DE3243439A1

DE3243439A1 - Mosaic printing head with piezoceramic drive

Info

Publication number: DE3243439A1
Application number: DE19823243439
Authority: DE
Inventors: Erhard Dipl.-Phys.Dr. 7250 Leonberg Sailer; Gerhard 7000 Stuttgart Wessel
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1982-11-24
Filing date: 1982-11-24
Publication date: 1984-05-24

Abstract

Maximum energy conversion is achieved in the bending elements of mosaic printers, serving for the piezostrictive drive, if the bending elements have a triangular shape. As a result, all the bending elements can be arranged in one plane and all the ceramic plates on a common spring disc. The reduction in the number of individual parts, which is made possible thereby, simplifies the production and assembly. Another advantage is that, if the bending element is designed in the form of a triangle, there are no losses of material during the division of the strip-shaped ceramic raw material. <IMAGE>

Description

Nadeldruckkopf mit piezokeramischem Antrieb Dot matrix print head with piezoceramic drive

Die Anmeldung betrifft einen Nadeldruckkopf mit piezokeramischem Antrieb gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The application relates to a needle print head with a piezoceramic drive according to the preamble of claim 1.

Ein solcher Antrieb mit Hilfe von Biegeelementen aus einer Keramikplatte und einer Feder dient zum Antrieb der Drucknadeln beim Druckvorgang.Such a drive with the help of bending elements made of a ceramic plate and a spring is used to drive the print wires during the printing process.

Nadeldruckköpfe werden in Matrixdruckern, Graphikplottern, Printplottern usw, z.B. als "8-Nadel-Matrixdruckkopf" verwendet.Dot matrix print heads are used in matrix printers, graphic plotters, print plotters etc., for example, used as an "8-pin matrix print head".

Ein aus-der DE-OS 27 06 626 bekannter Nadeldruckkopf besitzt für jed-e Drucknadel ein gesondertes kreisringförmiges Biegeelement, und für jedes Biegeelement ist eine ringförmige Einspannung vorhanden. Diese Biegeelemente sind gestapelt, liegen also in parallelen Ebenen übereinander. Für die Durchführung der Drucknadeln benachbarter Biegeelemente sind öffnungen in der Mitte der kreisringförmigen Biegeelemente vorgesehen. Die Produktion und Montage dieses bekannten Nadeldruckkopfes ist wegen der vielen Einzelteile aufwendig. Insbesondere das Ausschneiden kreisringförmiger Keramikplatten ist umständlich und verursacht bei Verwendung von strei fenförmigem Keramikmaterial zuviel Verschnitt.A needle print head known from DE-OS 27 06 626 has for jed-e Print needle a separate circular ring-shaped bending element, and for each bending element there is an annular restraint. These flexures are stacked, so lie on top of each other in parallel planes. For the implementation of the print needles Adjacent bending elements are openings in the middle of the annular bending elements intended. The production and assembly of this well-known dot matrix print head is due to the many individual parts are complex. In particular, cutting out circular ones Ceramic plate is awkward and caused when using Stripe ceramic material too much waste.

Der Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung und Montage der Nadeldruckköpfe zu vereinfachen und die Ausnützung von streifenförmig angeliefertem Keramikmaterial zu verbessern, gleichzeitig aber auch ein Höchstmaß an mechanischer Stabilität und Arbeitsgeschwindigkeit zu erreichen.The registration is based on the task of production and assembly to simplify the dot matrix print heads and the use of those supplied in strips To improve ceramic material, but at the same time also a maximum of mechanical To achieve stability and working speed.

Die Aufgabe ist,wie im Kennzeichenteil des Anspruches 1 beschrieben ist, gelöst. Alle Biegeelemente des Druckkopfes sind in einer Ebene angeordnet und die Biegeelemente füllen die Fläche inn-erhalb der ringförmigen Einspannung bis auf schmale Trennfugen, welche zwischen ihnen zur Bewegungs- und Potentialtrennung notwendig sind, aus.The task is as described in the characterizing part of claim 1 is solved. All bending elements of the print head are arranged in one plane and the bending elements fill the area within the annular restraint up to on narrow joints, which between them for movement and potential separation are necessary out.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.Advantageous further developments of the invention are set out in the subclaims contain.

