen hohlen Innenraum zur Anordnung und Aufnahme der Hagnetspule zu schaffen. Das freiliegende v- :dere Ende des stempeiförmigen Teils ist mit Gewinde versehen, so da£ es in eine geeignete mit Innengewinde versehene Öffnung eingeschraubt werden kann, die in dem Befestigungsteil der Druckerkopf-Anordnung für die Magnetspulenbetätigungseinriohtung vorgesehen ist. Eine rohrförmige Drahtführung ist in dem stempeiförmigen Teil der Magnetspulenanordnung angeordnet und ist in geeigneter Weise geschmiert, um' eine Abnutzung des sich Min- wnä herbewegenden Druckdrahtes zu verringern, der sich durch diese Führung erstreckt«

Die Druckerkopf-Anordnung ist mit einer Vielzahl von Führangeelementen zur Führung und Ausrichtung jeder der Druckdrähte in Richtung auf das vordere Ende des Druckerkopfgehäuses versehen, das weiterhin an seinem vorderen Ende mit einem mehrere Offnungen aufweisenden aus Juwel-Material bestehenden Teil versehen ist, das schließlich die vordersten Enden der dünnen Druckdrähte entlang einer vertikalen geraden Linie ausrichtet.

Das "wagenrad"-förmige Federelement ist aus einem ebenen Blech aus vorgehärtetem getemperten Federstahl oder aus irgendeinem anderen geeigneten Material, das ähnliche Eigenschaften aufweist,

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ten Habenteil ai$ radia? 4«'-'.·? aiote nach m&m erstrecken uu<9 bunden sind* Jeder dieser Spel geformten !Pe'l^n versehest Up der Speiöhenteile verbünde» si kreisförmigen 'umfang au 44>ίίϊ<& Abständen us* den Umfang ^eK⁵ 5V* ' bei dieser Spsli den Ab^tsnc- , nachbarten bogenförmigen feil^ d Teile liegen gegen das Aiigossiudes FedereleBieBtiis an -de*!? Vt-:.--¹ ' Kappenteila anliegt, dag iite;?!⁴"^ 12 _r des Magnetspulsngehfiusee angeo"»^**«i vorzuspannen oder vorzubelagter% p" Vorbelasfcur*s ^s'rsielt wird.* uit· *»-* nete Hin«· \mu Hsi'bewegung um Da^ keiten unter uer- Steuerung der .*?·-. ^. der-Mitte angeordne1*7** ^seichenteilen auf, die i.*Uekig alt dem Nabenteil verxle ist mit bogenförmig "**-fejg aiit den freien Enden m se «inen im wesentlichen i« -ieia Spalte alt bestimmten * as» vorgesehen sind, und wo· ä&n Sußersn Enden der bel*<rt„ Die bogenförmigen - ^n* während der Nabenteil ^ iie-s iait öewi,ad® versehenen i-ziitiXber daai hinteren Bnde Irt_v um so das Federelement '¹^i die genaue öröfie der . *r-iioh ist, um eine geeig **. fefee bei hohen Oesohwindlgsicherzustellen.

Die Federn halten die Drähte dvr migy:%aneten Magnetspulen in der nioht druökenden Stellung, Mmrn die Magnetspule nloht erregt ist· Bei Erregung der Magnetspule versucht das elektromagnetische Feld,den Anker in Richtung auf das vordere gnde der Magnetspulenbetätigungseinrichtung zu drücken oder zu ziehen. Dieser Kraft wirkt das Federelement entgegen, das aufeinanderfolgend swel entgegenwirkende Federkräfte in der folgenden Weise erzeugt«

Die anfängliche Vorwärtsbewegung des Magnetspulenankers bewirkt eine Biegung jeder der radial ausgerichteten Speichen, wobei diese Biegung eine entgegenwirkende Federkraft erzeugt, die im wesentlichen linear auf die Bewegung des Ankers bezogen ist. Danach erfolgt, wenn sioh der Anker welter in VorwKrtsriohtung

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bewegt» eine Verdrehung der bogenförmigen Teile der Feder, die an den freien Enden der Spelohenteile vorgesehen sind» Die sich ergebende, von der Feder erzeugte Gegenwirkungskraft folgt so· mit einer logarithmischen Kurve, wodurch die Größe der Gegenkraft schneller ansteigt als die andernfalls lineare Kraft« die durch die radialen Teile der Feder allein erzeugt würde. Die anfängliche Gegenkraft 1st somit klein und relativ linear, um eine schnelle Beschleunigung des Magnetspulenankers zu eroögliohen. Die Gegenkraft der Feder erreicht ihren Maximalwert, wenn die dünnen Druckdrähte auf das Papierdokument auftreffen« wobei zu dieser Zeit die Punkte des Zeichens gedruckt werden· Die Abschaltung der Magnetspule bringt die Druckdrähte» die sich nun in der Auftreffstellung befinden« unter die ausschließliche Steuerung der Gegenkraft der Feder« die zu diesem Zeitpunkt im wesentlichen ihren Maximalwert aufweist« wodurch die Druckdrähte schnell in ihre Ruhestellung zurückgeführt werden. Die gebogenen Speichen ergeben bei Rückkehr in ihre normale unausgelenkte Stellung die Neigung« über ihre normale Ruhestellung hinaus zu schwingen* Die "verdrehten¹¹ bogenförmigen Teile wirken jedoch diesem Oberschwingen entgegen und fUhren den Anker und den Druckdraht mit einem minimalen Oberschwingen und "Prellen" In die Ruhestellung zurück«

