Hoewel in principe alle printers volgens het matrix principe werken,
verstaat men onder het begrip 'naaldmatrix printer' een printer waarbij het drukbeeld tot stand
komt door een aantal naaldjes via een inktlint op het papier te laten slaan. Het papier wordt
getransporteerd middels een rubber rol, die er voor zorgt dat de naaldjes goed contact maken
met het papier. Het zal dus onmiddellijk duidelijk zijn dat matrix printers impact printers
zijn. De naaldjes zitten in een printkop en zij worden elektromagnetisch aangedreven.
Matrixprinters met naalden heten officieel SIDM-printers, afkorting van 'Serial Impact Dot Matrix'.
In het alledaagse spraakgebruik laat men het woordje 'naald' weg en spreekt men van
matrixprinters.
Een naaldmatrix printer is een regeldrukker. De naaldjes zitten in een
printkop, die door middel van een geleidingsmechanisme van links naar rechts of van rechts
naar links over het papier wordt verplaatst. Tezelfdertijd wordt de informatie van deze regel
op het papier geprint. Nadien zorgt de rubber transportrol ervoor dat het papier over
één regel wordt verplaatst.
Ook bij het afdrukken van grafische afbeeldingen
wordt op deze manier gewerkt. De software in de printerdriver ontleedt het volledige beeld in
regel-na-regel informatie en stuurt deze informatie regelgewijs naar de printer.
Een belangrijke specificatie van naaldmatrix printers is het aantal naalden waarover zij
beschikken. De allereerste modellen hadden 8 of 9 naaldjes, de moderne uitvoeringen
bezitten allemaal 18 tot 24 naaldjes. Het zal duidelijk zijn dat het aantal naaldjes de maximale
resolutie van de printer bepaalt. Toch is het niet zo dat men zonder meer kan stellen dat de
kwaliteit van het drukbeeld rechtstreeks afhankelijk is van het aantal naaldjes. Het probleem
is dat de naaldjes natuurlijk een bepaalde onderlinge afstand hebben. Anderzijds hebben zij
een bepaalde dikte, die varieert van 0,2 tot 0,4 mm. Er bestaat een bepaalde verhouding
tussen naaldafstand en naalddikte, waarbij een optimaal letterbeeld ontstaat. Deze optimale
verhouding kan technologisch uitstekend gerealiseerd worden bij printkoppen met 18
naaldjes. Bij de 24-naald modellen is dat moeilijker. In de praktijk zijn daar de naaldjes iets te
dun, waardoor een rafelig letterbeeld ontstaat. Voor het Europese schrift zijn 18 naaldjes
trouwens meer dan voldoende. De printkoppen met 24 naaldjes zijn een Japanse
ontwikkeling, omdat bleek dat 18 naalden niet genoeg waren om de ingewikkelde letters van
het Japanse schrift keurig te vormen.
Zoals uit onderstaande figuur 10-568 blijkt, zitten de naalden op een rijtje (in-line) in de
printkop. Dit geldt voor 9-naald printers, bij 18- en 24-naalden wordt gebruik gemaakt van
twee rijen van respectievelijk 9 en 12 naalden, die onderling iets verschoven zijn (dual in-line
staggered).
De onderlinge afstand van de printnaalden moet voldoen aan een
ECMA-standaard. De witruimte tussen de geprinte dots mag niet groter zijn dan 0,02 mm.
Een en ander is het gevolg van het feit dat het schrift gelezen moet kunnen worden door
OCR-apparatuur, bijvoorbeeld bij de volledig geautomatiseerde verwerking van girokaarten.
Iedere naald wordt aangestuurd door een uiterst klein elektromagneetje. Als dit spoeltje onder
spanning wordt gezet zal het magnetisch veld er voor zorgen dat het naaldje met kracht uit de
printkop schiet. Het naaldje drukt dan het inktlint tegen het papier, waardoor er
één dotje wordt gedrukt.
In onderstaande figuur is de meest gebruikte constructie van de printkop getekend. Deze kop werkt volgens het 'ballistische balansanker'-principe. De naald kan vrij bewegen in een ceramische houder en wordt door middel van een klein veertje in de rustpositie gedwongen. Het interne uiteinde van de naald is uitgerust met een klein schokdempertje van rubber. De naald wordt geactiveerd door een balansanker, dat draait rond een asje en aan de onderzijde wordt aangetrokken door het magneetveld van de spoel van de elektromagneet. De elektromagneet kan een flinke stroom verdragen.
De kracht, waarmee de naald tegen het inktlint slaat, is in te stellen door de grootte van
het magneetveld te wijzigen. Op deze manier kan men met dergelijke printkoppen tien goed leesbare doorslagen maken. In de vakwereld noemt men dit HFP, letterwoord voor 'Heavy Forms Printing'.
Een nadeel van deze constructie is dat er heel wat elektrisch vermogen in de spoeltjes gepompt moet worden. Er moet immers een sterk magneetveld ontstaan om de naaldjes met grote kracht weg te
schieten. Een en ander heeft tot gevolg dat een ballistische kop behoorlijk heet kan worden.
De maximaal toelaatbare hitte-ontwikkeling stelt bepaalde grenzen aan het maximaal aantal
naaldbewegingen per seconde, met andere woorden aan de maximale printsnelheid.
Er is een tweede soort printerkop ontwikkeld, namelijk de 'stored-energy' printkop. De naald is gekoppeld aan een draaibaar opgesteld anker. Achter het anker zit een klein veertje, dat door een sterke permanente magneet in de samengedrukte rustpositie wordt gehouden. Achter de permanente magneet staat een spoeltje. Als dit spoeltje onder spanning wordt gezet zal het elektromagnetisch veld van het spoeltje het permanent magnetisch veld van de magneet verzwakken.
Het resulterende veld is niet in staat de veer in de samengedrukte positie te
houden. De veer ontspant zich, slaat tegen het anker en het anker drukt de naald tegen het
inktlint.
De naam van deze koppen is te verklaren uit het feit dat de energie, noodzakelijk om
de naald met voldoende kracht tegen het inktlint te drukken, nu niet alleen geleverd moet
worden door de elektrische energie die men naar het spoeltje stuurt. Een groot deel van de
energie zit in de krachtenbalans tussen de samengedrukte veer en de permanente magneet.
Het volstaat deze krachtenbalans met een klein stroompulsje te verbreken om het systeem in
werking te zetten. Het voordeel van de 'stored-energy'-constructie is dat er veel minder
elektrische energie in de printkop geïnvesteerd moet worden. Deze wordt dus minder
heet, met als gevolg dat de printsnelheid aanmerkelijk verhoogd kan worden. Een moderne
'stored-energy'-kop kan een snelheid van 1.800 Hz bereiken, hetgeen betekent dat een naaldje
maximaal 1.800 keer per seconde geactiveerd kan worden!
Interessante elektronica links
Klik hier ... Kattenschrikdraad installatie houdt katten in of uit uw tuin
Klik hier ... Boeken voor de elektronicus
Klik hier ... Software voor schema tekenen, print ontwerpen en simulatie
Klik hier ... Goedkope digitale oscilloscopen, via USB aan te sluiten op uw PC
Klik hier ... Goedkope meetapparatuur voor het testen van uw onderdelen
Klik hier ... Draadloze elektronica in uw huis
Klik hier ... Inbraakalarm van Marmitek en KlikAanKlikUit
Klik hier ... Bespaar energie met PowerSafer
Klik hier ... Goedkope dataloggers voor t, RH, CO, V en I
Klik hier ... Educatieve producten voor het basisonderwijs