DE3329896A1

DE3329896A1 - Druckelement fuer nadeldruckvorrichtungen

Info

Publication number: DE3329896A1
Application number: DE19833329896
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Ing. 2000 Hamburg Kaufmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-08-18
Filing date: 1983-08-18
Publication date: 1985-03-07
Also published as: DE3329896C2

Description

Druckelement für Nadeldrückvorrichtungen.

Die Erfindung betrifft ein Druckelement für Nadeldruckvorrichtungen, bestehend aus einer federnd in Ruhestellung gehaltenen Metallfeder, deren eine Druckspitze bildendes, etwa senkrecht gegen das Aufzeichnungsmedium gerichtetes Vorderende mit einem selektiv schaltbaren Antrieb in Richtung Aufzeichnungsmedium vorbewegbar ist.

Die bisher bekanntgewordenen Nadeldruckvorrichtungen mit einer Vielzahl von im wesentlichen parallel arbeitenden Drucknadeln haben einen gemeinsamen hin- und hergehenden Antrieb, der sämtliche Nadeln in Längsrichtung gegen ein Aufzeichnungsmedium vorbewegen kann und ferner auch federnde Hubausgleichselemente mit einer selektiv steuerbaren Sperrvorrichtung, die bei ihrer Betätigung die Vorderenden der Drucknadeln stationär hält, so daß dann der Antrieb das federnde Hub-Ausgleichselement beaufschlagt und es nicht zu einem Druckvorgang an der betreffenden Nadel kommt. Da der Antrieb jederzeit sämtliche Drucknadeln beaufschlagen muß, ergibt sich ein relativ großer Energieaufwand, der auch noch dadurch vergrößert wird, daß ein Teil der eingebrachten Antriebsenergie wieder im Hub-Ausgleichselement aufgezehrt

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werden muß, wenn die entsprechende Drucknadel· festgehalten wird.

Aufgabe der vorlegenden Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Nadeldruckvorrichtung, die mit erheblich geringerer Antriebsenergie auskommt, sich direkt steuern läßt, sich durch eine besonders große Ansprechschnelligkeit und geringen Platzbedarf auszeichnet.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei einem Druckelement der einleitend genannten Art die Metallfeder an ihrem Hinterende einzuspannen und zur Vorbewegung ihrer Druckspitze mit einem piezoelektrischen Wandler zu versehen, bei dem es sich sowohl um einen Piezo-Biegewandler als auch um einen Piezo-Dickenwandler handeln kann.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen .

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch ein erfindungsgemäßes Druckelement mit Piezo-Biegewandler,

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung einer Ausführungsform mit Piezo-Dickenwandler,

Fig. 3 eine den Fig. 1 und 2 ähnliche Darstellung einer mit zweiarmigem Hebel verlängerten Drucknadel,

Fig. 4 eine der Fig. 3 ähnliche Ausführungsform mit Piezo-Biegewandler und

Fig. 5 eine der Fig. 3 ähnliche Ausführungsform mit einem Piezo-Dickenwandler.

Die in der Zeichnung dargestellten Druckelemente sind jeweils Teil einer Nadeldruckvorrichtung, die eine Vielzahl von Drucknadeln enthält, die entsprechend einer selektiven Steuerung das Druckbild punktartig zusammensetzen.

Zur Vereinfachung der Beschreibung sind in den Fig. 1 bis 5 einander entsprechende Bauelemente mit ähnlichen zweistelligen Bezugszeichen versehen, so daß beispielsweise das Bezugszeichen 12 der Fig. 1 in Fig. 2 als 22, in Fig. 3 als 32, in Fig. 4 als 42 und in Fig. 5 als 52 wiederkehrt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist in einer Ausnehmung des Gehäuses 11 eine Metallfeder 12 fest eingespannt. Diese Metallfeder 12 trägt an ihrer Oberseite eine Piezoschicht 13, deren Anschluß mit dem Bezugszeichen 14 versehen ist. Metallfeder 12 und Piezoschicht 13 wirken zusammen als Biegewandler. Wenn man den Piezo-Biegewandler 12/13 über seinen schematisch angedeuteten Anschluß 14 ansteuert, krümmt er sich und bewegt das umgewinkelte Ende 15 im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Feder 12 nach unten. Dieses umgewinkelte Metallfederende 15 bildet die eigentliche Druckspitze; sie ist in einem Farbsubstanz J enthaltenden Kanal 16 geführt, der sich oberhalb des auf dem " Tisch 18 liegenden Aufzeichnungsmediums 17 befindet, welches sich relativ zum Druckelement bewegt.

Anstelle der Druckspitze im Farbe enthaltenden Kanal können auch beliebige andere Schreibspitzen, wie Röhrchen, Kugeln, Faserspitzen usw. treten.

Aus vorstehender Erläuterung ist erkennbar, daß das Druckelement gemäß Fig. 1 lediglich einen einzigen Einzelantrieb benötigt. Im nicht erregten Zustand biegt sich der Piezo-Biegewandler 12/13 zurück, so daß die Druckspitze 15 vom Aufzeichnungsträger abgehoben wird.