Die eingeschraubten Teile der Magnetspulenbetätigungselnriohtung ermöglichen einen einfachen und schnellen Zusammenbau der einzelnen Bestandteile« worauf genaue Einstellungen durchgeführt werden können« worauf schließlich die einstellbaren Teile in Ihrer Stellung verklebt werden« um so die genaue Einstellung der Bauteil· aufrecht zu halten« wodurch sich eine Magnetspulenanordnung ergibt« die aus Bauteilen besteht« deren Toleranzen etwas ungenau sein können« während sie zur gleichen Zeit in einfacher Weise und schnell eingestellt werden können« um eine Magnetspulenbetätlgungseinriohtung zu schaffen« deren Betriebseigenschaften Innerhalb sehr genauer und kontrollierbarer Bereiche liegen« Das

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Druokerfcopfgehäuse haltert Mefielnriohtungen zur genauen Ausrichtung der Zellen von gedruckten "Punkten".

Auf diese Welse wird eine Druckerkopf «Anordnung mit einer neuartigen Nagnetspulenbetätigungseinrlchtung zur Verwendung bei Hoohgeeohwindigkeits-Punktinatrlxdruokern u.a. geschaffen.

Die Magnetspulenbetätlgungseinrichtung weist Bauteile auf» die In einfacher Welse einstellbar sind« um das Zusammensetzen und die nachträgliche genaue Einstellung zu erleichtern.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüohen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten AusfUhrungsbeispiele noch näher erläutert·

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Quersohnlttsansicht einer Magnetspulenbetätlgungselnrichtung für eine Druokerkopf-Anordnung;

Flg. la eine Querschnittsansicht des Magnetspulengehäuses nach Fig, I;

Fig. Ib eine Schnittansicht des Magnetspulenankers nach Fig. Ij

Flg. Io eine Endansicht des Kappenteils nach Flg. 1;

Fig. 2 eine Draufsicht der In der Betätigungseinrichtung nach Fig. 1 verwendeten Magnetspulenfeder;

Fig. 2a eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Betriebswelse der Feder;

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Flg. 2b eine Draufsicht bzw, eine Seitenansicht eines und 2c Teile der Feder nach Flg. 2 zur Erläuterung der Betriebsweise der Feder»!

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer AusfUhrungsform einer Druckerkopf-Anordnung mit Magnetspulenbe·* tätigungselnrichtungen der in Fig. 1 gezeigten Arts

Flg. 4 ein Schaltbild.einer Treiberschaltung für die Magnetspulenbeta tlgungseinrichtungen.

Die in Fig. 1 dargestellte Magnetspulenbetätigungseinrichtung besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 11, das außerdem in Flg. la geschnitten dargestellt ist· Das Gehäuse ist ein wesentlichen zylindrisches Teil mit einer mit einer Ausnehmung versehenen Schulter Ha₄ die mit Abstand von dem linken Ende angeordnet 1st und mit einer ausgenomnenen Schulter llbj» die mit Abstand von dem rechten Ende angeordnet ist« Das rechte oder hintere Ende 1st bei lic mit Innengewinde versehen» um eine einstellbare mit Außengewinde versehene Abschlußkappe aufzunehmen« die noch näher

beschrieben wird. Eine ringförmige Nut Hd ist unmittelbar benachbart zum inneren Ende des Gewindeteils Ho angeordnet. Das vordere oder linke Ende des Gehäuees 11 1st weiterhin mit einem Schlitz He versehen« durch den die Leitungen der (noch näher zu beschreibenden) Magnetspule hindurchgefUhrt sind» um so die Magnetspule mit der äußeren Treiberschaltung zu verbinden» die aus Vereinfachungsgründen hier nicht dargestellt ist.

Das vordere (linke) Ende des Gehäuses H nimmt ein stempelförmiges Teil 12 auf, das einen Gewindeteil 12a zum Einschrauben in ein mit Innengewinde versehenes Befestigungsloch'aufweist» das in der Druckerkopf-Anordnung vorgesehen ist» die weiter unten näher beschrieben wird« Eine Kontermutter 13 ist auf den Gewindeteil 12a aufgeschraubt» um die Magnetspulenanordnung fest mit der

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Druckerkopf-Anordnung au verbinden*

Der ste^pelf^rsilge Teil ist M5i ^issis kreisförmigen Plansohteil 12b versehen* der von dem vorderen !Me des Gehäuses 11 aufgenommen wird, wobei die rechte Umfangskante des Flansches 12b nominell gegen als Schulter He anliegen kann· Der hintere Teil 12ö dea steüäpelfönaigtii 2*ile 12 weist einen kleineren Durohmesaer auf als der Flansch 12b und der Gewindeteil 12a« wobei der äußere rechte Endteil isäd «inen noch weiter verringerten Durchmesser aufweisen kexm₃ m> afcie swlsehen den Abständen 12a und 12d !.isgtnde Schüler :~s .;- Lilian *

Der atempelfönnlge Teil 22 ist 'Sklt aimr axial ausgeriohten Öffnung versehen- die aus einem feil 12f mit einem ersten Durohmesser und alnem Teil 12b mit gerisiiUgi^ größerem Durchmesser besteht« und die sich durch den stesipnlförmigen Teil 12 hinduroh erstreckt« Der äußere linke lindteil 12h ist aufgeweitet« um einen konischen lingangsteii mx Ml'ian, um so das Einsetzen einer hohlen ZObrförmigeia l&?igi#jät;*selct^i DrahtfUhrung 14 zu erleichtern« die in dem öff!nmg?t«l! IM -terart angeordnet ist, daß ihre rechte Kante gegen die Schulter 12j anliegt« die «wischen den Teilen 12f und 12g der axial ausgerichteten Öffnung liegt. Die DrahtfUhrung ist vorzugsweise mit PreSsitz ixi den Öffnungeteil 12g eingesetzt»so dafi sie keine lineare Bewegung gegenüber dem Stempelteil 12 ausfuhren kann· Das Innnere der DrahtfUhrung 14 ist vorzugsweise mit einem Schmiermittel« wie z.B. "Molykote" Überzogen« um die Abnutzung des Druokdrahtee 15 zu verringern« der in dieser DrahtfUhrung hin- und herbeweglich befestigt 1st.

