DE3784446T2

DE3784446T2 - Druckkopf für einen Matrix-Nadeldrucker.

Info

Publication number: DE3784446T2
Application number: DE87309616T
Authority: DE
Inventors: Hideo Nagasawa
Original assignee: NCR International Inc
Current assignee: NCR International Inc
Priority date: 1986-11-07
Filing date: 1987-10-30
Publication date: 1993-10-14
Anticipated expiration: 2007-10-31
Also published as: DE3784446D1; EP0266977A2; US4781477A; JPS63130174A; EP0266977B1; EP0266977A3

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Druckkopf zur Verwendung in einem Nadelmatrixdrucker. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Druckkopf, bei dem eine Drucknadel durch eine piezoelektrische Betätigungseinheit gegen ein Druckmedium getrieben wird.

Stand der Technik

Auf dem Gebiet des Druckens ist der gebräuchlichste Druckertyp ein Drucker gewesen, der gegen Aufzeichnungsmedien einwirkt, die entlang der Druckzeile oder der Linie des Druckens vorbeibewegt werden. Wie allgemein bekannt, hängt der Einwirkungsdruckbetrieb von der Bewegung der Schlagelemente, wie Druckhämmer oder Nadeln oder dergleichen ab, die typischerweise mittels eines elektromechanischen Systems bewegt werden und welches System eine genaue Steuerung der Schlagelemente ermöglicht.
Auf dem Gebiet der Punktmatrixdrucker ist es ziemlich gebräuchlich gewesen, einen Druckkopf einzusetzen, der eine Vielzahl von Drucknadelbetätigern oder Solenoiden umfaßt hat, die in einer Weise angeordnet oder gruppiert waren, um die diesbezüglichen Drucknadeln in einem sehr kurzen, genauen Weg von einer Ruhe- oder Nicht-Druckposition zu einer Einwirkungs- oder Druckposition anzutreiben. Die Drucknadeln sind im allgemeinen entweder an dem Solenoidkolben oder -anker gesichert oder greifen darin ein, der veranlaßt wird, solch einen genauen Weg zurückzulegen, wenn die Solenoidspule beaufschlagt wird und wobei der Kolben normalerweise gegen die Spannung einer Rückholfeder arbeitet.
In dem Nadelmatrixdrucker kann der Druckkopfaufbau aus einem Mehrelementtyp bestehen, wobei die Nadelelemente in einer vertikalen Linie aneinandergereiht und von einem Druckkopfwagen getragen sind, der veranlaßt wird, zum Drucken in Zeilenart in einer horizontalen Richtung bewegt oder angetrieben zu werden, während die Antriebselemente oder -übertrager in einer kreisförmigen Anordnung positioniert sein können, wobei die diesbezüglichen Nadeln zu der vorderen Spitze des Druckkopfes führen.
Alternativ kann der Druckeraufbau eine Vielzahl von gleich beabstandeten, horizontal aneinandergereihten Einzelelementdruckköpfen umfassen, die veranlaßt werden, sich vor- und zurückzubewegen, um aufeinanderfolgende Zeilen von Punkten beim Herstellen der Linien von Schriftzeichen zu drucken. In dieser letztgenannten Anordnung sind die Antriebselemente oder Übertrager einzeln entlang der Druckzeile abgestützt. Diese einzelnen Nadelantriebe oder Solenoide sind im allgemeinen röhren- oder zylinderförmig und umfassen eine Hülle, die eine Spule, einen Anker und ein federndes Element umschließt und so angeordnet ist, daß der Antrieb so betrieben werden kann, daß die Drucknadel veranlaßt wird, in axialer Richtung eine kleine, genaue Distanz beim Punktmatrixdrucken zurückzulegen. Die Drucknadel ist während des Druckbetriebes an der Front des Solenoides umschlossen und in axialer Richtung geführt.
Während der herkömmliche Antrieb mit der Bauart unter Benutzung magnetischer Energie, wie eines Solenoids, weit verbreitet ist, ist dessen niedrige elektromechanische Übertragungswirksamkeit von Nachteil im Vergleich zu einem piezoelektrischen Kristallelementantrieb, der den piezoelektrischen Effekt benutzt, der eine höchst wirksame elektromechanische Übertragung gestattet (beispielsweise FR-A-2 412 124).