Die Erfindung wird nachfolgend mittels der Figuren 1 bis 6 erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in Seitenansicht ein Biegeelement mit Drucknadel, Fig. 2 in Draufsicht zwei Biegeelemente mit Drucknadeln, Fig. 3 die Federscheibe eines Druckkopfes, Fig. 4 streifenförmiges Ausgangsmaterial für Keramikplatten mit gestrichelt eingezeichnetem Schnittmuster, Fig. 5 in Seitenansicht ein Biegeelement mit zusätzlichem Federring, Fig. 6 einen Ausschnitt der Draufsicht auf das Biegeelement gemäß Fig. 5.The invention is explained below by means of FIGS. 1 to 6. They show: FIG. 1 a side view of a bending element with a pressure needle, FIG. 2 a plan view two bending elements with pressure needles, Fig. 3 the spring washer of a print head, Fig. 4 strip-shaped starting material for ceramic plates with dashed lines Sewing pattern, 5 shows a side view of a bending element with an additional Spring ring, FIG. 6 shows a detail of the top view of the bending element according to FIG. 5.

Fig. 1 zeigt schemat-isch das; Biegeelement aus einer mit der Keramikplatte 1 fest verbundenen Feder 2, welches in der Einspannung- 4 befestigt ist. Am freien Ende der Feder 2 ist die Drucknadel 3 in d-er- b-ei Nadeldruckern üblichen Art gelagert, z.B. in einet Bohrung geführt und mittels einer in Fig. 1 nicht eingezeichneten Rückholfeder auf Anschlag gegen die Feder 2 vorgespannt. D-ie Feder 2 ist gleichzeitig die elektrische Zuführung zu einer der beiden auf die großen Flächen der Keramikplatten aufgebrachten dünnen, elektrisch leitenden Beläge (in Abb.1 nicht eingezeichnet). Infolge des piezomechanischen Effektes krümmt sich das Biegeelement und beschleunigt dabei die Drucknadel, wenn die Beläge unterschiedliches elektrisches Potential annehmen. Ein unterschiedliches Potential wird mit Hilfe eines Spannungsimpulses aus einer mit den Belägen verbundenen Spannungsquelle bewirkt.Fig. 1 shows schematically this; Bending element from one with the ceramic plate 1 firmly connected spring 2, which is fastened in the clamping 4. At the free At the end of the spring 2, the printing needle 3 is mounted in the usual manner in d-erb-ei needle printers, e.g. guided in a bore and by means of one not shown in Fig. 1 Return spring preloaded against spring 2 as far as it will go. The spring 2 is at the same time the electrical feed to one of the two on the large surfaces of the ceramic plates applied thin, electrically conductive coatings (not shown in Fig. 1). As a result of the piezomechanical effect, the bending element bends and accelerates the print needle when the pads take on different electrical potentials. A different potential is created with the help of a voltage pulse from a causes voltage source connected to the pads.

Fig. 2 zeigt die Draufsicht zu Fig. 1. In dieser Darstellung ist die erfindungsgemäße Ausbildung der Biegeelemente zu erkennen, welche durch ihre dreieckige Form gekennzeichnet sind. Diese Form ermöglicht, daß mehrere Biegeelemente in einer Ebene nebeneinander liegen können. Jedes Biegeelement bildet den Sektor1 einer Kreisflache, in deren Mitte sich die Drucknadeln befinden. Zur H-alterung aller Biegeelemente genügt eine einzige, die Biegeelemente des Kreisrings umfassende Einspannung 4.FIG. 2 shows the top view of FIG. 1. In this illustration, the inventive design of the bending elements to recognize which by their triangular Shape are marked. This shape allows multiple flexures in one Level next to each other. Each bending element forms sector 1 of a circular area, in the middle of which are the print needles. For holding all bending elements A single clamping 4 that encompasses the bending elements of the circular ring is sufficient.

Fig. 3 zeigt die Federscheibe 5. Diese Federscheibe kann für alle Biegeelemente als ein Teil gestanzt werden, was die Herstellung und die Montage eines Nadeldruckkopfes stark vereinfacht.Fig. 3 shows the spring washer 5. This spring washer can be used by everyone Bending elements are stamped as a part, which is the manufacture and assembly a needle print head is greatly simplified.