Ein Magnetspulenkern teil 16 mit einem rohrförmigen Teil l6a und einem sich nach außen erstreckenden Flanschteil l6b ist auf das rechte Ende des stempeiförmigen Teils 12 aufgeschoben« wobei das linke Ende des hohlen zylindrischen Teils 16a gegen die

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Schulter 12e In der dargestellten Weise anliegt· Der hohle zylindrische Teil 16a 1st vorzugsweise mit Preßsitz auf den rechten Teil 12d des stempeiförmigen Teils 12 aufgesetzt* Die Flansche 12b und 16b, der Stempelteil 12c, der rohrförmige Teil 16a und die Innenoberflache des Gehäuses 11 umgrenzen einen hohlen Innenraum« der zur Aufnahme der Hagnetspule 17 vorgesehen ist, deren Windungen oder Wicklungen,um.den Stempelteil 12c und den rohrförmigen Teil l6e/, wobei die axiale Länge der Wicklung durch die Flansche 12b und l6b festgelegt und mechanisch begrenzt ist. Die beiden Endanschlüsse der Magnetspule 17 sind derart gewickelt« daß sie sich durch den Schlitz He erstrecken, der in dem Gehäuse 11 (sh_o Fig. la) vorgesehen ist. Die Spulenendanschlüsse 17a und 17e erstrecken sich durch den Schlitz He nach außen. Eine vorgegebene Länge jeder der Leitungen 17a und 17b ist In einer zugehörigen Isolierhülse 17c bzw. 17d angeordnet.

Wie es weiter oben beschrieben wurde, ist der dünne langgestreckte Druckdraht 15 verschiebbar in das Innere der Drahtführung l4 eingesetzt und erstreckt sich weiterhin nach rechts, wo er verschiebbar von dem Teil 12f der axialen Öffnung des Stempels aufgenommen wird und sich über diesen Teil mit einem vorgegebenen Abstand hinaus erstreckt· Der rechte Endteil 15a des Druckdrahtes 15 ist in einer axial ausgerichteten Öffnung l8a befestigt, die in dem Magnetspulenanker 18 vorgesehen ist. Der Anker 18 ist ein im wesentlichen zylindrisches Teil, das weiterhin mit einem rechten Abschnitt l8b mit gegenüber dem Hauptkörperteil verringertem Durchmesser versehen 1st, wodurch eine ringförmige Schulter l8o gebildet wird und wobei der Abschnitt l8b weiterhin mit einer axial ausgerichteten Öffnung l8d versehen ist· Eine Magnetspulenfeder 19 ist auf dem Anker 18 derart befestigt, daß die Mittelöffnung dieser Feder (die ausführlicher in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben wird) den Abschnitt l8b mit verringertem Durohmesser aufnimmt und gegen die Schulter l8o anliegt. Eine Unterlegscheibe 20 ist auf der Feder 19 der-

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art angeordnet« daß ihre Mittelöffnung den Abstand 18b mit verringertem Durchmesser aufnimmt. Ein Befestigungsteil 21 weist einen (nicht gezeigten) Schaftteil auf« der durch die öffnungen in der Unterlegscheibe 20, der Feder 19 und durch die Ankeröffnung l8d hindurchläuft, um auf diese Weise die Unterlegscheibe 20 und die Feder 19 fest an dem rechten Ende des Ankers 18 zu befestigen·

Das Federelement 19 weist einen im wesentlichen kreisförmigen Umfang auf» wie es weiter unten ausführlich beschrieben wird. Ein ringförmiges Abstandsstück 22 liegt mit seiner linken Endfläche an der Schulter 11b des Magnetspulengehäuses 11 , während die rechte Endfläche gegen den Umfang des Federelementes 19 anliegt. Das Abstandsstück 22« das Federelement 19 und der Anker werden in ihrer Stellung in dem Gehäuse 11 mit Hilfe einer Kappe 23 gehalten« die mit einem Gewindeteil 2Ja versehen 1st« das in den Innengewinde te 11 lic des Gehäuses 11 eingeschraubt ist. .Die Kappe ist mit einem vorspringenden Teil 23b versehen« dessen linke Endfläche gegen den Kopf des Befestigungselementes 21 anliegt. Bine axial ausgerichtete Öffnung 23o ist zur Einstellung der Vorspannung der Feder 19 in einer noch zu erläuternden Weise vorgesehen. Eine geradlinige Nut 23d ist in der rechten Endfläche der Kappe 23 vorgesehen, um das Einsetzen eines Einstellwerkzeuges, wie z.B. eines Sohraubenzisäerkopfes, zu erleichtern« Durch Drehen der Kappe 23 in dem Gehäuse 11 kann die Größe der Vorspannung der Feder 19 in einfacher Weise und genau eingestellt werden·

