DE3227801C2

DE3227801C2 - Nadeldruckkopf

Info

Publication number: DE3227801C2
Application number: DE3227801A
Authority: DE
Inventors: Peter 8508 Wendelstein Hirzinger; Karl-Heinz Dipl.-Ing. Dr. 3408 Duderstadt Vatterott
Original assignee: Ta Triumph Adler Ag 8500 Nuernberg; TA Triumph Adler AG
Current assignee: TA Triumph Adler AG
Priority date: 1982-07-24
Filing date: 1982-07-24
Publication date: 1986-10-09
Also published as: JPS5919175A; US4523866A; JPH0256220B2; DE3227801A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Nadeldruckkopf mit piezoelektrischen keramischen Biegeschwingern als Antriebselemente für die Drucknadeln. Die Biegeschwinger sind auf den radial nach innen ragenden Zungen eines als Stanzteil ausgebildeten metallenen Ringes vorzugsweise aufgeklebt. Es ist auch möglich, jeweils auf der Ober- und Unterseite der Zungen ein Biegeelement vorzusehen. Durch eine besondere Ausbildung der Zungen sowie eines Gehäuseteiles wird die Bruchgefahr der keramischen Biegeschwinger auf ein Mindestmaß herabgesetzt. Mittels des Ringes läßt sich auf einfache Weise die im Inneren des Nadeldruckkopfes entstehende Wärme nach außen abführen. Der überstehende Teil des Ringes wird gleichzeitig durch einen Berührungsschutz des Gehäuses gesichert.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Antrieb von Drucknadeln in einem Mosaikdruckkopf mit piezoelektrischen keramischen Biegeschwingern.

Die DE-PS 12 67 241 betrifft einen Nadeldruckkopf, bei welchem für jede Drucknadel ein Biegeschwinger mit einer Haltezunge vorgesehen ist. Diese Biegeschwinger sind in einem Block zusammengefaßt und weisen unterschiedliche Länge auf, so daß die Nadeln in einer Ebene angeordnet sind. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die zu bewegenden Haltezungen mit der Nadel in ihrer Länge und Masse verschieden sind. Um die dadurch verursachten verschiedenen Antriebskräfte in gleichen Zeitintervallen auszugleichen, muß die Steuerspannung jedem Element angepaßt werden. Dadurch wird ein derartiges System vom Steueraufwand her sehr teuer. Ein weiterer Nachteil ist die hohe Bruchempfindlichkeit dieser vorgeschlagenen Anordnung. Außerdem kostet der Rückschwung zur Vergrößerung der Energie Zeit und ist deshalb für einen schnellen Druckkopf nicht geeignet.

Aus der DE-OS 30 17 903 ist es bei einem Druckkopf mit durch Magnete betätigten Drucknadeln bekannt, diese an radial von einem Ring nach innen gerichteten Zungen anzuordnen. Der Ring ist als Stanzteil aus Federstahlblech gefertigt. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Nadeln kaum gebogen werden müssen. Durch die Magnete und ihre Spulen ergibt sich aber eine große Masse die insbesondere dann nachteilig ist, wenn der Druckkopf auf einem Schlitten entlang der Druckzelle bewegbar ist.

Aus einem Prospekt »VIBRIT, Piezo-Keramik von Siemens« kann ganz allgemein entnommen werden, daß die Verwendung von Aluminium in Verhindun" mit k?- ramischen Biegeschwingern den effektiven Kopplungsfaktor und die Stabilität des Biegeverbundes erheblich verbessert.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Mosaikdruckkopf nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bereitzustellen, der gewährleistet, daß die empfindlichen keramischen Biegeschwinger thermisch und mechanisch gut geschützt sind. Die Biegeschwinger sollen demzufolge während der Durchbiegung nicht mit Gehäuseteilen in Berührung kommen und die unvermeidbar entstehende Wärme gut nach außen ableitbar sein. Hierzu eignet sich eine Anordnung nach den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1. Ein derartiger Mosaikdruckkopf zeichnet sich außerdem durch einfache Herstellung der Einzelteile sowie deren Montage aus. Eine Ausbildung des Mosaikdruckkopfes mit den Merkmalen des Anspruches 2 bewirkt, daß durch die Hin- und Herbewegung entlang der Druckzeile eine Belüftung des Ringes entsteht, wodurch die Wärmeableitung unterstützt wird. Die Ausbildung des Ringes aus Aluminium nach dem Anspruch 3 macht sich die in dem obenerwähnten Siemens-Prospekt angegebenen Vorteile zunutze.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Mosaikdruckkopf;
F i g. 2 eine Draufsicht auf den metallenen Ring;
F i g. 3 in vergrößerter Darstellung einen Teilschnitt;
F i g. 4 eine Seitenansicht eines anderen Ausführungs-

beispielsund

F i g. 5 ein Detail.

Der Mossaikdruckkopf besteht aus den beiden Gehäuseteilen 1 und 2, die beispielsweise auch aus Kunststoff hergestellt sein können. Die beiden Teile 1 und 2 könen in bekannter Weise miteinander verschraubt sein. Im Inneren des Gehäuseteiles 1 befinden sich Führungen 3 für die Drucknadeln 4, deren Anordnung so getroffen ist, daß sie im Bereich des Mundstückes 5 in einer Ebene und im Bereich ihrer hinteren Enden 6 kreisförmig angeordnet sind. Diese Anordnung der Drucknadeln ist an sich bekannt.

