APPARATUS FOR HEAT DISSIPATION IN MATRIX PRINTERS

Abstract: 1. Device for the removal of heat from matrix printers in which the printing elements are able to be actuated by means of electro-magnet coils (2a), in which the heat is able to be transmitted from a coil carrier (2) consisting of metal, with a base part, on the surface of which the electro-magnet coils (2a) which are carried by the coil carrier (2) are distributed, via a metallic heat bridge putting up a small resistance to the heat conduction, to a member of the printer, which is exposed to the ambient air, consists of metal and is movable in an oscillating manner, characterized in that the base part of the coil carrier (2) rests with its entire outer surface against a metal plate (1) of an area of corresponding size, and that against the metal plate (1) a metal band (6) is attached, which is in heat-conductive connection with the metallic print head sliding carriage (5) when the matrix print head (3) is in operating position.

Description: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abführen der Wärme aus Matrixdruckern, bei denen die Druckelemente mittels Elektromagnetspulen betätigbar sind sowie eine besonders günstige Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens. Eine solche Wärmeabfuhr dient der Kühlung der durch den elektrischen Strom verursachten Wärme, die auf einem Energieverlust beruht. Diese durch den Ohm'schen Widerstand erzeugte Wärme von elektrischen Bauteilen steigert über Stunden hinweg die Temperatur des betreffenden elektrischen bzw. elektronischen Bauteils und führt letztlich zu dessen Ausfall. Ein wesentliches Problem der Wärmeabfuhr aus Matrixdruckern entsteht an den Matrixdruckköpfen der hohen Leistungsklasse, worunter eine relativ grosse Anzahl von Drucknadeln und Elektromagnetspulen verstanden wird, die mit höheren Frequenzen (etwa 800 Hz und inehr) betrieben werden. Die hierbei entstehende Wärme führt durch Oberhitzung der Elektromagnetspulen zu Ausfällen der Drucknadeln. Es ist schon vorgeschlagen worden, Matrixdruckköpfe mit vergrösserter Oberfläche, d. h. über ein metallisches Gehäuse, das mit einer Vielzahl von Kühlrippen versehen ist, zu kühlen (DE-OS 31 33 083). Hierbei sind die grösseren Abmessungen des Matrixdruckkopfes in Anbetracht der engen Raumverhältnisse im Druckbereich des Matrixdruckers nachteilig und ausserdem entsteht die Forderung nach einem stärkeren Antrieb wegen des grösseren Gewichtes. Es ist ausserdem bekannt (USA-Patent 3,364,838), ein elektrisches Gerät mit einer Zwangskühlung zu versehen, wobei ein Flügelrotor innerhalb des Gehäuses angeordnet wird, der Umgebungsluft ansaugt, über die zu kühlenden Bauteile drückt und die erwärmte Luft nach aussen strömen lässt. Ein derartiger Flügelrotor ist jedoch innerhalb von Matrixdruckern nur schwierig unterzubringen, da es an dem hierfür notwendigen Raum fehlt. Im allgemeinen enthalten die elektrischen Schaltungen, in denen die Elektromagnetspulen der Matrixdruckköpfe eingefügt sind, sogenannte Wärmepil len, die bei zunehmender Erwärmung des Matrixdruckkopfes die Druckgeschwindigkeit herunterschalten. So ist z.B. vorgesehen, dass die Wärmepille bei Obertemperaturen den Matrixdrucker auf 50 % und weniger seiner Zeilenleistung zurückschaltet. Die Leistung des Matrixdruckkopfes und damit seine Erwärmung hängt ausserdem vom sogenannten Zeilenfüllungsgrad ab, d. h. von der Anzahl der ausgefüllten Zeichenspalten pro Zeile. Als Richtwert kann von 132 Zeichen pro Zeile ausgegangen werden, wobei der Zeilenfüllungsgrad 100 % beträgt, wenn in einer Zeile 132 Zeichen geschrieben werden müssen. Es ist verständlich, dass bei Matrixdruckern, deren Matrixdruckköpfe 100 Zeichen/sec und mehr erzeugen, höhere Frequenzen erforderlich sind. Dementsprechend nimmt die Erwärmung der Matrixdruckköpfe in der höheren Leistungsklasse erheblich zu, wobei von einer potentiellen Steigerung der abzuführenden Wärme auszugehen ist. Der Erfindung liegt deinnach die Aufgabe zugrunde, die Wärme aus Matrixdruckern abzuführen, bei denen die Druckelemente mittels Elektromagnetspulen betätigbar sind, ohne das Gewicht des zu bewegenden Bauteiles merklich zu erhöhen und ohne mehr Raum für die entsprechenden Kühl elemente zu beanspruchen. Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Wärme aus einem die Elektromagnetspulen tragenden Metallkörper über eine der Wärmeleitung einen geringen Widerstand entgegensetzende Wärmebrücke auf ein Organ des Druckers übertragen wird, das der Umgebungsluft ausgesetzt ist, aus Metall besteht und mit noch erheblicher Geschwindigkeit oszillierend bewegt ist. In diesem Verfahren ist eine besonders vorteilhafte Kombination einer Wärmeabfuhr durch Leitung und durch Obertragung zu erblicken. Einesteils wird nämlich die Wärme erheblich schneller als bisher durch Wärmeleitung auf das Organ des Druckers übertragen, wobei Organe ausgewählt werden können, die ein entsprechendes Volumen aufweisen und andererseits wird diese Wärme durch die Bewegung des betreffenden Organs bei erhöhter Oberfläche dieses Organs schnell an die Umgebungsluft abgeführt. Die Bewegung des betreffenden Organs des Druckers erspart daher einen besonderen Rotorflügel. Die Vorrichtung zur Ausübung des erfindungsgemässen Verfahrens baut auf dem oszillierend bewegten Druckkopfschlitten auf, der durch seine Bewegung gegenüber der Umgebungsluft die Wärme abzuführen vermag. Eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens ist daher dahingehend gestaltet, dass der Spulenträger für die Elektromagnetspulen des Matrixdruckkopfes an einem Metallschild flächenhaft anliegt und dass an dem Metallschild ein Metallband befestigt ist, das in Betriebslage des Matrixdruckkopfes mit dem metallischen Druckkopfschlitten in wärmeleitfähiger Verbindung steht. Hier findet gemäss dem Grundgedanken der Erfindung die Wärmeabfuhr durch Wärmeleitung zwischen dem Spulenträger und dem Metallschild und dem Metallband statt, währenddem die Wärmeübertragung von dem metallischen Druckkopfschlitten auf die Umgebungsluft durch die Bewegung des Druckkopfschlittens bewirkt wird. Eine wirtschaftliche Herstellung dieses Metallschildes sowie die entsprechend gewünschten physikalischen Wirkungen werden dadurch erzielt, dass der Metallschild aus Aluminium bzw. einer Aluminium Legierung besteht. Eine Erhöhung der Wärmeleitung von dem Spulenträger über den Metall schild bis auf den Druckkopfschlitten wird ausserdem dadurch erzielt, dass das Metallband aus einer Vielzahl von Einzeldrähten gebildet ist. Die Vorrichtung ist ausserdem dahingehend weitergebildet, indem zumindest der Metallschild, der Spulenträger und das Metallband eine lösbare Baueinheit bilden, wobei das Metallband an metallische Halteelemente angeschlossen ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht den nachträglichen Einbau der Vorrichtung in bereits in Betrieb befindliche Matrixdrucker und trägt daher zu deren gesteigerten Leistungsausnutzung bei. Nach der weiteren Erfindung ist vorgesehen, dass die metallischen Halteelemente aus Haltefedern bestehen und dass die Baueinheit mittels der Haltefedern in Rastausnehmungen des Druckkopfschlittens einsetzbar ist. Diese Gestaltung unterstützt eine schnelle Montage bei nachträglicher Ausrüstung des Matrixdruckers mit der erfindungsgemässen Kühl vorrichtung. Nach der weiteren Erfindung werden die Wärmeleitung zwischen der Baueinheit und dem Druckkopfschlitten sowie die schnelle Montage und der sichere Sitz verbessert. Hierzu ist vorgesehen, dass die Haltefedern an Flanken, die in den Rastausnehmungen des Druckkopfschlittens gebildet sind, mit Schlitzen versehen sind. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 eine Ansicht von der Rückseite auf den Metallschild des vom Matrixdrucker entfernten Matrixdruckkopfes, Fig. 2 die Ansicht von der Rückseite auf den Metallschild des in den Druckkopfschlitten eingesetzten Matrixdruckkopfes und Fig. 3 den Matrixdruckkopf auf dem Druckkopfschlitten in Seiten ansicht. Der Metallschild 1 liegt flächenhaft auf dem Spulenträger 2, der die Elektromagnetspulen 2a aufnimmt. Der Metallschild 1 besteht vorzugsweise aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung. Die Werkstoffe Silber, Kupfer oder andere gute Wärmeleiter aus Metall können ebenfalls verwendet werden, wenn diese zu wirtschaftlichen Bedingungen