EP0087716B1

EP0087716B1 - Nadeldruckvorrichtung

Info

Publication number: EP0087716B1
Application number: EP83101646A
Authority: EP
Inventors: Rainer Kaufmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-02-27
Filing date: 1983-02-21
Publication date: 1985-05-22
Also published as: EP0087716A1; DE3207195A1; US4487516A; JPS58158269A; DE3360196D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Nadeldruckvorrichtung mit einer Vielzahl von im wesentlichen parallel arbeitenden Drucknadeln, welche mit einem gemeinsamen hin- und hergehenden Antrieb in Längsrichtung gegen ein Aufzeichnungsmedium vorbewegbar sind, ein federndes Hubausgleichselement aufweisen und jeweils mit einer selektiv steuerbaren Sperrvorrichtung versehen sind, die bei ihrer Betätigung die Vorderenden der Drucknadel stationär hält.
Bei z. Z. bekannten Nadeldrucktechniken besteht die Schwierigkeit, die Druckgeschwindigkeit durch Vergrösserung der Anzahl parallel arbeitender Drucknadeln zu erhöhen, da einerseits die den Hub kompensierenden Federanordnungen und andererseits die bekannten Ansteuerungs- bzw. Sperrelemente sehr viel Platz einnehmen. Wegen dieses unerwünscht hohen Platzbedarfes können die einzelnen Drucknadeln und bei einer mehrreihigen Anordnung die einzelnen Drucknadelreihen nicht so nahe nebeneinander angeordnet werden, wie es wünschenswert wäre.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Nadeldruckvorrichtung der einleitend genannten Art, bei der die einzelnen Drucknadeln wesentlich enger nebeneinander angeordnet werden können und bei denen die federnden Hubausgleichselemente nicht über die Ebene der nebeneinanderliegenden Drucknadeln einer Druckzeile hinausragen.
Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die federnden H ubausgleichselemente ein fester Bestandteil der aus federndem Material bestehenden Drucknadeln sind, welche in ihrem rückwärtigen Teil in der Ebene der Drucknadelreihe zickzack- oder wellenförmig verformt sind.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nachfolgend werden anhand der beigefügten Zeichnung bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen vergrösserten Ausschnitt eines Drucknadelkammes in Draufsicht,
Fig. 2 eine Seitenansicht zu Fig. 1,
Fig. 3 einen vergrösserten Ausschnitt eines Sperrelementenkammes in Draufsicht,
Fig. 4 eine Seitenansicht zu Fig. 3,
Fig. 5 eine Darstellung der Kombination von Drucknadelkamm und Sperrelementenkamm in geschnittener Seitenansicht,
Fig. 6 die untere Führung der Drucknadeln in noch grösserem Massstab,
Fig. 7 eine schematische, stark vergrösserte Draufsicht auf ein Sperrelementenpaar, und
Fig. 8 zwei Schnitte gemäss den Schnittlinien VIII-VIII der Fig. 7 im gesperrten a und ungesperrten b Zustand.

