ПЕЧАТАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2002 года по МПК B41J1/30 

Изобретение относится к технике выборочной печати знаков способом ударного оттиска литер и может найти применение преимущественно в электронных пишущих машинах и других системах обработки текста.

Широко известны ударные печатающие устройства со сменными литероносителями имеющими обычно от 96 до 100 литер. Литеры расположены по окружности на концах лепестков, консольно размещенных на ступице с центральным базовым отверстием. Псе элементы литероносителя - литеры, лепестки, ступица и др. - составляют одну дискообразную деталь, похожую на и именуемую "ромашкой" массой не более 6 г и диаметром обычно менее 90 мм.

Заменяя один литероноситель на другой, имеющий другие литеры, обеспечивают возможность печати большого количества знаков (например, при печати иероглифических и многоалфавитных текстов, а также текстов одного алфавита различными шрифтами).

Однако при ручной замене литероносителя печать информации прерываетя на 5-15 с - это столько времени занимает сама замена и сопровождающие ее действия.

При автоматической замене литероносителя запасные литероносители располагаются внутри устройства. Место хранения запасных литероносителей может быть вне каретки или внутри каретки печатающего устройства.

Так, известно устройство (пат. США 4289412, кл. 400-171, МПК В 41 j 1/32 опубл. 15.09.81), в котором имеется несколько держателей с литероносителями, располагаемыми почти горизонтально на одной раме-подъемнике, вдоль бумагоопорного вала и под ним. Один держатель свободен и предназначен для размещения литероносителя, находящегося в положении печатания на каретке. Замена литероносителя производится путем подвода каретки с литероносителем к свободному держателю, поворота рамы-подъемника до сцепления держателя с литероносителем, расцепления вала литероносителя с центральным отверстием литероносителя, обратный поворот рамы-подъемника в исходное положение хранения, подводка каретки к держателю с необходимым литероносителем, поворот рамы-подъемника до установки литероносителя в положение печатания, сцепление вала литероносителя с центральным отверстием литероносителя, обратный поворот рамы-подъемника в положение хранения и возврат каретки с замененным литероносителем на место печати очередного знака. На все эти манипуляции уходит не менее 8-10 с.

Другим недостатком этого устройства является увеличение габаритов: в глубину - на диаметр литероносителя, а в высоту - на одну четвертую часть диаметра литероносителя. Кроме того, количество литероносителей ограничивается шириной устройства.

Известно другое устройство с автоматической заменой литероносителя, выбираемое за прототип (пат.США 5193923, кл. 400-171, МПК В 41 j 1/30, опубл. 16.03.93), содержащее бумагоопорный вал и каретку, которая несет несколько дискообразных литероносителей, вал литероносителя с элементом вращения литероносителя и несколько подъемников для перемещения литероносителей из положения хранения в положение печатания и обратно (это существенные признаки), а также привод подъемников, контейнер для хранения литероносителей с приводом контейнера, ударный механизм и механизм красящей ленты, а на валу литероносителя находится механизм фиксации литероносителя.

Запасные литероносители, вместе со своими подъемниками и подъемником, находящимся в положении печатания литероносителя, размещены соосно в контейнере ниже находящегося в положении печатания литероносителя и в стороне от него соответственно на 2/3 и 1/3 диаметра литероносителя. Примерно на эти величины увеличиваются соответственно высота и ширина печатающего устройства, а масса увеличивается примерно на 15%. Без увеличения глубины печатающего устройства может быть размещено до четырех запасных литероносителей.

Замена литероносителя в этом устройстве производится в такой последовательности.

1. Привод подъемников поворачивает сцепленный с ним свободный подъемник из нижнего исходного положения (хранения) вверх до сцепления со своим литероносителем, находящимся в положении печатания на валу литероносителя.

2. Расфиксируют сменяемый литероноситель от вала, перемещая последний вместе с элементом вращения литероносителя (приводом литероносителя) назад вдоль оси.

3. Опускают подъемник вместе со снятым с вала сменяемым литероносителем до нижнего положения в контейнер.

4. Продвигают контейнер со всеми подъемниками и их литероносителями вдоль оси литероносителей до установки сменяющего литероносителя в положение плоскости печатания (при этом его подъемник сцепляется с приводом подъемников).

5. Поворачивают подъемник со сменяющим литероносителем до положения печатания литероносителя, т.е. вверх напротив вала.

6. Фиксируют сменяющий литероноситель с валом путем возвращения последнего вместе с приводом литероносителя в положение печатания.