Offenbarung der Erfindung

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Betätigungseinheit zu schaffen, die eine piezoelektrische Betätigungseinheit verwendet und so aufgebaut ist, daß die Aufprallwirkung von Druckkolben und Drucknadel rasch gedämpft wird, so daß die Drucknadel mit höherer Geschwindigkeit angetrieben werden kann.
Demzufolge wird gemäß der Erfindung ein Druckkopf zur Verwendung in einem Nadelmatrixdrucker geschaffen, der umfaßt: ein Gehäuse, einen Druckkolben mit einem daran befestigten Druckelement, das innerhalb des Gehäuses zwischen einer Ausgangsposition und einer Druckposition beweglich ist, eine Betätigungsvorrichtung, deren Betätigung bewirkt, daß der Druckkolben und das Druckelement gegen die Vorspannung einer ersten federnden Vorrichtung in die Druckposition bewegt werden und Antriebsmittel zum Betreiben der Betätigungsvorrichtung und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Betätigungsvorrichtung von einem Abstützelement abgestützt wird, das zur Bewegung innerhalb des Gehäuses zwischen ersten und zweiten darin ausgebildeten Drucklagern montiert und durch eine zweite federnde Vorrichtung gegen das erste Drucklager vorgespannt ist, wenn der Druckkolben sich in der Ausgangsposition befindet, wobei die Anordnung so ist, daß, wenn der Anschlag des Druckelements auf einer Druckplatte und das Wirken der ersten federnden Vorrichtung den Druckkolben dazu veranlaßt, gegen die Betätigungsvorrichtung zu prallen, das Abstützelement dazu veranlaßt wird, sich gegen die Vorspannung der zweiten federnden Vorrichtung in Eingriff mit dem zweiten Drucklager zu bewegen und dabei der Eigenschwingung der Betätigungsvorrichtung entgegenzuwirken.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umfaßt die Betätigungseinheit ein piezoelektrisches Keramikelement mit mehrschichtigem Aufbau, das in eine Verkleidung gefaßt ist und einen Druckkolben und eine Drucknadel in Richtung einer Platte und gegen die Vorspannung oder Federkraft einer Rückholfeder antreibt. Die Bewegung des Keramikelements wird in einer derartigen Anordnung durch den Kontakt des Elements mit einer Fläche einer Kolbenführung begrenzt, und die Rückschlagbewegung wird durch den Kontakt mit einer Fläche einer Führung für die Elementverkleidung begrenzt.
An dem Keramikelement ist eine Übertragungsplatte befestigt oder einstückig damit ausgebildet, die mit dem Druckkolben in Eingriff oder Kontakt gehen kann. Die Platte schlägt bei Betätigung des Keramikelements auf der Oberfläche der Kolbenführung auf, und die Elementverkleidung prallt beim Rückschlag des Keramikelements auf die entgegengesetzte Fläche. Zur Vorspannung des Keramikelements in die vorbestimmte Ausgangsposition kann eine Schraubenrückholfeder oder eine Blattfeder verwendet werden, und eine derartige Feder wird als Dämpfungsmittel auf den Rückschlag des Keramikelements verwendet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ausführungsformen der Erfindung werden nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Prinzips ist, das ein piezoelektrisches Element mit Mehrschichtaufbau verwendet;
Fig. 2 eine Schnittdarstellung zur Darstellung eines Druckkopfes entsprechend einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist, wie sie bei einem Nadelmatrixdrucker angewendet wird;
Fig. 3 ein Diagramm ist, das die Rückstelleigenschaften eines angetriebenen Elements und einer Betätigungseinheit darstellt;
Fig. 4 eine Schnittdarstellung ist, die eine Abwandlung des Aufbaus der vorliegenden Erfindung darstellt; und
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer anderen Konfiguration einer Übertragungsplatte ist.