zu erwerben sind. An den Spulenträger 2 schliesst sich der eigentliche Matrixdruckkopf 3 an, in dessen innerem die Drucknadeln angeordnet sind (Fig. 3), die gegen die Druckwalze 4 gestossen und wieder in ihre Ausgangsposition zurückgeholt werden. Der Matrixdruckkopf 3 ist zusammen mit dem Spulenträger 2, den Elektromagnetspulen 2a und dem Metallschild 1, der als Wärmesamm ler dient, auf dem Druckkopfschlitten 5 parallel zur Druckwalze 4 verschiebbar, wobei eine runde Führungsstange 5a, eine rechteckige Führungsstange 5b und nach verschiedenen Seiten stützende Rollen 5c und 5d eine leichtgängige Führung bilden. An dem Metall schild 1 ist das Metallband 6 befestigt, das aus Kupfer besteht und durch eine Vielzahl von Einzeldrähten gebildet wird. Das Metallband 6 ist mittels der Schrauben 6a an die Unterseite des Metallschildes 1 anliegend befestigt und hierbei um die Halteelemente 7 herumgeführt, wobei ebenfalls eine feste Berührung stattfindet. Die Halteelemente 7 bilden an den Enden Haltefedern 7a, die Teile eines einstückigen Blechstreifens sind. Das Metallband wird an seiner Stossstelle durch die Lasche 8 abgedeckt. Der Spulenträger 2, die Elektromagnetspulen 2a, ggf. der Matrixdruckkopf 3, der Metallschild 1, der Blechstreifen 8 und das Metallband 6 bilden die in Fig. 1 gezeigte Baueinheit 9. Der Druckkopfschlitten 5 weist Rastausnehmungen 10a, 10b auf. Die Rastausnehmungen 10a, 10b sind mit seitlichen Begrenzungen, den Flanken 7b, versehen. In den Haltefedern 7a sind im Bereich der angrenzenden Flanken 7b Schlitze 7c vorgesehen. Beim Einstecken der Baueinheit 9 in die Rastausnehmungen 10a, 10b des Druckkopfschlittens 5 gleichen aufgrund der Schlitze 7c die geteilten Haltefedern 7a Unebenheiten im Druckkopfschlitten 5 aus. Es besteht die Möglichkeit, an den Spulenträger 2 das Metallband 6, das Halteelement 7 bzw. den Blechstreifen 8 unmittelbar anzubringen, wobei der Spulenträger 2 mit den Eigenschaften des Metallschildes 1 ausgestattet wird. Dadurch bildet dann der Spulenträger 2 unmittelbar den Metallschild 1, wodurch weiter an Gewicht gespart werden kann, ohne die Kühlwirkung des Systems zu beeinträchtigen.

Claims: Verfahren und Vorrichtung zum Abführen der Wärme aus Matrixdruckern Patentansprüche 1. Verfahren zum Abführen der Wärme aus Matrixdruckern, bei denen die Druckelemente mittels Elektromagnetspulen betätigbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme aus einem die Elektromagnetspulen tragenden Metall körper über einen der Wärmeleitung einen geringen Widerstand ent gegensetzende WärmebrUcke auf ein Organ des Druckers übertragen wird, das der Umgebungsluft ausgesetzt ist, aus Metall besteht und mit noch erheblicher Geschwindigkeit oszillierend bewegt ist. 2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger (2) für die Elektromagnetspulen (2a) des Matrixdruckkopfes (3) an einem Metallschild (1) flächenhaft anliegt und dass an dem Metallschild (1) ein Metallband (6) befestigt ist, das in Betriebslage des Matrixdruckkopfes (3) mit dem metallischen Druckkopfschlitten (5) in wärmeleitfähiger Verbindung steht. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Metall schild (1) aus Aluminium bzw. einer Aluminium Legierung besteht. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband (6) aus einer Vielzahl von Einzeldrähten gebildet ist. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Metallschild (1), der Spulenträger (2) und das Metallband (6) eine lösbare Baueinheit (9) bilden, wobei das Metallband (6) an metallische Halteelemente (7) angeschlossen ist. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Halteelemente (7) aus Haltefedern (7a) bestehen und dass die Baueinheit (9) mittels der Haltefedern (7a) in Rastausnehmungen (lOa,10b) des Druckkbpfschlittens (5) einsetzbar ist. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltefedern (7a) an Flanken (7b), die in den Rastaus nehmungen (10a,10b) des Druckkopfschlittens (5) gebildet sind, mit Schlitzen (7c) versehen sind.

Inventors: NIEBEL, HARALD, STEPPE, ERICH
Applicants: MANNESMANN AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1982
Main classification: B41J29
IPC codes: B41J29