Nadeldruckvorrichtung

Beschreibung

[0001] 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.

[0002] 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.

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0006] 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.

[0007] 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.

[0008] 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.

[0009] 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.

[0010] 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.

[0011] 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.

[0012] Die den Sperrelementenkamm haltende und den mit dem Antrieb verbundenen Drucknadelkamm führende Grundplatte 13 steht in einem festen Abstand zur Druckunterlage 15.

[0013] 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.

[0014] 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.

[0015] 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.

[0016] Der vorstehend verwendete Ausdruck Federblech bezeichnet nicht unbedingt ein Stahlblech mit federnden Eigenschaften, sondern auch Bleche aus anderen geeigneten Metallen.

[0017] 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.

[0018] 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.

Ansprüche

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.

Revendications

1. Dispositif d'impression à aiguilles, comprenant des aiguilles d'impression (1,2,3) travaillant essentiellement en parallèle, qui peuvent être avancées en direction longitudinale jusque contre un milieu d'enregistrement par une commande commune à mouvement de va-et-vient, qui présentent un élément élastique compensateur de course (4) et qui sont, chacune, pourvues d'un dispositif de blocage (8, 17) pouvant être commandé sélectivement qui, lorsqu'il est actionné, maintient l'extrémité avant (1) de l'aiguille (1,2,3) stationnaire, caractérisé en ce que les éléments élastiques compensateurs de course (4) sont une partie intégrante des aiguilles (1,2,3) en matériau élastique, qui sont déformées en zigzag ou en forme d'onde, dans le plan de la rangée d'aiguilles, dans leur partie arrière.

2. Dispositif d'impression selon la revendication 1, caractérisé en ce que les aiguilles d'impression (1,2,3) disposées dans le même plan, y compris les éléments élastiques compensateurs de course (4) correspondants, forment les dents d'un peigne réalisé d'une tôle élastique à ressorts, dont le dos en forme de traverse (5) est accouplé à la commande à mouvement de va-et-vient.

3. Dispositif d'impression selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'élément compensateur de course (4) présente un tronçon en zigzag qui s'étend exclusivement vers un côté à la façon d'une demi-onde par rapport à l'axe longitudinal de l'aiguille (fig. 1).

4. Dispositif d'impression selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le tronçon en zigzag de l'élément compensateur de course (4) forme un coude d'environ 90° dans sa crête.

5. Dispositif d'impression selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'espacement d'aiguilles d'impression (1, 2, 3) voisines est essentiellement égal ou supérieur à leur course relative.

6. Dispositif d'impression selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'extrémité avant (1) des aiguilles d'impression (1, 2, 3) possède une section droite carrée.

7. Dispositif d'impression comprenant des aiguilles d'impression disposées en plusieurs rangées, selon la revendication 6, caractérisé en ce que, dans chaque rangée, l'intervalle entre les aires d'impression d'aiguilles (1 ) voisines correspond à (n-1 ) fois la largeur des aiguilles, n étant le nombre des rangées d'aiguilles.

8. Dispositif d'impression selon les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les éléments de blocage (7 à 10) sont des transducteurs piézo- électriques à flexion, qui sont situés dans un plan espacé et parallèle au plan des aiguilles et qui présentent, à leur extrémité libre, un verrou (8; 17) pénétrant dans le plan des aiguilles (1, 2) et qui peut attaquer un élément d'arrêt (3) ou pénétrer dans un évidement prévu sur l'aiguille (1, 2) correspondante.

9. Dispositif d'impression selon la revendication 8, caractérisé en ce que les éléments de blocage (7 à 10) sont fixés à la façon des dents d'un peigne à une traverse commune (10) s'étendant transversalement sur toutes les aiguilles.

10. Dispositif d'impression selon les revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte, près des extrémités avant (1 ) des aiguilles, deux guides (14) disposés à distance l'un de l'autre et qui sont constitués, pour chaque aiguille (6), d'une entaille ou d'une encoche ouverte et d'une plaque de recouvrement (18) disposée en face et qui est commune à toutes les aiguilles (6).

11. Dispositif d'impression selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'un encrier (19) qui s'étend sur toutes les aiguilles est formé à proximité du guide inférieur (14) pour les aiguilles, d'où les extrémités (1 ) des aiguilles, lorsque celles-ci sont actionnées, peuvent entraîner de l'encre et la transporter jusqu'au support d'enregistrement.

Claims

1. A needle-printing apparatus with a plurality of printing needles (1, 2, 3) working substantially in parallel which are movable in the longitudinal direction towards a recording medium by a common reciprocating drive, which comprise a resilient stroke-equalizing element (4) and which are each provided with a selectively controllable locking device (8, 17) which, on its actuation, holds the front ends (1) of the printing needles (1, 2, 3) stationary, characterised in that the resilient stroke-equalizing elements (4) are a fixed component of the printing needles (1, 2, 3) consisting of resilient material, which in their rear portion are made zigzag-shaped or undulating in the plane of the row of printing needles.

2. A needle-printing apparatus according to Claim 1, characterised in that the printing needles (1,2,3) disposed in the same plane, including the associated resilient stroke-equalizing elements (4), form the teeth of a comb made from a spring plate, the web-like back (5) of which is coupled to the reciprocating drive.

3. A needle-printing apparatus according to Claims 1 and 2, characterised in that the stroke-equalizing element (4) comprises a zigzag-shaped portion which in relation to the longitudinal axis of the needle corresponding to a half wave only extends to one side (Fig. 1).

4. A needle-printing apparatus according to Claims 1 to 3, characterised in that the zigzag-shaped portion of the stroke-equalizing element (4) is bent through about 90° at its apex.

5. A needle-printing apparatus according to Claims 1 to 4, characterised in that the spacing of adjacent printing needles (1, 2, 3) is substantially equal to or greater than their relative stroke.

6. A needle-printing apparatus according to Claims 1 to 5, characterised in that the front end (1) of the printing needles (1, 2, 3) has a square cross-section.

7. A needle-printing apparatus with printing needles according to Claim 6 disposed in a plurality of rows, characterised in that, in each row, the gap between the printing surfaces of adjacent printing needles (1) coincides with (n-1) times the printing-needle width, n being the number of rows of printing needles.

8. A needle-printing apparatus according to Claims 1 to 7, characterised in that the locking elements (7 to 10) are piezoelectric bending transducers which lie in a plane parallel to and spaced from the printing-needle plane and comprise, at their free end, a detent (8; 17) which engages in the plane of the printing needles (1, 2) and which can engage on or in a catch (3) or recess disposed on the associated printing needle (1, 2).

9. A needle-printing apparatus according to Claim 8, characterised in that the locking elements (7 to 10) are secured like the teeth of a comb to a common web (10) extending in the transverse direction over all the printing needles.

10. A needle-printing apparatus according to Claims 1 to 9, characterised in that, provided in the vicinity of the front ends (1) of the printing needles, are two guides (14) which are disposed with spacing and which each consist of an open notch or groove and cover plate (18) which is disposed opposite and which is common to all the printing needles (6).

11. A needle-printing apparatus according to Claim 10, characterised in that constructed adjacent to the lower printing-needle guide (14) is an ink reservoir (19) which extends over all the printing needles and out of which the ends (1) of the printing needles can on actuation thereof entrain amounts of ink and move them further to the recording medium.

Zeichnung