Beste Art, die Erfindung auszuführen

Bevor der Aufbau der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, wird in Fig. 1 das Prinzip der Verwendung eines mehrschichtigen piezoelektrischen Antriebes 10 mit einer Vielzahl von einzelnen piezoelektrischen Kristallelementen 12 in einer Verkleidung 14 dargestellt. Ein Schlagdruckelement 16 in Form eines fliegenden Hammers ist in Eingriff mit dem obersten Kristallelement 12, und die Anordnung oder Verkleidung 14 ist an einem Rahmen oder einer Basis 18 befestigt. Ein Spannungsimpuls wird durch den Draht 20 entlang den piezoelektrischen Elementen 12 angelegt, wenn ein Schalter 22 zum Anschluß einer Batterie oder ähnlichen Quelle 24 geschlossen wird. Der piezoelektrische Antrieb 10 wird beim Anlegen des Spannungsimpulses verlagert, um das Druckelement 16 um eine winzige Distanz in Aufwärts- oder Auswärtsrichtung zum Anschlag gegen ein Druckmedium 26 und eine Platte 28 zu bewegen.
Aus dem in Fig. 1 dargestellten Prinzip ist ersichtlich, daß es möglich ist, ein Betätigungselement mit mehrschichtigen piezoelektrischen Elementen zum Antrieb des Druckelementes 16 zu benutzen, wenn die Masse eines solchen Elementes und irgendeines Rückstellmittels, wie einer Feder (nicht gezeigt), zur Rückholung des Druckelements 16 in seine Ausgangsposition entsprechend ausgelegt ist. Es ist auch ersichtlich, daß das Druckelement nach Anschlag auf der Platte von dieser zurückprallen wird, da das Druckelement 16 in Art eines Anschlages mit hoher Geschwindigkeit gegen die Platte 28 angetrieben wird, um höhere Druckgeschwindigkeiten zu erreichen.
Die Rückstellaktion und Eigenschaften des Druckelements 16 sind in Fig. 3 gezeigt, worin die Vertikalachse 30 eine Distanz von der Ausgangsposition bezeichnet, die Horizontalachse 32 eine Zeitspanne, und die Linie 34 die Position der Platte 28 anzeigt. Wenn der Spannungsimpuls entlang den piezoelektrischen Elementen 12 angelegt wird, wird der Antrieb 10 verlagert und treibt dadurch das Druckelement 16 mit hoher Geschwindigkeit an, wie durch die durchgezogene Linie 36 gegen die Platte 28 gezeigt ist. Das Druckelement 16 stößt mit der Platte 28 zum Zeitpunkt 38 zusammen oder schlägt an ihr an, prallt durch den Aufprall zurück und stößt mit hoher Geschwindigkeit mit dem Antrieb 10 zum Zeitpunkt 40 zusammen oder schlägt auf ihm auf, wie durch die durchgezogene Linie 42 und Angeben des Weges des Druckelements 16 gezeigt wird. Da der piezoelektrische Antrieb 10 jedoch am Rahmen 18 befestigt ist, tendiert das Druckelement 16 dazu, vom Antrieb 10 nach Aufprall darauf zurückzuprallen, wie durch die punktierte Linie 44 angezeigt wird.
Aufgrund der winzigen Verlagerung des piezoelektrischen Antriebs 10 erzeugt der Rückschlag des Druckelements 16 vom Antrieb 10 einen Zustand, in dem die Verlagerung des Antriebs bei Anlegen des Spannungsimpulses entlang der piezoelektrischen Elemente 12 zur Durchführung eines Dauerdruckvorgangs nicht auf das Druckelement übertragen wird, und das Druckelement 16 kann nicht wiederholt angetrieben werden. Dieser Zustand dauert so lange, bis die Rückprallbewegung des Druckelements aufhört und erst dann kann der nächste Druckvorgang durchgeführt werden, was zu einer geringeren Druckgeschwindigkeit führt.
Die vorliegende Erfindung schließt den vorstehend erwähnten Zustand aus oder vermindert ihn wenigstens durch eine Anordnung, in der ein piezoelektrischer Elementantrieb durch die Benutzung eines elastischen oder federnden Elementes beweglich gelagert ist. Der piezoelektrische Elementantrieb bewegt sich gegen das elastische Element entsprechend der Rückstellbewegung und dem Betrieb eines angetriebenen Körpers in Aufprall oder Aufschlag auf den piezoelektrischen Elementantrieb, wobei das elastische Element die Schlagbewegung beim Aufschlag des angetriebenen Körpers auf dem Antrieb absorbiert.
Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Druckkopfes 50, der in einer Anordnung innerhalb eines Nadelpunktdruckers anwendbar ist. Eine zylinderförmige Schale oder ein Gehäuse 52 bildet einen unteren Umfangsbereich, und eine entgegengesetzte Schale oder Gehäuse 54 mit gleichem Durchmesser ist gegenüberliegend dem Gehäuse 52 angeordnet und bildet einen oberen Umfangsbereich. Das Gehäuse 54 umfaßt einen Gewindebereich 56, auf dem ein Flanschbereich 58 eines längsgestreckten zylindrischen Abschnitts 60 aufgeschraubt ist, wobei der Abschnitt 60 von geringerem Durchmesser als der Durchmesser der Gehäuse 52 und 54 ist. Das Gehäuse 52 umfaßt eine Vertiefung mit einem Boden 62 und einer Wand 64, die sich nach oben hin zu einem Absatz 66 erstreckt, der die Wand 64 und eine Wand 68 des Gehäuses 52 miteinander verbindet. Die Wand 68 ist mit einer Wand 70 des Gehäuses 54 ausgerichtet. Eine Öffnung 72 ist in der Wand 68 auf einer Seite des Gehäuses 52 vorgesehen, und eine Öffnung 74 ist in der Wand 68 auf der anderen Seite des Gehäuses vorgesehen. Selbstverständlich kann der Aufbau so konstruiert sein, daß ein einziges Werkstück erhalten wird, das den unteren Umfangsbereich 52 und den oberen Umfangsbereich 54 mit einer Öffnung in jeder Seite des einzigen Werkstücks beinhaltet
Ein Nasenbereich 76 ist mit im zylindrischen Abschnitt 60 ausgebildet und deckt dessen oberes Ende ab und beinhaltet eine sich über die ganze Länge erstreckende kegelförmige Öffnung 78. Der zylindrische Abschnitt 60 besitzt eine Öffnung 80 mit einem bestimmten Durchmesser, eine sich daran anschließende Öffnung 82 mit geringerem Durchmesser und eine weitere Öffnung 84 mit kleinem Durchmesser.
Eine Schraubenfeder 86 nimmt den Platz in der Vertiefung im unteren Umfangsbereich 52 ein, wobei ein Ende der Wicklung am Boden 62 und das andere Ende an einem zylindrischen Stützteil 88 angreift, das über der Feder vorgesehen ist und von den Wänden 68 und 70 umschlossen wird. Das zylindrische Stützteil 88 weist entsprechende Durchlässe 90 und 92 darin auf zum Durchlaß von Drähten 94 und 96, die mit einem Betätigungs- oder Antriebselement 98 verbunden sind, das eine Vielzahl von aufeinandergeschichteten piezoelektrischen Elementen enthält. Das zylindrische Element 88 besitzt einen Bodenbereich 100, an dem die Schraubenfeder 86 angreifen kann und der bei Zusammendrücken der Feder mit dem Absatz 66 in Eingriff gehen kann. Das zylindrische Stützteil 88 ist normalerweise gegen einen Absatz 102 vorgespannt, der den oberen Umfangsbereich 58 und den zylindrischen Abschnitt 60 miteinander verbindet. Eine Platte 104 ist an dem Betätigungselement 98 befestigt und ist in Kontakt und Eingriff mit einem Kolbenelement 106, das innerhalb der Öffnung 80 angeordnet ist und in dem ein Ende einer Drucknadel 108 sicher befestigt ist. Innerhalb der Öffnung 82 ist eine Schraubenfeder 110 so angeordnet, das ein Ende der Feder an einem Absatz 112 angreifen kann, der die Öffnungen 82 und 84 miteinander verbindet. Es sei angemerkt, daß in Fig. 2 ein Freiraum 109 zwischen dem Absatz 66 und dem Bodenbereich 100 des zylindrischen Elements 88 besteht und ein Freiraum 111 zwischen dem Absatz 102 und der Platte 104 über dem piezoelektrischen Element 90 besteht.
Das zylindrische Abstützelement 88 stützt das piezoelektrische Element 98 ab und wird von den Wänden 68 und 70 der Umfangsbereiche 52 und 54 geführt. Die Schraubenfeder 86 wirkt als Rückstellelement und drückt gegen das Element 88, um das Element in einer vorbestimmten Position zu halten. Die Rückholfeder 110 drückt gegen den Druckkolben 106, um den Kolben gegen die Platte 104 zu pressen und dadurch das Piezoelement 98 in eine Ausgangs- oder Nicht-Druck-Position zu bringen. Der zylindrische Abschnitt 60 enthält die Öffnung 80, die als Führung für den Druckkolben 106 dient, die Öffnung 82, die als Führung für die Feder 110 dient und enthält die Öffnung 84, die als Führung für die Drucknadel 108 dient. Die Platte 104, die an dem Piezoelement 98 befestigt ist oder einstückig damit verbunden sein kann, besteht aus verschleißfestem Material, um den wiederholten Aufprall oder Anschlag des Druckkolbens 106 gegen die Platte 104 bei Rückkehr der Drucknadel von der Druckin die Nicht-Druck-Position auszuhalten.