Der in den Fig. 1 und 2 etwa im Massstab 2:1 dargestellte Ausschnitt eines erfindungsgemässen Drucknadelkammes kann aus einem Federblech entsprechend der gewünschten Dicke der Druckpunkte geätzt, gestanzt oder mittels numerisch gesteuerter Schneideverfahren hergestellt sein. Die Spitze 1 der Nadel 6 hat etwa die Breite der Blechdicke, so dass ein quadratischer Druckpunkt entsteht. Der Nadelschaft 2 besitzt eine seitlich ausladende Raste 3, die mit einer nachfolgend zu beschreibenden Sperre 8 zusammenarbeitet. Das Federausgleichselement 4 ist in Abhängigkeit von Nadelabstand und Druckhub so gestaltet, dass beim Festhalten einer Nadel und damit Zusammendrücken des Federausgleichselementes 4 die benachbarten Drucknadeln am Druckvorgang nicht gehindert werden. Der Steg 5, mit dem alle Drucknadeln einteilig herstellt sind, hält die Drucknadeln zusammen und dient gleichzeitig als Druckbalken, der mit einem Exzenterantrieb od. dgl. verbunden und auf- und abbewegbar ist.
Die Vorteile dieser Drucknadelausbildung liegen in der sehr kostengünstigen Herstellbarkeit, in der ausserordentlich platzsparenden Anordnung und dem Effekt, dass die Drucknadeln bei mehrreihigen Anordnungen wegen ihrer quadratischen Spitzen ohne Überlappung eine Fläche ausfüllen können.
In den Fig. 3 und 4 ist etwa im Massstab 2:1 ein Ausschnitt eines eine Vielzahl von Piezobiegewandlern aufweisenden Sperrelementenkammes dargestellt, der in Verbindung mit dem Drucknadelkamm (Fig. 1 und 2) jede einzelne Drucknadel - elektronisch gesteuert - an der Beaufschlagung des Druckmediums hindern kann.
Das Basismaterial des Sperrelementenkammes ist Federblech, auf das im mittleren Bereich eine Piezoschicht 9 aufgeklebt ist. Die Aussenenden der Kammspitzen 7 sind um 180° gebogen und bilden jeweils eine Sperre 8 für die Drucknadeln. Die Breite der Spitzen 7 ist so gewählt, dass sie zwischen die Drucknadelschäfte 2 einschwenken können. Der Steg 10 hält die einzelnen Sperrelemente zusammen und wird auf einer stationären Unterlage 13 befestigt. Über elektrische Anschlüsse 11 kann jedem einzelnen Piezosperrelement ein Spannungspotential zugeführt werden, welches ein Biegen dieses Elementes zur Folge hat. Die Zufuhr des elektrischen Nullpotentials erfolgt über einen gemeinsamen Anschluss 12 am Steg 10.
Fig. 5 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Kombination von Drucknadelkamm und Sperrelementenkamm in geschnittener Seitenansicht. Die Nadelspitzen 1 des Drucknadelkammes bewegen sich in Führungen 14 auf und ab. Die Sperrelemente können dabei selektiv zwischen die Nadelschäfte 2 einschwenken und mit ihrer an der Raste 3 angreifenden Sperre 8 eine Abwärtsbewegung von Nadelschaft 2 und Nadelspitze 1 verhindern, wobei dann die Federausgleichselemente der arbeitenden Drucknadeln ihre Form gemäss Fig. 1 behalten und die festgehaltenen Drucknadeln sich spitzwinkliger verformen. Da die Nadelspitzen 1 geführt sind, ist eine fertigungsmässig vorteilhafte Ausführungsform möglich, bei der sich die federnden Hubausgleichselemente entsprechend einer halben Welle nur nach einer Seite mit einem rechtwinkligen Scheitel erstrecken.
Die den Sperrelementenkamm haltende und den mit dem Antrieb verbundenen Drucknadelkamm führende Grundplatte 13 steht in einem festen Abstand zur Druckunterlage 15.
Fig. 7 und 8 zeigen eine Einzelheit einer Nadelraste 3 und eines Sperrelementes 7, dessen Sperre 17 seitlich und nicht mehr frontal vorragt. Hierdurch wird ein Umbiegen der Spitze des Sperrelementes gemäss Fig. 4 überflüssig. Fig. 8a zeigt den Zustand bei blockierendem Piezobiegewandler und Fig. 8b den freigegebenen Zustand. Anstelle einer seitlichen Raste 3 kann verständlicherweise auch eine Ausnehmung des Nadelschaftes 2 treten, in die eine Sperre einfallen kann.
Fig. 6 zeigt in seitlicher Ansicht den Aufbau der Nadelführungen. Die Führungsstege 14 sind entsprechend der Nadelbreite und dem Nadelabstand mit Schlitzen versehen, auf deren Grund die Nadeln durch die Deckplatte 18 festgehalten werden. Damit ergibt sich eine Führung in allen Querrichtungen. Die gemeinsame Deckplatte 18 erleichtert auch die Montage erheblich und vermeidet das gleichzeitige Einfädeln einer Vielzahl von Nadelspitzen in entsprechende Bohrungen.
Die Aussparung 19 unter dem unteren Führungssteg 14 und der Deckplatte 18 kann man mit Tinte füllen, die dann auch in den Nadelaustrittsschlitz 20 eintritt, dort aber wegen der Kapillarkräfte nicht auslaufen kann. Auf diese Weise können die mit Tinte-benetzten Nadelspitzen Druckpunkte auf dem Druckmedium 15 erzeugen.
Der vorstehend verwendete Ausdruck Federblech bezeichnet nicht unbedingt ein Stahlblech mit federnden Eigenschaften, sondern auch Bleche aus anderen geeigneten Metallen.
Wie die Erprobung des Anmeldungsgegenstandes zeigte, arbeitet die erfindungsgemässe Nadeldruckvorrichtung ausserordentlich betriebssicher und genau, was nicht zuletzt darauf zurückzuführen ist, dass das Sperren der Drucknadel in einer nicht druckenden Stellung in allen Fällen durch ein formschlüssiges Zusammenwirken von Anschlägen an den Drucknadeln und an den piezoelektrischen Biegeschwingern erfolgt.
Die bisher verwendeten, kraftschlüssig arbeitenden Arretiervorrichtungen von Nadeldruckvorrichtungen weisen erfahrungsgemäss den Nachteil auf, dass sie bei einer Verschmutzung auch im nicht abgebremsten Zustand blockieren oder auch beim Aufbringen einer Bremskraft von ungenügender Grösse durchrutschen und die Drucknadeln nicht zurückhalten.