Nach den Zusammenbau der Magnetspulenbetätigungseinriohtung kann der Stempel 12 genau gegenüber dem Gehäuse 11 angeordnet werden und in dieser Stellung durch Aufbringen eines geeigneten Epoxydharzes bei 24 gesichert werden, wobei dieses Epoxydharz zusätzlich zur Befestigung des Stempels 12 an dem Gehäuse 11 dazu dient, eine feuohtigkeitsdiohte Abdichtung Über den Schlitz He zu schaffen. Wenn dies erwünscht ist, kann eine Ausgleich»

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scheibe In Form einer Unterlegscheibe 25 zwischen der Schulter 11«. des Gehäuses 11 und der rechten Umfangekante des Flansches 12b eingelegt werden· Als weitere offensichtliche Alternative kann der ringförmige Umfang des Flansches 12b mit Gewinde versehen sein und die Innenfläche des äußeren linken Teils des Gehäuses kann ein Innengewinde aufweisen« so daß sieh eine einstellbare Verschraubung zwischen diesen beiden Teilen ergibt« Auch in diesem Fall kann Epoxydharz auf die Teile in der bei 24 angedeuteten Weise aufgebracht werden» um den Stempel 12 starr mit dem Gehäuse 11 in der gewünschten Stellung zu verbinden.

Wie es welter oben beschrieben wurde« kann die Größe der auf das Federelement 19 ausgeübten Vorspannung durch Drehung der Kappe 23 in dem Gehäuse 11 eingestellt werden. Die Größe der Vorspannung kann durch Einsetzen einer Sonde durch die axiale Öffnung 2? gemessen werden. Mach der genauen Einstellung der Vorspannung kann Epoxydharz an der Stelle 25 nach Fig. Io aufgebracht werden» um die Kappe 23 in der gewitschten Stellung festzuhalten. Aus dem Vorstehenden 1st eu erkennen daß der Zusammenbau der Magnetspulenbetätigungseinrichtung In einfacher unkomplizierter Weise durchgeführt werden kann» da dem endgültigen Abgleich nur wenig Aufmerksamkeit geschenkt werden muß. Beispielswelse können die Schritte des Zusanmenbaues in dem Befestigen des Kerns 16 auf dem Stempel 12» In dem Aufwickeln der Spule 17 auf diese Anordnung und in dem Einsetzen dieser Anordnung in das GehKuse bestehen« Das Abstandsstück 12 kann dann in dem Gehäuse 11 derart angeordnet werden» daß es gegen die Schulter 11b anliegt« Die aus dem Druckdraht 15, dem Anker 18, dem Federelement 19» der Unterlegscheibe 20 und dem Befestigungselement 21 bestehende Ankeranordnung kann dann In das Gehäuse eingesetzt werden» wobei die DrahtfOhrung 15 durch die axiale Öffnung in dem Stempel 12 eingeführt werden kann (wobei diese DrahtfOhrung entweder vor oder nach dem Einsetzen des Drahtes 15 eingepaßt werden kann) · Schließlich kann die Kappe 23 in das Gehäuse 11 eingeschraubt

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werden, wodurch der Zusammenbau beendet let· Der abschließende und genaue Abgleich der üagsietspulenbettttlgungaeinrlehtung kann dann durchgeführt werden* wobei sa äieaem Zeitpunkt Epoxydharz an den vorderen 'and hinteren !Teilen lies Stehäuses in der In Fig. gezeigten Welse aufgebracht wird« um die einzelnen Bauteile in ihrem gewünschten Abgleich festzuhalten»

Pig* 2 let eine ausführliche Darstellung des Federelementes 19« das aus einem Mittelteil 19a alt einer Mltteluffung 19b zur Aufnahme des Teils 18b mit verringertem Durchmesser des Ankers besteht. Eine Anzahl von radial gerichteten S pe lohen te ilen 19o 1st einstückig mit dem Mittelteil 19a ausgebildet und erstreckt sich von diesem nach außen. Die freien Enden der Spelohentelle 19c sind jeweils mit bogenförmigen Teilen 19d versehen» deren Außenkanten einen im wesentlichen kreisförmigen Umfang definieren. Die freien Enden benachbarter bogenförmiger Teile legen zwischen sich Spalte 19e fest· Wie es welter oben beschrieben wurde» steht der Mittelteil 19a mit dem Anker 18 in Verbindung» während die Randteile» die bogenförmigen Teile 19d»auf der rechten Endflttohe des Abstandsstttokes 22 (eh. Flg. 1) aufliegen« Bs hat sich herausgestellt» daß die Verwendung von Spalten 19e zwisohen den benachbarten freien Enden der bogenförmigen Abschnitte 19d beträchtlich die Betriebslebensdauer der Feder erhöht.