In der Anwendung der Erfindung unter Benutzung des Aufbaus nach Fig. 2 wird beim Anlegen eines Spannungsimpulses an dem piezoelektrischen Element 98 über die Drähte 94 und 96 das Element in Aufwärtsrichtung verlagert, um den Druckkolben 106 und die Drucknadel 108 mittels und unter Benutzung der Platte 104 anzutreiben. Die Drucknadel wird veranlaßt, gegen das Papier 114 und die Platte 116 zu schlagen und wird dann durch die Reaktion auf den Anschlag und durch die Rückholfeder 110 in die Ausgangsposition zurückgestellt, in der sie an der Platte 104 anliegt.
Da der Großteil der beim Anschlag oder Zusammenstoß des Druckkolbens 106 mit der Platte 104 erzeugten Energie von dem piezoelektrischen Element 98, dem zylindrischen Abstützelement 88, der Schraubenfeder 86 und der kinetischen Energie der Abwärtsbewegung des Elementes 88 absorbiert wird, wird der Rückschlag des Druckkolbens 106 weitgehend reduziert und rasch unterbunden, wie die durchgezogene Linie 42 in Fig. 3 zeigt. Solange das Abstützelement 88 in Auf- und Abwärtsbewegung schwingt, kann -ungeachtet des schnellen Stoppens des Druckkolbens 106- ein stabiler Betrieb nicht bewerkstelligt oder verwirklicht werden. Demgemäß ist es wünschenswert, die Schwingung des Abstützelementes 88 zu vermindern und schneller zum Stillstand zu bringen als die des Druckkolbens 106. In Fig. 2 ist der Absatz 66 so konstruiert und vorgesehen, daß er den Spalt oder Freiraum 109, durch den das Abstützelement 88 hindurchbewegt werden kann, zwischen dem Bodenbereich 100 des Elements 88 und dem Absatz 66 begrenzt.
Funktion und Wirkung des Absatzes 66 sind unter Bezugnahme auf die durchgezogene Linie 118 in Fig. 3 beschrieben, die die Position des zylindrischen Elements 88 in Fig. 2 kennzeichnet. Wenn der Druckkolben 106 mit dem piezoelektrischen Element 98 zum Zeitpunkt 40 zusammenstößt oder daran anschlägt, wird das Element 88 durch die Kollisions- oder Aufprallenergie nach unten bewegt. Das Element 88 bewegt sich in und durch den Freiraum oder Spalt 109, berührt den Absatz 66, der einen Teil der kinetischen Energie absorbiert und wird danach durch die Reaktion auf den Zusammenstoß und durch die Schraubenfeder 86 in die Ausgangsposition zurückgestellt. Auf diese Weise wird der Ausschlag des Abstützelements 88 rasch vermindert, wie mittels der durchgezogenen Linie gezeigt ist, die sich in Fig. 3 über die Zeit 40 hinauserstreckt. Der vorbestimmte Spalt oder Freiraum 109 zwischen dem Absatz 66 und dem Bodenbereich 100 des Abstützelements 88 wird gestaltet und bestimmt von der Masse des angetriebenen Elements, einschließlich des Druckkolbens 106 und der Drucknadel 108, der Masse des Abstützelements 88 einschließlich des piezoelektrischen Elements 98 und dem Elastizitätsmodul der Rückholfeder 110 und der Rückstellfeder 86. Während der Absatz 66 zur Eliminierung der Schwingung des angetriebenen Elements am unteren Umfangselement 52 vorgesehen ist, könnte der Aufbau so konstruiert sein, daß das Material und die Masse des Druckkolbens 106 und der Drucknadel 108, das Material der Platte 104 und des piezoelektrischen Elements 98, die Masse des Abstützelements 88 und das Elastizitätsmodul der Sprungfeder 86 ausgeglichen sind, um jegliche Schwingung der Teile wesentlich zu reduzieren.