Claims

1. Nadeldruckvorrichtung mit einer Vielzahl von im wesentlichen parallel arbeitenden Drucknadeln (1, 2, 3), welche mit einem gemeinsamen hin- und hergehenden Antrieb in Längsrichtung gegen ein Aufzeichnungsmedium vorbewegbar sind, ein federndes Hubausgleichselement (4) aufweisen und jeweils mit einer selektiv steuerbaren Sperrvorrichtung (8,17) versehen sind, die bei ihrer Betätigung die Vorderenden (1) der Drucknadel (1, 2, 3) stationär hält, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden Hubausgleichselemente (4) ein fester Bestandteil der aus federndem Material bestehenden Drucknadeln (1, 2, 3) sind, welche in ihrem rückwärtigen Teil in der Ebene der Drucknadelreihe zickzack- oder wellenförmig verformt sind.

2. Nadeldruckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in gleicher Ebene angeordneten Drucknadeln (1, 2, 3) einschliesslich der zugehörigen federnden Hubausgleichselemente (4) die Zinken eines aus einem Federblech hergestellten Kammes bilden, dessen stegartiger Rücken (5) mit dem hin- und hergehenden Antrieb gekoppelt ist.

3. Nadeldruckvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hubausgleichselement (4) einen zickzackförmigen Abschnitt aufweist, der sich bezogen auf die Nadellängsachse entsprechend einer Halbwelle nur nach der einen Seite erstreckt (Fig. 1).

4. Nadeldruckvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zickzackförmige Abschnitt des Hubausgleichselements (4) in seinem Scheitel um etwa 90° abgeknickt ist.

5. Nadeldruckvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand benachbarter Drucknadeln (1, 2, 3) im wesentlichen gleich oder grösser ist als deren Relativhub.

6. Nadeldruckvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorderende (1) der Drucknadeln (1, 2, 3) einen quadratischen Querschnitt hat.

7. Nadeldruckvorrichtung mit mehrreihig angeordneten Drucknadeln nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Reihe der Zwischenraum zwischen den Druckflächen benachbarter Drucknadeln (1) übereinstimmt mit dem (n-1 )fachen der Drucknadelbreite, wobei n die Anzahl der Druchnadelreihen ist.

8. Nadeldruckvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrelemente (7 bis 10) piezoelektrische Biegewandler sind, die sich in einer mit Abstand parallel zur Drucknadelebene liegenden Ebene befinden und an ihrem freien Ende eine in die Ebene der Drucknadeln (1, 2) eingreifende Sperre (8; 17) aufweisen, welche an oder in eine an der zugehörigen Drucknadel (1, 2) angeordnete Raste (3) oder Ausnehmung eingreifen kann.

9. Nadeldruckvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrelemente (7 bis 10) wie die Zinken eines Kammes an einem gemeinsamen, sich in Querrichtung über alle Drucknadeln erstreckenden Steg (10) befestigt sind.

10. Nadeldruckvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nähe der Vorderenden (1) der Drucknadeln zwei mit Abstand angeordnete Führungen (14) vorgesehen sind, die jeweils aus einer offenen Kerbe oder Rinne und einer für alle Drucknadeln (6) gemeinsamen, gegenüberliegend angeordneten Deckplatte (18) bestehen.

11. Nadeldruckvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der unteren Drucknadelführung (14) benachbart ein sich über alle Drucknadeln erstreckender Farbbehälter (19) ausgebildet ist, aus dem die Enden (1) der Drucknadeln bei ihrer Betätigung Farbstoffmengen mitreissen und zum Aufzeichnungsträger weiter bewegen können.