In einem bevorzugten Aueführungsbeispiel der Magnetspulenbetätigungseinriohtung werden die Druckdrähte über einen Weg von 0,375 nn (0,015 Zoll) von der Ruhestellung in die Aufprallstellung bewegt. Flg. 2 a ist eine graphische Darstellung sur Erläuterung der Betriebswelse des Federelementes 19» wobei der Weg D gegen die Federkraft F aufgetragen ist. Die Art eines Biegeelementes» wie z.B. der Speiohenteile 19c ist derart» daß sich die Federkraft linear mit dem Weg ändert» d.h. F · kx » wobei F die Federkraft» χ der Biege- oder Auslenkungsweg und

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k die Federkonstante ist. Die Kunre A stellt die Feuerkraft eines Biegeelementes dar· Aufgrund der Auslegung der Feder 19 hat es sich jedoch herausgestellt, daß die Beziehung der Kraft gegenüber dem Weg eine logarithmisohe Beziehung ist* wie dies durch die Kurve B nach Fig· 2a dargestellt ist. Es ist anzunehmen, daß diese logarithmisehe Beziehung das Ergebnis der kombinierten Eigenschaften der Biegung und der Verdrehung der Speichen bzw* der bogenförmigen Teile Ißt, die wie folgt wirksam sind:

Bei Betrachtung der Fig. 2b und 2c, die Draufsichten bzw« End«· ansichten einer Speiche 19c* und eines bogenförmigen Teils 19b* sind» ist zu erkennen, daß die Erregung der Magnetspule bewirkt« daß sich der Anker von der Ruhestellung (nach Fig. 1) nach links bewegt. Die anfängliche Bewegung des Ankers lS ruft eine durch den Pfeil F dargestellte Kraft nach Fig. 2c hervor, die auf das Federelement ausgeübt wird« Diese Kraft F bewirkt an« fänglich« daß sich die Speichen nach unten biegen, wie dies durch strichpunktierte Linien 19c? angedeutet ist. Es hat sich herausgestellt, daß nach einer vorgegebenen Durchbiegung der Speichen die bogenförmigen Teile, wie z«B, das bogenförmige Teil 19d, derart reagieren*daß die Endteile 19f und 19b stationär bleiben, während der mittlere Teil zwischen den Enden eine Verdrehbewegung zu diesen Endteilen ausführt, wie dies durch den Pfeil R angedeutet ist« wobei diese Verdrehung der offensichtliche Grund für die beträchtliche Abweichung von der linearen Kraft/Weg-Beziehung und für den Übergang zur logarithmischen Beziehung, wie sie durch die Kurven B bzw« B gezeigt 1st, ist.

Wenn die Magnetspule abgeschaltet wird, hat die Größe der Federkraft im wesentlichen ihren Maximalwert (der durch den Wert der Kurve B dargestellt ist, wenn sich die Druckdrähte Über einen Weg in der Größenordnung von 0,375 mm bewegt haben), wodurch der Druckdraht ausschließlich unter die Kontrolle des

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Federelementes 19 gebracht wird· Die große zu diesem Zeitpunkt auf den Anker ausgeübte Kraft bewirkt eine schnelle Rückführung des Ankers in die Ruhestellung. Die Speichenteile versuchen, in ihre normale ungebogene Stellung zurttcksukehren. Die bogenförmigen Teile wirken im Hinblick auf eint beträchtliche Verringerung der Größe des übersohwingens , das als Ergebnis der Bewegung der Speichenteile in Richtung auf ihre normale unauegelenkte Stellung auftreten kann« wodurch der Wert des "Prellens" und übersohwingens gegenüber Federn von üblicher Anordnung wesentlich verringert wlrdr

Bei Hoohgesohwindigkeitsdruokern sind die Druckdrähte so ausgelegt* daß sie sich von der anfänglichen Ruhestellung über einen Weg von 0,3575 mm (0,015 Zoll) bis zur Auftreffstellung bewegen und dann in die Ruhestellung zurückkehren» wobei diese gesamte Bewegung innerhalb einer Millisekunde erfolgt· Da eine typische Zeile 13ε Zeichen enthalten kann« kann irgendein gegebener Druckdraht bis zu 660 Auslenkungen pro Zelle ausführen, wobei alle Auslenkungen in einem Zeitraum von weniger als einer Sekunde auftreten· Unter Berücksichtigung dieses Hochgesohwindigkeitsbetriebe und der Tatsache, daß der Drucker über extrem lange Zeitperloden mit minimalen Ausfallzelten arbeiten soll, ist zu erkennen« daß die Federelemente sehr robust sein müssen und zur gleichen Zelt sehr gleichmäßige Betriebseigenschaften für irgendeine gegebene einzelne Auslenkung aufweisen müssen. Dies erfordert die Verwendung eines Federelementes, das maßstäblich genau 1st.

Fig. 3 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Druckkopf-Anordnung 30, die Magnetspulenbetätigungseinrlohtungen 19 der vorstehend beschriebenen Art einschließt· Die Anordnung JO besteht aus einem Körperteil 31 mit einer hinteren Wand 32« die mit einer Anzahl von mit Innengewinde versehenen Offnungen 33 versehen let, in die die Gewindeteile 12a der Stempel 12 der Magnetspulenbetätigungseinrichtung eingeschraubt sind.

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Der Körperteil 31 weist weiterhin erste und zweite Paare von vertikal ausgerichteten FGhrungsßohlltzen 34 und 33 zur Aufnahme von Auerichtungselenenten 36 und 37 auf« die Jeweils in den FUhrungssohlitzen angeordnet sind« um die dünnen Druckdrähte durch diese hinduroh auszurichten« Sine Anzahl von Draht führungen 38 erstreckt sich durch geeignete Öffnungen* die in den Ausrichtungselementen 36 und 37 vorgesehen sind« um die Druckdrähte durch diese hinduroh zu fuhren. Das Innere der hohlen langgestreckten rohrförmigen Teile 38 ist vorzugsweise geschmiert« um die Abnutzung zu verringern*

Das vordere Ende des Gehäuses 31 ist mit einer öffnung 39 und zwei Führungssohlitsen 43a und 43b zur Aufnahme und Ausrichtung eines aus Juwel-Material bestehenden Teils 44 versehen« das seinerseits mit einer Anzahl von vertikal ausgerichteten öffnungen zur Aufnahme jedes der Druckdrähte versehen ist.