Fig. 4 zeigt eine Abwandlung des Aufbaus gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei ein Druckkopf 120 viele der gleichen Elemente des Aufbaus gemäß Fig. 2 beinhaltet. Diese Elemente sind der Nasenbereich 76, die Öffnung 78, der Druckkolben 106 und die Drucknadel 108. Der Druckkopf 120 hat eine obere Verkleidung oder Einfassung 122, die der Einfassung 54 in Fig. 2 sehr ähnlich ist, mit der Ausnahme, daß der untere Flanschbereich 124 mit größerem Durchmesser und weniger Gewindegängen als der Flanschbereich 58 in Fig. 2 dargestellt wird. Eine untere Verkleidung oder Einfassung 126 ist in die obere Einfassung 122 eingeschraubt und weist eine Vertiefung 128 für ein piezoelektrisches Element 130 auf. Daran ist eine mit dem Element 130 zusammenpassende Platte 132 so befestigt, daß zwischen der Platte 132 und dem Flansch 124 der Einfassung 122 ein Freiraum 134 entsteht. Zwischen einem Piezoelement- Abstützelement 138 und dem Boden der Vertiefung 128 ist ebenfalls ein Freiraum 136 vorgesehen. Die untere Einfassung 126 definiert einen Aussparungsbereich 138' zur Aufnahme einer Blattfeder 140 zum Abstützen des Elements 138 und Bereitstellen von Rückstellmitteln für ein derartiges Element. Das Element 138 umfaßt einen Schlitz oder eine ähnliche Öffnung 142 zur Aufnahme der Feder 140. Die Leitungen, wie bei 144, sind mit der Blattfeder 140 verbunden, die als Leiter zur Verbindung mit dem Piezoelement 130 verwendet wird.
Es ist zu beachten, daß die Platte 104 in Fig. 2 und die Platte 132 in Fig. 4 so verwendet werden, daß sie während des Druckvorgangs als Übertragungsplatten und während des Nicht- Druck- oder Abprallvorgangs als Empfangsplatten arbeiten. Die Platten 104 und 132 sind mit einer glatten Oberfläche versehen, um die genaue Verlagerung der Piezoelemente 98 bzw. 130 zu übertragen und zu empfangen.
Die Platten 104 und 132 können vollkommen glatte Oberflächen haben, es sind jedoch auch andere Konfigurationen möglich, bei denen an einer Seite der Platte ein Vorsprung vorgesehen ist. In Fig. 5 ist eine Platte 146 dargestellt, die an einem der Piezoelemente 98 oder 130 festgeschraubt werden kann und in Kontakt mit dem Druckkolben 106 ist. Die Platte 146 umfaßt einen Randvorsprung 148, der den Druckkolben 106 berührt. Zur Verbindung oder Ankopplung des Piezoelements und des Druckkolbens 106 kann jede Konfiguration der Platte 146 Verwendung finden, die die akkurate Übertragung der genauen und feinen Verlagerung des Piezoelements ermöglicht. Ein Vorteil der Platte 146 mit einem Vorsprung darin, wie z. B. der Vorsprung 148, besteht darin, daß die akkurate Übertragung der genauen und feinen Verlagerung des Piezoelements selbst dann sichergestellt werden kann, wenn der Vorsprung leicht abgenutzt oder verzogen ist. Die Schraubverbindungen zwischen den Teilen 52 und 54 in Fig. 2 und den Teilen 124 und 126 in Fig. 4 ermöglichen Justierung und Überwachung von leichtem Verschleiß oder Verformung der Platten oder Vorsprünge zusätzlich zur Kontrolle des Spalts oder Freiraums 111 oder 134 über den Platten.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ermöglicht, den Spannungsimpuls zu verwenden, der im Zusammenhang mit dem Aufprall oder dem Rückstellaufschlag des Druckkolbens 106 mit dem Piezoelement (98 oder 130) erzeugt wird, so daß die erforderliche Zeit nach der Beaufschlagung mit dem Antriebsspannungsimpuls, bis der Druckkolben 106 in die Ausgangsposition zurückkehrt und mit dem Piezoelement zusammenstößt oder aufschlägt, gemessen werden kann. Die Resultate der Zeitmessungen können verwendet werden, um die Geschwindigkeit zu berechnen, mit der die Drucknadel das Papier oder anderes Druckmedium beaufschlagt. Dementsprechend ist es möglich, die Aufschlagintensität oder die Druckdichte in Übereinstimmung mit der Art des verwendeten Druckmediums einzustellen, so daß der Antriebsspannungsimpuls auf der Grundlage der so berechneten Geschwindigkeit variiert wird, um die Geschwindigkeit des Druckkolbens 106 und der Drucknadel 108 zu steuern.