7. Поворачивают поднятый подъемник вниз. При этом последний отцепляется от установленного на валу литероносителя.

На все эти операции по замене литероносителя уйдет не менее пяти секунд, потому что много операций, большая амплитуда хода подъемников (до 50 мм) и необходимо преодолеть значительные усилия в механизмах сцепления.

Очевидно в силу всех этих недостатков (большие габариты, масса и время замены литероносителя) фирма КЭНОН (Япония) - владелец патента на изобретение, выбранное за прототип, - не запускает подобное устройство в серийное производство.

Все эти недостатки сохраняются даже если в устройстве предусмотреть всего два автоматически заменяемых литероносителя. (Два литероносителя - это минимум для двуязычных алфавитных и одноязычных иероглифических пишущих машин на 200 ключей).

Заявляемое изобретение направлено на устранение указанных выше недостатков прототипа, а именно на уменьшение габаритов и массы устройства, а также на снижение времени автоматической замены литероносителя, особенно в случае двух автоматически заменяемых литероносителей.

Поставленная задача решается тем, что в печатающем устройстве, содержащем бумагоопорный вал и каретку, несущую несколько дискообразных литероносителей, вал литероносителя с элементом вращения литероносителя и несколько подъемников для перемещения литероносителей из положения хранения в положение печатания и обратно, каретка имеет несколько валов литероносителя, при этом каждый вал литероносителя вместе с закрепленным на нем литероносителем постоянно установлен на своем подъемнике.

Устройство отличается также тем, что каретка имеет по одному валу литероносителя на каждый литероноситель.

Устройство отличается также тем, что каретка имеет два вала литероносителя.

Устройство отличается также тем, что диски литероносителей размещены между элементами их вращения, а верхний уровень хранящихся литероносителей находится выше нижнего уровня бумагоопорного вала.

Устройство отличается также тем, что подъемник выполнен в виде четырехзвенника, представляющего кривошипно-ползунный механизм, стойкой которого является каретка, шатуном - рама для установки вала литероносителя, ползуном - ролик, установленный на раме с возможностью качения по профильной поверхности каретки, а кривошип зафиксирован на валу подъемника.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлен вариант с использованием двух литероносителей.

На фиг.1 показан общий вид устройства (вид слева), на котором литероносители из-за малой толщины изображены упрощенно; на фиг.2 приведен разрез по A-A общего вида; на фиг.3 приведено детальное изображение в увеличенном масштабе части литероносителя и прилегающих к нему элементов устройства.

Возможность осуществления изобретения обеспечивается следующим описанием устройства и действия варианта изобретения, показанного на чертежах.

В печатающем устройстве есть бумагоопорный вал 1 (фиг.1) и каретка 2 с двумя дискообразными литероносителями 3, закрепленными на валах 4 литероносителя. Каждый вал литероносителя вращательно установлен в подшипнике 5, который жестко закреплен в раме 6. Рама является частью подъемника, который выполнен в виде четырехзвенника, представляющего собой кривошипно-ползунный механизм, стойкой (опорой) которого является каретка 2, шатуном - рама 6, ползуном - ролик 7 вращательно установленный на раме и прижатый через раму 6 пружиной 8 к профильной поверхности 9 каретки, а кривошип 10 зафиксирован на валу 11 электропривода 12, установленного на каретке.

Конструктивно кривошип 10 выполнен из двух планок, параллельно закрепленных на обоих концах вала 11 (фиг.2) и на шарнирных выступах рамы 6. Причем на валах 11 планки закреплены жестко, а на рамах 6 - шарнирно, все как в теоретическом четырехзвеннике. Действующие радиусы кривошипов R1 и R2 (фиг. 1) выбраны исходя из траекторий верхних крайних точек (фиг.3) литероносителей 3, при перемещении последних из положения печатания (крайне верхнее положение) в свои положения хранения.

На фиг.1 передний /левый/ литероноситель показан в положении хранения, а задний /правый/ литероноситель показан в положении печатания. Положение хранения последнего показано на фиг.1 и 2 пунктирными линиями. Эти траектории верхних крайних точек литероносителей будут соответствовать радиусам R1 и R2. При таком условии и рама 6 и все закрепленные на ней элементы могут перемещаться относительно каретки параллельно сами себе.