Der Körperteil oder das Gehäuse 31 weist weiterhin zwei sich nach außen erstreckende Flansche 44a und 44b auf« die Jeweils Innengewindeöffnungen 43 zum Einschrauben von Befestlgungseiementen aufweisen« um das Gehäuse des Druckerkopfes an Befestigungsplatten 46a und 46b zu befestigen« die einen Teil des Druckers bilden und dazu dienen« den Druckerkopf entlang einer, horizontalen Linie zu bewegen« um aufeinanderfolgend eine .Vielzahl von vertikalen Punktspalten zu drucken« wobei die Gesamtzahl der Punkte pro Spalte selektiv entsprechend des zu druckenden Zeichens oder Symbole gesteuert ist·

Das hintere Ende des Gehäuses 31 trägt weiterhin eine Registriereinrichtung 60 nach Fig· 3a und schließt zwei Halteteile 6l«6l zur Befestigung der Anordnung 60 an dem Gehäuse 31 ein· Eine Platte 63 ist an den Halteteilen 61,61 befestigt und trägt eine Lampe 64 und einen Fhotokopf 63» die auf der Unterseite der Platte 63 aufgehängt sind. Ein stillstehender Mylar-Strelfen 66

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nit einer Vielzahl von schmalen lichtdurchlässigen Schlitzen ist mit Abstand und parallel zu der (nicht gezeigten) Druckerplatte befestigt« Wenn sich die Oruokerkopf»Anordnung während des Druckbetriebs in Richtung des Pfeiles A bewegt« läuft Licht durch einen lichtdurchlässigen Schlitz hindurch und trifft auf den Photokopf 65 auf» Das Licht wird über ein optisches Faserbündel 68 zu einer Photozelle 69 geführt, um die Photozelle lediglich dann zu aktivieren, wenn die Druckerkopf-Anordnung an einem lichtdurchlässigen Schlitz vorbeiläuft. Die Photozelle erzeugt einen Impuls, der es den Magnetspulenbetätlgungselnrichtungen ermöglichte nur an' den Stellen der schmalen lichtdurchlässigen Schlitze erregt zu werden, wodurch die Genauigkeit der Stellen der gedruckten Punkte unabhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit sichergestellt wird (d.h. bei einer konstanten oder nicht konstanten Geschwindigkeit der Druokerkopf-Anordnung)·

Fig. 4 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel für eine Treiberschaltung zeigt, die zur selektiven Ansteuerung der Magnetspulenbetätigungseinrlchtungen der in Fig. 1 gezeigten Art verwendet wird. Da die Treiberschaltungen für alle Magnetspulenbetätigungselnrichtungen sowohl vom Aufbau als auch von der Betriebsweise her gleich sind, wird lediglich eine dieser Schaltungen aus Vereinfachungsgründen beschrieben.

Wie es aus Flg. 4 zu erkennen 1st, weist die Treiberschaltung einen Eingangsanschluß 51 auf, der normalerweise mit einem von sieben Ausgängen eines Zeichengenerator verbunden ist.

Wenn der Ausgang des mit dem Eingangsanschluß 51 verbundenen Zeichengenerators einen niedrigen Wert aufweist, wird der Eingangsanschluß 51 auf Erdpotential gehalten und es fließt kein Strom durch den Widerstand R4. Wenn der Ausgang des Zeichengenerators einen hohen Wert erreicht, fließt ein Strom durch

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den Widerstand R4. Wenn die Diode Dl in Sperrichtung vorgespannt 1st« fließt dieser Strom zur Basis des Transistors Q3. Dieser Strom bewirkt wiederum, daß ein Strom durch den Widerstand R3 und den !Transistor Q2 fließt, wodurch eine Spannung längs der Zenerdiode ZDl erzeugt wird· Diese Spannung bewirkt, daß die Transistoren Q2 und Ql als Emitterfolger arbeiten, wodurch ein Spannungsabfall längs des Widerstandes Rl hervorgerufen wird· Der Widerstand R2 begrenzt die Verlustleistung in dem Transistor Q2. Der Spannungsabfall längs des Widerstandes Rl ruft einen Kollektorstrom in der Größenordnung von 2,5 A durch den Transistor Ql hervor. Wenn diese Stufe zunächst eingeschaltet wird, hindert die Induktivität der Magnetspule den Strom durch den Transistor Ql und zu diesem Zeitpunkt ist der Transistor Ql gesättigt. Wenn der durch die Magnet« spule fließende Strom ungefähr 2,5 A erreicht, gelangt der Transistor Ql in einen aktiven Bereich und begrenzt den Strom auf diesen Wert.

Wenn der Transistor Ql abgeschaltet wird, läuft der durch die Magnetspule fließende Strom durch die Diode D2 und bewirkt eine Ladung des Kondensators Cl. Der Wert des Kondensators Cl ist so gewählt, daß er mit der Induktivität der Magnetspule einen Farallelresonazkreis bildet. Die Diode D2 ermöglicht lediglich die Ausbildung einer Viertelschwingung dieser charakteristischen Frequenz an dieser Diode.

Nachdem die Kondensatoren jeder Ladeschaltung (eine Ladeschaltung der in Fig. 4 gezeigten Art 50 ist mit jeder Magnetspule verbunden) auf ungefähr 60 V aufgrund der Entladung der Druckermagnetspulen aufgeladen wurden, dient der Widerstand R4 dazu, diese Ladung abzuleiten, so daß die Kondensatoren eine Spannung von jJO V zum Zeitpunkt der nächsten Entladung aufweisen· Der Wert der Widerstände ist so gewählt, daß sich eine Zeitkonetante von ungefähr 275 MikroSekunden ergibt.