Claims

1. Druckkopf (50) zur Verwendung in einem Nadelmatrixdrucker, umfassend ein Gehäuse (52, 54, 60), einen Druckkolben (106) mit einem daran befestigten Druckelement (108), das innerhalb des Gehäuses (52, 54, 60) zwischen einer Ausgangsposition und einer Druckposition beweglich ist, eine Betätigungsvorrichtung (98), deren Betätigung bewirkt, daß der Druckkolben (106) und das Druckelement (108) gegen die Vorspannung einer ersten federnden Vorrichtung (110) in die Druckposition bewegt werden und Antriebsmittel (94, 96) zum Betreiben der Betätigungsvorrichtung (98), dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (98) von einem Abstützelement (88) abgestützt wird, das zur Bewegung innerhalb des Gehäuses (52, 54, 60) zwischen ersten und zweiten darin ausgebildeten Drucklagern (66, 102) montiert und durch eine zweite federnde Vorrichtung (86) gegen das erste Drucklager (102) vorgespannt ist, wenn der Druckkolben (106) sich in der Ausgangsposition befindet, wobei die Anordnung so ist, daß, wenn der Anschlag des Druckelements (108) auf einer Druckplatte (114) und das Wirken der ersten federnden Vorrichtung (110) den Druckkolben (106) dazu veranlaßt, gegen die Betätigungsvorrichtung (98) zu prallen, das Abstützelement (88) dazu veranlaßt wird, sich gegen die Vorspannung der zweiten federnden Vorrichtung (86) in Eingriff mit dem zweiten Drucklager (66) zu bewegen und dabei der Eigenschwingung der Betätigungsvorrichtung (98) entgegenzuwirken.

2. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (98) ein piezoelektrisches Element ist.

3. Druckkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das piezoelektrische Element mehrschichtig aufgebaut ist.

4. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite federnde Vorrichtung eine gewickelte Feder (86) ist.

5. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite federnde Vorrichtung eine Blattfeder (140) ist.

6. Druckkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (140) mit elektrischen Zuleitungen zum Antrieb der Betätigungsvorrichtung (98) versehen ist.

7. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement (88) ein die Betätigungsvorrichtung (98) aufnehmendes zylindrisches Teil ist und an einem Ende offen ist, damit die Betätigungsvorrichtung (98) mit dem Druckkolben (106) in Eingriff gehen kann.

8. Druckkopf nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Plattenelement (104), das an der Betätigungsvorrichtung (98) befestigt ist und mit dem Druckkolben in Eingriff gehen kann.

9. Druckkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Plattenelement (146) an der Außenseite einen Vorsprung (148) aufweist, der mit dem Druckkolben (106) in Eingriff gehen kann.

10. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (52, 54, 60) einen ersten Abschnitt (52, 54) und einen zweiten Abschnitt (60) aufweist, die zusammenschraubbar sind, wobei das Abstützelement (88), die Betätigungsvorrichtung (98) und die zweite federnde Vorrichtung (86) im ersten Abschnitt (52, 54) enthalten sind und der Druckkolben (106) und das Druckelement (108) im zweiten Abschnitt (60).