На каждой раме закреплен свой привод литероносителя, состоящий из шагового электродвигателя 13, малой шестерни 14 и большой шестерни 15, которая жестко закреплена на валу 4 литероносителя. Большая шестерня 15 является элементом вращения литероносителя. Этот признак является общим понятием как для шестерни 15 по предлагаемому изобретению, так и для мотора 15 по прототипу (пат. США 5193923).

Необходимо отметить, что все элементы узла литероносителя (в том числе элементы 3,4,5,13,14 и 15) и их взаимное расположение на чертежах соответствуют реальному уровню техники десятилетней давности (электронные пишущие машины марок САМСУНГ, КСЕРОКС, ДАЙТЕК и др.). Соответственно выдержаны обязательные зазоры между литероносителем в положении печатания и соседними с ним элементами (зазоры превышают максимальную амплитуду колебания лепестков литероносителя после их соударения с бумагоопорным валом). Однако для упрощения вычерчивания и понимания чертежей устройство повернуто примерно на 10• против часовой стрелки так, чтобы литероносители оказались в вертикальной плоскости (как и на чертежах прототипа). В результате линия днища устройства (на фиг.1 под ней дана штриховка, обозначающая "землю") оказалась под углом к горизонтали чертежа.

Пружины 8 представляют собой пружины кручения, петлевые элементы на концах которых надеты на попарные упоры 16. Один конец каждой пружины закреплен на упоре (дальше от профильной поверхности 9) каретки 2, а другой конец - на упоре (ближе к профильной поверхности 9) рамы 6, которая прижимается пружиной 8 либо к верхнему ограничителю 17, либо к нижнему ограничителю, образованному изломом профильной поверхности 9. В последнем случае в излом упирается ролик 7, как это изображено на фиг.1 для переднего литероносителя.

Каретка 2 установлена на направляющих 18 с возможностью перемещения вдоль бумагоопорного вала 1.

Литероноситель 3, находящийся в положении печатания, расположен между бумагоопорным валом 1, к которому обращен литерами 19 (фиг.3), и ударником 20, к которому обращен коническими ориентирующими выступами 21, расположенными как и литеры 19 на лепестках 22 литероносителя 3. Ударник 20 на своей ударной поверхности имеет конический ориентирующий паз 23, соответствующий по профилю выступам 21.

Между лепестком 22 в положении печатания и бумагоопорным валом 1 находится окно строкоустановителя 24, расположенного на каретке 2 и выполняющего также функцию разделителя между прилегающей к бумагоопорному валу бумагой (не показана) и красящей 25 и корректирующей 26 лентами, а также функцию прижима бумаги к бумагоопорному валу 1.

Устройство действует следующим образом.

Печать знаков путем оттиска с литер 19 производится обычным образом, если эти литеры находятся на литероносителе 3, находящемся в положении печатания. При помощи шагового электродвигателя 13, шестерен 14 и 15 литероноситель 3 поворачивается до положения противостояния лепестка 22 с необходимой литерой 19 ударнику 20. Срабатывание ударника 20 приводит к прижиму выбранной литеры 19 через красящую ленту 25 к бумаге на бумагоопорном валу 1. При этом конический паз 23 ударника 20 захватывает конический выступ 21 лепестка 22 и выравнивает последний, а вместе с ним и литеру, точно по шагу письма. За счет энергии ударного прижима литеры из красящей ленты выдавливается краска и на бумаге остается оттиск выбранной литеры.

При необходимости печати знака, литера которого находится на литероносителе, находящемся в положении хранения, происходит автоматическая замена литероносителя. Для этого опускают задний литероноситель 3 путем срабатывания заднего электропривода 12 и поворачивания заднего кривошипа 10 против часовой стрелки. При этом опускается рама 6 (шатун), а ролик 7 (ползун) прокатывается по профильной поверхности 9 до ее излома (фиксирующая ямка для ролика 7). При опускании рамы 6 до середины дистанции ее упор 16 сближается с упором 16 каретки 2, в результате чего пружина 8 еще более закручивается, а после прохождения рамой середины дистанции ее упор 16 начинает отходить от упора 16 каретки 2, и задняя пружина 8, раскручиваясь, прижимает заднюю раму 6 роликом 7 к излому задней профильной поверхности 9. Задний литероноситель оказывается зафиксированным в положении хранения, которое на 13 мм ниже положения печатания и на 4 мм правее (при диаметре литероносителя 84 мм и толщине диска 2 мм).