Zwischen die Gehäuseteile 1 und 2 wird bei der Montage ein Ring 7 eingeklemmt, der radial nach innen ragende Zungen 8 aufweist. Die Anzahl der Zungen 8 des Ringes 7 entspricht der Anzahl der Drucknadeln. Am Ring 7 kann auch eine Anschlußfahne 9 für eine elektrisch leitende Verbindung vorgesehen sein. Die Zungen 8 dienen als Träger für die piezoelektrischen keramischen Biegeschwinger 10. Diese sind vorzugsweise auf die Zungen 8 des Ringes 7 aufgeklebt. Die Enden 11 der Zungen 8 sind länger als die Biegeschwinger 10. Somit kommen die hinteren Enden 6 der Drucknadeln 4 nicht mit den Biegeschwingern 10 in Berührung, sondern lediglich mit den freien Enden 11 der Zungen 8.

Fig.4 zeigt eine Ausführung, in welcher auf der Ober- und Unterseite einer Zunge 8 des Ringes 7 jeweils ein Biegeschwinger 10 bzw. 10' angeordnet ist. Bei bestimmten Nadeldruckköpfen mag dies zweckmäßig sein. In diesem Falle würde während des Durchbiegens der Zunge nach unten das Biegeelement 10 auf Zug und das Biegeelement 10' auf Druck beansprucht werden.

In F i g. 3 ist dargestellt, daß an dem hinteren Ende 6 der Drucknadel 4, welches mit einem Kopf versehen sein kann, eine Feder 12 angreift, die sich im Inneren des Gehäuseteiles 1 abstützt. Eine derartige Feder 12 wäre

nung bewirkt, daß die Drucknadel 4 unabhängig von der Zunge 8 bzw. des Biegeschwingers 10 bewegbar ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 ist dargestellt, daß das hintere Ende der Drucknadel 4 eine Einschnürung 13 aufweisen kann, in die das gabelförmig ausgebildete freie Ende 11 der Zunge 8 eingreift. Dies ergibt eine formschlüssige Verbindung zwischen Zunge 8 und der

Orucknadel 4, was bei bestimmten Nadeldruckköpfen erwünscht sein kann.

Um die Biegeschwinger IO davor zu schützen, daß sie mit Gehäuseteilen, z. B. 1, während des Durchbiegens nach unten in Berührung kommen, sind sie schmäler ausgebildet, als die Zungen 8 (F i g. 5). Außerdem sind im Gehäuseteil 1 parallel zu den Biegeschwingern 10 verlaufende Vertiefungen 14 vorgesehen, in die die Biegeschwinger eintauchen, wenn sie sich durchbiegen. Die Vertiefungen 14 sind so tief, daß ihr Grund von cen to Biegeschwingern 10 bzw. 10' nicht erreicht wird. Vielmehr würden sich in diesem Falle die Kanten 15 der seitlich über die Biegeschwinger 10 herausragenden Zunge 8 auf die Kante 16 der Vertiefung 14 auflegen. Dadurch wird die Bruchgefahr der keramischen Biegeschwinger 10 erheblich verringert.

Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß der Ring 7 mit seinem Urpfang 17 ringförmig aus dem Gehäuse 1/2 hinausragt. Dadurch kann die im Inneren entstehende Wärme auf einfache Weise nach außen abgeführt werden. Um zu vermeiden, daß jemand mit Spannung führenden elektrischen Teilen des Mosaikdruckkopfes in Berührung kommt, empfiehlt es sich, ringförmige 18 (Fig. 1) oder kastenförmige 19 (Fig.3) Abdeckungen vorzusehen. Diese sollen, um einen besseren Luftdurchsatz während der Bewegung des Mosaikdruckkopfes zu erreichen, als radial nach außen ragende Stege mit geringem Abstand ausgebildet sein. Dadurch ergeben sich enge Schlitze, die zwar Luft hindurch treten lassen, aber vermeiden, daß z. B. mittels der Finger einer menschlichen Hand der Ring 7 berührt werden kann.

Der Ring 17 mit den Zungen 8 kann als einstückiges Stanzteil, z. B. aus Stahl, hergestellt werden. In besonderen Fällen kann es sich dabei auch um Federstahl handeln. Werden jedoch gem. F i g. 4 zwei Biegeschwinger 10 und 10' vorgesehen, sollte der Ring 7 aus Aluminium hergestellt werden. Auch in diesem Falle ist es möglich, ihn als Stanzteil auszubilden.

Wie die Zeichnung erkennen läßt, ist es mit einer derartigen Anordnung möglich, einen Mosaikdruckkopf zu erhalten, der sehr massearm ist und leicht hergestellt und montiert werden kann. Der mechanische und thermische Schutz der empfindlichen Biegeschwinger ist optimal.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Antrieb von Drucknadeln in einem Mosaikdruckkopf mit piezoelektrischen keramischen Biegeschwingern, die auf eine Metallzunge aufgeklebt sind und bei welchen die freien Enden der Metallzungen in Wirkverbindung mit den Drucknadeln stehen, wobei die Drucknadeln und die Biegeschwinger in einem Gehäuse angeordnet sind, d a durch gekennzeichnet, daß die Biegeschwinger (10) schmäler als die Metallzungen (8) ausgebildet sind, die Metallzungen (8) an einem gemeinsamen Ring (7) angeformt und in ihrer durchgebogenen Lage auf den seitlichen Kanten (16) einer jeweiligen Vertiefung (14) im Gehäuse (1) aufliegen.

Z Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (7) mit seinem Umfang (17) aus dem Gehäuse (1, 2) heraus in einen belüfteten, aber gegen Berührung gesicherten Raum (18, 19) hineinragt

3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (7) aus Aluminium besteht