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Alle Dioden Dl aller Treiberschaltungen 50 nach Fig. 4 sind mit ihren Kathoden zusammengesohaltet und in der gezeigten Welse mit den Kollektor des Transistors Q4 verbunden« Wenn der Drucker im Normalbetrieb läuft» wird eine Spannung längs des Relais ReI erzeugt, um dessen Relaiskontakt el zu schließen« um einen Stromfluß durch die Diode D3 und zur Basis des Transistors Q4 zu sperren« wodurch sichergestellt wird, daß der Transistor Q4 abgeschaltet 1st. In diesem Zustand können die Dioden Dl jeder Treiberschaltung keinen Strom von den Magnetspulentreibern ableiten. Wenn der Drucker abgeschaltet wird« füllt die das Relais ReI erregende LeIstungsVersorgung vor der zur Betätigung der Magnetspulentreiberschaltungen 50 verwendeten Lelstungsversorgung ab. Wenn dies erfolgt« öffnet sich das Relais ReI, wodurch der Strom durch den Widerstand R6 und die Diode D3 In die Basis des Transistors Q4 fließen kann« wodurch der Transistor q4 gesättigt wird. Hlerduroh werden alle Basen der Magnetspulentreibersohaltungen über ihre Dioden Dl mit Erde verbunden« wodurch verhindert wird« daß eine der Magnetspulenbetätigungseinrichtungen beim Abschalten betätigt wird. Wie dies in Flg. 4 gezeigt ist« ist jede Magnetspulenbetätigungseinriohtung und jede Magnetspulentreiberschaltung gegen einen überstrom duroh eine Sicherung Fl geschützt«

Obwohl dies aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt ist« ist es verständlich« daß ein Abdeckelement über das Gehäuse 31 aufgesetzt ist« um so das Innere des Gehäuseteils 31 von einer Verschmutzung freizuhalten.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu erkennen« daß die beschriebene Magnetspulenbetätlgungselnrichtung für Druckerkopf-Anordnungen in Druckern der Punktmatrix-Art eine hohe Geschwindigkeit der Druckdrähte ermöglicht« und daß sich aufgrund des neuartigen Aufbaus eine sehr einfache Herstellung und ein einfacher Abgleich ergibt.

Patentansprücheι

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Claims

Patentansprüche:

Druckerkopf-Anordnung, insbesondere zur Verwendung in Druckern der Punktmatrix-Art mit einer Anzahl von Druckdrähten, mit Magnetspulenbetätigungseinrichtungen für die Druckdrähte und mit Treiberschaltungen für die Magnet-Spulenbetätigungseinrichtungen, bei der die Magnetspulenbetätigungseinrlchtungen ein hohles Gehäuse, einen Stempelteil mit einer axial ausgerichteten öffnung mit geringem Durchmesser, die sich durch die Länge des Stempelteils erstreckt, wobei der Stempelteil zwischen seinen Enden einen mit dem vorderen Ende des Gehäuses verbundenen Flansch aufweist und sich mit seinem hinteren Ende in das Innere des Gehäuses erstreckt, eine in dem Gehäuse angeordnete und einen Teil des Stempelteils umgebende ringförmige Spule, eine mit dem hinteren Ende des Gehäuses verschraubte Kappe, die einen sich in das Gehäuse erstreckenden Vorsprung aufweist, einen in dem Gehäuse entlang der Achse des Gehäuses angeordneten Anker, von dem sich zumindestens der vordere Teil in den hinteren Teil der Spule hineinerstreckt, einen in der axialen öffnung des Stempelteils angeordneten dünnen Druckdraht, dessen vorderes Ende sich über das vordere Ende des Stempelteils hinaus erstreckt und dessen hinterer Teil mit dem vorderen Ende des Ankers verbunden ist, und ein kreisförmiges Federelement aufweisen, dessen Mittelteil mit dem hinteren Teil des Ankers verbunden ist, wobei der Vorsprung der Kappe gegen den hinteren Teil des Ankers anliegt und zur Einstellung der Vorspannung des Feder element es einstellbar ist und wobei das Gehäuse eine ringförmige, mit dem Umfang des Federelementes in Eingriff stehende Schulter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das

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Federelement (I9) aus einem Federmetallblech hergestellt ist und einen kreisförmigen Mittelteil (19a) aufweist, daß eine Anzahl von radial ausgerichteten Teilen (19c) Jeweils einstückig mit dem Mittelteil (19a) verbunden ist und sich von diesem nach außen erstreckt, wobei das äußere Ende jedes radial gerichteten Teils (19c) zwei bogenförmige Ansätze aufweist, die sich von entgegengesetzten Selten der radial gerichteten Teile (19c) aus nach außen erstrecken, und wobei das freie Ende jedes Ansatzes mit Abstand von dem freien Ende eines benachbarten Ansatzes angeordnet ist, so daß alle Ansätze einen kreisförmigen Umfang (19d) definieren, dessen Randteil gegen die ringförmige Schulter anliegt.