Fig. 4 zeigt gestrichelt das Muster, nach dem die Keramikplatten 1 ohne Materialverlust von einem Keramikstreifen 6 abgeschnitten werden Fig. 5 zeigt in der Darstellungsweise von Fig. 1 eine andere Ausführungsform der Erfindung. Um die empfindliche Keramikplatte nicht zu gefährden, wird sie nicht mit der Feder zusammen eingespannt, sondern reicht nur bis zur Einspannung 4. Zum Ausgleich der dabei verlorenen Biegesteifigkeit des Biegeelementes wird ein Federring 8 beigelegt.FIG. 4 shows, in dashed lines, the pattern according to which the ceramic plates 1 can be cut off from a ceramic strip 6 without loss of material, FIG. 5 shows 1 shows another embodiment of the invention. Around Not to endanger the sensitive ceramic plate, it will not use the spring clamped together, but only extends to clamping 4. To compensate for the A spring ring 8 is enclosed with the flexural rigidity of the bending element lost in the process.

Wie Fig. 6 in der Draufsicht zeigt, kann der Federring 8 wie die Federscheibe 5 für alle Biegeelemente gemeinsam sein. Seine Innenkontur kann durch Vorsprünge 9 an die Erfordernisse der Federsteifigkeit der Federscheibe 5- angepaßt sein.As FIG. 6 shows in plan view, the spring ring 8 can be like the spring washer 5 be common for all flexures. Its inner contour can be formed by projections 9 to be adapted to the requirements of the spring stiffness of the spring washer 5-.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der zum Antrieb eines Nadeldruckers dienenden piezostriktiven Biegeelemente in dreieckiger Form ergibt drei Vorteile: 1. Alle Biegeelemente eines Druckkopfes können auf einem gemeinsamen Federring in einer Ebene untergebracht sein, was die Baugröße reduzie-rt und die Herstellung vereinfacht.The inventive design for driving a dot matrix printer Serving piezostrictive bending elements in triangular shape has three advantages: 1. All bending elements of a printhead can be on a common spring washer in be housed on one level, which reduces the size and the production simplified.

2. Die als Ausgangsmaterial verwendeten Keraiikstrei fen können ohne Materialverlust verarbeitet werden.2. The Keraiikstrrei used as the starting material can be used without Loss of material to be processed.

Während 1. und 2. auch mit z.B. rechteckigen Zungen zu erreichen sind, gilt im Unterschied dazu, für annähernd- dreieckige Biegeelemen-te: 3. Bei Einwirkung einer Kraft auf die Spitze des Dreiecks (z.B. Trägheitskraft der Na-del) ist die Energiedichte im Volumen des Biegeelementes überall gleich groß, so daß der Werkstoff voll ausgelastet und die Einspannstelle nicht überbeans-prucht wird. Die Fläche innerhalb der Einspannung wird vollständig ausgenützt, was bei der vorgegebenen Baugröße maximale Arbeitsleistung ermöglicht. Es sind höhere Arbeitsfrequenzen als bei z.B. rechteckig geformten Zungen möglich. During 1st and 2nd also to be reached with e.g. rectangular tongues In contrast to this, the following applies to approximately triangular bending elements: 3. At Action of a force on the tip of the triangle (e.g. inertia force of the needle) the energy density in the volume of the bending element is the same everywhere, so that the material is fully utilized and the clamping point is not over-stressed. The area within the restraint is fully utilized, which is the case with the specified Size enables maximum work performance. There are higher working frequencies than possible with e.g. rectangular shaped tongues.

Bezugszeichenliste 1 Keramikplatte 2 Feder 3 Drucknadel 4 Einspannung 5 Federscheibe 6 Keramikstreifen 7 Trennlinien 8 Federring 9 Vorsprung Leerseite LIST OF REFERENCE NUMERALS 1 ceramic plate 2 spring 3 printing needle 4 clamping 5 spring washer 6 ceramic strips 7 dividing lines 8 spring washer 9 protrusion Blank page

Claims

Claims Nade NadeL print head with piezoceramic drive, which consists of bending elements, pressure needles and an annular restraint, The bending elements consist of springs connected to one another over a large area and thin ceramic plates are constructed, d u r c h e k e n n n z e i c h -n e t, that all bending elements (1, 2) of the printhead are arranged in one plane and an area within form the annular restraint (4) leaving parting lines free.

2. needle print head according to claim 1, characterized in that the Ceramic plates (1) of the bending elements (1, 2) end before the clamping (4)

3. Dot matrix print head according to claim 1 and 2, characterized in that the springs form a common Spring washer (5) are combined.

4. dot matrix print head according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that a spring ring (8) with the spring washer is attached to the clamp (4) (5) is clamped together, which extends over part of the free spring length the springs of the spring washer (5) extends.