Der zweite elektrische Anschluß des Piezo-Biegewandlers 13 kann die Einspannung 11 sein, die über die Metallfeder 12 mit dem Wandler in Verbindung steht.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist anstelle des Biegewandlers 13 der Fig. 1 ein Piezo-Dickenwandler 23 verwendet, der zwischen der Einspannung 21 und der Oberseite der Metallfeder 22 liegt". Bei Ansteuerung dieses Piezo-Dickenwandlers 23 wird ebenfalls die Metallfeder 22 an ihrem rechten Ende nach unten gebogen, so daß die Druckspitze 25 das Aufzeichnungsmedium 27 beaufschlagen kann.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3, die im wesentlichen der Aus führungs form gemäß Fig. 1 entspricht, hat man zur Vergrößerung des Hubes an der Druckspitze 35 einen zweiarmigen Hebel 130 eingeschaltet, der mit einer Achse 131 stationär gelagert ist. Das freie Ende der Metallfeder 32 greift in eine Kerbe oder zahnartige Ausnehmung 132 des zweiarmigen Hebels 130 ein, um dessen Druckspitze 35 nach unten gegen das Aufzeichnungsmedium 37 vorzubewegen. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist der Piezo-Biegewandler so gepolt, bzw. ausgerichtet, daß er bei seiner Erregung nach oben durchbiegt, um den zweiarmigen Hebel 130 an seinem linken Ende nach oben und am rechten Ende mit der Druckspitze 35 nach unten zu bewegen.

Bei der Ausfuhrungsform gemäß Fig. 3 und den nachfolgend noch zu beschreibenden Ausführungsformen gemäß Fig. 4 und 5 kann die Metallfeder 32 wesentlich kürzer ausgebildet werden, da ein Hebelverhältnis im zweiarmigen Hebel 130 im Bereich von 1:2 und 1:10 für die ausreichende Hubbewegung der Druckspitze 35 sorgt.

Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 4 und 5, die sich lediglich dadurch unterscheiden, daß im Falle der Fig. 4 ein Piezo-Biegewandler 42/43 und im Falle der Fig. 5 ein Piezo-Dickenwandler verwendet ist, wurde die Metallfeder 42 bzw. 52 senkrecht zum Aufzeichnungsmedium 47 bzw. 57 ausgerichtet. Bei dieser anderen Aus richtung, die im Hinblick auf den Aufbau einer vollständigen Nadeldruckvorrichtung von Vorteil sein kann^ mußte der zweiarmige Hebel 140 bzw. 150 als Winkelhebel ausgebildet werden. Die Verbindung zwischen dem freien Ende der Druckfedern 42 bzw. 52 und den zweiarmigen Hebeln 140 bzw. 150 ist jetzt um 90 gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig. 3 nach oben verlagert.

Die Kerben 142 und 152 befinden sich bezüglich des Hebelanlenkungspunktes 141 bzw. 151 an der den Druckspitzen 45 bzw. 55 gegenüberliegenden Seite.

Bei Verwendung von relativ kurzen Metallfedern 32, 42, 52 in Verbindung mit zweiarmigen Hebeln läßt sich mit besonders hoher Druckfrequenz bei ausreichendem Hub arbeiten, was außerordentlich erwünscht ist.

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Claims

Patentan sprüche

1. J Druckelement für Nadelvorrichtungen,bestehend aus

einer federnd in Ruhestellung gehaltenen Metallfeder, deren eine Druckspitze bildendes, etwa senkrecht gegen das Aufzeichnungsmedium gerichtetes Vorderende mit einem selektiv schaltbaren Antrieb in Richtung Aufzeichnungsmedium vorbewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfeder (12, 22, 32, 42, 52) an ihrem Hinterende eingespannt und zur Vorbewegung der Druckspitze (15,25, 35, 45, 55) mit einem piezo-elektrischen Wandler (13, 23, 33, 43, 53) versehen ist.

2. Druckelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der piezo-elektrische Wandler ein Piezo-Biegewandler (12/13, 32/33, 42/43) ist.

3. Druckelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der piezo-elektrische Wandler ein Piezo-Dickenwandler (23, 53) ist.

4. Druckelement nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfeder (12, 22, 32) sich im wesentlichen parallel zum Aufzeichnungsmedium (17, 27, 37) erstreckt und die Druckspitze (15, 25, 35) etwa um 90 abgewinkelt ist.

5. Druckelement nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckspitze (35> 45, 55) vom einen Arm eines stationär gelagerten zweiarmigen Hebels (130, 140, 150)

gebildet wird, dessen anderer Hebelarm am freien Ende der Metallfeder (32, 42, 52) angelenkt ist.

6. Druckelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der der Druckspitze (35, 45, 55) benachbarte Hebel-

, arm langer als der der Metallfeder (32, 42, 52) benachbarte Hebelarm ist.

7. Druckelement nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelverhaltnis des zweiarmigen Hebels (130, 40, 150) im Bereich von 1:2 bis 1:10 liegt.

8. Druckelement nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiarmige Hebel (140, 150) als Winkelhe.i>el ausgebildet ist und die Metallfeder (42, 52) sich im wesentlichen senkrecht zum Aufzeichnungsmedium (47, 57) erstreckt.

9. Druckelement nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiarmige Hebel (130, 140, 150) als Anlenkung eine kerbenartige Ausnehmung (132, 142, 152) aufweist, in die das freie Ende der Metallfeder (32, 42, 52) eingreift.

10. Druckelement nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckspitze (25, 35, 45, 55) in einem Farbe enthaltenden Kanal geführt ist.

11. Druckelement nach Anspruch. 1 und 3_f dadurch gekennzeichnet, daß der Piezo-Dickenwandler (23, 53) zwischen einer festen Gehäusewand und einer Oberfläche der Metallfeder (22,52) angeordnet ist.