2. Druckerkopf »Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (19) aus einem Federstahlblech hergestellt 1st.

3. Druckerkopf-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (19) eine nach hinten gerichtete Kraft auf den Anker (18) ausüben kann, um den Druckdraht (15). bei abgeschalteter Magnetspule (17) in der Ruhestellung zu halten, und daß die Magnetspule (I7) die nach hinten gerichtete Kraft des Federelementes (19) bei Erregung überwinden kann, derart, daß der Druckdraht (15) schnell in Richtung auf die Auftreffstellung bewegt wird und das Federelement (19) gebogen wird, wobei der Druokdraht (I5) nach Abschalten der Magnetspule (I7) schnell und ohne Prellen und überschwingen des Ankters (18) in die Ruhestellung rückführbar ist.

4. Druokerkopf -Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jede Magnetspule (17) mit einer Treiberschaltung (50) zur Erregung der Magnetspule (17) ver-

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bunden 1st, daß jede Treiberschaltung (30) eine Gleich-Spannungsquelle, eine durch einen Kondensator« eine erste Diode und die Magnetspule (17) sowie die Gleichspannungsquelle gebildete Reihenschaltung aufweist, wobei ein Anschluß der ersten Diode mit einem Anschluß des Kondensators (Cl) verbunden ist und wobei ein Widerstand (R5) parallel zu der Reihenschaltung aus der Magnetspule und

und · .

der Diode geschaltet ist,fdaß die Treiberschaltung (50) weiterhin ein erstes Transistorelement (Ql) mit Basis-, Emitter- und Kollektorelektroden, von denen die Emitter- und Kollektorelektroden parallel länge der Reihenschaltung aus der ersten Diode (D2) und dem Kondensator (Cl) angeschaltet sind, ein zweites Transistorelement mit einem Eingangs» und zumindest einem Ausgangsanschluß, der mit dem Emitter des ersten Transistorelements verbunden ist, und Konstantspannungseinrichtungen aufweist, die mit der Basiselektrode des ersten Transistorelementes verbunden sind, um die an die Basiselektrode des ersten Transistorelementes angelegte Spannung zu steuern, wenn das zweite Transistorelement leitend gemacht 1st.

5. Druckerkopf-Anordnung nach Anspruch 4, dadurch ge k e η η zeichnet , daß der Kondensator (Cl) und die Magnetspule (17) einen Resonanzkreis bilden und daß die erste Diode (D2) lediglich eine Viertelschwingung der Eigenfrequenz an den Kondensator (Cl) weiterleitet, wenn das erste Transistorelement abgeschaltet ist.

6. Druckerkopf-»Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein zweites, mit dem Eingang des zweiten Transistorelementes verbundenes Diodenelement, ein drittes Transistorelement zum In-Gegenrichtung-Vorspannen des zweiten Diodenelementes bei nichtleitendem dritten

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Transistorelement, eine zweite Gleichspannungsquelle und auf das Abschalten der zweiten Gleichspannungsquelle ansprechende Einrichtungen zum Abschalten des dritten Translstorelementes zum Vorspannen des zweiten Diodenelementes in Sperrichtung, derart, daß eine falsche Ansteuerung der Magnetspule (17) durch den Kondensator (Cl) vermieden ist.

Druckerkopf »Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß eine Anzahl von Magnetspulenbetätigungseinrichtungen (11) an einem Gehäuse (51) mit einer

Rückwand (32) und einer vorderen Wand, die durch zwei Seibefestigt ist , _% tenwände verbunden sind/* daß die Rückwand (32) eine Anzahl von öffnungen (32) zur Befestigung der Magnetspulenbetätigungseinrichtungen (11) an der Rückwand aufweist, daß sich die Druckdrähte durch die Rückwand (32; und zwischen den Seitenwänden in Richtung auf die vordere Wand erstrecken, daß die vordere Wand öffnungen (45) zur Aufnahme des freien Endes eines zugehörigen Druckdrahtes (15) aufweist, wobei die öffnungen (45) in der vorderen Wand entlang einer geraden Linie angeordnet sind,und daß die öffnungen (33) in der Rückwand (32) derart ausgerichtet sind, daß ihre Achsen im allgemeinen in Richtung auf die vordere Wand konvergieren.

8. Druckerkopf-Anordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen stillstehenden langgestreckten Streifen (66) mit einer Anzahl von mit Abstand angeordneten durchsichtigen öffnungen (67) entlang des Streifens (66), wobei die Druckerkopf-Anordnung entlang einer zum Streifen (66) parallelen Linie bewegbar 1st, eine auf dem Gehäuse (31) der Druckerkopf-Anordnung (3°) befestigte Lichtquelle (64), die auf einer Seltenes Streifens (66) angeordnet ist,flichtempfindliche, an dem GehKuse (31) befestigte und an der entgegengesetzten Seite des Streifens (66) angeordnete Einrichtungen (65, 69) zur Messung von

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von der Lichtquelle (6k) ausgesandtem Licht« das durch eine lichtdurchlässige öffnung (67) hindurchläuft, um einen Impuls zur Steuerung der Erregung der Magnetspulen (17) lediglich bei Vorbeilaufen an den lichtdurchlässigen öffnungen (67) zu erzeugen.

Druckerkopf-Anordnung nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die lichtempfindlichen Einrichtungen (65, 69} einen unmittelbar benachbart zur entgegengesetzten Seite des Streifens (66) angeordneten Photokopf (65), der an dem Gehäuse (31) befestigt ist, eine an dem Gehäuse (31) befestigte Photozelle (69) und ein optisches Faserbündel

(68) einschließen, das zwischen dem Photokopf (65) und der Photozelle (69) angeschaltet ist, um auf den Photokopf (65) auftreffendes Licht von der Lichtquelle (64) zur Photozelle

(69) vreiterzuleiten.

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