Одновременно с опусканием заднего литероносителя поднимают корректирующую ленту 26 до ее рабочего положения, чтобы освободить место для подъема переднего литероносителя 3, траектория верхней точки литеры которого (фиг.3) проходит по радиусу R1 и пересекается с корректирующей лентой 26, изображенной в положении хранения. Рабочее положение корректирующей ленты 26 то же, что и рабочее положение красящей ленты 25. Механизм перемещения обеих лент (используется любой известный, на чертежах не показан, чтобы не затенять суть предложения), срабатывая на время замены литероносителей, удерживает корректирующую ленту 26 в рабочем положении, что позволяет провести подъем переднего литероносителя из положения хранения в положение печатания без зацепления за корректирующую ленту. В устройствах, где нет корректирующей ленты, надобности в операциях с этой лентой нет.

Поднятие переднего литероносителя 3 производится при срабатывании переднего электропривода 12, поворачивании переднего кривошипа 10 против часовой стрелки и подъема передней рамы 6 до утыкания ее в ограничитель 17. При этом передняя пружина 8 работает аналогично задней, работа которой описана выше, в результате чего передний литероноситель оказывается в положении печатания, а пружина 8 фиксирует это положение, прижимая раму 6 к ограничителю 17.

Затем отключается механизм подъема лент, ленты опускаются в исходное (нижнее) положение, замена литероносителей закончена.

Преимущества предложенного технического решения над прототипом
1. При условии использования в устройстве литероносителей с диаметром 84 мм и толщиной диска 2 мм и при безопасном зазоре между литероносителями в 2 мм ход переднего литероносителя составляет (см.фиг.1) не менее 4 мм по горизонтали и не более 18 мм по вертикали (в прототипе соответственно 30 и 48 мм). Ход заднего литероносителя - те же 4 мм по горизонтали и не более 13 мм по вертикали. Возможно, что конструкторским пределом минимизации для ходов переднего и заднего литероносителей будут соответственно 13 и 9 мм по вертикали, но и "имеющиеся" 18 и 13 мм снижают габариты устройства по высоте на 30 мм (примерно 150 мм в прототипе и 120 мм в предлагаемом устройстве) и 26 мм по глубине устройства.

Сокращение габаритов позволяет снизить массу устройства не менее чем на 10-15%.

2. В предлагаемом устройстве для двух литероносителей возможно совмещение операций по перемещению лент и одновременному перемещению обоих литероносителей (на 70-100%). Это позволяет утверждать, что время замены литероносителя без каких-либо дополнительных разработок специальных электроприводов может быть менее 0,8-1,0 с. А специальные разработки могут снизить это время вдвое. Возможный предел времени замены 0,2-0,3 с, а это означает, что рядовой оператор, например, иероглифической пишущей машины из 200 ключей не будет испытывать задержек при печати набираемого на клавиатуре текста.

Изобретение относится к ударным печатающим устройствам с автоматической заменой дискообразных литероносителей, преимущественно в электронных пишущих машинах. На каретке устройства размещены литероносители, а также вал литероносителя с элементом вращения литероносителя и несколько подъемников для перемещения литероносителей из положения хранения в положение печатания и обратно. Согласно изобретению замена одного литероносителя на другой производится совместно с валом литероносителя и элементом вращения литероносителя. Это достигается тем, что каретка имеет несколько валов литероносителя, а каждый вал литероносителя вместе с закрепленным на нем литероносителем постоянно установлен на своем подъемнике. Отвод из положения печатания нескольких элементов вместо одного литероносителя позволяет хранящиеся литероносители разместить ближе к положению печатания и, следовательно, сократить габариты и массу устройства и время замены литероносителей. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Печатающее устройство, содержащее бумагоопорный вал и каретку, установленные на ней дискообразные литероносители, вал литероносителя, привод для вращения литероносителя вокруг его оси и подъемники с приводом для перемещения литероносителей из положения хранения в положение печатания и обратно, отличающееся тем, что каретка имеет второй вал литероносителя, при этом каждый вал литероносителя вместе с закрепленным на нем литероносителем постоянно установлен на своем подъемнике, литероносители размещены между приводами их вращения, а верхний край литероносителя, размещенного в положении хранения, расположен выше нижнего края бумагоопорного вала. 2. Печатающее устройство по п. 1, отличающееся тем, что подъемник выполнен в виде вертикально перемещающихся звеньев кривошипно-ползунного механизма, стойкой которого является каретка, шатуном - рама, ползуном - ролик, установленный на раме с возможностью качения по профильной поверхности каретки, а кривошип зафиксирован на валу привода подъемника.